CN113330246A - 校正光图案的方法和汽车照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于校正由汽车照明装置提供的光图案的方法，其中，光图案至少由光源的矩阵布置提供。方法包括投射具有其中发光强度较低的第一区域(1)的远光束图案的第一步骤，第一区域具有带有四条边的矩形边缘。第二步骤包括为第一区域的边缘的四条边中的每一条提供多个像素，因此创建上模糊区域(2)、下模糊区域(3)、左模糊区域(4)和右模糊区域(5)。最后一个步骤包括：为沿着列延伸的上模糊区域(2)创建模糊图案，为沿着列延伸的下模糊区域(3)创建模糊图案，为沿着行延伸的左模糊区域(4)创建模糊图案，并且为沿着行延伸的右模糊区域(5)创建模糊图案，其中，每行或每列中的发光强度从第一区域的发光强度调整到远光束图案的发光强度。还提供了一种被配置成执行这些步骤的汽车照明装置。

Description

校正光图案的方法和汽车照明装置
技术领域
本发明涉及汽车照明装置领域，并且更特定地，涉及当使用无眩光功能性时校正光图案的方式。
背景技术
当在前照灯前方检测到一辆或多辆车辆时，无眩光功能是提供远光束图案的一种方式。该功能性包括使用空白的“隧道段”，其中投射较低强度的光束，使得驾驶员具有高可见度体验，但不会打扰其它驾驶员。
然而，该隧道段具有两个缺点。
第一个是关于与远光束功能性相关联的高发光强度值和隧道段的低得多的强度之间的高对比度。这种尖锐的不连续性可能会导致视觉不适。
此外，存在与该隧道段的动态行为有关的第二个缺点。当受隧道段影响的物体相对于前照灯具有相对移动时，光源必须适应这种移动，并且这有时会导致光像素以不平稳的方式表现。
到目前为止，这些问题还没有得到解决，所以寻求一个解决方案。
发明内容
本发明通过根据权利要求1所述的用于校正光图案的方法和根据权利要求10所述的汽车照明装置提供了用于提供无眩光功能性的替代解决方案。在从属权利要求中限定了本发明的优选实施例。
除非另有限定，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)应被解释为本领域中的惯例。应进一步理解，除非本文中明确限定，否则常用术语也应被解释为相关领域中的惯例，而非理想化或过于正式的意义。
在本文中，术语“包括”和其派生词(例如“包含”等)不应被理解为排除意义，即，这些术语不应被解释为排除所描述和限定的内容可以包括其它元素、步骤等的可能性。
在第一发明方面，本发明提供一种用于校正由汽车照明装置提供的光图案的方法，其中，所述光图案至少由光源的矩阵布置提供，所述方法包括以下步骤
投射远光束图案，所述远光束图案具有其中发光强度低于所述远光束发光强度的一半的第一区域，所述第一区域具有带有四条边的矩形边缘；
为所述第一区域的所述边缘的所述四条边中的每一条提供多个像素，因此创建上模糊区域、下模糊区域、左模糊区域和右模糊区域；
为所述上模糊区域创建沿着列延伸的模糊图案，为所述下模糊区域创建沿着列延伸的模糊图案，为所述左模糊区域创建沿着行延伸的模糊图案，并且为所述右模糊区域创建沿着行延伸的模糊图案，其中，每行或每列中的所述发光强度从所述第一区域的所述发光强度调整到所述远光束图案的所述发光强度。
模糊图案旨在解决两个问题。第一个是所述远光束图案和所述第一区域中的所述发光强度之间的强烈对比引起的视觉不适，其旨在保护另一车辆免受所述远光束图案的高发光强度的影响。第二个是由于该第一区域的移动跟随待受保护的所述车辆的移动而引起的视觉不适。所述模糊区域减少了总的强度改变，使得这种移动被认为是更平滑的。
在一些特定实施例中，沿着所述模糊图案的同一行或同一列的发光强度的梯度低于0.4，其中，根据公式
G＝log(I1)-log(I2)
在同一行或同一列的两个邻近像素P1和P2之间测量梯度G，其中，I1是以cd为单位测量的像素P1中的所述发光强度，并且I2是以cd为单位测量的像素P2中的所述发光强度。
由于清晰度的原因，所述梯度受到限制，使得驾驶员会将所述模糊区域视为连续的。
在一些特定实施例中，每个模糊图案是线性的，使得在像素P1和P2之后的像素P3的发光强度I3是
I3＝I2+(I2-I1)
其中，I1是P1的所述发光强度，并且I2是P2的所述发光强度。
所述模糊图案的线性形状提供了每个模糊值的简单计算和良好的视觉舒适度。
在其它特定实施例中，每个模糊图案在所述模糊图案的第一个和最后一个像素中具有等于0的梯度，并且具有0.4的最大梯度。
