JP2012501045A - 小型の複数ビーム型車両照明システム - Google Patents

Abstract

本発明は、レーザービーム３を生成するレーザー装置２を有する車両照明システム１であって、生成されたレーザービームが入射すると光ビーム８を発する蛍光体要素７を備えていると共に、光出力ビームを生成するために蛍光体要素７に関連付けられている光学要素９とを備えている光出力モジュール６を更に有する車両照明システム１に関する。更に、前記車両照明システムは、対応する更なる蛍光体要素及び第２の光学要素を備えている更なる光出力モジュールを有する。前記レーザー装置は、前記生成されたレーザービームが前記蛍光体要素に指向される第１の状態と、前記生成されたレーザービームが前記更なる蛍光体要素に指向される第２の状態との間で切り替わるように配されている。

Description

本発明は、車両照明システムに関する。

現在、車両照明システムは、ロービーム及びハイビームオプションを備えている。更に、一部の照明システムは、霧内の悪い運転状況に対処するように、一対のフォグライトを備えている。

アメリカ特許出願公開第２００５／００４１４３３号は、レーザービームを生成するレーザー装置であって、前記レーザービームは、蛍光体構造に入射すると、光学要素によって所望の光学出力ビームに平行にされる光ビームを生成する、レーザー装置である。

様々なビームの種類のための必要性が、環境条件に依存して存在する。一例として、特別な光は、日中及び利用される及び公的な照明を備える領域における運転の場合に利用される。多くの交差点を有する都市部において、実際の非対称のメインビームは逆効果である。なぜならば、特に、付加的なグレアが、停止後の加速の間に生成されるからである。比較的高い速度における高速道路上の運転は、接近する交通が別々の車道上を進行しており、他の照明機能を必要としている。悪天候の状況は、道の反射により、他の影響を有し、結果として、減少された輝度及びより高い（反射された）グレアをもたらす。雪、雨又は霧のかかった天候において、発せられた光は、雪片又は水液滴によって吸収及び散乱され、この結果、視野は、反射された光によって不明瞭になり、これにより、結果として短い視程をもたらす。従って、ヘッドライトのビームの形状を、外側の照明（例えば、昼間、夜明け、公的な照明、夜）、交通環境（例えば、別々の車道を有する高速道路、曲がった地方道、町及び都市の街路）、天候状況（例えば、乾燥状態、湿気、雨、雪、霧）及び／又は車両姿勢（例えば、積荷による傾斜変化、運転中の動的な傾斜の変化、制御の度合い、車両の速度及び地面のクリアランス）に依存して適応させるアダプティブ・フロントライト・システム（ＡＦＳ）を導入するための法律制定が、考案されている。

機械的なＡＦＳシステムは、様々なビーム形状の種類を生成するために提案されている。一例として、国際特許出願公開第２００８／０３５２６７号パンフレットは、可動ビーム制限器を備えるレーザー装置及びリフレクタを有している車両ランプを開示している。しかしながら、機能が満足するものであるかもしれないが、例えば、費用価格、小型性、信頼性、耐久性及びリペア性の要件のたに、移動部分を有さない照明システムを提供する必要性が、存在している。

更に、複数のＬＥＤを有するＡＦＳシステムが、記載されている。複数の光源要素の存在により、これらの複数のＬＥＤシステムは、多くの空間を必要とする。更に、複合ヒートシンク構造が、光源要素を冷却するために必要である。結果として、冷却性能は、劣っている。

従って、本発明の目的は、複数の出力ビームの種類を生成するように配される小型の車両照明システムを提供することにある。

本発明の第１の見地によれば、レーザービームを生成するレーザー装置を有する車両照明システムであって、生成されたレーザービームが入射すると光ビームを発する蛍光体要素を備えていると共に、光出力ビームを生成するための前記蛍光体要素と関連する光学要素を備えている光出力モジュールを更に有している車両照明システムにおいて、前記車両照明システムは、更なる蛍光体要素及び更なる光学要素を備えている更なる光出力モジュールを更に有しており、前記レーザー装置は、前記生成されたレーザービームが前記蛍光体要素に指向される第１の状態と、前記生成されたレーザービームが前記更なる蛍光体要素に指向される第２の状態との間を切り替わる、車両照明システムが、提供される。

