(57)【要約】      （修正有）【課題】光ビームをダイオードの個数が少なくとも高分解能で投射できる装置を提供する。【解決手段】自動車用の光ビームを投射するための装置１であって、光ビームを光軸４に沿って出射可能な光源のアセンブリ２と、機械的アクチュエータ５を備える。機械的アクチュエータ５は、特定の変位周波数にて周期的に前記光ビームを少なくとも２つの投射方向の間で移動させるように構成され、光源のアセンブリ２のダイオード数より高い分解能の光ビームを投射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを投射する装置であり、前記光ビーム（１３）を光軸（４）に沿って形成するように光線を出射可能な光源（２）のアレイを備える、特に自動車用の、機械的アクチュエータを有する装置であって、各光源（２）は、平面内で規定される分解能の角度を有する前記光ビーム（１３）の要素（１０）を規定する、装置において、
装置は、更に、機械的アクチュエータ（５）を備え、
前記機械的アクチュエータ（５）は、特定の変位周波数において周期的に振動する変位に応じて、前記光ビーム（１３）の前記光軸（４）を少なくとも２つの投射方向の間で移動させるように、前記装置の少なくとも１つの素子を変位させるように構成され、
前記投射方向が、それらの間に、前記分解能の角度に対して実質的に同一平面にある変位角度を形成し、
前記変位角度は、前記ビームの分解能の角度の分数に等しい、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記変位角度は、前記分解能の角度の半分に実質的に等しい、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記機械的アクチュエータ（５）は、前記光軸（４）の変位周波数が人間の目で視認できない周波数であるような態様において、前記素子を移動させるように構成される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記機械的アクチュエータ（５）は、前記光ビーム（１３）の前記光軸（４）が、各投射方向において、前記２つの投射方向間での移行時間より長い保持時間に亘って保持されるような態様において、前記素子を非連続的に変位させるように構成される、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記光ビーム（１３）内に可動の影領域（２１）を生成するような態様で前記投射ビーム（１３）を変調するように、前記光源（２）は、特定の作動周波数で個別に作動可能である、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記光源（２）の作動周波数と、前記光軸（４）の変位周波数は同期する、
ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記光源（２）から発せられた光線から前記光ビーム（１３）を部分的に形成するように構成される光学システムを備える、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記光源（２）のアレイは、発光ダイオードのマトリックスである、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記装置は、投射レンズ形成手段（３）を備え、前記投射レンズ形成手段（３）は、前記光ビーム（１３）を部分的に形成可能である、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記機械的アクチュエータ（５）は、前記光源（２）のアレイを並進的に変位可能である、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記機械的アクチュエータ（５）は、前記光源（２）のアレイを回転的に移動可能である、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記機械的アクチュエータ（５）は、前記投射レンズ形成手段（３）と前記光源（２）のアレイとを一体的に回転的に移動可能である、
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
前記機械的アクチュエータ（５）は、前記投射レンズ形成手段（３）を並進的に移動可能である、
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
前記装置は、前記光ビーム（１３）を反射するように構成されるミラー（９）を備え、
前記機械的アクチュエータ（５）は、前記ミラー（９）を移動可能である、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の、機械的アクチュエータを有する光ビームを投射するための装置を備える光学モジュール（８）。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光学モジュール（８）を備える自動車のヘッドランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に自動車両用の、機械的アクチュエータを有する光ビームを投射するための装置と、当該投射装置を有する光学モジュール、及びロービームヘッドランプ又はハイビームヘッドランプタイプのヘッドランプ、に関する。
