CZ2019768A3 - Osvětlovací zařízení vozidla s laserovým zdrojem záření - Google Patents

Osvětlovací zařízení vozidla s laserovým zdrojem záření Download PDF

Info

Publication number
CZ2019768A3
CZ2019768A3 CZ2019768A CZ2019768A CZ2019768A3 CZ 2019768 A3 CZ2019768 A3 CZ 2019768A3 CZ 2019768 A CZ2019768 A CZ 2019768A CZ 2019768 A CZ2019768 A CZ 2019768A CZ 2019768 A3 CZ2019768 A3 CZ 2019768A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
light
laser
screen
mems
output
Prior art date
Application number
CZ2019768A
Other languages
English (en)
Inventor
Jan KratochvĂ­l
Jan Ing. Kratochvíl
Michaela Duliakova
Michaela Ing. Duliakova
Original Assignee
Varroc Lighting Systems, s.r.o.
Varroc Lighting Systems, s.r.o
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Varroc Lighting Systems, s.r.o., Varroc Lighting Systems, s.r.o filed Critical Varroc Lighting Systems, s.r.o.
Priority to CZ2019768A priority Critical patent/CZ2019768A3/cs
Priority to DE102020132020.5A priority patent/DE102020132020A1/de
Priority to US17/114,578 priority patent/US11079086B2/en
Publication of CZ2019768A3 publication Critical patent/CZ2019768A3/cs

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/60—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
    • F21S41/67—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on reflectors
    • F21S41/675—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on reflectors by moving reflectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q3/00—Arrangement of lighting devices for vehicle interiors; Lighting devices specially adapted for vehicle interiors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/16—Laser light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/25—Projection lenses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/285—Refractors, transparent cover plates, light guides or filters not provided in groups F21S41/24 - F21S41/2805
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/36—Combinations of two or more separate reflectors
    • F21S41/365—Combinations of two or more separate reflectors successively reflecting the light
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2113/00—Combination of light sources
    • F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours
    • F21Y2113/13—Combination of light sources of different colours comprising an assembly of point-like light sources
    • F21Y2113/17—Combination of light sources of different colours comprising an assembly of point-like light sources forming a single encapsulated light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/30—Semiconductor lasers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

V cestě záření odraženého řízeným odrazným skenovacím zrcátkem (20) MEMS (2) je situován zobrazovací optický prvek a dále pak výstupní optika (5). Laserový zdroj záření a MEMS (2) jsou napojeny na napájecí a řídicí zařízení (3). Laserový zdroj záření je tvořen RGB laserovým zdrojem (1) záření s výstupním bílým světlem (W). Zobrazovací optický prvek je tvořen obrazovkou (4), která je uzpůsobena pro přeměnu úzkého paprsku laserového bílého světla (W) směrovaného na plochu obrazovky (4) z RGB laserového zdroje (1) řízeným odrazným skenovacím zrcátkem (20) MEMS (2) v každém bodě plochy obrazovky (4) na bodový zdroj (X) stejného bílého světla (W) na ploše obrazovky (4). Toto stejné bílé světlo (W) má od tohoto bodového zdroje na ploše obrazovky (4) kulovou vlnoplochu (K) šíření bílého světla (W) a má stejnou vlnovou délku (λ), jakou má bílé světlo (W) směrované řízeným odrazným skenovacím zrcátkem (20) MEMS (2) na obrazovku (4).

