JP6309116B2 - 走行路に配光を生成する配光生成方法および前照灯 - Google Patents
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Description
本発明の第2の態様によると、制御部および演算部により変調可能な少なくとも1つのレーザー光源を備えた車両用前照灯であって、レーザー光源からのレーザー光線を、ビーム偏向制御部によって制御されるビーム偏向手段を介して、光変換用の蛍光体を有する少なくとも1つの光変換手段へ偏向し、前記車両用前照灯は、少なくとも1つの光変換手段上に任意かつ迅速に変更可能な配光を伴って生成される光像を走行路に投影する投影光学系を備え、演算部は、所与の配光に加えて、光変換手段上に生成される光像の周縁方向に向かって強度が増大するように、レーザー光源からのレーザー光線の強度を、制御部を介して所定の関数に従って変更するよう構成される、車両用前照灯が提供される。
静電駆動型のマイクロミラーでは、150V(ボルト)程度の比較的高い駆動電圧が必要とされる。マイクロミラー7の揺動振幅を調節可能とするため、偏向制御部9も演算部4によって制御される。マイクロミラーの制御は公知であり、例えば静電的または電気力学的に様々な方法で行うことができる。本発明の試験済の実施形態では、マイクロミラー7は例えばx方向に20kHz(キロヘルツ)の振動数で第1揺動軸10xの回りを揺動し、y方向に400Hz(ヘルツ)で第2揺動軸10yの回りを揺動し、マイクロミラー7の最大揺動によると、マイクロミラー7の制御に依存して、例えばx方向に+/−35°(プラス/マイナス35度)およびy方向に−12°〜+6°(マイナス12度ないしプラス6度)の光像が結果として生じるような偏向がもたらされる。ここで、ミラーの偏向は、これらの値(角度)の半分に相当する。なお、両座標方向の振動数が等しい実施例も可能である。
ε(x, y) = Φmax/Φ(x, y) = Iπn2sin2(θ 0 /2)/Iπn2sin2(θ(α)/2) = sin2(θ 0 /2)/sin2(θ(x, y)/2)
ここで、Iは点(x, y)における光強度を表し、nは伝搬媒質の屈折率を表す。
が成り立つ。
実際には多くの場合、かかる補正値γは経験的に決定され、補正値の関係はテーブルに格納され、補正値は演算部4のメモリ14上に読み出し可能に設定される。メモリ14は、他の情報ととともに、周辺光量低下を補正するために補正値ないし補正テーブルを記憶してもよい。
かかる鏡像配置によると、符号の変化のみ考慮すればよいため、各ミラー制御の調整が容易となる。また、かかる実施例によると、蛍光体上のレーザーパワーが増大する。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照符号は、図示した形態に限定することを意図するものではなく、専ら理解を助けるためのものである。
また、本発明において、さらに以下の形態が可能である。
[形態1]
車両用前照灯を用いて走行路に配光を生成する配光生成方法であって、
少なくとも1つの強度変調可能なレーザー光線を、少なくとも1つの制御されたビーム偏向手段を用いて少なくとも1つの座標方向に走査しつつ光変換手段へ偏向して、光変換手段上に光像を生成し、
投影光学系を用いて光像を走行路に投影し、
周辺光量低下を補正するために、光変換手段上に生成される光像の周縁方向に向かって強度が増大するように、少なくとも1つのレーザー光線の強度を所定の関数に従って変更する、
ことを特徴とする配光生成方法。
[形態2]
上記の配光生成方法において、少なくとも1つのレーザー光線の強度と、座標に依存する補正因子を乗算する。
[形態3]
上記の配光生成方法において、コサイン4乗則に従う周辺光量低下を補正するために、少なくとも1つのレーザー光線の強度と、補正因子δ(x, y)の逆数を乗算し、
δ(x, y) = cos 4 (α) = {g 2 /(x 2 + y 2 + g 2 )} 2 であり、
x(t) = Asin(ω x t)およびy(t) = Bsin(ω y t)であり、
gは蛍光体と投影光学系との間の光学距離であり、
A, Bはミラー揺動の振幅であり、
ω x , ω y は座標x, y方向のミラー揺動の振動数である。
[形態4]
上記の配光生成方法において、口径食に基づく周辺光量低下を補正するために、光軸に関する点位置座標(x, y)を含む補正因子ε(x, y) = sin 2 (θ 0 /2)/sin 2 (θ(x, y)/2)を用いる。
