(57)【要約】      （修正有）【課題】少ない発光素子とアクティブ素子で、高い画像解像度の光ビームを投射することのできる自動車用照明モジュールを提供する。【解決手段】照明モジュールは、制御モジュール１０１と光源１０２を備える。光源１０２により放射される光を処理するための装置２００は、光源１０２により放射される光ビームの少なくとも一部を、画素画像を形成するようにして処理するように構成された複数のアクティブ素子２０２のマトリックス２０１を含む。光源１０２は、少なくとも２つの発光素子を、選択的にアクティブ化することができる、発光素子１３４のマトリックスを含む。発光素子１３４およびアクティブ素子２０２のマトリックスは、各アクティブ素子２０２が、発光素子１３４により放射される光ビームの一部と交差して配置されるようにして、互いにオフセットされている。【選択図】図７
2018200867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素画像を形成する光ビームを投射するように構成された自動車用の照明モジュール（１０）であって、
光源（１０２）と、前記光源（１０２）により放射される光を処理するための装置（２００，３００）と、を備え、
前記処理装置（２００，３００）は、前記光源（１０２）により放射される光ビームの少なくとも一部を、前記画素画像を形成するようにして処理するように構成されたアクティブ素子（２０２，３０２）のマトリックス（２０１，３０１）を含む、自動車用照明モジュール（１０）において、
前記光源（１０２）は、少なくとも２つの発光素子を選択的にアクティブ化することができる、発光素子（１３４）のマトリックスを含み、
前記発光素子（１３４）のマトリックス（１４０）と、前記アクティブ素子（２０２，３０２）のマトリックス（２０１，３０１）とは、各アクティブ素子（２０２，３０２）が、発光素子（１３４）により放射される光ビームの一部と交差して配置されるようにして、互いにオフセットされている、ことを特徴とする自動車用照明モジュール（１０）。
【請求項２】
各発光素子（１３４）は、少なくとも２つの隣接するアクティブ素子（２０２，３０２）を照明するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の自動車用照明モジュール（１０）。
【請求項３】
前記発光素子（１３４）のマトリックス（１４０）の表面積は、前記アクティブ素子（２０２，３０２）のマトリックス（２０１，３０１）の表面積よりも大きい、ことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用照明モジュール（１０）。
【請求項４】
少なくとも１つの発光素子（１３４）の表面積は、少なくとも１つのアクティブ素子（２０２，３０２）の表面積と等しい、ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の自動車用照明モジュール（１０）。
【請求項５】
前記処理装置（２００，３００）に投射される、発光素子（１３４）により放射される光ビームの表面積は、少なくとも１つのアクティブ素子（２０２，３０２）の表面積と等しい、ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の自動車用照明モジュール（１０）。
【請求項６】
前記照明モジュール（１０）は、前記画素画像を、前記装置（１０）の外部に投射するように、アクティブ素子（３０２）のマトリックス（３０１）に面する、第１の投射光学素子（１０６）を備える、ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の自動車用照明モジュール（１０）。
【請求項７】
少なくとも１つのアクティブ素子（３０２）は、発光素子（１３４）により放射される光ビームの一部を反射する、ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の自動車用照明モジュール（１０）。
【請求項８】
少なくとも１つのアクティブ素子（３０２）は、発光素子（１３４）により放射される光ビームの一部を屈折させるように構成されている、ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の自動車用照明モジュール（１０）。
【請求項９】
前記照明モジュール（１０）は、前記アクティブ素子（３０２）のマトリックス（３０１）に対し、前記光源（１０２）により放射される光の少なくとも一部を投射するようにして、前記光源（１０２）と前記処理装置（３００）との間に配置された第２の投射光学素子（１０７）を備える、ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の自動車用照明モジュール（１０）。
【請求項１０】
前記照明モジュール（１０）は、前記発光素子（１３４）の点灯および／または消灯と、前記処理装置（２００，３００）のアクティブ素子（２０２，３０２）のアクティブ化および／または非アクティブ化とを、同時に制御するように構成された制御モジュール（１０１）を備える、ことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の自動車用照明モジュール（１０）。
【請求項１１】
各発光素子（１３４）は、光ビームを放射するための複数のサブミリメートルのエレクトロルミネセンスロッド（１０８）を備える、ことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の自動車用照明モジュール（１０）。
【請求項１２】
