(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用前照灯を用いて走行路（１３）に配光を生成する配光生成方法であって、
少なくとも１つの強度変調可能なレーザー光線（２）を、少なくとも１つの制御されたビーム偏向手段（７）を用いて少なくとも１つの座標方向に走査しつつ光変換手段（８）へ偏向して、光変換手段（８）上に任意かつ迅速に変更可能な配光を伴う光像（１１）を生成し、
投影光学系（１２）を用いて光像（１１）を走行路（１３）に投影し、
周辺光量低下を補正するために、光変換手段（８）上に生成される光像（１１）の周縁方向に向かって強度が増大するように、少なくとも１つのレーザー光線（２）の強度を所定の関数に従って変更する、
ことを特徴とする配光生成方法。
【請求項２】
少なくとも１つのレーザー光線（２）の強度と、座標に依存する補正因子(δ, ε, γ)を乗算する、
請求項１に記載の配光生成方法。
【請求項３】
ビーム偏向手段は、少なくとも一軸回りに揺動可能な少なくとも１つのマイクロミラー（７）を備えること、及び、
コサイン４乗則に従う周辺光量低下を補正するために、少なくとも１つのレーザー光線の強度と、補正因子δ(x,y )の逆数を乗算し、
δ(x, y) = cos4(α) = {g2/(x2 + y2 + g2)}2であり、
x(t) = Asin(ωxt)およびy(t) = Bsin(ωyt)であり、
gは光変換手段（８）の蛍光体と投影光学系との間の光学距離であり、
A, Bはミラー揺動の振幅であり、
ωx, ωyは光変換手段（８）上における座標x, y方向のミラー揺動の振動数である、
請求項２に記載の配光生成方法。
【請求項４】
口径食に基づく周辺光量低下を補正するために、光変換手段（８）上における光軸に関する点位置座標(x, y)を含む補正因子ε(x, y) = sin2(θ0/2)/sin2(θ(x, y)/2)を用いる、
請求項１に記載の配光生成方法。
【請求項５】
周辺光量低下を補正するための強度の変更を、光変換手段（８）上における少なくとも水平方向xについて実施する、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の配光生成方法。
【請求項６】
少なくとも１つのレーザー光線（２）を生成するレーザー光源（１）を、少なくとも１つのマイクロミラー（７）の角度位置に応じて変調する、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の配光生成方法。
【請求項７】
各座標方向の機械的固有振動数に対応する振動数でマイクロミラー（７）を制御する、
請求項６に記載の配光生成方法。
【請求項８】
制御部（３）および演算部（４）により変調可能な少なくとも１つのレーザー光源（１）を備えた車両用前照灯であって、
レーザー光源（１）からのレーザー光線（２）を、ビーム偏向制御部（９）によって制御されるビーム偏向手段（７）を介して、光変換用の蛍光体を有する少なくとも１つの光変換手段（８）へ偏向し、
前記車両用前照灯は、少なくとも１つの光変換手段（８）上に任意かつ迅速に変更可能な配光を伴って生成される光像（１１）を走行路（１３）に投影する投影光学系（１２）を備え、
演算部（４）は、所与の配光に加えて、光変換手段（８）上に生成される光像（１１）の周縁方向に向かって強度が増大するように、レーザー光源（１）からのレーザー光線（２）の強度を、制御部（３）を介して所定の関数に従って変更するよう構成される、
ことを特徴とする車両用前照灯。
【請求項９】
演算部（４）は、制御部（３）を介して制御電流（Is）を乗算するべく、レーザー光線の強度を座標に依存する補正因子(δ, ε, γ)と乗算する、
請求項８に記載の車両用前照灯。
【請求項１０】
ビーム偏向手段は、少なくとも一軸回りに揺動可能な少なくとも１つのマイクロミラー（７）を備えること、及び、
コサイン４乗則に従う周辺光量低下を補正するために、演算部（４）は少なくとも１つのレーザー光線の強度と、補正因子δ(x, y)の逆数を乗算するよう構成され、
δ(x, y) = cos4(α) = {g2/(x2 + y2 + g2)}2であり、
x(t) = Asin(ωxt)およびy(t) = Bsin(ωyt)であり、
gは蛍光体と投影光学系との間の光学距離であり、
A, Bはミラー揺動の振幅であり、
ωx, ωyは光変換手段（８）上における座標x, y方向のミラー揺動の振動数である、
請求項８または９に記載の車両用前照灯。
