JP6739630B2 - 車両投光器 - Google Patents

Description

本発明は、車両投光器に関するものであり、この投光器は、少なくとも１つの光源ユニット、少なくとも１つの制御可能な反射器、少なくとも１つの光学的に透明なカバー、少なくとも１つの光学的吸収装置、少なくとも１つの光学的遮蔽要素、および少なくとも１つの投影光学系を含み、
前記光源ユニットは、光を放射し、第１の伝搬方向を照明するように構成されており、第１の伝搬方向の光線路には制御可能な反射器が配置されており、
前記制御可能な反射器は、光を第２の伝搬方向に、車両の前方に光像を結像するために少なくとも部分的に反射し、前記第２の伝搬方向の光線路には投影光学系が配置されており、かつ車両の前方の方向に配向されており、
前記制御可能な反射器は、複数の制御可能な個別ミラーのアセンブリを含み、前記個別ミラーの反射性表面は、非傾斜状態では第１の平面において平坦に、個別ミラーの例えば矩形のマトリクスとして配置されており、
光源ユニットから放射された光は、第１の伝搬方向で前記制御可能な反射器に入射し、当該反射器から第１の制御状態で第２の伝搬方向に反射され、および／または前記制御可能な反射器の第２の制御状態で、第３の伝搬方向に反射され、
前記光学的に透明なカバーは、第２の平面において光源と制御可能な反射器との間に、光が第１の伝搬方向と第２の伝搬方向において前記光学的に透明なカバーを透過するように配置されている。

現在の投光器システムの開発の際には、可及的に高分解能で均質な光像を走行路に投影できるようにしたいという希望がますます前面に押し出されている。概念「走行路」は、ここでは簡単に描写するために使用される。なぜなら、これはもちろん、光像が実際に走行路上に存在するか、またはさらに延びているか否かという位置的状況に依存するからである。原則的に光像は、ここで使用される意味では、垂直面への投影に基づき、自動車照明技術に関連する当該規則に相応して定義される。さらに形成される光像は、種々の交通状況に適合可能であるべきである。

前記必要性に答えるために、とりわけ、可変に制御可能な反射器面が複数のマイクロミラーから形成されており、選択された領域に光源ユニットにより形成される光放射を投光器の照射方向に反射する投光器が開発された。この種の照明装置は、自動車製造業において、その光機能が非常にフレキシブルであるので有利である。なぜなら、種々の照明領域に対して照明強度を個別に制御することができ、種々の光分布を備える任意の光機能を実現することができるからである。これは例えばロービーム光分布、右左折ビーム光分布、市街地ビーム光分布、高速道路ビーム光分布、コーナビーム光分布、ハイビーム光分布、補助ハイビーム光分布であり、または幻惑のないハイビームの形成である（適合型ドライビングビームヘッドライトシステム、ＡＤＢとしても公知）。

マイクロミラーアセンブリに関しては、いわゆるデジタルライトプロセッシング（ＤＬＰ（登録商標））投影技術が使用され、ここでは画像が、デジタル画像を光ビームに重畳変調することにより形成される。ここでは、ピクセルとも称される可動のマイクロミラーの矩形アセンブリにより光ビームが部分領域に分解され、引き続きピクセルごとに投影路に入るように反射されるか、または投影路から出るように反射される。電子構成素子がこの技術に対する基礎を形成し、この電子構成素子は、ミラーのマトリクスの形態のマイクロミラーアセンブルとその制御技術を含み、“デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ”と称される。ＤＭＤマイクロシステムは、マトリクス状に配置されたマイクロミラーアクチュエータから形成された平面状光モジュレータ（空間光モジュレータ、ＳＬＭ）である。すなわち傾動可能な反射性の平面からなり、例えば約１６μｍ以下のエッジ長を有する。ミラー面は、静電界の作用によって可動であるように構成されている。各マイクロミラーの傾斜角は個別に調整可能であり、通常は２つの安定最終状態を有し、これらの間で１秒間に５０００回まで変化することができる。個々のマイクロミラーは、それぞれ例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）により制御することができ、これによりＤＭＤアセンブリの主ビーム方向にマイクロミラーのさらなる状態を結像し、その時間的な平均反射率はＤＭＤの２つの安定状態の間にある。ミラーの数は投影される画像の解像度に相当し、一ミラーは１つまたは複数のピクセルを表すことができる。最近では、メガピクセル領域の高解像度のＤＭＤチップが入手可能である。調整可能な個別ミラーを基礎とする技術は、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）技術である。

ＤＭＤ技術は２つの安定したミラー状態を有しており、変調により２つの安定した状態の間で反射係数を調整することができるが、“アナログマイクロミラーデバイス”（ＡＭＤ）技術は、個別ミラーを可変のミラー位置において調整することができ、これらのミラー位置はそこではそれぞれ安定状態にあるという特性を有する。

ＵＳ２０１５／０９２４３５Ａ１ ＤＥ１０ ２０１４ ２０８３４０Ａ１ ＵＳ２０１５／２１９３０２Ａ１

ＤＬＰ（登録商標）技術の電子構成素子が車両投光器に使用される場合、構成素子を湿気または塵芥のような外部の影響に対して保護することが必要な場合がある。これは、ＤＬＰ（登録商標）構成素子の前方の光学的に透明なカバーによって行うことができ、このカバーは例えばガラスまたはプラスチックから作製される。この種のカバーにはしばしば高価な反射防止膜が設けられているが、それでも入射する光の一部が反射される。そのため光学的に透明なカバーの表面によって不所望な反射が引き起こされ、この反射は、車両投光器により形成された光像を妨げることがあり、および／または走行路上の光像のコントラストを悪化させる。特にＡＤＢ車両投光器に対しては、可及的に高いコントラスト比を達成することが重要である。これは、照明された領域に大きな光強度および相応して車両の運転者に良好な視界を可能にするためであり、同時に、減光されたセグメントにおいて、例えばＥＣＥ Ｒ１２３により規定されるような幻惑値を上回らないようにし、対向車および／または先行する道路使用者を幻惑しないようにするためである。ＥＣＥ Ｒ１２３では、例えばＨＶポイントにおいて特定の光強度が、クラスＣ光分布における上限として設定されている。

