JP2018508412A - 車両光照射器におけるミラー装置のゼロ位置を決定するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ゼロ位置の信頼性のある検出を可能にする。【解決手段】少なくとも１つの光源（１）と少なくとも１つのミラー装置（６）を備える少なくとも１つの光モジュール（１０）を有する車両用の光照射器であって、前記光モジュール（１０）には調整駆動部（１４）が配設されており、該調整駆動部によって前記光モジュール（１０）は、稼動のために予め調整された角度位置に調整するために旋回可能であり、開口部を備える吸収面（１２）が設けられており、前記光源（１）から発する光は、画定された光線（１７）として前記開口部（１６）を通過する光を除いて、前記吸収面（１２）に入射し、そこで吸収され、さらに感光性センサ（１５）が設けられており、該感光性センサは、前記ミラー装置（６）からの視準ラインにおいて前記開口部（１６）の後方にあり、当該感光性センサは、光モジュール（１０）の角度位置のゼロ位置を検出するために、前記開口部を通過する光線（１７）を検知するように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両、例えば乗用車用の光照射器に関するものであり、該光照射器は、少なくとも１つの光源と少なくとも１つのミラー装置を備える光モジュール（単数または複数）を有する。ここで光モジュールには調整駆動部が配設されており、該調整駆動部によって光モジュールは、稼動のために予め調整された角度位置に調整するために旋回可能である。本発明はさらに、前記形式の光照射器における光モジュールの角度位置のゼロ位置を決定するための方法に関する。

光を偏向し、特定の所望の光像（Lichtbild）を形成するためのミラー装置を有する光照射器は十分に公知である。このようなミラー装置は、平坦または弓形とすることのできる簡単なミラーであって良く、またはマイクロミラーアレイ（いわゆるＤＬＰ，デジタルライトプロセッサ）として実現することができる。多くの適用事例において、ミラー装置は光源、および場合により所属の光学構成素子と共に１つの光モジュールにまとめられている。この光モジュールは、例えば光照射範囲調整（Leuchtweitenregelung）に対する所望の稼動調整を選択するために旋回可能に配置される。ミラーの旋回による所望の角度位置の調整は、それ自体公知の形式の調整駆動部によって達成される。

記載なし

ここではミラーの角度位置を、信頼性をもって固定するためには調整駆動部のゼロ位置が前提とされるという問題がしばしば発生する。

従来の解決策では、ミラーの駆動モータのゼロ位置が、このモータをストッパに向けて走行させることより、または機械的にあるいはホール効果センサによって問い合わされる基準位置上へ走行させることにより求められる。しかしこのやり方はモータ位置の決定だけを可能にし、光線経過への幾何的影響が付加的に存在する場合には、例えば光学的コンポーネントの位置決めの公差または支持フレームの歪みが検出されない。

したがって本発明の課題は、上記の欠点を克服し、ゼロ位置の信頼性のある検出を可能にすることである。

この課題は冒頭に述べた形式の光照射器に対しては本発明により、開口部を備える吸収面が設けられていることにより解決される。光源から発する光は、境界を画定された（begrenzt）光線として前記開口部を通過する光を除いて、前記吸収面に入射しそこで吸収され、さらに感光性センサが設けられており、この感光性センサは、ミラー装置からの視準ライン（Sehlinie）において前記開口部の後方にあり、当該感光性センサは、光モジュールの角度位置のゼロ位置を検出するために、前記開口部を通過する光線を検出するように構成されている。ここで「視準ライン」とは、場合により存在する光学エレメント、例えばミラーまたはレンズも考慮した仮想光線の中断のない伝搬経路であると理解される。これらの光学エレメントは、視準ラインを単純な直線からの反射または屈折により変位させるが、光信号に対して言うに値するような（悪）影響は引き起こさない。

この解決策に基づいて、光は境界を画定された光線として吸収面にある開口部を通過することができ、調整駆動部によって光モジュールは角度位置に関して旋回され、その際に感光性センサによって開口部を通過する光線の強度が検出される。この本発明の解決策は、モジュール調整部の駆動モータのゼロ位置の信頼性のある較正ないし検出を可能にする。さらなる利点は、光照射器の本来の駆動コンポーネントに加えて設けられるコンポーネントの数が少ないことである。なぜなら光源が、付加的にリファレンスラン（較正のための作動、Referenzlauf）のためにも使用されるからである（すなわち光源の二重利用）。

