CN108826217B - 用于机动车辆的具有用于像素化空间光调制器的优化光学成像的灯模块 - Google Patents

用于机动车辆的具有用于像素化空间光调制器的优化光学成像的灯模块 Download PDF

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Abstract

用于机动车辆的灯模块(1)提供与成像系统(IMS)的第一部分(IP1)相关联的光源(2)，以便产生与高清晰度像素化空间光调制器(3)的反射表面一致的反射光束，其特定来说使得能够避免不必要地照亮所述空间光调制器的外围。所述光源(2)基本上由一个或多个发光二极管组成，和/或具有点状或几乎点状的外观。所反射的辐射(R2)到达所述成像系统的第二部分(IP2)，这个部分特征在于由光学投射系统(18)组成，所述光学投射系统的一些元件可以形成后向聚焦系统。所述模块(1)保持紧凑并且明显适合用于以均匀、有效方式并且以高分辨率提供适应性照明。

Description

用于机动车辆的具有用于像素化空间光调制器的优化光学成 像的灯模块
发明领域
本发明涉及特定来说向前或向后的车辆照明。本发明更精确来说涉及在机动车辆领域中一种设置有像素化空间光调制器的灯模块，举例来说，所述像素化空间光调制器由其微镜可控的数字微镜装置(DMD)组成。
背景技术
已知用于机动车辆的灯装置包括光源、数字微镜装置或类似的调制器装置，从而使得光束能够被分解成沿着两个维度分布的像素。数字微镜装置通常用于将来自光源的光线反射到用于成形光束的光学器件，所述光学器件用于以出射光束的形式投射形成到数字微镜装置上的图形。举例来说，这个光束使得能够照亮包括这个灯装置的机动车辆正在行驶的道路，或者实现信号作用。
使用数字微镜装置或类似的像素化空间光调制器进行投射照明可能为众多应用提供明亮的光和适应性解决方案。可以引用所述功能，所述功能在于形成适应性光束，以便在相关位置照亮路线，如果需要的话，以便不会在弯道上使在相反方向上接近的车辆目眩，所述适应性光束通常由缩写DBL(动态弯曲的光)指示。以本身已知的方式，对数字微镜装置进行分组的矩阵将出射光束分解成像素，这使得用数字微镜装置形成的投射光束能够以适应性方式成形，以便适合用于各种需要。控制电路可以有利地用于以适应性方式分割和/或成形所投射的光束，举例来说，以便避免来自相反方向的驾驶员的眼睛。控制传感器和电路可以用于自动进行这个“不炫目”功能。
当形成适应性光束时，DMD矩阵中的微镜中的一些可处于非活动位置(由于一定的倾斜)，而其它反射镜被定向到“去”位置并且将光反射到成像系统，举例来说，一个投射镜头。这样，可能对由透镜投射的光束进行成形。然而，被引导到DMD矩阵的微镜的光辐射仅被部分地使用，并且通常认为使用数字微镜装置在能量方面不再有效。
因此需要以有效的方式使用具有DMD矩阵的照明源，包含当照明源是例如LED或类似元件的简单/廉价类型时。
发明内容
为了改进所述情况，本发明提出了一种用于机动车辆的灯模块，用于成形光束，所述灯模块包含：
-光源，
-成像系统，所述成像系统适合用于生成所述光源的图像，
-高清晰度像素化空间光调制器，所述高清晰度像素化空间光调制器呈现具有确定形状的反射区域，
所述成像系统包含沿着由所述光源发射的光的传播方向分布在所述空间光调制器的上游和下游的至少两个光学元件，以使得所述成像系统的至少一个光学元件在所述高清晰度像素化空间光调制器的上游，并且所述成像系统的至少一个光学元件在所述高清晰度像素化空间光调制器的下游，
所述成像系统在第一成像部件中包含用于调整所述确定的形状的特征尺寸的透镜，所述透镜适合用于聚焦来自所述光源的辐射(举例来说，调整的效应是使得来自所述光源的总辐射在通过所述透镜之后被转换成在其到达所述空间光调制器的所述反射区域的周边时在这个周边的限制内的第一辐射)。
因此，所述成像系统被设计成一方面(在所述空间光调制器的上游侧)成形中间图像，并且另一方面(在所述空间光调制器的下游侧)成形要投射的图像。
