CN110778977B - 包括多个光源的矩阵阵列和双焦点光学系统的发光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车辆的发光模块(10)，包括：‑多个光源(14)的阵列(12)；‑双焦点成像装置(30)，该双焦点成像装置(30)设计用于投射每个光源(14)的图像；其特征在于，发光模块(10)包括至少一个主光学元件(40)，该至少一个主光学元件(40)在其出射部处不会在竖直方向V上改变入射光线的角度，并且允许形成多个第二光源(62)，多个第二光源(62)中的每个的横向尺寸大于多个光源(14)中的每个的横向尺寸，并且多个第二光源(62)所发射的多个第二光束(18)中的每个的孔径角度(β)小于由所述多个光源(14)发射的多个光束(16)中的每个的孔径角度(α)。

Description

包括多个光源的矩阵阵列和双焦点光学系统的发光模块
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的发光模块，该发光模块能够投射包含水平邻接区段并且在竖直平面中具有大于1°的角度分辨率的光束。
背景技术
机动车辆配备有前照灯，该前照灯用于特别是在夜间或在低光照水平的情况下，产生照亮车辆前方道路的光束。
这种发光模块是已知的。这种发光模块能够产生照明光束，例如远光束，照明光束被竖直地和水平地分成多个发光区段，多个发光区段中的至少某些发光区段可以选择性地关闭。这例如允许道路被最佳地照亮，同时避免使道路用户受到眩光。
这种发光模块产生分段光束，分段光束被称为像素光束。例如，可以将整个光束分成发光区段的矩阵阵列。
通常，光束的竖直分辨率，即由前照灯发射的光束的竖直平面中的光区段的数量，是非常低的。因此，关闭一个发光区段会使一段道路陷入黑暗中，这段道路通常远大于防止道路用户受到眩光所需的一段道路。有利的是，能够增加光束的竖直分辨率以便能够照亮直到位于车辆前方的道路用户的道路，同时关闭易于使道路用户受到眩光的发光区段。
这些前照灯优选地设计成照亮大的横向视野，但是已知的照明系统具有车辆驾驶员有时发现不令人满意的能见度。特别地，对于在水平平面中的任何角度，难以或甚至不可能确保车辆的路径的水平平面中的较大的照明视场并且同时确保竖直方向上的高分辨率。另外，重要的是减小投射透镜的尺寸，同时使用市售的发光二极管阵列，投射透镜应优选地具有小于80mm的直径，每个发光二极管阵列具有0.75mm×0.75mm的最小尺寸。此外，出于视觉舒适的原因，并且出于监管原因，优选地，水平平面中的两个相邻区段邻接，使得整个光束均匀地照亮道路。然而，特别是当多个光源彼此相距太远时，已知的解决方案不允许同时获得较高的竖直分辨率和包含相邻发光区段的较大的水平场。
在文献US2014/0307459A1中描述的已知的机动车辆的前照灯的照明系统包括主光学模块，该主光学模块包括多个光源，例如发光二极管，每个光源与相应的光导相关联。第二投射光学元件，例如透镜，与主光学模块相关联。该第二投射光学元件可以具有多个焦距。然而，这种照明系统具有某些缺点。首先，这种包括多个独立光导的主光学模块制造复杂且昂贵，每个光导与一个光源相关联。因此，选择焦距以与主光学器件的出射表面一致。因此，该系统要求主光学器件相对于投射元件的光学轴线成一定角度定位，这使得光学系统的对准和组装变得复杂并因此昂贵。这种系统的主要缺点是，如果使用标准的市售的多个光源和具有大直径(通常大于100mm)的投射透镜，则不可能实现大于0.6°的竖直分辨率。
文献DE102008013603中描述的另一种照明系统涉及一种光学模块并允许投射均匀的光束，该光学模块包括光发射器的矩阵阵列。该系统包括每个成漏斗形状的光学元件的矩阵阵列。矩阵阵列的每个光学元件面向发射器定位，并且其反射内表面确保基本平行的光束朝向投射仪投射。这种锥形反射元件的矩阵阵列制造起来很昂贵。此外，与文献US2014/0307459A1中描述的投射模块一样，文献DE102008013603中描述的系统不允许获得与较大的水平投射角度相关联的较高的竖直分辨率。
在文献US2015131305A中描述的另一个实施例中，多个光源的条带适用于整体形成的光学结构，该光学结构包括连接到校正光学部分的单个光导。确保光投射到远光场中的双焦点第二光学器件具有与光导的出射表面重合的竖直焦平面，这当然导致竖直方向上的较差的分辨率。
