JP2019528579A - 調整された照明パターンを伴うレーザベース光源 - Google Patents

Abstract

車両用ヘッドライトのためのレーザベース光源であって、レーザ光を放射するためのレーザと、レーザ光を変換光へ変換する光変換器を含む光変換装置であり、変換光はレーザ光のピーク放射波長よりも長いピーク放射波長を有する、光変換装置と、レーザの変換された集束イメージを光変換器上に提供するための光学装置であり、それによってレーザベース光源の光軸に対して垂直な少なくとも第１方向においてイメージを拡げ、そうした拡張は光軸および第１方向に対して垂直である第２方向とは独立している、光学装置と、を含む。

Description

本発明は、車両用ヘッドライトのためのレーザベース光源に関する。本発明は、さらに、そうしたレーザベース光源を有する車両用ヘッドライトに関する。

反射型または透過型レーザベース（白色）光源において、レーザ光源からのレーザ光は、光変換器（例えば、薄い蛍光体シート）を含む光変換装置へ、レンズを用いて所定の角度の下でフォーカスされる。カスタマイズされた光パターンを提供するために、特には、スキャニング装置、レーザの集束イメージ（focused image）を光変換器にわたり移動させるように構成されているものが、カスタマイズされた照明パターンを提供するために使用されている。

独国特許出願公開第１０２０１４２０５２９４Ａ１号は、自動車両のための照明装置を開示している。照明装置は、第１波長を有するレーザ光の一次光ビームを放射するためのレーザ光源を含み、さらに、一次光ビームが波長変換器上に放射されるように配置され、かつ、少なくとも１つのさらなる波長を有する二次光分布が放射されるようにデザインされている、波長変換器をさらに含んでいる。回折光学エレメントは、一次光ビームが波長変換器の上に衝突する前に回折光学エレメントで回折されるように、レーザ光源と波長変換器との間のビーム経路内に配置されている。

本発明の目的は、改良されたレーザベース光源を提供することである。本発明は、独立請求項によって定められるものである。従属請求項は、有利な実施形態を定めるものである。

第１態様に従って、車両用ヘッドライトのためのレーザベース光源が提供される。レーザベース光源は、少なくとも１つのレーザを含み、ここで、少なくとも１つのレーザはレーザ光を放射するように適合されている。レーザベース光源は、さらに、光学装置を含む。光学装置は、レーザの集束イメージ（focused image of the laser）を光変換装置の光変換器上に提供するように適合されている。光学装置は、さらに、レーザベース光源の光軸に対して垂直な少なくとも第１方向において光変換装置の光変換器上でレーザイメージを拡げるように適合されている。光学装置は、さらに、第２方向とは独立して第１方向においてレーザイメージを拡げるように適合されている。第２方向は、光軸に対して、かつ、第１方向に対して垂直である。光変換器は、レーザ光を変換光へ変換するように適合されており、ここで、変換光のピーク放射波長は、レーザ光のピーク放射波長よりも長い波長範囲に存在している。

レーザベース光源において、光源（レーザダイオード）から来る光は光変換器（蛍光体）上にフォーカスされる必要がある。最も小さい焦点（focus）は、光源の発光領域のイメージである。端面発光型レーザダイオードのエミッタは、例えば、スリット状の形状である。蛍光体上で照射される表面は、好ましくは、レーザのエミッタのイメージよりも対称的である。そのことを達成するためには、イメージを少なくとも一方向において拡げること（widen up）が必要である。簡単なソリューションは、スリットに対して垂直な方向において可動なミラーを用いてレーザを走査する（scan）ことであってよい。代替的に、スリットのイメージは、レーザのぼやけたイメージ（blurry image）が光変換器上に提供されるように、焦点ぼけ（defocused）されてよい。実験は、ぼやけたイメージの空間的な強度分布が光源（source）の角度的な強度分布に依存することを示した。この角度的な強度分布は、試料ごとに変わるものである。レーザダイオードの高度なビニング（binning）が、従って、必要とされる。さらに、角度的な強度分布は、半導体レーザダイオードの駆動条件に依存する。マルチモードレーザダイオードが使用され、かつ、レーザダイオードのモードが、例えば、レーザダイオードの動作温度の変化のためにオペレーションの最中に変化する場合には、角度的な強度分布が急激に変化することがある。クローズドループ制御が、この場合には、再現可能な光パターンを提供するために必要であろう。

