(57)【要約】  本発明は光モジュール（１）に関する。光モジュール（１）は、可視波長範囲内の光を放射する少なくとも１つの、好ましくは少なくとも３つのレーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）と、レーザダイオードごとの平行化装置（３ａ、３ｂ、３ｃ）と、個々のレーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）の放射光を合成するためのビーム合成装置（４）と、合成ビームを成形するためのビーム成形装置（５）と、不可視光を生成するための少なくとも１つのエミッタ（６）、特にＩＲレーザダイオードとを含む。エミッタ（６）は、放射された不可視光がビーム合成装置（４）を通って案内されないように、および／またはビーム成形装置（５）を通って案内されないように配置される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光用の光モジュールであって、
可視波長範囲内の光を放射する少なくとも１つの、好ましくは少なくとも３つのレーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）を備え、前記レーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）は好ましくはダイオードホルダ内に配置され、特に圧入され、前記光モジュールはさらに、
レーザダイオードごとに１つの平行化装置（３ａ、３ｂ、３ｃ）と、
個々の前記レーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）の放射光をまとめるためのビーム合成装置（４）、特にダイクロイックミラー（４ａ、４ｂ、４ｃ）を有するビーム合成装置（４）と、
合流ビームを成形するためのビーム成形装置（５）、またはレーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）ごとに１つのビーム成形装置（５）と、
不可視光を生成するための少なくとも１つのエミッタ（６）、特にＩＲレーザダイオードとを備え、
前記エミッタ（６）は、放射された前記不可視光が前記ビーム合成装置（４）を通って案内されないように、および／または前記ビーム成形装置（５）を通って案内されないように配置され、前記エミッタ（６）は好ましくは、放射された前記不可視光が、ビーム経路の方向において前記合流ビームを成形するためのビーム成形装置（５）の後で前記合流ビームの領域（１０）内に結合されるように配置されることを特徴とする、光モジュール。
【請求項２】
フィルタ（８）が設けられ、前記フィルタを介して前記不可視光を前記レーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）の前記合流ビームの前記領域内に結合することができ、前記フィルタ（８）は、前記ビーム経路の方向において前記合流ビームを成形するための前記ビーム成形装置（５）の後に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記レーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）は、それぞれの前記レーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）から出てくる前記光が、隣接する前記レーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）から出てくる前記光と実質的に平行に整列するように、並んで配置されることを特徴とする、前述の請求項のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記エミッタ（６）、特に前記ＩＲレーザダイオードは、前記レーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）の１つに隣り合って配置され、前記エミッタ（６）から出てくる前記光は、隣接する前記レーザダイオードから出てくる前記光と実質的に平行に整列していることを特徴とする、前述の請求項のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の光モジュールを備える投影モジュールであって、
前記投影モジュール（１００）は走査装置（１３）、特にＭＥＭＳミラーを備え、これにより、少なくとも前記レーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）からの可視光を、好ましくはさらに前記エミッタ（６）の前記不可視光を、前記走査装置（１３）によって偏向させることができることを特徴とする、投影モジュール。
【請求項６】
前記投影モジュール（１００）、特に前記光モジュール（１、１′）は、前記不可視光用の検出器（１１、１１′）、特にＩＲ検出器を備え、前記検出器を用いて、反射した不可視光、特にＩＲ光を検出することができ、前記検出器は好ましくは評価ユニットを備えるかまたは評価ユニットに接続可能であり、これによって、検出した前記不可視光が評価可能になることを特徴とする、請求項５に記載の投影モジュール。
【請求項７】