前記生成されたレーザービームが前記光出力モジュールの前記蛍光体要素から前記更なる光出力モジュールの蛍光体要素に切り替わることができるような仕方において、前記レーザー装置を配することによって、前記照明システムは、単一のレーザー装置を備えることができる一方で、異なる出力ビームの種類が生成されることができる。結果として、光源は、小型の仕方で実施化されることができる。更に、効率的な冷却が、実現されることができる。

一実施例において、前記レーザー装置は、前記レーザービームの方向及び／又は位置を変化させる光学スイッチを有している。前記光学スイッチを設けることによって、生成された前記レーザービームの方向又は位置は、移動部分を使用することなく、信頼できる、正確な態様において変化されることができ、これにより減少されたコスト価格及び改善された性能の車両照明システムを得ることができる。液晶要素、エレクトロウェッティング要素及び／又は電気泳動的なセルのような、移動部分を有することのない光学要素が、この目的のために使用されることができる。前記ビームの方向及び／又は位置は、例えば、前記レーザービームの方向及び／又は位置を変化させる機械的なアクチュエータを有するシステムを提供することによって、例えば、前記レーザー装置を傾けることによって、変化されることができることに留意されたい。

更なる実施例において、前記車両照明システムは、生成されたレーザービームが入射すると光ビームを発する蛍光体要素を備えていると共に、光出力ビームを生成する前記蛍光体要素に関連付けられている光学要素を備えている複数の光出力モジュールを有しており、前記レーザー装置は、選択された光出力モジュールの蛍光体要素に向かって、生成されたレーザービームの方向及び／又は位置を切替える。一例として、単一のレーザー装置は、３つ又は４つの光出力モジュールと組み合わせて設けられることができ、この結果、３つ又は４つの光出力ビームの種類が、それぞれ、生成されることができる。原則として、前記車両照明システムは、レーザー装置及び対応する光出力モジュール（例えば、２つのレーザー装置及び４つの光出力モジュール）の他の配置を備えていても良い。しかしながら、前記照明システムは、有利には、単一のレーザー装置を設けることによって非常に小型の仕方において実現されることができる。

特定の実際的な実施例において、出力モジュールの蛍光体要素は、入射レーザー光が部分的に黄色光に変換される場合に白色光をもたらす、青色光レーザービームが入射すると黄色―オレンジ色広帯域光ビームを発するように配される。青紫色のレーザービーム又はより短い波長（例えば、紫外線光）において発されるレーザービームが使用される場合、白色発光蛍光体が、白色光を生成するために使用される。しかしながら、他の実際的な実施例も可能であり、例えば、出力モジュールの前記蛍光体要素は青色、バイオレット又は紫外線レーザービームが入射すると赤、緑及び青色光を発する、特定の実施例が可能である。

様々な実施例において、第１の光出力モジュールを備える前記光学要素の出力ビームの形状及び／又は方向は、それぞれ、第２の光出力モジュールを備える前記光学要素の、前記出力ビーム形状及び／又は方向と異なる。理論的には、前記出力ビームの形状及び／又は方向は、例えば、力学的な損傷により一次光出力モジュールが適切に機能しない場合に使用されることができる予備の光出力モジュールを設ける場合、実質的に一致し得る。

自動車の運転者は、車両照明システムを自動車の制御システムに接続することによって前記車両照明システムを制御することができる。前記車両照明システムは、車においてだけではなく、モーターバイク、トラック、電車又は船のような、他の乗物においても使用されることができることに留意されたい。

