CN116745684A - 微透镜阵列投影装置、照明装置和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微透镜阵列投影装置(1)，其具有至少一个光源(2)、场镜阵列(3)、投影透镜阵列(4)和在从光源(2)发射的光束路径(5)中布置在场镜阵列(3)与投影透镜阵列(4)之间的图案模板，用于从光源(2)所发射的光生成光图案(6)。根据本发明的微透镜阵列投影装置的特征在于，图案模板由微载玻片阵列(7)形成，该微载玻片阵列包括至少两个微载玻片(8)，其中至少一个微载玻片(8)通过至少一个致动器(9)在场镜阵列(3)与投影透镜阵列(4)之间的垂直于光轴(OA)定位的平面(E)中移动。

Description

微透镜阵列投影装置、照明装置和车辆
技术领域
本发明涉及一种根据在权利要求1的前序部分中更详细定义的类型的微透镜阵列投影装置、一种照明装置、一种车辆以及这种照明装置在车辆的环境检测系统中用于确定车道状况的用途。
背景技术
随着数字化程度的提高，车辆的自动化程度也越来越高。当今的车辆具有范围广泛的驾驶员辅助系统，其支持车辆驾驶员操作他们的车辆，并因此确保更高的舒适性和/或道路交通安全性的提高。这些驾驶员辅助系统中的一些系统(例如自适应巡航控制或停车辅助系统)需要环境信息，例如车辆周围区域中静态和/或动态的环境物体的存在以及它们与车辆的相对距离。一些驾驶员辅助系统(例如自适应底盘)还需要有关车辆即将行驶的道路状况的信息。
从一般的现有技术中已知用于环境监测的各种传感器系统。特别是超声波传感器、雷达传感器、具有单目摄像头或立体摄像头的摄像系统、以及激光扫描仪(如激光雷达)已经在汽车领域进行了尝试和测试。然而，在使用立体摄像头的情况下，对深度信息的计算质量在很大程度上取决于用于在所使用的两个摄像头之间分配图像信息的分配算法的质量。此外，这种系统只能在白天可靠地使用，并且其精度取决于距离。由于高成本和有限的垂直角分辨率，使用专用“地面激光雷达”来检测车道状况是无法大规模应用的。
另一种用于监测周围环境或获取深度信息的方法使用主动三角测量，特别是允许扫描车辆行驶的地基以分析其状况。由此可以特别快速有效地检测地面颠簸，例如坑洼、减速带或道路边界(如路缘石或与城镇公路平行的沟渠)。在此，投影仪将结构化的光图案投射到环境中，特别是投射到在行驶方向上位于车辆前方的车道上，其中由布置在车辆上的摄像头记录被环境反射的光图案的特征点。在此，通过考虑所谓的对极几何，可以确定距离或获得深度信息。由于摄像头和投影装置在车辆上的安装位置局部地偏移，当光图案由于颠簸或周围物体而扭曲时，可以识别由摄像头生成的摄像头图像中光图案的特征点的位移。根据光图案的扭曲程度可以计算深度信息。由于主动照明了场景，使用基于主动三角测量的系统来获取深度信息还允许在黑暗中使用。
DE 10 2015 008 774 A1公开了一种用于基于主动三角测量检测车辆周围区域的相应装置和相应方法。其中将车辆的像素式聚光灯用作投影装置。像素式聚光灯可以是车辆的前照灯或单独的聚光灯。在此，像素式聚光灯在短的时间窗口内将光图案投射到环境中，以至于光图案不能被人类感知。在此，记录周围环境的摄像头与像素式聚光灯彼此同步，由此，精确地在像素式聚光灯将光图案投射到周围环境中时拍摄周围环境的摄像头图像。由于光图案只是短时间地投射到环境中，车辆驾驶员不能感知到光图案，因此可以特别舒适地使用该文献中公开的方法。特别是，车辆驾驶员不会因此而眩目。在此，像素式聚光灯在基本照明之外可以附加地将光图案投射到环境中，或者也可以在发射光图案时短暂地停用或至少调暗基本照明。光图案可以包括例如线图案、条纹图案、点图案、网格图案、棋盘图案和/或伪随机图案。在此，像素式聚光灯的亮/暗调节如下进行，即，使得在发射光图案时基本照明的基本亮度随时间平均保持恒定。借助于该文献中公开的装置和方法，可以检测道路颠簸、道路边界和周围物体，并且可以确定它们相对于车辆的位置。该文献所公开的装置使用具有复杂结构的像素式聚光灯来生成光图案，因此是昂贵的。
