KR102537719B1 - 자동차용 조명 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 조명 시스템(10)에 관한 것으로서, 상기 조명 시스템(10)은 - 제1 및 제2 마이크로스캐너(120, 220)를 구비한 제1 및 제2 레이저 스캐너(100, 200); 및 - 제1 및 제2 마이크로스캐너(120, 220)를 작동시키도록 구성되는 제어 장치(400);를 포함하며, 제1 및 제2 마이크로스캐너(120, 220)의 진동 거동은, 최소한, 제어 장치(400)를 통해 가변될 수 있는 진동 진폭(AMP), 광 중심 변위(LSVP) 및 오프셋 값(OFFSET)의 매개변수들을 통해 제어될 수 있으며, 제어 장치(400)는 시간에 따라 변하는 입력 변수(DOA)를 수신하도록 구성되고, 상기 입력 변수는 전체 광 분포(300)의 목표 개방 각도를 나타내고 입력 변수(DOA)의 기준, 요컨대 DOA ≤ (MEMSmax - ALPHA)의 검사 결과에 따라 제1 및 제2 마이크로스캐너(120, 220)의 진동 진폭(AMP), 광 중심 변위(LSVP) 및 오프셋 값(OFFSET)의 매개변수들을 결정하고, 기준이 충족될 때 제1 마이크로스캐너(120)의 매개변수들이 결정된다.

Description

자동차용 조명 시스템

본 발명은 자동차용 조명 시스템에 관한 것이며, 상기 조명 시스템은

- 적어도 하나의 레이저 광원을 구비한 제1 레이저 스캐너로서, 레이저 광원에는 제1 마이크로스캐너가 할당되고, 상기 제1 마이크로스캐너는 제1 광 변환 요소로 레이저 광원의 레이저빔들을 편향시키도록 구성되며, 그럼으로써 제1 광 변환 요소 상에서 가시광이 방사되어 제1 광 패턴이 생성되고, 제1 광 변환 요소에는, 조명 시스템의 전방에 제1 부분 광 분포로서 제1 광 패턴을 매핑하기 위해, 광학 매핑 시스템이 할당되는, 상기 제1 레이저 스캐너; 및

- 적어도 하나의 레이저 광원을 구비한 제2 레이저 스캐너로서, 레이저 광원에는 제2 마이크로스캐너가 할당되고, 상기 제2 마이크로스캐너는 제2 광 변환 요소로 레이저 광원의 레이저빔들을 편향시키도록 구성되며, 그럼으로써 제2 광 변환 요소 상에서 가시광이 방사되어 제2 광 패턴이 형성되고, 제2 광 변환 요소에는, 조명 시스템의 전방에 제2 부분 광 분포로서 제2 광 패턴을 매핑하기 위해, 광학 매핑 시스템이 할당되는, 상기 제2 레이저 스캐너;를 포함하며,

제1 및 제2 부분 광 분포는 각각의 마이크로스캐너들 상에서 설정될 수 있는 적어도 3개의 매개변수에 따라서 가변될 수 있으며,

가변될 수 있는 제1 및 제2 부분 광 분포는 조명 시스템의 전방에 가변될 수 있는 하나의 공통 전체 광 분포를 생성하고 적어도 부분적으로 서로 중첩되며, 전체 광 분포는 개방 각도(opening angle)를 보유하며, 그리고

제1 및 제2 마이크로스캐너는 각각 상호 간에 평행하게 배치되는 축을 중심으로 회전 가능하게 장착되고, 제1 및 제2 마이크로스캐너는 제로 위치를 중심으로 하면서 결정 가능한 진동 진폭(AMP)으로 축을 중심으로 진동할 수 있으며, 진동 진폭은 최댓값(MEMSmax)을 통해 제한되며, 진동 진폭(AMP)은 각각 생성되는 부분 광 분포의 수평 폭을 결정하며, 그리고

제1 및 제2 마이크로스캐너는 가상선(imaginary line)을 따라 배치되고, 제1 마이크로스캐너의 제로 위치는 제1 각도(ALPHA)만큼, 그리고 제2 마이크로스캐너의 제로 위치는 제2 각도(ALPHA')만큼 가상선에 대해 경사져 배치되며, 제1 및 제2 각도는 상호 간에 반대되며, 그리고

제1 및 제2 부분 광 분포는, 자체에서 각각의 광도가 최대인 것을 특징으로 하는 각각 하나의 광 중심을 보유하며, 광 중심은 각각의 마이크로스캐너들 상에서 결정 가능한 광 중심 변위(LSPV)에 상응하게 변위될 수 있으며, 그리고

부분 광 분포들은 각각 각각의 마이크로스캐너들로 공급될 수 있는 오프셋 값(OFFSET)만큼 변위될 수 있으며, 그리고

상기 조명 시스템은

- 제1 및 제2 마이크로스캐너를 작동시키도록 구성되는 제어 장치로서, 제1 및 제2 마이크로스캐너의 진동 거동은, 최소한, 제어 장치를 통해 가변될 수 있는 진동 진폭(AMP), 광 중심 변위(LSVP) 및 오프셋 값(OFFSET)의 매개변수들을 통해 제어될 수 있는, 상기 제어 장치;도 포함한다.

또한, 본 발명은 적어도 하나의 본 발명에 따른 조명 시스템을 포함하는 자동차에 관한 것이다.

