JP2022551510A - 自動車用のライトモジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】自動車内の使用可能な構成空間が少なくても照射システムとセンサシステムが正確に取り付けられて所望の機能を果たすことのできるライトモジュールを創作する。【解決手段】自動車用のライトモジュールであって、照射システムとして、第１レーザ装置（ＬＳ）を備え、第１レーザ装置（ＬＳ）は、少なくとも１つの変調可能なレーザ光源（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）を含み、当該レーザ光源のレーザ光線（ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４）は、ミラー制御装置（８）により制御される旋回可能なマイクロミラー（６）に導かれ、そしてマイクロミラー（６）から光変換手段（７）に導かれ、更に光変換手段（７）において生成された照射像（１０）を交通空間ないし車道に投射するための照射光学系（９）を備えており、またＬＩＤＡＲシステムとして、第２レーザ装置（ＬＩ）を備え、第２レーザ装置（ＬＩ）は、少なくとも１つのレーザ光源（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）を含み、当該レーザ光源のレーザ光線（ｃ１、ｃ２、ｃ３）は、ミラー制御装置（８）により制御される旋回可能なマイクロミラー（６）に送られ、そしてマイクロミラー（６）からＬＩＤＡＲ出射光学系（２１）を介して交通空間ないし車道に送られ、更にＬＩＤＡＲ入射光学系（１４）を備え、ＬＩＤＡＲ入射光学系（１４）は、外部空間内で反射された第２レーザ装置（ＬＩ）の光を検知器（１５）に送るものである。【選択図】図３
Description
本発明は、自動車用のライトモジュールに関する。
自動車におけるレーザ光源の使用は、絶えず重要性を増しており、なぜなら、例えばレーザダイオードの寸法が通常の発光ダイオードに比べるとより小さいからであり、このことはよりフレキシブルでより効率的な取付けを可能にし、また光束の輝度並びに光収率を遥かに増加させることができるためである。既知の解決策では、極めて集束された高出力の光線により人間や他の生物の目を危険にさらすことを回避するために、直接的なレーザ光線は放射されない。むしろレーザ光線は、端的に「蛍光体（Phosphor）」と呼ばれる蛍光変換材料（ルミネセンスコンバージョンマテリアル）を含み且つ中間接続されたコンバータ上で例えば青色光から好ましくは「白色」光に変換される。
例えば、本出願人の下記特許文献１（EP 2 954 256 B1）から、複数の変調可能なレーザ光源を有する投光器が公知であり、それらのレーザ光源のレーザ光線は、ミラー制御装置により制御される旋回可能なマイクロミラーを介して光変換手段に導かれ、この際、光変換手段において生成された照射像（発光像）が、投射システムを用いて車道上に投射される。レーザ光源の光線強度を変調するためにレーザ制御装置が設けられており、各レーザ光源とマイクロミラーの間には、予め定められた光線横断面を有するようにそれぞれのレーザ光線を成形するための光学系が配設されている。マイクロミラーは、所定の軸線の周りに固定周波数で振動し、この際、少なくとも２つのレーザ光源の光線は、光変換手段において互いに隣接するライトバンドを構成するためにマイクロミラーを介して偏向されている。ライトバンドの互いの間隔は、成形されたレーザ光線の互いの角度により固定され、光変換手段におけるライトバンドの長さは、マイクロミラーの振動振幅により決定されている。
特に自動車におけるアシスタントシステムのために、特に自律的な又は部分自律的な運転のためには、ＬＩＤＡＲ（「light detection and ranging」（光検出と測距）の頭字語）が、周囲の光学的な測定のため、ないし他の交通利用者の間隔測定と速度測定のための有利で信頼性のある方法である。当然のことながらここでは車両前方の交通空間の監視される角度範囲が大きいことは、特に重要である。考慮対象の監視領域の少なくとも１つの部分領域は、車両の投光器によっても照らされており、この際、同様に車両後方の領域を測定するＬＩＤＡＲと後部投光器も考慮しないわけにはいかない。
"MEMS-based lidar for autonomous driving", H.W. Yoo et al., e＆i 6.2018, p. 408ff
今日の自動車の問題は、多くの場合、一方では、照射システム（照明システム）のために使用できる構成空間がしばしば極めて少なく、他方では、センサシステムのために使用できる構成空間も極めて少ないということであり、この際、この問題は、設計者の美的な設定内容により増大される。更なる問題は、投光器がＬＩＤＡＲシステムと同様に、所望の機能を保証するために、正確に取り付けられて調整されなくてはならないということにある。
本発明の課題は、それらの問題を軽減ないし排除することにある。
前記課題は、以下の自動車用のライトモジュールにより解決される。即ち該ライトモジュールは、照射システムとして、第１レーザ装置を備え、該第１レーザ装置は、少なくとも１つの変調可能なレーザ光源を含み、当該レーザ光源のレーザ光線（単数ないし複数）は、ミラー制御装置により制御される旋回可能なマイクロミラーに導かれ、そして該マイクロミラーから光変換手段に導かれ、更に光変換手段において生成された照射像を交通空間ないし車道に投射するための照射光学系を備えており、またＬＩＤＡＲシステムとして、第２レーザ装置を備え、該第２レーザ装置は、少なくとも１つのレーザ光源を含み、当該レーザ光源のレーザ光線（単数ないし複数）は、前記ミラー制御装置により制御される旋回可能な前記マイクロミラーに送られ、そして前記マイクロミラーからＬＩＤＡＲ出射光学系を介して交通空間ないし車道に送られ、更にＬＩＤＡＲ入射光学系を備え、該ＬＩＤＡＲ入射光学系は、外部空間内で反射された第２レーザ装置の光を検知器アレイに送るものである。