【請求項１１】
口径食に基づく周辺光量低下を補正するために、演算部（４）は少なくとも１つのレーザー光線（２）の強度と、光変換手段（８）上における光軸に関する点位置座標(x, y)を含む補正因子ε(x, y) = sin2(θ0/2)/sin2(θ(x, y)/2)を乗算する、
請求項８または９に記載の車両用前照灯。
【請求項１２】
演算部（４）は、ミラーの角度位置に関する位置信号（Pr）を受信し、少なくとも１つのレーザー光線（２）を生成するレーザー光源（１）を少なくとも１つのマイクロミラー（７）の角度位置に応じて変調する、
請求項８ないし１１のいずれか１項に記載の車両用前照灯。
【請求項１３】
ビーム偏向制御部（９）は、少なくとも１つのマイクロミラー（７）に少なくとも１つの駆動信号(ax, ay)を出力するように構成され、
マイクロミラー（７）の振動数は、対応する座標方向の機械的固有振動数に対応する、
請求項１２に記載の車両用前照灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用前照灯を用いて走行路に配光（光分布、Lichtverteilung）を生成する配光生成方法に関する。配光生成方法において、少なくとも１つの強度変調可能なレーザー光線（Leserstrahl）を、少なくとも１つの制御されたビーム偏向手段を用いて少なくとも１つの座標方向に走査しつつ光変換手段へ偏向し、光変換手段上に光像を生成し、投影光学系を用いて光像を走行路に投影する。
【０００２】
同様に、本発明は、制御部および演算部により変調可能な少なくとも１つのレーザー光源を備えた車両用前照灯に関する。車両用前照灯は、レーザー光源からのレーザー光線を、ビーム偏向制御部によって制御されるビーム偏向手段を介して、光変換用の蛍光体を有する少なくとも１つの光変換手段へ偏向し、車両用前照灯は、少なくとも１つの光変換手段上に生成される光像を走行路に投影する投影光学系を備えている。
【背景技術】
【０００３】
現在、車両においてレーザー光源を使用することが重要性を増している。レーザーダイオードは柔軟かつ効率的な解決手段を提供し、これにより、新たな機能と並んで、光ビームの光密度および前照灯の光出力を大幅に向上させることが可能となるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２０６３１７０号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００９０２５６７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
公知の解決手段では、極端に集光された高出力ビームによって人や他の生きものに危険が及ぶことを避けるため、レーザー光線が直接放出されることはない。レーザー光線は、むしろルミネセンス変換材料（「蛍光体」ともいう。）を含み中間に配置された変換体（コンバータ）上へ偏向され、かかる光変換手段によって、例えば青色光から、好ましくは「白色」光に変換され、特に散乱されたレーザー放射と重ね合わせることで、法規の規定に適合する白色光が生じる。
【０００６】
特許文献１は、最初に述べた車両用前照灯を開示する。かかる技術によると、グレアフリー（blendfrei）のアダプティブハイビームによって走行路をくまなく照射するために他の走行路利用者に依存して、または、自車の速度、市街地／露地／高速走行路、天気、夕暮れ時などの環境パラメータに依存して、特定領域を照射しないようにすることができる。レーザー光は、２つの空間方向に可動なマイクロミラーを介して発光面へ偏向される。発光面は、好ましくはレーザー光を白色光に変換するために蛍光体を含む。また、発光面の光像はレンズを用いて走行路に投影される。
【０００７】
投影レンズまたは他の投影光学系によってかかる光像を生成する際には、レンズ欠陥（Linsefehler）が生じ、特に、いわゆる「自然な周辺（周縁）光量低下（Randlichtabfall）」（周辺（周縁）光量落ち、周辺（周縁）減光ともいう。）および「口径食（Vignettierung）」（ヴィネッティングともいう。）が生じる。
【０００８】
自然な周辺光量低下は、コサイン４乗則によって表される。コサイン４乗則によると、像の明るさは、周縁部に向かって因子cos4(α)だけ暗くなる（αは光軸に対する光線束の角度を表す）。
【０００９】
