CN115899609A - 具有空间光调制器的自适应光源 - Google Patents

Abstract

本申请案涉及具有空间光调制器的自适应光源。实例包含一种系统(图9，900)，系统具有：照明源(915)，其被配置成产生照明光；及空间光调制器SLM(911)，其光学耦合到照明源，SLM包括图像元素阵列。SLM被配置为：接收照明光；通过图像元素的第一部分在第一方向上引导开启状态光；以及通过图像元素的第二部分在第二方向上引导关闭状态光。实例系统包含：成像光学器件(913)，其光学耦合到SLM，成像光学器件被配置为接收来自SLM的开启状态光且将图像作为光束的图像部分(973)投射；及非成像光学器件(914)，其光学耦合到SLM，非成像光学器件被配置成接收来自SLM的关闭状态光且将关闭状态光(975)作为光束的部分投射。

Description

具有空间光调制器的自适应光源

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2021年8月17日申请的美国临时申请案第63/234,045号的权利及优先权，所述申请案的全部内容借此引用的方式并入本文中。

技术领域

这通常涉及自适应光源，且更特定来说涉及一种具有投射光的空间光调制器(SLM)的聚光灯或前照灯。

背景技术

包含聚光灯或前照灯的光源用于各种应用中，例如汽车、海运、卡车运输、铁路及航空应用。车辆前照灯越来越多地使用自适应技术来动态地塑形投射光束。最近进展包含自适应驱动光束(ADB)前照灯，其中从前照灯投射到道路上的光束适于车辆沿着道路行驶时的各种条件。ADB前照灯可塑形投射光束，以防止眩光影响来车的驾驶员，同时保持在远光模式下，其中远距离的物体及道路被明亮地照明。ADB前照灯也可塑形投射光束，以避免眩光进入前行车辆，且可引导投射光远离沿着道路行驶、站在道路侧或十字路口的行人或骑自行车的人。使用ADB前照灯可通过允许“始终亮着”远光前照灯操作，通过自动减小前照灯的输出及通过在车辆遇到或经过其它车辆、骑自行车的人或行人时自动增加前照灯的输出以便在给定情况下尽可能使用明亮的前照灯光束，提高驾驶员的能见度来增加车辆驾驶员的能见度。

发明内容

实例包含一种系统，所述系统具有：照明源，其被配置成产生照明光；及空间光调制器(SLM)，其光学耦合到所述照明源，所述SLM包括图像元素阵列。所述SLM被配置成：接收所述照明光；通过所述图像元素的第一部分在第一方向上引导开启状态光；以及通过所述图像元素的第二部分在第二方向上引导关闭状态光。所述实例系统包含：成像光学器件，其光学耦合到所述SLM，所述成像光学器件被配置成接收来自所述SLM的所述开启状态光且将图像作为光束的图像部分投射；及非成像光学器件，其光学耦合到所述SLM，所述非成像光学器件被配置成接收来自所述SLM的关闭状态光且将所述关闭状态光作为所述光束的部分投射。

附图说明

为了更完整地理解在本文描述的本申请案的方面的说明性实例及其优点，现在参考结合附图的以下描述，附图中：

图1说明具有对布置有用的自适应光源的车辆。

图2说明可使用布置投射到道路上的实例图形图像。

图3A在框图中说明实例自适应汽车前照灯，图3B在图中说明从驾驶员视野投射的实例光束，图3C说明用于远光操作模式的实例光束图案的强度图，且图3D在另一强度图中说明用于近光操作模式的另一光束图案。

图4A在二维强度图中说明用于自适应前照灯的光束图案，且图4B在强度图中说明用于自适应前照灯的光束图案。

图5A说明在某些布置中有用的实例数字微镜装置的操作，图5B说明在某些布置中有用的实例透射式液晶装置的操作，且图5C说明在额外布置中有用的实例反射式硅上液晶装置的操作。

图6在平面图中说明用于实例光束图案的在空间光调制器上显示的照明图案。

图7A在框图中说明具有形成实例布置的SLM的汽车前照灯，图7B在框图及强度图中说明使用实例光束图案的布置的汽车前照灯中的空间光调制器的操作，图7C在框图中说明用于图7B的空间光调制器的实例布置的额外细节。图7D在框图中说明用于布置中的替代空间光调制器的细节。图7E说明在图7D的布置中的关闭状态光束路径的进一步细节。图7F及7G在框图中说明额外的替代SLM布置。

图8在流程图中说明实例方法布置。

图9在框图中说明用于布置的系统。

不同图中对应的数字和符号一般指对应的部分除非另有指示。绘制这些图是为了清楚地说明说明性实例布置的相关方面，且不一定按比例绘制。

具体实施方式

下面将详细讨论并入本申请案的方面的实例布置的形成及使用。然而，应理解，所公开的实例提供可在多种特定上下文中体现的许多可应用发明概念。所讨论的具体实例及布置说明形成及使用各种布置的特定方法，且所描述的实例不限制说明书的范围或所附权利要求的范围。

例如，当本文使用术语“耦合”来描述元件之间的关系时，在说明书及所附权利要求书中使用的术语将被广义地解释，且不限于连接或直接连接，而是术语“耦合”可包含与中介元件形成的连接，且额外元件及各种连接可在耦合的任何元件之间使用。本文使用术语“光学耦合”。“光学耦合”的元件在元件之间具有光学连接，但是各种中介元件可在光学耦合的元件之间。

本文使用术语“空间光调制器”(SLM)。对于所述布置有用的SLM类型包含半导体上液晶(LCOS)装置、微发光二极管(microLED)装置、数字微镜装置(DMD)装置或透射式液晶显示器(LCD)装置。在所述布置中，SLM在显示图像图案时接收照明，且SLM提供调制光。

本文使用术语“像素”。术语像素是术语“图像元素”的缩写。像素是数字显示器中使用的最小可寻址元素。SLM具有像素。像素是在SLM上显示用于调制光的图案的可寻址图像元素阵列中的一个元素。在一个实例中，SLM是数字微镜装置，且像素由微镜形成。在其它实例中，SLM是反射式硅上液晶(LCOS)装置，且像素是液晶单元，或SLM是透射LCD装置，且像素再次是液晶单元。SLM可具有布置在行及列中的数千或数百万个像素。在振幅调制SLM中，当SLM被照明时，像素可被描述为处于“开启状态”或处于“关闭状态”。在布置中，处于开启状态的像素调制照明光以产生开启状态光，所述开启状态光被布置为使用例如图像透镜的成像光学器件投射为图像。处于关闭状态的像素调制光以产生引导远离成像光学器件的关闭状态光。以这种方式，SLM产生由图像透镜投射的图像。在实例布置中，开启状态光在与关闭状态光不同的方向上从DMD SLM反射。在额外实例布置中，开启状态光具有与关闭状态光不同的偏振，且在与关闭状态光不同的方向上引导开启状态光。

在实例布置中，SLM用于前照灯中。特定应用是汽车前照灯。汽车前照灯支持近光模式及远光模式操作。远光模式下的前照灯将光束投射到较远距离，以增加离车辆远距离的能见度，且提供非常明亮的中心加权分布，以扩大驾驶员的可见视野(FOV)。较远距离可在车辆前方数百米。当具有汽车前照灯的车辆在道路上遇到相反方向行驶的另一车辆时，在远光模式下投射的光束可引起眩光，此使来车的驾驶员致盲或受不利影响。眩光也使同向行驶的前车的驾驶员或沿道路的行人、骑自行车的人或动物的视力受不利影响。