通常对于这种类型的灯模块，应当理解的是，在所述成像系统的输出部处生成的图像(也被称为输出图像)是将在模块外部被感知的图像。所述出射光束简单地传播这个输出图像，而不在所述灯模块外部进行补充光学处理。
通过对所述高清晰度像素化空间光调制器的上游进行成形，可以获得光学性能的惊人提高。准许消除准直器，因为它是通过形成中间图像进行照明的问题。通过聚焦从所述光源发射的光束来改进通量性能，可选地利用被引导到所述高清晰度像素化空间光调制器的所述反射区域或有源区域的照射光束的歪像压缩来聚焦。这使得能够调整所述反射区域上形成的所述源的所述中间图像，以最接近这个区域的外部尺寸。实际上，在所述上游侧的所述光束的外部射线然后可以沿着所述反射区域的周边入射，而不会经过这个周边的外部。
根据一个特殊性，所述高清晰度像素化空间光调制器由具有反射区域的数字微镜装置限定，所述反射区域的最大尺寸大于所述光源的最大尺寸。
在显著细长的反射区域的情况下，举例来说，其中长度大约是宽度的两倍，在所述空间光调制器上游的所述成像系统的部分可以执行歪像(anamorphosis)。更一般来说，可能在一个方向上对所述光源的所述图像进行歪像压缩的这种类型的解决方案的技术优点是准许所述中间图像与所述空间光调制器的结构一致，同时准许在所述空间光调制器的下游侧，这个相同的图像被放大，以便填充所述光学投射系统的输入屈光度。
此外，所述输出图像可以非常均匀。此外，准许避免不必要地加热通常对热敏感的所述反射区域的外围。
根据本发明的光学模块可以包含以下特征中的一个或多个：
-所述高清晰度像素化空间光调制器的所述反射区域具有矩形形状并且由矩形周边限定。
-所述灯模块包含光学投射系统，所述光学投射系统包含多个透镜并且能够对应于所述成像系统的第二成像部分。
-此外所述透镜准许调整所述反射区域的形状。
-限定所述第一成像部件的所述成像系统的所述光学元件中的至少一个包括用于调整所述确定的形状的透镜，这个调整透镜被设计和布置成通过限定与由所述空间光调制器限定的所述反射区域的周边的形状对应的所述辐射的轮廓形状来聚焦来自所述光源的所述辐射。
-布置在所述空间光调制器上游的所述第一成像部分沿着由所述光源发射的光的传播方向具有带有歪像效应的至少一个透明光学元件；因此，举例来说，典型地准许压缩被引导朝向所述空间光调制器的光束的垂直分量和/或水平分量，以便使这个光束与所述空间光调制器的所述反射区域的尺寸精确地一致。
-布置在所述空间光调制器上游的所述第一成像部件具有歪像效应镜。
-所述高清晰度像素化空间光调制器包括数字微镜装置，所述数字微镜装置的微镜各自可在以下位置之间移动：
-第一位置，其中所述微镜被布置成在包含或限定所述成像系统的第二部分的光学投射系统的方向上反射从所述成像系统的所述第一成像部分到达它的第一辐射的光线，
-和第二位置，其中所述微镜被布置成将从所述成像系统的第一成像部分到达它的所述第一辐射的所述光线反射远离所述光学投射系统。
-所述高清晰度像素化空间光调制器包括硅上液晶型显示反射区域。
-所述高清晰度像素化空间光调制器包括分布在平面中的微镜矩阵，所述矩阵限定典型地垂直于这个平面的光学轴线，并且所述光学轴线以居中方式跨越所述光学投射系统。
-至少在执行模块的光度测量功能期间，数字微镜装置的有源微镜处于作用状态，所述作用状态朝向位于所述空间光调制器的上游并且属于所述成像系统的会聚类型的光学元件旋转达确定的角度，所述角度优选地包括于6°与15°之间。这种定向因此典型地靠近法向于源和/或照明透镜的这些镜子的线。
-所述光源和所述会聚类型的所述光学元件：
-优选地相对于所述数字微镜装置的所述微镜在同一侧侧向地偏移，
-相关联，以使得一方面在所述会聚类型的所述光学元件与处于作用状态的微镜之间行进最长距离的光线和另一方面在所述会聚类型的所述光学元件与微镜之间行进最短距离的光线被反射，以便在通过所述第一透镜(会聚)的边缘时潜在地以大致垂直于所述微镜矩阵的方式进入所述光学投射系统。这里大致垂直的表达意指严格垂直或相对于严格垂直方向具有小于或等于3°的偏移。