口径食の際には、光変換手段における光像の周縁領域から到来するビームのぼやけ（シェーディング、Abschattung）が生じる。これにより、像の明るさは周縁部において中央部よりも暗くなる。明るさの低下量は、用いられた幾何学的形状すなわちレンズシステムの開口部の直径、および／または、開口数に依存し、特に光変換手段の放射特性に依存する。
【００１０】
本発明の説明において、「周辺光量低下」という用語は、物理的な生成方法に依らず、像の周縁部に向けた光のあらゆる強度低下を指すものとして理解される。上述の「自然の周辺光量低下」と、口径食に基づいて暗くなることとの間における上述の理論上の違いは、実際上も本発明においてもそれほど重要な意味をもたない。
【００１１】
特許文献２は、輝度パターンを生成するＬＥＤまたはレーザー光源を調光するための走査型のミラー装置および制御を開示する。半導体光源は、ミラーの往復運動の経路に沿って、もっぱらＯＮ／ＯＦＦ切替回路を介して制御される。これにより、基礎的な制御の可能性が開示されるものの、光の結像の欠陥を補正するために、走査ミラー装置の位置に依存して光強度を可変制御することについては、何ら記載されていない。
【００１２】
本発明の目的は、周辺光量低下を完全にまたは少なくとも十分に補償することが可能な方法を提供することにある。同様に、周辺光量低下を少なくとも十分に補償する前照灯を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様によると、車両用前照灯を用いて走行路に配光を生成する配光生成方法であって、少なくとも１つの強度変調可能なレーザー光線を、少なくとも１つの制御されたビーム偏向手段を用いて少なくとも１つの座標方向に走査しつつ光変換手段へ偏向して、光変換手段上に任意かつ迅速に変更可能な配光を伴う光像を生成し、投影光学系を用いて光像を走行路に投影し、周辺光量低下を補正するために、光変換手段上に生成される光像の周縁方向に向かって強度が増大するように、少なくとも１つのレーザー光線の強度を所定の関数に従って変更する、配光生成方法が提供される。
本発明の第２の態様によると、制御部および演算部により変調可能な少なくとも１つのレーザー光源を備えた車両用前照灯であって、レーザー光源からのレーザー光線を、ビーム偏向制御部によって制御されるビーム偏向手段を介して、光変換用の蛍光体を有する少なくとも１つの光変換手段へ偏向し、前記車両用前照灯は、少なくとも１つの光変換手段上に任意かつ迅速に変更可能な配光を伴って生成される光像を走行路に投影する投影光学系を備え、演算部は、所与の配光に加えて、光変換手段上に生成される光像の周縁方向に向かって強度が増大するように、レーザー光源からのレーザー光線の強度を、制御部を介して所定の関数に従って変更するよう構成される、車両用前照灯が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る一前照灯の主要な構成とそれらの関係を概略的に示す図である。
【図２】蛍光体上に生成される光像を投影するときの光路と周辺光（周縁光）を概略的に示す図である。
【図３】光変換手段の蛍光体上における走査経路を、図１と同様に概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
有利な変形例において、少なくとも１つのレーザー光線の強度と、座標に依存する補正因子(δ, ε, γ)を乗算することが好ましい。
【００１６】
ここで、コサイン４乗則に従う周辺光量低下を補正するために、少なくとも１つのレーザー光線の強度と、補正因子δ(x, y)の逆数を乗算することが好ましい。ここで、δ(x, y) = cos4(α) = {g2/(x2 + y2 + g2)}2であり、x(t) = Asin(ωxt)およびy(t) = Bsin(ωyt)であり、gは蛍光体と投影光学系との間の光学距離であり、A, Bはミラー揺動の振幅であり、ωx, ωyは座標x, y方向のミラー揺動の振動数である。
【００１７】
一方、口径食に基づく周辺光量低下を補正するために、光軸に関する点位置座標(x, y)を含む補正因子ε(x, y) = sin2(θ0/2)/sin2(θ(x, y)/2)を用いることが好ましい。
【００１８】
有利な変形例において、周辺光量低下を補正するための強度の変更を、少なくとも水平方向xについて実施することが好ましい。
【００１９】
推奨される変形例において、ビーム偏向手段は、少なくとも一軸回りに揺動可能な少なくとも１つのマイクロミラーを備え、少なくとも１つのレーザー光線を生成するレーザー光源を、少なくとも１つのマイクロミラーの角度位置に応じて変調することが好ましい。
【００２０】
