JP2022530133A - ライトモジュール - Google Patents

Abstract

本発明は、特に自動車用の光ビーム走査を行うライトモジュールに関するものであり、速軸および遅軸を有する第１の光ビームを生成するように構成された光源（１０）と、変換面を有する波長変換素子（７）と、変換面に集束される走査ビームを生成することができる集束システムと、を備える。集束システムは、光源（１０）の出力に設けられたコリメートレンズ（１）と、３つのジオプトリックインターフェース（２１、３１、４１）とを備え、そのうちの１つは速軸に沿ったビーム調整専用であり、他の２つのジオプトリックインターフェースは遅軸に沿ったビーム調整専用であることを特徴とする。

Description

本発明は、発光モジュールの分野と、照明および／または信号装置の分野に関するものである。特に有利には、自動車両の分野に適用される。

自動車両のヘッドランプは、アウターレンズで閉じられたケーシング内に配置された1つまたは複数の発光モジュールを備え、ヘッドランプの出力として1つまたは複数の照明および／または信号ビームが得られるようになっている。簡単に言えば、ケーシングの発光モジュールは、特に、光ビームを放射する光源と、１つまたは複数のレンズと、場合によっては光源から発生した光線を配向させるための光学素子（例えば、リフレクタ）とを備えるとともに光学モジュールから出力される光ビームを形成する光学系と、を備えている。この状況は、リアライト（尾灯）でも同様である。

光源に関しては、発光ダイオードの代わりに有利に使用しうるレーザーダイオードがあり、これで出力である照明および／または信号ビームの形成に供される光ビームを生成することが有利である。

しかし、従来のレーザー光は、そのような照明の規制色に対応していない色をしている。このため、発光モジュールは、変換面を有する波長変換素子を備えている。変換素子は、レーザー光源の光ビームを受けて、例えば白色光の形で投射光学系に向けて再放出する。つまり、レーザー光は照明光および／または信号光の形成に直接的に使用されるのではなく、まず、リン光や蛍光タイプの光輝性波長変換素子に投射される。

レーザー光源の光ビームを変換素子の広い領域に照射するためには、走査手段が必要である。ビームは、変換素子の領域の一方の端から他方の端まで走査し、好ましくは、人間の目がその動きを感知せず、発光モジュールによって生成される照明ビームによる照明が連続的に見えるのに十分な高さの周波数で走査する。走査振幅は、空間における光ビームの動き、つまり変換素子上の照射領域の大きさを定義する。

走査手段としては、例えば、レーザー光を領域へと反射する１つ以上のマイクロミラーを備えたＭＥＭＳ（ＭＥＭＳはMicro-ElectroMechanical Systemsの略）が知られている。これらのマイクロミラーは、例えば、軸を中心とした少なくとも１つの回転運動を行うように駆動され、その結果、前記領域が第１の方向に走査されることになる。第２のマイクロミラー、または第１のミラーを第１の軸に垂直な第２の軸を中心に回転運動させることで、任意採択的に２方向のスキャンが可能となる。

これらの要素の寸法は、発光モジュール内での各要素の配置に制約を与える。具体的には、走査手段と変換素子の間の距離は、走査振幅が走査手段の構成に依存するとすれば、光ビームによって走査される領域のサイズを定義する。また、レーザービームと変換素子とが交差する部分の特定の寸法を得ることも求められており、その交差部分はターゲットまたは「スポット」と呼ばれる。したがって、変換素子の領域上でスキャンされるのはスポットである。

さらに、効率を考えると、マイクロミラーの表面を実質的に完全に照らす（特に、マイクロミラーの小さな領域にビームが集中しないようにする）ことが望ましいが、その一方でビームがマイクロミラーのエッジを超えないようにすべきである（そうなるとエネルギーが失われ、走査手段の他の要素が焼けてしまう）。理想としては、スポットが最大の大きさになったときにミラーの端に触れることである。そのため、光源の光ビームは、その幅をマイクロミラーの寸法に合わせて較正する必要がある。例えば、マイクロミラーの表面が円形の走査手段もあれば、例えば１ｍｍ×１．２ｍｍの細長い断面を持つ走査手段もある。そのため、これらの異なる寸法に合ったビーム寸法を光学的手段を介して得る必要がある。