此外，从一般的现有技术中已知所谓的微透镜阵列投影装置，也称为多孔径投影显示器，借助其可以发射结构化的光图案。为此，对象结构布置在光源与光图案要被投射到的投影平面之间的光路中，以便结构化光。此外，场镜阵列和投影透镜阵列布置在对象结构前后的光路中，借助于它们可以有针对性地聚焦或聚集由光源发射的光束。其中，场镜阵列和投影透镜阵列的每个透镜各分配有对象结构的一个子结构。这种微透镜阵列投影装置例如用于产生美观的车辆周围区域照明。与其他投影系统相比，借助于微型化的透镜阵列可以产生相对较大的景深。
例如从DE 10 2014 219 371 A1中已知一种用于机动车辆的具有这种微透镜阵列投影装置的照明装置。该文献描述了借助于该照明装置投射到车辆环境中的光图案作为泊车辅助、距离控制辅助和/或狭窄通道控制辅助的用途。借助于该文献所公开的照明装置投射到环境中的光图案聚焦到相对于车辆的指定距离处，使得光图案所包含的显示内容在车辆与光图案被投射到的物体之间的特定距离处显得清晰。若现在车辆驶向一个物体，则在到达指定距离时显示内容变得清晰，从而在到达指定距离时告知车辆驾驶员车辆与物体之间的指定距离已经到达。该照明装置还可以用于同时将多个光图案投射到环境中，这些光图案分别聚焦在距车辆不同距离的单独的焦平面上。由此创造了一种特别简单且成本低廉的装置，用于告知车辆驾驶员车辆与周围物体之间的距离。因此无需其他显示器即可使车辆与周围物体之间的距离可视化。在此，多孔径投影显示器也可以集成到车辆的至少一个前照灯和/或尾灯中。
此外，DE 10 2015 206 936 A1公开了一种用于使用主动三角测量检测机动车辆行驶路径中的障碍物的方法和装置。在该文献中使用由光源、线光栅和透镜组成的装置作为生成光图案的投影装置。其中，光源特别是由激光二极管形成并且被适配成用于发射红外光。线光栅可以由滤光轮形成，该滤光轮具有大量不同的线光栅，用于产生不同的线图案。通过旋转滤光轮，可以将各种线光栅引入光源与透镜之间的光路中。此外，由光源、线光栅和透镜组成的装置也可以绕水平轴和竖直轴枢转，以便能够将光图案投射到期望的目标区域中。但此处的缺点在于滤光轮仅具有有限的空间来进一步容纳线光栅。这严重限制了提供更多的线光栅来生成不同的光图案。此外，利用该文献中公开的装置投射到环境中的光图案仅具有相对较小的景深，这在获取位于车辆前方远处的周围区域中的深度信息时仅允许相对较低的精度水平。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于生成光图案的改进的微透镜阵列投影装置，该装置改进了基于主动三角测量的环境检测系统的精度，其中该精度也不受当前行驶情况的影响。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的微透镜阵列投影装置、具有权利要求7的特征的照明装置、具有权利要求8的特征的车辆以及具有权利要求9的特征的车辆照明装置在环境检测系统中的应用来实现。有利的设计方案和改进方案在从属权利要求中给出。
在开头提到的类型的微透镜阵列投影装置中，图案模板由微载玻片阵列形成，该微载玻片阵列包括至少两个微载玻片/微载片/微幻灯片，其中至少一个微载玻片能够通过至少一个致动器在场镜阵列与投影透镜阵列之间的垂直于光轴定位的平面中移动。
借助于微透镜阵列投影装置生成具有较大景深的光图案。微载玻片阵列实现了相对大量的不同的微载玻片的设置，这些微载玻片又允许生成单独的光图案。此外，微载玻片可以在平面中移动，由此能够将期望的光图案投射到期望的周围区域中。这允许根据当前存在的环境情况单独调整光图案。因此，通过移动一个或多个微载玻片可以在特定的周围区域中形成期望的光图案。在此，类似于现有技术，光图案可以包括线图案、条纹图案、点图案、网格图案、棋盘图案、伪随机图案等。例如，可以有针对性地增加或减少特定周围区域中的线或点密度。例如，也可以通过移动微载玻片相应地调整线的定向。例如，微载玻片可以通过旋转和/或平移在平面中移动。
微透镜阵列投影装置可以具有常规发光体作为光源，例如至少一种LED、OLED、激光和/或灯(例如卤素灯、白炽灯或气体放电灯)。
