JP6765011B2 - 車両用の投光器モジュール - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つの光源を備えた自動車用の投光器モジュールに関し、ビーム路において、少なくとも１つの光源の後段には、少なくとも１つの偏向ミラー、マイクロミラーアレイおよびレンズが後置されており、少なくとも１つの光源から放射された光は、偏向ミラーによって、制御部によって駆動制御されるマイクロミラーアレイへと反射され、このマイクロミラーアレイにおいて形成された光像がレンズを介して照明像として交通空間に投影される。

この種の（ヘッドランプ）モジュールは公知であり、例えば、特許文献１または特許文献２に記載されている。

投光器では、大抵の場合、非常に小型の構造形態が要求され、そのような構造形態において、投光器の組み付けは簡単に、かつ必要とされる精度を考慮して行われるべきである。

独国特許出願公開第１０２０１４２１９７９９号明細書 特開２０１５−１３８７６３号公報

本発明の目的は、この要求に合致する投光器モジュールないし投光器を提供することである。

この目的は、冒頭で述べたような投光器でもって解決され、この投光器では、本発明によれば、レンズおよびミラーが、レンズ領域およびミラー領域を有しているレンズ／ミラーブロックとして一体的に形成されている。
即ち、本発明の一視点において、
少なくとも１つの光源を備えた自動車用の投光器モジュールが提供される。該投光器モジュールは、
ビーム路において、前記少なくとも１つの光源の後段には、少なくとも１つの偏向ミラー、マイクロミラーアレイおよびレンズが後置されており、前記少なくとも１つの光源から放射された光は、前記偏向ミラーによって、制御部によって駆動制御される前記マイクロミラーアレイへと反射され、該マイクロミラーアレイにおいて形成された光像が前記レンズを介して照明像として交通空間に投影されるものであり、
レンズおよびミラーが、レンズ領域およびミラー領域を有しているレンズ／ミラーブロックとして一体的に構成されている。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照符号は専ら発明の理解を助けるためのものに過ぎず、本発明を図示の態様に限定することは意図していない。

本発明による解決手段では、個別部品の所要数はより少なくなるので、組み付けの際の所望の簡略化が得られ、さらにはその組み付けの際にミラーおよびレンズの相互的な位置合わせが省略されるだけでなく、材料コストおよび作業時間も節約される。本発明のさらなる利点は、個別コンポーネントの個数が低減されることによって公差チェーンが低減され、それによって、製造プロセスが簡略化され、また投光器のより正確な組み付けが実現されることである。

１つの好適な実施形態においては、少なくとも１つの光源に指向するレンズ／ミラーブロックの面において、ミラー領域には、鏡面化コーティングが設けられている。

また、レンズの後段には、少なくとも１つの別の光学系を後置することができる。

１つの別の好適な実施形態は、少なくとも１つの光源に指向するレンズ／ミラーブロックの面において、レンズ領域の通過領域を包囲する領域には、ビーム遮蔽コーティングが設けられていることを特徴としている。

多くの場合において、少なくとも１つの光源に指向するレンズ／ミラーブロックの面が凹状に形成されており、かつ反対側の外面が凸状に形成されている場合には有利であることが分かった。

好適な実施形態においては、少なくとも１つの光源が、少なくとも１つのレーザダイオードＬＥＤと、この少なくとも１つのレーザダイオードＬＥＤに後置されている集光レンズと、を有している。

また本発明には、上記において特徴を述べたような少なくとも１つの投光器モジュールを有している投光器も含まれる。

以下では、本発明をさらなる利点と共に、図面に具体的に示した例示的な実施形態に基づいて説明する。

従来技術による、光源、偏向ミラー、マイクロミラーアレイおよびレンズから成る装置の概略図を示す。 一部が切り取られた状態の、図１の原理図による投光器モジュールの構造を示す。 本発明による、光源、偏向ミラー、マイクロミラーアレイおよびレンズから成る装置の概略的な斜視図を示す。 本発明によりレンズ／ミラーブロックとして形成されているミラーおよびレンズの斜視図を示す。 レンズ／ミラーブロックがカバーによって覆われている、本発明による投光器モジュールを斜め前方から見た斜視図を示す。 一部が切り取られた状態の、図５の投光器モジュールを示す。 図６と同様に図示された、カバーの別の実施形態を備えた、本発明による投光器モジュールを示す。