本発明の課題は、前記欠点を克服することである。

この課題は本発明によれば冒頭に述べた形式の車両投光器により、光源ユニットから放射される光が第１の伝搬方向では光学的に透明なカバーに入射し、ここから部分的に第４の伝搬方向に反射され、第４の伝搬方向において光学的遮蔽要素によってブロックされることによって解決される。
本発明の第１の視点により、下記の車両投光器が提供される。即ち、
少なくとも１つの光源ユニット、少なくとも１つの制御可能な反射器、少なくとも１つの光学的に透明なカバー、少なくとも１つの光学的吸収装置、少なくとも１つの光学的遮蔽要素、および少なくとも１つの投影光学系を含む車両投光器である。
該車両投光器において、
前記光源ユニットは、光を放射し、第１の伝搬方向を照明するように構成されており、前記第１の伝搬方向の光線路には制御可能な反射器が配置されており、前記制御可能な反射器は、光を第２の伝搬方向に、車両の前方に光像を結像するために少なくとも部分的に反射し、前記第２の伝搬方向の光線路には前記投影光学系が配置されており、かつ車両の前方の方向に配向されており、
制御可能な反射器は、複数の制御可能な個別ミラーのアセンブリを含み、前記個別ミラーの反射性表面は、非傾動状態では第１の平面において平坦に、個別ミラーの矩形のマトリクスとして配置されており、
前記光源ユニットから放射された光は、第１の伝搬方向で前記制御可能な反射器に入射し、当該反射器から第１の制御状態で第２の伝搬方向に反射され、および／または前記制御可能な反射器の第２の制御状態で、第３の伝搬方向に反射され、
前記光学的に透明なカバーは、第２の平面において前記光源ユニットと前記制御可能な反射器との間に、光が第１の伝搬方向と第２の伝搬方向において前記光学的に透明なカバーを通過するように配置されている。該車両投光器において、
前記光源ユニットから放射される光は、第１の伝搬方向では前記光学的に透明なカバーに入射し、ここから部分的に第４の伝搬方向に反射され、前記第４の伝搬方向において前記光学的遮蔽要素によってブロックされる。
より詳しくは、前記第１の視点において、
少なくとも１つの光源ユニット、少なくとも１つの制御可能な反射器、少なくとも１つの光学的に透明なカバー、少なくとも１つの光学的吸収装置、少なくとも１つの光学的遮蔽要素、および少なくとも１つの投影光学系を含む車両投光器であって、
前記光源ユニットは、光を放射し、第１の伝搬方向を照明するように構成されており、前記第１の伝搬方向の光線路には前記制御可能な反射器が配置されており、前記制御可能な反射器は、光を第２の伝搬方向に、車両の前方に光像を結像するために少なくとも部分的に反射し、前記第２の伝搬方向の光線路には前記投影光学系が配置されており、かつ車両の前方の方向に配向されており、
前記制御可能な反射器は、複数の制御可能な個別ミラーのアセンブリを含み、前記個別ミラーの反射性表面は、非傾動状態では第１の平面において平坦に、個別ミラーのマトリクスとして配置されており、
前記光源ユニットから放射された光は、前記第１の伝搬方向で前記制御可能な反射器に入射し、当該反射器から第１の制御状態で前記第２の伝搬方向に反射され、および／または前記制御可能な反射器の第２の制御状態で、第３の伝搬方向に反射され、
前記光学的に透明なカバーは、第２の平面において前記光源ユニットと前記制御可能な反射器との間に、光が前記第１の伝搬方向と前記第２の伝搬方向において前記光学的に透明なカバーを通過するように配置されている、車両投光器において、
前記光源ユニットから放射される光は、前記第１の伝搬方向で前記光学的に透明なカバーに入射し、部分的に当該光学的に透明なカバーにより、前記投影光学系の光線路内に位置する第４の伝搬方向に反射され、前記第４の伝搬方向において、前記光学的に透明なカバーにより反射された光を遮蔽するための前記光学的遮蔽要素によってブロックされること、を特徴とする。
尚、本願の特許請求の範囲において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。

光学的に透明なカバーにより、障害となる反射がカバーの下側と上側で発生し、第４の伝搬方向に反射することができる。

本発明の解決策により、遮蔽要素により反射または吸収された光が、投影光学系の置かれた第２の伝搬方向でさらに光が伝搬することによって抑圧されることが達成される。この措置により、投影光学系によって車両の前方に投影される光像のコントラストが高められる。

第３の伝搬方向に光学的吸収装置が置かれており、これにより光が熱に変換され、障害となる車両投光器内部の照明作用が阻止ないし低減されると特に有利である。

すでに述べたように、制御可能な反射器は、反射性表面を備える複数の制御可能な個別ミラーのアセンブリと共に、それぞれ傾斜していない状態で第１の平面に平坦に置かれており、光学的に透明なカバーは第２の平面に置かれている。

第２の平面が第１の平面に対して平行に置かれていると特に有利である。これによりコスト的利点および取り付けの利点を提供する特に簡単なアセンブリを創出することができる。

その代わりに、第２の平面が第１の平面に対して第３の角度をなして置かれており、第３の角度が０°超かつ１５°未満であり、好ましくは０°超かつ５°未満であることも有利である。これにより光像の改善が達成される。なぜなら光学的に透明なカバーによる反射をさらに低減できるからである。これは第３の角度により、反射が少なくとも部分的にだけ第２の伝搬方向に偏向されるようになり、僅かな割合だけを光学的遮蔽要素によって光像中で抑圧すれば良いことによる。

第３の角度が０°よりも大きい場合、第１の伝搬方向と第４の伝搬方向の投影は、重ね合わせが第３の角度が０°と同じである場合よりも小さくなるように重ね合わされる。したがって第１の伝搬方向における投影の遮蔽領域が格段に小さくなり、結像光学系は、これにより結像尺度（光分布の幅に相当する）が同じ場合、より効率的となる。

さらに遮蔽要素が少なくとも部分的に第２の伝搬方向の光線路において、投影光学系の前方に配置されていると有利である。このことは車両前照灯の小さな構造を可能にする。加えて、遮蔽要素の寸法と位置に関しては小さな精度しか必要ない。

