前照灯、尤其是机动车的前照灯的制作方法

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分的前照灯、尤其是机动车的前照灯。

背景技术：

包括数字的微镜装置或dmd(digitalmicromirrordevice)的前照灯通常具有比反射式或投射式前照灯低的系统效率。单个激光源不可以提供用于总光分布的需要的光通量。高亮度(hl)led虽然具有高的光通量，但具有相比于激光源相对小的亮度。hl-led比激光源显著成本更低。

当今的前照灯在led-阵列系统中不具有dmd芯片的分辨率。包括led或hl-led的前照灯不具有在dmd光分布中的大的光强或大的张角。尽管存在用于汽车要求的激光源的光通量的提高，所述激光源对于总光分布仍不够。

开头所述类型的前照灯由us2015/0377430a1已知。该前照灯具有dmd芯片以及多个激光二极管和至少一个蓝色的led。从激光二极管出发的激光射束聚焦到转换器机构上，所述转换器机构将所述激光射束至少部分地转变为黄色的光。该黄的色光通过二向色的镜投影到dmd芯片的表面上。在此，dmd芯片的激活的面由激光源的光完整照亮。蓝色的led的光也通过二向色的镜投影到dmd芯片的激活的面的全表面上。从dmd芯片出发的光是蓝色的和黄色的光的混合，从而从前照灯发出白光。

技术实现要素：

本发明所基于的问题是提供一种开头所述类型的前照灯，其可以有效地由不同的亮度的光源产生不均匀的光分布。

这通过具有权利要求1的特征部分的特征的开头所述类型的前照灯实现。从属权利要求涉及本发明的优选的设计。

按照权利要求1设置为，在数字的微镜装置上，从所述至少一个第一光源出发的光的入射区域不同于从所述至少一个第二光源出发的光的入射区域。本发明在此包括这样的实施形式，其中，第一光源和第二光源的入射区域不重叠。但也包括这样的实施形式，其中，入射区域具有至少一个重叠区域。

例如入射区域可以在其大小方面不同。具体来说，在数字的微镜装置上，从所述至少一个第一光源出发的光的入射区域可以大于从所述至少一个第二光源出发的光的入射区域、尤其是和从所述至少一个第二光源出发的光的入射区域的至少两倍一样大，其中，优选从至少一个第二光源出发的光的入射区域至少部分地由从所述至少一个第一光源出发的光的入射区域包围。通过从各个光源出发的光的不同的入射区域可以对所述光进行适当组合。

可以设置为，从所述至少一个第一光源出发的光不同于由所述至少一个第二光源出发的光贡献前照灯的另一种光功能。典型的光功能例如是抗眩目的远光灯、建筑工地光、有助于增强现实的光、导航的或指挥交通的光、通过光对标记、危险提示和回避路线的显示、对于自动驾驶的目视化显示和示出、用于行车道探测和用于光学引导的光的利用以及欢迎光、离家光和用于动画或娱乐的光。

可以设置为，所述至少一个第一光源具有至少一个发光二极管、尤其是至少一个hl-led。此外可以设置为，所述至少一个第二光源具有至少一个激光二极管和转换器机构，所述转换器机构将从所述至少一个激光二极管出发的光转变成从所述光源出发的光。在此，所述至少一个第一光源和/或所述至少一个第二光源可以这样构成，使得其在前照灯的运行中发射白光。通过发光二极管和激光二极管组合，以用于dmd芯片的不均匀的照明，可以更有效地产生前照灯的光功能。例如可以通过利用所述至少一个激光二极管的光对dmd芯片的中心的或稍微在中心上方设置的照明在hv(消失点在无限远)中或为远光灯分布提供高的光强。同时可以通过以所述至少一个发光二极管的通常具有比激光二极管的光显著较小的亮度的光对dmd芯片的例如全表面的照明实现宽的前区照明，其中不超过光分布的法律上的最大值。