このとき、各座標方向の機械的固有振動数に対応する振動数でマイクロミラーを制御することが好ましい。
【００２１】
本発明の目的は、上述の種類の前照灯によっても次のように解決される。すなわち、本発明に係る前照灯において、演算部は、所与の配光に加えて、光変換手段上に生成される光像の周縁方向に向かって強度が増大すべく、レーザー光源からのレーザー光線の強度を、制御部を介して所定の関数に従って変更するよう構成される。
【００２２】
このとき、演算部は、制御部を介して、制御電流を乗算するべく、レーザー光線の強度を座標に依存する補正因子(δ, ε, γ)と乗算するよう構成されることが好ましい。
【００２３】
さらに、コサイン４乗則に従う周辺光量低下を補正するために、演算部は少なくとも１つのレーザー光線の強度と、補正因子δ(x, y)の逆数を乗算するよう構成されることが好ましい。ここで、δ(x, y) = cos4(α) = {g2/(x2+y2+g2)}2であり、x(t) = Asin(ωxt)およびy(t) = Bsin(ωyt)であり、ｇは蛍光体と投影光学系との間の光学距離であり、A, Bはミラー揺動の振幅であり、ωx, ωyは座標x, y方向のミラー揺動の振動数である。
【００２４】
一方、口径食に基づく周辺光量低下を補正するために、演算部は少なくとも１つのレーザー光線の強度と、光軸に関する点位置座標(x, y)を含む補正因子ε(x, y) = sin2(θ0/2)/sin2(θ(x, y)/2)を乗算するよう構成されることが好ましい。
【００２５】
好ましい変形例において、ビーム偏向手段は、一軸回りに揺動可能な少なくとも１つのマイクロミラーを備え、演算部は、ミラーの角度位置に関する位置信号を受信し、少なくとも１つのレーザー光線を生成するレーザー光源を少なくとも１つのマイクロミラーの角度位置に応じて変調してもよい。
【００２６】
このとき、ビーム偏向制御部は、少なくとも１つのマイクロミラーに少なくとも１つの駆動信号を出力するように構成され、マイクロミラーの振動数は、対応する座標方向の機械的固有振動数に対応することが好ましい。
【００２７】
以下では、図面に示した例示的な実施例を参照して、さらなる利点とともに本発明についてより詳細に説明する。
【実施例】
【００２８】
図１を参照して、本発明の実施例についてさらに詳細に説明する。特に、図１は本発明に係る前照灯の主要な部分を示す。ここで、車両用前照灯は、特に自動車やオートバイのような車両での有意義な使用を可能とするために、他の多くの部分を含むことは明らかである。前照灯の光技術上の出発点は、レーザー光線２を出射するレーザー光源１である。また、前照灯はレーザー制御部３を備えている。レーザー制御部３は、電流供給、および、レーザー放射の監視、または例えば温度制御に用いられ、さらに照射されたレーザー光線の強度の変調にも使用される。本発明との関係では、「変調（Modulieren）」という用語は、レーザー光源１の強度を連続的に、または、オン・オフスイッチの意味でパルス状に変更し得ること、として理解される。
【００２９】
後で詳しく述べるミラーがどの角度位置にあるかに応じて、光出力をアナログ式かつ動的に変更可能とすることが重要である。さらに、所定の場所を照射しないようにし、または、減光（ausblenden）するために、一定期間に亘ってオンおよびオフを切り替えることも考えられる。走査型のレーザー光線による光像生成のための動的制御の概念の一例は、例えば2013年7月16日付の本発明者によるオーストリア特許出願A50454/2013に記載されている。
【００３０】
レーザー光源１は、実際には多くの場合、所望の出力または要求される光束を達成するために、複数の（例えばそれぞれ１ワットの６個の）レーザーダイオードを含む。なお、レーザー光源１の制御電流をIsと表す。
【００３１】
センサ信号s1, ..., si,..., snが供給される中央の演算部４から、レーザー制御部３自身も信号を受信する。これらの信号は、一方で、例えばハイビームからロービームへ切り替えるための切り替え命令でもよいし、他方で、例えば照明条件、環境条件および／または走行路上の対象物を検出するカメラ等のセンサS1, ..., Snから受信した信号でもよい。また、これらの信号は車車間通信情報に由来するものであってもよい。
【００３２】
レーザー光源１は、例えば青色光または紫外（ＵＶ）光を出射する。レーザー光源１の後段（下流）には、平行レンズ５と集束レンズが配置されている。光学系の構成は、特に、使用するレーザーダイオードの種類、数、および、空間的配置に依存し、必要とされるビーム品質に依存し、さらに光変換手段におけるレーザーのスポットサイズにも依存する。