레이저 투영 시스템들은 이른바 마이크로스캐너들을 통한 레이저빔의 편향을 통해 실현될 수 있다. 상기 마이크로스캐너들은 예컨대 MEMS 기술 또는 MOEMS 기술(MEMS: 미세 전자 기계 시스템; MOEMS: 미세 광학 전자 기계 시스템)로 제조되는 마이크로 미러들로서 형성될 수 있으며, 이들 마이크로 미러는 단지 수 밀리미터의 지름만을 보유하고 하나 또는 2개의 축 방향으로 진동될 수 있다.

이 경우, 진동 진폭은 생성되는 광 패턴 내지 부분 광 분포의 폭을 결정한다.

진동 속도, 다시 말하면 마이크로스캐너의 경우 각도 편향은 시간에 따라 가변된다(각속도). "느리게" 이동하는 광점은 빠르게 이동하는 광점보다 광 변환 요소 내에서 더 많은 광을 생성하기 때문에, 대개 이런 방식으로 광 분포에 동일하게 영향을 미칠 수 있다.

자체의 생성된 부분 광 분포들이 함께 하나의 전체 광 분포를 형성하는 것인 2개의 레이저 스캐너를 사용할 때, 진동 진폭들이 상이하게 설정될 수 있는 경우, 의도되지 않는 효과들이 생길 수 있는데, 예컨대 전체 광 분포 내에 2개의 휘도 최댓값이 생길 수 있다.

본 발명의 과제는 자동차용 개선된 조명 시스템을 제공하는 것이다.

상기 과제는, 제어 장치가 시간에 따라 변하는 입력 변수(DOA)를 수신하도록 구성되고, 상기 입력 변수는 전체 광 분포의 목표 개방 각도(target opening angle)를 나타내고 입력 변수(DOA)의 기준, 요컨대 DOA ≤ (MEMSmax - ALPHA)의 검사 결과에 따라 제1 및 제2 마이크로스캐너의 진동 진폭(AMP), 광 중심 변위(LSVP) 및 오프셋 값(OFFSET)의 매개변수들을 결정하고, 최대 진동 진폭(MEMSmax)은 각각의 축을 중심으로 하는 최대 각도를 나타내며, 그리고 기준이 충족될 때 제1 마이크로스캐너의 매개변수들은 하기와 같이 결정되고,

AMP = DOA,

OFFSET = ALPHA,

LSPV = 0°,

제2 마이크로스캐너의 매개변수들은 하기와 같이 결정되며,

AMP = DOA,

OFFSET = -ALPHA,

LSPV = 0°,

그리고 기준이 충족되지 않을 때에는 제1 마이크로스캐너의 매개변수들은 하기와 같이 결정되고,

AMP = (DOA + MEMSmax - ALPHA)/2,

OFFSET = MEMSmax - AMP,

LSPV = DOA - AMP,

제2 마이크로스캐너의 매개변수들은 하기와 같이 결정된다.

AMP = (DOA + MEMSmax - ALPHA)/2,

OFFSET = -(MEMSmax - AMP),

LSPV = -(DOA - AMP).

레이저 광원들은 일반적으로 가간섭성 단색광 내지 좁은 파장 범위의 광을 방사하지만, 그러나 자동차 헤드램프의 경우에는 일반적으로 방사되는 광에 대해 백색 혼합광이 선호되거나 법적으로 규정되어 있기 때문에, 레이저 광원들에는, 실질적으로 단색인 광을 백색 내지 다색 광으로 변환하기 위한 이른바 광 변환 요소들이 할당되고, "백색 광"은 사람에게 "백색"의 색 인상을 야기하는 상기 스펙트럼 조성의 광을 의미한다. 상기 광 변환 요소는 예컨대 하나 또는 복수의 광발광 변환기 내지 광발광 요소의 형태로 형성되며, 레이저 광원의 입사되는 레이저빔들은 일반적으로 광발광 염료를 포함하는 광 변환 요소 상에 부딪쳐 상기 광발광 염료를 여기(excitation)하여 광발광을 야기하며, 그리고 이와 동시에 조사하는 레이저 장치의 광과 다른 파장 내지 파장 범위의 광을 방출한다. 이 경우, 광 변환 요소의 광 방출은 실질적으로 람베르트 방출기(Lambert emitter)의 특징들을 보유한다.

광 변환 요소들의 경우, 반사성 변환 요소(reflective conversion element)와 투과성 변환 요소(transmissive conversion element)로 구분된다.

이와 관련하여 "반사성" 및 "투과성"이란 용어들은 변환된 백색 광의 청색 성분에 관련된다. 투과성 구조의 경우, 변환기 체적부(converter volume) 내지 변환 요소를 통과한 이후 청색광 성분의 주 전파 방향은 실질적으로 출력 레이저빔의 전파 방향에 대해 동일하게 지향된다. 반사성 구조의 경우, 레이저빔은 변환 요소에 할당될 수 있는 경계면 상에서 반사되고 편향되며, 그럼으로써 청색광 성분은 일반적으로 청색 레이저빔으로서 형성되는 레이저빔과 다른 전파 방향을 갖게 된다.

실제로, 도로 상에서는 부분 광 분포들의 중첩을 통해 전체 광 분포가 형성되며, 제1 레이저 스캐너는 예컨대 좌측 자동차 헤드램프에 위치되고 제2 레이저 스캐너는 예컨대 우측 자동차 헤드램프에 위치되며, 그럼으로써 그에 기인하는 전체 광 분포는 자동차의 좌측 및 우측 자동차 헤드램프에 의해 생성되게 된다.