发明内容
本发明提供一种用于机动车辆的发光模块，该发光模块限定了运动方向L、竖直方向V和与竖直方向V正交的水平方向H，方向L和V限定竖直平面并且方向L和H限定水平平面，该发光模块包括：
-多个光源的至少一个阵列，所述多个光源的所述至少一个阵列包括m个横向行和n个竖直列，横向行在垂直于竖直列的方向上排列，数量n大于数量m；
-至少一个双焦点成像装置，所述双焦点成像装置设计用于投射光束并具有水平的第一聚焦表面和平行于所述第一表面的竖直的第二聚焦表面；
其特征在于：
发光模块包括至少一个主光学元件，所述至少一个主光学元件在其出射部处不会在竖直方向V上改变入射光线的角度，所述主光学元件被布置成将由所述多个光源发射的光传递到虚拟投射表面，所述虚拟投射表面限定在所述阵列和成像装置之间，并且与第一聚焦表面重合，使得在由所述多个光源发射的多个光束的水平平面中的多个投影在所述虚拟投射表面上形成在水平方向上拉伸的多个第二光源，并且使得竖直的第二聚焦表面与所述多个光源的阵列的表面重合。在水平平面中，第二光源的尺寸大于光源的尺寸，由第二光源发出的第二光束的孔径角度小于由光源发出的光束的孔径角度。
因此，根据本发明的教导制造的发光模块允许在与竖直方向平行的任一平面中形成具有较大的水平照明场和较高的角度分辨率的光束。这种主光学元件非常易于制造并且坚固且易于组装在发光模块中，因此制造成本低廉。
根据本发明的第一实施例，主光学元件是多个柱面透镜的阵列。每个柱面透镜的纵向轴线平行于多个竖直列光源中的一列。这种柱面透镜阵列例如通过塑料注塑方法制造，制造方法简单且成本低廉。
在一个优选实施例中，多个柱面透镜被设计成在虚拟投射表面上形成多个第二光源，第二光源的水平分量以放大因子M放大成光源的水平分量的M倍。
有利地，放大因子M至少等于2。
优选地，多个柱面透镜设计成使得所述多个第二光源彼此邻接。这避免了在竖直方向上获得多个黑暗条带的多个投影。
作为变型，多个柱面透镜被设计成使得所述多个第二光源在水平方向上部分重叠。这允许获得均匀的照明场。
在另一变型中，多个第二光源在水平方向上的重叠部小于其水平分量的宽度的20％。
在本发明的第二实施例中，主光学元件包括光导阵列，所述光导阵列放置在所述多个光源的所述阵列和成像装置之间。光导的使用允许由第二光源发出的光更均匀。
有利地，光导阵列由光导构成，该阵列具有在所述阵列的一侧的第一表面和与第一表面相反的第二表面，第二表面也被限定为出射表面，并在平行于水平方向的任一平面中具有比第一表面的宽度大的宽度。这使得可以在平行于水平方向的任一平面中减小指向投射光学元件的光束的发射角度。
作为变型，光导在平行于水平方向的横截面中具有梯形形状并在限定于平行于所述阵列的竖直平面中的任何横截面中具有矩形形状。制造具有梯形横截面的光导是容易且廉价的，并且可以获得非常高的光学质量的表面。
在一个变型中，光导在任何水平平面中具有包括弯曲侧边缘的形状，弯曲侧边缘即它们的侧面是弯曲的。使用其侧壁弯曲且优选为凹形的光导允许改善由第二光源发射的光束的光学质量。诸如由多项式限定的弯曲表面可以增加发光模块可被优化的方式的数量。
有利地，所述第一表面紧邻所述竖直列的光源的光出射表面。紧邻具有的优点是，保证由多个光源发出的光到虚拟投射平面的传输非常有效。有利地，该虚拟投射平面与光导的出射表面共面。
在优选的变型中，第二表面的宽度在平行于水平平面的任何横截面中具有等于或大于第一表面的宽度的两倍的尺寸。
在一个变型实施例中，主光学元件包括衍射光学元件。使用多个衍射元件允许校正由多个光源发射的多个光束的强度分布，并因此增加光束的光学质量。容易的是，将衍射结构或折射结构集成到模制部件或通过塑料注射成型生产的部件中而不增加其成本。
在变型实施例中，n至少等于10并且m至少等于20。使用包括大量光源的阵列允许极大地增加由成像装置发射的光束的角度分辨率。
有利地，由源自单个光源的发光模块发射的光束的孔径角度沿竖直轴线大于1°。
在一个变型实施例中，由源自单个光源的发光模块发出的光束的孔径角度沿竖直轴线大于0.6°。这允许获得较高的竖直角度分辨率。
有利地，由源自阵列的所有光源的模块发射的光束的竖直孔径角度至少等于2°，并且优选地至少等于4°并且至多等于9°。
在一个变型实施例中，由源自阵列的所有光源的模块发射的光束的水平孔径角度大于10°并且优选地大于20°。这允许在确保较高的竖直分辨率的同时，获得非常大的水平照明场。
附图说明
