校正光图案的方法和机动车照明装置组件

技术领域

本发明涉及机动车照明装置的领域，并且更具体地，涉及当由两个照明装置投射的光图案产生重叠部分时管理光图案的方式。

背景技术

汽车制造商越来越多地将数字照明装置用于中高端市场产品。

相对于旧的照明技术，这些产品可以通过更高的分辨率来区分。但是这些照明元件可能导致一些技术问题(例如“光学对接”问题)，这些问题在高清晰投射中更加显著，并且需要受控的解决方案。

当来自不同的光模块的不同光束在道路上相交时，与不受这种重叠影响的其余区域相比，重叠区域被不同地暴光。这种情况会导致这样的区域：该区域具有饱和的光照，并且不同光束之间的均匀性相应缺乏。该重叠区域通常具有关于投射距离的三角形形状。这种效应通常被称为“光学对接效应”。

此外，每个照明装置具有俯仰角(pitch angle)。

解决方案通常聚焦于避免对行人或其他车辆产生眩光，但面对该问题已知还没有解决方案。

发明内容

本发明通过根据权利要求1的用于校正光图案的方法和根据权利要求10的机动车照明装置为这种光学对接效应提供了可替代的解决方案。在从属权利要求中限定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)均应按照本领域的惯用语进行解释。将进一步理解的是，除非在本文中明确如此限定，否则通常使用的术语也应被解释为相关领域中的惯用语，而不是以理想化的意义或过于形式的意义来解释。

在本文中，术语“包括”及其派生词(例如“包含”等)不应以排他性的意义来理解，即，这些术语不应被解释为排除所描述和所限定的内容可能包括其他要素、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第一照明装置和第二照明装置提供的光图案的方法，其中，

所述第一照明装置包括多个光源并且投射第一光图案；

所述第二照明装置包括多个光源并且投射第二光图案；并且

在所述第一光图案与所述第二光图案之间存在重叠区域，

其中，所述方法包括以下步骤：

对于每个照明装置，将光源划分成组，每组与投射距离相关联；

根据所述投射距离来计算重叠区域；

根据所述重叠区域的代表性尺寸来计算每组的受影响光源的数量，其中，对于每个照明装置，第一个受影响光源是离另一照明装置最近的受影响光源，并且最后一个受影响光源是离所述另一照明装置最远的受影响光源；

遵循从所述第一个受影响光源中的100％的衰减到所述最后一个受影响光源中的0％的衰减的单调衰减模式，来衰减由每个照明装置的每组中的受影响光源所发射的光的强度。

分数个步骤计算受影响光源的位置。首先，评估重叠区域。将每组光源的贡献根据该组光源执行的投射距离进行分类。例如，在照明装置中，一些光源的目的是在距离照明装置10m至20m的范围内投射光，另一组的目的是在距离照明装置20m至30m的范围内投射光，并且又一组的目的是在距离照明装置30m至50m的范围内投射光。其次，相应地将重叠区域划分为：距离照明装置10m至20m的第一区域，距离照明装置20m至30m的另一区域，以及距离照明装置30m至50m的最终区域。对于每个区域(即，对于每组光源)，重叠区域的尺寸被用于计算在投射距离处有多少个光源与该重叠区域相关联。最后，这些受影响光源的强度在两个照明装置的每组中都衰减，但遵循从0％到100％变化的衰减模式，使得在衰减中存在增长(progression)。受影响光源的发光强度的衰减的目的在于校正或甚至解决重叠问题，并且单调的模式的目的在于补偿照明装置的俯仰角的变化对组合的光图案的影响。

在该方法的一些特定实施例中，在两个照明装置中衰减步骤是对称的，使得一个照明装置的第一个受影响光源中的衰减与另一照明装置的第一个受影响光源中的衰减相同，并且在两个照明装置中从第一个受影响光源到最后一个受影响光源的衰减模式相同。

在每个照明装置中，衰减遵循相同的模式。由于照明装置从车辆的中间平面对称布置，照明装置中的一个照明装置的第一个受影响光源被定位成与另一照明装置的第一个受影响光源对称。由于对重叠区域的贡献在两个照明装置中是对称的，因此可以进行单个计算，并且然后可以将衰减模式对称地应用于两个投射器的受影响光源。