Description

Vynález se týká osvětlovacího zařízení vozidla obsahujícího laserový zdroj záření, přičemž v cestě laserového záření je situováno polohově řízené zrcátko MEMS, přičemž v cestě záření za MEMS je situován zobrazovací optický prvek a výstupní optika, přičemž laserový zdroj a MEMS jsou napojeny na napájecí a řídicí zařízení.
Dosavadní stav techniky
Světelné zařízení, zejména projektorový systém světlometu pro motorová vozidla, obsahuje alespoň jednu optickou soustavu obsahující výkonný světelný zdroj a optické elementy. Světelný zdroj emituje světelné paprsky a optické elementy jsou soustavou lámavých a odrazových ploch, rozhraní optických prostředí a clon, které ovlivňují směr světelných paprsků při vytváření výstupní světelné stopy. V moderních světlometech motorových vozidel se hojně užívají projektorové systémy obsahující světelné jednotky uzpůsobené k zesilování světla stimulovanou emisí záření, tzv. laser. Laser je ve světlometech používán jako optický zdroj elektromagnetického záření ve formě světlo emitujících diod. Diody pracují na principu elektroluminiscence, kdy po zavedení elektrického napětí dochází v místě PN přechodu k přeměně elektrické energie na světlo. Toto světlo je z laserové diody vyzařováno jako koherentní a monochromatické. Světlo emitované laserovými diodami má nej častěji modrou barvu, takže pro užití ve světlometech automobilu prochází světelné paprsky konvertorem, nej častěji ve formě žlutého fosforu, například YAG, který mění modré světlo na světlo bílé.
Laserové diody tedy mohou být, na rozdíl od běžných LED, použity v aplikacích, kde je zapotřebí vytvořit ostře směrový paprsek světla. Ze spisů U820110280032A1, W02015140001A1, U820150043233A1, W02014121315A1 jsou známa světelná zařízení, kde laser diody umožňují přesně zaměřit světelné paprsky daným směrem a zasáhnout i velmi vzdálený bod, což se u předních světlometů motorových vozidel využívá pro zajištění dálkové světelné funkce. Světlo může být dle platných předpisů vyzařováno až do vzdálenosti 600m před vozidlem. Díky podstatně vyšší účinnosti optických systémů konstruovaných pro laserové zdroje lze docílit vyššího výkonu světlometů. Jas laserového zdroje může být až lOOx vyšší, přičemž optické systémy obsahující laserovou diodu se oproti konvenčních LED vyznačují 50% nižší spotřebou energie. Nevýhodou většiny současných laserových optických konceptů j e skutečnost, že výhody laserových diod jsou využívány zejména pro fúnkci dálkové světelné funkce, kde j e potřeba zajistit světelnou stopu o vysoké intenzitě, přičemž výše uvedené laserové systémy nejsou přizpůsobeny ke změnám světelné charakteristiky výstupního světelného svazku v závislosti na podmínkách, ve kterých se vozidlo nachází, například neoslnění protijedoucího řidiče, šířka světelného svazku dle rychlosti vozidla, směr vysílání světelného svazku dle polohy volantu apod.
Další nevýhodou laserových, ale 1 LED, optických konceptů je skutečnost, že přílišná intenzita světla může poškodit zrak a světlomety vozidel musí být vybaveny bezpečnostními prvky, aby nedocházelo k překročení bezpečnostních limitů, zejména v případě poškození konvertorových substancí č i samotných laserových diod. Bezpečnostní prvky při emitaci laserového paprsku jsou popsány například ve spisech W02014072227A1, EP2821692A1, W02015049048A1, W02012076296A3, U88502695B2.
Ze spisu EP2954256B1 je známo řešení, kdy světelná charakteristika výstupního světelného svazkuj e zajišťována prostřednictvínl alespoň dvou laserových diod, kdy jednotlivé modulované laserové paprsky jsou směrovány na konvertor světla prostřednictvím otáčení mikrozrcadla. Nevýhodou tohoto řešení je skutečnost, že promítaný světelný obraz sestává z několika segmentů,
-1 CZ 2019 - 768 A3 kdy každému segmentu přísluší jedna laserová dioda a optický koncept j e tak poměrně finančně nákladný a opticky neúčinný.