【００３３】
集束され、または、成形されたレーザー光線２’はマイクロミラー７に入射し、本実施例では発光面として形成された光変換手段８で反射される。光変換手段８は、例えば公知の方法で光変換のために蛍光体を備えている。蛍光体は、例えば青色光または紫外光を「白色」光に変換する。本発明との関係では、「蛍光体（Phosphor）」という用語には、光に含まれるある波長の光を別の波長または波長混合の光、特に「白色」光に変換する（「波長変換」の概念に含まれる）物質または混合物が一般に含まれるものとする。
【００３４】
また、発光色素が使用される。ここで、発光色素への入射波長は、一般に放出される波長混合光の波長よりも短く、したがってより高いエネルギーを有する。このとき、望ましい白色光の印象は、加法混色によって生じる。また、「白色光」という用語は、人に「白い」という印象を与えるスペクトル構成の光として理解される。「光（Licht）」という用語は、もちろん人の目によって視認し得る光に限定されない。光変換手段として、例えばYAG:Ce（セリウムをドープしたイットリウム・アルミニウム・ガーネット）等の透明セラミックスであるオプトセラミックスが考えられる。
【００３５】
ここで、図面において、光変換手段８は蛍光面として示され、走査レーザー光線ないし走査レーザー光線束（光線群）は蛍光面に像（光像）を生成し、像は蛍光面のこの側から外方に投影されることに留意すべきである。ただし、半透明の蛍光体を使用することも可能であり、この場合、投影レンズの反対側から入射するレーザー光線によって像が生成され、出射面は投影レンズに対向する側に配置される。これにより、反射光路と同様に透過光路も可能となり、結局、反射光路と透過光路の組み合わせも排除されない。
【００３６】
本実施例における２軸回りに揺動するマイクロミラー７は、ミラー制御部９により駆動信号ax, ayを用いて制御され、例えば２つの互いに直交する方向x, yに一定の振動数または、多くの場合にはx方向とy方向について異なる振動数で揺動させられる。これらの揺動は、特に各軸におけるマイクロミラーの機械的固有振動数に対応するものでもよい。
静電駆動型のマイクロミラーでは、１５０Ｖ（ボルト）程度の比較的高い駆動電圧が必要とされる。マイクロミラー７の揺動振幅を調節可能とするため、偏向制御部９も演算部４によって制御される。マイクロミラーの制御は公知であり、例えば静電的または電気力学的に様々な方法で行うことができる。本発明の試験済の実施形態では、マイクロミラー７は例えばx方向に２０ｋＨｚ（キロヘルツ）の振動数で第１揺動軸１０ｘの回りを揺動し、y方向に４００Ｈｚ（ヘルツ）で第２揺動軸１０ｙの回りを揺動し、マイクロミラー７の最大揺動によると、マイクロミラー７の制御に依存して、例えばx方向に＋／−３５°（プラス／マイナス３５度）およびy方向に−１２°〜＋６°（マイナス１２度ないしプラス６度）の光像が結果として生じるような偏向がもたらされる。ここで、ミラーの偏向は、これらの値（角度）の半分に相当する。なお、両座標方向の振動数が等しい実施例も可能である。
【００３７】
マイクロミラー７の位置は、位置信号Prを使用して、偏向制御部９および／または演算部４に好適に通知される。なお、マイクロミラーの使用が好ましいものの、例えば可動プリズム等の他のビーム偏向手段も使用可能である点に留意すべきである。
【００３８】
これにより、レーザー光線２’は一般的に平坦な（ただし平坦でなくてもよい）光変換手段８上で所与の配光を有する光像１１を走査（スキャン）する。次に、光像１１は投影光学系１２を用いて走行路１３上の光像１１として投影される。ここで、特別な地形状況や走行路状況によって配光の調節や変更が必要とされる場合、例えば歩行者や対向車が１または複数のセンサS1, ..., Snによって検出され、これに応じて走行路照明に係る光像１１’の幾何学的形状および／または強度を変更することが望まれる場合に、レーザー光源１をより高い周波数でパルス状または連続的に制御することで、マイクロミラー７の位置に応じて任意の配光（例えばハイビーム／ロービーム）が調節可能となるのみならず、迅速に変更可能となる。ここでは、投影光学系１２は単にレンズとして表されている。また、開口縁部は１２Ａで表される。開口縁部１２Ａは、例えばレンズ支持体の境界であってもよい。
【００３９】
