CN108844035A - 机动车的扫描大灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机动车的扫描大灯，其包括光源和投影光学装置，其中光源沿着大灯的光轴产生光束。大灯还包括可运动光学元件，其布置在光源和投影光学装置之间，其中可运动光学元件相对于光轴的运动产生光束从光轴中的偏转。

Description

机动车的扫描大灯
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的机动车的扫描大灯。
背景技术
当前探索以下技术，利用所述技术可以有效、适宜并且适合于机动车地实现像素光束的高分辨率的前大灯。为此考虑的方法是，不持久地（如这利用传统大灯进行那样）照明面，而是将一个或多个光束在待照明的面上非常快速地引导，使得运动对于人眼来说是不可觉察的，并且在运动期间调整光源的强度，使得在待照明的面上形成所期望的强度分布。这样的大灯被称为扫描大灯。
已知基于可运行微镜的扫描大灯。这些镜由技术决定地必须非常小地实施，因为否则不能实现所需的快速振荡，其中不重要的是，振荡是谐振地进行还是强迫地进行。但是，小的镜面不能导出在高激光功率下在小的面上必然形成的热量，因为这样的镜的反射率小于100%。
此外已知旋转的棱镜，如其例如在现金系统中使用那样。在该技术中，反射面足够大，使得能够处理在大的激光功率下的废热。然而，较大的快速旋转的系统形成陀螺仪，该陀螺仪在所有自由度上运动的系统（如这是机动车那样）中遭受极大的力，这导致旋转的机械系统的快速磨损。
同样已知的是在基于可运动安置的平行平面的玻璃板的摄影物镜中的光学图像稳定器。所述图像稳定器通过电子控制的倾斜来补偿通过物镜的光束的侧向偏差。由此反作用图像传感器上的图像的振动决定的位移。
印刷文献AT 514 333 A4涉及车辆的具有多个光源和分配给光源的光学装置的大灯，其中设置有用于产生可动态变化的第一发光图像的具有至少一个光源的第一发光单元以及具有至少一个激光光源、至少一个射束偏转单元和至少一个光转换单元的第二激光发光单元。光学装置被设立用于将第一发光单元的发光图像和在第二激光发光单元的光转换单元上产生的发光图像集合成在车道上的总体光分布。
印刷文献DE 10 2012 100 139 A1涉及一种特别是用于车辆大灯的光模块，其具有至少一个激光束源和至少一个转换元件，该转换元件能够由激光束源以激光束照射，因此具有被构造用于车辆照明的光谱的光通过转换元件能够放射到至少一个射束成形的元件中。在此设置有至少一个载体元件，在该载体元件上容纳有转换元件并且其中转换元件与载体元件至少相对于射束成形的元件是可运动的。
迄今的扫描大灯的缺点是可运动的镜。对于前大灯所需的光量可以不聚焦到微镜上，而如今可用的镜不热过负荷。更多微镜的使用使得系统更大、更易受干扰并且构造耗费、即昂贵。此外，使用大的快速振荡的镜由于机动车中的机械负荷而是有问题的。
发明内容
因此，本发明所基于的任务是实现一种机动车适用的扫描大灯。
该任务通过具有权利要求1的特征的大灯来解决。本发明的优选设计方案是从属权利要求的主题。
机动车的根据本发明的大灯包括光源和投影光学装置，其中光源沿着大灯的光轴产生光束。此外，大灯包括可运动光学元件，该可运动光学元件布置在光源和投影光学装置之间，其中可运动光学元件相对于光轴的运动产生光束从光轴中的偏转，其方式是，通过光学元件的运动能够实现光束向着投影光学装置的受控的扫描。
优选地，可运动光学元件的运动引起光束向着投影光学装置在20°至30°的范围内的偏转。特别是，可运动光学元件的运动产生光束在预先给定的空间角之内的扫描。通过该方式可以保证，通过2D扫描照亮大灯前的预先给定的面。
优选地，光学元件的运动在200Hz至400Hz的频率范围内进行。通过该方式足够快地扫描待照明的面，使得人眼将由扫描大灯照明的面觉察为连续的照亮。
