JP6463507B2 - 乗物の投光装置の光スキャナの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、乗物（自動車等）の投光装置（前照灯等）の光スキャナの制御方法であって、少なくとも１つの変調レーザ光源のレーザビームは光スキャナによってスキャンされて光変換手段に偏向され、この光変換手段に結像光学系を介して光像として道路に投射される照明像を生成し、及び、光スキャナのマイクロミラーは確定された制御特性曲線に応じて少なくとも１つの座標方向において揺動される、方法に関する。

本発明は、更に、少なくとも１つの変調レーザ光源と、レーザ制御装置と、このレーザ制御装置に割り当てられた計算ユニットを有する乗物の投光装置であって、レーザ光源のレーザビームは光スキャナによってスキャンされて光変換手段へ偏向可能に構成され、この光変換手段には結像システムを介して光像として道路に投射される照明像が生成され、及び、光スキャナのマイクロミラーは確定された制御特性曲線に応じて少なくともひとつの座標軸方向において揺動可能に構成されている、方法に関する。

光変換手段をスキャンするレーザビームによって作動する投光装置は既知である。投光装置は、通常、光変換手段上に照明像を生成する。光変換手段はしばしば「蛍光体（Phosphor）」と略称される。蛍光体では、蛍光物質によって、例えば青色レーザ光は実質的に白色光に変換される。次いで、生成した照明像は、結像光学系例えばレンズ光学系によって道路に投射される。光スキャナ又はビーム偏向手段は、一般的に、１つ又は２つの軸の周りで運動可能であり、その結果、例えば複数の行からなる照明像を「描画」するマイクロミラーである。レーザ光源の変調は、照明像の各点毎又は各行毎に、一方では投射される光像に対する法律上の規準に対応する必要がありかつ他方ではその都度の走行状況に適合化されることができる所望の照明密度を規定する。

ミラー揺動に同期して変調される１又は２以上のレーザビームを伴う光スキャナを使用することにより、ほぼ任意の光分布（配光パターン）を生成することができる。そのような方法は、同様に光スキャナを使用し、ＭＥＭＳ（Mikro-Elektro-Mechanische-Systeme：微小電気機械システム）として構成されているいわゆるピコプロジェクタ（Pico Projektor）及びヘッドアップディスプレイ（Head-Up-Display）でも基本的に既知である。しかしながら、しばしば娯楽用電子機器において使用されるそのような投射システムとは異なり、投光装置（前照灯等）の場合、明白により大きなレーザ出力が提供される必要がある一方で、色的な（カラーの）光分布を表す（生成する）必要性はない。上述したように、通常は、例えばレーザダイオードによって生成される青色レーザ光で作動される。５〜３０ワットの範囲の必要とされる大きなレーザ出力に関し、投光装置に組込まれたレーザ出力（組込みレーザ出力）を可能な限り良好に利用することは重要である。

大抵の既知の光スキャナは、これについては以下において「マイクロスキャナ」という概念（用語）も使用されることがあるが、共振的駆動原理に基づいて作動する。この場合、使用されるマイクロミラーは、その共振周波数で励起（作動）され、正弦波状に揺動する。まさにこの正弦波状の推移が組込みレーザ出力の利用度（Ausnutzung）に関し大きな問題を呈するが、これについては図２が参照される。この図については、例えばＰ_{Ｌａｓｅｒ}＝１Ｗの一定のレーザ出力が前提とされておりかつ６０×３０ピクセルの解像度が規定されているが、これは可能な一例を示したに過ぎない。マイクロミラーの正弦波状の運動のために、図の中央部においては、ピクセル当たりのパワーが１．７５ｍＷであり、しかも図の四隅では９．６３ｍＷにもなる周縁領域よりも、光パワーは明白により小さい（０．２３ｍＷ／ピクセル）。

そのような光分布は、投射（投影）に利用する場合、とりわけヘッドアップディスプレイやピコプロジェクタの場合、望ましいものではない。というのは、これらの場合、全ての像点が同じ明るさを有することが望まれているからである。この理由から、レーザ出力をミラー揺動に同期して変調し、その各ピクセルが同じ明るさを有する一様な光分布を達成するためにレーザ出力を周縁部に向かって減少することによって、正弦波状推移に基づく明るさ変化を補償することが知られている。この場合、補償された像の最大の明るさは補償されていない像の最小の明るさに適合化されるが、このことは、図２に関連していえば、補償された照明像において、各ピクセルが０．２３Ｗ／ピクセルの入射するレーザ出力を有することを意味する。

明るさ推移の補償の故に、システムに供給される平均レーザ出力は６０％だけ減少しなければならない。即ち、図２の例では、Ｐ_{Ｌａｓｅｒ}＝１Ｗのレーザ出力のうち平均で０．４Ｗのみが使用される。但し、この場合平均出力が問題になっていることに留意すべきである。この光分布においても、レーザダイオードは、短時間に１Ｗの光パワーを供給することができる状態にある必要がある。しかしながら、出力は周縁領域においては減少されているため、得られる平均出力は明白により小さい。