在近光模式(可为默认的操作模式)中，从汽车前照灯投射的光束被布置成在驾驶员前方及车辆的任一侧在相对于驾驶员的近距离内照明道路，且照明沿着道路两侧的车道标记，或照明道路的路缘。近光的范围有限，且在驾驶员视野的上端除具有水平边界，以避免致盲其它驾驶员、骑自行车的人或使用道路步行的其它人。在近光模式下投射的图案在近距离具有较宽基本图案，以使驾驶员可见路缘及沿道路两侧的条件。在近光操作中，光束被布置成照明车辆前方的道路两侧，以通过照明车道标记线及道路的路肩来帮助驾驶员通过弯道或从道路转向到交叉道路，而在中间距离中，光束具有限于道路的更集中的加权分布，以避免产生眩光。在较高速度下，使用近光模式限制驾驶员看到远处物体的能见度，减少驾驶员必须机动的反应时间，且在这些较高速度下，远光模式是优选的。

需要具有自适应光束的光源，这些光源能够增加远光操作模式的使用，同时避免不希望的眩光。这些系统的效率对于降低功率需求很重要。

在实例布置中，使用自适应光束实施照明系统。在实例应用中，照明系统是汽车前照灯。汽车前照灯越来越多地使用SLM。在汽车前照灯中的SLM使用启用智能前照灯技术。在智能前照灯中，汽车前照灯可与车辆导航系统、定位系统及交通信息系统结合操作。在一些实例中，汽车前照灯可显示图形图像，所述图形图像通过将图像投射到驾驶员视野中的道路上，提供引导到驾驶员的视觉信息。关于即将到来的转向或出口、到目的地的距离、车辆正在接近的即将到来的施工、关于事故、恶劣天气、拥堵的通知以及车辆前方的例如加油站、休息站或医院的服务位置的信息可作为显示在道路上的视觉信息提供。智能前照灯技术有利地将信息传送到显示在道路本身上的驾驶员，使得驾驶员可在视线不离开道路的情况下接收信息，从而增加要求驾驶员视线离开道路以观看显示器或监视器的系统的安全性。ADB及智能前照灯系统正越来越多地开发且用于汽车、卡车及商用车辆。这些系统的能源效率是保存电池功率的重要考虑因素。

所述布置适用于投射光束的灯，包含汽车、船舶、卡车运输、铁路及航空前照灯、以及室外照明的聚光灯。所述布置特别适用于投射改变形状的光束的灯，且进一步适用于用于车辆的光源，其中投射光束改变形状以适于车辆行驶时的条件。

在实例布置中，一种设备包含在前照灯中的SLM。SLM在像素阵列上显示图案。SLM接收照明光，且将来自处于开启状态的像素的调制光投射到成像光学器件，以投射图像作为从前照灯投射的光束的部分。SLM将光从处于关闭状态的像素投射到非成像光学器件，以投射关闭状态的光作为由前照灯投射的光束的另一部分。前照灯中的额外光源可投射光作为光束的部分，包含例如矩阵LED系统，所述矩阵LED系统可用于在远光操作模式期间投射光，且另一基本光源可用于以基本光图案投射光作为近光操作模式的光束图案的部分，且所述基本光源可用于提供远光操作模式的光束图案的部分。

在布置中，SLM可投射光束图案以增强及调适由前照灯投射的光束，且对于实例汽车前照灯，可在道路上投射图形图像。在实例布置中，SLM可被布置成具有在远光操作模式下投射光的第一部分，及在近光操作模式及远光操作模式下投射光的第二部分，第二部分可用于投射所要的光束图案，且可用于在道路上投射图形图像。在配置中，来自DMD中处于关闭状态的像素的光用于形成作为光束的部分的基本光图案，此增加系统的效率。

在图1中，车辆102展示为在道路130上行驶。车辆102以横截面展示为具有汽车前照灯，车辆102可具有两个或更多个前照灯。汽车前照灯104投射近光部分106，所述近光部分106用于近光操作模式中且可用于远光操作模式中，及远光部分108，所述远光部分108用于远光操作模式中。远光部分108从道路上的位置122开始在车辆102前方更远的距离处(当与近光部分106相比时)照明道路130，而近光部分106从位置120开始且延伸到位置122在更近的距离处照明道路。可为照相机或其它成像系统、机器视觉系统、雷达或声纳感测系统的传感器112面向前方。在此特定实例中，传感器112安装在后视镜110的后表面上。替代地，传感器112可安装在车辆上的其它地方且指向前方。

可操作汽车前照灯104以提供ADB操作。在实例ADB操作中，例如，当传感器112检测到在道路130上的相邻车道上行驶的来车时，可通过关闭远光部分108的照明，或通过塑形光束的远光部分108以防止眩光影响来车的驾驶员来调适汽车前照灯104的操作。类似地，当传感器112检测到在车辆102前方的道路130上的前车(例如在同一车道上或在与车辆102相同方向上移动的相邻车道上的较慢车辆)，远光部分108可自适应地调整。可通过关闭远光部分108或通过塑形远光部分108以在远光图案在其它情况下将影响前车驾驶员的区域中创建变暗图案来进行自适应调整，使得眩光不会进入前车。在额外实例中，传感器112也可检测沿着道路的行人、骑自行车的人或动物，且远光部分108可关闭或自适应地塑形，以避免致盲行人、骑自行车的人或动物。在另一实例中，汽车前照灯104可适于防止反射式道路标志的绽放或不希望的照明，此可导致反射式道路标志变白且对驾驶员显得太亮，从而模糊道路标志上的符号。汽车前照灯104也可在较低速度下以不同模式操作(例如降低远光部分108的功率或在近光操作模式下，禁用远光部分108)，使得在近光操作模式下，由汽车前照灯104投射的光束的眩光不会对沿不同方向移动行人或汽车的驾驶员、在交叉道路上的车辆或前车产生不利影响。

展示从汽车前照灯104投射的图形图像区域123。此图形图像区域123可用于显示图形图像。在实例智能前照灯系统中，可通过结合导航、天气、位置或交通信息系统操作汽车前照灯104来提供传达对驾驶员有用的信息的图形图像。显示例如“前方10英里施工”或“下一个出口”的消息的实例图形图像可在车辆102的前方足够距离处投射到道路上，以允许驾驶员有时间适当地做出反应。当车辆102的速度增加时，此距离变大，类似地，当车辆102减速时，此距离变小。在实例中，当车辆以高速公路速度行驶时，图形图像区域123可距离车辆50米或更多。关于车辆正在接近的危险或交通事故的警告可显示在图形图像区域123中，以给驾驶员时间在到达危险或事故之前改变车道或减缓行驶。通过提供来自汽车导航及定位系统的在图形图像区域123中显示的消息，驾驶员可接收信息而不需要视线远离道路130观看显示器、监视器或手持装置，从而增加车辆安全性。也可显示与传感器112的操作有关的消息，传感器112可检测道路中的动物或物体、前方停止或减速的汽车、迎面而来的交通或车辆102正在接近的其它危险。

图2在投射图中说明可投射到道路上且可出现在图形图像区域(参见图1中的123)中的实例图形图像201。在此实例中，智能前照灯与车辆的导航系统结合操作，且图形图像201指示即将到来的右转向及距离。图形图像201投射在车辆前方足以给驾驶员时间来读取、理解、反应及响应图形图像的导航提示的距离处。为了提供道路上的图像，图形图像以低角投射，且投射在距离汽车前照灯高达50米或更远的距离，这要求相对高的分辨率，使得投射图像在外观上不模糊或像素化。在实例布置中，具有足够分辨率的SLM用于汽车前照灯中以提供图形图像。在特定实例布置中，SLM可具有超过100万像素。