此外优选地，可运动光学元件在可变磁场内无接触地安置，由此可以简单地实现具有所需频率的快速扫描并且所述安置是无磨损的。
优选地，可运动光学元件通过平行平面板构成，因为该解决方案导致小的质量，所述小的质量可以快速并且简单地运动。
此外优选地，平行平面板的运动由平行平面板相对于光轴倾斜了倾斜角来构成，因为平行平面板的倾斜可以技术上简单实现。
此外优选地，平行平面板具有三角形形状，其中三角形的平行平面板在角处悬挂。在此，一个悬挂点能够被动控制并且另两个悬挂点能够主动控制。通过该方式可以实现简单的悬挂并且2D扫描、即空间角的扫描可以通过两个主动的悬挂点而如定义地实现，其中三角板的位置和在两个角度上的倾斜由于所述一个被动的悬挂点而总是可控的。
在第二优选实施方式中，可运动光学元件通过透镜系统构成，其中透镜系统的运动优选地由垂直于光轴的平移构成。透镜系统沿两个空间方向的平移移动同样引起光束向着投影光学装置的2D扫描，其中平移移动可以比倾斜运动更简单地控制。
此外优选地，光源由激光构成。因为可运动光学元件的快速运动仅能够以小的质量来合理地产生，所以作为光源仅能够考虑可良好聚焦的光源、即特别是激光光源。
附图说明
本发明的优选实施方式随后借助附图来阐述。在此：
图1示出具有可倾斜的平行平面板作为光学元件的扫描大灯，以及
图2示出具有可移动的透镜系统作为光学元件的扫描大灯。
具体实施方式
借助图1阐述根据本发明的扫描大灯1的原理作用方式，其中在下文中探讨图1的上面部分。
在此，扫描大灯1包括光源2、优选激光光源，该光源沿着扫描大灯1的光轴4辐射光束3。在此，光束3通过第一可运动光学元件，该可运动光学元件在该示例中通过具有对称平面6的平行平面板5实现，其中对称平面6在此作为对称轴示出。在图1的上面部分中，平行平面板5垂直于光轴4来布置，即平行平面板5的对称平面6垂直于扫描大灯的光轴4。因此，光束3通过平行平面板5而没有偏转并且沿着光轴4射过在光学元件5后布置的具有对称平面8的透镜7，该透镜不一定由单个透镜构成，而是可以通过用作投影光学装置的透镜系统来实现。
在图1的下面部分中，平行平面板5相对于光轴4的垂直线10倾斜了角度9。平行平面板5倾斜角度9引起了经过光学元件5的光束3从光轴4中的偏差，使得光束3在中心之外落到透镜7上并且向上偏转了扫描角13。光束3从光轴4中的偏转是设计成平行平面板的光学元件5的倾斜角9的函数，使得借助向着透镜7扫描倾斜角9，光束3的扫描作为倾斜角的函数来实现，如这通过扫描角13来示出。明显的是，经过光学元件5的光束3沿着两个空间方向的扫描、即在空间角上的2D扫描能够实现由扫描大灯1照亮一个面。
图2示出扫描大灯1的第二实施方式，其中在下文中仅仅讨论与根据图1的实施方式的区别。在该第二实施方式中，可运动光学元件由透镜系统11构成，该透镜系统可以在图2的示意图中垂直于光轴4地向上和向下平移运动，如这通过运动箭头12代表性示出。在图2的上面部分中，透镜系统11与光轴4对称地布置，使得在透镜系统11中不发生光束3的偏转并且光束3因此沿着扫描大灯1的光轴传播。
在图2的下面部分中，透镜系统11向上移动。这种平移运动导致沿着光轴4射入的光束3的偏转，使得光束3在光轴4之外落到用作投影光学装置的透镜7上并且向上偏转了扫描角13。因此，作为平移运动12的函数可以引起光束3扫描了预先给定的扫描角13。因为平移12可以沿着垂直于光轴4的两个空间方向实施，所以可以实现光束3的2D扫描。
通过两个上面描述的可运动光学元件、即平行平面板5或透镜系统11引起的偏转在20°至30°的范围内。倾斜或平移运动以大约200Hz至400Hz来进行，以便实现面的照明，而人眼却不能分辨各个偏转的光束3。