-位于所述空间光调制器上游并且属于所述成像系统的所述会聚类型的光学元件从由所述光源发射的光限定第一辐射，所述第一辐射投射到所述空间光调制器的反射区域上，同时在这个反射区域上形成中间图像，所述中间图像是被所述会聚类型的所述光学元件扭曲的。
-所述会聚类型的所述光学元件在与第二辐射被引导到其上的另一光学元件毗邻的位置中(举例来说，在小于3或5mm处)延伸，所述第二辐射直接来自所述空间光调制器上的所述第一辐射的反射，另一光学元件优选地形成属于所述成像系统的光学投射系统的第一光学元件。更一般来说，为了优化系统的光学性能，可以设想这个元件毗邻或接近于所述光调制器上游的光线的包络线。
-所述会聚类型的所述光学元件延伸得距所述高清晰度像素化空间光调制器相对更远并且更靠近另一光学元件，在直接来自所述第一辐射在所述空间光调制器上的反射的所述第二辐射被引导到所述另一光学元件上。所述光学投射系统的某些元件形成后向聚焦系统。
-所述光学投射系统按这个次序沿着相对于所述空间光调制器远离的方向包括：
-第一光学元件，所述第一光学元件被布置为所述光学投射系统的输入透镜，以便捕获所述第二辐射(这个输入透镜的形状和尺寸典型地使得能够整体地捕获以通常方式朝向所述灯模块的输出表面引导的这个第二辐射)；
-一对光学元件，所述一对光学元件潜在地由两个光学透镜构成，使得能够使所述光学投射系统的焦距小于所述光学器件的后焦点(换句话说，相对于针对不存在这对光学元件的所述光学投射系统所获得的较长焦距，所述焦距被减小)。
-所述光学投射系统的所述输入透镜由双凸面镜(优选地，球形双凸面)组成。
-此外，所述光学投射系统包括消色差透镜。
-所述消色差透镜可以形成所述一对光学元件中的光学元件中的一个。
-此外，所述光学投射系统包括比所述光学投射系统的其它透镜薄并且放置于所述光学投射系统的两个最终透镜之间的冕玻璃。
-所述光源包括或基本上由一个或多个发光二极管组成。
-定义所述光源的一组发光二极管组装在一个共同的支架上。当使用多个源时，每个源都可以潜在地在所述矩阵的上游具有其自己的光学器件。具有后向聚焦和典型地具有消色差透镜的解决方案使得能够获得紧凑的模块，以便在延伸的场上以均匀的方式照亮，同时由于在所述高清晰度像素化空间光调制器的上游提供的成形部分而优化能量方面的性能。
根据另一特殊性，所述光源是用于发射光线的单元的一部分，所述单元设置有至少一个反射表面，所述至少一个反射表面不同于所述空间光调制器并且使得能够沿着使光相对于所述空间光调制器的反射区域远离的方向定向所述光源(在这种情况下，应当理解的是，来自所述源的发射轴线不被大约朝向矩阵引导)。
根据特殊性，在所述灯模块中设置(举例来说)平行于所述空间光调制器的反射区域的投射屏幕。术语“平行”在这里可以用典型地大约1到5°的某一公差来解释。所述成像系统的第二部分可以适合用于基于形成在所述反射区域上的所述光源的中间图像而在所述投射屏幕上生成所期望的图像。中间图像又通过使用所述成像系统的第一部分获得，并且仅在所述反射区域的周边内部延伸，以便避免不必要地加热这个反射区域的外围。
本发明的另一目的是提出一种用于机动车辆的投射器，其包括投射器壳体和根据本发明的至少一个光学模块，以执行照明和/或信号指示功能。
应理解的是，这种类型的投射器可以有利地提供来自源的均匀照明，举例来说，具有一个或多个发光二极管的光源，从而在没有光学准直的情况下以适合方式瞄准DMD的有源反射表面而没有溢流。
在多个二极管的情况下，这些二极管可组合在一个共同的底座上，或者潜在地分布在多个底座上方。
通过使用高孔径光学成像元件，大大改进了能量性能。
附图说明
参考附图，本发明的其它特征和优点将在作为非限制性示例给出的其实施例中的多个的以下描述通篇中显现出来，其中：
-图1图解性地图示了包括根据第一实施例的灯模块的用于机动车辆的照明投射器的示例；
-图2以剖面图示图解性地图示了在图1的光学模块中使用的形成高清晰度像素化空间光调制器的数字微镜装置的细节；
-图3图解性地图示了高清晰度像素化空间光调制器的任一侧部的光的轨迹；
-图4图示了具有歪像效应的用于将来自光源的辐射聚焦到空间光调制器的反射区域上的实施例变体。
具体实施方式
在不同的附图上，相同的附图标记指定相同或类似的元件。有些元素可能在附图上被放大以便促进理解。
