(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザー光線を使用する安全なライトモジュールを提供する。【解決手段】レーザー光線１４を照射するための半導体レーザー素子１２と、発光素子１８と、外向性のビーム２４を形成するために発光素子１８から到来する光を反射する主な部分２６Ａと、測定コーン２８へ光を反射する第２のガイド表面とを含む反射表面２６と、測定コーン２８内に配置され、入射光線が光強度の所定のしきい値を超えることを検知するためのデバイス３０と、を備えている。測定コーン２８が第１の照射コーン１６より大きな開口角を示すように、第２のガイド表面の光学構造が光の広がりを引き起こす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に自動車車両のために、外向性のビーム（２４）を照射する、ライト・モジュール（１０）であって、
−  照射コーン（１６）と呼ばれる、第１の光コーン（１６）にレーザー光線（１４）を照射する少なくとも１つの半導体レーザー素子（１２）と、
−  前記レーザー光線（１４）の少なくとも一部の波長を変換するための発光素子（１８）と、
−  反射表面（２６）であって、前記反射表面（２６）の主な部分（２６Ａ）が発光素子（１８）から到来する光を反射し、照射の第１の方向（Ａ）に向けた前記外向性のビーム（２４）を形成する、反射表面（２６）と、
−  第２の測定方向（Ｂ）に向けた、測定コーン（２８）と呼ばれる、第２の光コーン（２８）に、前記第１の照射コーン（１６）から到来する光を反射する、第２のガイド表面（２６Ｂ）と、
−  前記測定コーン（２８）内に配置され、光強度の所定のしきい値を超える入射光線を検知するための少なくとも１つのデバイス（３０）と、
を備え、
前記測定コーン（２８）が前記第１の照射コーン（１６）より大きな開口角を示すように、前記ガイド表面（２６Ｂ）の光学構造が光の広がりを引き起こす、ことを特徴とするライト・モジュール（１０）。
【請求項２】
前記ガイド表面（２６Ｂ）のエンベロープの幾何学的なプロファイルが、前記測定コーン（２８）の光の広がりを引き起こすことを特徴とする、請求項１に記載のライト・モジュール（１０）。
【請求項３】
前記ガイド表面（２６Ｂ）は、光を広げることを引き起こす、筋状の溝（４２）を備えることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のライト・モジュール（１０）。
【請求項４】
前記ガイド表面（２６Ｂ）は、光を広げることを引き起こす、一連の隣接した反射する面（４４）を備えることを特徴とする、請求項２に記載のライト・モジュール（１０）。
【請求項５】
前記ガイド表面（２６Ｂ）は、光を広げることを引き起こす、一連の隣接したピロー（４６）を備えることを特徴とする、請求項２に記載のライト・モジュール（１０）。
【請求項６】
前記ガイド表面（２６Ｂ）の表面状態が、前記測定コーン（２８）への光の散乱を引き起こすことを特徴とする、請求項１に記載のライト・モジュール（１０）。
【請求項７】
前記測定コーン（２８）内に各々配置される少なくとも２つの検知デバイス（３０Ａ、３０Ｂ）を備える、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のライト・モジュール（１０）。
【請求項８】
前記レーザー素子（１２）を駆動するための手段（４０）を備えており、前記手段は、検知デバイス（３０）が所定のしきい値より高い強度を検知した場合に、前記レーザー光線（１４）の照射を中断することを特徴とする、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のライト・モジュール（１０）。
【請求項９】
前記ガイド表面は、前記反射表面（２６）の第２の部分（２６Ｂ）によって形成されることを特徴とする、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のライト・モジュール（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザー素子を備える、ビームを照射するように設計されたライト・モジュールに関する。
