DE102019131052A1 - Lidar-integrierte beleuchtungsvorrichtung für ein fahrzeug - Google Patents

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Byoung Suk Ahn
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Abstract

Eine für ein Fahrzeug ausgestaltete LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung ist offenbart. In der vorgesehenen LiDAR-integrierten Beleuchtungsvorrichtung sind die Position, an welcher ein Scheinwerfer bereitgestellt ist, und die Position, an welcher ein LiDAR bereitgestellt ist, identisch und wird dann eine Verkleinerung der Anordnung erzielt wird. Ferner wird durch gemeinsames Nutzen von Bauteilen die Anzahl an Bauteilen verringert und werden dann die Herstellungskosten verringert.

Description

  • Hintergrund der vorliegenden Erfindung
  • Gebiet der vorliegenden Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung (wobei LiDAR für „light detection and ranging“ steht, zu Deutsch „Licht-Detektion-und-Entfernungsmessung“) für ein Fahrzeug, in welcher Funktionen ein Scheinwerfer und ein LiDAR ihre jeweiligen Funktionen in einem einzigen Raum realisieren.
  • Beschreibung der bezogenen Technik
  • Im Allgemeinen sind Fahrzeuge mit Beleuchtungssystemen ausgestattet, welche den Zweck, es dem Fahrer zu ermöglichen, ein in einer Fahrtrichtung vorausliegendes Objekt bei einer Nachtfahrt zu sehen, und einen Anwendungszweck, andere Fahrzeuge oder andere Verkehrsteilnehmer über den Fahrzustand des Fahrzeugs des Fahrers zu benachrichtigen, haben. Scheinwerfer, auch als „Frontscheinwerfer“ oder „Fahrzeugscheinwerfer“ bezeichnet, sind Beleuchtungsleuchten mit einer Funktion des Beleuchtens einer vorausliegenden Strecke, entlang welcher ein Fahrzeug fahren wird.
  • Unterdessen Jahren wurde ein LiDAR in einem autonomen Fahrzeug zum Umsetzen einer autonomen Funktionsweise bereitgestellt. Solch ein LiDAR ist dazu eingerichtet, einen Abstand zwischen dem Fahrzeug und einem Ziel durch Ausstrahlen von Laserlicht zu erfassen mittels Messens der Zeit, welche das Laserlicht dafür benötigt, von einem Sensor empfangen zu werden, nachdem es zum Ziel ausgesendet wurde.
  • Solch ein LiDAR ist an einer Position, welche von derjenigen eines Scheinwerfers des Fahrzeugs verschieden ist, bereitgestellt, obwohl die Positionen ähnlich sind, und dann kann es notwendig sein, unterschiedliche Installationsräume für den Scheinwerfer und das LiDAR sicherzustellen. Da der Scheinwerfer und das LiDAR in unterschiedlichen Räumen angebracht werden, kann es Probleme dahingehend geben, dass es eine Erhöhung der Installationsräume und eine Erhöhung der Bauteileanzahl gibt. Wenn ferner optimale Installationspositionen des Scheinwerfers und des LiDAR identisch sind, kann es Probleme dahingehend geben, dass die Position einer unter dem Scheinwerfer und dem LiDAR ausgewählte Einrichtung verändert werden muss, trotz der Verschlechterung der Funktion der ausgewählten Einrichtung.
  • Die Informationen, welche in diesem Hintergrund-Abschnitt offenbart sind, dienen lediglich dem Verbessern des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als Zugeständnis oder als irgendeine Andeutung, dass diese Informationen zum Stand der Technik, wie er dem Fachmann schon bekannt ist, gehören, angesehen werden.
  • Erläuterung der Erfindung
  • Diverse Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine für ein Fahrzeug ausgestaltete LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung (wobei LiDAR für „light detection and ranging“ steht, zu Deutsch „Licht-Detektion-und-Entfernungsmessung“) zu schaffen, bei welcher die Position, an welcher ein Scheinwerfer bereitgestellt wird, und die Position, an welcher ein LiDAR bereitgestellt wird, (z.B. zumindest im Wesentlichen) identisch sind, was sie zum Erzielen einer Verkleinerung des Aufbaus (z.B. eines erforderlichen Bauraums) ausgestaltet.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können die vorstehend genannten und weitere Ziele erreicht werden, indem eine für ein Fahrzeug ausgestaltete LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung bzw. Leuchtvorrichtung (z.B. Beleuchtungsvorrichtung mit integriertem LiDAR, insbesondere Scheinwerfervorrichtung mit integriertem LiDAR) bereitgestellt wird, welches aufweist: eine erste Lichtquelle zum Aussenden von Licht für Strahlmuster bzw. Lichtverteilungsmuster (kurz: Strahlmuster), eine von der ersten Lichtquelle im Abstand angeordnete zweite Lichtquelle zum Aussenden von Licht zur LiDAR-Erfassung, eine Reflexionseinheit, welche zum Empfangen des Lichts für Strahlmuster von der ersten Lichtquelle und des Lichts zur LiDAR-Erfassung von der zweiten Lichtquelle eingerichtet ist und welche dazu eingerichtet ist, Reflexionswinkel für das Licht für Strahlmuster und das Licht zur LiDAR-Erfassung zu variieren, wobei Bewegungspfade des Lichts für Strahlmuster und des Lichts zur LiDAR-Erfassung verändert werden, einen ersten Reflexionsspiegel zum Empfangen des von der Reflexionseinheit reflektierten Lichts für Strahlmuster und Verändern des Lichts für Strahlmuster in sichtbares Licht, während das Licht für Strahlmuster davon reflektiert wird, wobei (z.B. im Anschluss an die Reflexion und Veränderung des Lichts für Strahlmuster in sichtbares Licht) das sichtbare Licht für Strahlmuster nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet wird, einen zweiten Reflexionsspiegel zum Empfangen des von der Reflexionseinheit reflektierten Lichts zur LiDAR-Erfassung und Reflektieren des Lichts zur LiDAR-Erfassung, damit das reflektierte Licht zur LiDAR-Erfassung nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet wird, ein erstes Optiksystem zum Projizieren des durch den ersten Reflexionsspiegel reflektierten (z.B. dabei auch in sichtbares Licht veränderten) Lichts für Strahlmuster nach außerhalb des Fahrzeugs, und ein zweites Optiksystem zum Zerstreuen des durch den zweiten Reflexionsspiegel reflektierten Lichts zur LiDAR-Erfassung nach außerhalb des Fahrzeugs.
  • Die LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung kann ferner Lichtempfangseinheit zum Empfangen des Lichts zur LiDAR-Erfassung, welches reflektiert und zurückgeschickt wird, nachdem es nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet wurde, und zum Wandeln des empfangenen Lichts in ein elektrisches Signal aufweisen.