特に有利な一適用事例で光モジュールは、光照射範囲調整（すなわち光照射角度調整、Lichtweiteneinstellung）を実施するために（少なくとも）水平軸を中心に旋回可能である。

本発明の有利な一発展形態によれば、ミラー装置はマイクロミラーアレイとすることができ、このマイクロミラーアレイにより、ゼロ位置の検出の間、光源から入射される光をマイクロミラーアレイの少なくとも一部分から吸収面に偏向することができる。

角度位置に依存する信頼性のある測定を可能にするためには、吸収面が旋回可能な光モジュールに対して相対的に固定的に、例えば光モジュールの一コンポーネントとして配置されており、これに対してセンサは光モジュールから独立して配置されており、例えば光モジュールの外部で光照射器内に固定的に取り付けられているアセンブリが有利であり得る。一変形例では逆に、センサは旋回可能な光モジュールに対して固定的に配置することができ、一方、吸収面は光モジュールから独立して例えば光照射器内に固定的に取り付けられ、配置されている。

吸収面の開口部を通過する光線は、感光性センサに直接入射することができる。またはこれに間接的に偏向することができ、すなわち光学的に作用する偏向装置によって偏向することができる。この偏向装置は、例えば適切に配置された偏向ミラーとすることができる。またはこの偏向装置は、吸収面の開口部と感光性センサとの間に適切に配置された光導体とすることができる。偏向装置は、光モジュールの内部に、とりわけ１つのコンポーネントとしてその中に、または光モジュールの外部に、例えばセンサに対して所定の位置配向で配置することができる。

光モジュールは、例えば光照射器の支持フレームに保持することができる。支持フレームは調整駆動部を有しており、この調整駆動部により光モジュールは、稼動のために予め調整された角度位置に調整するために旋回可能である。光源とミラー装置の後方には、光線路中に通常、結像光学系が設けられている。この結像光学系は、好ましくは光モジュールの一部であるが、光モジュールから独立して光照射器内に取り付けることもできる。

本発明の一変形例によれば、ミラー装置は、光線路において光源とマイクロミラーアレイとの間に配置された１つのミラーとすることができる。その代わりにミラーは、光線路においてマイクロミラーアレイに後置することができる。

本発明によれば本発明の光照射器において光モジュールの角度位置のゼロ位置を決定する方法では、光源から発する光が吸収面に導かれる。そして調整駆動部は、光モジュールをその角度位置に関して旋回することができる。その際に感光性センサによって、開口部を通過する光線の強度が検出される。

ここではゼロ位置の検出が、例えば光強度の最大値が検出される角度位置で行われる。言い替えると、角度に依存する測定に基づき、光強度の最大値（またはその代わりに光強度の角度に依存する経過の別の特徴的ポイント）が発生する角度の値に対してゼロ位置が決定される。

さらなる詳細および利点を含めて本発明を以下に、添付図面に示された例としての実施形態に基づき詳細に説明する。実施形態は本発明を説明するものであり、本発明に対して制限的に解釈すべきではない。

一マイクロミラーアレイおよび該マイクロミラーアレイを参照（較正）するための一測定装置を備える本発明の一実施形態による一自動車光照射器（ないし前照灯）を示す図である。 図１の一光照射器により形成することのできる一光像の一例を示す図である。 図１の光照射器のマイクロミラーアレイの平面図である。 図１の光照射器内にある一吸収器の光吸収面の平面図である。 マイクロミラーアレイの角度位置の関数としての一測定装置の測定信号の一例を示す図である。 測定すべき光をセンサに間接的に導く偏向装置を示す図である。 測定すべき光をセンサに間接的に導く偏向装置を示す図である。

