CN113639245A - 一种自适应激光车灯 - Google Patents

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Abstract

本发明保护一种光学亮度高、整体结构简单、成像分辨率和对比度高，并且光利用率高的自适应激光车灯，包括激发光源、白光生成单元、非均匀光发生单元、空间光调制器及成像镜头，所述白光生成单元包括波长转换单元，所述波长转换单元为反射式结构，用于生成第一光；所述非均匀白光发生单元包括自由曲面反光碗或自由曲面透镜，用于收集所述第一光并将其映射成为具有强度梯度分布的第二光，所述空间光调制器根据所述第二光的强度梯度分布进行图像调制，并出射第三光，成像镜头将第三光成像至近光或远光区域，以形成自适应照明。本发明的技术方案仅通过一个器件就实现将光束收集功能以及控制光分布的两个功能的集成化，有效的降低了车灯的体积。

Description

一种自适应激光车灯
技术领域
本发明涉及照明技术领域，特别是涉及一种自适应激光车灯。
背景技术
目前，汽车照明领域中，传统机械式自适应前灯调节精度较低，像素化车灯应运而生，然而，传统的像素化车灯一般采用LED光源，并结合高分辨率光调制器件构成以LED矩阵式像素化大灯，能够实现对光线的角度和暗区的精确控制。
但是，由于LED光源亮度不足，如果采用较少的LED光源，会出现对光线的角度和暗区的控制精度低，分辨率较低的技术问题；相反的，为了得到分辨率较高的光线分布，采用多个LED光源，但是由于多个LED光源出射的光的扩展量大，需要搭配更小F#、体积更大的成像镜头对调制光斑进行投射，不仅降低了整个车灯对比度，还大幅提高了车灯体积和成本，不利于像素化车灯的应用和推广。
同时，由于像素化车灯技术中，主要通过光调制器件将均匀光映射为非均匀光并投射到照明区域中，不仅造成了整体车灯对比度低的问题，还会造成光利用率低，光能损失大的技术问题。
因此，需要开发一种光学亮度高、整体结构简单、成像分辨率和对比度高，并且光利用率高的像素化车灯方案，从而减小整体车灯的体积和成本，扩大像素化车灯的应用场景和使用范围。
发明内容
针对上述现有技术的车灯体积大、应用成本高、车灯对比度低、光能损失大的缺陷，本发明提供一种光学亮度高、整体结构简单、成像分辨率和对比度高，并且光利用率高的自适应激光车灯，包括激发光源、白光生成单元、非均匀光发生单元、空间光调制器及成像镜头，其中，所述白光生成单元包括波长转换单元，所述波长转换单元为反射式结构，用于将所述激发光源发出的激发光转换为受激光，所述受激光及未被吸收的激发光共同被所述波长转换单元沿预设方向反射，形成第一光；所述非均匀光发生单元用于收集所述第一光，所述非均匀光发生单元包括自由曲面反光碗或自由曲面透镜，用于将所述第一光映射成为具有强度梯度的第二光，然后将所述第二光照射至所述空间光调制器；所述空间光调制器根据所述第二光的强度梯度分布控制所述空间光调制器对所述第二光进行调制，并出射第三光；所述第三光被照射至所述成像镜头，所述成像镜头将所述第三光成像到所述自适应激光车灯外部的近光区域或远光区域，用以形成所述自适应激光车灯的自适应照明。
与现有技术相比，本发明包括如下有益效果：根据本发明提供的自适应激光车灯，可以得到具有强度梯度分布的第二光，使得空间光调制器能够针对第二光的不同的强度梯度分布进行不同的图像调制，由于空间光调制器可以针对不同强度分布进行不同的调制，而不是针对均匀光进行相同的图像调制，能够有效避免不必要的光浪费，进而提高了车灯的光利用率；同时，借助于非均匀光发生单元，本发明的自适应激光车灯在有效收集白光生成单元出射的第一光的同时，还能将其变为有强度梯度分布的第二光，仅通过一个器件就实现将光束收集功能以及控制光分布的两个功能的集成化，有效的降低了车灯的体积；并且，由于采用反射式结构的波长转换单元，相比于现有技术中的透射式结构的波长转换单元与反射镜的组合，能够减少光学器件数量，降低车灯体积，必然的，使用反射式结构的波长转换单元能够增大波长转换单元的散热能力，延长本发明提供的自适应激光车灯的使用寿命。