以下、発明を実施するための形態について説明する。
本発明により、コンパクトな構造形式で、互いに依存せずに２つの機能、即ち照射機能と測定機能を実行することのできるライトモジュールが得られる。
ライトモジュールの両方の機能の非依存性の意味において、マイクロミラーに対する第１レーザ装置のレーザ光線（単数ないし複数）の入射角が第２レーザ装置のレーザ光線（単数ないし複数）の入射角と異なると有利である。このことは、勿論、マイクロミラーのそれぞれの所定位置に対して該当し、また当然のことながら、異なる出射角をもたらす。
第１レーザ装置が少なくとも２つのレーザ光源を含み、これらの光源に対し、光線強度を変調するためのレーザ制御装置が割り当てられていると、目的に適う。
また第１レーザ装置とマイクロミラーの間に、予め定められた光線横断面を有するようにそれぞれのレーザ光線を成形（Formung, 光束の形を成形する）するための少なくとも１つの光学系が配設される場合も、有利であり得る。
モジュールのよりコンパクトな構造を得るためには、第１レーザ装置とマイクロミラーの間に少なくとも１つの偏向ミラーが配設されていると、望ましい。
第２レーザ装置とマイクロミラーの間に少なくとも１つの偏向ミラーが配設される場合に、このことは、同様によりコンパクトで省スペースの構造をもたらす。
本発明の更なる構成では、第１レーザ装置は、少なくとも１つの青色レーザないし紫外線レーザを含み、及び／又は第２レーザ装置は、少なくとも１つの赤外線レーザを含むことができる。
紫外線レーザ放射ないし青色レーザ放射と赤外線レーザ放射の双方のためにできるだけ完全な反射を得るために、マイクロミラーの反射コーティングが、金、アルミニウム、銀の金属のグループから選択されていると、望ましい。
マイクロミラーが所定の軸線の周りに固定周波数で振動すると信頼性があると分かっており、この際、第１レーザ装置のレーザ光源の光線は、光変換手段において互いに隣接する少なくとも２つのライトバンドを構成（Bildung）するためにマイクロミラーを介して偏向されている。
ライトバンドの互いの間隔は、目的に適い、第１レーザ装置のレーザ光源の成形された光線の互いの角度により決定（ないし固定）され、光変換手段におけるライトバンドの長さは、マイクロミラーの振動振幅により決定され、またライトバンドの幅は、光線横断面により決定される。
モジュールのコンパクトな構造に関し、照射システムとＬＩＤＡＲシステムの光線路を調整するために、少なくとも一方のレーザ装置のレーザ光源、及び／又は光線路内にあるミラーが調節可能であると、特に有利である。
またＬＩＤＡＲシステムの走査領域と照射システムの照射領域とが互いに角度をずらして配置されていると、目的に適い、それによりＬＩＤＡＲシステムは、照射（照射方向）に対して斜め（所定角度をもって斜め方向）に走査する。それにより例えば、特に投光器システムの照射領域の外側、特に側方に位置する物体を検知することができる。
またＬＩＤＡＲシステムと照射システムが、ＬＩＤＡＲ出射光学系ないし照射光学系を介し、異なる視野領域をスイープ（掃射）ないし照射すると、有利であり得る。この際、ＬＩＤＡＲ出射光学系は、ＬＩＤＡＲシステムが照射システムの照射領域よりも広い交通空間の領域を走査するように構成されていると、有意義である。
またＬＩＤＡＲシステムの光学系のために回折光学要素が使用され、例えば回折格子が使用されると、有意義であり得る。
同様に照射システムのレーザ経路内の光学系は、回折光学要素として構成されていることが可能である。
以下、図面に具体的に図示された例示の実施形態に基づき、更なる利点とともに本発明を詳細に説明する。
図１は、少なくとも１つのレーザ、本事例では４つの半導体レーザＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を有する第１レーザ装置ＬＳを備えたレーザスキャナ投光器の原理図を示しており、それらの半導体レーザは、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４で示されたそれぞれのレーザ光線を放射する。レーザＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４には、レーザ制御装置１が割り当てられており、この際、この制御装置は、電流供給のために用いられ、また個々のレーザの光線強度の変調のためにも構成されている。「変調」とは、本発明の関連において、連続的であれ、又はオンオフの意味で脈動的であれ、レーザ光源の強度が変更され得ることとして理解される。光出力は、後に詳しく説明するミラーがどの角度位置にあるかに応じ、アナログで動的に変更されることが可能である。それに加え、定められた箇所を照射しないために、ある特定の時間に対するオンオフの可能性もある。
またレーザ制御装置１は、中央の投光器制御装置２から信号を取得し、また中央の投光器制御装置２には、センサ信号を供給することができる。そのような制御信号及びセンサ信号は、一方では、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とすることができ、又は他方では、車道上の照射状況を検知する光センサにより取得される信号としてもよい。
レーザ光線ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４は、それぞれの偏向ミラーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を介し、そして第１光学系３を介し、共通の偏向ミラー４に指向され、偏向ミラー４は、４つのレーザ光線を、更なる光学系５を介し、マイクロミラー６を介して、例えば発光面部として構成された光変換手段７に向かって指向させ、この際、光変換手段７は、例えば既知のように光変換のための蛍光体（Phosphor）を有する。上記特許文献１で説明されているように、レーザの後には、光線成形（Formung）のための光学系ｏ１、ｏ２、ｏ３、ｏ４が配設されていることが可能である。