図１において本発明の第１実施例を詳細に説明する。とりわけ本発明の光照射器に対して重要な部材らが示されている。しかし自動車光照射器は、多数の別の部材をさらに含んでいることは明かであり、これらの部材はとりわけ乗用車またはオートバイのような車両において光照射器を有意義に使用することを可能にする。光照射器の光技術的な出発点は、光線２を出力し、かつ制御作動部３が配設された光源１である。この制御作動部３（Ansteuerung）は、光源１に電流供給し、並びに電流供給を監視し、または温度コントロールのために用いられ、照射される光線の強度を変調するように構成することもできる。「変調」とは、本発明との関連で、連続的にまたはスイッチオン・オフの意味でパルス状に光源の強度を変化することができることであると理解される。付加的にさらに所定の時間の間、スイッチオン・オフすることができる。ここで好ましくは高電流により駆動することのできるＬＥＤ光源が使用される。これは「高出力ＬＥＤ」と称され、これにより可及的に大きな光束および可及的に高い光密度（輝度）がＤＭＤ（Digital micromirror device）チップ上で達成される。

制御作動部３はさらに、中央の制御ユニット４から信号を受け取る。制御作動部には種々の形式の信号を供給することができ、これらは例えばハイビームからロービームに切り替えるための切替命令、または例えば照明状態、周囲条件および／または道路上の対象物を検出する例えばカメラのようなセンサにより記録される他の信号である。信号はまた、車両対車両通信情報から由来することもできる。ここに概略的にブロックとして示した制御ユニット４は、光照射器の外部に配置することができる。または完全にあるいは部分的に光照射器の中に含めて配設することができる。

光源１には光学系５を後置することができる。光学系の構成はとりわけ、例えばレーザダイオードまたはＬＥＤのような使用される発光手段の形式、数および空間的位置決めに、並びに必要とされる光線の質に依存する。また光学系は、とりわけ光源から出力される光が可及的に均質にマイクロミラーアレイ６のマイクロミラーに入射するのに資するべきものである。

図３は、アレイの複数のマイクロミラーにより形成される平面上でのマイクロミラーアレイ６の象徴的な平面図である。既知のように、マイクロミラーアレイ６の個々のマイクロミラーは、その角度位置に関して入射する光線２に対して傾斜することができる。

再び図１を参照すると、集束ないし整形された光線２はこのマイクロミラーアレイ（以下「アレイ」とも称する）６に達し、このマイクロミラーアレイ上には個々のマイクロミラーの相応の位置によって照明像（Leuchtbild）７が形成される。次に照明像７は結像光学系８を介して光像（Lichtbild）Ｂとして道路９上に投射される。光像Ｂは例えばコントロールのために、一時的に設置されたスクリーン９’を用いて可視化することができ、測定することができる。この種の光像Ｂの一例が図２に示されている。制御ユニット４は、信号ｓ１をアレイ制御部１１に送出し、このアレイ制御部は、アレイ６の個々のマイクロミラーを所望の光像Ｂに対応するように制御する。アレイ６の個々のマイクロミラーは、周波数、位相および偏向角度に関して個別に制御することができる。

アレイ６のマイクロミラーにより結像光学系８に（およびこの結像光学系を通ってさらに外へ）偏向されない光成分は吸収器１２に導かれる。この吸収器は、ミラーに向いており光吸収面を有する。吸収器１２は、アレイ６から遠ざけられた光を吸収する機能を有し、これによりとりわけ光照射器内での不所望の反射が阻止される。光源１からアレイ６を経て結像光学系８に至る光線経路の要素（複数）並びに吸収器１２は、これらの要素が固定的に取り付けられていることにより好ましくは光モジュール１０に配置されている。それにより、とりわけ光源１、光学系５、アレイ６および吸収器１２のこれらの要素の規定の配置関係が確保される。必須ではないがしばしば、結像光学系８も光モジュール１０に含まれる。光モジュール１０は付加的に、この実施例に示すように支持フレーム１３に取り付けることができる。この支持フレームは、光モジュール１０ないしそのコンポーネントを保持し、全体として垂直に（vertikal）旋回することができる。支持フレーム１３ないし光モジュール１０は、調整可能なホルダ１４によって保持されており、好ましくはホルダ１４の調整駆動部によって少なくとも水平軸を中心に旋回可能である。したがって光モジュール１０の垂直の配向をホルダ１４によって調整することができ、ホルダはこのようにして光照射器の光照射範囲調整部（Lichweiterenregelung）として用いられる。ホルダ１４の調整駆動部は、例えばステップモータとして構成することができる。

