CN107664293B - 机动车辆的可变孔径光束前照灯照明模块 - Google Patents

机动车辆的可变孔径光束前照灯照明模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆前照灯的照明模块(10、110)，所述模块包括：‑能够发射光辐射的光源(12)；‑能够从所述光辐射产生光通量的处理装置(14)；和‑能够从所述光通量投射出射光束(218、220)的成像光学系统(16)。所述照明模块包括用于控制所述出射光束的角孔径的装置(21)，所述角孔径选自第一孔径(18)和第二孔径(20)，所述第一孔径对应于比所述第二孔径更宽的角度，使得对于第一光源(12)的给定强度的光辐射，对应于第二孔径的出射光束具有比对应于第一孔径的出射光束更高的光强度。

Description

机动车辆的可变孔径光束前照灯照明模块
技术领域
本发明涉及一种机动车辆的前照灯照明模块，该照明模块包括：能够发射光辐射的至少一个第一光源；能够从所述光辐射产生光通量的至少一个处理装置；以及能够从所述光通量投射出射光束的成像光学系统。背景技术
已知在机动车辆的前部设置能够形成光束的前照灯，以便实现例如“远光”或“近光”型的各种照明功能。
称为自适应照明装置的照明装置允许根据交通状况来调整光束的强度，尺寸和/或方向，以便实现这些各种功能。
每个前照灯通常包括允许形成前照灯的光束的多个照明模块。模块可以彼此独立地导通或断开，以使得光束的特性实时变化。
至于照明模块是指包含至少一个光源和一个反射或投射光学系统的组件，例如文献EP2690352中所描述的。
根据照明模块实现的照明功能，所需的光强度更高或更低。例如，对于在基本上直线且清晰的道路上快速移动的车辆，有利的是提供强烈的照明以便在较大距离上照亮道路。
确实存在如下的照明模块，该照明模块包括能够组合以形成更强的出射光束的多个光源。然而，这样的多个光源增加了模块的成本。
发明内容
本发明的目的在于在不增加给定模块的光源的数量的情况下，能够改变出射光束的强度。
为此，本发明的一个主题是前述类型的照明模块，包括用于控制所述出射光束的角孔径的装置，所述角孔径选自第一孔径和第二孔径，所述第一孔径对应于比所述第二孔径更宽的角度，使得对于第一光源的给定强度的光辐射，对应于第二孔径的出射光束具有比对应于第一孔径的出射光束更高的光强度。
至于“出射光束的角孔径”，是指投射到道路上的光束的宽度。
根据本发明的其它有利方面，照明模块包括以下特征中的一个或多个，这些特征独立地执行或者以技术上可能的组合而执行：
-所述照明模块还包括用于独立于所述出射光束的角孔径而随时间修改所述出射光束的至少一部分的光强度的装置；
-所述至少一个处理装置包括：可移动反射装置，其能够以角扫描偏转光辐射；和用于转换能够在成像光学系统的方向上产生光通量的已偏转的光辐射的波长的装置；用于控制出射光束的角孔径的装置包括用于控制可移动反射装置的角扫描的孔径的装置，所述角扫描的所述孔径选自第一孔径和第二孔径，所述第一孔径对应于比所述第二孔径更宽的角度；
-照明模块包括用于根据可移动反射装置的位置而在导通状态和断开状态之间控制第一光源的装置，以便在出射光束中产生暗区；
-所述至少一个处理装置包括可独立于彼此取向的微反射镜的矩阵阵列，所述微反射镜的矩阵阵列能够在成像光学系统的方向上产生光通量，所述成像光学系统包括可变焦距物镜，用于控制出射光束的角孔径的装置包括用于控制所述可变焦距物镜的焦距的装置；以及
-照明模块包括至少一个第二光源，其能够产生邻近出射光束的副光束。
本发明还涉及一种包括如所述的照明模块的机动车辆前照灯。另外，上述发明还涉及一种包括如上所述的前照灯的机动车辆的照明方法，所述方法包括以下步骤：检测与所述车辆的运动和/或环境有关的至少一个参数；以及根据所述至少一个参数从所述第一孔径和所述第二孔径中选择所述出射光束的角孔径。
本发明还涉及一种机动车辆，其包括用于实现如上所述的照明方法的装置。
附图说明
通过阅读仅通过非限制性示例并参照附图给出的以下描述，将更好地理解本发明，其中：