蛍光体は、例えば青色光又はＵＶ光を「白色」光に変換する。「蛍光体」とは、本発明との関連において、極めて一般的には、ある波長の光を、他の波長の光、又は混合波長の光、特に「白色」光に変換する物質又は混合物質として理解され、その変換は「波長変換（波長コンバージョン）」との概念に包含される。この際「白色光」とは、人間に「白色」の色印象を生じさせるスペクトル組成の光として理解される。「光」との概念は、勿論、人間の目で見ることのできる放射線に限られるものではない。光変換手段には、オプトセラミックスも対象となり、これらは、例えばＹＡＧ－Ｃｅ（セリウムでドープされたイットリウム－アルミニウム－ガーネット）のような透明なセラミックスである。
唯一の軸線の周りで振動するマイクロミラー６は、ミラー制御装置８により制御され、一定の周波数で振動され、この際、この振動は、特にマイクロミラーの機械的な固有振動数に対応することができる。またミラー制御装置８も、マイクロミラー６の振動振幅を調節可能とするために、投光器制御装置２により制御され、この際、その軸線の周りの非対称の振動も設定可能とすることができる。マイクロミラーの制御装置ないし制御機構は、既知であり、例えば静電的に又は動電的に、様々な方式で行うことができる。本発明の試行された実施形態では、マイクロミラー６は、例えば数百Ｈｚの周波数で振動し、その最大の傾きは、その制御形態に依存し、数度から６０°までの値をとる。マイクロミラー６の位置は、目的に適い、ミラー制御装置８及び／又は投光器制御装置２にフィードバックされる。ここで対象となる形式のマイクロミラーには、多くの場合、ＭＥＭＳミラー（ＭＥＭＳは「microelectromechanical system」（微小電子機械システム）の頭文字）が使用されることを付言する。
成形されたレーザ光線ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４は、光変換手段７において、つまり一般的には平坦であるが平坦である必要もない光変換手段７の発光面部上で、水平方向のライトバンドｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４（図４を参照）を生成し、この際、マイクロミラー６に関するレーザ光線ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４の角度ないし半導体レーザＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の角度は、それらのライトバンドが発光面部上で上下に位置し且つ互いに隣接するように設定されており、この際、ライトバンドの互いの間隔は、好ましくはゼロである。このことは、半導体レーザＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を適切に調整することにより正確に設定可能であり、発光面部上には、それらのライトバンド、本事例では４本のライトバンドｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４から構成される照射像（発光像）が発生する。そしてこの照射像が、照射光学系９を用い、照射像１０（図４）として車道上ないし外部空間内に投射される。例えば、車道上に投射される３本のライトバンドを構成するために単に３つのレーザを使用することも同様に可能であり、なぜなら、その際にこれらのライトバンドは、ハイビーム、明暗境界、及びロービーム（前域光）に対応し得るからである。最も簡単な場合では、唯一のレーザだけを設けることもできる。
図２は、例えば上記非特許文献１で説明されているように、ＬＩＤＡＲシステムの原理図を示している。複数のレーザＬＩ１、ＬＩ２、ＬＩ３、ＬＩ４のパルシングされた光線が、光学系１１を介してマイクロミラー１２に送られ、マイクロミラー１２は、レーザＬＩ１、ＬＩ２、ＬＩ３、ＬＩ４により生成される４本の垂直ラインｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４を水平方向に走査して外部空間内に導き、この際、特定のフィールド１３をスイープ（掃射）する。レーザの数、従って生成される垂直ラインは、４本とは異なっていてもよく、つまり４本より多くても又は４本より少なくてもよく、最も簡単な場合では、唯一のレーザを使用することができる。外部空間（交通空間）内の物体により反射されるレーザパルスは、焦点を合わせるＬＩＤＡＲ入射光学系１４を介して検知器１５に達し、そこで生成された信号が、物体をそれらの位置及び／又は速度、大きさなどに関して迅速に検知可能とするために、適切な増幅と変換の後に評価される。
さて、図３は、本発明による自動車用の一ライトモジュールを示しており、この際、可能な限り、同じ参照記号が、図１と図２に基づいて既に説明された要素に使われている。
レーザスキャナ投光器の部分の構造は、正に図１に図示された構造に対応し、図１との関連で既に詳細に説明されている。さて当該ライトモジュールは、投光器コンポーネントに加え、即ち半導体レーザＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４と、レーザ制御装置１と、投光器制御装置２と、偏向ミラーＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４と、偏向ミラー４と、光学系５と、マイクロミラー６と、光変換手段７と、ミラー制御装置８と、照射光学系９に加え、第２レーザ装置ＬＩを含み、第２レーザ装置ＬＩは、少なくとも１つのレーザ、本事例では３つの半導体レーザＨ１、Ｈ２、Ｈ３を有し、これらの半導体レーザは、ｃ１、ｃ２、ｃ３で示されたそれぞれのレーザ光線を放射する。レーザＨ１、Ｈ２、Ｈ３にもレーザ制御装置１６が割り当てられている。レーザ光線ｃ１、ｃ２、ｃ３は、同様にマイクロミラー６に達し、つまり本事例では、３つの偏向ミラーＵ１、Ｕ２、Ｕ３と、光学系１７と、３つの光線に共通の偏向ミラー１８と、更なる光学系１９とが光学的に介在している。ＬＩＤＡＲシステムの走査光線は、マイクロミラー６から、偏向ミラー２０とＬＩＤＡＲ出射光学系２１を介して交通空間ないし車道に送られる。
