CN105121942A - 用于机动车的前大灯和用于产生光分布的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于机动车的前大灯和用于产生光分布的方法，前大灯具有：至少一个可调整的激光光源(1a…1d)，其激光射线通过可摆动的、由镜子操控装置(9)操控的微镜(7)转向到光转变器件(8)上：和投射***(12)，其用于将在光转变器件处产生的照明图像投射到行车道上，在前大灯中设置至少两个激光光源(1a…1d)，为它们关联有激光操控装置(3)以用于调整射线强度，在每个激光光源与微镜(7)之间布置有光学***(5a…5d)以用于分别形成具有预定的射线截面的激光射线(6a…6d)，微镜以固定的频率围绕轴线摇动，其中，至少两个激光光源的形成的射线通过微镜换向以用于在发光面(8)上形成至少两个彼此贴靠的水平光带(10a…10d)。

Description

用于机动车的前大灯和用于产生光分布的方法
技术领域
本发明涉及一种用于产生借助机动车前大灯在行车道上预定的光分布的方法，在其中至少一个经调整的激光射线通过可摆动的微镜转向到光转变器件上并且将在光转变器件处产生的照明图像(Leuchtbild)投射到行车道上。
本发明同样涉及一种用于机动车的前大灯，其具有：至少一个可调整的激光光源，其激光射线通过可摆动的、经由镜子操控装置操控的微镜转向到光转变器件上；和投射***，其用于将在发光材料层处产生的照明图像投射到行车道上。
背景技术
现在在机动车中使用激光光源获得重要意义，因为例如激光二极管的尺寸相比于通常的发光二极管更小，这实现更有柔性且更高效的安装实现方案，并且还可显著提升光束的光密度以及光效率。
然而在已知的实现方案中没有发出直接的激光射线，以避免由于高功率的极度成束的光线危害人和其他生物的眼睛。而是将激光射线在连接在中间的转换器(其含有发光转换材料，简称“磷光体”)上从例如蓝光优选转变成“白”光。
由文献已知EP2063170A2开头提及类型的用于机动车的前大灯，在其中为了利用抗眩目的有适应性的远光照亮行车道可取决于其他的道路使用者略过确定的区域。激光的射线通过可在至少两个空间方向上运动的微镜转向到发光面上，其含有磷光体以用于将激光光线优选转变成白光。借助于棱镜将发光面的照明图像投射到行车道上。因为微镜必须使集中的激光射线偏转，所有其经受相应很高的比表面载荷，由此微镜的结构变得更昂贵。
文献DE102008022795A1公开了一种机动车前大灯，在其中将颜色为红、绿、蓝的三个半导体激光器的射线通过消色透镜结合成白色射线，其碰到围绕两个轴线摇动的镜子上。控制装置如此调整射线功率，即，以预定的功率照射镜子的预定区域。镜子可在一种实施方式中具有包含转换材料的涂层。在另一实施方案中设置有受操控的微镜阵列。激光射线在此碰到扩散器上，其同时以转化光的方式来实施并且照亮微镜阵列。通过投射光学***可将通过镜阵列产生的期望的图像投射到行车道上。
更具体地讲，期望自适应前大灯***(AFS=AdaptiveFrontlightingSystems)的具有高分辨率和短的反应时间的多功能性。然而，已知的装置或者在其复杂性方面非常高，或者在至少一个方向上(通常在水平方向上)显示出有分辨率问题。这还适用于用于照亮LED矩阵的前大灯，其中，可可选地接通或断开矩阵的分区。在此，分辨率在有利的情况下为1.5°。
发明内容
本发明的目的在于提供一种代表性的类型的方法和前大灯，其在没有很高复杂性的构造的情况下在水平方向上具有改善的分辨率并且迎合对AFS功能的上述要求。
该目的利用开头所述类型的方法实现，在其中根据本发明将至少两个激光光源的激光射线以预定的射线截面通过围绕轴线摇动的微镜转向到光转变器件上以用于产生至少两个在光转变器件处彼此贴靠的光带。
如果至少一个激光光源的激光射线扇状散开成射线带，前大灯的功能性可显著提高。
此外适宜的是，光带的长度通过微镜的摇动幅度调节。
特别有利的是，通过射线成型光学***和/或选择发光面与光学***的焦点的距离确定在光转变器件处产生的投影的形状和大小。
