CN209762926U - 自适应灯模块 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种用于结合到交通工具前灯组件中的自适应灯模块，其中灯模块可以作为单个单元结合，或者作为多个单元中的一个结合。该自适应灯模块可以包括LED光源、照明微透镜阵列(MLA)、投射MLA、至少一个准直光学器件和设置在所述投射MLA和所述照明MLA之间的孔径层。使用LED阵列，准直光学器件，照明和投射微透镜阵列(MLA)的灯模块被配置为允许通过选择性地激活/去激活LED阵列的子集来定制照明强度分布。

Description

自适应灯模块
技术领域
本公开大体涉及交通工具前灯，且更具体地，涉及一种自适应前灯系统，其允许由交通工具前灯提供的照明被定制以适合当前的驾驶情况。
背景技术
多年来，已经使用各种技术来使由交通工具前灯提供的照明模式适应当前的驾驶情况，特别是在以高速在具有很弱的环境光线的区域中行驶时，在确保充分照明的同时防止交通工具的前灯使得迎面驶来的交通工具的驾驶员眼花和暂时致盲。
控制灯组件的照明模式的一种方法是通过使用截止杆，当放置在组件的输出光束中时，截止杆遮挡一部分光束。美国专利申请序列号2017/0203683 公开了这样一种灯组件，其中截止杆的位置由电磁致动器控制。
美国专利申请序列号2017/0276311公开了一种替代方法，其中使用镜子来改变灯组件的照明模式。如所公开的，由多个可倾斜镜子元件组成的收集镜位于收集由LED光源发出的光的光学构件和光投射元件之间。通过控制构成收集镜的元件的位置，可以形成预定的光分布模式。
虽然可以使用各种技术来控制来自交通工具前灯组件的光分布模式，但是这些技术提供有限的适应性，通常仅提供两种操作状态：远光灯束和近光灯束。因此，需要一种交通工具前灯组件，其能够提供多种分布模式以及改进的性能，其中基于照明均匀性，制造容易性，成本和输出效率而评估性能。本公开提供这种灯组件。
实用新型内容
本公开提供了一种自适应灯模块，其可以单独地或作为多个灯模块中的一个接合至交通工具的前灯组件内。灯模块包括(i)LED光源，更具体地是包括多个LED的LED阵列(即，1维或2维阵列)；(ii)照明微透镜阵列(MLA)，其中第一焦距对应于照明MLA；(iii)投射MLA，其中第二焦距对应于投射MLA，并且其中第一焦距大于第二焦距；(iv)至少一个准直光学器件，其插入在光源和照明MLA之间，其中准直光学器件配置成在光进入照明MLA之前对由LED光源产生的光进行准直；和(v)设置在投射 MLA和照明MLA之间的孔径层，其中孔径层被配置为在由自适应灯模块产生的照明视场(FoV)中提供截止。
在一个方面，多个LED可以被划分为至少第一和第二LED子集，其中照明和投射MLA将由第一LED子集产生的光引导到第一方向，并且将由第二LED子集产生的光引导到第二方向，并且其中耦接到LED光源的光控制系统被配置为选择性地且独立地激活第一和第二LED子集。
在另一方面，构成LED阵列的多个LED可以被分成多个LED组，并且至少一个准直光学器件可以包括与多个LED组对应的多个准直光学器件。至少一个LED组的光轴可以相对于相应的准直光学器件的光轴移位或倾斜。
在另一方面，对应于照明MLA的第一焦距可以对应于构成照明MLA 的多个照明光学元件中的每一个的y轴，并且对应于投射MLA的第二焦距可以对应于构成照明MLA的多个投射光学元件中的每一个的y轴，其中y 轴对应于水平面。第三焦距可以对应于构成照明MLA的多个照明光学元件中的每一个的z轴，并且第四焦距可以对应于构成投射MLA的多个投射光学元件中的每一个的z轴，其中z轴与y轴垂直。优选地，第一焦距大于第三焦距。在至少一个实施例中，照明和投射光学元件的横截面具有非正六边形形状，其中非正六边形形状由第一宽度和第二宽度限定，并且其中第一宽度与第二宽度的比率优选地在1.5:1和3:1之间。在至少一个实施例中，照明和投射光学元件的横截面具有矩形形状，其中矩形形状由第一宽度和第二宽度限定，并且其中第一宽度与第二宽度的比率优选为在1.5:1和3:1之间。