图1图示了其能够(举例来说)集成在前灯或后灯中的用于机动车辆的光学模块1的第一实施例。光学模块1形成被配置成实施一个或多个光度测量功能的发光装置。
如所图示，光学模块1包括光源2、数字微镜装置6(DMD)，控制单元16(举例来说控制单元16呈控制器的形式，从而使得能够控制数字微镜装置6的微镜12)和属于成像系统IMS的光学投射系统18(或成形光学系统)。控制单元16可以可选地是非定域化的，举例来说，以便允许控制多个光学模块1。
微镜12分布在平面中，以使得矩阵6限定与光学投射系统18的中心轴线大致一致的光学轴线A。如特定来说在图1上清楚可见的那样，光学投射系统18在这里设置在数字微镜装置6的反射区域与投射屏幕E1之间。
尽管附图图示了数字微镜装置6，但应当理解的是，由光源2发射的光线可以借助于适合的光学器件被引导到任何类型的高清晰度像素化空间光调制器3，这使得能够将所接收到的辐射R1分解成像素。在实施例变体中，可以使用像素矩阵，所述像素矩阵以硅上液晶(LcoS)型像素的形状在光学投射系统的焦平面中设置有有源表面。实际上，具有LcoS矩阵的装置可能是适当的。更一般来说，应当理解的是，第一辐射R1可以接收在非常精细的细分表面上，以便定义具有高清晰度的像素，其典型地具有1280×720像素，或者甚至更多，因为知道在许多情况下较低清晰度(特定来说640×480)也将是可接受的，并且其配置可以调制。以本身已知的方式优选地准许每个像素的状态改变。
光源2可以由例如发光二极管(或LED)或LED矩阵的发光元件组成。在一组发光元件的情况下，这些发光元件优选地类似于单个光源紧密地封装在单个区域中。如果需要与准直器系统和潜在地用于转换波长的装置联接的激光二极管也可以使得可能形成总辐射R0。
参考图1，光源2在这里使得可能形成总辐射R0。这个总辐射R0直接或间接地朝向成像系统IMS的第一部分IP1定向。这个第一部分IP1可以由透镜4限定，透镜4被设计和布置成限定光源2的修改图像。透镜4可以具有大于或等于数字微镜装置6的反射区域或等同于这种类型的矩阵的高清晰度空间光调制器3的反射区域的周边P6的有用周边。更特定来说，透镜4典型地是在最大孔径下起作用的透镜，对于所述透镜，一些像差不是问题，这在这里导致大的直径。
这里，在数字微镜装置6中，微镜12中的每一个可在以下位置之间移动：
-第一位置，其中微镜12在光学投射系统18的方向上反射辐射R1的入射光线，
-和第二位置，其中微镜12通过反射将辐射R1的入射光线远离光学投射系统18(举例来说)朝向用于吸收辐射的装置19传输，装置19具有吸收光的表面。
如图2上可见，数字微镜装置6可以可选地覆盖有的CP层以用于保护微镜12，这个层是透明的。作为非限制性示例，微镜12中的每一个的枢转轴线可以准许相对于没有旋转的标称位置大约10°或者大约12°的旋转。
在透镜4的输出部处获得的辐射R1朝向位于比数字微镜装置6更远的虚拟点会聚。来自到这个矩阵6上的反射的辐射R2可以被聚焦到无穷远处或朝向模块1外部并且遥远的点聚焦。可以通过形成成像系统IMS的第二部分IP2的光学投射系统18整体地接收辐射R2的能量。
参照图2和图3，为了获得用于光学投射系统18的所反射光束的这样的平行性，设想有源微镜12以相似或相同的方式定向。成像系统IMS的第一部分IP1在灯模块1中被确定尺寸并且被设计/组装，以使得反射区域的总体平面相对于照明系统的光学轴线Z(图3)倾斜。在图3的情况下，透镜4限定用于照亮数字微镜装置6的照明系统的输出部。更特定来说，图3上所示出的光学轴线Z和反射区域的平面相对于彼此以举例来说是移动微镜12的旋转角度α的两倍的角度倾斜(举例来说，2×12°＝24°)，这使得能够将反射区域的中心置于透镜或光学投射系统18的光学轴线A上，并且确保照明系统的主要光线沿着这个光学轴线A被反射。可选地，数字微镜装置6可以倾斜更多以防止光学投射系统18在来自数字微镜装置6的反射的光束中产生阴影。
在图1和图3的示例中，相对于数字微镜装置6的微镜12，光源2和透镜4可以完全侧向地偏移，以便不干扰从数字微镜装置6的反射区域反射的辐射R2。
