[發明專利]一種投影光學系統、投影模組、投影方法及車輛

在審

• 申請號: 202010130546.4
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111176055A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 牛磊;楊玨晶;王良亮;宋旭波;劉峰;宋偉;劉景科;張俊福;孫輝;張博;易偉;黃慧
• 申請（專利權）人: 華域視覺科技（上海）有限公司
• 主分類號: G03B21/00
• 分類號: G03B21/00;G03B21/20;B60Q1/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 趙東方

本發明屬于車燈領域，公開了一種投影光學系統、投影模組、投影方法及車輛，所述投影光學系統包括數字微鏡、照明系統和投影鏡頭組；照明系統包括第一大功率LED、第二大功率LED、第一透鏡、第二透鏡、外反射棱鏡和反射鏡；第一大功率LED的出射光經第一透鏡收集并壓縮后射入外反射棱鏡的第一反射面后形成第一反射光束，第二大功率LED的出射光經第二透鏡收集并壓縮后射入外反射棱鏡的第二反射面后形成第二反射光束，第一反射光束和第二反射光束均經由反射鏡反射后匯聚在數字微鏡上，經數字微鏡反射后進入投影鏡頭組，由投影鏡頭組投射成像。本發明可實現較高的投影路面照度和較寬的路面照射范圍；增加外反射棱鏡，減小兩顆LED照明光束角度，增大投影鏡頭F數，降低了投影鏡頭設計難度。

技術領域

本發明涉及一種投影光學系統、投影模組、投影方法及車輛，屬于車燈領域。

背景技術

現有投影式智能車燈的投影光學系統的光源一般采用一顆大功率LED或采用兩顆小功率LED，投影光通量輸出較小，此種光源配置方案主要為了實現較高的投影路面照度和較高的對比度，但會降低投影視場角寬度；或者采用兩顆大功率LED，該方案的投影光通量輸出較大，使投影光學系統的F數較小，導致鏡頭設計難度較大，成本較高，同時系統體積也會比較大。

應用基于DMD(Digital Micromirror Device，數字微鏡)的DLP(DigitalLightProcessing，數字光處理)投影光學系統中，分為照明光路和成像鏡頭，照明光路部分影響系統的能量利用率和能量輸出，成像鏡頭影響投影成像質量，比如對比度、清晰度等。連接照明光路和成像鏡頭的部分是DLP數字微鏡(DMD)，DLP投影光學系統設計過程中要保證能量利用率和能量輸出，需要考慮投影鏡頭與照明光路的F數相互匹配。在目前的車燈DLP投影光學系統設計中，為了提高能量利用率和能量輸出需要盡可能的提高光源產生的光通量，由于LED的發光效率一定，一般是增加LED的使用顆數，為了盡可能的收集LED光源所發出的的光束，則照明光束的發散角會比較大，為了提高能量利用率，鏡頭要接收發散角大的光束，則投影鏡頭的F數會比較小，小F數的投影鏡頭的設計難度較大、加工制作成本較高，投影成像質量也會下降。照明光束的發散角較大的話也會影響DLP數字微鏡(DMD)的衍射效果，投影系統的對比度也會大大降低。

發明內容

本發明的目的是提供一種投影光學系統、方法及車輛，通過減小兩個大功率LED的照明光束發散角度，投影光學系統能夠輸出較高的光通量和較寬的投影視場角，可實現較高的投影路面照度和較寬的路面照射范圍。

為了實現上述目的，本發明第一方面提供一種投影光學系統，包括數字微鏡、照明系統和投影鏡頭組；所述照明系統包括第一大功率LED、第二大功率LED、第一透鏡、第二透鏡、外反射棱鏡和反射鏡；所述第一大功率LED的出射光經所述第一透鏡收集并壓縮后射入所述外反射棱鏡的第一反射面后形成第一反射光束，所述第二大功率LED的出射光經所述第二透鏡收集并壓縮后射入所述外反射棱鏡的第二反射面后形成第二反射光束，所述第一反射光束和第二反射光束均經由所述反射鏡反射后匯聚在所述數字微鏡上，經數字微鏡反射后進入所述投影鏡頭組，由投影鏡頭組投射成像。外反射棱鏡可選直角棱鏡或者兩個反射面夾角成一定角度的棱鏡。第一反射光束和第二反射光束可以平行，也可以成一定角度。

進一步地，所述第一反射光束經所述反射鏡反射后形成第一匯聚光束，所述第二反射光束經由所述反射鏡反射后形成第二匯聚光束，所述第一匯聚光束的光軸和第二匯聚光束的光軸之間的夾角A小于30°。

進一步地，所述照明系統和投影鏡頭組之間設有光闌。這個光闌是照明系統光束進入鏡頭的光闌，用于消除照明光路中的雜散光。如果不設置光闌會有雜散光影響成像質量。光闌設置在投影鏡頭入光面處。

進一步地，所述第一透鏡和第二透鏡均包括至少一片鏡片。根據LED的尺寸大小、收光角度以及對收光后的光束形狀和角度的要求不同，選用一到多片鏡片。