JP2019517418A - Apparatus and method for projecting a light pattern - Google Patents
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Abstract
本発明は、光パターン(70)を投影するための方法および装置に関する。装置(10)は、レーザ装置(12)であって、異なる色の複数のレーザビーム(51,52,53)を生成可能であり、装置(10)のフォトニック結晶ファイバ(1)に挿入可能であり、これによりフォトニック結晶ファイバ(1)内に、結合およびコリメートされた光線(54)が生成可能であるレーザ装置(12)と、光パターン(70)を投影するために、結合された光線(54)を装置(10)の拡散ディスク(16)に空間的に選択的に伝送可能であるセレクタ装置(14)を備える。The present invention relates to a method and apparatus for projecting a light pattern (70). The device (10) is a laser device (12) capable of generating a plurality of laser beams (51, 52, 53) of different colors and insertable into the photonic crystal fiber (1) of the device (10) And a laser device (12) capable of producing a coupled and collimated beam (54) in the photonic crystal fiber (1), and for projecting a light pattern (70) A selector device (14) is provided which is capable of selectively transmitting the light beam (54) spatially to the diffusing disc (16) of the device (10).
Description
本発明は、光パターンを投影するための装置および方法に関する。装置は、特に車両において、特に適応的なヘッドライトもしくは適応的なヘッドライトの一部として使用するか、テールライトもしくは方向指示器(点滅器)として使用するか、またはテールライトもしくは方向指示器の一部として使用することができる。 The present invention relates to an apparatus and method for projecting a light pattern. The device is used in particular in vehicles, in particular as part of an adaptive headlight or adaptive headlight, as a taillight or turn indicator (flasher), or of a taillight or turn indicator It can be used as a part.
車両のための現代のヘッドライトシステムでは、一部において適応的なヘッドライトシステムが使用されており、このようなヘッドライトシステムでは、ヘッドライトシステムの照明方向または照明特性を交通状況に動的に適合させることが可能である。例えば、いわゆる「コーナリングランプ」では、カーブから外側へ接線状に照明するのではなく、ヘッドライトを備える車両が実際に通過するカーブに光円錐が追従するように車両のヘッドライトが制御される。交通状況に適合可能な光パターンを投影することができるヘッドライトシステムは、例えば対向車両がヘッドライトシステムの光円錐から的確に除外されるように制御することができる。 In modern headlight systems for vehicles, in part adaptive headlight systems are used, and in such headlight systems the lighting direction or characteristics of the headlight system are dynamically adapted to the traffic situation It is possible to adapt. For example, in so-called "cornering lamps", the headlights of the vehicle are controlled such that the light cone follows the curve that the vehicle with the headlights actually passes, rather than illuminating tangentially outward from the curve. A headlight system capable of projecting a light pattern adaptable to traffic conditions can, for example, be controlled so that oncoming vehicles are properly excluded from the light cone of the headlight system.
米国特許出願公開第2010/079836号明細書には、光パターンを投影するためのレーザスキャナが記載されている。 U.S. Patent Application Publication No. 2010 / 079,836 describes a laser scanner for projecting a light pattern.
フォトニック結晶ファイバ(英語で“photonic−crystal fibers”PCT)は、フォトニック結晶の特性に基づいたファイバであり、好ましい形式で光を伝送すること、例えば小さいコア(英語では“core”)に光を集中させることが可能である。 Photonic crystal fibers ("English" "photonic-crystal fibers" PCT) are fibers based on the properties of photonic crystals and transmitting light in a preferred form, eg, light into a small core ("core" in English) It is possible to concentrate on
本発明は、請求項1に記載の特徴を備える光パターンを投影するための装置、および請求項10に記載の特徴を備える光パターンを投影する方法を開示している。
The invention discloses an apparatus for projecting a light pattern comprising the features of claim 1 and a method of projecting a light pattern comprising the features according to
したがって、光パターンを投影するための装置は、
異なる色の複数のレーザビームを生成可能であり、装置のフォトニック結晶ファイバに挿入可能であり、これによりフォトニック結晶ファイバ内で、結合およびコリメートされた光線、特にレーザビームが生成可能であるレーザ装置と、
光パターンを投影するために、結合された光線を装置の拡散ディスクに空間的に選択的に伝送可能であるセレクタ装置と、を備える。
Thus, an apparatus for projecting a light pattern is
A laser capable of generating multiple laser beams of different colors and insertable into the photonic crystal fiber of the device, whereby coupled and collimated light beams, in particular laser beams, can be generated in the photonic crystal fiber A device,
And a selector device capable of selectively transmitting the combined light beam spatially to the diffuser disc of the device to project the light pattern.