ここでは「走行路（Fahrbahn）」という用語は説明を簡単にするために使用される。というのも、光像１１’が実際に走行路上に存在するか、または、走行路を超えた先に伸びているかどうかは、その場所の状況に依存することは明らかだからである。原理的には、光像１１’は、車両用照明技術の関連規格に準拠した、垂直面への投影に相当する。
【００４０】
すでに最初に述べたように、不完全な投影光学系によると、投影される光像には明るさ（光密度）の低下という問題が生じる。この問題は、すべての光学系に固有のものであり、写真技術においてよく知られている。
【００４１】
最初に説明した周辺光量低下の問題に首尾よく対処するために、上述の配光に加えて周辺光量低下を補正すべく、光変換手段８上の生成される光像１１の周縁方向に向かって強度が増大するように、レーザー光線２の強度を所定の関数に従って変更することが好ましい。
【００４２】
コサイン４乗則は、すでに最初に述べたいわゆる「自然の周辺光量低下」を表す。コサイン４乗則に従って、像の明るさは周縁部に向かって因子cos4(α)だけ暗くなる（αは光軸に対する光ビームの角度を表す）。したがって、像の明るさI(α)は、像中央からの角度αを用いてI(α) = I0cos4(α)となる。ここで、I0は像中央における明るさを表す。
【００４３】
図２ａ、図２ｂおよび図２ｃは、口径食（ヴィネッティング）が生じる幾何学的な状況を示す。ここで、光変換手段は符号８で表され、レンズは符号１２で表される。レンズは投影光学系を代表する。また、角度θ0は結像レンズの入射瞳を通過する光線束の最大開口角である。開口角は、光軸外の物点から受光した光線束を記述する。このような光線束には、偏向角αに依存する開口角θ(α)が割り当てられる。
【００４４】
光ビームνは、中央部において、口径食がぎりぎり生じない周辺光線を表す。また、開口角θ0によって、利用可能な最大開口数が決まる。一方、レーザー光線が光軸から外れた位置にある点１６で光線束に合流する場合、制限を与える、すなわち口径食を生じさせる開口部（絞り、Blende）１２Ａによって、異なる光線束（開口角θ(x, y)）が投影光学系（例えばレンズ）を通過して走行路に投影される。これらの異なる光線束の違いを強調するために、点１６に関連する周辺光線をν’で表す。周辺光線ν’によると、利用可能な光束が減少する。かかる減少は、客観的な補正によって相殺される。
【００４５】
光変換手段８の蛍光体上の偏向点(x, y)から出射して口径食を受けた光線束は、それぞれ、結像レンズ１２の入射開口部においてx, y方向について異なる大きさの光線束幅を有する。結像レンズの既知の焦点距離に基づき、これらの直交する方向に沿った角度が計算される。開口角θ(α) = θ(x, y)は、一次近似ではこれらの２つの角度の算術平均で表される。このような平均は、例えば楕円形のレーザースポットのレーザーを分類する際に適用される。
【００４６】
口径食の際に、光変換手段上の光像の周縁領域から到来する光線の減光（Abschattung）が生じる。これにより、像の明るさは中央部と比較して周縁部において暗くなる。明るさの低下量は、使用した幾何学的形状に依存し、特に光変換手段８の放射特性に依存する。
【００４７】
口径食に基づく周辺光量低下を補償するために、例えば補正因子εが使用される。
ε(x, y) = Φmax/Φ(x, y) = Iπn2sin2(θ0/2)/Iπn2sin2(θ(α)/2) = sin2(θ0/2)/sin2(θ(x, y)/2)
ここで、Iは点(x, y)における光強度を表し、nは伝搬媒質の屈折率を表す。
【００４８】
図２ｃは、コサイン４乗則の効果を概略的に示す。コサイン４乗則は、入射瞳の透視歪みによって引き起こされ、当業者にはよく知られた、像の周縁方向への減衰を表す。この効果の投影された光像への影響は、客観的な補正によって補償される。自然の周辺光量低下を補償するために補正因子δを用いることができ、レーザー光線の強度は補正因子δ(x, y)の逆数と乗算される。ここで、δ(x, y) = cos4(α) = {g2/(x2 + y2 + g2)}2であり、x(t) = Asin(ωxt)およびy(t) = Bsin(ωyt)であり、gは蛍光体と投影光学系との間の光学距離であり、A, Bはミラー揺動の振幅であり、ωx, ωyは座標x, y方向のミラー揺動の振動数である。実際には、レーザー光源１の供給電流は、補正因子ε(x, y)およびδ(x, y)によって補正され、これらは供給電流に適合した補正因子となる。
【００４９】