Ze stavu techniky jsou známy difrakční děliče laserového paprsku sestávající z binární mřížky, která j e navržená tak, aby dělila koherentní světlo vycházející z laserové diody na daný počet světelných proudů. Ze spisu U820140307457, C220150890 jsou známy svítilny, kdy je světlo vyzařované jednou laserovou diodou rozděleno děličem, do většího počtu dílčích paprsků. Dělič funguje jako směrovač fotonů pro nasměrování fotonů do předem určeného prostoru. Nevýhodou současného stavu techniky je skutečnost, že optické soustavy obsahující dělič laserového paprsku jsou určeny pro signální funkce a nejsou uzpůsobeny k vytváření požadované výstupní charakteristiky pro osvětlení vozovky před řidičem. Další nevýhodou j e skutečnost, že mikrozrcadlo se otáčí pouze kolem jedné osy, čímž j e možné ovlivňovat výsledný obraz pouze v jednom směru a z každé laserové diody tak lze vytvořit pouze pruh světla.
Ze spisu US4868721 je známo řešení, které obsahuje sestavu otočných/oscilujících mikrozrcadel, které umožňuje ovlivňovat výsledný obraz ve dvou směrech. Mezi laserovou diodou a zrcadlem je situován modulátor světla umožňující ovlivnit světelné charakteristiky laserového svazku paprsků nebo dokonce laserový svazek paprsků zcela přerušit. Nevýhodou toho řešení je skutečnost, že modulátor ovlivňuje světelný paprsek před dopadem na mikrozrcadlo, čímž není umožněno ovlivňovat světelnou charakteristiku světelného svazku po odrazu od mikrozrcadla.
Ve spisu U320130058114j e popsáno řešení, kdy světelné paprsky odražené sestavou mikrozrcadel jsou směrovány optickou sestavou zahrnující difraktivní elementy ve formě čoček a hranolů, čímž j e umožněno vytvořit světelný obraz sestávající z několika segmentů různých tvarů, přičemž v každém segmentu je možné docílit jiných světelných charakteristik. Nevýhodou tohoto řešení je skutečnost, že nelze vytvořit asymetricky složený světelný obraz a dynamicky ovlivňovat světelnou charakteristiku výstupní světelné stopy, například nelze vytvořit neosvětlenou část uvnitř jednoho segmentu výsledného světelného obrazu.
Ze spisů DE19907943, EP2063170, DE102008022795, DE102011080559A1, EP2990264 jsou známy další laserové optické systémy, které jsou vybaveny mikrozrcadly nebo mikro-optickoelektro-mechanickými systémy, tzv. MOEMS. MOEMS prvky jsou nejčastěji tvořeny soustavou malých zrcátek, které na mikrometrové úrovni umožňují dnes přímo řídit, směrovat a tvarovat světlo předtím, než světlo dopadne na konvertor laserového svazku paprsků. Nevýhodou dosud známých laserových konceptů je skutečnost, že otáčení/oscilace mikrozrcadel je prováděno rezonančním způsobem, kdy mikrozrcadlo kmitá se stejnou frekvencí a amplitudou, a pokud je nutné ovlivnit tvar výstupního světelného obrazu, je nutné vypnout laserový zdroj světla. Rovněž není možné mikrozrcadlo zastavit v určité pozici nebo odsadit/posunout osu otáčení/oscilace. Dochází k proměnlivé rychlosti mikrozrcadla, protože při změně směru otáčení dochází ke zpomalení rychlosti mikrozrcadla. V důsledku toho j e dosaženo nerovnoměrného rozložení intenzity světla. Aby bylo dosaženo rovnoměrné rozložení intenzity světla, musí dojít v určitý čas k vypnutí, zapnutí či k modulování laserového paprsku nebo svazku laserových paprsků.
Ze spisů USZOO4227984, US7428353 jsou známa technická řešení MOEMS, ovládající prostřednictvím řídících elektrických nebo elektromagnetických signálů úhel natáčení/náklonu mikrozrcadla, rozsah/úhel kmitání mikrozrcadla, rychlost a frekvenci kmitání, přičemž j e možné zajistit kmitání mikrozrcadla ve dvou na sobě nezávislých směrech.
Z CZ 2017-0036 je známo světelné zařízení, zejména projektorový systém světlometu pro motorová vozidla, obsahující laserový světelný zdroj, primární optickou soustavu s alespoň jedním difraktivním optickým prvkem a/nebo s alespoň jedním reflektivním optickým prvkem pro převedení monochromatického koherentního světla produkovaného laserovým světleným zdrojem nakolimovaný svazek koherentního světla, MOEMS obsahující jedno nebo více mikrozrcadel pro směrování koherentního světla ke konvertoru k jeho přeměně na bílé světlo, a sekundární optickou soustavu obsahující alespoň jeden difraktivní optický prvek a/nebo alespoň jeden reflektivní
- 2 CZ 2019 - 768 A3 optický prvek pro směrování bílého světla dále ven ze světelného zařízení a pro vytvoření světelného obrazce na zobrazovací ploše a/nebo ve specifických zónách před řidičem na vozovce. Systém obsahuje elektromagnetický řídicí systém napojený na MOEMS a na laserový světelný zdroj pro řízení, prostřednictvím vysílání elektrických nebo elektromagnetických signálů, u alespoň jednoho z mikrozrcadel změny úhlu jeho natočení, změny úhlu jeho kmitání a změny rychlosti a frekvence kmitání jeho volného konce, a pro řízení činnosti laserového světelného zdroje, pro řízenou změnu tvaru a/nebo polohy světelného obrazce podle aktuálních podmínek, ve kterých se vozidlo během svého provozu nachází.