在另一方面，孔径层与照明MLA的外透镜表面之间的距离小于第一焦距。可以例如使用沉积工艺将孔径层施加到照明MLA的平面侧上。或者，可以例如使用沉积工艺将孔径层施加到投射MLA的平面侧上。
在另一方面，准直光学器件可包括多个准直光学器件，其对应于构成 LED阵列的多个LED。
在另一方面，构成照明MLA的多个照明光学元件可以与构成投射MLA 的多个投射光学元件对准。
在另一方面，构成照明MLA的多个照明光学元件可以相对于构成投射MLA的多个投射光学元件移位(即，不对准)，其中两个MLA之间的位移优选地小于照明光学元件的横截面高度的25％。
通过参考说明书的剩余部分和附图，可以实现对本公开的本质和优点的进一步理解。
附图说明
应当理解，附图仅用于示意而不是限制本公开的范围，并且不应视为按比例绘制的。另外，不同附图中的相同参考标号应被理解为指代相同组件或类似功能的组件。
图1示出了根据本公开配置的灯模块的基本设计概念；
图2提供了适用于本公开中使用的MLA的六边形透镜配置的横截面视图；
图3提供了适用于本公开中使用的MLA的矩形透镜配置的横截面视图；
图4示出了类似于图1中所示的配置，除了投射MLA相对于照明MLA 的位移之外；
图5提供了穿过投射MLA和照明MLA的单个元件的光线轨迹，其中两个元件以类似于图1中所示的方式对准；
图6提供了穿过投射MLA和照明MLA的单个元件的光线轨迹，其中两个元件以类似于图4所示的方式移位；
图7示出了类似于图1中所示的配置，除了照明MLA使用自由形式的光学元件；
图8提供了集成到交通工具中的示例性前灯控制系统的框图；
图9示意性地示出了在FoV处具有重叠照明的单个灯模块的配置，其中通过相对于对应的准直光学器件移动各个光源来实现照明重叠；
图10示意性地示出了在FoV处具有重叠照明的单个灯模块的配置，其中通过倾斜与一些光源相关联的准直光学器件来实现照明重叠；
图11示意性地示出了由多个灯模块组成的灯组件的配置，其中通过使各个灯模块相对于彼此倾斜来实现在FoV处的照明重叠；
图12示意性地示出了通过激活构成模块的光源的不同组LED来从单个灯模块移动照明FoV；和
图13A-C示出了由包含在相同灯模块内的三个不同LED组产生的三种不同的照明强度分布，其中由孔径层产生的截止保持恒定。
具体实施方式
如本文所用，单数形式“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。这里使用的术语“包括”，“构成”，“包括有”和 /或“包含有”指定所述特征，处理步骤，操作，元件和/或组件的存在，但不排除存在或者添加一个或多个其他特征，处理步骤，操作，元件，组件和 /或其组合。如这里所使用的，术语“和/或”以及符号“/”旨在包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。另外，尽管这里可以使用术语第一，第二等来描述各种步骤，计算或组件，然而这些步骤，计算或组件不应限于这些术语，而是这些术语仅用于将各步骤，计算或组件相对于另一步骤，计算或组件进行区分。例如，第一计算可以被称为第二计算，并且类似地，第一步骤可以被称为第二步骤，并且类似地，第一组件可以被称为第二组件，而不脱离本公开的范围。
图1示出了在根据本公开设计的照明模块100中使用的微透镜阵列 (MLA)的基本设计概念。如图所示，LED光源101发出的光在撞击MLA 105之前由准直光学器件103准直。MLA 105在这里也称为照明MLA。由 MLA 105透射的光在进入第二MLA 109之前穿过孔径层107，其中MLA 109 在本文中也可称为投射MLA。离开MLA 109的光直接照射感兴趣的区域，即交通工具前方的道路。
