具有相位调制器的用于车前灯的照明设备制造技术

提供了一种被配置成生成用于照亮场景的可控光束的照明设备。该设备包括被配置成向入射光的光束提供可选择的相位延迟分布的可寻址空间调光器。该设备还包括被配置成接收来自空间调光器的经相位调制的光并且形成光分布的傅立叶光学器件。该设备还进一步包括被配置成投射光分布以形成作为所述可控光束的照明图案的投影光学器件。

【技术实现步骤摘要】
本申请是进入中国国家阶段日期为2014年9月19日，申请号为201380015226.2，名为“具有相位调制器的用于车前灯的照明设备”的申请的分案申请。公开领域本公开涉及照明领域。此处所公开的示例一般涉及使用空间调光器的车辆前大灯。
技术介绍
从物体散射的光包含了振幅和相位信息。这一振幅和相位信息可例如通过公知干涉技术在光敏平板上捕捉，以形成包括干涉条纹的全息记录，或，“全息图”。“全息图”可通过用合适的光照亮它来被重构，以形成表示例如原始物体的全息重构，或，图像。已经发现，具备可接受质量的用于查看物体的图像的全息重构可以从仅包含与原始物体有关的相位信息的“全息图”中形成。这样的全息记录可被称为纯相位全息图。术语“全息图”因此涉及如下记录：该记录包含与该物体有关的信息并且可被用来形成重构。全息图可包含频率或傅立叶域中的信息。计算机生成的全息术可以用数字来模拟干涉过程，使用傅立叶技术例如来产生计算机生成的纯相位全息图。计算机生成的纯相位全息图可被用来产生全息重构。已提出将全息图技术用于照明系统中。该系统可以接受2D照明分布的时间序列作为输入。该输入可被转换成对应全息图(例如，纯相位全息图)的实时序列，其中每一全息图对应于一个图像帧。全息图可被实时地重构以产生表示该输入的2D投影。因此，可提供一种使用计算机生成的全息图的序列来对帧的序列进行投影的实时2D投影仪。经由纯相位全息图对视频图像或光分布进行投射的优点是经由计算方法来控制许多重构属性(例如，所投射的光的高宽比、分辨率、对比度以及动态范围)的能力。纯相位全息图的进一步优点是基本没有光学能量会经由振幅调制而失去。计算机生成的纯相位全息图可以被“像素化”。即，纯相位全息图可被表示在分立相位元素的阵列上。每一分立元素可被称为“像素”。每一像素可担当诸如调相元件等调光元件。计算机生成的纯相位全息图因此可被表示在调相元件的阵列上，如硅上液晶(LCOS)空间调光器(SLM)。LCOS可以是反射性的，意味着经调制的光从LCOS中以反射输出。每一调相元件(即，像素)可变化状态以向入射在该调相元件上的光提供可控制的相位延迟。调相元件的阵列(如，LCOSSLM)因此可表示(或“显示”)通过计算确定的相位延迟分布。如果入射在调相元件阵列上的光是相干的，则该光将用全息信息，或全息图来调制。全息信息可以在频率或傅立叶域中。或者，相位延迟分布可被记录在相息图上。词语“相息图”可被一般地用来指纯相位全息记录，或全息图。相位延迟可被量化。即，每一像素可设置为离散数量的相位水平之一。相位延迟分布可被应用于入射光波(通过例如照射LCOSSLM)。重构在空间中的位置可通过使用光学傅立叶变换透镜来控制，以形成空间域中的全息重构，或“图像”。计算机生成的全息图可以用多种方式来计算得到，包括使用诸如Gerchberg-Saxton等算法。Gerchberg-Saxton算法可被用来从空间域(如2D图像或光分布)中的振幅信息导出傅立叶域中的相位信息。即，与该物体相关的相位信息可从空间域中的纯强度，或振幅信息中“恢复”。因此，物体在傅立叶域中的纯相位全息表示可被计算得到。全息重构可通过照亮傅立叶域全息图并使用傅立叶变换透镜执行光学傅立叶变换来形成，例如以在回应区处(如屏幕上)形成图像(全息重构)。图1示出使用反射SLM(如LCOS)在重放区位置处产生全息重构的示例。光源(110)，例如激光或激光二极管，被部署以经由准直透镜(111)照射SLM(140)。准直透镜使得光的一般平面的波前变成入射在SLM上。波前的方向稍微偏离法线(即，与真正垂直于透明层的平面偏离2或3度)。这一安排使得来自光源的光反射离开SLM的镜背面，并且与调相层交互以形成出射波前(112)。出射波前(112)被应用于焦点处于屏幕(125)处的包括傅立叶变换透镜(120)的光学器件。傅立叶变换透镜从SLM接收(经调相的)光并执行频率－空间变换以在屏幕(125)处在空间域中产生全息重构。在这一过程中，来自光源的光一般均匀地分布在SLM(140)上以及调相层(调相元件阵列)上。从调相层出射的光可被分布在屏幕上。屏幕的特定图像区域与任一个调相元件之间没有对应关系。当分别在平面A和B中光束的强度截面IA(x,y)和IB(x,y)是已知的并且IA(x,y)和IB(x,y)通过单个傅立叶变换相关时，GerchbergSaxton算法考虑相位恢复问题。