在该方法的一些特定实施例中，每个照明装置内的受影响光源的衰减模式相对于中央受影响光源是反对称的，所述中央受影响光源是与第一个受影响光源的距离和与最后一个受影响光源的距离相同的受影响光源，其中，反对称的模式是指处于第二光源的对称位置中的第一光源具有100％-a的衰减，其中，a为所述第二光源的衰减。

由于照明装置具有对称的衰减模式，因此在将两个照明装置的光束相加时获得100％的发光强度的方法是在每个照明装置内设定反对称的衰减模式。对于每个照明装置，该照明装置的光源中的衰减模式相对于中央受影响光源遵循反对称的模式，该中央受影响光源是与第一个受影响光源的距离和与最后一个受影响光源的距离相同的受影响光源。一个照明装置的反对称的衰减模式目的在于：与另一照明装置的反对称的衰减模式的组合使得总发光强度为100％。

在该方法的一些特定实施例中，所述衰减模式是线性的。

线性是这种反对称性的简单示例；衰减从第一个受影响光源的100％线性地变化到最后一个受影响光源的0％。

在该方法的一些特定实施例中，

计算重叠区域的步骤包括：根据投射距离来计算每个照明装置中的重叠角度；并且

计算受影响光源的数量的步骤包括：根据所述重叠角度来计算每组的受影响光源的数量。

由于照明装置通常投射三角形光束，这会导致三角形的重叠区域，因此重叠角度是一个有用的量度。在每个光组中，每个光源对应一角度范围，使得在计算重叠角度时，容易获得每组中受影响光源的数量。

在该方法的一些特定实施例中，每组光源包括多于一列的光源，使得每列与一角度范围相关联，从而对于给定的角度，在每组中列的数量与该角度相关联。

在该方法的一些特定实施例中，

每个照明装置包括固态光源的矩阵式布置，所述矩阵式布置具有列和行；

将所述固态光源划分成组的步骤包括：将所述行划分为行的组，使得每组的行对应于投射距离的范围；

衰减步骤包括：以相同的衰减百分比来衰减每组的所有受影响光源。

术语“固态”是指由使用半导体将电转化为光的固态电致发光发射的光。与白炽照明相比，固态照明产生具有更少热量产生和更少能量耗散的可见光。相比于易碎的玻璃管/灯泡和细长的灯丝，通常质量较小的固态电子照明装置提供更大的抗冲击性和抗振动性。它们还消除了灯丝蒸发，从而潜在地延长了照明装置的使用寿命。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，而不是用电灯丝、等离子体或气体作为照明源。

矩阵式布置是用于该方法的典型示例。行可以根据投射距离范围来分组，并且每组的每列代表角度区间。该角度值取决于矩阵式布置的分辨率，该分辨率通常被包括在每列0.01°与每列0.05°之间。因此，在计算重叠角度时，很容易获得受影响列的数量。例如，在具有每列0.01°的分辨率的矩阵中，如果特定组的重叠角度为2.5°，则该组的25列将受到影响，然后变暗淡。

在一些特定实施例中，该方法还包括步骤：在计算每行的受影响光源时执行线性插值。

如果一组包括数行，则取代对该列的所有光源进行致动，可以在组之间进行线性插值：如果一个组具有10行，在计算之后，所述一个组具有10列受影响光源，并且相邻的一个组具有20列受影响光源，则取代具有10行10个光源并且然后具有10行20个光源，在两组的20行之间可以采用线性插值。

在一些特定实施例中，该方法还包括步骤：对于具有无穷大的投射距离的行的组，限制受影响光源的数量。

由于照明装置的俯仰角，存在一些行投射到无穷远(俯仰角＝0°)或甚至投射得更高(俯仰角＞0°)。对于那些行，因为以0°投射的行上方的所有行将具有相同数量的受影响光源，因此不需要遵循线性增长。

在第二发明方面，本发明提供了一种机动车照明装置组件，所述机动车照明装置组件包括第一照明装置和第二照明装置，每个照明装置都包括：

固态光源的矩阵式布置，所述固态光源的矩阵式布置用于提供光图案；

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。

该照明装置组件解决了两个照明装置之间的重叠区域的问题。

在一些特定实施例中，所述矩阵式布置包括至少2000个固态光源。

附图说明

为了完成描述并且为了更好地理解本发明，提供了一组附图。所述附图形成说明书的组成部分并且示出了本发明的实施例，本发明的实施例不应被解释为限制本发明的范围，而仅作为本发明可以如何实施的示例。附图包括以下图：