在一个实施方式中，所述非均匀光发生单元包括自由曲面反光碗，所述自由曲面反光碗的反射弧面面向所述波长转换单元设置，且所述自由曲面反光碗的中心设有通孔，所述激发光穿过所述通孔照射所述波长转换单元。由于激发光穿过通孔照射波长转换单元，波长转换单元将部分激发光转换为受激光，并将受激光和未被激发的激发光共同反射，形成了第一光，第一光照射自由曲面反光碗的反射弧面，并被自由曲面反光碗的反射弧面反射，经过两次反射，使得在光线传播的路程不变的情况下，光线传输位移变小，进而有效降低了车灯的体积。
在一个实施方式中，所述空间光调制器为数字微镜阵列，所述自由曲面反光碗的反射弧面半径与所述数字微镜阵列的边长差为预设值，且所述自由曲面反光碗的光轴与所述数字微镜阵列法线所形成的角度与数字微镜阵列的微反射镜倾斜的极差角度相等。该技术方案中，由于自由曲面反光碗的反射弧面半径与数字微镜阵列的边长差为预设值，使得自由曲面反光碗反射的光分布照射至数字微镜阵列的光分布的匹配度更高，并且，当自由曲面反光碗的光轴与数字微镜阵列法线所形成的角度为数字微镜阵列的微反射镜倾斜的极差角度时，第二光的光学扩展量最优，使得成像镜头的F#数最大，进而降低了车灯的体积。
在一个实施方式中，所述白光生成单元还包括整形器件组，所述非均匀光发生单元包括自由曲面透镜，所述整形器件组将所述光源出射的激发光照射到所述波长转换单元，并将所述波长转换单元产生的第一光照射至所述自由曲面透镜。本技术方案中，整形器件组能够将波长转换单元反射的第一光投射至自由曲面透镜，自由曲面透镜收集第一光并将其映射为具有强度梯度分布的第二光，减小了车灯的体积。
在一个实施方式中，所述整形器件组包括收集透镜组与区域膜片或者包括收集透镜组与反射镜。本技术方案中，区域膜片或者反射镜用于将激发光反射至收集透镜组，收集透镜组将受激光汇聚到波长转换单元，并将波长转换单元反射的第一光收集后照射到区域膜片，进而使得第一光照射自由曲面透镜，通过这种方式，可以将激发光转换并合成第一光，同时将第一光映射为具有强度梯度分布的第二光，减小了车灯的体积。
在一个实施方式中，所述收集透镜组仅包括第一透镜。收集透镜组的第二透镜的收集功能通过自由曲面透镜实现，进一步减少了车灯中的光学器件的数量，实现了车灯体积的小型化。
在一个实施方式中，将所述收集透镜组替换为方棒。方棒将反射镜反射的激发光光收集后照射至波长转换单元，并对波长转换单元反射的第一光进行均匀化处理，然后投射到自由曲面透镜以生成具有强度梯度分布的第二光，第二光照射空间光调制器，能够有效避免第二光照射至空间光调制器时的光斑颗粒感。
在一个实施方式中，控制所述空间光调制器的调制图像与所述第二光的强度梯度分布一致。本技术方案中，由于根据第二光的强度梯度分布的不同，改变空间光调制器的调制图像的调制信号，使得空间光调制器的各个调制单元与调制图像的匹配性更强，并确保了绝大部分光能量能够反射出去，使得光能浪费较少，光的利用率高。
具体地，所述空间光调制器为数字微镜阵列，当调制图像的灰度值较大时，控制数字微镜阵列的微反射镜(也即上述空间光调制器的调制单元)为“ON”的时间占比更高，当调制图像的灰度值较小时，控制数字微镜阵列的微反射镜为“OFF”的时间占比更高。本技术方案中，由于根据第二光的强度梯度分布的不同，改变数字微镜阵列的调制图像的调制信号，使得数字微镜阵列的“ON”的时间占比和“OFF”的时间占比与调制图像的匹配性更强，“OFF”状态关闭的灰度值较小，并确保了绝大部分光能量能够通过“ON”状态反射出去，使得光能浪费较少，光的利用率高。
在一个实施方式中，所述第二光倾斜照射至所述空间光调制器，对所述第二光进行修正，根据所述第二光垂直入射至所述空间光调制器的调制图像分布以及所述第二光倾斜入射至所述空间光调制器的角度，计算修正后的第二光，并控制修正后的第二光倾斜入射至所述空间光调制器，以补偿所述第二光倾斜入射至所述空间光调制器引起的调制图像的畸变。本技术方案中，通过对第二光进行修正，能够修正第二光倾斜入射到空间光调制器时造成的调制图像的图像畸变，进而确保空间光调制器的调制准确度，进一步提高了光利用率。
