JP5058616B2 - 自動車用プロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、光源が１組の発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる新世代のプロジェクタ、ならびに自動車におけるこのプロジェクタの実用的な実施に関する。

ＤＢＬ（ダイナミックベンディングライト（ｄｙｎａｍｉｃ ｂｅｎｄｉｎｇ ｌｉｇｈｔ））タイプの指向性照明装置、すなわちＬＶＬ（車両ライトのレベリング）カテゴリの車両姿勢に応じて、プロジェクタのビームのレベルを自動的に調整するための装置は、方向付けが可能な光ビームを生成することができるプロジェクタを利用している。

出願人名義の特許文献１、特許文献２または特許文献３は、このタイプのプロジェクタを開示している。このプロジェクタのリフレクタ、より一般的には、発光モジュールは、作動手段の作用により、様々なパラメータの関数として枢動する。

これらの文献は、従来の方法でガス放電ランプが装備されたプロジェクタを開示しており、特許文献３は、少なくとも１つの発光ダイオードを含む発光モジュールについて記述している。

超高輝度ＬＥＤ（発光ダイオード）技術の開発により、ダイオードは、高エネルギー収量を有する車両用プロジェクタの他のタイプの光源に取って代わりつつある。

例えば、公報特許文献４は、車両用のこのタイプのＬＥＤ楕円プロジェクタについて記述している。このタイプのプロジェクタの反射屈折光学系の従来構造によれば、光源は、楕円リフレクタの第１焦点に配置され、規格に従ってビームの光エネルギーを分散させるための「フォールディングプレート」として知られているリフレクタが第２焦点に配置されている。ミラーから出てくるビームは、この第２焦点と焦点が一致する非球面レンズによって、平行にされる。

従来型プロジェクタに勝るこのプロジェクタの利点の１つが、ＬＥＤを使用することによるそのコンパクトさである。

しかし、白熱ランプのタングステンフィラメントや放電ランプのガスとは大きく異なり、現在のＬＥＤは、例えば１，０００℃の高温に耐えることができない。

次に、例外的な状況の組合せに起因する、極めてまれであるが全く起こり得ないわけではないある種の状況下で、太陽からの光線が、ＬＥＤから放出されたビームの経路とは反対の経路に沿って、ダイオードチップに、あるいはそれに近接するハウジングの個処に集光される可能性がある。

類似の状況として、従来型プロジェクタの場合に、それの暗部分（一般に取付けフランジ）が太陽からの光が集光することによって、損傷を受けることが知られている。

これらの状況下では、太陽がプロジェクタの光軸と一致した場合、電球への影響はほとんどないが、ＬＥＤは過度の加熱によって破壊される。

この問題に対する公知の解決策は、発光モジュールの焦点をはずすことであるが、これは、最大光効率を得る上での妨げとなる。

他の解決策は、光シールドを間に置くことであるが、この場合、モジュールの光学収率が著しく低下する。
フランス国特許公開第２７６００６９号公報 フランス国特許公開第２７７０１８５号広報 ヨーロッパ特許公開第１５２７９４９号公報 ヨーロッパ特許公開第１５９８５９３号公報

したがって、公知の装置または方法における問題を克服し、太陽光による起こり得るプロジェクタの素子、特に光源の加熱からプロジェクタを保護することが必要である。より具体的には、公知の装置または方法における欠点を克服し、太陽光により起こり得る破壊から、ＬＥＤプロジェクタを保護するための解決策が必要である。

本発明は、第１の光学経路に沿って投射される光ビームを形成するための第１の光学系の第１焦点に配置された、少なくとも１つの発光ダイオードを備えるタイプのＬＥＤプロジェクタに関する上記した問題を解決しようとするものである。

本発明は、概説すれば、光モジュールの素子の先端部付近で、太陽光線の集光を検出するための手段を含む少なくとも１つの光源と、前記検出手段に関連して、前記太陽光線による前記光モジュールの前記素子の加熱から保護するための手段とを備える自動車用プロジェクタに関する。