尽管LED光源101可以包括单个LED，但是优选地，LED光源101包括多个LED，其中LED是线性阵列的形式，即一维阵列，或者二维阵列的形式，也称为矩阵LED。通过利用1维或2维的LED阵列，可以实现改进的通量(flux)和光色。另外，按预定组可单独寻址或可寻址的LED阵列允许由模块产生的照明分布图案根据需要改变，例如将指向在交通工具和/或行人和/或反光标志等正前方迎面驶来的车流和/或汽车的输出光束的区域中的光强度减小。每个可单独寻址的LED的尺寸应小于2毫米，而LED阵列的整体尺寸应小于6毫米。
MLA 105对来自光源101的撞击在孔径层107上的光的强度分布进行预成形，从而允许高效光学系统在孔径层中具有最小的损耗。构成MLA105 的每个单独透镜111的透镜形状可以是相同的，或者它们可以彼此不同。透镜111可以是球形或非球形。类似地，构成MLA109的每个单独透镜113 的透镜形状可以是相同的，或者它们可以彼此不同，并且它们可以是球形或非球形。虽然构成MLA 105的每个透镜和构成MLA 109的每个透镜的焦距在y和z方向上可以是等同的，但是优选地，z方向上的焦距比y方向上的焦距短，从而有助于实现所需的非对称照明视场(FoV)，同时减少z方向中的f数，从而允许更高的光通过量(lightthroughput)。照明FoV的纵横比优选地在3:1到10:1的范围内，从而照亮更宽的道路条带，同时最小化可能由迎面驶来的驾驶员直接观察到的光。应当理解，如这里所使用的，y方向是水平测量的(即，在水平面中)，并且z方向是竖直测量的(即，垂直于水平面)。因此，在图1中，z方向由线115示出，x方向由线117示出，并且与x和y轴垂直的y方向将直接测量进入页面中。
优选地，MLA 105的焦距大于MLA 109的焦距，从而最小化相邻通道之间的损耗，其中通道被认为是微透镜阵列的单个光学(即，透镜)元件。在本公开的优选实施例中，与MLA109相关联的焦距在0.5毫米和5毫米之间，而与MLA 105相关联的焦距在0.5毫米和无限远之间。照明和投射MLA 的折射率在1.4和1.8之间。用于照明和投射MLA的优选材料包括玻璃和各种光学透明树脂。
可以使用各种材料(例如，诸如铝和铬的金属，树脂，硅等)中的任何材料制造的孔径层107来定制光分布并为光分布提供尖锐的截止线，特别是当组件用于近光灯束配置时。假设孔径层提供这种定制功能，并且假设截止线必须叠加在MLA元件之间，则应该理解，对应于MLA的每个单独透镜元件的孔径的设计可以是不同的，即，孔径层107的所有孔径可以相同；或者，孔径层107的所有孔径可以不同；或者，孔径层107可以包括几组孔径，其中每组中的孔径是相同的，但是从一组到另一组的孔径是不同的。因此，层107内的各孔径的形状，尺寸和位置是基于预期的源特性，MLA 105， MLA 109以及近场和远场中的期望图像而单独地计算的。通常，孔径层107 直接沉积在或以其它方式直接施加在MLA 105的平面侧或MLA109的平面侧上。层107可以与MLA 105的平面侧分开，只要层107与层105的平面侧之间的距离小于MLA 105的焦距即可，因此确保了高的光通过量。
如上所述，孔径层107的主要用途是定制输出光束的照明强度分布。通过在层内包括对准特征来实现层107的第二用途。例如，通过包括在近场中可见的十字，位于单个交通工具前灯组件内的多个灯模块100可以共同对准。该特征还可以用作停车辅助装置，例如通过提供在近场中可见的指示器，并且驾驶员可以使用该指示器来识别汽车何时足够靠近停车库墙壁。
准直光学器件103在光进入MLA 105之前准直由光源101发射的光。为了最小化包括模块100的MLA的相邻光学元件之间的串扰，准直光学器件103允许最小的光束发散。例如，在本公开的一个实施例中，光出射光学器件103的发散小于10°FWHM(半高宽)。在本公开的一种配置中，单个光学器件103用于准直来自光源101的光，而无论构成光源的LED的数量。在替代配置中，源101的每个LED与相应的准直光学器件匹配。在又一替代配置中，源101被分成LED组，每组与相应的准直光学器件匹配。优选地，准直光学器件103的焦距在6毫米和20毫米之间。