为了优化系统的光学性能，可以设想透镜4和另一光学元件21彼此毗邻或靠近，和/或定位成使得光学元件21和在调制器3上游的光线的包络线彼此尽可能靠近。在所图示和非限制性示例中，透镜4可在靠近位置中延伸，举例来说，小于5mm，以使得透镜4毗邻于这个另一光学元件21，直接来自在数字微镜装置6上的反射的第二辐射R2被引导到这个另一光学元件21上。举例来说，垂直虚轴线可与第一部分IP1和第二部分IP2的相应输入表面同时交叉或相切。更一般来说，透镜4可靠近于光学元件21而设置，其典型地与靠近数字微镜装置6相比更靠近于这个光学元件21。
参考图4，第一部分IP1可替选地由歪像照明系统构成。在这个示例中，光源2可以形成1.7×1.7mm2的表面积，而数字微镜装置6(DMD)的反射区域以矩形方式在更大的表面积(举例来说，12×6mm2)上延伸。在没有这种限制的情况下，可能优选的是，典型地由一组二极管构成的光源2具有紧凑的方面，不超过举例来说9或10mm2、优选地不超过3或4mm2、或者具有0.1mm2的数量级的发射表面而潜在地几乎是点状的。
这里，歪像系统通过使用具有旋转非球面输入侧的两个交叉柱面透镜41、42照射数字微镜装置6，其典型地用于像差(局部)校正。当反射区域的水平尺寸大于其垂直尺寸时，在更高放大率的意义上，更靠近于光源2的透镜41这里使得其功率在水平上具有更高放大率。应当理解的是，歪像使得能够均匀地照射反射表面并且有利地允许成像系统IMS具有高孔径的选项。
取决于需要，能够设想增加孔径(与图3的实施例示例中的0.53相比，这里大约为0.32，通过透镜4的设计和位置来优化)。
在实施例变型中，布置在空间光调制器3上游的第一成像部分IP1具有歪像效应镜，举例来说，具有凹反射表面的镜子。在这种类型的情况下，光源2可以可选地是发射光线的单元20的一部分，所述单元设置有与高清晰度像素化空间光调制器3不同的至少一个反射表面(未图示)。反射表面是本身已知的类型，并且因此在这里不再予以描述；它可以使得可能沿着用于使光相对于高清晰度像素化空间光调制器3的反射区域远离的方向定向光源2。
更一般来说，应当理解的是，第一部分IP1可以具有位于空间光调制器3的上游并且属于成像系统IMS的至少一个光学元件(4；41、42)，以便限定从由光源2发射的光R0投射到空间光调制器3的反射区域上的第一辐射R1。典型地，中间图像在这个反射区域上形成，并且是由会聚类型的光学元件扭曲的，这里呈透镜4或歪像系统的形状。
第二部分IP2的光学投射系统18允许对与由第一部分IP1执行的成形互补的辐射R2进行成形。通过光学投射系统18的这种成形使得能够成形出射光束40，出射光束40具有适合用于车辆(特定来说，机动车辆)的光度测量功能。
与光学模块1相关联的优选的光度测量功能是人眼可见的照明和/或信号指示功能。这些光度测量功能可以是一个或多个规则的目标，所述规则根据被称为光度测量网格的网格或所发射光的可见范围建立针对色度学、强度、空间分布的要求。
举例来说，光学模块1是构成车辆投射器10或前照灯的灯装置。然后，其被配置成实施举例来说在被称为“低光束”的近光束功能、被称为“主光束”的远光束功能、雾光束当中选择的一个或多个光度测量功能。
可替选地或并行地，光学模块1是用于布置在机动车辆的前部处或后部处的信号指示装置。
图1上所图示的用于机动车辆的投射器10可以容纳在壳体14中或由这个壳体14限定。如所图示，壳体14包含至少部分地形成容纳光学模块1的中空内部空间的主体14a。至少部分地透明的盖子14b与主体14a联接以便封闭内部空间。如图所示，盖子14b还形成中空体，从而部分地容纳光学模块1，特定来说光学投射系统18的全部或部分。
举例来说，盖子14b以塑料树脂或其它适合塑料材料来体现。照明投射器10可以包含多个光学模块1，光学模块1然后适合用于发射相邻的光束，光束优选地部分地重叠。特定来说，相邻光束的侧向端部可以叠加。
当用于布置在前部时，可以通过使用光学模块1实施的光度测量功能(潜在地以及它在其光装置容量中实施的光度测量功能)包含用于指示方向的改变的功能、日行灯(DRL)、前发光标签(signature)、位置灯功能、被称为“轮廓灯”的功能。