为了借助于微载玻片阵列生成光图案，场镜阵列和投影透镜阵列在光束路径中不强制必须具有与微载玻片阵列相同的截面积。微载玻片阵列具有小于这两个透镜阵列的截面积就已足够。换句话说，可以设置比微载玻片阵列中包括的微载玻片更多的场镜和投影透镜。这允许当透镜之间没有微载玻片时，光不受干扰地通过一对场镜和投影透镜传播。如果微载玻片现在在所述透镜之间移动，则由微载玻片生成的光图案被投射到与相应的一对场镜和投影透镜相对应的周围区域中。但一般来说，场镜和投影透镜的数量也可以与微载玻片的数量一致。如果现在移动这些微载玻片，则可以将单个微载玻片从一对透镜中移出。例如留空部被移动到该对透镜中，以使得光能够不受阻碍地通过该对透镜传播。也可以设置比透镜对更多的微载玻片。例如，由透镜对和特定的微载玻片生成的光图案可以通过移入替代的微载玻片来改变。
微透镜阵列投影装置的一种有利的改进方案设置为，至少两个微载玻片能够在彼此交叉的、特别是相互垂直的行和列中移动。以行和列布置微载玻片使得微载玻片能够特别灵活和简单地移动。
根据微透镜阵列投影装置的另一有利设计方案，至少一个致动器被适配成用于同时移动至少两个行和/或列，特别是以平移方式移动。由此可以简化根据本发明的微透镜阵列投影装置的结构。因此，移动大量不同的行和/或列需要较少的致动器，由此可以节省成本。为此，例如可以使致动器同时连接到多个行和/或列。例如，微载玻片可以布置成分段或不分段的条带，可以通过致动器使该条带在微载玻片阵列内平移。在此也可能的是，将各个条带根据其调节运动至少部分地从微载玻片阵列和/或从平面中对应于场镜阵列和投影透镜阵列的截面区域中推出。在此，致动器可以直接或间接地连接到至少一个微载玻片或相应的条带。通过在平面中移动微载玻片，相应的微载玻片相对于场镜阵列和投影透镜阵列的相应场镜和投影透镜的配属被改变。因此例如场镜和投影透镜的特定组合可以聚焦在特定的周围区域。如已经提到的，通过在相应的场镜与相应的投影透镜之间移动期望的微载玻片，可以将由相应的微载玻片生成的光图案投射到期望的周围区域中。一般而言，还可以设想，使不同的场镜和投影透镜对指向相同的周围区域，但具有不同的焦点，使由微载玻片生成的光图案不同程度地失真和/或以某种其他方式影响该光图案，例如在其光度上进行不同程度的减弱或极化。
微透镜阵列投影装置的另一有利的设计方案还设置为，至少一个致动器由压电致动器形成。由此可以简化微透镜阵列投影装置的结构并降低成本。此外，压电致动器特别耐冲击，这使得微透镜阵列投影装置能够在易受振动的环境中稳健运行。由此可以改进根据本发明的微透镜阵列投影装置的可靠性。
根据微透镜阵列投影装置的另一有利的设计方案，光源包括发光体，该发光体被适配成用于发射具有至少一个与红外光谱相对应的波长的光。在此，该发光体既可以发出固定波长的单色光，也可以同时发出多种波长。在此，一种波长可以对应于红外光谱，并且至少一种其他波长例如可以对应于可见光。然而，所有可由发光体产生的波长也可以都来源于红外光谱。由此可以生成人不可见的光图案，因此人们不会受到干扰和/或眩目。这也降低了光图案被环境光遮蔽/压制的风险。因此，光图案更容易被摄像头系统捕获。当在基于主动三角测量来确定深度信息的环境检测系统中使用借助于根据本发明的微透镜阵列投影装置生成的光图案时，还可以简化整个系统，因为光图案可以长期地(即连续地)投射到环境中，因此不需要摄像头与光源之间的同步来使摄像头生成的摄像头图像中的光图案可见。类似于开头提到的现有技术，例如在使用发射可见光的光源时，这种同步是必要的。
微载玻片优选地各自包括由对光源所发射的光透明和不透明的区段组成的图案，其中至少两个微载玻片具有彼此不同的图案。为了有针对性地照亮环境，一方面可以移动在场镜和投影透镜的特定组合之间的指定的微载玻片，其中不同的场镜和投影透镜对例如将由微载玻片生成的光图案投射到不同的周围区域中和/或使其不同程度地失真和/或聚焦。若微载玻片阵列的各个微载玻片还包括不同的图案，则可以根据当前的行驶情况更有针对性地照亮周围环境。例如，可以有针对性地增加或减少特定的周围区域中的线或点密度。由此也可以改变图案的各个组成部分的定向和/或可以交换投射到环境中的光图案的整体或各个区段。
根据本发明，照明装置包括至少一个如上所述的微透镜阵列投影装置。照明装置可以具有其他构件，例如反射器、反射镜、执行器、滤光器等。