外部空間（交通空間）内の物体により反射された光信号は、ＬＩＤＡＲ入射光学系１４を介して検知器１５に達し、そこで生成された信号がＬＩＤＡＲ制御評価装置２２に供給され、ここで、検知された物体をそれらの位置及び／又は速度、大きさなどに関して特定するために、適切な増幅と変換の後に評価される。ＬＩＤＡＲ制御評価装置２２は、同様にミラー制御装置８と接続状態にあり、ここでは詳細に示されていないが、対応車両の制御装置と接続状態にある。
図３の記載から、両方のシステムのために、即ち投光器システムとＬＩＤＡＲシステムのために、マイクロミラー６が共通して使用されるが、両方のシステムの光線路は別々に延在し、即ちＬＩＤＡＲシステムの光線が光変換手段７に当たることはなく、投光器システムの光線がＬＩＤＡＲ出射光学系２１に達することはないことが分かる。
ライトモジュールの両方の機能の非依存性の意味において、マイクロミラーに対する第１レーザ装置のレーザ光線（単数ないし複数）の入射角が第２レーザ装置のレーザ光線（単数ないし複数）の入射角と異なると有利である。このことは、勿論、マイクロミラーのそれぞれの所定位置に対して該当し、また当然のことながら、異なる出射角をもたらす。換言すると、ＬＩＤＡＲシステムのＩＲ光線は、照射システムの青色レーザ光線又は紫外レーザ光線とは異なる角度で反射され、そして両方の光線グループがモジュールから出射し、この際、とにかくＬＩＤＡＲシステムのためには、照射（照明）のためとは異なる出射光学系が使用される。レーザは、Ｔｏｆ方式又はＦＭＣＷ方式（Time of Flight (ToF), Frequency Modulated Continuous Wave lidar）に基づき、検知器から出された信号を用いて交通空間内の物体との距離を特定するために、適切に変調される。赤外光線と青色レーザ光線は、常に同じミラー位置で反射されるが、光線路は、（それぞれの光線路に）幾何学的に分かれており、それ故、モジュールは、同時にＬＩＤＡＲ稼働で且つ照射稼働で作動することができる。
システムの全制御装置は、特にミラー制御装置８も、両方のシステムが互いに依存しないで機能し且つ同時に又は交互に作動することができるように構成されている。このことを保証するため、そしてモジュールのコンパクトな構造に関して、照射システムの光線路とＬＩＤＡＲシステムの光線路とを調整するために、少なくとも一方のレーザ装置のレーザ光源、及び／又は光線路内に位置するミラーが調節可能であると、特に有利である。
半導体レーザＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は、好ましくは、蛍光体での変換により白色光を発生させるために、青色領域又はＵＶ領域内の波長で作動すべきであり、他方、ＬＩＤＡＲシステムの半導体レーザＨ１、Ｈ２、Ｈ３は、好ましくは、人間の目で見ることのできない放射線を生成するために、ＩＲ領域内の波長で作動する。勿論、本事例では、使用される両方の光波長に対して十分に良好な反射特性を有するマイクロミラー６が必要であることを顧慮しなくてはならない。この意味において、優先的に金から成るコーティング、又はアルミニウムや銀から成るコーティングが特に適している。マイクロミラーに当たるレーザ放射線のできるだけ完全な反射は、ＭＥＭＳの強すぎる加熱（過熱）の問題を軽減する。
図４は、本発明によるライトモジュールの例示の一配光を模式的に図示しており、この際、ここでは、第１レーザ装置Ｌｓにそれらの出発点をもち「白色」光を有する４本のライトバンドｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４が上下に（並んで）位置し、照射像１０を構成している。これらのライトバンドは、レーザ光線に起因する照射スポットｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４の走査運動により発生する。ＬＩＤＡＲシステムにより走査される領域は、ここではその境界部２３により図示されている。
ＬＩＤＡＲシステムと照射システムは、異なる視野領域をスイープ（掃射）ないし照射することができ、このことは、別々の光学系、即ち照射光学系９とＬＩＤＡＲ出射光学系２１により可能である。「視野領域」との概念は、ここでは、照射システムに対しては、交通空間内の照射された領域として理解することができ、この領域は、現在の照射状況（例えばハイビームやロービームやデイライト）に応じて異なる大きさであり得て、またＬＩＤＡＲシステムに対しては、ＬＩＤＡＲレーザ光線により走査され、物体を検知することのできる領域として理解することができる。
それにより両方のシステムのために同じＭＥＭＳスキャナ、即ちマイクロミラー６が使用されるにもかかわらず、ＬＩＤＡＲと照射（照明）の結像領域は異なっていることが可能である。例えばＬＩＤＡＲ出射光学系２１は、ＬＩＤＡＲシステムが照射システムの照射領域よりも広い交通空間の領域を走査するように構成されていることが可能である。またＬＩＤＡＲシステムの走査領域と照射システムの照射領域とを角度をずらして配置させるように構成することも可能であり、それによりＬＩＤＡＲは、照射（照射方向）に対して斜め（斜め方向、即ち所定の角度をもった方向）に走査する。