それに代わり、遮蔽要素が少なくとも部分的に第２の伝搬方向の光線路において、投影光学系の後方に配置されていると特に有利である。これによって、遮蔽およびこれに伴う光学的反射または熱放出が光学的吸収装置から離れて発生するようにすることができる。このことは、熱的損失の分散に対して有利であり得る。

視野絞りの形態の遮蔽要素は、投影光学系の後方に配置することができる。なぜなら視野絞りが、通過する光束を視野絞りの入口または出口の箇所で制限するからである。両方の箇所は互いに共役である。すなわちこれらは投影レンズを介して互いに結び付けられている。

遮蔽要素が絞りであると特に有利である。これにより特に簡単で安価な構造が可能である。

それに代わり、遮蔽要素がさらなる付加的な光学的吸収器、すなわち遮蔽吸収器であると有利である。これは、遮蔽された光を遮蔽要素において直接熱に変換することができ、これにより車両投光器の光学的吸収装置が付加的に加熱されない場合に特に有利である。これにより、車両投光器の光学的吸収装置をより小さく、より安価に構成することができ、全体として投光器のより小さな構造サイズを達成することができる。

しかし車両投光器の遮蔽要素ないし遮蔽吸収器および光学的吸収装置は、一体的に共通の一構成部分として実施することができ、これにより車両投光器に組み立てるべき部品の数を小さく維持し、結果として構造コスト、取り付けコスト、サービスコストおよび部品コストを小さく維持することができる。

光源ユニットから放射される光が第１の伝搬方向では第１の角度の下で、光学的に透明なカバーに入射し、ここで第１の角度は５０°から６５°の間、好ましくは５５°から６０°の間の範囲であると有利である。これにより、使用される部品を密に並べて配置することができることによって特に小型の構造が達成される。

本発明の特に有利な実施形態では、光源ユニットは、少なくとも１つの半導体光源、好ましくはハイパワーＬＥＤ、高電流ＬＥＤ、または光学的変換器（蛍光物質）と一緒のレーザダイオード、および好ましくは光学的レンズシステムの形態の一次光学系を含み、これにより特に安価な構成体を創出する。半導体光源は、とりわけ特に高い作用効率を有しており、したがって廃熱の形成が少なく、これにより所属の冷却装置を安価に実現することができる。プラズマベースの光源を使用することも可能である。

本発明およびその利点を、以下、添付図面に示された非制限的実施例に基づき詳細に説明する。

制御可能な反射器を含む、従来技術による車両投光器用の光学要素の配置を概略的に示す斜視図である。 制御可能な反射器を含む、第１の構成における一アセンブリの機能原理を示す概略図である。 光学的に透明なカバーを第１の角度位置で備える制御可能な反射器を含む、第２の構成における一アセンブリの機能原理を示す概略図である。 光学的に透明なカバーを第１の角度位置で備える制御可能な反射器を含む、第３の構成における一アセンブリの機能原理を示す概略図である。 本発明によるアセンブリの機能原理を示す概略図である。 光学的に透明なカバーを第１の角度位置で備える制御可能な反射器を含む、第４の構成における一アセンブリの機能原理を示す概略図である。 光学的に透明なカバーを第２の角度位置で備える制御可能な反射器を含む、第５の構成における一アセンブリの機能原理を示す概略図である。 絞りを備える一投影レンズの一実施形態を示す図である。 従来技術によるＤＬＰ（登録商標）技術の車両投光器により形成される光分布を示す図である。 図９ａの切断線Ａ−Ａにおける強度分布を示す図である。 本発明の車両前照灯により形成される光分布を示す図である。 図１０ａの切断線Ｂ−Ｂにおける強度分布を示す図である。

図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。とりわけ一投光器（ヘッドライト）において本発明のとって重要な部品が示されているが、ヘッドライトは図示しない多数の他の部品を含み、これらの部品は、とりわけ自家用車または自動二輪車のような自動車において意味のある使用を可能にすることは自明である。したがって分かり易くするために、例えば構成要素用の冷却装置、制御電子回路、さらなる光学素子、機械的調整装置ないし保持部は図示されていない。図示しない別の実施例では、説明した複数のコンポーネントを一ヘッドライト内で使用することができる。

以下の説明において種々の「構成」の概念は、寸法、間隔および角度位置についての種々のコンポーネントの互いの幾何学的配置に関連する。

種々の「光学的に透明なカバーの角度位置」の概念は、寸法、間隔および角度位置についての、制御可能な反射器に対する透明なカバーの配置に関連する。

図面の以下の説明では、伝搬方向が参照される。これにより、放射される光の全ての光線成分が意味され、その光軸は、それぞれ示された伝搬方向に、またはそれに対して平行にも経過している。

図示のアセンブリは、寸法、間隔および角度位置が理想的であると仮定されて示されていることは当業者に知られており、実際の実現においてはそれからの偏位（ずれ）も考慮すべきである。このことは同様に、光線成分の真の経過にも当てはまり、真の経過は理想的な、平行の経過からの偏差を有してもよい。このことは例えば、レンズまたは反射器のような光学的要素の実際の実施に起因し得るものである。

図示の図面は本発明の個々の実施形態を示すが、示された実施形態は、本発明および添付の特許請求の範囲による発明の保護範囲を制限するものではない。したがって個別に示した実施形態は、互いに任意に組み合わせることができ、添付の特許請求の範囲の保護範囲の対象を形成する。例えば図５の実施形態は、図６の実施形態と組み合わせることができ、添付の特許請求の範囲の保護範囲の対象でもある。個々の図面に関して議論される実施およびその利点は、それゆえに全ての実施形態に当てはまる。

図１には、従来技術による車両ヘッドライト１０１の一アセンブリが斜視図に概略的に示されている。このアセンブリは、光源ユニット１０２、一次光学系１０３、電子回路ケーシング１００に格納された制御可能な反射器１９０、光学的に透明なカバー１０４、光吸収装置１０５、および投影光学系１０７、１０７ａを含む。

