(57)【要約】      （修正有）【課題】車両内への取り付けが簡単であり、かつ、車両間の情報送信が効率的である通信装置を提供する。【解決手段】通信装置は、初期光ビーム（３）を発するように設計された光源（２）を備えた送信システム（１）を備える。送信システム（１）は、初期光ビーム（３）から始まる、第１の方向（７）に偏光された、第１の光ビーム（４）を生成するように構成される。送信システム（１）は、情報を送信するために、第１の偏光ビーム（４）の偏光方向の変調器（１１）をさらに備える。第１の偏光ビーム（４）が前記第１の方向（７）に偏光されている場合に、この第１の偏光ビームを検出し、かつ、前記情報を送信するように構成された受信システムをさらに備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に自動車用の通信装置であって、
初期光ビーム（３，２３）を発するように設計された光源（２，２２）を備えた送信システム（１，２１）を備え、
前記送信システム（１，２１）は、前記初期光ビーム（３，２３）から始まる、第１の方向（７，２７）に偏光された、第１の光ビーム（４，２４）を生成するように構成され、
前記送信システム（１，２１）は、情報を送信するような方法の、前記第１の偏光ビーム（４，２４）の偏光方向の変調器（１１，３１）を、さらに備え、
前記装置は、前記第１の偏光ビーム（４，２４）が前記第１の方向（７，２７）に偏光されている場合に、この第１の偏光ビームを検出し、かつ、前記情報を送信するように構成された受信システム（１０）をさらに備える、通信装置。
【請求項２】
前記変調器（１１，３１）は、前記第１の偏光方向（７，２７）と、第２の偏光方向（１２，３２）との間で、前記第１の偏光ビームの偏光を変調することが可能なスクリーンを備える、請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記第１の偏光方向（７，２７）および第２の偏光方向（１２，３２）は、直交している、請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記変調器（１１，３１）は、前記第１の偏光ビーム（４，２４）が、前記第１の偏光方向（７，２７）に送信される第１の構成と、前記第１の偏光ビーム（４，２４）が、前記第２の偏光方向（１２，３２）に送信される第２の構成と、の間で切り替え可能な液晶スクリーンを備える、請求項２または３に記載の通信装置。
【請求項５】
前記送信システムは、前記初期光ビーム（３，２３）を分割して、前記第１の偏光ビーム（４，２４）と、前記第２の偏光方向（１２，３２）に偏光された第２の光ビーム（１４，３４）と、を形成するように構成された直線形の分光器（６，２６）を備える、請求項３または４に記載の通信装置。
【請求項６】
前記送信システム（１，２１）は、前記初期光ビーム（３，２３）から始まる照明ビームを生成するように構成されている、請求項１から５のいずれかに記載の通信装置。
【請求項７】
前記送信システム（１，２１）は、前記照明ビーム（３，２３）が、前記第１の偏光ビームの偏光方向に関わらず、部分的に前記第１の偏光ビーム（４，２４）により形成されるように構成されている、請求項６に記載の通信装置。
【請求項８】
前記送信システム（１，２１）は、前記第１の方向（７，２７）に偏光された前記第１の光ビーム（４，２４）と、前記第２の偏光ビーム（１４，３４）とを、前記照明ビームを形成するような方法で再合成するように構成されている、請求項７に記載の通信装置。
【請求項９】
前記送信システム（２１）は、前記第１の偏光方向（２７）に偏光された前記第１の光ビーム（２４）を反射し、前記第２の方向（３２）に偏光された前記第１の光ビーム（２４）を送信するように構成された第２の分光器（３６）を備える、請求項８に記載の通信装置。
【請求項１０】
前記光源（２，２２）は、発光ダイオードのような非偏光光源である、請求項１から９のいずれかに記載の通信装置。
【請求項１１】
前記光源（２，２２）は、レーザ光源のような偏光光源である、請求項１から１０のいずれかに記載の通信装置。
【請求項１２】
前記送信システムは、偏光された前記初期光ビームを、非偏光ビームに変換するように構成された波長変換素子を備える、請求項１１に記載の通信装置。
【請求項１３】
前記受信システム（１０）は、光検出器と、前記第１の方向（４，２４）に偏光された光の通過を可能にするように構成された偏光フィルタ（９）と、を備える、請求項１から１２のいずれかに記載の通信装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかに記載の通信装置用の送信システム（１，２１）。
【請求項１５】