当用于布置在后部时，这些光度测量功能包含用于指示倒车的功能、停止功能、雾功能、用于指示方向改变的功能、后发光标签、灯功能、侧部信号指示功能。
在后灯的信号指示功能的情况下，光源2可以是红色的。在用于前灯的功能的情况下，光源2优选地是白色的。
优选地，光源2在光学投射系统18的方向上倾斜，以使得在分别取决于所采用的变型而由光学投射系统18和透镜4的光学轴线或者光学投射系统18和部分IP1的光学轴线限定的平面中，透镜4的发射轴线从透镜4的光学轴线或从光学成像部分IP1偏移。如图1或图3清楚可见，光源2保持与数字微镜装置6的反射区域或空间光调制器3的其它反射区域相反，以便优化图像的锐利度。尽管这种锐利度本身对许多应用来说并不重要，但这保证了在反射区域的周边P6之外不存在光溢流。因此，避免了空间光调制器3中的损失和潜在危险的周边加热。
在这种情况下，光源2可有利地设置在距在这里会聚的透镜4很短的距离处，举例来说，小于10或15mm。如特定来说在图3中清楚可见，这使得能够获得在用于发射光线的单元20与数字微镜装置6之间传播的辐射R1的光线的所有相同的喇叭形光束形状。可替选地或另外，用于发射光线的单元20包含反射镜。
参考图1，数字微镜装置6在这里基本上由电子微芯片7限定，电子微芯片7经由适合的连接器(或插座)9紧固到印刷电路板8。冷却装置(这里为散热器11)紧固到印刷电路板8，以冷却数字微镜装置6的印刷电路板8和/或微芯片7。为了冷却数字微镜装置6的微芯片7，散热器11可以具有跨越印刷电路板8中的开口的凸起浮凸，以便与这个微芯片7接触，连接器9为这个凸起浮凸留下自由通道。本领域技术人员可使用的导热膏或辅助热交换的任何其它装置可以插置在凸起浮凸与数字微镜装置6之间。
举例来说，数字微镜装置6是矩形的。因此，数字微镜装置6主要沿着第一延伸方向在数字微镜装置6的侧向端部之间延伸。沿着可以对应于垂直尺寸(高度)的第二延伸方向，也可以找到典型地彼此平行的两个相对端部边缘。
成像系统IMS的第一部分IP1使得能够获得数字微镜装置6上的照明的均匀性，对应于数字微镜装置6上的照明的辐射R1具有类似于光源2的发射率空间变化的发射率空间变化。实际上，倾斜使得发射率的变化变慢并且受到限制。为了避免从照射数字微镜装置6的阶段产生色差问题，可选地可能使用对波长变化敏感度最小的光学器件(举例来说，针对单个透镜4，能够使用冕玻璃，优选地PSK53型的冕玻璃)。
参考图1和图3，灯模块1具有布置为光学投射系统18的输入透镜的第一光学元件21，从而使得能够捕获第二辐射R2。球形双凸面镜可以构成这个第一光学元件21。取决于光的传播方向(远离数字微镜装置6移动)，然后在第一光学元件21的下游提供一组屈光度，从而使得能够限定优选地具有至少一个补充会聚的后向聚焦系统。
如所图示，第一光学元件21可以置于交叉区域30下游并且毗邻交叉区域30的位置中，交叉区域30由在空间光调制器3的所有像素处于激活状态下与辐射R1对应的光束和与辐射R2对应的所反射光束形成。确定它的尺寸以捕获所反射光束的全部或主要部分。
光学投射系统18确保边缘射线被准直，以使得到达沿着这个输入屈光度的所述组透镜的输入屈光度的光不会损失。举例来说，可以提供消色差透镜24作为最后的光学元件。
这里通过会聚透镜22和发散透镜(实施发散透镜潜在地可以是消色差透镜24的一部分或者由独立透镜23构成)的存在来获得后向聚焦效应。因此，实现了当灯模块1以宽视野(广角)起作用时典型地需要的短焦距，从而获得照明所需的相对栅格长度和由数字微镜装置6反射的光束的几何形状。
所图示的示例绝对不是限制性的。典型地，可以在可选地省略透镜23时放置消色差透镜24，或者可以放置简单透镜作为消色差透镜24的替代品，在这种情况下，透镜23以不同于下一个简单透镜中所使用的玻璃的特定玻璃形成。应当理解的是，由元件23和24形成的组使得能够减少色像差。潜在地，举例来说，对于后灯类型的单色应用，能够省略透镜23并且具有简单的透镜而非消色差透镜作为替代消色差透镜24的最终元件。