本発明の第２の見地によれば、車両照明システムを制御する方法であって、レーザー装置を、前記レーザー装置によって生成されたレーザービームが第１の光出力モジュール内に設けられている蛍光体要素に指向される第１の状態と、前記生成されたレーザービームが第２の光出力モジュール内に設けられている前記蛍光体要素に指向される第２の状態との間で切り替えるステップであって、前記蛍光体要素は、生成された前記レーザービームが入射すると光ビームを発し、前記光出力モジュールは、光出力ビームを生成する光学要素を更に備えている、ステップを有する方法が、提供される。

当業者であれば、本発明の上述の実施例、実施化及び／又は見地の２つ以上が、有益と考えられる如何なる仕方においても組み合わされることができることを理解するであろう。

当該方法の変形及び変化は、車両照明システムの上述された変更及び変形に対応しており、当業者によって、本明細書の記載に基づいて実行されることができる。

本発明がより完全に理解されるように、以下で、本発明の実施例が、単に例として、添付図面を参照して記載される。

第１の状態における本発明による車両照明システムの第１の実施例の模式的な図である。 第２の状態における図１ａの車両照明システムの模式的な図である。 第３の状態における図１ａの車両照明システムの模式的な図である。 第１の状態における図１ａの車両照明システムを備えている車の模式的な上面図である。 第２の状態における図１ａの車両照明システムを備えている車の模式的な上面図である。 第３の状態における図１ａの車両照明システムを備えている車の模式的な上面図である。 第１の状態における本発明による車両照明システムの第２の実施例の模式的な図である。 第２の状態における図３ａの車両照明システムの模式的な図である。 第３の状態の図３ａの車両照明システムの模式的な図である。 車両のための照明システムを模式的に示している。

これらの図は、単に、本発明の実施化及び実施例を示すことを目的としている。これらの図において、同一の符号は、等しい又は対応する部分を参照している。

図１ａは、本発明による車両照明システム１の第１実施例の模式的な図である。システム１は、レーザービーム３を生成するレーザー装置２を有している。レーザー装置２は、レーザー源４と、レーザービーム３の方向及び／又は位置を変化させる光学スイッチ５とを有している。当該システムは、生成されたレーザービームが入射すると光ビーム８ａ‐ｃを発する蛍光体要素７ａ‐ｃを各々備えている３つの光出力モジュール６ａ‐ｃを更に有している。更に、各光出力モジュール６ａ‐ｃは、特定の光出力ビーム８ａ‐ｃを生成するために対応する蛍光体要素７ａ‐ｃに関連付けられている光学要素９ａ‐ｃを備えている。

図１ａに示されている第１の状態において、レーザー装置２のレーザービーム３は、第１の光出力モジュール６ａの蛍光体要素７ａに指向されている。このレーザー光は、所望の放出特性を有する蛍光体要素を励起するのに使用される。レーザー源４及び蛍光体要素７ａの組み合わせは、自動車照明のための光源を構成する。図１ｂ及び１ｃに示されている第２の状態及び第３の状態において、それぞれ、レーザー装置２のレーザービーム３は、それぞれ、第２の及び第３の光出力モジュール６ｂ、６ｃの蛍光体要素７ｂ、７ｃに指向される。

本発明の見地によれば、レーザー装置２は、上述の状態間で切り替わるように配されている。光学スイッチ５は、生成されたレーザービーム３の方向及び／又は位置の変化を制御する。この目的のために、光学スイッチ５は、自動車制御システムによって制御される。動作の間、運転者は、例えば、ユーザインタフェースと相互作用することによって、所望の出力ビームの種類（例えば、形状及び／又は方向）を特定することができ、この結果、前記制御システムは、レーザー装置２の関連する状態を設定する。図１ａ‐ｃは、例として、３つの異なる照明分布及び／又は方向を提供する３つの光出力モジュールをアドレス指定する車両照明システムを示している。しかしながら、原則として、前記レーザー装置は、より多くの光出力モジュールをアドレス指定することができる。オプションとして、前記光出力モジュールは、二次元アレイ（例えば、３×３アレイ）において配される。