通过阅读以下详细描述并参考附图理解该详细描述，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，其中：
-图1是顶视图，示出了根据本发明的概念制造的发光模块的主光学元件和第二光学元件；
-图2是侧视图，示出了根据本发明的概念制造的发光模块的主光学元件和第二光学元件；
-图3是透视图，示出了第一发光模块的包括柱面透镜阵列的主光学元件和第二光学元件，所述元件根据本发明的第一实施例制造；
-图4是顶视图，示出了发光模块的包括光导的主光学元件和第二光学元件，所述元件根据本发明的第二实施例制造；
-图5是侧视图，示出了发光模块的包括光导的主光学元件和第二光学元件，所述元件根据本发明的第二实施例制造；
-图6是具有平面侧壁或竖直壁的光导的透视图；
-图7是另一个具有弯曲侧壁或竖直壁的光导的透视图；
-图8是包括反射投射装置的发光模块的顶视图；
-图9是发光模块的顶视图，该发光模块包括具有卡塞格伦结构的投射装置；
-图10是车辆和位于车辆前方的投射屏的俯视图；
-图11是车辆和位于车辆前方的投射屏的侧视图。
具体实施方式
在本说明书的其余部分中，非限制性地，纵向定向从后指向前，竖直定向从底部指向顶部，横向定向从左指向右，如在图中的轴线“L、V、T”的坐标系所示。
竖直定向“V”用作发光模块10的几何参考，并且与重力方向无关。
方向L和V限定竖直平面32，方向L和H限定水平平面34。
在说明书的其余部分中，具有相同结构或类似功能的元件将用相同的附图标记表示。
图1和图2示出了发光模块的水平横截面(图1)和竖直横截面(图2)，机动车辆的照明或信号装置配备有该发光模块。发光模块10用于朝向车辆前方纵向地发射最终光束。这里是光束的问题，该光束由多个相邻的基本光束组成。这种发光模块10尤其能够执行具有较大的横向孔径角度和较高的竖直角度分辨率的照明功能。每个基本光束照射一个区段(下面称为“发光区段”)，这样的区段也称为“像素”。在说明书中，表述“竖直分辨率”应理解为表示每个区段的角度大小。
发光模块10限定平行于纵向定向L的光学轴线O，并且包括多个光源14的至少一个阵列12，至少一个阵列12包括多个光源14的m个横向行12A和n个竖直列12B，多个光源14特别示于图1、2、3、4和5中。横向行12A沿垂直于竖直列12B的方向排列，竖直列12B的数量n大于横向行12A的数量m。
应注意，在图1和2中，多个光源14之间的水平间距和竖直间距的比例不准确；具体地说，光源之间的竖直间距实际上小于水平间距。
每个光源14由发光源形成，该发光源优选地但不是必须地是发光二极管，该发光二极管具有位于与光学轴线O基本正交的平面中的正方形或矩形发射表面。
多个光源14的阵列12由载体，优选地印刷电路板13，承载。多个光源14可以选择性地彼此独立地开启，以便获得所需的照明。
在一个变型中，阵列12可以由多个光源14的多个竖直条带12B的组件组成，并且每个条带可以由载体承载，优选地由印刷电路板承载。每个条带12B承载形成阵列12的一列的多个光源。
多个光源14更靠近竖直地相邻的多个光源而不是横向相邻的多个光源。例如，两个竖直相邻的光源分开的距离小于所述光源的发射表面的竖直高度的10％，而两个横向相邻的光源分开的距离大于所述光源的发射表面的横向宽度的10％。
发光模块10还包括至少一个主光学元件40。
主光学元件40是光学部件，或一组光学结构和/或部件，该光学部件或该组光学结构和/或部件布置成在光的发射方向上将由所述多个光源14发射的光传递到虚拟投射表面60，虚拟投射表面60面向阵列12并且距离所述阵列12预定距离。图1和图2示出了由光源14发射的光线16。
虚拟投射表面60优选地是虚拟平面，但是例如在载体和/或印刷电路板13具有弯曲形状的实施例中，虚拟投射表面60也可以是虚拟弧形表面。如图1所示，主光学元件40以这样的方式布置，使得由所述多个光源14发射的多个光束16的水平平面34中的多个投影在所述虚拟投射表面60上形成多个第二光源62。
有利地，如图1所示，光学元件40被布置成使得在水平平面34中，第二光源62的尺寸大于光源14的尺寸14a并且使得由第二光源62发射的第二光束18的孔径角度β小于由所述光源14发射的光束16的孔径角度α。这里在任何水平平面上利用的原理是拉格朗日不变量的原理，拉格朗日不变量的原理规定，在任何光学系统中，nyα＝n′y′α′，其中n和n′分别是物体和图像空间的折射率，y和y′分别是物体和图像的高度(或宽度)，且α和α′是光学系统的入射光线和出射光线的角度。图1和2示出了光线16、18、20的传播，其与光学轴线O形成不同的角度。