图2和图3提供了MLA 105和MLA 109两者的优选横截面，图2示出了非正六边形透镜布置，图3示出了矩形透镜布置。在两种配置中，并且优选地，构成阵列的每个光学元件在y方向上的宽度(即，wy)大于相同元件在z方向上的宽度(即，wz)。优选地，wy与wz的比率在1.5:1至3:1的范围内，其中wy在0.6毫米至3毫米的范围内，并且wz在0.4毫米至3毫米的范围内。尽管本公开不要求，但六边形结构是优选的，因为幻像(ghost image)形式的杂散光不是在主要强度分布的直接左侧和右侧，因此减少了相邻元件之间的串扰。
在需要向下移动照明强度分布的情况下，例如为了获得期望的近光灯束强度分布，同时仍然提供高光通过量，发明人已经发现MLA 109可以相对于MLA105向下移动，因此，使构成MLA 109的光学元件相对于构成MLA 105的光学元件移位。MLA 109的向下移动应该小于wz的25％，以便确保孔径层107的有效照射。这种配置的一个例子如图4所示。图5和6提供了通过MLA 105的单个光学元件和MLA 109的单个光学元件的光线轨迹，其中图5示出了非移位图案，图6示出了移位图案。注意，在图6中，离开组件的光相对于水平线较低。此外，在移位布置(图6)中最上面的光线(例如，光线601)与非移位布置(图5)中的相同光线(例如，光线501)相比，相对于水平轴的角度更小，从而进一步减少了使迎面驶来的驾驶员的眩光以及目眩或暂时致盲的可能性。另外，为了在向下移动MLA 109时最大化光通过量，必须使光源(例如，光源101)相对于照明和投射MLA成角度，如图4所示。这可以通过使光源本身成角度，或者使照明和投射MLA相对于光源成角度，或者通过LED的竖直偏心(在这种情况下是向上)来实现。
如前所述，构成MLA 105和MLA 109的透镜元件可以是球形或非球形的。另外，并且如图7所示，构成照明MLA 701的透镜也可以配置为自由形式光学器件。如本文所用，并且如相关技术领域的技术人员通常理解的，自由形式光学器件描述了具有很少或者没有旋转对称性的光学形状/表面。这种形式的光学器件通常以数学描述表征，例如Zernike多项式，xy多项式，或者由可以通过迭代傅里叶变换算法等计算的相位函数表征。
集成到交通工具前灯组件中的上述照明系统可用于基于当前驾驶状况来定制光的分布，当前驾驶状况诸如以下状况：城市驾驶，在城市驾驶中存在紧接在汽车之前的汽车以及迎面驶来的车流；高速公路驾驶，其中可能会有间歇地迎面驶来的汽车；城市和高速公路驾驶，其中在转弯期间需要照亮弯曲的道路；以及事件，其中行人，标志或其他障碍物要求改变照明强度以将使行人暂时致盲的可能性最小化或改进驾驶员可视性。
图8提供了集成到交通工具800中的示例性前灯控制系统的框图，其中每个前灯，即左前灯组件801和右前灯组件803，由光控制系统805控制。如图所示，光控制系统805可以是单独的控制系统或集成到交通工具的控制系统807中。系统控制器807包括中央处理单元(CPU)809和存储器811，存储器811包括EPROM，EEPROM，闪存，RAM，固态驱动器，硬盘驱动器或任何其他类型的存储器或存储器类型的组合。在光控制系统805与交通工具控制系统807分离的实施例中，优选地，控制器805将使用与控制器807 使用的处理器/存储器不同的处理器和存储器。
在本公开的一些实施例中，用户根据当前驾驶状况手动调节前灯。用于手动调节前灯的用户接口813可以是简单开关(例如，安装到转向柱或仪表板的开关)的形式，或者是更复杂的接口(例如，安装在仪表板上的触摸屏，利用口头命令的音频接口等)。手动操作照明可以简单地允许驾驶员在设计用于最大化远距离可见度的远光灯束轮廓和设计以用于为驾驶提供充分照明同时最小化使迎面驶来汽车以及在用户汽车的正前方的汽车的驾驶员眩目或以其他方式暂时致盲的风险的近光灯束轮廓之间切换。在其他实施例中，驾驶员还可以手动调节除了仅近光/远光的选择以外的前灯系统特性，诸如最大光强度和最小光强度之类的特性。