在一个实施方式中，所述白光生成单元还包括匀光器件，所述匀光器件将所述激发光源产生的激发光变为均匀激发光。本技术方案中，由于将激发光源产生的激发光变为均匀激发光，能够增加激发光照射波长转换单元的激发面积，提高波长转换单元的转换率，减小光损失。
附图说明
图1为本发明实施例一的自适应激光车灯光路的结构示意图；
图2为本发明实施例一中的自适应激光车灯光路中非均匀发生单元的结构示意图；
图3为本发明实施例一的自适应激光车灯光路中非均匀发生单元产生的强度梯度图像分布；
图4为本发明实施例一的自适应激光车灯光路的结构示意图；
图5为本发明实施例三的自适应激光车灯光路的结构示意图；
图6为本发明实施例四的自适应激光车灯光路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明实施例进行详细说明。
实施例一
请参见图1，为本发明实施例一的自适应激光车灯光路的结构示意图。自适应激光车灯1包括激发光源101、白光生成单元A、非均匀光发生单元B、空间光调制器401及成像镜头501，激发光源101发出激发光后照射白光生成单元A，生成第一光S1，第一光S1经非均匀白光发生单元B映射成为具有强度梯度分布的第二光S2，然后空间光调制器401根据第二光S2的强度梯度分布控制空间光调制器对第二光S2进行调制，并出射第三光S3，第三光S3被照射至成像镜头，成像镜头501将第三光成像到自适应激光车灯外部的近光区域或远光区域，用以形成自适应激光车灯的自适应照明。
在本实施例中，激发光源101可以例如为半导体激光二极管光源。通常地，为了车灯照明的需要，并兼顾成本问题，可以选择蓝光激光二极管光源。
在本实施例中，白光生成单元包括波长转换单元201，波长转换单元为反射式结构，用于将激发光源发出的激发光转换为受激光，受激光及未被吸收的激发光共同被波长转换单元沿预设方向反射，形成第一光S1；其中，波长转换单元可以选择YAG系的黄色荧光材料以配合蓝光激光二极管，该系列的波长转换材料的转换效率高、材料稳定，在蓝光的激发下能够发出黄光激发光，并与剩余未被激发的蓝光受激光组合后形成第一光S1。优选的，波长转换单元可以是硅胶或环氧树脂封装的有机荧光结构，也可以是玻璃封装的无机荧光结构，还可以是荧光陶瓷，如单晶Ce:YAG或多晶Ce:YAG，或者以透明陶瓷材料(如氧化铝)封装的陶瓷荧光结构。
为了更进一步确保波长转换单元的正常工作，波长转换单元还可以贴设高导热材料，用于将波长转换单元201上荧光粉层承受的热量散发出去，高导热材料可以是导热胶、导热硅胶、相变化材料等中的一种或多种。
值得一提的是，为了满足不同的车灯照明需求和条件，也可以选择其他波长的光源与波长转换单元的组合，以生成第一光S1。
在本实施例中，白光生成单元还可以包括匀光器件202，匀光器件将激发光源101产生的激发光变为均匀激发光。优选的，匀光器件可以是微透镜阵列/复眼各自与聚焦透镜的组合。本技术方案中，由于将激发光源101产生的激发光变为均匀激发光，能够增加激发光照射波长转换单元的激发面积，提高波长转换单元201的转换率，减小光损失。
在本实施例中，非均匀光发生单元用于收集第一光S1，并将第一光S1映射成为具有强度梯度的第二光S2，然后将第二光S2照射至空间光调制器401；如图2所示，为本发明实施例一中的自适应激光车灯光路中非均匀发生单元的结构示意图。在本实施里中，非均匀光发生单元包括自由曲面反光碗301，自由曲面反光碗的反射弧面3011面向波长转换单元201设置，且自由曲面反光碗的中心设有通孔3012，激发光穿过通孔3012照射波长转换单元201，波长转换单元201将激发光激发为受激光并与未被激发的激发光以郎伯发光的方式被共同反射以生成第一光S1，然后照射至自由曲面反光碗的反射弧面3011上；在本实施例中，通过波长转换单元201和自由曲面反光碗的配合，仅需2次反射即可实现在不改变激发光入射方向以及光线路程不变的情况下，将激发光映射为具有强度梯度的第二光S2，结构简单且车灯体积得到有效减小；在本实施例中，自由曲面反光碗301的反射弧面3011角度可控，因此可以改变入射光束的角度和出射范围，优选的，自由曲面反光碗301能够将波长转换单元201反射的全部受激光和激发光反射出去；自由曲面反光碗的材质优选密度较小的金属材质，能够实现高导热的同时，有效降低车灯的重量，优选的，自由曲面反光碗的材质为铝材或者铝合金材质。