本発明に従ったレーザベース光源は、光変換器の表面を、変換されているがフォーカスされたレーザイメージ（transformed but focused image of the laser）を用いて照射することを提案する。レーザイメージは、例えば、蛍光体の表面上に、例として、２次の光パターン（quadratic light pattern）を提供するために、スリットの短いエッジが拡がるように、そうしたやり方で変換される。レーザイメージの変換は、スリットの例において、スリットの短いエッジに対して平行な方向である少なくとも第１方向においてレーザイメージを拡げるように適合されている光学装置によって実行される。光学装置は、第１方向および垂直な第２方向において拡がり（broadening）を提供するように適合され得る。両方の方向は、光変換器を照射するレーザ光の主方向によって画定される光軸に対して垂直な平面において配置されている。第１および第２方向における拡がりの比率は、光学装置の構成によって決定することができる。第１方向におけるレーザイメージの拡がりは、従って、必ずしも第２方向における拡がりを強いるものではない。第１方向における拡がりは、従って、第２方向におけるイメージの可能性ある拡がりとは独立したものである。このこと、例えば、端面発光型レーザダイオードのスリットのイメージが、例として、スリットの短いエッジに対して平行な第１方向においてだけ拡げられ得るように、光学装置が調整され得ることを意味する。

レーザベース光源は、例として、青色レーザ光を放射する、２つ、３つ、４つ、またはそれ以上のレーザ（例えば、アレイ）を含んでよい。

光学装置は、少なくとも第１方向において拡げられた光変換器上に少なくとも２つのオーバーラップしている（overlapping）レーザイメージを提供することによって、レーザイメージを拡げるように適合されている。

レーザの発光領域の２つ、３つ、４つ、またはそれ以上のオーバーラップしている集束イメージを、光変換装置に含まれる光変換器の表面上に提供することができる。特に、相互に合致しているレーザの集束イメージを重なり合わせること（overlaying）は、光学装置に含まれる光学エレメントの位置決めに関する許容誤差（tolerance）を増加することができる。光学装置は、さらに、少なくとも２つの隣接するレーザイメージを提供するように適合され得る。２つの隣接するイメージのうち少なくとも２つのオーバーラップしているイメージが、光変換器上に映される。イメージは、光変換器の表面（surface plane）において隣接している。２つ、３つ、４つ、またはそれ以上の隣接するレーザイメージが提供され得る。隣接する（adjacent）とは、画像間において本質的にギャップが存在しておらず、かつ、イメージが本質的にオーバーラップしていないことを意味している。隣接するイメージをオーバーラップすることは、単一のレーザイメージが、第１方向における光変換器の全拡張部にわたり不鮮明にされないという効果を有している。拡げられた光分布を有するレーザの場合に、エッジにおける強度分布の低減は、従って、オーバーラップされたイメージの周りのより狭いふち（rim）において集中されている。

光学装置は、少なくとも第１方向において均質な強度分布が提供されるように、少なくとも２つのオーバーラップしているイメージを映すように適合され得る。

光変換器の表面上で受け取られるレーザ光の強度分布は、この場合には、例えば、意図された照明領域内において本質的に一定であり得る。このことは、特に重なり合うレーザイメージのオーバーラップを提供することによって可能にされ得る。ここで、イメージそれぞれは、意図された照明領域内において本質的に一定な強度によって特徴付けられる。意図された照明領域内において提供される異なるイメージの強度は、異なってよい。

光学装置は、変動する強度分布が少なくとも第１方向において提供されるように、代替的に、少なくとも２つのオーバーラップしているイメージを映すように、代替的に、に適合され得る。

光変換器の表面において受け取ったレーザ光の強度分布は、この場合には、例えば、意図された照明領域内で第１方向において減少または増加し得る。さらに、より複雑な強度分布が提供され得る。変動する強度分布は、特に重なり合うレーザイメージのオーバーラップを提供することによって可能にされ得る。ここで、イメージのうち少なくとも１つは、意図された照明領域内において変動する強度によって特徴付けられる。代替的に、変動する強度分布を有する２つ、３つ、４つ、またはそれ以上のレーザイメージが存在し得る。

光学装置は、光変換器上にレーザ光をフォーカスするための光学画像化ユニット（optical imaging unit）を含み得る。光学装置は、さらに、少なくとも２つのオーバーラップしているイメージを提供するための光散乱ユニット（optical scattering unit）を含み得る。