优选地，前灯系统的一些或全部可调节特性是自动执行的。在至少一个实施例中，环境光传感器815监视外部光水平，允许光控制系统基于当前光水平自动打开/关闭前灯。在至少一个实施例中，前视光传感器817监控指向交通工具前部的光。在其最简单的应用中，监测器817用于在没有检测到迎面驶来的车流时的远光灯束和检测到迎面驶来的车流时的近光灯束之间交替。如果传感器817被配置为除了光水平之外还检测入射光的方向，则前灯控制系统805可以改变前灯801/803的光强度分布，以降低包含迎面驶来交通工具的区域的光强度，同时仍然为道路的其他区域保持更高的光强度。在一些配置中，传感器817可用于检测从交通工具800前方的物体反射的光并降低那些区域中的光强度，从而降低在驾驶员处反射回来的光的强度。
在至少一些实施例中，一个或多个前视检测器819监测交通工具800前方的物体。检测系统819可以利用基于激光雷达的传感器，基于雷达的传感器，在可见光谱中操作的相机，在红外光谱中操作的相机，电磁传感器，超声波传感器或其他传感器类型。利用前视检测器819提供的信息，光控制系统805可以改变光分布轮廓，以降低直接在交通工具800前方，或在行人处，或在较高光强度不合适或不需要的交通工具前方的其他物体处的光强度。
在至少一些实施例中，光控制系统805基于即将出现的道路状况改变光强度分布，例如道路中的弯道或当汽车进行转弯时。可以使用各种传感器和技术来确定这种道路状况。例如，系统可以通过使用转向信号821监控驾驶员何时指示即将出现的转弯。系统还可以监控汽车何时实际转弯，例如通过监控交通工具的转向系统823。在一些实施例中，系统根据预期的道路状况改变前灯的光强度分布。在这些实施例中，交通工具在地图上的位置用于确定即将出现的道路状况。优选地，交通工具800的位置由车载GPS系统825 提供。诸如即将出现的交叉路口和道路弯道的道路状况优选地由车载导航系统827提供，然而该相同的信息也可以包含在车载数据库(例如，存储在存储器811中的数据库)中，或使用通信链路829从外部数据库获得。优选地，控制器805还考虑交通工具速度，传感器831提供的交通工具特性。
在常规的交通工具照明场景中，由左右前灯组件产生的y方向(即，沿水平线)的期望照明FoV是60度，即，从交通工具中心线向任一侧成30 度。根据本公开，每个前灯组件可包含单个灯模块，或者优选地，多个灯模块。尽管每个灯模块可以使用单个LED，但是优选地每个模块使用如前所述的LED阵列。除了光源之外，每个灯模块还包括一个或多个准直光学元件以及必要的照明/投射MLA和插入的孔径层。为了在照明FoV内实现所需的光强度和光均匀性，优选地，光系统被设计为与由不同光源产生的照明FoV 重叠。发明人发现优选为4度或更小的重叠。
本公开提供了几种方式来将单个前灯组件中的不同光源产生的照明 FoV重叠。在第一种技术中，其在图9所示的简化视图中示意性地示出，单个灯模块900内的LED相对于相应的准直光学器件移位。如图所示，示例性模块900使用包括分成三个LED组901-903的一维LED阵列的光源，每组包括一个或多个单独的LED。准直光学器件907-909分别对应于每组901-903的LED。由LED发射并由光学器件907-909准直的光穿过光学元件911，其中光学元件911包括如上所述的照明MLA，孔径层和投射MLA。 LED组901相对于准直光学器件907沿方向913朝向组件的中心稍微移位。类似地，LED组903相对于准直光学器件909沿方向915朝向组件的中心稍微移位。该在LED组与相应准直光学器件之间的位移以LED组903的光轴 917相对于准直光学器件909的光轴919的位移为例。通过将LED组901 和903相对于其相应的准直光学元件稍稍向内位移，出现如所示的由三个 LED组所形成的照明FoV中的稍稍重叠。