바람직하게는, 레이저 광원들은 디밍(dimming)될 수 있다.

적합한 실시형태에서, -가상선으로부터 측정되는- 제1 각도(ALPHA)는 2°이고 제2 각도(ALPHA')는 -2°일 수 있다.

또한, 마이크로스캐너들은 준정적 마이크로스캐너들로서 형성될 수 있다.

마이크로스캐너들은 1차원으로(미러가 단지 하나의 방향으로만 이동됨), 또는 2차원으로(미러가 2개의 방향으로 동시에 이동됨) 배향될 수 있다. 대부분 현재 가용한 마이크로스캐너들은 공진 구동 원리(resonant driving principle)에 따라 작동한다. 이 경우, MEMS 스캐너들은 실질적으로 자체의 공진 주파수로 여기되어 사인파 모양으로 진동하는 기계식 진동 회로를 나타낸다. 이런 사인파 파형은 구현되는 레이저 출력의 사용에 관련되는 큰 문제를 나타내는데, 그 이유는 항상 마이크로스캐너들이 최소 각속도를 달성하는 곳에서 광 분포가 가장 밝기 때문이다. 이렇게, 사인파 모양의 진동 동안, 광 분포의 가장자리 영역은 가장 밝게 작용할 수도 있고 광 분포의 중앙 영역 내지 중심은 가장 어둡게 작용할 수도 있으며, 그 때문에 레이저 다이오드들은 강하게 디밍되어야 하고 그로 인해 단지 적은 백분율(약 40%)로만 이용될 수 있기 때문이다.

여기서는, 정해진 물리적 한계들(공진 주파수, 등) 이내인 자체의 각속도로 임의로 제어될 수 있는 준정적 마이크로스캐너들에 의해 구제책이 강구된다. 따라서, 부분 광 분포의 중앙 내지 중심으로 생성된 광의 대부분을 편향시킬 수 있으며, 그럼으로써 레이저 광원들의 구현된 레이저 출력의 이용은 전형적인 부분 광 분포들에서 약 90%까지 상승될 수 있게 된다. 100%의 이용은 불가능한데, 그 이유는 마이크로스캐너들이 가장자리 영역에서 방향 변화를 실행하기 때문이며, 이는 미러의 완전한 "제동", 및 그에 뒤이은 반대 방향으로의 가속을 의미한다. 이런 단계 동안, 레이저 광원들은 비활성화되는데, 그 이유는 그렇지 않을 경우 중앙에서 관찰되는 낮은 각속도로 인해 상기 전환 영역에서 광도가 그곳에서 분명하게 상승할 수도 있기 때문이며, 이는 의도되지 않는다.

또한, 마이크로스캐너들의 진동 진폭의 최댓값(MEMSmax)은 6°일 수 있다.

또한, 제어 장치는 레이저 광원들을 작동시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 과제는 적어도 하나의 조명 시스템을 포함하는 자동차를 통해 해결된다.

이 경우, 전체 광 분포의 시간에 따라 변하는 목표 개방 각도(DOA)는 자동차의 속도에 따라서 가변될 수 있으며, 자동차의 속도가 상승할 때 목표 개방 각도(DOA)는 감소된다.

하기에서, 본 발명은 예시의 도면들을 근거로 보다 더 상세하게 설명된다.

도 1은 제1 마이크로스캐너를 구비한 제1 레이저 스캐너와; 제2 마이크로스캐너를 구비한 제2 레이저 스캐너를; 포함하는 예시의 조명 시스템을 도시한 도면이고, 마이크로스캐너들은 각각 제1 내지 제2 각도만큼 경사져 있고, 마이크로스캐너들은 제어 장치를 통해 가변될 수 있는 매개변수들을 보유하며, 제1 레이저 스캐너는 제1 부분 광 분포를 생성하고 제2 레이저 스캐너는 제2 부분 광 분포를 생성하며, 제1 및 제2 부분 광 분포는 함께 개방 각도를 보유하는 하나의 전체 광 분포를 생성하며, 전체 광 분포는 측정 스크린 상에 매핑된다.
도 2는 마이크로스캐너의 예시의 특성곡선을 나타낸 그래프이고, 진동 진폭(AMP)이 각속도에 대해 도시되어 있고, 최대 진동 진폭(MEMSmax)은 6°이다.
도 3a는 도 2에서의 특성곡선의 변경되는 진동 진폭(AMP)을 나타낸 그래프이다.
도 3b는 도 2에서의 특성곡선에서 광 중심 변위(LSVP)를 나타낸 그래프이다.
도 3c는 오프셋 값(OFFSET)을 통한 특성곡선의 변위를 나타낸 그래프이다.
도 4a는 상이한 개방 각도에 대해 측정 스크린 상에서의 제1 내지 제2 부분 광 분포를 나타낸 그래프이고, 각각의 마이크로스캐너들의 제1 및 제2 각도는 영(0)이다.
도 4b는 측정 스크린 상에서 도 4a에서의 부분 광 분포들로 구성되는 전체 광 분포를 나타낸 그래프이다.
도 5a는 특정 개방 각도에 대한 제1 부분 광 분포들을 나타낸 그래프이고, 제1 마이크로스캐너들은 상기 영역에서 2°만큼 경사져 있고, 개별적으로 도시된 부분 광 분포들에 대해 광 중심은 중심의 방향으로 변위되어 있다.
도 5b는 특정 개방 각도에 대한 제2 부분 광 분포들을 나타낸 그래프이고, 제2 마이크로스캐너들은 상기 영역에서 -2°만큼 경사져 있고, 개별적으로 도시된 부분 광 분포들에 대해 광 중심은 중심의 방향으로 변위되어 있다.
도 5c는 특정 개방 각도에 대한 전체 광 분포들을 나타낸 그래프이고, 전체 광 분포는 도 5a 및 5b에서의 부분 광 분포들로 구성되어 있다.
도 6a는 특정 개방 각도에 대한 제1 부분 광 분포들을 나타낸 그래프이고, 제1 마이크로스캐너의 매개변수들은 본 발명에 따른 기준에 따라 설정되어 있다.
도 6b는 특정 개방 각도에 대한 제2 부분 광 분포들을 나타낸 그래프이고, 제2 마이크로스캐너의 매개변수들은 본 발명에 따른 기준에 따라 설정되어 있다.
도 6c는 특정 개방 각도에 대한 전체 광 분포들을 나타낸 그래프이고, 전체 광 분포는 도 6a 및 6b에서의 부분 광 분포들로 구성되어 있다.
도 6d는 특정 개방 각도에 대한 도 6c에서의 전체 광 분포들을 나타낸 그래프이고, 각각의 전체 광 분포들의 가장자리들 상에서는 상응하는 레이저 광원들이 디밍되어 있다.

