車両用の照明装置

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【発明の名称】	車両用の照明装置
【発明者】	【氏名】ヴァンサントミネー
【要約】	【課題】マトリックスに分配されて配置された多数の半導体光源と、該半導体光源から送り出された光の光路における少なくとも１つの光学的に作用するエレメントとを有する車両用の照明装置を改良し、種々異なる光機能の間での切換えが簡単な形式で行われ得るようにすること。【解決手段】マトリックスにおいて種々異なる部分領域が規定され、該部分領域に半導体光源（１０）の部分量が配置されており、種々異なる部分領域の半導体光源が互いに無関係に稼働可能であり、半導体光源から発せられる光の光路に絞りとレンズとが配置されてお入り、相応する部分領域の半導体光源を稼働させることで、種々の光機能の間の切換えが簡単な形式で行われること。

【特許請求の範囲】
【請求項１】マトリックスに分配された多数の半導体光源（１０）と、該半導体光源から送り出された光の光路における少なくとも１つの光学的に作用するエレメント（１４）とを有する車両用の照明装置において、前記マトリックスの種々異なって規定された部分領域（２２，２４，２６，２８；３０，３２）に配置された半導体光源（１０）が互いに無関係に稼働可能であることを特徴とする、車両用の照明装置。
【請求項２】少なくとも１つの光学的に作用するエレメント（１４）が集光レンズである、請求項１記載の照明装置。
【請求項３】種々異なって規定された部分領域（３０，３２）に配置された半導体光源（１０）の部分量によって、種々異なる色の光が発せられ、半導体光源（１０）の部分量が、照明装置から送り出される光束の所定の色を達成するために稼働可能である、請求項１または２記載の照明装置。
【請求項４】マトリックスにおいて、半導体光源（１０）で非対称の防眩光束を生ぜしめる部分領域（２２）が規定されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】マトリックスにおいて半導体光源（１０）によって、集中した光束を生ぜしめる部分領域（２０）が規定されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の照明装置。
【請求項６】マトリックスにおいて半導体光源（１０）が水平に拡散した光束を生ぜしめる部分領域（２６）が規定されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の照明装置。
【請求項７】マトリックスにおいて半導体光源（１０）が片側へ右又は左へ向けられた光束を生ぜしめる少なくとも１つの部分領域（２８）が規定されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の照明装置。
【請求項８】マトリックスの半導体光源（１０）がコンカーブに湾曲した面に分配されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の照明装置。
【請求項９】半導体光源（１０）と少なくとも１つの光学的に作用するエレメントとの間に絞り（１６）が配置され、この絞り（１６）によって照明装置から送り出された光束の明暗限界が生ぜしめられる、請求項１から８までのいずれか１項記載の照明装置。
【請求項１０】１つの部分領域（２２，２４，２６，２８）の半導体光源（１０）の部分量の稼働から他の部分領域（２２，２４，２６，２８）の半導体光源（１０）の部分量の稼働への切換えを連続的な移行をもって行う、請求項１から９までのいずれか１項記載の照明装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は請求項１に記載した形式の車両用の照明装置から出発している。
【０００２】
【従来の技術】このような照明装置はＤＥ４２２８８９５Ａ１号明細書によって公知である。この照明装置はマトリックスに配置された多数の半導体光源を有している。半導体光源から発せられた光の光路内には円板の形をした光学的に有効なエレメントが配置されている。該エレメントはマイクロスコープ的な大きさのレンズ又はプリズムの形で又はマイクロスコープ的な大きさの屈折グリッドの形で光学的なプロフィルを有している。光学的なプロフィールのマイクロスコープ的な大きさにより、照明装置から送り出される光束は所定の特性を有している。半導体光源は種々異なる色の光を発する。マイクロスコープ的な光学的な大きさによって、異なる半導体光源から送り出された光の混合が達成されるので、照明装置から発せられる光は白色光となる。しかしこの照明装置から発せられた光は常に同じ特性を有しているので、この照明装置は１つの機能にしか使用することができない。