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CN111373197A - 用于机动车的照明装置 - Google Patents

用于机动车的照明装置 Download PDF

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CN111373197A
CN111373197A CN201980005838.0A CN201980005838A CN111373197A CN 111373197 A CN111373197 A CN 111373197A CN 201980005838 A CN201980005838 A CN 201980005838A CN 111373197 A CN111373197 A CN 111373197A
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China
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H·艾德尔
A·哈纳菲
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的照明装置，该照明装置包括光源(2)以及空间光调制器(4)，来自光源(2)的光落到该空间光调制器上，所述空间光调制器(4)能够被电操控，以便在照明装置(1)的运行中调制落到该空间光调制器上的光的振幅，使得在机动车的周围环境中产生预定光分布。在照明装置(1)中设有扫描器(3)，来自光源(2)的光落到该扫描器上，并且该扫描器配置用于实施扫描运动，从而由落到扫描器(3)上的光产生运动的光束(LS)，该运动的光束在空间光调制器(4)上照亮预定区域。

Description

用于机动车的照明装置
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的照明装置以及一种相应的机动车。
背景技术
由现有技术已知的是，在机动车照明系统中安装空间光调制器(SLM)。通过借助这些光调制器引起的对落到光调制器上的光的振幅的调制可在机动车的周围环境中产生可变光分布。
虽然空间光调制器具有高的空间分辨率，但却导致系统效率降低，因为这些空间光调制器与位置相关地减小光振幅。为了使这种损失保持得少，由现有技术已知的是，借助包括多个LED的矩阵式光源来照亮空间光调制器并且在此将位于光调制器黑暗区域中的LED关闭。但将矩阵式光源集成在机动车照明装置中在技术上是耗费的并且与此相应地是昂贵的。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种用于机动车的照明装置，借助该照明装置可简单且高效地产生具有高分辨率的光分布。
所述任务通过根据权利要求1的照明装置来解决。在从属权利要求中限定本发明的进一步改进方案。
根据本发明的照明装置用于机动车、如乘用车并且必要时也可用于载重车。照明装置优选是机动车上的外部灯。在一种优选的实施方式中，所述照明装置包括前大灯或者所述照明装置是前大灯，借助该前大灯尤其是产生至少一部分近光分布和/或远光分布。尽管如此，照明装置必要时也可以是机动车上的其它灯、如尾灯。
如果下文并且尤其是在权利要求中描述在照明装置与机动车或机动车部件之间的相互作用，则这始终应理解为在照明装置设置或安装在机动车中时发生相互作用。因此，照明装置的与机动车或机动车构件具有相应相互作用的部件设计为使得在照明装置设置或安装在机动车中时引起相互作用。
根据本发明的照明装置包括光源以及空间光调制器，来自光源的光落到该空间光调制器上。在一种优选的实施方式中，所述光源是激光光源，该激光光源可包括一个以及必要时多个激光二极管。借助激光光源可产生高的光密度的光。激光光源的功率优选在3W与10W之间。尽管如此，在根据本发明的照明装置中必要时也可以使用其它光源、如包括一个或多个LED的LED光源。借助该光源优选产生单色光。
安装在根据本发明的照明装置中的空间光调制器能够被电操控，以便在照明装置的运行中调制落到该空间光调制器上的光的振幅，使得在机动车的周围环境中产生预定光分布。换句话说，照明装置包括控制单元，该控制单元设计用于电操控空间光调制器，使得产生预定光分布。优选地，借助空间光调制器仅调制落到该空间光调制器上的光的振幅。
根据本发明的照明装置的特征在于，设有扫描器，来自光源的光落到该扫描器上，并且该扫描器配置用于实施扫描运动，使得由落到扫描器上的光产生运动的光束，该运动的光束在空间光调制器上照亮预定区域。该预定区域优选是空间光调制器的引起振幅调制的面的部分区域。扫描器例如可非常紧凑地实现为MEMS构件(MEMS＝微机电系统)。
根据本发明的照明装置具有如下优点：由于能借助空间光调制器实现的高的空间分辨率，可在机动车周围环境中的光分布中成像非常精细的结构。同时，通过使用扫描器可简单且高效地在光调制器上产生面状的光分布，而为此不需要矩阵式光源。在此，扫描器快速地执行相应光束的扫描运动，以至于对于人眼无法察觉该光束的运动，从而产生被连续照亮的面的印象。
在一种特别优选的实施方式中，在根据本发明的照明装置中，使用所谓的矢量扫描器作为扫描器，借助该矢量扫描器能够可变地调整光束的扫描速度和扫描方向。由此，可任意改变光调制器的通过扫描器照亮的区域。
