CN109668115A - 用于在光学模块中选择性地调节像素的方法和系统以便修正由于制造公差引起的几何缺陷 - Google Patents

用于在光学模块中选择性地调节像素的方法和系统以便修正由于制造公差引起的几何缺陷 Download PDF

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Abstract

该发光的机动车辆系统(5)包括光学模块(1)，并且旨在补偿由光学部分的制造公差引起的不希望的运动或变形效应。所述模块包括成像装置，该成像装置设置有由光源(2)照射的像素化空间调制器(3)和投射光学器件(18)。用于控制调制器(3)的控制单元(16)接收代表待投射的图像的第一显示命令。该单元(16)将每个第一显示命令(F1)转换成考虑校正参数的第二显示命令(F2)，该校正参数是基于识别对投射光学器件特有的几何缺陷而被预限定的。控制单元根据第二显示命令(F2)控制调制器(3)，该调制器(3)可以是数字微镜装置(6)，以便由成像装置实际投射的图像(F3)对应于待投射的图像。

Description

用于在光学模块中选择性地调节像素的方法和系统以便修正 由于制造公差引起的几何缺陷
技术领域
本发明涉及采用调制器的车辆照明，该调制器在空间上被分解成多个像素，例如采用其微镜是可控制的数字微镜装置(DMD)的形式。本发明更具体地涉及汽车领域中的允许待被投射的图像的像素被调整以便在被投射图像中修正成形光学器件的设计或组装所固有的几何缺陷的方法和系统。
背景技术
已知一种机动车辆照明和/或信号指示装置，该照明和/或信号指示装置包括光源和数字微镜装置或类似的调制装置，以允许光束被分解成以二维分布的像素。数字微镜装置通常用于将源自光源的光线朝向用于形成光束的光学器件反射，该光学器件旨在将形成在数字微镜装置上的图像投射成输出光束的形式。该光束例如允许包含该照明和/或信号指示装置的机动车辆正被驱动所沿的路线被照亮，或者执行信号指示功能。
这样的照明装置使用大规模生产方法设计。在照明和/或信号指示装置的组成元件之间必然存在游隙，一方面是为了允许方便组装，而另一方面是因为这些部件通常不是被机械加工而是由塑料模制而成，因此这使得生产成本降低。
必须要特别强调的是，将在空间上被分解成像素的调制器(也称为高清像素化空间调制器，这是由于能够激活或停用的像素的数量非常大)和投射光学部分完美地对准非常困难，该投射光学部分通常采用至少一个透镜的形式。由于用于投射功能的物镜的高数值孔径，因此如果从光轴的横向偏移达到50μm，则图像的投射质量显著降低。此外，实际上在光学模块的制造过程中动态地对准元件(数字微镜装置或类似的调制装置形成其一部分)的位置是复杂的。
构成光学系统的元件的制造和定位公差因此可能导致几何缺陷，如果照明和/或信号指示装置具有一个内部投射屏幕，几何缺陷可以在照明和/或信号指示装置的内部投射屏幕上感知到，或者实际上当照明和/或信号指示装置被设计成将光束直接投射到道路上并且不具有内部投射屏幕时，几何缺陷可以在放置在照明和/或信号指示装置的外部的屏幕上感知到。
此外，投射透镜大多数时候产生使图像模糊的其他像差。上述位置偏移突出了这种效果。
当需要高数值孔径时，例如系数接近或约为0.7(大角度光学器件)，这些几何缺陷尤为突出。因此，需要提供更好的光学系统，特别是对于高数值孔径来说，而不使用复杂和昂贵的部件，也不需要进行繁琐且昂贵的调整操作以使元件彼此对准。
发明内容
因此，本发明旨在防止在制造时发挥作用的制造公差导致所形成的光束的几何缺陷(显著变形或者相对于光轴的过度移动)，诸如在从车辆出来之前被投射到投射屏幕上或直接被投射到道路上。
为此，本发明涉及一种用于修正由机动车辆的光学模块投射的光束中的几何缺陷的方法，该光学模块包括：
-成像装置，所述成像装置设置有高清像素化空间调制器和投射光学器件；和
-光源，所述光源用于产生旨在用于所述调制器的光，
该方法基本上包括以下步骤：
-接收旨在用于高清像素化空间调制器的第一显示命令以显示待投射的图像；以及
-将第一显示命令转换为考虑校正参数的第二显示命令，
基于识别投射光学器件特有的几何缺陷而预限定校正参数，由此控制调制器，使得使用成像装置实际投射的图像比没有考虑所述校正参数的情况下更好地对应于待投射的图像。
借助于这些布置，能够通过产生缺陷补偿效应来控制和调整照明，该缺陷补偿效应重新定位光束的某些部分和/或使该光束的方位(aspect)变形。该方法通过调制器的像素的选择性激活或停用以及可选地调制这些像素的激活持续时间，允许调整光束而不依赖于相对于批量对其具有影响的任何机械装置或者附加部件。
应当理解，投射光学器件特有的几何缺陷对应于高清像素化空间调制器在光学模块中的光传播方向下游存在的所有缺陷。特别是在投射光学器件的一个或更多个组成元件的对准中的略微偏离(与公差有关的缺陷，特别是横向公差)和与投射透镜的复杂形状有关的固有结构缺陷的问题。
该方法允许使用有效的方法来批量生产光学模块，同时留下一定程度的公差，这有利于组装操作并最小化制造约束和光学元件的成本(例如，完美的透镜是昂贵的，特别是如果其是具有高数值孔径的透镜的问题时)。