도 1에는, 자동차용 예시적인 조명 시스템(10)이 도시되어 있으며, 상기 조명 시스템(10)은 적어도 하나의 레이저 광원(110)을 구비한 제1 레이저 스캐너(100)를 포함하며, 레이저 광원에는 제1 마이크로스캐너(120)가 할당되며, 상기 제1 마이크로스캐너(120)는 제1 광 변환 요소(130)로 레이저 광원(110)의 레이저빔들을 편향시키도록 구성되며, 그럼으로써 제1 광 변환 요소(130) 상에서 가시광이 방사되어 제1 광 패턴이 생성되며, 제1 광 변환 요소(130)에는, 조명 시스템(10)의 전방에 제1 부분 광 분포(150)로서 제1 광 패턴을 매핑하기 위해, 광학 매핑 시스템(140)이 할당된다.

또한, 조명 시스템(10)은 적어도 하나의 레이저 광원(210)을 구비한 제2 레이저 스캐너(200)를 포함하며, 레이저 광원(210)에는 제2 마이크로스캐너(220)가 할당되며, 상기 제2 마이크로스캐너(220)는 제2 광 변환 요소(230)로 레이저 광원(210)의 레이저빔들을 편향시키도록 구성되며, 그럼으로써 제2 광 변환 요소(230) 상에서 가시광이 방사되어 제2 광 패턴이 생성되며, 제2 광 변환 요소(230)에는, 조명 시스템(10)의 전방에 제2 부분 광 분포(250)로서 제2 광 패턴을 매핑하기 위해, 광학 매핑 시스템(240)이 할당된다.

제1 및 제2 마이크로스캐너는 본 실례에서 준정적 마이크로스캐너들로서 형성된다. 이와 관련하여, 도 2에는, 공진 마이크로스캐너(파선) 및 준정적 마이크로스캐너(실선)의 상이한 진동 거동을 나타내는 그래프가 도시되어 있다.

이 경우, 공진 마이크로스캐너들은 실질적으로 자신의 공진 주파수로 여기되어 사인파 모양으로 진동하는 기계식 진동 회로를 나타낸다. 상기 사인파 파형은, 구현되는 레이저 출력의 사용에 관련되는 큰 문제를 나타내는데, 그 이유는 항상 마이크로스캐너들이 최소 각속도를 달성하는 곳에서 광 분포가 가장 밝기 때문이다. 이렇게, 사인파 모양의 진동 동안, 광 분포의 가장자리 영역은 가장 밝게 작용할 수도 있고 광 분포의 중앙 영역 내지 중심은 가장 어둡게 작용할 수도 있으며, 그 때문에 레이저 다이오드들은 강하게 디밍되어야 하고 그로 인해 단지 적은 백분율로만 이용될 수 있기 때문이다.

여기서는, 정해진 물리적 한계들 이내인 자체의 각속도로 임의로 제어될 수 있는 준정적 마이크로스캐너들에 의해 구제책이 강구된다. 따라서, 부분 광 분포의 중앙 내지 중심으로 생성된 광의 대부분을 편향시킬 수 있으며, 그럼으로써 레이저 광원들의 구현된 레이저 출력의 이용은 증가될 수 있다. 여기서 주지할 사항은, 마이크로스캐너들이 가장자리 영역에서 방향 변화를 실행하고, 이는 미러의 완전한 "제동", 및 그에 뒤이은 반대 방향으로의 가속을 의미한다는 점이다. 이런 단계 동안, 레이저 광원들은 비활성화되는데, 그 이유는 그렇지 않을 경우 중앙에서 관찰되는 낮은 각속도로 인해 상기 전환 영역에서 광도가 그곳에서 분명하게 상승할 수도 있기 때문이며, 이는 의도되지 않는다.

제1 및 제2 부분 광 분포(150, 250)는 각각의 마이크로스캐너(120, 220)들 상에서 설정될 수 있는 적어도 3개의 매개변수, 요컨대 도 3a, 도 3b 및 도 3c에 예시적으로 도시되어 있는 AMP, LSPV 및 OFFSET에 따라서 가변될 수 있으며, 가변될 수 있는 제1 및 제2 부분 광 분포(150, 250)는 조명 시스템(10)의 전방에 가변될 수 있는 하나의 공통 전체 광 분포(300)를 생성하고 적어도 부분적으로 서로 중첩되며, 전체 광 분포(300)는 개방 각도를 보유한다.