根据本发明，车辆具有这种照明装置。车辆可以是任意车辆，例如汽车、卡车、厢式货车、公共汽车等。在此，照明装置例如可以集成到或形成车辆的至少一个前照灯和/或至少一个尾灯。这允许将借助于根据本发明的微透镜阵列投影装置投射到环境中的光图案发射到车辆的前部区域以及车辆的后部区域中。车辆也可以至少部分地被自动控制。在此，借助于通过根据本发明的微透镜阵列投影装置投射到环境中的光图案而获得的深度信息可以用作驾驶员辅助系统(例如主动底盘)和/或用于在车辆纵向和/或横向引导中进行调节干预的系统的输入变量。
根据本发明，如上所述的照明装置被用在车辆的环境检测系统中，以确定车辆可行驶的车道(特别是在行驶方向上位于车辆前方的车道)的车道状况。
在此，车道状况优选地基于主动三角测量来确定。这样的环境检测系统通常包括：用于生成光图案的至少一个照明装置，该光图案被投射到车辆行驶的车道上；用于生成光图案的摄像头图像的至少一个摄像头，其中该摄像头与车辆上的照明装置垂直和/或水平地相距一定距离布置；以及计算单元，其用于评估摄像头图像和/或用于输出控制信号以控制照明装置，以使该照明装置调整光图案适应当前的行驶情况。例如，如果车辆正在接近弯道，则必须调整光图案的发射，否则光图案将与沿弯道延伸的车道不匹配。在此，例如可以从对由摄像头生成的摄像头图像的分析中获取弯道的走向。计算单元可以由此输出用于控制致动器的致动信号，该致动器因此在场镜阵列与投影透镜阵列之间的平面中移动至少一个微载玻片。因此，可以将光图案投射到沿弯道延伸的车道上，以便例如针对弯道中存在的隆起和凹陷调整主动底盘，从而使车辆驾驶员能够获得舒适的驾驶体验。得益于对周围环境的主动照明，即使在黑暗中也可以检测车道状况。得益于结合微透镜阵列投影装置可产生的相对较大的景深，使得随着与车辆距离的增加而出现的检测精度的下降也较小。
附图说明
根据本发明的微透镜阵列投影装置、照明装置、车辆以及照明设备在车辆的环境检测系统中用于确定车辆行驶的道路的道路状况的用途的其他有利设计方案还自实施例中得出，下面参考附图更详细地描述这些实施例。
在附图中：
图1示出了基于主动三角测量的环境检测系统的原理示意图；
图2示出了投射到车辆将要行驶的车道上的示例性光图案；
图3示出了根据本发明的微透镜阵列投影装置的示意图；
图4示出了图3中所示的由场镜阵列、微载玻片阵列和投影透镜阵列组成的装置的细节视图；
图5示出了从光轴方向观察微载玻片阵列的俯视图；
图6示出了从光轴方向观察替代的微载玻片阵列的俯视图；并且
图7示出了根据变化的行驶情况对已经投射在车道上的光图案进行调整的示意图。
具体实施方式
图1示出了车辆13(在此是乘用车的形式)的基于主动三角测量的环境检测系统14的应用。环境检测系统14包括至少一个根据本发明的照明装置12、计算单元16和摄像头17。照明装置12又具有至少一个根据本发明的微透镜阵列投影装置1或由该投影装置形成。照明装置12特别是可以集成到车辆前照灯中或自身形成该车辆前照灯。借助于照明装置12将在图2中更详细示出的光图案6投射到在行驶方向F上位于车辆13前方的车道15上。借助于摄像头17记录光图案6。光图案6被车道15上的结构18(如坑洼或隆起物)扭曲。摄像头17相对于照明装置12具有尽可能大的垂直和/或水平偏移，以便可以尽可能不受干扰地记录投射到车道15上的扭曲的光图案6。由摄像头17生成的摄像头图像在计算单元16上被评估。在此检查光图案6被结构18扭曲到什么程度。通过分析光图案6的扭曲强度可以获得深度信息，以便能够得到关于车道15的车道状况的结论。
通常，还可以设想，车辆13还具有与行驶方向F相反、指向后方的照明装置12，例如在尾灯19中。类似地，车辆13具有向后指向的倒车摄像头20，以记录向后投射的光图案6。
由计算单元16计算出的深度信息或车道状况可以又用作驾驶员辅助系统(例如自适应底盘)的输入变量。
图2以俯视图示出了示例性光图案6。在图2中，光图案6由线图案形成。然而，一般来说，光图案6可以具有任何可设想的设计。例如也可以是条纹图案、点图案、网格图案、棋盘图案和/或伪随机图案。在此处所示的实施例中，光图案6具有水平线和竖直线，其中竖直线特别是与车辆13的车轮将要行驶的行驶轨迹重合。未失真的光图案6在图2的左半部分中示出。在图2的右半部分中，光图案6被地面隆起物(此处是减速带的形式)扭曲。特别是，光图案被设计成，对于其中投射光图案6并与车辆13的行驶轨迹相重合的特定周围区域，实现更高的图案内容密度，这里是竖直条纹。