多个第二光源62中的每个的横截面的横向尺寸62a更具体地被限定，使得多个第二光源62彼此横向邻接或重叠。
在一个非限制性示例性实施例中，多个第二光源62中的每个的横截面的横向尺寸62a可以比多个光源14中的每个的横截面的横向尺寸14a大至少2倍。
当然，主光学元件40可以布置成在水平平面中产生用于阵列的多个光源14的多个放大率M。例如，存在于光学轴线O上的光源14的放大率M可以小于位于阵列12的横向端的光源14的放大率。该变型可以用于以下情况，即多个光源14的多个竖直列12B没有在横向方向上规则地定位。
此外，如图2所示，制造主光学元件40，使其在竖直方向上没有放大作用或具有可忽略的放大作用。这意味着主光学元件在竖直方向V上在其竖直出射部处不会改变入射光线的角度。最重要的是，光学元件可以具有在光学轴线O的方向上移动由多个光源14发射的锥形光束的作用，这种作用类似于通过将平面光学板插入到穿过其中的光束中而获得的作用。众所周知，这种运动取决于光学板的厚度和其折射率，对于主光学元件40也是这种情况。
当然，主光学元件40可以是单个光学部件，但是它可以包括至少两个可以具有不同形状和/或折射率的光学部件。所述至少两个部件也可以由不同的材料制造，并且可以包括涂层，例如抗反射涂层，以便提高透射光的效率。为了优化由发光模块10投射的光束的有效性和质量，主元件40可以包括衍射或折射结构，例如衍射光栅或菲涅耳结构。
发光模块10包括至少一个双焦点成像装置30，至少一个双焦点成像装置30设计成投射每个光源14的光束。双焦点成像装置30优选地将每个光源14的图像投射到无限远，通常在虚拟参考平面上测量该图像，该虚拟参考平面相对于双焦点成像装置30的中心放置在距离dE处。在汽车领域中，该距离通常为25m，如图10和11所示。
双焦点成像装置30可以是关于其光学轴线O具有旋转对称性的光学系统，但也可以是具有大于其竖直尺寸的水平尺寸的光学系统。
在一个优选实施例中，双焦点成像装置30的最大直径小于80mm。
成像装置30具有第一焦距F1和第一横向聚焦表面30a，第一横向聚焦表面30a基本上与虚拟投射表面60重合地布置。在一个优选实施例中，第一聚焦表面30a是平面虚拟表面，如图1至5所示。因此，通过投射彼此横向邻接的多个第二光源62，获得彼此横向邻接的多个发光区段。
成像装置30还具有第二焦距F2和横向聚焦表面30b，横向聚焦表面30b基本上与多个光源14的阵列12重合地布置。当然，焦距F2适于考虑到如上所述的主光学元件40在竖直平面中的误差的影响。因此，通过投射在竖直方向上彼此非常接近的多个主光源，可以获得基本上彼此竖直相邻的多个发光区段。
因此，由发光模块10照射的总面积在水平方向上具有大约n乘以p1的尺寸，并且在竖直方向上具有m乘以p2的尺寸，因此竖直角度分辨率是p2/dErad和水平分辨率是p1/dErad。
有利地，本发明的发光模块10可以在其所有实施例中被配置为获得优于1°且优选地优于0.6°的水平角度分辨率，以及优于0.6°并且优选地优于0.35°的竖直角度分辨率Υ。因此，例如，用：
-为0.6°的水平角度分辨率；和
-为0.35°的竖直角度分辨率Υ；和
-为15的数量n；和
-为25的数量m；
在距离中心C25m处的屏幕E上产生5.2m×7.9m的照明区域。在该例子中，距发光模块25m处，每个发光区段的在屏幕E上的高度约为26cm。
如图10和11所示，发光模块产生具有水平孔径角度Φ和竖直孔径角度θ的光束。水平孔径角度Φ可以大于10°，并且优选地大于20°。竖直孔径角度θ可以大于2°，并且优选地大于4°。发光模块10的各种元件可以根据所需的总水平和竖直角度以及水平和竖直角度分辨率进行调整。本领域技术人员将能够向多个发光模块10添加多个光学元件，以用于根据多个光源14的性质，根据成像装置30的类型，并且根据基于本发明的主元件40的类型，来校正它们的几何形状和由这些光源14发射的多个光束的空间分布，在本文件中描述了本发明的多个实施例。
在一个实施例中，成像装置30具有围绕光学轴线O的圆形对称性，并且在竖直平面中限定的直径小于100mm，并且优选地小于80mm。在一个变型中，装置的竖直尺寸与其水平尺寸不同。在这种情况下，与光学轴线正交限定的最大直径小于100mm，优选小于80mm。