ＤＥ １０ ２０１２ ２０５ ４３７ Ａ１ ＵＳ２００９／００４６４７４ Ａ１ ＵＳ２０１４／００２９２８２

上に指摘した問題は、スキャン法を自動車両用投光装置（前照灯）に適用する場合一層著しく深刻になる。というのは、自動車両用投光装置の主（走行）ビーム機能（Hauptlichtfunktionen）のために生成される光分布は、全ての像点が同じ明るさであることは極めて稀だからである。逆に、自動車両用投光装置の光分布の場合、寧ろ、周縁領域が、大抵はいわゆるライトスポットが生成されることになっている像中央部よりも、明白により暗いことが望まれている。このライトスポットは道路を照明するのに対し、周縁領域は道路周辺部を照明する。ここで、明確化のために、付加的遠方光（Zusatz-Fernlicht）として適しており、図３に示した例示的光分布を考察する。この場合分かることは、像中央部には大きな光パワーが必要である（１００％）のに対し、周縁領域では明るさは既に明白に減少しており、図には、３０％と５％の領域が記載されかつ記号が付記されている。この場合、２つの方向において正弦波状に揺動するマイクロミラーのレーザ出力が補償されるとすると、組込みレーザ出力の１３％しか利用されないことが提示できる。

上述の問題に少なくとも部分的に対処する１つの可能性は、スキャン速度即ち１つのミラーの場合、時間に対する角度変化（Winkelablenkung）ｄα／ｄｔを変化することである。ゆっくりとスキャンする光点（「スポット」）は迅速に移動するスポットよりも多くの光を光変換手段に生成するため、この方法で、光分布に同様に影響を及ぼすことができる。しかしながら、このためには、最早共振的には揺動せず、少なくとも１つの座標方向において実質的に線形に制御可能なマイクロミラーが必要になる。

マイクロミラーの線形に制御される駆動軸の場合、組込みレーザ出力の利用度は、それによって既に明白に増大されること、即ち凡そ２０％に増大されることができる。マイクロミラーの第２の軸も線形に駆動されると、理論的に３０％までの利用度の更なる増大を達成することができる。しかしながら、レーザ出力の３０％の利用度は、理論的に必要であろうよりも３倍多くのレーザ出力が組込まれる必要があることも意味する。この結果、実用上、投光装置には３倍の数のレーザダイオードを組込まなければならなくなり、そのため、とりわけフォーカシングの必要性のために、そのような投光装置の価格に著しい影響が及ぶ。

より大きな強度を有する領域（複数）を生成するために、スキャン速度が減少される方法ないし投光装置は、ＤＥ １０ ２０１２ ２０５ ４３７ Ａ１からも知られているが、この文献は、効率が不十分であるという問題に言及している。更に、レーザビームのスポット径は変化可能であるが、レーザ出力は変化されない。

更に、ＵＳ２００９／００４６４７４ Ａ１には、少なくとも１つの光源の光が、１つ又は２つの軸の周りで回動可能な制御されるミラーによって、結像光学系を介してスキャンされて道路に偏向される投光装置が記載されている。光源は、スキャン中、オンオフ切換え可能であり、明るさはミラーの回転速度によって変化することができる。しかしながら、照明像を生成するために蛍光体（Phosphor）を介したレーザビームのスキャンは、この文献には記載されていない。

冒頭に掲げたような方法ないし投光装置はＵＳ２０１４／００２９２８２から知られているが、この場合、適応性の照明像／光像を生成するために、スキャン速度かレーザビームの強度の何れか一方が変化される。

本発明の課題は、制御ための、とりわけマイクロミラーの制御のためのコスト（Aufwand）を可及的に小さくしつつ、組込みレーザ出力の利用度を改善可能にする方法及びそのような方法に従って作動する投光装置を提供することである。

この課題は、冒頭に掲げたタイプの方法において、本発明に応じ、所望の照明像はｎ行及び／又はｍ列のピクセル群（Pixelmenge）に分解（区分）され、マイクロミラーのための水平及び／又は垂直制御特性曲線はピクセルの必要とされる光パワーに関し少なくとも１つの選択された行及び／又は列に適合化され、適合化された水平及び／又は垂直制御特性曲線はマイクロミラーの制御のために使用されることによって解決される。

選択された行及び／又は列は、そのｎピクセルについての合計で最大照度が必要とされるもの（行及び／又は列）であると、迅速な最適化の観点から好都合である。

実用上実証された一変形形態は以下のように構成される。まず、所望の照明像はｎ行及びｍ列を有するピクセル群に分解（区分）される。

第１ステップにおいて、所望の光分布に応じて制御特性曲線を最適化するために、ピクセル群の各ピクセル毎に、必要とされる照度Ｅ_ｉｊが確定される。

第２ステップにおいて、そのｎピクセルについての合計で最大照度即ちこの列ｃ２／行の合計照度が必要とされる列／行（Zeile/Spalte）が選択される。

第３ステップにおいて、この合計照度を前提とし、平均でこの列／行で利用可能な照度当たりの時間ユニット（Zeiteinheit）ｔ_ｓｌｘ即ちｔ_ｓｌｘ＝Ｔ_Ｓ／Ｅ_{ｃ２ ｇｅｓ．}が計算される。但し、Ｔ_Ｓは列サイクル／行サイクルの半サイクル時間を意味し、Ｅ_{ｃ２ ｇｅｓ．}は列サイクルのこの半サイクル時間において必要とされるピクセル当たりの予め規定されたすべての照度値の合計を意味する。