前記投影モジュール、特に前記光モジュール（１、１′）は制御ユニットを備えるかまたは制御ユニットに接続可能であり、前記制御ユニットは、前記レーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）、前記走査装置（１３）および／または前記エミッタ（６）を制御することを特徴とする、請求項５または６に記載の投影モジュール。
【請求項８】
特に請求項１から５のいずれか１項に記載の光モジュール（１）を用いて可視光および不可視光を放射する方法であって、
レーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）から可視光を放射するステップと、
それぞれの前記レーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）から放射された前記可視光を平行化するステップと、
放射された前記可視光をビーム合成装置（４）において合成するステップと、
それぞれの前記レーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）から放射された前記可視光または合成光をビーム成形装置（５）において、特にプリズム望遠鏡において成形するステップと、
エミッタ（６）から不可視光を、特にＩＲレーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）から赤外光を放射するステップと、
前記不可視光が前記ビーム合成装置（４）および／または前記ビーム成形装置（５）を通って案内されることなく、前記光モジュール（１）から前記不可視光を送出する、特に前記光モジュール（１、１′）から前記可視光および不可視光を共に送出するステップとを備え、前記不可視光は特に、ビーム経路の方向において合流ビームを成形するためのビーム成形装置（５）の後で前記合流ビームの領域（１０）内に結合される、方法。
【請求項９】
反射した前記不可視光、特にＩＲ光は、特に前記光モジュール（１）内に配置される検出器（１１、１１′）、特にＩＲ検出器によって検出されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記レーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）、前記エミッタ（６）、特に前記ＩＲレーザダイオード、および／または走査装置（１３）、特にＭＥＭＳミラーは制御ユニットによって制御されることを特徴とする、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
光モジュール（１）を製造する方法であって、
可視波長範囲内の光を放射する少なくとも１つの、好ましくは３つのレーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）を、前記レーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）が特に互いに隣り合って配置されて互いに実質的に平行な光を放射するように、ダイオードホルダ（９）に入れる、特に圧入するステップと、
１つの平行化装置（３ａ、３ｂ、３ｃ）を各レーザダイオードの前に配置するステップと、
個々の前記レーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）から放射された可視光を合成するための１つのダイクロイックミラー（４ａ、４ｂ、４ｃ）をレーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）ごとにセットするステップと、
ビーム成形装置（５）、好ましくはプリズム望遠鏡を、合成された可視ビームを形成するように位置決めするステップと、
ＩＲレーザダイオード（６）を、ダイオードホルダ（９）内の、特に前記レーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）の隣の位置に配置する、特に圧入するステップとを備え、これにより、前記ＩＲレーザダイオードは前記レーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）に実質的に平行な光を放射し、当該ＩＲ光は、ビーム合成装置（４）の後でのみ可視の前記レーザダイオード（２ａ、２ｂ、２ｃ）の合成光と合成される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の総称的な用語に記載の光モジュール、投影モジュール、可視光および不可視光の放射方法、ならびに光モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
異なる波長の光が１つのビームに合成されてから投影画面上に導かれる光モジュールが既に知られている。
【０００３】
たとえば、国際公開第２００９／０３１０９４号および米国特許第７，１４４，１１７号からは、赤色、緑色および青色波長範囲内の３つのレーザダイオードの平行光を誘電体ミラー上に導き、当該光を１つのビームに合成する投影モジュールが知られている。誘電体ミラーは、誘電体ミラーに割当てられたレーザダイオードの波長の光を反射し、他の波長を透過させる。
【０００４】
合成ビームは二次元の走査ユニットに導かれる。走査ユニットは少なくとも１つのスキャナミラーを含み、次に光ビームを投影面上に導く。
【０００５】
投影モジュールは、不可視光を放射する赤外光源も含む。不可視光は、別の誘電体ミラーによって合成レーザビーム内に結合され、可視光とともに投影面を走査する。
【０００６】
赤外光を用いて、投影面の距離、または吸収特性の不規則性を検出することができる。これによって、障害物、不要な物体または危険にさらされている物体、たとえばレーザ放射によって危険にさらされ得る人物を、ビーム経路内に検出することができる。
【０００７】
赤外光は、レーザビームとともに投影され得るか、またはレーザビームより前に走り得る。この目的のため、赤外光は別個のスキャナユニットを介して案内され得るか、またはレーザビームとは異なる角度でスキャナミラー上に案内され得る。
【０００８】
投影モジュールは、反射赤外光を検出する赤外線センサを含む。たとえば、レーザビームによって危険にさらされ得る人物、特に繊細な目の存在を示す不規則性が検出されると、レーザダイオードの動作電流が、したがって赤外線ビームの後に続くレーザビームの強度が、反射赤外光が正常なレベルに戻るまで低下させられ得る。
【０００９】
特に小型光モジュールを用いて明瞭で鮮明な投影画像を可能にするために、通常は、レーザダイオードが放射するビームを形成するビーム成形装置が設けられる。たとえば楕円形の断面を有する、ならびに／またはビームの高速軸と低速軸とが等しくない、非対称のビームプロファイルが、たとえば実質的に円形の断面を有する実質的に対称のビームプロファイルに形成され得る。
【００１０】
レーザダイオードごとに１つのビーム成形装置が設けられてもよいが、好ましくは、合成ビームについてビーム成形装置は１つのみ設けられる。
【００１１】
プリズム望遠鏡がビーム成形装置として設けられてもよい。プリズム望遠鏡では、典型的に平行化装置を出る際に楕円形の断面を有するレーザビームが、一対のプリズムによって実質的に円形の断面を有するビームに変換される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、簡便な操作を可能にし、かつ低コストで入手可能にすることができる、光モジュール、投影モジュール、ならびに可視光および不可視光の放射方法を作り出すことである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題は、可視波長範囲内の光を放射する少なくとも１つの、好ましくは少なくとも３つのレーザダイオードを含む発光用の光モジュールによって解決される。レーザダイオードは好ましくはダイオードホルダに入れられ、特に圧入される。
【００１４】
すべてのダイオードを共通のダイオードホルダに入れる場合は、上記のダイオードホルダによって、レーザダイオードを光モジュール内に、特に１つのステップでハウジング内に容易に装着することができる。コンパクトな設計、および制御電子機器への短ケーブルが達成される。このように、光モジュールをコスト効率よく製造することができる。
【００１５】
光モジュールは、レーザダイオードごとの平行化装置と、個々のレーザダイオードの放射光を合成するビーム合成装置とを含む。一定の波長を反射して他の波長を透過させるダイクロイックミラーがビーム合成装置として用いられてもよい。
【００１６】
レーザダイオードごとに１つのダイクロイックミラーが好ましい。そして、レーザダイオードは、レーザダイオードがほぼ平行のレーザビームを放射するように並んで配置されてもよい。
【００１７】
光モジュールは、合流ビームを成形するためのビーム成形装置、またはレーザダイオードごとに１つのビーム成形装置を含む。
【００１８】
光モジュールはさらに、不可視光を生成するための少なくとも１つの、好ましくは厳密に１つのエミッタ、特に赤外光を生成するためのＩＲレーザダイオードを含む。
【００１９】
たとえば、異なる波長範囲の光を放射するいくつかのＩＲレーザダイオードが設けられてもよい。
【００２０】
本発明によると、エミッタは、放射された不可視光がビーム合成装置を通って案内されないように、および／またはビーム成形装置を通って案内されないように配置される。
【００２１】
ほとんどの用途について、不可視光は可視光ほど精密に成形されなくてもよいことが分かっている。だがそれにもかかわらず、不可視光を所望の情報を抽出するのに十分な精度で反射させて検出することができる。
【００２２】
設置の際、不可視光用のエミッタをビーム成形装置と関連して調整しなくてもよい。さらに、ビーム成形装置は不可視光を形成するように設計されなくてもよい。たとえば、波長範囲が赤外領域を含まない場合はコーティングをより単純にすることができる。プリズム望遠鏡を用いる場合、急な入射角は赤色／緑色／青色領域にとって既に課題である。さらに拡大すると、要件が極度に増大するであろう。
【００２３】
本発明の配置によって設置が容易になり、照明モジュールを低コストで入手可能にすることができる。
【００２４】
好ましくは、不可視光は、ビーム経路の方向において合流ビームを形成するビーム成形装置の後で合流ビームの領域内に結合される。
【００２５】
不可視光は、不可視光が走査装置を介して可視光とともに伝達されるのか、同じ走査装置を介して可視光に対してオフセットしているのか、または別個の走査装置を介して可視光に対してオフセットしているのかに依存して、合流ビームの光学軸に沿って、合流ビームの光学軸に対して若干オフセットして、または合流ビームの光学軸に対して傾斜して案内され得る。
【００２６】
本発明の有利な設計では、フィルタが設けられる。当該フィルタを介して、不可視光をレーザダイオードの合流ビームの領域内に結合することができる。このため、フィルタは好ましくは、ビーム経路の方向において合流ビームを成形するためのビーム成形装置の後に配置される。
