本發(fā)明涉及一種用于控制機動車前照燈的方法，該機動車前照燈至少包括激光二極管和分配給該激光二極管的光轉換件，其中光轉換件的與光圖像的不同區(qū)域相對應的區(qū)域可被激光二極管的光束周期地且用不同強度地照明。此外，本發(fā)明涉及一種機動車前照燈，所述機動車前照燈具有：至少一個關于其光強度可設定的激光二極管，該激光二極管的激光束能夠掃描式地引導到光轉換件上，以便在該光轉換件上產生光亮圖像，該光亮圖像通過成像系統(tǒng)作為光圖像被投影到車道上；和光掃描器的偏轉鏡，該偏轉鏡能夠根據(jù)確定的控制特I生曲線沿著至少一個坐標方向偏轉；以及激光控制器和分配給該激光控制器的計算單元。

背景技術：

在現(xiàn)有技術中不同類型的機動車前照燈是已知的，其中在近年來主要使用具有放電燈和鹵素光源的前照燈。出于節(jié)省能量的原因和為了進一步減小機動車前照燈的空間需求，增加地試驗使用激光二極管、如半導體激光器，因為所述激光二極管對此是有利的。為了使激光能夠用于機動車前照燈，在此利用激光二極管來照射光轉換件、所謂的磷光體轉換器，由此激發(fā)該磷光體轉換器來發(fā)射可見光。磷光體轉換器在這里可以是光不可通過的，在這種情況下，激光被引導到磷光體轉換器的發(fā)射側上。替代地，光轉換件可以是透射型的，在該光轉換件的情況下激光束被引導到磷光體轉換器的背側上，并且在另一側、即發(fā)射側上作為轉換過的光被發(fā)射。

在所謂的靜態(tài)系統(tǒng)中，激光束不能移動地對準磷光體轉換器。與此相反，在所謂的動態(tài)系統(tǒng)中，用來激發(fā)磷光體轉換器的一個激光束或者多個激光束借助擺動鏡在磷光體轉換器上移動，使得對于眼睛而言產生了光圖像，該光圖像對應于磷光體轉換器的外形或者光轉換件的由激光束所照亮的區(qū)域。激光束因此掃描該光轉換件，該光轉換件在當前照射區(qū)域內發(fā)射可見范圍內的光，其中由于激光束的相對高的掃描速度，人眼察覺到連續(xù)的照明，并且不能識別閃爍或者閃光。光轉換件的光通過反射器和/或透鏡系統(tǒng)來發(fā)射到機動車前方。由此能夠實現(xiàn)確定的光功能或者光功能的精確明暗界限、諸如遠光、近光等等。

為了實現(xiàn)復合的光圖像并且尤其為了實現(xiàn)動態(tài)光功能、諸如有適應性的遠光，光圖像由許多不同的不連續(xù)的區(qū)域、所謂的像素構成，在這些像素中能夠實現(xiàn)不同的照明強度。不同照明強度由光轉換件的在光轉換件的與光圖像的像素相對應的不同區(qū)域、即光轉換件的像素內的不同強度照明或者照射來產生，其中所述的反射器和/或透鏡系統(tǒng)用來相應地清晰地在機動車前方的區(qū)域內對光轉換件的不同的不連續(xù)的區(qū)域進行成像。