好ましい一実施形態においては、第１の光路に沿って投射された光ビームを形成するための第１の光学系の第１焦点に光源が配置される。この場合、前記検出手段は、第１焦点付近で太陽光線の集光を検出することができる。前記保護手段は、太陽光線による加熱から、光源を保護する。

前記保護手段は、第１の光路と反対の第２の光路の少なくとも一部分に沿って、太陽光線の第１焦点付近で集光を検出することができるようになっていることが好ましい。

これらの検出手段が、少なくとも１つのフォトダイオードを含んでいると、極めて有利であるこれらの検出手段は、第２の光路内に配置された半透明板の第１焦点の像付近に置かれたフォトダイオードを有することが好ましい。

あるいは、検出手段は、第２の光路内に配置されたダイクロイックリフレクタの第１焦点の像付近に置かれたフォトダイオードを有していることが好ましい。

しかし、一般に、光源が発光ダイオードの場合、検出手段は、発光ダイオード自体を有していると有利である。

本発明の他の態様によれば、太陽光線の集光を検出する手段は、少なくとも１つの温度センサを備えている。

光源が発光ダイオードである場合、この温度センサは、発光ダイオードの放熱器に固定されたサーミスタであることが好ましい。

あるいは、光源が発光ダイオードである場合、温度センサは、発光ダイオード自体により、有利に構成される。

この場合、発光ダイオードには、その動作抵抗を測定するために、低振幅の交流成分を含む電流が供給される。

検出手段は、第１の光学系と位置合せされており、かつ同じ開口を有する第２の光学系の焦点付近に配置されたセンサをも有していると有利である。

他の検出手段のうちで、マルチスペクトルソーラーコレクタを含むものも有利である。

同じことは、ビデオカメラを備える検出手段についても言うことができる。

本発明による自動車用ＬＥＤプロジェクタは、保護手段が、検出手段によって供給された信号の関数として制御される少なくとも１つの電気機械アクチュエータを含むという点でも、注目に値する。

この保護手段は、第１焦点付近に、電気機械アクチュエータによって作動する可動光シールドを備えているのが好ましい。

第１の光学系は、アクチュエータによって変位するフォールディングプレートを含む楕円系であることが好ましい。

あるいは、第１の光学系は、アクチュエータで作動する発光モジュールであると有利である。

この最後のケースでは、電気機械アクチュエータは、検出手段によって供給された信号を含むデータの関数として、距離補正コンピュータによって計算された位置設定を受け取る距離補正器（ｒａｎｇｅ ｃｏｒｒｅｃｔｏｒ）である。

このデータは、車両の接点の「オン」または「オフ」状態を含んでいることが好ましい。

好ましい一変形形態では、本発明による自動車用プロジェクタは、第１の光学系の入射ひとみの前に配置され、かつ検出手段によって供給された信号の関数として制御される電気機械アクチュエータによって作動する光シールドを備えている。

類似する一変形形態によれば、プロジェクタは、このアクチュエータの作動により、車両内に格納可能である。

本発明の他の実施形態によると、保護手段が、第２の光路内に配置され、かつ検出手段によって供給された信号の関数として制御されるエレクトロクロミック材料で製作された、少なくとも１つのシャッタを備えているという点で、注目に値する自動車用プロジェクタが提供される。

本明細書に記載されている実施形態、および変形形態のそれぞれにおいて、１つまたは複数の光源は、発光ダイオードでもよいことに留意されたい。

本明細書で提供された基本情報により、従来技術に勝る本発明によるプロジェクタによってもたらされる利点が、当業者には明らかになると思う。この利点は、使用される光源が、高温に耐えられず、太陽放射によって破壊されうるプロジェクタの場合、特にＬＥＤプロジェクタの場合に、きわめて有益である。

本発明に関する詳細情報は、添付図面を参照する以下の説明により与えられる。なお、これらの図面は、単に説明のための例示の役割を果たすものであり、本発明の範囲を何ら限定するものではないことに留意されたい。