光源ユニット１０２は、光を少なくとも第１の伝搬方向に放射する一光源を含む。第１の伝搬方向は、光源ユニット１０２ないし含まれている光源から出発して、一次光学系１０３を通り制御可能な反射器１９０まで経過する。この反射器は複数の制御可能な個別ミラー１９１、１９２を含む。制御可能な反射器１９０は制御電子回路と接続されており、制御電子回路は、制御可能な反射器１９０を制御し、例えば電子回路ケーシング１００内に配置されており、電流供給の他に、制御可能な反射器１９０の相応の冷却も行うことができる。したがって制御可能な反射器１９０は、その光学的課題にしたがって光を変調することができ、反射器は切欠部を通って電子回路ケーシング１００から突き出ており、さらなる光学的コンポーネントに対して、これらと共同作用するためにアクセスすることができる。

一次光学系１０３並びに投影光学系１０７、１０７ａは、多分割式ないし多段式に構成することができ、それぞれの結像の必要性に適合することができる。さらに一次光学系１０３は光源ユニット１０２の一部であってもよく、これにより例えば共通の取り付け装置を使用することができ、または簡単に調整することができる。その代わり一次光学系は、光線成形ミラーシステムとして実施することもできる。言い替えると、第１の伝搬方向は、光源ユニットから一次光学系の光学レンズを通って制御可能な反射器まで非直線的に導くことも同様に可能である。例えば光は湾曲したミラーを介して偏向することができる。

制御可能な反射器１９０は、第１の制御状態では少なくとも部分的に光を、結像または投影光学系１０７が配置された第２の伝搬方向に偏向するように構成されている。投影光学系１０７は、車両の前方に光像を結像するように構成されている。

制御可能な反射器１９０の第２の制御状態では、光学的吸収装置１０５が置かれた第３の伝搬方向に光を反射することができる。

図２には、従来技術による車両ヘッドライト２０１の第１の構成における一アセンブリの機能原理が概略的に示されている。このアセンブリは、実質的に図１のアセンブリに相当し、詳細な側面図に示されている。

光源ユニット２０２は、光を放射するように構成されており、光源ユニット２０２から放射された光のかなりの割合が光線として、制御可能な反射器２９０が配置された第１の伝搬方向２１０に偏向される。光源ユニット２０２と制御可能な反射器２９０との間には、レンズシステムの形態の一次光学系２０３が配置されている。この一次光学系は、光を制御可能な反射器の平面２５０に集束し、簡単にするために図面にはほぼ平行として示された光線を照射し、結果として制御可能な反射器２９０を均等に照明するのに適する。そして一次光学系２０３の焦点には光源ユニット２０２の光放射面が置かれている。例えば光源ユニット２０２の光源として、ＬＥＤの形態の半導体光源を使用することができる。例えばＬＥＤの光放射面の幾何学的中心を一次光学系２０３の焦点に配置することができる。しばしば一次光学系２０３はすでにＬＥＤ構成素子に組み込まれており、ＬＥＤ構成素子は制御可能な反射器２９０を十分に均質に照明することができる。レンズシステムは、集光レンズおよび／または凹レンズから作製することができる。

放射された光は、第１の伝搬方向２１０に指向された光の光線部分を形成する２つの第１の光線２１１、２１２により示されている。２つの第１の光線２１１、２１２は互いに平行である。第１の伝搬方向２１０は、光源ユニット２０２から出発し、一次光学系２０３を通って制御可能な反射器に呈する。制御可能な反射器は、例としてまとめて制御可能な２つの個別ミラー２９１、２９２により示されている。

制御可能な反射器２９０は、少なくとも部分的に光を、結像または投影光学系２０７が配置された第２の伝搬方向に反射する。投影光学系２０７は、車両の前方に光像を結像するように構成されている。

制御可能な反射器２９０は、複数の制御可能な個別ミラー２９１、２９２のアセンブリを含み、個別ミラーの反射性表面は傾動しない基本位置で共に平坦な第１の平面２５０を形成し、例えば個別ミラー２９１、２９２の矩形のマトリクスとして配置されている。

光源ユニット２０２から放射された光は、第１の伝搬方向２１０において第１の角度α２で制御可能な反射器２９０ないしその個別ミラー２９１、２９２に入射し、これにより第１の制御状態にある個別ミラー２９１のミラー表面の表面垂線２６０において第２の伝搬方向２２０に反射される。制御可能な反射器２９０の第２の制御状態では、光は、個別ミラー２９２のミラー表面の表面垂線２６１において第２の角度β２の下で、光学的吸収装置２０５が置かれた第３の伝搬方向２３０に反射される。

したがって角度α２は、制御可能な反射器２９０ないし平面２５０を基準にする入射光線の角度に相当する。角度β２は、制御可能な反射器２９０ないし個別ミラー２９２の減光状態（ａｕｓｂｌｅｎｄｅｎｄｅｎ Ｚｕｓｔａｎｄ）において、平面２５０を基準にする、制御可能な反射器２９０から反射された光線の角度に相当する。

個別ミラーの傾動しない基本位置とは、個別ミラーがその回転軸を基準にして偏向を受けておらず、したがってゼロ位置（中立位置）を取る安定状態であると理解される。したがってこの状態において全ての個別ミラーのミラー面は、共に平面２５０を形成する。この状態は、通常、制御が行われず、あるいは動作電圧または制御電圧がＤＭＤチップまたは個別ミラーに印加されない場合、ＤＭＤチップの一構成においてだけ達成可能である。

付加的に各個別ミラーは、２つのさらなる安定状態を有する。これらの安定状態は、個別ミラーの旋回の最終位置に相当し、例えば傾動しない状態から出発して＋１２°および−１２°の角度に旋回可能である。ここで、最終位置は個別ミラーの最大可能な旋回である必要はなく、旋回された位置でミラーのそれぞれ安定した状態を達成することのできる個別ミラーの位置であることは自明である。したがって２つの安定した状態は、一次的には、入射する光線の反射方向を２つの既定の方向の間で切り替えるために、そしてこれら２つの方向で、好ましくは光の照射または吸収を達成するために用いられる。前記の傾動は、ＤＭＤによってもＡＭＤによっても実現可能である。

図３は、従来技術による車両ヘッドライト３０１の第２の構成におけるアセンブリの機能原理を概略的に示す。このアセンブリは、図１または図２のアセンブリの一発展形態に相当し、第１の角度位置にある光学的に透明なカバー３０４を備える制御可能な反射器３９０を含み、この第１の角度位置において制御可能な反射器３９０と光学的に透明なカバー３０４は互いに平行に配向されている。