光学画像化ユニットは、例えば、レーザ光を光変換器上にフォーカスするためのレンズとして、１つまたはそれ以上の光学装置を含み得る。光散乱ユニットは、例えば、オーバーラップまたは重なりあうレーザイメージを提供するために、２次元レンズアレイ（two-dimensional lens array）、線形に拡張されたレンズの線形アレイ（linear array of linear extended lenses）、および、ホログラフィックエレメントに係るグループから選択された少なくとも１つの光散乱エレメントを含み得る。

レーザイメージは、例えば、第２方向における第２拡張部（second extension）より小さい第１方向における第１拡張部（first extension）を伴う長方形状を有している。光散乱ユニットは、線形に拡張されたレンズ（linear extended lenses）の線形アレイ（linear array）を含み、ここで、線形に拡張されたレンズの長手方向軸は、第２方向に対して平行に配置されている。

線形に拡張されたレンズのアレイは、円筒形レンズ（cylindrical lenses）の線形アレイであってよい。光散乱ユニットは、光学画像化ユニットと光変換器との間に配置されてよい。レーザによって照射される線形に拡張されたレンズそれぞれは、光変換器上にレーザイメージを提供する。画像の強度は、それぞれの線形に拡張されたレンズによって受け取られるレーザ光に依存している。

光学装置は、さらに、光分割ユニット（optical splitting unit）を含み得る。光分割ユニットは、例えば、光学画像化ユニットと光散乱ユニットとの間に配置されてよい。光分割ユニットは、光変換器上に少なくとも２つの隣接するレーザイメージを提供するように構成されている。

光分割ユニットは、線形に拡張されたプリズム（linear extended prisms）のアレイを含み得る。線形に拡張されたプリズムの長手方向軸は、第１方向に対して平行に配置されている。線形に拡張されたプリズムは、線形に拡張されたレンズに対して垂直に配置されている（交差配列（crossed arrangement））。線形に拡張されたプリズムの表面の数が、光変換装置の表面上に投影される隣接するイメージの数を決定する。２つの表面（例えば、線形に拡張されたプリズムの線形な拡張部に対して垂直な三角形断面）は、例えば、２つの隣接するイメージを提供する。

線形に拡張されたレンズは、代替的に、上述のように第１方向において変動する強度分布を光変換器上に提供するように適合されてよい。線形に拡張されたレンズは、この場合に、非円筒形（acylindrical）レンズであってよい。代替的に、円筒形レンズの線形アレイが使用されてよく、異なる曲率または幅を有する円筒形レンズがそこに含まれている。

光学画像化ユニットは、第２方向においてレーザイメージを狭めるように適合され得る。光散乱ユニットは、この場合には、さらに、レーザの少なくとも２つのオーバーラップしているイメージを第２方向において拡げられた光変換器上に提供することによって、レーザイメージを拡げるように適合され得る。

レーザイメージのサイズおよび第２方向は、主に光変換器のサイズによって決定される。光学画像化ユニットの拡大率は、従って、たいてい、光変換器上の意図された高さまたは幅がレーザ光によって照射されるように選択される。追加の光散乱ユニットは、光学画像化ユニットのより小さな拡大率を可能にする。より小さい拡大率は、光学画像化ユニットに含まれる光学エレメントの位置決め公差を低減する。レーザベース光源の製造が、従って、簡素化され得る。

レーザイメージは、例えば、第２方向における第２拡張部より小さい第１方向における第１拡張部を伴う長方形状を有し得る。光散乱ユニットは、線形に拡張されたレンズの第１および第２線形アレイを含み得る。線形に拡張されたレンズの第１線形アレイの長手方向軸は、第２方向に対して平行に配置されている。線形に拡張されたレンズの第２線形アレイの長手方向軸は、第１方向に対して平行に配置されている。

垂直方向を向いた円筒形レンズまたは非円筒形レンズの線形アレイは、第１方向および第２方向において光変換器上でレーザイメージを拡げるために使用され得る。円筒形レンズの線形アレイは、上述のように、均質な強度パターンを提供するために使用され得る。円筒形レンズの線形アレイと非円筒形レンズの線形アレイとの組み合わせは、第１方向または第２方向において変動する照明パターンを提供するために使用され得る。非円筒形レンズの２つの線形アレイと円筒形レンズの組み合わせは、両方向において変動する照明パターンを提供するために使用され得る。

