JP7419532B2 - 光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明および／またはシグナリングの分野に関し、これらに寄与するユニット、特に光学ユニットに関する。本発明は、自動車の分野に特に有利に適用可能である。

道路に書き込む機能を実行することは、出射光の投影面にピクトグラムを表示するために使用され得る。同時に、このビームは、特に、好ましくは相補ビームに関連して、ハイビームを形成するために使用され得る。

例えば、本発明によって生成されたビームは、道路に書き込む機能を実行できるほど十分に高い解像度を有しながら、全体的なハイビームの一部を形成し、例えば、より広いが解像度が低い可能性がある横投影のフィールドを有する別のビームによって完成することができる。

自動車分野では、一般に規制に準拠する、照明および／またはシグナリング機能とも呼ばれる、光ビームを放射することができる装置が知られている。

高度な照明機能を実行するために、画素化ビームとも呼ばれるセグメント化されたビームを生成することを可能にする技術が近年開発されている。例えば、本発明は、好ましくは高解像度の画素化光ビームが、特にシグナリング目的のために生成されること、および／または車両の前方を照明する機能に寄与することを、可能にし得る。

ダイオードの各々によって生成された様々なビームセグメントから生じるビームは、一般に１つ以上のレンズを備える投影光学装置によって投影される。例えば、ロービーム機能に使用されるタイプの水平カットオフラインよりも下に、全体にまたは少なくとも主として投影される基本ビームに関連付けられた、相補ハイビームを生成することが可能であり、相補的ハイビームは、カットオフラインよりも上でこれを完成させるように基本ビームに追加され、有利には、このハイビームは適応的であり、すなわち、投影された全体ビームの特定の部分を、例えば防眩機能のために点灯または消灯することができる。このタイプの機能には、頭字語ＡＤＢ（ａｄａｐｔｉｖｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｂｅａｍ：アダプティブドライビングビーム）が使用される。

本明細書では、ビームセグメントで構成された画像を形成するビームの投影は、各セグメントが独立して点灯可能であり、セグメント化ビームと呼ばれる。これらのセグメントを形成するために、画素化光源を採用してもよい。このような光源は、選択的に起動させることができる複数の発光素子を備える。発光素子は、典型的に、特定のピッチで、キャリア上に互いに並んで配置される。

理想的な状況では、光源のサイズは制約されず、したがって、用途を制限しないように広い視野をカバーすることができる。さらに、理論的にも、光源の解像度（すなわち、画素数）は無制限であり、これによって非常に精密な精細度を可能にする。

実際には、複雑さおよびコストの制限に関する理由によって妥協が求められるよう要求され、したがって解像度は実際のところ制限される。

本発明の１つの目的は、特にＡＤＢビームにとって十分である解像度が実行されることを許容する、特にこの問題に対する解決策を提供することである。

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ことで明らかになるだろう。他の利点も組み込まれ得ることは、理解されるだろう。

この目的を達成するために、一実施形態によれば、選択的に起動させることができる複数の発光素子を備える画素化光源と相互作用することができる光ビームを投影するための光学装置であって、光線の進行方向に連続して、第１の光学ユニットと、瞳と、第２の光学ユニットと、を備え、第１の光学ユニットは、瞳から第１の距離（ｄ_１）に位置する出射屈折界面を備え、第２の光学ユニットは、瞳から第２の距離（ｄ_２）に位置する入射屈折界面を備え、第２の距離（ｄ_２）は、第１の距離（ｄ_１）と実質的に同一であり、第１のユニットは、収束レンズを備え、第２のユニットは、レンズダブレットを備え、ダブレットのレンズの一方はフリントガラスからなり、ダブレットのレンズの他方はクラウンガラスからなることを特徴とする、光学装置が提供される。有利には、フリントガラスからなるレンズダブレットのレンズは、発散性であり、クラウンガラスからなるレンズダブレットのレンズは、収束性である。

したがって、特にハイビームに寄与するビームにおいて、現在遭遇している解像度よりも潜在的に高い解像度を有するセグメント化ビームが生成される。したがって、ＡＤＢビームの文脈において従来想定されていない路上書き込み用途が、本発明によって利用しやすくなる。