-图1是根据本发明的第一实施例的照明模块的示意图；
-图2是根据本发明的第二实施例的照明模块的示意图；
-图3是根据本发明的一个实施例的由在第一构造中的照明模块投射的光束的示意图；
-图4是由在第二构造中的相同照明模块投射的光束的示意图；和
-图5是根据本发明的一个实施例的包括前照灯的机动车辆的示意图。
具体实施方式
图1和图2分别示出了根据本发明的第一和第二实施例的照明模块10、110。照明模块10、110旨在安装在机动车辆前照灯中。
每个照明模块10、110包括：能够发射光辐射的第一光源12、112；能够从所述光辐射产生光通量的处理装置14、114；以及能够从所述光通量投射出射光束18、118、20、120的成像光学系统16、116。
每个照明模块10、110还包括用于控制所述出射光束的角孔径(angularaperture)的装置21、121。所述控制装置21、121允许从第一孔径18、118和第二孔径20、120中选出所述角孔径，所述第一孔径对应于比所述第二孔径更宽的角度。下面将详细描述用于控制角孔径的装置21、121。
第一光源12、112被放置在第一发射轴线22、122上。第一光源12、112优选地是半导体光源，更优选地是激光二极管。
照明模块10的激光二极管12例如发射其波长在400nm和500nm之间并且优选地在440nm和470nm之间的可见辐射，即“蓝色激光”。
替代地，照明模块110的第一光源112是发光二极管。
处理装置14、114能够沿着与第一发射轴线22、122不同的第二发射轴线24、124产生光通量。在图1的实施例中，第一和第二轴线22、24基本上是彼此平行的，但是作为变体可以相对于彼此倾斜。在图2的实施例中，第一和第二轴线122、124相对于彼此倾斜。
将更具体地描述图1的照明模块10。
处理装置14具体包括透镜26，反射器28和用于转换波长的装置30。处理装置14还包括用于控制反射器28的电子装置32。
透镜26能够将激光二极管12发射的辐射集中在反射器28的方向上。
反射器28能够向转换装置30发送由激光二极管12发射并由透镜26集中的光辐射34、36。反射器28可在一个或两个方向上移动，以形成扫描系统。反射器28例如由可独立移动的多个反射镜形成。反射器的反射镜的运动特别地由电子装置32控制，如下面详细描述的。
用于转换波长的装置30例如由反射激光辐射的介质的片材38形成，在该介质上放置有一层连续且均匀的发光体层40。例如由铝制成的片材38被放置在基本上垂直于第二发射轴线24的平面中。
类似于处理装置14的装置在文献EP2690352中具体描述。
成像光学系统16例如包括一个或多个透镜42。成像光学系统16具有靠近片材38的平面的焦平面，以便投射对应于由该转换装置30发射的光通量的出射光束18、20。
用于控制所述出射光束的角孔径的装置21包括存储在电子装置32中用于控制反射器28的程序44。
程序44控制反射器28的角扫描的孔径，所述角扫描的孔径选自第一孔径34和第二孔径36。第一孔径34对应于比第二孔径36更宽的角度。
例如，电子装置32允许实现自动控制回路，以便获得靠近反射器28的恒定电场。具体来说，这种类型的装置的反射镜对诸如温度的外部因素非常敏感。
在接收到控制信号时，程序44能够在两个自动控制回路之间进行选择，每个所述回路对应于孔径34或36。实际上，例如，回路的改变对应于电压或电流的变化。
以已知的方式，转换装置30的层40的每个点，这些点接收由反射器28发送的“蓝色”单色和相干激光辐射，并重新发射被认为是“白色”的光，即包括在约400nm和800nm之间的多个波长。因此，在层40上形成发光图像，所述图像占据的面积取决于反射器28的角扫描的孔径34、36。
对于由激光二极管12发出的给定量的光，所述发光图像的强度与扫描面积成反比。换句话说，较宽的第一孔径34对应于如下的图像，该图像的强度比对应于较窄的第二孔径36的图像的强度低。