具体的な説明のために、図５ａと図５ｂには、本発明によるライトモジュールを２つ備えた自動車Ｋの照射システムの照射領域ＢとＬＩＤＡＲシステムの走査領域Ｓに関する第１例が示されている。図５ａは、上方から見たそれらの領域を示し、図５ｂは、車両から前方を見たそれらの領域を示している。ここで照射領域Ｂは、走査領域Ｓよりも小さい角度領域を含んでいるが、これらの両方の領域は、前方に向けられている。
図６ａと図６ｂは、図５ａと図５ｂに即した図面として、本発明によるライトモジュールを２つ備えた自動車Ｋの照射領域Ｂと走査領域Ｓに関する第２例を示している。ここで照射領域Ｂは、図５ａと図５ｂのものと同じで、所定の角度のもと走行方向で前方に向けられており、それに対し、ＬＩＤＡＲシステムの走査領域Ｓは、いわば二分割されて（図５ａと図５ｂのものよりも）遥かに左側外方に及び右側外方に延在している。
ＬＩＤＡＲは、照射光学系よりも広い領域を覆うことができ、側方に向けることが可能であり、この際、左右の投光器（前照灯）のＬＩＤＡＲの視野領域は、かろうじて重なり合っている。しかし照射光学系は、常に真っ直ぐ前方に指向されていなくてはならない。
ＬＩＤＡＲシステムのための光学系１４、１７、１９、２１としては、回折光学要素を使用することができ、例えば回折格子（Beugungsgitter）を使用することができ、なぜなら、ここではスペクトルバンド幅の僅かなレーザ放射線が好ましくは単色性で使用されるためである。照射システムの青色レーザ経路内の光学系ｏ１～ｏ４、３、５も、回折要素として構成されていることが可能である。しかし光変換手段７の後の「白色」光の光線路内の投射光学系は、ここでは色収差を回避すべきであるので、目的に適い、レンズ光学系とすべきである。
１ レーザ制御装置
２ 投光器制御装置
３ 光学系
４ 偏向ミラー
５ 光学系
６ マイクロミラー
７ 光変換手段
８ ミラー制御装置
９ 照射光学系
１０ 照射像
１１ 光学系
１２ マイクロミラー
１３ フィールド
１４ ＬＩＤＡＲ入射光学系
１５ 検知器
１６ レーザ制御装置
１７ 光学系
１８ 偏向ミラー
１９ 光学系
２０ 偏向ミラー
２１ ＬＩＤＡＲ出射光学系
２２ ＬＩＤＡＲ制御評価装置
２３ 境界部
Ｂ 照射領域
ｂ１ レーザ光線
ｂ２ レーザ光線
ｂ３ レーザ光線
ｂ４ レーザ光線
ｃ１ レーザ光線
ｃ２ レーザ光線
ｃ３ レーザ光線
ｆ１ ライトバンド
ｆ２ ライトバンド
ｆ３ ライトバンド
ｆ４ ライトバンド
Ｈ１ 半導体レーザ
Ｈ２ 半導体レーザ
Ｈ３ 半導体レーザ
Ｋ 自動車
ＬＩ 第２レーザ装置
ＬＳ 第１レーザ装置
Ｌ１ 半導体レーザ
Ｌ２ 半導体レーザ
Ｌ３ 半導体レーザ
Ｌ４ 半導体レーザ
ＬＩ１ レーザ
ＬＩ２ レーザ
ＬＩ３ レーザ
ＬＩ４ レーザ
ｍ１ 照射ポイント
ｍ２ 照射ポイント
ｍ３ 照射ポイント
ｍ４ 照射ポイント
ｏ１ 光学系
ｏ２ 光学系
ｏ３ 光学系
ｏ４ 光学系
ｒ１ 垂直ライン
ｒ２ 垂直ライン
ｒ３ 垂直ライン
ｒ４ 垂直ライン
Ｓ 走査領域
Ｓ１ 偏向ミラー
Ｓ２ 偏向ミラー
Ｓ３ 偏向ミラー
Ｓ４ 偏向ミラー
Ｕ１ 偏向ミラー
Ｕ２ 偏向ミラー
Ｕ３ 偏向ミラー
２ 投光器制御装置
３ 光学系
４ 偏向ミラー
５ 光学系
６ マイクロミラー
７ 光変換手段
８ ミラー制御装置
９ 照射光学系
１０ 照射像
１１ 光学系
１２ マイクロミラー
１３ フィールド
１４ ＬＩＤＡＲ入射光学系
１５ 検知器
１６ レーザ制御装置
１７ 光学系
１８ 偏向ミラー
１９ 光学系
２０ 偏向ミラー
２１ ＬＩＤＡＲ出射光学系
２２ ＬＩＤＡＲ制御評価装置
２３ 境界部
Ｂ 照射領域
ｂ１ レーザ光線
ｂ２ レーザ光線
ｂ３ レーザ光線
ｂ４ レーザ光線
ｃ１ レーザ光線
ｃ２ レーザ光線
ｃ３ レーザ光線
ｆ１ ライトバンド
ｆ２ ライトバンド
ｆ３ ライトバンド
ｆ４ ライトバンド
Ｈ１ 半導体レーザ
Ｈ２ 半導体レーザ
Ｈ３ 半導体レーザ
Ｋ 自動車
ＬＩ 第２レーザ装置
ＬＳ 第１レーザ装置
Ｌ１ 半導体レーザ
Ｌ２ 半導体レーザ
Ｌ３ 半導体レーザ
Ｌ４ 半導体レーザ
ＬＩ１ レーザ
ＬＩ２ レーザ
ＬＩ３ レーザ
ＬＩ４ レーザ
ｍ１ 照射ポイント
ｍ２ 照射ポイント
ｍ３ 照射ポイント
ｍ４ 照射ポイント
ｏ１ 光学系
ｏ２ 光学系
ｏ３ 光学系
ｏ４ 光学系
ｒ１ 垂直ライン
ｒ２ 垂直ライン
ｒ３ 垂直ライン
ｒ４ 垂直ライン
Ｓ 走査領域
Ｓ１ 偏向ミラー
Ｓ２ 偏向ミラー
Ｓ３ 偏向ミラー
Ｓ４ 偏向ミラー
Ｕ１ 偏向ミラー
Ｕ２ 偏向ミラー
Ｕ３ 偏向ミラー
前記課題は、以下の自動車用のライトモジュールにより解決される。即ち該ライトモジュールは、照射システムとして、第１レーザ装置を備え、該第１レーザ装置は、少なくとも１つの変調可能なレーザ光源を含み、当該レーザ光源のレーザ光線（単数ないし複数）は、ミラー制御装置により制御される旋回可能なマイクロミラーに導かれ、そして該マイクロミラーから光変換手段に導かれ、更に光変換手段において生成された照射像を交通空間ないし車道に投射するための照射光学系を備えており、またＬＩＤＡＲシステムとして、第２レーザ装置を備え、該第２レーザ装置は、少なくとも１つのレーザ光源を含み、当該レーザ光源のレーザ光線（単数ないし複数）は、前記ミラー制御装置により制御される旋回可能な前記マイクロミラーに送られ、そして前記マイクロミラーからＬＩＤＡＲ出射光学系を介して交通空間ないし車道に送られ、更にＬＩＤＡＲ入射光学系を備え、該ＬＩＤＡＲ入射光学系は、外部空間内で反射された第２レーザ装置の光を検知器アレイに送るものである。
即ち本発明の一視点により、
自動車用のライトモジュールであって、
照射システムとして、第１レーザ装置を備え、前記第１レーザ装置は、少なくとも１つの変調可能なレーザ光源を含み、当該レーザ光源のレーザ光線は、ミラー制御装置により制御される旋回可能なマイクロミラーに導かれ、そして前記マイクロミラーから光変換手段に導かれ、更に前記光変換手段において生成された照射像を交通空間ないし車道に投射するための照射光学系を備えており、