請求項１から１３のいずれかに記載の通信装置を備えることを特徴とする、特に自動車用の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に自動車用の通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の分野において、運転者の意図や運転スタイルを、他者に表示することが可能な、車両間の通信装置を提供することが、頻繁に求められている。よって、車両の挙動を他の車両に予測させることができる信号装置が、一般的に存在し、この信号装置には、例えば、車両の運転者が曲がろうとしていること示す方向指示器や、緊急事態を警告するために点灯する特定のブレーキライトなどがある。
【０００３】
これらの手段は、しかし、非常に限定されており、その理由は、これら手段が、色の視覚情報や、点灯リズムにのみ基づくからである。よって、道路上の車両の安全性および挙動を改善するために、現在、車両間の情報伝達の容量を増やすこと、および車両用の実質的な通信システムを持つことが求められている。
【０００４】
例えば、米国特許出願第２００６／０１１９４８９号が、知られており、その中で、車両用の通信装置は、車両の通常ライトまたは交通制御機器の信号灯を使用する。情報を伝達するために、ランプにより発せられた光は、パルスモードに変調される。換言すると、情報を符号化できるような方法で、オフ状態からオン状態へと、ランプを交互に切り替える。変調期間は、網膜上の残像よりも短くなるように選択され、これにより、変調は、人間の目によって認識できなくなる。車両には、検出器が装備され、この検出器は、光信号のパルス化変調を復号し、例えば運転者に対し、デジタルスクリーンを介して情報を復号および伝達する。
【０００５】
しかし、このようなランプの使用は、特にランプの光源が、エレクトロルミネセンス光源、特に発光ダイオードである場合、効率に欠けるものである。これは、発光ダイオードが効率を失うからであり、その理由は、ピーク電流が比較的高い、パルスモードにある平均電流により動作するＬＥＤからの光強度は、連続モードにある同じ電流手段により動作する同じＬＥＤからの光強度よりも低いからである。
【０００６】
エレクトロルミネセンス光源は、その内部を流れる電流、または高い電界に応じて発光する、少なくとも１つの材料を備える光源である。このような光源は、例えば、発光ダイオード、ＯＬＥＤ（organic light emitting diode）またはＰＬＥＤ（polymer light emitting diode）である。
【０００７】
他の考えられる送信−受信システムは、無線周波数波を情報の送信に使用することに基づいている。しかし、これは、特定の送信器および受信器を車両に取り付けることを必要とし、費用がかかる。さらに、どの車両から無線周波数波が発生しているかを区別するのが、困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、これらの欠点を克服すること、および、車両内への取り付けが簡単であり、かつ、車両間の情報送信が効率的である通信装置を提供することである。より正確には、交換されるデータに応じて光強度の変動を伴う、光強度の変調を利用せざるを得ない状態を、回避する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のために、本発明は、特に自動車用の通信装置に関し、通信装置は、初期光ビームを発するように設計された光源を備えた送信システムを備え、送信システムは、初期光ビームから始まる、第１の方向に偏光された、第１の光ビームを生成するように構成され、送信システムは、情報を送信するような方法の、第１の偏光ビームの偏光方向の変調器を、さらに備え、装置は、前記第１の方向に偏光された前記第１の光ビームを検出し、かつ、前記情報を送信するように構成された受信システムをさらに備える。
【００１０】
よって、変調された偏光ビームは、例えば自動車または車両および道路インフラ設備用に、情報を容易に送信することを可能にする。実際に、受信システムは、第１の偏光ビームが第１の方向に偏光されている場合にのみ、この第１の偏光ビームを検出する。第１のビームの偏光方向を変調することにより、情報を送信することができる。送信システムにより供給された第１のビームの照明強度は、実質的に同じであり、それは、偏光のみが修正されているからである。
【００１１】
装置は、追加の光源を用いることを避けるために、特に、送信システム用の光源として、通常の車両ライトにより動作してもよい。さらに、本発明によって、１つの光源から始まる、特定の機能を有する照明ビーム、例えば、側部ライトと、同じ初期光ビームを用いて情報を送信する手段と、が得られる。
【００１２】
共にまたは別々に用いられる、本発明の様々な実施形態によれば、