如在下面的一些示例中详细描述的图8和9所示，成像装置30可以包括反射元件或者是反射折射型的成像装置。
在图3所示的一个实施例中，主光学元件40包括多个柱面透镜42的阵列，每个柱面透镜42的竖直轴线C1平行于多个光源14的多个竖直列12B中的一列。柱面透镜42的阵列40包括光入射表面42b和光出射表面42a并在虚拟投射表面60上形成图像。优选地，由光源14发射的每个光线由柱面透镜的阵列42传输到虚拟投射表面60。
该图像的发光分布包括水平的一行竖直地拉伸的发光条带。
多个柱面透镜12被布置成在虚拟投射平面60中形成多个光源14中的每个的水平分量14a的放大图像。由柱面透镜12获得的水平平面中的放大因子M由M＝d2/d1给出，其中d1是光源14和光入射表面42b之间的距离，d2是光出射表面42a和虚拟投射表面60之间的距离，如图3所示。在一个示例性实施例中，放大因子M大于1.5，优选大于2或甚至更优选大于5。
优选地，所述光入射表面42b是横向竖直平面表面。在一个变型中，入射表面40a还可以包括柱面透镜42的第二阵列40，柱面透镜42的第二阵列40不必与出射表面42a的柱面透镜42的阵列40对称。在一个变型中，柱面透镜的阵列可以包括两个光学元件，每个光学元件包括允许光在水平平面中聚焦并且在竖直平面中没有聚焦作用的结构，该结构不具有使入射光束偏离的作用，该聚焦作用如已经说明的那样，由于柱面透镜的阵列的厚度和折射率导致。
在一个实施例中，柱面透镜42的出射表面42a在任何水平平面34中具有圆形形状的横截面。在一个变型中，该形状由多项式限定。
在一个变型中，衍射结构可以布置在柱面透镜的入射表面42b和/或出射表面42a上。
本领域技术人员将能够使用已知的制造方法生产这些透镜阵列，例如塑料模制，复制或甚至聚合物在光学表面(例如玻璃表面)上的聚合。
在一个变型中，附加的多个光学元件可以布置在多个光源14的阵列12和多个柱面透镜42的阵列40之间。这些附加的光学元件可以例如包括微透镜的阵列，这在某些类型的发光二极管14不包括任何一体形成的准直透镜的情况下可能是有用的。
在一个实施例中，多个柱面透镜42的阵列设计成使得所述多个第二光源62彼此邻接，如图1所示。
在一个变型实施例中，柱面透镜42的阵列被设计成使得所述多个第二光源62在水平方向H上部分重叠。
在一个示例性实施例中，多个第二光源的在水平方向H上的重叠部小于其水平分量62a的宽度的20％。
当然，即使第二光源在虚拟投射表面60上部分地重叠，发光模块的光学元件也可以被优化和布置成，使得在远场中产生的图像的强度的分布，例如在距发光模块25m的距离处，是均匀分布。
在另一个实施例中，如图4、5、6和7所示，主光学元件40包括具有多个光导52的光导阵列50，所述光导阵列放置在多个光源14的阵列12和成像装置30之间。
所述光导52具有在多个光源14的阵列12的一侧的第一表面56和也被限定为光出射表面的、与第一表面56相反的第二表面58，第一表面56也被限定为光入射表面。第一表面56和第二表面58通过竖直壁51、53连接，竖直壁51、53构造成在包含水平轴线的平面中相对于光学轴线O改变入射在这些表面51、53上的光线的传播角度。图4和5分别示出了由光源14发射的光线16、19、21的传播，该光线由光导52透射并由双焦点成像装置30投射。
在一个优选实施例中，所述第一表面56紧邻竖直列12B的光源14的光出射表面15或与光出射表面15重合。
光导52还包括上壁57和下壁55，上壁57和下壁55布置成使得多个光源的多个竖直列12B中的一列所发射的光线不会入射在这些表面上，如图5所示。上表面57和下表面55可以是平面或弯曲的形状，如图6和7所示。在一个实施例中，上表面57和下表面55不具有光学功能，因此可以包括至少一个结构或结构化，使该光导52到发光模块10中的组装更容易且因此便宜。本领域技术人员将能够直接在光导52的模具中制造这些结构，光导52例如由注模塑料制成。
