CN111465802A - 用于交通工具的前照灯 - Google Patents

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Abstract

一种用于交通工具的前照灯，包括：用于生成至少一个光束(9)的至少一个光源(1)；用于在扫描方向中双向地一维扫描该至少一个光束(9)的扫描设备(10)；以及光学元件(15)的阵列(14)，这些光学元件(15)在与扫描方向对应的方向中并排布置，从而至少一个光束(12)相继地撞击在光学元件(15)上，其中，光学元件(15)中的至少一些被设计为在与光学元件(15)并排布置的方向垂直的方向中扩展该至少一个光束(12)。

Description

用于交通工具的前照灯
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于交通工具的前照灯。
从WO 2014/121314 A1中已知前述类型的前照灯。该前照灯包括用于生成激光束的四个激光光源和用于在扫描方向中双向地一维扫描激光束的微反射镜设备。扫描的激光束撞击在用于将激光转换成白光的转换装置上。前照灯还包括用于将经转换的光投射到交通工具前方的道路上的投射系统。转换装置造成了相当大的损失。此外，经转换的光的颜色不能更改。另外，需要相对较大的投射系统来将经转换的光投射到道路上。
从US 2007/0177250 A1中已知另一前照灯。该前照灯包括用于生成光束的光源和用于在彼此垂直的两个方向中(尤其是在水平方向和垂直方向中)二维扫描光束的微反射镜。因此，前照灯可以实现交通工具前方的二维光分布图案。为了提供高分辨率光分布图案，微反射镜必须非常快速地移动，并且光源必须是高功率光源。
因此，本发明要解决的问题是要提供前述种类的前照灯，该前照灯可以更有效地实现交通工具前方的二维光分布图案，尤其是高分辨率光分布图案。
本发明通过具有权利要求1的特征的前述种类的前照灯来实现。从属权利要求涉及本发明的优选实施例。
根据权利要求1，前照灯还包括光学元件的阵列，这些光学元件在与扫描方向对应的方向中并排布置，从而至少一个光束相继地撞击在光学元件上，其中光学元件中的至少一些被设计为在与光学元件并排布置的方向垂直的方向中扩展至少一个光束。因此，尽管只有至少一个光束的一维扫描，光学元件仍可以有助于交通工具前方的二维光分布图案。
在交通工具内，光学元件可以在水平方向中并排布置，而光学元件可以在垂直方向中扩展至少一个光束。由于光学元件的这种定向，前照灯的光发射表面在水平方向中是细长的，而在垂直方向中是相当窄的。这可以导致有吸引力的前照灯设计。
尤其是，光学元件中的至少一个或一些可以是透镜和/或棱镜和/或板。例如，被设计为透镜的光学元件可以是球面透镜或柱面透镜或变形透镜。这样的元件能够有效地扩展至少一个光束。
存在可能性的是，扫描设备的扫描频率大于闪烁融合频率，从而发射的光分布在观察者看来是稳定的，其中尤其是扫描设备的扫描频率大于200Hz。因为扫描频率大于200Hz，所以扫描的光束会导致观察者感知为静态光分布图案的光分布图案。
可以提供的是，至少一个光源是激光光源，尤其是RGB激光光源，其中尤其是RGB激光光源包括分别发射红色、绿色和蓝色激光束的三个单个激光器，其中三个激光器的激光束重叠，从而由RGB激光光源发射单个白色激光束。RGB激光光源可能能够生成具有预定色温或时间上改变的色温的输出束。因此，可以提供具有不同颜色的光分布图案。
在替代实施例中，至少一个光源可以是具有用于产生白光的转换装置的激光光源。在另一个替代实施例中，至少一个光源可以是LED。
存在可能性的是，前照灯包括用于使激光束重叠和用于引导激光束的光学装置，其中尤其是前照灯可以包括用于使三个激光器的激光束重叠的光纤耦合器以及布置在三个激光器和光纤耦合器之间的用于将激光指引到光纤耦合器的三根光纤。光纤耦合器可靠地确保了激光束的重叠。
此外可能的是，前照灯包括布置在扫描设备和光学元件的阵列之间的用于将扫描的光束指引到光学元件的多根光纤，其中尤其是光纤之一被指派给光学元件之一。该配置可以促进前照灯中的组件的布置。此外，对于设计前照灯实现了更多的自由度。
可以提供的是，前照灯包括光学元件的一个以上的阵列，其中阵列在与光学元件并排布置的方向垂直的方向中布置为一个在另一个上方。尤其是在该情况下，前照灯可以包括一个以上的光源，其中尤其是光源之一被指派给光学元件的阵列之一。
存在可能性的是，前照灯包括用于根据至少一个光束的扫描来控制至少一个光源的控制装置，其中尤其是可以改变至少一个光束的强度或颜色，以实现有利的光分布图案。因此，可以非常灵活地设计光分布图案。
下面借助附图详细地描述本发明的优选示例性实施例。附图示出：
图1根据本发明的前照灯的示意图；
图2类似于图1的示意图，具有示意性指示的光分布图案。
在附图中，相同或功能相同的部件或光束用相同的附图标记表示。
图1中所图示的前照灯包括光源1，该光源1是具有分别发射红色、绿色和蓝色激光束的三个单个激光器2、3、4的RGB激光光源。RGB激光光源被提供有用于使三个激光器2、3、4的激光束重叠的光纤耦合器5。光源1还包括布置在三个激光器2、3、4和光纤耦合器5之间的用于将激光指引到光纤耦合器5的三根光纤6、7、8。
由于三个激光器2、3、4的颜色，RGB激光光源发射具有与白光对应的色温的输出光束9。光束9具有相对较小的直径，并且仅具有小的发散度。前照灯包括未在图中示出的控制装置。控制装置可以相应地驱动三个单独的激光器2、3、4，以生成具有预定色温的光束9。
此外，图1中所图示的前照灯包括用于在扫描方向中双向地一维扫描光束9的扫描设备10，该扫描方向位于图1的投影平面中。在交通工具内，扫描方向位于水平平面中。扫描设备10可以是检流计扫描仪或MEMS反射镜。图1示意性地示出了反射镜11，该反射镜11可以绕垂直于图1的投影平面的轴线倾斜。在图1中，图示了扫描的束12的若干不同位置。
扫描设备10的扫描频率应大于200Hz。因为扫描频率大于200Hz，所以扫描的光束12导致观察者感知为静态光分布图案的光分布图案13(参见图2)。
此外，图1中所图示的前照灯包括至少部分透明的光学元件15的阵列14，这些光学元件15在与扫描方向对应的方向中并排布置。因此，扫描的光束12相继地撞击在光学元件15上(见图1和图2)。
光学元件15中的至少一个或一些可以是透镜和/或棱镜和/或板。例如，被设计为透镜的光学元件15可以是球面透镜或柱面透镜或变形透镜。这样的元件15能够在与光学元件15并排布置的方向垂直的方向中扩展光束12。在交通工具内，光学元件15在水平方向中并排布置，而光学元件15中的至少一些在垂直方向中扩展光束12。
光学元件15可以彼此不同。尤其是光学元件15中的至少一些可以关于它们在水平和/或垂直方向中偏转光束9的能力而彼此不同。
图2示意性地示出了交通工具前方的光分布图案13。用于控制RGB激光光源的控制装置可以在束9的扫描期间改变束9的颜色或强度。例如，扫描的束12在第一角度范围内的强度可以小于在第二角度范围内的强度。
因此，控制装置以及光学元件15可以有助于光分布图案13的灵活设计。
在替代实施例中，前照灯包括布置在扫描设备10与光学元件15的阵列14之间的用于将扫描的光束12指引到光学元件15的多根光纤(未示出)。在该情况下，可以将光纤之一指派给光学元件15之一。
在另一个替代实施例中，前照灯包括光学元件15的一个以上的阵列14(未示出)，其中阵列15在垂直方向中布置为一个在另一个上方。在该情况下，前照灯可以包括一个以上的RGB激光光源，其中尤其是RGB激光光源之一被指派给光学元件15的阵列14之一。
附图标记列表
1 光源
2 用于发射红色激光束的激光器
3 用于发射绿色激光束的激光器
4 用于发射蓝色激光束的激光器
5 光纤耦合器
6 光纤
7 光纤
8 光纤
9 光束
10 扫描设备
11 反射镜
12 扫描的束
13 光分布图案
14 阵列
15 光学元件