[形態5]
上記の配光生成方法において、周辺光量低下を補正するための強度の変更を、少なくとも水平方向xについて実施する。
[形態6]
上記の配光生成方法において、ビーム偏向手段は、少なくとも一軸回りに揺動可能な少なくとも1つのマイクロミラーを備え、
少なくとも1つのレーザー光線を生成するレーザー光源を、少なくとも1つのマイクロミラーの角度位置に応じて変調する。
[形態7]
上記の配光生成方法において、各座標方向の機械的固有振動数に対応する振動数でマイクロミラーを制御する。
[形態8]
制御部および演算部により変調可能な少なくとも1つのレーザー光源を備えた車両用前照灯であって、
レーザー光源からのレーザー光線を、ビーム偏向制御部によって制御されるビーム偏向手段を介して、光変換用の蛍光体を有する少なくとも1つの光変換手段へ偏向し、
前記車両用前照灯は、少なくとも1つの光変換手段上に生成される光像を走行路に投影する投影光学系を備え、
演算部は、所与の配光に加えて、光変換手段上に生成される光像の周縁方向に向かって強度が増大するように、レーザー光源からのレーザー光線の強度を、制御部を介して所定の関数に従って変更するよう構成される、
ことを特徴とする車両用前照灯。
[形態9]
上記の車両用前照灯において、演算部は、制御部を介して制御電流を乗算するべく、レーザー光線の強度を座標に依存する補正因子と乗算するよう構成される。
[形態10]
上記の車両用前照灯において、コサイン4乗則に従う周辺光量低下を補正するために、演算部は少なくとも1つのレーザー光線の強度と、補正因子δ(x, y)の逆数を乗算するよう構成され、
δ(x, y) = cos 4 (α) = {g 2 /(x 2 +y 2 +g 2 )} 2 であり、
x(t) = Asin(ω x t)およびy(t) = Bsin(ω y t)であり、
gは蛍光体と投影光学系との間の光学距離であり、
A, Bはミラー揺動の振幅であり、
ω x , ω y は座標x, y方向のミラー揺動の振動数である。
[形態11]
上記の車両用前照灯において、口径食に基づく周辺光量低下を補正するために、演算部は少なくとも1つのレーザー光線の強度と、光軸に関する点位置座標(x, y)を含む補正因子ε(x, y) = sin 2 (θ 0 /2)/sin 2 (θ(x, y)/2)を乗算するよう構成される。
[形態12]
上記の車両用前照灯において、ビーム偏向手段は、一軸回りに揺動可能な少なくとも1つのマイクロミラーを備え、
演算部は、ミラーの角度位置に関する位置信号を受信し、少なくとも1つのレーザー光線を生成するレーザー光源を少なくとも1つのマイクロミラーの角度位置に応じて変調する。
[形態13]
上記の車両用前照灯において、ビーム偏向制御部は、少なくとも1つのマイクロミラーに少なくとも1つの駆動信号を出力するように構成され、
マイクロミラーの振動数は、対応する座標方向の機械的固有振動数に対応する。
2 レーザー光線
3 レーザー制御部(制御部)
4 演算部
5 平行(コリメータ)レンズ
6 集束レンズ
7 ビーム偏向手段(マイクロミラー)
8 光変換手段
9 ビーム偏向制御部(ミラー制御部)
10x 第1揺動軸
10y 第2揺動軸
11 光像
12 投影光学系
12A 開口縁部
13 走行路
14 メモリ
15 原点
16 点
ax, ay 駆動信号
A, B 振幅
g 光学距離
I, I0 光強度
Is 制御電流
n 屈折率
Pr 位置信号
α 偏向角
δ, ε 補正因子
γ 補正値
ωx, ωy 振動数
θ0 最大開口角
θ(α) 開口角
Claims (13)
- 車両用前照灯を用いて走行路(13)に配光を生成する配光生成方法であって、
少なくとも1つの強度変調可能なレーザー光線(2)を、少なくとも1つの制御されたビーム偏向手段(7)を用いて少なくとも1つの座標方向に走査しつつ光変換手段(8)へ偏向して、光変換手段(8)上に任意かつ迅速に変更可能な配光を伴う光像(11)を生成し、
投影光学系(12)を用いて光像(11)を走行路(13)に投影し、
周辺光量低下を補正するために、光変換手段(8)上に生成される光像(11)の周縁方向に向かって強度が増大するように、少なくとも1つのレーザー光線(2)の強度を所定の関数に従って変更する、
ことを特徴とする配光生成方法。 - 少なくとも1つのレーザー光線(2)の強度と、座標に依存する補正因子(δ, ε, γ)を乗算する、
