[發(fā)明專利]一種基于數(shù)字微鏡元件的自適應(yīng)汽車前照燈設(shè)計(jì)方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210028112.9
• 申請(qǐng)日: 2012-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN102563493A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱向冰;武漢;陳春;朱騫;陳瑾;李康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽師范大學(xué)
• 主分類號(hào): F21S8/10
• 分類號(hào): F21S8/10;F21V5/04;F21V13/02;F21W101/10
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種汽車前照燈的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于數(shù)字微鏡元件的自適應(yīng)汽車前照燈設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的汽車前照燈系統(tǒng)主要是由近光燈、遠(yuǎn)光燈等模塊組合而成，其光束都是固定的，只能簡(jiǎn)單的在遠(yuǎn)光燈、近光燈之間切換，實(shí)現(xiàn)的功能少，可靠性低，不能滿足越來越高的汽車行駛安全要求，實(shí)際使用中傳統(tǒng)的前照燈存在著諸多缺點(diǎn)，例如，汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于前照燈的角度受到限制，存在照明暗區(qū)，會(huì)影響司機(jī)對(duì)彎道上障礙物的判斷；車輛高速行駛的時(shí)候，由于照射距離有限，影響駕駛員對(duì)前方障礙物的可視性，不能保證安全制動(dòng)距離，降低了車輛行駛的主動(dòng)安全性；對(duì)于城市公路來說，照明條件較好，且車流人流密度都比較大，此時(shí)傳統(tǒng)前照燈容易產(chǎn)生炫目。為此國外提出了自適應(yīng)前照燈的概念，可以方便智能的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)光、近光、高速道路照明、城市道路照明和彎道照明等不同功能，由于需要實(shí)現(xiàn)的功能太多，光學(xué)設(shè)計(jì)復(fù)雜，不易于實(shí)現(xiàn)，目前的設(shè)計(jì)方法尚不成熟。

專利號(hào)為“US?6,497,503?B1”，名稱為“Headlamp?system?with?selectable?beam?pattern”的美國專利，提出利用數(shù)字微鏡元件來設(shè)計(jì)自適應(yīng)前照燈，但其僅利用了數(shù)字微鏡元件上微鏡向一側(cè)翻轉(zhuǎn)時(shí)反射的光能，數(shù)字微鏡元件上微鏡向另一側(cè)翻轉(zhuǎn)時(shí)反射的光能就損失掉，光能沒有得到充分利用。A.Günther的論文“Optical?concept?for?an?active?headlamp?with?a?DMD?array”，發(fā)表在Proceedings?of?SPIE?7003，70032D(2008)，把數(shù)字微鏡元件上微鏡向一側(cè)翻轉(zhuǎn)時(shí)反射的光能投影到配光屏幕，而微鏡向另一側(cè)翻轉(zhuǎn)反射的光能直接被吸收掉，光能沒有得到充分利用。另外，Chuan-Cheng?Hung等人的論文“Optical?design?of?automotive?headlight?system?incorporating?digital?micromirror?device”，發(fā)表在Applied?Optics，Vol.49，Issue?22，pp.4182-4187(2010)，提出通過自由曲面反射器收集被數(shù)字微鏡元件向兩側(cè)翻轉(zhuǎn)后反射出的光線，再通過投影透鏡透射到配光屏幕上，其缺點(diǎn)是該自由曲面設(shè)計(jì)極為復(fù)雜，無法實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)前照燈的多種光斑，只能簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)遠(yuǎn)光燈、近光燈，且自由曲面加工困難，導(dǎo)致成本上升。

因此在數(shù)字微鏡元件技術(shù)中，迫切需要一種既能充分利用數(shù)字微鏡元件向兩側(cè)反射的光線，又能方便的實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)前照燈的各種照明要求的光學(xué)設(shè)計(jì)方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)難題，本發(fā)明提供了一種基于數(shù)字微鏡元件的自適應(yīng)汽車前照燈設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明通過下述方法來解決上述問題：

一種基于數(shù)字微鏡元件的自適應(yīng)汽車前照燈設(shè)計(jì)方法，主要由光源、數(shù)字微鏡元件、導(dǎo)光管、投影透鏡組成。

光源直接照射或配合鏡面照射數(shù)字微鏡元件，數(shù)字微鏡元件上含有多個(gè)微鏡，微鏡向一側(cè)翻轉(zhuǎn)后，反射的光通過投影透鏡在配光屏幕上形成主光斑，微鏡向另一側(cè)翻轉(zhuǎn)后，反射出光線，被導(dǎo)光管收集，經(jīng)過導(dǎo)光管勻光后，通過鏡面反射或折射投射到配光屏幕上，形成輔助光斑，兩部分光斑疊加形成滿足要求的光斑。

數(shù)字微鏡元件上所有微鏡構(gòu)成的矩形的長(zhǎng)寬比可以為1∶1至5∶1之間，優(yōu)選的比例為14∶5。

導(dǎo)光管的橫截面形狀可根據(jù)需要而定為多種形狀，優(yōu)選的形狀和輔助光斑一致。

數(shù)字微鏡元件(Digital?Micro?mirror?Device)，簡(jiǎn)稱為DMD，它在一個(gè)芯片上集成了大量的微鏡，由微控制器控制，在電子開關(guān)的作用下，每個(gè)微鏡都可獨(dú)立高頻翻轉(zhuǎn)到正向、反向兩個(gè)位置，微控制器通過脈沖寬度大小來控制每個(gè)微鏡翻轉(zhuǎn)后保持的時(shí)間，在屏幕上產(chǎn)生不同亮度的灰度等級(jí)圖像。通過一定的微鏡陣列組合就可以實(shí)現(xiàn)期望的光斑效果。

DMD芯片上微鏡的翻轉(zhuǎn)由微控制器來控制，微控制器收集各種信號(hào)，然后給DMD芯片輸送一定的控制信號(hào)，從而產(chǎn)生相應(yīng)的光斑。

本發(fā)明的有益效果是：本設(shè)計(jì)方法既能充分利用數(shù)字微鏡元件向兩側(cè)反射的光線，又能方便的實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)前照燈的各種照明要求，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)光、近光、高速道路照明、彎道照明等不同功能，并且容易加工，成本相對(duì)較低。

附圖說明

圖1是光路示意圖，其中微鏡翻轉(zhuǎn)+12度后，反射的光線被導(dǎo)光管收集，通過透鏡后透射到配光屏幕上，產(chǎn)生輔助光斑，微鏡翻轉(zhuǎn)-12度后，反射的光線通過投影透鏡投射到配光屏幕上，產(chǎn)生主光斑。