CN108454504A - 特别用于机动车辆的通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别用于机动车辆的通信装置，包括配备有设计用于发射初始光束(3)的光源(2)的传输系统(1)，所述传输系统(1)被构造成生成从初始光束(3)开始沿第一方向(7)偏振的第一光束(4)，所述传输系统(1)还包括第一偏振光束(4)的偏振方向的调制器(11)以传输信息，所述装置还包括接收器系统，所述接收器系统被构造成当所述第一偏振光束(4)在所述第一方向(7)上偏振时检测到所述第一偏振光束(4)并传输所述信息。

Description

特别用于机动车辆的通信装置

技术领域

本发明涉及一种特别用于机动车辆的通信装置。

背景技术

在机动车辆的技术领域中，经常试图在车辆之间设置通信装置，其允许向意图的其他人发送指示或指示司机的驾驶方式。因此，通常存在允许其他车辆预测车辆行为的信号装置，例如方向指示器或特定刹车灯，方向指示器指示车辆的司机希望转弯，特定刹车灯发出紧急情况的警告。

然而，这些装置的作用是非常有限的，因为它们只基于颜色或照明节奏的视觉信息。因此，为了改善道路上的车辆的安全性和行为，目前期望增加车辆之间的信息传递能力，并且具有用于车辆的实时通信系统。

例如文献US2006/0119489是已知的，其中车辆的通信装置使用车辆的正常灯或交通控制设备的信号灯。为了传递信息，由灯发出的光以脉冲模式被调制。换句话说，灯以能够编码信息的方式交替地从关闭状态切换到开启状态。调制周期被选择为小于视网膜持久性，使得调制不能被人眼察觉。车辆配备有探测器，该探测器对光信号的脉冲调制进行解码以便经由数字屏幕将信息传输给司机。

然而，特别是当灯的光源是电致发光光源，特别是发光二极管时，这种灯的使用缺乏效率。这是因为发光二极管效率降低，原因在于峰值电流相对较高的情况下，在脉冲模式下由平均电流供电的LED的光强度低于在连续模式下由相同电流供电的相同LED的光强度。

电致发光光源是如下的源，所述源包括响应于流过其中的电流或高电场而发光的至少一种材料。这种源例如是发光二极管，OLED(用于“有机发光二极管”)或PLED(用于“聚合物发光二极管”)。

设想的其他发射器-接收器系统基于使用射频波来传输信息。然而，这需要在车辆中安装特定的发射器和接收器，这是昂贵的。此外，难以区分射频波源自哪个车辆。

发明内容

本发明的目的是克服这些缺陷，并提供一种通信装置，该通信装置易于安装在车辆中，并且在车辆之间传输信息方面是高效的。更确切地说，必须避免使用涉及根据所交换的数据而发生光强度变化的光强度的调制。

为此目的，本发明涉及一种通信装置，特别是用于机动车辆的通信装置，所述通信装置包括配备有被设计为发射初始光束的光源的传输系统，所述传输系统被构造成用于产生从初始光束开始的在第一方向上偏振的第一光束，传输系统还包括调制第一偏振光束的偏振方向以传输信息的调制器，该装置还包括被构造成用于检测在所述第一方向上偏振的所述第一光束并用于传送所述信息的接收器系统。

因此，调制的偏振光束允许信息容易地被传输，例如用于机动车辆或用于车辆和公路基础设施设备。事实上，当第一偏振光束在第一方向上偏振时，接收器系统只检测到第一偏振光束。通过调制第一光束的偏振方向，可以传输信息。因为只有偏振被改变，所以由传输系统提供的第一光束的照射强度基本上是相同的。

该装置可以特别地与通常的车灯一起作为传输系统的光源来操作，从而避免必须使用额外的光源。此外，根据本发明，从单个光源开始，获得具有特定功能的照明光束，例如侧灯，以及使用相同的初始光束传输信息的装置。

根据可以一起或分开采用的本发明的各种实施例：

--调制器包括能够在第一偏振方向和第二偏振方向之间调制第一偏振光束的偏振的屏幕，

--第一偏振方向和第二偏振方向是正交的，

--调制器包括能够在第一构造和第二构造之间切换的液晶屏幕，在第一构造中，在第一偏振方向上偏振的第一偏振光束被传输，在第二构造中，在第二偏振方向上偏振的第一偏振光束被传输，