在本实施方式中，空间光调制器根据如图3所示的第二光S2的强度梯度分布控制空间光调制器对第二光S2进行调制，并出射第三光S3；优选的，空间光调制器为DMD(Digital Micromirror Device，数字微镜阵列)，包括多个微反射镜作为入射光的调制单元，每若干个微反射镜形成一个调制区域。优选的，DMD与自由曲面反光碗的反射弧面半径与DMD的边长差为预设值，预设值的范围为0-2微米，预设值越小，自由曲面反光碗反射的第二光分布S2照射至DMD的光分布的匹配度越高。更优的，由于DMD工作时，DMD控制器会为每个微反射镜施加“1”或“0”的复位脉冲，从而使得每个微反射镜处于相应的±α°状态(α＝12或者α＝12)，在投影系统中，+α°状态对应“开”像素(也即“ON”状态)，“开”像素下入射光照射在微反射镜后能够被反射至后端光学系统并经透射装置出射；相应的，-α°状态对应“关”像素(也即“OFF”状态)，“关”像素下照射在微反射镜上的入射光无法进入后端光学系统，并被车灯系统吸收消耗。因此，当所述自由曲面反光碗的光轴与DMD法线O所形成的角度为2α°(每个微反射镜能够转动的极差角度，也即每个微反射镜的翻转的最大角度α°与最小角度-α°的差值)时，第二光S2的光学扩展量最优，并能够最大限度的照射到DMD，进而使得成像镜头的F#数最大，进而降低了车灯的体积；在本实施例中，控制DMD的调制图像与第二光的强度梯度分布一致，如图3所示，当调制图像的灰度值较大时，即图3中的峰值区域时，控制DMD的微反射镜为“ON”的时间占比更高，此时，灰度值较大的光束能够顺利的通过微反射镜反射到后端光学系统，确保了较高能量的光束的有效利用，此时光通过率达到上限值，即尽可能接近100％的光通过率(由于光在介质或界面的传输过程中的光损耗不可避免，100％的光通过率为理想值，因此，此处的上限值是指除不可避免的光损耗外达到光通过率的最大值)；值得一提的是，DMD可以根据调制图像的灰度值调节DMD各个微反射镜的翻转状态，以使得不同的灰度值对应不同的微反射镜的翻转角度，进而使得整体调制图像的“ON”的时间占比最大，进而使得光通过率为最大；当调制图像的灰度值较小时，即图3中的谷值区域时，控制DMD的微反射镜为“OFF”状态，确保OFF状态时，损耗的光的能量最低。通过这样的操作，使得DMD的“ON”的时间占比和“OFF”的时间占比能够与调制图像的不同灰度值具有更高的匹配性，“OFF”状态损耗的灰度值较小，确保了绝大部分光能量能够通过“ON”状态反射出去，提高整体调制图像的光通过率，最终使得光能浪费较少，光的利用率高。
优选的，可以选择对第二光分布S2进行修正，以降低第二光斜入射到DMD时造成的调制图像的图像畸变，具体地，根据第二光正入射至DMD的调制图像分布以及第二光斜入射至DMD的角度，计算修正后的第二光，并控制修正后的第二光斜入射至DMD，以补偿第二光斜入射至DMD引起的调制图像的畸变。
当然，为了实现高分辨率车灯照明，空间光调制器还可以是其它高分辨率调制器件，如LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、LC-SLM(Liquid crystal SpatialLight Modulator，液晶空间光调制器)等。
当空间光调制器为透射式LCD时，LCD的液晶单元通过控制光的透射率来控制光通过率，根据第二光S2的强度梯度分布，控制LCD的液晶单元的光通过率，进而使得灰度值较大的图像尽可能的通过LCD，从而提高光利用率。相应的，由于LCD为透射式LCD，因而，LCD及第三光S3后续的光路可以做适应修改，例如，修改LCD与自由曲面反光碗202的相对位置以使第二光S2尽可能全部照射至透射式LCD、将镜头S3放置于透射式LCD的光路后端，并采用反射镜等装置将照明光束再次反射以减小整个车灯体积。