複数の光出力モジュールは、車両の近くの路上に様々なビーム形状を生成するために使用されることができる。図２ａは、車両照明システム１を備える車両１０の模式的な上面図である。更に詳細には、２つの車両照明システム１が、組み立てられ、即ち左側の車の前方における１つのシステムと右側の車の前方における１つのシステムとが組み立てられる。車１０は、高速道路１２上のレーン１１を走行している。レーザー装置２は第１の状態にあり、図１ａに示されている状況に対応している。第１の光出力モジュール６ａの光学要素９ａは、細長いビーム形状８ａが車１０の運転方向Ｄと実質的に平行に実現されるような仕方において、形成された。細長いビーム形状１３ａは、典型的な高速道路の状況のために最適化されている。

図２ｂは、同じ車であるが、クロスカントリー環境１３のレーン１１における模式的な上面図である。レーザー装置２は、図１ｂに示されているような状況に対応する第２の状態に切り替えられる。ここで、第２の出力モジュール６ｂの光学要素９ｂは、クロスカントリーの状況に最適化されている、幅広いビーム形状８ｂが生成されるような幾何学的配置を有する。同様に、図２ｃは、都市１４における車を示しており、レーザー装置２は、図１ｃに示されている状況に対応する第３の状態に切り替えられる。ここで、ビーム形状８ｃは、より幅広く、運転者に関心のあるより広い領域を照明する。上述の実施例において、車１０の前方は、本発明による２つの車両照明システムを備えている。代替的には、本発明による３つ以上の車両照明システム、例えば、３つ又は４つ以上の車両照明システムが、例えば、路上の改善された輝度及び／又は更に複雑なビーム形状を得るために、乗り物に組み立てられることができる。

代替的には又は付加的には、対応する光出力モジュールの光学要素が、所望の方向における出力ビームを生成するために形成されることができるので、生成される光出力ビームの方向が変化される。図３ａ、３ｂ及び３ｃは、それぞれ、第１の、第２の及び第３の状態における本発明による車両照明システム１の第２の実施例の模式的な図である。前記第１の状態において、前記光出力ビームは、生成されたレーザー光ビームに沿って指向される。前記第２の状態において、前記光出力ビームは、伝搬Ｌの方向に見た場合の右側に指向され、前記第３の状態において、前記光出力ビームは、やはり伝搬Ｌの方向に見て左側に指向される。結果として、前記出力光は、有利には、前記車両がターンをしている場合、運転方向に指向されることができる。再び、複数のレーザー装置及び／又は複数の光出力モジュールが、使用されることができる。前記光出力モジュールは、例えば、一次元又は二次元のアレイにおいて配されることができる。

図４は、車両のための照明システム２０を模式的に示している。この照明システム２０は、上述した実施例の複数の車両照明システム１ａ、１ｂ（即ち示されている実施例における２つの車両照明システム１ａ、１ｂ）に接続されている制御システム２１を有している。これらのシステムは、車両１０の前方に配されるが、この側に限定されるものではない。更に、照明システム２０は、１つ又は複数のセンサ２２ａ、２２ｂを有している。センサ２２は、天気パラメータ、照明条件、車両方位パラメータ、グローバル・ポジション・パラメータ（例えば、ＧＰＳの使用）、駆動条件（例えば、速度、ハンドルの角度）、交通環境（例えば、対向車両）等のような、１つ以上の条件を測定する。制御システム２１は、例えば、センサ２２によって測定される１つ以上のパラメータに依存して、前記照明システムをオン／オフに切替えることによって及び／又はビーム形状８を変更するように光学スイッチ５を制御することによって、車両照明システム１ａ、１ｂの光出力を制御するために車両照明システム１ａ、１ｂに制御信号を供給する。結果として、アダプティブ・ライト・システムが、得られる。明らかに、照明システム２０は、異なる数の車両照明システム１ａ、１ｂを有していても良く、例えば、１つ又は２つ以上（例えば、４つ）の車両照明システムを有していても良い。