さらに、光変換器の照明を調整するために、線形に拡張されたレンズの第１及び/又は第２線形アレイに係る線形に拡張されたレンズの特性を変えることが可能であり得る。そうした特性は、例えば、曲率半径、幅などであってよい。

レーザイメージは、さらなる実施形態において、例えば、第２方向における第２拡張部よりも小さい第１方向における第１拡張部を有する長方形状を有してよい。光散乱ユニットは、この場合に、代替的にレンズの２次元アレイを含んでよい。レンズのアレイは、第１方向における第１開口数および第２方向における第２開口数を有し得る。第１開口数は、第２の開口数とは異なってよい。アレイは、例えば、長方形レンズまたはトーリックレンズ（toric lens）を含み得る。

光学装置は、光学画像化ユニットおよび光散乱ユニットを含む１つの統合された光学エレメントであり得る。

光学画像化ユニットは、レーザの発光領域の集束イメージを可能にするために少なくとも１つの非球面レンズを含み得る。

さらなる態様に従って、車両用ヘッドライトが提供される。車両用ヘッドライトは、上述のように、少なくとも１つのレーザベース光源を含む。車両用ヘッドライトは、上述のように、２つ、３つ、４つ、またはそれ以上のレーザベース光源を含んでよい。光変換器は、この場合に、黄色蛍光体ガーネット（例えば、Ｙ_{（３−０．４）}Ｇｄ_０．４、Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）を含み、または、それから成ってよい。青色レーザと黄色変換光の混合物は、白色光を生成するために使用され得る。青色レーザ光の約２１％は反射または透過され、かつ、残りの青色レーザ光が黄色光に変換され得る。このことは、例えば、蛍光体におけるストークス損失（Stokes losses）を考慮に入れることによって、レーザベース光源によって放射される混合光において２６％の青色レーザ光と７４％の黄色変換光の比率を可能にする。

別の態様に従って、車両用ヘッドライトのためのレーザベース照明方法が提供される。本方法は、上述のように、レーザ光を変換光に変換するために、２つ、３つ、４つ、またはそれ以上のレーザ光源のオーバーラップしている集束イメージを光変換器上に提供するステップを含む。オーバーラップしている集束イメージは、レーザ光を光変換器の表面に対してフォーカスすること、および、レーザ光を散乱させることによって提供され得る。レーザ光は、好ましくは第１ステップにおいてフォーカスされ、そして、後続の第２ステップにおいて散乱される。

本発明の好ましい実施形態は、また、従属請求項とそれぞれの独立請求項との任意の組み合わせであり得ることも理解されるべきである。

さらなる有利な実施形態が、以下に定められている。

本発明のこれらおよび他の態様は、以降に説明される実施形態を参照して明らかになり、かつ、説明されるだろう。

これから、例示として、添付の図面を参照して、実施形態に基づいて本発明が説明される。
図１は、レーザベース光源の第１実施形態の主な概略図を示している。 図２は、光変換器におけるレーザイメージの主な概略図を示している。 図３は、重なり合うレーザイメージの主な概略図を示している。 図４は、光変換器における変換されたレーザイメージの主な概略図を示している。 図５は、レーザベース光源の第２実施形態の主な概略図を示している。 図６は、長方形レンズの２次元アレイの主な概略図を示している。 図７は、レーザベース光源の第３実施形態の主な概略図を示している。 図８は、レーザベース光源の第４実施形態の主な概略図を示している。 図９は、変換されたイメージによる光変換装置における強度分布について、光分割ユニット不使用（左側）と光分割ユニット使用（右側）との間の比較を示している。

