用于机动车辆的光模块和设置有这种模块的照明和/或信号指示装置的制作方法

本发明尤其涉及一种用于机动车辆的光模块以及一种设置有这种模块的照明和/或信号指示装置。

背景技术：

优选的申请涉及用于车辆设备的机动车辆工业，特别是用于生成能够发射光束的装置的机动车辆工业，能够发射光束也称为照明和/或信号指示功能，该功能通常符合规定。例如，本发明可以允许生成像素化类型的优选地高分辨率的光束，该光束特别用于信号指示和/或用于参与车辆前部的照明功能。它可用于在出射光的投影表面附近显示象形图。

机动车辆的信号指示灯和/或照明灯是包括一个或更多个光源和包围灯的外透镜的光装置。以简化的方式，光源发射光线，以便形成引导向外透镜的光束，从而生成将光透射到车辆外部的照射表面。这些功能必须尤其符合光强度和能见度的角度方面的规定。迄今为止已知的照明和信号指示模块设计用于发射，例如：

-向下引导的近光束，该近光束有时仍称为低光(dipped-beam)，并且在行车道上存在其他车辆的情况下使用；

-没有截止部的远光束，远光束的特征在于车辆的轴线处有最大照明；

-雾灯光束，该雾灯光束的特征在于平坦的截止部和极大的照明宽度；

-用于城市环流的信号指示束，也称为城镇光(townlight)。

在某些情况下，这些传统功能最近已演变成更复杂的功能，例如，根据车辆的方向盘的旋转进行调节的一个或多个防眩远光束。

近光束必须既能够实现照明质量，又能够使得由周围车辆生成的光通量引起的阻碍不存在或减少由周围车辆生成的光通量引起的阻碍。目前，因为水平线上方的照明可能会阻碍迎面而来的车辆的驾驶员，所以为此目的近光束基本上被限定尤其依赖截止部而在束的顶部特别具有称为“弯折部(kink)”的弯曲部分，以便精确地限制或避免在水平线上方的照明并最好设计被禁止的光投影区域。

最近，已经开发出允许显示象形图的功能的前照灯，这对于指示例如用于驾驶员的信息非常有用。因此，为了说明起见，可以在所采用的路线的行车道上显示箭头，以突出与转弯或优选的方向改变有关的信息。显然，象形图的形状不受本发明的限制。

从专利文献usa12008/0198372中已知一种用于将光束投影到车辆前方的装置，该装置包括基于微反射镜的矩阵的像素化的数字成像系统。即使它允许投影图案，特别是象形图，这种发射像素化束的技术也不能令人满意地与调节照明功能相关地一体形成。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的至少部分缺点。

根据一个方面，本发明涉及一种用于机动车辆的光模块，该用于机动车辆的光模块被构造为生成输出束，并包括光源、像素化的数字成像系统、以及光学装置，该光学装置沿起源自光源的光线的路径插入在光源与像素化的数字成像系统之间，以便将源自光源的光线的至少一部分透射到像素化的数字成像表面的冲击表面。有利地，光学装置包括：第一部分，被构造为光学地处理源自光源的光线的第一部分；以及第二部分，被构造为光学地处理源自光源的光线的、与光线的第一部分不同的第二部分，且光学装置的第一部分构造成生成第一输出束，该第一输出束在冲击表面上具有光的第一空间分布。光学装置的第二部分被构造为生成第二输出束，该第二输出束在冲击表面上具有与第一分布不同的光的第二空间分布。

因此，用于像素化系统并且特别是用于微反射镜的矩阵的单个光源可用于区分对像素化系统上的冲击表面的照射。在模块的输出端处，光聚集可以根据空间的区域而不同。例如，有利地在像素化系统的面的受限区域中生成更大的光聚集度，以在模块的输出端处在朝向光学轴线定位的投影光束的区域中生成更强烈的照射，同时在其他地方，特别是在周边部分，保持光聚集度的良好的均匀性。

根据另一方面，本发明还涉及一种用于机动车辆的配备有至少一个光模块的照明和/或信号指示装置。

该装置可以包括至少一个附加模块，该至少一个附加模块包括被构造为生成近光束的基础光束的附加模块和被构造为生成远光束的基础光束的附加模块中的至少一个。

因此，像素化的束可以是一个或甚至多个其他束的有效补充。特别地，在优选情况下，该装置包括构造成生成近光束的基础光束的附加模块和构造成生成远光束的基础光束的附加模块，并且其中模块的输出束与远光束的基础光束和近光束的基础光束部分地重叠。