当空间光调制器为LC-SLM时，LC-SLM的像素单元通过控制光的反射率来控制光通过率，其根据第二光S2的强度梯度分布，控制LC-SLM的液晶单元的像素单元的反射率，进而使得灰度值较大的图像尽可能的被LC-SLM反射出来，从而提高光利用率，当使用LC-SLM，可以更改光源101为线偏振激光，以使得入射至LC-SLM的偏振光的能量最高，最大化的减小光能浪费。
在本实施例中，由于采用了自适应激光车灯1的亮度高，光学扩展量小，因此可以采用小F#的成像镜头501；第三光S3被照射至成像镜头501时，成像镜头501将第三光S3成像到自适应激光车灯外部的近光区域或远光区域，形成符合车规所要求的照射角度和范围的自适应激光车灯1的自适应车灯照明。
实施例二请参见图4，即本发明实施例二的自适应激光车灯光路的结构示意图。自适应激光车灯1a包括激发光源101a、白光生成单元A、非均匀光发生单元B、空间光调制器401a及成像镜头501a。其中，白光生成单元包括201a、匀光器件202a以及整形器件组(图中未示出)。其中，整形器件组包括收集透镜组(包括第一透镜205a和第二透镜204a)与区域膜片203a，所述区域膜片203a的法线O1与光源的激发光的传输方向所成的角度为45°，且所述区域膜片203a的中心区域为反射区域，两端区域为透射区域。所述非均匀光发生单元B为自由曲面透镜301a。
工作时，光源101a出射的激发光经过匀光器件202a匀光后，照射到所述整形器件组的区域膜片203a的反射区域上，区域膜片203a将受激光反射并穿过收集透镜组(第二透镜204a、第一透镜205a)后照射至波长转换单元201a，波长转换单元201a将部分激发光转换成的受激光及未被吸收的激发光共同沿预设方向反射，然后经收集透镜组收集后经区域膜片203a的透射区域出射，以形成第一光S1；经过上述过程，整形器件组将波长转换单元201a产生的第一光S1照射至自由曲面透镜301a，自由曲面透镜301a将第一光S1映射成为具有强度梯度分布的第二光S2，然后空间光调制器401a根据第二光S2的强度梯度分布控制空间光调制器对第二光S2进行调制，并出射第三光S3，第三光S3被照射至成像镜头，成像镜头501a将第三光成像到自适应激光车灯外部的近光区域或远光区域，用以形成自适应激光车灯的自适应照明。
本实施例二与实施例一的不同点在于，非均匀光发生单元B为自由曲面透镜301a以及包括了整形器件组，因此自由曲面透镜301a的位置不受限制。根据自由曲面透镜301a的不同参数，尽可能将自由曲面透镜301a放置在整形器件组的附近或者内部，整形器件组将波长转换单元反射的第一光S1投射至自由曲面透镜301a后，自由曲面透镜301a能够将第一光S1收集并映射为具有强度梯度分布的第二光S2，从而减小车灯体积，并提高了自适应激光车灯的设计自由度。
实施例三
请参见图5，即本发明实施例三的自适应激光车灯光路的结构示意图。自适应激光车灯1b包括激发光源101b、白光生成单元A、非均匀光发生单元B、空间光调制器401b及成像镜头501b。其中，白光生成单元包括201b、匀光器件202b以及整形器件组(图中未示出)。其中，整形器件组包括第一透镜205b与区域膜片，所述区域膜片的法线O2与光源的激发光的传输方向所成的角度小于45°，且所述区域膜片的中心区域为反射区域，两端区域为透射区域。所述区域膜片也可以替换为反射镜203b，反射镜203b用于将所述光源101b出射的激发光反射至后端光学系统，同时，所述反射镜203b应该设置在所述整形器件组的尽可能靠下方的位置以避免阻挡所述整形器件组中的波长转换单元201b反射产生的光束。本实施例中，将所述区域膜片替换为反射镜203b。所述非均匀光发生单元B为自由曲面透镜301b，所述自由曲面透镜301b实质上等效于所述实施例二中自由曲面透镜301a与其中所述的第二透镜204a的区域分布功能的组合，且所述203b布置在所述整形器件组的反射镜203b与第一透镜205b的光路的中间，值得一提的是，所述自由曲面透镜301b为单向功能器件，从其正方向(图5中从左至右的方向为正方向)入射时，其能够实现收集并将均匀光映射为具有强度梯度分布的器件，从其反方向入射时，其照射到自由曲面透镜301b的自由曲面区域以外的其他区域，以实现区域分布功能，从而不会影响波长转换单元入射光斑的梯度分布。