改善された分解能を有する一方で、収差は、瞳の両側に配置された光学素子の対称性によって、ならびにフリントガラスレンズとクラウンガラスレンズとの交互配置で構成されたレンズダブレットの、出射ユニットを形成する第２のユニットにおける使用によって、抑制される。特にこの交互配置は、色収差が抑制されることを可能にするが、この収差は、多くの場合、ハイビームに必要な開口数のため、制限されたものである（製品が規制違反となる原因にすらなり得る）。加えて、フリントガラスおよびクラウンガラスのアッベ数が結果的なビームの色収差を補償するように好ましく選択されるのと同じ方法で、フリントガラスおよびクラウンガラスの熱膨張係数は、各レンズの熱膨張が他方の熱膨張を補償するように好ましく選択され、こうして可能な限り広い温度範囲にわたる性能の最適な維持を可能にする。

これに関連して、本発明の１つの利点は、地面に書き込むことを可能にしながら、改善されたＡＤＢハイビーム機能を達成するためにビームの様々なセグメントを選択的に起動させる能力を利用することであり、これは通常、ＡＤＢビームよりも高い解像度を必要とする。したがって、これら２つの機能は、同じ投影モジュールによって巧妙に関連付けられる。

任意選択的に、第１の光学ユニットは、第１の光学ユニットの入射屈折界面を形成する第１の収束レンズと、第１のレンズの直後の第２の収束レンズと、を備える。

これらの配置により、第１の収束レンズは、投影されたビームの角度振幅を規定するために、フィールド開口レンズとして使用することができる。このレンズはまた、開口レンズとして機能することもでき、光源の近く（特にそこから３から６ミリメートル、好ましくは５ミリメートル）に配置されてもよく、好ましくはその高い曲率半径の正メニスカス形状は、非常に大きな角度を有する光源から放射された光線を集めることを可能にする。

有利には、光学装置は、色収差を制限するバランスのとれた光学アセンブリを形成するように交互配置されたフリントガラスレンズおよびクラウンガラスレンズを備え、好ましくは、第１の光学ユニットは一方のダブレットを備え、第２の光学ユニットは他方のダブレットを備え、これら２つのダブレットは、制限されたコマ収差を有するように対称である。交互のフリントガラスおよびクラウンガラスレンズの使用は、色収差の補正に加えて、熱膨張の補償によって広い温度範囲にわたって性能を最適化することを可能にするという利点も有する。

別の態様は、装置と、選択的に起動させることができる複数の発光素子を備えた画素化光源とを備える発光モジュールにも関し、これは、セグメント化された光ビームを放射するように構成されている。

別の態様は、少なくとも１つの装置および／または少なくとも１つのモジュールを備えた自動車に関する。

本発明の目標、目的、特徴、および利点は、その一実施形態の詳細な説明からより明確となり、この実施形態は、以下の添付図面によって示される。

自動車の前方の、本発明によって生成された光ビームの投影の一例を示す図である。 光学装置の第１の実施形態を示す図である。 光学装置の第１の実施形態を示す図である。 光学装置の第２の実施形態を示す図である。 光学装置の第２の実施形態を示す図である。 光学装置の第３の実施形態を示す図である。 光学装置の第３の実施形態を示す図である。

図面は例として与えられており、本発明を限定するものではない。これらは、本発明の理解を促進することを意図した概略的な概念図であり、必ずしも実際の用途の規模に合わせて描かれていない。

本発明の実施形態の詳細な検討を開始する前に、任意選択的に組み合わせて、またはいずれか１つで使用され得る任意選択的な特徴を、ここで説明する。
－第１の光学ユニットは、第１の光学ユニットの入射屈折界面を形成する第１の収束レンズと、第１のレンズの直後の第２の収束レンズと、を備える。
－入射屈折界面は、メニスカス形状を有する。
－第１の光学ユニットは、第２のレンズの直後に発散レンズを備える。
－第２のレンズおよび発散レンズはレンズダブレットを形成し、ダブレットのレンズの一方はクラウンガラスからなり、ダブレットのレンズの他方はフリントガラスからなる。
－第１のユニットのレンズダブレットおよび第２のユニットのレンズダブレットのレンズは、光線の進行方向に交互配置されたフリントガラスレンズおよびクラウンガラスレンズである。
－第２のレンズは、瞳から第３の距離（ｄ３）に位置する入射屈折界面を備え、第２の光学ユニットのレンズダブレットは、瞳から第４の距離（ｄ４）に位置する出射屈折界面を備え、第３の距離（ｄ３）および第４の距離（ｄ４）は実質的に同一である。
－第１の光学ユニットのダブレットおよび第２の光学ユニットのダブレットは同一の光強度を有し、これは、これらが非常に近い（すなわち、１０％以下の違いである）場合をカバーする。
－第１の光学ユニットおよび／または第２の光学ユニットは、少なくとも１．６に等しい、好ましくは少なくとも１．７に等しい、および好ましくは少なくとも１．８に等しい屈折率を有する少なくとも１つのフリントガラスレンズを備える。
－第１の光学ユニットおよび／または第２の光学ユニットは、少なくとも１．４５に等しい、好ましくは少なくとも１．５に等しい、および好ましくは少なくとも１．６５に等しい屈折率を有する少なくとも１つのクラウンガラスレンズを備える。
－装置は、１未満、好ましくは０．９未満、および好ましくは０．７５以下の開口数を有する。
－フリントガラスレンズは、５０未満、および好ましくは４５未満のアッベ数を有し、および／またはクラウンガラスレンズは、４５を超える、および好ましくは５０を超えるアッベ数を有する。
－光ビームは、地面に書き込む機能を実行する。
－光ビームは、全体的なハイビームの少なくとも一部を形成する。
－任意選択的に、発光素子は同一のサイズである。
－好ましくは不揮発性メモリに記憶されたコンピュータプログラム製品は、プロセッサによって実行されると、特に決められた領域または投影されるパターンの（素子が起動されていない）少なくとも１つの暗い領域を取得するように、起動させる発光素子を決定することを可能にする命令を含む。