--所述传输系统包括线性分光器，所述线性分光器被构造成分离所述初始光束以形成所述第一偏振光束和在所述第二偏振方向上偏振的第二光束，

--传输系统被构造成产生从初始光束开始的照明光束，

--传输系统被构造为在不管其偏振方向的情况下使得照明光束部分地由第一偏振光束形成，

--传输系统被构造成重新组合在第一方向上偏振的第一光束和第二偏振光束以形成照明光束，

--所述传输系统包括第二分光器，所述第二分光器被构造成反射在所述第一偏振方向上偏振的所述第一光束，并透射在所述第二方向上偏振的所述第一光束，

--光源包括电致发光光源，

--电致发光光源包括至少一个半导体发射元件，

--光源是非偏振光源，例如发光二极管，

--光源是偏振光源，例如激光源，

--传输系统包括光致发光类型的波长转换元件，该波长转换元件被构造成将初始偏振光束转换成非偏振光束，

--接收器系统包括光探测器和被构造为允许在第一方向上偏振的光通过的偏振滤光器。

本发明还涉及用于根据本发明的这种通信装置的传输系统。

本发明还涉及一种照明装置，特别是用于机动车辆的包括这种通信装置的照明装置。

附图说明

根据下面的描述，将更好地理解本发明，所述描述纯粹用于说明而不是限制本发明，附图中：

-图1示意性地示出了根据本发明的通信装置的传输系统的第一实施例，

-图2示意性地示出了根据本发明的通信装置的传输系统的第二实施例，

-图3示意性地示出了根据本发明的通信装置的接收器系统，

-图4示意性地示出了装置操作期间的信息传输。

具体实施方式

本发明涉及一种包括传输系统和接收器系统的通信装置。该装置例如布置在机动车辆上，图中未示出，以便将信息从一个车辆传递到另一个车辆。特别地，车辆的传输系统被构造为将信息传输到另一车辆的接收器系统，反之亦然。

如图1所示，传输系统1配备有设计成发射初始光束3的光源2。在该实施例中，光源2是非偏振光源，例如发光二极管。光源2例如是常见车灯的光源，例如近光前照灯。

传输系统1被构造为产生从初始光束3开始在第一方向7上偏振的第一光束4。在第一方向7上偏振的光束由整圆表示。为此，传输系统1包括优选为线性的分光器6，其被构造成分离初始光束3并形成第一偏振光束4。例如偏振器的分光器6优选地布置在光源2的光学轴线中。这里，分光器6反射在第一方向上定向的初始光束3的部分，该部分形成第一偏振光束4，其在此基本上垂直于光学轴线被引导。传输系统1有利地包括设置在光源2和分光器6之间的图中未示出的准直光学器件。这样的分光器6例如包括线栅偏振器，格兰-汤姆森或沃拉斯顿型的偏振器，或者是尼科尔棱镜。

在其他实施例中，可以使用其他类型的偏振器，从而获得除了与光学轴线垂直和/或平行的偏振光束的定向。

图3中所示的接收器系统10被构造成检测在所述第一方向7上偏振的所述第一光束4，24并且用于传输所述信息。接收器系统10配备有光电探测器8和被构造成允许沿第一方向7定向的偏振光通过的偏振滤光器9。偏振滤光器9设置在探测器8的前方，使得探测器8仅检测到在所述第一方向7上偏振的光束4。

根据本发明，传输系统1还包括调制第一偏振光束4的偏振方向的调制器11，如图1所示。调制包括间歇地发射沿第一方向7偏振的第一光束4使得探测器随时间以分数方式检测第一光束7，这允许由传输系统1传输的信息的编码和由检测系统进行的解码。优选地，调制器11能够瞬时改变第一偏振光束4的偏振角以能够编码和传输信息。因此，当第一光束4在第一方向7上偏振时，检测系统检测第一光束4，并且当第一光束在第二方向12上被引导时，检测系统不检测第一偏振光束4。第一方向7和第二方向12有利地是正交的，以便清楚地区分它们，这取决于所选择的分光器的类型。第二方向12在图中由双箭头表示。

调制器11在此包括能够在所述第一偏振方向4和第二偏振方向12之间调制第一偏振光束4的偏振的屏幕。-屏幕例如是能够在第一构造和第二构造之间切换的液晶屏幕，在第一构造中，在第一偏振方向7上偏振的第一偏振光束4被传输，在第二构造中，在第二偏振方向12上偏振的第一偏振光束4被传输，在屏幕的液晶层中，偏振光的方向可以被液晶改变。实际上，当液晶布置在手性层中时，它们传输第一偏振光束4，同时将其偏振改变到第二方向12上。另一方面，当液晶各向同性地定向在与施加的电场的方向相同的方向上时，液晶传输具有相同偏振方向的光束，这里偏振方向是第一方向7。因此，液晶的定向决定了光的偏振方向。