前記エレクトロルミネセンスロッド（１０８）は、基板（１１０）から突出し、かつ、特に、前記基板（１１０）に直接形成されていてもよい、ことを特徴とする請求項１１に記載の自動車用照明モジュール（１０）。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の照明モジュール（１０）を含むことを特徴とする自動車用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の技術分野は、自動車用照明の分野である。本発明は、特に、画素画像およびその統合を、自動車前照灯に投射するように構成された照明モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車には、夜間または低光条件下で、自動車の前方の道路を、全体的な光ビームによって照明するための、前照灯すなわちヘッドランプ型の投射装置が備えられている。これらの前照灯、左前照灯および右前照灯は、それぞれ、部分的な光ビームを生成および方向付けるように構成された、１つまたは複数の照明モジュールを含み、これを加算することで、前記全体的な光ビームを形成する。
【０００３】
これらの法定照明機能に加えて、全ての道路使用者の安全のために必要不可欠なものとして、自動車製造業者および相手先商標製品製造会社は、運転を容易にし、かつ、特に車両の状態、緊急事態の検出、またはナビ情報の表示に関する情報を提示する装置を、提案することを目指している。例えば、運転者が情報を見るために、道路シーンから目を離すことを回避するために、道路シーンにこの情報を投射する照明モジュールが、開発されている。より正確には、これらの照明モジュールは、車両の乗員が見るべき情報の場合は、車両の前進方向に対して車両の前方に、または、後続車両の乗員が見るべき情報の場合は、車両の後方に、情報を投射するように構成されている。見るべき情報は、例えば、車両に関連付けられた衛星ナビゲーション装置により、接近するカーブを検出した場合には矢印、または、緊急事態により、車両の急停止を必要とする場合には感嘆符、といった容易に理解されるピクトグラムの形態をとる画素画像の形態で、道路に投射される。
【０００４】
図１は、画素画像を形成する光ビームを投射するように構成された、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）型の照明モジュールの一例を示している。このために、照明モジュールは、マイクロミラーのマトリックス５に向けてビームの光線を偏向するように構成されたリフレクタ４の方向に、光ビーム３を放射する光源２を含む。光源は、リフレクタの画像焦点の近傍に配置され、マイクロミラーマトリックスは、前記リフレクタの画像焦点の近傍に配置され、その結果、リフレクタの反射内面により反射された光線が、マイクロミラーマトリックス５に集中され、全てのマイクロミラーを照明する。マイクロミラーマトリックスは、互いに独立して回転可能なミラーを備える。非限定の例として、マイクロミラーマトリックス５は、正方形であり、その各辺は、５００〜８００個のミラーにより、境界が定められており、各ミラーは、およそ７〜１０マイクロメートルの大きさを有することができる。より正確には、各マイクロミラーは、マイクロミラーが、入射光ビームを、投射光学系の方向に反射するアクティブ位置と、マイクロミラーが、入射光ビームを、図１には不図示の発光放射吸収素子の方向に反射するパッシブ位置との間で、軸を中心に旋回するように設置されている。マイクロミラーの少なくともいくつかにより、ひとたび反射されると、光ビームは、照明モジュール１のジオプター６を通過して、光ビームを投射する。
【０００５】
この照明モジュール１は、ジオプター６からの出口にて、道路シーンに投射するための画素画像の全てまたは一部を形成する、高解像度の画素化およびデジタル化された光ビーム７を提供することを可能にする。この光ビーム７を構成する、各画素または画素化光線は、マイクロミラーにより偏向された初期ビーム３の一部に対応するが、次いで、制御モジュール８によって各マイクロミラーを制御することにより、これらのマイクロ画素をアクティブ化するか、またはしないことが可能である。この特定の特徴は、要求される光ビーム７の任意の形状を、ジオプター６の出口にて、道路上の標示の要件に従って、かつ特に、車両の前方の投射領域にてピクトグラムを表すために、設計することを可能にする。上述したような、ＤＭＤ型の照明モジュールは、よって、道路上への画素画像の投射を可能にする。
【０００６】
画素画像の解像度は、制御可能なマイクロミラーの数に依存する。マイクロミラーを旋回させるために用いられる機構は、振動および温度変化に敏感であり、明らかに、可動式のマイクロミラーのマトリックスの使用は、マイクロミラーの数が、マトリックスのサイズに対して増加するに連れて、ますます壊れやすくなり、このサイズ自体は、構成要素のコストにより限定される。自動車前照灯内での、非常に高解像度のＤＭＤ型装置の使用は、したがって、マイクロミラー旋回機構が破損する高いリスクのために、現在は困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、この文脈の範囲内にあり、単位原価を減少させ、および／または不具合のリスクを制限するために減少された、上述のマイクロミラー型の複数のアクティブ素子を有する、画素画像の投射を可能にする自動車用照明モジュールを、提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このために、本発明は、画素画像を形成する光ビームを投射するように構成されている、自動車用の照明モジュールを提案する。照明モジュールは、光源と、光源により放射される光を処理するための装置と、を備える。より正確には、処理装置は、光源により放射される光ビームの少なくとも一部を、画素画像を形成するようにして処理するように構成されたアクティブ素子のマトリックスを含む。“アクティブ素子”とは、ここでは、アクティブ素子がアクティブ化された場合に、表面を照明する光を、必要とされるシーン、例えば道路シーンの方向に、少なくとも部分的に透過するように構成された表面を意味する。
【０００９】
光源は、少なくとも２つの発光素子を選択的にアクティブ化することができる、発光素子のマトリックスを含むこと、および、発光素子のマトリックスと、アクティブ素子のマトリックスとは、各アクティブ素子が、発光素子により放射される光ビームの一部と交差して配置されるように、互いにオフセットされていることを、本発明は特徴とする。
【００１０】
