[发明专利]一种投影光学系统、投影模组、投影方法及车辆

说明书

本发明属于车灯领域，公开了一种投影光学系统、投影模组、投影方法及车辆，所述投影光学系统包括数字微镜、照明系统和投影镜头组；照明系统包括第一大功率LED、第二大功率LED、第一透镜、第二透镜、外反射棱镜和反射镜；第一大功率LED的出射光经第一透镜收集并压缩后射入外反射棱镜的第一反射面后形成第一反射光束，第二大功率LED的出射光经第二透镜收集并压缩后射入外反射棱镜的第二反射面后形成第二反射光束，第一反射光束和第二反射光束均经由反射镜反射后汇聚在数字微镜上，经数字微镜反射后进入投影镜头组，由投影镜头组投射成像。本发明可实现较高的投影路面照度和较宽的路面照射范围；增加外反射棱镜，减小两颗LED照明光束角度，增大投影镜头F数，降低了投影镜头设计难度。

技术领域

本发明涉及一种投影光学系统、投影模组、投影方法及车辆，属于车灯领域。

背景技术

现有投影式智能车灯的投影光学系统的光源一般采用一颗大功率LED或采用两颗小功率LED，投影光通量输出较小，此种光源配置方案主要为了实现较高的投影路面照度和较高的对比度，但会降低投影视场角宽度；或者采用两颗大功率LED，该方案的投影光通量输出较大，使投影光学系统的F数较小，导致镜头设计难度较大，成本较高，同时系统体积也会比较大。

应用基于DMD(Digital Micromirror Device，数字微镜)的DLP(DigitalLightProcessing，数字光处理)投影光学系统中，分为照明光路和成像镜头，照明光路部分影响系统的能量利用率和能量输出，成像镜头影响投影成像质量，比如对比度、清晰度等。连接照明光路和成像镜头的部分是DLP数字微镜(DMD)，DLP投影光学系统设计过程中要保证能量利用率和能量输出，需要考虑投影镜头与照明光路的F数相互匹配。在目前的车灯DLP投影光学系统设计中，为了提高能量利用率和能量输出需要尽可能的提高光源产生的光通量，由于LED的发光效率一定，一般是增加LED的使用颗数，为了尽可能的收集LED光源所发出的的光束，则照明光束的发散角会比较大，为了提高能量利用率，镜头要接收发散角大的光束，则投影镜头的F数会比较小，小F数的投影镜头的设计难度较大、加工制作成本较高，投影成像质量也会下降。照明光束的发散角较大的话也会影响DLP数字微镜(DMD)的衍射效果，投影系统的对比度也会大大降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种投影光学系统、方法及车辆，通过减小两个大功率LED的照明光束发散角度，投影光学系统能够输出较高的光通量和较宽的投影视场角，可实现较高的投影路面照度和较宽的路面照射范围。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种投影光学系统，包括数字微镜、照明系统和投影镜头组；所述照明系统包括第一大功率LED、第二大功率LED、第一透镜、第二透镜、外反射棱镜和反射镜；所述第一大功率LED的出射光经所述第一透镜收集并压缩后射入所述外反射棱镜的第一反射面后形成第一反射光束，所述第二大功率LED的出射光经所述第二透镜收集并压缩后射入所述外反射棱镜的第二反射面后形成第二反射光束，所述第一反射光束和第二反射光束均经由所述反射镜反射后汇聚在所述数字微镜上，经数字微镜反射后进入所述投影镜头组，由投影镜头组投射成像。外反射棱镜可选直角棱镜或者两个反射面夹角成一定角度的棱镜。第一反射光束和第二反射光束可以平行，也可以成一定角度。

进一步地，所述第一反射光束经所述反射镜反射后形成第一汇聚光束，所述第二反射光束经由所述反射镜反射后形成第二汇聚光束，所述第一汇聚光束的光轴和第二汇聚光束的光轴之间的夹角A小于30°。

进一步地，所述照明系统和投影镜头组之间设有光阑。这个光阑是照明系统光束进入镜头的光阑，用于消除照明光路中的杂散光。如果不设置光阑会有杂散光影响成像质量。光阑设置在投影镜头入光面处。

进一步地，所述第一透镜和第二透镜均包括至少一片镜片。根据LED的尺寸大小、收光角度以及对收光后的光束形状和角度的要求不同，选用一到多片镜片。