第４ステップにおいて、１つのライン（Reihe）に存在する列／行の照度Ｅ_ｃ２ｎが新たなラインを作成するために使用される。但し、該新たなラインの各要素の照度Ｅ’_ｃ２ｎは

で表される。

第５ステップにおいて、新たなラインの各要素と照度当たりの時間ユニットｔ_ｓｌｘが乗算されることにより新たな時間ラインが得られ、該新たな時間ラインは、各ピクセルのために利用可能な偏向角α_Ｖ’＝α_Ｖｍａｘ／ｎで除算されて、最適化された新たな制御特性曲線として確定され、及び、該新たな時間ラインの各要素は各ピクセルに利用可能な偏向角α’＝α_ｍａｘ／ｎと乗算されることにより、列／行の各ピクセル毎に、偏向及び最適化された制御特性曲線が得られる。

第６ステップにおいて、この制御特性曲線は、各列／行毎のマイクロミラーを制御するために使用される。

多くの場合、残っている（他方の）の軸が確定されているが最適化されていない制御特性曲線によって制御されると、十分に最適化された結果が得られる。

他方、以下のステップを含むと、有利であり得る。
第７ステップにおいて、ピクセル当たりのレーザ出力の利用度が評価され、及び、最良の利用度η_ｍａｘを有する行／列が求められる。

第８ステップにおいて、組込みレーザ出力の最適な利用度を有する列が選択されかつ残りの軸の制御特性曲線の最適化のために考慮され、そして、第１ステップ、第２ステップ、第３ステップ及び第４ステップに類似する後続するステップは、ピクセル当たりの組込みレーザ出力の利用度を前提として、実行される。但し、組込みレーザ出力の予め決定された最大利用度を提供することができた行において、夫々のピクセルにおける組込みレーザ出力の全ての利用度が合計される。

第９ステップにおいて、続いて、利用度η_{ｒ２ ｇｅｓ．}から出発し（を前提とし）、この行において利用可能な利用度当たりの時間ユニットｔ_Ｚηが計算される。

ここで、
ｔ_Ｚη＝Ｔ_Ｚ／η_{ｒ２ ｇｅｓ．}
であり、Ｔ_Ｚは行サイクルの半サイクル時間を意味し、η_{ｒ２ ｇｅｓ．}は行サイクルのこの半サイクル時間において必要とされる、ピクセル当たりの組込みレーザ出力の計算又は測定された、全ての利用度の合計を意味する。

第１０ステップにおいて、新たなラインを作成するために、行の夫々の利用度値が使用される。但し、新たなラインの各要素の照度η’_ｒ２ｍは

として得られる。

第１１ステップにおいて、新たなラインの要素（複数：Glieder）が利用度当たりの時間ユニットｔ_Ｚηと乗算され、この積が、各ピクセル毎に利用可能な偏向角α_Ｈ’＝α_Ｈｍａｘ／ｍによって除算されて、新たな最適化された水平／垂直制御特性曲線として確定される。

ここで、第１２ステップにおいて、垂直／水平軸及び水平／垂直軸のための最適化された制御特性曲線が使用され、及び、第７ステップと同様に、ピクセル当たりの組込みレーザ出力の利用度が求められると、格別に良好に最適化された結果が得られる。

所定の場合において、制御特性曲線の最適化が、行及び列ないし軸（複数）に関し逆の順序でステップ的に実行されて、更なる２つの最適化された制御特性曲線を得ると、好都合であり得る。

更に、最適化されて得られた全体の制御特性曲線からの選択は所望の照明像に依存して行われ、その際、光スキャナの制御のために最も好都合な組み合わせが使用されることが推奨される。

本発明の課題は、上述のタイプの投光装置（前照灯等）であって、計算ユニットが上述した請求項１〜８の１つ以上による方法の形態の任意の組み合わせを実行するよう構成されることによっても解決される。

本発明は、更なる利点と共に、以下において図面に示された例示的実施例（複数）を用いて詳細に説明される。

投光装置の一例の本発明にとって重要なコンポーネント及びその関連事項の模式図。 ２つの軸の周りで揺動する従来のミラーによって偏向されるスキャンするレーザビームによって生成される照明像の一例に関するパワー分布。 投光装置の一例の所望の例示的光分布（配光パターン）。 照明像の一例の行及び列への分割（区分）例。 本発明の方法の２つのバリエーションのフローチャートの一例。 本発明の方法の２つのバリエーションのフローチャートの一例。 所望の出発照明像（Ausgangsleuchtbild）の一例。 最適化された制御特性曲線の一例。 最適化法の一例の実行後の組込みレーザ出力の利用度のグラフの一例。 最適化された制御特性曲線の更なる一例。 最適化法の更なる一例の実行後の組込みレーザ出力の利用度のグラフの一例。 最適化法の更なる一例の実行後の組込みレーザ出力の利用度のグラフの他の一例。