【００２７】
光モジュールは好ましくは平行化装置を有する。平行化装置は、不可視光が可視光に結合される前に、特にフィルタを通過する前に、不可視光を平行化する。
【００２８】
有利な設計では、レーザダイオードは、それぞれのレーザダイオードから出てくる光が、隣接するレーザダイオードから出てくる光と本質的に平行であるように、互いに隣り合って配置される。
【００２９】
この配置によって装着を容易にすることができる。これは小型投影モジュールに特に有利である。
【００３０】
少なくとも１つのエミッタ、特にＩＲレーザダイオードが、レーザダイオードの１つに隣り合って配置され、エミッタから出てくる光が、隣接するレーザダイオードから出てくる光と本質的に平行に整列している場合は、特に単純な設計が、したがって迅速な装着の可能性がもたらされる。
【００３１】
レーザダイオードおよびＩＲレーザダイオードは、すべてのレーザダイオードを１つのステップで１つのハウジングに入れることができるように、共通のダイオードホルダに装着されてもよい。さらに、この場合に限り、短いケーブルルートが可能である。
【００３２】
上記の課題は、上述のような光モジュールを含む投影モジュールによっても解決される。本発明の有利な設計では、投影モジュールは走査装置、特にＭＥＭＳミラーを含む。これにより、少なくともレーザダイオードからの可視光を、好ましくはさらに不可視光を、当該走査装置によって偏向させることができる。
【００３３】
投影モジュールを非常にコンパクトな設計で提供することができる。
本発明の別の有利なバージョンでは、投影モジュールは不可視光用の検出器、特にＩＲ検出器を有する。これを用いて、反射した不可視光、特にＩＲ光を検出することができる。
【００３４】
検出器は、光モジュール内に配置され、ＩＲレーザダイオードの出力制御のために用いられてもよい。
【００３５】
検出器は好ましくは、評価ユニットを含むかまたは評価ユニットに接続可能である。これによって、検出した不可視光が評価可能になる。検出器を用いて、反射信号に変動があるか否かを判断することができる。たとえば、動いている物体、または特別な吸収特性を有する物体が投影室内にあるか否かを判断することができる。
【００３６】
独創的な光モジュール、ＩＲレーザダイオードおよびＩＲセンサの組合せによって、簡便な操作オプションを有する小型投影モジュールを製造することができる。
【００３７】
たとえば、投影モジュールは制御ユニットを含むかまたは制御ユニットに接続可能である。制御ユニットは、レーザダイオード、好ましくは走査装置、特に好ましくはエミッタを制御する。
【００３８】
不可視光について得られた情報に依存して、投影モジュール、特に光モジュールは制御ユニットを介して反応することができ、たとえば、レーザダイオードの強度を低下させ、投影画面を動かし、付加的な画像などを表示することができる。さらに、ジェスチャ認識も可能である。
【００３９】
本発明の根底にある課題は、以下の処理ステップを有する、特に上述のような、光モジュールを用いて可視光および不可視光を放射する処理によっても解決される。
【００４０】
レーザダイオードから可視光が放射される。特に、赤色、青色および緑色波長範囲内の可視光がそれぞれのレーザダイオードによって放射される。
【００４１】
それぞれのレーザダイオードから放射された可視光は平行化され、同時にこの放射光は特にレーザダイオードに割当てられる平行化装置を通過する。
【００４２】
放射された可視光はビーム合成装置において合成されて共通ビームを形成する。この目的のため、放射光は特にダイクロイックフィルタを通過する。
【００４３】
それぞれのレーザダイオードから放射された可視光、または合成光は、ビーム成形装置において形成される。特にプリズム望遠鏡がビーム成形装置として働く。特に、楕円形の断面を有する光ビームが本質的に円形の断面を有する光ビームに形成される。
【００４４】
さらに、不可視光が少なくとも１つのエミッタから放射され、特に赤外光がＩＲレーザダイオードから放射される。この不可視光は光モジュールから放射される。
【００４５】
特に、可視光および不可視光は光モジュールから共に放射される。
本発明によると、不可視光はビーム合成装置を通って案内されず、および／またはビーム成形装置を通って案内されない。
【００４６】
特に、合流ビームを形成するために、不可視光は、ビーム経路の方向においてビーム成形装置の後で合流ビームの領域内に結合される。この目的のため、不可視光は好ましくは、可視光を透過させて不可視光を可視光のビーム経路の方向に偏向させるフィルタに通される。
【００４７】
好ましくは、不可視光も平行化される。この目的のため、エミッタから放射された光は、エミッタに割当てられた平行化装置を通過する。
【００４８】
可視光用のレーザダイオードは好ましくは、６３８ｎｍから６５０ｎｍの波長の赤色波長範囲内、約５２０ｎｍの緑色波長範囲内、および約４５０ｎｍの青色波長範囲内の光を放射する。
【００４９】
不可視光用のエミッタは約８３０ｎｍの赤外光を優先的に放射するが、原則として８００から１６００ｎｍの波長範囲からの光を用いることができる。
【００５０】
本発明の有利なバージョンでは、反射した不可視光、特にＩＲ光は検出器によって検出される。特に、検出器は光モジュール内に配置され、たとえばＩＲレーザダイオードの出力制御のために用いられる。