さらに、光パターンを投影する方法において、
異なる色の複数のレーザビームを生成するためのレーザ装置を制御するステップと、
生成された複数のレーザビームをフォトニック結晶ファイバ内に挿入するステップであって、これにより、フォトニック結晶ファイバ内で、結合およびコリメートされた光線、特にレーザビームを生成するステップと、
光パターンを投影するために、結合された光線を、拡散ディスクに空間的に選択的に伝送するステップと、
を備える方法が提案される。
Furthermore, in the method of projecting a light pattern,
Controlling a laser device for generating a plurality of laser beams of different colors;
Inserting the plurality of laser beams generated into the photonic crystal fiber, thereby generating coupled and collimated light beams, in particular laser beams, in the photonic crystal fiber;
Selectively transmitting the combined beam spatially to the diffusing disc to project the light pattern;
Methods are proposed.
生成された複数のレーザビームは、特に赤色、緑色、および青色のレーザ光線を含んでいてもよいし、または赤色、緑色、および青色のレーザ光線からなっていてもよい。結合およびコリメートされた光線は特に白色の光線であってもよい。 The plurality of laser beams generated may comprise, in particular, red, green and blue laser beams or may consist of red, green and blue laser beams. The combined and collimated rays may in particular be white rays.
フォトニック結晶ファイバを使用することによって、装置を特に簡単に構成することができ、これにより装置を特に小さい寸法により構成することができる。レーザ源、すなわちレーザ装置およびセレクタ装置、例えばスキャナユニットを空間的に分離することが容易に可能である。これにより、一方では、好ましくは設計の由度が高められる。他方では、空間的に分離されたこのような配置により装置の冷却が可能になり、例えばフォトニック結晶ファイバなしに自由に放射される構成と比較して、レーザ装置の耐用期間が長くなる。 By using a photonic crystal fiber, the device can be made particularly simple, which allows the device to be made with particularly small dimensions. It is easily possible to spatially separate the laser source, ie the laser device and the selector device, eg the scanner unit. This, on the one hand, preferably increases the design freedom. On the other hand, such an arrangement which is spatially separated allows for cooling of the device, which increases the lifetime of the laser device as compared, for example, to a freely emitted configuration without photonic crystal fibres.
さらに、好ましくは蛍光体コンバータを供給もしくは使用しなくてもよい。蛍光体コンバータは一般に、対応する損失を伴って、全体として白色のレーザ光を得るために青色のレーザ光を青色および黄色のレーザ光からなる混色に変換する。蛍光体コンバータによる解決策に対して、本発明によれば、特にレーザ装置の個々のレーザダイオード(例えば赤色、緑色、青色)を制御することによって、作動時に光パターンを投影するために使用されるレーザビームの色温度を適合させることができる。 Furthermore, preferably no phosphor converter may be supplied or used. The phosphor converter generally converts the blue laser light to a blend of blue and yellow laser light to obtain a totally white laser light with corresponding losses. In contrast to the solution by means of a phosphor converter, according to the invention, it is used in particular to project light patterns in operation by controlling the individual laser diodes (for example red, green, blue) of the laser device The color temperature of the laser beam can be adapted.
好ましい実施形態および構成が従属請求項ならびに図面を参照した説明に記載されている。 Preferred embodiments and configurations are described in the dependent claims as well as in the description with reference to the drawings.
好ましい一構成によれば、セレクタ装置は、白色のレーザビームを偏向するように構成された偏向装置として構成されている。偏向装置は、例えば1つ以上のマイクロミラーを備えていてもよい。これにより、光パターンを投影するためにレーザスキャナの形式で空間範囲を走査可能である。 According to a preferred configuration, the selector device is configured as a deflection device configured to deflect a white laser beam. The deflection device may, for example, comprise one or more micro mirrors. This enables scanning of the spatial area in the form of a laser scanner in order to project the light pattern.
別の好ましい一構成によれば、セレクタ装置は、レーザビームを選択的に伝送するように、または伝送しないように切換可能なピクセルのアレイとして構成されている。したがって装置は、好ましくはいわゆる「DLPプロジェクタ」において、例えばプロジェクタ、すなわち画像プロジェクタとして使用可能である。この場合、投影しようとする光パターンは、例えば写真、ビデオ、スライドなどであってもよい。さらに装置は、好ましくは外部の装置によって検出された物体を照明するために使用することもできる。 According to another preferred configuration, the selector device is configured as an array of pixels switchable to selectively transmit or not transmit the laser beam. The device is thus preferably usable, for example, as a projector, ie an image projector, in a so-called "DLP projector". In this case, the light pattern to be projected may be, for example, a picture, a video, a slide or the like. Furthermore, the device can also be used to illuminate an object which is preferably detected by an external device.