  • Mehrere opake Barrieren können, an einem Querschnitt des ersten Reflexionsspiegels, derart angebracht sein, dass sie sich linear erstrecken, wobei sie voneinander im Abstand angeordnet sind.
  • Eine Zerstreuungseinheit kann zwischen der Reflexionseinheit und dem ersten Reflexionsspiegel angebracht sein, um das Licht für Strahlmuster zu zerstreuen.
  • Die Reflexionseinheit kann eine digitale Mikrospiegel-Einrichtung (z.B. digitale Mikrospiegelaktor-Einrichtung, kurz DMD, abgeleitet vom Englischen „Digital Micromirror Device“) sein, welche eine Mehrzahl von Mikrospiegeln aufweist, von denen jeder dazu eingerichtet ist, seinen Winkel durch sein Ein/Aus-Schalten (z.B. Aktivieren/Deaktivieren) gemäß einem daran eingegebenen Ansteuersignal zu verändern, was einen Bewegungspfad des darauf auftreffenden Lichts verändert.
  • Die erste Lichtquelle und die zweite Lichtquelle können auf einer Seite der Reflexionseinheit angebracht sein. Die zweite Lichtquelle kann von einer ersten Verbindungslinie, welche die erste Lichtquelle und die Reflexionseinheit verbindet, in einer Aufwärts- oder Abwärtsrichtung davon im Abstand angeordnet sein.
  • Die Reflexionseinheit kann geneigt angebracht sein, um das Licht für Strahlmuster und das Licht zur LiDAR-Erfassung, welche darauf auftreffen, so zu lenken, dass sie (die beiden Lichttypen) nach deren Reflexion (an der Reflexionseinheit) sich nach oben oder nach unten bewegen. Der erste Reflexionsspiegel und das erste Optiksystem können oberhalb des zweiten Reflexionsspiegels und des zweiten Optiksystems angebracht sein, wenn die zweite Lichtquelle oberhalb der ersten Lichtquelle angebracht ist.
  • Die Reflexionseinheit kann eine Mittelachse aufweisen, welche mit einem ersten Winkel von einer virtuellen senkrechten Linie geneigt ist, und eine Neigungsrichtung der Mittelachse ist so eingestellt (z.B. gesetzt, festgelegt), dass das Licht für Strahlmuster und das Licht zur LiDAR-Erfassung sich in eine Richtung, welche zu einer Richtung, in welche das Licht für Strahlmuster und das Licht zur LiDAR-Erfassung nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet werden, entgegengesetzt ist, bewegen.
  • Der erste Reflexionsspiegel und das erste Optiksystem können auf einer Linie, welche sich in eine Richtung erstreckt, in welche das Licht für Strahlmuster nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet wird, angebracht sein. Der erste Reflexionsspiegel kann auf einer optischen Achse, welche sich in eine Richtung, in welche das von der ersten Lichtquelle ausgesendete Licht für Strahlmuster sich bewegt, nachdem es durch die Reflexionseinheit reflektiert wurde, erstreckt, angebracht sein und kann geneigt angeordnet sein, so dass das darauf auftreffende Licht für Strahlmuster sich in Richtung zum ersten Optiksystem bewegt.
  • Der erste Reflexionsspiegel kann senkrecht von der Mittelachse der Reflexionseinheit beabstandet sein, wobei er mit einem Winkel, der gleich 1/2 des ersten Winkels ist, bezüglich einer ersten Anordnungslinie des Verbindens des ersten Reflexionsspiegels und des ersten Optiksystems geneigt ist.
  • Die zweite Lichtquelle kann von einer Verbindungslinie, die die erste Lichtquelle und die Reflexionseinheit verbindet, in einer Aufwärtsrichtung um einen zweiten Winkel im Abstand angeordnet sein.
  • Der zweite Reflexionsspiegel und das zweite Optiksystem können auf einer Linie, die sich in eine Richtung, in welche das Licht zur LiDAR-Erfassung nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet wird, erstreckt, angeordnet sein. Der zweite Reflexionsspiegel kann auf einer optischen Achse, welche sich in einer Richtung, in welche das von der zweiten Lichtquelle ausgesendete Licht zur LiDAR-Erfassung sich bewegt, nachdem es durch die Reflexionseinheit reflektiert wurde, erstreckt, angeordnet sein und kann geneigt angeordnet sein, so dass das darauf auftreffende Licht zur LiDAR-Erfassung sich in Richtung zum zweiten Optiksystem bewegt.
  • Der zweite Reflexionsspiegel kann einen ersten Reflektor, der derart angebracht ist, dass er nach unten hin um den zweiten Winkel von einer optischen Achse des Lichts für Strahlmuster, welches sich bewegt, nachdem es durch die Reflexionseinheit reflektiert wurde, beabstandet ist, wobei er (der erste Reflektor) mit einem Winkel, der gleich 1/2 des zweiten Winkels ist, bezüglich des Lichts zur LiDAR-Erfassung, welches sich bewegt, nachdem es durch die Reflexionseinheit reflektiert wurde, geneigt ist, und einen zweiten Reflektor, der derart angebracht ist, dass er Licht zur LiDAR-Erfassung, welches durch den ersten Reflektor reflektiert wurde, empfängt, wobei er (der zweite Reflektor) mit einem Winkel, der gleich 1/2 des ersten Winkels ist, bezüglich einer zweiten Anordnungslinie des zweiten Reflexionsspiegels und des zweiten Optiksystems geneigt ist, aufweisen.
  • Der erste Reflektor kann ausgebildet sein, so dass er eine Fläche aufweist, die bezüglich der Mittelachse der Reflexionseinheit gekrümmt ist.
  • Das zweite Optiksystem kann ferner eine erste Streulinse (z.B. Diffusorlinse, Zerstreuungslinse) zum horizontalen Streuen des Lichts zur LiDAR-Erfassung, welches sich bewegt, nachdem es durch den zweiten Reflexionsspiegel reflektiert wurde, und eine zweite Streulinse zum vertikalen Streuen des durch die erste Streulinse horizontal zerstreuten Lichts zur LiDAR-Erfassung aufweisen.
  • In der LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau sind die Position, an der ein Scheinwerfer bereitgestellt wird, und die Position, an der ein LiDAR bereitgestellt wird, (z.B. zumindest im Wesentlichen) identisch. Dementsprechend kann es einen zum Erzielen einer Aufbauverkleinerung ausgestalteten Effekt geben. Ferner kann es durch gemeinsames Nutzen von Bauteilen möglich sein, die Bauteileanzahl zu verringern, und dann können die Herstellungskosten verringert sein.
  • Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung weisen weitere Eigenschaften und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder darin detaillierter ausgeführt werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Ansicht, welche beispielhaft eine für ein Fahrzeug ausgestaltete LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt (wobei LiDAR kurz für „light detection and ranging“ steht),
    • 2, 3, 4 und 5 sind Ansichten, welche die in 1 dargestellte LiDAR-integrierten Beleuchtungsvorrichtung erläutern,
    • 6 ist eine Ansicht, welche eine für ein Fahrzeug ausgestaltete LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung gemäß diversen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt, und
    • 7 ist eine Ansicht, welche die in 6 dargestellte LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung erläutert.
  • Es ist zu verstehen, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellungsweise von verschiedenen Eigenschaften darstellen, um die Grundprinzipien der Erfindung aufzuzeigen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, einschließlich z.B. konkrete Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen, wie sie hierin offenbart sind, werden (zumindest) teilweise von der jeweiligen geplanten Anwendung und Nutzungsumgebung vorgegeben.
  • In den Figuren beziehen sich durchgehend durch zahlreiche Figuren der Zeichnungen gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder gleichwertige Bauteile der vorliegenden Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüche definiert, enthalten sein können.
  • Es wird nun im Detail auf die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die mit einer für ein Fahrzeug ausgestalteten LiDAR-integrierten Beleuchtungsvorrichtung im Zusammenhang stehen, Bezug genommen, wobei deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht werden. Wann immer möglich, werden durchgehend durch die Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen genutzt, um die gleichen oder ähnliche Teile zu kennzeichnen.
  • 1 ist eine Ansicht, welche beispielhaft eine für ein Fahrzeug ausgestaltete LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 2, 3, 4 und 5 sind Ansichten, welche die in 1 dargestellte LiDAR-integrierten Beleuchtungsvorrichtung erläutern. 6 ist eine Ansicht, welche eine für ein Fahrzeug ausgestaltete LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung gemäß diversen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt. 7 ist eine Ansicht, welche die in 6 dargestellte LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung erläutert.
  • Wie in 1, 2, 3 und 4 dargestellt, weist die LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung bzw. Leuchtvorrichtung (z.B. Beleuchtungsvorrichtung mit integriertem LiDAR, insbesondere Scheinwerfervorrichtung mit integriertem LiDAR) gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf: eine erste Lichtquelle 10 zum Aussenden von Licht für Strahlmuster bzw. Lichtverteilungsmuster (kurz: Strahlmuster - z.B. zur Erzeugung von Strahlmuster für die Fahrbahnausleuchtung genutztes Licht), eine von der ersten Lichtquelle 10 im Abstand angeordnete zweite Lichtquelle 20 zum Aussenden von Licht zur LiDAR-Erfassung (z.B. für die Erfassung mittels LiDAR genutztes Licht), eine Reflexionseinheit 30, welche zum Empfangen des Lichts für Strahlmuster von der ersten Lichtquelle 10 und des Lichts zur LiDAR-Erfassung von der zweiten Lichtquelle 20 eingerichtet ist und welche dazu eingerichtet ist, Reflexionswinkel für das Licht für Strahlmuster und das Licht zur LiDAR-Erfassung zu variieren, wobei Bewegungspfade (z.B. Laufwege) des Lichts für Strahlmuster und des Lichts zur LiDAR-Erfassung verändert werden, einen ersten Reflexionsspiegel 40 zum Empfangen des von der Reflexionseinheit 30 reflektierten Lichts für Strahlmuster und Verändern des Lichts für Strahlmuster in sichtbares Licht, während das Licht für Strahlmuster davon reflektiert wird, wobei (z.B. im Anschluss an die Reflexion und Veränderung des Lichts für Strahlmuster in sichtbares Licht) das sichtbare Licht für Strahlmuster nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet wird, einen zweiten Reflexionsspiegel 50 zum Empfangen des von der Reflexionseinheit 30 reflektierten Lichts zur LiDAR-Erfassung und Reflektieren des Lichts zur LiDAR-Erfassung, wobei das reflektierte Licht zur LiDAR-Erfassung nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet wird, ein erstes Optiksystem 60 zum Projizieren des durch den ersten Reflexionsspiegel 40 reflektierten (z.B. dabei auch in sichtbares Licht veränderten) Lichts für Strahlmuster nach außerhalb des Fahrzeugs, und ein zweites Optiksystem 70 zum Zerstreuen des durch den zweiten Reflexionsspiegel 50 reflektierten Lichts zur LiDAR-Erfassung nach außerhalb des Fahrzeugs. Im vorliegenden Fall kann die LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung ferner eine Lichtempfangseinheit 80 zum Empfangen des Lichts zur LiDAR-Erfassung, welches reflektiert und zurückgeschickt wird, nachdem es nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet wurde, und zum Wandeln des empfangenen Lichts in ein elektrisches Signal aufweisen.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann die LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die erste Lichtquelle 10, die zweite Lichtquelle 20, die Reflexionseinheit 30, den ersten Reflexionsspiegel 40, den zweiten Reflexionsspiegel 50, das erste Optiksystem 60 und das zweite Optiksystem 70 aufweisen. Alle diese Komponenten sind in einem einzigen Installationsraum angebracht, um dadurch sowohl eine Scheinwerferfunktion als auch eine LiDAR-Funktion zu realisieren. Das heißt, dass das Licht für ein Strahlmuster, welches von der ersten Lichtquelle 10 ausgesendet wird, über die Reflexionseinheit 30, den ersten Reflexionsspiegel 40 und das erste Optiksystem 60 nach außerhalb des Fahrzeugs projiziert wird, wohingegen das Licht zur LiDAR-Erfassung, welches von der zweiten Lichtquelle 20 ausgesendet wird, über die Reflexionseinheit 30, den zweiten Reflexionsspiegel 50 und das zweite Optiksystem 70 nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet wird, durch ein Objekt reflektiert wird und dann in die Lichtempfangseinheit 80 eingegeben wird und dann der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt erkannt werden kann.
  • Die erste Lichtquelle 10 sendet Laserlicht mit einer Wellenlänge in einem sichtbaren Wellenlängenband, das mit bloßem Auge erkennbar ist, aus und dann kann Licht für Strahlmuster sichtbar auf eine Fahrbahnoberfläche projiziert werden. Demgegenüber sendet die zweite Lichtquelle 20, als Laserlicht, Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 905 nm, d.h. Licht zur LiDAR-Erfassung zum Detektieren eines Objekts bezogen auf das Fahrzeug, aus.