为了实现提及的目的，还可考虑上面说明类型的前大灯，在其中根据本发明设置至少两个激光光源，为其关联有激光操控装置以用于调整射线强度，在每个激光光源与微镜之间布置有光学***以用于分别形成具有预定的射线截面的激光射线，微镜以固定的频率围绕轴线摇动，其中，至少两个激光光源的射线通过微镜换向以用于在光转变器件处形成至少两个彼此贴靠的光带，其中，光带彼此的间距通过至少两个激光光源的形成的激光射线的相互的角度确定，在光转变器件处光带的长度通过微镜的摇动幅度确定，并且光带的宽度通过射线截面确定。
为了获得没有干扰性的暗条纹的照明图像，推荐光带没有间距地贴近彼此紧接。
有利的是，微镜以其机械的固有频率通过镜子操控装置操控。
此外，在一种适宜的扩展方案中可设置成，微镜的摆动幅度可通过镜子操控装置改变。
本发明的一种实践上适用的改进方案设置成，至少两个激光光源的成扇状散开的射线通过微镜换向以用于在光转变器件处形成至少两个相叠的水平光带。
在此，如果设置有三个激光光源以用于在发光面上形成三个相叠的光带，则得到一种有利的变体，其中，照明图像的投射到行车道上的光带可相应于远光、明暗界限和近光。
有利地，光带可具有不同的高度，以便例如提高在远光区域中的垂直分辨率。
附图说明
下面借助示例性的实施方式进一步阐述本发明连同在附图中说明的其他的优点。其中：
图1在示意性的附图中显示了前大灯的对于本发明重要的组件和其相互关系，并且
图1a和1b显示了根据本发明的前大灯的发光面的照亮的其他可能性。
具体实施方式
现在参考图1进一步阐述本发明的实施例。尤其示出了对于根据本发明的前大灯重要的部分，其中显而易见的是机动车前大灯还含有很多其他的部件，其使得前大灯能够有意义地使用在机动车(例如尤其客车或摩托车)中。前大灯的光学技术上的起点为分别发出相应利用2a、2b、2c和2d表示的激光射线的四个激光光源1a、1b、1c和1d，并且为激光光源11至16关联有激光操控装置3，其中，操控装置3用于供电并且还设立成用于调整单个激光的射线强度。结合本发明，将“调整”理解成可改变激光光源的强度，这应在接通和断开的意义中是连续的或脉冲式的。重要的是，可根据在哪个角度位置处存在随后进一步说明的镜子来模拟地动态改变光功率。附加地还存在解调和断开确定的时间的可能性，以便没有照亮限制的部位。
激光操控装置3本身又含有中央的前大灯操控装置4的信号，传感器信号s1…si…sn可输送给该前大灯操控装置。控制和传感器信号可一方面例如为用于将远光变换成近光的切换指令或另一方面为由光传感器或摄影机采集的信号，其探测在行车道上的照明情况。
激光光源1a、1b、1c、1d例如发出蓝光或UV光，其中，在激光光源之后分别布置有光学***5a、5b、5c、5d，以便赋予由激光光源发出的激光射线2a、2b、2c、2d的截面期望的形状。光学***5a、5b为展开式光学***，其中，这种展开式光学***尤其由实际上例如在用于激光射线的宽的扩展的全息摄影的领域中已知的展开式光学***构成，并且另一方面由前置于实际的展开式光学***的光带带头(Lichtbandvorsatz)构成。用于激光射线的射线生成的光学***是已知的并且在商业上可得到，例如Qioptiq集团的Linos激光光学***，其供货目录包括用于激光展开光学***的光带带头。在展开光学***5a、5b之后存在扇状散开的激光射线6a、6b，其截面不是“点状的”，而是“条状的”。
而用于激光射线2c、2d的光学***5c、5d为通常的集光***或散光***，因为在该光学***5c、5d之后存在的激光射线6c、6d应在其汇聚部位产生“点”，而不是产生“条”。
形成的激光射线6a、6b、6c、6d汇聚到微镜7上并且反射到在本示例中构造为发光面的光转变器件8上，其例如以已知的方式具有用于光转变的磷光体。磷光体例如将蓝光或UV光转变成“白”光。结合本发明将“磷光体”完全总地理解成这样的物质或物质混合物，其将一种波长的光转变成另一波长的光或将波长混合尤其转变成“白”光，这可归入到概念“波长变换”。在此将“白光”理解成这样的光谱成分的光，其对于人类引起颜色印象“白色”。措辞“光”当然不限于对于人眼可见的射线。对于光转变器件还考虑光电陶瓷，其为透明的陶瓷，例如YAG-Ce(掺铈钇铝石榴石)。
