照明系统和方法技术方案

一种照明系统布置成输出光束以照明场景。该系统包括空间光调制器，其布置为接收入射光，并输出包括第一分量和第二分量的光。第一分量包括未经空间光调制器的调制而输出的入射光。第二分量包括根据全息图进行空间调制并且由空间光调制器输出的入射光。控制装置可操作成控制由空间光调制器输出的与第二分量相对应的光的比例。对应的光的比例。对应的光的比例。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】照明系统和方法


[0001]本公开涉及一种照明系统。更具体地，本公开涉及一种包括全息系统的照明系统。一些实施例涉及包括用于提供受控光照明的照明系统的车辆前灯、聚光灯或其他照明装置。

技术介绍

[0002]从物体散射的光包含振幅和相位信息。可以通过众所周知的干涉技术在例如感光板上捕获该振幅和相位信息，以形成包括干涉条纹的全息记录或“全息图”。可以通过用合适的光照射来重建全息图，以形成代表原始物体的二维或三维全息重建或回放图像。
[0003]计算机生成的全息术可以在数值上模拟干涉过程。可以通过基于数学变换比如菲涅耳或傅立叶变换的技术来计算计算机生成的全息图“CGH”。这些类型的全息图可被称为菲涅耳或傅立叶变换全息图。傅立叶全息图可被认为是物体的傅立叶域表示或物体的频域表示。例如，还可以通过相干射线追踪或点云技术来计算CGH。
[0004]可以在布置为调制入射光的振幅和/或相位的空间光调制器“SLM”上对CGH进行编码。例如，可以使用电可寻址液晶、光学可寻址液晶或微镜来实现光调制。
[0005]SLM可包括多个单独可寻址像素，其也可以称为单元或元素。光调制方案可以是二进制、多级或连续的。可替代地，设备可以是连续的(即不包括像素)，因此光调制可以在整个设备上是连续的。SLM可以是反射性的，这意味着调制光以反射从SLM输出。SLM可以同样是透射性的，这意味着调制光以透射从SLM输出。
[0006]可以使用上述技术来提供用于照明装置的全息投影系统。例如，已授权的英国专利GB2499579B涉及一种以车辆前照灯形式的照明装置，其布置成提供可控光束以照明场景。车辆前照灯包括基于SLM的全息系统，该系统使用在SLM上显示的全息图在回放场处形成全息重建。投影透镜将全息重建投影到场景上，例如车辆前照灯前的道路上。投影全息重建提供了可以控制的光分布(或“光束”)，例如通过动态更改全息图来移动或重塑。
[0007]在GB2499579B中描述的照明装置中，产生的光分布是在从SLM衍射的零阶回放场中形成的全息重建。特别地，零阶回放场用作前照灯的主照明部件，也就是说，它提供了打开前照灯时连续提供的车辆前照灯的“近光”。在基于SLM的系统中使用零阶回放场来形成全息重建可能是最佳的，因为与较低强度的高阶回放场相比，它具有较高的强度。另外，在GB2499579B中描述的照明装置中，可以补充包括投影全息重建的光分布以提供“远光”(或“全光”)，例如通过使用高阶回放场作为副照明部件，以例如增加强度或创建道路的广角照明。此外，可以通过动态改变全息图来控制照明装置的光束，例如以选择性地照明街道景物或标志。
[0008]使用像素化显示装置的全息系统遭受零阶未调制光或“光学噪声”的问题。零阶未调制光由来自SLM的镜面反射光(即未衍射光)形成，且通常会聚焦在用于产生全息重建的基于SLM的系统的傅立叶变换透镜的焦点处。因此，零阶未衍射光在每个回放场的中心形成亮点作为未调制点，通常称为“DC点”。常规上，DC点被遮挡，例如通过将其替换为暗点，因为
它不形成全息重建的一部分。然而在GB2499579B的照明装置中，零阶回放场的DC点可用于以光束中心增加的照明形式提供副照明。
[0009]由GB2499579B的照明装置产生的光分布几乎完全由全息图形成。因此，全息图提供了照明的主要成分。这可能对全息系统有要求。特别地，为了提供宽且均匀的照明，例如以车辆前照灯的光束的形式，回放场中的大多数点将接收光。发现这是计算上的需求并且导致降低的图像质量。特别地，全息重建会变得嘈杂，并且可能难以形成轮廓分明的形状，由于定义不清(例如模糊)的前照灯图案，可能导致其他道路使用者眩光。
[0010]本公开解决了这些问题中的至少一些。
[0011]本文公开了一种包括全息系统的改进的照明系统。还公开了一种操作照明系统的方法。