所述第一个和最后一个像素是与所述第一区域并且与所述远光束图案直接接触的像素，因此它们确保了向这些区域的平滑过渡。所述模糊图案的其余部分适应这些平滑过渡区域，从而改变所述梯度，直到达到标准规定允许的最大值0.4为止。
在一些特定实施例中，每个模糊区域的所述像素的数量取决于所述远光束图案的所述发光强度和所述第一区域上的所述发光强度之间的差。
用以限定所述像素的数量以及因此所述模糊区域的大小的第一标准与均匀性有关，并且考虑了所述远光束图案的所述发光强度和所述第一区域的所述发光强度之间的差。该差最高时，为所述模糊区域提供不高于0.4的梯度所需要的所述像素的数量最多。
在一些特定实施例中，所述第一区域旨在以第一速度移位，并且每个模糊区域的所述像素的数量取决于所述第一速度。
用以限定所述像素的数量以及因此所述模糊区域的大小的第二标准与当所述第一区域被移动时的平滑度有关，这是由于必须保持在所述第一区域内部的物体的移动。
在一些特定实施例中，根据公式N＝a·S，每个模糊区域的所述像素的数量相对于所述第一速度具有线性关系，其中，N是所述像素的数量，a是处于0.02和0.025之间的常数，并且S是以度/秒为单位测量的所述第一速度。
当所述模糊图案是线性的时，该第一个公式特别适合。
在一些特定实施例中，根据公式N＝a·S，每个模糊区域的所述像素的数量相对于所述第一速度具有线性关系，其中，N是所述像素的数量，a是处于0.06和0.07之间的常数，并且S是以度/秒为单位测量的所述第一速度。
当所述模糊图案取决于所述梯度时，该第二个公式特别适合。
在一些特定实施例中，选择每个模糊区域的所述像素的数量作为在取决于在所述远光束图案的所述发光强度和所述第一区域上的所述发光强度之间的差的第一标准和取决于所述第一速度的第二标准之间的最大数量。
选择两个标准中的最大者的模糊区域确保满足两个标准。因此，这样的模糊区域解决了均匀性和平滑性这两个问题。
在第二发明性方面中，本发明提供了一种汽车照明装置，包括：
固态光源的矩阵布置，所述固态光源的矩阵布置旨在提供具有第一区域的远光束图案，在第一区域中发光强度小于所述远光束图案的所述发光强度的一半；
控制装置，所述控制装置用于完成根据第一发明性方面的方法的步骤。
术语“固态”是指使用半导体将电转化为光的固态电致发光发射的光。与白炽灯照明相比较，固态照明在减少的热产生和较少的能量耗散的情况下产生可见光。与易碎的玻璃管/灯泡和长而细的灯丝金属丝相比较，固态电子照明装置的典型小质量提供了对冲击和振动的更大抗性。它们还消除了灯丝蒸发，从而潜在地提高了照明装置的寿命。这些类型的照明的一些示例包括半导体发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)或聚合物发光二极管(PLED)作为照明源，而不是电灯丝、等离子体或气体。
该照明装置提供了具有所述第一区域的改进的光图案的无眩光远光束图案，旨在避免对在本发明的照明装置前方行驶的车辆的眩光。
在一些特定实施例中，所述矩阵布置包括至少2000个固态光源。
本发明可以用于许多类型的基于照明矩阵/阵列的技术，从仅具有几千个光源的最简单的技术到具有几十万个光源的更先进的技术。
附图说明
为了完成描述并且为了提供对本发明的更好的理解，提供了一组附图。所述附图形成描述的组成部分并且图示了本发明的实施例，所述实施例不应被解释为限制本发明的范围，而仅仅作为可以如何实施本发明的示例。附图包括以下图：
图1示出了由根据本发明的汽车照明装置投射的远光束功能性的光图案。
图2a和图2b示出了与根据本发明的汽车照明装置中的模糊区域的形状相关的两个图形。
在所有附图和详细描述中，在适当的情况下，示例性实施例的元件始终由相同的附图标记标示：
1：第一区域
2：上模糊区域
3：下模糊区域
4：左模糊区域
5：右模糊区域
10：远光束图案
具体实施方式
足够详细地描述了示例性实施例，以使本领域普通技术人员能够体现和实施本文中描述的系统和过程。重要的是要理解，实施例可以以许多替代形式提供，并且不应当被解释为限于本文中阐述的示例。
因此，虽然可以以各种方式修改实施例并且采用各种替代形式，但是在附图中示出并且在下文作为示例详细描述了其特定实施例。无意限制所公开的特定形式。相反，应当包括落入所附权利要求书的范围内的所有修改、等同物和替代物。
图1示出了由根据本发明的汽车照明装置投射的远光束功能性的光图案。该汽车照明装置包括用以校正光束图案的形状的控制装置，以便解决前面提到的问题。
该远光束图案10包括旨在保护物体(例如，汽车)免受表征远光束图案的高发光强度影响的第一区域1。第一区域1具有是远光束图案10的发光强度的十分之一的发光强度。该第一区域1包括四个模糊区域：上模糊区域2、下模糊区域3、左模糊区域4和右模糊区域5。每个模糊区域旨在提供远光束图案10的高发光强度和第一区域1的低发光强度之间的软过渡。因此，上模糊区域2和下模糊区域3将以垂直方式按列提供这种模糊，并且左模糊区域4和右模糊区域5将以水平方式按行提供这种模糊。
