一种采用定焦镜头变可调焦成像的车载动画投影灯具及系统的制作方法

本技术灯具，具体涉及一种采用定焦镜头变可调焦成像的车载动画投影灯具及系统。

背景技术：

1、现有车载照明常用led模组配合反光杯/透镜实现路面照明。光学镜头分变焦与定焦两类：变焦镜头通过电机驱动多组镜片移动改变焦距，可调焦成像，但零部件多、体积大；定焦镜头结构紧凑、成本低，但焦距固定，无法调焦，易导致投影模糊和畸变，特别在投影距离变化之后。如现有方案一（变焦式）：由led光源、变焦镜头组、投影显示芯片、驱动电机、传动滑座、主控板、散热外壳组成。光源、镜头、芯片同轴排布，电机带动镜片位移调焦成像。缺陷：外径≥120mm，无法直替原车大灯；机械结构易损、故障率高、成本高。如现有方案二（固定定焦式）：由led光源、单片定焦镜头、内置存储芯片、主控板、密闭外壳组成，全刚性固定，无调焦和无线模块。可缩小体积，但焦距固定致远近清晰度失衡；无无线传输，仅播预设图案，不支持app控制和自定义，个性化差。

2、综上，上述现有车载投影灯具存在四大缺陷：①功能单一，仅照明不可投影动画；②变焦结构复杂、体积大（直径>120mm），无法替换原车大灯；③定焦镜头无法调焦，成像模糊；④缺乏无线交互，无法自定义内容。本发明旨在提供一款直径≤80mm、可直接替换原车microled大灯、基于定焦镜头通过微调镜头与microled的距离实现清晰成像、并支持app无线传图的车载动画投影灯具。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的缺点或不足，本技术要解决的技术问题是提供一种采用定焦镜头变可调焦成像的车载动画投影灯具及系统。

2、为解决上述技术问题，本技术通过以下技术方案来实现：

3、本技术一方面提出了一种采用定焦镜头变可调焦成像的车载动画投影灯具，包括安装在外壳内的：定焦镜头、距离传感器、控制驱动板以及调距电机，其中，所述控制驱动板与所述调距电机连接，所述控制驱动板还与所述距离传感器电连接；基于所述距离传感器的镜头距离校准，所述控制驱动板驱动所述调距电机转动，所述调距电机通过连接件带到所述定焦镜头上下水平移动，从而控制所述定焦镜头与microled光源的距离。

4、上述方案通过距离传感器实时获取投影平面与设备的距离信息，利用控制驱动板构建闭环反馈控制，驱动调距电机带动定焦镜头进行位移。尽管采用的是光学焦距固定的定焦镜头，但通过精确调节定焦镜头与microled光源之间的物距，使其满足的高斯成像公式，从而在投影距离变化时，通过同步调整物距来维持成像清晰。这种设计摒弃了传统变焦镜头中复杂的多组镜片移动机构，仅通过单一透镜的整体位移即可实现等效变焦功能，显著减小了灯具的径向尺寸，使其能够适配原车microled光源大灯的安装位，同时保证了在不同投影距离下的成像质量。

5、进一步可选地，还包括：滑台，所述定焦镜头安装在所述滑台上，所述调距电机通过连接件带到所述滑台上的所述定焦镜头上下水平移动，从而控制所述定焦镜头与microled光源的距离。

6、此优选方案通过引入滑台作为定焦镜头的承载与导向部件，将电机的旋转运动或驱动力转化为滑台沿光轴方向的精密直线运动。滑台结构能够提供稳定的运动轨迹和支撑力，避免定焦镜头在调节过程中发生倾斜或晃动，确保了光轴的同轴度，从而提升了调焦过程的稳定性和成像画面的几何一致性。

7、进一步可选地，所述连接件包括：齿轮组件，所述调距电机通过所述齿轮组件带到所述定焦镜头上下水平移动。

8、此优选方案利用齿轮组件作为传动介质，一方面可以将调距电机的输出扭矩放大，克服镜头组件移动时的摩擦阻力；另一方面，齿轮传动具有确定的传动比，配合步进电机等精密驱动源，能够实现微米级的位移分辨率，满足光学调焦对高精度的要求，同时齿轮啮合传动相比摩擦传动具有更高的可靠性和寿命。