為了在光轉換件中實現(xiàn)不同照明強度，原則上提供兩種可能性。一方面，可以根據(jù)像素來不同地設定激光二極管的光強度，該像素基于擺動偏轉鏡的當前位置正好利用激光二極管的光來照射或者可以照射。在這種方法中，通常在控制技術上僅僅設置激光二極管光強度的幾個不多的等級。例如，激光二極管根據(jù)其相應位置可以用激光二極管的最大光強度的0％、50％或者100％來運行。但是，大多的是，在光圖像中明顯更高數(shù)量的不同亮度等級是必要的，以便滿足對現(xiàn)代機動車技術的要求。例如256個亮度等級是值得期望的，為此在所述第一種可能性中也必須能夠設定激光二極管的256個亮度等級，但是這在實踐中由于伴隨著激光二極管的可能的亮度等級的數(shù)量增加而來的控制技術費用和由于增加的功率損耗以及最后也由于相應電路的電磁屏蔽的重大問題而不可行。只要成功通過在光轉換件的不同區(qū)域或者像素內的激光束以例如256個分級來設定光轉換件的相對照明持續(xù)時間，那么這根據(jù)第二種可能性利用激光二極管的兩個亮度等級已經(jīng)可以實現(xiàn)。這一方面可以在像素掃描時通過激光二極管的光脈沖來實現(xiàn)，使得像素例如僅僅一半時間被照射(結果是50％照明強度能夠由人眼覺察)或者激光束的掃描周期足夠小，即激光束的掃描頻率選擇得足夠高，以便能夠基于許多掃描循環(huán)來設定在各個像素內的不同的相對照射持續(xù)時間。所述的許多掃描循環(huán)或者所述的高掃描頻率涉及光圖像構建的最小頻率或者基本周期，也必須為具有最小亮度等級的像素確保該最小頻率或者基本周期，以便確保對于人眼來講是均勻的無閃光的光圖像，當相應像素即使在另外的像素的激光束的多倍掃描頻率下也利用僅一個光脈沖來照射時，產生該最小亮度等級。例如這種基本周期為1/200秒，在這種情況下最小頻率為200Hz(赫茲)。在這種情況下掃描頻率的翻倍意味著，所有像素可以用400Hz的頻率來照射，即激光束可以在1/200秒的基本周期內兩次掃描每個像素。如果像素也兩次被照明，產生了100％的亮度，則像素僅被一次照明，產生50％的亮度。換句話說，因此除了像素也完全沒有被照明(像素保持黑暗)的可能性之外，相對照明持續(xù)時間的兩個等級是可以的。

為了實現(xiàn)所述的高數(shù)量的亮度等級，兩個方法具有其極限，因為一方面在激光二極管暗淡時、即在設定許多不同的光功率時產生了相對高的功率損耗并且因此產生了大的放熱，如這已經(jīng)在更上面說明的那樣。但是另一方面不可能的是，足夠短且準確產生激光脈沖，以便只基于相對照明持續(xù)時間實現(xiàn)所述的高數(shù)量的亮度等級。另外，一個周期內的掃描循環(huán)也不能無限地成倍增加，因為在這里偏轉系統(tǒng)、通常是已經(jīng)提到的擺動鏡將到達其機械極限。

技術實現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的任務是如下地進一步改進開始所提及的方法，以便在具有由激光二極管和光轉換件構成的系統(tǒng)的機動車前照燈的情況下在光圖像內可以顯示高數(shù)量的亮度等級。

為了解決所述任務，根據(jù)本發(fā)明的方法從開始提及的類型的方法出發(fā)如下地來進一步發(fā)展，即在光轉換件的與光圖像的不同區(qū)域相對應的區(qū)域內的照明強度同時不僅通過不同區(qū)域的相對照明持續(xù)時間而且通過激光二極管在光轉換件的與光圖像的不同區(qū)域相對應的區(qū)域內的不同光強度來設定。為了實現(xiàn)大數(shù)量的亮度等級，根據(jù)本發(fā)明，通過控制相對照明持續(xù)時間的照明強度控制效果與通過控制激光二極管光強度的照明強度控制效果相結合。掃描周期的每次減半導致亮度等級的翻倍，所述亮度等級能夠單獨通過光轉換件的與光圖像的不同區(qū)域相對應的區(qū)域的可實現(xiàn)的不同的相對照明持續(xù)時間來表示，就像激光二極管的可設定的光強度的數(shù)量的每次翻倍導致可實現(xiàn)的亮度等級的這種翻倍。通過這種方式，產生不同亮度等級的兩個所述類型的缺點可以保持得小。在表1中示出，掃描頻率關于基本周期的每次翻倍如何引起可顯示的亮度等級的翻倍。