照明装置具有光源的矩阵布置，所述光源的矩阵布置具有大于2000像素的分辨率。然而，对用于生产投射模块的技术没有限制。
该矩阵配置的第一示例包括单片源。该单片源包括以几列几行布置的单片电致发光元件的矩阵。在单片矩阵中，电致发光元件可以从公共基板生长，并且电连接成可单独地或通过子组的电致发光元件选择性地激活。基板可以主要由半导体材料制成。基板可以包括一种或多种其它材料，举例来说非半导体(金属和绝缘体)。因此，每个电致发光元件/组可以形成光像素，并且因此当它/它们的材料被供电时可以发光。与旨在焊接到印刷电路板的传统发光二极管相比较，这样的单片矩阵的配置允许可选择性激活的像素的布置彼此非常接近。单片矩阵可以包括电致发光元件，其垂直于公共基板测量的主高度尺寸基本上等于一微米。
单片矩阵联接到控制中心，以便通过矩阵布置控制像素化光束的产生和/或投射。因此，控制中心能够单独地控制矩阵布置的每个像素的发光。
作为上文已经呈现的内容的替代，矩阵布置6可以包括联接到反射镜矩阵的主光源。因此，像素化光源由至少一个主光源和光电元件阵列的组件形成，所述主光源由发射光的至少一个发光二极管形成，所述光电元件阵列举例来说是微反射镜矩阵，也被称为“数字微反射镜装置”，其通过反射将来自主光源的光射线导向投射光学元件。在适当的情况下，辅助光学元件可以收集至少一个光源的射线，以将其聚焦并且引导到微反射镜阵列的表面。
每个微反射镜可以在两个固定位置(在其中光射线被反射向投射光学元件的第一位置和在其中光射线在与投射光学元件不同的方向上被反射的第二位置)之间枢转。对于所有微反射镜，两个固定位置以相同的方式定向，并且相对于支撑微反射镜矩阵的参考平面，形成在其规范中限定的微反射镜矩阵的特性角度。这样的角度通常小于20°，并且通常可以约为12°。因此，反射入射于微反射镜矩阵上的光束的一部分的每个微反射镜形成像素化光源的基本发射器。用于选择性地激活该基本发射器以发射或不发射基本光束的反射镜的位置改变的致动和控制由控制中心控制。
在不同的实施例中，矩阵布置可以包括扫描激光系统，其中激光光源向扫描元件发射激光光束，扫描元件被配置成借助于激光光束探测波长转换器的表面。该表面的图像由投射光学元件捕获。
扫描元件的探测可以以足够高的速度执行，使得人眼不感知所投射图像中的任何位移。
对激光源的点火的同步化控制和光束的扫描移动使得有可能产生基本发射器矩阵，所述基本发射器矩阵可以在波长转换器元件的表面处被选择性地激活。扫描装置可以是用于通过激光光束的反射来扫描波长转换器元件的表面的移动微反射镜。作为扫描装置提及的微反射镜举例来说是用于“微机电系统”的MEMS类型。然而，本发明不限于这样的扫描装置，并且可以使用其它种类的扫描装置，例如布置在旋转元件上的一系列反射镜，元件的旋转导致激光光束对透射表面的扫描。
在另一变型中，光源可以是复杂的，并且包括至少一段光元件(例如，发光二极管)和单片光源的表面部分。
模糊区域由两个主要特征限定：大小(专用于模糊区域的像素的数量)和发光轮廓或形状(发光强度从高值调整到低值的方式)。这些特征是相互关联的，并且它们两者的选择都受到两个标准影响。
第一个标准是均匀性标准。典型的远光束图案可以具有40.000cd的强度，并且第一区域通常具有500cd的强度。因此，发光强度的这种飞跃可能不在一个或两个像素中实现。量值调用梯度被用于测量两个邻近像素P1和P2之间的发光强度的变化，并且通常被限定为G＝log(I1)-log(I2)，其中，I1是以cd为单位测量的像素P1中的所述发光强度，并且I2是以cd为单位测量的像素P2中的所述发光强度。
根据标准规定，该梯度不可以高于0.4。使用上文公式，它提供了最小9个像素，以提供从40.000cd到500cd的可接受模糊区域。图2a和图2b示出了与该形状相关的两个图形。图2a示出了从第一区域的500cd到远光束图案的多于40.000cd的发光强度的变化。图2b示出了用于这种演变的梯度值；在前两个像素中，梯度值最大，因为有必要尽可能快地“增长”。在接下来的像素中，梯度刚好足以保证远光束区域附近的像素和远光束图案之间的平滑过渡。
第二个标准与要保护的对象在其中移动的该第一区域的移动平滑度有关。这种移动是依据度/秒米限定的，因为像素表示度数的一个分数，这取决于光源矩阵布置的分辨率。