以下に記す特徴において、垂直性、水平性、および横断性（または横方向）、またはこれらの均等物に関する用語は、照明システムが車両内に取り付けられるように意図される位置に関して理解されるべきである。「垂直」および「水平」という用語は、本明細書では、「垂直」という用語に関しては、（モジュールの高さに対応する）水平な平面に対して直角の配向を有する方向、「水平」という用語に関しては、水平な平面と平行な配向を有する方向を示すように使用される。これらは、車両内の装置の動作条件の下で考慮されるべきである。これらの用語の使用は、垂直および水平方向に関するわずかな変動が本発明から除外されることを意味するものではない。例えば、＋または－１０°程度のこれらの方向に対する傾斜は、ここでは２つの好ましい方向に関してわずかな変動であると見なされる。水平面に関して、傾斜は原則的に－５°から＋４°の間であり、これは横方向に－６°から＋７．５°の間である。

自動車ヘッドランプは、ヘッドランプからの出力として１つ以上の照明および／またはシグナリングビームを得るように、外側レンズによって閉じられたケーシング内に配置された１つ以上の発光モジュールを備えていてもよい。簡単に言えば、特に、ケーシングの発光モジュールは、光ビームを放射する光源と、１つ以上のレンズを備える光学装置と、場合によっては、光モジュールから出力される光ビームを形成するために、光源によって生成された光線を配向するための光学素子、例えば反射器と、を備える。テールライトでも状況は同じである。

本発明は、車両の前方の景色の大部分を照明することを目的とするハイビーム機能に寄与することができ、かなりの、典型的には約２００メートル離れた距離にも寄与することができる。この光ビームは、その照明機能のため、主に水平線よりも上に位置する。これは、例えば、上向きに傾斜した照明光軸を有してもよい。特に、これは、近接視野ビームによって生成されたセグメントを補完するハイビームのセグメントを形成する「相補ハイビーム」照明機能を生成するために使用することができ、相補的ハイビームは、少なくとも部分的に、水平線よりも上を照明するように意図される。
しかしながら、地面に書き込む機能への適用の非限定的な文脈では、運転者の速度が与えられると、彼が情報を見て理解する時間を有するように、セグメント化ビームをヘッドランプから少なくとも１０ｍの位置に投影することが望ましい。この１０ｍの距離は、車両を運転しているときの車両のヘッドランプの位置の高さに応じて、水平よりも下の角度値に対応することができる。例えば、スポーツカーでは、ヘッドランプは地面から約６０ｃｍとなり、これは１０ｍの距離が水平線よりも３．４４°下に対応することを意味する。別の例として、標準的な乗用車では、ヘッドランプは一般的に地面から約７５ｃｍであり、これは水平線よりも４．２９°下の角度に対応する。最後に、別の例によれば、４ｘ４またはＳＵＶ（半商用車）では、ヘッドランプは、一般に地面から約９０ｃｍであり、したがってこの場合、１０ｍは５．１５°に対応する。同様に、一般に、５０ｍを超える投影は役に立たないか、または５０ｍを超えて画像がはっきりと見えるためには達成不可能な明度を必要とすると考えられる。この５０ｍは、地面から０．６ｍ、０．７５ｍ、および０．９ｍのヘッドランプに対して水平線よりも０．６９°、０．８６°、および１．０３°下にそれぞれ対応する。結論として、地面への投影の有効範囲全体をカバーするには、－０．６°から－５．５°、さらには－６°の水平線よりも下の角度範囲をカバーする必要がある。