さらに、レーザーダイオードのような光源は、速軸および遅軸を持っている。「速」と言われる第１軸に沿って、ビームは「遅」と言われる第２軸に沿ってよりも強く発散する。つまり，この２つの方向では，ニアフィールドとファーフィールドにおけるレーザービームの挙動は同じではない。さらに、遅軸に平行な光源の出射面の寸法は、速軸に平行な光源の出射面の寸法とは異なる（大きい）。すなわち、レーザー光源から発生するビームの幅は、光源に近いところでは速軸方向よりも遅軸方向の方が大きく、光源から大きく離れたところでは速軸方向よりも遅軸方向の方が小さい。

この発散速度の違いは、生成される光ビームの形状を定義する上で、さらなる制約となる。

これらの制約の全てを満たす必要があり、このことは、従来の技術では、複雑な形状のレンズ、典型的には非球面または非円筒面のレンズ、そして大きなバルクの集束システムが必要となることを意味している。

本発明の一つの目的は、スキャンビームを投射するための改良されたモジュールを提供することであり、スキャン手段および変換素子の両方のところで、スキャンされることを意図したビームが適切な寸法になるようにすることである。

本発明の他の目的、特徴および利点は、以下の説明および添付の図面を検討すると明らかになるであろう。また、他の利点を取り入れてもよいことが理解されるであろう。

一実施形態によれば、本発明は、特に自動車用の、走査型の光ビームを有する発光モジュールを提供する。前記モジュールは、
－ 速軸および遅軸を有する第１の光ビームを生成するように構成された光源と
－ 変換面を備えた波長変換素子と
－ 前記光ビームを生成するように配置された集束システムであって、前記第１の光ビームから第２の光ビームを生成するように構成された光学手段と、前記第２の光ビームの反射によって前記光ビームを生成するとともに前記光ビームが前記変換面を走査するように設けられた走査手段とを備え、前記集束システムは、前記光ビームが前記変換面上に集束するように構成されている、集束システムと、
を備えている。

有利には、前記モジュールは、前記光学手段が以下を含むようなものである。
－ 前記第１のビームからコリメートされたビームを生成するように構成されたコリメートレンズ；
－ 光源からの光線の経路上でコリメートレンズの後に配置された３つの非平面円筒状のジオプトリックインターフェースであって、これらジオプトリックインターフェースが、速軸に沿って、第２の光ビームの寸法が走査手段の寸法に合わせられるように、速軸に沿ってのみビームの収束をもたらすように構成された第１のジオプトリックインターフェースと、遅軸に沿ってのみビームの発散を生成するように構成された第２のジオプトリックインターフェースと、前記光源からの光線の経路上で前記第２のジオプトリックインターフェースの後に配置された第３のジオプトリックインターフェースと、を含んでおり、前記第２のジオプトリックインターフェースが、前記遅軸に沿ってのみビーム収束を生じるように構成され、前記第２および第３の円筒形ジオプトリックインターフェースは、前記遅軸に沿って、前記第２の光ビームの寸法が前記走査手段の寸法に合わせられるように構成されているもの。

このようにして、コリメートレンズから出力されたビームを基に、設計・製造が容易なジオプトリック面を用いて、変換面に集束されるビームを改良した態様で形成する。後者（コリメートレンズ）は、光源に組み込まれたレンズであってもよい。特に、レーザーダイオードの中に非球面のコリメートレンズを内蔵した光源を使用することができる。

有利なことに、第２および第３の円筒状のジオプトリックインターフェースは、遅軸に沿って、光源の像が変換手段に到達したときに与えられたサイズよりも小さいサイズを持つように構成されている。このようにして、遅軸に沿って、２つのパラメータ、つまり、走査手段に合わせたビームの大きさと、倍率（この方向では光源の大きさが無視できないため）とが調整され、これにより、変換素子に到達したときのスポットの大きさが大きくなりすぎないようにする（投影されたビームで良好な精度が得られるように）。

本発明のようなモジュールでは、制約が厳しい分、ビームの定義（範囲限定）が非常に重要であることに留意されたい。特に、熱をできるだけ分散させるために走査手段の表面の可能な限り広範囲をカバーする必要があるが、ミラー駆動部（特にマグネットとジンバル）などの周辺部品を損傷しないように、光ビームがこの表面を越えて広がることがないようにしなければならない。そのため、ビームの寸法は集束システムで調整する必要がある。同時に、変換面で受光されるビームは、特に車両の前方または後方に向けて放射される有用なビームの精度を高めるために、可能な限り集束されなければならない。これらの制約は、本発明によれば、単純で、おそらくは非常にコンパクトな方法で満たされる。