本発明の好ましい一実施形態によれば、図１に概略的に示されているＬＥＤプロジェクタの構造は、ＬＶＬカテゴリのＬＥＤプロジェクタの構造に基本的に対応する第１の機能ブロック１と、太陽光線の集光を検出し、かつ保護手段をトリガするための第２の機能ブロック２とを有する。

それ自体が公知の態様で、楕円ミラー４の焦点Ｆに、発光ダイオード３（または１組の発光ダイオード）が支持体をもって取り付けられている。この組（ならびにビームを平行にするための球面レンズ、および様々な光シールド（図示せず））は、発光モジュールを形成している。

このモジュール３、４は、その光軸が、距離補正コンピュータ６によって制御される電気機械アクチュエータ５の作用により、その場で調節可能となるように、車両のシャーシに、水平軸を中心とする関節で連結されている。位置設定Ｐは、車両のトリムセンサによって発せられオンボードバスを通過する信号Ａの関数として、コンピュータ６によって計算される。

ＬＥＤ３（または１組のＬＥＤ）には、直流電源ブロック７によって電力が供給される。

本発明によれば、検出ブロック２によって、小さな交流成分ｄＩ〜が供給電流に注入され、供給電圧の同じ周波数の交流成分ｄＶ〜が、定期的に測定される。

この方法により、同期変調を用いて、ダイオード３の動作抵抗ｄＶ／ｄＩを、非常に低レベルでも、非常に良好な信号対雑音比で測定することができる。

単一ファミリのダイオードの場合に、動作抵抗ｄＶ／ｄＩは、ダイオード３のチップの温度Ｔに依存することが知られているので、独立計算ルーチン８により、ｄＩ〜およびｄＶ〜の測定値からこの温度Ｔを計算する。

現在温度Ｔと、超過してはならない値Ｔｍａｘとを比較する第１の試験９を、検出ブロック２によって定期的に実行する。現在温度ＴがＴｍａｘよりも低い場合、すなわち、第１の試験９が否定Ｎ１である場合、ダイオードにはリスクがなく、この試験自体以外の動作は、検出ブロック２では実行されない。

現在温度Ｔが上限温度Ｔｍａｘよりも高い場合、すなわち、第１の試験９が肯定０１の場合、検出ブロック２の制御ルーチン１０は、距離補正コンピュータ６に低アバットメントコマンド（ａｂｕｔｍｅｎｔ ｃｏｍｍａｎｄ）Ｂを発行する。

ダイオード３の加熱が、チップ上での太陽光線の逆集光によるものである場合、発光モジュール３、４の光軸の方向を変えるというこの動作により、ダイオードが限界状態で過度に長い時間持続しないようにする。

この動作の結果は、所定の時間１２の後、検出ブロック２がダイオード３の現在温度Ｔと、値Ｔｍａｘとを比較する第２の試験１１を実行することによってチェックされる。

０２で、この温度Ｔが依然として最高許容温度Ｔｍａｘより高い場合、これは、発光モジュール３、４の低アバットメントが期待された結果でなかったこと、すなわち、太陽光線が、光軸方向のこの変化によって焦点が十分にははずされていなかったことを意味する。

検出ブロック２の別の制御ルーチン１３が、距離補正コンピュータ６に高アバットメントコマンドＨを発行する。

必要とされる全ては、最大限でも、視直径の半分まで太陽から離れるように、発光モジュール３、４の光軸を動かすことであるので、距離補正器５の低または高アバットメントは、一般に、ダイオード３の限界過熱状態から出るＮ２、Ｓのに十分である。

ダイオード３の現在温度Ｔが、再び上限温度Ｔｍａｘ未満に降下したとき、検出モジュール２は、車両の接点Ｃの状態をチェック１４する。

接点が「オフ」の場合Ｎ３、現在温度Ｔをチェックするためのループ９、１１が再開される。

接点が「オン」の場合０３、別の所定の時間１５の後、検出モジュール２は、距離補正コンピュータ６にコマンドＲを発行１６して、通常操作を再開し、同時に、ダイオード３の状態をチェックするためのループ９、１１が再開されるＶ。