この配置により、ピクトグラムを表示する機能を実行することができ、これらは、例えば運転者に情報を伝達する手段として非常に有用である。したがって、実例として、望ましい右左折または方向転換に関する情報を想起させるように、走行している車線上に矢印を表示することが可能である。明らかに、ピクトグラムの形状は、本発明によって限定されない。

装置はまた、特に適応ビームに関して上述されたものを介して、またはこれとは別に、他の照明機能を形成するように機能することができる。

車両には、本発明のモジュールが設けられてもよく、好ましくは、前記車両には、少なくとももう１つのビームを投影するための少なくとも１つの別のモジュールも設けられる。ヘッドランプはまた、複雑であってもよく、さらに任意選択的に構成要素を共有し得る、複数のモジュールを備えてもよい。

本発明によれば、特定の屈折界面は、瞳の周りに同一の距離で配置される。「実質的に同一」という表現は、特に解像度レベルに関して、目標とする用途において同様に適し得る、すなわち所望の技術的効果をもたらすのに十分に類似したサイズの、距離を意味する。例えば、距離ｄ_１およびｄ_２に関して、これらの距離は、一方の値が他方の値と１０％を超えて異ならない場合、実質的に同一であると見なされる。実例として、これらは１０ｍｍ＋／－１ｍｍに等しくてもよい。例えば、距離ｄ３およびｄ４に関して、これらの距離は、一方の値が他方の値と２０％を超えて異ならない場合、実質的に同一であると見なされる。

図１は、ビーム２がその前方に投影される車両１を示す。図１はまた、領域３において、地面に書き込む機能を実行する能力も描写している。この能力は、ピクトグラムのパターンを生成するために、特に有利に使用され得る。１つのピクトグラムのみが投影されてもよい。また、複数のピクトグラムが同時にまたは１つずつ表示されてもよい。地面に書き込む機能は、ＡＤＢ状況でも起動され得る。

投影されたビームは、以下の図に概略的に示され、好ましくは複数の発光素子で作られる、光源４によって生成することができる。複数の発光素子は、選択的に起動されるように制御され得ることに留意されたい。これは、すべての発光素子が必ずしも同時に起動しない、すなわち発光しないことを意味する。この機能により、生成されたビームの形状を調整することができる。発光素子が起動されていない場合、光学装置によって投影されるような画像は存在しない。したがって、結果的な全体ビーム中に照明の空白が形成される。

光源４は、好ましくはキャリアを備え、その片側は、以下で詳細に記載されるように、例えばＬＥＤ技術に基づいて、選択的に起動させることができる発光素子を担持する。

特に図２Ａに概略的に示されるように、光源４は、有利には、光学装置の光軸を中心とし、これに対して直角であり、これはここでは、レンズのグループ（以下のユニット５および６）によって表されている。光軸は、実質的に水平に配向されてもよい。

光源４は、特に、発光素子のうちのいずれか１つを消灯または点灯するように、個別に起動され得る発光素子のマトリックスアレイの形態をとることができる。したがって、結果的なビームの形状は、非常に高度な柔軟性で変化することができる。単なる実例として、例えば２８行８８列または１３２列に配置された、例えば２４６４個以上の画素を形成する、発光素子のマトリックスアレイを採用することができる。

それ自体知られているように、本発明は、光源として発光ダイオード（一般にＬＥＤとも呼ばれる）を使用することができる。これらは潜在的に、１つ以上の有機ＬＥＤであってもよい。これらのＬＥＤは、特に、光を放射することができる少なくとも１つの半導体チップを備えてもよい。また、光源という表現は、ここでは、本発明のモジュールから少なくとも１つの光ビームを出力させる光束を生成することができるＬＥＤなど、少なくとも１つの基本的な光源のセットを意味すると理解される。有利な一実施形態では、光源の出射面は長方形断面であり、これはＬＥＤチップに典型的である。

光源は好ましくは、モノリシックマトリックスアレイとも呼ばれる、エレクトロルミネッセンス素子の少なくとも１つのモノリシックマトリックスアレイを備える。モノリシックマトリックスアレイでは、エレクトロルミネッセンス素子は、共通基板から成長するか、またはこれに転写され、選択的に、個別に、またはエレクトロルミネッセンス素子のサブセットごとに起動できるように、電気的に接続される。基板は、主に半導体で作ることができる。基板は、例えば非半導体である、１つ以上の他の材料を備えてもよい。したがって、各エレクトロルミネッセンス素子、またはエレクトロルミネッセンス素子のグループは、１つの発光画素を形成してもよく、その材料に電気が供給されると光を放射することができる。このようなモノリシックマトリックスアレイの構成は、プリント回路基板にはんだ付けされるように意図された従来の発光ダイオードに対して、選択的に起動させることができる画素を互いに非常に近づけて配置することを可能にする。本発明の文脈では、モノリシックマトリックスアレイは、その長手方向の主要寸法、すなわち高さが共通基板に対して実質的に直角であるエレクトロルミネッセンス素子を備え、この高さは、最大で１ミクロンに等しい。