图10示意性地示出了实现由单个灯模块内的不同光源产生的照明FoV 中的重叠的替代方法。如在先前实施例中并且如图10所示，模块1000使用包括分成三个LED组901-903的一维LED阵列的光源，每组包括一个或多个单独的LED。对应于每组LED的是准直光学器件907-909。由LED发射并由光学器件907-909准直的光穿过光学元件911。在模块1000中，LED组 901和903不分别相对于相应的准直光学器件907和909移位，如在它们在图9中所示的实施例中那样。而是，如图10所示，准直光学器件907和909 分别相对于相应的光源以及相对于中心准直光学器件908在方向1001和 1003上向外倾斜。相对于相应准直光学器件的倾斜LED组通过LED组903 的光轴917相对于准直光学器件909的光轴919的倾斜来例示。以这种方式倾斜准直光学器件导致由三个LED组产生的照明FoV中的期望重叠。
图11示意性地示出了实现由单个前灯组件1100内的不同光源产生的照明FoV中的重叠的替代方法，其中单个前灯组件包括多个灯模块1101-1103。如图9和10中所示的实施例中，每个灯模块包括光源，该光源包括分成三个LED组901-903的一维LED阵列，每组包括一个或多个单独的LED。对应于每组LED的是准直光学器件907-909。虽然使用单独的准直光学器件允许每个模块与由该具体模块产生的照明分布重叠，但是在图11所示的示例性实施例中，光源和准直光学器件的相对位置不会移位以产生重叠，准直光学元件也不会倾斜以产生重叠。应当理解，当在模块级别不需要光重叠时，每个模块1101-1103可以使用单个准直光学器件而不是多个准直光学器件。在每个模块1101-1103中，由LED发射并由光学器件907-909准直的光穿过光学元件911。在组件1100中，各个灯模块相对于彼此成角度到足以在由各个模块形成的照明FoV中产生所需重叠的程度。
虽然图9-11中所示的实施例仅示出了y方向上的照明FoV的重叠，但是应当理解，可以应用相同的技术来在z方向(即，垂直于水平线)上形成照明重叠，如果需要这样的重叠。
如前所述，本公开的照明系统允许来自左和右前灯组件的光强度分布被配置成适应当前的驾驶状况。使用上述灯模块，有几种方法可以定制FoV的照明强度分布。最简单的方法类似于传统灯组件中使用的方法，具体地使用指向FoV的不同区域的多个灯模块，且接着选择性地激活特定模块以获得所需的光分布。例如，当系统处于近光模式时，第一灯模块可以提供所需的光；当希望照射更远的区域(即，远光模式)时，可以激活第二灯模块，作为第一模块的补充或替代；且当照亮交通工具前方路径外的角落和其他区域时，可以激活第三灯模块，其中可以激活第三灯模块，以作为第一和/或第二模块的补充，或者作为第一模块和/或第二模块的替换光源。
如前所述，在灯模块的优选实施例中，光源(例如，光源101)优选地包括以1维或2维阵列的形式的多个LED，并且其中构成阵列的各个LED 或构成阵列的LED组是可单独寻址的。灯模块内的LED的选择性激活允许在期望的照明FoV下的光强度分布被定制以适合于当前的驾驶需求。
在本公开的灯模块中，由构成光源的每个LED发射的光可以使用上述照明和投射MLA而指向水平线的特定区域(即，照明FoV)。结果，选择性地激活和停用各个LED或LED组，允许根据需要定制光分布。在图12中示意性地示出了本公开的这个方面。出于该示例的目的，模块1200的光源 1201包括分成三个LED组1202-1204的九个LED。LED组1202包括三个LED 1205A-1205C；LED组1203包括三个LED 1206A-1206C；且LED组1204包括三个LED1207A-1207C。在图12中，每个具有“A”标签的LED 在页面上表示为相应LED组的最上面LED；每个具有“B”标签的LED在页面上表示为相应LED组的中间LED；且每个具有“C”标签的LED在页面上表示为相应LED组的最下面LED。