したがって、上述した本発明の好ましい実施形態は、既存の距離補正ＬＥＤプロジェクタの機械素子５、光学素子４および電気光学素子３を使用しながら、太陽光線の集光を検出するための効果的な手段を使用するという利点を有するとともに、これらのＬＥＤの自己発熱を通常動作中に監視することができるという追加の利点を有する。

しかし、本発明は、ＬＶＬカテゴリのプロジェクタに関するだけではない。図２ａおよび２ｂは、プロジェクタが、楕円ミラー４と、第１焦点Ｆに置かれた少なくとも１つの発光ダイオード３と、コリメータレンズ１７と、ミラー４の第２焦点Ｆ’に置かれたフォールディングプレート１８とを備える、本発明のもう１つの好ましい実施形態を概略的に示す。

フォールディングプレート１８は、電磁石２０のプランジャコア１９に取り付けられる。電磁石２０が励磁されていないとき（図２ａ）、フォールディングプレート１８は、復帰ばね２２によって、ストッパ２１と接触した状態で保持される。このようにして、プロジェクタがオンされたとき、ダイオード３によって放出された光線は、第１の光路Ｒ１に沿って、ミラー４およびフォールディングプレート１８で反射される。

特定の状況（太陽が地平線の上にあるまたは車両が丘の上にある、反射する都市景観の要素など）では、プロジェクタはオフされているが、太陽からの光線は、第１の光路Ｒ１とは反対の第２の光路Ｒ２の少なくとも一部分をたどることができる（図２ｂ）。

これらの状況では、フォールディングプレート１８がアバットメントのままであれば、第２焦点Ｆ’を通過する太陽光線は、ミラー４の第１焦点Ｆ、すなわちダイオード３に集光され、過度の加熱によりダイオードを破壊するおそれがある。

ダイオードの加熱を検出するための手段のコマンドで電磁石を励磁することにより、フォールディングプレート１８上の太陽光線の入射点Ｉは、ミラー４の第２焦点Ｆ’以外の点に移動する。

その結果、太陽光線は、ダイオード３によって放出された光線の第１の光路Ｒ１と反対の第２の光路Ｒ２とは異なる別の光路Ｒ２’をたどる。したがって、プロジェクタの光学系４、１７、１８は、発光ダイオード３のチップの外側に太陽の像を形成し、それによって、発光ダイオード３は、破壊から保護される。

本発明は、上述した好ましい実施形態だけに限定されないことは明らかであり、本発明は、考えられるあらゆる変形形態を含むものである。

具体的には、発光ダイオード３自体以外の、太陽光線を集光させる条件を検出するための多くの手段が考えられまた、先に詳述したもの以外の保護手段も考えられる。

あるいは、同じ開口を有し、かつダイオードに代わるセンサを有する、発光モジュールと位置合せされた専用光モジュールが、高感度精密検出器である。

同様に、（空調、昼夜感知などのために）車両内に存在することもある（特にマルチスペクトル）サンコレクタは、破壊のリスクを直接検知はしないが、晴れた日をシェルタの下で体系的に過ごせるようにする（走行中にシステムが非活動化されて、車両の移動によるＬＥＤ破壊のリスクを減らす）。

あるいは、車両内に既に存在していることもあり、上記のものよりも精密なカメラやセンサは、走行中に作動する。

保護手段は、太陽の像が、プロジェクタによって覆われた領域に対応する重要な領域内に位置したときにトリガされる。さらに、保護手段の制御を最適化するために、オンボードＧＰＳ装置によって供給された位置情報を、本発明の特定の実施形態で使用してもよい。

車両の位置に関する情報は、例えば時刻の関数としての太陽の入射角、またはプロジェクタのレンズに対する太陽の相対位置などの重要な特定の位置パラメータを、オンボードマッピングデータベースを調べることによって決定できる。

発光モジュール３、４、またはフォールディングプレート１８の移動以外のダイオード３を保護する手段のうちで、「まぶた」スタイルを作り出すプロジェクタ、または格納式プロジェクタの前面の光シールドもまた、本発明の有利な変形形態である。