图3示出了根据本发明的微透镜阵列投影装置1的示意图。其包括光源2，例如具有至少一种LED、OLED形式的发光体、激光、白炽灯等。可选的透镜21位于光束路径5中光源2的下游。透镜21可以任意设计。例如可以具有至少一个平面、凸面或凹面。
光在透镜21之后撞击到包括大量场镜的场镜阵列3上。特别是，场镜正交地布置在由行Z和列S(在图5中参照微载玻片阵列7的示例更详细地示出)形成的二维矩阵中。
微载玻片阵列7邻接场镜阵列3。该微载玻片阵列包括大量微载玻片8，这些微载玻片又具有由对于光源2所发射的光而言透明的区段11.1和不透明的区段11.2组成的图案10。区段11.1和11.2在图5中更详细地显示。借助于微载玻片8或微载玻片8所包含的图案10，可以由光源2所发射的光生成光图案6。
投影透镜阵列4邻接微载玻片阵列7。在此，微载玻片8能够在与光轴OA正交的平面E内移动。通过移动微载玻片8可以改变光图案6。
光图案6进而落在未示出的反射平面上(例如车道15上)的焦平面FE中。焦平面FE在此不一定必须如图3所示平行于平面E定向。特别是，根据本发明的微透镜阵列投影装置1被实施成使得如图1所示投射到车道15上的光图案6沿着其在车道15上的完整投影都显得清晰。为此，场镜阵列3和投影透镜阵列4的各个场镜和投影透镜可以具有彼此不同的焦点。特别是，指定的微载玻片8配属于指定的一对场镜和投影透镜。通过在平面E中移动微载玻片8可以更改此配属。
特别是，光源2被适配成用于发射红外光。红外光具有无法被人感知的优点，因此人们不会被光图案6打扰和/或分心。此外，光图案6因此几乎不受甚至完全不受被周围环境反射的环境光的影响。
根据本发明的微透镜阵列投影装置1还可以具有未示出的其他构件，例如附加透镜、滤光器、反射器、反射镜、散热器、调节装置等。
图3还包括细节A，其在图4中更详细地示出。如图5所示，微载玻片阵列7例如可以具有完全封闭或在至少一侧开口的框架22。在框架22上有基板23，在该基板上布置有场镜和投影透镜。还可以设想，框架22形成基板23，或者场镜和/或投影透镜以任意的方式直接或间接地放置在微载玻片阵列7上。
图5示出了从光轴OA方向观察微载玻片阵列7的俯视图。在图5的实施例中，微载玻片8布置在此处彼此正交的行Z和列S中。然而，一般而言，行Z和列S也可以以任意角度相交，例如以60°角相交。微透镜阵列投影装置1或微载玻片阵列7可以包括用于移动微载玻片8的至少一个致动器9。在此，致动器9可以邻接框架22或者例如穿过框架22的侧开口突出，并且可以连接到至少一个微载玻片8和/或适合于容纳微载玻片8的上级结构(例如图6中所示的条带24)。致动器9特别可以是压电致动器。致动器9例如可以施加平移行程，以在x或y方向上移动微载玻片8。在此，特别有利的是，借助于致动器9可以同时移动在至少两个行Z和/或列S中的微载玻片8。由此可以减少所需的致动器9的数量，这简化了根据本发明的微透镜阵列投影装置1的构造，进而可以节省成本。通常还可以设想，微载玻片阵列7的各至少一行Z和/或一列S被实施成固定不动的。
大量单独的微载玻片8位于微载玻片阵列7的行Z和/或列S内。这些微载玻片可以具有不同的图案10，这些图案由至少一个对于光源2所发射的光而言透明的区段11.1和不透明的区段11.2组成。在图5的示例中仅示出了两个微载玻片8的两个示例性图案10。也可以多个微载玻片8具有相同的图案10。
如图6所示，列S的移动或者如图所示的行Z的移动只能沿着方向x或y之一进行。在图6中，各个微载玻片8以条带24的形式布置，其中条带24可以沿x方向移动。在图6的示例中，单个或所有微载玻片8在y方向上的平移运动是不可能的。这进一步简化了微载玻片阵列7的构造。在此，各个致动器9可以这样移动条带24，即，使得布置在微载玻片阵列7中任意的水平位置处的微载玻片8可以被移动到任意的其他水平位置处。为此，致动器9可以直接或间接地连接到条带24或微载玻片8。