주지할 사항은, 부분 광 분포(150, 250)들 및 형성된 전체 광 분포(300)가 도면들에 도시된 실례에서 예컨대 조명 공학 실험실에서 이용되고 레이저 스캐너의 주 방사 방향에 대해 수직으로 배치되어 있는 측정 스크린(MS) 상에 매핑된다는 점이다. 측정할 장치까지 상기 측정 스크린의 전형적인 이격 간격은 ECE 규정에 의거하여 25m이다.

제1 및 제2 마이크로스캐너(120, 220)는 각각 상호 간에 평행하게 배치되는 축(X1, X2)을 중심으로 회전 가능하게 장착되고, 제1 및 제2 마이크로스캐너(120, 220)는 제로 위치를 중심으로 하면서 결정 가능한 진동 진폭(AMP)으로 각각의 축(X1, X2)을 중심으로 진동할 수 있으며, 진동 진폭(AMP)은 최댓값(MEMSmax)을 통해 제한되며, 진동 진폭(AMP)은 각각 생성되는 부분 광 분포(150, 250)의 수평 폭을 결정한다. 부분 광 분포의 개방 각도 내지 마이크로스캐너의 진동 진폭(AMP)은 동적으로 (미세한 단계들로) 가변될 수 있으며, 그럼으로써 휘도는, 상대적으로 더 작은 조명 영역을 기반으로, 예컨대 조명 도달 범위의 속도에 따른 증가를 통해 분명하게 상승하게 된다. 도 3a에는, 예컨대 +/- 2°로 제한되는 진동 진폭(AMP)이 도시되어 있으며, 여기서는, 각속도가, 도 2에서의 특성곡선에서보다, 마이크로스캐너의 제로 위치 범위에서 더 작음으로써, 증가된 광도가 야기되게 된다는 점이 확인된다.

제1 및 제2 부분 광 분포(150, 250)는, 자체에서 각각의 광도가 최대인 것을 특징으로 하는 각각 하나의 광 중심을 보유하며, 광 중심은 각각의 마이크로스캐너(120, 220)들 상에서 결정 가능한 광 중심 변위(LSPV)에 상응하게 변위될 수 있다. 광 중심은, 이미 상기에서 설명한 것처럼, 최소 각속도를 갖는 마이크로스캐너의 편향 영역을 통해 형성된다(가장자리 영역들 내지 전환점들은 여기서는 제외된다). 도 3b에는, 도 2에서의 특성곡선의 광 중심 변위가 도시되어 있으며, 마이크로스캐너는, 광 중심이 의도되는 곳인 영역에서 가장 느리게 이동된다.

부분 광 분포(150, 250)들은 각각 여전히 각각의 마이크로스캐너(120, 220)들로 공급될 수 있는 오프셋 값(OFFSET)만큼 변위될 수 있으며, 상기 매개변수의 작용 방식은 일례로서 도 3c에 도시되어 있다. 마이크로스캐너 매개변수(OFFSET)는, 각각의 마이크로스캐너의 각도 이동에 오프셋 값을 부가하는 것을 가능하게 한다. 도 3c에서의 그래프에는, 4°의 진동 진폭 조건에서 2°의 오프셋 값을 갖는 일례가 도시되어 있다. 여기서, 광 중심 변위(LSPV)는 0°로 설정되어 있다.

또한, 조명 시스템(10)은, 제1 및 제2 마이크로스캐너(120, 220)를 작동시키도록 구성되는 제어 장치(400)를 더 포함하며, 제1 및 제2 마이크로스캐너(120, 220)의 진동 거동은, 최소한, 제어 장치(400)를 통해 가변될 수 있는 진동 진폭(AMP), 광 중심 변위(LSVP) 및 오프셋 값(OFFSET)의 매개변수들을 통해 제어될 수 있다. 또한, 제어 장치(400)는, 전체 광 분포(300)의 목표 개방 각도를 나타내고 제1 및 제2 마이크로스캐너(120, 220)의 매개변수들을 그에 상응하게 설정하는 시간에 따라 변하는 입력 변수(DOA)를 수신하도록 구성된다.

또한, 도 1에서의 제1 및 제2 마이크로스캐너(120, 220)는 가상선을 따라 배치되며, 제1 마이크로스캐너(120)의 제로 위치는 제1 각도(ALPHA)만큼, 그리고 제2 마이크로스캐너(220)의 제로 위치는 제2 각도(ALPHA')만큼 가상선에 대해 경사져 배치되며, 제1 및 제2 각도(ALPHA, ALPHA')는 상호 간에 반대되며, 예컨대 제1 각도(ALPHA)는 2°이고, 제2 각도(ALPHA')는 -2°이다.

도 4a 및 도 4b에는, 각각, 상이한 DOA 값들에 대한 부분 광 분포들과 이들을 토대로 생성되는 전체 광 분포들의 그래프가 도시되어 있으며, 이와 관련하여 제1 각도(ALPHA)와 제2 각도(ALPHA')는 0°이며, 그로 인해 대칭형 부분 광 분포들이 발생한다. 대칭형 광 분포는, 부분 광 분포의 중앙 위치가 마이크로스캐너 편향의 중앙 위치에도 상응할 때 존재한다.