別の好ましい一構成によれば、アレイは、微小光学系、例えばミラーのアレイであってもよい。別の好ましい一構成によれば、アレイはグレーティングライトバルブ(GLV)である。グレーティングライトバルブは、投影しようとする光パターンの大きい輝度、および良好なコントラスト値を可能にする。グレーティングライトバルブは、高い解像度を提供し、比較的小さい技術的な労力により製造することができる。 According to another preferred configuration, the array may be an array of micro-optics, eg mirrors. According to another preferred configuration, the array is a grating light valve (GLV). The grating light valve allows high brightness and good contrast values of the light pattern to be projected. Grating light valves provide high resolution and can be manufactured with relatively little technical effort.
別の好ましい一構成によれば、装置は携帯可能な、または定置のプロジェクタとして構成されている。別の好ましい一構成によれば、装置はヘッドライトとして構成されており、特に車両ヘッドライト、または建造物に設置されたサーチライトとして構成されている。別の好ましい一構成によれば、装置はテールライトまたは方向指示器として構成されている。 According to another preferred configuration, the device is configured as a portable or stationary projector. According to another preferred configuration, the device is configured as a headlight, in particular as a vehicle headlight or a searchlight installed in a building. According to another preferred configuration, the device is configured as a taillight or turn indicator.
次に、概略的な図面に示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。 The invention will now be described in detail on the basis of the embodiments shown in the schematic drawings.
全ての図面において、同じか、もしくは機能が同じ要素および装置には、特に指摘しない限り同じ符号が付されている。方法ステップの番号は、特に指摘しない限り特定の時間的順序を特に示すものではない。特に複数の方法ステップを同時に実施することもできる。 Elements and devices that are the same or have the same function in all the drawings are given the same reference numerals unless otherwise indicated. The numbering of method steps is not particularly indicative of any particular temporal order, unless otherwise indicated. In particular, several method steps can also be carried out simultaneously.
図1は、本発明の一実施形態にしたがって光パターン70を投影するための装置10の概略的なブロック図を示す。
FIG. 1 shows a schematic block diagram of an
装置10は、異なる色の複数のレーザビーム51,52,53、特に赤色のレーザビーム51、緑色のレーザビーム52、および青色のレーザビーム53を生成するように設計または構成されたレーザ装置12を含む。この数よりも少数、または多数のレーザビーム、または他の波長のレーザビームがレーザ装置12によって生成されてもよいし、もしくは生成可能であってもよい。レーザ装置12は、生成された異なる色の複数のレーザビーム51,52,53が装置10のフォトニック結晶ファイバ1に伝送可能であるか、もしくは伝送されるように構成されているか、または構成および調整されており、これにより、フォトニック結晶ファイバ1において結合およびコリメートされた光線54、特に結合およびコリメートされたレーザビームが生成可能であるか、もしくは生成される。結合された光線54は、特に白色の光線であってもよい。
フォトニック結晶ファイバ1によって生成され、結合およびコリメートされた光線54は、装置10のセレクタ装置14によって、光パターン70を投影するために複数の立体角範囲内へ選択的に伝送可能である。例えば、内部のプログラミングまたは外部で設定された制御信号に基づいて、実際にセレクタ装置14を通って結合された光線54を伝送する立体角範囲にそれぞれ依存して、例えば制御装置によって、結合された光線54を実際に生成するか、または生成しないようにレーザ装置12を制御することができる。
The
したがって、光線54が生成された場合には、対応する立体角範囲には白色のピクセルが生成されているか、または生成可能である。したがって、光線54が生成されない場合には、対応する立体角範囲には暗色または黒色のピクセルが生成されているか、または生成可能である。対応するカラーフィルタを使用することによって、白色のピクセルをそれぞれ鮮やかなピクセル、例えば赤色、緑色、または青色のピクセルに変換することができる。
Thus, if
したがって、投影された光パターン7は全体として白色および黒色のピクセルによって、必要に応じて色鮮やかなピクセルおよび黒いピクセルによって構成されていてもよく、このようにして、例えば写真を表示することもできるし、または空間的に解像されるヘッドライトの光円錐を生成することもできる。したがって、装置10は特に車両のヘッドライトとして構成されていてもよいし、または車両のヘッドライトに組み込まれていてもよく、ヘッドライトの適応的な光円錐、例えばいわゆる「コーナリングランプ」を供給する役割を果たすこともできる。テールライト内で使用するか、もしくはテールライトとして使用するか、または方向指示器(点滅器)として使用することも好ましい。