この場合、光束の特性という概念には、光束の光色、その方向、到達距離、拡散幅及び外光束によって得られる照明強度分布が纏められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は照明装置から発せられる光束の特性を変え、照明装置が種々の機能のために使用できるようにすることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、マトリックスに分配された多数の半導体光源と、該半導体光源から送り出された光の光路における少なくとも１つの光学的に作用するエレメントとを有する車両用の照明装置において、前記マトリックスの種々異なって規定された部分領域に配置された半導体光源が互いに無関係に稼働可能であることによって解決された。
【０００５】従属請求項には本発明による照明装置の有利な実施態様と発展的な構成が開示されている。請求項３の構成は、種々異なる光色の光束の送り出しを可能にするので照明装置は例えば多数の異なる信号機能のために又は１つの信号機能のためと前照燈として使用することができる。請求項５の構成は照明装置を、車両の遠隔領域を強く照明する前照燈として使用することを可能にする。請求項６による構成は照明装置を車両の前を幅広く照明する前照燈として使用することを可能にする。これは例えば市街交通における低速での走行及び／又は例えば霧が発生した狭い視界での走行の場合に有利である。請求項７による構成は照明装置を車両の前を片側に寄せて照明する前照燈として使用することを可能にする。これは特にカーブの走行に際して又は車両の左折・右折過程に際して有利である。
【０００６】
【実施例】以下、図面に示した実施例について詳細に説明する。
【０００７】図１には車両、特に自動車の照明装置が示されている。照明装置は車両のフロント端部に配置されており、有利には前照燈として使用される。この場合にはほぼ同じく構成された２つの照明装置がフロント端部に、通常の前照燈のように配置されている。照明装置はマトリックスに分配された多数の半導体光源１０を有している。この場合には半導体光源１０が保持されかつ電気的に接触させられている保持部材１２が設けられていることができる。半導体光源１０は少なくともほぼ一平面内に配置されてるか又はコンカーブに湾曲させられた面又は段付けられた面に亘って分配されている。前記面は例えばほぼ球面状の曲率を有していることができる。半導体光源から送り出された光の光路においては集光レンズの形をした光学的に有効なエレメント１４が配置されている。集光レンズ１４により、半導体光源１０から送り出された、集光レンズ１４を通過する光が束ねられるので、この光束は所定の特性をもって照明装置から送り出される。半導体光源１０と集光レンズ１４との間には絞り１６が配置されていることができる。この絞り１６により、半導体光源１０から送り出された光の１部が遮蔽され、これにより照明装置から発せられる光束の明暗限界が生ぜしめられる。絞り１６は照明装置の光軸１８のほぼ下側に配置されており、集光レンズ１４により上下及び右左方向で反対に結像された絞り１６の上縁１７の位置と形とによって、照明装置から送り出された光束の明暗限界の位置と形とが決定される。
【０００８】照明装置を前照燈だけとして使用する場合には、全部が少なくともほぼは白色光を発する半導体光源１０が使用される。図２においては、第１の実施態様による半導体光源１０のマトリックスが示されている。マトリックスの上では半導体光源１０の部分量が配置されている所定の部分領域が規定されている。この場合、種々異なる部分領域に配置された半導体光源１０はそれぞれ、他の部分領域に配置された半導体光源１０とは無関係に稼働可能である。この場合には、それぞれ１つの部分領域の半導体光源１０又は少なくとも１つの部分領域にてさらに分割された領域の半導体光源１０又は一緒に接触させられ、したがってこれらがその稼働のために個別に制御される必要がなくなっていると有利である。
【０００９】マトリックスの上にはマトリックスの上縁から下へ達しかつマトリックスの垂直な中央軸１９の両側にほぼ対称に配置された、半導体光源１０の部分量を有する第１の部分領域２２が存在している。水平な方向では部分領域２２は完全にはマトリックスの側縁までは達していない。部分領域２２の下縁は例えば照明装置から送り出された光束に与えようとする明暗限界の形を有していることができる。この場合には絞り１６は省略される。明暗限界を生ぜしめる絞り１６が設けられると部分領域２２の下縁は任意の他の形を有していることができる。部分領域２２の半導体光源１０が稼働させられると、この半導体光源１０から送り出された光は非対称的な防眩光束を成し、該防眩光束が照明装置から発せられる。