本发明还涉及一种配备有根据本发明的至少一个模块和/或一个装置的车辆。

根据特别有利的实施例，第一空间分布在定中在冲击表面上并覆盖冲击表面的至少50％的封闭轮廓区域中具有均匀的光强度。这种分布特别适用于补充近光束。

可选地，第二空间分布具有达到最大光聚集度区域的增加的光强度。这可以允许创建最大照射点。优选地，最大光聚集度区域中的光强度大于第一空间分布的最大光强度；由此生成可能的最高最大光等级。

可选地，最大光聚集度区域包括冲击表面的中心。

根据一个实施例，光学装置的第二部分被构造为朝向输出屈光部反射光线。因此执行第一光学过程。这种光学模式是反射式的。

有利地，光学装置的第一部分被构造为朝向输出屈光部透射光线。因此，光学处理优选地不包括反射，并且可以与第一部分的反射不同。这种光学模式是折射式的。

在一个实施例中，光学装置包括光学单元，该光学单元包括第一面以及与第一面相反的第二面，该第一面形成用于源自光源的光线的输入屈光部，并且设置有包括底部和侧壁的腔，该第二面形成用于光线的输出屈光部，该单元被构造成朝向第二面反射经由侧壁进入光学单元的光线的至少一部分，并且朝向第二面透射经由底部进入光学单元的光线的至少一部分。

这使得能够以结构简单的方式区分两个分布。

可选地，所述光学单元被构造为通过全内反射朝向所述第二面反射经由所述侧壁进入光学单元的光线的至少一部分。

或者，所述光学单元被构造为通过在所述光学单元的外壁的反射表面上反射，朝向所述第二面反射经由所述侧壁进入光学单元的光线的至少一部分。因此不需要提供反射表面。

可能地，光学单元是整体形成的单个部件。

在特定情况下，光学装置包括光学单元，该光学单元包括用于源自光源的光线的输入屈光部和与光学单元分离的至少一个附加光学元件。这可以允许区分由光学装置的各个部件执行的光学功能。

根据非限制性情况，光学单元被构造为在出射时准直至少部分光线，并且附加光学元件被构造为聚集准直的光线。

优选地，像素化的数字成像系统包括微反射镜的矩阵。

有利地，光源包括矩形发光面，该矩形发光面优选地设置有至少一个发光二极管。这优选地允许在发射光时适应像素化的成像系统的冲击表面的形状。

例如，发光面与冲击表面类似。或者，第一部分和第二部分构造成在发光面和冲击表面之间生成变形影像。

输出光束可以构造为投影至少一个象形图图案。

附图说明

借助于示例性描述和附图将更好地理解本发明的其他特征和优点，其中：

-图1示出了具有用于投影象形图的区域的光束的在车辆前方的投影图；

-图2示出了各种光束的在车辆前方在垂直于光学轴线放置的虚构竖直屏幕上的投影的分布的示例；

-图3示出了根据本发明的可能的光分布；

-图4示出了可以根据本发明生成的另一光分布；

-图5示出了源自图3和图4的光分布的组合；

-图6示出了在非限制性示例中的本发明的模块的示意性剖视图；

-图7示出了可以用在模块的光学装置中的光学单元的透视图；

-图8示出了在一个实施例中光线通过光学装置的路径；

-图9示出了另一实施例中光线通过光学装置的路径；

-图10示出了另一实施例中光线通过光学装置的路径。

具体实施方式

除非另外特别说明，否则对于给定实施例详细描述的技术特征可以与在通过非限制性示例描述的其他实施例的背景中描述的技术特征组合。

在下文描述的特征中，关于竖直性、水平性和横向性或其等效物的术语与照明模块旨在安装在车辆中的位置有关。在整个本说明书中使用术语“竖直的”和“水平的”来表示沿垂直于水平平面的定向的方向(对于术语“竖直的”)，和沿着平行于水平平面的定向的方向(对于术语“水平的”)。它们应在车辆中的装置的操作状态下被考虑。使用这些词并不意味着在本发明中排除了围绕竖直方向和水平方向的微小变化。例如，相对于这些方向的大约+或-10°的倾斜在本文中被认为是围绕两个优先方向的微小变化。