まず、図１を参照すると、ビーム路１５に関しても非常に簡略化されて示されている、投光器（ヘッドランプ）モジュール１または投光器ユニットの基本的な構造が見て取れる。電流供給部、電子的な駆動制御部、保持部、別の光学素子などのようなモジュール１の動作に必要とされる部品も、簡略化のために図面では同様に省略されている。

ここでは、集光レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３が後段に後置されている３つのレーザダイオードないしＬＥＤチップＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３から成る（図３も参照されたい）光源２は、その光源２から送出された光を、偏向ミラー３を介して、マイクロミラーアレイ４のアクティブ面に向ける。インテリジェントに駆動制御される個々のマイクロミラーは、像を形成し、この像が、レンズ５を介して照明像として、一般的には自動車前方にある交通空間に投影される。

図２は、慣例の技術的な実施形態において使用されている、図１に記載した原理的な構造を示し、同じ構成要素には、図１と同じ参照符号が付されている。ここでもまた個々の光源、例えばＬＥＤチップから構成することができる光源２と、さらに投光器モジュールの放射方向においてその前方に設けられており、かつここでは凹状に湾曲された鏡面化面を備えているミラー３と、ここでもまた光源２の後方かつ上方に位置するマイクロミラーアレイ４と、が見て取れる。マイクロミラーアレイ４の前方には、ミラー３の上方に設けられているレンズ５が後置されており、このレンズ５は、ここでは、両凸状のガラス体として形成されている。さらに、モジュール１の基体６が見て取れ、この基体６には、マイクロミラーアレイ４および光源の回路基板７が収容されており、またこの基体６は、装置の必要とされる安定性を提供し、場合によっては冷却も提供する。ミラー３に対しては、固有のミラー保持部８が設けられており、またレンズ５は、相応のフレーム９に保持されている。

個別部品が最低限必要とされ、またそれらの個別部品について慎重な位置合わせも要求されるということ以外に、ミラーの前方は魅力的なデザインのカバーによって覆われるべきであるが、しかしながらレンズは覆われないままであるべきという問題が多くの場合に生じる。それらの部品は、所望の小型の構造に起因して相互に近接して位置しているので、その場合には、遮蔽カバーが多くの場合に不格好に見えるということが、考案者および設計者にとって問題となる。

これに対して、図３には、本発明による投光器モジュール１の原理的な構造が示されており、ここでもまた、同じ部品または同等の部分には同じ参照符号を使用している。ここで重要であることは、レンズおよびミラーが、レンズ領域１０−３およびミラー領域１０−５を有しているレンズ／ミラーブロック１０として一体的に形成されていることである。レンズ／ミラーブロック１０は、ガラスから一体的に作製されている。簡便性のために、「ガラス」という概念を使用するが、明細書および特許請求の範囲において使用しているこの概念は、典型的な光学系の意味でのガラスの光学的な特性を有している材料であると解されるべきであって、必ずしも物理的な意味でのガラスである必要はない。したがって、レンズ材料は、アモルファスである必要はなく、同様に、結晶性であってもよいし、またはプラスチックであってもよいが、少なくとも透明であり、かつ光屈折性の特性を有していなければならない。もっとも、従来の意味での光学的なガラスは、レンズの高い精度および熱安定性を最も良く保証することから好適である。

さらに、以下ではレンズ／ミラーブロック１０の１つの実施形態を示す図４からも、光源２に指向するレンズ／ミラーブロック１０の面において、ミラー領域１０−５には、鏡面化コーティング１１、例えば高反射性のＡｇコーティングまたはＡｌコーティングが設けられていることが見て取れる。さらに、図４の実施形態によれば、レンズ領域１０−３がビーム遮蔽コーティング１２を有しており、このビーム遮蔽コーティング１２では、コントラストを低減させる迷光を回避するために、光に対する円形の通過領域１３のみが開放されている。有利には、このビーム遮蔽コーティング１２を、ミラーコーティングと同じ材料から形成することができる。１つの別の有利な実施形態においては、ビーム遮蔽コーティングを、可視光を吸収する材料から形成することができ、この材料は、例えば二成分射出成形技術または他のコーティングプロセスによって施与される。

図示した１つの好適な実施形態においては、内面とも称することができる、光源に指向するレンズ／ミラーブロック１０の面が実質的に凹状に成形されており、これに対して、反対側の面または外面が凸状に成形されている。もっとも、すべての面を、その都度の光技術的な要求に応じて、別の形状に、例えば平坦、凸状または凹状に形成することもできる。このことは、特にモジュール１が場合によっては使用される別の光学素子（レンズ）に依存する。