成像光学系统16形成如下的出射光束18、20，该出射光束对应于形成在转换装置30的发光体层40上的发光图像的沿着第二轴线24的无限远的投射。出射光束的第一孔径18和第二孔径20分别对应于反射器28的角扫描的第一孔径34和第二孔径36。
因此，对于图1的照明模块10，对应于第二孔径20的出射光束具有比对应于第一孔径18的出射光束更高的光强度。
将更具体地描述图2的照明模块110。
处理装置114特别包括准直器126和微反射镜的矩阵阵列128。
准直器126能够以会聚光线的形式向矩形阵列128发射由激光二极管112发射的辐射。
矩阵阵列128基本上放置在垂直于第二发射轴线124的平面中。矩阵阵列128由微反射镜130、132形成，微反射镜130、132彼此独立地取向，每个微反射镜的取向随着时间可以由电子装置(未示出)控制。微反射镜130、132中的每一个例如能够围绕包括在矩阵阵列128的平面中的轴线枢转。称为DMD(数字微反射镜装置)的微反射镜的这种矩阵阵列在文献US2015/0160454中被具体描述。
矩阵阵列128的至少约130个微反射镜被取向成将光源112的光重定为朝向成像光学系统116。
所述成像光学系统116能够从由矩阵阵列128发射的光通量沿着第二发射轴线124投射出射光束118、120。
更准确地说，成像光学系统116是可变焦距系统，例如包括沿着第二轴线124放置在发散透镜138的任一侧上的两个会聚透镜134、136。发散透镜138可沿着所述第二轴线124在两个会聚透镜134、136之间移动。成像光学系统116还包括用于控制发散透镜138的运动的电子装置140。
用于控制所述出射光束的角孔径的装置121包括存储在所述电子装置140中的程序142。程序142在第二轴线124上控制发散透镜138在两个会聚透镜134、136之间的位置。第一位置144和第二位置146分别对应于出射光束的第一角孔径118和第二角孔径120。
对于由激光二极管112发射的给定量的光，对应于较宽的第一孔径118的光束的强度低于对应于较窄的第二孔径120的光束的强度。
因此，用于控制出射光束的角孔径的装置21、121允许改变出射光束的光强度。
作为说明，图3和图4示意性地示出了分别对应于上述照明模块10、110的第一孔径18、188和第二孔径20、120的第一光束218和第二光束220的投射。
第一光束218具有±15°的水平扩展222。第二光束220具有±6°的水平扩展224。第二光束220的强度高于第一光束218的强度。
优选地，照明模块10、110还包括用于独立于所述出射光束的角孔径而随时间改变出射光束的至少一个部分226、228的光强度的装置。更精确地，可以创建精确地位于出射光束218、220中的暗区域226、228。因此可以实现防眩光功能的照明模块。
在图1的实施例中，反射器28的电子装置32也连接到激光二极管12。在程序44需要暗区的情况下，该程序将所述反射器28的特定位置与所述二极管的断开相关联。因此，转换装置30的层40的一些点不接收激光辐射。由此产生的出射光束218、220包括位于所述光束中精确位置中的暗区226、228。
在图2的实施例中，一些微反射镜132被取向为不将光源112的光重定为朝向成像光学系统116，因此，通过成像光学系统116，矩阵阵列128的合成图像218、220包括精确定位的暗区226、228。
优选地，图1或图2的模块10、110还包括至少一个第二光源(未示出)，更优选地包括一个第二光源和一个第三光源。参考图4，当出射光束220构造有其最小扩展部分224时，所述第二和第三光源能够产生位于出射光束220的任一侧的副光束230、232。这些副光束如果需要，允许补充主光束220的宽度。
根据另一实施例，配备有模块10、110的前照灯包括能够产生副光束230、232的副模块。
可以使用诸如EP2672170中描述的“帆”型的副光束230、232。
图5示意性地示出了配备有至少一个前照灯310的机动车辆300，所述前照灯包括对应于图1和图2之一的实施例的照明模块10或110。
优选地，机动车辆300包括位于所述车辆前部的两个基本相同的前照灯310。
机动车辆300还包括实现用于操作前照灯310的方法的装置320。