Thus, the projected light pattern 7 may be constituted by bright and black pixels as a whole by white and black pixels as a whole, and in this way it is also possible to display eg photographs It is also possible to generate a light cone of headlights which is or can be spatially resolved. Thus, the
装置10の場合には、セレクタ装置14の後方の、結合された光線54の光路に装置10の拡散ディスク16が配置されている。拡散ディスク16はディフューザと呼ぶこともできる。拡散ディスクは、光を拡散するために使用される光学素子であり、特に光が屈折された状態で拡散反射の効果が使用される。特に拡散ディスク16は、拡散ディスク16に入射する結合された光線54に拡散ディスク16が作用し、特に結合された光線54の拡散によって拡散ディスク16の後方の光路に、投影しようとする光パターン70が生じるように構成されている。
In the case of the
特に拡散ディスク16は、以下に図2を参照して説明するように構成されていてもよい。
In particular, the
図2は、規格化された光学的透過能力72を放射角71の関数として示す線図を示し、拡散ディスク16における垂線に対する放射角71が測定される。
FIG. 2 shows a diagram which shows the normalized
図2は、好ましい透過能力曲線81、すなわち透過能力分布を示す。透過能力曲線81は、例えば拡散ディスク16によって提供することができる。拡散ディスク16は、ガラスに重合体構造を形成する(「重合体ガラス」)ことによって製造されている。すなわち拡散ディスク16は、ガラスに配置された重合体構造からなるか、またはガラスに配置された重合体構造を備える。重合体構造は、求められる使用場所に応じて適宜な拡散特性を備えるように所定の粗さによって形成されていてもよい。拡散ディスク16の透過能力曲線81を用いて、特に装置10から分離された、結合された光線54の強度およびスポット寸法を調節することもできる。
FIG. 2 shows a preferred
比較的平坦な最大値を備える透過能力曲線81が、放射角71が0°の場合により小さい光線54のエネルギー密度を備えるので、好ましい。
A
規格化された光学的透過能力72に関して、拡散ディスク16を横断した後に、結合された光線54の所定の放射角71について、拡散ディスク16は、以下に説明する好ましい特性を備えていてもよい。規格化された光学的透過能力とは、光学的透過能力の最大値が値1.0に設定されており、最小値が0.0に設定されているように規格化されている光学的透過能力として理解されるべきである。
For the normalized
好ましくは、拡散ディスク16は、拡散ディスク16を横断した後に、結合された光線54の放射角71が、0°と第1放射角度値との間の値を備える場合に、0.5を超える、特に0.6を超える、特に好ましくは0.7を超える規格化された光学的透過能力を備える。第1放射角度値は、5°以上、好ましくは10°以上、特に15°以上である。
Preferably, the
さらに、拡散ディスク16は、好ましくは拡散ディスク16を横断した後の光線54の拡散角度71が第2放射角度値以上の値である場合に、0.5未満、特に0.3未満、特に好ましくは0.2未満の規格化された光学的透過能力を備える。
Furthermore, the
第2放射角度値は第1放射角度値に等しいか、または好ましくは第1放射角度値よりも大きい。第2放射角度値は、好ましくは5°以上、特に好ましくは10°以上、特に15°以上または20°以上である。第2放射角度値は、さらに好ましくは30°以下、特に好ましくは25°以下であり、特に20°以下である。 The second radiation angle value is equal to or preferably greater than the first radiation angle value. The second radiation angle value is preferably at least 5 °, particularly preferably at least 10 °, in particular at least 15 ° or at least 20 °. The second radiation angle value is more preferably at most 30 °, particularly preferably at most 25 °, in particular at most 20 °.
第1および/または第2放射角度値は、好ましくはいずれも10°〜20°の間、特に15°〜20°の間である。代替的または付加的には、第1および/または第2放射角度値は、好ましくは10°未満だけ、特に5°未満だけ互いに離間されている。基本的には、規格化された光学的透過能力が特に急峻に降下する構成は特に好ましい。 The first and / or second radiation angle values are preferably in each case between 10 ° and 20 °, in particular between 15 ° and 20 °. Alternatively or additionally, the first and / or the second radiation angle values are preferably mutually separated by less than 10 °, in particular by less than 5 °. In principle, a configuration in which the normalized optical transmission capability drops particularly sharply is particularly preferred.