工作时，光源101b出射的激发光可以垂直照射于匀光器件202b，也可倾斜照射于匀光器件202b，经匀光后照射到所述整形器件组的反射镜203b上，其中，倾斜激发光倾斜照射于匀光器件202b的方案能够避免反射镜203b对后续光路造成影响。反射镜203b将受激光反射并依次经过自由曲面透镜301b、整形器件组中的第一透镜205b等器件收集后照射至波长转换单元201b，波长转换单元201b将部分激发光转换成的受激光及未被吸收的激发光共同沿预设方向反射，然后经第一透镜205b后形成第一光S1；经过上述过程，整形器件组将波长转换单元201b产生的第一光S1照射至自由曲面透镜301b。自由曲面透镜301b将第一光S1映射成为具有强度梯度分布的第二光S2，然后空间光调制器401b根据第二光S2的强度梯度分布控制空间光调制器对第二光S2进行调制，并出射第三光S3，第三光S3被照射至成像镜头，成像镜头501b将第三光成像到自适应激光车灯外部的近光区域或远光区域，用以形成自适应激光车灯的自适应照明。
本实施例三与实施例二的不同点在于，作为非均匀光发生单元B的自由曲面透镜301b是实施例二中自由曲面透镜301a与实施二中所述的第二透镜204a的收集功能的组合器件，同时，自由曲面透镜301b为单向功能器件，从其正方向(图5中从左至右的方向为正方向)入射时，其能够直接照射到自由曲面透镜301b的自由曲面区域，以实现收集并将均匀光映射为具有强度梯度分布的器件，从其反方向入射时，其照射到自由曲面透镜301b的自由曲面区域以外的其他区域，以实现区域分布功能，从而不会影响波长转换单元入射光斑的梯度分布。可以理解，仅利用一个自由曲面透镜301b，即可将多个器件的功能集成，减少光路中的光学器件个数，因此能够进一步减小光路的体积，从而实现车灯小型化。
实施例四
请参见图6，即本发明实施例四的自适应激光车灯光路的结构示意图。自适应激光车灯1b包括激发光源101c、白光生成单元A、非均匀光发生单元B、空间光调制器401c及成像镜头501c。其中，白光生成单元包括波长转换单元201c、匀光器件以及整形器件组(图中未示出)。其中，所述匀光器件为透镜202c，用于将激发光聚焦。整形器件组包括方棒204c与反射镜203c，反射镜203c用于将所述光源101c出射的激发光反射至后端光学系统，反射镜的尺寸应尽可能小，仅覆盖所述受激光光束即可，从而避免阻挡所述整形器件组中的波长转换单元201b反射产生的光束。所述反射镜203c也可以替换为区域膜片，所述区域膜片的法线O3与光源的激发光的传输方向所成的角度小于45°，且所述区域膜片的中心区域为反射区域，两端区域为透射区域。所述非均匀光发生单元B为自由曲面透镜301c。
工作时，光源101c出射的激发光经过透镜202c后聚焦于所述整形器件组的反射镜203c上，反射镜203c将受激光反射并依次经自由曲面透镜301c、整形器件组中的方棒204c等器件的收集后照射至波长转换单元201c，波长转换单元201c将部分激发光转换成的受激光及未被吸收的激发光共同沿预设方向反射，然后经方棒20c匀光并收集后形成第一光S1；经过上述过程，整形器件组将波长转换单元201c产生的第一光S1照射至自由曲面透镜301c。自由曲面透镜301c将第一光S1映射成为具有强度梯度分布的第二光S2，然后空间光调制器401c根据第二光S2的强度梯度分布控制空间光调制器对第二光S2进行调制，并出射第三光S3，第三光S3被照射至成像镜头，成像镜头501c将第三光成像到自适应激光车灯外部的近光区域或远光区域，用以形成自适应激光车灯的自适应照明。