表1

原則上，激光二極管的光束可以沿著每個任意的圖案在光轉換件上引導。但是，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選變形如下地操作，使得激光二極管的光束沿著行和/或列照明光轉換件，由此實現(xiàn)有效的光引導，該光引導允許盡可能高的掃描速度。

優(yōu)選地，光束沿著行和/或列來回移動，使得不需要偏轉鏡的空轉，以便在一個周期過去之后又返回到起點上。在光束來回移動時，邊緣處的像素在光束反轉時可能很短地連續(xù)地被照明，為此以后僅以大的時間間隔，直到光束運行到另一個邊緣并且又返回。為了考慮這種情況并且為了避免極端情況，因此可以優(yōu)選地規(guī)定，像素內的為了實現(xiàn)相對照明持續(xù)時間所需要的光脈沖不連續(xù)地而是分布在基本周期上地被發(fā)送。

優(yōu)選地如下操作，使得激光二極管的光束借助活動的偏轉鏡被引導到光轉換件上，盡管激光二極管光束的偏轉件的每個其它形狀也是可設想的，諸如借助活動的棱鏡。

尤其地，偏轉鏡是MEMS微掃描器的一部分，如這對應于本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式。MEMS微掃描器的特征在于高掃描頻率的精確可實現(xiàn)性，這結合本發(fā)明有利于實現(xiàn)許多的亮度等級。

但是，替代地，可以電磁地驅動偏轉鏡，如這對應于本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施例方式。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，在激光二極管上可設定至少三個光強度、尤其是激光二極管的最大光強度的100％、50％和0％。

根據(jù)本發(fā)明的機動車前照燈從開始提及的類型的機動車前照燈出發(fā)，其特征在于，計算單元被設立用于執(zhí)行剛才所描述的方法。

附圖說明

借助附圖中的圖來解釋根據(jù)本發(fā)明的方法。在附圖中：

圖1示出了使用根據(jù)本發(fā)明的方法的機動車前照燈的主要部件；

圖2示出了用來控制機動車前照燈的非根據(jù)本發(fā)明的方法的圖解，在該方法中，照明強度通過激光二極管的變化的光強度來設定；

圖3a-3c示出了非根據(jù)本發(fā)明的方法的圖解，在所述方法中，照明強度通過每個周期不同區(qū)域的相對照明持續(xù)時間來設定；

圖4示出了在執(zhí)行根據(jù)圖3c的控制方法時光圖像中的結果；

圖5示出根據(jù)本發(fā)明的方法的圖示。

具體實施方式

現(xiàn)在參照圖1，詳細解釋本發(fā)明的實施例。尤其是示出了對于根據(jù)本發(fā)明的前照燈重要的部件，其中清楚的是，機動車前照燈還包括許多其它部件，這些部件可以實現(xiàn)其合適地用在機動車、如尤其轎車或者摩托車中。前照燈的光技術上的起點是激光二極管1，該激光二極管發(fā)出激光束2，并且激光控制器3分配給該激光二極管，其中所述控制器3用來供電以及監(jiān)控激光發(fā)射或者例如用來控制溫度，并且還被設立用于調制所發(fā)射的激光束的強度。結合本發(fā)明，“調制”被理解成，在接通和切斷的意義上可以連續(xù)地或脈沖地改變激光二極管的強度。重要的是，根據(jù)后面詳細描述的鏡處于哪個角度位置上，可以改變光功率。附加地還存在一定時間內接通和切斷的可能性。用于通過掃描激光束來產生圖像的動態(tài)控制方案的示例例如在本申請人的文獻AT 514633中予以描述。激光二極管1的控制信號用Us來表示。

激光控制器3在其側又從中央計算單元4得到信號，傳感器信號s₁、s_i、s_n可以輸送給該中央計算單元。這些信號例如可以一方面是把遠光切換成近光的切換指令，或者另一方面是例如由傳感器S1…Sn、如攝像機所記錄的信號，這些傳感器檢測車道上的照明情況、環(huán)境條件和/或目標。信號也可以來自機動車-機動車-通信信息。在這里示意性也被示為方框的計算單元4可以完全或者部分地被包含在前照燈中，并且尤其也用來執(zhí)行本發(fā)明的更下面描述的方法。