【００１０】図４には照明装置から間隔をおいて配置された測定スクリーン８０が示されている。この測定スクリーン８０には照明装置の前にある照明されるであろう、走行路が投影されて具現されている。測定スクリーン８０はＶＶで示された垂直な中央平面とＨＨで示された水平な中央平面とを有している。両中央平面は点ＨＶで交差している。半導体光源１０から送り出されかつ照明装置から発せられる光で、測定スクリーン８０の上では、上方に向かって非対称の明暗限界８３，８４で制限された領域８２が照明される。明暗限界は例えば対面交通側つまり右交通の場合には測定スクリーン８０の左側に水平な区分８３を有し、自車交通側、つまり右側交通の場合には測定スクリーン８０の右側に、区分８３から上昇する区分８４を有している。
【００１１】さらにマトリックスの上には半導体光源１０の部分量を有する第２の部分領域２４が規定されていることができる。この部分領域２４は部分領域２２に比べてわずかな大きさを有する。部分領域２４はマトリックスのほぼ中央に配置され、上方に向かってはマトリックスの縁までは達せず、下方へは部分領域２２よりも先まで達している。部分領域２４の半導体光源１０が稼働させられると、該半導体光源１０から送り出された光は集中させられた光束を生ぜしめ、この光束が照明装置から発せられる。集中させられた光束によって領域８２に比してわずかな面積を有しかつ領域の明暗限界８３，８４を部分的に越えた領域８６が測定スクリーン８０にて照明される。集中された光束によってはなかんづく車両の前の遠隔領域が照明される。部分領域２４の半導体光源１０は遠隔光束を発生させるため又は高速のもとでの車両の前の遠隔領域の照明を改善するために稼働させられる。
【００１２】さらにマトリックスの上には、部分領域２２に比べて垂直方向ではわずかな広がりを有するが水平方向では部分領域２２よりも大きい広がりを有する、半導体光源の部分量を備えた第３の部分領域２６が規定されている。部分領域２６はマトリックスの全幅に亘って延在することができる。部分領域２６はマトリックスの上方の縁部から延びているが、部分領域２２の下縁から間隔をおいて終わっている。部分領域２６の下縁はほぼ水平に延びている。部分領域２６の半導体光源１０が稼働させられると、この半導体光源１０から発せられた光により水平方向に拡散した光束が発生させられ、この光束が照明装置から送り出される。水平方向に拡散した光束によっては領域８２に対し水平方向で大きい広がりを有するが垂直方向には領域８２に較べてわずかな広がりしか有しない領域８８が測定スクリーン８０にて照明される。領域８８は上方に向かってはほぼ水平な明暗限界８９により制限されている。該明暗限界８９は領域８２の明暗限界８３，８４の下を延びている。部分領域２６の半導体光源１０は例えば低速の場合又は霧等で可視距離がわずかである場合に稼働させることができる。
【００１３】さらにマトリックスの上にはマトリックスの側縁部の近くに配置された、半導体光源１０の部分量を有する第４の部分領域２８が規定されていることができる。第４の部分領域２８は第１の部分領域２２よりも著しくわずかな広がりを水平方向に有し、部分領域２２の垂直方向の広がりとほぼ同じ大きさの広がりを垂直方向に有している。第４の部分領域２８は第１の部分領域２２とマトリックスの側方縁部との間を延びている。第４の部分領域２８の半導体光源１０が稼働させられると、この半導体光源１０から発せられた光によって片側へ向けられた光束が生ぜしめられ、この光束が照明装置から送り出される。光送出方向で見て左側の第４の部分領域２８の半導体光源１０によっては、領域８２の右に配置されている領域９０が測定スクリーン８０の上で照明される。光走出方向で見て右側の部分領域２８の半導体光源１０によっては領域８２の左に配置された領域９１が測定スクリーン８０の上で照明される。一方の第４の部分領域２８の半導体光源１０は有利には、車両がカーブを通過する際又は右・左折過程に際して稼働せられる。この場合には、送り出された光が屈折した方向又は切込んだ走行方向の照明を行う部分領域２８の半導体光源１０が稼働させられる。さらに両方の第４の部分領域２８の半導体光源１０が稼働させられるようにすることもできる。これは例えば車両の速度が低い場合に、車両の前を大きい幅に亘って照明する場合に有利である。
【００１４】先に述べた種々の光機能の間での切換えは、相応する部分領域２２，２４，２６又は２８の半導体光源１０を稼働させることにより、簡単な形式で行うことができる。このような切換えは手動で車両操縦者によって行うか自動的に制御装置により車両の運転パラメータ、例えば速度及び／又はハンドルの操作量及び／又は他のパラメータ、例えば天候に関連してかつ／又はセンサシステム、例えば対向交通の認識により行うことができる。この場合には１つの部分領域２２，２４，２６，２８の半導体光源１０を他の部分領域の半導体光源の稼働に切換えることは、連続的に又は飛躍的な移行を伴って行うことができる。