9、进一步可选地，还包括：镜头轴套，所述镜头轴套套设在所述定焦镜头上，所述调距电机通过连接件带到所述镜头轴套，进而带动所述定焦镜头上下水平移动。

10、此优选方案通过设置镜头轴套，避免了传动机构直接与精密光学镜片接触，防止了机械应力对镜片造成损伤或污染。镜头轴套作为中间转接件，不仅保护了定焦镜头，还便于实现定焦镜头与驱动机构的模块化装配与拆卸，提高了生产组装效率和后期维护的便捷性。

11、进一步可选地，还包括：控制器，所述控制驱动板、所述调距电机均与所述控制器电连接。

12、此优选方案通过独立的控制器作为核心运算与调度单元，负责处理距离传感器的数据、执行调焦算法、生成电机控制信号以及管理其他外设。将控制逻辑与功率驱动（控制驱动板）分离，有利于提高系统的抗干扰能力和信号处理的实时性，确保调焦响应的快速与准确。

13、进一步可选地，还包括：散热组件，所述散热组件与所述控制器电连接。

14、此优选方案考虑到microled光源及电机在高负荷工作下产生的热量，通过散热组件进行主动或被动热管理。控制器对散热组件的电连接控制，使得系统能够根据温度反馈动态调节散热效率，防止因过热导致的光衰、镜头热失焦或电子元器件损坏，保障了灯具在车载严苛环境下的长期稳定运行。

15、进一步可选地，所述散热组件包括：散热风扇。

16、此优选方案采用散热风扇作为主动散热手段，相较于纯被动散热，能够在灯具体积受限（如直径≤80mm）的情况下提供更高的换热系数，快速带走密闭腔体内的积热，确保microled光源的结温处于安全范围内，维持投影亮度和色温的稳定性。

17、进一步可选地，还包括：通信模块，所述通信模块还与所述控制器电连接。

18、此优选方案通过通信模块建立了灯具与外部设备的数据链路，支持用户自定义内容的无线传输、固件升级及状态监控。这使得车载投影灯具不再局限于预设图案，具备了智能化交互能力，极大地拓展了应用场景和用户个性化体验。

19、此外，本技术还提供了一种灯具系统，包括如上述方案所述的采用定焦镜头变可调焦成像的车载动画投影灯具，还包括：移动终端与云端服务器，其中，所述云端服务器、所述移动终端与所述控制器通信连接。

20、上述系统方案构建了“云-端-灯”三位一体的智能生态。移动终端作为人机交互入口，方便用户实时操作；云端服务器提供海量内容资源与算力支持；灯具本体作为执行终端。三者协同工作，实现了内容的实时更新、远程管理及多设备联动，解决了传统车载灯具信息孤岛的问题。

21、进一步可选地，所述云端服务器还配置有ota固件升级模块以及媒体下载模块。

22、此优选方案通过ota固件升级模块，允许灯具在售出后持续修复漏洞、优化调焦算法或增加新功能，延长了产品的生命周期；媒体下载模块则为用户提供了丰富的动画与图片资源库，降低了用户自制内容的门槛，增强了系统的实用性和粘性。

23、与现有技术相比，本技术具有如下技术效果：

24、本技术相较于传统变焦结构需移动多组镜片改变等效焦距，本发明通过仅移动成像镜头这一单一元件，成本低廉、体积小型化的前提下，实现了等效于变焦镜头的全距离清晰成像功能，从光学原理上解决了定焦镜头无法调焦的行业固有偏见。

25、本技术提供的技术方案，通过创新的“定焦镜头+电控位移”光路架构，从根本上解决了车载投影灯具小型化与高清成像难以兼得的技术矛盾。具体而言，利用距离传感器实时感知投影距离，并通过控制驱动板与调距电机精确调节定焦镜头与microled光源之间的物距，依据高斯成像原理动态补偿像距变化，从而在取消复杂机械变焦组的前提下，实现了1m至5m全距离范围内的清晰成像（mtf≥0.6@30lp/mm）。该方案使得灯具外径得以压缩至80mm以内，可直接无损替换原车microled大灯，同时零部件数量减少约40%，显著降低了机械故障率与生产成本。此外，结合无线通信与云端系统，赋予了灯具内容自定义与远程升级能力，提升了产品的智能化水平与用户体验。