任意採択的に、第１のジオプトリックインターフェースは、光源からの光線の経路上で、第２および第３のジオプトリックインターフェースの間に配置される。このように、機能が異なるにもかかわらず入れ子状になっているため、ジオプトリックインターフェースはコンパクトに配置される。遅軸用の２つのジオプトリックインターフェースは、第２のジオプトリックインターフェースで十分な発散が得られるように十分に離してもよく、その後、第１のジオプトリックインターフェースが挿入される。

有利なことに、３つの円筒形のジオプトリックインターフェースは、３つの異なるレンズによって担われる（担持される）。これらのレンズは、平凸レンズまたは平凹レンズとすることができ、これらは円筒状の性質を有する単純な幾何学的形状を有する。

好ましくは、平面状のジオプトリックインターフェースは光線の経路上の下流側に向けられ、３つの円筒状のジオプトリックインターフェースが光源に向いている。

本発明の別の側面は、本発明による少なくとも１つのモジュールを含む、特に自動車の照明および／または信号用の発光装置に関するものである。この装置は、前記モジュールを収容し、アウターレンズ（これを通って前記モジュールからの出力ビームが道路に向かって投射される（場合によっては投射光学系を介してもよい））によって閉じられたケーシングを含んでいてもよい。

本発明の別の側面は、本発明の少なくとも１つのモジュールおよび／または少なくとも１つの装置を備えた自動車両である。

本発明の目的、対象、特徴、および利点は、後述の一実施形態の詳細な説明から、より明確に明らかになるであろう。この実施形態は、以下の添付図面によって示されている。

図１は、本発明によるモジュールの空間表現であり、光源から変換面までの光の経路を模式的に示したものである。 図２は、光源の光軸とその速軸を含む平面上でのモジュールの平面表現である。 図３は、速軸に沿ったビーム形成を示している。 図４は，光源の光軸とその遅軸を含む平面上にあるモジュールの平面表現である。 図５は、遅軸に沿ったビーム形成を示している。

図面は例示であって、本発明を限定するものではない。それらは、本発明の理解を容易にすることを目的とした模式的な概念的表現であり、必ずしも実用的なスケールで描かれているわけではない。実際には、走査手段は、図１に示すように、変換面に向けて送られる走査ビームの方向を変更するのであるが、簡潔さのために、特に図２から図５は、平面的な表現を示している。

本発明の実施形態の詳細な検討を開始する前に、それと組み合わせて、またはそれに代えて、任意採択的に使用することができる任意の特徴を以下に説明する。
－ 第１のジオプトリックインターフェース３１は、前記光源１０からの光線の経路上において、第２および第３のジオプトリックインターフェース２１，４１の間に配置されている。
－ コリメートレンズ１は、非球面レンズである。
－ コリメートレンズは、光源と一体的に形成されている。
－ 光源１０は、レーザーダイオードである。
－ 光源１０からの光線の経路上で３つの円筒形ジオプトリックインターフェース２１、３１、４１のうち最も上流側に配置されたものは、コリメートレンズ１の直後に配置されている。ここで「直後に配置」とは、光源１０とコリメートレンズ１の間に他の光学素子が配置されていないことを意味している。
－ ３つの円筒状のジオプトリックインターフェース２１、３１、４１は、３つの異なるレンズ２、３、４によって担われ（担持され）ている。
－ ３つの円筒状ジオプトリックインターフェース２１、３１、４１は、それぞれ３つのレンズ２、３、４の入口ジオプトリックインターフェースによって形成されている。
－ ３つのレンズ２，３，４の各々が、平面状の出口ジオプトリックインターフェースを有している。
－ ３つのレンズ２、３、４は直接隣接しており、「直接隣接している」とは、その間に他の光学要素が配置されていないことを意味している。
－ 第２の光源および第２の光学手段は、追加の第２のビームを生成するように構成されており、モジュールは、第２のビーム５３と追加の第２のビームとを走査手段６の上流で結合するための素子を備える。
－ 結合（するための）素子は、ビームを単一化するための光学ユニット５を備えている。
－ 第１のジオプトリックインターフェース３１は、遅軸に沿って、第２の光ビーム５３の寸法が走査面の寸法よりも小さいか等しいように配置されており、例えば１０％よりも小さく、あるいは５％よりも小さくすることができる。
－ 第２および第３の円筒状ジオプトリックインターフェース２１，４１は、速軸に沿って、第２のビーム５３の寸法が、走査面の寸法よりも小さいか、または等しいように構成されており、例えば、１０％よりも小さく、５％よりも小さくすることができる。
－ 走査手段６は、変換面に入射する光ビームを形成するための方向転換を行うように、第２のビーム５３を反射する表面を備えている。走査手段６は、有利には、少なくとも第１の方向に光ビームで変換面を走査するように構成された少なくとも１つの移動可能なマイクロミラーを備えている。
－ ３つの円筒状のジオプトリックインターフェース２１，３１，４１は、円弧状の断面を有している。
－ 変換素子７は、リン光材料からなる。
－ 生成される光ビームはレーザービームであり、好ましくはレーザーダイオードによって生成される。