【０００２】
自動車のヘッドランプは、ヘッドランプの出力における単数又は複数の光ビームを得るような態様で外側レンズによって閉鎖されるハウジングに配置された単数又は複数の光学モジュールを設けられている。簡略的に、ハウジングの光学モジュールは、光源、例えば光線を出射する単数又は複数の発光ダイオード等の光源と、光学システムと、を特に備えている。光学システムは、単数又は複数のレンズと、必要であれば、光学モジュールの出力光ビームを形成するように、光源から発せられた光ビームを配向するためのリフレクタ等の光学素子と、を備える。
【０００３】
発光ダイオードのアレイ、例えばマトリックスが、このようなビームを得るようにしばしば使用される。各発光ダイオードは、光学モジュールから出射する光ビームの要素をなす。したがって、多数のダイオードによって、輝度が増加するだけでなく、得られる照明の分解能が向上する。実際に、ビームは、このようにして、同一の光ビームについてより多くの要素を備える。
【０００４】
マトリックスにより、各発光ダイオードを個別に作動させることも可能となる。ダイオードが個別に作動することにより、ビームの形状を変調すること、更には、使用中のビームよりも幅広のものが潜在的に存在し、ダイオードの一部を選択することしか必要でない場合、その横方向範囲を変更することが可能となる。
【０００５】
例えば、或る技術により、移動方向の上流において接近してくる又は先行する車両を検知する、及び影領域を有する光ビームを投射することが可能である。換言すれば、対向又は先行車両の運転者の目を眩ませることを回避しつつ車両の両側における広い照明を保持するように、投射されたビームは、検出された車両の方向において光ギャップを有する。このような機能の使用中に、光ギャップは検出された車両の変位に追随する。したがって、それは投射されたビームの内部で移動する。特に、可動の影領域を非常に正確に規定するために、このような機能にはビームの高い分解能が必要である。
【０００６】
更に、多数の光源を同時に使用することは避けることが望ましい。なぜならば、これにより高いエネルギー消費が生じ、光学モジュールが過熱する惧れがあるからである。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、光ビームを投射するように構成された投射装置であって、ダイオードの個数を少なく維持しつつ上述の機能等の機能を高分解能で発揮可能な投射装置を得ることである。
【０００８】
この目的のために、本発明は、特に自動車両用の、機械的アクチュエータを有する光ビームを投射するための装置であって、光軸に沿った光ビームを形成するように光線を出射可能である光源のアレイを備え、各光源は平面内で最初の分解能を有する光ビームの要素を規定する、装置に関する。
【０００９】
装置は、これが、更に、機械的アクチュエータを備え、前記機械的アクチュエータは、特定の変位周波数において周期的に振動する変位に応じて前記光ビームの前記光軸を少なくとも２つの投射方向の間で移動させるように、前記装置の少なくとも１つの素子を変位させるように構成され、前記投射方向が、それらの間に、前記分解能の角度に対して実質的に同一平面にある変位角度を形成し、前記変位角度は、前記ビームの最初の分解能の角度の分数に等しい、点において注目に値する。
【００１０】
したがって、ビームの最初の分解能の角度の分数である変位角度を規定する少なくとも２つの方向の間で光軸の周期的な振動変位を実施することにより、光ビームのより良い最終分解能が得られる。それ以降、光ビームの観察者には、ビームのカットオフ縁部は鮮明であり、各要素は分画化されたものとして見えるであろう。
【００１１】
したがって、本装置は、光源を追加する必要なくビームの分解能を向上させ得る。特に、多数の光源集中を理由とするエネルギー消費や過熱の惧れが最小となる。更に、本装置により、標準的な電子部品を、より複雑な部品を製造することなく、利用することができる。
【００１２】
組み合わせて、又は別箇に採用され得る本発明の他の実施形態を述べる。
‐前記変位角度は、前記分解能の角度の半分に実質的に等しい。
‐前記機械的アクチュエータは、前記光軸の変位周波数が人間の目で視認できない周波数であるような態様において、前記素子を移動させるように構成される。
‐前記機械的アクチュエータは、前記光ビームの前記光軸が、各投射方向において、前記２つの投射方向間での移行時間より長い保持時間に亘って保持されるような態様において、前記素子を非連続的に変位させるように構成される。
‐前記光ビーム内に可動の影領域を生成するような態様で前記投射ビームを変調するように、前記光源は、特定の作動周波数で個別に作動可能である。
‐前記光源の作動周波数と、前記光軸の変位周波数は同期する。