有利には、光線を放射できる１つ以上のモノリシックマトリックスアレイは、画素化光源の発光を制御するための制御ユニットに結合されてもよい。したがって、制御ユニットは、発光装置による画素化光ビームの生成および／または投影を制御（または駆動）することができる。制御ユニットは、発光装置に組み込まれてもよい。制御ユニットは、マトリックスアレイのうちの１つ以上に実装されてもよく、こうしてアセンブリは発光モジュールを形成する。制御ユニットは、光源を制御できるようにするシグナルを生成するステップをプロセッサが実行できるようにする命令を含むコンピュータプログラムを記憶するメモリに結合された、中央処理ユニットを備えてもよい。したがって、制御ユニットは、例えば、マトリックスアレイの各画素の発光を個別に制御することができる。さらに、複数のエレクトロルミネッセンス素子によって得られる輝度は、少なくとも６０Ｃｄ／ｍｍ^２、好ましくは少なくとも８０Ｃｄ／ｍｍ^２である。

制御ユニットは、エレクトロルミネッセンス素子を制御することができる電子装置を形成してもよい。制御ユニットは、集積回路であってもよい。電子チップとも呼ばれる集積回路は、１つ以上の電子機能を再現し、例えば限られた容積内に（例えば、小さなウエハ上に）複数のタイプの基本的な電子部品を組み込むことができる、電子部品である。これにより、回路を実装しやすくする。集積回路は、例えばＡＳＩＣまたはＡＳＳＰであってもよい。ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ：特定用途向け集積回路の頭字語）は、少なくとも１つの用途のために（すなわち、１つの顧客のために）開発された集積回路である。したがって、ＡＳＩＣは、特殊化された（マイクロエレクトロニクス）集積回路である。一般的に言えば、これは多数の固有またはオーダーメードの機能を実行する。ＡＳＳＰ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｔａｎｄａｒｄ ｐｒｏｄｕｃｔ：特定用途向け標準品の頭字語）は、一般的に標準化された用途の要件を満たすために多数の機能を実行する集積（マイクロエレクトロニクス）電子回路である。ＡＳＩＣは、ＡＳＳＰよりも固有の（特定の）需要向けに設計される。モノリシックマトリックスアレイには電子装置を介して電気が供給され、電子装置自体には、例えば電源に接続する少なくとも１つのコネクタを使用して電気が供給される。電源は、本発明による装置の内部または外部にあってもよい。電子装置は、光源に電気を供給する。したがって、電子装置は光源を制御することができる。

本発明によれば、光源は、好ましくは、その発光素子が共通基板から突出する、少なくとも１つのモノリシックマトリックスアレイを備える。素子のこの配置は、前記素子がそれぞれ成長する基板上の成長から、または任意の他の製造方法、例えば転写技術を使用する素子の転写から得ることができる。エレクトロルミネッセンス素子が共通基板に対して実質的に直角の伸長の主要寸法のうちの１つを有すること、ならびに１つ以上の電気的にグループ化されたエレクトロルミネッセンス素子によって形成された画素間の間隔がプリント回路基板にはんだ付けされた平坦な正方形チップの既知の配置に必要とされる間隔と比較して小さいことを条件として、エレクトロルミネッセンス素子の様々な配置は、モノリシックマトリックスアレイのこの定義を満たすことができる。

具体的には、本発明の一態様による光源は、該当する場合には同時に起動させることができるロッドのサブセットで、基板から個別に成長するが、選択的に起動させることができるように電気的に接続された、複数の別個のエレクトロルミネッセンス素子を備えてもよい。

一実施形態（図示せず）によれば、モノリシックマトリックスアレイは、六角形の断面を有するロッドを形成するように基板から突出する、ミリメートル未満、またはさらには１０μｍ未満の寸法の、複数のエレクトロルミネッセンス素子を備える。発光ロッドは、光源がケーシング内の位置にあるとき、発光モジュールの光軸と平行に延在する。