주지할 사항은, 도 4a ~ 도 6d에서의 하기 그래프들에는, 각각의 마이크로스캐너의 각속도의 반비례값에 상응하는 상대 광 출력이 도시되어 있다는 점이다. 마이크로스캐너가 더욱더 느리게 이동될수록, 통과하는 영역에서 광 출력은 더욱더 많이 방출된다. 이런 이유에서, 도시된 그래프들은 항상 반대로 각각의 마이크로스캐너의 각속도에 비례한다.

그 밖에도 주지할 사항은, 모든 그래프에 각도 값들을 기재했다는 점이다. 상기 도면은 불가피하게 항상 단지 하나의 소정의 투영 이격 간격에 대해서만 정확한데, 그 이유는 두 레이저 스캐너가 예컨대 차량 폭만큼 상호 간에 이격되어 있기 때문이다. 예컨대 상기 투영 이격 간격은 ECE 지침들에서 요구되는 것처럼 25m이다. 그럼에도, 보다 더 나은 이해를 제공하기 위해 상기 도면을 선택하였다.

도 4a에서의 점선은 6°의 DOA 값을 나타내며, 이는 측정 스크린 상에서 -6° 내지 +6°의 부분 광 분포에 상응하면서 가장 폭넓은 부분 광 분포를 나타낸다. DOA 값은 일반적으로 "+" 값으로서 도시되며, 예컨대 DOA = 6°이지만, 그러나 이는 항상 +/-6°의 대칭형 조명 영역에 상응한다. DOA 값의 감소와 더불어, 조명 범위는 더욱더 감소되며, 그럼으로써 남아 있는 각도 범위에서 광 출력은 강하게 상승하게 된다. 두 레이저 스캐너는 도 4a 및 도 4b에서의 상기 실례에서 결과적인 부분 광 분포에서 동일한 각도 범위를 커버하기 때문에, 광 출력은 두 부분 광 분포의 중첩을 통해 배가되며, 이는 도 4b에서 확인된다.

비대칭형 부분 광 분포는, 부분 광 분포의 중앙 위치가 마이크로스캐너 편향의 중앙 위치 내지 제로 위치에 상응하지 않을 때 존재한다. 이는, 예컨대 각각의 마이크로스캐너들이 상호 간에 소정의 각도만큼 회전되어 배치될 때 존재한다. 하기에서 도 5a, 5b 및 5c에 도시된 실례에서, 제1 각도(ALPHA)는 +2°이고, 제2 각도(ALPHA')는 -2°이다. 다시 말해, 부분 광 분포의 중앙 위치는 각각 2°만큼 변위되어 있다. 마이크로스캐너들의 회전을 통해, 수평으로 보다 더 넓은 기본 광 분포가 생성된다. 그 밖에도 전체 광 분포의 중심에서 최대 광도를 갖는 영역을 수득하기 위해, 부분 광 분포들의 광 중심들은 다시 중심으로 변위되어야 한다. 이는, 마이크로스캐너들의 진동 진폭을 그대로 유지하지만, 그러나 마이크로스캐너가 가장 느리게 진동하는 영역을 전체 광 분포의 중심에 더 가깝게, 또는 측정 스크린 상의 중심 쪽으로 더 가깝게 이동시키는 매개변수(LSPV)를 통해 수행된다.

이와 관련하여, 도 5a에는, 제1 레이저 스캐너의 제1 부분 광 분포들이 도시되어 있고, 도 5b에는, 제2 레이저 스캐너의 제2 부분 광 분포들이 도시되어 있으며, 그 외에도, 상이한 진동 진폭들을 갖거나, 전체 광 분포의 상이한 개방 각도(DOA 값)에 대한 복수의 부분 광 분포도 도시되어 있다. 도면에서는, DOA 값들이 상이한 경우, 광 중심은, 항상 광 중심이 전체 광 분포의 중앙에 머무르도록 매칭되어야 하는 점이 확인된다. 이는, DOA 값들이 매우 낮은 경우, 실제로 가능하지 않은데, 그 이유는 통상적인 마이크로스캐너 시스템들에서 광 중심이 마이크로스캐너들의 진동 진폭의 정해진 백분율로 제한되기 때문이다.

또한, 4 및 4.5°의 DOA 값들에 대한 광 중심들이 더 이상 중심으로 변위되지 않는 점이 확인된다. 그 이유는, 이미 언급한 것처럼, 광 중심이 항상 최대로 진동 진폭의 약 80%까지로만 변위되기 때문이다.

도 5c에는, 도 5a 및 도 5b에서의 부분 광 분포들의 중첩이 도시되어 있으며, 여기서는, 예컨대 DOA = 8°일 때 2배의 광 중심처럼 의도되지 않는 효과들이 발생하는 점이 확인된다. 또한, DOA 값들이 감소할 때, 외부 가장자리들 내지 경계들이 안쪽으로 이동할 뿐만 아니라, 각각 제1 및 제2 마이크로스캐너의 두 경계도 안쪽으로 이동한다. 그렇게 하여, DOA 값들의 전환 시, 광 분포의 안쪽에서 "이동되는" 휘도 단계들이 발생한다.

이런 의도되지 않는 효과들을 최소화하거나 완전하게 방지하기 위해, 제1 및 제2 마이크로스캐너(120, 220)를 작동시키는 제어 장치(400)는, 시간에 따라 변하는 입력 변수(DOA)를 수신하도록 구성되고, 상기 입력 변수는 전체 광 분포(300)의 목표 개방 각도를 나타내고 입력 변수(DOA)의 기준, 요컨대 DOA ≤ (MEMSmax - ALPHA)의 검사 결과에 따라 제1 및 제2 마이크로스캐너(120, 220)의 진동 진폭(AMP), 광 중심 변위(LSPV) 및 오프셋 값(OFFSET)의 매개변수들을 결정하며, 최대 진동 진폭(MEMSmax)은 각각의 축(X1, X2)을 중심으로 하는 최대 각도를 나타내며, 그리고 기준이 충족될 때 제1 마이크로스캐너(120)의 매개변수들은 하기와 같이 결정되고,

AMP = DOA,

OFFSET = ALPHA,

LSPV = 0°,

제2 마이크로스캐너(220)의 매개변수들은 하기와 같이 결정되며,

AMP = DOA,

OFFSET = -ALPHA,

LSPV = 0°,

그리고 기준이 충족되지 않을 때에는 제1 마이크로스캐너(120)의 매개변수들은 하기와 같이 결정되고,

AMP = (DOA + MEMSmax - ALPHA)/2,

OFFSET = MEMSmax - AMP,

LSPV = DOA - AMP,

제2 마이크로스캐너(220)의 매개변수들은 하기와 같이 결정된다.

AMP = (DOA + MEMSmax - ALPHA)/2,

OFFSET = -(MEMSmax - AMP),

LSPV = -(DOA - AMP).

도 6a 및 도 6b에는, 제1 및 제2 부분 광 분포가 확인되며, 여기서는, 상기에서 명시한 알고리즘이 제어 장치(400)를 통한 매개변수들의 설정을 위해 적용되었다.

도 6a에서는, DOA 값들이 높은 경우, 오직 부분 광 분포의 좌측 명암 경계만이 안쪽으로 변위되는 점이 확인된다. DOA 값이 (본 실례에서) 4°인 경우, 대칭형 부분 광 분포로 향하는 전이가 발생하며, 그럼으로써 좌측 명암 경계뿐만 아니라 우측 명암 경계 역시도 균일하게 안쪽으로 이동하게 된다. 도 6b에는, 원칙상 도 6a에서의 제1 부분 광 분포들이 반사된 방식으로만 도시되어 있다.

도 6c에는, 상이한 DOA 값들에 대해 도 6a 및 도 6b에서의 부분 광 분포들의 중첩들이 도시되어 있다.

실제로, 부분 광 분포들 내지 생성 가능한 기본 광 분포들의 휘도 프로파일은 마이크로스캐너들의 각속도를 통해서만 생성되는 것이 아닌데, 그 이유는 상기 마이크로스캐너가 임의의 속도 프로파일들을 생성할 수 있는 것이 아니라, 레이저 광원들의 추가 디밍이 실행되기 때문이다. 이는 특별히 가장자리 영역에서 필요한데, 그 이유는 마이크로스캐너가 제한되는 최대 속도를 보유하기 때문이다. 그래프들에서 확인되지 않는 전환 영역들에서, 레이저 광원은 완전하게 작동 중단되거나 비활성화된다. 이와 관련하여, 제어 장치(400)는 레이저 광원들을 그에 상응하게 작동시키도록 구성된다. 앞에서 설명한 프로파일들은, 밝은 곳에서 어두운 곳으로 유동하는 전이부의 의미에서, 예컨대 도 6d에서처럼, "좌측" 및 "우측" 가장자리 영역에서 레이저 광원들의 추가적인 디밍을 통해 개선될 수 있다.

Claims (8)