発光モジュールは、特に、自動車の、発光装置、リアライト、フロントライト、室内照明装置に使用することができる。

図１では、発光モジュールは、光源１０、好ましくは単色光、例えばコヒーレント光の光源を備え、当該光源は、光源１０から始まる破線で示された伝搬軸と、互いに直角であってかつ伝搬軸に直角な方向に向けられた遅軸および速軸を有する第１の光ビームを生成することができる。光源はまた、有利には、偏光ビームを放出するように構成されている。光源１０は、ここでは好ましくはレーザービームを生成するレーザーダイオードであり、レーザービームの光波は、青色を得るために、例えば４４８ｎｍのような実質的に同じ波長を有している。

発光モジュールは波長変換素子７も備えており、当該波長変換素子７は、有利には、例えば、異なる色に対応する様々な波長にわたって光波の分布を分散させることによって、それが受け取る光ビームの波長（または波長間隔）を変換するように構成されたフォトルミネッセント変換面を有している。このように、変換素子７によって、別のクロマトグラフィ分布で、特に別の色、例えば白色の、変換素子を介して再放出されるビーム７２が、最初の光ビーム６３から得られる。別の可能性によれば、ビームは変換素子７を通過せず、代わりに変換材料がミラー上に配置され、変換された光および入射光の変換されていない部分が投射光学系に向かって反射される（特にリアライトでは出射アウターレンズに向かって直接反射されることもある）。そして、変換素子７は、変換材料とミラーをと備えている。白色の光ビームは、例えば、自動車用発光装置の照明ビームとして機能する。したがって、白色ビームは、光源１０によって放出された光の一部と、変換素子７によって変換された光の一部との加算合成によって得ることができる。好ましくは、使用される発光材料は、以下の化合物から選択される：Ｙ_３Ａ_１５Ｏ_１２：Ｃｅ^３＋（ＹＡＧ）、（Ｓｒ，Ｂａ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｃａ_ｘ（Ｓｉ，Ａｌ）_１２（Ｏ，Ｎ）_１６：Ｅｕ^２＋。

発光モジュールは走査手段６も備えており、当該走査手段は光ビーム６２によって変換素子７の表面が走査されるようにし、ビーム５３の走査をもたらす。走査手段６は、特にＭＥＭＳ（MEMSはMicro-ElectroMechanical Systemsの略）であり、少なくとも１つのマイクロミラーを備えている。マイクロミラーは、光源１０から到来するビームに干渉するように配置されている。マイクロミラーは、ここでは第２のビームとも呼ばれる光ビーム５３を、変換素子７の変換面に向けて反射させる。マイクロミラーは、軸を中心とした回転運動を行うように駆動されることが好ましく、これにより、変換素子７の表面が走査される。ビーム５３の走査は、変換面上の選択された領域の全体にわたって行われ、有利には、例えば少なくとも２００Ｈｚ、さらには少なくとも４００Ｈｚ、さらには少なくとも７００Ｈｚといった、人間の目が動きを感知せず、代わりに、変換素子７によって生成された照明ビームによる照明が連続しているように見える十分に高い周波数で行われる。発光モジュールは、アセンブリを保護するための保護ケーシングを備えていてもよく、ケーシングは、最終ビーム７２が出てゆくことができるように、例えばガラス製の透明または半透明のパネルで構成されている。

発光モジュールは、光源１０と走査手段６との間に配置された集束システムをさらに備えており、これにより、マイクロミラーの表面を超えた広がりを回避しながらもマイクロミラーの大部分がカバーされるように走査手段６上で光ビームが集束され、変換素子７の変換面上で所望の集束が得られる。

