CN116123478A - 一种车灯光学模组、光学模组控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车灯光学模组、光学模组控制系统及控制方法，涉及车灯投射技术领域，车灯光学模组包括PCB板、LED灯珠、光阑板、液体透镜和液体透镜控制板，PCB板为光源板用以为LED灯珠提供电流和控制命令；若干个LED灯珠阵列式排布在所述PCB板上；光阑板用以将若干个LED灯珠发出的光进行匀光；液体透镜用以将经光阑板匀光后的图形进行放大成像；液体透镜控制板用以控制施加在液体透镜上的电压，以改变其焦距；根据观察者与车辆之间的距离和角度，控制液体透镜实时改变其焦距，使得观察者在在任何角度与任何位置时均能观察到清晰的动态图像。

Description

一种车灯光学模组、光学模组控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及车灯投射技术领域，尤其涉及一种车灯光学模组、光学模组控制系统及控制方法。

背景技术

汽车车灯作为一种照明装置，通常仅在夜间行驶时作为道路照明的工具，也是发出各种车辆形式信号的提示工具。当作为信号提示工具的时候，可以结合动态的显示效果来实现。裸眼3D技术可以让观察者不需要通过任何辅助工具，通过屏幕观察到立体的图像，将裸眼3D技术应用在汽车尾灯上，当改变观察者的位置时，能够观察到变换的立体虚像，从而实现动态显示的效果。目前主流的裸眼3D技术手段有：狭缝式液晶光栅、指向光源、主动式背光，无论哪种方式，都对观察者的位置和观察方向都有特定的要求。

例如专利CN201210003117.6一种裸眼3D投影屏幕及裸眼3D投影系统，通过微柱透镜的形式实现裸眼3D的效果；专利CN201711080471.8裸眼3D显示装置，通过多层透镜的方式实现裸眼3D的效果，但是这样实现裸眼3D的效果均要求观察者在一定范围内才能实现，且结构复杂。

但汽车在行驶过程中是实时运动的，汽车相对观察者的位置也是实时变化的，若要观察者时刻观察到清晰的图像来实现裸眼的效果，通常需要观察者位置固定或佩戴光栅眼镜，无法保证车灯在任何角度与任何位置时均能使观察者观察到清晰的图像。

发明内容

本发明公开的一种车灯光学模组、光学模组控制系统及控制方法，解决了现有车灯光学模组无法保证观察者在任何角度与任何位置时均能观察到清晰的动态图像的问题，使得观察者在在任何角度与任何位置时均能观察到清晰的动态图像，且光学模组结构简单，体积小，可拼接。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明一方面公开一种车灯光学模组，包括PCB板、LED灯珠、光阑板、液体透镜和液体透镜控制板，所述PCB板为光源板，用以为LED灯珠提供电流和控制命令；若干个所述LED灯珠阵列式排布在所述PCB板上；光阑板用以将若干个所述LED灯珠发出的光进行匀光；液体透镜用以将经所述光阑板匀光后的图形进行放大成像；液体透镜控制板用以控制施加在所述液体透镜上的电压，以改变其焦距。

进一步地，车灯光学模组还包括外壳，罩设在所述PCB板、LED灯珠、光阑板、液体透镜和液体透镜控制板的外部。

进一步地，所述光阑板为透光材料，所述光阑板靠近所述液体透镜的一面喷附有黑漆，在喷附黑漆的面上雕刻有图案，且雕刻图案的位置与所述液体透镜的中心相对应。

进一步地，所述LED灯珠在所述PCB板上排布时的最小间距D满足以下公式：

其中，A为均匀性的设计指标，d为光阑板为透明材料时LED灯珠的最小排列间距，I₀为LED灯珠的中心光强，h为LED灯珠到光阑板的距离，m为LED灯珠光强分布的类朗伯系数。

进一步地，所述光阑板为透明透光材料或者乳白色透光材料。

进一步地，所述外壳为ABS黑色不透光材料。

进一步地，所述PCB板为整体板或者拼接板。

进一步地，所述PCB板为柔性基板或非柔性基板。

本发明另一方面公开一种光学模组控制系统，包括如上所述的一种车灯光学模组、雷达和控制单元，其中，所述雷达固定安装在车辆外部，用以探测观察者与车辆之间的距离和角度，并发送至控制单元；控制单元用以根据所述雷达发送的距离和角度数据，计算出液体透镜实际需要成像的距离，并根据计算出的实际成像距离向光学模组发送调整焦距的控制命令。