本发明的装置至少包括允许生成像素化类型的束的模块，但是还优选地通过至少一个其他模块能够投影至少一个其他束。因此，本发明的装置可以是复杂的并且关联多个模块，这些模块也可以可选地共用多个构件。

图1示出了车辆1，在车辆1前面投影束，例如近光束(或甚至远光束)。图1还示出了在区域3中产生像素化束发射的可能性。这对于生成象形图图案特别有利。可以投影单个象形图。还可以同时或替代地显示多个象形图。在所示的示例中，基础束2和像素化束3的同时投影允许生成近光束。

在本发明的范围内，近光束被理解为在行车道上或附近存在迎面而来的车辆和/或跟随的车辆和/或其他元素(个人，障碍物等)时使用的光束。该束具有平均向下的方向。可选地，其特征在于，在沿着另一个方向的循环侧向下倾斜1％的平面上方缺少光，并且在沿着相同方向的循环侧相对于先前的平面倾斜15°的另一平面上方缺少光，根据欧洲法规，这两个平面限定了截止部。该上部的向下的截止部的目的是避免在车辆前方或道路边缘上延伸的道路场景中存在其他用户眩目。先前源自单个前照灯的近光束经历了演变，近光束功能能够与仍被认为是本发明意义上的近光束功能的其他照明特征关联。这尤其包括以下功能：

-afs(“先进前照明系统”)束，该afs束特别地提供其他类型的束。它特别涉及用于弯道照明的称为bl(弯道灯)的功能，bl可以被分解为用于可移动弯道照明的称为dbl(动态弯道灯)的功能和用于固定弯道照明的称为fbl(固定弯道灯)的功能；

-用于城镇照明的城镇光束。此功能加宽了近光束类型的束，同时略微缩小了其范围；

-用于高速公路照明的高速公路光束，高速公路光束执行高速公路功能。该功能通过将近光束的光通量聚集在所考虑的前照灯装置的光学轴线附近来增加近光束的范围。

-用于高架照明的高架光束。此功能改变了典型的近光束，使得位于道路上方的高架标志通过近光束被令人满意地照射；

-用于恶劣天气照明的awl束(恶劣天气灯)。

基础远光束的目的是照射车辆前方的场景的、但也在很长的距离内的、通常大约200米的较宽范围。由于其照明功能，该光束主要位于水平线上方。例如，它可以具有略微上升的光学照明轴线。

该装置还能够通过前面描述的那些特征或者除了前面描述的那些特征之外的特征实现其它的照明功能。

如前所述，本发明的一个方面涉及一种模块，该模块允许通过控制成像系统在有效投影束的构造方面提供极大的灵活性的情况下生成像素化类型的输出束，即该输出束通过像素化的数字成像系统处理。术语“像素化的数字成像系统”、“像素化的光线成像系统”或它们的等同物限定了发射光束的系统，所述光束由多个子光束形成，每个子光束能够独立于其他子光束地被控制。这些系统可以是例如微反射镜的矩阵、液晶装置、数字光处理(dlp)技术。微反射镜的矩阵也称为“数字微反射镜装置”(dmd)。每个可独立控制的子光束形成像素化的光线。微反射镜的矩阵的控制由控制电子设备执行。每个微反射镜优选地具有两个操作位置。一个位置被称为有效位置，对应于微反射镜的允许入射光束朝向输出屈光部反射的定向。一个位置被称为无效位置，对应于微反射镜的允许入射光束朝向吸收表面(即在与输出屈光部的方向不同的方向上)反射的定向。通常，这种类型的成像系统在称为mems的微机电系统中执行。

以本身已知的方式，光源用于照射像素化的成像系统的冲击表面，例如，微反射镜的矩阵的微反射镜的反射面，以及由像素化的成像系统处理的光线通常借助于光学输出元件(例如前照灯的外透镜或投影透镜)被返回以便投影。通常，本发明特别可以使用发光二极管(通常也称为led)类型的光源。特别地，这些led可以设置有至少一个能够发出具有如下强度的光的芯片，该强度可以有利地根据要执行的照明和/或信号指示功能来调节。此外，术语“光源”在本文中被理解为至少一个基本源(例如led)的组件，至少一个基本源的组件能够生成通量，导致在本发明的模块的输出端处生成至少一个光束。在有利的实施例中，源的输出面具有矩形截面，这对于led芯片是典型的。