【００１５】図３に示されている、照明装置の第２実施例では、マトリックスの上に半導体光源１０の部分量を有する複数の部分領域が規定されている。この場合には種々異なる部分領域の半導体光源１０は種々異なる色の光を発するが、１つの部分領域の半導体光源の光色は統一的である。例えばマトリックスの１つの部分領域３０においては少なくともほぼ白色光を発するように半導体光源１０が配置されていることができる。部分領域３０はマトリックスのもっとも大きい部分を占めることができる。部分領域３２においては有色光、例えば少なくともほぼオレンジ色の光を発する半導体光源１０が配置されている。この場合には照明装置は部分領域３０の半導体光源１０を稼働させると前照燈として使用し、部分領域３２の半導体光源１０を稼働させると例えばウィンカ灯として使用することができる。
【００１６】半導体光源１０としては電流が流れると可視光線を発する光ダイオードを使用することができる。さらに電気的なエネルギをレーザ光線に直接的に変換することを可能にするレーザダイオードを使用することも可能である。又、１つの半導体光源１０が所定の色の光を送出する光発生チップを１つしか有していないようにすることができる。又、選択的に１つの半導体光源１０が色の異なる光を送出する複数のチップ、例えば３つのチップを有するようにすることもできる。この場合、半導体光源１０においては色の混合が行われ、半導体光源１０は全体として少なくともほぼ白色の光を送出する。又、それぞれ１つのチップが赤色の光を、１つのチップが緑色の光を、そして１つのチップが青色の光を発するようにすることもできる。図５においては第１実施態様の半導体光源１０が示されている。この場合には単数又は複数のチップ４０が設けられている。チップ４０はレフレクタ４２により取囲まれ、このレフレクタ４２により、チップ４０から発せられた光が反射させられる。チップ４０から発せられかつレフレクタ４２により反射させられた光の光路には、球面又は非球面状の湾曲を有するレンズの形をした光学的なエレメントが配置されている。レンズ４３によってはチップ４０から送出されかつレフレクタ４２により反射させられた光が集められかつ少なくともほぼ平行に向けられる。さらにレンズ４３はチップ４０から発せられた光の混合を行うので、全体として半導体光源１０によっては少なくともほぼ白色の光が送出させられる。レンズ４３は例えばプラスチックから成ることができ、チップ４０とレフレクタ４２とを取囲む包囲体に構成されていることができる。図６には第２実施態様による半導体光源１０が示されている。この場合のも光を発生させるために単数又は複数のチップ４４が設けられている。チップ４４は包囲体４５により取囲まれており、該包囲体４５は半導体光源１０の背部側において、内面がトータル反射を行うように構成されているので、包囲体４５により、チップ４４から送り出された光が反射させられる。この光は半導体光源１０の前面側に形成された単数又は複数のレンズ４６を通過し、その際に集められる。図７においては第３実施態様による半導体光源１０が示されている。この場合にも単数又は複数のチップ４８が設けられ、該チップ４８がレフレクタ４９で取囲まれており、このレフレクタ４９によりチップ４８から発せられた光が反射させられる。チップ４８から送出されかつレフレクタ４９により反射させられた光の光路には光学的なエレメント５０が配置されている。この光学的なエレメント５０は少なくとも１つの屈折光学的な構造を有し、該構造により通過する光は変向される。有利には光学的なエレメント５０はチップ４８の数と光色とに相応して３つの屈折光学的な構造を有している。該構造はエレメント５０の１つの層又は複数の層に構成されている。この場合、各構造は１つの光色に合わせられているので、この光色の光は規定された形式でこの構造により変向される。光学的なエレメント５０の屈折光学的な構造は例えば屈折グリッドとして構成され、例えばホログラフィックな干渉パターンとしてフォトグラフィックな又はフォトリトグラフィックなプロセスで施されることができる。

【出願人】	【識別番号】３９００２３７１１【氏名又は名称】ローベルトボツシユゲゼルシヤフトミツトベシユレンクテルハフツング【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴＢＯＳＣＨＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴＭＩＴＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥＲＨＡＦＴＵＮＧ
【出願日】	平成１３年２月２７日（２００１．２．２７）
【代理人】	【識別番号】１０００６１８１５【弁理士】【氏名又は名称】矢野敏雄（外４名）
【公開番号】	特開２００１－２６６６２０（Ｐ２００１－２６６６２０Ａ）
【公開日】	平成１３年９月２８日（２００１．９．２８）
【出願番号】	特願２００１－５３０５１（Ｐ２００１－５３０５１）