根据对光分布的可变性的范围和类型的要求，不仅图1中作为平行平面板5示出并且图2中作为透镜系统11示出的可运动光学组件，而且在图1和2中作为透镜7示出的随后的投影光学装置7都可以是复杂的光学系统。
因为大灯中的快速运动根据自然规律仅能够以小的质量、如其在此在示例中以薄的小的玻璃板或小的透镜系统来产生，所以作为光源仅仅能够考虑可良好聚焦的光源、一般激光。
可运动光学元件5、11可以以不同方式安置。在可变磁场中的无接触的安置是最佳的。
可运动光学元件5、11可以具有不同形状。这不仅涉及入射和岀射面的形状而且涉及面彼此间的位置和表面曲率。具有在角处的一个被动悬挂点和两个主动悬挂点的三角形形状的平行平面板5是最佳的。
平行性保证了最小的投影误差，因为射束几何形状在很大程度上保持不变。具有两个主动点和一个被动点的悬挂提供了在最小构造耗费的情况下的2D偏转可能性。
在使用多个光源和多个光学元件5、11的情况下，在光学元件5、11之前的光源可以统一成一个射束并且共同通过所述光学元件。在该变型方案中，光学元件5、11的尺寸保持最小。替代地，多个光源的射束可以在不同位置处横穿相同的光学元件5、11。在该变型方案中，光学元件5、11变得更大，为此省去在光学元件5、11之前叠加射束的耗费。
当在投影侧仅需要最小的偏转时，如当例如用于颜色转换的磷光体薄板结被构化地照明时，用于加强或实现射束3的偏转的光学装置可以省去，其中该磷光体薄板随后放大地投影。
如前面已经阐述的那样，可运动光学元件5、11不限于使用平行平面板5并且输出光束3的位移也可以利用透镜系统11来实现，在该透镜系统中可运动光学元件不倾斜，而是平移移动。即使在该方案中，在位置固定的光源2的情况下，机械移动的光学装置也引起光路的角度变化。
附图标记列表
1　　扫描大灯
2　　光源
3　　光束
4　　光轴
5　　平行平面板
6　　对称轴
7　　透镜
8　　对称轴
9　　偏转角
10 　光轴的垂直线
11 　透镜系统
12 　平移运动
13 　扫描角

Claims (11)

1.机动车的具有光源（2）和投影光学装置（7）的大灯（1），其中所述光源（2）沿着大灯（1）的光轴（4）产生光束（3），其特征在于，在所述光源（2）和投影光学装置（7）之间布置有可运动光学元件（5、10），使得可运动光学元件（5、10）相对于所述光轴（4）的运动产生所述光束（3）从所述光轴（4）中的偏转。
2.根据权利要求1所述的大灯（1），其特征在于，通过可运动光学元件（5、10）的运动引起所述光束在20°至30°的范围内的偏转。
3.根据权利要求1或2所述的大灯（1），其特征在于，可运动光学元件（5、10）的运动产生所述光束（3）在预先给定的空间角内的扫描。
4.根据上述权利要求之一所述的大灯（1），其特征在于，光学元件的运动在200Hz至400Hz的频率范围内进行。
5.根据上述权利要求之一所述的大灯（1），其特征在于，可运动光学元件（5、10）在可变磁场内无接触地安置。
6.根据上述权利要求之一所述的大灯（1），其特征在于，可运动光学元件（5、10）通过平行平面板（5）构成。
7.根据权利要求6所述的大灯（1），其特征在于，所述平行平面板（5）的运动由所述平行平面板（5）倾斜了倾斜角（9）构成。
8.根据权利要求7所述的大灯（1），其特征在于，所述平行平面板（5）具有三角形形状，其中三角形的平行平面板（5）在角处悬挂，其中一个悬挂点能够被动控制并且另两个悬挂点能够主动控制。
9.根据权利要求1至5之一所述的大灯（1），其特征在于，可运动光学元件（5、10）通过透镜系统（11）构成。
10.根据权利要求9所述的大灯（1），其特征在于，所述透镜系统（11）的运动由垂直于所述光轴（4）的平移（12）构成。
11.根据上述权利要求之一所述的大灯（1），其特征在于，所述光源（2）由激光构成。
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