図１を参照して、本発明の一実施例を詳細に説明する。とりわけ、本発明の投光装置（前照灯等）に重要な部品が記載されているが、自動車（ＫＦＺ）投光装置がとりわけ乗用車（ＰＫＷ）やオートバイのような自動車両においてその有意義な使用を可能にする更に多くの他の部品を含むことは明らかである。投光装置の光学技術的出発点はレーザビーム２を放出しかつレーザ制御装置３が割り当てられているレーザ光源１である。この制御装置３は、電流（電気）の供給及びレーザ放出の監視又は例えば温度制御に役立ち、更に放射されるレーザビームの強度を変調するよう構成されている。「変調（Modulieren）」とは、本発明に関しては、レーザ光源の強度を、連続的なものであれ、スイッチのオンオフという意味で、パルス（列）化されたものであれ、変化できることであると理解されるものである。重要なことは、以下に詳細に説明するミラーが形成する角度位置に応じて、光パワーをアナログ的に（analog）ダイナミックに変化できることである。付加的に（更に）、定められた位置を照明しないか又は照明を絞るために、ある期間にスイッチをオンオフする可能性も存在する。レーザビームのスキャンにより画像を生成するダイナミックな制御コンセプトの一例は、例えば本出願人の文献Ａ５１４６３３に記載されている。

レーザ光源は、所望のパワー（出力）ないし要求される光束（光ビーム：Lichtstrom）を達成するために、実用上しばしば複数のレーザダイオード、例えば１ワット当たり例えば６個のレーザダイオードを含む。レーザ光源１の制御信号はＵ_Ｓで示されている。

レーザ制御装置３は、それ自身の側でも、中央計算ユニット４から信号を受け取るが、中央計算ユニット４にはセンサ信号ｓ_１...ｓ_ｉ...ｓ_ｎが供給されることができる。これらの信号は、一方では（前者は）、例えば遠方光（ハイビーム：Fernlicht）から減光光（ロービーム：Abblendlicht）に切換えるためスイッチ命令であり得、他方では（後者は）、例えば、照明状況、周囲（環境）条件及び／又は路上の物体を検出する、カメラのような、センサＳ_１...Ｓ_ｎによって記録（検出）される信号であり得る。更に、信号は車両間通信（コミュニケーション）情報に由来することも可能である。図１に模式的にブロックで示されている計算ユニット４は、完全に又は部分的に投光装置内に含まれることが可能であり、とりわけ、本発明の引き続き以下に説明する方法の実行にも役立つ。

レーザ光源１は例えば青色又はＵＶ光を放出し、レーザ光源１にはコリメータ光学系５及び合焦（フォーカシング）光学系６が後置（下流側に配置）されている。光学系の構成は、とりわけ、使用されるレーザダイオードの種類、数及び空間的配置、必要なビーム品質、ならびに光変換手段における所望のレーザスポットサイズに依存する。

合焦ないし整形されたレーザビーム２’は光スキャナ７に到達し、マイクロミラー１０によって、この例では照明（発光）面（Leuchtflaeche）として構成されている光変換手段８へ反射される。光変換手段８は例えば既知の方法で光変換のための蛍光体（Phosphor）を有する。蛍光体は例えば青色又はＵＶ光を「白色」光に変換する。「蛍光体」とは、本発明に関しては、ある１つの波長の光を他の１つの波長の又は複数の波長の混合した光に、とりわけ「白色」光に変換する物質又は物質混合物であると全く一般的に理解されるものであり、「波長変換」の下位概念と考えることもできる。

発光色素が使用されるが、その場合、出発波長は発光される混合波長よりも一般的により短く、従ってより高エネルギ（エネルギリッチ）である。この場合、所望の白色光としての感じ（Weisslichteindruck）は加法的な色混合によって生じる。この場合、「白色光」とは、人間に対し「白」の色印象を与えるそのようなスペクトル合成による光であると理解されるものである。「光」という概念は、勿論、人間の眼によって視認可能な光線に限定されない。光変換手段としては、例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ（セリウムがドープされたイットリウム・アルミニウム・ガーネット）等のような透光性セラミックスであるオプトセラミックスも考慮の対象になる。

ここで注意すべきことは、図面では光変換手段は蛍光面として示されており、この蛍光面に、（図示の）スキャンするレーザビームないし（不図示の）スキャンする複数のレーザビームは（１つの）画像を生成し、この画像は蛍光体のこの（スキャン）側から出発して投射されることである。尤も、透光性の蛍光体を使用することも可能である。この場合、レーザビームは投射レンズの反対側から到来して（１つの）画像を生成するが、放射（画像投射）面は光変換手段の投射レンズを指向する側にある。従って、反射型ビーム路及び透過型ビーム路の何れも可能であるが、究極的には、反射型ビーム路と透過型ビーム路の混合型も（本発明から）排除されていない。

この例では２つの軸の周りで揺動するマイクロミラー１０は、ミラー制御装置９によって駆動信号ａ_ｘ、ａ_ｙで制御され、例えば互いに直角をなす２つの方向ｘ、ｙにおいて偏向を行う。ミラー制御装置９も計算ユニット４によって制御されて、マイクロミラー１０の揺動振幅やその瞬間瞬間の角速度を調整することができ、この場合、各軸の周りにおいて非対称的な揺動を行うよう調整することも可能である。マイクロミラーの制御自体は既知であり、多様な態様で、例えば静電的、電磁的又は動電的に、実行することができる。本発明の実証された実施形態では、マイクロミラー１０はｘ方向については第１回転軸１０ｘの周りで、ｙ方向については第２回転軸１０ｙの周りで揺動し、その最大の傾き（振れ）は、その制御に依存して、結果として生じる照明像に例えばｘ方向に＋／−３５°、ｙ方向に−１２°〜＋６°の変位（シフト）を引き起こすが、ミラーの変位（振れ）はこれらの値の半分である。