図１の概略図に示すように、集束システムは、光源１０の下流側、好ましくはその直後に、コリメートレンズ１を備えている。このレンズは、集束システムの残りの部分の方向に、コリメートされたビームを生成することを意図している。コリメート機能は、レンズ１の出口ジオプトリックインターフェース１２によって、特にジオプトリックインターフェース１の球形によって実行されてもよい。好ましくは、レンズ１は光源１０と一体的に形成されている。特に、ある種のレーザーダイオードは、それに直接接合された光学的集束システムを備えている（Ｎｉｃｈｉａ（登録商標）の型番ＮＵＢ８０５のように）。当該レーザーダイオードは、遅軸方向に直線偏光した発散ビームを生成し、これに関連付けられたコリメートレンズは、そこから楕円形の底面を持つ筒状のビームを引き出す。

その結果として得られたビームが、図１の参照番号１３で示されている。遅軸に沿った光源１０の発散と速軸に沿った光源１０の発散の違いを考慮すると、結果的に得られるビーム１３の形状はシリンダー（筒形）であり、当該シリンダーのキャリアが主伝播軸（光源の光軸）に対応し、当該シリンダーの母線が、細長い形状、典型的には楕円形の形状を有し、楕円の長軸は速軸の方を向いている。

光源１０からの光線の経路上において、レンズ１の後には、それぞれビーム２３、３３、４３を生成する３つのレンズ２、３、４が続く。これらのレンズ１，２，３，４は、有利には同軸である。これは、本発明によれば、ビームの集束形式を光源が出力するビームの形状に関連する制約（遅軸のものと速軸のもの）に合わせ、走査手段６の表面上のスポットを定義するとともに変換面上の集束を達成するために使用される３つのジオプトリックインターフェースを提供するための好ましい非限定的な方法である。参照符号２１と４１で示される２つのジオプトリックインターフェースは、ここでは遅軸に沿ってのみビームを変形するために使用され、別のジオプトリックインターフェース３１は速軸に沿ってのみビームを変形するために使用される。

これらの３つのジオプトリックインターフェースがそれぞれ別のレンズによって担われている場合、これらのレンズの他方のジオプトリックインターフェースは、有利には平面形状である。ジオプトリックインターフェース２１、３１、４１がそれ自体、単純な幾何学的形状（典型的には円柱形状、円弧状断面）である限り、したがって、単純なデザインのレンズ２、３、４、典型的には平凹レンズまたは平凸レンズを採用することが可能である。有利には、３つのジオプトリックインターフェース２１、３１、４１は、光源１０の方を向いている。図１の場合、レンズの他のジオプトリックインターフェース２２、３２、４２（これらのインターフェースは平面である）は、走査手段６の方を向いている。

３つのジオプトリックインターフェース２１，３１，４１の機能およびその設計について、以下に詳述する。

図２および図３は、本発明のモジュールの要素の配列を、集束システムの光軸および光源１０の速軸を含む平面上に表したものである。光源１０は点状に示されているが、これは速軸に沿ってほぼ真である。光源１０から放射されるビームの発散コーン（円錐）は、図３に示す角度θ⊥で定義される。図２では、レンズ１、２、３、４の断面が当該平面内で与えられている。しかし、ジオプトリックインターフェース１２および３１だけは、この平面内では光学的に中立ではないことに留意されたい。

図３は、簡単にするために、コリメートレンズ１とジオプトリックインターフェース３１を有するレンズ３のみを考慮して、光源１０からの光ビームの変換を当該平面内で示したものであり、このインターフェース３１は本明細書では第１ジオプトリックインターフェースとも呼ばれる。光学素子を定義するために使用される以下の計算では、ここでのレンズ２は何の影響も与えない（計算対象の平面内に平行な面を持つ平面板で、直角に入射するコリメートされたビームがある）。また、レンズ４とコンバイナー５は、計算上の平面内では互いに平行な面を持つ板のように振る舞い、レンズ３の「光学的厚さ」の増加に相当する効果を有している。簡略化された薄型レンズの計算では、それらは何の効果も無いが、実際のレンズの計算では考慮に入れなければならない。一方、システムを実際に設置した場合、レンズには一定の厚みがあり、これは有利に考慮しなければならない。上で見たように、コリメートレンズ１は、光源１０から出力される発散ビームをコリメートすることができる。焦点距離ｆａは、光源１０とレンズ１とを分離する。そして、コリメートされたビーム１３は、レンズ３に入射し、ジオプトリックインターフェース３１によって、走査手段６の反射面の方向に収束するようになっている。典型的には、この収束は、ジオプトリックインターフェース３１の凸型の形状によってもらされる。