“光ビームの一部と交差”とは、各アクティブ素子が、発光素子により放射されるビームの一部のみと交差して位置すること、すなわち、各アクティブ素子は、光線の反射または屈折のためのどちらでも、発光素子により放射されるビームのこの一部のみにより、衝突されることを意味する。発光素子により放射されるこの光ビームを形成する光線の残りは、アクティブ素子マトリックスの外部に、またはこのマトリックスの別のアクティブ素子に向けられる。したがって、アクティブ素子が、アクティブ化され、単一の発光素子により照明された場合、アクティブ素子は、前記発光素子により放射される光ビームの一部を透過する。透過された光ビームは、次いで、必要とされるシーンに投射され、画素を形成する。明らかに、発光素子からの光ビームは、アクティブ素子の表面の一部分のみを照明する。これに応じて、アクティブ素子の全面を照明するには、少なくとも２つの発光素子をアクティブ化する必要がある。この理由から、同じアクティブ素子がアクティブ化され、複数の発光素子により照明された場合、アクティブ素子は、これら発光素子により放射される光ビームの複数の部分を透過する。透過された光ビームは、次いで、画素画像の複数の画素を形成する。したがって、１つのアクティブ素子だけをアクティブ化することにより、画素画像の少なくとも２つの画素を形成可能であることが明らかである。この理由から、本発明により、単一のアクティブ素子をアクティブ化することは、各発光素子がアクティブ素子を部分的に照明する、１つまたは複数の発光素子をアクティブ化することによる、１つまたは複数の画素の形成を可能にすることができる。これに応じて、上述の従来技術の装置と比べて、同じ画像解像度に関し、本発明は、好適に、より少ないマイクロミラーの使用を可能にし、このことは、より小さな処理装置の提供を可能にし、これはしたがって、より低コストであり、あるいは、より大きなマイクロミラーが用いられ、このことは、これらのアクティブ素子の信頼性を高めることを可能にする。
【００１１】
換言すると、各マトリックスにおいて、マトリックスを構成する素子は、区切りラインにより分離されている点、および、処理装置のアクティブ素子のマトリックスと、処理装置のアクティブ素子のマトリックスに投射されている、光源の発光素子のマトリックスの画像とを所与として、区切りラインが重ならないという点で、マトリックスがオフセットされていることは、明らかである。
【００１２】
本発明の特徴によれば、各発光素子は、少なくとも２つの隣接するアクティブ素子を照明するように構成されてもよい。各発光素子は、好ましくは、少なくとも４つの隣接するアクティブ素子を照明するように構成されている。それに付随して、各アクティブ素子は、少なくとも４つの発光素子により照明されるように構成されている。明らかに、アクティブ素子の全体を照明するために、発光素子の数を増加させることは、アクティブ素子が画像内に形成することができる画素の数を増加させる。換言すると、同じ解像度を有する画像のために、前記画像を形成するためのアクティブ素子の数は、減少する。
【００１３】
本発明の別の特徴によれば、発光素子のマトリックスの表面積は、アクティブ素子のマトリックスの表面積よりも大きくてもよい。これは、マトリックスの縁の境界を定める各アクティブ素子が、その表面を、複数の発光素子により全体的に照明されることを確実にする。
【００１４】
本発明の別の特徴によれば、少なくとも１つの発光素子の表面積は、少なくとも１つのアクティブ素子の表面積と等しくてもよい。発光素子およびアクティブ素子の表面積は、好ましくは、発光素子のマトリックスと、アクティブ素子のマトリックスとの間の、光学的な整列を促進するために、同一であり、発光素子と、アクティブ素子との間の一定のオフセットを有している。
【００１５】
明らかに、先述の２つの特徴において、表面積の比較は、発光素子が、特定の倍率を有して投射されるという条件で、少なくとも１つの発光素子の、アクティブ素子のマトリックスに対する投射表面積と、少なくとも１つのアクティブ素子の表面積と、の間で行ってもよい。これは、光源の大きさを最小化することを可能にする。
【００１６】
別の特徴によれば、処理装置に対する、発光素子により放射される光ビームの投射の表面積は、少なくとも１つのアクティブ素子の表面積と等しくてもよい。
【００１７】
別の特徴によれば、照明モジュールは、画素画像を、装置の外部に投射するようにして、アクティブ素子のマトリックスに面するように構成されている、第１の投射光学素子を備えてもよい。投射光学素子は、１つまたは複数のレンズ、１つまたは複数のリフレクタ、１つまたは複数の光ガイド、またはこれらの組み合わせ等の、少なくとも１つの光学素子を備える。挙げられた光学素子のそれぞれは、変化する形状を有することができる。
【００１８】
別の特徴によれば、少なくとも１つのアクティブ素子は、発光素子により放射される光ビームの一部を反射してもよい。好適な実施形態によれば、アクティブ素子のマトリックスは、複数の回転可能なＤＭＤ型のマイクロミラーを備えてもよい。この場合、投射光学素子および光源は、処理装置の同じ側に配置されてもよい。
【００１９】
別の特徴によれば、少なくとも１つのアクティブ素子は、発光素子により放射される光ビームの一部を屈折させるように構成されてもよい。少なくとも１つのアクティブ素子は、液晶の形態をとってもよい。特に、アクティブ素子のマトリックスは、ＬＣＤ型の画面を形成してもよい。この場合、投射光学素子および光源は、処理装置の両側にそれぞれ配置されてもよい。代替の実施形態によれば、光源は、次いで、処理装置に隣接してもよい。
【００２０】
別の特徴によれば、照明モジュールは、アクティブ素子のマトリックスに対し、光源により放射される光の少なくとも一部を投射するようにして、光源と処理装置との間に配置された第２の投射光学素子を備える。投射光学素子は、１つまたは複数のレンズ、１つまたは複数のリフレクタ、１つまたは複数の光ガイド、またはこれらの組み合わせ等の、少なくとも１つの光学素子を備える。挙げられた光学素子のそれぞれは、変化する形状を有することができる。
【００２１】
別の特徴によれば、照明モジュールは、発光素子の点灯および／または消灯と、処理装置のアクティブ素子の構成と、を同時に制御するように構成された制御モジュールを備えてもよい。“アクティブ素子の構成を・・・制御する”とは、アクティブ素子のマトリックスが、ＤＭＤ型である場合に、制御モジュールが、１つまたは複数の可動式マイクロミラーを旋回する、あるいは、アクティブ素子のマトリックスが、ＬＣＤ型の画面である場合に、制御モジュールが、１つまたは複数の液晶セルの透過率を修正する可能性を、意味している。