【０００２】
本発明は、特に自動車車両のために、外向性のビームを照射する、ライト・モジュールに関するものであり、
−  照射コーンと呼ばれる、第１の光コーンにレーザー光線を照射する少なくとも１つの半導体レーザー素子と、
−  レーザー光線の少なくとも一部の波長を変換するための発光素子と、
−  反射表面であって、反射表面の主な部分が発光素子から到来する光を反射し、照射の第１の方向に向けた外向性のビームを形成する、反射表面と、
−  第２の測定方向に向けた、測定コーンと呼ばれる、第２の光コーンに、第１の照射コーンから到来する光を反射する、第２のガイド表面と、
−  測定コーン内に配置され、光強度の所定のしきい値を超える入射光線を検知するための少なくとも１つのデバイスと、
を備えている。
【背景技術】
【０００３】
半導体レーザー素子は、非常に強度が高く、非常に視準が合ったレーザー光線を有するとともに、非常に有利な特性（例えば、非常に縮小された光放出表面積）を提示する。したがって、レーザー光線用の光学系は、視準があまり合っていない光源（例えば、白熱灯、発光ダイオード（ＬＥＤ））を使用したシステムよりも、はるかに短い焦点距離で設計され得る。ゆえに、レーザー光線用光学系は、特に空間的な要件を縮小させる。
【０００４】
しかしながら、自動車車両のライト・モジュールのための光源としての半導体レーザー素子の使用は、ある問題、特に、そのような光源が光の実質的に単色の可干渉ビームを照射するという問題を提起する。したがって、自動車車両に搭載された照明あるいはシグナリング分野に使用されるレーザーのタイプは、レーザー光線を照射するが、これは、レーザー光線が道に直接投影される場合に、ある安全問題を提起する。そのようなレーザー光線は、観察者の目には特に有害となりえる。
【０００５】
さらに、自動車車両の照明又はシグナリング機能は、レーザー光線（例えば、白色光）より広いスペクトルを有する光のビームを、必要とする。
【０００６】
安全問題を解決するのと同時に、レーザー光線を照明又はシグナリング機能に適した光放射に変換するために、既知の解決策は、レーザー光線のパスの間に発光素子を置く。そのような発光素子は、例えば、光を放射する物質を含んでおり、これは、レーザー光線（例えば青）の波長に対応する波長の光によって励起される。その結果、発光素子は、黄色を中心として、緑から赤まで及ぶ領域にわたって、その放射線スペクトラムが伸びる光を発する。したがって、与えられた波長の入射光線の少なくとも一部は、より広いスペクトラムの波長を有している光に変換され、最初の波長とは相補的な波長の周囲が中心となり、そして、すべての方向に照射される。
【０００７】
さらに、入射光線の少なくとも別の部分は、発光素子によって分散される。このように、分散した光および変換された光は、例えば、白色光を形成するような付加的な方法で、重ね合わされる。
【０００８】
前述した安全上の理由で、発光素子は特に重要である。例えば、衝突に続いて、発光素子が破損したか、あるいは、レーザー光線のパスから取り除かれた場合、集中した未変換のレーザー光線は、外向性のビームに最初に提供される方向にライト・モジュールによって照射されるリスクがある。これらのケースでは、安全対策は、危険な道に使用者を入れないようにする構想を描かなければならない。
【０００９】
構想に描かれた１つの解決策は、発光素子のレーザー光線下流のパスに、レーザーの波長を検知するデバイスを置くことである。したがって、発光素子がもはやその役割を果たさない場合、レーザー光線は検知デバイスに直接当たる。その場合、レーザー素子を駆動するための手段（例えば電子制御装置）によって、レーザー素子の電力供給は中断される。
【００１０】
しかしながら、そのようなデバイスは、検知デバイスの正確な配置を要求する。これは、光学的手段に対して光をガイドする手段に非常に小さな位置調整許容差を、特に要求する。
【００１１】