存在可能性，前照灯具有用于将从所述至少一个第一光源出发的光施加到数字的微镜装置上的第一光学机构，和/或前照灯具有用于将从所述至少一个第二光源出发的光施加到数字的微镜装置上的第二光学机构，其中，优选第一和第二光学机构彼此不同。由此可以改善以不同的光源的光对数字的微镜装置的表面的不均匀的照明，因为每个所述光学机构可以与要施加的光的特性适配。

可以设置为，前照灯具有分离机构，所述分离机构将从所述至少一个第一光源出发的光与从所述至少一个第二光源出发的光在第一和/或第二光学机构的区域中或在入射到数字的微镜装置上之前彼此分开。这可以例如是有意义的，以便阻止，所述至少一个发光二极管的光入射到所述至少一个第二光源的转换器机构上或从光源之一出发的光穿透光学机构，所述光学机构对于从所述光源中的其他的光源出发的光是优化的。

存在如下可能性，所述前照灯具有第三光学机构，所述第三光学机构设置在数字的微镜装置和前照灯的出射开口之间的光路中，其中，不仅从所述至少一个第一光源出发的光而且从所述至少一个第二光源出发的光由第三光学机构从前照灯中输出耦合。通过从所述至少两个光源出发的光从第三光学机构共同出射，产生用于不同的光类型的相同形象。

可以设置为，所述至少一个第一光源和所述至少一个第二光源设置在一个共同的保持装置上，其中，所述光源优选设置在一个共同的冷却体上。由此可以非常紧凑地构造前照灯。

本发明的优选的设计可以具有其他的优点。例如至少一个激光源可以与至少一个高亮度led-光源(简称：hl-led光源)组合，作为具有小的集光率的光源用于设有dmd芯片的前照灯。例如两个激光源的光可以稍微在hv上方束集并且保证激光分布的高的作用范围。通过dmd芯片可以实现hd阵列系统的分辨率。

例如可以总是激活hl-led光分布，尤其是也在闪光灯、近光灯和城市交通中，因为在此较低的亮度是足够的。此外可以尝试，通过最小的激光器数量、通过hl-led的高光通量和以例如下降的平台分布或类似高斯的光分布的针对性的照明实现成本优化。

存在如下可能性，减少在数字的微镜装置或数字的微镜装置的吸收器上的热损耗，因为入射到dmd芯片上的光分布可以侧向并且垂直地具有强烈的梯度。由此系统的总效率升高。

可以附加地设置包括led反射或投影系统的侧向的下部填装物，以用于变化的或均匀的侧向和/或前区照明。这可以必要时顺序变暗淡，以用于类似动态的前照灯偏转。

可以设置为，在dmd芯片内的重心偏移是可能的，其中，不总是在dmd光分布的所有区域中维持完全的光通量。

存在的可能性是，仅设置小的、例如主要矩形的、用作为dmd输出耦合光学系统的第三光学机构，因为激光二极管的高的亮度满足dmd芯片的集光率要求并且能够实现在光学链(光输入耦合/dmd芯片/输出耦合光学系统)中的最小的光通量损耗。可选的场透镜可以将入射舱口映射到光学系统的出射舱口上。

本发明的优选的设计可以具有其他的优点，例如通过hl-led在光分布的高的作用范围时较小的总费用和/或在高的分辨率时的激光增强和在相对小的激光器运行持续时间情况下高的对比度和由例如两个激光源形成的冗余。另一个优点可以在于由于高的激光器亮度照明的大的激光作用范围与用于总光分布的提高的光强水平的led光源的高光通量组的组合，其中，同时可以实现光学的系统的非常紧凑的尺寸。此外会有利的是，最小的热损和光通量损耗通过具有竖直的和水平的梯度的针对性不对称适配的输入耦合光分布实现，由此即使在远光灯时必须有少的光束流转向到吸收器上。