在实施例变型中，更多透镜和至少两种不同材料(一方面是冠型低色散玻璃，并且另一方面是在光学领域中通常被称为“火石玻璃”的玻璃)可以添加，并且可以被用于校正几何像差以及消除第一阶的色差。因此，灯模块1可以供应大致对应于可见白色或潜在地偏黄的光的出射辐射。
可选地，为了使得能够更有效地消除色差，光学投射系统此外包括通常比光学投射系统18的其它透镜更薄并且置于光学投射系统18的两个透镜之间(举例来说，在两个最终透镜之间)的冕玻璃。
当这个光学系统的后向聚焦由其输入屈光度的施加位置确定时，图1上所示出的光学投射系统18的配置类型显然是适合的，知道了其输入光瞳的表面面积通常必须是至少等于这个输入屈光度的表面面积。取决于数字微镜装置6的高宽比反射表面面积之间的关系和要投射的光束的所期望的水平和垂直孔径的关系，光学投射系统18的焦距可以由光束的所期望的角度孔径水平地或垂直地确定(在另一方向上的孔径能够借助于歪像实现)。
灯模块1的优点中的一个是使得能够投射均匀光束，其中相对于供应给光源2的能量优化功率并且可能使得入射辐射R1与空间光调制器3的有源结构的大小和形状完全一致。这使得灯模块1适合用于高孔径光学器件。
本领域技术人员应当清楚，本发明使得能够以许多其它特定形式实现实施例而不背离所要求的本发明的应用领域。
因此，当针对其中投射屏幕E1相对于形成透明盖子14b的窗户的透明壁在内部限定的情况已经图示了光学模块1时，应当理解的是，透明盖子14b的一部分或形成外部壳体14的一部分的其它元件可以限定投射屏幕。举例来说，光学投射系统18可以聚焦于形成在窗户内侧上的膜上而不是在不同的屏幕上。
同样，可以取决于需要而实施附加功能。举例来说，应当理解的是，可以在出射光束40内部添加指示或标记。灯模块1可具有数字高孔径光学成像(0.6或0.7作为非限制性示例)。高清晰度像素化空间光调制器3的使用和像差的校正使得能够以足够的分辨率形成字符(字母、数字或类似物)，从而使得能够针对车辆外部的人的注意力显示消息或象形图，举例来说，所述消息或象形图代表车辆的功能性或功能性环境的激活。

Claims (14)

1.一种用于机动车辆的灯模块(1)，用于将光束成形，所述灯模块包含：
-光源(2)，
-成像系统(IMS)，所述成像系统适合用于生成所述光源(2)的图像，
-高清晰度像素化空间光调制器(3)，所述高清晰度像素化空间光调制器呈现具有确定的形状的反射区域，
其特征在于，所述成像系统(IMS)包括至少两个光学元件(4、21、22、23、24；41、42)，所述至少两个光学元件沿着由所述光源(2)发射的光的传播的方向分布在所述高清晰度像素化空间光调制器(3)的上游和下游，以使得在所述高清晰度像素化空间光调制器(3)的上游存在所述成像系统的至少一个元件，并且在所述高清晰度像素化空间光调制器(3)的下游存在所述成像系统的至少一个元件，
所述成像系统(IMS)在第一成像部分(IP1)中包括用于调整所述确定的形状的特征尺寸的调整透镜(4)，所述调整透镜适合用于聚焦来自所述光源(2)的辐射，
其中，所述高清晰度像素化空间光调制器(3)由具有反射区域的数字微镜装置(6)限定，所述第一成像部分(IP1)由歪像照明系统构成，所述歪像照明系统通过使用具有旋转非球面输入侧的两个交叉柱面透镜(41、42)照射所述数字微镜装置(6)。
2.根据权利要求1所述的灯模块，其中，所述反射区域的最大尺寸大于所述光源的最大尺寸。
3.根据权利要求1所述的灯模块，其中，所述反射区域的所述确定的形状具有矩形周边形状。
4.根据权利要求1所述的灯模块，其中，所述成像系统(IMS)的所述至少两个光学元件中的至少一个形成所述第一成像部分(IP1)，所述第一成像部分包括：
-调整透镜(4)，所述调整透镜用于调整所述确定的形状，所述调整透镜被设计和布置成通过限定所述辐射的与由所述高清晰度像素化空间光调制器(3)限定的所述反射区域的周边(P6)的形状对应的轮廓形状来聚焦来自所述光源(2)的所述辐射。