図面において、類似の番号は、全体を通して類似のオブジェクトを参照するものである。図面におけるオブジェクトは、必ずしも縮尺通りに描かれることを要しない。

本発明の様々な実施形態が、これから、図面を用いて説明される。

図１は、レーザベース光源１００の第１実施形態の主な概略図を示している。レーザ１１０は、レーザ光１０を変換光へ変換するための蛍光体を含む光変換装置１３０に対してレーザ光１０を放射する。レーザベース光源１００によって放射された放射光２０は、この実施形態において、光変換装置１３０に含まれるミラーによって反射される変換光だけを含んでいる。レーザ光１０は、蛍光体に衝突する以前に光学装置１５０を通過する。光学装置１５０は、レーザ１１０の発光領域のイメージを蛍光体の表面上にフォーカスするように構成された光学画像化ユニット１５２を含んでいる。レーザ１１０は、この場合に、スリット状の発光領域を有する端面発光型半導体ダイオードであり、ここで、スリットの最長拡張部は図面の平面に対して垂直である。この方向は、第２方向５２を定めるものである。光学画像化ユニット１５２は、この場合に、レーザ１１０の方向に向けられた平坦面を有する球面レンズを含んでいる。光散乱ユニット１５３は、光学画像化ユニット１５２と光変換装置１３０との間に備えられている。光散乱ユニット１５３は、光軸５０および第２方向５２に対して垂直な第１方向５１において光変換器上でレーザイメージを拡げるように構成されている。光軸５０は、放射されたレーザ光１０の主方向によって定められ、そして、この場合には、レーザ１１０の光放射面の中心および球面レンズの中心を含んでいる。光散乱ユニット１５３は、この場合に、ホログラフィック散乱エレメントである。

シミュレーションは、光散乱ユニット１５３の位置決めに関して、この設定が非常に鈍感であることを示した。光軸に沿って光散乱ユニット１５３を約１ｍｍの範囲内でシフトすることができる。レーザ１１０と光変換器との間の全距離は、たいてい１５ｍｍと３０ｍｍとの間である。第１方向および第２方向５１、５２に関する光散乱ユニット１５３の位置決めも、また、重要ではない。ただし、レーザ光１０が光散乱ユニット１５３を通過することなく光変換器（蛍光体）を照射しないように、光散乱ユニット１５３が十分に大きい場合である。

図１に関して説明されるように実施形態は、また、光学画像化ユニット１５２として使用される非球面レンズおよび光散乱ユニット１５３として使用される円筒形レンズの線形アレイを用いても実現された。非球面レンズの焦点距離は、２．５ｍｍと５ｍｍとの間であった。異なるアレイの円筒形レンズ間のピッチは、１００μｍと５００μｍとの間であった。異なるアレイの円筒形レンズの半径は、１ｍｍから１０ｍｍの間であった。実験は、シミュレーションとの優れた一致を示した。

図２は、光変換器上のレーザ１１０のイメージ１１の主な概略図、および、光散乱ユニット１５３を伴わない、図１に関して説明したものと同様の構成を示している。レーザ１１０のイメージ１１は、長方形状であり、第１方向５１において短い拡張部、および、第２方向５２において長い拡張部を有している。

図３は、第３方向５３に沿ったレーザ１１０の重なり合うイメージ１１ａ−１１ｋの主な概略図を示している。光散乱ユニット１５３は、レーザイメージ１１を変換し、そして、第１方向５１において拡がっている多数のイメージ１１ａ−１１ｋを提供する。イメージの高さは、この実施形態において、光散乱ユニット１５３によって影響されない。

図４は、光変換器におけるレーザ１１０の変換されたイメージ１１’の主なスケッチを示しており、重なり合うレーザイメージ１１ａ−１１ｋが合致して（congruently）スーパーインポーズ（superimpose）されている。レーザ１１０のスリット状のイメージ１１は、レーザ１１０の二次変換されたイメージ１１’へ変換されている。

図５は、レーザベース光源１００の第２実施形態の主な概略図を示している。基本的な構成は、図１に関して説明したものと同一である。光学画像化ユニット１５２は、この場合に、第２方向においてレーザイメージを狭めるように構成されている非球面レンズである。非球面レンズの平坦面は、再び、レーザ１１０の方向に向けられている。光学画像化ユニット１５２と光変換装置１３０の光変換器との間の距離は、図１における両方のエレメント間の距離よりも小さい。減少した拡大率は、レーザ１１０と光変換装置１３０との間の光学画像化ユニット１５２の位置に関して、装置全体の感度を減少させる。レーザベース光源１００の堅牢性および信頼性が、従って、増加する。光散乱ユニット１５３は、この場合に、円筒形レンズ１５４の第１線形アレイを含んでおり、ここで、円筒形レンズの軸は、第１方向においてレーザイメージを拡げるために、第２方向と平行に配置されている。光散乱ユニット１５３は、さらに、円筒形レンズ１５６の第２線形アレイを含んでおり、ここで、円筒形レンズの軸は、第２方向においてレーザイメージを拡げるために、第１方向と平行に配置されている。そうして、非球面レンズによるレーザイメージの減少が補償される。レーザベース光源によって放射された白色放射光２０は、変換された黄色光および反射された青色レーザ光１０を含んでいる。