図３は、より分かり易い説明のために、図１による図示を出発点としつつ、走査経路を例示する。光変換手段８の蛍光体上の光像１１の拡大表示には、行指向の操作経路が示されている。ここで、符号１５は座標x, yに対する原点、すなわち投影光学系１２の光軸と蛍光体が存在する光変換手段８の面との交点を示す。また、符号１６は座標(x, y)の一般的な点、すなわちレーザー光線の各入射点を示す。ここで、各入射点について、
0006309116.tif 000002
が成り立つ。
【００５０】
レーザー光源における各ダイオードが個別に制御される場合、個々のダイオードに対応する入射点を、それぞれに適合する補正因子で変調することができる。一般に、レーザー光線の強度は制御電流Isの変調によって変化させられる。また、制御電流Isは位置に関連した補正因子によって乗算される。
【００５１】
上述のとおり、周辺光量低下を補償する上で、光量低下の原因はそれほど重要でない。
実際には多くの場合、かかる補正値γは経験的に決定され、補正値の関係はテーブルに格納され、補正値は演算部４のメモリ１４上に読み出し可能に設定される。メモリ１４は、他の情報ととともに、周辺光量低下を補正するために補正値ないし補正テーブルを記憶してもよい。
【００５２】
経験的に決定された、蛍光体の実際の放射特性（例えば、蛍光体の選択された幾何学的形状に基づくもの、ドーピング濃度の変動によるもの）の影響も、同様に、対応する補正値によって考慮してもよい。
【００５３】
他の変形例では、全系は２つの同一構成のレーザー光線生成ユニットに分割され、それぞれ２つの座標方向に揺動する２枚のマイクロミラーを有する。第１のレーザーユニットは例えば結像レンズの光軸の上方に位置し、第２のレーザーユニットは下方に位置する。
かかる鏡像配置によると、符号の変化のみ考慮すればよいため、各ミラー制御の調整が容易となる。また、かかる実施例によると、蛍光体上のレーザーパワーが増大する。
【００５４】
好ましい実施例では、２軸の回りを揺動するマイクロミラーを示した。ただし、一方は軸Aの回りを揺動し、他方は軸Bの回りを揺動する２枚のマイクロミラーを使用することも可能である。第１のマイクロミラーにはレーザー光源が割り当てられ、１次元走査が可能な光像パターン、典型的には水平方向に延びた帯状像を生成する。第２のマイクロミラーは軸Aに直交する軸Bの回りを揺動し、第１のミラーにより生成された線の位置を、かかる線を延長した線に垂直な方向に移動することによって、完全な２次元可変光像が光変換手段上に生じる。かかる構成によると、２枚のマイクロミラーで電力を共有できるという利点がもたらされるものの、両部分系を調整する際に問題が生じるおそれもある。また、この場合には、重なり調整された複数のレーザー光線をマイクロミラーに導光してもよい。このとき、マイクロミラーは重なり合ったまたは隣接した光線束を生成する。単一のマイクロミラーのみを備えた実施例も考えられる。このとき、例えばレーザー光線は、前照灯の主ビーム方向とは反対の方向に向かってマイクロミラーに直接入射し、マイクロミラーは光線を通す蛍光体にレーザー光線を導くようにしてもよい。レーザー光源を２つのグループに分割し、２枚のマイクロミラーを使用することにより、コンパクトな設計と、熱放射を容易に制御可能という利点がもたらされ、特にマイクロミラーで生じ得る熱応力が制限される。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照符号は、図示した形態に限定することを意図するものではなく、専ら理解を助けるためのものである。
また、本発明において、さらに以下の形態が可能である。
［形態１］
車両用前照灯を用いて走行路に配光を生成する配光生成方法であって、
少なくとも１つの強度変調可能なレーザー光線を、少なくとも１つの制御されたビーム偏向手段を用いて少なくとも１つの座標方向に走査しつつ光変換手段へ偏向して、光変換手段上に光像を生成し、
投影光学系を用いて光像を走行路に投影し、
周辺光量低下を補正するために、光変換手段上に生成される光像の周縁方向に向かって強度が増大するように、少なくとも１つのレーザー光線の強度を所定の関数に従って変更する、
ことを特徴とする配光生成方法。
［形態２］
上記の配光生成方法において、少なくとも１つのレーザー光線の強度と、座標に依存する補正因子を乗算する。
［形態３］
上記の配光生成方法において、コサイン４乗則に従う周辺光量低下を補正するために、少なくとも１つのレーザー光線の強度と、補正因子δ(x, y)の逆数を乗算し、
δ(x, y) = cos4(α) = {g2/(x2 + y2 + g2)}2であり、