変換素子７とレンズ３の間の適切な距離は、幾何学的な構造を介して決定することが可能である。具体的には、モジュールの特定のパラメータは、一般的に予め定義されている。これは、例えば、パラメータθ⊥およびｆａについての場合であり、これらは、特に、コリメイティングレンズが組み込まれたレーザーダイオードの製造業者によって設定されるであろう。さらに、走査手段６と変換素子７とを間を隔てる距離Ｄが与えられる。それは走査が所望される変換素子の領域（面積）と、走査手段の最大偏向角度に依存する。距離Ｄは、所望の領域をスキャンできるようにしつつ（かつ、変換手段が反射動作する場合に、変換手段の下流に位置する可能性のある投射光学系の掩蔽を回避しつつ）、装置の大きさを小さくするために、可能な限り小さな値が選ばれる傾向にある。最後に、この平面内における（すなわち、速軸に沿った）走査手段の有用な反射面の寸法は、この種のデバイスのメーカーのデータによっても決定される。記号Ｒ_ｍｅｍｓは、速軸に沿ったこの寸法の半分を示すために使用される。一般的に、それは、後者（ミラー）の回転が減少する限り、ミラーに入射するビームの伝搬軸に垂直な面への投影において、この方向のミラーの寸法（使用可能幅）よりも小さくなる。このＲ_ｍｅｍｓの値は、ミラーの総半幅およびミラーの最大回転角（それは反射させるビームの軸に垂直な休止位置からの最大回転角の余弦とミラーの半幅（半分の幅）との積である）によって設定されることになる。レンズ３は、ビーム１３と、有利には走査手段６の反射面のエッジ（縁）を通過し（このエッジを越えて延びることなく）するとともに変換素子７の変換面に集束される収束ビーム５３と、の間の交差部に配置されている。

そして、レンズ３と変換素子７の表面とを隔てる円筒状レンズ３の焦点距離ｆｃは、以下の式で与えられる。

遅軸に沿った焦点の変更に関して、図４および図５は、図２および図３に基づいて速軸について説明したものと同等の例示的な実施形態を示している。

図４を見ると、集束システムの光軸と遅軸で定義される平面において、レンズ３は光学的に中立であるのに対し、レンズ１のジオプトリックインターフェース１２、レンズ２のジオプトリックインターフェース２１、レンズ４のジオプトリックインターフェース４１は、光ビームを次々と変形させていることが、明らかである。他の方向におけるレンズ２と同じように、レンズ１および３は、ここでは、計算上、この軸に沿って効果がないと考えられる。簡略化された薄膜計算では、これらの要素の効果は無いが、実際のレンズを計算する際には考慮しなければならない。これとは対照的に、光学系を実際に設置する際には、これらのレンズは有利に考慮しなければならない一定の厚さを有している。レンズ１は、光源１０が出力するとともに図５に示す角度θ//の円錐に対応する発散ビームに基づいて、既に説明したコリメーションをもたらす。問題としている平面内では、コリメートされたビームは、レーザーダイオードの遅軸に対応するより小さい幅を有する。上記のように、ｆａは、レンズ１のジオプトリックスインターフェース１２と光源１０との間の距離を表す。この方向では、図２および図３を参照して説明した前の平面とは異なり、初期の物体は無視できない大きさを有する。したがって、本発明の好ましい一実施形態によれば、遅軸に沿って、光源がこの軸に沿ってはるかに細長くなるため、光学系の倍率を考慮しなければならない。したがって、走査手段６の方向に収束する効果を持つレンズ４によってここでは担われるジオプトリックインターフェース４１を使用することに加えて、発散する効果を持つレンズ２によってここでは担われるジオプトリックインターフェース２１が使用され、図の平面においてレンズ４に当たるビーム３３の断面積を増加させる役割を果たす。これにより、変換手段上のスポットから始まるとともに図の平面上で走査手段のエッジ（縁）を通過する円錐と、レンズ２から始まる円錐の交線（この交線はレンズ４の位置によって決定される）が、走査手段の上流であって、かつ任意採択的なコンバイナーの上流に（コンバイナーを設けた場合にはその上流に）位置するようにする。有利には、走査手段の反射面の角度偏向が、走査手段上のビームのスポットサイズの減少を意味することを考慮して（この目的のために、偏向角度の余弦が考慮される）、可能な限り広いままとしたい一方で、走査手段に当たるビームがそれを越えて広がってはならないという事実が考慮される。