−  変調器は、第１の偏光方向と、第２の偏光方向との間で、第１の偏光ビームの偏光を変調することが可能なスクリーンを備え、
−  第１の偏光方向および第２の偏光方向は、直交し、
−  変調器は、第１の偏光ビームが、第１の偏光方向に送信される第１の構成と、第１の偏光ビームが、第２の偏光方向に送信される第２の構成と、の間で切り替え可能な液晶スクリーンを備え、
−  送信システムは、初期光ビームを分割して、第１の偏光ビームと、第２の偏光方向に偏光された第２の光ビームと、を形成するように構成された直線形の分光器を備え、
−  送信システムは、初期光ビームから始まる照明ビームを生成するように構成され、
−  送信システムは、照明ビームが、第１の偏光ビームの偏光方向に関わらず、部分的に第１の偏光ビームにより形成されるように構成され、
−  送信システムは、第１の方向に偏光された第１の光ビームと、第２の偏光ビームとを、照明ビームを形成するような方法で再合成するように構成され、
−  送信システムは、第１の偏光方向に偏光された第１の光ビームを反射し、第２の方向に偏光された第１の光ビームを送信するように構成された第２の分光器を備え、
−  光源は、エレクトロルミネセンス光源を備え、
−  エレクトロルミネセンス光源は、少なくとも１つの半導体発光素子を備え、
−  光源は、発光ダイオードなどの非偏光光源であり、
−  光源は、レーザ光源などの偏光光源であり、
−  送信システムは、初期偏光ビームを、非偏光ビームに変換するように構成された、フォトルミネセンス型の波長変換素子を備え、
−  受信システムは、光検出器と、第１の方向に偏光された光の通過を可能にするように構成された偏光フィルタと、を備える。
【００１３】
本発明は、また、本発明に係るこのような通信装置用の送信システムに関する。
【００１４】
本発明は、さらに、このような通信装置を備える、特に自動車用の照明装置に関する。
【００１５】
本発明は、添付図面を伴う、以下の説明を考慮して、より良く理解されるが、この説明は、純粋に例示として提供されるものであり、本発明の限定を意図していない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る通信装置の送信システムの第１の実施形態を概略的に示す図である。
【図２】本発明に係る通信装置の送信システムの第２の実施形態を概略的に示す図である。
【図３】本発明に係る通信装置の受信システムを、概略的に示す図である。
【図４】装置の動作中における、情報の送信を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、送信システムと、受信システムとを備えた通信装置に関する。装置は、例えば、不図示の自動車に配置され、車両間での情報の伝達を行う。特に、車両の送信システムは、他の車両の受信システムに情報を送信するように、かつその逆を行うように、構成されている。
【００１８】
図１に示されるように、送信システム１は、初期光ビーム３を発するように設計された光源２を備える。本実施形態において、光源２は、発光ダイオードなどの非偏光の光源である。光源２は、例えば、ロービームヘッドライト等の、通常の車両ライトの光源である。
【００１９】
送信システム１は、初期光ビーム３から始まる、第１の方向７に偏光された、第１の光ビーム４を生成するように構成されている。第１の方向７に偏光されたビームは、丸印により表される。このために、送信システム１は、初期光ビーム３を分割して、第１の偏光ビーム４を形成するように構成された、好ましくは直線形の分光器６を備える。例えば偏光子である、分光器６は、好ましくは、光源２の光軸上に配置される。ここで、分光器６は、第１の方向に向けられた初期光ビーム３の部分を反射し、この部分は、第１の偏光ビーム４を形成し、第１の偏光ビーム４は、ここで、光軸に対して実質的に垂直に向けられている。送信システム１は、好適には、光源２と分光器６との間に配置された、不図示のコリメーション光学素子を備える。このような分光器６は、例えば、ワイヤグリッド偏光子、あるいはグラン−トムソンまたはウォラストン型偏光子、またはニコル型プリズムを備える。
【００２０】
他の実施形態において、得られるべき光軸に対して垂直および／または平行以外の、偏光ビームの向きを可能にする、さらに他の型の偏光子を用いてもよい。
【００２１】
図３に示される受信システム１０は、前記第１の方向７に偏光された前記第１の光ビーム４，２４を検出し、かつ、前記情報を送信するように構成されている。受信システム１０は、光検出器８と、第１の方向７に向けられた偏光の通過を可能にするように構成された偏光フィルタ９とを備える。偏光フィルタ９は、前記第１の方向７に偏光された光ビーム４のみを、検出器８が検出するように、検出器８の前に配置される。