可以理解机动车辆领域中像素化束的全部益处以及它们允许的功能的倍减。然而，它们与用于投影其他束的系统同时在车辆中的一体形成仍然很大程度上未被探索。

图2示出了根据本发明的像素化的输出束5与近光束的基础束2和远光束的基础束4的关联的示例。图2示出了近光束通常在其上限处包括截止边缘10，该边缘还能够包括弯折部分11，该弯折部分11用于区分围绕穿过光学轴线7并包括图2中所示的线8的竖直平面的近光束的两个部分。在竖直平面的一侧上，投影较低，以便对迎面而来的车辆有较少的眩目。应注意，近光束沿着水平线6表现出相对扩展，这对应于对于这种类型的功能在该方向上具有均匀光强度的照明的需求。图2中所示的远光束的基础束4就其本身而言通常位于水平线6的上方，并且更加聚集在光学轴线7周围，这表达了对这种功能的远程照明的需求。

因此，近光束需要位于水平线6下方的均匀且显著较宽的束10，而远光束需要高照度和较少横向扩展的束。

图2还示出了对应于生成全光束(包括近光束和远光束)的最大照度的位置的光聚集区域9的位置。通常，意图是该最大值位于水平线之上或其上(但不是更高)和/或优选地位于光学轴线上或包括弯折部分11的侧面上。考虑到图2限定了由水平线6和竖直线8形成的正交坐标系，最大值9位于第二象限。它也可以在光学轴线7上找到。根据一种可能性，该最大值可以在竖直线8上或包括在该线8周围-0.5°至+0.5°的范围。

如图2所示，本发明的可分离方面是生成输出束5，输出束5同时与近光束的基础束2和远光束的基础束4重叠。例如，输出束5因此可用于至少部分地在与基础束2的重叠区域中投影象形图。它还可以用于利用与束4重叠的投影补充远光束。因此，有利地，束5投影在与光学轴线7一体形成的区域中，该区域也能够围绕光学轴线竖直地对称；束5的一个部分也位于水平线6的下方，另一个部分位于水平线的上方。因此，本发明允许利用生成像素化的输出束5的单个像素化的成像系统，在远光束的基础部分4中生成防眩光和动态弯道光功能，并允许在地面写入(groundwriting)中设置有象形图在近光束的基础部分2中的投影。在这种类型的成对的结构中(其中输出束横跨水平线)，输出束5在水平线上方的比例大于50％，优选地在60％和70％之间，使得输出束5有利地覆盖针对其下限在-3°至-2°之间延伸且针对其上限延伸+6°的竖直现场。

此外，束2、4和5的组合有利地允许限定最大光聚集的区域9。

为了实现像素化的束与其他束组合的这种一体形成，本发明提出在用于生成所述束的模块中一体形成光学装置，该光学装置允许处理源自光源的光以便以区分方式分布像素化的成像系统的冲击表面的照明，以特别与执行照明和/或信号指示功能的其他束组合来生成具有最佳照明分布的输出束5。

图3提供了光的第一分布的示例，光的第一分布可用于在对应于光线的在像素化的数字成像系统上的冲击表面的平面中的像素化的束。照明的分布使得光强度在照射区的中心处的非常宽的对应于区域14的区域中基本恒定。优选地，区域14的形状和尺寸对应于成像系统的冲击表面的形状和尺寸。这通常具有基本上矩形的周边，如图3所示。在本发明的一个实施例中，整个照射区由区域14形成，使得光强度在整个投影区域中相同。然而，实际上，通常将在照射区的边界的方向上观察到光强度梯度。这示出了对应于区域14和照射区的轮廓12之间的照射变化区域13的线。优选地，区域13也具有基本上矩形的形状。