技术实现思路

[0012]本公开的方面在所附权利要求中定义。
[0013]提供了一种照明系统，其布置为输出用于照明场景的光束。该照明系统包括空间光调制器，其布置为接收入射光并输出包括第一分量和第二分量的光。第一分量包括未经空间光调制器的调制而输出的入射光。第二分量包括根据全息图进行空间调制并由空间光调制器输出的入射光。照明系统包括控制装置，其可操作成控制由空间光调制器输出的与第二分量相对应的光的比例。
[0014]在实施例中，照明系统还包括投影光学器件，其布置成投影由空间光调制器输出的光作为用于照明场景的光束。
[0015]在实施例中，照明系统可在第一和第二照明模式下操作。在第一照明模式下，控制装置操作成使得空间光调制器输出的基本0％的光对应于第二分量。这样，空间光调制器仅输出与未调制光(也称为“零阶未衍射光”或“DC点”)相对应的第一分量，从而对光束有贡献。在第二照明模式下，控制装置操作成使得空间光调制器输出的选定比例的光对应于第二分量，而输出光的其余比例对应于第一分量。以此方式，对应于空间调制光的第二分量被空间光调制器输出为全息重建，并且全息重建对光束的至少一部分有贡献。
[0016]因此，在实施例中，控制装置可操作成调节第一和第二分量的比率，使得在第二照明模式下，由空间光调制器输出的光的一定比例对应于第二分量。由空间光调制器输出的光的其余比例对应于第一分量。因此，第二照明模式将全息内容(即通过全息重建形成的图像)引入到在第一照明模式下产生的光束，并且因此照明系统可以产生具有选定形状、大小和/或形式的光束。在第二照明模式下产生的光束可被称为“全息束”或“全息内容”。
[0017]提供了一种用于提供光照明的方法。该方法包括将入射光提供给照明系统的空间光调制器。空间光调制器布置成输出包括第一分量和第二分量的光。第一分量对应于未经空间光调制器的调制而输出的入射光，而第二分量对应于根据全息图进行空间调制并由空间光调制器输出的入射光。该方法还包括由空间光调制器产生用于提供照明的输出光。该方法还包括控制照明系统，使得由空间光调制器输出的光的比例对应于第二分量。
[0018]在整个本公开中，参考回放场中的光的“DC点”或“未调制”点。术语“DC点”是指每个回放场中心的光斑，其通过聚焦到点光而形成，该点光对回放场中的图像内容无贡献，也就是说，对由空间调制光的干涉形成的光场无贡献。DC点包括例如由空间光调制器的像素
间区域反射的光。所公开的空间光调制器包括像素的2D阵列，其本身具有衍射效应。具体地，形成较高阶回放场，其中每个较高阶回放场是主要或零阶回放场的副本。每个回放场在中心具有DC点。每个回放场也可以包括共轭图像。通常，仅使用零阶回放场，而较高阶回放场则通过屏蔽或隔离而从系统中移除。本公开描述了在零阶回放场中利用DC点的装置和方法，该DC点可被称为“零阶DC点”。
[0019]术语“全息图”用于指代包含关于物体的振幅信息或相位信息或其某种组合的记录。术语“全息重建”用于指代通过照射全息图而形成的物体的光学重建。术语“回放平面”在本文中用于指代完全形成全息重建的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种照明系统，其布置为输出用于照明场景的光束，包括：空间光调制器，其布置为接收入射光，并输出包括第一分量和第二分量的光，其中第一分量包括未经空间光调制器的调制而输出的入射光，第二分量包括根据全息图进行空间调制并由空间光调制器输出的入射光；以及控制装置，其可操作成控制由空间光调制器输出的与第二分量相对应的光的比例。