支持フレーム１３は、調整可能なホルダ１４により調整可能な、センサ１５を含む光照射器のための「インタフェース」を形成する。支持フレーム１３はそれぞれの光照射器に適合することができ、必要な場合には支持フレームは、共に参照（ないし較正、mit referenzieren）することのできる他のモジュールも保持することができる。したがって一般的にはそれぞれの幾何形状および場合により発生する力に適合するために、ホルダ／調整ユニット１４は、光照射器における目下の（ないし実際の、aktuell）状況に適合することが必要である。したがって通常、光モジュール１０の垂直の配向が必要であり、したがってホルダ１４の駆動部の位置を較正すべきである。これはとりわけ駆動部がステップモータにより実現された場合には、通常必要である。なぜならステップモータはしばしば増分的にだけ制御されるからである。較正のためにリファレンスラン（Referenzlauf）が実行される。このリファレンスランによってホルダないし光照射範囲制御部のポジショニング（Positionierung）が求められる。このようにしてゼロ位置を決定または設定することができ、以降この位置から出発して駆動部の偏向ないしステップモータの走行ステップが計数され、これにより駆動部／ステップモータの目下の位置が検出される。

本発明によれば、位置の測定がリファレンスランにおいて感光性センサ１５によって行われる。感光性センサは、マイクロミラーアレイ６から見て吸収器１２の後方に配置されており、ホルダ１４の調整駆動部による光モジュール１０の調整によってその位置が影響されないように取り付けられている。例えばセンサ１５は、支持フレーム１３から独立して光照射器内に、好ましくは支持フレームの外部で取り付けられている。吸収器１２の内部には開口部１６（図４）が形成されており、この開口部を通って、吸収器に向けられる光の一部分が境界を画定された光線１７の形で通過することができる。この光は、例えばフォトダイオードとして構成されたセンサ１５により検出され、対応の検出信号ｓ３が制御ユニット４に導かれ、この制御ユニットではゼロ位置の評価と検出が実施される。ゼロ位置は、通過する光がセンサ１５に入射し、一方、駆動部の別の位置ではセンサが入射を検出しない（または非常に僅かな入射しか検出しない）ことにより識別される。

図４を参照すると、ゼロ位置の定義を可能にするために、開口部１６が吸収器１２に、正確に言えばその光吸収面に、ゼロ位置における駆動部の位置に対応する箇所で形成されている。開口部１６は例えば円形または正方形に成形されている。開口部１６の直径ｄはここでは、センサによる検出のために十分な光束を通過させるために十分な大きさに選択される。しかしこれが満たされる限り比較的小さな直径ｄが好ましく、例えば１ｍｍ未満である。これは、センサにより良好に識別可能な明暗境界をリファレンスランの間に達成できるようにするため光線１７を細く維持するのに有利である。

リファレンスランは、制御ユニット４により実施され、監視される。リファレンスランの間、マイクロミラーアレイ６は暗に切り替えられ、したがって全ての光が吸収面に導かれる。したがって光は開口部１６を通過し、センサ１５により検出される。図５は、アレイ６の角度位置φの関数として検出信号Ｆの一例を示す。ホルダは、センサ１５が信号Ｆの側縁ないしピークを検知するまでアレイ６を旋回する。そして側縁の位置ないしピークの中央位置が基準値（参照値）として記憶され、さらなる調整過程のためにゼロ位置として使用される。

図６と７を参照すると、例えばスペースの理由から、センサ１５を開口部１６の視準ラインに配置することは不可能または有利ではない場合がある。このような場合、偏向光学系（偏向装置）が開口部を通過する光１７をセンサ１５に導くことができる。偏向光学系は、例えば反射基面、例えばミラー１８および／または光導体ファイバ１９により実現することができる。もちろん偏向装置の他の実施形態も可能であり、偏向ミラー、光導体、および／またはさらなる光学コンポーネントを含むことができる。

