本文關(guān)鍵詞：自適應(yīng)激光前照燈光學系統(tǒng)設(shè)計

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【摘要】：汽車前照燈是汽車夜間行駛的“眼睛”,隨著汽車技術(shù)的飛速發(fā)展,前照燈也發(fā)生了矚目的巨變。前照燈發(fā)展主要表現(xiàn)為前照燈光源的更新?lián)Q代和照明功能的進階:由最原始的乙炔氣體燈發(fā)展到今天的激光大燈;由傳統(tǒng)的固定遠近光照明進階為自適應(yīng)照明。目前,現(xiàn)有激光大燈僅用于產(chǎn)生遠光固定光型;而具有自適應(yīng)功能的前照燈以氙燈或LED作為光源,僅能產(chǎn)生有限光型。因此,結(jié)合光源和照明功能的發(fā)展趨勢,以激光為光源的自適應(yīng)前照燈將可能引領(lǐng)成為汽車前照燈的發(fā)展趨勢。論文以實現(xiàn)自適應(yīng)光型為設(shè)計目標,以激光為光源進行了前照燈的光學系統(tǒng)設(shè)計。論文給出了激光光束合成勻化和自適應(yīng)光型輸出的設(shè)計思想和詳細設(shè)計方案,并對部分設(shè)計結(jié)果進行仿真和實驗論證,其中激光光束合成勻化是論文的研究重點。論文的主要內(nèi)容如下:以實現(xiàn)自適應(yīng)光型作為自適應(yīng)激光前照燈設(shè)計目標,根據(jù)自適應(yīng)配光標準并結(jié)合四種基本照明模式的路況特點對光型進行分區(qū),設(shè)計了四種基本自適應(yīng)光型。為實現(xiàn)自適應(yīng)光型輸出目標,選取數(shù)字光處理技術(shù)方案進行空間光調(diào)制,并針對車燈應(yīng)用需滿足的光通量、色度和光分布指標進行光學系統(tǒng)設(shè)計�？傮w光學系統(tǒng)主要分為兩大部分:激光光束合成和自適應(yīng)光型輸出。其中激光光束合成勻化主要目的是將三基色激光光束轉(zhuǎn)化為與顯示芯片尺寸一致的均勻矩形光斑,相較于傳統(tǒng)的激光合束及勻化結(jié)構(gòu),論文提出了基于雙復眼透鏡的激光束合成勻化結(jié)構(gòu),可將多束分立激光束合成勻化,并在結(jié)構(gòu)焦面及焦面后任意處均能獲得均勻合成光斑。該結(jié)構(gòu)不僅可應(yīng)用于系統(tǒng)的激光光束合成勻化,還可用于三基色激光合成大功率均勻白光束,文中對給出了詳細理論推導及仿真實驗分析。自適應(yīng)光型輸出部分,通過將矩形光斑像素化,控制各像素點的亮暗獲得光型圖片,并通過投影鏡頭投射至配光屏,相較于傳統(tǒng)等比例放大投影鏡頭論文提出采用變形鏡頭將圖片進行縱向壓縮,實現(xiàn)尺寸比轉(zhuǎn)換,減少光能損失。論文提出以光學擴展量守恒原理為設(shè)計依據(jù)對總體光學系統(tǒng)進行參數(shù)設(shè)計,并針對理論設(shè)計參數(shù)進行建模仿真,通過光線追跡,所得照明光斑均勻性為93.8%,總體光能利用率為80.3%;爾后,利用實驗室現(xiàn)有資源搭建激光光束合成光路,并對實驗所用參數(shù)進行仿真,仿真和實驗所得系統(tǒng)光能利用率分別為52.3%和45%;最后,在激光光束合成勻化光路的基礎(chǔ)上添加投影顯示芯片,利用芯片進行空間光調(diào)制實現(xiàn)不同自適應(yīng)光型的輸出實驗,實驗結(jié)果與理論設(shè)計基本一致。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.651;TN249

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