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制装置包括在所述入射光的路径中的光调谐装置，其中，所述光调谐装置布置为调节所述入射光的属性。3.根据权利要求2所述的系统，其中：所述空间光调制器布置为输出没有调制的具有第一属性状态的入射光作为第一分量，并根据全息图对具有第二属性状态的入射光进行空间调制，并且输出空间调制的光作为第二分量，其中，所述第二属性状态不同于所述第一属性状态；并且所述光调谐装置可操作成控制具有第二属性状态的入射光的比例。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述光调谐装置布置为调节具有第一属性状态和第二属性状态的入射光的比率。5.根据权利要求3或4所述的系统，其中，所述照明系统布置为在第一和第二照明模式下操作，其中，在第一照明模式下，所述光调谐装置被调节为将基本0％的具有第二属性状态的入射光提供给空间光调制器，使得只有由空间光调制器输出的第一分量才对光束有贡献，并且在第二照明模式下，所述光调谐装置可调节为提供选定比例的具有第二属性状态的入射光，使得由空间光调制器输出的第二分量对光束有贡献。6.根据权利要求5所述的系统，还包括：控制器，其布置为在第二照明模式下调节所述光调谐装置。7.根据权利要求5或6所述的系统，其中，在第二照明模式下，通过傅立叶变换透镜在所述空间光调制器的输出光的路径中形成所述全息图的全息图重建。8.根据权利要求3至7中任一项所述的系统，其中，所述属性是偏振，并且其中，所述第一属性状态对应于在第一方向上的偏振，并且所述第二属性状态对应于在第二方向上的偏振，其中，所述第二方向垂直于所述第一方向。9.根据权利要求8所述的系统，还包括：光源，其布置为将在第二方向上偏振的光作为入射光提供给空间光调制器。10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述光调谐装置改变入射光的偏振角，使得入射光包括在所述第一方向上偏振的分量，并且优选地，由所述空间光调制器输出的第一和第二分量都对光束有贡献。11.根据权利要求8、9或10所述的系统，其中，所述光调谐装置包括半波片，其中，所述半波片可旋转以改变光的偏振角。12.根据权利要求3至7中任一项所述的系统，其中，所述属性是相干，并且其中，所述第一属性状态对应于非相干光，并且所述第二属性状态对应于相干光。13.根据权利要求12所述的系统，还包括：光源，其布置成将相干光作为入射光提供给空间光调制器。14.根据权利要求13所述的系统，其中，在第一照明模式下，所述光调谐装置将来自所述光源的基本100％的相干光改变为非相干光。
15.根据权利要求13或14所述的系统，其中，所述光调谐装置将选定比例的相干光从所述光源提供给所述空间光调制器。16.根据权利要求11至15中任一项所述的系统，其中，所述光调谐装置布置为随时间在提供相干光和非相干光之间切换。17.根据权利要求3至7中任一项所述的系统，其中，所述属性是波长，并且其中，所述第一属性状态对应于第一波长带的光，并且所述第二属性状态对应于与所述第一波长带不同的第二波长带的光。18.根据权利要求17所述的系统，还包括：光源，其布置成将第一波长带的光作为入射光提供给空间光调制器。19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述光调谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：I布莱道斯基，K戴克塞，N科林斯，J克里斯特马斯，
申请(专利权)人：恩维世科斯有限公司，
类型：发明
国别省市：