当然，与期望图像的更好对应是由于影响投射图像的感知的移位或异常的减少。通常，减少在图像的部分中测量的几何移位或实际的线厚度变化。
该方法的另一个优点是几何缺陷的识别仅执行一次，并且因此在操作期间不需要进一步的比较步骤。
根据一个选择示例，在选择性激活一行像素中的全部或一些像素时，第二显示命令特别地与第一显示命令不同，所述行由调制器在边沿区域中(在边界上或边界的一侧上)限定。
根据一个特定示例，校正参数适合于修改像素的激活状态，以便补偿以下缺陷中的至少一个缺陷：
-由投射光学器件传送的光束的轮廓的横向移位；和
-由投射光学器件传送的光束的轮廓的变形。
根据一个特定示例，校正参数通过在调制器中确定待被选择性地应用于预先在校准阶段中识别的像素区域来补偿失真效应，从而允许识别几何缺陷。在实践中，这些效应通常是拉伸或收缩效应，由于调制器的离散特性，这些效应中断而导致移位，并且导致亮度变化，即，如果采用数字图像的类比，则导致灰度级的变化。应注意，表述灰度级独立地应用于光束的实际颜色的亮度变化。因此，其对应于光束的亮度的指示，无论光束是白色还是颜色的，例如红色或琥珀色或任何其他颜色。
根据一个特定示例，校正参数和/或第二显示命令存储在控制单元可访问的存储器中。通常，该控制单元允许激活第二显示命令。
应当理解，控制单元可访问的存储器可以允许存储代表校准的数据，特别是校正参数，和/或对应于校正结果的一个或更多个预限定图像。
根据一个特定示例，在以下情况之后获得校正参数：
-使用至少一个测试图案获得与影响诸如被投射(投射到模块内的投射屏幕上，该屏幕适合于接收由投射光学器件传送或直接投射到外部的光束)的测试图案的位置和形状的差异有关的一系列移位信息片段，
-基于所述一系列移位信息片段计算待应用于从调制器传送的光束的校正参数，
-基于校正参数激活或停用调制器的一个或更多个像素；这通常依赖于在系统被正确调节时未使用的像素存量，当校正需要将被投射的图像移动(移位、公差)和/或放大(失真)时，这些像素用于校正。
根据一个特定示例，为了补偿失真(与光学器件的设计或横向游隙相关)，调制器的像素被分成多个区域，并且为每个区域计算待被应用以获得正确投射形状的移位。该区域划分可以允许限定至少四个区域(可选地具有相等的面积)，并且优选地限定例如至少九个区域。
根据一个特定示例，显示测试图案的命令存储在控制单元可访问的存储器中，测试图案在识别和限定校正参数的先前步骤中被显示。
根据一个特定示例，在调制器中，测试图案优选地在中心区上延伸，并且至少在四个额外的区上延伸，这四个额外的区具有相同的尺寸并围绕中心区形成。应当理解，测试图案的一部分位于距调制器的像素的中心区的一定距离处，这允许识别校正参数对应的某些缺陷。
根据一个特定示例，为了补偿模糊度，使用限定所期望特征的测试图案，并且减少待应用到调制器的“激活”像素的数量以投射具有与期望特征相同的特征边界的测试图案，并且计算待被应用的“激活/停用”像素的比率，以补偿与所用像素的数量减少相关联的通量减少。更一般地，某些线将变薄，使得一旦被投射，则它们就具有期望的厚度。这可以改善某些轮廓，特别是那些与测试图案的线平行的轮廓。
根据本发明的方法可包括以下特征中的一个或更多个：
-调制器具有单个电功率源输入，并且允许选择性地激活高于或等于1000的像素数量。
-可选地通过控制设置在数字微镜装置的每个微镜中的可移动元件的移动来实现激活(每个可移动微镜相对于照明具有至少两个位置，其中一个是激活位置，而另一个是停用位置)。
-校正参数适合于修改像素激活的持续时间或频率，以便补偿投射图像中的清晰度损失，特别是接近由投射光学器件传送的光束的周边的清晰度损失(亮度或灰度级能够被操纵)。最常见的是，清晰度损失可以定义为具有至少一个模糊边缘外观的特征的放大。
-识别全部或部分几何缺陷包括以下步骤：
a)打开光源；
b)激活由调制器限定的一系列像素，以便创建分布在模块的各个包含像素的区域上的测试图案，该系列像素具有连续或不连续的轮廓，以允许限定测试图案的预限定形状参数，和
c)使用测试图案来限定全部或部分校正参数。
-步骤c)包括以下子步骤中的至少一个：
i)比较测试图案的形状参数，诸如投射到预限定形状参数的测试图案，
ii)基于在子步骤i)中获得的比较结果来限定校正参数，
-步骤c)包括以下子步骤：
-估计代表诸如被投射的测试图案中模糊度的参数，
-基于被估计的参数是否超过清晰度阈值，来在校正参数中使用至少一个模糊度补偿。
根据一个特定示例，从调制器传送的光束被分段并包含至少一个截止线。
根据一个特定示例，从光学模块输出的光束是分段的近光(截止线是水平近光截止线，例如由光束的一个或更多个段的一个或更多个上边缘形成)；或分段的远光(截止线是竖直截止线，例如由光束的一个或更多个分段的一个或更多个横向边缘形成)。
根据一种选择示例，分段光束包括至少一个发光线段，例如，由水平并置或部分叠加的段产生，每个发光段与可选择性激活一行像素中的全部或一些像素相关联，该行的激活或者像素行的一部分的激活使得所述发光段亮起。
根据一个特定示例，光源是电致发光元件或一组电致发光元件，例如一个或更多个LED。这些元件中的每一个可以连接到属于控制单元的控制电路。
控制单元对像素的控制产生了调节灵活性，并且应该理解，该控制允许精细地调节投射的图像(该图像可以从投射光学器件或从投射屏幕投射到无限远)。
本发明的另一个目的是提供一种用于至少部分地校正投射光束中的不期望的变形的发光系统，所述变形是由包括高清像素化空间调制器的类型的光学模块的某些制造公差引起的。
为此，提供了一种发光的机动车辆系统，其允许实现上述方法，该系统包括：
-光学模块，该光学模块包括：
-成像装置，该成像装置设置有高清像素化空间调制器和投射光学器件；
-光源，该光源用于产生旨在用于调制器的光；以及
-可选的投射屏幕，其适用于接收由投射光学器件传送的光束(当光束旨在投射到无限远时，即距离发光系统很远的距离(比发光系统的尺寸大至少10倍，特别是20倍，更特别是100倍)，不提供屏幕)；和
-调制器的控制单元，该控制单元被设计和布置成控制调制器并适于接收多个第一显示命令，每个第一显示命令代表待投射的图像，
控制单元包括调节装置，用于将每一个第一显示命令转换成考虑校正参数的第二显示命令。
校正参数是基于识别投射光学器件特有的几何缺陷而被预限定的，控制单元基于第二显示命令控制调制器，以便由成像装置实际投射的图像比不考虑校正参数的情况下更好地对应于待被投射的图像。
根据一个特定示例，高清像素化空间调制器包括数字微镜装置，数字微镜装置的微镜各自能在以下位置之间移动：
-第一位置，微镜在该第一位置布置成在朝向投射光学器件的方向上反射来自光源或包括所述光源的光线发射单元的光线；和
-第二位置，微镜在该第二位置布置成在偏离投射光学器件(在投射光学器件的入射光瞳之外)的方向上反射来自光源或包括所述光源的光线发射单元的光线。
根据一个特定示例，投射的光学器件限定大孔径角，优选地，用于大于0.5并且优选地大于0.7的数值孔径。
根据本发明的发光系统可包括以下特征中的一个或更多个特征：
-高清像素化空间调制器由照明区域中的光源照射，并且限定分布在平行的像素行中的一组多个像素，因为空间调制器尺寸过大，所以至少第一行像素可选地最初能够位于照明区域之外。
-能够使尺寸过大的边沿区域对应于具有框架格式的外围区域，以在标称区域的顶部、底部、左侧和右侧限定多余像素，在没有几何缺陷的情况下，该标称区域足以创建所期望的图像(在数字微镜装置的情况下，与这种尺寸过大相关联的一个优点是，如果需要也可以限制由装置的非反射边界的照明引起的加热)。
-限定像素的有效区域可以在一个或更多个边沿区域中具有相对于在每个第一显示命令中限定的像素格式的多余像素(由此可以修改中心性缺陷或桶形失真，为此需要在角部处放大图像，或枕形失真，为此必须将图像朝向其边缘的中心扩张)。
-控制单元适合于选择性地控制高清像素化空间调制器，以便基于校正参数选择性地激活沿着限定像素的有效区域的边缘或边缘部分定位的一个或更多个边沿区域(当然，术语“激活”可以简单地表示一个或更多个更像素/镜被转至激活状态)。
-成像装置适合于投射包含至少一个截止线的分段输出光束。
-高清像素化空间调制器的像素沿着第一轴线或平行于第一轴线分布，并限定平行于第一轴线的行，这些行沿着垂直于第一轴线的第二轴线分布在各水平中；在用于机动车辆的发光系统的操作配置中，第一轴线通常对应于水平轴线，以及第二轴线通常对应于基本竖直的轴线。
-控制单元可访问存储校正参数和/或代表第二显示命令的信息片段的存储器。
根据另一个特定示例，发光系统包括两个光学模块，每个光学模块包括：
-成像装置，该成像装置设置有高清像素化空间调制器和投射光学器件；和
-用于产生旨在用于调制器的光的光源，
由其中一个投射光学器件传递的每个光束被接收在至少一个投射屏幕上。
优选地，控制单元适合于控制两个光学模块中的每一个光学模块的调制器，同时考虑与两个光学模块中的第一个光学模块相关联的第一组校正参数和与两个光学模块中的第二个光学模块相关联的第二组校正参数。通常，第一组校正参数是基于识别第一个光学模块中的投射光学器件特有的几何缺陷而被预限定的，而第二组校正参数是基于识别第二个光学模块中的投射光学器件特有的几何缺陷而被预限定的。
此外，可以提供一种用于投射至少一个光束的机动车辆的照明和/或信号指示灯，该灯包括：
-壳体；
-封闭的外透镜；和
-根据本发明的发光系统。。
此外，可以提供一种发光组件，该发光组件具有由以下装置形成的第一部件和第二部件：
-两个灯；
-两个前照灯；或者
-灯和前照灯，
该发光组件包括具有诸如所提及的两个光学模块的照明系统，两个光学模块中的一个光学模块分布在第一部件中，而另一个光学模块分布在第二部件中。
附图说明
通过阅读将参考附图进行理解的以下详细描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，附图中：
-图1示意性地示出了包括光学模块并实现几何缺陷的修正的照明机动车辆前照灯的示例；
-图2以横截面图示意性地示出了形成高清像素化空间调制器的数字微镜装置的细节，该装置用于图1的光学模块中；