Nevýhodou řešení podle CZ 2017-0036 je použití monochromatického laseru a primární optiky k dopravě světla na MOEMS prvek a dále pak použití vlnového konvertoru světla za MOEMS prvkem k přeměně monochromatického světla na bílé světlo, které je poté sekundární optickou vyzařováno ze světlometu. Takové řešení je složité a obnáší světelné a energetické ztráty po cestě světla od zdroje světla až za sekundární optiku.
Další světelná zařízení s laserovým zdrojem světla pro motorová vozidla jsou známa např. z US10260700B2, US2007109784A1, US2017334341A1, US2018029525A1, US2018045393A1, US2018149327A1, US2019092224A1 a WO2017137221A1.
Cílem vynálezu je odstranit shora uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky.
Podstata vynálezu
Cíle vynálezu je dosaženo osvětlovacím zařízením vozidla s laserovým zdrojem záření a MEMS prvkem, jehož podstata spočívá v tom, že laserový zdroj záření je tvořen RGB laserovým zdrojem záření, za kterým je uspořádán MEMS, který je opatřen řízeným odrazným skenovacím zrcátkem, a jehož optickému výstupu je přiřazena obrazovka uzpůsobená k přeměně dopadajícího úzkého paprsku laserového bílého světla v každém bodě své plochy do bodového zdroje stejného bílého světla s kulovou vlnoplochou šíření světla se zachováním vlnové délky bílého světla přicházejícího na obrazovku a odcházejícího z obrazovky, přičemž ve směru chodu světla za obrazovkou je uspořádána výstupní optika.
Takové osvětlovací zařízení je podstatně jednodušší z hlediska konstrukce i provozu, a přitom je univerzálním osvětlovacím prostředkem schopným vytvořit v podstatě libovolný proud výstupního světla potřebné velikosti, intenzity i tvaru.
Výhodná provedení vynálezu jsou předmětem závislých patentových nároků.
Objasnění výkresů
Vynález je schematicky znázorněn na výkresech, kde ukazuje obr. 1 využití vynálezu v zařízení se světlopropustnou obrazovkou a s vytvořeným bodovým zdrojem záření v ose svícení, obr. la využití vynálezu v zařízení se světlopropustnou obrazovkou a s vytvořeným bodovým zdrojem záření mimo osu svícení, obr. 2 využití vynálezu v zařízení se světloodrazivou obrazovkou a s vytvořeným bodovým zdrojem záření v ose svícení, obr. 2a využití vynálezu v zařízení se světloodrazivou obrazovkou a s vytvořeným bodovým zdrojem záření mimo osu svícení, obr. 3 detail z obr. 1 s naznačením vlnoploch, chodu světla a výstupním rozložením světla, obr. 3 a detail z obr. las naznačením vlnoploch, chodu světla a výstupním rozložením světla a obr. 4 detail z obr. 2 s naznačením vlnoploch, chodu světla a výstupním rozložením světla.
-3CZ 2019 - 768 A3
Příklady uskutečnění vynálezu
Vynález bude popsán na příkladech uskutečnění osvětlovacího zařízení vozidla s laserovým zdrojem záření a MEMS prvkem.
Laserový zdroj záření je tvořen RGB laserovým zdrojem 1 záření, který je napojen na napájecí a řídicí zařízení 3, přičemž je svým laserovým světelným výstupem 111 přiřazen optickému vstupu 21 mikro-elektronicko-mechanického-systému 2, dále jen MEMS 2.
Ve znázorněném provedení obsahuje RGB laserový zdroj 1 záření sestavu navzájem oddělených R a G a B laserových sub-zdrojů 10 záření, kde každý z těchto laserových sub-zdrojů 10 záření je napojen na napájecí a řídicí zařízení 3. Takový RGB laserový zdroj 1 dále obsahuje kombinátor 11 R a G a B laserových paprsků, který je svým vstupem 110 nebo svými vstupy přiřazen světelným výstupům navzájem oddělených Ra G aB laserových sub-zdrojů 10 záření. Kombinátor 11 RaG a B laserových paprsků je uzpůsoben pro sloučení oddělených R a G a B světelných paprsků do bílého světla W, které z kombinátoru 11 vystupují laserovým světelným výstupem 111 do dále zařazeného optického vstupu 22 mikro-elektronicko-mechanického-systému 2, dále jen MEMS 2,
MEMS 2 je opatřen řiditelně ve dvou na sebe kolmých osách ležících ve společné rovině přestavíteIným odrazným zrcátkem 20, zkráceně skenovacím zrcátkem 20, které je situováno za optickým vstupem 21 MEMS 2 šikmo vůči směru A příchodu bílého světla W od RGB laserového zdroje 1 záření do MEMS 2. MEMS 2 je napojen na napájecí a řídicí zařízení 3.