マイクロミラー１０の位置は、位置信号ｐ_ｒを用いてミラー制御装置９及び／又は計算ユニット４へ返送（フィードバック）されると好都合である。ここで注意すべきことは、マイクロミラーの使用が好ましくあるものの、例えば可動プリズムのような他のビーム偏向手段も使用可能であることである。

かくして、レーザビーム２’は光変換手段８（これは一般的にはフラットであるが、フラットである必要はない。）をスキャンし、予め設定される光分布を有する照明像１１を生成する。この照明像１１は結像システム１２によって道路１３上に光像１１’として投射される。この場合、レーザ光源は、大きな周波数でパルス（列）化されて又は連続的に（放射するよう）制御されるため、マイクロミラーの位置に応じて、光分布を任意に−例えばハイビーム／ロービームに−調整できるだけではなく、特別な地形ないし道路状況によって要求される場合、迅速に変化できる。そのような場合は、例えば歩行者又は対向車両がセンサｓ_１...ｓ_ｎの１つ又は複数によって検出され、それに応じて、道路照明の光像１１’の幾何学的形状及び／又は強度の変化が要求される場合である。結像システム１２は図１では単純化してレンズとして示されている。

「道路（Fahrbahn）」という概念は、ここでは説明の単純化のために用いている。というのは、明らかなことであるが、光像１１’が実際に道路上に存在するか又はそれを超えて道路（路面）外に広がっているかについては、所与の空間的状況に依存するからである。原理的には、光像１１’は、ＫＦＺ照明技術に関する関連規準に従えば垂直面に対する投写に対応する。

以下に、本発明の方法の実施例（複数）を詳細に説明する。まず、所望の照明像はｎ行ｍ列のピクセル群に分割される。図４に示したスクリーン（Raster）ではｍ＝３０及びｎ＝６０であり、従って３０行及び６０列が存在する。ここで、技術的に是認可能な他の任意の解像度の何れも選択可能であることは明らかであろう。いずれにせよ図示の例では３０×６０＝１８００ピクセル区画（Pixelfelder）が存在する。

今や、最大の光パワーの供給が必要とされるピクセルが存在する列及び行が決定される（求められる）。なお、ピクセル毎のこの光パワーは、所望の光分布（配光パターン）ないし夫々のピクセルの所望の強度（Intensitaet）に依存する。相応の予設定（基準）値はピクセル毎に照度（Beleuchtungsstaerke）（単位：ルクス（ｌｘ））で定義される。これらの値は、投光装置の光学系の効率及び場合によっては光変換手段の効率を考慮して、必要光パワー（単位：ワット／ピクセル（Watt pro Pixel））を計算するために、使用される。

本発明に応じ、マイクロミラーのための水平及び／又は垂直制御特性曲線はピクセルの必要光パワーに関し選択された行及び又は列に適合化され、適合化された水平及び／又は垂直制御特性曲線はマイクロミラーの制御のために使用される。ここで、最も一般的な場合では、マイクロミラーは両方の軸に関し「線形に」制御される、従って共振運転（resonant Betrieb）は選択されない。尤も、本発明は１つの軸に関する制御のみにも適用可能であること、即ち、例えば１つの幅広の光スポットによって或いは１つのスポットを重なり合って又は相並んでスキャンする複数のマイクロミラーによって、１つの軸においてのみスキャンが実行される場合にも適用可能であることは明らかであろう。

ｎ行及びｍ列の既述の確定（ないし設定：Festlegen）、ピクセル当たりの必要照度Ｅ_ｉｊの確定及びピクセル当たりの最大必要パワーの決定に応じて、水平制御特性曲線か垂直制御特性曲線の何れかが適合化即ち最適化され、その結果、２つのバリエーションが得られる。まず、垂直制御特性曲線が最適化される本発明の１つのバリエーションを説明する。このバリエーションは、従って、列に関するものであり、「バリエーション２」と称される。図５ａ及び図５ｂ参照。

ステップｖ１２
このステップでは、予め決定された最大光パワーが与えられる必要がある列が列ｃ２として規定され、この列ｃ２の合計照度が計算される。図６は、最大照度を有する列ｃ２が決定された所望の照明像を示す。

合計照度はＥ_{ｃ２ ｇｅｓ．}で表されている。

ステップｖ２２
後続するこのステップでは、この合計照度を前提とし（から出発し）、この列ｃ２において利用可能な照度当たりの時間ユニット（Zeiteinheit）ｔ_ｓｌｘが計算される。

ここで、
ｔ_ｓｌｘ＝Ｔ_Ｓ／Ｅ_{ｃ２ ｇｅｓ．}
である。

ここで、Ｔ_Ｓは列サイクル（Spaltenperiode）の半サイクル時間（halbe Periodendauer）を意味し、Ｅ_{ｃ２ ｇｅｓ．}は列サイクルのこの半サイクル時間において必要とされるピクセル当たりの予め規定されたすべての照度値の合計を意味する。列サイクルとは、ミラーが垂直方向における従って列方向におけるスキャンのために１つの（水平）軸の周りで揺動する際に必要とする時間として理解されるべきものである。

ステップｖ３２
次に、１つのライン（Reihe）に存在する列ｃ２の夫々の照度Ｅ_ｃ２ｎが１つの新たなラインを作成するために使用される。この新たなラインの各要素の照度Ｅ’_ｃ２ｎは