分别对应于每个组1202-1204的是准直光学器件1209-1211。由LED发射并由光学器件1209-1211准直的光穿过光学元件1213，其中光学元件1213包括如前所述的照明MLA，孔径层和投射MLA。如上面相对于图9所述，模块1200内的LED可以相对于相应的准直光学器件移位或不移位，并且准直光学器件可以如以上关于图10所述地倾斜或不倾斜，这取决于是否期望重叠。在图12所示的实施例中，准直光学器件1209-1211和构成元件1213的照明和投射MLA将由第一组LED (即，LED 1205B，1206B和1207B)发射的光沿第一方向引导，使得当这些LED被激活时，水平面1215处的照明分布相对于灯模块的中心线大致居中，如光线跟踪组1217所示。类似地，准直光学器件1209-1211和照明元件1213将由第二组LED(即，LED 1205C，1206C和1207C)发射的光沿第二方向引导，使得当这些LED被激活时，水平面1215处的照明分布移动偏离中心，如光线跟踪组1219所示。因此，在该示例中，通过选择性地激活不同组的LED可以单独照射两个不同的区域，或者可以通过同时激活两组LED 来同时照射两个区域。应当理解，单个灯模块不限于两个照明区域，而是如果需要，单个灯模块可以照射多于两个区域。因此，通过使用各自照射FoV 的不同区域的可单独寻址的LED，优选地可单独寻址的LED组，可以根据需要照射FoV的任何区域。通过使用多个灯模块，不仅在FoV内的照明区域方面，而且在照明均匀性和强度方面，可以实现额外的照明灵活性。
由于孔径层在MLA叠层内的位置，如以上关于图12所述寻址不同的 LED或LED组仅改变照明强度分布，而不改变从孔径层导出的任何图像属性的位置。例如，图13A-C示出了由包含在同一灯模块内的三个不同LED 组产生的三种不同(角度)照明强度分布。为清楚起见，在图13A-C中，FoV 由1301表示，而照明由(角度)照明强度分布1303-1306表示，其中分布 1303表示最高照明强度，其中由分布1304-1306表示的强度衰减，其中分布 1306表示所示最低的照明强度。在该示例性配置中使用的孔径层产生照明截止线1307，其中截止包括弯折1309，其有助于屏蔽迎面驶来的汽车免受光的影响。如图所示，由第一组LED产生的强度分布在弯折1309的左侧；由第二组LED产生的强度分布以弯折1309为中心；并且由第三组LED产生的强度分布在弯折1309的右侧。
已经以一般术语描述了系统和方法，以帮助理解本公开的细节。在一些情况下，没有具体示出或详细描述公知的结构，材料和/或操作以避免模糊本公开的各方面。在其他情况下，给出了具体细节以便提供对本公开的透彻理解。相关领域的技术人员将认识到，本公开可以以其他特定形式实施，例如以适应特定系统或装置或情况或材料或部件，而不脱离其精神或本质特征。因此，本文的公开内容和描述旨在说明而非限制本公开的范围。

Claims (19)

1.一种自适应灯模块，其特征在于包括：
LED光源，所述LED光源包括LED阵列，所述LED阵列包括多个LED；
照明微透镜阵列，其中第一焦距对应于所述照明微透镜阵列；
投射微透镜阵列，其中第二焦距对应于所述投射微透镜阵列，并且其中所述第一焦距比所述第二焦距长；
至少一个准直光学器件，其插入在所述光源和所述照明微透镜阵列之间，所述至少一个准直光学器件被配置成在光进入所述照明微透镜阵列之前对由所述LED光源产生的光进行准直；和
设置在所述投射微透镜阵列和所述照明微透镜阵列之间的孔径层，所述孔径层被配置成在由所述自适应灯模块产生的照明视场(FoV)中提供截止。
2.如权利要求1所述的自适应灯模块，其特征在于还包括交通工具和交通工具前灯组件，所述自适应灯模块结合到所述交通工具前灯组件中。