Za optickým výstupem 22 MEMS 2, tj. ve směru odrazu bílého světla W od zrcátka 20 MEMS 2, je situována obrazovka 4, která je uzpůsobena pro přeměnu dopadajícího úzkého paprsku laserového bílého světla W v každém bodě své plochy na bodový zdroj X stejného bílého světla W dle Huygensova principu s kulovou vlnoplochou K a to vše bez změny vlnové délky λ bílého světla W přicházejícího na obrazovku 4 a odcházejícího z obrazovky 4, tj. se zachováním této vlnové délky λ bílého světla, jak je znázorněno na obr. 3, 3a a 4. Je zřejmé, že úzký paprsek laserového bílého světla W přicházejícího na obrazovku 4 od MEMS 2 vykazuje rovinné vlnoplochy R, jak je blíže zobrazeno na obr. 3, 3a a 4. Obrazovka 4 je výhodně tvořena difúsním elementem s Lambertovskou charakteristikou nebo charakteristikou podobnou Lambertovské charakteristice. V jiném výhodné provedení je obrazovka 4 tvořena difraktivním optickým elementem s jinou, např. uživatelem definovanou, charakteristikou.
V příkladu provedení na obr. 1, la, 3, 3a je obrazovka 4 tvořena světlo-průchozím optickým prvkem pro bílé laserové světlo W, v příkladu provedení na obr. 2, 2a a 4 je obrazovka 4 tvořena světloodrazným optickým prvkem pro bílé laserové světlo W.
Ve směru chodu bílého světla W od MEMS 2 na obrazovku 4 je za obrazovkou 4 situována výstupní optika 5 osvětlovacího zařízení vozidla, která je uzpůsobena pro požadované směrování výstupního bílého světla W vůči ose O svícení ven z osvětlovacího zařízení vozidla ve formě výstupních paprsků Wo bílého světla W, jak je patrno z obr. 1 a la, obr. 2 a 2a, obr. 3 a 3a a obr. 4, a do profilu P intenzity výstupního bílého světla Wo. Výstupní optika 5 osvětlovacího zařízení vozidla má požadovaný zorný úhel (FOV - field of view), požadovanou kvalitu zobrazeni (MTF modulation transfer function), požadovanou účinnost (světelnost), rozlišeni a případně i další aberace, např. barevné, deformující apod.), ideálně vždy přizpůsobené pro konkrétní osvětlovací zařízení vozidla s laserovým zdrojem záření a MEMS prvkem.
Poloha, rozloha (velikost) a tvar obrazce vytvořeného na ploše obrazovky 4 skenováním laserovým bílým světlem W odrazem tohoto světla W od zrcátka 20 MEMS 2 určuje polohu, velikost a tvar výstupního proudu světla Wo za výstupní optikou 5 osvětlovacího zařízení vozidla, takže není potřeba, aby osvětlovací zařízení obsahovalo např. různé clony pro vytvoření různých světelných režimů (dálkové světlo, potkávací světlo atd.), protože všechny tyto režimy jsou vytvořeny
-4CZ 2019 - 768 A3 záměrným skenováním potřebné části plochy obrazovky 4 laserovým bílým světlem W odrazem tohoto světla W od řízeného zrcátka 20 MEMS 2. Za účelem řízení zrcátka 20 je podle požadované charakteristiky výstupního světla Wo je napájecí a řídicí zařízení 3 opatřeno softwarem s odpovídajícími modely řízení zrcátka 20. Napájecí a řídicí zařízení 3 je dále opatřeno spojovacími prvky pro spřažení s ovládacím a/nebo řídicím systémem vozidla.
Osvětlovací zařízení vozidla pracuje tak, že napájecí a řídicí zařízení 3 napájí a řídí jednotlivé laserové sub-zdroje 10 záření, které vysílají své výstupní záření do kombinátoru 11 světelných paprsků. Kombinátor 11 světelných paprsků vytváří jeden výstupní laserový paprsek bílého světla W, který kombinátor 11 vysílá na skenovací zrcátko 20 MEMS 2. Skenovací zrcátko 20 se pohybuje podle pokynů napájecího a řídicího zařízení 3 a laserovým paprskem bílého světla W z kombinátoru 11 kontinuálně skenuje plochu obrazovky 4 nebo část plochy obrazovky 4. Plochu obrazovky 4 přitom skenuje buď celou, nebo jen její část, přičemž velikost (rozloha), tvar a poloha skenované části plochy obrazovky 4 odpovídají požadovanému tvaru, velikosti a poloze výstupního bílého světla Wo osvětlovacího zařízení vozidla. V každém bodě obrazovky 4, ve kterém obrazovku 4 dopadá laserový paprsek bílého světla W z MEMS 2 dochází díky vlastnostem obrazovky 4 k vytvoření bodového zdroje X stejné vlnové délky jakou má dopadající bílé světlo W od MEMS 2 a z tohoto bodového zdroje X bílého světla W na obrazovce 4 se dále šíří bílé světlo W ve formě kulových vlnoploch K směrem k výstupní optice 5 osvětlovacího zařízení vozidla, která příchozí bílé světlo W zpracuje a ve formě výstupních paprsků Wo bílého světla W vypustí v požadovaném tvaru do požadovaného směru ve směru osy O svícení.