さらに、レーザー光線が直接当たる場合、検知デバイスは急速に飽和する。したがって、前述の安全使用に十分な検出感度を得る一方で、同時に、飽和の調節をするのはあまり簡単ではない。
【発明の概要】
【００１２】
本発明は、測定コーンが第１の照射コーンより大きな開口角を示すように、ガイド表面の光学構造が光の広がりを引き起こすという点で特徴づけられた、上記に開示されたタイプのライト・モジュールを提供する。
【００１３】
特にガイド表面によって反射された光が外向性のビームの形成に関与しないような態様で、第２の測定方向が照射の第１方向とは異なるように、第２のガイド表面が配置される。
【００１４】
本発明の他の特徴によれば、
−  ガイド表面のエンベロープの幾何学的なプロファイルは、測定コーンに光の広がりを引き起こし、
−  ガイド表面は、光を広がることを引き起こす筋状の溝を備え、
−  ガイド表面は、光を広がることを引き起こす一連の隣接した反射する面を備え、
−  ガイド表面は、光を広がることを引き起こす一連の隣接したピローを備え、
−  ガイド表面の表面状態は、測定コーンに光の散乱を引き起こし、
−  ライト・モジュールは、測定コーン内に各々配置される少なくとも２つの検知デバイスを備えており、
−  ライト・モジュールは、検知デバイスが所定のしきい値より大きな強度を検知する場合にレーザー光線の照射を中断する、レーザー素子を駆動するための手段を備えており、
−  ガイド表面は、反射表面の第２の部分によって形成される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明の他の特徴および利点は、その理解のために参照される、添付された図面に言及する詳細な記述を読むことで、明白になるだろう。
【図１】図１は、軸方向断面の概要図であり、本発明の教示によって作成されたレーザー素子を備えたライト・モジュールを示しており、ライト・モジュールは外向性のビームを照射している。
【図２】図２は、図１のそれと同種の図であり、機能不全の場合の図１からのライト・モジュールを示しており、ガイド表面によって反射したレーザー光線が検知デバイスに向かっている。
【図３】図３は、ガイド表面が筋状の溝を備える本発明の第１の実施形態に基づいて形成された、図１におけるガイド表面を示す、拡大された詳細を示す図である。
【図４】図４は、図３のそれと同種の図であり、ガイド表面が隣接した平面を備える本発明の第２の実施形態に基づいて形成された、ガイド表面を示している。
【図５】図５は、図３のそれと同種の図であり、ガイド表面がピローの形の隣接した面を備える本発明の第３の実施形態に基づいて形成された、ガイド表面を示している。
【図６】図６は、図３のそれと同種の図であり、ガイド表面が粒状にされる本発明の第４の実施形態に基づいて形成された、ガイド表面を示している。
【図７】図７は、図２のそれと同種の図であり、ライト・モジュールが２つの検知デバイスを含む本発明の異なる実施形態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
記述の後続部分では、同一の構造又は類似した機能を有するエレメントは、同じ符号によって示されるだろう。
【００１７】
詳細な説明とクレームでは、用語「光コーン」はビームのエンベロープに適用可能である。そのような光のコーンは、単に回転型のコーンに制限されない。したがって、光のコーンに、例えば、丸、卵形、長方形など、様々な形の断面があり得ると理解されるだろう。
【００１８】
図１は、ライト・モジュール１０が半導体レーザー素子１２を備えることを示す。レーザー素子１２は、レーザー光線１４を照射するために形成され、そのエンベロープは、照射の全体的な方向において非常にタイトな開口角を有する第１の光コーン１６（照射コーン１６と呼ばれる）によって境界が定まる。例えば、コーンは、その開口が８°から４０°の間で変化する楕円の形の断面を有する。この点で、図面では、レーザー光線１４（それは例えば青いカラーのレーザー光線１４である）は、シンプルなラインによって表されている。
【００１９】