で表される。

ステップｖ４２
後続するこのステップでは、新たなラインの要素（複数）と照度当たりの時間ユニットｔ_ｓｌｘが乗算され、これらは、各ピクセルのために利用可能な偏向角α_Ｖ’＝α_Ｖｍａｘ／ｎで除算されて、最適化された新たな制御特性曲線として確定される。この新たな制御特性曲線は、例えば図７に実線で示されているが、破線で示されている線形の制御から変位している（逸れている）ことが分かる。Ｔ_Ｓは列サイクルの半サイクル時間を表す。図７において、横軸は時間であり、偏向は列サイクル全体にわたって実行され、従って、Ｔ_Ｓはこの時間の半分に相当する。

ステップｖ５２
最適化された制御特性曲線がいまや使用されるが、残された（他方の）軸については、線形の、従って最適化されていない制御が使用される。

ステップｖ６２
このステップでは、（例えばピクセル当たりのレーザ出力の％で表した）利用度（Ausnutzung）が評価され、最良の利用度η_ｍａｘを有する行が決定される（求められる）。

評価は、計算によって実行することも可能であり、測定によって決定（実行）することも可能である。

評価を測定によって実行すべき場合、相応の投光装置システムが構築され、各ピクセル毎に、生成した光像における光束を介した組込みレーザ出力の利用度が逆算される（rueckgerechnet）。例えば、各ピクセル毎に光束を測定し、ワット／ピクセルの単位で光変換手段（蛍光体）の効率を逆算することができる。

計算による場合は、光像におけるレーザダイオードのあり得る供給可能な光パワーから出発する必要がある。例えば、レーザダイオードは、スキャンプロセスに基づき例えば６０×３０ピクセルに分割されるべき１Ｗ（ワット）の光パワーを供給するものとする。

従って、この例の場合、制御曲線が線形であれば、各ピクセルに、０．５５６ｍＷ（ミリワット）の光パワーを供給できるであろう。

制御曲線が最適化されていれば、この１Ｗのパワーは最早均一には分割されず、最適化制御曲線に応じて、種々異なって迅速にピクセル（複数）にわたって分配される。

そして、例えば１ワットのレーザダイオードを用いて最適化制御曲線の使用によって生成する光パワー分布を使用することにより、各ピクセル毎に必要なレーザダイオードの数を計算することができる、即ち、例えば１Ｗの光パワーを有するレーザダイオードを使用する場合、最適化制御特性曲線によってピクセルＰ_ｍ，ｎ当たりに供給可能な光パワーによって除算したピクセルＰ_ｍ，ｎ当たりに必要な光パワーとして計算することができる。

かくして、夫々のピクセル毎にレーザダイオードの必要な数が求められるが、除算の結果が整数でない場合は当然丸められる（切り上げ又は切捨てられる）べきである。

そして、各ピクセルＰ_ｍ，ｎ当たりの組込みレーザ出力の利用度は、ピクセルＰ_ｍ，ｎへの１つのレーザダイオードの供給可能なパワーと全てのピクセルに必要なレーザダイオードの最大数の積によって、ピクセルＰ_ｍ，ｎにおける必要な光パワーを除算することにより得られる。

図８は、代表的な一例として計算ないし測定された各ピクセルにおける組込みレーザ出力の利用度を示す。なお、図において、より大きな点密度はより大きな利用度に相当する。

ステップｖ７２
今や、組込みレーザ出力の最適な利用度を有する列が選択され、残っている軸の制御特性曲線（この例では水平制御特性曲線）の最適化のために考慮される。

プロセスは、基本的に、垂直制御特性曲線の最適化の場合の方法ステップｖ１２、ｖ２２、ｖ３２、ｖ４２と同じであるが、この場合は、照度からではなく、ピクセル当たりの組込みレーザ出力の利用度から出発する。

この場合、組込みレーザ出力の予め決定された（求められた）最大利用度を提供することができた行（これは行ｒ２として定義される。）において、夫々のピクセルにおける組込みレーザ出力の全ての利用度が合計される。ステップｖ８２も参照。

ステップｖ８２
次に、全ての利用度η_{ｒ２ ｇｅｓ．}を、即ちステップｖ７２における利用度（複数）の合計から出発し、この行ｒ２において利用可能な利用度当たりの時間ユニットｔ_Ｚηが計算される。

ここで、
ｔ_Ｚη＝Ｔ_Ｚ／η_{ｒ２ ｇｅｓ．}
であり、
Ｔ_Ｚは行サイクル（Zeilenperiode）の半サイクル時間（halbe Periodendauer）を意味し、η_{ｒ２ ｇｅｓ．}は行サイクルのこの半サイクル時間において必要とされるピクセル当たりの組込みレーザ出力の計算又は測定された全ての利用度の合計を意味する。

ステップｖ９２
このステップでは、新たなライン（Reihe）を作成するために、行ｒ２の夫々の利用度値が使用される。ここで、新たなラインの各要素の照度η’_ｒ２ｍは