さらに、規格化された光学的透過能力の回転対称的な分布、すなわち、放射角71の値にのみ依存しており、拡散ディスク16に対する垂線を中心とした放射角71の方位には依存していない分布は特に好ましい。他の用途のためには、拡散ディスク16は、長方形、特に正方形に光学的透過の分布を形成するように構成されていてもよい。
Furthermore, it is dependent only on the rotationally symmetrical distribution of the normalized optical transmission capability, ie the value of the
規格化された光学的透過能力に関する拡散ディスク16の上記特性は、拡散ディスク16によって有利な放射特性を形成するために好ましい。一方では、特に狭い放射特性、すなわち0°で急降下する規格化された光学的透過能力は、高い解像度によって光パターンを投影するためには好ましい。他方では、このような狭い放射特性では、特に0°では不都合に高い光強度が生じることがある。拡散ディスク16の上記放射特性は、これらの相反する2つの利害関係の間の好ましい均衡を可能にする。
The above characteristics of the
曲線81または理想的な曲線85によって示される特徴を備える拡散ディスク16は特に好ましい。
Particularly preferred is a
したがって、拡散ディスク16を横断した後に拡散ディスク16における垂線に対して、偏向され、結合された光線54の放射角71について、放射角71が0°と第1放射角度値との間の値を備える場合には、0.5を超える、特に0.6を超える、特に好ましくは0.7を超える規格化された光学的透過能力を備え、放射角71が第2放射角度値以上の値を備える場合には、0.5未満、特に0.3未満、特に好ましくは0.2未満の規格化された光学的透過能力を備える拡散ディスク16が特に好ましい。第1および第2放射角度値は上述のように選択されていてもよい。
Thus, for the
図3は、装置10のフォトニック結晶ファイバ1の好ましい構成を示す。
FIG. 3 shows a preferred configuration of the photonic crystal fiber 1 of the
好ましくは、フォトニック結晶ファイバ1は、上部の図3a)に示すように、コア2を包囲するクラッド3(英語では“cladding”)を備え、クラッド3内には、相互に、およびコア2に対して平行な、微小なエアホール5によって周期的な格子4が形成されている。これらのエアホール5の規則的な配置によって光が結晶ファイバ1のコア2に捕捉される。コア2は中空に形成されていてもよいし(いわゆる「中空コア」)、またはガラスから形成されていてもよい。一般に、エアホール5は全て格子4の内部に同じ直径6および同じ間隔7(周期)を備える。クラッド3の周辺には、一般に層8(英語では“coating”)が配置されている。
Preferably, the photonic crystal fiber 1 comprises a cladding 3 (“cladding” in English) surrounding the
例示的な屈折率関数9は、結晶ファイバ1の異なる構成要素の屈折率nの一般的な相互関係を説明している。この場合、層8の屈折率nはクラッド3の屈折率nよりも大きいが、コア2の屈折率nよりも小さく、コア2と層8との間の屈折率の差は、層8とクラッド3との間の屈折率nの差よりも大きい。
The exemplary refractive index function 9 describes the general correlation of the refractive indices n of different components of the crystal fiber 1. In this case, the refractive index n of the layer 8 is larger than the refractive index n of the cladding 3 but smaller than the refractive index n of the
中央の図3b)は、格子4を備えるクラッド3の横断面を示し、下部の図3c)はこの横断面の拡大図を示す。 The middle FIG. 3 b) shows a cross section of the cladding 3 with the grating 4 and the lower FIG. 3 c) shows an enlargement of this cross section.
図4は、本発明の別の実施形態による光パターン70を投影するための装置110の概略的なブロック図を示す。装置110は、装置10の一例であり、装置10のセレクタ装置14の代わりに装置110のセレクタ装置114が設けられていることにより装置10とは異なっている。
FIG. 4 shows a schematic block diagram of an
セレクタ装置114は、特に第1マイクロミラー113および第2マイクロミラー115を備える偏向装置114として構成されていてもよい。偏向装置114は、それぞれ偏向装置114、すなわちマイクロミラー113,115の実際の偏向状態にしたがって、結合された光線54を偏向するように調整されている。したがって、偏向装置114は、結合された光線54の光路に直列に配置された複数のマイクロミラー113,115として実現されており、複数のマイクロミラーは、結合された光線54が、所定の立体角および/または装置110の分離装置を走査するために偏向されるように、例えば偏向装置114のアクチュエータによって作動可能である。偏向装置114によって、結合された光線54が2次元で偏向可能である。
The
2つのマイクロミラー113,115の代わりに、偏向装置114は、結合された光線54の光路に直列に配置された3つ以上のマイクロミラーを備えていてもよい。代替的には、偏向装置114は唯一のマイクロミラーを備えていてもよく、このマイクロミラーは、マイクロミラーの変形によって、マイクロミラーに入射する結合された光線54が2次元で偏向可能となるように構成されている。
Instead of the two
装置110の光学的な分離装置118は、投影された光パターン70を装置110から分離し、例えば車両ヘッドライトの場合には車両の周辺に伝送するように調整または設計されている。分離装置118は、例えば2次光学系を含んでいてもよいし、2次光学系からなっていてもよいし、カバーディスクを備えていてもよいし、またはカバーディスクからなっていてもよい。
The