【００２２】
別の特徴によれば、各発光素子は、光ビームを放射するための１つまたは複数のサブミリメートルサイズのエレクトロルミネセンスロッドを備えてもよい。よって、自動車分野において、基板に成長させて３次元トポロジを生成する、複数のエレクトロルミネセンスロッドによる、エレクトロルミネセンス部品の生産に存する技術が適用される。明らかに、この３次元トポロジは、自動車分野で先に知られていた発光ダイオード、すなわち実質的に平坦なダイオードと比べて、発光面積を増加させる利点を有する。その結果、より低い単位原価で、非常に明るい光を生成することが可能である。
【００２３】
発光素子、特にこの場合、エレクトロルミネセンスロッドを、選択的にアクティブ化することができるという事実は、光源の少なくとも２つの発光素子を、選択的に照明されるように構成することを可能にし、また、これらの発光素子から離れて照明を制御するためのモジュールが設けられ、互いに別々に、同時または同時ではなしに、発光素子の点灯または消灯を可能にするという事実は、投射しようとする画素画像に応じて展開することが可能な、画素化光の生成を可能にする。
【００２４】
エレクトロルミネセンスロッドは、基板から突出してもよく、特に、基板に直接形成されてもよい。基板は、ケイ素または炭化ケイ素に基づいてもよい。明らかに、基板は、主にケイ素を、例えば少なくとも５０％、実際には、約９９％を含んでいる場合は、ケイ素に基づいている。
【００２５】
個別に、または他と組み合わせて考察される、エレクトロルミネセンスロッドの構造と、基板のこれらのエレクトロルミネセンスロッドの配置とに特定の、一連の特徴によれば、
−  各ロッドは、円筒形の概略形状、特に多角形断面を有し、各ロッドは、同じ概略形状、特に六角形形状を有することができ、
−  ロッドのそれぞれは、端面と、その高さを規定する、ロッドの長手方向軸に沿って延びる周壁と、により境界が定められており、光は、少なくとも周壁から放射され、光は、等しく、端面により放射することができ、
−  各ロッドは、周壁に実質的に垂直の端面を有してもよく、異なる変形例においては、この端面は、実質的に平坦あるいはその中心が凸状または尖っていてもよく、
−  ロッドは、２次元マトリックスに配置されており、このマトリックスは、所与の整列の２つの連続するロッドの間の一定の間隔を有して、規則的であるか、または、ロッドは、５点形に配置され、
−  ロッドの高さは、１〜１０マイクロメーターの間に含まれ、
−  端面の最大寸法は、２マイクロメーター未満であり、
−  ２つの隣接するロッドを分離する距離は、最小で２マイクロメートル、かつ最大で１００マイクロメートルである。
【００２６】
他の特徴によれば、複数のサブミリメートルサイズのエレクトロルミネセンスロッドを備えた半導体光源は、ロッドが少なくとも部分的には埋め込まれる、封入体を形成する重合体材料の層を、さらに含むことができ、この種の封入体は、基板上に配置されて、ロッドを覆うものであり、封入体は、少なくとも、最も高いロッドを覆うまで、延びることが好適である。この重合体材料は、シリコーンに基づいてもよく、重合体材料は、主にシリコーンを、例えば少なくとも５０％、実際には約９９％含む場合、シリコーンに基づくものと理解される。重合体材料の層は、複数のロッドの少なくとも１つにより生成された光により励起される、発光団または複数の発光団を備えてもよい。発光団、または光コンバータとは、光源により放射される励起光の少なくとも一部を吸収し、吸収された前記励起光の少なくとも一部を、励起光とは異なる波長を有する放射光に変換するように設計されている、少なくとも１つのエレクトロルミネセンス材料の存在を意味する。この発光団、またはこの複数の発光団は、重合体に、少なくとも部分的には埋め込まれるか、または、重合体材料の層の表面に配置されてもよい。
【００２７】
あるいは、別の特徴によれば、各発光素子は、１つまたは複数のサブミリメートルサイズの、光ビームを放射するためのエレクトロルミネセンススタッドを備えてもよい。スタッドは、エピタキシャル成長、特にｎドープＧａＮの第１の層と、例えば炭化ケイ素の、ｐドープＧａＮの第２の層と、により形成され、全体を（研削および／または融解除去（ablation）により）カットして、同じ基板から生じる複数の画素を形成する。この種の設計の結果は、全て同じ基板から生成され、互いに選択的にアクティブ化されるように電気的に接続されている、複数のエレクトロルミネセンスブロックである。単一の基板は、１００μｍ〜８００μｍの間に含まれる、特に２００μｍに等しい厚さを有してもよく、各ブロックは、それぞれ５０μｍ〜５００μｍの間に含まれる、好ましくは１００μｍ〜２００μｍに含まれる幅および長さを有してもよい。変形例においては、長さおよび幅は等しい。各ブロックの高さは、５００μｍ未満、好ましくは３００μｍ未満である。最終的に、各ブロックの出射面は、基板上の、エピタキシャル成長の反対側であってもよい。２つの隣接する画素の間の分離距離は、１ｍｍ未満、特に５００μｍ未満であってもよく、好ましくは、１００μｍ未満、さらに好ましくは、２０μｍ未満である。
【００２８】
発光素子、特にこの場合、エレクトロルミネセンススタッドを、選択的にアクティブ化することができるという事実は、光源の少なくとも２つの発光素子を、選択的に照明されるように構成することを可能にし、また、これらの発光素子とは別個の照明制御モジュールが設けられ、互いに別々に、同時であってもなくても、各発光素子の点灯または消灯を可能にするという事実は、投射しようとする画素画像に応じて展開し得る、画素化光の生成を可能にする。
【００２９】
本発明は、また、上述の照明モジュールの少なくとも１つを含む自動車用照明装置に関する。この照明装置は、前照灯、尾灯、または車内照明システムに存してもよい。本発明は、また、この種の前照灯を含んだ自動車に関する。
【００３０】