-图3以简化的方式示出了经由沿着调制器的被激活的区域的两个轴线的坐标对调制器的像素进行参数化以产生光学模块的输出光束，以便允许调整实际投射的图像；
-图4是根据本发明的用于修正几何缺陷的方法中实施的步骤的图不；
-图5A和5B分别示意性地示出了在光学器件中没有显著几何缺陷的情况下将是正确的发光分布，以及由于几何缺陷而实际上必须参数化以获得期望光度呈现的发光分布；
-图6A示出了在没有校正的情况下在命令图像和出现在光学模块的投射屏幕上的图像之间观察到的变形的示例；和
-图6B通过图6A的细节视图示出了利用模糊效应观察到的变形的示例，该模糊效应使得被投射图像的某些特征更厚。
具体实施方式
在各个附图中，相同的附图标记已用于指代相同或相似的元件。在附图中可能已经增大了某些元件的尺寸，以使它们更容易理解。
图1示出了能够形成或形成发光的机动车辆系统5的一部分(例如前灯或后灯)的光学模块1的第一实施例。光学模块1形成发光装置，该发光装置被配置为执行一个或更多个功能，这些功能中的某些功能可能受光度规则的影响。
如图所示，光学模块1包括：光线发射单元20；数字微镜装置(DMD)6；控制单元16，例如采用控制器16的形式，以允许控制数字微镜装置6的微镜12；以及投射光学器件18(或成形光学器件)。控制单元16可以可选地被远程定位，例如以允许控制多个光学模块1。应当理解，发光的机动车辆系统5可以接收集中启动的命令，以及例如对应于照明和/或信号指示功能或另一个光度功能的命令。
与光学模块1相关联的优选光度功能是人眼可见的照明和/或信号指示功能。这些光度功能可以受制于在光度测试屏幕上的颜色、强度、空间分布或甚至发射光的可见范围方面建立需求的一个或多个规则。
光学模块1例如是形成车辆前照灯10(或头灯)的照明装置。因此，其被配置为执行一个或更多个光度功能，该广度功能例如是从近光功能、远光功能和雾灯功能中选择的功能。
替代地或并行地，光学模块1是旨在布置在机动车辆的前部或后部的信号指示装置。
当旨在布置在前部时，能够使用光学模块1执行的光度功能(可选地除了其作为照明装置执行的那些功能之外)包括用于指示方向变化的功能、日间行车灯(DRL)功能、前发光特征标识功能、位置灯功能和侧标记功能。
当旨在布置在后部时，这些光度功能包括用于指示车辆正在倒车的功能、停止功能、雾灯功能、用于指示方向改变的功能、后发光特征标识功能、位置灯功能和侧标记功能。
设置光源2(这里形成单元20的一部分)用于产生光线，该光线形成朝向数字微镜装置6取向的发射物R1。光源2可以由诸如发光二极管(或LED)或LED的矩阵阵列之类的电致发光元件组成。在一组电致发光元件的情况下，电致发光元件优选地一起布置在同一区域中并且可以当作单个光源。适当时，与准直器系统相关联并且可选地与波长转换装置相关联的激光二极管也可以允许形成发射物R1。
在后灯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。
尽管附图示出了数字微镜装置6，但是应该理解，由光源2发射的光线可以通过合适的光学器件被朝向任何类型的高清像素化空间调制器3引导，该高清像素化空间调制器3允许所接收的发射物R1被分解成多个像素。在一个变型实施例中，可以使用LCD像素矩阵阵列，该LCD像素矩阵阵列在其光学平面中具有形成像素的有效区域。具体地，可以采用利用透射LCD屏幕的装置，并且在这种情况下，在没有偏差的适当状况下，发射物R1的光路可以由LCD装置内部的光路代替。更一般地，应该理解的是，可以在非常精细细分的区域上接收第一发射物R1以限定具有高清晰度的像素，通常具有大于1280×720的像素，并且其配置可以是调制的。优选地，每个像素可以以本身已知的方式改变其状态。
光线发射单元20还可以设置有准直透镜4，该准直透镜4适于将发射物R1取向到调制器3上。该单元20还可以包括传送会聚光束的“成像”光学器件。在图1所示的示例中，准直透镜4或一组准直透镜优选地用于接收光源2的光，使得准直光被接收在数字微镜装置6的有效的、基本上矩形的面上。
作为非限制性示例，会聚透镜可以允许实现准直。在这种情况下，光源2有利地放置在会聚透镜的物体焦点附近，以确保在光线发射单元20和数字微镜装置6之间传播的发射物R1的光线具有基本上束状的形式。替代地或另外地，光线发射单元20包括反射镜。在这种情况下，光源2有利地放置在该反射镜的物体焦点附近。
图1中所示的机动车辆前照灯10可以被容纳在壳体14中或者由壳体14约束。壳体14如图所示包括形成中空内部空间的主体14a，该中空内部空间接收光学模块1的至少一部分。至少部分地透明的盖14b联接到主体14a，以封闭内部空间。如图所示，盖14b也形成中空部，该中空部部分地接收光学模块1并且特别是全部或一些投射光学器件18。
盖14b例如由塑料树脂或其他合适的塑料材料制成。照明前照灯10可包括多个光学模块1，这些光学模块1因此适合于发射相邻光束，该相邻光束优选部分地重叠。特别地，相邻光束的横向端部可以叠加。在另一个光束布置中，还可以将一个光束的下边缘与另一个光束的上边缘叠加，例如以便使得可以以数字方式对光束进行修正并获得诸如自适应远光灯(ADB)功能和日间行车灯(DBL)功能。