图3A在框图中说明具有可与布置一起使用的多个光源的实例汽车前照灯300。在图3A中，汽车前照灯300包含至少三个光源：矩阵LED 301；SLM系统303；及基本光源317。矩阵LED 301包含多个LED区段302，例如20到80个区段，其可被个别寻址。LED区段302可选择性地关闭或开启，且在一些布置中，来自LED区段302的光的强度可通过改变到个别LED区段302的电流来个别控制。矩阵LED 301被布置使得从矩阵LED 301投射的光形成远光部分371的部分作为投射光束的部分。来自矩阵LED 301的光引导到距车辆较远的距离，例如数百米或数千英尺，且当车辆以高速公路速度、在无照明的道路上或在农村地区操作时，用于照明驾驶员前方较远的区域。

使用矩阵LED 301以相对低的功率提供明亮的、相对高流明的光。矩阵LED 301中使用的LED可在例如6000开尔文或更高的高色温水平下提供非常白的光，为车辆驾驶员提供出色的能见度。通过开启或关闭矩阵LED 301的个别LED区段302，或通过改变来自个别LED区段302的光的强度，矩阵LED 301可用于自适应地塑形从汽车前照灯300投射的光的远光部分371。在实例中，个别LED区段302可被关闭以提供检测到来车的阴影或黑暗区域，以避免来自汽车前照灯300的眩光影响来车的驾驶员。在一些实例中，一些LED区段302可被引导以照明拐角区域，以便当车辆从直线方向转向时，在道路的边缘或路肩上提供额外的光，以在车辆绕弯道或拐角行驶时照明车道标记线，帮助驾驶员操纵车辆。关于道路的导航信息可与车辆位置一起使用，例如，导航系统可与矩阵LED 301一起工作，以在车辆穿过即将到来的弯道或转向之前动态地启动拐角照明。

汽车前照灯300包含SLM系统303，且可包含额外组件。SLM系统303包含SLM子系统311、照明源315及成像透镜313，且也可包含额外组件。SLM系统303提供从汽车前照灯300投射的图案化光373及/或图形图像。在实例中，来自SLM子系统311的光的一部分引导到从前照灯投射的光束的远光部分，且来自SLM子系统311的光的另一部分引导到图形图像显示区域及近光部分。照明源315可使用一或多个激光器来实施，或通过使用一或多个LED来实施。可使用白色LED。与黄色及/或绿色磷光体组合的蓝色LED可用于实施照明源315，以提供白光作为对SLM子系统311的照明。可使用红色LED、蓝色LED及绿色LED。可使用其它颜色。

在汽车前照灯300中也提供基本光源317，基本光源317提供基本光377作为光束的部分。在实例近光操作模式中，不使用矩阵LED 301，因为来自矩阵LED 301的光对于近光操作太亮，且基本光源317提供基本光377。在一些布置中，基本光源317总是开启以提供近光模式图案的一部分，且在远光操作模式中用于用基本光377填充近距离的道路的区域。在一些实例布置中，在远光操作模式中，不使用基本光源317，且光束变窄，使得可仅使用矩阵LED 301或个别LED区段302及SLM系统303。在一些布置中，基本光源317也可在日光条件下开启以提供日光驾驶指示器，从而在日光条件下增加车辆对迎面而来的交通的能见度。基本光源317可使用LED、卤素灯泡或另一汽车灯泡来实施。另外，来自SLM系统303的图案化光373的一部分可用于提供图形图像及额外光，以在近光操作中填充到车辆的近距离中的光束图案。SLM系统303也可用于远光操作中。通过在汽车前照灯300中提供这些光源，可实施ADB特征及智能前照灯特征。

图3B在投射图中说明从包含汽车前照灯(例如图3A中的汽车前照灯300)的车辆的驾驶员视野(FOV)所见的光束图案350。图3B指示汽车前照灯中的三个光源中的哪一个提供光束图案350的不同部分中的光(例如，参见图3A中的汽车前照灯300的矩阵LED 301、SLM系统303及基本光源317)。在图3B中，光束图案350具有在FOV的上部部分处的远光部分333及在FOV的下部部分处的展示为更靠近车辆的近光部分331。近光部分331在近距离处照明最靠近车辆及驾驶员的道路，而远光部分333在远距离处照明道路。两个光部分333、331可重叠。在实例中，远光部分333由矩阵LED(参见图3A中的矩阵LED 301)照明，所述矩阵LED具有输出区段光351的个别区段(参见图3A中的LED区段302)。在图3B的所说明实例中，在与车辆投射光束图案350相邻的车道中检测到来车321，且矩阵LED的一些LED区段(参见图3A中的矩阵LED 301及LED区段302)被关闭，如图3B中的虚线区段352所展示。在此实例中，远光部分333通过关闭来自矩阵LED(参见图3A中的矩阵LED 301)的引导向来车321的光来调适，以避免眩光致盲来车321的驾驶员。当两个车辆继续朝着彼此行驶时，可自适应地修改开启及关闭的矩阵LED的区段(参见图3A中的矩阵LED 301及LED区段302)，以维持远光部分333中的变暗部分，否则光将引导向来车321。在图3B中，虚线光区段352指示为避免来车321上的眩光而变暗的区域。

在图3B中标记为“SLM FOV”的区域中的SLM光353由SLM系统(参见图3A中的SLM系统303)提供。SLM光353具有作为远光部分333的部分的一部分及作为近光部分331的部分的一部分。对应于SLM FOV的SLM光353与远光部分333及近光部分331两者重叠。在图3B中说明的实例中，邻近道路检测到道路标志355。通过关闭矩阵LED的一些区段(参见图3A中的矩阵LED 301及LED区段302)，远光部分333在其它情况下会照射道路标志355的区域中变暗，从而在SLM灯353及远光部分333中产生对应于道路标志355的表面的位置的变暗区域(展示为虚线区段352)。执行变暗以维持道路标志355的清晰能见度，所述道路标志是反射式的。当太多的光线照射在反射式道路标志上时，其可“绽放”，使驾驶员的眼睛眩目，使得标志上的符号无法辨认，丢失道路标志上的信息。在此实例中，来自矩阵LED(参见图3A中的矩阵LED301及LED区段302)的远光部分333(其展示为图3B中的区段光351)及SLM光353两者在对应于道路标志355的区域中变暗，以增加道路标志355的能见度。

在图3B中展示的实例光束图案350中，传感器(图3B中未展示，参见图1中的传感器112)也检测到车辆前方的道路中的缺陷357，例如坑洞。此缺陷357由近光部分331及SLM光353的一部分照明。响应于识别道路中的缺陷357，图形警告符号335被投射到道路上靠近缺陷357的位置。符号希望提醒驾驶员注意缺陷357。在图3B中，基本光354投射到道路上，以照明近光部分331中的道路。在由远光部分333照明的区域之外的区域中，由例如基本光源(参见图3A中的317)的基本照明源提供基本光354。在实例操作中，在近光及远光操作两者中提供基本光354，且在一些布置中，基本光源(参见图3A中的317)也可在日间及夜间条件两者下保持开启，使得当车辆移动时基本光354总是开启。基本光354可由例如可由LED或卤素灯泡实施的基本光源(参见图3A中的基本光源317)提供作为近光部分331的部分。