调制器例如配备有未在附图中示出的控制装置，该控制装置被构造成控制屏幕从一种构造到另一种构造的切换，并由此引起第一光束4的调制。控制装置此外被构造为通过屏幕的调制来生成所述信息的编码。另外，在此，反射镜5被布置成将第一偏振光束4朝向分光器6的出口处的调制器11反射。

传输系统1有利地被构造为使得照明光束部分由第一偏振光束4形成，并且这与其偏振方向无关。即使当其偏振被调制时，第一偏振光束4也以基本恒定的强度发射。因此，照明光束的发射强度基本上等于第一偏振光束和第二偏振光束的强度之和。在这种情况下，反射镜5还起到重新对准第一光束4和第二光束14的作用，以便它们至少部分地一起形成由传输系统1产生的照明光束。

在一个替代实施例中，传输系统1被构造成产生从初始光束3开始的照明光束。为此目的，分光器6被设计为产生与第一光束不同的第二光束14。这里，第二光束14在第二偏振方向12上被偏振。这里，第二光束14通过分光器6沿与初始光束3相同的光学轴线传输。第二偏振光束14优选地至少部分地形成由传输系统1产生的照明光束。

接收器系统10检测在第一方向7上偏振的第一光束4，并且当第一光束4在第二方向12上偏振或者第二光束14也在第二方向上偏振时，接收器系统10检测不到第一光束4。由此获得恒定强度的照明光束，其中第一光束具有可在两个方向7，12之间切换以传输信息的偏振方向。借助于本发明，照明光束允许信息在没有任何光强度损失的情况下被传输。

在另一实施例中，接收器系统检测在第二方向12上偏振的第二光束14和在第二方向12上偏振的第一光束4，并且当第一光束4在第一方向7上偏振时，接收器系统检测不到第一光束4。由此获得恒定强度的照明光束其中第一光束具有可在两个方向7，12之间切换以传输信息的偏振方向。借助于本发明，照明光束允许信息在没有任何光强度损失的情况下被传输。

在图2中，第二实施例示出了传输系统21，该传输系统21包括以与第一实施例中相同的方式布置的源22(其产生初始光束23)，第一分光器26，反射镜25和调制器31，以获得在第一方向27或第二方向32上偏振的第一光束24和在第二方向32上偏振的第二光束34。第二实施例允许在第一方向27上偏振的第一光束24和在第二方向32上偏振的第二光束34被重新组合。换句话说，两个光束24，32基本上沿着相同的光学轴线定向。

为此，传输系统21还包括布置在调制器31的出口处的第一偏振光束24和第二偏振光束34的交点处的第一分光器26和第二分光器36。第二分光器36具有在第一偏振光束24处于第一偏振方向时在与第二偏振光束相同的方向上偏转第一偏振光束24的功能。另一方面，分光器36允许沿第二方向偏振的光通过。因此，当第一光束24沿第二方向32偏振时，第一光束24通过分光器而不被偏转。类似地，从横向方向到达的第二光束34通过分光器36。仅在第一光束24在第一偏振方向27上偏振时，第一光束24沿与第二偏振光束34相同的光学轴线偏转。

传输系统21在此配备有附加的第一反射镜35和附加的第二反射镜37。第一反射镜35被布置用于在调制器31之后将第一偏振光束24反射向第二分光器36。第二反射镜37反射在通过第二分光器传输之后沿第二方向32偏振的第一光束，以便将其沿优选方向引导。

在该实施例中，通过在第一方向27上偏振的第一光束24和在第二方向32上偏振的第二光束34的重组形成装置的照明光束。在第二方向上偏振的第一光束2432被移动。它也可以用来形成照明光束，以便照明光束在调制期间保持恒定的强度。

图4示出了接收器接收到的作为第一光束的偏振的函数的光的检测。因此获得光检测信号，其在此是方波函数16，并且允许信息被编码。当第一光束的偏振定向在第一方向7上时，第一光束通过接收器的偏振滤光器到达探测器，信号具有方波函数的高值。当第一光束的偏振定向在第二方向12上时，信号具有方波函数的低值，因为第一光束不通过滤光器，探测器不接收光线。