在一个实施例中，光导52由透明固体材料制成，例如塑料或玻璃。在沿水平轴线的任何横截面中，第一表面56的宽度小于第二表面58的宽度。如图4所示，由光源14发射的光的至少一部分被第一表面56折射，并且进行从侧壁51、53中的一个的至少一次全反射。这些侧壁51、53可以是平面的或可以是弯曲的。侧壁51、53的水平投影的形状可以由多项式限定，并且可以是例如抛物线形状或椭圆形或双曲线形状的一部分的形状。图6示出了包括平面侧壁51、53的光导52的透视图。图7示出了包括弯曲侧壁51、53的光导52的透视图。在任何情况下，侧壁51、53被构造成减小由光源14发射的光线相对于光学轴线O的传播角度β。如图4和5所示，光导52定位成使得出射表面58接近虚拟投射表面60。在一个变型中，出射表面58与虚拟投射表面60重合。
类似于图3的包括多个柱面透镜42的阵列的实施例，多个光导52使得可以产生多个第二光源60以及多个光源14的多个透射光线的相对于光学轴线O的传播角度β，每个第二光源60具有大于每个光源14的水平宽度14a的水平尺寸，传播角度β小于光源14所发射的这些光线的发射角度α。
在本发明的一个变型(未示出)中，光导52是中空的并且包括壁，壁的内部竖直表面51、53中的至少一个区段是反射性的。在这种情况下，表面56和58分别是光入射孔56和光出射孔58。所获得的放大光学作用类似于由上述透明材料制成的光导52的放大光学作用。具体地，通过从光源14发出的光经由光导52的传输以在虚拟投射表面60上获得的第二发射光源62具有比光源14的水平尺寸更大的水平尺寸。以其内表面是反射性的壁51、53生成的光导52的优点是，特别是由于没有在入射孔口处的折射而导致的光损失，所以获得了更有效的光透射。相反，因为反射光导特别需要反射涂层，所以反射光导通常制造起来更昂贵。
在一个变型中，如图6所示，光导52在任一水平平面34中具有梯形形状，并且对于在与所述阵列12平行的竖直平面中限定的任何横截面具有矩形形状。
在一个示例性实施例中，对于平行于水平平面34的任何横截面，第二表面58的宽度等于或大于第一表面56的宽度的两倍。
在另一示例性实施例中，光导52的沿发光模块10的光学轴线O限定的轴向尺寸dg与第一表面56和水平平面34的交叉部的尺寸基本相同。
在又一示例性实施例中，光导52的沿发光模块10的光学轴线O限定的轴向尺寸dg比第一表面56与水平平面34的交叉部的尺寸大至少50％。
如图8和9所示，成像装置30可包括反射元件R1、R2和R3。这允许制造在纵向方向L上较短的发光模块10。
在其顶视图在图8中示出的一个实施例中，成像装置30包括放置在所谓的离轴构造中的至少一个镜子R1。这种构造允许制造在纵向方向上限定的长度为w的、比图1、2、3、4和5中所示的变型更短的发光模块。
在其顶视图在图9中示出的另一变型中，成像装置30具有卡塞格伦构造，卡塞格伦构造包括两个镜子R2、R3，两个镜子R2、R3还允许制造在纵向方向上更紧凑的发光模块10。
在本发明的其他变型(未示出)中，反射折射构造可以用于成像装置30。

Claims (15)

1.一种机动车辆的发光模块，包括：
-多个光源的至少一个阵列，所述至少一个阵列包括m个横向行和n个竖直列，数量n大于数量m；
-至少一个双焦点成像装置，所述至少一个双焦点成像装置被设计用于投射光束，所述至少一个双焦点成像装置具有第一横向聚焦表面和平行于所述第一横向聚焦表面的第二横向聚焦表面；
其特征在于：
发光模块包括至少一个主光学元件，所述至少一个主光学元件在其出射部处不会在竖直方向上改变入射光线的角度，所述主光学元件被布置成将由所述多个光源发射的光传输到虚拟投射表面，所述虚拟投射表面被限定在所述阵列和所述至少一个双焦点成像装置之间并且与第一横向聚焦表面重合，使得在包含由所述多个光源发射的多个光束的水平轴线的平面中的多个投影在所述虚拟投射表面上形成多个第二光源，
并且，第二横向聚焦表面与所述多个光源的阵列的表面重合，并且在水平平面中，第二光源的横向尺寸大于所述光源的横向尺寸，由第二光源发出的第二光束的孔径角度小于由所述光源发射的光束的孔径角度。
2.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，
所述主光学元件是多个柱面透镜的阵列，并且每个柱面透镜的竖直轴线平行于所述多个光源的所述n个竖直列中的一列。
3.根据权利要求2所述的发光模块，其特征在于，
所述多个柱面透镜被设计成在所述虚拟投射表面上形成所述多个第二光源，第二光源的水平分量被以放大因子M放大成所述光源的水平分量的M倍。
4.根据权利要求3所述的发光模块，其特征在于，
所述放大因子M大于或等于2。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的发光模块，其特征在于，