Claims (6)

1. Osvětlovací zařízení vozidla obsahující laserový zdroj záření, přičemž v cestě (A) laserového záření je situováno polohově řízené zrcátko (20) MEMS (2), přičemž v cestě záření za MEMS (2) je situován zobrazovací optický prvek a výstupní optika (5), přičemž laserový zdroj a MEMS (2) jsou napojeny na napájecí a řídicí zařízení (3), vyznačující se tím, že laserový zdroj záření je tvořen RGB laserovým zdrojem (1) záření, za kterým je uspořádán MEMS (2), který je opatřen řízeným odrazným skenovacím zrcátkem (20), a jehož optickému výstupu (22) je přiřazena obrazovka (4) uzpůsobená k přeměně dopadajícího úzkého paprsku laserového bílého světla (W) v každém bodě své plochy do bodového zdroje (X) stejného bílého světla (W) s kulovou vlnoplochou (K) šíření světla (W) se zachováním vlnové délky (λ) bílého světla (W) přicházejícího na obrazovku (4) a odcházejícího z obrazovky (4), přičemž ve směru chodu světla za obrazovkou (4) je uspořádána výstupní optika (5).
2. Osvětlovací zařízení vozidla podle nároku 1, vyznačující se tím, že RGB laserový zdroj (1) záření obsahuje sestavu navzájem oddělených R a G a B laserových sub-zdrojů (10) záření, kde každý z těchto laserových sub-zdrojů (10) záření je napojen na napájecí a řídicí zařízení (3), je spřažen s kombinátorem (H)RaGaB laserových paprsků, za jehož světelným výstupem bílého laserového světla (W) je uspořádán MEMS (2).
3. Osvětlovací zařízení vozidla podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že obrazovka (4) je tvořena světlo-průchozím optickým prvkem pro bílé laserové světlo (W).
4. Osvětlovací zařízení vozidla podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že obrazovka (4) je tvořena světloodrazným optickým prvkem pro bílé laserové světlo (W).
5. Osvětlovací zařízení vozidla podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že výstupní optika (5) osvětlovacího zařízení vozidla je uzpůsobena pro směrování výstupního bílého světla (W) vůči ose (O) svícení ven z osvětlovacího zařízení vozidla ve formě výstupních paprsků (Wo) bílého světla (W) s profilem (P) intenzity výstupního bílého světla (Wo).
6. Osvětlovací zařízení vozidla podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že napájecí a řídicí zařízení (3) je opatřeno softwarem s odpovídajícími modely řízení zrcátka (20) k vytvoření požadovaného tvaru, polohy a rozlohy obrazce skenovaného bílého laserového světla (W) na obrazovce (4).
CZ2019768A 2019-12-12 2019-12-12 Osvětlovací zařízení vozidla s laserovým zdrojem záření CZ2019768A3 (cs)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019768A CZ2019768A3 (cs) 2019-12-12 2019-12-12 Osvětlovací zařízení vozidla s laserovým zdrojem záření
DE102020132020.5A DE102020132020A1 (de) 2019-12-12 2020-12-02 Beleuchtungseinrichtung eines Fahrzeuges mit einer Laserstrahlungsquelle
US17/114,578 US11079086B2 (en) 2019-12-12 2020-12-08 Vehicle lighting device with a laser radiation source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019768A CZ2019768A3 (cs) 2019-12-12 2019-12-12 Osvětlovací zařízení vozidla s laserovým zdrojem záření