图3C说明绘制可与布置一起使用的实例光束图案370的另一强度图。光束图案370说明远光操作模式。在图3C中，强度图与指示汽车前照灯的哪些部分产生光束图案370的部分的符号覆盖(例如，参见图3A中汽车前照灯300中的矩阵LED 301、SLM系统303及基本光源317)。在图3C中，远光部分333的部分由矩阵LED(参见图3A中的301)提供，且指示为具有从个别LED区段展示的区段光351的矩形阵列。远光部分333也由空间光调制器(SLM)的视野(FOV)的部分照明，如SLM光353指示，其中来自个别像素的光在二维网格中展示。SLM光353的上部部分在远光部分333的中心处提供明亮的照明。由例如图3A中的基本光源317的基本光源提供更靠近驾驶员且出现在光束图案370的FOV底部处的近光部分331。在强度图中用宽基本光354展示基本光部分。SLM光353的下部部分形成近光部分331的部分，且SLM的此部分可用于显示图形图像或其它高分辨率图像(例如，参见图3B中的图形警告符号335或图2中的符号)。通过组合来自矩阵LED(图3A中的301)、SLM系统(参见图3A中的SLM系统303)及基本光源(参见图3A中的基本光源317)的光来形成远光操作模式中的光束图案370，以在靠近驾驶员的近距离及在远距离两者处增加到道路上的照明，光束图案370的远光部分333在远距离处提供照明。SLM系统将SLM光353中的图案化光提供到光束图案370的远光部分333及近光部分331两者。在图3C中，通量展示为等于1740流明(lm)，且最大场强E max在X轴上展示为213勒克斯(lx)，这可被视为出现在使用虚线梯度的图的中心。虚线图案在底部处的图例中展示，以说明其中光束370中强度较大及强度较小的光定位在视野中。图3C中的x轴说明从图中心处的原点以度数表示的视野。

图3D在另一强度图中说明用于近光操作的光束图案380。在图3D中，远光部分333不再被照明。矩阵LED(参见图3A中的矩阵LED 301)被关闭或功率降低以使光束图案380的所述部分变暗，如图3D中标记为“NO LIGHT(无光)”的区段光351展示。如图3D展示，SLM FOV中的SLM光353的上部部分不被照明，使得SLM的所述像素(参见图3A中的311)不投射用于光束图案380的光。图3D中的x轴说明从图中心处的原点以度数表示的视野。

在图3D中，在近光操作模式中，光束图案380的近光部分331被照明。近光部分331由来自基本光源(参见图3A中的基本光源317)的基本光354及SLM FOV中的SLM光353的一部分照明，所述部分展示为部分点亮的矩形。在近光操作中，可使用SLM(参见图3A中的311)上对应于SLM光353的下部部分的像素在道路上显示图形图像。再次在图3D中，与图3C一样，通量展示为等于1740流明(lm)，且最大场强E max展示为213勒克斯(lx)。虚线图案在图3D底部处的图例中展示，以说明其中光束370中强度较大及强度较小的光定位在视野中。

在图3C的远光操作中，在需要最大照明的情况下，可使用汽车前照灯中的所有光源，包含矩阵LED(参见图3A中的矩阵LED 301)、SLM系统(参见图3A中的SLM系统303)及基本光源(参见图3A中的基本光源317)。相反，在图3D中说明的近光操作中，矩阵LED 301可取消启动，或例如图3A中的302的个别区段可取消启动，或可减小电流以使矩阵LED变暗，且不使用来自SLM系统(参见图3A中的SLM系统303)的SLM光353的一部分，而使用另一部分。

图4A在强度图中说明可与布置一起使用的光束图案401。图4A以垂直轴上的峰值勒克斯(流明/m²)说明光束图案的中心部分中的光的浓度，而其余区域是黑暗的。光束图案出现在离原点约100度处，如标记为“Y方向”的Y轴上展示。光束图案大约跨100度，如使用标记为“X方向”的X轴上的刻度展示。光束图案在基底处是黑暗的或接近黑暗的，且具有大约150勒克斯的峰值强度，如垂直轴上展示。用于在光束图案中形成最高强度照明的汽车前照灯的部分(例如矩阵LED(参见图3A中的矩阵LED 301)及SLM系统(参见图3A中的SLM系统303))被布置成输出在中心部分具有高峰值强度而在其它部分具有低或零强度的图案。在例如图3C中说明的远光操作模式中，光束被塑形为在远距离处在驾驶员的视野的中心部分提供照明，例如图4A中展示的图案指示从前照灯投射的光束的中心加权分布。

在另一强度图402中，图4B说明跨x轴可见的实例近光图案，其以毫米(mm)为单位绘制，视野在y轴上以毫米为单位。在图4B中，强度如图例中展示以勒克斯为单位绘制。如图4B展示，对应于驾驶员的FOV中的近距离的在视野的下半部分中的光束图案的中央部分具有高强度，而外部部分具有低强度或零强度，且在此实例中的光束图案的上部部分具有低强度，指示用于近光操作的图案。此近光图案中的光在近距离处投射。

图5A在投射视图中说明实例反射式微镜508的操作，所述实例反射式微镜508提供可在布置中用作SLM的数字微镜装置(DMD)的一个像素。在DMD中，使用反射照明光的可移动微镜形成像素。微镜的表面可由铝或其它反射式金属形成，或由具有反射式涂层的金属形成。可移动微镜508安装在铰链(未展示)上，铰链响应于电压使微镜的表面倾斜。施加到微镜的电压对应于存储在与像素相关联的可寻址存储器单元中的数据位。DMD具有数千或甚至数百万的这些像素，例如以二维阵列中的行及列布置的微镜508，且所述像素具有相关联的可寻址存储器单元，用于存储图像数据。DMD及存储器可每秒切换多次，以显示图案，所述图案当被照明时提供投射的图像。响应于存储的数据，微镜可处于开启状态，在第一方向上倾斜，或处于关闭状态，在与第一方向相反的第二方向上倾斜。微镜508倾斜到预定角，使得入射到镜表面上的照明光在“开启状态”方向或“关闭状态”方向上反射。微镜将移动的倾斜角量取决于特定的制造特性，在一些实例中使用+/-12度的倾斜角，在其它实例中使用+/-17度的倾斜角，且可使用其它倾斜角。在图5的说明的实例中，倾斜角为+/-12度。微镜508在装置未供电时具有平坦状态位置，其中镜不倾斜。在DMD的操作中，当微镜处于平坦状态时不应用照明，所述状态是在不向装置供电时使用的，且所有微镜处于相同的平坦位置(不倾斜)。

在图5A中，在四个方向或锥体上展示光，所述方向或锥体对应于引导向微镜508的表面的照明光，及针对三个不同位置从微镜的表面反射的光。在此实例中，光源518定位成以低于水平面的-24度的角向微镜508投射光。水平面垂直于处于平坦状态的微镜508的表面，所述表面在垂直轴上标记为0度，而水平面在水平轴上标记为0度。在平坦状态中，以-24度来自光源518的入射光以+24度反射到水平面，如图5中展示，作为标记为“平坦表面反射”的锥体515，即，反射角等于入射角且与入射角相反。当微镜508倾斜到与垂直方向成+12度的开启状态位置及与垂直方向成-12度的关闭状态位置时，反射光以相对于水平面的不同的角投射。当系统没有电源且DMD中的所有镜处于相同位置时使用平坦状态，使得在操作中，不提供照明(因为当所有微镜处于平坦状态时无法显示图案)。当微镜508处于开启状态时，归因于光束到达镜的-24度方向、+12度的镜倾斜以及对应的反射，镜从垂直方向倾斜+12度，且从镜表面反射的光以零度角反射，如标记为“开启状态能量”的锥体中展示。开启状态能量光引导到成像透镜514，且从系统投射。关闭状态倾斜为负12度(-12度)，使得在关闭状态下反射的光以48度的角离开微镜508，如图5A中标记为关闭状态能量的锥体展示。在图5A的实例中，关闭状态光引导到光阱510，光阱510是散热器。由开启状态及关闭状态操作产生的不同角允许SLM系统分开启状态光，所述开启状态光可形成图案化光，所述图案化光被引导到成像透镜514以投射所要的图像。关闭状态光可被引导远离成像透镜514，而照明光物理上与反射开启状态光分开，因此不发生干涉。因为微镜508可快速切换，且DMD可每秒多次显示不同的图像图案，所以可使用微镜508投射固定图像及移动中图像。