因此，通过激活调制器，可以通过调制来编码从传输系统发送到接收器系统的信息。

在附图中未示出的第一变型实施例中，光源是偏振光源，例如激光源。激光源允许直接获得第一偏振光束。然而初始光束被分光器分成两部分，以获得第一偏振光束和第二偏振光束。

或者，传输系统还包括被构造成将初始偏振光束转换成非偏振光束的波长转换元件。这种光转换器包括发光材料，该发光材料被设计成吸收由光源发射的激发光的至少一部分，并且将所述吸收的激发光的至少一部分转换为具有与激发光的波长不同的波长的发射光。由于发光材料散射发射的光和传输的光，因此产生的光束的光是非偏振的。调制和分离是在转换器对初始光束进行波长转换之后进行的。在这种情况下，只有一部分转换后的初始光束用于通信。调谐到激光器波长的滤光器还可以用于增加信噪比。应该注意的是，转换的初始光束是由发光材料传输的光，由发光材料转换的光，或者由发光材料对传输的光和转换的光的添加合成。

在附图中未示出的第二变体实施例中，光源是产生红外初始光束的红外源。该操作与之前的实施例中的操作相同。

在图中未示出的另一个实施例中，第一光束的偏振的调制与光源的照明的脉冲调制相关联。因此，可以使用两个通信信道，并且传输系统和接收器系统之间的信息传输的容量和速度增加。脉冲调制频率优选以高频率实现。

Claims (15)

1.一种特别用于机动车辆的通信装置，包括配备有被设计为发射初始光束(3，23)的光源(2，22)的传输系统(1，21)，所述传输系统(1，21)被构造为生成从所述初始光束(3，23)开始的沿第一方向(7，27)偏振的第一光束(4，24)，所述传输系统(1，21)还包括所述第一偏振光束(4，24)的偏振方向的调制器(11，31)以传输信息，所述装置还包括接收器系统(10)，所述接收器系统被构造成当第一偏振光束(4，24)在所述第一方向(7，27)上被偏振时，检测到所述第一偏振光束(4，24)并且用于传送所述信息。

2.根据权利要求1所述的通信装置，其中，

所述调制器(11，31)包括能够在所述第一偏振方向(7，27)和第二偏振方向(12，32)之间调制所述第一偏振光束的偏振的屏幕。

3.根据权利要求2所述的通信装置，其中，

所述第一偏振方向(7，27)和所述第二偏振方向(12，32)是正交的。

4.根据权利要求2和3中任一项所述的通信装置，其中，

所述调制器(11，31)包括液晶屏幕，所述液晶屏幕能够在第一构造和第二构造之间切换，在所述第一构造中，在第一偏振方向(7，27)上偏振的所述第一偏振光束(4，24)被传输，在所述第二构造中，在所述第二偏振方向(12，32)上偏振的第一偏振光束(4，24)被传输。

5.根据权利要求3和4中任一项所述的通信装置，其中

所述传输系统包括线性分光器(6，26)，所述线性分光器被构造成分离所述初始光束(3，23)以形成所述第一偏振光束(4，24)和在所述第二偏振方向(12，32)上偏振的第二光束(14，34)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的通信装置，其中，

所述传输系统(1，21)被构造成从所述初始光束(3，23)开始产生照明光束。

7.根据权利要求6所述的通信装置，其中，

所述传输系统(1，21)被构造成在与第一偏振光束(4，24)的偏振方向无关的情况下使得所述照明光束(3，23)部分地由所述第一偏振光束(4，24)形成。

8.根据权利要求7所述的通信装置，其中，

所述传输系统(1，21)被构造成将在所述第一方向(7，27)上偏振的所述第一光束(4，24)和所述第二偏振光束(14，34)重新组合以形成所述照明光束。

9.根据权利要求8所述的通信装置，其中，

所述传输系统(21)包括第二分光器(36)，所述第二分光器被构造为反射在所述第一偏振方向(27)上偏振的所述第一光束(24)，并且透射在第二方向(32)上偏振的所述第一光束(24)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的通信装置，其中，

所述光源(2，22)是非偏振光源，诸如发光二极管。

11.根据前述权利要求中任一项所述的通信装置，其中，

所述光源(2，22)是偏振光源，诸如激光源。

12.根据权利要求11所述的通信装置，其中，

所述传输系统包括波长转换元件，所述波长转换元件被构造成将偏振的初始光束转换为非偏振光束。

13.根据前述权利要求中任一项所述的通信装置，其中，

所述接收器系统(10)包括光电探测器和被构造为允许在所述第一方向(4，24)上偏振的光通过的偏振滤光器(9)。

14.一种用于根据前述权利要求中任一项所述的通信装置的传输系统(1，21)。

15.一种特别用于机动车辆的照明装置，包括根据权利要求1至13中任一项所述的通信装置。