这里，投射光学器件18允许所反射的发射物R2在从数字微镜装置6反射之后形成，从而允许限定输出光束40。更一般地，光学模块1中提供的成像装置包括高清像素化空间调制器3和投射光学器件18。
数字微镜装置6例如是矩形的，如图1和图3所示。因此，数字微镜装置6主要在第一延伸方向上在数字微镜装置6的横向端部6a、6b之间延伸。在可以对应于竖直尺寸(高度)的第二延伸方向上，也具有两个通常彼此平行的相对的端部边缘6c、6d。
从图2中可以看出，数字微镜装置6可以可选地覆盖有层CP，用于保护微镜12，该层是透明的。每个微镜12的枢转轴线可以例如允许相对于不旋转的标称位置旋转正10°或负10°。
参考图1，数字微镜装置6在此基本上由电子芯片7限定，该电子芯片7经由合适的插口9紧固到印刷电路板8。冷却装置，这里是散热器11，紧固到印刷电路以冷却印刷电路板8和/或数字微镜装置6的芯片7。为了冷却数字微镜装置6的芯片7，散热器11可具有突出的减轻部(relief)，该突出的减轻部穿过印刷电路板8的孔以与该芯片7接触，插口9为该突出的减轻部留下自由通道。可以在突出的减轻部和数字微镜装置6之间插设有导热油脂或本领域技术人员已知的用于促进热交换的任何其他手段。
控制单元16在此例如通过印刷电路板8连接到数字微镜装置6或者连接到另一种类型的高清像素化空间调制器3。控制单元16在此可以命令改变数字微镜装置6的每个微镜12的位置。在LCD像素矩阵阵列的情况下，像素的状态也可以通过控制单元16以类似的方式来控制。这种控制单元16可以形成前照灯10的一部分，并且可以被集成到壳体14中或者实际上是与光学模块1分开并且远离光学模块1远程地定位。
控制单元16可以被认为形成发光系统5的一部分，其结合了用于校正显示命令的功能和光投射功能。
图6A示出了在没有校正的情况下，在现有技术中观察到的发送到调制器3的图像F1和出现在光学模块的投射屏幕E1上的图像F3之间的变形的示例。图6B还示出了具有特别不均匀照明的模糊问题，产生了更薄的子区域21和更厚的子区域22。
如图1所示，控制单元16被配置为通过生成显示命令F2来至少部分地校正由成像光学器件产生的失真，该显示命令F2使通常在调制器3中会被激活的像素的图案(对应于初始显示命令或第一显示命令F1的图案，其代表显示在图1的顶部)变形。第二显示命令F2考虑校正参数以便补偿通常由透镜或另一光学元件的曲率缺陷引起的失真。
例如，正常竖直的线(诸如以数字“1”出现)，当其投射到投射屏幕E1上时可以通过这种失真以凹入的方式向左弯曲。为了校正这种类型的失真，调制器3中被激活以形成该竖直线的相关像素从直线的像素改变为以凹入方式向右弯曲的像素(或者如果存在其他反转由驾驶员感知的曲率方向的光学元件，则以凹入方式向左弯曲)。该变化以校正参数的形式被集成到显示命令F2中。
可以使用初始校准阶段50中的测试图案M(参见图4)来获得编程到调制器3的像素中的成像光学器件的失真的“曲率”或补偿程度，从而允许校正参数被识别和定义。
关于中心性缺陷(以及可能的周边变形)的补偿，对这种类型的图像失真的补偿的实施可能需要具有比没有图像失真的校正时所需的更多像素的像素分布。
具体地，虽然高清像素化空间调制器3在由周边约束的照明区域中被光源2照射，但是该调制器3可以限定布置在平行的像素行中的一组多个像素30，所述一组多个像素具有多余像素，这使得可以找到位于照明区域的周边之外的至少一个第一像素行。因此，调制器3的尺寸过大，例如几十微米或一百微米，以便在其边缘上具有这种类型的像素行。可能不会使用远离调制器3的中心对称点定位的第一像素行。然而，由于尺寸过大，则如果需要，可能会使用与第一像素行平行且相反的另一远距离像素行来补偿影响投射的几何缺陷，特别是中心缺陷。因此，在选择性激活这样的另一远距离像素行的全部或一些像素时，第二显示命令F2可以与第一显示命令F1不同。这适用于补偿调制器3上的照明区域的中心性缺陷。控制单元16还可以允许对投射光学器件(而不是上游元件4和2)的中心性缺陷进行补偿。在这种情况下，采取措施来照亮整个装置6，即包括保留像素(因此，这可能会使得校正失真)。
参考图1，控制单元16可以具有存储器16a和调节装置17，用于修改由调制器3限定的像素的操作状态。在数字微镜装置6的情况下，调节装置17允许控制微镜12的移动。如图2中示意性地示出的，仅具有第一位置的一些微镜12实际上才偏离来自光源2或来自光线发射单元20的发射物R1，以便将光能传输到指向投射光学器件18的反射发射物R2。其他微镜12处于停用的第二位置(防止光辐射被投射光学器件18收集的位置)或可能位于调制器3的照射区域之外。
这里，在数字微镜装置6中，每个微镜12可在以下位置之间移动：
-第一位置，微镜12在该第一位置将在朝向投射光学器件18的方向上反射发射物R1的入射光线；和
-第二位置，微镜12在该第二位置通过反射将发射物R1的入射光线偏离投射光学器件18传播，例如朝向用于吸收具有光吸收表面的辐射的装置19传播。