  • Das von der ersten Lichtquelle 10 ausgesendete Licht für Strahlmuster und das von der zweiten Lichtquelle 20 ausgesendete Licht zur LiDAR-Erfassung treffen auf die Reflexionseinheit 30 auf. Im vorliegenden Fall kann die Reflexionseinheit 30 eine digitale Mikrospiegel-Einrichtung (z.B. digitale Mikrospiegelaktor-Einrichtung, kurz DMD, abgeleitet vom Englischen „Digital Micromirror Device“) sein, welche einen oder mehrere (Mikro-)Spiegel aufweist, um einen Winkel davon durch Ein-/Aus-Schalten (z.B. Aktivieren/Deaktivieren-Umschalten) davon in Abhängigkeit von einem daran eingegebenen Ansteuersignal zu verändern, so dass ein Bewegungspfad des darauf auftreffenden Lichts verändert wird. Das heißt, dass die Reflexionseinheit 30 Bewegungspfade des Lichts für Strahlmuster und des Lichts zur LiDAR-Erfassung verändern kann, indem ein Winkel des Spiegels bezüglich einer Mittelachse der Reflexionseinheit 30 in Abhängigkeit von einem Ein/Aus-Schalten eingestellt wird. Die Einstellung des Spiegelwinkels kann durch eine Steuereinrichtung gesteuert werden. Dementsprechend können Bewegungspfade des von der ersten Lichtquelle 10 ausgesendeten Lichts für Strahlmuster und des von der zweiten Lichtquelle 20 ausgesendeten Lichts zur LiDAR-Erfassung in Abhängigkeit vom Spiegelwinkel der Reflexionseinheit 30 verändert werden.
  • Dementsprechend wird das Licht für Strahlmuster von der ersten Lichtquelle 10, welches durch die Reflexionseinheit 30 reflektiert wird, nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet, nachdem es in seiner Bewegungsrichtung durch den ersten Reflexionsspiegel 40 verändert wurde, wohingegen das Licht zur LiDAR-Erfassung, welches von der zweiten Lichtquelle 20 ausgesendet wird, wird nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet, nachdem es in seiner Bewegungsrichtung durch den zweiten Reflexionsspiegel 50 verändert wurde.
  • Im vorliegenden Fall wird das von der ersten Lichtquelle 10 ausgesendete Licht für Strahlmuster durch den ersten Reflexionsspiegel 40 in sichtbares Licht verändert, um die Fahrbahnoberfläche zu beleuchten, und wird dann nach Passieren des ersten Optiksystems 60 nach außerhalb des Fahrzeugs projiziert. Ferner kann eine Zerstreuungseinheit 90 zwischen der Reflexionseinheit 30 und dem ersten Reflexionsspiegel 40 angebracht sein, um das Licht für Strahlmuster zu zerstreuen, und das Licht für Strahlmuster kann dann deutlich auf eine Fahrbahnoberfläche projiziert werden. Das heißt, dass das Licht für Strahlmuster, welches von der ersten Lichtquelle 10 ausgesendet wird, entsprechend einer Winkeländerung der Reflexionseinheit 30 in einer Horizontalrichtung zerstreut wird, und dann mittels der Zerstreuungseinheit 90 in einer Vertikalrichtung entsprechend einer Vertikallänge des ersten Reflexionsspiegels 40 zerstreut wird. Das Licht für Strahlmuster wird durch den ersten Reflexionsspiegel 40 so verändert, und wird danach durch das erste Optiksystem 60 so verändert, dass es die Gestalt von Strahlmustern (z.B. eine Gestalt eines bestimmten Strahlmusters bzw. Lichtverteilungsmuster) einnimmt, und wird schließlich nach außerhalb des Fahrzeugs projiziert.
  • Im vorliegenden Fall kann der erste Reflexionsspiegel 40 Leuchtstoffmaterial aufweisen. Eine Wärmeabführplatte (z.B. Wärmedissipationsplatte) 42 kann an dem ersten Reflexionsspiegel 40 angebracht sein, um Wärme die aufgrund des Lichts für Strahlmuster erzeugt wird, abzuführen. Die erste Lichtquelle 10 kann, im Einklang mit den vorstehend beschriebenen Strukturen, einen blauen Laser als das Licht für Lichtquelle aussenden, und das von der ersten Lichtquelle 10 ausgesendete Licht für Strahlmuster kann in weißes Licht umgewandelt werden, wenn es reflektiert wird, nachdem es auf den ersten Reflexionsspiegel 40, der das Leuchtstoffmaterial aufweist, aufgetroffen ist.
  • Ferner sind, wie in 5 gezeigt, mehrere opake Barrieren (z.B. Unterteilungselemente, Trennelemente) 41 an einem Querschnitt des ersten Reflexionsspiegels 40, derart angebracht, dass sie sich linear erstrecken, wobei sie voneinander im Abstand angeordnet sind. Ein Verschwimmen (z.B. eine Unschärfe) des Lichts für Strahlmuster, welches durch den ersten Reflexionsspiegel 40 reflektiert wird, kann durch die Struktur der opaken Barrieren 41 beschränkt werden und dann können gewünschte Strahlmuster ausgebildet werden.
  • Das von der zweiten Lichtquelle 20 aus über den zweiten Reflexionsspiegel 50 ausgesendete Licht zur LiDAR-Erfassung wird indessen durch ein Objekt, welches vor dem Fahrzeug fährt, reflektiert und dann zurückgeschickt bzw. zurückgeworfen. Das Licht zur LiDAR-Erfassung, welches zurückgeschickt wird, nachdem es durch das Objekt reflektiert wurde, trifft auf die Lichtempfangseinheit 80 auf, welche das einfallende Licht wiederum in ein elektrisches Signal umwandelt. Basierend auf dem elektrischen Signal kann der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt, etc. gemessen werden. Die Lichtempfangseinheit 80 kann einen Scanner zum Erkennen des Lichts zur LiDAR-Erfassung aufweisen. Im vorliegenden Fall kann der Scanner unter Verwendung einer Photodiode das Licht zur LiDAR-Erfassung detektieren und das detektierte Licht in ein elektrisches Signal umwandeln.
  • Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich wird, wird gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das LiDAR mit einem Scheinwerfer innerhalb eines Scheinwerferinstallationsraums integriert und kann dann ein separater Raum zur Installation des LiDAR beseitigt werden und kann außerdem eine Verringerung der Bauteileanzahl erzielt werden. Als ein Ergebnis können Herstellungskosten verringert werden.