在图5A的实例中，在关闭状态下从镜反射的光不被使用，而收集在标记为“关闭状态光阱”的光阱510中，所述光阱可冷却以形成耗散热能的散热器。然而，在布置中，当微镜处于关闭状态时反射的光不被引导到光阱。替代地，在布置中，在关闭状态下从微镜反射的光被用作从前照灯投射的光的部分，增加前照灯的效率且减少供应到前照灯中的其它光源的功率。

图5B在侧视图中说明用作SLM的透射式液晶显示器(LCD)的一部分。在图5B中，LCD装置528展示为具有像素5281、5282、5283、5284及5285。标记为“偏振照明”的照明光从底侧(在元件图5B中定向时)引导到LCD装置528。装置528包含在玻璃盖533与531之间的层529中的液晶，其对照明光是透射的。

在操作中，偏振照明光进入个别像素5281、5282、5283、5284及5285，所述像素是装置528的可寻址像素。玻璃盖及对准层533展示为具有定位于像素5281、5282、5283、5284及5285中的透明电极5301、5302、5303、5304及5305，以为每个像素提供可电寻址单元。液晶材料529载送可响应于电场而改变定向或扭曲的液晶。电场可使用透明电极5301、5302、5303、5304及5305以及附接到玻璃盖531的另一透明电极施加，所述透明电极可在操作期间放置在参考电势。如图5B展示，偏振照明可处于由图5B中展示的光线上的闭合点所指示的水平偏振。当偏振照明运输由在水平方向上对准的层529中的液晶指示的处于开启状态的像素(例如像素5281)时，光的偏振改变为垂直偏振，如离开像素5281的光线上的两个头部箭头所指示，其对应于布置中的开启状态能量。当偏振照明光过渡处于关闭状态的像素(例如图5B中的像素5282)，且像素中的层529中的晶体以垂直对准布置，且光的偏振不改变，且离开单元的光仍然处于水平偏振，这对应于所述布置中的关闭状态能量。光的不同偏振允许使用透射式LCD装置528的系统在布置中分开开启状态能量光与关闭状态能量光。在替代方法中，偏振照明可处于垂直偏振中，且对应于开启状态能量的光可处于水平偏振中，其中对应于关闭状态能量的光处于垂直偏振中。可在设计过程期间做出这些选择。

图5C在侧视图中说明替代SLM布置。在图5C中，展示反射式硅上液晶(LCOS)装置548的一部分，其具有五个像素5481、5482、5483、5484及5485。反射式LCOS装置548包含液晶层549及玻璃盖551，玻璃盖551可具有透明电极(为了简单说明而未展示)及附接到其上的光学元件，例如光学对准器。反射式半导体衬底553展示为具有对应于像素5481、5482、5483、5484、5485的可寻址电极5501、5502、5503、5504、5505。

在实例操作中，层549中的液晶可具有通过施加电场来改变的定向。照明作为偏振照明进入装置548，展示为引导到装置548的顶侧(当元件在图5C中展示的侧视图中定向时)。照明光由反射式半导体衬底553反射，且可取决于像素的状态使偏振改变或不改变。例如，在像素5481中，液晶展示为在水平方向上定向，且反射光以垂直偏振(从水平偏振改变)离开像素5481，如图5C中光线上的双端箭头展示，对应于开启状态能量。在另一实例操作中，进入由处于垂直方向上的液晶指示处于关闭状态(当元件在图5C中定向时)的像素5482的照明光被反射且以水平偏振离开像素5482，如图5C中的光线上的闭合点指示，此对应于关闭状态能量。因为对应于开启状态能量的光及对应于关闭状态能量的光处于不同的偏振，所以使用图5C装置548的布置作为SLM的系统可在不同方向上引导开启状态能量光及关闭状态能量光。在替代方法中，偏振照明可处于垂直偏振中，且对应于开启状态能量的光可处于水平偏振中，其中对应于关闭状态能量的光处于垂直偏振中。可在设计过程期间做出这些选择。

图6在平面图中说明可显示在SLM装置上以创建所要的光束图案的图像图案601。此实例图像图案601可用于汽车前照灯中的自适应光束操作模式。图像图案601的上部部分是黑暗的，指示来自SLM的上部部分中的像素的光是引导远离成像光学器件的关闭状态光。对应于黑暗区域的反射式SLM的像素处于关闭状态。因为反射式SLM是减法的，所以照明光被引导向每个图像的所有像素，使得无论来自所有像素的光是否由成像透镜投射，所使用的照明能量是相同的。具有许多黑暗像素的图案(例如图6展示的实例图像图案601)当由SLM投射时必然是低效的，因为所使用的照明能量与当投射明亮图案(例如，所有像素处于开启状态)时相同。为了形成图案，振幅调制SLM从所选像素提供的照明光中减去，从所有像素处于开启状态的最大亮度开始。在图6中，到虚线左侧的图案部分被引导以照明相邻车道上有迎面来的车辆的道路(由图6中标记为“迎面来”的箭头指示)，且到虚线右侧的图案部分被引导以照明车辆前方的道路(由图6中标记为“相同方向”的箭头指示)。在此实例中，通过减少处于开启状态的像素数，使照明相邻车道的SLM的部分变暗以避免对来车的眩光。在照明车辆前方相同方向车道上的道路的部分中，处于开启状态的SLM像素的数量增加，图案具有导致塑形光束的倾斜部分605。倾斜角指示光束图案中从迎面来的车道到相同方向车道的过渡区域。SLM通过将一些像素置于关闭状态，引导关闭状态照明远离投射路径来显示图案。当许多像素处于关闭状态时，使用例如图3A中的SLM的汽车前照灯可为低效的，因为从开启状态像素投射的光减少了关闭状态像素的数量，且常规不使用关闭状态光。

图7A在框图中说明包含SLM系统703的光源700的实例布置。在说明的实例中，光源700是汽车前照灯，而在替代方案中，光源700可用于为其它车辆或应用(例如海运、铁路、航空、卡车运输、室外照明或工厂照明)提供光。在布置中，来自SLM的关闭状态光用于光束图案中，且因此使用所述布置增加效率。在图7A中，SLM系统703包含SLM子系统711、照明源715、非成像光学器件714及成像光学器件713。成像光学器件713可包含在投射系统中使用的光学元件，例如准直器、图像清晰度透镜、颜色校正元件以及可用于增加投射图像的能见度及对比度的其它光学元件。非成像光学器件714可包含准直器及其它透镜，然而，非成像光学器件将光投射为光束，且因此非成像光学器件714不太关键，且组件可比成像光学器件713更便宜。SLM系统703提供从光源700投射的图案化光及/或图形图像。如上文描述，来自SLM子系统711的开启状态光的一部分被引导到远光模式操作，而来自SLM子系统711的开启状态光的另一部分被引导到图形图像显示区域及近光模式操作。引导到远光模式操作的开启状态光的部分可与来自使用个别LED区段702的阵列或矩阵来实施的矩阵LED 701的光组合，这些LED区段702可布置成行或网格图案，且可从10到80个或更多个区段702变化。矩阵LED 701输出高强度光以用于远光操作模式，且矩阵LED 701可在近光操作模式下关闭或功率大幅降低。矩阵LED 701的个别区段702可被禁用，或功率降低到个别区段，以减少投射的高强度光，以避免来车上的眩光，如上文描述。

在图7A的实例布置中，非成像光学器件714被布置成从SLM子系统711接收关闭状态光且投射关闭状态光775。关闭状态光775被引导以形成投射光束图案的基本光的部分，且可与来自基本光源717的基本光777组合。SLM子系统711可使用反射式LCOS装置、透射式LCD装置或通过使用数字微镜装置(DMD)来实施。照明源715可使用灯泡、卤素灯、激光器或通过使用LED或几个LED来实施。与黄色及/或绿色磷光体组合的蓝色LED可用于实施照明源715，以提供白光到SLM子系统711。照明源715可通过照明光学器件(图7A中未展示)耦合到SLM子系统711。