図６は、長方形レンズ１５７ａの２次元アレイ１５７の主な概略図を示している。長方形レンズ１５７は、第１方向における第１開口数および第２方向における異なる第２開口数によって特徴付けられる。開口数は、第１方向におけるレンズの拡張部（extension）ａおよび第２方向におけるレンズの拡張部ｂによって少なくとも部分的に画定される。２次元アレイ１５７は、上述の図５に示される円筒形レンズの２つの線形アレイ１５４、１５６の代わりに光散乱ユニットとして使用することができる。

図７は、レーザベース光源１００の第３実施形態の主な概略図を示している。レーザベース光源１００は、透過装置であり、その中でレーザ光１０は光変換装置１３０の光変換器を部分的に照射し、そして、変換された光は本質的に同一方向に放射される。この場合も、放射光２０は、レーザ光１０と変換光との混合物を含む。放射光２０は、この場合に再び、レーザ光および変換光の混合である。光学装置１５０は、図１および図５に関して説明された実施形態とは対照的に、この場合には、非球面レンズの平坦面がレーザ１１０から離れて方向付けられた非球面レンズの一体型構成を含んでいる。光変換器におけるレーザ１１０のイメージを第１方向及び／又は第２方向において拡げるために、光散乱ユニットが非球面レンズの平坦面において一体化されている。この一体型構成は、非常にコンパクトなレーザベース光源１００を可能にし得るものである。

図８は、レーザベース光源１００の第４実施形態の主な概略図を示している。レーザ１１０は、レーザ光１０を変換光２０へ変換するための蛍光体を含む光変換装置１３０に対してレーザ光１０を放射する。レーザベース光源１００によって放射された光２０は、この実施形態においては、光変換装置１３０に含まれるミラーによって反射される変換光２０だけを含んでいる。レーザ光１０は、蛍光体に当たる以前に光学装置１５０を通過する。光学装置１５０は、レーザ１１０の発光領域のイメージを蛍光体の表面上にフォーカスするように構成された光学画像化ユニット１５２を含む。レーザ１１０は、この場合、スリット状の発光領域を有する端面発光型半導体ダイオードであり、ここで、スリットの最長拡張部は図面の平面に対して垂直である。この方向は、第２方向５２を定めるものである。光学画像化ユニット１５２は、この場合に、レーザ１１０の方向に向けられた平坦面を有する球面レンズを含んでいる。光学装置１５０は、さらに、光分割ユニット１５８および光散乱ユニット１５４を含んでいる。光分割ユニット１５８は、この実施形態において、光学画像化ユニット１５２と光散乱ユニットとの間に備えられている。光分割ユニット１５８、光学画像化ユニット１５２、および光散乱ユニットの配置の順序は、他の実施形態では異なってよい。光散乱ユニットは、第１円筒形レンズアレイ１５４であり、レーザイメージを第１方向において拡げるために、円筒形レンズの軸が第２方向に対して平行に配置されている。光分割ユニット１５８は、線形に拡張されたプリズムのアレイであり、ここで、プリズムは、第１方向に対して平行（第１円筒形レンズアレイ１５４の円筒形レンズの線形な拡張部に対して垂直に）線形に拡張されている。光分割ユニット１５８は、第１方向において相互に隣接して配置されたレーザ１１０に係るスリットの４つの隣接するイメージ（４つのプリズム面）を提供するように構成されている（図９に関して提供される説明を参照のこと）。第１円筒形レンズアレイ１５４は、光変換装置１３０の表面において隣接するイメージのいくつかのオーバーラップしているイメージを提供する。光分割ユニット１５８および第１円筒形レンズアレイ１５４は、光学画像化ユニット１５２と光変換装置１３０との間に備えられている。光軸の構成は、図１に関して説明されたのと同じやり方で配置されている。特に、光変換装置１３０の表面に関して、異なる光学エレメント間の距離は、隣接するイメージのオーバーラップしているイメージを提供するために適合されている。