図５および図６は、本発明による投光器モジュール１の技術的な実施形態において使用されている、図３に示した原理的な構造を示し、同じ構成要素には先行の図面と同じ参照番号が付されており、また簡略化のために、それらの構成要素については、必ずしも再度の説明が行われているわけではない。ここでもまた、レンズ／ミラーブロック１０を見て取ることができ、このレンズ／ミラーブロック１０においては、通過領域１３を除いて、背面全体に鏡面化コーティング１１、例えばＡｇコーティングが設けられている。したがって、この実施形態においては、さらに上方に達するミラーコーティング１１が、ビーム遮蔽コーティングとしても使用される。図５は、レンズ／ミラーブロック１０の背面を前方から見て取ることができるように描かれている。

さらに、図５および図６においては、細長いカバー１４も見て取ることができ、このカバー１４は、レンズ／ミラーブロック１０の周囲を、すなわち側方、上方および下方を覆っており、また設計仕様に応じて構成されている。

図７による実施形態は、カバー１４がここではレンズ／ミラーブロック１０のミラー領域１０−５の前方も覆っており、その結果、レンズ領域１０−３のみが覆われていない（これは、光を出射させるために勿論必要とされる）という点で、図５および図６による実施形態とは異なる。

レンズないしレンズ領域１０−３は、投光器の前端部を形成することができるか、またはレンズないしレンズ領域１０−３の前方をカバーガラスによって保護することができる。

同様に、レンズの後段に、場合によってはカバーガラスに組み込まれる付加的な光学系をさらに後置することもでき、また光源とレンズ／ミラーブロックとの間にも別の光学素子を後置することができる。レンズ／ミラーブロック１０の光技術的に重要な領域以外では、この設計仕様、または例えばモジュール内の保持に関する機械的な要求を相応に自由に設計することができる。

１ 投光器（ヘッドランプ）モジュール
２ 光源
３ ミラー
４ マイクロミラーアレイ
５ レンズ
６ 基体
７ 回路基板
８ ミラー保持部
９ フレーム
１０ レンズ／ミラーブロック
１０−３ レンズ領域
１０−５ ミラー領域
１１ 鏡面化コーティング
１２ ビーム遮蔽コーティング
１３ 通過領域
１４ カバー（Blende）
１５ ビーム路
ＬＥＤ１，２，３ レーザダイオード、ＬＥＤチップ
Ｌ１，２，３ 集光レンズ

Claims (7)

1. 少なくとも１つの光源（２）を備えた自動車用の投光器モジュール（１）であって、
   ビーム路において、前記少なくとも１つの光源（２）の後段には、少なくとも１つの偏向ミラー（３）、マイクロミラーアレイ（４）およびレンズ（５）が後置されており、前記少なくとも１つの光源から放射された光は、前記偏向ミラーによって、制御部によって駆動制御される前記マイクロミラーアレイへと反射され、該マイクロミラーアレイにおいて形成された光像が前記レンズを介して照明像として交通空間に投影される、投光器モジュール（１）であって、
   レンズおよびミラーが、レンズ領域（１０−３）およびミラー領域（１０−５）を有しているレンズ／ミラーブロック（１０）として一体的に構成されていることを特徴とする、投光器モジュール。
2. 前記少なくとも１つの光源に指向する前記レンズ／ミラーブロック（１０）の面において、前記ミラー領域（１０−５）には、鏡面化コーティング（１１）が設けられていることを特徴とする、請求項１記載の投光器モジュール。
3. 前記レンズ領域（１０−３）には、少なくとも１つの別の光学系が後置されていることを特徴とする、請求項１または２記載の投光器モジュール。
4. 前記少なくとも１つの光源（２）に指向する前記レンズ／ミラーブロック（１０）の面において、前記レンズ領域（１０−３）の通過領域（１３）を包囲する領域には、ビーム遮蔽コーティングが設けられていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の投光器モジュール。
   
5. 前記少なくとも１つの光源（２）に指向する前記レンズ／ミラーブロック（１０）の面は凹状に形成されており、かつ反対側の外面は凸状に形成されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の投光器モジュール。
6. 前記少なくとも１つの光源（２）は、少なくとも１つのレーザダイオードＬＥＤと、該少なくとも１つのレーザダイオードＬＥＤの後段に後置されている集光レンズ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）と、を有していることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の投光器モジュール。
7. 請求項１から６までのいずれか１項記載の投光器モジュール（１）を少なくとも１つ備えている、自動車投光器。

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