本实施例四与实施例二的不同点在于，将实施例二所述的收集透镜组替换为方棒。方棒能够对透镜202c、反射镜203c反射的激发光进行匀光和收集，并照射至波长转换单元201c，进而使得波长转换单元201c具有最大的激发效率，同时，方棒还能对波长转换单元201c反射的受激光及未被激发的激发光(也即第一光S1)进行均匀化处理，然后投射到自由曲面透镜301c上，以生成具有强度梯度分布的第二光S2，由于照射到自由曲面透镜301c上的第一光S1被多次均匀化处理，故而能够有效避免第二光照射至空间光调制器时产生的光斑颗粒感。
本发明提供的自适应激光车灯，包括激发光源、白光生成单元、非均匀光发生单元、空间光调制器及成像镜头，所述白光生成单元包括波长转换单元，所述波长转换单元为反射式结构，用于生成第一光；所述非均匀白光发生单元包括自由曲面反光碗或自由曲面透镜，用于收集所述第一光并将其映射成为具有强度梯度分布的第二光，所述空间光调制器根据所述第二光的强度梯度分布进行图像调制，并出射第三光，成像镜头将第三光成像至近光或远光区域，以形成自适应照明。本发明的技术方案仅通过一个器件就实现将光束收集功能以及控制光分布的两个功能的集成化，有效的降低了车灯的体积。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种自适应激光车灯，其特征在于，包括激发光源、白光生成单元、非均匀光发生单元、空间光调制器及成像镜头，其中，
所述白光生成单元包括波长转换单元，所述波长转换单元为反射式结构，用于将所述激发光源发出的激发光转换为受激光，所述受激光及未被吸收的激发光共同被所述波长转换单元沿预设方向反射，形成第一光；
所述非均匀光发生单元用于收集所述第一光，其包括自由曲面反光碗或自由曲面透镜，用于将所述第一光映射成为具有强度梯度的第二光，然后将所述第二光照射至所述空间光调制器；
所述空间光调制器根据所述第二光的强度梯度分布控制所述空间光调制器对所述第二光进行调制，并出射第三光；
所述第三光被照射至所述成像镜头，所述成像镜头将所述第三光成像到所述自适应激光车灯外部的近光区域或远光区域，用以形成所述自适应激光车灯的自适应照明。
2.据权利要求1所述的自适应激光车灯，其特征在于，所述非均匀光发生单元包括自由曲面反光碗，所述自由曲面反光碗的反射弧面面向所述波长转换单元设置，且所述自由曲面反光碗的中心设有通孔，所述激发光穿过所述通孔照射所述波长转换单元。
3.根据权利要求2所述的自适应激光车灯，其特征在于，所述空间光调制器为数字微镜阵列，所述自由曲面反光碗的反射弧面半径与所述数字微镜阵列的边长差为预设值，且所述自由曲面反光碗的光轴与所述数字微镜阵列法线所形成的角度与数字微镜阵列的微反射镜倾斜的极差角度相等。
4.根据权利要求1所述的自适应激光车灯，其特征在于，所述白光生成单元还包括整形器件组，所述非均匀光发生单元包括自由曲面透镜，所述整形器件组将所述光源出射的激发光照射到所述波长转换单元，并将所述波长转换单元产生的第一光照射至所述自由曲面透镜。
5.根据权利要求4所述的自适应激光车灯，其特征在于，所述整形器件组包括收集透镜组与区域膜片或者包括收集透镜组与反射镜。
6.根据权利要求5所述的自适应激光车灯，其特征在于，所述收集透镜组仅包括第一透镜。
7.根据权利要求5所述的自适应激光车灯，其特征在于，将所述收集透镜组替换为方棒。
8.根据权利要求1或2或3所述的自适应激光车灯，其特征在于，控制所述空间光调制器的调制图像与所述第二光的强度梯度分布一致。
9.根据权利要求8所述的自适应激光车灯，其特征在于，所述第二光倾斜照射至所述空间光调制器，对所述第二光进行修正，根据所述第二光垂直入射至所述空间光调制器的调制图像分布以及所述第二光倾斜入射至所述空间光调制器的角度，计算修正后的第二光，并控制修正后的第二光倾斜入射至所述空间光调制器，以补偿所述第二光倾斜入射至所述空间光调制器引起的调制图像的畸变。
10.根据权利要求1所述的自适应激光车灯，其特征在于，所述白光生成单元还包括匀光器件，所述匀光器件将所述激发光源产生的激发光变为均匀激发光。
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