図９は、レーザ１１’の変換されたイメージによる光変換装置１３０の表面における強度分布について、光分割ユニット不使用（左側）と光分割ユニット使用（右側）との間の比較を示している。左側においては、光散乱ユニット１５３によって第１方向５１において拡げられた２つのオーバーラップしているイメージ１１ａ、１１ｂが示されている。第３方向５３は、この場合に、光変換装置１３０の受光面に対して垂直である１３０（面法線）。そこを通じてレーザ光１０が放射されるレーザ１１０のスリットの幅は、スリットの拡張部に垂直なエッジにおいてレーザ光の強度が減少することを引き起こす。レーザ１１０のイメージを第１方向５１において拡げることは、変換イメージ１１’のエッジにおける立ち下がり（または、立ち上がり）スロープが第１方向に拡大されるという効果を有する（左側を参照のこと）。光分割ユニット１５８は、図８に関して説明したものと同様である。光分割ユニット１５８は、オーバーラップしている各イメージ１１ａ、１１ｂが３つの隣接するイメージを含むように、光散乱ユニット１５３と組み合わせて構成されている。光学装置１５０は、３つの隣接する画像がそれぞれの強度分布の立ち下り（または、立ち上がり）スロープの領域においてだけオーバーラップするように配置されている（特には、レーザベース光源１００の全体的なコンフィグレーションに応じて計算された光学装置１５０に含まれる異なる光学ユニットに係るそれぞれの距離およびシーケンス）。右側においてオーバーラップしているイメージ１１ａ、１１ｂの全体的な強度分布は、従って、左側においてオーバーラップしているイメージ１１ａ、１１ｂの強度分布と同様であるが、３つの隣接するイメージのせいで、立ち下り（または、立ち上がり）スロープの倍率は３倍に低減されている。このことは、右側においてレーザ１１'の変換イメージに示されており、左側における強度分布と比較して強度分布のエッジにおけるはるかに急なスロープによって特徴付けられている。レーザベース光源１００によって提供され得る変換光２０の品質が、従って、改善され得る。

本発明は、図面および前述の説明において詳細に図示され、かつ、説明されてきたが、そうした図示および説明は、説明的または例示的であり、かつ、限定的ではないものと見なされるべきである。

本開示を読むことから、他の変更が当業者にとって明らかであろう。そうした変更は、当技術分野において既に知られており、かつ、ここにおいて既に説明された機能の代わりに、又は、加えて使用され得る、他の機能を含み得る。

図面、明細書、添付の請求項の検討から、開示された実施形態に対する変形が、当業者によって理解され、かつ、達成され得る。請求項において、用語「含む（”comprising”）」は、他のエレメントまたはステップを排除するものではなく、そして、不定冠詞「一つの（”ａ”または”ａｎ”）」は、複数のエレメントまたはステップを排除するものではない。所定の手段が相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すものではない。

請求項におけるあらゆる参照符号は、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

１０ レーザ光
１１ レーザイメージ
１１ａ−１１ｋ オーバーラップしているレーザイメージ
１１’ レーザの変換イメージ
２０ 放射された光
５０ 光軸
５１ 第１方向
５２ 第２方向
５３ 第３方向
１００ レーザベース光源
１１０ レーザ
１３０ 光変換装置
１５０ 光学装置
１５２ 光学画像化ユニット
１５３ 光散乱ユニット
１５４ 第１円筒形レンズアレイ
１５６ 第２円筒形レンズアレイ
１５７ ２次元光学レンズアレイ
１５７ａ 球面レンズ
１５８ 光分割ユニット
ａ 第１方向におけるレンズの拡張部
ｂ 第２方向におけるレンズの拡張部

Claims (15)