对于给定强度截面，找出分别在平面A和B中的相位分布的近似ψA(x,y)和ψB(x,y)。Gerchberg-Saxton算法通过遵循一迭代过程来找出这一问题的良好解。Gerchberg-Saxton算法迭代地应用空间和频谱约束，同时重复地在空间域和傅立叶(频谱)域之间转换(表示IA(x,y)和IB(x,y)的)数据集(振幅和相位)。空间和频谱约束分别是IA(x,y)和IB(x,y)。空间或频谱域中任一个中的约束被施加到该数据集的振幅上。通过一系列迭代来恢复对应的相位信息。已公开了用于使用计算机生成的全息图来提供改进的2D图像投射的各种技术，而这些技术也可被应用于用在照明应用中的光分布。概述在一个方面，动态变化全息图被用于提供对场景的想要的部分的受控照明。在另一方面，提供了一种用于对场景照明的方法，方法包括在空间调光器上形成变化的相位分布集，照射空间调光器以提供射出光束，将射出光束施加到傅立叶光学器件以形成图像，以及投射该图像以提供场景照明光束。该方法可包括选择所述集以对场景照明光束转向。该方法可包括选择所述集以照射场景的选择区域而不照射其它区域。该方法可包括从存储器中读取预计算的相位分布。空间调光器可以是LCOSSLM。在另一方面，提供了一种配置成生成用于照射场景的可控光束的照明设备，该设备包括：被配置成为入射光的光束提供可选择的相位延迟分布集的可寻址空间调光器；被配置成接收来自所述空间调光器的经相位调制的光并形成图像的傅立叶光学器件；以及被配置成投射所述图像以形成照明图案作为所述可控光束的投影光学器件。傅立叶透镜被配置成形成重放区处的光分布，这在一些情况下可被认为是“图像”。从本公开中可以理解，傅立叶透镜的重放区处的光分布可以不是空间中的真实图像。概括来说，本公开涉及使用计算机生成的纯相位全息图来生成用于诸如车前大灯之类的照明设备的光分布。使用投影光学器件来投射全息重构(或重构的图像)以生成空间中的光分布。例如，全息重构可被投射在例如道路上以生成适用于夜间驾驶的光分布。由于计算机生成的全息图可被容易地或者快速地改变，因此被投射的光分布可被动态地改变。例如，被投射的光分布可被移动或转向。系统可以此被纳入到机动车的车前灯中以提供可控照明。计算机生成的全息图可被实时地改变以向例如驾驶员提供动态变化的照明。计算机生成的全息图可响应于例如道路或驾驶情况而被改变。附图说明在附图中：图1是示出反射SLM(如LCOS)在重放区位置处产生全息重构的示意图；图2是示出经修改的Gerchberg-Saxton算法的功能的流程图；图3示出图2的算法的第一次迭代的示例随机相位种子；图4示出照明系统；图5是LCOSSLM的示意图；图6是用于按照正在靠近的车辆的视角来动态修改前照灯照明分布的实施例的流程图；图7示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被安排来产生用于照射场景的可控光束的照明设备，所述设备包括：被安排来为入射光的光束提供可选择的相位延迟分布的可寻址空间调光器；被安排来接收来自所述空间调光器的经相位调制的光并形成光分布的傅立叶光学器件；以及被安排来投射所述光分布以形成照明图案作为所述可控光束的投影光学器件，其中所述空间调光器是像素化空间调光器并且所述设备被安排来通过使用更高的衍射级来拓宽照明的角度。

【技术特征摘要】
2012.02.07 GB 1202123.41.一种被安排来产生用于照射场景的可控光束的照明设备，所述设备包括：被安排来为入射光的光束提供可选择的相位延迟分布的可寻址空间调光器；被安排来接收来自所述空间调光器的经相位调制的光并形成光分布的傅立叶光学器件；以及被安排来投射所述光分布以形成照明图案作为所述可控光束的投影光学器件，其中所述空间调光器是像素化空间调光器并且所述设备被安排来通过使用更高的衍射级来拓宽照明的角度。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述投影光学器件放大所述图像。3.如权利要求1或2所述的设备，其中所述相位延迟分布包括傅立叶域中的照明图案的表示和/或其中所述图像是空间域。4.如任何前述权利要求所述的设备，其中所述傅立叶光学器件被安排来执行时空转换，可选地，其中所述傅立叶光学器件是傅立叶透镜，进一步可选地，其中所述傅立叶透镜具有短焦距。5.如任一前述权利要求所述的设备，其特征在于，所述空间调光器是反射性的。6.如任何前述权利要求所述的设备，其特征在于，所述空间调光器是硅上液晶设备。7.如任何前述权...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·克里斯马斯，
申请(专利权)人：两树光子学有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB