本發(fā)明涉及用于借助于機動車前燈在道路上生成光分布的方法，在所述方法中將至少一個激光射束借助于至少一個所操控的射束偏轉裝置以在至少一個坐標方向上掃描的方式定向到光轉換裝置上，以便在所述光轉換裝置處生成光圖像，所述光圖像借助于投影光學器件被投影到道路上，其中所述至少一個激光射束的強度能夠被調制。

本發(fā)明還涉及用于機動車的前燈，所述前燈具有至少一個激光光源，所述激光光源能夠借助于操控裝置和處理單元來調制以及所述激光光源的激光射束通過由射束偏轉操控裝置操控的射束偏轉裝置被定向到至少一個光轉換裝置上，所述光轉換裝置具有用于轉換光的磷光材料，并且所述前燈還包括用于將在至少一個光轉換裝置處生成的光圖像投影到道路上的投影系統(tǒng)。

背景技術：

在機動車中激光光源的使用當前在重要性方面提高，因為激光二極管實現(xiàn)更通用的以及更有效的解決方案，由此除了關于功能性的新可能性之外，光束的發(fā)光二極管和前燈的光輸出也可以被顯著增加。

然而，在已知的解決方案中，不發(fā)射直接的激光射束以便避免由于極端地被聚束的高功率光射束而危及人和其它生物。更確切地說，激光射束被引導到居間的轉換器上，所述轉換器包含發(fā)光轉換材料或簡稱“磷光體”，并且所述激光射束尤其是通過該光轉換裝置從例如藍光轉換成優(yōu)選地“白”光，使得在與散射的激光輻射的疊加中產生合法的白光印象。

EP 2 063 170 A2公開了在引言中所提到的類型的用于機動車的前燈，在所述前燈中為了利用不炫目的自適應主射束對道路進行照明，能夠根據(jù)其它道路使用者或根據(jù)環(huán)境參數(shù)、比如安裝了所述前燈的機動車的速度、城市/鄉(xiāng)村/高速公路環(huán)境、天氣、曙暮光狀況等等而省略特定的區(qū)域。激光的射束通過能夠在兩個空間方向上被移動的微鏡被定向到發(fā)光表面上，所述發(fā)光表面包含用于將激光轉換成優(yōu)選地白光的磷光體。發(fā)光表面的光圖像借助于透鏡被投影到道路中。

當通過投影透鏡或另一投影光學器件來使光圖像成像時，發(fā)生透鏡誤差，尤其所謂的“自然照明下降”和“漸暈”。

自然照明下降通過cos⁴(α)定律來描述，所述定律表明：朝著邊緣的圖像亮度暗至cos⁴(α)倍(α是射束相對于光軸的角度)。

在漸暈的情況下存在對來自光轉換裝置的光圖像的邊緣區(qū)域的射束的遮蔽，由此在邊緣處的圖像亮度比在中間更低。亮度損失的嚴重程度與透鏡系統(tǒng)的孔徑光闌的所使用的幾何尺寸、具體地直徑和/或數(shù)值孔徑相關并且尤其是也與光轉換裝置的輻射特性相關。

然而，在本發(fā)明的該說明書的范圍內，術語“照明下降”將被理解為意指光在圖像的邊緣處的強度的任何下降，不管其產生的物理性質。在“自然照明下降”和由于漸暈引起的變暗之間的理論上的上面所提到的區(qū)別在實踐中以及也在當前情況下是無關緊要的。

DE 102009025678A1描述掃描鏡裝置和用于對用于生成亮度圖案的LED光源或激光光源調光的控制器。半導體光源僅僅通過通/斷開關沿著鏡的來回移動路線被操控。因此公開了一種基本的控制可能性，但是沒有提到用于校正成像錯誤的對光強度根據(jù)掃描鏡裝置的位置的可變控制。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的現(xiàn)在在于創(chuàng)建如下方法，所述方法實現(xiàn)照明下降的完全的或者至少廣泛的補償。也將創(chuàng)建一種前燈，利用所述前燈至少很大程度上抵消該照明下降。

所述目的利用在引言中所指定的類型的方法來實現(xiàn)，在所述方法中根據(jù)本發(fā)明為了校正所述照明下降，根據(jù)所指定的函數(shù)在朝在光轉換裝置上所生成的光圖像的邊緣的方向增加強度的意義上改變所述至少一個激光射束的強度。

在一種有利的變型方案中規(guī)定：使所述至少一個激光射束的強度乘以坐標相關的校正因子。

這里，也可能適宜的是，為了校正根據(jù)cos⁴α定律的照明下降，使所述至少一個激光射束的強度乘以校正因子δ(x,y)的倒數(shù)，其中，其中并且，g是磷光體和投影光學器件之間的光程，A、B是鏡振動的幅度，并且ω_x、ω_y是鏡振動在坐標方向x、y上的頻率。

在另一方面，也可能有利的是，為了校正由于漸暈引起的照明下降，使用校正因子，其中點坐標(x,y)相對于光軸。

在一種適宜的變型方案中可以規(guī)定：至少在水平方向x上執(zhí)行用于校正照明下降的對強度的改變。

在另一種推薦的變型方案中規(guī)定：射束偏轉裝置具有至少一個微鏡，所述微鏡能夠圍繞至少一個軸旋轉，以及具有激光光源，所述激光光源根據(jù)所述至少一個微鏡的角位置來生成至少一個光束。

在此情況下適宜的是，以對應于在相應的坐標方向上的機械固有頻率的頻率來操控所述微鏡。

所陳述的問題也利用上面所提到的類型的前燈來解決，在所述前燈中根據(jù)本發(fā)明，除了改變所指定的光分布之外，處理單元被配置用于借助于操控裝置根據(jù)所指定的函數(shù)在增強光圖像的邊緣的方向上的強度的意義上來改變所述激光光源的射束的強度，所述光圖像在光轉換裝置上生成。