1. 車両用ヘッドライトのためのレーザベース光源であって、
   少なくとも１つのレーザであり、該少なくとも１つのレーザは、レーザ光を放射するように適合されている、少なくとも１つのレーザと、
   光変換器を含む光変換装置であり、該光変換器は、前記レーザ光を変換光へ変換するように適合されており、該変換光のピーク放射波長は、前記レーザ光のピーク放射波長よりも長い波長範囲に存在する、光変換装置と、
   光学装置であり、
   該光学装置は、前記レーザの変換された集束イメージを前記光変換装置の前記光変換器上に提供するように適合されており、該光学装置は、さらに、前記レーザベース光源の光軸に対して垂直な第１方向において前記光変換装置の前記光変換器上で前記レーザの前記イメージを拡げるように適合されており、かつ、
   前記光学装置は、さらに、第２方向とは独立して第１方向において前記レーザの前記イメージを拡げるように適合されており、前記第２方向は、前記光軸に対して、かつ、前記第１方向に対して垂直であり、前記光学装置は、前記レーザの少なくとも２つのオーバーラップしているイメージを少なくとも前記第１方向において拡げられた前記光変換器上に提供することによって、前記レーザの前記イメージを拡げるように適合されている、
   光学装置と、
   を含む、レーザベース光源。
2. 前記光学装置は、さらに、
   前記レーザの少なくとも２つの隣接するイメージを提供するように適合されており、かつ、前記少なくとも２つの隣接するイメージの少なくとも２つのオーバーラップしているイメージは、前記光変換器上に映される、
   請求項１に記載のレーザベース光源。
3. 前記光学装置は、
   前記少なくとも２つのオーバーラップしているイメージを映すように適合されており、少なくとも前記第１方向において均質な強度分布が提供される、
   請求項１または２に記載のレーザベース光源。
4. 前記光学装置は、
   前記少なくとも２つのオーバーラップしているイメージを映すように適合されており、少なくとも前記第１方向において変動する強度分布が提供される、
   請求項１または２に記載のレーザベース光源。
5. 前記光学装置は、前記レーザ光を前記光変換器上にフォーカスするための光学画像化ユニットを含み、かつ、
   前記光学装置は、さらに、前記少なくとも２つのオーバーラップしているイメージを提供するための光散乱ユニットを含む、
   請求項１または２に記載のレーザベース光源。
6. 前記光散乱ユニットは、２次元レンズアレイ、線形に拡張されたレンズの線形アレイ、および、ホログラフィックエレメントに係るグループから選択された少なくとも１つの光散乱エレメントを含む、
   請求項５に記載のレーザベース光源。
7. 前記レーザの前記イメージは、前記第２方向における第２拡張部より小さい前記第１方向における第１拡張部を伴う形状を有しており、
   前記光散乱ユニットは、線形に拡張されたレンズの線形アレイを含み、かつ、
   前記線形に拡張されたレンズの長手方向軸は、前記第２方向に対して平行に配置されている、
   請求項６に記載のレーザベース光源。
8. 前記光学装置は、さらに、光分割ユニットを含み、該光分割ユニットは、前記レーザの少なくとも２つの隣接するイメージを前記光変換器上に提供するように適合されている、
   請求項７に記載のレーザベース光源。
9. 前記光分割ユニットは、線形に拡張されたプリズムのアレイを含み、かつ、該線形に拡張されたプリズムの長手方向軸は、前記第１方向に対して平行に配置されている、
   請求項８に記載のレーザベース光源。
10. 前記線形に拡張されたレンズは、前記第１方向において変動する強度分布を前記光変換器上に提供するように適合されている、
    請求項７に記載のレーザベース光源。
11. 前記光学画像化ユニットは、前記第２方向において前記レーザの前記イメージを狭めるように適合されており、かつ、
    前記光散乱ユニットは、前記レーザの少なくとも２つのオーバーラップしているイメージを前記第２方向において拡げられた前記光変換器上に提供することによって、前記レーザの前記イメージを拡げるように適合されている、
    請求項５に記載のレーザベース光源。
12. 前記レーザの前記イメージは、前記第２方向における第２拡張部より小さい前記第１方向における第１拡張部を伴う形状を有しており、
    前記光散乱ユニットは、線形に拡張されたレンズの第１および第２線形アレイを含み、
    前記線形に拡張されたレンズの前記第１線形アレイの長手方向軸は、前記第２方向に対して平行に配置されており、かつ、前記線形に拡張されたレンズの前記第２線形アレイの長手方向軸は、前記第１方向に対して平行に配置されている、
    請求項１１に記載のレーザベース光源。
13. 前記線形に拡張されたレンズの前記第１線形アレイに係る前記線形に拡張されたレンズの特性は、前記線形に拡張されたレンズの前記第２線形アレイに係る前記線形に拡張されたレンズの特性とは異なる、
    請求項１２に記載のレーザベース光源。
14. 前記レーザの前記イメージは、前記第２方向における第２拡張部より小さい前記第１方向における第１拡張部を伴う形状を有しており、
    前記光散乱ユニットは、レンズの２次元アレイを含み、
    前記レンズは、前記第１方向における第１開口数、および、前記第２方向における第２開口数を有する、
    請求項１１に記載のレーザベース光源。
15. 請求項１乃至１４いずれか一項に記載のレーザベース光源を含む、車両用ヘッドライト。
    

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