附图说明

接着借助附图对本发明作进一步解释。在此示出：

图1示出按照本发明的前照灯的一种实施形式的细节的示意侧视图；

图2示出在前照灯的光源的光学机构的区域中按照图1的实施形式的示意的剖面图；

图3示出按照本发明的前照灯的另一种实施形式的对应于图2的示意的剖面图；

图4示出按照本发明的前照灯的另一种实施形式的细节图的示意的侧视图；

图5示出按照本发明的前照灯的数字微镜装置的一种实施形式的示意视图；

图6示出在按照图5的数字的微镜装置区域中的光路的示意示图；

图7示出按照本发明的前照灯的数字微镜装置的另一种实施形式的示意视图；

图8示出按照本发明的前照灯的另一种实施形式的细节的示意侧视图；

图9示出在前照灯的光源的光学机构的区域中按照图8的实施形式的示意的剖面图；

图10示出按照本发明的前照灯的另一种实施形式的细节的示意侧视图；

图11示出按照图10的实施形式的备选的光源的示意的详细视图；

图12示出图表，在所述图表中示意性地对于四个不同的、以按照本发明的前照灯的一种实施形式可产生的远光灯分布分别表示水平剖面，其中，照明强度lx以与前照灯相距25m的距离针对水平的转向角记录；

图13示出图表，在所述图表中示意性地对于两个不同的、以按照本发明的前照灯的一种实施形式可产生的远光灯分布分别表示竖直剖面，其中，照明强度lx以与前照灯25m的距离针对竖直的转向角记录；

图14示出在示意性表示的道路上以按照本发明的前照灯的一种实施形式可产生的第一远光灯分布；

图15示出在示意性表示的道路上以按照本发明的前照灯的一种实施形式可产生的第二远光灯分布。

具体实施方式

在图中相同的或功能上相同的部件设有相同的附图标记。

按照本发明的前照灯的在图1和图2中描绘的实施形式具有数字的微镜装置1，其尤其是构成为dmd芯片。所述实施形式此外具有至少一个第一光源2和至少一个第二光源3。

以本身已知的方式，dmd芯片具有许多未示出的镜，所述镜可以单独操控和倾斜。在此，入射到镜上的光在相应镜的第一位置中这样反射，使得所述光从前照灯出射。每个所述镜可以转换到称为暗光位置的第二位置中，在所述第二位置中，入射到镜上的光反射到未描绘的吸收器上，从而所述光不从前照灯中出射。

所述至少一个第一光源2作为发光二极管(led)、尤其是作为hl-led(高亮度led)或作为led排列或作为led阵列构成。例如形成的平凸的透镜形式的第一光学机构4配置给第一光源2。第一光学机构4将第一光源的出射面映射到dmd芯片上。

所述至少一个第二光源3具有一个或多个激光二极管5和转换器机构6，所述转换器机构转变从所述至少一个激光二极管5出发的光、尤其是转变成白光。图1示例性地示出透镜7，所述透镜将所述至少一个激光二极管5的光聚焦到转换器机构6上。此外设置第二光学机构8，例如以形成的平凸透镜的形式。第二光学机构8将第二光源3的转换器机构6的出射面映射到dmd芯片上。

在此，转换器机构6的出射面基本上如第一光源2的出射面与dmd芯片相距同样远。转换器机构6可以在此设置在第一光源2的光出射面的附近或与其间隔开，因为对于第一光源2和转换器机构6需要分离的光路。为此目的，在图1中描绘的实施形式具有不透光的分离机构9，所述分离机构尤其是设置在第一光源2和转换器机构6之间。

配置给第一光源2的第一光学机构4的映射比例尺可以在1：1和1：20之间。配置给第二光源3的第二光学机构8的映射比例尺可以在1：2和1：10之间。

图2示出，第一和第二光学机构4、8部分地被穿过。尤其是配置给第二光源3的第二光学机构8设置在配置给第一光源2的第一光学机构4的边缘区域中。尤其是在此第一光学机构4在该边缘区域中留出空隙。