【００５１】
あるいは、またはさらに、検出器は投影モジュール内に配置されて光モジュール内には配置されない。
【００５２】
当該方法を用いて、投影室内の動きまたは物体を検出することができる。さらなるステップでは、検出器からの信号が好ましくは評価ユニットにおいて処理される。
【００５３】
本発明の有利かつ高度な訓練では、レーザダイオード、エミッタ、特にＩＲレーザダイオード、および／または走査装置、特にＭＥＭＳミラーは制御ユニットによって制御される。特に、検出器信号は制御の基礎を形成し得る。したがって、レーザダイオードおよび／または走査装置を反射ＩＲ信号に依存して切替えることができる。
【００５４】
本発明の根底にある課題は、以下のステップを含む光モジュールの製造方法によっても解決される。
【００５５】
可視波長範囲内の光を放射する少なくとも１つの、好ましくは３つのレーザダイオードがダイオードホルダに入れられ、特にダイオードホルダに圧入される。特に、レーザダイオードは互いに隣り合って配置され、互いに本質的に平行に放射される光を放射する。
【００５６】
平行化装置は、１つの平行化装置が各レーザダイオードの前に配置されるようにセットされる。
【００５７】
特にレーザダイオードごとに１つのダイクロイックミラーが存在するように、放射された可視光を合成するためのダイクロイックミラーがセットされる。
【００５８】
ビーム成形装置、好ましくはプリズム望遠鏡を用いて、合成可視ビームが形成される。
不可視光エミッタ、特にＩＲレーザダイオードがダイオードホルダに、好ましくは可視光レーザダイオードが入れられるのと同じダイオードホルダに入れられ、特に圧入される。
【００５９】
特に、不可視光エミッタは、エミッタも可視光と平行に放射される光を実質的に放射するように、レーザダイオードの隣の位置に配置される。
【００６０】
さらに、不可視光はビーム合成装置の後でのみ可視レーザダイオードの合成光と合成されるように、可視光と不可視光とを合成するためのフィルタがセットされる。
【００６１】
当該処理ステップは、上記の順序でまたは別の順序で実行可能である。
たとえば、まずすべてのダイオードをダイオードホルダに入れてもよい。ダイオードホルダは、他の構成要素が装着されてから光モジュールのキャリアに取付けられる。
【００６２】
また、まずダイオードおよびフィルタをセットしてから、平行化装置を装着してもよい。
【００６３】
本発明を以下の設計例においてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】光モジュールの第１の例の概略図を斜視図で示す。
【図２】光モジュールの第１の例の概略図を平面図で示す。
【図３】光モジュールの第２の例の概略図を平面図で示す。
【図４】投影モジュールの例の概略図を平面図で示す。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
図１は、照明モジュール１の第１の例の概略図を斜視図で示す。図２は同じ例を平面図で示す。光モジュール１は、可視波長範囲内の光を放射する３つのレーザダイオード２ａ、２ｂ、２ｃを含む。レーザダイオード２ａ、２ｂ、２ｃはダイオードホルダ９内に配置される。
【００６６】
レーザダイオード２ａ、２ｂ、２ｃごとに１つの平行化装置３ａ、３ｂ、３ｃが設けられる。
【００６７】
光モジュール１は、個々のレーザダイオードの放射光を合成するためのビーム合成装置４を含む。示される設計例では、レーザダイオード２ａ、２ｂ、２ｃごとに１つのダイクロイックミラー４ａ、４ｂ、４ｃが設けられている。
【００６８】
光モジュール１は、合流ビームを成形するためのビーム成形装置５を含む。
光モジュール１は、不可視光を生成するためのエミッタ６、ここではＩＲレーザダイオードを含む。
【００６９】
エミッタ６は、放射された不可視光がビーム合成装置４を通って案内されず、かつビーム成形装置５を通って案内されないように配置される。
【００７０】
ＩＲ光は平行化装置７において平行化され、フィルタ８によって、ビーム経路の方向においてビーム成形装置５の後で合流ビームの領域１０内に結合される。
【００７１】
図３は、フィルタ８の後方反射によって作用されるＩＲ検出器１１も存在する光モジュール１′を示す。
【００７２】
測定された信号を用いて、ダイオード出力を制御するおよび／または調節することができる。
【００７３】
図４は、投影モジュール１００の例の概略図を平面図で示す。投影モジュール１００は、図１および図２に示されるような光モジュール１を含む。
【００７４】
光モジュール１から放射された光１２はＭＥＭＳミラーの形態の走査装置１３にぶつかり、それによって投影光１４として散乱する。
【００７５】
後方反射したＩＲ光１５がＩＲセンサ１１′に衝突する。
レーザダイオード２ａ、２ｂ、２ｃ、６および／または走査装置１３を、センサ１１′で測定される信号に依存して切替えることができる。
【図１】
2019511845.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019511845.tif 000005
【図４】
2019511845.tif 000006
【国際調査報告】
2019511845.tif 000007
2019511845.tif 000008
2019511845.tif 000009
2019511845.tif 000010