センサを本発明にしたがい構成することにより、ゼロ位置の検出のために格納しなければならない少数のコンポーネントによってミラー調整部の駆動モータのゼロ位置の確実な較正ないし検出が可能である。ここではとりわけ光源の二重利用を強調すべきである。なぜなら光源は、その本来の機能の他に付加的にリファレンスランのために使用されるからである。

さらなる利点は、リファレンスランをより迅速に実施できることである。なぜなら、駆動モータのストローク経路が従来の解決策よりも小さいからである。

従来の解決策のようにモータの位置ではなく角度位置を検出することにより本発明は、駆動モータの側での付加的なセンサ系を省略することができる。さらに本発明により、例えば支持フレームの歪みのような製造公差の黙示的（implizit）な考慮が可能である。これは従来の解決策では別個に考慮しなければならなかった。

１ 光源
２ 光線
３ 制御作動部（Ansteuerung）
４ 制御ユニット
５ 光学系
６ マイクロミラーアレイ、ミラー装置
７ 照明像（Leuchtbild）
８ 結像光学系
９ 道路
９’ スクリーン
１０ 光モジュール
１１ アレイ制御部
１２ 吸収器、吸収面
１３ 支持フレーム
１４ ホルダ、調整ユニット、調整駆動部
１５ センサ
１６ 開口部
１７ 光線
１８ 偏向ミラー
１９ 光導体ファイバ
ｓ１ 信号
ｓ３ 検出信号
Ｆ 検出信号
Ｂ 光像（Lichtbild）
ｄ 直径

EP 1433655 A2 DE 19737653 A1 WO 02063206 A2 DE 102014001201 A1 JP 2016162682 A

この解決策に基づいて、光は境界を画定された光線として吸収面にある開口部を通過することができ、調整駆動部によって光モジュールは角度位置に関して旋回され、その際に感光性センサによって開口部を通過する光線の強度が検出される。この本発明の解決策は、モジュール調整部の駆動モータのゼロ位置の信頼性のある較正ないし検出を可能にする。さらなる利点は、光照射器の本来の駆動コンポーネントに加えて設けられるコンポーネントの数が少ないことである。なぜなら光源が、付加的にリファレンスラン（較正のための作動、Referenzlauf）のためにも使用されるからである（すなわち光源の二重利用）。
本発明では以下の形態が可能である。
（形態１）少なくとも１つの光源と少なくとも１つのミラー装置を備える少なくとも１つの光モジュールを有する車両用の光照射器であって、前記光モジュールには調整駆動部が配設されており、該調整駆動部によって前記光モジュールは、稼動のために予め調整された角度位置に調整するために旋回可能であり、開口部を備える吸収面が設けられており、前記光源から発する光は、境界を画定された光線として前記開口部を通過する光を除いて、前記吸収面に入射し、そこで吸収され、さらに感光性センサが設けられており、該感光性センサは、前記ミラー装置からの視準ラインにおいて前記開口部の後方にあり、当該感光性センサは、光モジュールの角度位置のゼロ位置を検出するために、前記開口部を通過する光線を検知するように構成されている光照射器が提供される。
（形態２）前記光モジュールは、光照射範囲調整を実施するために水平軸を中心に旋回可能であることが好ましい。
（形態３）前記ミラー装置はマイクロミラーアレイであり、該マイクロミラーアレイは、ゼロ位置の検出の間、光源から入射される光が該マイクロミラーアレイの少なくとも一部分によって前記吸収面に偏向されるように構成されていることが好ましい。
（形態４）前記吸収面は、旋回可能な前記光モジュールに対して固定的に、好ましくは該光モジュールの一コンポーネントとして、配置されており、これに対して前記センサは、前記光モジュールから独立して配置されており、好ましくは光照射器内に光モジュールの外部で固定的に取り付けられていることが好ましい。
（形態５）光学的に作用する偏向装置が設けられており、該偏向装置は、前記吸収面の開口部を通過する光線を前記感光性センサに導くように構成されており、該偏向装置は、好ましくは光モジュールの外部に配置されていることが好ましい。
（形態６）前記光学的に作用する偏向装置は偏向ミラーであることが好ましい。
（形態７）前記光学的に作用する偏向装置は、前記開口部と前記感光性センサとの間にある光導体であることが好ましい。
（形態８）前記光モジュールは光照射器の支持フレームに保持されており、該支持フレームは調整駆動部を有し、該調整駆動部によって前記光モジュールは、稼動のために予め調整された角度位置に調整するために旋回可能であることが好ましい。
（形態９）形態１から８のいずれか一による光照射器における光モジュールの角度位置のゼロ位置を決定するための方法であって、光源から発する光が吸収面に導かれ、調整駆動部は前記光モジュールをその角度位置に関して旋回し、感光性センサによって開口部を通過する光線の強度が検出される方法が提供される。
（形態１０）ゼロ位置は、光強度の最大値が検出される光モジュールの角度位置において検出されることが好ましい。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照番号はもっぱら理解を助けるためであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。