光学的に透明なカバー３０４は、入射する光をその表面において、表面に例えば反射防止膜が設けられていても反射することができる。反射防止膜は、不所望の反射の程度を低減するが、しかし残留反射が残り、これはコントラストを低減するので車両ヘッドライトの光像を妨害し得る。光学的に透明なカバー３０４は、光学的に透明なガラス、またはアクリルないしポリカーボネートのようなプラスチックから作製することができ、使用される材料の高い光透過率が重要である。

光学的に透明なカバー３０４は、第２の平面３５１にあり、第１の平面３５０に対して平行であり、光源ユニット３０２と制御可能な反射器３９０との間に、光が第１の伝搬方向３１０と第２の伝搬方向３２０において前記光学的に透明なカバー３０４を通過できるように配置されている。

さらに光が光学的吸収装置３０５の方向に導かれる場合、光は第３の伝搬方向３３０に沿って光学的に透明なカバー３０４を通過することができる。

光源ユニット３０２から放射された光は、第１の伝搬方向３１０では第１の角度α３の下で光学的に透明なカバー３０４に入射することができ、その表面から部分的に、第２の伝搬方向３２０に対して平行に第４の伝搬方向３４０に反射される。

図示の車両ヘッドライト３０１のその他の要素および提示に関しては、先行の図面の実施形態と同様のことが当てはまる。

第４の伝搬方向３４０は、結像または投影光学系３０７の光線路中に置くことができ、不所望の散乱光を引き起こすことがある。この散乱光も、アセンブリにより形成される光分布と同様に、車両の前方の方向に投影され、車両の前方に光像を形成することができる。所望の散乱光ないしその光像は、第２の伝搬方向３２０に投影される光像のコントラストをしばしば低下させる。このことは車両の光機能を不所望に損なう。

図４は、従来技術により車両ヘッドライト４０１の第３の構成におけるアセンブリの機能原理を概略的に示す。このアセンブリは、図１、図２または図３のアセンブリの他の変形例であり、第１の角度位置にある光学的に透明なカバー４０４を備える制御可能な反射器４９０を含み、この第１の角度位置で制御可能な反射器４９０と光学的に透明なカバー４０４とは互いに平行に配向されている。

制御可能な反射器４９０は、複数の制御可能な個別ミラー４９１のアセンブリを含み、個別ミラーの反射性表面は、非傾動状態では第１の平面４５０において平坦に、個別ミラー４９１の矩形のマトリクスとして配置されている。

光学的に透明なカバー４０４は、第２の平面４５１にあり、光源ユニット４０２と制御可能な反射器４９０との間に、光が第１の伝搬方向４１０と第２の伝搬方向４２０において光学的に透明なカバー４０４を通過できるように配置されている。

図示の車両ヘッドライト４０１のその他の要素および提示に関しては、先行の図面の実施形態と同様のことが当てはまる。

光学的に透明なカバー４０４の第１の角度位置は、第１の平面４５０が第２の平面４５１に対して平行に配置されるように規定されている。

第３の構成は、その入射角に関するものであり、第１の角度α４が第１の平面４５０を基準にして、図３のアセンブリの第１の平面３５０への対応する第１の角度α３と比較して小さいことを特徴とする。第１の角度α４をこのように選択することにより、投影光学系４０７の光学領域にある第４の伝搬方向４４０へ光が到達しないか、または少なくとも格段に僅かな光しか到達しないことを達成することができ、車両の前方の光像中に不所望となる障害的な散乱光が形成されない。

この第３の構成は、とりわけ、アセンブリ全体の効率が、不都合ことには損なわれるという欠点を有する。なぜなら、光源から比較的に僅かな光しか受光できないからである。加えて、制御可能な反射器４９０、すなわちしばしばＤＬＰ（登録商標）チップは、最大許容入射角が制限されている。そのため、ストライプ状の入射の利用が、すなわち、光線が部分的にだけ所望の投影装置に照射される場合には、目的どおりにならない（ｎｉｃｈｔ ｚｉｅｌｆｕｅｈｒｅｎｄ）。

図５には、主要なコンポーネントを備える本発明の車両ヘッドライト５０１が概略的に示されている。この車両ヘッドライトは、光源ユニット５０２、一次光学系５０３、制御可能な反射器５９０、光学的に透明なカバー５０４、光学的吸収装置５０５、光学的遮蔽要素５０６、および投影光学系５０７を含む。

光源ユニット５０２は、光を放射し、第１の伝搬方向５１０に照明するように構成されており、第１の伝搬方向の光線路には制御可能な反射器５９０が配置されており、制御可能な反射器５９０は、光を第２の伝搬方向に少なくとも部分的に反射し、前記第２の伝搬方向の光線路には投影光学系５０７が配置されており、車両の前方に光像を形成するために車両の前方の方向に配向されている。

制御可能な反射器５９０は、複数の制御可能な個別ミラー５９１、５９２のアセンブリを含み、個別ミラーの反射性表面は傾動しない基本位置で共に平坦な第１の平面５５０を形成し、例えば個別ミラー５９１、５９２の矩形のマトリクスとして配置されている。

光源ユニット５０２から放射された光は、第１の伝搬方向５１０において第１の角度α５で制御可能な反射器５９０に入射し、これから第１の制御状態において第２の伝搬方向５２０に反射される。制御可能な反射器５９０の第２の制御状態では、光は第２の角度β５の下で光学的吸収装置５０５の方向に反射される。

光学的に透明なカバー５０４は、第２の平面５５１において光源ユニット５０２と制御可能な反射器５９０との間に、光が第１の伝搬方向５１０と第２の伝搬方向５２０において光学的に透明なカバー５０４を通過できるように配置されている。

光源ユニット５０２から放射された光は、第１の伝搬方向５１０では第１の角度α５の下で光学的に透明なカバー５０４に入射し、そこから部分的に、第２の伝搬方向５２０に対して平行に第４の伝搬方向５４０に反射され、第４の伝搬方向５４０において光学的遮蔽要素５０６によりブロックされる。

光学的遮蔽要素５０６は投影光学系５０７の投影領域と、第２の伝搬方向５２０と第４の伝搬方向５４０とが、それらの伝搬方向を基準にして光伝播の共通の領域をそれぞれ有する場合には、重なり合っている。