图1示出了根据本发明的机动车照明装置组件的总体立体图。

图2示出了根据本发明的照明装置组件的特定实施例的照明装置中的一个照明装置的较近视图。

图3示出了根据本发明的机动车照明装置组件中重叠区域的图以及与投射距离的关系。

图4示出了对于根据本发明的方法如何获得几何参数。

图5示出了根据本发明的方法的一些衰减步骤。

图6a示出了一组的行中的衰减模式。

图6b示出了在与图6a中所示模式类似的模式中的发光强度的总和。

图7a到图7d示出了当俯仰角变化时，在与如上所示模式类似的模式中的发光强度。

图8a和图8b示出了这种校正对根据本发明的机动车照明装置组件的左侧光图案和右侧光图案的影响。

在适当的情况下，贯穿附图和具体实施方式，示例性实施例的元件由相同的附图标记一致地表示：

1 第一照明装置

11 第一照明装置的第一光图案

2 第二照明装置

12 第二照明装置的第二光图案

3 LED

31 第一组LED

32 第二组LED

33 第三组LED

34 第四组LED

35 第五组LED

4 重叠区域

41 第一个受影响列

42 最后一个受影响列

43 中央受影响列

51 光图案的上部区域

100 机动车辆

具体实施方式

足够详细地描述示例实施例，以使得本领域的普通技术人员能够实施和实现本文描述的系统和过程。重要的是要理解，实施例可以以多种可替代的形式提供，并且不应被解释为限于本文中阐述的示例。

因此，虽然实施例可以以多种不同的方式修改并采用多种不同的可替代形式，但其具体实施例在附图中示出并在下面作为示例进行详细描述。无意限制所公开的特定形式。相反，应包括落入所附权利要求范围内的所有修改、等同和替代。

图1示出了根据本发明的机动车照明装置组件的总体立体图。

该照明装置组件安装在机动车辆100中，并且包括第一照明装置1和第二照明装置2。

每个照明装置1、2包括：

LED的矩阵式布置，该LED的矩阵式布置用于提供光图案；

控制装置，该控制装置用于控制每个LED的强度，以执行照明功能，并且特别是控制两个照明装置之间的重叠区域中的强度。

从该图中可以看出，第一照明装置1投射第一光图案11，并且第二照明装置2投射第二光图案12。这两个光图案11、12创建重叠区域4，在该重叠区域4中两个图案的发光强度相加。因此，如果没有执行解决该问题的方法，则与光图案的其余部分中的强度为100％相比，该重叠区域中的强度将为200％。

该矩阵式配置为高分辨率模块，具有大于10000像素的分辨率。然而，对用于生产投射模块的技术没有附加限制。

该矩阵式配置的第一个示例包括单片源(monolithic source)。该单片源包括被布置成几列乘以几行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衬底生长，并且该电致发光元件被电连接以便选择性地可单独地启动、或以电致发光元件的子集的方式启动。衬底可以主要由半导体材料制成。衬底可以包括一种或多种其他材料，例如非半导体(金属和绝缘体)。因此，每个电致发光元件/组可以形成光像素，并且因此可以在所述电致发光元件/组的材料被供电时发射光。与用于焊接到印刷电路板的常规的发光二极管相比，这种单片矩阵的配置允许可选择性启动的像素能够非常靠近彼此的布置。单片矩阵可以包括电致发光元件，该电致发光元件的垂直于公共衬底所测得的高度的主要尺寸基本上等于1微米。