Claims (10)

1. 少なくとも１つの光源（１）と少なくとも１つのミラー装置（６）を備える少なくとも１つの光モジュール（１０）を有する車両用の光照射器であって、
   前記光モジュール（１０）には調整駆動部（１４）が配設されており、該調整駆動部によって前記光モジュール（１０）は、稼動のために予め調整された角度位置に調整するために旋回可能であり、
   開口部を備える吸収面（１２）が設けられており、
   前記光源（１）から発する光は、境界を画定された光線（１７）として前記開口部（１６）を通過する光を除いて、前記吸収面（１２）に入射し、そこで吸収され、
   さらに感光性センサ（１５）が設けられており、
   該感光性センサは、前記ミラー装置（６）からの視準ラインにおいて前記開口部（１６）の後方にあり、当該感光性センサは、光モジュール（１０）の角度位置のゼロ位置を検出するために、前記開口部を通過する光線（１７）を検知するように構成されている、
   ことを特徴とする光照射器。
2. 前記光モジュール（１０）は、光照射範囲調整を実施するために水平軸を中心に旋回可能である、ことを特徴とする請求項１に記載の光照射器。
3. 前記ミラー装置はマイクロミラーアレイ（６）であり、該マイクロミラーアレイ（６）は、ゼロ位置の検出の間、光源（１）から入射される光が該マイクロミラーアレイ（６）の少なくとも一部分によって前記吸収面（１２）に偏向されるように構成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の光照射器。
4. 前記吸収面（１２）は、旋回可能な前記光モジュール（１０）に対して固定的に、好ましくは該光モジュール（１０）の一コンポーネントとして、配置されており、これに対して前記センサ（１５）は、前記光モジュール（１０）から独立して配置されており、好ましくは光照射器内に光モジュール（１０）の外部で固定的に取り付けられている、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光照射器。
5. 光学的に作用する偏向装置（１８，１９）が設けられており、該偏向装置は、前記吸収面（１２）の開口部（１６）を通過する光線（１７）を前記感光性センサ（１５）に導くように構成されており、該偏向装置は、好ましくは光モジュールの外部に配置されている、ことを特徴とする請求項４に記載の光照射器。
6. 前記光学的に作用する偏向装置は偏向ミラー（１８）である、ことを特徴とする請求項５に記載の光照射器。
7. 前記光学的に作用する偏向装置は、前記開口部（１６）と前記感光性センサ（１５）との間にある光導体（１９）である、ことを特徴とする請求項５に記載の光照射器。
8. 前記光モジュール（１０）は光照射器の支持フレーム（１３）に保持されており、該支持フレーム（１３）は調整駆動部（１４）を有し、該調整駆動部によって前記光モジュール（１０）は、稼動のために予め調整された角度位置に調整するために旋回可能である、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の光照射器。
9. 請求項１から８のいずれか一項による光照射器における光モジュール（１０）の角度位置のゼロ位置を決定するための方法であって、
   光源（１）から発する光が吸収面（１２）に導かれ、調整駆動部（１４）は前記光モジュール（１０）をその角度位置に関して旋回し、感光性センサ（１５）によって開口部を通過する光線（１７）の強度が検出される、ことを特徴とする方法。
10. ゼロ位置は、光強度の最大値が検出される光モジュール（１０）の角度位置において検出される、ことを特徴とする請求項９に記載の方法。

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