‐前記装置は、前記光源から発せられた光線から前記光ビームを形成するように構成される光学システムを備える。
‐前記光源のアレイは、発光ダイオードのマトリックスである。
‐前記装置は、投射レンズ形成手段を備え、前記投射レンズ形成手段は、前記光ビームを部分的に形成可能である。
‐前記機械的アクチュエータは、前記光源のアレイを並進的に変位可能である。
‐前記機械的アクチュエータは、前記光源のアレイを回転的に移動可能である。
‐前記機械的アクチュエータは、前記投射レンズ形成手段と前記光源のアレイとを一体的に回転的に移動可能である。
‐前記機械的アクチュエータは、前記投射レンズ形成手段を並進的に移動可能である。
‐前記装置は、前記光ビームを反射するように構成されるミラーを備え、前記機械的アクチュエータは、前記ミラーを移動可能である。
【００１３】
また、本発明は、機械的アクチュエータを有する光ビームを投射するためのこのような装置を備える光学モジュールに関する。
【００１４】
また、本発明は、このような光学モジュールを有する自動車のヘッドランプに関する。
【００１５】
本発明は、例示のみを目的とし、本発明を制限することを意図しない、添付図面を参照してなされる以下の説明に照らしてより良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による装置の第１実施形態の概略斜視図。
【図２】本発明による装置の第２実施形態の概略平面図。
【図３】本発明による装置の第３実施形態の概略斜視図。
【図４】本発明による装置の第４実施形態の概略斜視図。
【図５】本発明による装置の第５実施形態の概略斜視図。
【図６】第１方向にある光軸を有する、装置により投射された光ビームの概略図。
【図７】第２方向にある光軸を有する、装置により投射された光ビームの概略図。
【図８】観察者により視認される光ビームの概略図。
【図９】光ビームの光軸の変位を示す概略グラフ。
【図１０】装置により投射された他のタイプの光ビームの概略図。
【図１１】図１０に示すものに基づく、観察者により視認される光ビームの概略図。
【図１２】ビームにおける影領域の形成の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１乃至５は、本発明による、機械的アクチュエータを有する、光ビームを投射するための装置１の５つの異なる実施形態を示す。投射装置１は、特に、自動車のヘッドランプの光学モジュールの一部であり得る。投射装置１は、光学モジュールの出力光ビームの一部を形成する投射レンズ形成手段を有する。レンズ形成手段を、単独の投射レンズ３として図面に示す。
【００１８】
図１において、装置１は、光ビームを形成するように光線を出射可能である光源のアレイと、光源から発せられた光線からビームを部分的に形成するように構成された光学システムと、を備えている。アレイは、例えば発光ダイオードのマトリックスであり、光学システムは単純なレンズ、又は補正レンズ、又は光ビームを均質化するように機能する及び／又は光学収差を補正する複数のレンズのシステムである。光源のアレイと光学システムとを総合的に単独の素子として図示し、本説明において光源アセンブリ２と称する。アレイの各光源は、装置１によって投射される光ビームの要素をなす。
【００１９】
装置によって発せられた光ビームは、投射レンズ３を介して光軸４に沿って出射する。図６に概略的に示す光ビーム１３は、本例において垂直方向に延在する複数の要素１０に、水平方向において分割される。アレイの各光源は、ビーム１３の要素１０を規定する。したがって、各長方形は、異なる光源によって発せられたビーム１３の要素１０に対応する。本例において、アレイは、整列した一連の光源、例えば、発光ダイオードからなるバーである。ビーム１３の光軸は、中央スポット２２により示され、垂直方向及び水平方向の矢印は、空間に固定された基準システムの軸１１、１２を示す。ビーム１３は、更に、水平平面内で規定された分解能の角度を有する。水平平面は水平軸１１により規定され、分解能の角度は両矢印２４により規定される。本説明において、ビーム１３の分解能の角度は、例えば、１°に等しいものとする。
【００２０】
ビーム１３の光学的分解能を向上させて、これにより分解角を小さくするように、装置１は、２つの投射方向の間で、光ビーム１３の光軸を周期的にシフトさせるように構成されている。
【００２１】
この目的のために、図１に示す第１実施形態において、装置１は、光源アセンブリ２を投射レンズ３に対して並進的に変位可能な機械的アクチュエータ５を有している。機械的アクチュエータ５は、例えば、電磁石、カムを有するモータ、ステッピングモータ、又は圧電モータ等の二位置機械的アクチュエータである。
【００２２】
光源アセンブリ２は、投射レンズ３に対して実質的に平行な平面内で変位するように駆動される。光源アセンブリ２は、２つの極位置の間で移動する。第１位置は、ビームの光軸の第１投射方向に対応し、第２位置は、ビームの光軸の第２投射方向に対応する。
【００２３】