もちろん、本発明の特徴、変形例、および異なる実施形態を、これらが不適合または互いに排他的ではないという条件で、様々な組み合わせにおいて、互いに関連付けてもよい。
【００３１】
本発明の他の特徴および利点は、明細書および図面を考慮して、より明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】画素画像を投射するように構成されている、照明モジュールの模式図である。
【図２】光源により放射される光を処理するための装置に面する、半導体光源を示す、本発明に係る照明モジュールの側面図である。
【図３】エレクトロルミネセンスロッドの１つの行の断面を見えるようにした、基板上で突出する複数のエレクトロルミネセンスロッドを含む、図２の半導体光源の斜視模式図である。
【図４】ここでは、選択的にアクティブ化することができる、エレクトロルミネセンスロッドの２つの領域を有する、本発明に係る光源上の、エレクトロルミネセンスロッドの配置の模式図である。
【図５】２つのエレクトロルミネセンスロッドが、基板から突出しており、前記エレクトロルミネセンスロッドは、保護層に封入されている、本発明の１つの特定の実施形態に係る半導体光源の細部の断面図である。
【図６】各発光素子が、図３〜５に表されるように、光源の１つまたは複数のエレクトロルミネセンスロッドを備える、発光素子のマトリックスの正面図である。
【図７】図１に示される照明モジュールに用いられる、光処理装置のアクティブ素子のマトリックスと、図６の発光素子のマトリックスの投射画像との、重ね合わせを示す正面図である。
【図７Ａ】アクティブ化された発光マトリックスの４つの素子の画像の前に位置する、アクティブ素子のマトリックスの、非アクティブ化されたアクティブ素子の正面図である。
【図７Ｂ】アクティブ化された発光マトリックスの４つの素子の画像の前に位置する、アクティブ素子のマトリックスの、アクティブ化されたアクティブ素子の正面図である。
【図７Ｃ】アクティブ化された発光マトリックスの３つの素子の画像と、非アクティブ化された発光マトリックスの素子の画像と、の前に位置する、アクティブ素子のマトリックスの、アクティブ化されたアクティブ素子の正面図である。
【図７Ｄ】アクティブ化された発光マトリックスの２つの素子の画像と、非アクティブ化された発光マトリックスの素子の画像と、の前に位置する、アクティブ素子のマトリックスのアクティブ化された素子の正面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る照明モジュールの模式図である。
【図９】図８に示される照明モジュールに用いられる、光処理装置のアクティブ素子のマトリックスと、図８のこの照明モジュールに用いられる、光源の発光素子のマトリックスの投射画像との、重ね合わせを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明は、画素画像を形成する光ビームを、道路シーンに投射するように構成されている、自動車用の照明モジュールを提案することに、留意すべきである。以下に説明する照明モジュール１０は、制御モジュール１０１と、制御モジュールにより制御される光源１０２と、光源により放射され、かつ、制御モジュール１０１により制御される光を処理するための装置２００と、を備える。
【００３４】
図２に示されるように、照明モジュール１０は、照明装置、ここでは、アウターレンズ１０４により閉じられたハウジング１０３により形成される、自動車前照灯に収容される。本例によれば、照明モジュール１０は、光源１０２により放射される光線の、少なくともいくつかを成形するための第１の光学素子１０６を備える。第１の光学素子１０６は、光源１０２により放射される光線の少なくともいくつかの方向を変えるように構成されている。
【００３５】
光源１０２は、発光素子、より具体的には、サブミリメートルサイズのエレクトロルミネセンスロッドを備えた半導体光源、すなわち、以下に説明する３次元の半導体光源であり、この光源は、およそ数ナノメートルの厚さのため、実質的に平坦な光源と類似する、従来の２次元光源とは対照的であり、これに対して、エレクトロルミネセンスロッドは、少なくとも１マイクロメートルに等しい高さを有する光源である。
【００３６】
図３に示されるように、光源１０２は、複数のサブミリメートルサイズの、以下エレクトロルミネセンスロッドと称する、エレクトロルミネセンスロッド１０８を備える。これらのエレクトロルミネセンスロッド１０８は、同じ基板１１０から生じる。各エレクトロルミネセンスロッドは、ここでは窒化ガリウム（ＧａＮ）を用いて形成され、基板から垂直または実質的に垂直に突出しており、この基板は、ここではケイ素に基づくが、本発明の文脈から逸脱することなしに、炭化ケイ素等の他の材料を用いてもよい。例えば、エレクトロルミネセンスロッドは、窒化アルミニウムおよび窒化ガリウムの合金（ＡｌＧａＮ）により、または、アルミニウムと、インジウムと、ガリウムとの合金（ＡｌＩｎＧａＮ）により製造することもできる。
【００３７】
基板１１０は、第１の電極１１４が設置される下面１１２と、エレクトロルミネセンスロッド１０８が延び、第２の電極１１８が設置される上面１１６と、を有する。材料の様々な層が、上面１１６に、特に基板上のエレクトロルミネセンスロッドの成長、ここでは上方成長の後に積層される。これらの様々な層の中に、ロッドに対する電力供給を可能にするための、少なくとも１つの導電性材料の層があってもよい。この層は、ロッドのいくつかを互いに接続するようにしてエッチングされ、これらのロッドの照明は、次いで、ここでは不図示の制御モジュールにより、同時に命令可能である。半導体光源の、少なくとも２つのエレクトロルミネセンスロッド、または少なくとも２つのエレクトロルミネセンスロッドの群を、照明制御システムによって個別に点灯されるように構成することができる。
【００３８】
サブミリメートルサイズのエレクトロルミネセンスロッドは、基板から延び、かつ、それぞれが、図３に見られるように、窒化ガリウムコア１１９を含み、このコアの周りに、異なる材料、ここでは窒化ガリウムと窒化ガリウムインジウムとの層の径方向の重ね合わせにより形成された、量子井戸１２０と、量子井戸を囲み、かつ、窒化ガリウムで作られたシェル１２１と、が配置されている。