仅作为示例，区域14中生成的光强度等级可以大于2.10⁷勒克斯和/或小于4.10⁷勒克斯。

图4提供了在成像系统的冲击表面上的光的第二分布的示例。在这种情况下，与图3不同，沿着最大光聚集度区域16的方向寻求光强度的增加。特别是如果意图是在不位于光学轴线7附近的车辆前方的投影上获得光聚集区域9的情况下，即根据图2示出的示例，这可以放置在照射区的中心处，但这不是限制性的。通过图4的分布，可以替代地获得车辆前方的投影，使得最大光强度9位于光学轴线7附近，从而区域16定中在像素化的数字成像系统的冲击表面上。特别是如果模块枢转时，则这可以被改变。图4示出了朝向利用照射变化区15照射的表面的中心的光强度的逐渐增加。这对应于围绕区域16的同轴线。仅作为示例，区域16中生成的光强度等级可以大于10⁸勒克斯。

如前所述，本发明的可分离方面是形成与区分光分布关联的像素化的束。为此，本发明的优选实施例对应于与图3和图4中所示的光分布的关联。图5中示出了这种关联。图5基本上对应于前两个图的光投影的叠加。因此获得了如区域14所限定的投影的较宽外围区域，其中光强度是均匀的。然而，如区域16所限定的光的一部分(在这种情况下是中心部分)更强烈。

因此，本发明的目的是从单个光源生成多个不同的光分布，有利地是两个不同的光分布，以应用在像素化的数字成像系统的有效表面上，并且在下游，以生成具有复杂的空间分布的像素化的束。为了实现这一点，本发明使用一种光学装置，该光学装置能够根据空间的区部，特别根据成像系统的冲击表面上的冲击点，以区分的方式转换源自光源的光线的分布。

图6示出了包含这种光学装置17的本发明的模块的实施例。

在沿光线的路径的上游到下游的方向上，注意到光源26的存在，光源26可以是先前指出的类型。优选地，光源26被构造成从矩形发射区域在半空间中发射。图6提供了矩形的较长的尺寸，其中较窄的尺寸垂直定位。由光学装置17光学处理由光源26发射的光线的至少一部分。下面将更详细地描述该处理。在光学装置17的输出端处，处理过的光线的至少一部分冲击像素化的数字成像系统的表面，在这种情况下冲击微反射镜的矩阵24。优选地，由所有微反射镜限定的冲击表面是矩形的，具有与图6中所示的较长尺寸对应的较长尺寸和与图6中所示的较窄尺寸对应的垂直的较窄尺寸。优选地，源26的矩形形状和冲击表面的矩形形状是相同的或至少是相似的。以这种方式，便于由光学装置17执行的适应或改变，在源和期望的投影之间存在外表同一性或纵横比。

根据反射镜的定向，光线被反射以参与投影的束或者是无效的。通过这种方式，可以自由地控制像素化的束的构造。在所示的情况下，有效光线被引向光学投影元件25，光学投影元件25通常是投影透镜。

为了改变源自光源26的光束的空间分布，光学装置17包括第一部分以及第二部分，在第一部分中，将处理光源26的一些光线以生成第一空间分布，在第二部分中，将处理光源26的其他光线以生成第二空间分布。在这个意义上，图6的实施例中所示的光学装置17包括具有不同区的光学单元33。优选地，光学单元33是一体地形成的整体组件。它可以包括由例如聚碳酸酯的聚合物材料制成的单元。光学单元33包括设置有腔18的中心区，光源26构造为相对于腔18而发射。光源26可以位于腔18的开口的平面中。腔18包括与光源26直接相对的底部20，以及连接底部20和腔18的开口的侧壁19。与用于放置光源26的区域相反，光学单元33包括输出面22。优选地，光学单元33的位于底部20和输出面22之间的区部形成第一部分，通过该第一部分的光线被光学处理以生成第一空间分布。在所考虑的示例中，底部20和输出面22在对应于第一部分的区域中包括(在这种情况下)在该单元中基本上位于中心的凸面形状。因此，在该区域中，光学单元33用作透镜，该透镜具有为输入屈光部的底部20和为输出屈光部的弧形表面23，并且源自光源26的光线在其中被透射，具有传统的折射效果。由光源26发射的其它光线经由侧壁19进入光学单元33。因此，单元33包括第二部分，第二部分的输入面是侧壁19并且基本上位于由底部20限定的第一部分的周边上，光线的在第二部分中的光学处理与光线的在第一部分中的光学处理不同。在该第二部分中，它们有利地经历反射。根据第一实施例，光学单元33包括反射表面，光线在反射表面上进行反射。它可以在单元33的位于输出面22和腔18外部的外壁21附近包括反射涂层。根据另一个实施例，调节折射率以生成光线的通过单元33的第二部分的全内部透射。图8至图10提供了光学装置17中的光路的更具体的示例。