図６は、ビーム１３と第１方向におけるその光軸（スポット２２）を示し、図７は、ビームと第２方向におけるその光軸（スポット２３）を示す。水平軸１１及び垂直軸１２からなる基準システムは固定されているので、ビームは左に向かってオフセットされていることに留意されたい。固定された水平基準１１に対するスポット２２と２３との水平方向の位置の差は、両矢印２４により示される分解能の角度の半分に相当する。
【００２４】
図６に示すような垂直要素１０を有するビームについて、光源アセンブリ２を、ビームの軸が水平軸１１に沿って移動するように水平方向にオフセットさせる。したがって、ビームの変位は、ビーム１３の要素１０に分割された平面内で実質的に実施される。ビーム１３が水平要素１０に対して垂直であれば、光源アセンブリ２を垂直方向にさせるものとする。したがって、ビーム１３の光軸の２つの方向が、それらの間に、ビームの分解能の角度に対して実質的に同一平面である変位角度を形成する。
【００２５】
２つの極位置は、ビーム１３の光軸の変位角度がビーム１３の分解能の角度の分数に等しくなるように選択される。分解能の角度を小さくするように、例えば半分にするように、２つの位置の間の変位角度は、好適には、分解能の角度の半分、すなわち本例において０．５°に実質的に等しい。図６及び７において、垂直軸１２が、図６において３番目と４番目の要素間の境界から、図７において４番目の要素の中央に向かって移動していることが理解される。
【００２６】
光源アセンブリ２、及びこれに伴いビーム１３の軸を、アクチュエータ５によって、人間の目では視認できない特定の変位周波数において、２つの位置の間を更に移動させる。このような周波数は、４０Ｈｚより高くなければならず、好適には１００Ｈｚ乃至２００Ｈｚである。
【００２７】
したがって、投射されたビーム１３を見る観察者は、ビーム１３の２つの方向を識別できない。換言すれば、観察者には、同一ビーム１３の２つの方向の重ね合せ、すなわち光軸が第１方向にある図６に示すビーム１３と、光軸１３が第２方向にある図７に示すビームとの重ね合せが見える。
【００２８】
図８は、このような重ね合せにより得られる効果、及び実際に観察者に視認されるビームを示す。ビーム１３は、両矢印２５によって示される分解能の角度２５であって、元のビームのそれより１／２の角度、すなわち０．５°の分解能の角度を有することに留意されたい。ビームの分解能は、このようにして２倍となっている。
【００２９】
機械的アクチュエータ５は、更に、２つの投射方向間での移行時間より長い保持時間に亘って光ビーム１３の光軸が２つの方向のそれぞれにおいて保持されるように、光源アセンブリ２を、及びこれに伴い光ビームの光軸を、非連続的な態様で変位させるように構成される。換言すれば、変位は、一定速度の移動に追随しない。
【００３０】
実際に、中央位置に相当するビームの他の方向の重ね合せを最小としつつ、ビームの２つの配向を重ね合せることが望ましい。図９に示すように、垂直軸１４が光源アセンブリ２の位置を表し、水平軸１５が時間を表す場合、変位は、実質的に矩形の周期関数に追随する。矩形波形のトップレベル１６とボトムレベル１７が、２つの極位置のそれぞれにおける保持期間に相当し、トップレベル１６とボトムレベル１７のそれぞれをつなぐスロープ１８が、移行時間に相当する。本例において、保持時間が、移行時間の少なくとも４倍長く持続することに留意されたい。有利には、保持時間は、移行時間の少なくとも４倍であり、好適には少なくとも２０倍であり、更に好適には少なくとも５０倍である。
【００３１】
変形実施形態において、図１０は、垂直及び水平要素を備えるビーム１３を示し、光源アレイは、例えば、発光ダイオードのマトリックスである。図１１は、本発明による装置１によってビーム１３が移動している際に、観察者によって視認されるビーム１３を示す。ビーム１３は、図６及び７に示す例と同様の態様で水平方向に移動し、高い水平方向の分解能を得ることができる。
【００３２】
図１２に示すように、ビームの所定の要素１０を消灯しつつ他の要素を点灯し続けるように、光源は個別に作動され得る。したがって、可動の影領域２１を光ビーム１３内に生じさせるように、投射ビームを変調することができる。１つの光源が非作動状態であるとき、影領域がビーム１３に出現し、その分解能の角度は、ビーム１３が固定されている前例において１°に等しい。図１２（ａ）及び１２（ｂ）は、影領域を有する光ビームの例を示す。影領域は、図１２（ａ）においては消灯した３番目の要素によって、図１２（ｂ）においては消灯した４番目の要素によって生じる。
【００３３】
同一の光源が非作動状態とされつつ、ビームが本発明により周期的に方向を変化させる場合、影領域の分解能の角度は０．５°まで小さくなる。しかしながら、本例において、影領域２１は、０．５°の分解能の角度を有する所定の要素にのみ出現することが可能であり、他の要素は常に点灯している。より正確には、０．５°の分解能の角度を有するビームの２つの要素のうちの一方のみが、消灯しているように見える。
【００３４】