围绕仅仅唯一的轴线a摇动的微镜7由镜子操控装置9操控并且置于恒定频率的摇动中，其中，摇动尤其可相应于微镜的机械固有频率。镜子操控装置9本身还由前大灯操控装置4控制，以便可调节微镜7的摇动幅度，其中，还可设定围绕轴线a的不对称的摇动。微镜的操控是已知并且可以很多方式实现，例如静电地或电动地实现。在本发明的已证明的实施方式中，微镜7例如以几百赫兹的频率摇动并且其最大的摆幅取决于其操控从很小的几度至60°。微镜7的位置适宜地被反馈给镜子操控装置9和/或前大灯操控4。
形成的激光射线6a、6b、6c、6d在光转变器件8处、即在发光面8(其通常是平坦的、然而不必是平坦的)上产生水平光带10d、10c、10b、10a，其中，激光光源1a、1b、1c、1d相对于微镜7的角度如此调节，即，在发光面上的光带叠置并且彼此邻接，其中，光带彼此的间距优选为零。这可通过相应的调校激光光源1a、1b、1c、1d精确地调节并且在发光面上出现照明图像11，其由光带(在该情况下四个光带10a、10b、10c和10d)组成。照明图像11现在利用投射***12作为照明图像11'投射到行车轨道13上。使用仅仅三个激光光源以用于形成三个投射到行车轨道上的光带例如同样可行，因为光带此时可相应于远光、明暗界限和近光(前场光)。
在象征性地示出的光转变器件8(即发光面)右边示意性地示出了投影，其在镜子7静止时可见并且在此相应于相应的激光射线截面。激光射线6c、6d作为投影产生“光点”6d'、6c'，其中，光点的大小尤其通过发光面和微镜7相对于光学***5c、5d的位置确定。
还应指出的是，在附图中每两个光带、即10a、10b或10c、10d同样高地绘制，然而单独的“条带”6b'、6a'或6d'、6c'在实践中不是一样“高”。例如，用于远光的光带可“高于”用于近光或明暗界限的光带，其在高度方向上的尺寸最小。在改变单独的光带的高度时，显然还必须改变激光或激光射线彼此的角度，以便再次使得在光带之间的距离为零。
措辞“行车道”在此用于简化的表示，因为显然取决于现场的给定条件：图像11'是否实际上位于行车道上或附加地延伸。原则上，投射到垂直面上的图像11'相应地相应于与机动车照明技术相关的有关标准。此外，应显而易见的是，措辞“水平地”在此应以相对的意义来理解并且设计平坦的行车道或车辆的正常位置。原则上，投射到行车道13上的图像11'的光带10a'、10b'和10c'基本上但非必须地是水平的，这更加适用于在发光面8上的光带10a、10b、10c。
现在显而易见的是，照明图像11和因此行车道照明11'一方面可通过调节微镜7的摇动幅度改变，由此改变水平光带10a、10b、10c、10d的长度，并且通过调节单独的激光光源1a、1b、1c、1d的强度还可改变在每个光带内的强度分布。为此应注意到的是，可实现以很高的频率操控激光光源(应脉冲式地或连续地调整强度)，从而当特别的地形或行驶情况需要时、如当传感器探测到迎面而来的车辆或行人并且与此相应地期望相应地改变行车道照明11'的几何形状和/或强度，可与微镜7的相应的位置协调地不仅调节而且快速改变在光带内的任意的光分布。
图1a和图1b示意性地显示了操控更确切地说利用四个或五个扇状散开的激光射线照亮发光面8的其他可能性。在图1a中示出，中间的水平光带可分成两个并排而置的光带10ba和10bb，从而获得相叠且并排而置的光带。在此近光例如由两个光源的两个条带形成。
另一方面，如图1b说明的那样，同样可行的是，如果镜子7相应地摇动，照明图像由并排而置的光带101…105组成。
为了反映目标明确的点或条带(其在其水平的伸展方面是可控的)，可取决于激光光源镜子的当前位置脉冲式地进行操控。例如为了实现光仅以0°至+10°从光学***离开，相应的激光在微镜的相应于该范围的角度的情况下被切断并且因此光仅在0°至+10°的范围中被辐射。
与传统的AFS***相比，根据本发明的方法和前大灯提供的优点是实现在水平方面非常高的理论上无穷大的分辨率，因为由于微镜的相应的摇动，光源可在任意时刻被高效地接通。同样通过严格界定光亮的对象的渐隐区域而出现很小的散射光值，这使得实现非常好地显示出该区域。