本発明は、本願明細書に記載されている実施例に限定されるものではない。多くの変形があり得ることが理解されよう。

車両の前方に当該車両照明システムを組み立てる代わりに又はこれに加えて、照明システムは、車両の後方に組み立てられることもできる。

本発明の特定な実施例が上述されたが、本発明は、上述された仕方以外の仕方において実施されることができることは認識されるであろう。本明細書は、本発明を制限するためのものではない。添付請求項における如何なる符号も、この範囲を制限するものとしてみなしてはならない。

Claims (12)

1. レーザービームを生成するためのレーザー装置を有する車両照明システムであって、生成された前記レーザービームが入射すると光ビームを発する蛍光体要素を備えていると共に、光出力ビームを生成する前記蛍光体要素と関連付けられている光学要素を備えている光出力モジュールを更に有する車両照明システムにおいて、前記車両照明システムは、対応する更なる蛍光体要素及び更なる光学要素を備えている更なる光出力モジュールを更に有しており、前記レーザー装置は、前記生成されたレーザービームが前記蛍光体要素に指向される第１の状態と、前記生成されたレーザービームが前記更なる蛍光体要素に指向される第２の状態との間で切り替わる、車両照明システム。
2. 前記レーザー装置が、前記レーザービームの方向及び／又は位置を変化させる光学スイッチを有する、請求項１に記載の車両照明システム。
3. 生成された前記レーザービームが入射すると光ビームを発するための蛍光体要素を備えていると共に、光出力ビームを生成するために前記蛍光体要素に関連付けられている光学要素を備えている複数の光出力モジュールを有する、請求項１に記載の車両照明システムであって、前記レーザー装置は、選択された前記光出力モジュールの蛍光体要素に向かって前記生成されたレーザービームの方向及び／又は位置を切替える、車両照明システム。
4. 単一のレーザー装置を有する請求項１に記載の車両照明システム。
5. 出力モジュールの前記蛍光体要素が、青色光レーザービームが入射すると黄色‐オレンジ色広帯域光ビームを発し、白色光をもたらすように配されている、請求項１に記載の車両照明システム。
6. 出力モジュールの前記蛍光体要素が、青色、バイオレット又は紫外線レーザービームが入射すると赤、緑及び青色を発するように配されている、請求項１に記載の車両照明システム。
7. 第１の光出力モジュールを備えている前記光学要素の出力ビームの形状が、第２の光出力モジュールを備える前記光学要素の出力ビームの形状と異なっている、請求項１に記載の車両照明システム。
8. 第１の光出力モジュールを備えている前記光学要素の出力ビームの方向は、第２の光出力モジュールを備えている前記光学要素の出力ビームの方向と異なる、請求項１に記載の車両照明システム。
9. 自動車制御システムを更に有する、請求項１に記載の車両照明システム。
10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載の少なくとも１つの車両照明システムを備えている車両。
11. 制御システム、前記制御システムに接続されているセンサ及び車両照明システムを有する、車両のための照明システムであって、前記制御システムは、前記センサによって測定されるパラメータに依存して車両照明システム制御信号を生成する、照明システム。
12. 前記レーザー装置によって生成されたレーザービームが第１の光出力モジュール内に設けられている蛍光体要素に指向される第１の状態と、前記生成されたレーザービームが第２の光出力モジュール内に設けられている前記蛍光体要素に指向される第２の状態との間でレーザー装置を切り替えるステップであって、前記蛍光体要素は、生成されたレーザービームが入射すると光ビームを発するように配されており、前記光出力モジュールは、光出力ビームを生成するための光学要素を更に備えている、ステップを有する、車両照明システム制御する方法。

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