【００３９】
各ロッドは、その高さを規定する長手方向軸１２２に沿って延び、各ロッドの基部１２３は、基板１１０の上面１１６の平面１２４に配置される。
【００４０】
半導体光源のエレクトロルミネセンスロッド１０８は、好適には、同じ形状を有する。これらのロッドのそれぞれは、端面１２６と、長手方向軸に沿って延びる周壁１２８とにより境界が定められる。エレクトロルミネセンスロッドが、ドープおよび極性化された場合、半導体光源の出口にて結果として生じる光は、主に周壁１２８から放射されてもよく、光線は、また、少なくとも少量が、端面１２６から出射するものと理解される。その結果、各ロッドは、単一の発光ダイオードとして作動し、エレクトロルミネセンスロッド１０８の密度は、この半導体光源の光収率を向上する。
【００４１】
窒化ガリウムシェルに対応する、ロッド１０８の周壁１２８は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）層１２９により覆われ、この透明導電性酸化物は、基板により形成されるカソードを補完する、各ロッドのアノードを形成する。この周壁１２８は、基板１１０から端面１２６まで、長手方向軸１２２に沿って延び、端面１２６からエレクトロルミネセンスロッド１０８が立ち上がる基板の上面１１６までの距離は、各ロッドの高さを規定する。例として、エレクトロルミネセンスロッド１０８の高さは、１〜１０マイクロメートルの間に含まれ、一方で、当該のエレクトロルミネセンスロッドの長手方向軸１２２に対して垂直の、端面の最大の横断寸法は、２マイクロメートル未満である。ロッドの表面積を、この長手方向軸１２２に垂直の断面にて、特定の値の範囲内、特に１．９６〜４平方マイクロメートルと、等しく規定することができる。
【００４２】
ロッド１０８を形成する間、ロッドの高さが増加するに連れて明るさも増加するという条件で、半導体光源のいくつかの部分の明るさを増加させるようにして、同じ光源の部分ごとに高さを修正してもよいことは、明らかである。
【００４３】
エレクトロルミネセンスロッド１０８の形状も、同じ光源の部分ごとに、特にロッドの断面および／または端面１２６の形状に関して、変化させてもよい。図３に、円筒形の概略形状、特に多角形断面、ここでは特に六角形断面を有するエレクトロルミネセンスロッドが示されている。光は、周壁を通して放射することができ、周壁は、例えば多角形または円形の形状を有することが重要である、ということが明らかである。
【００４４】
さらに、端面１２６は、周壁に対して垂直の、実質的に平坦な形状を有してもよく、その結果、図３に示されるように、基板１１０の上面１１６に対して実質的に平行に延びるか、あるいは、図５に示されるように、この端面から出射する光の放射の方向を増加させるようにして、その中心が凸形状または尖った形状を有してもよい。
【００４５】
図３および図４において、エレクトロルミネセンスロッド１０８は、２次元マトリックスに配置され、ロッドは、相互に垂直の行および列に整列されている。この配置は、エレクトロルミネセンスロッドを、５点形に配置するようなものでもよい。本発明は、他のロッドの分布、特に同じ光源の異なる部分にて変化し得るロッド密度もカバーする。図４において、第１の横断方向における、２つの隣接するエレクトロルミネセンスロッドの分離距離ｄ１と、第２の横断方向における、２つの隣接するエレクトロルミネセンスロッドの分離距離ｄ２とを、図式的に示している。分離距離ｄ１およびｄ２は、隣接するエレクトロルミネセンスロッドの２つの長手方向軸１２２の間で測定される。上述したように、基板１１０から突出するエレクトロルミネセンスロッド１０８の数を、光源の部分ごとに変化させて、特にこの光源の一部の照明密度を増加させてもよいが、分離距離ｄ１，ｄ２のうちの一方および他方は、各エレクトロルミネセンスロッド１０８の周壁１２８により放射される光が、ロッドのマトリックスから出射することが可能となるために、少なくとも２マイクロメートルに等しくなければならない、ということが認められる。さらに、これらの分離距離は、１００マイクロメートル以下である。
【００４６】
光源は、図５に示すように、特に、エレクトロルミネセンスロッド１０８が少なくとも部分的に埋め込まれる、封入体を形成する重合体材料の層１３０を、さらに含んでもよい。層１３０は、したがって、基板の全範囲にわたって、または、エレクトロルミネセンスロッド１０８の特定の群の周りのみを、延びることができる。特にシリコーンに基づいてもよい、重合体材料は、光線の拡散を妨げることなく、エレクトロルミネセンスロッド１０８を保護することを可能にする。
【００４７】
光源は、光を反射する材料のコーティング１３２を、さらに含んでもよく、このコーティングは、エレクトロルミネセンスロッド１０８の間に配置され、最初に基板に方向付けられた光線を、エレクトロルミネセンスロッド１０８の端面１２６に向けて偏向する。換言すると、基板１１０の上面１１６は、最初に上面１１６に方向付けられた光線を、光源の出射面に向け直す反射手段を含んでもよい。これは、そうしなければ失われるはずの光線を回収する。このコーティング１３２は、透明導電性酸化物層１２９上のエレクトロルミネセンスロッド１０８の間に配置される。
【００４８】
上述したように、光源１０２は、制御モジュール１０１によって制御される。制御モジュールは、不図示の計算部と、記憶部とを備える。記憶部は、少なくとも、光源１０２を制御するためのプログラムと、光処理装置２００を制御するためのプログラムと、を記憶するように構成されている。計算部は、光源１０２および光処理装置２００の動作を相関させるようにして、これらのプログラムを同時に実行するように構成されている。
【００４９】