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ2019768A3 true CZ2019768A3 (cs) 2021-06-30

Family

ID=76085415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2019768A CZ2019768A3 (cs) 2019-12-12 2019-12-12 Osvětlovací zařízení vozidla s laserovým zdrojem záření

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11079086B2 (cs)
CZ (1) CZ2019768A3 (cs)
DE (1) DE102020132020A1 (cs)

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1210733B (it) 1987-05-13 1989-09-20 Paolo Soardo Programmabile proiettore per autoveicoli con ripartizione luminosa
DE19907943C2 (de) 1999-02-25 2001-02-22 Bosch Gmbh Robert Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer Umlenkvorrichtung zum Ändern der Richtung zumindest eines Teils eines Lichtbündels
JP4357317B2 (ja) 2003-05-13 2009-11-04 富士通株式会社 ティルトミラーの制御装置及び制御方法
US7428353B1 (en) 2003-12-02 2008-09-23 Adriatic Research Institute MEMS device control with filtered voltage signal shaping
US7232240B2 (en) 2005-05-06 2007-06-19 Northrop Grumann Corporation Extended source laser illuminator
DE102007055480B3 (de) 2007-11-21 2009-08-13 Audi Ag Beleuchtungsvorrichtung eines Fahrzeugs
DE102008022795B4 (de) 2008-05-08 2020-01-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh Kfz-Scheinwerfer
JP5122542B2 (ja) 2009-09-15 2013-01-16 シャープ株式会社 発光装置、照明装置および光検知器
DE102010028949A1 (de) 2010-05-12 2011-11-17 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Scheinwerfermodul
JP2011243369A (ja) 2010-05-17 2011-12-01 Sharp Corp 発光装置、照明装置および車両用前照灯
DE102010062465B4 (de) 2010-12-06 2021-02-04 Coretronic Corporation Leuchtvorrichtung
DE102011080559B4 (de) 2011-08-05 2021-09-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Beleuchtungsvorrichtung eines Fahrzeugs mit in einem Medium gelagerten Mikrospiegeln, wobei die Dämpfung des Mediums durch Druckänderung an einen Fahrzustand des Fahrzeugs angepasst wird
AT512588B1 (de) 2012-03-12 2014-12-15 Zizala Lichtsysteme Gmbh Lichtquellenmodul mit Laserlichtquelle sowie Fahrzeugscheinwerfer
DE102012220472A1 (de) 2012-11-09 2014-05-15 Automotive Lighting Reutlingen Gmbh Kfz.-Beleuchtungsvorrichtung
AT513916B1 (de) 2013-02-07 2015-04-15 Zizala Lichtsysteme Gmbh Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Erzeugen einer Lichtverteilung
AT514834B1 (de) 2013-02-07 2017-11-15 Zkw Group Gmbh Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Erzeugen einer Lichtverteilung
TW201438937A (zh) 2013-04-12 2014-10-16 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 日行燈及具有該日行燈的汽車
FR3007820B1 (fr) 2013-06-28 2017-09-08 Valeo Vision Module optique securise pour vehicule automobile comprenant une source laser
DE102013016423A1 (de) 2013-10-02 2015-04-02 Audi Ag Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
CN106104143B (zh) * 2014-03-03 2019-07-12 株式会社小糸制作所 车辆用灯具及车辆用灯具的控制***
DE102014205294A1 (de) 2014-03-21 2015-09-24 Automotive Lighting Reutlingen Gmbh Beleuchtungseinrichtung
JP6331797B2 (ja) 2014-07-14 2018-05-30 ウシオ電機株式会社 車載用光源装置
FR3025151B1 (fr) 2014-08-29 2018-03-16 Valeo Vision Procede de controle d'un faisceau lumineux et module d'eclairage et/ou de signalisation correspondant
US10576874B2 (en) 2014-11-07 2020-03-03 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Timing control unit for controlling an illumination device with coherent light source
WO2016072504A1 (ja) 2014-11-07 2016-05-12 大日本印刷株式会社 照明装置および車両
US10309607B2 (en) 2015-05-18 2019-06-04 Koninklijke Philips N.V. Lighting system
KR101811595B1 (ko) 2015-09-04 2017-12-22 엘지전자 주식회사 차량용 헤드램프 및 이를 포함하는 차량
CZ2015890A3 (cs) 2015-12-11 2017-06-28 Varroc Lighting Systems, s.r.o. Světelné zařízení, zejména signální svítilna pro motorová vozidla
DE102016102446A1 (de) 2016-02-12 2017-08-17 Hella Kgaa Hueck & Co. Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge
JP6837776B2 (ja) 2016-08-10 2021-03-03 株式会社小糸製作所 車両用前照灯
CZ309003B6 (cs) 2017-01-24 2021-11-18 Varroc Lighting Systems, s.r.o. Světelné zařízení, zejména projektorový systém světlometu pro motorová vozidla