x(t) = Asin(ωxt)およびy(t) = Bsin(ωyt)であり、
gは蛍光体と投影光学系との間の光学距離であり、
A, Bはミラー揺動の振幅であり、
ωx, ωyは座標x, y方向のミラー揺動の振動数である。
［形態４］
上記の配光生成方法において、口径食に基づく周辺光量低下を補正するために、光軸に関する点位置座標(x, y)を含む補正因子ε(x, y) = sin2(θ0/2)/sin2(θ(x, y)/2)を用いる。
［形態５］
上記の配光生成方法において、周辺光量低下を補正するための強度の変更を、少なくとも水平方向xについて実施する。
［形態６］
上記の配光生成方法において、ビーム偏向手段は、少なくとも一軸回りに揺動可能な少なくとも１つのマイクロミラーを備え、
少なくとも１つのレーザー光線を生成するレーザー光源を、少なくとも１つのマイクロミラーの角度位置に応じて変調する。
［形態７］
上記の配光生成方法において、各座標方向の機械的固有振動数に対応する振動数でマイクロミラーを制御する。
［形態８］
制御部および演算部により変調可能な少なくとも１つのレーザー光源を備えた車両用前照灯であって、
レーザー光源からのレーザー光線を、ビーム偏向制御部によって制御されるビーム偏向手段を介して、光変換用の蛍光体を有する少なくとも１つの光変換手段へ偏向し、
前記車両用前照灯は、少なくとも１つの光変換手段上に生成される光像を走行路に投影する投影光学系を備え、
演算部は、所与の配光に加えて、光変換手段上に生成される光像の周縁方向に向かって強度が増大するように、レーザー光源からのレーザー光線の強度を、制御部を介して所定の関数に従って変更するよう構成される、
ことを特徴とする車両用前照灯。
［形態９］
上記の車両用前照灯において、演算部は、制御部を介して制御電流を乗算するべく、レーザー光線の強度を座標に依存する補正因子と乗算するよう構成される。
［形態１０］
上記の車両用前照灯において、コサイン４乗則に従う周辺光量低下を補正するために、演算部は少なくとも１つのレーザー光線の強度と、補正因子δ(x, y)の逆数を乗算するよう構成され、
δ(x, y) = cos4(α) = {g2/(x2+y2+g2)}2であり、
x(t) = Asin(ωxt)およびy(t) = Bsin(ωyt)であり、
gは蛍光体と投影光学系との間の光学距離であり、
A, Bはミラー揺動の振幅であり、
ωx, ωyは座標x, y方向のミラー揺動の振動数である。
［形態１１］
上記の車両用前照灯において、口径食に基づく周辺光量低下を補正するために、演算部は少なくとも１つのレーザー光線の強度と、光軸に関する点位置座標(x, y)を含む補正因子ε(x, y) = sin2(θ0/2)/sin2(θ(x, y)/2)を乗算するよう構成される。
［形態１２］
上記の車両用前照灯において、ビーム偏向手段は、一軸回りに揺動可能な少なくとも１つのマイクロミラーを備え、
演算部は、ミラーの角度位置に関する位置信号を受信し、少なくとも１つのレーザー光線を生成するレーザー光源を少なくとも１つのマイクロミラーの角度位置に応じて変調する。
［形態１３］
上記の車両用前照灯において、ビーム偏向制御部は、少なくとも１つのマイクロミラーに少なくとも１つの駆動信号を出力するように構成され、
マイクロミラーの振動数は、対応する座標方向の機械的固有振動数に対応する。
【符号の説明】
【００５５】
１    レーザー光源
２    レーザー光線
３    レーザー制御部（制御部）
４    演算部
５    平行（コリメータ）レンズ
６    集束レンズ
７    ビーム偏向手段（マイクロミラー）
８    光変換手段
９    ビーム偏向制御部（ミラー制御部）
１０ｘ    第１揺動軸
１０ｙ    第２揺動軸
１１    光像
１２    投影光学系
１２Ａ    開口縁部
１３    走行路
１４    メモリ
１５    原点
１６    点
ax, ay    駆動信号
A, B    振幅
g    光学距離
I, I0    光強度
Is    制御電流
n    屈折率
Pr    位置信号
α    偏向角
δ, ε    補正因子
γ    補正値
ωx, ωy  振動数
θ0    最大開口角
θ(α)    開口角
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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