請求項1に記載の配光生成方法。 - ビーム偏向手段は、少なくとも一軸回りに揺動可能な少なくとも1つのマイクロミラー(7)を備えること、及び、
コサイン4乗則に従う周辺光量低下を補正するために、少なくとも1つのレーザー光線の強度と、補正因子δ(x,y )の逆数を乗算し、
δ(x, y) = cos4(α) = {g2/(x2 + y2 + g2)}2であり、
x(t) = Asin(ωxt)およびy(t) = Bsin(ωyt)であり、
gは光変換手段(8)の蛍光体と投影光学系との間の光学距離であり、
A, Bはミラー揺動の振幅であり、
ωx, ωyは光変換手段(8)上における座標x, y方向のミラー揺動の振動数である、
請求項2に記載の配光生成方法。 - 口径食に基づく周辺光量低下を補正するために、光変換手段(8)上における光軸に関する点位置座標(x, y)を含む補正因子ε(x, y) = sin2(θ0/2)/sin2(θ(x, y)/2)を用いる、
請求項1に記載の配光生成方法。 - 周辺光量低下を補正するための強度の変更を、光変換手段(8)上における少なくとも水平方向xについて実施する、
請求項1ないし4のいずれか1項に記載の配光生成方法。 - 少なくとも1つのレーザー光線(2)を生成するレーザー光源(1)を、少なくとも1つのマイクロミラー(7)の角度位置に応じて変調する、
請求項1ないし5のいずれか1項に記載の配光生成方法。 - 各座標方向の機械的固有振動数に対応する振動数でマイクロミラー(7)を制御する、
請求項6に記載の配光生成方法。 - 制御部(3)および演算部(4)により変調可能な少なくとも1つのレーザー光源(1)を備えた車両用前照灯であって、
レーザー光源(1)からのレーザー光線(2)を、ビーム偏向制御部(9)によって制御されるビーム偏向手段(7)を介して、光変換用の蛍光体を有する少なくとも1つの光変換手段(8)へ偏向し、
前記車両用前照灯は、少なくとも1つの光変換手段(8)上に任意かつ迅速に変更可能な配光を伴って生成される光像(11)を走行路(13)に投影する投影光学系(12)を備え、
演算部(4)は、所与の配光に加えて、光変換手段(8)上に生成される光像(11)の周縁方向に向かって強度が増大するように、レーザー光源(1)からのレーザー光線(2)の強度を、制御部(3)を介して所定の関数に従って変更するよう構成される、
ことを特徴とする車両用前照灯。 - 演算部(4)は、制御部(3)を介して制御電流(Is)を乗算するべく、レーザー光線の強度を座標に依存する補正因子(δ, ε, γ)と乗算する、
請求項8に記載の車両用前照灯。 - ビーム偏向手段は、少なくとも一軸回りに揺動可能な少なくとも1つのマイクロミラー(7)を備えること、及び、
コサイン4乗則に従う周辺光量低下を補正するために、演算部(4)は少なくとも1つのレーザー光線の強度と、補正因子δ(x, y)の逆数を乗算するよう構成され、
δ(x, y) = cos4(α) = {g2/(x2 + y2 + g2)}2であり、
x(t) = Asin(ωxt)およびy(t) = Bsin(ωyt)であり、
gは蛍光体と投影光学系との間の光学距離であり、
A, Bはミラー揺動の振幅であり、
ωx, ωyは光変換手段(8)上における座標x, y方向のミラー揺動の振動数である、
請求項8または9に記載の車両用前照灯。 - 口径食に基づく周辺光量低下を補正するために、演算部(4)は少なくとも1つのレーザー光線(2)の強度と、光変換手段(8)上における光軸に関する点位置座標(x, y)を含む補正因子ε(x, y) = sin2(θ0/2)/sin2(θ(x, y)/2)を乗算する、
請求項8または9に記載の車両用前照灯。 - 演算部(4)は、ミラーの角度位置に関する位置信号(Pr)を受信し、少なくとも1つのレーザー光線(2)を生成するレーザー光源(1)を少なくとも1つのマイクロミラー(7)の角度位置に応じて変調する、
請求項8ないし11のいずれか1項に記載の車両用前照灯。 - ビーム偏向制御部(9)は、少なくとも1つのマイクロミラー(7)に少なくとも1つの駆動信号(ax, ay)を出力するように構成され、
マイクロミラー(7)の振動数は、対応する座標方向の機械的固有振動数に対応する、
請求項12に記載の車両用前照灯。
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