矩阵LED 701输出矩阵光771，矩阵光771可用于光束图案的远光部分中，远光部分被引导以照明远距离的物体及道路。如上文描述，成像光学器件713将开启状态光773引导到光束图案的远光部分及光束图案的近光部分两者，且可在光束图案的近光部分中显示图形图像(例如，参见图1中的图形图像区域123)。取决于应用，SLM系统703可改变，使得SLM光或多或少处于远光部分或近光部分中。非成像光学器件714将关闭状态光775引导到光束图案的近光部分，且被引导以照明近距离及紧邻车辆前部周围的区域中的道路。基本光源717在近距离中将基本光777输出到光束图案的近光部分。当关闭状态光775增加时(归因于SLM子系统711上显示的具有许多黑暗区域的特定图案)，可减小到基本光源717的功率，且当关闭状态光775的强度减小时，可增加到基本光源717的功率以进行补偿。在一个实例中，如果在光束图案中不需要来自SLM的光，那么来自SLM的所有光可为关闭状态光，且由于关闭状态光增加，可减少或取消启动基本光源717。例如，在日光场景中，SLM 703可提供基本光作为日光驾驶指示器，或在停车场景中，SLM 703可在没有来自SLM的光束图案中的任何光的情况下提供基本光。这可通过在SLM上为所有像素显示“黑暗”图案来完成，使得来自SLM的所有光是关闭状态光。

图7B说明实例SLM系统703的细节，及在近光操作模式下投射的特定光束图案750的强度图。在图7B中，SLM系统703中的SLM子系统711从照明源715接收照明。SLM子系统711将由SLM显示的图案调制的状态光输出到成像光学器件713。来自成像光学器件713的开启状态光773作为SLM光753投射在光束图案750中的SLM视野(标记为SLM FOV)中。光束图案750说明近光操作模式，其中在SLM子系统711上显示的图案的一部分是黑暗的，在图7B中，此为对应于将出现在与光束图案750的远光部分733重叠的SLM FOV的上部部分中的光的部分。在图7B展示的近光操作模式中，光束图案750的此远光部分733是黑暗的，如图7B中的标记“无光”指示。

由成像光学器件713投射的开启状态光的一部分在光束图案750中形成SLM光753，如在SLM FOV中标记为“开启状态”的区域中展示。SLM FOV中的SLM光753的开启状态部分可显示光的图案化光束，且可显示如上文展示的图形图像或消息。

在布置中，SLM子系统711也从处于关闭状态的SLM的像素输出关闭状态图案光，且关闭状态光775从非成像光学器件714引导到光束图案750的基本光部分755，且在图7B中标记为“关闭状态”。基本光部分755展示为在强度图的底部，且对应于光束图案750的引导到近距离的部分，其在汽车前照灯中最接近驾驶员且在车辆前方。光束图案750的近光部分731包含关闭状态光775。通过使用来自SLM系统703的关闭状态光775来形成光束图案750的基本光部分755的部分，增加汽车前照灯的效率。可减少到基本光源(参见图7A中的基本光源717)的功率，且由于到照明源715的功率对于在布置中使用的SLM来说是恒定的，所以当投射关闭状态光775时，在布置中的SLM系统703不会消耗额外功率。在图7B中，图说明强度，其中通量为1740lm，最大Emax为213勒克斯(lx)，其位于光束图案750的中心部分，如填充图案展示。图7B底部的图使用梯度填充图案指示从0到值213lx的强度值。x轴说明从图中心处的原点以度数表示的视野。

图7C说明实例实施方案的进一步细节。在SLM系统703的此实例布置中，SLM子系统711包含DMD 730、第一全内反射(TIR)棱镜737及第二TIR棱镜735。在图7C展示的实例中，来自照明源715的光由照明光学器件716以法线角引导到DMD 730的表面。DMD 730可包含形成二维像素阵列的数千个或数百万个数字微镜(未展示，例如参见图5中的508)，且包含具有用于存储与像素相关联的图像数据的可寻址存储器单元的存储器阵列(未展示)。在替代布置中，照明源715可提供为非法线角的角，例如在图5中展示，且例如折叠镜及棱镜的额外光学元件可用于将照明光引导到DMD 730的表面。TIR棱镜735、737具有全反射进入棱镜且以特定角照射所述反射表面的光的内表面(棱镜是全内反射或“TIR”棱镜)。在实例布置中，TIR棱镜737在外表面接收来自照明光学器件716的照明光，且所述光穿过TIR棱镜737到DMD730。DMD 730对光进行图案化以形成开启状态图案化光及关闭状态图案化光。归因于DMD中的开启状态微镜的倾斜，来自DMD 730的开启状态图案化光以一个角进入第一TIR棱镜737，且向上反射(在元件在图7C中定向时)且在上表面离开第一TIR棱镜737。来自第一TIR棱镜737的光耦合到第一折叠镜734。第一折叠镜734将开启状态图案化光引导到成像光学器件713，且形成开启状态光773。如上文描述，开启状态光773从成像光学器件713投射作为投射光束的部分。在图7C展示的实例中，第二TIR棱镜735接收来自照明光学器件716的照明光，且照明光穿过第二TIR棱镜735且离开第二TIR棱镜735到DMD 730的表面。然而，归因于DMD730中的微镜的倾斜，来自DMD 730的关闭状态图案化光以一个角进入第二TIR棱镜735，且向下反射(在元件在图7C中定向时)且在底部表面离开TIR棱镜735且引导到第二折叠镜736。第二折叠镜736将关闭状态图案化光引导到非成像光学器件714，且作为关闭状态光775输出，所述关闭状态光775成为投射光束的部分，如上文描述。

在图7D到7E中，SLM系统703的替代配置展示为具有SLM子系统7111作为图7B中的SLM子系统711的另一实例实施方案。在图7D中，来自照明源715的照明光以相对于DMD 730的反射表面的斜角提供。照明路径包含聚焦光的照明光学器件7161。凹面镜718接收来自照明光学器件7161的光，且以一个角将照明光引导到DMD 730的表面上。当显示图案以形成所要的光束图案时，DMD 730反射开启状态光及关闭状态光，这由在特定时间在DMD上显示的图案确定。开启状态光以相对于DMD表面的法线角从DMD 730反射到成像光学器件713。成像光学器件713可包含投射光学器件(为了简单说明而未展示)，其可聚焦、改进对比度、使光束塑形，且可包含准直器及颜色校正透镜。成像光学器件713被配置成以足够高的分辨率投射聚焦图像，以当投射到距SLM子系统7111某一距离的表面上时清晰可见。开启状态光773从成像光学器件713投射。关闭状态光首先从DMD 730的表面向上反射(在元件图7D中定向时)，且然后通过使用镜719及准直透镜732，向下引导到折叠镜736且到非成像光学器件714中。非成像光学器件714可聚焦关闭状态光、使关闭状态光更均匀、塑形及准直关闭状态光以产生更多平行光线，但是不投射图像，且因此非成像光学器件714中的光学元件的特性不太关键，且可比成像光学器件713中使用的光学元件更便宜。关闭状态光775然后用于形成被投射的光束的部分。

SLM子系统711(参见图7C)中的镜(图7C中的折叠镜734、736)及光学器件(照明光学器件716及TIR棱镜737、735)的使用允许被图案化以投射对应于由DMD 730显示的图像的图像的开启状态光及关闭状态光彼此分开且与来自照明源715的入射照明光分开。相反，在如图7D中实施的SLM子系统7111的布置中，不需要TIR棱镜，但是布置在SLM系统中可需要比图7C的布置更多的镜及更大的面积/体积。如上文描述，关闭状态光775被用作光束图案中的基本光的部分。如上文展示，开启状态光773的一部分可在远光及近光模式操作两者中提供图形图像或其它符号，而另一部分照明光束图案的远光部分。