第一光源2的光这样映射到构成为dmd芯片的数字的微镜装置上，使得dmd芯片全表面以该光照明。从第一光源2出发的光的入射区域10因此基本上对应于dmd芯片的完整的激活的表面(为此也参看图4)。可是第二光源3的光这样映射到构成为dmd芯片的数字的微镜装置上，使得dmd芯片例如只在中央的区域中以该光照明。从第二光源3出发的光的入射区域11因此显著小于从第一光源2出发的光的入射区域10(为此也参看图4)。

从第二光源3出发的光的入射区域11优选在dmd芯片的中心或中心附近设置或主要在中央设置在dmd芯片的上面的或下面的边缘上，如果dmd芯片只用于hd远场照明(远光)或用于hd前区照明。如果不仅远场照明而且前区照明以dmd芯片覆盖，则激光器光分布的最大值可以在dmd芯片的中间的三分之一中主要在中间设置。

在图1中描绘的实施形式中，转换器机构6构成为透射转换陶瓷，其中，所述至少一个激光二极管5例如构成为具有450nm或405nm的发射波长的蓝色的单激光器。透射转换陶瓷将蓝色的激光射束的一部分转换成黄色的光，散射蓝色的激光并且总体上实现白的激光颜色印象。陶瓷的排热通过在陶瓷系统的高可靠性情况下发光陶瓷环境的合适的热机械的构造进行。

存在如下的可能性，代替所述至少一个单激光器使用激光二极管棒、激光二极管棒的堆叠、激光器排列或激光器阵列，其中，这些激光源的每个发射器利用微透镜成像到焦点上，在所述焦点中或在所述焦点附近设置转换器机构6。为此需要的多个微透镜在图1中示意性地通过平凸透镜7表示。

通过至少一个发光二极管和至少一个激光源的组合，可以在总系统的成本优化时组合两个光源的优点。所述至少一个发光二极管具有高的光通量、小的费用和高的使用寿命。所述至少一个激光二极管在较高的费用和例如转换器机构的光出射面的小的尺寸情况下具有高的亮度。附加地，例如实施为hl-led的发光二极管的光、所述至少一个激光二极管的光和必要时前照灯的其他led光源的光的色位叠加。

在激光源中存在由于激光二极管的光学诱导引起的破坏的所谓的cod风险(光学灾变损伤catastrophicopticaldamage)。该风险在激光源中是大的，从而通常通过使用多个激光源给出冗余度。通过在本发明的范围中至少一个发光二极管和至少一个激光源的优选设置的组合，可以即使在一个激光二极管的cod失效(光学灾变损伤catastrophicopticaldamage)时使所述至少一个发光二极管作为备份起作用并且此外允许可靠的乘车旅行(故障保护情况failsafe-condition)。

通过所述至少一个发光二极管的光出射面的较大的尺寸，可以出现dmd芯片的一定的侧向的或在上/下面设置的普照。dmd芯片是集光率限定的构造元件，其依赖于光输入耦合并且借此还有光输出耦合的小的光束发散。激光源和在本发明的范围中至少一个发光二极管和至少一个激光源的优选设置的组合非常良好适合于该光学的要求。输入耦合按照数字的微镜的dmd类型和倾转轴线有利地竖直地从下面或倾斜侧向从下面进行。

图3示出一种实施例，其中，两个用作为激光增强光源的第二光源设置有两个配置的第二光学机构8。此外如在第一实施例中，作为发光二极管(led)、尤其是作为hl-led构成的第一光源2设置有配置的第一光学机构4。在该实施例中，hl-led部分地也用于前区照明。为此，在dmd芯片之前设置环境镜像，其与dmd镜的可用光位置作用类似。在暗光位置中，入射到dmd微镜上的光束流转向到吸收器上。