激光二極管1例如發(fā)出藍光或者UV光，其中激光二極管后置于準直光學裝置5以及聚焦光學裝置6。此外，光學裝置的構造取決于所使用的激光二極管的類型、數(shù)量和空間布置，取決于所需要的射束質量，以及取決于光轉換元件上的所希望的激光光斑大小。

被聚焦的或者被成形的激光束2’到達光掃描器7，并且由偏轉鏡10反射到在本示例中構造為發(fā)光面的光轉換元件8上，該光轉換元件8例如以已知的方式具有用來進行光轉換的磷光體。磷光體將例如藍光或者UV光轉換成“白”光。結合本發(fā)明，“磷光體”通常理解成以下材料或者材料混合物，所述材料或者材料混合物將一種波長的光轉換成另一種波長的光或者波長混合的光，尤其轉換成“白”光，這可以歸入術語“波長轉換”下。

使用發(fā)光顏料，其中初始波長一般比所發(fā)射的波長混合更短并且因此更高能。所希望的白光印象在此通過相加的顏色混合來產生。在此，“白光”被理解為這樣的光譜組成的光，該光對于人來說引起顏色印象“白色”。術語“光”當然不局限于對于人眼可見的輻射。對于光轉換件例如考慮光陶瓷，其是透明陶瓷、諸如YAG：Ce(利用鈰摻雜的釔-鋁-石榴石)。

在此應該看得出來，在附圖中光轉換件8作為磷光體面示出，掃描激光束2或者多個掃描激光束在該磷光體面上產生圖像，該圖像從磷光體的這側出發(fā)地被投影。但是也可以的是，使用透光的磷光體，在透光的磷光體的情況下，來自背離投影透鏡的側的激光束2產生圖像，其中然而發(fā)射側位于光轉換件的朝向投影透鏡的側上。因此不僅反射光路而且透射光路都是可能的，其中最后也不排除反射光路和透射光路的混合。

在本示例中繞著兩個軸線進行擺動的偏轉鏡10由鏡控制器9借助運行信號ax、ay來控制，并且例如在兩個相互垂直的方向x、y上偏轉。鏡控制器9也由計算單元4控制，以便可以調節(jié)偏轉鏡10的擺動幅度和其瞬間角速度，其中也可以調節(jié)繞著相應軸線的非對稱擺動。偏轉鏡的控制器是已知的，并且可以以各種各樣的方式來實現(xiàn)，例如靜電學的或者電動力學的。在本發(fā)明的所測試的實施方式中，偏轉鏡10沿著x方向繞著第一旋轉軸線10x進行偏轉，并且沿著y方向繞著第二旋轉軸線10y進行偏轉，并且其最大的擺幅根據(jù)其控制引起在所產生的照明圖像中的例如沿著x方向+/-35和沿著y方向-12到+6的偏轉，其中鏡偏轉為這些值的一半。

偏轉鏡10的位置適宜地借助位置信號pr反饋給鏡控制器9和/或計算單元4。應當看得出來，盡管優(yōu)選使用偏轉鏡，但是也可以使用其它的射束偏轉裝置、諸如活動的棱鏡。

激光束6因此在光轉換件8上進行掃描，該光轉換件一般是平坦的，但是不必是平坦的，并且產生了具有預先確定的光分布的照明圖像11。該照明圖像11現(xiàn)在利用成像系統(tǒng)12作為光圖像11’被投影到車道13上。在此，激光二極管以高頻脈動地或者連續(xù)地控制，使得當這要求特殊地形或者車道情況時，例如當通過一個或者多個傳感器S1…Sn檢測到行人或者迎面而來的機動車并且與此相應地期望改變車道照明的光圖像11’的幾何形狀和/或強度時，根據(jù)偏轉鏡10的位置，任意的光分布、例如遠光/近光不僅是可以調節(jié)的，而且是可以迅速改變的。成像系統(tǒng)12在這里簡化地作為透鏡示出。