本发明再一方面公开一种光学模组控制系统的控制方法，包括以下步骤：

雷达实时探测观察者与车辆之间的距离和角度，并发送至控制单元；

控制单元接收雷达发送的观察者与车辆之间的距离和角度，计算出实际成像距离，并根据计算出的实际成像距离向光学模组发送调整焦距的控制命令；

光学模组中的液体透镜控制板接收控制命令，调整液体透镜的电压，从而改变液体透镜的焦距。

有益技术效果：

1、本申请公开一种车灯光学模组，包括PCB板、LED灯珠、光阑板、液体透镜和液体透镜控制板，所述PCB板为光源板，用以为LED灯珠提供电流和控制命令；若干个所述LED灯珠阵列式排布在所述PCB板上；光阑板用以将若干个所述LED灯珠发出的光进行匀光；液体透镜用以将经所述光阑板匀光后的图形进行放大成像；液体透镜控制板用以控制施加在所述液体透镜上的电压，以改变其焦距，通过液体透镜实现放大效果，使得改变观察者的位置和角度也能够呈现动态清晰的图案效果，且光学模组结构简单，体积小，可拼接，能够满足多种造型和设计需求；

2、本申请公开车灯光学模组的控制系统及控制方法，控制系统包括雷达、车灯光学模组和控制单元，雷达固定安装在车辆外部，用以探测观察者与车辆之间的距离和角度，并发送至控制单元；控制单元用以根据所述雷达发送的距离和角度数据，计算出液体透镜实际需要成像的距离，并根据计算出的实际成像距离向光学模组发送调整焦距的控制命令，光学模组中的液体透镜可通过液体透镜控制板控制其电压，当施加电压时，液体透镜会改变形状，从而改变焦距，使得观察者在任何角度和距离下都能看到清晰的动态图像，且控制系统与控制方法简单，易于实现；

3、本申请中，光阑板上的图案可根据造型需求定制，满足个性化需求；

4、本申请中，外罩为ABS黑色不透光材料，能够消除模组之间杂散光的影响；

5、本申请中，采用一组液体透镜阵列成像，整个模组厚度约为2cm，单个成像单元尺寸不超过10*10mm，可作为平台化的成像单元，应用于多种造型中，根据车灯自身的结构，场景多变，适用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明所述的一种车灯光学模组的内部结构示意图；

图2为本发明所述的一种车灯光学模组的整体结构示意图；

图3为本发明所述的一种车灯光学模组控制系统的整体示意图；

图4为本发明所述的一种车灯光学模组控制方法的步骤流程图。

其中，1-PCB板，2-LED灯珠，3-光阑板，4-液体透镜，5-液体透镜控制板，6-外壳。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。

本发明一方面公开一种车灯光学模组，参见图1-图2，车灯光学模组包括PCB板1、LED灯珠2、光阑板3、液体透镜4和液体透镜控制板5，具体地，PCB板1为光源板，用以为LED灯珠2提供电流和控制命令，PCB板1可以为柔性基板或者非柔性基板；若干个LED灯珠2阵列式排布在PCB板1上，PCB板1可根据LED灯珠2的排列方式和车灯造型设计成一整体或者拼接板，LED灯珠2的在PCB板1上的最小排列间距D满足下述公式：

式中，

A为均匀性的设计指标，为已知值，d为光阑板为透明材料时LED灯珠的最小排列间距，I₀为LED灯珠的中心光强，h为LED灯珠到光阑板的距离，m为LED灯珠光强分布的类朗伯系数，LED灯珠2的光强分布可以为朗伯型或者类朗伯型。

作为本发明的一个实施例，光阑板3用以将若干个LED灯珠2发出的光进行匀光，具体地，光阑板3为透光材料，即可以为透明的透光材料也可以为乳白色的透光材料，其材料可以为PC、亚克力等；光阑板3靠近液体透镜4的一面喷附有黑漆，在喷附黑漆的面上雕刻有图案，图案可根据造型需求定制，且雕刻图案的位置与液体透镜4的中心相对应，LED灯珠2发出的光传输到光阑板3，通过光阑板3匀光后，部分光线被光阑板3上的黑漆拦截吸收，部分光线透过光阑板3上的图案，形成一个发光的图形，光阑板3上的图案可通过调整LED灯珠2的功率大小来实现深浅不同的图案效果；液体透镜4用以将经光阑板3匀光后的图形进行放大成像；液体透镜控制板5用以控制施加在液体透镜4上的电压，以改变其焦距，具体地，液体透镜4可通过液体透镜控制板5控制其电压，当施加电压时，液体透镜4会改变形状，从而改变焦距，去除电压后，又会使液体透镜4恢复初始形状，液体透镜控制板5将施加的电压从0V增加到100V，焦距从7.5mm增加到13.1mm，镜头的分辨率可以达到每毫米29行。

作为本发明的一个优选实施例，车灯光学模组还包括外壳6，外壳6罩设在PCB板1、LED灯珠2、光阑板3、液体透镜4和液体透镜控制板5的外部，优选地，外壳6为ABS黑色不透光材料，能够消除模组之间杂散光的影响。

本发明公开的车灯光学模组的工作过程为：

PCB板1给LED灯珠2提供电流，LED灯珠2发出的光输出到光阑板3，通过光阑板3匀光之后，部分光线被光阑板3上的黑漆拦截吸收，部分光线透过光阑板3上的镭雕图案透过，形成一个发光的图形，作为液体透镜5的物面，通过液体透镜5放大成像，并可通过液体透镜控制板5控制液体透镜电压，从而改变液体透镜4的焦距。