このため、図４と図５の平面では、ビームの形状を変更するためにレンズが使用されている。好ましくは、図４に示すように、速軸に沿った作用に関して上で論じたレンズ３が、遅軸用の２つのレンズ２と４の間に挿入される。

３つの別個のレンズを使用することで、安価で単純な形状の光学手段を使用することができることに留意されたい。しかし、本発明は、異なる数のレンズが使用されることを排除するものではなく、特に、３つのジオプトリックインターフェースのうちの２つが１つのレンズによって担われることを排除するものではない。

図５に示す幾何学的要素は、レンズ２および４の位置を決定する方法を示している。速軸に関して上述したように、いくつかのパラメータ、特に以下のパラメータは、一般的に構造上、知られているか／設定されているであろう。
－ 角度θ//
－ 距離ｆａ
－ Ｒ’_ｍｅｍｓ；この値は、好ましくはミラーのたわみを考慮し、速軸に沿ったものとして、得ることができる（上記のＲ_ｍｅｍｓの計算を参照）。
－ 光源の高さｈ、遅軸に沿った光源の長さの半分。
－ 距離Ｄ
－ 変換面上の光源の像の高さＨ、スポットの最大寸法の半分。
－ レンズ４から変換手段までに光軸に一致した光線が走る距離Δ － ここで、レンズ４は、走査システムの機械的寸法による幾何学的制約を尊重しつつ、かつ、要素５によって結合された第２の焦点ブランチが提供されることを許容しつつ、走査手段に可能な限り接近して配置される（装置の全体的な嵩を最小にするため）。

さらに、ｆｄを発散レンズ２の焦点距離、ｇ１を発散レンズ２の倍率、ｇ２を収束レンズ４の倍率、ｄを前記レンズ２、４を隔てる距離、Ｈ１を発散レンズ２を介した光源１０の虚像の高さとし、ｆ’ｃを収束レンズの焦点距離とすると、以下のように記載することができる。

最後の２つの不等式により、ｄとｆｄを選択することができ、そこからｆ’ｃを導出することができ、最終的にはレンズ２と３を近似するために使用される薄いレンズの特性と相対的な位置関係を決定することができる。

距離Δが選択されると、変換手段および走査手段に関するレンズ２および４の位置が、ｆｃの計算を介して、レンズ３の位置と同様に、決定される。光源から第１レンズまでの距離は、レンズ１のレジスター（register）（光源からレンズの入射面までの距離（レンズが薄い場合のみレジスターは焦点距離に等しい））によって設定され、レンズ１とレンズ２の間の距離という１つの距離が未定義のままとなる。この距離は任意に選ぶことができるが、一般的には、機械的な統合の制約、特にシステムに搭載されている焦点調整装置の制約を考慮して、可能な限り小さくなるように選ばれる。

非限定的な一実施形態によれば、本発明のモジュールは、２つの異なる光源によって生成されたビームを統一して、走査手段６の方向に、結果として得られるより強力な全体ビームを形成することを可能にする手段も備えている。この目的のため、図１および図２に概略的に示された１つの典型的な実施形態は、後方への（複数の）偏向ビームのスプリッターを使用することにあり、すなわち、２つの異なるビーム（ビーム５３、および、好ましくはビーム５３を生成するために上述したものと同一の手段（コリメートレンズを備えたレーザーダイオードなどの光源と、ビームを遅軸および速軸に沿って変更するための３つのジオプトリックインターフェースを備えた集束システムとを含む）を実施して得られた垂直偏光の別のビーム）を受信し、単一の出力に結合（コンバイン）する。図１の例では、追加ビーム（図示せず）は、ユニット５の横方向、つまり遅軸に平行な方向に入射する。ユニット５は、通常、２つの光ビームのうちの１つを各々が受け取る２つのプリズム部分を備えた偏光ビームスプリッターであり、２つの入力ビームのうちの１つがプリズムの界面で反射することによる角度操作を介して、走査手段の方向に結合された出力ビーム５３を生成する。この原理、つまり追加のビームとビームの組み合わせは、少なくとも他の１つのソースと、他の１つの追加ビームを生成するための他の１つのシステムと、ビームを組み合わせるための他の１つのユニットを使って、２回以上（１回より多い回数）再現することができる。これは、偏光ではなく、（ダイクロイック・ミラーを用いた）異なる波長の多重化によって行われてもよい。スプリッターは、第１の波長を通し、第２の波長を反射する。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項によりカバーされるすべての実施形態に及ぶものである。