図１に示されるように、ライト・モジュール１０が通常作動する場合、レーザー光線１４は、レーザー光線１４のパスに配置される発光素子１８によって遮られる。発光素子１８は、少なくともレーザー光線１４の一部の波長を、レーザー光線１４のそれとは異なる波長を備えた非可干渉光に変換する。
【００２０】
さらに、発光素子１８は、それを通り抜ける光を分散させるように設計されている。
【００２１】
例えば、この素子は、発光団（luminophore）を含む光学エレメントであってもよい。
【００２２】
レーザー光線１４の影響の下では、発光素子１８は、レーザー光線１４のそれと比較して、非常に大きい開口角を備えた第２のビーム２０に分散された光を発する。第２のビーム２０に発せられた光は、多色、又は、白であり、且つ、非可干渉である。その光の強度は、レーザー光線１４のそれに対して、減少する。この光は、もはや道の使用者のための危険を意味しない。  
ライト・モジュール１０は、発光素子１８から到来する光を、照射の第１の方向「Ａ」に向けられた外向性のビーム２４に、変換するための光学的手段をも備える。この外向性のビーム２４は、照明又はシグナリング機能を提供するために、車両の外部の方へ、例えば前方へ向けられる。
【００２３】
光学的手段は、リフレクタ２２によって形成され、リフレクタ２２は反射表面２６を有しており、反射表面２６の主な部分２６Ａは、反射によって、第２のビーム２０を、照射の方向「Ａ」に視準が向けられた外向性のビーム２４に変換する。
【００２４】
ゆえに、主な部分２６Ａは、実質的に放物線形状を有する、視準を定める部分を形成している。この目的のために、発光素子１８は、実質的に、反射表面２６の主な部分２６Ａの焦点に、配置される。
【００２５】
発光素子１８がもはやその機能を満たすことができない場合、反射表面２６の主な部分２６Ａの焦点の近傍を通過するレーザー光線１４は、照射の方向「Ａ」における焦点の近傍で反射するリスクがある。
【００２６】
そのような状況を回避するために、ガイド反射表面は、第１の照射コーン１６のパスの間に置かれる。ガイド表面は、測定光ビームを形成するために照射コーン１６に照射された光の少なくとも一部を反射し、以下では「測定コーン２８」と呼ばれる第２の所定の測定方向「Ｂ」に向けた第２の光コーン２８によって、測定ビームは境界が定まる。
【００２７】
特にガイド表面によって反射された光が外向性の光ビーム２４の形成に関与しないような態様で、第２の測定方向「Ｂ」が照射の第１方向「Ａ」とは異なるように、ガイド表面が配置される。
【００２８】
ガイド表面は、リフレクタによって固定された態様で実現される。ガイド表面は、照射コーン１６から測定コーン２８に入る光を反射する反射表面２６の第２の部分２６Ｂによって形成される。ゆえに、反射表面の第２の部分２６Ｂは、反射表面の主な部分２６Ａを備えた単一の部材として形成される。
【００２９】
有利には、第２の部分２６Ｂは、外向性のビーム２４の投射方向における反射表面２６の終端で下流に配置される。
【００３０】
変形例として、ガイド表面は、反射表面（例えばプリズム）の主な部分上に設けられた要素の反射表面によって形成される。
【００３１】
さらに、ライト・モジュール１０は、以下で「安全しきい値」と呼ばれる光強度の所定のしきい値を超える入射光線を検知するための少なくとも１つのデバイス３０をも装備している。この目的のために、検知デバイス３０には光検知可能な表面がある。検知デバイス３０は、安全しきい値を超える光の照射の強度の増加を検知するように設計されている。これは、光の放射が道路使用者の安全が危険にさらされない安全しきい値である。
【００３２】
変形として、検知デバイスは、絶対的な態様で、検知された光の放射の光強度を、測定するように設計されている。
【００３３】
ここで、検知デバイス３０はフォトダイオードを備える。
【００３４】
検知デバイス３０は、測定コーン２８へ反射される光を検知するような態様で配置される。この目的のために、検知デバイス３０は測定コーン２８内に配置される。ゆえに、測定コーン２８は、検知デバイス３０の検知表面に向けられている。
【００３５】