本発明のこの実施例で光源ユニット５０２は、少なくとも１つの半導体光源、好ましくはパワーＬＥＤ、光電流ＬＥＤまたはレーザダイオードを含む。更に光源ユニット５０２および一次光学系５０３は、好ましくは共通の構成部材において光学レンズの形態に構成することができる。一次光学系５０３は、放射された光を集束し、集束された光を制御可能な反射器５９０に偏向する。ここで光線成形は、可及的に多くの光が制御可能な反射器５９０の照明すべき矩形面に入射し、熱の形で不所望に再び排出する必要がないように構成することができる。光源ユニット５０２の図示の実施形態は、例示的構造を示す。しかし光源ユニットに対しては、当業者には容易に多数の他の変形例が考えられる。

遮蔽要素５０６は、この例では絞り（Blende）であり、これにより特に簡単で好ましい構造形式が可能である。しかし車両ヘッドライトの設計構想においては、場合により反射特性を有することのある絞りが、不所望の障害を、車両ヘッドライトの光像に引き起こさないように考慮しなければならない。遮蔽要素５０６が反射絞りの形態で、光を光学的吸収装置５０５に反射すると有利である。光学的吸収装置５０５は、この場合、光から熱への変換を引き受け、熱を適切に排出することができる。

その代わりに遮蔽要素５０６は、光学的吸収器であってもよい。これは、遮蔽される光を遮蔽要素５０６において直接熱に変換することができ、したがって車両ヘッドライトの光学的吸収装置５０５が付加的に加熱されない場合には有利である。これにより、光学的吸収装置５０５をより小さく、より安価に構成することができ、その結果、全体としてヘッドライトのより小さな構造サイズが達成される。

この実施例では、遮蔽要素は絞り５０６として構成されており、少なくとも部分的に第２の伝搬方向５２０の光線路において、投影光学系５０７の前方に配置されている。これにより第４の伝搬方向５４０における不所望の光が低減され、車両ヘッドライト５０１の小型の構造形式が達成され、遮蔽要素５０６の寸法および位置に対して小さな精度しか必要なくなる。絞り５０６は、投影光学系５０７の一部として構成することができ、これにより位置決め誤差が最小になる。

伝搬方向５２０と５４０における投影の重なり合い領域の幅が、特性量５７０を規定する。この特性量５７０は、第１の伝搬方向５２０の光線路が、遮蔽要素５０６によってどの程度覆われるか、あるいはどの程度低減されるかを指示する。この低減は、車両ヘッドライトの設計構想において自由度を制限し、比較的に大きな個別コンポーネントを、または全体として大きな構造形式を要求することがあるが、これは望ましいことではない。

その代わりに、第４の伝搬方向５４０にある遮蔽要素５０６は、少なくとも部分的に第２の伝搬方向５２０の光線路において、投影光学系５０７の後方に配置することができる。これにより、遮蔽およびこれに伴う光学的反射または熱放出が、光学的吸収装置から幾何学的に離れて発生するようになる。このことは、車両ヘッドライト内部での熱損失の分散に対して有利である。この実施形態は図６に示されている。

図５による本発明の実施形態では、第２の平面５５１が第１の平面５５０に対して平行に置かれている。

図６は、第５の構成における本発明の車両ヘッドライト６０１のアセンブリの機能原理を概略的に示す。これは図５のアセンブリの発展形態であり、遮蔽要素ないし絞り６０６は第４の光伝播方向６４０において投影光学系６０７の後方に配置されている。

図示の車両ヘッドライト６０１のその他の要素および提示に関しては、先行の図面の実施形態、特に遮蔽要素６０６の実施形態と同様のことが当てはまる。

図７は、第４の構成における本発明の車両ヘッドライト７０１のアセンブリの機能原理を概略的に示す。このアセンブリは、光学的に透明なカバー７０４を備える制御可能な反射器７９０を第２の角度位置で含む。この第２の角度位置では、制御可能な反射器７９０と光学的に透明なカバー７０４とは、０°超の第３の角度γ７を形成する。

制御可能な反射器７９０は、複数の制御可能な個別ミラー７９１、７９２のアセンブリを含み、個別ミラーの反射性表面は傾動しない基本位置で共に平坦な第１の平面７５０を形成し、個別ミラー７９１、７９２の例えば矩形のマトリクスとして配置されている。

光学的に透明なカバー７０４は、第２の平面７５１にあり、光源ユニット７０２と制御可能な反射器７９０との間に、光が第１の伝搬方向７１０と第２の伝搬方向７２０において光学的に透明なカバー７０４を通過できるように配置されている。

図示の車両ヘッドライト７０１のその他の要素および提示に関しては、先行の図面の実施形態と同様のことが当てはまる。

光学的に透明なカバー７０４の第２の角度位置は、第２の平面７５１が第１の平面７５０に対して角度γ７で置かれるように規定されている。

この措置により、第４の伝搬方向７４０からの光が投影光学系７０７の光学領域に到達しないか、または少なくとも格段に僅か（な光）しか到達しないことを達成することができ、車両の前方の光像中に不所望となる障害的な散乱光が形成されない。

伝搬方向７２０と７４０における投影の重なり合い領域の幅が、特性量７７０を規定する。比較するとこの特性量７７０は、図５の特性量５７０よりも小さい。これにより投影光学系の効率の上昇およびとりわけ光像の改善を達成することができる。これは第３の角度γ７により、反射が少なくとも部分的に第２の伝搬方向７２０に偏向され、その結果、比較的に僅かな割合しか、光学的遮蔽要素７０６によって光像中で抑圧する必要がなくなることによる。

投影光学系が多分割式に構成されている場合、遮蔽要素を多分割式投影光学系の個々の要素の間にも置くことができることは自明である。この場合、多分割式投影光学系のどの要素が投影光学系の主要な機能を形成し、結果として「主投影光学系」として活動するのかという定義の問題がある。結果として、遮蔽要素は、主投影光学系の前方または後方に配置することができ、これは図５、図６ないし図７のアセンブリと同様である。