第１変形実施形態によれば、影領域を０．５°の分解能の角度を有する他の要素に出現させるように、光源を機械的アクチュエータ５の変位周波数に動機する作動周波数で作動させる。この同期を図１２に示す。図１２（a）は、第１方向に配向された光ビーム１３を示し、図１２（ｂ）は、第２方向に配向された同一の光ビーム１３を示す。図１２（ａ）において、第３要素を規定する光源が非作動状態であるが、図１２（ｂ）において非作動状態であるのは、第４要素を規定する光源である。したがって、所望の要素において影領域が得られるように、作動状態の光源が、ビーム１３の方向の変化と同時に交代する。こうして、消灯した要素は、ビーム１３の変位の方向に対して逆方向にシフトする。好適には、作動周波数は、ビームの変位周波数と実質的に等しい。
【００３５】
図１２（ｃ）は、０．５°の分解能の角度２６を有する単独の要素に対応する単独の影領域を有するビーム１３の光度１９を示すグラフである。図１２（ａ）及び１２（ｂ）の２つのビーム１３の重ね合せにより、０．５°の分解能の角度を有する要素であって、完全に消灯した要素が得られる。なぜならば、図１２（ａ）、１２（ｂ）及び１２（ｃ）に点線２７で示すように、その要素は２つの影領域の重ね合せに起因するからである。この要素２１は、両側において、光度値が要素の通常の光度の半分である２つの要素に囲まれている。これは、それらの要素が影領域と点灯領域との重ね合せにより得られるためである。他の要素は、２つの点灯領域の重ね合わせにより得られるものであるため、通常の光度を全てが有する。
【００３６】
他の図示しない変形実施形態によれば、機械的アクチュエータ５は、中間位置とこの中間位置に対して対向する２つの極位置から選択される他の位置との間で、光源アセンブリ２を周期的に変位させるように構成される。中間位置と第１極位置との間における周期的な変位により、０．５°の分解能の角度を有する影領域を、１つの非作動状態の光源に対するビームに出現させることができる。中間位置と第２極位置との間における周期的な変位により、０．５°の分解能の角度を有する別の影領域を、同一の非作動状態の光源に対するビームに出現させることができる。したがって、ビームの軸は、中間方向と、２つの極方向から選択された、光源要素２の変位に対応する第２方向との間で周期的に配向される。
【００３７】
したがって、消灯されるべき要素に応じて、機械的アクチュエータは、光源アセンブリを、中間位置と第１極位置との間で、又は中間位置と第２極位置との間で移動させる。各変位により、分解能の角度の縮小に関して図６及び７に示したものと同様の効果が得られる。本変形例において、ビームの変位に対して光源の作動を同期させる必要はない。なぜならば、影領域をビームの全体に亘って出現させることができるからである。
【００３８】
以下の実施形態は、光ビームについて第１実施形態と同じ効果及び利点を有する。
【００３９】
図２は、第１実施形態と同様の第２実施形態を示す。同一の要素には同一の参照符号を付す。違いは、機械的アクチュエータ５が、本例において光源アセンブリ２を回転的に移動させることである。ある位置から他の位置へ変化するように、光源アセンブリ２は、投射レンズ３の焦点湾曲に対応する湾曲６に追随する。レンズの結像側の焦点７が図示されている。本実施形態は、特に像面湾曲に関して、光源アセンブリ２の光学システムが、例えば単独のレンズを有する単純なものである場合、有利である。これに対して、第１実施形態は、より複雑な光学システムに対して有利である。
【００４０】
図３に示す第３実施形態において、機械的アクチュエータ５は、投射レンズ３のみを並進的に移動させる。本例において、光源アセンブリ２は固定されており、ビームの軸４の配向を規定するのは投射レンズ３の変位である。
【００４１】
図４に示す第４実施形態において、機械的アクチュエータ５は、装置１の他の素子の全てを回転的に移動させる。すなわち、光源システムと投射レンズ３とが共通の軸の周囲を一体的に移動する。本実施形態は、軸を中心とした回転における光学モジュールの水平又は垂直変位に対応する。
【００４２】
図５に示す第５実施形態において、装置１は、光源アセンブリ２から投射レンズ３に向かって発せられた光ビームを反射するように構成されたミラー９を備えている。本例において、機械的アクチュエータ５はミラー９を移動させる。ミラー９だけが移動させるべき素子である場合、機械的アクチュエータ５はミラー９を並進的に移動させる。ミラー９を光源アセンブリ２と一体的に移動させる場合、機械的アクチュエータ５はミラー９を回転的に移動させる。
【００４３】
上記の説明では、２つに分割された分解能の角度を有する本発明の例を挙げた。しかしながら、本装置は、ビームの分解能の角度を更に分割するような態様にも適合され得る。したがって、２つではなく３つの方向に周期的にビームを配向することを選択することにより、分解能の角度を３つに分割し、上述の例に対して０．３３°に実質的に等しい角度を得ることができる。この目的のために、アクチュエータ５は、装置１の少なくとも１つの素子を３つの位置で変位させるように構成される。したがって、ビームの変位周波数は、観察者が変位を視認できないように選択される。３つの方向を有する例において、周波数は少なくとも６０Ｈｚである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
2018174138000001.pdf