条带24也可以被分段，使得微载玻片8在x和y方向上都能够平移(未示出)。此外，至少一个条带24还可以具有另外的微载玻片8*和/或留空部25，以便能够生成替代的光图案6和/或能够不受阻碍地传播光。由于条带24阻止光不受干扰地通过一对透镜传播，条带24本身也可以充当“光圈”。
图7示出了车辆13的典型行驶情况的俯视图。借助于从现有技术中已知的微透镜阵列投影显示器，只能生成固定的光图案6*，该光图案能够如实线所示投射到笔直延伸的车道15.1上。然而，若车道15.2如虚线所示沿曲线延伸，相关的车道区域就不会被充分照亮。但借助于根据本发明的微透镜阵列投影装置1和相应的照明装置12，可以改变光图案6，使其与弯曲的车道15.2重合。这实现了对车辆13实际行驶的车道15的理想照明。由此，光图案6对当前存在的行驶情况的适应是可能的。除了使光图案6灵活适应偏离的道路情况和/或行驶动态情况之外，根据本发明的微透镜阵列投影装置1因此能够特别可靠地检测车道15，即使在黑暗中以及在从光图案6到车辆13的任意距离处，这得益于通过应用微透镜阵列投影装置生成的光图案6的大景深。由此减弱了随着与车辆13距离的增加而出现的检测精度的下降。由于红外光源的使用，相应的环境检测系统14还对于环境光是鲁棒的并且复杂性低。

Claims (10)

1.一种微透镜阵列投影装置(1)，其具有至少一个光源(2)、场镜阵列(3)、投影透镜阵列(4)以及图案模板，所述图案模板在从所述光源(2)发射的光束路径(5)中布置在所述场镜阵列(3)与所述投影透镜阵列(4)之间，用于从所述光源(2)所发射的光生成光图案(6)，
其特征在于，
所述图案模板由微载玻片阵列(7)形成，所述微载玻片阵列包括至少两个微载玻片(8)，其中至少一个微载玻片(8)能够通过至少一个致动器(9)在所述场镜阵列(3)与所述投影透镜阵列(4)之间的垂直于光轴(OA)定位的平面(E)中移动。
2.根据权利要求1所述的微透镜阵列投影装置(1)，
其特征在于，
所述至少两个微载玻片(8)能够在彼此交叉的、特别是相互垂直的行(Z)和列(S)中移动。
3.根据权利要求2所述的微透镜阵列投影装置(1)，
其特征在于，
所述至少一个致动器(9)被适配成用于同时移动、特别是以平移方式移动至少两个行(Z)和/或列(S)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的微透镜阵列投影装置(1)，其特征在于，
所述至少一个致动器(9)由压电致动器形成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的微透镜阵列投影装置(1)，其特征在于，
所述光源(2)包括发光体，所述发光体被适配成用于发射具有至少一个与红外光谱相对应的波长的光。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的微透镜阵列投影装置(1)，其特征在于，
所述微载玻片(8)各自包括由对于所述光源(2)所发射的光而言透明的区段(11.1)和不透明的区段(11.2)组成的图案(10)，其中至少两个所述微载玻片(8)具有彼此不同的图案(10)。
7.一种照明装置(12)，
其特征在于
至少一个根据权利要求1至6中任一项所述的微透镜阵列投影装置(1)。
8.一种车辆(13)，
其特征在于
至少一个根据权利要求7所述的照明装置(12)。
9.根据权利要求7所述的照明装置(12)在车辆(13)的环境检测系统(14)中的用途，用于确定所述车辆(13)所行驶的车道(15)、特别是在行驶方向(F)上位于所述车辆(13)前方的车道(15)的车道状况。
10.根据权利要求9所述的用途，
其特征在于，
所述车道状况基于主动三角测量来确定。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022106351A1 (de) 2022-03-18 2023-09-21 Ams OSRAM Automotive Lighting Systems GmbH Projektionssystem und fahrzeugleuchte