Claims (13)

1. 走査型の光ビーム（６３）を備えた発光モジュールであって、特に自動車用のモジュールであり、
   － 速軸および遅軸を有する第１の光ビーム（１３）を生成するように構成された光源（１０）と、
   － 変換面を備えた波長変換素子（７）と
   － 前記光ビーム（６３）を生成するように配置された集束システムであって、第１の光ビーム（１３）から第２の光ビーム（５３）を生成するように構成された光学手段と、前記第２の光ビーム（５３）の反射によって光ビームを生成するとともに前記光ビーム（６３）が前記変換面を走査するように設けられた走査手段（６）とを備え、前記集束システムは、前記光ビーム（６３）が変換面上に集束するように構成されている、前記集束システムと、
   を備え、
   前記光学手段は、
   － 第１のビームからコリメートされたビーム（１３）を生成するように構成されたコリメートレンズ（１）と
   － 光源からの光線の経路上でコリメートレンズ（１）の後に配置された３つの非平面円筒状のジオプトリックインターフェース（２１，３１，４１）と、を含み、
   前記ジオプトリックインターフェースは、速軸に沿って、前記第２の光ビーム（５３）の寸法が走査手段（６）の寸法に合わせられるように、速軸に沿ってのみビームの収束を生じさせるように構成された第１のジオプトリックインターフェース（３１）と、遅軸に沿ってのみビームの発散を生じさせるように構成された第２のジオプトリックインターフェース（２１）と、前記光源（１０）からの光線の経路上で第２のジオプトリックインターフェース（２１）の後に配置された第３のジオプトリックインターフェース（４１）とを含み、前記第２のジオプトリックインターフェース（２１）は、遅軸に沿ってのみビームの収束を生じさせるように構成され、第２および第３の円筒状のジオプトリックインターフェース（２１、４１）は、遅軸に沿って、前記第２の光ビーム（５３）の寸法が走査手段（６）の寸法に合わせられるように構成されていることを特徴とする、モジュール。
2. 前記光源（１０）からの光線の経路上で、前記第１のジオプトリックインターフェース（３１）が前記第２および第３のジオプトリックインターフェース（２１，４１）の間に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のモジュール。
3. 前記コリメートレンズ（１）が非球面レンズであることを特徴とする、請求項１または２に記載のモジュール。
4. 前記コリメートレンズ（１）は、前記光源（１０）と一体的に形成されていることを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか一項に記載のモジュール。
5. 前記光源（１０）がレーザーダイオードであることを特徴とする、請求項１から４のうちのいずれか一項に記載のモジュール。
6. 前記３つの円筒状のジオプトリックインターフェース（２１，３１，４１）のうち前記光源（１０）からの光線の経路に沿って最も上流に配置されたものは、コリメートレンズ（１）の直後に配置されていることを特徴とする、請求項１から５のうちのいずれか一項に記載のモジュール。
7. 前記３つの円筒状のジオプトリックインターフェース（２１，３１，４１）が、３つの異なるレンズ（２，３，４）によって担われていることを特徴とする、請求項１から６のうちのいずれか一項に記載のモジュール。
8. 前記３つの円筒状のジオプトリックインターフェース（２１，３１，４１）は、それぞれ前記３つのレンズ（２，３，４）の入口ジオプトリックインターフェースによって形成されていることを特徴とする、請求項１から７のうちのいずれか一項に記載のモジュール。
9. 前記３つのレンズの各々が平面的な出口ジオプトリックインターフェースを有することを特徴とする、請求項８に記載のモジュール。
10. 前記の３つのレンズ（２，３，４）が直接隣接していることを特徴とする、請求項７から９のうちのいずれか一項に記載のモジュール。
11. 第２の光源と、追加の第２のビームを生成するように構成された第２の光学手段と、走査手段（６）の上流で前記第２のビーム（５３）と前記追加の第２のビームとを結合する素子とを備えていることを特徴とする、請求項１から１０のうちのいずれか一項に記載のモジュール。
12. 前記結合する素子は、ビームを単一化するための光学ユニット（５）を備えていることを特徴とする、請求項１１に記載のモジュール。
13. 特に自動車の照明および／または信号用の発光装置であって、請求項１から１２のうちのいずれか一項に記載のモジュールを備えていることを特徴とする発光装置。

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