図８は、投影レンズ８０７および遮蔽要素ないし絞り８０６の一実施形態を示し、絞り８０６は投影レンズ８０７上に取り付けられている。この実施形態により、車両ヘッドライトのこれら２つのコンポーネントは、これらが光学的および機械的に互いに整合されており、１つの共通の保持部だけを必要とするように作製することができる。このことはコスト的利点を提供する。投影レンズの配向に応じて、図５、図６または図７と同様にアセンブリを創出することができる。

図９ａは、従来技術によるＤＬＰ（登録商標）技術での車両ヘッドライトの光分布を示す。この光分布は、水平軸Ｈと垂直軸Vを介して示されたチェス盤状のテストパターンによって規定され、異なるハッチング面は、それぞれ同じ光強度を備える異なる領域を示す。

図９ｂには、断面面Ａ−Ａにおける図９ａの強度分布が示されており、図示の例では、チェス盤状のテストパターンにより、最小値Ｉ００と最大値Ｉ０１との間で強度が変動することが分かる。これら２つの極値Ｉ０１とＩ００との比から、コントラストが決定される。

図１０ａは、本発明の車両ヘッドライトの光分布を、図９ａと同様に示す。

図１０ｂには、切断面Ｂ−Ｂにおける図１０ａの強度分布が示されており、図示の例では、チェス盤状のテストパターンにより、最小値Ｉ１０と最大値Ｉ１１との間で強度が変動することが分かる。ここでは最小値Ｉ１０は、図９の最小値Ｉ００よりも格段に小さく、あるいはほぼゼロであり、結果として本発明の車両ヘッドライトは格段に改善されたコントラスト値を光像中に創出する。

本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）
少なくとも１つの光源ユニット、少なくとも１つの制御可能な反射器、少なくとも１つの光学的に透明なカバー、少なくとも１つの光学的吸収装置、少なくとも１つの光学的遮蔽要素、および少なくとも１つの投影光学系を含む車両投光器であって、
前記光源ユニットは、光を放射し、第１の伝搬方向を照明するように構成されており、前記第１の伝搬方向の光線路には制御可能な反射器が配置されており、前記制御可能な反射器は、光を第２の伝搬方向に、車両の前方に光像を結像するために少なくとも部分的に反射し、前記第２の伝搬方向の光線路には前記投影光学系が配置されており、かつ車両の前方の方向に配向されており、
制御可能な反射器は、複数の制御可能な個別ミラーのアセンブリを含み、前記個別ミラーの反射性表面は、非傾動状態では第１の平面において平坦に、個別ミラーの矩形のマトリクスとして配置されており、
前記光源ユニットから放射された光は、第１の伝搬方向で前記制御可能な反射器に入射し、当該反射器から第１の制御状態で第２の伝搬方向に反射され、および／または前記制御可能な反射器の第２の制御状態で、第３の伝搬方向に反射され、
前記光学的に透明なカバーは、第２の平面において前記光源ユニットと前記制御可能な反射器との間に、光が第１の伝搬方向と第２の伝搬方向において前記光学的に透明なカバーを通過するように配置されている、車両投光器において、
前記光源ユニットから放射される光は、第１の伝搬方向では前記光学的に透明なカバーに入射し、ここから部分的に第４の伝搬方向に反射され、前記第４の伝搬方向において前記光学的遮蔽要素によってブロックされる。
（形態２）
前記第３の伝搬方向には光学的吸収装置が置かれている、好ましくは形態１に記載の車両投光器。
（形態３）
前記第２の平面は、前記第１の平面に対して平行である、好ましくは形態１または２に記載の車両投光器。
（形態４）
前記第２の平面は、前記第１の平面に対して第３の角度をなして置かれており、前記第３の角度は０°超かつ１５°未満であり、好ましくは０°超かつ５°未満である、好ましくは形態１または２に記載の車両投光器。
（形態５）
前記遮蔽要素は、少なくとも部分的に前記第２の伝搬方向の光線路において、前記投影光学系の前方に配置されている、好ましくは形態１から４のいずれか一に記載の車両投光器。
（形態６）
前記遮蔽要素は、少なくとも部分的に前記第２の伝搬方向の光線路において、前記投影光学系の後方に配置されている、好ましくは形態１から５のいずれか一に記載の車両投光器。
（形態７）
前記遮蔽要素は絞りである、好ましくは形態１から６のいずれか一に記載の車両投光器。
（形態８）
前記遮蔽要素は光学的吸収器である、好ましくは形態１から６のいずれか一に記載の車両投光器。
（形態９）
前記遮蔽要素と前記光学的吸収装置は、共通の一構成部材として構成されている、好ましくは形態１から８のいずれか一に記載の車両投光器。
（形態１０）
前記光源ユニットから放射される光は、第１の伝搬方向では第１の角度の下で、前記光学的に透明なカバーに入射し、前記第１の角度は、５０°から６５°の間、好ましくは５５°から６０°の間の範囲である、好ましくは形態１から９のいずれか一に記載の車両投光器。
（形態１１）
前記光源ユニットは、少なくとも１つの半導体光源、好ましくはパワーＬＥＤ、高電流ＬＥＤまたはレーザダイオード、および好ましくは光学レンズの形態の一次光学系を含む、好ましくは形態１から１０のいずれか一に記載の車両投光器。

１００ 電子回路ケーシング
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１ 車両投光器（ヘッドライト）
１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２ 光源ユニット
１０３、２０３、３０３、４０３、５０３、６０３、７０３ 一次光学系
１９０、２９０、３９０、４９０、５９０、６９０、７９０ 制御可能な反射器
１９１、２９１、３９１、４９１、５９１、６９１、７９１、１９２、２９２、３９２、４９２、５９２、６９２、７９２ 制御可能の個別ミラー
１０４、３０４、４０４、５０４、６０４、７０４ 光学的に透明なカバー
１０５、２０５、３０５、４０５、５０５、６０５、７０５ 光学的吸収装置
５０６、６０６、７０６、８０６ 光学的遮蔽要素
１０７、１０７ａ、２０７、３０７、４０７、５０７、６０７、７０７、８０７ 投影光学系
２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０ 第１の伝搬方向
２１１、３１１、４１１、５１１、６１１、７１１、２１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７１２ 第１の光線
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０ 第２の伝搬方向
２２１、３２１、４２１、５２１、６２１、７２１ 第２の光線
１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０ 第３の伝搬方向
２３２、３３２、４３２、５３２、６３２、７３２ 第３の光線
３４０、４４０、５４０、６４０、７４０、４４１、５４１、６４１、７４１、 第４の伝搬方向
３４２、４４２、５４２、６４２、７４２ 第４の光線
２５０、３５０、４５０、５５０、６５０、７５０ 第１の平面
３５１、４５１、５５１、６５１、７５１ 第２の平面
２６０、３６０、４６０、５６０、６６０、７６０、２６１、３６１、４６１、５６１、６６１、７６１ 表面垂線
５７０、７７０ 重なり合いに対する特性量
α２、α３、α４α５、α６、α７ 第１の角度
β２、β３、β４、β５、β６、β７ 第２の角度
γ７ 第３の角度
Ｈ 水平軸
Ｖ 垂直軸
Ｉ００、Ｉ０１、Ｉ１０、Ｉ１１ 光強度ないし照明強度