またＬＩＤＡＲシステムとして、第２レーザ装置を備え、前記第２レーザ装置は、少なくとも１つのレーザ光源を含み、当該レーザ光源のレーザ光線は、前記ミラー制御装置により制御される旋回可能な前記マイクロミラーに送られ、そして前記マイクロミラーから、前記照射光学系とは別個のＬＩＤＡＲ出射光学系を介して交通空間ないし車道に送られ、更にＬＩＤＡＲ入射光学系を備え、前記ＬＩＤＡＲ入射光学系は、外部空間内で反射された前記第２レーザ装置の光を検知器に送るものであり、
前記マイクロミラーに対する前記第１レーザ装置のレーザ光線の入射角は、前記第２レーザ装置のレーザ光線の入射角と異なり、
前記ＬＩＤＡＲシステムの走査領域と前記照射システムの照射領域とは、互いに角度をずらして配置されており、それにより前記ＬＩＤＡＲシステムは、照射に対して斜めに走査し、
前記ＬＩＤＡＲシステムと前記照射システムは、前記ＬＩＤＡＲ出射光学系ないし前記照射光学系を介し、異なる視野領域をスイープないし照射し、
前記ＬＩＤＡＲ出射光学系は、前記ＬＩＤＡＲシステムが前記照射システムの照射領域よりも広い交通空間の領域を走査するように構成されていること、
を特徴とするライトモジュールが提供される。
尚、本願の特許請求の範囲に付記された図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。
即ち本発明の一視点により、
自動車用のライトモジュールであって、
照射システムとして、第１レーザ装置を備え、前記第１レーザ装置は、少なくとも１つの変調可能なレーザ光源を含み、当該レーザ光源のレーザ光線は、ミラー制御装置により制御される旋回可能なマイクロミラーに導かれ、そして前記マイクロミラーから光変換手段に導かれ、更に前記光変換手段において生成された照射像を交通空間ないし車道に投射するための照射光学系を備えており、
またＬＩＤＡＲシステムとして、第２レーザ装置を備え、前記第２レーザ装置は、少なくとも１つのレーザ光源を含み、当該レーザ光源のレーザ光線は、前記ミラー制御装置により制御される旋回可能な前記マイクロミラーに送られ、そして前記マイクロミラーから、前記照射光学系とは別個のＬＩＤＡＲ出射光学系を介して交通空間ないし車道に送られ、更にＬＩＤＡＲ入射光学系を備え、前記ＬＩＤＡＲ入射光学系は、外部空間内で反射された前記第２レーザ装置の光を検知器に送るものであり、
前記マイクロミラーに対する前記第１レーザ装置のレーザ光線の入射角は、前記第２レーザ装置のレーザ光線の入射角と異なり、
前記ＬＩＤＡＲシステムの走査領域と前記照射システムの照射領域とは、互いに角度をずらして配置されており、それにより前記ＬＩＤＡＲシステムは、照射に対して斜めに走査し、
前記ＬＩＤＡＲシステムと前記照射システムは、前記ＬＩＤＡＲ出射光学系ないし前記照射光学系を介し、異なる視野領域をスイープないし照射し、
前記ＬＩＤＡＲ出射光学系は、前記ＬＩＤＡＲシステムが前記照射システムの照射領域よりも広い交通空間の領域を走査するように構成されていること、
を特徴とするライトモジュールが提供される。
尚、本願の特許請求の範囲に付記された図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。
本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）
自動車用のライトモジュールであって、
照射システムとして、第１レーザ装置を備え、前記第１レーザ装置は、少なくとも１つの変調可能なレーザ光源を含み、当該レーザ光源のレーザ光線は、ミラー制御装置により制御される旋回可能なマイクロミラーに導かれ、そして前記マイクロミラーから光変換手段に導かれ、更に前記光変換手段において生成された照射像を交通空間ないし車道に投射するための照射光学系を備えており、
またＬＩＤＡＲシステムとして、第２レーザ装置を備え、前記第２レーザ装置は、少なくとも１つのレーザ光源を含み、当該レーザ光源のレーザ光線は、前記ミラー制御装置により制御される旋回可能な前記マイクロミラーに送られ、そして前記マイクロミラーから、前記照射光学系とは別個のＬＩＤＡＲ出射光学系を介して交通空間ないし車道に送られ、更にＬＩＤＡＲ入射光学系を備え、前記ＬＩＤＡＲ入射光学系は、外部空間内で反射された前記第２レーザ装置の光を検知器に送るものであり、
前記マイクロミラーに対する前記第１レーザ装置のレーザ光線の入射角は、前記第２レーザ装置のレーザ光線の入射角と異なり、
前記ＬＩＤＡＲシステムの走査領域と前記照射システムの照射領域とは、互いに角度をずらして配置されており、それにより前記ＬＩＤＡＲシステムは、照射に対して斜めに走査し、
前記ＬＩＤＡＲシステムと前記照射システムは、前記ＬＩＤＡＲ出射光学系ないし前記照射光学系を介し、異なる視野領域をスイープないし照射し、
前記ＬＩＤＡＲ出射光学系は、前記ＬＩＤＡＲシステムが前記照射システムの照射領域よりも広い交通空間の領域を走査するように構成されていること。
（形態２）
前記第１レーザ装置は、少なくとも２つのレーザ光源を含み、これらの光源に対し、光線強度を変調するためのレーザ制御装置が割り当てられていること、が好ましい。
（形態３）
前記第１レーザ装置と前記マイクロミラーの間には、予め定められた光線横断面を有するようにそれぞれのレーザ光線を成形するための少なくとも１つの光学系が配設されていること、が好ましい。
（形態４）
前記第１レーザ装置と前記マイクロミラーの間には、少なくとも１つの偏向ミラーが配設されていること、が好ましい。
（形態５）
前記第２レーザ装置と前記マイクロミラーの間には、少なくとも１つの偏向ミラーが配設されていること、が好ましい。
（形態６）
前記第１レーザ装置は、少なくとも１つの青色レーザないし紫外線レーザを含むこと、が好ましい。
（形態７）
前記第２レーザ装置は、少なくとも１つの赤外線レーザを含むこと、が好ましい。
（形態８）
前記マイクロミラーの反射コーティングは、金、アルミニウム、銀の金属のグループから選択されていること、が好ましい。