图7示出了图6的实施例的光学单元33的透视图。可以注意到，有利地，单元33表现出旋转对称性。有利地，底部20定中在对称轴线上。具有区域27和区域28，在区域27附近发生光透射，在区域28附近发生光反射。

图8示出了一些光线的详细视图，该光线的路线在下文中描述。源自源26的光线27a经由由腔18的底部20形成的输入屈光部进入光学装置17的透射区域27中。由环境变化引起的折射改变了光线的倾斜并生成到达输出面22的折射光线27b。可以理解，提供给透射区域27的输入屈光部和输出屈光部的形状允许根据该部分中的第一分布来调节光线的空间分布。例如，这可以通过透镜(例如，双凸透镜)的操作发生，如在示例中那样，生成确定类型的束的聚集。在输出端处，光线27c被引导朝向微反射镜的矩阵的反射镜的反射表面，在该示例中，微反射镜阵的矩阵形成像素化的数字成像系统。

来自源的另一光线28a冲击装置17的光学单元33的侧壁19。环境的变化生成折射光线28b，折射光线28b被引导朝向单元33的外壁21。在这个阶段，它以光线28c的形式反射到单元33的输出面。出射束28d根据光的第二分布被引导朝向微反射镜的矩阵的反射镜。例如，对应于反射光线的光的分布可以更聚集，并且例如可以对应于图4中所示的分布。例如，由光学装置的透射区域生成的光的分布可以更均匀并且可以对应于图3中所示的分布。应当注意，一些光线，例如光线29，可能会丢失。

由于这些光分布是同时的，因此可以获得例如对应于图5的分布的最终分布。在投影至车辆前方的像素化的束上发现相同区别的光分布。应当理解，在该总体光束中，可以自由地控制模块以激活或去激活像素化的束的全部或部分像素。

在图8的情况下，光学装置17是单个部件。显然，该解决方案决不限制本发明。此外，图9提供了替代解决方案，其中光学单元33与附加元件32相关联，以便形成装置17的组件。在该示例中，单元33如前所述根据不同的空间分布生成折射的一些光线的透射和反射的其它光线的透射。在输出端处，光线被准直，因此对应于图9的光线30和31。附加光学元件32用于将光线会聚到微反射镜的矩阵。它可以包括透镜，对于该透镜，输入屈光部和输出屈光部的曲率适于期望的会聚。

图10示出了另一种变型，其中光学装置17是多个部件的形式。这次，光学单元33在反射区域中生成准直光线30，然后准直光线30由附加光学元件32聚集。然而，光学单元33的第一部分通过简单折射的透射起作用，并提供光线27c作为直接聚集至微反射镜的矩阵上的输出。

应注意，前述示例允许生成源自源26的光的同时的两个不同的分布。通过本发明形成两个以上的分布(例如)以生成另外的光聚集点，并非不可想到的。总的来说，多个光学分布由多个反射和折射光学模式生成。

本发明不限于所描述的实施例，而是扩展到根据本发明的精神的任何实施例。

附图标记列表

1.车辆

2.近光束的基础光束

3.象形图区域

4.远光束的基础光束

5.输出束

6.水平线

7.光学轴线

8.竖直线

9.光聚集区域

10.截止边缘

11.弯折部分

12.投影轮廓

13.照射变化区域

14.均匀的照射区域

15.照射变化区域

16.最大光聚集度区域

17.光学装置

18.腔

19.侧壁

20.底部

21.外壁

22.输出面

23.弧形表面

24.微反射镜的矩阵

25.光学投影元件

26.光源

27.透射区域

27a源自光源的光线

27b折射光线

27c出射光线

28.反射区域

28a源自光源的光线

28b折射光线

28c反射光线

28d出射光线

29.丢失的光线

30.准直光线

31.准直光线

32.附加光学元件

33.光学单元