Claims (10)

1.一种用于交通工具的前照灯，包括：
-用于生成至少一个光束(9)的至少一个光源(1)，
-用于在扫描方向中双向地一维扫描所述至少一个光束(9)的扫描设备(10)，
其特征在于，前照灯还包括光学元件(15)的阵列(14)，光学元件(15)在与扫描方向对应的方向中并排布置，从而至少一个光束(12)相继地撞击在光学元件(15)上，其中，光学元件(15)中的至少一些被设计为在与光学元件(15)并排布置的方向垂直的方向中扩展所述至少一个光束(12)。
2.根据权利要求1所述的前照灯，其特征在于，光学元件(15)中的至少一个或一些是透镜和/或棱镜和/或板。
3.根据权利要求2所述的前照灯，其特征在于，被设计为透镜的光学元件(15)是球面透镜或柱面透镜或变形透镜。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的前照灯，其特征在于，扫描设备(10)的扫描频率大于闪烁融合频率，从而发射的光分布在观察者看来是稳定的，其中尤其是扫描设备(10)的扫描频率大于200Hz。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的前照灯，其特征在于，所述至少一个光源(1)是激光光源，尤其是RGB激光光源，其中尤其是RGB激光光源包括分别发射红色、绿色和蓝色激光束的三个单个激光器(2、3、4)，其中，三个激光器的激光束重叠，从而由RGB激光光源发射单个白色激光束。
6.根据权利要求5所述的前照灯，其特征在于，前照灯包括用于使激光束重叠和用于引导激光束的光学装置，其中尤其是前照灯包括用于使三个激光器(2、3、4)的激光束重叠的光纤耦合器(5)以及布置在三个激光器(2、3、4)和光纤耦合器(5)之间的用于将激光指引到光纤耦合器(5)的三根光纤(6、7、8)。
7.根据权利要求1至6中的一项所述的前照灯，其特征在于，前照灯包括布置在扫描设备(10)和光学元件(15)的阵列(14)之间的用于将扫描的光束(12)指引到光学元件(15)的多根光纤，其中尤其是光纤之一被指派给光学元件(15)之一。
8.根据权利要求1至7中的一项所述的前照灯，其特征在于，前照灯包括光学元件(15)的一个以上的阵列(14)，其中，阵列(14)在与光学元件(15)并排布置的方向垂直的方向中布置为一个在另一个上方。
9.根据权利要求1至8中的一项所述的前照灯，其特征在于，前照灯包括一个以上的光源(1)，其中尤其是光源(1)之一被指派给光学元件(15)的阵列(14)之一。
10.根据权利要求1至9中的一项所述的前照灯，其特征在于，前照灯包括用于根据所述至少一个光束(9)的扫描来控制所述至少一个光源(1)的控制装置，其中尤其是所述至少一个光束(9)的强度或颜色能够被改变，以实现有利的光分布图案(13)。
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