Claims (11)

1. 少なくとも１つの光源ユニット（５０２、６０２、７０２）、少なくとも１つの制御可能な反射器（５９０、６９０、７９０）、少なくとも１つの光学的に透明なカバー（５０４、６０４、７０４）、少なくとも１つの光学的吸収装置（５０５、６０５、７０５）、少なくとも１つの光学的遮蔽要素（５０６、６０６、７０６、８０６）、および少なくとも１つの投影光学系（５０７、６０７、７０７、８０７）を含む車両投光器（５０１、６０１、７０１）であって、
   前記光源ユニット（５０２、６０２、７０２）は、光を放射し、第１の伝搬方向（５１０、６１０、７１０）を照明するように構成されており、前記第１の伝搬方向の光線路には前記制御可能な反射器（５９０、６９０、７９０）が配置されており、前記制御可能な反射器（５９０、６９０、７９０）は、光を第２の伝搬方向（５２０、６２０、７２０）に、車両の前方に光像を結像するために少なくとも部分的に反射し、前記第２の伝搬方向の光線路には前記投影光学系（５０７、６０７、７０７、８０７）が配置されており、かつ車両の前方の方向に配向されており、
   前記制御可能な反射器（５９０、６９０、７９０）は、複数の制御可能な個別ミラー（５９１、６９１、７９１、５９２、６９２、７９２）のアセンブリを含み、前記個別ミラーの反射性表面は、非傾動状態では第１の平面（５５０、６５０、７５０）において平坦に、個別ミラー（１９１、２９１）のマトリクスとして配置されており、
   前記光源ユニット（５０２、６０２、７０２）から放射された光は、前記第１の伝搬方向（５１０、６１０、７１０）で前記制御可能な反射器（５９０、６９０、７９０）に入射し、当該反射器から第１の制御状態で前記第２の伝搬方向（５２０、６２０、７２０）に反射され、および／または前記制御可能な反射器（５９０、６２０、７２０）の第２の制御状態で、第３の伝搬方向（５３０、６３０、７３０）に反射され、
   前記光学的に透明なカバー（５０４、６０４、７０４）は、第２の平面（５５１、６５１、７５１）において前記光源ユニット（５０２、６０２、７０２）と前記制御可能な反射器（５９０、６９０、７９０）との間に、光が前記第１の伝搬方向（５１０、６１０、７１０）と前記第２の伝搬方向（５２０、６２０、７２０）において前記光学的に透明なカバー（５０４、６０４、７０４）を通過するように配置されている、車両投光器において、
   前記光源ユニット（５０２、６０２、７０２）から放射される光は、前記第１の伝搬方向（５１０、６１０、７１０）で前記光学的に透明なカバー（５０４、６０４、７０４）に入射し、部分的に当該光学的に透明なカバーにより、前記投影光学系（５０７、６０７、７０７、８０７）の光線路内に位置する第４の伝搬方向（５４０、６４０、７４０）に反射され、前記第４の伝搬方向（５４０、６４０、７４０）において、前記光学的に透明なカバー（５０４、６０４、７０４）により反射された光を遮蔽するための前記光学的遮蔽要素（５０６、６０６、７０６、８０６）によってブロックされること、
   を特徴とする車両投光器。
2. 前記第３の伝搬方向（５３０、６３０、７３０）には前記光学的吸収装置（５０５、６０５、７０５）が置かれている、ことを特徴とする請求項１に記載の車両投光器。
3. 前記第２の平面（５５１、６５１、７５１）は、前記第１の平面（５５０、６５０、７５０）に対して平行である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両投光器。
4. 前記第２の平面（５５１、６５１、７５１）は、前記第１の平面（５５０、６５０、７５０）に対して第３の角度（γ７）をなして置かれており、前記第３の角度（γ７）は０°超かつ１５°未満であり、又は０°超かつ５°未満である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両投光器。
5. 前記光学的遮蔽要素（５０６、７０６）は、少なくとも部分的に前記第２の伝搬方向（５２０、７２０）の光線路において、前記投影光学系（５０７、７０７）の前方に配置されている、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の車両投光器。
6. 前記光学的遮蔽要素（６０６）は、少なくとも部分的に前記第２の伝搬方向（６２０）の光線路において、前記投影光学系（６０７）の後方に配置されている、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の車両投光器。
7. 前記光学的遮蔽要素（５０６、６０６、７０６、８０６）は絞りである、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の車両投光器。
8. 前記光学的遮蔽要素（５０６、６０６、７０６）は光学的吸収器である、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の車両投光器。
9. 前記光学的遮蔽要素（５０６、６０６、７０６）と前記光学的吸収装置（５０５、６０５、７０５）は、共通の一構成部材として構成されている、ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の車両投光器。
10. 前記光源ユニット（５０２、６０２、７０２）から放射される光は、前記第１の伝搬方向（５１０、６１０、７１０）では第１の角度（α５、α６、α７）の下で、前記光学的に透明なカバー（５０４、６０４、７０４）に入射し、前記第１の角度（α５、α６、α７）は、５０°から６５°の間、又は５５°から６０°の間の範囲である、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の車両投光器。
11. 前記光源ユニット（５０２、６０２、７０２）は、少なくとも１つの半導体光源および一次光学系（１０３、２０３）を含む、ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の車両投光器。

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