  • Nachstehend wird die LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben. Wie in 1 dargestellt, sind die erste Lichtquelle 10 und die zweite Lichtquelle 20 auf einer (z.B. d.h. derselben) Seite der Reflexionseinheit 30 angebracht. Die zweite Lichtquelle 20 kann von einer Verbindungslinie A (3) zwischen der ersten Lichtquelle 10 und der Reflexionseinheit 30 in einer Aufwärts- oder Abwärtsrichtung davon im Abstand angeordnet sein. Indem die erste Lichtquelle 10 und die zweite Lichtquelle 20 voneinander in der Aufwärts- oder Abwärtsrichtung davon im Abstand angeordnet sind, können durch die Reflexionseinheit 30 verlaufende Bewegungspfade des Lichts für Strahlmuster und des Lichts zur LiDAR-Erfassung voneinander verschieden sein. Im vorliegenden Fall kann der Abstand zwischen der ersten Lichtquelle 10 und der zweiten Lichtquelle 20 unter Berücksichtigung einer Interferenz zwischen Elementen zum Führen der Bewegung des Lichts für Strahlmuster und des Lichts zur LiDAR-Erfassung eingestellt (z.B. gesetzt, festgelegt) werden.
  • Die Reflexionseinheit 30 ist indessen geneigt angebracht, um das Licht für Strahlmuster und das Licht zur LiDAR-Erfassung, die darauf auftreffen, derart zu lenken, dass sie sich nach deren Reflexion nach oben oder nach unten bewegen. Wenn die zweite Lichtquelle 20 oberhalb der ersten Lichtquelle 10 angebracht ist, können der erste Reflexionsspiegel 40 und das erste Optiksystem 60 oberhalb des zweiten Reflexionsspiegels 50 und des zweiten Optiksystems 70 angebracht sein.
  • Da die Reflexionseinheit 30 geneigt angebracht ist, wie vorstehend beschrieben, können sich Bewegungspfade des Lichts für Strahlmuster und des Lichts zur LiDAR-Erfassung nach oben und nach unten hin erstrecken. In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Neigung der Reflexionseinheit 30 derart eingestellt sein, dass das Licht für Strahlmuster und das Licht zur LiDAR-Erfassung, welche durch die Reflexionseinheit 30 reflektiert werden, sich nach unten bewegen. Wenn die zweite Lichtquelle 20 oberhalb der ersten Lichtquelle 10 angebracht ist, kann der Reflexionswinkel des Lichts zur LiDAR-Erfassung größer sein (z.B. im Vergleich zum Reflexionswinkel des Lichts für Strahlmuster größer sein), und dann können der zweite Reflexionsspiegel 50 und das zweite Optiksystem 70 unterhalb des ersten Reflexionsspiegels 40 und des ersten Optiksystems 60 angebracht sein.
  • Obwohl das Licht für Strahlmuster von der ersten Lichtquelle 10 und das Licht zur LiDAR-Erfassung von der zweiten Lichtquelle 20 sich mittels der Reflexionseinheit 30 entlang unterschiedlicher Pfade bewegen, kann dementsprechend das Licht für Strahlmuster nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet werden, nachdem es hinsichtlich seines Bewegungspfads durch den ersten Reflexionsspiegel 40 verändert wurde, wobei das Licht zur LiDAR-Erfassung nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet werden kann, nachdem es hinsichtlich seines Bewegungspfads durch den zweiten Reflexionsspiegel 50 verändert wurde.
  • Gemäß der Anordnung bzw. Positionierung der ersten Lichtquelle 10 und der zweiten Lichtquelle 20 an unterschiedlichen Vertikalpositionen können zueinander gehörende von dem ersten Reflexionsspiegel 40, dem ersten Optiksystem 60, dem zweiten Reflexionsspiegel 50 und dem zweiten Optiksystem 70 an entgegengesetzten Positionen in einer Vertikalrichtung davon angebracht sein (z.B. der erste Reflexionsspiegel 40 entgegengesetzt, insbesondere oberhalb, des zweiten Reflexionsspiegels 50 und/oder das erste Optiksystem 60 entgegengesetzt, insbesondere oberhalb, des zweiten Optiksystems 70). Die Fachleute werden verstehen, dass Anordnungen dieser Elemente in den nachfolgenden Ausführungsformen auf diverse Weisen verbessert und verändert sein können.
  • Im Detail ist, wie in 4 dargestellt, die Mittelachse der Reflexionseinheit 30, welche durch das Bezugszeichen „D“ gekennzeichnet ist, mit einem ersten Winkel α von einer virtuellen Vertikallinie B aus geneigt. Die Neigungsrichtung der Mittelachse D kann so eingestellt (z.B. gesetzt, festgelegt) sein, dass das Licht für Strahlmuster und das Licht zur LiDAR-Erfassung sich in eine Richtung bewegen, welche zu einer Richtung, in welche das Licht für Strahlmuster und das Licht zur LiDAR-Erfassung nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet werden, entgegengesetzt ist.
  • Dementsprechend kann die Neigungsrichtung der Reflexionseinheit 30 eingestellt sein, so dass das aus der ersten Lichtquelle 10 ausgesendete Licht für Strahlmuster und das aus der zweiten Lichtquelle 20 ausgesendete Licht zur LiDAR-Erfassung sich nicht nur in eine Abwärtsrichtung davon bewegen, sondern auch in eine Richtung bewegen, welche zu einer Richtung, in welche das Licht für Strahlmuster und das Licht zur LiDAR-Erfassung nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet werden, entgegengesetzt ist (z.B. mit anderen Worten so dass sich die beiden Lichttypen schräg nach unten und hinten bewegen). Dementsprechend wird das Licht für Strahlmuster nach außerhalb des Fahrzeugs durch das erste Optiksystem 60 ausgegeben, nachdem es in seiner Bewegungsrichtung durch die erste Reflexionsspiegel 40 verändert wurde. Demgegenüber wird das Licht zur LiDAR-Erfassung nach außerhalb des Fahrzeugs durch das zweite Optiksystem 70 ausgegeben, nachdem es in seiner Bewegungsrichtung durch die zweite Reflexionsspiegel 50 verändert wurde. Da die Reflexionseinheit 30, der erste Reflexionsspiegel 40 und der zweite Reflexionsspiegel 50 angebracht sind, so dass das Licht für Strahlmuster und das Licht zur LiDAR-Erfassung ihre Bewegungsrichtungen zwischen Vorwärts- und Rückwärtsrichtung ändern, während sie (die beiden Lichttypen) sich nach unten bewegen, wie vorstehend beschrieben wurde, wird der gesamte Aufbau verkleinert (z.B. kompakter gemacht).
  • Im vorliegenden Fall können der erste Reflexionsspiegel 40 und das erste Optiksystem 60 auf einer Linie E angebracht sein, welche sich in eine Richtung erstreckt, in welche das Licht für Strahlmuster nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet wird. Der erste Reflexionsspiegel 40 kann auf einer optischen Achse C angebracht sein, welche sich in eine Richtung erstreckt, in welche sich das von der ersten Lichtquelle 10 ausgesendete Licht für Strahlmuster bewegt, nachdem es durch die Reflexionseinheit 30 reflektiert wurde. Der erste Reflexionsspiegel 40 kann derart geneigt angebracht sein, dass das darauf auftreffende Licht für Strahlmuster sich in Richtung zum ersten Optiksystem 60 bewegt.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Anordnung kann das von der ersten Lichtquelle 10 ausgesendete Licht für Strahlmuster sich in Richtung zum ersten Reflexionsspiegel 40 bewegen, nachdem es durch die Reflexionseinheit 30 reflektiert wurde, und kann es dann durch das erste Optiksystem 60 nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet werden, nachdem es in seiner Bewegungsrichtung durch den ersten Reflexionsspiegel 40 verändert wurde.