为每个所述光源(激光增强部或hl-led)配置有光学机构4、8，因为所述光源彼此间隔开地设置并且其在dmd芯片上的映射(abbildung)应该叠加成希望的目标光分布。因为争取达到不均匀的光分布，可以借此实现，尽可能少的光束流必须转向到吸收器上。附加地在dmd芯片上的该不均匀的光分布归结于前照灯的需求，其中,高的光强在hv(消失点在无限远)中或对于远光灯分布是需要的，但同时在前区中可以以显著小的光强工作，因为在这里不允许超过前照灯光分布的法律上的最大值。

在图4中描绘的实施例中，转换器机构6构成为反射转换陶瓷。除了构成为hl-led的第一光源2，设置转换器机构6，所述转换器机构承担将蓝色的激光射束部分转换成黄色的光并且然后总体上由反射的和散射的蓝色的激光和部分转换的黄色的光产生白的颜色印象。该白的颜色印象应该通过用于照明的中间的角度范围产生。

构成为反射转换陶瓷的转换器机构6通过适合的层构造热膨胀一致地可靠固定到处于其下的导热元件上。蓝色的激光射束从上面以相对于陶瓷法线15°和88°之间的角度侧向掠过地指向到陶瓷上。蓝色的激光可以在此从至少一个激光源、尤其是至少一个单独的激光二极管、激光二极管棒、激光二极管棒的堆叠、激光器排列或激光器阵列出发并且通过合适的光学的机构如透镜和/或反射器和/或棱镜或类似物转向到处于反射转换陶瓷上的焦点上。

图5和图6阐明光在微镜装置1上的入射和反射，所述微镜装置具有对角设置的微偏转轴线。在此图5示出，入射到dmd芯片上的光12侧向倾斜从下面入射到dmd芯片上并且在此例如穿过第一和/或第二光学机构4、8。在图6中，附加于入射到微镜装置1上的光12也描绘由微镜装置1反射的光13，所述光在图6中向下延伸。图6此外示例性地示出配置给第一和/或第二光源的第一和/或第二光学机构4、8以及示意性表示的第三光学机构14，反射的光13在从前照灯中出射之前穿过通过所述第三光学机构。

在图7中描绘微镜装置1，其具有垂直设置的偏转轴线和方形的、矩形的、菱形的或平行四边形的微镜。对应地，用于输入耦合的第一和/或第二光学机构4、8侧向定位。当光学机构4、8设置在dmd芯片之下并且这时微镜阵列的偏转轴线水平延伸时，给出相应的布置结构。

在图8和图9中描绘的实施形式中，设置两个第一光源2和两个第二光源3。在此可以如在其他的实施例中，第一光源2具有分别至少一个发光二极管并且第二光源3具有分别至少一个激光二极管。

在此，两个第二光源3在中央设置并且在中间在dmd芯片的中央(在这里翻转到显示平面中以用于较好的可视化显示)产生较强或较弱膨胀的、作为热点构成的入射区域11。入射区域11可以圆或椭圆或三角形或梯形地设计。图9阐明配置的第一和第二光学机构4、8的对应的布置结构。

图10示出一种实施形式，其中，构成为透射转换陶瓷的转换器机构6和dmd芯片面之间的距离显著小于在按照图1的实施形式中。从所述至少一个第二光源3出发的激光射束的映射由分离机构9屏蔽地以配置的、例如构成为双凸透镜的第二光学机构8实现。

透射转换陶瓷在该实施例中以三个或八个激光二极管照射，所述激光二极管在共同的冷却体15上与作为hl-led构成的第一光源2一起设置。hl-led同样具有自身的第一光学机构4，所述第一光学机构引起从hl-led出发的光到整个dmd芯片上的映射。在此部分遮暗通过激光输入耦合光路发生，这是可接受的，因为尤其是车辆的第二前照灯叠加部分遮暗部的区域。