根据该第二个标准，每个模糊区域中所需的像素的数量取决于第一区域的速度。平滑度是以光图案中引起的可见表面变化或不连续性的数量来测量的。模糊区域最高时，不连续性将具有最小值，但远光束体验会受到影响。结果，对于每个模糊轮廓，寻求不连续性的数量的最小值。
使用数值分析，当使用线性轮廓时，当每个模糊区域的像素的数量由表达式N＝a·S给出时，不连续性的数量是最小的并且等于分辨率的两倍，其中，N是像素的数量，a是对于每像素0.07度的分辨率在0.02和0.025之间的常数，并且S是以度/秒为单位测量的第一速度。相反，当使用取决于梯度的轮廓时，例如图2a中所示的，当像素的数量由同一表达式给出时，不连续性的数量是最小的并且等于分辨率的两倍，但是对于相同的分辨率，a的值设置在0.06和0.07之间。
取决于梯度的轮廓为两个标准都提供了良好的解决方案，并且最终模糊大小被选择为由第一标准提供的大小和由第二标准提供的大小之间的最大值。

Claims (11)

1.一种用于校正由汽车照明装置提供的光图案的方法，其中，所述光图案至少由光源的矩阵布置提供，所述方法包括以下步骡：
投射具有第一区域(1)的远光束图案(10)，在所述第一区域中发光强度低于所述远光束发光强度的一半，所述第一区域具有带有四条边的矩形边缘；
为所述第一区域的边缘的四条边中的每一条提供多个像素，因此创建上模糊区域(2)、下模糊区域(3)、左模糊区域(4)和右模糊区域(5)；
为所述上模糊区域(2)创建沿着列延伸的模糊图案，为所述下模糊区域(3)创建沿着列延伸的模糊图案，为所述左模糊区域(4)创建沿着行延伸的模糊图案，并且为所述右模糊区域(5)创建沿着行延伸的模糊图案，其中，每行或每列中的发光强度从所述第一区域的发光强度调整到所述远光束图案(10)的发光强度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，沿着同一行或同一列的所述模糊图案的发光强度的梯度低于0.4，其中，根据公式G＝log(I1)-log(I2)，在同一行或同一列的两个邻近像素P1和P2之间测量梯度G，其中，I1是像素P1中的以cd为单位测量的发光强度，并且I2是像素P2中的以cd为单位测量的发光强度。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，每个模糊图案是线性的，使得在像素P1和P2之后的像素P3的发光强度I3是
I3＝I2+(I2-I1)
其中，I1是P1的发光强度，并且I2是P2的发光强度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，每个模糊图案在所述模糊图案的第一个像素和最后一个像素中具有等于0的梯度，并且每个模糊图案具有为0.4的最大梯度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，每个模糊区域的像素的数量取决于所述远光束图案的发光强度和所述第一区域上的发光强度之间的差。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一区域旨在以第一速度移位，并且每个模糊区域的像素的数量取决于所述第一速度。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，根据公式N＝a·S，每个模糊区域的像素的数量相对于所述第一速度具有线性关系，其中，N是所述像素的数量，a是处于0.02和0.025之间的常数，并且S是以度/秒为单位测量的第一速度。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，根据公式N＝a·S，每个模糊区域的像素的数量相对于所述第一速度具有线性关系，其中，N是所述像素的数量，a是处于0.06和0.07之间的常数，并且S是以度/秒为单位测量的第一速度。
9.根据从属于权利要求5的权利要求6所述的方法，其中，将每个模糊区域的像素的数量选择为在第一标准和第二标准之间的最大数量，第一标准取决于在所述远光束图案的发光强度和所述第一区域上的发光强度之间的差，第二标准取决于所述第一速度。
10.一种汽车照明装置，包括：
固态光源的矩阵布置，所述固态光源的矩阵布置旨在提供具有第一区域的远光束图案，在所述第一区域中发光强度小于所述远光束图案的发光强度的一半；
控制装置，所述控制装置用于完成根据前述权利要求中任一项所述的方法的步骤。
11.根据权利要求10所述的汽车照明装置，其中，所述矩阵布置包括至少2000个固态光源。
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