術語“車道”在這里被用來簡化地示出，因為它顯然依賴于當?shù)貤l件，即光圖像11’實際是否位于車道上或者也此外延伸。原側上，圖像11’根據(jù)有關標準對應于到垂直面上的投影，所述標準涉及機動車照明技術。

在圖2和其它圖中現(xiàn)在簡化地針對僅僅三個像素示出光轉換件8上的照明示意圖。在圖2中，光轉換件8的與光圖像的不同區(qū)域相對應的不同區(qū)域或者像素周期性地利用1/200秒的周期持續(xù)時間來掃描，其中激光二極管關于其在不同像素內的光強度、即在1/200秒的周期內進行不同的設定，即不同區(qū)域內的照明強度通過變化的光強度來進行設定。在圖2中所示的示例中，在像素1內設定激光二極管1的最大光強度的25％的光強度，在像素2內設定激光二極管1的最大光強度的100％的光強度，并且在像素3內設定激光二極管1的最大光強度的75％的光強度，所述設定即使在多次、在本示例中四次掃描光轉換件8的情況下也保持不變。總之，在像素1內由此產生了25％的亮度，在像素2內產生100％的亮度，并且在像素3內產生75％的亮度。

在圖3a至3c中示出了通過不同區(qū)域的相對照明持續(xù)時間來設定照明強度的不同的可能性。在圖3a中，光轉換件8的與光圖像的不同區(qū)域相對應的不同區(qū)域或者像素周期性地同樣利用1/200秒的周期持續(xù)時間來進行掃描，其中激光二極管關于其光強度僅在激光二極管的最大光強度的0％和100％之間進行設定。但是，為了實現(xiàn)與圖2中的示例相對應的照明強度，像素1僅以以下時間的25％照射，在該時間內激光束通過像素1。像素2在100％的通過時間期間被照射，并且像素3在75％的通過時間期間被照射。這在圖3a中可以基于以下識別，光強度在通過像素1的25％之后下降到激光二極管1的最大光強度的0％，在通過像素2時保持在激光二極管1的最大光強度的100％，并且在通過像素3時在通過75％之后下降到激光二極管1的最大光強度的0％。因此對于人眼而言在各個像素內產生相對亮度印象，所述亮度印象與所提及的相對照射時間相對應。這種方法稱為脈寬調制。

在圖3b中，像素同樣以如在圖3a的示例中的相對照射時間的大小來照射，但是照射在這里作為四次的脈寬調制來進行，這導致更均勻的光圖像。通過所有像素的周期再次為1/200秒，其中示出了四次相同的通過。因此，對于人眼而言在各個像素內又產生了以下亮度印象，所述亮度印象與所提及的相對照射時間相對應。

在圖3a和3b中示出了脈寬調制方法，在所述脈寬調制方法中，在各個像素內分別同樣地執(zhí)行脈寬調制。這個原理的拋棄示出在圖3c中，根據(jù)該原理，在各個像素內在激光束每次通過時設定相同的照明強度。在圖3c中，光轉換件8的像素在1/200秒的持續(xù)時間內通過四次，即以四倍的掃描頻率通過，其中像素1僅僅在第一次通過內用全功率照射，像素2在所有的四次通過中用全功率進行照射，并且像素3在三次通過中用全功率進行照射。又產生了如在根據(jù)圖3a和3b的示例中的相對照射強度，其中可以發(fā)出更慢節(jié)拍的光脈沖，并且通過光轉換件8的四次通過掃描可以設定相對照射持續(xù)時間。

在圖4中以另一種形式示出了圖3c的照射順序。

在圖5中，根據(jù)本發(fā)明，不僅通過不同區(qū)域的相對照明持續(xù)時間，而且通過激光二極管的變化的光強度來設定在光轉換件8的與光圖像的不同區(qū)域相對應的區(qū)域內的照明強度。相對照明持續(xù)時間的設定根據(jù)下面的方法來進行，該方法結合圖3c來解釋，其中激光二極管1不僅可以被接通和切斷，而且激光二極管1的最大光強度的50％是附加地可設定的。光強度的這個附加等級允許在相同數(shù)量的可顯示的亮度等級的情況下的掃描頻率的減半。