5.根据权利要求3到4中任一个所述的灯模块，其中，所述高清晰度像素化空间光调制器(3)包括数字微镜装置(6)，所述数字微镜装置(6)的微镜(12)中的每一个能够在以下位置之间移动：
-第一位置，在第一位置中所述微镜(12)被布置成在包含成像系统(IMS)的第二部分的光学投射系统(18)的方向上反射从所述成像系统的所述第一成像部分(IP1)到达该微镜的第一辐射(R1)的光线，和
-第二位置，在第二位置中所述微镜(12)被布置成将从所述成像系统的所述第一成像部分(IP1)到达该微镜的所述第一辐射(R1)的所述光线反射远离所述光学投射系统(18)。
6.根据权利要求1到4中任一个所述的灯模块，其中，所述高清晰度像素化空间光调制器(3)包括硅上液晶型显示反射区域。
7.根据权利要求1到4中任一个所述的灯模块，包括光学投射系统(18)，
其中所述高清晰度像素化空间光调制器(3)包括分布在一平面中的微镜(12)的矩阵，所述矩阵限定一光学轴线(A)，所述光学轴线以居中方式跨越所述光学投射系统(18)，并且
其中所述数字微镜装置(6)的有源微镜处于作用状态，所述作用状态被朝向位于所述高清晰度像素化空间光调制器(3)的上游的会聚类型的光学元件(4；41、42)旋转包括于6°与15°之间的确定角度，并且所述会聚类型的光学元件属于所述成像系统(IMS)。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的灯模块，其中，位于所述高清晰度像素化空间光调制器(3)的上游并且属于所述成像系统(IMS)的会聚类型的光学元件(4；41、42)：
-从由所述光源(2)发射的光(R0)限定被投射到所述高清晰度像素化空间光调制器(3)的反射区域上的第一辐射(R1)，从而在这个反射区域上形成中间图像，所述中间图像是被所述会聚类型的光学元件(4；41、42)扭曲的，
-延伸得距所述高清晰度像素化空间光调制器(3)相对更远并且更靠近另一光学元件(21)，直接来自所述第一辐射(R1)在所述高清晰度像素化空间光调制器(3)上的反射的第二辐射(R2)被引导到所述另一光学元件(21)上，所述另一光学元件(21)形成属于所述成像系统(IMS)的光学投射系统(18)的第一光学元件(21)。
9.根据权利要求8所述的灯模块，其中，所述光学投射系统(18)沿着相对于所述高清晰度像素化空间光调制器(3)远离的方向按照下述次序依次包括：
-所述第一光学元件(21)，所述第一光学元件被布置为所述光学投射系统(18)的输入透镜以便捕获所述第二辐射(R2)；
-一对光学元件(22、24)，所述一对光学元件使得相对于在不存在这对光学元件(22、24)时针对所述光学投射系统(18)获得的较长焦距而言，能够减小所述光学投射系统(18)的焦距。
10.根据权利要求9所述的灯模块，其中，所述光学投射系统(18)还包括消色差透镜(24)，所述消色差透镜形成所述一对光学元件(22、24)中的光学元件中的一个。
11.根据权利要求1-4中任一项所述的灯模块，其中，所述光源(2)是用于发射光线的单元(20)的一部分，所述单元设置有至少一个反射表面，所述至少一个反射表面不同于所述高清晰度像素化空间光调制器(3)并且使得能够沿着使光相对于所述高清晰度像素化空间光调制器(3)的反射区域远离的方向定向所述光源(2)。
12.根据权利要求1-4中任一项所述的灯模块，包括平行于所述高清晰度像素化空间光调制器(3)的反射区域的投射屏幕(E1)，所述成像系统(IMS)的第二部分适合用于基于所述光源的通过使用所述成像系统(IMS)的第一部分形成在所述反射区域上的中间图像而在所述投射屏幕(E1)上生成所述图像，所述中间图像完全在所述反射区域的周边(P6)内部延伸。
13.根据权利要求1-4中任一项所述的灯模块，其中，所述光源(2)由一个发光二极管组成或者由多个发光二极管组成，所述多个发光二极管具体地在共同的底座上组合在一起。
14.一种用于机动车辆的投射器(10)，包括投射器壳体(14)和至少一个根据前述权利要求中任一项所述的光学模块(1)。
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