1. 자동차용 조명 시스템(10)으로서, 상기 조명 시스템(10)은
   - 적어도 하나의 레이저 광원(110)을 구비한 제1 레이저 스캐너(100)로서, 레이저 광원(110)에는 제1 마이크로스캐너(120)가 할당되고, 상기 제1 마이크로스캐너(120)는 제1 광 변환 요소(130)로 레이저 광원(110)의 레이저빔들을 편향시키도록 구성되며, 그럼으로써 제1 광 변환 요소(130) 상에서 가시광이 방사되어 제1 광 패턴이 생성되고, 제1 광 변환 요소(130)에는, 조명 시스템(10)의 전방에 제1 부분 광 분포로서 제1 광 패턴을 매핑하기 위해, 광학 매핑 시스템(140)이 할당되는, 상기 제1 레이저 스캐너(100); 및
   - 적어도 하나의 레이저 광원(210)을 구비한 제2 레이저 스캐너(200)로서, 레이저 광원(210)에는 제2 마이크로스캐너(220)가 할당되고, 상기 제2 마이크로스캐너(220)는 제2 광 변환 요소(230)로 레이저 광원(210)의 레이저빔들을 편향시키도록 구성되며, 그럼으로써 제2 광 변환 요소(230) 상에서 가시광이 방사되어 제2 광 패턴이 형성되고, 제2 광 변환 요소(230)에는, 조명 시스템(10)의 전방에 제2 부분 광 분포로서 제2 광 패턴을 매핑하기 위해, 광학 매핑 시스템(240)이 할당되는, 상기 제2 레이저 스캐너(200);를 포함하며,
   제1 및 제2 부분 광 분포(150, 250)는 각각의 마이크로스캐너(120, 220)들 상에서 설정될 수 있는 적어도 3개의 매개변수(AMP, LSVP, OFFSET)에 따라서 가변될 수 있으며,
   가변될 수 있는 제1 및 제2 부분 광 분포(150, 250)는 조명 시스템(10)의 전방에 가변될 수 있는 하나의 공통 전체 광 분포(300)를 생성하고 적어도 부분적으로 서로 중첩되며, 전체 광 분포(300)는 개방 각도를 보유하며, 그리고
   제1 및 제2 마이크로스캐너(120, 220)는 각각 상호 간에 평행하게 배치되는 축(X1, X2)을 중심으로 회전 가능하게 장착되고, 제1 및 제2 마이크로스캐너(120, 220)는 제로 위치를 중심으로 하면서 결정 가능한 진동 진폭(AMP)으로 축(X1, X2)을 중심으로 진동할 수 있으며, 진동 진폭(AMP)은 최댓값(MEMSmax)을 통해 제한되며, 진동 진폭(AMP)은 각각 생성되는 제1 및 제2 부분 광 분포(150, 250)의 수평 폭을 결정하며, 그리고
   제1 및 제2 마이크로스캐너(120, 220)는 가상선을 따라 배치되고, 제1 마이크로스캐너(120)의 제로 위치는 제1 각도(ALPHA)만큼, 그리고 제2 마이크로스캐너(220)의 제로 위치는 제2 각도(ALPHA')만큼 가상선에 대해 경사져 배치되며, 제1 및 제2 각도(ALPHA, ALPHA')는 상호 간에 반대되며, 그리고
   제1 및 제2 부분 광 분포(150, 250)는, 자체에서 각각의 광도가 최대인 것을 특징으로 하는 각각 하나의 광 중심을 보유하며, 광 중심은 각각의 마이크로스캐너(120, 220)들 상에서 결정 가능한 광 중심 변위(LSPV)에 상응하게 변위될 수 있으며, 그리고
   제1 및 제2 부분 광 분포(150, 250)들은 각각 각각의 마이크로스캐너(120, 220)들로 공급될 수 있는 오프셋 값(OFFSET)만큼 변위될 수 있으며, 그리고
   상기 조명 시스템은
   - 제1 및 제2 마이크로스캐너(120, 220)를 작동시키도록 구성되는 제어 장치(400)로서, 제1 및 제2 마이크로스캐너(120, 220)의 진동 거동은, 최소한, 제어 장치(400)를 통해 가변될 수 있는 진동 진폭(AMP), 광 중심 변위(LSVP) 및 오프셋 값(OFFSET)의 매개변수들을 통해 제어될 수 있는, 상기 제어 장치(400);도 포함하는,
   상기 자동차용 조명 시스템에 있어서,
   상기 제어 장치(400)는 시간에 따라 변하는 입력 변수(DOA)를 수신하도록 구성되고, 상기 입력 변수는 상기 전체 광 분포(300)의 목표 개방 각도를 나타내고 상기 입력 변수(DOA)의 기준, 요컨대 DOA ≤ (MEMSmax - ALPHA)의 검사 결과에 따라 상기 제1 및 제2 마이크로스캐너(120, 220)의 진동 진폭(AMP), 광 중심 변위(LSVP) 및 오프셋 값(OFFSET)의 매개변수들을 결정하고, 최대 진동 진폭(MEMSmax)은 각각의 축(X1, X2)을 중심으로 하는 최대 각도를 나타내며, 그리고 상기 기준이 충족될 때 상기 제1 마이크로스캐너(120)의 매개변수들은 하기와 같이 결정되고,
   AMP = DOA,
   OFFSET = ALPHA,
   LSPV = 0°,
   상기 제2 마이크로스캐너의 매개변수들은 하기와 같이 결정되며,
   AMP = DOA,
   OFFSET = -ALPHA,
   LSPV = 0°,
   그리고 상기 기준이 충족되지 않을 때에는 상기 제1 마이크로스캐너의 매개변수들은 하기와 같이 결정되고,
   AMP = (DOA + MEMSmax - ALPHA)/2,
   OFFSET = MEMSmax - AMP,
   LSPV = DOA - AMP,
   상기 제2 마이크로스캐너의 매개변수들은 하기와 같이 결정되는
   AMP = (DOA + MEMSmax - ALPHA)/2,
   OFFSET = -(MEMSmax - AMP),
   LSPV = -(DOA - AMP),
   것을 특징으로 하는 자동차용 조명 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 레이저 광원(110, 210)들은 디밍될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 조명 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가상선에서부터 측정되는 상기 제1 각도(ALPHA)는 2°이고 상기 제2 각도(ALPHA')는 -2°인 것을 특징으로 하는 자동차용 조명 시스템.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 마이크로스캐너(120, 220)들은 준정적 마이크로스캐너들로서 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 조명 시스템.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 마이크로스캐너(120, 220)들의 진동 진폭의 최댓값(MEMSmax)은 6°인 것을 특징으로 하는 자동차용 조명 시스템.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 장치(400)는 상기 레이저 광원(110, 210)들을 작동시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 조명 시스템.
7. 제1항 또는 제2항에 따르는 적어도 하나의 조명 시스템(10)을 포함하는 자동차.
8. 제7항에 있어서, 전체 광 분포의 시간에 따라 변하는 목표 개방 각도(DOA)는 자동차의 속도에 따라서 가변되며, 자동차의 속도가 상승할 때 상기 목표 개방 각도(DOA)는 감소되는 것을 특징으로 하는 자동차.
   

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