单片矩阵联接到控制中心，以便控制由矩阵式布置产生和/或投射像素化光束。控制中心因此能够单独地控制矩阵式布置的每个像素的光发射。

作为以上所呈现的替代，矩阵式布置可以包括联接到反射镜矩阵的主光源。因此，像素化光源通过将光电元件阵列和至少一个主光源进行组装而形成，所述主光源由至少一个发光的发光二极管形成，所述光电元件阵列例如是微反射镜矩阵，也称为DMD，即“Digital Micro-mirror Device(数字微反射镜装置)”的首字母缩写，所述微反射镜矩阵通过反射将来自主光源的光线引导到投射光学元件。在适当的情况下，辅助光学元件可以收集至少一个光源的光线，以将该光线聚焦并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(第一位置和第二位置)之间枢转，在所述第一位置中，朝向投射光学元件反射光线，在所述第二位置中，在与投射光学元件不同的方向上反射光线。对于所有的微反射镜而言，两个固定位置以相同方式定向，并且该两个固定位置相对于支撑微反射镜矩阵的参考平面形成该微反射镜矩阵的以其规格限定的特征角度。该角度通常小于20°并且通常可以是大约12°。因此，对入射在微反射镜矩阵上的光束的一部分光束进行反射的每个微反射镜形成像素化光源的基本发射器。由控制中心对反射镜的位置变化的致动和控制进行控制，对反射镜的位置变化的致动和控制用于选择性地启动该基本发射器以发射或不发射基本光束。

在不同的实施例中，矩阵式布置可以包括扫描激光系统，其中，激光源朝向扫描元件发射激光束，该扫描元件被配置为用激光束探测波长转换器的表面。由投射光学元件捕获该表面的图像。

可以以足够高的速度来执行对扫描元件的探测，以使得人眼不会察觉到所投射的图像中的任何位移。

对激光源的点亮和光束的扫描运动的同步控制能够生成基本发射器的矩阵，该基本发射器的矩阵可以在波长转换器元件的表面处被选择性地启动。扫描装置可以是可移动式微反射镜，该可移动式微反射镜用于通过对激光束的反射来扫描该波长转换器元件的表面。所提到的作为扫描装置的微反射镜例如是MEMS(微机电系统)类型。然而，本发明不限于这样的扫描装置，且可以使用其他种类的扫描装置，例如布置在旋转元件上的一系列反射镜，该元件的旋转使得激光束对透射表面进行扫描。

在另一变型中，光源可以比较复杂并且包括：至少一段光元件(例如，发光二极管)，以及单片光源的表面部分两者。

图2示出了根据本发明的照明装置组件的特定实施例的照明装置中的一个照明装置的较近视图。

如上所述，每个照明装置(在该图中仅示出第一照明装置1)包括具有列和行的LED3的矩阵式布置。每列以确定的角度投射光束，并且每行以预定的投射距离投射光束。因此，每行可以与投射距离相关联，并且每列可以与一角度范围相关联。行之间的差异以及列之间的差异取决于该矩阵式布置的分辨率。

照明装置的俯仰角将导致，从确定的行以及以上的行开始，投射距离是无穷大的，这是因为光束将平行于道路投射或甚至以正角度投射。

图3示出了重叠区域的图以及与投射距离的关系。对于被标记为Dp0、Dp1、Dp2等的每个投射距离而言，重叠区域是不同的，并且受重叠区域影响的光图案的角度也不同。

例如，对于Dp0，不存在重叠区域，因此在该距离或更低距离处投射光的LED行将不受本发明的方法限定的校正的影响。对于Dp1，存在重叠角度为α1的重叠区域，并且对于Dp2，存在重叠角度为α2的重叠区域。当然，在该图中只分析了三个投射距离，但是本发明的方法可以分析任意数量的不同投射距离，这取决于所需的准确度。

该角度α可以根据如将在图4所示的一些几何参数来获得。一旦根据投射距离Dp算得该角度α，则本发明的方法包括：调暗每行中一些受影响光源的发光强度，以减轻或甚至解决重叠区域的问题。由于每行限定了一投射距离，并且对于每行来说，每列限定了一角度范围，因此可以直接分配每行中的受影响光源。图5至图8将展示选择这些受影响光源的更详细的示例。

图4示出了如何根据投射距离Dp和其他几何参数来获得角度α。

从该图中可以看出，两个照明装置间隔开距离D1，并且二者都投射出具有内角α

使用常规的几何关系，可以示出，该三角形的三个边可以根据初始数据和投射距离Dp来表示。

并且，使用阿尔卡西(A1-Kashi)定理，角度α可以根据这三个边来表示：

一旦根据投射距离算得该角度，则图5、图6和图7将显示在每行中选择受影响光源的特定示例。

图5示出了根据本发明的方法的一些衰减步骤，特别是示出了每组的行中受影响列的数量的确定。

在此图中，行已被分组为行组，使得每个行组都与投射距离的范围相关联。为方便起见，在该示例中限定了5个组：第一组的行31的投射距离为从0m到20m，第二组的行32的投射距离为从20m到40m，第三组的行33的投射距离为从40m到60m，第四组的行34的投射距离为从60m到无穷大，并且第五组的行35相对于道路平面以正角度进行投射。