图7E说明具有如图7D中的SLM子系统7111的SLM系统703，以展示关闭状态光路的进一步细节。在图7E中，省略开启状态光以澄清说明。照明源715提供由照明光学器件7161准直且由凹面镜718反射到DMD 730的光。来自DMD 730的关闭状态光向上引导(在元件在图7E中定向时)到镜719，镜719可为双锥镜或柱面镜。镜719收集来自DMD 730的关闭状态光，且定位以提供光瞳止动器。关闭状态光离开镜719且向下引导(在元件在图7E中定向时)到透镜732，透镜732可为使关闭状态光塑形或准直的双锥透镜或柱面透镜。折叠关闭状态光路径的镜736可为平镜、双锥镜或柱面镜。然后，通过非成像光学器件714，将关闭状态光引导到图右侧(在元件在图7E中定向时)，非成像光学器件714可为进一步对关闭状态光进行塑形及聚焦的另一双锥透镜或柱面透镜。非成像光学器件714投射关闭状态光775。关闭状态光的强度随DMD上显示的图案而变化，且因此投射的关闭状态光也随投射的开启状态光束的强度而变化。

在布置中，来自SLM子系统的开启状态光(即，由成像光学装置投射的图案化图像)及来自SLM子系统的远离成像光学装置引导到非成像光学装置的关闭状态光两者被用于投射光束中，大幅增加效率。从关闭状态光可用的光量将随SLM上显示的图案而变化，但在一些实例中，在投射近光图案时，由基本光源使用的功率可减少高达90％(当与不使用关闭状态光来照明基本光部分的系统相比时)。当从SLM系统(例如，参见图7C或7D中的703)可用的关闭状态光较小时，可增加到基本光源的功率以进行补偿。可用的关闭状态光的量将取决于在给定时间SLM中有多少像素处于关闭状态，这取决于在给定时间SLM显示的图像图案。

图7F到7G说明使用液晶显示(LCD)技术(图7F)或硅上液晶(LCOS)技术(图7G)来实施SLM的SLM系统的布置。在这些布置中，与使用反射角度差来分开开启状态光及关闭状态光的DMD布置不同，使用开启状态光及关闭状态光中的偏振差来分开光。对于类似的元件，为了便于理解，所使用的参考数字与图7C到7E中对于类似元件所使用的参考数字类似。

在图7F中，使用透射式LCD装置7302来实施SLM子系统7112。在使用透射式LCD作为空间光调制器的SLM中，偏振照明光穿过LCD装置中的个别单元且使用偏振调制。照明源715引导偏振照明光通过接收图案的透射式LCD 7302。LCD 7302以两种偏振状态输出开启状态光及关闭状态光，开启状态光以水平偏振输出，如图7F中光线上的填充圆形形状指示，而关闭状态光以垂直偏振输出，如图7F中光线上的双端箭头形状指示。在展示的实例中，开启状态光展示为处于水平偏振状态，然而，在替代布置中，开启状态光可处于垂直偏振状态，而关闭状态光处于水平偏振状态，只要开启状态光及关闭状态光可彼此分开。使用偏振分束器(PBS)740来分开开启状态光及关闭状态光，开启状态光不反射地穿过偏振分束器740，且被引导到成像光学器件713且作为开启状态光773投射，且关闭状态光从PBS 740(在元件在图7F中定向时)向下反射到折叠镜7362，且然后反射到非成像光学器件714，且投射关闭状态光775。由于关闭状态光及开启状态光具有不同的偏振，所以SLM子系统7112中的元件可将关闭状态光与开启状态光分开，且关闭状态光775从非成像光学器件714投射。

图7G说明使用反射式硅上液晶(LCOS)装置来实施SLM子系统7113的额外布置。在反射式LCOS装置中，光进入液晶层且在极性改变或极性不改变的情况下，从液晶层下方的反射式半导体层反射。照明源715通过光学环行器745光学耦合到SLM子系统7113中的LCOS装置7303。在光学环行器中，光在光学端口处接收且从光学端口输出，在图7G展示的实例光学环行器中，进入标记为“1”的第一端口的光从光学环行器中标记为“2”的下一端口输出，而进入端口2的光在标记为“3”的下一端口输出。来自照明源715的照明光展示为具有水平偏振，如图7G中光线上的填充圆形形状指示。在光环行器745的端口1处接收照明光。照明光从光学环行器745的端口2(在图7G中标记为“2”)输出，且被引导到偏振分束器740。偏振分束器740允许以水平偏振侧进入的光过渡元件，而垂直偏振中的光以一个角反射，如图7G展示。来自光学环行器745的偏振照明光无反射地穿过偏振分束器740，且耦合到显示图案的反射式LCOS装置7303。来自反射式LCOS装置7303的开启状态光具有垂直偏振，如图7G中沿着光线的双端箭头指示。如沿着光线的填充圆形形状所指示的处于水平偏振的关闭状态光也离开LCOS装置7303，且开启状态光及关闭状态光两者被引导到PBS 740。开启状态光向上反射(当元件在图7G中定向时)到第一折叠镜7343，且被反射及耦合到投射开启状态光773的成像光学器件713。关闭状态光不改变方向地穿过PBS 740，且耦合到光学环行器745，其中关闭状态光进入端口2。光学环行器745从端口3输出关闭状态光，关闭状态光然后被引导到第二折叠镜7363，且被反射到非成像光学器件714，且作为关闭状态光775投射。

布置提供来自SLM系统的开启状态光及关闭状态光，所述SLM系统可用于来自光源的投射光束中，从而增加效率。通过分开开启状态光及关闭状态光，且引导关闭状态光作为投射光束的部分投射，可减少对来自基本光源的额外基本光的需要，且可降低功率。

图8在流程图中说明用于使用布置来投射光的方法的所选步骤。方法在步骤801通过在具有2D阵列中的像素的SLM上显示图案开始，所述图案将一些像素置于开启状态，且所述图案将其余像素置于关闭状态。方法在步骤803通过照明SLM继续。在步骤804，方法通过使用来自SLM的像素的图案形成开启状态图案化光及形成关闭状态图案化光继续。在步骤805，方法通过将开启状态图案化光光学耦合到成像光学器件继续。在步骤807，方法通过将关闭状态图案化光光学耦合到非成像光学器件继续。在步骤809，方法通过从成像光学器件投射开启状态图案化光作为光束图案的第一部分继续。在步骤811，方法通过从非成像光学器件投射关闭状态图案化光作为光束图案的第二部分继续。

在说明的实例中，光束图案被汽车前照灯投射到道路上。然而，在额外的替代布置中，光束可由投射图案光束的任何灯投射，例如聚光灯、船用、航空、铁路及卡车前照灯、室外照明灯或工厂照明灯。布置对例如汽车、卡车运输、铁路、海运及航空应用的行驶车辆上使用的灯特别重要。当在投射光束中使用图形图像时，例如当使用导航、警告或定位系统时，当使用交通信息或控制系统时，或当使用路由信息时，所述布置特别适用于照明。所述布置使可视信息能够在投射光束内呈现给操作员或驾驶员，允许车辆操作员聚焦于车辆前方的视野而不需要看显示器或监视器来接收信息。