相比于已知的解决方案，在其中微镜围绕两个轴线摇动，得到显著减小镜子和激光操控装置的复杂性。在已知的解决方案中，更确切地说需要镜子在x方向上约250Hz的摇动频率和在y方向上约10kHz的摇动频率，以便产生对眼睛无闪烁的图像。如果基于在实践中必需200像素的分辨率，因此必需激光的为最高2MHz的脉冲频率，这可在***的EMV特性方面引起很大困难并且在HF线路方面必须设计具有很高花费的线路长度以及导线引导。

Claims (12)

1.一种用于借助机动车前大灯在行车道(13)上产生预定的光分布的方法，在其中将至少一个经调整的激光射线(2a…2d)通过可摆动的微镜(7)转向到光转变器件(8)上，并且将在所述光转变器件处产生的照明图像投射到行车道上，
其特征在于，
将至少两个激光光源(1a…1d)的激光射线(2a…2d)以预定的射线截面通过可围绕轴线摇动的微镜(7)转向至所述光转变器件以用于产生至少两个在所述光转变器件(8)处彼此贴靠的光带(10a…10d)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使至少一个激光光源(1a,1b)的激光射线(2a,2b)成扇状散开成射线带。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述光带(10a…10d)彼此的间距通过所述至少两个激光光源(1a…1d)的激光射线(2a…2d)的彼此的角度和/或通过所述微镜(7)的摇动幅度确定。
4.根据权利要求1、2或3中任一项所述的方法，其特征在于，所述光带(10a…10d)的长度通过所述微镜(7)的摇动幅度调节。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，通过射线成型光学***(5a,5b)和/或选择所述光转变器件(8)与这个光学***的焦点的距离确定在发光面上产生的投射(6a'…6d')的形状和大小。
6.一种用于机动车的前大灯，其带有：至少一个可调整的激光光源(1a,1b,1c,1d)，所述激光光源的激光射线(2a…2d)通过可摆动的、由镜子操控装置(9)操控的微镜(7)转向到光转变器件(8)上；和投射***(12)，其用于将在所述光转变器件处产生的照明图像投射到行车道(13)上，
其特征在于，
设置有至少两个激光光源(1a,1b,1c,1d)，为其关联有激光操控装置(3)以用于调整射线强度，
在每个激光光源和所述微镜(7)之间布置有光学***(5a,5b,5c,5d)以用于分别形成具有预定的射线截面的激光射线(6a,6b,6c,6d)，
所述微镜以固定的频率围绕轴线摇动，其中，所述至少两个激光光源的射线通过所述微镜换向以用于在所述光转变器件(8)处形成至少两个彼此贴靠的光带(10a…10d;10ba,10bb,10c;101…105)，
其中，所述光带彼此的距离通过所述至少两个激光光源的形成的激光射线(6a…6d)的相互的角度确定，在所述光转变器件处所述光带的长度通过所述微镜的摇动幅度确定，并且所述光带的宽度通过射线截面确定。
7.根据权利要求6所述的前大灯，其特征在于，所述光带(10a,10b,10c,10d)贴近地没有间距地彼此紧接。
8.根据权利要求6或7所述的前大灯，其特征在于，所述微镜(7)以其机械的固有频率通过镜子操控装置(9)操控。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的前大灯，其特征在于，所述微镜(7)的摇动幅度可通过所述镜子操控装置改变。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的前大灯，其特征在于，所述至少两个激光光源的射线通过所述微镜(7)换向以用于在所述光转变器件(8)处形成至少两个叠置的水平光带(10a,10b,10c,10d)。
11.根据权利要求10所述的前大灯，其特征在于，设置有三个激光光源(1a,1b,1c)以用于在所述光转变器件(8)处形成三个叠置的光带(10a,10ab,10bb,10c)，其中，照明图像的投射到所述行车道上的光带相应于远光、明暗界限和近光。
12.根据权利要求11所述的前大灯，其特征在于，所述光带(10a,10ab,10bb,10c)具有不同的高度。
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