  • Im vorliegenden Fall kann der ersten Reflexionsspiegel 40 senkrecht von der Mittelachse D der Reflexionseinheit 30 beabstandet sein (z.B. in eine Richtung senkrecht zur Mittelachse D der Reflexionseinheit 30 im Abstand angeordnet sein). Der erste Reflexionsspiegel 40 kann außerdem derart angebracht sein, dass eine Linie H, die senkrecht zum ersten Reflexionsspiegel 40 ist, (z.B. eine Senkrechte des Reflexionsspiegels 40) mit einem Winkel, der gleich 1/2 des ersten Winkels α ist, bezüglich der Linie E des ersten Optiksystems 60 geneigt ist. Da der erste Reflexionsspiegel 40 senkrecht von der Mittelachse D der Reflexionseinheit 30 aus im Abstand angeordnet ist, wie vorstehend beschrieben, kann das sich nach der durch die Reflexionseinheit 30 bewirkten Reflexion bewegende Licht für Strahlmuster auf dem ersten Reflexionsspiegel 40 auftreffen. Da die Mittelachse D der Reflexionseinheit 30 mit dem ersten Winkel α geneigt ist, kann der erste Reflexionsspiegel 40 ferner mit einem Winkel, der gleich 1/2 des ersten Winkels α ist, geneigt sein und kann dann das Licht für Strahlmuster, welches sich nach der mittels des ersten Reflexionsspiegels 40 erfolgten Reflexion bewegt, entlang einer optischen Achse, die sich in einer Vorwärtsrichtung (z.B. Fahrtrichtung des Fahrzeugs) erstreckt, nach außerhalb des Fahrzeugs bewegen.
  • Die zweite Lichtquelle 20 kann indessen von der Verbindungslinie A zwischen der ersten Lichtquelle 10 und der Reflexionseinheit 30 in einer Aufwärtsrichtung um einen zweiten Winkel β im Abstand angeordnet sein. Da die erste Lichtquelle 10 und die zweite Lichtquelle 20 voneinander um den zweiten Winkel β beabstandet sind, wie vorstehend beschrieben, können durch die Reflexionseinheit 30 verlaufende Bewegungspfade des Lichts für Strahlmuster und des Lichts zur LiDAR-Erfassung voneinander verschieden sein.
  • Im vorliegenden Fall können der zweite Reflexionsspiegel 50 und das zweite Optiksystem 70 auf einer Linie F angebracht sein, welche sich in eine Richtung erstreckt, in welche das Licht zur LiDAR-Erfassung nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet wird. Der zweite Reflexionsspiegel 50 kann auf einer optischen Achse G angeordnet sein, welche sich in eine Richtung erstreckt, in welche sich das von der zweiten Lichtquelle 20 ausgesendete Licht zur LiDAR-Erfassung bewegt, nachdem es durch die Reflexionseinheit 30 reflektiert wurde. Der zweite Reflexionsspiegel 50 kann derart geneigt angebracht sein, dass das darauf auftreffende Licht zur LiDAR-Erfassung sich in Richtung zum zweiten Optiksystem 70 bewegt.
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen Anordnung kann das von der zweiten Lichtquelle 20 ausgesendete Licht zur LiDAR-Erfassung sich in Richtung zum zweiten Reflexionsspiegel 50 bewegen, nachdem es durch die Reflexionseinheit 30 reflektiert wurde, und kann es dann durch das zweite Optiksystem 70 nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet werden, nachdem es in seiner Bewegungsrichtung durch den zweiten Reflexionsspiegel 50 verändert wurde.
  • Im vorliegenden Fall kann der zweite Reflexionsspiegel 50 einen ersten Reflektor 51, der derart angebracht ist, dass er nach unten hin um den zweiten Winkel β von der optischen Achse C des sich nach der durch die Reflexionseinheit 30 bewirkten Reflexion bewegenden Lichts für Strahlmuster beabstandet ist, wobei er (der erste Reflektor 51) mit einem Winkel, der gleich 1/2 des zweiten Winkels β ist, von der optischen Achse G des sich nach der durch die Reflexionseinheit 30 bewirkten Reflexion bewegenden Lichts zur LiDAR-Erfassung geneigt ist, und einen zweiten Reflektor 52, der derart angebracht ist, dass er Licht zur LiDAR-Erfassung, welches durch den ersten Reflektor 51 reflektiert wurde, empfängt, wobei er (der zweite Reflektor 52) mit einem Winkel, der gleich 1/2 des ersten Winkels α ist, bezüglich der Linie F des zweiten Reflexionsspiegels 50 und des zweiten Optiksystems 70 geneigt ist, aufweisen.
  • Da der zweite Reflexionsspiegel 50 den ersten Reflektor 51 und den zweiten Reflektor 52 aufweist und der erste Reflektor 51 mit einem Winkel, der gleich 1/2 des zweiten Winkels β ist, geneigt ist, wie vorstehend beschrieben, wird das sich nach der durch die Reflexionseinheit 30 bewirkten Reflexion bewegende Licht zur LiDAR-Erfassung zuerst in seiner Bewegungsrichtung verändert. Da der zweite Reflektor 52 mit einem Winkel, der gleich 1/2 des ersten Winkels α ist, geneigt ist, kann das Licht zur LiDAR-Erfassung schließlich entlang einer optischen Achse, die sich in einer Vorwärtsrichtung (z.B. Fahrtrichtung des Fahrzeugs) erstreckt, nach außerhalb des Fahrzeugs bewegen.
  • Da der erste Reflektor 51 und der zweite Reflektor 52 Neigungswinkel aufweisen, die gemäß dem Installationswinkel der Reflexionseinheit 30 bzw. der Bewegungsrichtung des Lichts zur LiDAR-Erfassung eingestellt sind, kann das Licht zur LiDAR-Erfassung, welches sich bewegt, nachdem es diagonal reflektiert wurde, nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet werden, unter Veränderung seiner Bewegungsrichtung in eine Horizontalrichtung davon.