所述多个柱面透镜被设计成使得所述多个第二光源彼此邻接。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的发光模块，其特征在于，
所述多个柱面透镜被设计成使得所述多个第二光源在水平方向上部分重叠。
7.根据权利要求6所述的发光模块，其特征在于，
所述多个第二光源在水平方向上的重叠部小于其水平分量的宽度的20％。
8.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，
所述主光学元件包括光导阵列，所述光导阵列放置在所述多个光源的所述阵列和所述至少一个双焦点成像装置之间。
9.根据权利要求8所述的发光模块，其特征在于，
所述光导阵列由多个光导构成，光导具有在所述阵列的一侧的第一表面和与第一表面相反的第二表面，所述第二表面在包含水平轴线的任一平面中具有比第一表面的宽度更大的宽度。
10.根据权利要求9所述的发光模块，其特征在于，
光导在包含所述水平轴线的任一平面中具有梯形形状，并且在平行于所述阵列的竖直平面中所限定的任何横截面中具有矩形形状。
11.根据权利要求10所述的发光模块，其特征在于，
光导包括侧壁，所述侧壁在包含所述水平轴线的任一平面中具有弧线形状。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的发光模块，其特征在于，
所述第一表面紧邻所述竖直列的光源的光出射表面。
13.根据权利要求9至11中任一项所述的发光模块，其特征在于，
在包含水平轴线的任一平面中，第二表面的宽度具有等于或大于第一表面的宽度的两倍的尺寸。
14.根据权利要求1至4和7至11中任一项所述的发光模块，其特征在于，
所述主光学元件包括衍射光学元件。
15.根据权利要求1至4和7至11中任一项所述的发光模块，其特征在于，
n大于或等于10，并且m大于或等于20。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3072445B1 (fr) * 2017-10-16 2020-11-13 Valeo Vision Module lumineux pour vehicule automobile
FR3106671B1 (fr) * 2019-12-20 2022-07-15 Valeo Vision Système de projection de faisceaux lumineux
US11204147B1 (en) * 2021-04-20 2021-12-21 GM Global Technology Operations LLC Headlight unit having micro-light emitting diode device, relay lens system and projection lens system
CN116221647B (zh) * 2023-05-08 2023-07-28 常州星宇车灯股份有限公司 车灯远光照明系统、照明模组及车辆

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2889289A1 (fr) * 2005-07-29 2007-02-02 Valeo Vision Sa Projecteur lumineux pour vehicule automobile
EP1965126A1 (fr) * 2007-02-28 2008-09-03 Valeo Vision Projecteur pour véhicule automobile
CN105371205A (zh) * 2014-08-12 2016-03-02 齐扎拉光系统有限责任公司 具有激光单元的机动车的前照灯
CN107101154A (zh) * 2016-02-22 2017-08-29 法雷奥照明公司 设有光源矩阵的光束投射装置、照明和前照灯模块

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4536017B2 (ja) * 2006-02-08 2010-09-01 株式会社小糸製作所 車両用前照灯