3.如权利要求1所述的自适应灯模块，其特征在于所述多个LED构成所述LED阵列，所述LED阵列被分成至少第一LED子集和第二LED子集，其中所述照明微透镜阵列和所述投射微透镜阵列将由所述第一LED子集产生的光引导到第一方向以及将由所述第二LED子集产生的光引导到第二方向，所述自适应灯模块还包括耦合到所述LED光源的光控制系统，所述光控制系统被配置为选择性地和独立地激活所述第一LED子集和所述第二LED子集。
4.如权利要求1所述的自适应灯模块，其特征在于所述LED阵列选自包括一维LED阵列和二维LED阵列的组。
5.如权利要求1所述的自适应灯模块，其特征在于所述多个LED分成多个LED组。
6.如权利要求5所述的自适应灯模块，其特征在于所述至少一个准直光学器件还包括多个准直光学器件，其特征在于所述多个准直光学器件对应于所述多个LED组。
7.如权利要求6所述的自适应灯模块，其特征在于所述多个LED组中的至少一个的第一光轴相对于对应的准直光学器件的第二光轴移位和/或倾斜。
8.如权利要求1-7中任一项所述的自适应灯模块，其特征在于所述照明微透镜阵列包括多个照明光学元件，并且所述投射微透镜阵列包括多个投射光学元件，其中所述第一焦距对应于所述多个照明光学元件中每一个的y轴，且所述第二焦距对应于所述多个投射光学元件中每一个的所述y轴，且其中所述y轴对应于水平面。
9.如权利要求8所述的自适应灯模块，其特征在于第三焦距对应于所述照明微透镜阵列的所述多个照明光学元件中的每一个的z轴，其中第四焦距对应于所述投射微透镜阵列的所述多个投射光学元件中的每一个的所述z轴，且其中所述z轴垂直于所述y轴。
10.如权利要求9所述的自适应灯模块，其特征在于所述第一焦距大于所述第三焦距。
11.如权利要求8所述的自适应灯模块，其特征在于对应于所述多个照明光学元件中的每一个的第一横截面和对应于所述多个投射光学元件中的每一个的第二横截面具有非正六边形形状。
12.如权利要求11所述的自适应灯模块，其特征在于第一尺寸对应于所述非正六边形形状的第一宽度，且第二尺寸对应于所述非正六边形形状的第二宽度，并且其中所述第一尺寸与所述第二尺寸的比率在1.5:1和3:1之间。
13.如权利要求8所述的自适应灯模块，其特征在于对应于所述多个照明光学元件中的每一个的第一横截面和对应于所述多个投射光学元件中的每一个的第二横截面具有矩形形状。
14.如权利要求13所述的自适应灯模块，其特征在于第一尺寸对应于所述矩形形状的第一宽度，第二尺寸对应于所述矩形形状的第二宽度，并且其中所述第一尺寸与所述第二尺寸的比率是在1.5:1和3:1之间。
15.如权利要求1-7中任一项所述的自适应灯模块，其特征在于所述孔径层应用于所述照明微透镜阵列的平面侧，或所述投射微透镜阵列的平面侧。
16.如权利要求1-7中任一项所述的自适应灯模块，其特征在于所述孔径层与所述照明微透镜阵列的外透镜表面之间的距离小于所述第一焦距。
17.如权利要求1-4中任一项所述的自适应灯模块，其特征在于所述至少一个准直光学器件还包括多个准直光学器件，其中所述多个准直光学器件对应于构成所述LED阵列的所述多个LED。
18.如权利要求1-7中任一项所述的自适应灯模块，其特征在于所述照明微透镜阵列包括多个照明光学元件，并且所述投射微透镜阵列包括多个投射光学元件，其中所述多个照明光学元件与所述多个投射光学元件对准。
19.如权利要求1-7中任一项所述的自适应灯模块，其特征在于所述照明微透镜阵列包括多个照明光学元件，并且所述投射微透镜阵列包括多个投射光学元件，其中第一尺寸对应于与所述多个照明光学元件的每一个相对应的横截面高度，并且第二尺寸对应于与所述多个照明光学元件中的每一个相对应的横截面宽度，其中所述多个照明光学元件不与所述多个投射光学元件对准，并且其中所述多个投射光学元件从所述多个照明光学元件移位小于所述第一尺寸的25％。
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