装置110は、装置10に関して説明した、特に拡散ディスク16に関する全ての変更および構成に適合可能であり特に、またその逆もいえる。
The
図5は、本発明のさらに別の一実施形態による光パターン70を投影するための装置210の概略的なブロック図を示す。この装置210は装置110の一例とみなすことができ、以下に詳細に説明するように装置110とは異なっている。
FIG. 5 shows a schematic block diagram of an
装置110はレーザ装置12を含み、このレーザ装置12を用いて赤色のレーザビーム51、緑色のレーザビーム52、および赤色のレーザビームを互いに独立して生成することも可能であり、光学装置201に伝送可能である。光学装置201は、例えば図3に示したフォトニック結晶ファイバ1を含み、このフォトニック結晶ファイバ1において、生成されたレーザ光線51,52,53を結合された光線54となるように相互に結合し、装置210の偏向装置214、特に偏向装置214のマイクロミラー装置215に向けて偏向することができる。光学装置201は、フォトニック結晶ファイバ1の他に、光学的にフォトニック結晶ファイバ1の前方および/または後方に配置された別の光学素子を備えていてもよい。
The
マイクロミラー装置215は、装置10の偏向装置14に関して説明したように、例えばそれぞれ1次元で偏向する2つのマイクロミラーおよび/または2次元で偏向する1つのマイクロミラーなどを備えていてもよい。さらに偏向装置214は、マイクロミラー装置215を作動するように構成された特定用途向け集積回路(ASIC)217を含む。回路217は、例えばコイルなどを備えていてもよい。
The
偏向装置214の後方、すなわちマイクロミラー装置215の後方の、偏向され、結合された光線54の光路には、好ましくは、まずFθレンズ219が配置されており、Fθレンズ219には、上述のように構成された拡散ディスク16が配置されている。
In the optical path of the deflected and combined
集積回路217は、第1制御信号を受信または生成するように設計されており、第1制御信号に基づいて偏向装置214、特にマイクロミラー装置215が集積回路217によって起動され、立体角範囲、特にFθレンズ219、ひいてはFθレンズ219の後方に位置する拡散ディスク16を第1制御信号に基づいて走査する。したがって、第1制御信号は、投影しようとする光パターンを示すことができ、例えば第1制御信号に基づいて所定の部分立体角範囲を高い解像度で走査することができ、例えば、装置210から分離された、結合された光線54によって物体を特にはっきりと照明することを可能にする。
The
さらに装置210は、拡散ディスク16から放出された、結合された光線54を装置210から分離するように設計または調整された分離装置118を含む。分離装置118は、2次光学系と呼ぶこともできる第2光学系を含むか、または第2光学系からなる。装置210は、特に車両の前照灯として構成されていてもよいし、または車両に組み込まれていてもよい。
The
レーザ装置12および集積回路217はいずれも装置210の制御装置230に結合されている。制御装置230は、レーザ装置12を制御するように調整または設計されている。このために制御装置230は、偏向装置214のマイクロミラー装置215の実際の位置を示す位置信号を回路217から受信する。制御装置230は、少なくともこの位置信号にも基づいて、すなわちマイクロミラー装置215の実際の位置に基づいて、レーザ装置12を制御するように構成されていてもよい。
したがって、制御装置230は第2制御信号を生成し、レーザ装置12に伝送するように設計または調整されていてもよい。個々のピクセル、すなわち部分立体角範囲をそれぞれ異なる色温度によって照明するために、第2制御信号に基づいてレーザ装置12を制御することができる。例えば、第2制御信号を用いて、例えば所定の時点においてレーザビーム51,52,53を生成しないようにレーザ装置12を制御することができ、これにより投影しようとする光パターンが暗い範囲を備え、装置210による照明から所定の物体が除外される。
Thus,
第2制御信号に基づいて、所定の時点では生成可能な異なる色のレーザビーム51,52,53のうちの一部しか生成しないように、例えば赤色のレーザビーム51および緑色のレーザビーム52しか生成しないようにレーザ装置12を制御することができる。生成された異なる色のレーザビーム51,52,53の相対強度をレーザ装置12によって第2制御信号に基づいて相互に適合させることができる。
Based on the second control signal, for example, only the
回路217または制御装置230によって第1および第2制御信号を、例えばそれぞれの入力信号に基づいて生成することができる。入力信号は、装置210のインターフェイス装置232によって回路217に伝送されるか、または適宜に装置210の外部から制御装置230に伝送される。それぞれの入力信号は、例えば装置110が組み込まれている車両の車両制御信号であってもよい。
First and second control signals can be generated by the
第1および/または第2制御信号を生成する代わりに、回路217および制御装置230は、インターフェイス装置232を介して第1および/または第2制御信号を受信し、これにより制御信号を供給の範囲内でのみ伝送するように設計または調整されていてもよい。
Instead of generating the first and / or second control signal, the
装置210において、インターフェイス装置232は、特に、入力信号を生成または伝送するドライバ支援‐制御ユニット234から入力信号を受信する。ドライバ支援‐制御ユニット234は、バス238、例えばCANバスを介して、例えばドライバ支援システム(FAS、英語では“Advanced Driver Assistance System”(ADAS))および/または、例えば車両の別の計算ユニットに接続されており、これらからの情報および信号に基づいて、ドライバ支援‐制御ユニット234は入力信号を生成する。バス238は、完全に、または部分的に、装置210の一部として、すなわち、装置210に組み込まれて構成されていてもよい。
In
さらに装置210は、装置210のLED装置を制御するように構成された別の制御ユニット236を含む。装置210のLED装置は、第1光線55を生成するための第1LEDセグメント241および第2光線56を生成するための第2LEDセグメント242からなっているか、またはこれらを含む。第1光線55は、装置210の光学系243によって装置210から分離される。第2光線56は、装置210の光学系244によって装置210から分離される。