本发明公开的车灯光学模组结构简单，体积小，可拼接，能够满足多种造型和设计需求；液体透镜实现放大效果，改变观察者的位置和角度仍能够呈现动态清晰的图案。

本发明另一方面公开一种车灯光学模组控制系统，参见图3，控制系统包括如上所述的车灯光学模组、雷达和控制单元，其中，雷达固定安装在车辆外部，用以探测观察者与车辆之间的距离和角度，并发送至控制单元；控制单元用以根据雷达发送的距离和角度数据，计算出液体透镜实际需要成像的距离，并根据计算出的实际成像距离向光学模组发送调整焦距的控制命令，该控制系统根据实时探测观察者与车辆之间的距离与角度，灵活调整液体透镜的焦距，保证了即使观察者的位置变化，仍然能够呈现出清晰的动态图像。

本发明再一方面公开一种光学模组控制系统的控制方法，参见图4，具体包括以下步骤：

S1：雷达实时探测观察者与车辆之间的距离和角度，并发送至控制单元；

S2：控制单元接收雷达发送的观察者与车辆之间的距离和角度，计算出实际成像距离，并根据计算出的实际成像距离向光学模组发送调整焦距的控制命令；

S3：光学模组中的液体透镜控制板接收控制命令，调整液体透镜的电压，从而改变液体透镜的焦距。

本发明公开的车灯光学模组的控制系统和控制方法，能够根据观察者与车辆的实时距离与角度，实时调整液体透镜的焦距，使得观察者的位置改变时，也能保证观察者看到清晰的动态图像，且控制系统结构简单，控制方法简便，易于实现。

本发明公开的车灯光学模组通过液体透镜阵列成像，模组尺寸小，可拼接，可作为平台化的单元供各种造型和小空间内使用；图案可定制化，光阑板可替换，可作为一个标准件使用；本发明公开的车灯光学模组控制系统和控制方法，可实时探测观察者与车辆的距离与角度，并根据探测到距离与角度，实时控制改变液体透镜的焦距，使得观察者的位置改变时，仍然能够观察到清晰的动态图像，且该控制系统，结构简单，控制方法简便，便于实现。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种车灯光学模组，其特征在于，包括：

PCB板(1)，所述PCB板(1)为光源板，用以为LED灯珠(2)提供电流和控制命令；

LED灯珠(2)，若干个所述LED灯珠(2)阵列式排布在所述PCB板(1)上；

光阑板(3)，用以将若干个所述LED灯珠(2)发出的光进行匀光；

液体透镜(4)，用以将经所述光阑板(3)匀光后的图形进行放大成像；

液体透镜控制板(5)，用以控制施加在所述液体透镜(4)上的电压，以改变其焦距。

2.根据权利要求1所述的一种车灯光学模组，其特征在于，还包括外壳(6)，罩设在所述PCB板(1)、LED灯珠(2)、光阑板(3)、液体透镜(4)和液体透镜控制板(5)的外部。

3.根据权利要求1所述的一种车灯光学模组，其特征在于，所述光阑板(3)为透光材料，所述光阑板(3)靠近所述液体透镜(4)的一面喷附有黑漆，在喷附黑漆的面上雕刻有图案，且雕刻图案的位置与所述液体透镜(4)的中心相对应。

4.根据权利要求1所述的一种车灯光学模组，其特征在于，所述LED灯珠(2)在所述PCB板(1)上排布时的最小间距D满足以下公式：

其中，A为均匀性的设计指标，d为光阑板为透明材料时LED灯珠的最小排列间距，I₀为LED灯珠的中心光强，h为LED灯珠到光阑板的距离，m为LED灯珠光强分布的类朗伯系数。

5.根据权利要求1所述的一种车灯光学模组，其特征在于，所述光阑板(3)为透明透光材料或者乳白色透光材料。

6.根据权利要求2所述的一种车灯光学模组，其特征在于，所述外壳(6)为ABS黑色不透光材料。

7.根据权利要求1所述的一种车灯光学模组，其特征在于，所述PCB板(1)为整体板或者拼接板。

8.根据权利要求1所述的一种车灯光学模组，其特征在于，所述PCB板(1)为柔性基板或非柔性基板。

9.一种光学模组控制系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的一种车灯光学模组；

雷达，所述雷达固定安装在车辆外部，用以探测观察者与车辆之间的距离和角度，并发送至控制单元；

控制单元，用以根据所述雷达发送的距离和角度数据，计算出液体透镜实际需要成像的距离，并根据计算出的实际成像距离向光学模组发送调整焦距的控制命令。

10.如权利要求9所述的一种光学模组控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

雷达实时探测观察者与车辆之间的距离和角度，并发送至控制单元；

控制单元接收雷达发送的观察者与车辆之间的距离和角度，计算出实际成像距离，并根据计算出的实际成像距离向光学模组发送调整焦距的控制命令；

光学模组中的液体透镜控制板接收控制命令，调整液体透镜的电压，从而改变液体透镜的焦距。

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