ライト・モジュール１０は、駆動手段４０（例えば電子制御装置）をさらに備えており、これは、例えば、レーザー素子１２への電力供給のスイッチを切ることにより、レーザー素子１２にディセーブルにすることを命じることができる。
【００３６】
測定コーン２８に含まれる光線の光の強度のモニタリングは、発光素子１８が正しくその役割を満たしていることを、確認することが可能になる。
【００３７】
図１に示されるように、ライト・モジュール１０が通常に作動する場合、レーザー光線１４から到来する光は、外向性のビーム２４を形成するために、反射表面２６に向けて照射される前に、発光素子１８によって変換され拡散される。第２の部分２６Ｂは、光線の一部をサンプリングし、それは、外向性のビーム２４を形成する光線と同じ特性を示す。これらの光線は、検知デバイス３０の検知表面に向けられた、測定方向「Ｂ」の測定コーン２８へ、反射される。したがって、検知デバイス３０上の光入射は、ライト・モジュール１０の安全な使用を保証して、安全しきい値より低い適度な光強度を示す。
【００３８】
対照的に、駆動手段４０は、測定コーン２８に含まれる光線の光の強度が、安全しきい値を超える場合に、レーザー素子１２をディセーブルにするように設計されている。
【００３９】
図２は，発光素子１８がもはやその機能を満たさない場合における、ライト・モジュール１０を示す。発光素子１８は、例えば、衝突の後に、その収納位置からずれてしまっている。ゆえに、それは、もはやレーザー光線１４のパスに位置していない。発光素子１８がない状態で、レーザー光線１４（その光の強度は潜在的に危険である）は、照射コーン１６に配置される第２の部分２６Ｂに直接当たる。
【００４０】
少なくともレーザー光線１４の一部は、検知デバイス３０の検知表面に直接向けられた、測定方向「Ｂ」の測定コーン２８へ、反射される。このとき検知デバイス３０の検知表面に届く光線は、レーザー光線１４の出力に対して、実質的に減じられていない光の強度を有している。したがって、光学エレメント２６によって、検知デバイス３０に向けて逸らされた光線の光の強度は、安全しきい値を超える。
【００４１】
安全しきい値の超過は、検知デバイス３０によって駆動手段４０へ伝えられる。これを受けて、駆動手段４０は、レーザー素子１２をディセーブルにする。このように、駆動手段４０は、レーザー光線１４の生成を中断し、何らかの有害な光放射がライト・モジュール１０から出るのを防いでいる。
【００４２】
第２の部分２６Ｂが、実質的に、平面および滑らかな反射表面を備える場合、測定コーン２８は、照射コーン１６のそれと、同一の開口角を有している。このため、検知デバイスがサポートする測定ビームによって照らされた領域は、非常に小さい。これは、検知デバイスが、リフレクタ２６に関して非常に正確な態様で、配置される必要があることを意味する。
【００４３】
さらに、そのような配置で、レーザー光線が反射表面の第２の部分２６Ｂによって直接反射される場合、測定ビームの光の強度は、発光素子によって正しく変換された光線のそれと比べて非常に高い。これは、検知デバイスの飽和の高い危険性に帰着する。したがって、それが十分な検出感度を保持する一方で、同時に、飽和にしないような態様で検知デバイスを調節することが必要である。そのような作業は、非常に注意を要する。
【００４４】
これらの問題を解決するために、本発明は、測定コーン２８が第１の照射コーン１６より大きな開口角を有するように、光を広げるための手段を備える反射表面２６の第２の部分２６Ｂを設けている。したがって、反射された測定ビームは、レーザー光線と比べて、非常に相違する。
【００４５】
ゆえに、反射表面の第２の部分２６Ｂは、照射コーン１６の事実上ゼロの開口角より実質的に大きい開口角αを有するとともに、少なくとも１つの平面に、反射、あるいは拡散によって測定コーン２８へ外向性の光を広げるための手段を含む。このため、測定コーン２８は、検知デバイス３０に向かうガイド表面２６Ｂから放射状に広がる。
【００４６】
これは、検知デバイスがサポートする照らされた領域を、より大きくすることに、帰着する。したがって、反射表面の第２の部分２６Ｂに関しての検知デバイスに対する位置調整許容差は、増大する。
【００４７】