The
別の制御ユニット236は同様にバス238に接続されていてもよく、上述の外部の装置、例えばドライバ支援カメラから情報もしくは信号を受信し、これらに基づいて別の制御ユニット236は第1および第2LEDセグメント241,242を制御する。
Another
図5の右側部分に示すように、装置210は、特に、装置210が組み込まれている車両の装置210の周辺の異なる範囲293,294,295を異なる照明手段によって照明するように調整または設計されている。したがって、直進走行時には極めて大きい確率で、対向車291または先行する車両292が位置する遠方範囲に相当する中央範囲293が、分離装置118によって分離された、結合された光線54によって照明される。
As shown in the right-hand part of FIG. 5, the
装置210の直前の近隣範囲294は、第2LED素子242の第2光線56によって照明される。結合された光線54によって照明された中央範囲294の側面に位置する遠方範囲295は、第1LEDセグメント241からの第1光線55によって照明される。このようにして、装置210の周辺の異なるそれぞれの範囲293,294,295のために、特に光強度、光色彩、解像度などに関して適切な照明手段を最適に適合させることができる。
The
図6は、本発明のさらに別の一実施形態による光パターン70を投影するための装置310の概略的なブロック線図を示す。この装置310は装置110の一例であり、装置110に関して説明した全ての変更および構成に適合可能であり、またその逆もいえる。
FIG. 6 shows a schematic block diagram of an
装置310は、装置110のセレクタ装置114の代わりに装置310のセレクタ装置314が設けられていることにより装置110とは異なっている。
装置310のセレクタ装置314は、結合された光線54を選択的に伝送するように、または伝送しないように切換可能なピクセルのアレイとして構成されている。レーザ装置12および拡散ディスク16は、装置310の場合には、好ましくは結合された光線54がアレイ314を完全に照明するように構成および配置されている。
このために、例えば本来は狭幅に生成された、結合された光線54を拡大するための拡散ディスク16が設けられていてもよく、拡散ディスク16はフォトニック結晶ファイバ1とアレイ314との間に配置されていてもよい。したがって、アレイ314のピクセルの選択的な「伝送する」または「伝送しない」の切換によって、アレイ314の後方の光路に投影しようとする光パターン70が生じる。装置310は随意の分離装置118を備えていてもよく、この分離装置118によって、装置210に関して既に説明したように、投影された光パターン70は装置310の周辺でさらに投影されるように、装置310から分離される。
For this purpose, a diffusing
アレイ314は、例えば微小光学系のアレイとして、すなわち、特に個々のマイクロミラーの規則的な入れる、特に2次元的な配列により構成されていてもよい。個々のマイクロミラーの位置はそれぞれ個々に変更可能である。アレイ314のそれぞれのマイクロミラーのためには、それぞれのマイクロミラーのそれぞれの第1位置があり、この第1位置は、「このマイクロミラーが形成するピクセルによって、結合された光線54を伝送する」に相当する。それぞれのマイクロミラーのためには、さらにマイクロミラーの第2位置があり、この第2位置は、「このマイクロミラーが形成するピクセルによって伝送しない」に相当する。
The
装置310は、例えばライトトラップを備えていてもよく、アレイ314のマイクロミラーはそれぞれの第2マイクロミラー位置において、結合された光線54の、マイクロミラーに入射する部分をそれぞれライトトラップ内へ伝送するように構成されている。ライトトラップは、入射する光線54をできるだけ完全に吸収するように構成されており、「ビームストップ」または「光捕集器」と呼ぶこともできる。
The
さらにアレイ314のマイクロミラーはそれぞれの第1マイクロミラー位置において、それぞれマイクロミラーに入射する光線54の部分を、光パターン70を投影するために装置310の随意の分離装置118に伝送するように構成されていてもよい。
In addition, the micromirrors of the
伝送するように切り換えられたピクセルおよび伝送しないように切り換えられたピクセルの全体が、投影しようとする光パターン70を表す白色および黒色のピクセルの適宜の配置をもたらす。
The pixels switched to transmit and the whole pixels switched not to transmit provide the appropriate arrangement of white and black pixels representing the
微小光学系のアレイとしての構成に対して代替的に、装置310の選択装置314は、例えば「グレーティングライトバルブ(Grating light Valve)」として構成されていてもよい。グレーティングライトバルブの場合には、選択装置314のそれぞれのピクセルは個々に制御可能な複数の金属帯によって形成されている。これらの金属帯の制御は、個々の金属帯が静電界によって選択的に湾曲され、これによりそれぞれのピクセルに入射するレーザビームを様々に回折することによって行われる。
Alternatively to being configured as an array of micro-optics, the
例えば、ピクセルの金属帯がいずれも湾曲されていない場合には、上述のように、ピクセルに入射する光線54の部分は光トラップの方へ反射され、このピクセルは投影しようとする光パターン70に黒色のピクセルをもたらす。例えばそれぞれの第2金属帯が湾曲された場合には、ピクセルに入射する光線54の部分が回折され、新しい光波がライトトラップの方向とは異なる方向に伝播され、これにより、投影しようとする光パターン70に白色のピクセルがもたらされる。光波は、例えば装置310の随意の分離装置118の方向に伝播することができる。
For example, if none of the metal bands of the pixel are curved, the portion of the
図7は、本発明の別の一実施形態による光パターン70を投影する方法を説明するための概略的なフロー図を示す。図6に示した方法は、本発明による全ての装置10;110;210;310によって実施可能であり、これらの装置に関して説明した全ての変更および構成にしたがって適合可能であり、またその逆もいえる。