これらの発光ロッドは、特に各セットに固有の電気接続を介して、選択的に起動させることができる複数のセグメントにグループ化される。エレクトロルミネッセンスロッドは、基板の第１の側に定着する。センスロッドは、基板から直角に、または実質的に直角に突出し、基板はここではシリコンをベースとするが、炭化ケイ素（ＧａＮ）などの他の材料も本発明の範囲から逸脱することなく使用可能である。例として、エレクトロルミネッセンスロッドは、窒化アルミニウムおよび窒化ガリウムの合金（ＡｌＧａＮ）、またはアルミニウム、インジウム、およびガリウムリンの合金（ＡｌＩｎＧａＰ）からなり得る。各エレクトロルミネッセンスロッドは、その高さを規定する伸長軸に沿って延在し、各ロッドの基部は、基板の前側の平面内に配置される。

一実施形態（図示せず）によれば、モノリシックマトリックスアレイは、単一の基板上でエピタキシャル成長したエレクトロルミネッセンス素子層、特にｎドープＧａＮの第１の層およびｐドープＧａＮの第２の層から形成され、同じ基板上に位置する複数の画素を形成するために（研削および／または切除によって）スライスされた、エレクトロルミネッセンス素子を備えてもよい。このような設計の結果、すべてが同じ基板上に配置され、その各々が選択的に起動され得るように電気的に接続された、複数のエレクトロルミネセンスブロックとなる。

この別の実施形態による実現の一例では、モノリシックマトリックスアレイの基板は、１００μｍから８００μｍの間に含まれる、特に２００μｍに等しい厚さを有することができ、各ブロックは、各々５０μｍから５００μｍの間、好ましくは１００μｍから２００μｍの間に含まれる、長さおよび幅を有することができる。一変形例では、長さおよび幅は等しい。各ブロックの高さは、５００μｍ未満、好ましくは３００μｍ未満である。最後に、各ブロックの出射面は、エピタキシャル成長が行われるのとは反対の側に、基板を介して形成され得る。隣接する画素を隔てる距離は、１μｍ未満、特に５００μｍ未満であってもよく、これは好ましくは２００μｍ未満である。

エレクトロルミネッセンスブロックのモノリシックチップに関して：

画素数は、２５０から数千の間に含まれ得る。典型的な値は、約１０００画素である。

これらの全体的な形状は、通常は正方形であるが、長方形であってもよい。これらのアスペクト比は、１：１から１：５の間に含まれる。

単位画素（すべての既知の場合は正方形であるが、場合により長方形）のサイズは、現在の技術水準では１００から３００μｍ以下（最新世代のＬＥＤでは４０μｍ程度）である。

同じ基板からそれぞれ突出するエレクトロルミネッセンスロッド、すなわち上述のようなロッド、および同じ基板上に重ねられたエレクトロルミネッセンス層をスライスすることによって得られるエレクトロルミネッセンスブロックの両方に適用可能な一実施形態（図示せず）によれば、モノリシックマトリックスアレイは、エレクトロルミネッセンス素子が少なくとも部分的に埋め込まれたポリマーの層をさらに備えてもよい。したがって、層は、基板の全範囲に、またはエレクトロルミネッセンス素子の所与のグループの周りのみに延在してもよい。特にシリコーン系であってもよいポリマーは、光線の拡散を妨げることなくエレクトロルミネッセンス素子を保護できる、保護層を形成する。さらに、素子のうちの１つによって放射された光線の少なくとも一部を吸収し、前記吸収された励起光の少なくとも一部を励起光のものとは異なる波長を有する放射光に変換することができる、波長変換手段、例えば発光団を、このポリマーの層に組み込むことが可能である。発光団は、ポリマーのバルクに埋め込まれてもよく、またはこのポリマーの層の表面に配置されてもよい。ポリマー層なしで、半導体チップ上にリンを真空蒸着することも可能である。光源は、画素化光源の出射面に向かって光線を偏向させるために、反射材料のコーティングをさらに備えてもよい。

ミリメートル未満の寸法のエレクトロルミネッセンス素子は、基板と実質的に平行な平面内で、所与の出射領域を規定する。この出射領域の形状は、これを形成するエレクトロルミネッセンス素子の数および配置に依存することが理解されるだろう。したがって、実質的に長方形の放射領域を規定することが可能であるが、後者は、本発明の範囲を逸脱することなく変動し、任意の形状をとり得ることが理解されるだろう。

選択的に起動させることができる発光素子は、二次光源であってもよい。例えば、一次光源は、マイクロメカニカル装置、例えばデジタルマイクロミラー装置のミラーの表面を照明し、ミラーからの選択的な反射によって、画素を形成することができる二次光の放射を形成することができる。