  • Im vorliegenden Fall ist der erste Reflektor 51 ausgebildet, so dass er eine Fläche aufweist, die bezüglich der Mittelachse der Reflexionseinheit 30 gekrümmt ist. Dementsprechend kann der erste Reflektor 51 einem Rotationradius der Reflexionseinheit 30 für eine Veränderung im Reflexionswinkel der Reflexionseinheit 30 Rechnung tragen, und das Licht zur LiDAR-Erfassung kann sich dann über den ersten Reflektor 51 zum zweiten Reflektor 52 bewegen. Als ein Ergebnis kann eine Verschlechterung der Lichtausbeute verhindert werden.
  • Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, wird die Bewegungsrichtung des Lichts zur LiDAR-Erfassung entsprechend dem Installationswinkel der zweiten Lichtquelle 20 so angepasst, dass diese gemäß den Installationswinkeln des ersten Reflexionsspiegels 40 und des zweiten Reflexionsspiegels 50 nach außerhalb des Fahrzeugs gerichtet ist. Folglich kann das Licht zur LiDAR-Erfassung sich zuverlässig nach außerhalb des Fahrzeugs bewegen und dann effektiv ein Objekt erreichen.
  • Indessen kann zweite Optiksystem 70 kann eine erste Streulinse (z.B. Diffusorlinse, Zerstreuungslinse) 71 zum horizontalen Streuen des sich nach der durch den zweiten Reflexionsspiegel 50 bewirkten Reflexion bewegenden Lichts zur LiDAR-Erfassung und eine zweite Streulinse 72 zum vertikalen Streuen des durch die erste Streulinse 71 horizontal zerstreuten Lichts zur LiDAR-Erfassung aufweisen.
  • Im vorliegenden Fall kann die erste Streulinse 71 eine konkave Linse aufweisen und kann sie dann das Licht zur LiDAR-Erfassung, welches (bereits) durch die Reflexionseinheit 30 expandiert (z.B. aufgeweitet) ist, in der Horizontalrichtung davon noch breiter streuen. Die zweite Streulinse 72 kann zudem eine konvexe Linse aufweisen und kann das durch die erste Streulinse 71 in der Horizontalrichtung gestreute Licht zur LiDAR-Erfassung vertikal zerstreuen. Als ein Ergebnis kann das Licht zur LiDAR-Erfassung nach außerhalb des Fahrzeugs in einem noch breiter zerstreuten Zustand ausgegeben werden und kann dann eine effektive Detektion eines Objekts erzielt werden.
  • In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 6 und 7 dargestellt, ist eine Kondensorlinse (z.B. Sammellinse(n)) 95 zwischen der Reflexionseinheit 30 und der Zerstreuungseinheit 90 angebracht. Das von der ersten Lichtquelle 10 ausgesendete Licht für Strahlmuster wird im vorliegenden Fall durch die Reflexionseinheit 30 horizontal expandiert und wird zusätzlich durch die Kondensorlinse 95 horizontal expandiert. Anschließend wird das Licht für Strahlmuster durch die Zerstreuungseinheit 90 vertikal expandiert, so dass das Licht für Strahlmuster auf eine Fläche (z.B. Flächengröße) der Reflexionseinheit 30 und/oder des zweiten Reflexionsspiegels 50 angepasst wird. Ferner kann das zweite Optiksystem 70 nur eine einzelne Streulinse zum vertikalen Streuen des Lichts zur LiDAR-Erfassung aufweisen und kann dann ihre Struktur vereinfacht sein.
  • Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich wird, können in der LiDAR-integrierten Beleuchtungsvorrichtung, welche die vorstehend beschriebene Struktur hat, die Position, an welcher ein Scheinwerfer bereitgestellt ist, und die Position, an welcher ein LiDAR bereitgestellt ist, identisch sein, wodurch sie zum Erzielen einer Verkleinerung des Aufbaus ausgestaltet wird. Ferner kann es durch gemeinsames Nutzen von Bauteilen möglich sein, die Anzahl an Bauteilen zu verringern und können dann die Herstellungskosten verringert werden.
  • Zur Erleichterung der Erklärung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „ober...“, „unter...“, „inner...“, „äußer...“, „hoch“, „runter“, „aufwärts“, „abwärts“, „vorder...“, „hinter...“, „vorne“, „hinten“ „nach innen / einwärts“, „nach außen / auswärts“, „innerhalb, „außerhalb“, „innen“, „außen“, „nach vorne / vorwärts“ und „nach hinten / rückwärts“ dazu verwendet, um Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf deren Positionen, wie sie in den Zeichnungen gezeigt sind, zu beschreiben. Es ist ferner zu verstehen, dass der Begriff „verbinden“ und dessen Abwandlungen sich sowohl auf eine direkte als auch auf eine indirekte Verbindung beziehen.
  • Die vorhergehenden Beschreibungen von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienten dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Änderungen und Abwandlungen vor dem Hintergrund der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihre praktische Anwendbarkeit zu beschreiben, um es dadurch dem Fachmann zu erlauben, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Abwandlungen davon, herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird.

Claims (17)

  1. LiDAR-(Light detection and ranging-)integrierte Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug, die LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung aufweisend: eine erste Lichtquelle (10) zum Aussenden von Licht für Strahlmuster, eine zweite Lichtquelle (20), welche von der ersten Lichtquelle (10) im Abstand angeordnet ist und zum Aussenden von Licht zur LiDAR-Erfassung vorgesehen ist, eine Reflexionseinheit (30), welche zum Empfangen des Lichts für Strahlmuster von der ersten Lichtquelle (10) und des Lichts zur LiDAR-Erfassung von der zweiten Lichtquelle (20) vorgesehen ist und welche dazu eingerichtet ist, Reflexionswinkel für das Licht für Strahlmuster und das Licht zur LiDAR-Erfassung zu variieren, so dass Bewegungspfade des Lichts für Strahlmuster und des Lichts zur LiDAR-Erfassung verändert werden, einen ersten Reflexionsspiegel (40) zum Empfangen des von der Reflexionseinheit (30) reflektierten Lichts für Strahlmuster, Verändern des Lichts für Strahlmuster in sichtbares Licht, während das Licht für Strahlmuster reflektiert wird, und Aussenden des sichtbaren Lichts für Strahlmuster nach außerhalb des Fahrzeugs, einen zweiten Reflexionsspiegel (50) zum Empfangen des von der Reflexionseinheit (30) reflektierten Lichts zur LiDAR-Erfassung, Reflektieren des Lichts zur LiDAR-Erfassung und Aussenden des reflektierten Lichts zur LiDAR-Erfassung nach außerhalb des Fahrzeugs, ein erstes Optiksystem (60) zum Projizieren des durch den ersten Reflexionsspiegel (40) reflektierten Lichts für Strahlmuster nach außerhalb des Fahrzeugs, und ein zweites Optiksystem (70) zum Zerstreuen des durch den zweiten Reflexionsspiegel (50) reflektierten Lichts zur LiDAR-Erfassung nach außerhalb des Fahrzeugs.