（形態９）
前記マイクロミラーは、所定の軸線の周りに固定周波数で振動し、前記第１レーザ装置のレーザ光源の光線は、前記光変換手段において互いに隣接する少なくとも２つのライトバンドを構成するために前記マイクロミラーを介して偏向されていること、が好ましい。
（形態１０）
前記ライトバンドの互いの間隔は、前記第１レーザ装置のレーザ光源の成形された光線の互いの角度により固定され、前記光変換手段における前記ライトバンドの長さは、前記マイクロミラーの振動振幅により決定され、また前記ライトバンドの幅は、光線横断面により決定されていること、が好ましい。
（形態１１）
前記照射システムと前記ＬＩＤＡＲシステムの光線路を調整するために、少なくとも一方のレーザ装置のレーザ光源、及び／又は前記光線路内にあるミラーは、調節可能であること、が好ましい。
（形態１２）
前記ＬＩＤＡＲシステムの光学系のために回折光学要素が使用され、例えば回折格子が使用されていること、が好ましい。
（形態１３）
前記照射システムのレーザ経路内の光学系は、回折光学要素として構成されていること、が好ましい。
（形態１）
自動車用のライトモジュールであって、
照射システムとして、第１レーザ装置を備え、前記第１レーザ装置は、少なくとも１つの変調可能なレーザ光源を含み、当該レーザ光源のレーザ光線は、ミラー制御装置により制御される旋回可能なマイクロミラーに導かれ、そして前記マイクロミラーから光変換手段に導かれ、更に前記光変換手段において生成された照射像を交通空間ないし車道に投射するための照射光学系を備えており、
またＬＩＤＡＲシステムとして、第２レーザ装置を備え、前記第２レーザ装置は、少なくとも１つのレーザ光源を含み、当該レーザ光源のレーザ光線は、前記ミラー制御装置により制御される旋回可能な前記マイクロミラーに送られ、そして前記マイクロミラーから、前記照射光学系とは別個のＬＩＤＡＲ出射光学系を介して交通空間ないし車道に送られ、更にＬＩＤＡＲ入射光学系を備え、前記ＬＩＤＡＲ入射光学系は、外部空間内で反射された前記第２レーザ装置の光を検知器に送るものであり、
前記マイクロミラーに対する前記第１レーザ装置のレーザ光線の入射角は、前記第２レーザ装置のレーザ光線の入射角と異なり、
前記ＬＩＤＡＲシステムの走査領域と前記照射システムの照射領域とは、互いに角度をずらして配置されており、それにより前記ＬＩＤＡＲシステムは、照射に対して斜めに走査し、
前記ＬＩＤＡＲシステムと前記照射システムは、前記ＬＩＤＡＲ出射光学系ないし前記照射光学系を介し、異なる視野領域をスイープないし照射し、
前記ＬＩＤＡＲ出射光学系は、前記ＬＩＤＡＲシステムが前記照射システムの照射領域よりも広い交通空間の領域を走査するように構成されていること。
（形態２）
前記第１レーザ装置は、少なくとも２つのレーザ光源を含み、これらの光源に対し、光線強度を変調するためのレーザ制御装置が割り当てられていること、が好ましい。
（形態３）
前記第１レーザ装置と前記マイクロミラーの間には、予め定められた光線横断面を有するようにそれぞれのレーザ光線を成形するための少なくとも１つの光学系が配設されていること、が好ましい。
（形態４）
前記第１レーザ装置と前記マイクロミラーの間には、少なくとも１つの偏向ミラーが配設されていること、が好ましい。
（形態５）
前記第２レーザ装置と前記マイクロミラーの間には、少なくとも１つの偏向ミラーが配設されていること、が好ましい。
（形態６）
前記第１レーザ装置は、少なくとも１つの青色レーザないし紫外線レーザを含むこと、が好ましい。
（形態７）
前記第２レーザ装置は、少なくとも１つの赤外線レーザを含むこと、が好ましい。
（形態８）
前記マイクロミラーの反射コーティングは、金、アルミニウム、銀の金属のグループから選択されていること、が好ましい。
（形態９）
前記マイクロミラーは、所定の軸線の周りに固定周波数で振動し、前記第１レーザ装置のレーザ光源の光線は、前記光変換手段において互いに隣接する少なくとも２つのライトバンドを構成するために前記マイクロミラーを介して偏向されていること、が好ましい。
（形態１０）
前記ライトバンドの互いの間隔は、前記第１レーザ装置のレーザ光源の成形された光線の互いの角度により固定され、前記光変換手段における前記ライトバンドの長さは、前記マイクロミラーの振動振幅により決定され、また前記ライトバンドの幅は、光線横断面により決定されていること、が好ましい。
（形態１１）
前記照射システムと前記ＬＩＤＡＲシステムの光線路を調整するために、少なくとも一方のレーザ装置のレーザ光源、及び／又は前記光線路内にあるミラーは、調節可能であること、が好ましい。
（形態１２）
前記ＬＩＤＡＲシステムの光学系のために回折光学要素が使用され、例えば回折格子が使用されていること、が好ましい。
（形態１３）
前記照射システムのレーザ経路内の光学系は、回折光学要素として構成されていること、が好ましい。
Claims (13)
- 自動車用のライトモジュールであって、
照射システムとして、第１レーザ装置（ＬＳ）を備え、前記第１レーザ装置（ＬＳ）は、少なくとも１つの変調可能なレーザ光源（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）を含み、当該レーザ光源のレーザ光線（ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４）は、ミラー制御装置（８）により制御される旋回可能なマイクロミラー（６）に導かれ、そして前記マイクロミラー（８）から光変換手段（７）に導かれ、更に前記光変換手段において生成された照射像（１０）を交通空間ないし車道に投射するための照射光学系（９）を備えており、