１つの可能性によれば、生成されたビームの視野によってカバーされる横方向角度セクターは、１４°より大きく、またはさらには２０°以上であり、および／または好ましくは３０°未満である。

例として、光源４の画素のマトリックスアレイは、その最大寸法と最小寸法との間で、少なくとも２、および／または最大で４のアスペクト比を有する長方形の形状を有することができる。

ここで、図２Ａおよび図２Ｂを参照して、投影システムの第１の実施形態について説明する。

この構成は、図示されるものの中で最も単純である。具体的には、光学装置は、３つのレンズのみを備える。次いで、第１の光学ユニット５は、レンズ５１からなる。後者は、有利にはメニスカス／凸レンズである。これは、クラウンガラスからなってもよい。発生しやすい収差を制限するために、その屈折率は、有利には比較的高く、例えば少なくとも１．６５に等しい。レンズ５１は、視野レンズとして機能し得る。その光強度は非常に低く、ゼロであってもよい。

図示される実施形態では、光源４によって生成された光は、レンズ５１に直接入射する。次に、光線は、第２の光学ユニット６の方向に光線が通過するための開口を規定して（前記光線に対する周辺絞りを形成するように）好ましく設定された開口の絞りとして機能する瞳７を通過する。第２の光学ユニットは、ここではレンズ６１およびレンズ６２からなる、少なくとも１つのダブレットを備える。レンズ６１は、本質的に発散性である。ここでは、これは両凹レンズの形態をとるが、負の光強度を得られるようにする他の構成を有することもできる。例えば、適切な曲率の凹／平面、または凸／凹構成が良好な代替であり得る。好ましくは、このレンズはフリントガラスからなる。その屈折率は、有利には１．７以上である。

第１の光学ユニット５と第２の光学ユニット６との対称性に着目する。より正確には、その屈折界面がここではレンズ５１の出射面によって形成される、第１の光学ユニット５の出射屈折界面は、瞳７から距離ｄ_１に位置し、並行して、その反対側で、その屈折界面がここではレンズ６１の入射面によって形成される、第２の光学ユニット６の入射屈折界面は、瞳７から距離ｄ_２に位置する。距離ｄ_１およびｄ_２は、寸法公差に関する前述の条件の範囲内で、同一になるものとする。

光学ユニット６のダブレットの第２のレンズ６２は、有利には収束レンズであり、これはクラウンガラスからなり、好ましくは高い屈折率、有利には１．５以上、さらには１．６５の屈折率を有する。

図２Ａの例では、レンズ６２は両凸であるが、適切な曲率の平凸レンズ、または凸／凹レンズなど、所望の収束を得られるようにする他の配置も可能である。

この場合、以下の実施形態のように、少なくともダブレットの各々において、フリントガラスレンズおよびクラウンガラスレンズの少なくともいくつかを交互配置することが有利であることに留意されたい。

有利には、レンズの屈折界面の少なくともいくつか、好ましくはすべてが球面（または平面）である。

図２Ｂは、光源１の様々な画素からの、この実施形態による光線の経路の一例を提供する。

図３Ａおよび図３Ｂは、上述の状況の変形例を示す。

したがって、第１の光学ユニット５は、この場合、収束性の第２のレンズ５２を有する。上記のように、図が両凸レンズを示していても、収束が保証されることを可能にする他の配置も可能である。この構成では、第１のユニット５の出射屈折界面は、レンズ５２の出射面によって形成される。すると、ｄ_１はこの面に対して測定される。

対応する光線の経路は、図３Ｂに示されている。

図４Ａおよび図４Ｂに表される状況で、光学ユニット５は、３つのレンズ５１、５２、５３が関連している点で、より複雑である。レンズ５１は、他の実施形態に関連して上述されたものと同等であってもよい。上記のように、これは投影フィールドを設定することができる。この構成では、レンズ５２およびレンズ５３を関連付けるダブレットがこれに続く。

レンズ５２は収束性である。これは好ましくはクラウンガラスからなり、有利には、具体的には少なくとも１．５、またはさらには１．６５の、高い屈折率を有する。図３Ａの実施形態のように、図では両凹であるが、他の形状も可能である。

レンズ５３は、発散性である。これはフリントガラスからなってもよく、その屈折率は、少なくとも１．７に等しい。これは、ここでは凹状の入射面と凸状の出射面とを有するが、上述のように、負の倍率のレンズを達成する他の方法もある。この場合、距離ｄ_１を決定するときに使用されるのは、レンズ５３の出射面である。