DE102022002766B4 (de) 2022-07-29 2024-04-25 Mercedes-Benz Group AG Verfahren zur dreidimensionalen Rekonstruktion einer Fahrzeugumgebung

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010043829B4 (de) * 2010-11-12 2023-04-20 Robert Bosch Gmbh Optisches Abtastsystem und optisches Abtastverfahren
AT514967B1 (de) * 2013-10-25 2015-08-15 Zizala Lichtsysteme Gmbh Mikroprojektions-Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer
DE102014219371A1 (de) 2014-09-25 2016-03-31 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit einer Beleuchtungseinrichtung
JP6108140B2 (ja) 2014-11-07 2017-04-05 大日本印刷株式会社 光学装置
DE102015206936A1 (de) 2015-04-16 2016-10-20 Automotive Lighting Reutlingen Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Detektieren von Hindernissen im Fahrweg eines Kraftfahrzeugs
DE102015008774B4 (de) 2015-07-07 2018-01-04 Daimler Ag Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung eines Fahrzeug-Umfelds
DE102016204342A1 (de) * 2016-03-16 2017-09-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug
DE102016122856B4 (de) 2016-11-28 2024-03-07 HELLA GmbH & Co. KGaA Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung einer Fahrzeugumgebung
EP3486555A1 (de) * 2017-11-21 2019-05-22 ZKW Group GmbH Lichtmodul für einen kraftfahrzeugscheinwerfer
DE102018116511B3 (de) * 2018-07-09 2019-07-11 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren zur Tiefenwahrnehmung basierend auf beidseitig angeordneten Scheinwerfern eines Fahrzeugs
DE102019209090A1 (de) 2019-06-24 2020-12-24 Osram Gmbh Fahrzeug mit lichtprojektionssystem
DE102019006911A1 (de) * 2019-10-02 2020-08-20 Daimler Ag Vorrichtung und Verfahren zur automatisierten Erfassung eines Fahrtzielbereichs

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