このために、制御モジュール１０１は、光源１０２の発光素子１３４を選択的にアクティブ化させるように構成されており、発光素子１３４は、単一のエレクトロルミネセンスロッド、または図４に示されるように、複数の電気的に相互接続されたルミネセンスロッドから成ってもよい。後者の場合、発光素子１３４のアクティブ化は、区切りライン１３７により境界が定められた領域にある全てのロッド１０８を、制御モジュール１０１からの単一の命令によって、同時にアクティブ化させることに存する。図４において、第１の発光素子１３４のロッドと、第２の発光素子の隣接するロッドとの間で、第１の横断方向の分離距離ｄ３が示されている。エレクトロルミネセンスロッドの２つの長手方向軸の間で測定される、この分離距離ｄ３は、各ロッド１０８の周壁１２８により放射される光が、エレクトロルミネセンスロッドのマトリックスから出射することが可能となるように、少なくとも２マイクロメートルに等しい必要があることが認められ、その目的は、光源の同じ領域の２つのロッドの分離距離ｄ１またはｄ２に実質的に等しい、２つの異なる領域の２つのロッド間の分離距離ｄ３を、有することである。このように区切られた各発光素子１３４は、方向性の光ビームを放射するように構成されている。発光素子に対応するロッドまたは各ロッド１０８を、消灯させた場合、光源１０２の発光面に、暗領域が出現する。
【００５０】
光源１０２は、制御モジュール１０１によって互いに選択的かつ独立してアクティブ化することができる、複数の発光素子１３４を特徴とするという条件で、本発明の文脈から逸脱することなく、複数の形状をとってもよい。図６に示される本例によれば、光源１０２は、多数の同じ発光素子１３４を備えた実質的に正方形の形状を有し、すなわち、区切りライン１３７により分離され、発光素子１３４の均一なマトリックス１４０を形成するようにして、行および列に配置された、同数のロッドを含む。
【００５１】
光源は、光処理装置２００を照明するようにして、照明モジュール１０内に配置されている。本例によれば、光処理装置２００は、画素画像を形成する光ビームを透過するように構成された、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）型の装置である。このために、図７に示されるように、光処理装置２００は、アクティブ素子２０２のマトリックス２０１を含み、各アクティブ素子は、アクティブ領域を形成する液晶ブロックに対応する。各アクティブ素子２０２は、光源１０２により放射される光を、第１の成形光学素子１０６の方向に透過することが可能なアクティブ位置と、光源１０２により放射される光を、遮断することが可能なパッシブ位置と、をとるように構成される。各アクティブ素子２０２は、制御モジュール１０１によって、他の素子から独立してアクティブ化または非アクティブ化することができる。
【００５２】
本発明によれば、光源１０２と、光処理装置２００とは、照明モジュール１０内で、発光素子およびアクティブ素子のそれぞれのマトリックスがオフセットするように、互いに対して配置されており、このオフセットは、発光素子により放射される光線のいくつかのみが、アクティブ素子に当たるように、および適切な場合は、各発光素子１３４により放射される光線が、複数のアクティブ素子２０２、ここではそのうち４つの照明に、加わるようにしてなされる。より正確には、各発光素子１３４が、４つの隣接するアクティブ素子２０２のうち、いくつかのみを照明する光ビームを投射するようにして、光源１０２は、マトリックス２０１に面して位置している。これに応じて、図７に示されるように、マトリックス２０１の後方に設置され、かつ、破線により表される発光素子１３４は、各発光素子により投射される画像が、区切りライン２２０により境界が定められたマトリックス２０１の領域２１０を照明するようにして、配置および構成されている。各領域２１０は、実線で表された区切りライン２２０により境界が定められたアクティブ素子２０２の少なくとも一部と、重なっている。例えば、図７に示されるアクティブ素子２０２は、４つの領域２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃおよび２１０Ｄに分割されており、各領域は、後述するように、個別の発光素子により放射される光ビームの投射表面積の一部に対応する。換言すると、図７に示されるように、発光素子１３４およびアクティブ素子２０２のマトリックスは、アクティブ素子のマトリックス２００に対する、アクティブ素子１３４の区切りライン１３７の投射が、アクティブ素子のマトリックスを構成するアクティブ素子２０２の区切りライン２２０に重ならないようにして、対面して配置されている。
【００５３】
本例によれば、領域２１０は、アクティブ素子２０１と同じ形状であり、同じ寸法を有する。勿論、これは、本発明の別の実施形態においては、異なることもできる。
【００５４】
図７Ａ〜７Ｄは、ここで、本発明に係る照明モジュール１０の動作の例を、より正確には、４つの隣接する発光素子により照明されたアクティブ素子２０２の動作を示している。本発明の理解を促すために、４つの発光素子１３４Ａ〜１３４Ｄの投射画像の前に設置された、１つのアクティブ素子２０２のみを表している。勿論、このアクティブ素子は、理論上は、他のアクティブ素子により囲まれて、図７に示されるアクティブ素子のマトリックス２０１を形成している。
【００５５】
制御モジュール１０１が、４つの隣接する発光素子１３４Ａ〜１３４Ｄをアクティブ化すると、これらの発光素子のそれぞれは、同じアクティブ素子２０２の４つの個別の領域２１０Ａ〜２１０Ｄのうちのそれぞれ１つを照明する。
【００５６】
図７Ａ〜７Ｄにおいて、光は、斜線エリアによって表されることに留意すべきである。制御モジュールが、このアクティブ素子２０２を非アクティブ化した場合、これら発光素子により放射される光はいずれも、アクティブ素子２０２によって、第１の成形光学素子１０６に透過されない。換言すると、図７Ａに示されるように、４つの発光素子のそれぞれにより投射される画像の一部と交差する、アクティブ素子２０２は、これらの４つの発光素子のそれぞれからの光の一部を隠す。このため、照明モジュール１０により投射される画像は、アクティブ素子２０２に対応する暗領域を含む。逆に、図７Ｂにより示されるように、制御モジュールが、アクティブ素子２０２をアクティブ化した場合、発光素子１３４Ａ〜１３４Ｄにより放射される光ビームのいくつかは、照明モジュール１０により送信される。上述の暗領域は、次いで、点灯する。ここで、図７Ｃに示されるように、制御モジュール１０１は、発光素子１３４Ａを非アクティブ化する。アクティブ素子２０２の領域２１０Ａは、したがって、それ以上照明されなくなり、これは、画素画像の画素に対応する、黒いマークの光領域における外観に反映される。この暗領域は、発光素子１３４Ｂまたは１３４Ｃを非アクティブ化することにより、制御モジュール１０１によって、長手方向を横断する方向に拡大することができ、その結果、アクティブ素子２０２の領域２１０Ｂまたは２１０Ｃも、それ以上照明されなくなる。図７Ｄに示される代替案によると、その２つが明るく、２つが暗い、４つの個別の画素を含んだ画素画像を形成するようにして、アクティブ素子２０２の領域２１０Ａおよび２１０Ｄのみを照明するように、制御モジュールは、発光素子１３４Ａおよび１３４Ｄのみをアクティブ化することができる。