したがって、この場合、特定の対称性で瞳７の周りに配置された２つのダブレットが存在する。

有利には、これら２つのダブレットは、瞳７の周りに分布するように、同等の光強度（これは、１０％以内では同一の場合であると考えられる）を有するようになっている。

さらに、図４Ａは、それぞれ第１のダブレットの入射面と瞳７との間、および瞳７と第２のユニット光学のダブレットの第２のレンズ６２の入射面との間の距離ｄ３およびｄ４を示す。したがって、これは、システムの対称性をさらに高める。具体的には、これにより、フリントガラスレンズおよびクラウンガラスレンズを瞳７の周りに分布させることが可能になる。好ましくは、フリントガラスレンズは同一の屈折率（１０％以内）を有する。２つのダブレットのクラウンガラスレンズについても同様である。

好適な構成では、発散性のフリントガラスレンズは、瞳７に最も近い要素であり、収束性のクラウンガラスレンズは、この対のダブレットの外部素子であることに留意されたい。

図４Ｂは、この構成で光線が取る経路の一例を示す。

任意選択的に、レンズ５１の屈折率は、ダブレットの対応するレンズのクラウンガラスの屈折率に等しくてもよい（１０％以内）。

任意選択的に、装置は、６つ以上のレンズを備えてもよい。具体的には、第２の光学ユニットには、ダブレットに続く、好ましくは収束性の、（少なくとも１つまたは）２つ以上の追加のレンズが設けられてもよい。フリントガラスおよびクラウンガラスレンズはまた、交互配置されてもよい。

本発明は、上記の実施形態に限定されず、請求項によって網羅されるすべての実施形態に及ぶ。

Claims (12)

1. 選択的に起動させることができる複数の発光素子を備える画素化光源（４）と相互作用することができる光ビームを投影するための光学装置であって、光線の進行方向に連続して、第１の光学ユニットと、瞳と、第２の光学ユニットと、を備え、前記第１の光学ユニットは、前記瞳から第１の距離（ｄ１）に位置する出射屈折界面を備え、前記第２の光学ユニットは、前記瞳から第２の距離（ｄ２）に位置する入射屈折界面を備え、前記第２の距離（ｄ２）は、前記第１の距離（ｄ１）と実質的に同一であり、前記第１の光学ユニットは、収束レンズを備え、前記第２の光学ユニットは、レンズダブレットを備え、前記レンズダブレットの前記レンズの一方は、フリントガラスからなり且つ発散性であり、前記レンズダブレットの前記レンズの他方は、クラウンガラスからなり且つ収束性であり、当該光学装置は、１未満の開口数を有する、ことを特徴とする、光学装置。
2. 前記第１の光学ユニットは、前記第１の光学ユニットの前記入射屈折界面を形成する第１の収束レンズと、前記第１の収束レンズの直後の第２の収束レンズと、を備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１の光学ユニットは、前記第２の収束レンズの直後に発散レンズを備える、請求項２に記載の装置。
4. 前記第２の収束レンズおよび前記発散レンズはレンズダブレットを形成し、前記レンズダブレットの前記第２の収束レンズ及び前記発散レンズの一方は、クラウンガラスからなり、前記レンズダブレットの前記第２の収束レンズ及び前記発散レンズの他方はフリントガラスからなる、請求項３に記載の装置。
5. 前記第１の光学ユニットの前記レンズダブレットおよび前記第２の光学ユニットの前記レンズダブレットの前記レンズは、前記光線の進行方向に交互配置されたフリントガラスレンズおよびクラウンガラスレンズである、請求項４に記載の装置。
6. 前記第１の光学ユニットの前記レンズダブレットおよび前記第２の光学ユニットの前記レンズダブレットは同一の光強度を有する、請求項３から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記第１の光学ユニットおよび／または前記第２の光学ユニットは、少なくとも１．６に等しい屈折率を有する少なくとも１つのフリントガラスレンズを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記第１の光学ユニットおよび／または前記第２の光学ユニットは、少なくとも１．４５に等しい屈折率を有する少なくとも１つのクラウンガラスレンズを備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記フリントガラスレンズは、５０未満のアッベ数を有する、および／または、前記クラウンガラスレンズは、４５を超えるアッベ数を有する、請求項５に記載の装置。
10. 請求項１から９のいずれかに記載の装置と、選択的に起動させることができる複数の発光素子が設けられ、セグメント化された光ビームを放射するように構成された画素化光源と、を備えるモジュール。
11. 前記光ビームは、地面に書き込む機能を実行する、請求項１０に記載のモジュール。
12. 前記光ビームは、全体的なハイビームの少なくとも一部を形成する、請求項１０および１１のいずれか一項に記載のモジュール。

Images