またＬＩＤＡＲシステムとして、第２レーザ装置（ＶＬ）を備え、前記第２レーザ装置（ＶＬ）は、少なくとも１つのレーザ光源（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）を含み、当該レーザ光源のレーザ光線（ｃ１、ｃ２、ｃ３）は、前記ミラー制御装置（８）により制御される旋回可能な前記マイクロミラー（６）に送られ、そして前記マイクロミラー（６）から、前記照射光学系（９）とは別個のＬＩＤＡＲ出射光学系（２１）を介して交通空間ないし車道に送られ、更にＬＩＤＡＲ入射光学系（１４）を備え、前記ＬＩＤＡＲ入射光学系（１４）は、外部空間内で反射された前記第２レーザ装置の光を検知器（１５）に送るものであり、
前記マイクロミラー（６）に対する前記第１レーザ装置（ＬＳ）のレーザ光線（ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４）の入射角は、前記第２レーザ装置（ＶＬ）のレーザ光線（ｃ１、ｃ２、ｃ３）の入射角と異なり、
前記ＬＩＤＡＲシステムの走査領域と前記照射システムの照射領域とは、互いに角度をずらして配置されており、それにより前記ＬＩＤＡＲシステムは、照射に対して斜めに走査し、
前記ＬＩＤＡＲシステムと前記照射システムは、前記ＬＩＤＡＲ出射光学系（２１）ないし前記照射光学系（９）を介し、異なる視野領域をスイープないし照射し、
前記ＬＩＤＡＲ出射光学系（２１）は、前記ＬＩＤＡＲシステムが前記照射システムの照射領域よりも広い交通空間の領域を走査するように構成されていること、
を特徴とするライトモジュール。 - 前記第１レーザ装置（ＬＳ）は、少なくとも２つのレーザ光源（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）を含み、これらの光源に対し、光線強度を変調するためのレーザ制御装置（１）が割り当てられていること、
を特徴とする、請求項１に記載のライトモジュール。 - 前記第１レーザ装置（ＬＳ）と前記マイクロミラー（６）の間には、予め定められた光線横断面を有するようにそれぞれのレーザ光線（ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４）を成形するための少なくとも１つの光学系（ｏ１、ｏ２、ｏ３、ｏ４）が配設されていること、
を特徴とする、請求項１又は２に記載のライトモジュール。 - 前記第１レーザ装置（ＬＳ）と前記マイクロミラー（６）の間には、少なくとも１つの偏向ミラー（４、Ｓ１～Ｓ４）が配設されていること、
を特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のライトモジュール。 - 前記第２レーザ装置（ＶＬ）と前記マイクロミラー（６）の間には、少なくとも１つの偏向ミラー（１８、Ｕ１～Ｕ３）が配設されていること、
を特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載のライトモジュール。 - 前記第１レーザ装置は、少なくとも１つの青色レーザないし紫外線レーザを含むこと、
を特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のライトモジュール。 - 前記第２レーザ装置は、少なくとも１つの赤外線レーザを含むこと、
を特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載のライトモジュール。 - 前記マイクロミラー（６）の反射コーティングは、金、アルミニウム、銀の金属のグループから選択されていること、
を特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載のライトモジュール。 - 前記マイクロミラー（６）は、所定の軸線の周りに固定周波数で振動し、前記第１レーザ装置（ＬＳ）のレーザ光源の光線は、前記光変換手段（７）において互いに隣接する少なくとも２つのライトバンド（ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４）を構成するために前記マイクロミラーを介して偏向されていること、
を特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載のライトモジュール。 - 前記ライトバンド（ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４）の互いの間隔は、前記第１レーザ装置（ＬＳ）のレーザ光源の成形された光線の互いの角度により固定され、前記光変換手段（７）における前記ライトバンドの長さは、前記マイクロミラー（６）の振動振幅により決定され、また前記ライトバンドの幅は、光線横断面により決定されていること、
を特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載のライトモジュール。 - 前記照射システムと前記ＬＩＤＡＲシステムの光線路を調整するために、少なくとも一方のレーザ装置（ＬＳ、ＶＬ）のレーザ光源（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４；Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）、及び／又は前記光線路内にあるミラー（４、Ｓ１～Ｓ４、１８、Ｕ１～Ｕ３）は、調節可能であること、
を特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載のライトモジュール。 - 前記ＬＩＤＡＲシステムの光学系（１４、１７、１９、２１）のために回折光学要素が使用され、例えば回折格子が使用されていること、
を特徴とする、請求項１～１１のいずれか一項に記載のライトモジュール。 - 前記照射システムのレーザ経路内の光学系（ｏ１～ｏ４、３、５）は、回折光学要素として構成されていること、
を特徴とする、請求項１～１２のいずれか一項に記載のライトモジュール。
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