  2. LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Lichtempfangseinheit (80) zum Empfangen des Lichts zur LiDAR-Erfassung, welches reflektiert und zurückgeschickt wird, nachdem es nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet wurde, und zum Wandeln des empfangenen Lichts in ein elektrisches Signal.
  3. LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei mehrere opake Barrieren (41) an einem Querschnitt des ersten Reflexionsspiegels (40) und im Abstand voneinander angebracht sind.
  4. LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Zerstreuungseinheit (90) zwischen der Reflexionseinheit (30) und dem ersten Reflexionsspiegel (40) dazu angebracht ist, das Licht für Strahlmuster zu zerstreuen.
  5. LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Reflexionseinheit (30) eine digitale Mikrospiegel-Einrichtung (DMD) ist, welche eine Mehrzahl von Mikrospiegeln aufweist, von denen jeder dazu eingerichtet ist, einen Winkel davon durch Ein/Aus-Schalten davon gemäß einem daran eingegebenen Ansteuersignal zu verändern, um einen Bewegungspfad des darauf auftreffenden Lichts zu verändern.
  6. LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Lichtquelle (10) und die zweite Lichtquelle (20) auf einer Seite der Reflexionseinheit (30) angebracht sind, und wobei die zweite Lichtquelle (20) von einer Verbindungslinie (A), die die erste Lichtquelle (10) und die Reflexionseinheit (30) verbindet, in einer Aufwärts- oder Abwärtsrichtung beabstandet ist.
  7. LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die die Reflexionseinheit (30) geneigt angebracht ist, um das Licht für Strahlmuster und das Licht zur LiDAR-Erfassung, welche darauf auftreffen, so zu lenken, dass sie nach deren Reflexion nach oben oder nach unten bewegen.
  8. LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der erste Reflexionsspiegel (40) und das erste Optiksystem (60) oberhalb des zweiten Reflexionsspiegels (50) und des zweiten Optiksystems (70) angebracht sind, wenn die zweite Lichtquelle (20) oberhalb der ersten Lichtquelle (10) angebracht ist.
  9. LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Reflexionseinheit eine Mittelachse (D) aufweist, welche mit einem ersten Winkel (α) von einer virtuellen senkrechten Linie (B) geneigt ist, und eine Neigungsrichtung der Mittelachse (D) so eingestellt ist, dass das Licht für Strahlmuster und das Licht zur LiDAR-Erfassung sich in eine Richtung bewegen, welche zu einer Richtung, in welche das Licht für Strahlmuster und das Licht zur LiDAR-Erfassung nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet werden, entgegengesetzt ist.
  10. LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der erste Reflexionsspiegel (40) und das erste Optiksystem (60) auf einer Linie (E), welche sich in eine Richtung erstreckt, in welche das Licht für Strahlmuster nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet wird, angebracht sind, und wobei der erste Reflexionsspiegel (40) auf einer optischen Achse (C), welche sich in eine Richtung, in welche das von der ersten Lichtquelle (10) ausgesendete Licht für Strahlmuster sich bewegt, nachdem es durch die Reflexionseinheit (30) reflektiert wurde, erstreckt, angebracht ist und geneigt angeordnet ist, so dass das darauf auftreffende Licht für Strahlmuster sich in Richtung zum ersten Optiksystem (60) bewegt.
  11. LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der erste Reflexionsspiegel (40) von der Mittelachse (D) der Reflexionseinheit (30) beabstandet ist, wobei er mit einem Winkel (α/2), der gleich 1/2 des ersten Winkels (α) ist, bezüglich einer ersten Anordnungslinie (E) des Verbindens des ersten Reflexionsspiegels (40) und des ersten Optiksystems (60) geneigt ist.
  12. LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die zweite Lichtquelle (20) von einer Verbindungslinie (A), die die erste Lichtquelle (10) und die Reflexionseinheit (30) verbindet, in einer Aufwärtsrichtung um einen zweiten Winkel (ß) im Abstand angeordnet ist.
  13. LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei der zweite Reflexionsspiegel (50) und das zweite Optiksystem (70) auf einer Linie (F), die sich in eine Richtung, in welche das Licht zur LiDAR-Erfassung nach außerhalb des Fahrzeugs ausgesendet wird, erstreckt, angeordnet sind, und wobei der zweite Reflexionsspiegel (50) auf einer optischen Achse (G), welche sich in einer Richtung, in welche sich das von der zweiten Lichtquelle (20) ausgesendete Licht zur LiDAR-Erfassung bewegt, nachdem es durch die Reflexionseinheit (30) reflektiert wurde, erstreckt, angeordnet ist und geneigt angebracht ist, so dass das darauf auftreffende Licht zur LiDAR-Erfassung sich in Richtung zum zweiten Optiksystem (70) bewegt.
  14. LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei der zweite Reflexionsspiegel (50) aufweist: einen ersten Reflektor (51), der derart angebracht ist, dass er nach unten hin um den zweiten Winkel (ß) von einer optischen Achse (C) des Lichts für Strahlmuster, welches sich bewegt, nachdem es durch die Reflexionseinheit (30) reflektiert wurde, beabstandet ist, wobei er mit einem Winkel (β/2), der gleich 1/2 des zweiten Winkels (β) ist, bezüglich des Lichts zur LiDAR-Erfassung, welches sich bewegt, nachdem es durch die Reflexionseinheit (30) reflektiert wurde, geneigt ist, und einen zweiten Reflektor (52), der derart angebracht ist, dass er Licht zur LiDAR-Erfassung, welches durch den ersten Reflektor (51) reflektiert wurde, empfängt, wobei er mit einem Winkel (α/2), der gleich 1/2 des ersten Winkels (α) ist, bezüglich einer zweiten Anordnungslinie (F) des zweiten Reflexionsspiegels (50) und des zweiten Optiksystems (70) geneigt ist.
  15. LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei der erste Reflektor (51) eine Fläche aufweist, die bezüglich der Mittelachse (D) der Reflexionseinheit (30) gekrümmt ist.
  16. LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das zweite Optiksystem aufweist: eine erste Streulinse (71) zum horizontalen Streuen des Lichts zur LiDAR-Erfassung, welches sich bewegt, nachdem es durch den zweiten Reflexionsspiegel (50) reflektiert wurde, und eine zweite Streulinse (72) zum vertikalen Streuen des durch die erste Streulinse (71) horizontal zerstreuten Lichts zur LiDAR-Erfassung.
  17. LiDAR-integrierte Beleuchtungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der erste Reflexionsspiegel (40) eine Wärmeabführplatte (42) aufweist, welche an einer Fläche des ersten Reflexionsspiegels (40) angebracht ist.
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