参考图3，控制单元16可以限定与装置6上的图案或图像25对应的显示命令。在此，虽然该图案或图像是十字的问题，但其可以是环形形状、字母数字字符或任何其他易于以坐标(水平坐标H1、H2、H3、H4等，以及竖直坐标V1、V2、V3、V4等，如图3中概括地所示)形式表示的几何元素或矢量的问题。根据控制单元16考虑的校正参数，由调节装置17施加的程序可以包括修改图案25的周边区域中的位置、形状和/或调节亮度，以便补偿在识别几何缺陷期间所识别和校准的失真和像差。
通常可以在这样的步骤中确定矢量表，以选择性地修改调制器3的像素的状态。这样的矢量表可以列出：待被选择性地停用的微镜12，即已被确定为对应于初始校准步骤中“过量”光反射的区域的微镜12；以及，另外，与在初始校准步骤中“缺乏”光反射的区域的确定对应的待被选择性地激活的微镜12，该待被选择性地激活的微镜12也可以在该表中指定。
对于使用数字微镜装置6的情况，调节装置17因此考虑矢量表，以便调节被激活的像素。通常，控制单元16的存储器16a存储表示由投射光学器件18特有的几何缺陷引起的位置偏移的数据。这些数据可能已经包含待应用于校正这种偏移的补偿，或者在调节装置17中可以包括程序，以便从这些数据中推导出待应用的补偿。这种位置偏移数据形成所有或一些校正参数。
这些数据可以伴随有待应用于灰度级的因子，或者甚至是伴随有相邻像素的灰度级值的线性组合的系数，以给出待给予新像素(移动像素)的灰度级。通常，可以通过对在测试图案M的几个点上找到的值进行插值，来提供针对每个像素待单独计算的运动以及待应用于灰度级的因子。
对于中心缺陷，图1示意性地示出了在第二显示命令F2中必须应用的逆变形，以便同时补偿图6A中所示类型的变形，该图6A示出了没有校正的情况。
参考图4，用于修正由光学模块1投射的光束中的几何缺陷的方法可以包括校准阶段50，该校准阶段优选地在机动车辆中的光学模块1的第一次实际使用之前实施。在该非限制性示例中，在启动光学模块1的步骤60之后启动校准阶段50，在该步骤中，将第一显示命令传送到调制器3b。在此，该第一命令对应于默认命令，该默认命令既不考虑投射光学器件18的特定结构的变化，也不考虑投射光学器件18的安装方式的变化，因此该默认命令仅在没有几何缺陷的情况下适用。
校准阶段50从步骤51开始，在该步骤51中，第一命令由调制器3接收。接下来是步骤52，在该步骤52中，产生像素的使用配置。图4示出了第一显示命令基本上导致与中心缺陷相关的移位的情况。然后可以开始识别缺陷的步骤53，该步骤优选地使用能够在投射屏幕E1上观察到的测试图案M。
在此，术语“测试图案”应理解为在光学器件中常规的意义。考虑到分解成像素30的照明的情况，测试图案因此通常对应于具有不同取向和宽度的一组线/图案元素。测试图案M在此用于特别研究当投射光学器件18投射发射物R2时观察到的清晰度限制、变形和失真效应。
在校准阶段50期间，通过比较测试图案M的值得注意的点的预期位置和实际获得的位置，例如使用传感器和图像处理和缺陷识别程序，关于位置偏移和其他像差的信息的收集和分析优选地自动地进行。测试图案M例如通过激活预限定的一系列像素来生成，所述一系列像素具有至少一个连续或不连续的轮廓，以允许限定测试图案M的形状参数。
可选地，可以生成在整个数字微镜装置6上延伸的测试图案M，以便尽可能详尽地识别缺陷。在这样的测试图案M中，暗或黑像素和亮像素之间的过渡优选地很多并且分布在像素的所有区域上，从而允许生成明显更广泛并且通常比图3中所示的更复杂的图案25。
在缺陷识别步骤53中，收集移位信息片段，并生成一系列移位信息片段，这些移位信息片段涉及影响诸如投射到投射屏幕E1上的测试图案M的位置和形状的差异。接下来，可以在步骤54中获得校正参数，在该步骤54中，根据设定的一系列移位信息片段计算待应用以允许从调制器3发送的光束被修改的校正参数。
然后，存储器16a可以用于存储代表这些校正参数的信息片段。对于光学模块1的随后请求，将系统地考虑这些校正参数，以便修改调制器3的某些像素的激活或停用。
通常，在步骤53和54中，可以将诸如被投射的测试图案M的一个或更多个形状参数与测试图案的一个或更多个预限定的形状参数进行比较。该比较的结果允许限定至少一些校正参数。还可以补偿图像轮廓的变形，例如曲率、取向或厚度(模糊度)的局部修改。因此可以采取措施来估计代表诸如被投射的测试图案M中的模糊度的参数。取决于例如估计参数是否超过清晰度阈值，可以将相关联的补偿集成到校正参数中。可以逐区域地应用这种类型的补偿。在为了限制某个区域中的模糊效应而减少“激活”像素的数量的情况下，可以重新计算该区域中的“激活/停用”像素比，以便补偿与所使用的像素数量的减少相关联的通量减少。可以校正某些线的厚度，例如对于线条图或文本，这证明是有利的。
在适当时，校正参数还可以允许调制器3的像素30的激活的持续时间或频率被修改，以便补偿特别是在由投射光学器件18传送的光束的周边附近所投射的图像F3的亮度的降低。
在这些步骤之后，校准阶段50可以结束。另选地，可以可选地通过重复步骤52和53来测试校正参数的相关性，这可选地允许改进校正参数。此外，特别是当光学模块1具有多个操作模式时，校准阶段可以被划分为多个子阶段，该多个操作模式对期望的输出光束40的形状、分割或均匀性具有影响。