图11示出前照灯的一种实施形式的细节，其中，至少一个第二光源3作为激光器排列或激光二极管棒实施。在此为半导体激光器的每个发射器配置透镜阵列29的一个透镜7，其中，透镜7的光轴优选在焦点中相交，所述焦点尤其是设置在转换器机构的区域中。

按照本发明的前照灯的操控可以通过高清矩阵电子系统进行，其中其他交通参与者、尤其是在前行驶的或迎面来的交通参与者通过摄相机或其他传感器系统检测。由前照灯产生的光分布可以除了交通状况、拓扑结构、天气条件、顾客要求、导航提示、例如用于夜间行车的平视显示器等效物之外也还用于为驾驶员可视化地显示车辆宽度的建筑工地光或用于通讯目的。在此，自主的或自动化的行驶状态是可能的。此外可以为驾驶员和其他的交通参与者可视化显示回避路线。此外进行标记的光或高清抗眩目的阵列远光灯是可能的。

在图12中示出四个不同的以按照本发明的前照灯的实施形式可产生的远光灯分布。在此，远光灯分布的每个示出的水平剖面16、17、18、19分别只对于正的或只对于负的角度示出。然而远光灯分布的每个水平剖面16、17、18、19应该分别跨过0°线镜像对称地继续延伸。

通过水平剖面16描述的远光灯分布基本上具有按照ece规程最大地允许的照明强度。远光灯分布在此在行车道中心集中，具有仅大约2°(参看箭头20)与0°线远离的fwhm(半最大值全宽度fullwidthhalfmaximum)。

通过水平剖面17描述的远光灯分布同样基本上具有按照ece规程最大地允许的照明强度。然而远光灯分布在此显著较宽，具有大约6°(参看箭头21)与0°线远离的fwhm(半最大值全宽度fullwidthhalfmaximum)。

通过水平剖面18描述的远光灯分布基本上具有最小需要的照明强度。远光灯分布在此相对窄地，具有仅大约4°(参看箭头22)从0°线远离的fwhm(半最大值全宽度fullwidthhalfmaximum)。

通过水平剖面19描述的远光灯分布同样基本上具有最小需要的照明强度。远光灯分布在此相对宽，具有大约8°(参看箭头23)从0°线远离的fwhm(半最大值全宽度fullwidthhalfmaximum)。

在图13中示出两个不同的以按照本发明的前照灯的实施形式可产生的远光灯分布。通过垂直剖面24阐明的远光灯分布基本上具有按照ece规程最大地允许的照明强度。所述远光灯分布在此沿垂直的方向在大的角度范围上延伸，从而例如也照亮还明显在行车道上方设置的物体。

而通过垂直剖面25描述的远光灯分布基本上具有最小需要的照明强度。所述远光灯分布在此沿竖直的方向在较小的角度范围上延伸。

在图14中描绘的、利用按照本发明的前照灯的实施形式可产生的远光灯分布26在示意性表示的道路27上在行车道中心中相对集中。与此相反，在图15表示的远光灯分布28相对宽并且也照亮处于道路旁边的区域。

附图标记列表

1数字的微镜装置

2第一光源

3第二光源

4第一光学机构

5激光二极管

6转换器机构

7透镜

8第二光学机构

9分离机构

10从第一光源2出发的光的入射区域

11从第二光源3出发的光的入射区域

12入射到微镜装置1上的光

13由微镜装置1反射的光

14第三光学机构

15冷却体

16远光灯分布的水平剖面

17远光灯分布的水平剖面

18远光灯分布的水平剖面

19远光灯分布的水平剖面

20用于阐明fwhm的箭头

21用于阐明fwhm的箭头

22用于阐明fwhm的箭头

23用于阐明fwhm的箭头

24远光灯分布的垂直剖面

25远光灯分布的垂直剖面

26远光灯分布

27道路

28远光灯分布

29透镜阵列