在此示例中，当根据投射距离来计算α时，1°对应于20m的投射距离，2°对应于40m的投射距离，并且3°对应于60m的投射距离。矩阵的分辨率为每列0.2°。

因此，在第一组中，范围包括对于1°的投射距离，因此5列(每列对应0.2°，因此要达到1°，需要5列)将受到影响。在第二组中，该第二组包括对于2°的投射距离，有10列将受到影响；在第三组中，该第三组包括对于3°的投射距离，有15列将受到影响。在第四组和第五组中，也是有15列将受到影响，这是因为4°是用该配置不能达到的值。

一旦在每组的行中选择了受影响列的数量，则光强度就根据在图6a中示出的模式来衰减。

该图6a示出了一组的行中的衰减模式。在每组的行中，同一列的所有光源具有相同的发光强度，因此衰减的参数是发光强度相对于列的位置。

纵坐标表示发光强度，并且横坐标表示光列的位置。在每组的行中，第一个受影响列41是离另一照明装置最近的受影响列，而最后一个受影响列42是离另一照明装置最远的受影响列。

在所有这些图中，第一照明装置的发光强度以点划线示出，第二照明装置的发光强度以实线示出，并且总和以虚线示出。

衰减模式从第一个受影响列41中的100％衰减(0％的发光强度)到最后一个受影响列42中的0％衰减(100％的发光强度)是线性的。此外，两个照明装置1、2中的衰减是对称的，使得第一照明装置1中的一个组的行中的第一个受影响列41中的衰减与第二照明装置2的同一个组的行中的第一个受影响列中的衰减相同，并且两个照明装置的同一个组的行中的从第一个受影响列到最后一个受影响列的线性衰减模式相同。结果是对称的衰减模式，如图5所示。

由于线性模式相对于中央受影响列43是反对称的，该中央受影响列43是与第一个受影响列的距离和与最后一个受影响列的距离相同的受影响列，因此在重叠区域中两个照明装置的发光强度之和是100％。

图6b示出了重叠区域中的照明强度的总和以及组合的光图案。点划线示出两个照明强度的总和，并且在所有光范围内，尤其是在重叠区域4中，所述两个照明强度的总和为100％。

此外，由于这种线性衰减模式，这些发光强度的总和对所述照明装置的俯仰角的变化不太敏感。图7a至图7d示出了在重叠区域中俯仰角的变化对发光强度的总和的影响。

图7a示出了当俯仰角为+0.5°时衰减模式的变化。在这种情况下，由于每行的投射距离发生变化，因此有效照明图案会发生变化。然而，利用在图6a中所示的衰减模式，由于俯仰角而引起的这种变化并不显著。图7b示出了在衰减模式是恒定的情况下，俯仰角的这种变化的影响。当所述俯仰角变化时，存在发光强度从100％突然下降到50％的区域。在图7a的情况下，俯仰角的变化仅引起发光强度的降低，但这种降低不是突然的，并且该降低仅意味着重叠区域的发光强度降低10％。

图7c和图7d示出了在俯仰角中存在负变化的情况下的相同示例。

图8a和图8b示出了这种校正对根据本发明的机动车照明装置组件的左侧光图案和右侧光图案的影响。

在这些图中，从图5所示的方法的结果开始，逐行地执行线性插值。

如在这些图中可以看到的，存在上部区域51，该上部区域51反映了以相对于道路表面的正角度将光投射到地平线上的那些行的衰减。

此外，每行具有不同数量的受影响光源，并且在每行中，已经执行了从每行的第一个受影响光源中的100％衰减(0％的发光强度)到每行的最后一个受影响光源中的0％衰减(100％的发光强度)的线性衰减模式。可以看出，两个照明装置1、2中的衰减是对称的。结果是对称的衰减模式。