接下来，光学模块1可以用在车辆中，特别是具有控制单元16的机动车辆，该控制单元16控制调制器3，以便系统地将第一显示命令转换成考虑在校准阶段50中所确定的校正参数的第二显示命令。
因此，在图4的非限制性情况下，可以看出，在步骤60和61(在这些步骤中，分别启动光学模块1并且调制器3接收第一命令(即，不考虑几何缺陷的命令))之后，在步骤55中，控制单元16在存储器16a中收集表示校正参数的信息片段。这允许在执行第二显示命令功能的步骤56中以调节的方式控制调制器3。
步骤62(在该步骤中生成像素的使用配置，并且该步骤在功能上类似于步骤52)然后导致使用被个性化的调制器3以补偿在校准阶段50中具体识别的几何缺陷。
参考图5A和6A，可以看到可能影响水平边界或截止线35的投射的可见失真效应。被投射的图像F3可以包含例如在投射屏幕E1的角落中的亮度缺陷(边缘的移位，如图6A所示)。当光学模块1包括这样的几何缺陷时，在此对于分段光束，可以实施该方法，使得重新组织像素30的使用，重新定位被激活以形成发射物R2的像素和停用的像素之间的边界。在此，在该非限制性示例中，像素30足够多以能够对应于小于1°的分辨率，并且优选地为大约0.1°或更小。另外，调制器3的上部区域可以包括相对于最初指定的像素要求的多余像素30，以便提供应用校正效应所需的边沿。
然后应用图4中所示的过程或类似的过程以考虑校正参数，以便补偿图6A右侧所示的失真效应。实际上，在此，对于数字微镜装置6的角部区域，修改了提供为在高度水平A0处限定水平边界的接通像素的分布，如图5A所示。通过将第一显示命令转换成第二显示命令的效应，然后可以针对相同的角部区域获得像素30的非常不同的分布，该分布在图5B中示出。在此，高度水平A0处的分离被阶梯式轮廓代替，被激活的像素30的高度水平逐渐增加到最大高度水平A1。添加的行部分LP1、LP2和LP3允许补偿角部区域中的局部亮度缺陷。参考图5B，添加的边沿区域Z1来自校准阶段50中获得的校正参数的限定。边沿区域Z1的该示例在图6A中所示的情况的左上角给出。
当然，可以通过减去像素30来处理数字微镜装置6的其他区域，以避免过多的亮度。具体地，与光学模块1相关联的控制单元16可以移除和添加像素30，例如形成像素行LP1、LP2、LP3的行或部分的像素或形成像素列的列或部分的像素。
在已经实施并考虑校正参数之后，特别是在光学模块1在光学模块1的机动车辆中的每次使用期间，被投射到屏幕E1上的图像F3更好地符合第一显示命令F1的期望图像。在光学模块1用于照明目的的某些情况下(特别是在远光灯或近光灯的情况下)，一些像素30被中和或衰减的事实使得可以确保变形或失真效应不会导致道路使用者体验眩光、或仅在规定限制范围内的眩光。
存储器16a可以可选地允许存储微镜12的默认配置状态，并且可以修改该状态以考虑校正参数。然后，这种改变对应于显示命令的修改。当然，可以根据许多变型来执行通过修改显示命令来调整被激活和停用像素的分布的方式。
用于校正/修正几何缺陷的方法可以用于校正中心性缺陷、由失真引起的一个或更多个变形以及在适当的情况下某些更多的局部像差。
光学模块1的其中一个优点是允许可以均匀投射光束，使得该光学模块1的投射光学器件18被感知为完美组装，但实际上不需要依赖于繁琐或过于昂贵的生产和装配模式。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明使得可以采用许多其他特定形式的实施例，然而这些其他特定形式并未脱离本发明要求保护的应用领域。
因此，虽然已经针对其中投射屏幕E1相对于形成透明盖14b的外透镜的透明壁在内部限定的情况示出了光学模块1，但是应当理解的是，透明盖14b的一部分或者形成外部壳体14的一部分的另一元件可以限定投射屏幕。投射光学器件18例如可以聚焦在外透镜的外侧上形成的膜上，而不是聚焦在不同的屏幕上。
此外，可以根据要求实现附加功能。例如，在大角度成像光学器件(数值孔径为0.5或0.6或0.7，作为非限制性示例)的情况下，应当理解的是，可以在输出光束40内添加指示或标记。使用高清像素化空间调制器3和像差校正允许以足够的分辨率形成字符(字母、数字或类似物)，以允许例如代表功能的激活或车辆的操作环境的消息或象形图为了外面人的注意而显示。

Claims (12)

1.一种用于修正由机动车辆的光学模块(1)投射的光束中的几何缺陷的方法，所述光学模块(1)包括：
-成像装置，所述成像装置设置有高清像素化空间调制器(3)和投射光学器件(18)；和
-光源(2)，所述光源用于产生旨在用于所述调制器(3)的光，
该方法基本上包括以下步骤：
-接收旨在用于所述调制器(3)的第一显示命令(F1)以显示待投射的图像；以及
-将所述第一显示命令(F1)转换为考虑校正参数的第二显示命令(F2)，