監視システムの焼損をなくすためには、太陽光線から保護する位置で、電源を切り離す。

他の実施形態では、本発明は、窓やドアに使用されているような、印加された電界に応じて、吸収状態から反射状態に変わるエレクトロクミック材料を導入した静的保護手段を使用する。

その他の検出手段または保護手段を備えるＬＥＤプロジェクタは、このプロジェクタの特徴が、頭記の特許請求の範囲からもたらされる限り、本発明の範囲から逸脱するものではない。

本発明の好ましい一実施形態による、発光ダイオードの動作抵抗の測定に基づく太陽光線の集光の検出を含むデータの関数として距離補正器によって作動する発光モジュールを備えるＬＥＤプロジェクタの全体ブロック図である。 本発明の別の好ましい実施形態による、通常動作位置にある「フォールディング」プレートを備えるＬＥＤプロジェクタを示す概略図である。 本発明の別の好ましい実施形態による、太陽光線の集光を検出した場合にダイオードを保護するための位置にある「フォールディング」プレートを備えるＬＥＤプロジェクタを示す概略図である。

符号の説明

１ 第１の機能ブロック
２ 第２の機能ブロック（検出ブロック、検出モジュール）
３ ダイオード
４ 楕円ミラー
５ 電気機械アクチュエータ（距離補正器）
６ 距離補正コンピュータ
７ 直流電源ブロック
８ 計算ルーチン
９ 第１の試験
１０ 制御ルーチン
１１ 第２の試験
１２ 所定の時間
１３ 制御ルーチン
１４ 接点状態のチェック
１５ 所定の時間
１６ コマンド発行
１７ コリメータレンズ
１８ フォールディングプレート
１９ プランジャコア
２０ 電磁石
２１ ストッパ
２２ 復帰ばね
Ａ 信号
Ｂ 低アバットメントコマンド
Ｃ 接点
Ｆ 第１焦点
Ｆ’ 第２焦点
Ｈ 高アバットメントコマンド
Ｉ 入射点
Ｐ 位置設定
Ｒ コマンド
Ｒ１ 第１の光路
Ｒ２ 第２の光路
Ｒ２’ 光路
Ｔ 現在温度
Ｔｍａｘ 上限温度、最高許容温度

Claims (27)