FIG. 7 shows a schematic flow diagram for explaining a method of projecting a
第1ステップS01では、例えば装置10;110;210;310に関して既に説明したように、異なる色の複数のレーザビーム51,52,53を生成するためのレーザ装置12が制御される。
In a first step S01, the
ステップS02では、生成された複数のレーザビーム51,52,53がフォトニック結晶ファイバ1に挿入または導入され、これによりフォトニック結晶ファイバ1内には、結合およびコリメートされた光線54が生成される。
In step S02, the plurality of generated
ステップS03では、光パターン70を投影するために結合された光線54が空間的に選択的に拡散ディスク16に伝送される。この場合、光パターン70は拡散ディスク16自体で投影されるか、または、好ましくは拡散ディスク16の後方で、結合された光線54に対する拡散ディスク16の作用によって、特に結合された光線54の拡散によって投影される。
In step S03, the combined
好ましい実施例に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施例に制限されておらず、多様に修正可能である。本発明の核心から逸脱することなしに、特に本発明を多用に変更または修正することができる。 Although the present invention has been described based on the preferred embodiments, the present invention is not limited to these embodiments and can be variously modified. The invention can in particular be varied or modified in a number of ways without departing from the core of the invention.
Claims (10)
レーザ装置(12)であって、異なる色の複数のレーザビーム(51,52,53)を生成可能であり、前記装置(10;110;210;310)のフォトニック結晶ファイバ(1)に挿入可能であり、これによりフォトニック結晶ファイバ(14)内で、結合およびコリメートされた光線(54)が生成可能であるレーザ装置(12)と、
光パターン(70)を投影するために、結合された光線(54)を装置(10;110;210;310)の拡散ディスク(16)に空間的に選択的に伝送可能であるセレクタ装置(14;114;214;314)と、
を備える光パターン(70)を投影するための装置(10;110;210;310)。 In an apparatus (10; 110; 210; 310) for projecting a light pattern (70),
A laser device (12) capable of generating a plurality of laser beams (51, 52, 53) of different colors and inserted in the photonic crystal fiber (1) of said device (10; 110; 210; 310) A laser device (12) capable of producing coupled and collimated light beams (54) within the photonic crystal fiber (14), and
A selector device (14) which is capable of selectively transmitting the combined beam (54) spatially to the diffusing disc (16) of the device (10; 110; 210; 310) to project the light pattern (70). 114; 214; 314),
An apparatus (10; 110; 210; 310) for projecting a light pattern (70) comprising
装置(310)。 The apparatus (310) of claim 3, wherein the array (314) is a grating light valve.
Device (310).
異なる色の複数のレーザビーム(51,52,53)を生成するためのレーザ装置(12)を制御するステップ(S01)と、
生成された複数のレーザビーム(51,52,53)をフォトニック結晶ファイバ(1)内に挿入するステップ(S02)であって、これにより、フォトニック結晶ファイバ(1)内に結合およびコリメートされた光線(54)を生成するステップ(S02)と、
光パターン(70)を投影するために、結合された光線(54)を拡散ディスク(16)に空間的に選択的に伝送するステップ(S03)と、
を備える光パターン(70)を投影する方法。 In the method of projecting a light pattern (70),
Controlling (S01) a laser device (12) for generating a plurality of laser beams (51, 52, 53) of different colors;
Inserting the plurality of generated laser beams (51, 52, 53) into the photonic crystal fiber (1) (S02), thereby coupling and collimating into the photonic crystal fiber (1) Generating an optical ray (54) (S02);
Spatially selectively transmitting (S03) the combined beam (54) to the diffusing disc (16) to project the light pattern (70);
A method of projecting a light pattern (70) comprising
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