【００２２】
本発明によれば、送信システム１は、また、図１に示されるように、第１の偏光ビーム４の偏光方向の変調器１１を備える。変調は、検出器が、経時的に部分的な方法で第１のビーム４を検出するようにして、第１の方向７に偏光された第１の光ビーム４を断続的に発することに存し、この変調は、送信システム１によって送信されるべき情報の符号化と、検出システムによる復号と、を可能にする。好ましくは、変調器１１は、第１の偏光ビーム４の偏光角度を、情報の符号化および送信を可能とする方法で、瞬間的に変調することが可能である。これにより、第１のビーム４が、第１の方向７に偏光されている場合、検出システムは、第１のビーム４を検出し、第１のビーム４が、第２の方向１２に向けられている場合、検出システムは、第１の偏光ビーム４を検出しない。第１の方向７および第２の方向１２は、好適には、明確に区別されるように直交しているが、これは、選択された分光器の種類に応じる。第２の方向１２は、図面上で、両方向の矢印により表される。
【００２３】
変調器１１は、ここで、前記第１の偏光方向７と、第２の偏光方向１２との間で、第１の偏光ビーム４の偏光を変調することが可能なスクリーンを備える。スクリーンは、例えば、第１の偏光ビーム４が、第１の偏光方向７に送信される第１の構成と、第１の偏光ビーム４が、第２の偏光方向１２に送信される第２の構成と、の間で切り替え可能な液晶スクリーンである。スクリーンの液晶層において、偏光の方向は、液晶によって修正されてもよい。実際に、液晶が、キラル層に配置されている場合、液晶は、第１の偏光ビーム４を、その偏光を第２の方向１２に修正しながら送信する。一方で、液晶が、印加された電界の方向と同じ方向に等方的に配向されている場合、液晶は、同じ偏光方向、ここでは第１の方向７にビームを送信する。このように、液晶の配向は、光の偏光方向を決定する。
【００２４】
変調器は、例えば、不図示の制御装置を備えており、制御装置は、１つの構成から別の構成へのスクリーンの切り替えを制御し、これにより、第１の光ビーム４の変調を生じさせるように構成されている。制御装置は、さらに、スクリーンによる変調によって、前記情報の符号化を発生させるように構成されている。加えて、ここで、ミラー５は、第１の偏光ビーム４を、分光器６の出口にて、変調器１１に向けて反射するように構成されている。
【００２５】
送信システム１は、好適には、照明ビームが部分的に第１の偏光ビーム４により形成されるように構成されており、これは、その偏光方向から独立している。第１の偏光ビーム４は、その偏光が変調されている場合でも、実質的に一定の強度を有して発せられる。よって、照明ビームの放出強度は、実質的に、第１の偏光ビームおよび第２の偏光ビームの強度の合計に等しい。この場合、ミラー５は、さらに、第１のビーム４および第２のビーム１４を再調整して、これらビームに、送信システム１により生成される照明ビームを、少なくとも部分的には、共に形成させる役割を果たす。
【００２６】
１つの代替の実施形態において、送信システム１は、初期光ビーム３から始まる照明ビームを生成するように構成されている。このために、分光器６は、第１の光ビームとは異なる第２の光ビーム１４を生成するように設計されている。ここで、第２の光ビーム１４は、第２の偏光方向１２に偏光される。ここで、第２の光ビーム１４は、初期ビーム３と同じ光軸に沿って、分光器６により送信される。第２の偏光ビーム１４は、好ましくは、少なくとも部分的に、送信システム１により生成される照明ビームを形成する。
【００２７】
受信システム１０は、第１の方向７に偏光された第１の光ビーム４を検出するが、第２の方向１２に偏光されている場合の第１の光ビーム４、または、第２の方向１２に偏光されている第２のビーム１４を検出しない。一定の強度の照明ビームは、このようにして得られ、この照明ビームでは、第１の光ビームは、２つの方向７，１２の間で切り替えて情報を送信可能な偏光方向を有する。本発明によれば、照明ビームは、どのような光強度の損失もなく、情報を送信することを可能にする。
【００２８】
もう１つの実施形態によれば、受信システムは、第２の方向１２に偏光された第２のビーム１４と、第２の方向１２に偏光された第１の光ビーム４とを検出するが、第１の方向７に偏光されている場合の第１の光ビーム４は検出しない。一定の強度の照明ビームは、このようにして得られ、この照明ビームでは、第１の光ビームは、２つの方向７，１２の間で切り替えて情報を送信可能な偏光方向を有する。本発明によれば、照明ビームは、どのような光強度の損失もなく、情報を送信することを可能にする。
【００２９】