1. 少なくとも１つの光源（３）を備える自動車用プロジェクタであって、光モジュールの素子の先端部付近で太陽光線の集光を検出するための手段（２）と、前記検出手段（２）に関連して、前記太陽光線による光モジュールの前記素子の加熱から保護するための手段（５、２０）とを備えることを特徴とする自動車用プロジェクタ。
2. 前記光源（３）は、第１の光路（Ｒ１）に沿って投射される光ビームを形成するための第１の光学系（４、１７、１８）の第１焦点（Ｆ）に配置され、前記検出手段（２）は、前記第１焦点（Ｆ）付近で太陽光線の集光を検出することができ、かつ前記保護手段（５、２０）は、前記太陽光線による加熱から前記光源を保護するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載の自動車用プロジェクタ。
3. 前記検出手段（２）は、前記第１の光路（Ｒ１）とは反対の第２の光路（Ｒ２）の少なくとも一部分に沿って、太陽光線の前記第１焦点（Ｆ）付近で集光を検出することができるようになっていることを特徴とする、請求項２に記載の自動車用プロジェクタ。
4. 前記検出手段（２）は、少なくとも１つのフォトダイオードを含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の自動車用プロジェクタ。
5. 前記光源は、発光ダイオード（３）であることを特徴とする、請求項４に記載の自動車用プロジェクタ。
6. 前記検出手段（２）は、前記第２の光路（Ｒ２）内に配置された半透明板の前記第１焦点（Ｆ）の像付近に置かれたフォトダイオードを含むことを特徴とする、請求項３に記載の自動車用プロジェクタ。
7. 前記検出手段（２）は、前記第２の光路（Ｒ２）内に配置されたダイクロイックリフレクタの前記第１焦点（Ｆ）の像付近に置かれたフォトダイオードを含むことを特徴とする、請求項３に記載の自動車用プロジェクタ。
8. 前記光源は、発光ダイオード（３）であることを特徴とする、請求項１、２、３、６または７のいずれかに記載の自動車用プロジェクタ。
9. 前記検出手段（２）は、前記発光ダイオード（３）を含むことを特徴とする、請求項８に記載の自動車用プロジェクタ。
10. 前記検出手段（２）は、少なくとも１つの温度センサを含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用プロジェクタ。
11. 前記光源は、発光ダイオード（３）であることを特徴とする、請求項１０に記載の自動車用プロジェクタ。
12. 前記温度センサは、前記発光ダイオード（３）の放熱器に固定されたサーミスタであることを特徴とする、請求項１１に記載の自動車用プロジェクタ。
13. 前記温度センサは、前記発光ダイオード（３）から構成されることを特徴とする、請求項１１に記載の自動車用プロジェクタ。
14. 前記発光ダイオード（３）の動作抵抗を測定するために、前記発光ダイオード（３）に、低振幅の交流成分（ｄＩ〜）を含む電流（７）が供給されるようになっていることを特徴とする、請求項１３に記載の自動車用プロジェクタ。
15. 前記検出手段は、前記第１の光学系（４、１７、１８）と位置合せされておりかつ同じ開口を有する第２の光学系の焦点付近に配置されたセンサを備えることを特徴とする、請求項２または３に記載の自動車用プロジェクタ。
16. 前記検出手段は、マルチスペクトルソーラーコレクタを含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用プロジェクタ。
17. 前記検出手段は、ビデオカメラを備えていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用プロジェクタ。
18. 前記光源は、発光ダイオード（３）であることを特徴とする、請求項１５〜１７のいずれかに記載の自動車用プロジェクタ。
19. 前記保護手段（５、２０）は、前記検出手段（２）によって供給された信号（Ｂ、Ｈ）の関数として制御される少なくとも１つの電気機械アクチュエータ（５、２０）を含むことを特徴とする、前記請求項１〜１８のいずれかに記載の自動車用プロジェクタ。
20. 前記光源（３）は、第１の光学系（４、１７、１８）の第１焦点（Ｆ）に置かれ、前記保護手段は、前記第１焦点（Ｆ）付近に、前記アクチュエータによって作動する可動光シールドを有することを特徴とする、請求項１９に記載の自動車用プロジェクタ。
21. 前記光源（３）は、前記アクチュエータ（２０）によって作動するフォールディングプレート（１８）を含む楕円系で構成された第１の光学系（４、１７、１８）の第１焦点（Ｆ）に配置されていることを特徴とする、請求項１９に記載の自動車用プロジェクタ。
22. 前記光源（３）は、前記アクチュエータ（５）によって作動する発光モジュールで構成された第１の光学系（４）の第１焦点（Ｆ）に配置されていることを特徴とする、請求項１９に記載の自動車用プロジェクタ。
23. 前記アクチュエータ（５）は、前記信号（Ｂ、Ｈ）によって供給された前記信号を含むデータの関数として距離補正コンピュータ（６）により計算された位置設定（Ｐ）を受け取る距離補正器であることを特徴とする、請求項２２に記載の自動車用プロジェクタ。
24. 前記データは、前記車両の接点（Ｃ）の「オン」または「オフ」状態を含むことを特徴とする、請求項２３に記載の自動車用プロジェクタ。
25. 前記第１の光学系の入射ひとみの前に配置され、かつ前記アクチュエータによって作動する光シールドを備えることを特徴とする、請求項１９に記載の自動車用プロジェクタ。
26. 前記アクチュエータの作動により、車両内に格納可能であることを特徴とする、請求項１９に記載の自動車用プロジェクタ。
27. 前記保護手段は、前記第２の光路（Ｒ２）内に配置され、かつ前記検出手段（２）によって供給された信号の関数として制御されるエレクトロクロミック材料で製作された少なくとも１つのシャッタを備えていることを特徴とする、請求項３〜１８のいずれかに記載の自動車用プロジェクタ。

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