基于识别所述投射光学器件(18)特有的几何缺陷而预限定所述校正参数，由此控制所述调制器(3)，使得利用所述成像装置实际投射的图像(F3)比没有考虑所述校正参数的情况下更好地对应于所述待投射的图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在选择性激活一行(LP3)像素(30)中的全部或一些像素时，所述第二显示命令(F2)特别地与所述第一显示命令(F1)不同，所述行由所述调制器(3)在边沿区域中限定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述校正参数适合于修改由所述调制器(3)限定的像素(30)的激活状态，以便补偿以下缺陷中的至少一个缺陷：
-由所述投射光学器件(18)传送的光束的轮廓的横向移位；和
-由所述投射光学器件(18)传送的光束的轮廓的变形。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述校正参数适合于修改所述调制器(3)的像素(30)的激活的持续时间或频率，以便补偿所述被投射的图像(F3)的清晰度损失，特别是靠近由所述投射光学器件(18)传送的光束的周边处的清晰度损失。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述校正参数和/或所述第二显示命令(F2)存储在控制单元(16)可访问的存储器(16a)中，所述控制单元(16)适合于激活所述第二显示命令(F2)。
6.一种用于机动车辆的发光系统(5)，所述发光系统允许实施根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述发光系统(5)包括：
-光学模块(1)，所述光学模块包括：
-成像装置，所述成像装置设置有高清像素化空间调制器(3)和投射光学器件(18)；和
-光源(2)，所述光源用于产生旨在用于所述高清像素化空间调制器(3)的光；以及
-控制单元(16)，所述控制单元被设计和布置成控制所述高清像素化空间调制器(3)并且适用于接收第一显示命令(F1)，所述第一显示命令(F1)中的每一个第一显示命令代表待投射的图像，
所述控制单元(16)包括调节装置(17)，用于将每一个第一显示命令(F1)转换成考虑校正参数的第二显示命令(F2)，
所述校正参数是基于识别每一个投射光学器件(18)特有的几何缺陷而被预限定的，所述控制单元(16)基于第二显示命令(F2)控制所述高清像素化空间调制器(3)，以便由所述成像装置实际投射的所述图像(F3)比没有考虑校正参数的情况下更好地对应于所述待投射的图像。
7.根据权利要求6所述的发光系统，其中，所述高清像素化空间调制器(3)包括数字微镜装置(6)，所述数字微镜装置(6)的微镜(12)均能在以下位置之间移动：
-第一位置，所述微镜(12)在该第一位置布置成在朝向所述投射光学器件(18)的方向上反射来自所述光源(2)或者包括所述光源(2)的光线发射单元(20)的光线(R1)；和
-第二位置，其中，所述微镜(12)在该第二位置布置成在远离所述投射光学器件(18)的方向上反射来自所述光源(2)或者包括所述光源(2)的光线发射单元(20)的光线(R1)。
8.根据权利要求7所述的发光系统，其中，所述控制单元(16)能够访问存储所述校正参数和/或代表所述第二显示命令(F2)的信息的存储器(16a)。
9.根据权利要求7或8所述的发光系统，其中，所述成像装置适合于投射包含至少一个截止线的分段输出光束(40)。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的发光系统，所述发光系统包括两个光学模块(1)，每个光学模块包括：
-成像装置，所述成像装置设置有高清像素化空间调制器(3)和投射光学器件(18)；和
-光源(2)，所述光源用于产生旨在用于所述高清像素化空间调制器调制器(3)的光，
由所述投射光学器件(18)中的一个投射光学器件传送的每个光束被接收在至少一个投射屏幕(E1)上，
所述控制单元(16)适合于控制所述两个光学模块(1)中的每一个光学模块的所述高清像素化空间调制器(3)，同时考虑与所述两个光学模块(1)中的第一个光学模块相关联的第一组校正参数以及与所述两个光学模块中的第二个光学模块相关联的第二组校正参数，
所述第一组校正参数是基于识别第一个光学模块中的所述投射光学器件(18)特有的几何缺陷而被预限定的，而所述第二组校正参数是基于识别第二个光学模块中的所述投射光学器件(18)特有的几何缺陷而被预限定的。
11.一种用于投射至少一个光束的机动车辆的照明和/或信号指示灯，该灯包括：
-壳体；
-封闭的外透镜；和
-根据权利要求6至10中任一项所述的发光系统。
12.一种发光组件，该发光组件具有由以下装置形成的第一部件和第二部件：
-两个灯；
-两个前照灯；或者
-灯和前照灯，
所述发光组件包括根据权利要求10所述的发光系统，所述两个光学模块(1)中的一个光学模块分布在所述第一部件中，另一个光学模块分布在所述第二部件中。
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