图9在框图中说明用于布置的系统900的各种元件。SLM子系统911可使用硅上液晶(LCOS)装置、透射式LCD装置、微LED装置或数字微镜装置来实施。可使用数字信号处理器(DSP)、微处理器或微控制器单元(MCU)来实施的处理器951接收数字视频输入(DVI)信号。数字控制器953提供数字数据到SLM子系统911，包含用于显示的数据。模拟控制器957控制到SLM子系统911及到照明源915的功率信号。来自照明源915的光通过照明光学器件916光学耦合到SLM子系统911。然后，来自SLM子系统911的开启状态像素的开启状态图案化光光学耦合到成像光学器件913。然后，开启状态图案化光被投射为开启状态光973且从系统900输出。来自SLM子系统911中的在显示图案时处于关闭状态的像素的关闭状态图案化光光学耦合到非成像光学器件914。然后从系统900投射关闭状态图案化光作为关闭状态光975。

在布置中，使用来自SLM的开启状态图案化光及来自SLM的关闭状态光形成光束图案，所述开启状态图案化光可包含作为光束图案的部分投射的图形图像，所述关闭状态光也作为光束图案的部分投射的来自SLM中的关闭状态像素。通过在光束图案中使用来自SLM的开启状态光及关闭状态光，使用布置的系统的效率相对于不使用布置的系统增加。在实例中，汽车前照灯可使用所述布置来实施自适应驱动光束(ADB)及智能前照灯特征。在替代布置中，投射光束的其它灯可使用所述布置，包含海上、航空、卡车运输、铁路及聚光灯应用，以及其它照明系统。

尽管已经详细描述实例说明性布置，但应理解，在不脱离由所附权利要求书所界定的本申请案的精神及范围的情况下，可进行各种改变、替换及变更。因此，所附权利要求书希望在其范围内包含提供与所公开的实例的等效物的过程、机器、制造、组成物质、构件、方法或步骤。

Claims (20)

1.一种系统，其包括：

照明源，其被配置成产生照明光；

成像光学器件；

非成像光学器件；及

空间光调制器SLM，其光学耦合到所述照明源、所述成像光学器件及所述非成像光学器件，所述SLM包括图像元素阵列，所述SLM被配置成：

接收所述照明光；

通过所述图像元素的第一部分将开启状态光引导向所述成像光学器件；及

通过所述图像元素的第二部分将关闭状态的光引导向所述非成像光学器件；其中所述成像光学器件被配置成从所述SLM接收所述开启状态光，且将图像作为光束的图像部分投射；及

其中所述非成像光学器件被配置成从所述SLM接收所述关闭状态光且将所述关闭状态光作为所述光束的部分投射。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述SLM包括反射式硅上液晶LCOS装置、透射式液晶显示器LCD装置或数字微镜装置DMD。

3.根据权利要求1所述的系统，且其进一步包括：

第一全内反射TIR棱镜，其光学耦合到所述照明源、所述SLM及所述成像光学器件，所述第一TIR棱镜被配置成从所述SLM接收所述开启状态光且将所述开启状态光引导向所述成像光学器件；及

第二TIR棱镜，其光学耦合到所述照明源、所述SLM及所述非成像光学器件，所述第二TIR棱镜被配置成从所述SLM接收所述关闭状态光且将所述关闭状态光引导向所述非成像光学器件。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述照明源被配置成以相对于所述SLM的表面的法线角将所述照明光引导向所述SLM。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述成像光学器件被配置成将所述开启状态光的第一部分从所述SLM投射到所述光束的远光部分；且所述成像光学器件进一步被配置成将所述开启状态光的第二部分从所述SLM引导到所述光束的近光部分。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述SLM及所述成像光学器件被配置成显示图形图像。

7.根据权利要求5所述的系统，其中在远光操作模式下，所述成像光学器件被配置成将开启状态光投射到所述光束的所述远光部分及所述光束的所述近光部分两者。

8.根据权利要求5所述的系统，其中在近光操作模式中，所述SLM及成像光学器件被配置成将开启状态光投射到所述光束的所述近光部分。

9.根据权利要求5所述的系统，其中在近光操作模式中，所述非成像光学器件被配置成将所述关闭状态光投射到所述光束的所述近光部分。

10.一种前照灯，其包括：

成像光学器件；

非成像光学器件；

空间光调制器SLM，其具有图像元素阵列，所述SLM光学耦合到所述成像光学器件及所述非成像光学器件，所述SLM被配置成通过将所述图像元素的第一部分置于开启状态及通过将所述图像元素的第二部分置于关闭状态来显示图案，所述SLM被配置成接收照明光，所述SLM被配置成将来自所述开启状态像素的开启状态光引导向所述成像光学器件，及所述SLM被配置成将远离所述关闭状态图像元素的关闭状态光引导向所述非成像光学器件；

所述成像光学器件被配置成接收所述开启状态光且被配置成将图像作为光束的图像部分投射；及

所述非成像光学器件被配置成接收所述关闭状态光且被配置成将所述关闭状态光投射到所述光束的近光部分；

矩阵LED，其被配置成在远光操作模式中将光投射到所述光束的远光部分；及

基本光源，其被配置成在近光操作模式中将光投射到所述光束的所述近光部分。

11.根据权利要求10所述的前照灯，其中在所述远光操作模式中，所述矩阵LED被配置成将光投射到所述光束的所述远光部分，所述成像光学器件被配置成将图像投射到所述光束的所述远光部分及所述光束的所述近光部分，所述非成像光学器件被配置成将光投射到所述光束的所述近光部分，且所述基本光源被配置成将光投射到所述光束的所述近光部分。

12.根据权利要求11所述的前照灯，其中在所述近光操作模式中，所述矩阵LED被配置成不投射光，所述成像光学器件被配置成将光投射到所述光束的所述近光部分，但不将光投射到所述光束的所述远光部分，所述非成像光学器件被配置成将光投射到所述光束的所述近光部分，且所述基本光源被配置成将光投射到所述光束的所述近光部分。

13.根据权利要求10所述的前照灯，且其进一步包括：

传感器，其被配置成检测所述光束的所述远光部分内的来车；及

所述成像光学器件及所述SLM被配置成将图像投射到所述光束的所述远光部分，其中调暗部分放置在所述来车定位于所述光束的所述远光部分内的地方。

14.根据权利要求10所述的前照灯，其中所述SLM被配置成将图形图像投射到所述光束的所述近光部分。

15.根据权利要求10所述的前照灯，其中所述SLM包括透射式液晶显示LCD装置、反射式硅上液晶LCOS装置或数字微镜装置DMD。

16.一种系统，其包括：

处理器，其被耦合以接收数字视频输入DVI数据，且将信号输出到模拟控制器及数字控制器；

照明源，其耦合到所述模拟控制器且被配置成提供光；

照明光学器件，其光学耦合到所述照明源且被配置成接收所述光且提供照明光；

空间光调制器SLM，其被配置成接收所述照明光，且被配置成响应于来自所述数字控制器的信号显示图案，所述图案通过将所述SLM的图像元素阵列的第一图像元素置于开启状态且将图像元素的第二部分置于关闭状态而形成，所述SLM被配置成在第一方向上引导来自所述开启状态图像元素的开启状态光，且在不同于所述第一方向的第二方向上引导来自所述关闭状态图像元素的关闭状态光；

成像光学器件，其被光学耦合以接收来自所述SLM的所述开启状态光且投射对应于所述SLM上显示的所述图案的图像；及

非成像光学器件，其被光学耦合以接收来自所述SLM的所述关闭状态光且投射对应于所述关闭状态光的光。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述SLM包括数字微镜装置DMD、透射式液晶显示器LCD装置或反射式硅上液晶LCOS装置。

18.根据权利要求16所述的系统，其中所述成像光学器件及所述非成像光学器件被配置成投射光用于前照灯中。

19.根据权利要求16所述的系统，且其进一步包括：

矩阵LED及基本光源中的至少一者，其被配置成与由所述成像光学器件投射的所述图像及由所述非成像光学器件投射的所述光一起投射光。

20.根据权利要求16所述的系统，其中所述成像光学器件及所述SLM被配置成在由所述成像光学器件投射的所述图像中投射图形图像。

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