Also Published As

Publication number Publication date
US11079086B2 (en) 2021-08-03
DE102020132020A1 (de) 2021-06-17
US20210180763A1 (en) 2021-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4868718A (en) Forward illumination lighting system for vehicles
US9423091B2 (en) Headlight for a motor vehicle and method for distributing light
CN109506205B (zh) 光束调整装置、车灯与机动车辆
US20180149327A1 (en) Lighting system
US9377169B2 (en) Headlight system incorporating adaptive beam function
CN108291704B (zh) 包括数字屏幕的光束投射装置和装备有这种装置的前照灯
CN112219062B (zh) 用于机动车辆的照明模块，以及设有这种模块的照明和/或发信号装置
US20220324372A1 (en) Light Module for Motor Vehicles
US20170198876A1 (en) Lighting device equipped with a curved wavelenght conversion element, and headlight comprising such a lighting device
KR20190111798A (ko) 자동차 헤드라이트용 조명 장치
KR102293083B1 (ko) 자동차 헤드램프용 조명 장치 및 자동차 헤드램프
JP2017174731A (ja) 車両用灯具
US11098871B2 (en) Headlamp for vehicles
US10240744B2 (en) Headlight with scanning light device
JP2017531902A (ja) 自動車向けの、２つの領域を含む点灯装置、およびそのような点灯装置を備えたライト
US10480740B2 (en) Light device, especially a projector system of a headlight for motor vehicles
US11079086B2 (en) Vehicle lighting device with a laser radiation source
US20170205040A1 (en) Device and method for projecting a light pattern
KR20150009688A (ko) 차량용 램프
KR20170081018A (ko) 차량용 램프
CN113513734A (zh) 用于车辆的灯以及包括其的车辆
KR20220006316A (ko) 차량용 램프
KR101795281B1 (ko) 차량용 광원모듈
CN110873298A (zh) 用于单色激光束的光投射装置、照射装置、和光源设备
JP6614474B2 (ja) 車載用前照灯