さらに、反射表面の第２の部分２６Ｂがレーザー光線に直接曝される場合、反射された測定ビームの光の強度は、照射コーン１６に照射されたレーザー光線のそれに対してわずかに減少する。これは、検知デバイスの飽和の調節が容易化されることを可能にする。
【００４８】
図３〜図５に示される本発明の第１の実施形態によれば、反射表面の第２の部分２６Ｂのエンベロープの幾何学的なプロファイルは、測定コーン２８に光が広がることを引き起こす。このため、反射表面の第２の部分２６Ｂは、測定コーン２８へ光を分散するように構成される。
【００４９】
図３に示される、この第１の実施形態の第１の例によれば、反射表面の第２の部分２６Ｂは、筋状の溝４２を備えており、これは、少なくとも横断方向における光の広がりを引き起こす。
【００５０】
図４に示される、この第１の実施形態の第２の例によれば、反射表面の第２の部分２６Ｂは、光が広がることを引き起こす一連の隣接した反射する面４４を備える。面４４は平らで、互いに角度を形成する。
【００５１】
この第１の実施形態の第３の例によれば、反射表面の第２の部分２６Ｂは、光が広がることを引き起こす、ピロー４６の形の一連の隣接した面を備える。
【００５２】
本発明の第２の実施形態によれば、反射表面の第２の部分２６Ｂの表面状態は、測定コーン２８へ光の拡散を引き起こす。
【００５３】
したがって、図６に示されるように、反射表面の第２の部分２６Ｂは、第２の測定コーン２８へ光を拡散するために、例えば粒状に形成されている。
【００５４】
図２に示されるように、検知デバイス３０は、測定コーン２８の主軸上に配置されてもよく、あるいは、測定コーン２８内に維持されたまま、わずかに軸からずれて配置されてもよい。
【００５５】
本発明は、検知デバイス３０の検知表面全体への光の入射が、一様に分散されることを有利に可能にする。これは、検知デバイス３０の飽和の調節が非常に単純化されることを可能にする。
【００５６】
本発明の異なる１つの実施形態が、図７に示される。このライト・モジュール１０は、光の強度を検知するためのいくつかのデバイスを備える。検知デバイスはすべて、測定コーン２８内に配置される。
【００５７】
図７に示される例において、それは２つの検知デバイス３０Ａ、３０Ｂを備えている。検知デバイス３０Ａ、３０Ｂのいずれか一方又は双方により光が安全しきい値を超えたことを検知した場合、検知デバイス３０Ａ、３０Ｂは、それぞれ、レーザー素子１２がディセーブルになることを可能にするために、駆動手段４０と通信することができる。
【００５８】
これらの検知デバイス３０Ａ、３０Ｂのそれぞれは、測定コーン２８内に配置される。ここで、２つのデバイス３０Ａ、３０Ｂは、測定コーン２８の主軸からずれた軸となるように、配置される。
【００５９】
２つの検知デバイス３０Ａ、３０Ｂの存在は、測定コーン２８の光線の強度を、冗長な態様で検知することを可能にする。したがって、検知デバイス３０Ａ、３０Ｂが、駆動手段４０へ矛盾している情報を伝えている場合には、検知デバイス３０Ａのうちの１つの誤動作を診断することが可能になる。
【００６０】
本発明の教示によってこのように作成されたライト・モジュール１０は、第２の部分２６Ｂに関する検知デバイス３０の位置調整許容差に、自由度が与えられることを可能にする。実際に、よりオープンな光コーンへ光を広げることは、検知デバイス３０を配置できる、より大きな照射表面を可能にする。
【００６１】
さらに、より大きな開口角がある測定ビームを得ることを可能にすることは、検知デバイス３０の検知表面の全体が照らされることを可能にし、それにより、その飽和の調節を容易にする。
【００６２】
さらに、開口角が十分に広い設計している場合、同じ測定ビーム内に２つの検知デバイス３０を配置することを可能にする。従って、ライト・モジュール１０は、はるかに安全な態様で作動する。
【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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【外国語明細書】
2017224594000001.pdf