として得られる。

ステップｖ１０２
ここでは、新たなラインの要素（複数）が利用度当たりの時間ユニットｔ_Ｚηと乗算され、この積が、各ピクセル毎に利用可能な偏向角α_Ｈ’＝α_Ｈｍａｘ／ｍによって除算されて、マイクロミラーの水平制御のための新たな最適化された制御特性曲線として確定される。ここで検討している例については、この特性曲線は図９に実線で示されており、他方、破線は、この場合も、最適化のない線形制御に対応する。なお、最適化された水平制御特性曲線の線形推移からの逸れは（図７の場合と比べて）より小さいことが見出すことができる。

ステップｖ１１２
いまや、マイクロスキャナないしマイクロミラーの垂直軸及び水平軸の両者について最適化された制御特性曲線が得られており、これらは使用することができる。この使用に際しては、ステップｖ６２の場合と同様に、組込みレーザ出力の利用度は計算されるか又は試作（試験用）構造体（Versuchsaufbau）において測定される。この利用度は、図８と対比可能な態様で、図１０に示されている。

夫々の軸の制御特性曲線の最適化が逆の順序で同様に実行される。これは、水平制御特性曲線従って行に関する制御特性曲線が（最初に）最適化される本発明の１つのバリエーション（これは「バリエーション１」と称されている。）をもたらすであろう。図５ａ及び図５ｂのフローチャートはこれをステップｖ１１〜ｖ１１１で示している。この場合、第２バリエーションと比べて、行と列ないし「水平」と「垂直」が単に入れ替えられているだけであるので、別途の説明は不要であろう。所望の照明像における最大照度を有する行ｒ１は、既に列記した図６において明白である。

かくして、まず、水平制御特性曲線の最適化が実行され、これが、次に、ステップｖ５１で使用され、次いで、ステップｖ６１で評価されて、引き続くステップｖ７１〜ｖ１０１において、残っている（他方の）垂直制御特性曲線が最適化される。バリエーション１に応じた方法を使用した場合の利用度は図１１に示されている。この図には、図８及び図１０の記載とは異なり、各ピクセル毎の利用度のパーセントのセットが数値で記入されている。見易さ（一覧性）の観点から、図１１は照明像の「左」半分しか示していないが、鏡像的に「右」半分を補うことにより、完全な照明像が得られるであろう。

バリエーション１及び２の何れを使用しても、照明像の重要な領域に、１００％近くまでのレーザ出力の利用度が得られる。

上述の方法を使用することにより、組込みレーザ出力の種々異なる利用度をもたらす種々異なる制御特性曲線が得られる。より正確に言えば、各バリエーションに対し、最適化された水平制御特性曲線も、最適化された垂直制御特性曲線も得られる。どちらのバリエーションがより良好であるかは、所望の照明像、解像度、及び各ピクセルにおける所望の強度に依存するため、ステップ「利用度の対比」において実行可能である結果の対比が推奨される。尤も、典型的には、夫々のバリエーションの最適化された水平制御特性曲線と最適化された垂直制御特性曲線は、可能な限りで最良の全利用度という意味で、最も良く調和（適合化）している。

図５ａ及び図５ｂに示された方法を考察することにより、種々の組み合わせ又は単純化が可能であることが分かる。従って、例えば、バリエーション１で得られた最適化された水平制御特性曲線とバリエーション２で得られた最適化された垂直制御特性曲線又はその反対の関係を用いること、及び、対比において、特別な場合に好都合な制御特性曲線の組み合わせを求め、この組み合わせをマイクロミラーの制御のために使用することができる。

多くの場合、上述の対比を使用することは不可欠ではないであろう。即ち、この場合、本方法のひとつのバリエーションのみが実行され、得られた結果は更なる（再）検査なしで使用される。既述のように、そのスキャンが１つの軸についてのみ実行される投光装置（前照灯）の場合、最適化は、勿論、この唯一の軸について、例えばバリエーション１のステップｖ６１〜ｖ１０１に応じて、実行される。

Claims (9)

1. 乗物の投光装置の光スキャナ（７）の制御方法であって、
   少なくとも１つの変調レーザ光源（１）のレーザビームは光スキャナによってスキャンされて光変換手段（８）へ偏向され、光変換手段（８）に結像システム（１２）を介して光像（１１’）として道路に投射される照明像（１１）を生成し、光スキャナのマイクロミラー（１０）は確定された制御特性曲線に応じて少なくとも１つの座標方向において揺動され、
   所望の照明像（１１）はｎ行及び／又はｍ列を有するピクセル群に分解され、
   マイクロミラー（１０）のための水平及び／又は垂直制御特性曲線はピクセルの必要とされる光パワーに関し少なくとも１つの選択された行及び／又は列に適合化され、及び、
   適合化された水平及び／又は垂直制御特性曲線はマイクロミラーの制御のために使用される、
   方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   選択された行及び／又は列は、そのｎピクセルについての合計で最大照度が必要とされるものである、
   方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法において、
   所望の照明像はｎ行及びｍ列を有するピクセル群に分解され、
   第１ステップにおいて、所望の光分布に応じて制御特性曲線を最適化するために、ピクセル群の各ピクセル毎に、必要とされる照度Ｅ_ｉｊが確定され、
   第２ステップ（ｖ１２）において、そのｎピクセルについての合計で最大照度即ちこの列（ｃ２）／行の合計照度が必要とされる列（ｒ）／行が選択され、
   第３ステップ（ｖ２２）において、この合計照度を前提とし、平均でこの列（ｃ２）／行で利用可能な照度当たりの時間ユニットｔ_ｓｌｘ即ちｔ_ｓｌｘ＝Ｔ_Ｓ／Ｅ_{ｃ２ ｇｅｓ．}が計算され、但し、Ｔ_Ｓは列サイクル／行サイクルの半サイクル時間を意味し、Ｅ_{ｃ２ ｇｅｓ．}は列サイクルのこの半サイクル時間において必要とされるピクセル当たりの予め規定されたすべての照度値の合計を意味する、
   第４ステップ（ｖ３２）において、１つのラインに存在する列（ｃ２）／行の照度（Ｅ_ｃ２ｎ）が新たなラインを作成するために使用され、但し、該新たなラインの各要素の照度Ｅ’_ｃ２ｎは
   