図２において、第２の実施形態は、初期ビーム２３を生成する光源２２と、第１の分光器２６と、ミラー２５と、変調器３１と、を備える送信システム２１を示しており、これらは、第１の実施形態と同様に配置され、第１の方向２７または第２の方向３２に偏光された第１の光ビーム２４と、第２の方向３２に偏光された第２の光ビーム３４と、を得る。第２の実施形態は、第１の方向２７に偏光された第１の光ビーム２４と、第２の方向３２に偏光された第２の光ビーム３４とを、再合成することを可能にする。換言すると、２つのビーム２４，３４は、実質的に同じ光軸に沿って向けられている。
【００３０】
このために、送信システム２１は、追加として、第１の分光器２６と、変調器３１の出口からの第１の偏光ビーム２４および第２の偏光ビーム３４の交点に配置された第２の分光器３６と、を備える。第２の分光器３６は、第１の偏光ビーム２４が第１の偏光方向にある場合に、第１の偏光ビーム２４を、第２の偏光ビームと同じ方向にそらす機能を有する。一方で、分光器３６は、第２の方向に偏光された光の通過を可能にする。これにより、第１のビーム２４が第２の方向３２に偏光されている場合、第１のビーム２４は、そらされることなしに、分光器を通過する。同様に、横断方向から到着する、第２の光ビーム３４も、分光器３６を通過する。第１の光ビーム２４は、第１の偏光方向２７に偏光されている場合のみ、第２の偏光ビーム３４の光軸と同じ光軸に沿ってそらされる。
【００３１】
送信システム２１は、ここで、第１の追加のミラー３５と、第２の追加のミラー３７とを備える。第１のミラー３５は、第１の偏光ビーム２４を、変調器３１の後で、第２の分光器３６に向けて反射するために配置される。第２のミラー３７は、第２の方向３２に偏光された第１の光ビームを、第２の分光器を介した送信の後に、好ましい方向に向けるような方法で反射する。
【００３２】
この実施形態において、装置の照明ビームは、第１の方向２７に偏光された第１の光ビーム２４と、第２の方向３２に偏光された第２の光ビーム３４と、の再合成により形成される。第２の方向３２に偏光された第１の光ビーム２４は、シフトされる。照明ビームが、変調の間に一定の強度を維持するために、第１の光ビーム２４を用いて、照明ビームを形成することもできる。
【００３３】
図４は、受信器が、第１の光ビームの偏光に応じて受光する光の検出を示している。従って、光検出信号が得られ、この信号は、ここでは方形波関数１６であり、情報の符号化を可能にする。第１の光ビームの偏光が、第１の方向７に向けられる場合、第１のビームは、受信器の偏光フィルタを通過して検出器に到達し、信号は、２乗関数のハイの値を有する。第１の光ビームの偏光が、第２の方向１２に向けられる場合、信号は、２乗関数のローの値を有し、その理由は、第１の光ビームが、フィルタを通過せず、検出器は、どの光も受信しないからである。
【００３４】
よって、変調器をアクティブ化することにより、送信システムから受信システムに送信すべき情報を、変調によって符号化してもよい。
【００３５】
図示されていない第１の変形例において、光源は、レーザ光源などの偏光光源である。レーザ光源は、第１の偏光ビームを、直接得ることを可能にする。しかし、初期ビームは、分光器によって２つに分離され、第１および第２の偏光ビームが得られる。
【００３６】
代替案として、送信システムは、初期偏光ビームを、非偏光ビームに変換するように構成された波長変換素子を、追加的に備える。このような光変換器は、発光材料を備えており、この発光材料は、光源により発せられた励起光の少なくとも一部を吸収し、かつ、吸収された前記励起光の少なくとも一部を、励起光の波長とは異なる波長を有する放出光に変換するように設計されている。発光材料は、放出かつ送信された光を分散させるため、このように生成された光ビームの光は、非偏光である。変調および分離は、変換器による、初期ビームの波長変換後に実行される。この場合、変換された初期ビームの一部のみが、通信に用いられる。レーザの波長に同調されたフィルタを、さらに用いて、信号対雑音比を増加させてもよい。変換された初期ビームは、発光材料により送信された光、発光材料により変換された光、または発光材料による送信光と変換光との加算合成、のいずれかであることに留意すべきである。
【００３７】
図示されていない第２の変形例において、光源は、赤外線の初期光ビームを生成する赤外線源である。その動作は、前述の実施形態と同じである。
【００３８】
図示されていないもう１つの実施形態において、第１の光ビームの偏光の変調は、光源の照明のパルス化変調に関連付けられる。よって、２つの通信チャネルを用いてもよく、かつ、送信システムと受信システムとの間の情報伝達の容量および速度を、増加させてもよい。パルス化変調周波数は、好ましくは、高い周波数で実施される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2018157545000001.pdf