根据设计可在根据本发明的照明装置中使用不同的空间光调制器。在一种变型方案中，所述空间光调制器是透射光调制器，该透射光调制器尤其是实现为LCD调制器(LCD＝液晶显示器)。替代地或附加地，可设有反射光调制器，该反射光调制器优选是DMD调制器(DMD＝数字镜设备)。上述调制器是本领域普通技术人员众所周知的。
在另一种优选的实施方式中，所述空间光调制器设置在中间图像平面中，在所述中间图像平面中，通过运动的光束产生真实的中间图像，由该中间图像借助是照明装置组成部件的次级光学器件在机动车的周围环境中产生所述预定光分布。借助该实施方式实现了根据本发明的照明装置的简单且紧凑的结构。根据设计，上文描述的次级光学器件可包括一个或多个反射器和/或一个或多个透镜。
在一种特别优选的实施方式中，根据本发明的照明装置设计为使得通过运动的光束在空间光调制器上产生预定光形状，在照明装置的运行中操控空间光调制器，使得通过空间光调制器修整该光形状。由此，能够以简单的方式借助空间光调制器提高借助扫描器产生的光形状的空间分辨率。
在另一种优选的实施方式中，在根据本发明的照明装置中设有转换元件，该转换元件将光源的落到该转换元件上的光转换成白光，由此在机动车的周围环境中产生白光分布作为预定光分布。优选地，转换元件在光的光路中设置在光调制器上游。在一种特别优选的变型方案中，转换元件定位在光调制器旁并且尤其是定位在光调制器上。由此实现了照明装置的紧凑结构。
在另一种变型方案中，根据本发明的照明装置设置用于在机动车的周围环境中产生基本光分布，该基本光分布优选通过单独的光模块产生，该光模块具有不同于上述光源的光源。基本光分布在此与上述光分布叠加，该光分布比基本光分布更亮。以这种方式，可在基本光分布中产生特殊的照明效果。例如可产生被基本光分布衬托的用于驾驶员辅助的引导光。
除了上文描述的照明装置之外，本发明还涉及一种机动车，该机动车包括一个或多个根据本发明的照明装置或这些照明装置的优选变型方案。
附图说明
下面依据图1详细描述本发明的实施例。该图以示意性剖视图示出根据本发明的照明装置的一种变型方案。
具体实施方式
示例性地依据呈机动车前大灯形式的照明装置来阐述本发明。该前大灯在图1中仅示意性地描绘并且用附图标记1标明。出于层次清楚的原因，省略了前大灯的壳体及其透明遮盖片材，前大灯灯光通过该透明遮盖片材从壳体中射出。
前大灯1包括光源2，该光源在这里描述的实施例中是单色激光光源，该单色激光源例如产生蓝色激光。为此，该激光光源包括一个和必要时多个激光二极管。激光的光路在图1中通过多条实线L表示，这些实线示例性地代表相应的光束穿过照明装置的走向。激光光源2的光借助透镜7被对准并投射到扫描器3上，该扫描器包括可倾翻的微镜并且在这里描述的实施方式中被实现为MEMS构件。
扫描器3是可电操控的矢量扫描器，该矢量扫描器的微镜既能围绕垂直于图1的纸张平面的轴线枢转(通过箭头P表示)，又能围绕平行于图1的纸张平面并且沿微镜平面延伸的轴线倾翻。经由扫描器3使激光光源2的落到扫描器上的激光偏转并由此产生光束LS，该光束由激光在微镜上的反射产生，并且该光束通过镜的倾翻或枢转而运动。在此，光束LS的扫描速度和扫描方向能够通过矢量扫描器3可变地调整。
通过扫描器3产生的光束LS落到由空间光调制器4和设置在空间光调制器上游的转换元件5组成的单元上。在这里描述的实施方式中，空间光调制器4是LCD调制器形式的透射光调制器，该透射光调节器引起落到透射光调节器上的光的振幅的改变或调制。转换元件5将落到转换元件上的单色光束LS转换成白光，该白光随后通过LCD调制器。转换元件由本身已知的转换材料制成。例如在具有450nm/405nm发射波长的蓝/紫激光光源的情况下，使用由氮化物磷光体或氮氧化物磷光体或掺杂铈的YAG磷光体制成的磷光体转换层。
光调制器4设置在中间图像平面ZB中，在该中间图像平面中，通过运动的光束LS产生真实的中间图像，该中间图像借助在图1的实施方式中构成投影透镜7的次级光学器件来光学成像，以便在前大灯前方在道路8上产生预定光分布。光调制器的面的由于振幅调制而不透光的一部分不处于被光束照亮的中间图像区域内。
通过电操控扫描器3和LCD调制器4可根据被激活的前大灯光功能产生不同的光分布。例如通过光调制器4可借助于适当地与位置相关地降低光振幅来在近光分布中产生预定的明暗界限。为此，通过光调制器适当地修整通过借助于光束LS在光调制器4上进行快速扫描而产生的面状发光区域。基于光调制器在20μm范围内的高的空间分辨率，在此可在光分布中产生非常精细的结构。这在仅使用扫描器时是不可实现的，因为通过经安装的转换元件5产生大小介于100μm和300μm之间的相对大的光点。
在上文描述的照明装置的一种变型方案中，通过附加光源在道路8上产生基本光分布，该基本光分布与通过光调制器和次级光学器件产生的光分布叠加。在此，来自光调制器的光分布比基本光分布更亮。以这种方式，例如可在近光灯或远光灯中形成用于驾驶员辅助的特殊结构、如表明道路未来走向的引导光。
上文描述的本发明的实施方式具有一系列优点。尤其，通过根据本发明将扫描器与空间光调制器组合提供了如下可行性：产生高分辨率光分布并且在此同时使光损失保持得少。通过空间光调制器可将落到空间光调制器上的光的振幅的吸收精确地与期望的范围相协调。尤其，可产生光分布的清晰边缘以提高对比度。基于空间光调制器的高分辨率可因此实现对光吸收的精准限制并且可以使效率损失强烈最小化或将效率损失强烈地进行局部限制。此外，通过使用扫描器可高效地利用照明装置的光源的光，而不必使用只能以高的技术耗费实现的矩阵式光源。
附图标记列表
1 照明装置
2 光源
3 扫描器
4 空间光调制器
5 转换元件
6、7 透镜
8 道路
L 光束
ZB 中间图像平面
P 双向箭头