   

   で表される、
   第５ステップ（ｖ４２）において、該新たなラインの各要素と照度当たりの時間ユニットｔ_ｓｌｘが乗算されることにより新たな時間ラインが得られ、該新たな時間ラインは、各ピクセルのために利用可能な偏向角α_Ｖ’＝α_Ｖｍａｘ／ｎで除算されて、最適化された新たな制御特性曲線として確定され、及び、該新たな時間ラインの各要素は各ピクセルに利用可能な偏向角α’＝α_ｍａｘ／ｎと乗算されることにより、列／行の各ピクセル毎に、偏向及びかくて最適化された制御特性曲線が得られ、
   第６ステップ（ｖ５２）において、この制御特性曲線は、各列／行毎のマイクロミラーを制御するために使用される、
   方法。
4. 請求項３に記載の方法において、
   残りの軸は、確定されているが最適化されていない制御特性曲線によって制御される、
   方法。
5. 請求項３に記載の方法において、
   第７ステップ（ｖ６２）において、ピクセル当たりのレーザ出力の利用度が評価され、及び、最良の利用度η_ｍａｘを有する行／列が求められ、
   第８ステップ（ｖ７２）において、組込みレーザ出力の最適な利用度を有する列が選択されかつ残りの軸の制御特性曲線の最適化のために考慮され、及び、第１ステップ（ｖ１１）、第２ステップ（ｖ２２）、第３ステップ（ｖ３２）及び第４ステップ（ｖ４２）に類似する後続するステップは、ピクセル当たりの組込みレーザ出力の利用度を前提として、実行され、但し、組込みレーザ出力の予め決定された最大利用度を提供することができた行（ｒ２）において、夫々のピクセルにおける組込みレーザ出力の全ての利用度が合計され、
   第９ステップ（ｖ８２）において、続いて、全ての利用度η_{ｒ２ ｇｅｓ．}を前提とし、この行（ｒ２）において利用可能な利用度当たりの時間ユニットｔ_Ｚηが、
   ｔ_Ｚη＝Ｔ_Ｚ／η_{ｒ２ ｇｅｓ．}
   として計算され、但し、Ｔ_Ｚは行サイクルの半サイクル時間を意味し、η_{ｒ２ ｇｅｓ．}は行サイクルのこの半サイクル時間において必要とされるピクセル当たりの組込みレーザ出力の計算又は測定された全ての利用度の合計を意味し、
   第１０ステップ（ｖ９２）において、新たなラインを作成するために、行（ｒ２）の夫々の利用度値が使用され、但し、新たなラインの各要素の照度η’_ｒ２ｍは
   

   

   として得られ、
   第１１ステップ（ｖ１０２）において、新たなラインの要素（複数）が利用度当たりの時間ユニットｔ_Ｚηと乗算され、この積が、各ピクセル毎に利用可能な偏向角α_Ｈ’＝α_Ｈｍａｘ／ｍによって除算されて、新たな最適化された水平／垂直制御特性曲線として確定される、
   方法。
6. 請求項５に記載の方法において、
   第１２ステップ（ｖ１１２）において、垂直／水平軸及び水平／垂直軸のための最適化された制御特性曲線が使用され、及び、第７ステップ（ｖ６２）と同様に、ピクセル当たりの組込みレーザ出力の利用度が求められる、
   方法。
7. 請求項３、５又は６に記載の方法において、
   制御特性曲線の最適化は、行及び列ないし軸に関し逆の順序でステップ的に（ステップｖ１１〜ステップｖ１１１）実行されて、更なる２つの最適化された制御特性曲線が得られる、
   方法。
8. 請求項１〜７の何れかに記載の方法において、
   最適化されて得られた全体の制御特性曲線からの選択は所望の照明像に依存して行われ、光スキャナの制御のために最も好都合な組み合わせが使用される、
   方法。
9. 乗物の投光装置であって、
   該投光装置は、少なくとも１つの変調レーザ光源（１）と、レーザ制御装置（３）と、レーザ制御装置（３）に割り当てられた計算ユニット（４）を有し、
   変調レーザ光源（１）のレーザビームは、結像システム（１２）を介して光像（１１’）として道路に投射される照明像（１１）を光変換手段（８）に生成するために、光スキャナ（７）によってスキャンされて光変換手段（８）へ偏向可能であり、及び、光スキャナのマイクロミラー（１０）は確定された制御特性曲線に応じて少なくとも１つの座標方向において揺動可能であり、
   計算ユニット（４）は、請求項１〜８の何れか１つに記載の方法を実行するよう構成されている、
   照明装置。

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