EP2068068B1 (en) * 2007-12-07 2013-11-20 Stanley Electric Co., Ltd. Vehicle headlamp
DE102008013603B4 (de) 2008-03-11 2017-06-22 Automotive Lighting Reutlingen Gmbh Lichtmodul für eine Beleuchtungseinrichtung
JP5719697B2 (ja) * 2011-06-10 2015-05-20 株式会社小糸製作所 車両の前照灯装置
DE102013206488A1 (de) * 2013-04-11 2014-10-30 Automotive Lighting Reutlingen Gmbh Lichtmodul für eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung
DE102013215359B3 (de) * 2013-08-05 2015-02-19 Automotive Lighting Reutlingen Gmbh Mechanikfreies Kurvenlichtmodul
FR3012867A1 (fr) 2013-11-07 2015-05-08 Valeo Vision Element optique primaire, module lumineux et projecteur pour vehicule automobile
US10363860B2 (en) * 2013-12-12 2019-07-30 Mitsubishi Electric Corporation Headlight module and headlight apparatus
DE102014203335A1 (de) * 2014-02-25 2015-08-27 Automotive Lighting Reutlingen Gmbh Lichtmodul eines Kraftfahrzeugscheinwerfers und Scheinwerfer mit einem solchen Lichtmodul
JP6835737B2 (ja) * 2015-11-20 2021-02-24 株式会社小糸製作所 灯具ユニットおよび車両用前照灯
CN107091443B (zh) * 2016-02-18 2019-10-18 株式会社小糸制作所 车辆用灯具
TWI607179B (zh) * 2016-11-30 2017-12-01 隆達電子股份有限公司 透鏡陣列、使用透鏡陣列的車燈透鏡組及使用車燈透鏡組的車燈總成
JP6865396B2 (ja) * 2017-02-27 2021-04-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明装置、照明システム、及び移動体
JP2018142437A (ja) * 2017-02-27 2018-09-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明装置、前照灯、及び移動体

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2889289A1 (fr) * 2005-07-29 2007-02-02 Valeo Vision Sa Projecteur lumineux pour vehicule automobile
EP1965126A1 (fr) * 2007-02-28 2008-09-03 Valeo Vision Projecteur pour véhicule automobile
CN105371205A (zh) * 2014-08-12 2016-03-02 齐扎拉光系统有限责任公司 具有激光单元的机动车的前照灯
CN107101154A (zh) * 2016-02-22 2017-08-29 法雷奥照明公司 设有光源矩阵的光束投射装置、照明和前照灯模块

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Publication number Publication date
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