所述装置320包括与车辆300的运动和/或环境相关的至少一个参数的一个或多个检测器322、324。例如，装置320包括车辆300的速度的第一检测器322和在所述车辆300前方的障碍物的第二检测器324。
装置320还包括用于实现用于操作前照灯310的方法的程序326，其在下面描述。
默认情况下，前照灯310被认为被构造为使得模块10、110的出射光束处于其最宽且因此最不强烈的第一构造218中。
第一检测器322测量车辆300的速度，第二检测器324估计从前方接近车辆300的其他车辆的数量。超过一定的速度阈值，例如110km/h，并且如果前方的道路足够清楚，则程序326使得模块10、110的出射光束切换到其较窄的且因此最强烈的第二构造220中。因此，车辆300的驾驶员对所述车辆所驾驶于的道路有更好的视野。
当实际情况不需要这种光通过出射光束而扩散时，这种方法允许由照明模块10、110的第一光源12、112发射的光被集中。因此，从相同的光源12、112获得更强烈的照明。
根据其他参数，程序326还使副光束230、232导通和/或导致暗区226、228的产生以避免从前方接近的光使得驾驶员眼花缭乱。

Claims (8)

1.一种用于机动车辆前照灯的照明模块(10、110)，所述模块包括：
-能够发射光辐射的至少一个第一光源(12、112)；
-能够从所述光辐射产生光通量的至少一个处理装置(14、114)；和
-能够从所述光通量投射出射光束(218、220)的成像光学系统(16、116)；
所述照明模块的特征在于，其包括用于控制所述出射光束的角孔径的装置(21、121)，所述角孔径选自第一孔径(18、118)和第二孔径(20、120)，所述第一孔径对应于比所述第二孔径更宽的角度，
使得对于第一光源的给定强度的光辐射，对应于第二孔径的出射光束具有比对应于第一孔径的出射光束更高的光强度，
其中所述至少一个处理装置包括：
-可移动反射装置(28)，其能够以角扫描偏转光辐射；和
-用于转换能够在成像光学系统的方向上产生光通量的已偏转的光辐射的波长的装置(30)；
用于控制出射光束的角孔径的装置(21)包括用于控制可移动反射装置(28)的角扫描的孔径的装置(32、44)，所述角扫描的所述孔径选自第一孔径(34)和第二孔径(36)，所述第一孔径对应于比所述第二孔径更宽的角度。
2.根据权利要求1所述的照明模块，还包括用于独立于所述出射光束的角孔径而随时间改变所述出射光束的至少一部分(226、228)的光强度的装置(44、128)。
3.根据权利要求1或2所述的照明模块，包括用于根据可移动反射装置(28)的位置而在导通状态和断开状态之间控制第一光源(12)的装置(32)，以便在出射光束中产生暗区(226、228)。
4.根据权利要求1所述的照明模块(110)，其中所述至少一个处理装置(114)包括可独立于彼此取向的微反射镜(130、132)的矩阵阵列(128)，所述微反射镜的矩阵阵列能够在成像光学系统的方向上产生光通量，
所述成像光学系统(116)包括可变焦距物镜(134、136、138)，
用于控制出射光束的角孔径的装置(121)包括用于控制所述可变焦距物镜的焦距的装置(140、142)。
5.根据权利要求1或2所述的照明模块，包括至少一个第二光源，其能够产生邻近出射光束(220)的副光束(230、232)。
6.一种机动车辆前照灯(310)，包括根据前述权利要求中任一项所述的照明模块(10、110)。
7.一种用于包括根据权利要求6的前照灯(310)的机动车辆(300)的照明方法，所述方法包括以下步骤：
-检测(322、324)与车辆的运动和/或环境有关的至少一个参数；和
-根据所述至少一个参数，从第一孔径(15、115)和第二孔径(16、116)中选择出射光束的角孔径。
8.一种机动车辆(300)，其包括用于实现根据权利要求7的照明方法的装置(320、322、324、326)。
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