【００５７】
したがって、上記の例から、本発明は、画素画像の４つの画素の選択的かつ独立した修正を、この修正が、制御モジュール１０１に、アクティブ素子２０２のアクティブ化を必要とすることなしに、可能にすることが明らかである。このため、本発明により、画素画像内の画素の形成は、具体的に対応するアクティブ素子２０２のアクティブ化を、もはや必要としない。実際には、１つのアクティブ素子２０２のみをアクティブ化することによって、前記アクティブ画素２０２を照明する１つまたは複数の発光素子１３４を、アクティブ化することにより、１つまたは複数の画素を形成することが可能である。これに応じて、上述の従来技術の装置と比べて、同じ画像解像度に関し、本発明は、好適に、より少ないアクティブ素子２０２の使用を可能にし、これは、説明したように、より低コストの装置および／またはこれらのアクティブ素子の不良のリスクが減少された装置を得ることを可能にする。
【００５８】
図２において、光源から離れて配置され、かつ、この光源により放射される光線を通過させるように構成された処理装置２００が示されている。不図示の変形実施形態によれば、光源１０２は、照明モジュール１０の全体的サイズを減少させるために、アクティブ素子のマトリックスに隣接させることができる。
【００５９】
本発明の第２の実施形態を、次に図８を参照して説明するが、この実施形態においては、光処理装置３００は、画素画像を形成する光ビームを投射するように構成された、ＤＭＤ（digital mirror device）型であり、したがって、第１の実施形態の屈折特性の代わりに、第１の成形光学素子１０６に向けて光線を反射する特性を有するという点が、第１の実施形態の処理装置とは異なる。実際に、この第２の実施形態によれば、光源は、光処理装置に対して、第１の光学素子１０６の同じ側に配置されており、これに対して、第１の実施形態においては、光源および第１の成形光学素子１０６は、光処理装置の両側にそれぞれ配置されている。
【００６０】
この第２の実施形態において、光処理装置３００は、アクティブ素子３０２のマトリックス３０１を含み、各アクティブ素子は、可動式マイクロミラーに対応している。各マイクロミラーは、マイクロミラーが、光源１０２によって第１の成形光学素子１０６の方向に放射された光を反射するアクティブ位置と、マイクロミラーが、前記光を、不図示の発光放射吸収素子の方向に反射するパッシブ位置との間で、軸を中心に旋回するように設置されている。各マイクロミラーの回転は、制御モジュール１０１により、他のマイクロミラーから独立して制御することができる。本発明を限定するものではないが、示される例において、アクティブ素子３０１のマトリックスは、正方形であり、その各辺において、５００〜１５００個のマイクロミラーまたはアクティブ素子３０２により境界が定められており、各マイクロミラーは、およそ７〜１０マイクロメートルの大きさを有する。
【００６１】
本発明によれば、光源１０２は、光源を構成する発光素子１３４を、選択的にアクティブ化できるように、かつ、光源の少なくとも１つの発光素子１３４、すなわち、１つのロッドまたは一組の電気的に相互接続されたロッドが、複数のマイクロミラー３０１、ここではそのうちの４つを、照明するようにして、照明モジュール１０に配置されている。より正確には、各発光素子１３４が、その一部のみがマイクロミラーを照明する光ビームを投射するように、および／または、その全体ビームが４つのマイクロミラーの部分のみを照明するようにして、光源１０２は、アクティブ素子３０２のマトリックス３０１に対して配置されている。
【００６２】
この、第２の実施形態において、発光素子およびアクティブ素子の制御は、特に図７Ａ〜７Ｄを参照して、第１の実施形態に関して説明したものと同じであり、その結果、先に参照した教示は、ここで、液晶のアクティブ化または非アクティブ化を制御する代わりに、第１の位置から、もう一つの位置への、マイクロミラーの回転の制御に適用することができる。
【００６３】
ここまで上述したものによれば、本発明により、この第２の実施形態の画素画像内の画素の形成は、特定の対応するマイクロミラーのアクティブ化を、もはや必要としない。実際には、マイクロミラーをアクティブ化することによって、このマイクロミラー３０２を照明する１つまたは複数の発光素子１３４を、アクティブ化することにより、１つまたは複数の画素を形成することが可能である。これに応じて、上述の従来技術の装置と比べて、同じ画像解像度に関し、本発明は、好適に、より少ないマイクロミラーの使用を可能にし、これは、説明したように、より低コストの装置および／またはアクティブ素子の不良のリスクが減少された装置を得ることを可能にする。
【００６４】
照明モジュールは、光源１０２と光処理装置３００との間に位置する、第２の成形光学素子１０７を備えてもよい。第２の光学素子１０７の目的は、光ビームの投射表面積を広げること、および適切であれば、その寸法が、アクティブ素子３０２のマトリックス３０１の寸法未満である場合に、光源１０２が、アクティブ素子のマトリックスの全てを照明することができるようにして、光源により放射されるビームを偏向させることである。換言すると、第２の光学素子１０７は、光源およびアクティブ素子のアスペクト比が、同一である場合は、相似の拡大、または、これが該当しない場合は歪像、のいずれかに影響を与えるように構成されている。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
2018200867000001.pdf