Claims (11)

1.一种用于机动车的照明装置，所述照明装置包括光源(2)以及空间光调制器(4)，来自所述光源(2)的光落到所述空间光调制器上，所述空间光调制器(4)能够被电操控，以便在所述照明装置(1)的运行中调制落到所述空间光调制器上的光的振幅，使得在所述机动车的周围环境中产生预定光分布，其特征在于，设有扫描器(3)，来自所述光源(2)的光落到所述扫描器上，并且所述扫描器配置用于实施扫描运动，从而由落到所述扫描器(3)上的光产生运动的光束(LS)，该运动的光束在所述空间光调制器(4)上照亮预定区域。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述光源(2)包括激光光源。
3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于，所述扫描器(3)是具有可变的光束(LS)扫描速度和扫描方向的矢量扫描器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述空间光调制器(4)包括透射调制器、尤其是LCD调制器、和/或反射调制器、尤其是DMD调制器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述空间光调制器(4)设置在中间图像平面(ZB)中，在所述中间图像平面中，通过所述运动的光束(LS)产生真实的中间图像，由该中间图像借助次级光学器件(7)在所述机动车的周围环境中产生所述预定光分布。
6.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述次级光学器件(7)包括一个或多个反射器和/或一个或多个透镜。
7.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，通过所述运动的光束(LS)在所述空间光调制器(4)上产生预定光形状，在所述照明装置(1)的运行中操控所述空间光调制器(4)，使得通过所述空间光调制器(4)修整所述光形状。
8.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，在所述照明装置(1)中设有转换元件(5)，所述转换元件将所述光源(2)的落到该转换元件上的光转换成白光，由此在所述机动车的周围环境中产生白光分布作为预定光分布。
9.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置(1)包括用于机动车的前大灯，所述照明装置(1)优选设置用于在所述机动车的周围环境中产生至少一部分近光分布和/或远光分布作为光分布。
10.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置(1)设置用于在所述机动车的周围环境中产生基本光分布，该基本光分布与所述预定光分布叠加，所述预定光分布比所述基本光分布更亮。
11.一种机动车，所述机动车包括一个或多个根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(1)。
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