這里，可能有利的是，處理單元通過操控裝置被配置用于使操控電流以及因此激光射束強度乘以坐標相關的校正因子。

此外適宜的是，為了校正根據(jù)cos⁴α定律的照明下降，處理單元被配置用于使所述至少一個激光射束的強度乘以校正因子δ(x,y)的倒數(shù)，其中 ，其中并且，g是磷光體和投影光學器件之間的光程，A、B是鏡振動的幅度，并且ω_x、ω_y是鏡振動在坐標方向x、y上的頻率。

另一方面，有利地規(guī)定：為了校正由于漸暈引起的照明下降，所述處理單元被配置用于使所述至少一個激光射束的強度乘以校正因子，其中點坐標(x,y)相對于光軸。

在一種適宜的變型方案中可以規(guī)定：射束偏轉裝置具有至少一個微鏡，所述微鏡能夠圍繞軸旋轉，并且關于所述鏡的角位置的位置信號被饋送到處理單元，以便調制所述激光光源，所述激光光源根據(jù)所述至少一個微鏡的角位置來生成所述至少一個光束。

這里推薦：射束偏轉操控裝置被設計用于將至少一個驅動信號輸出到至少一個微鏡，所述驅動信號的頻率對應于所述微鏡在相應的坐標方向上的機械固有頻率。

附圖說明

以下基于在附圖中所說明的示范性實施例來更詳細地解釋本發(fā)明連同另外的優(yōu)點，在附圖中：

圖1以示意圖示出前燈的對于本發(fā)明來說必要的組件以及組件之間的關系，

圖2a、2b和2c示意性地示出在磷光體上所生成的光圖像的投影的情況下射束走向以及邊緣射束，以及

圖3與圖1類似地示意性地示出光轉換裝置的磷光體上的示范性的掃描路徑。

具體實施方式

參照圖1，現(xiàn)在將更詳細地解釋本發(fā)明的一個示范性實施例。尤其說明對于根據(jù)本發(fā)明的前燈來說重要的部件，其中清楚的是，機動車前燈也包含很多其它部件，所述部件實現(xiàn)所述前燈在機動車、尤其比如汽車或摩托車中的適當使用。就光而言，所述前燈的出發(fā)點是激光光源1，所述激光光源輸出激光射束2，并且給所述激光光源分配了激光操控裝置3，其中該操控裝置3用于供電以及也用于監(jiān)視激光發(fā)射或者例如用于溫度控制以及也被配置用于調制所輻照的激光射束的強度。術語“調制”應結合本發(fā)明被理解為意指：激光光源的強度可以或者連續(xù)地或者在接通和切斷的意義上以脈沖的方式被改變。必要的是，可以根據(jù)下面進一步更詳細地描述的鏡的角位置來類似地動態(tài)地改變光輸出。此外，還存在如下可能性：針對某一時間段接通以及切斷激光，以便不對所定義的區(qū)域進行照明或遮住所定義的區(qū)域。用于通過掃描激光射束來生成圖像的動態(tài)操控方案的示例例如以申請人的名義的、申請日為2013年7月16日的奧地利專利申請A 50454/2013中予以描述。

激光光源在實踐中經(jīng)常包含多個激光二極管，例如六個激光二極管，例如每個為1瓦特，以便實現(xiàn)所期望的輸出或所要求的光通量。激光光源1的操控電流用I_s表示。

激光操控裝置3又從中央處理單元4接收信號，傳感器信號s₁…s_i…s_n可以被饋送到所述中央處理單元。這些信號可以是例如用于從主射束切換到近光束的切換命令，或者可以是例如由傳感器S₁…S_n、比如攝像機記錄的信號，所述傳感器檢測照明狀況、環(huán)境條件和/或道路上的物體。這些信號也可以源于車輛-車輛通信信息。

激光光源1例如輸出藍光或UV光，其中激光光源被布置在準直光學器件5和聚焦光學器件6的上游。光學器件的設計尤其與所使用的激光二極管的類型、數(shù)量和空間放置有關，與必需的射束質量有關，以及與在光轉換裝置處的所期望的激光光斑大小有關。

所聚焦的和/或所成形的激光射束2'接觸微鏡7并且被反射到光轉換裝置8上，所述光轉換裝置在當前的示例中被形成為發(fā)光表面并且例如如已知的那樣包括用于光轉換的磷光體。所述磷光體例如將藍光或UV光轉換成“白”光。結合本發(fā)明，“磷光體”一般被理解為意指物質或物質混合物，所述物質或物質混合物將一種波長的光轉換成另一波長或波長混合的光、尤其轉換成“白”光，這可以根據(jù)表述“波長轉換”被包括在內。

使用發(fā)光染料，其中起始波長一般比所發(fā)射的波長混合更短并且因此更高能。所期望的白光印象這里通過加色混合來產生。這里，“白光”被理解為意指光譜組成的光，所述光給人留下顏色“白”的印象。術語“光”當然不限于對于人眼可見的輻射。針對光轉換裝置例如考慮光學陶瓷，也就是說透明的陶瓷，比如YAG:Ce（摻鈰的釔鋁石榴石）。

在此時應注意的是，在附圖中光轉換裝置被示出為磷光體表面，在所述磷光體表面上，一個掃描激光射束或多個掃描激光射束生成圖像，所述圖像從磷光體的該側開始被投影。然而，也可以使用半透明的磷光體，在所述半透明的磷光體的情況下來自背對投影透鏡的側的激光射束生成圖像，其中然而輻照側處于光轉換裝置的面朝投影透鏡的側上。因此，反射以及透射射束路徑都是可能的，其中最后也不排除反射和透射射束路徑的混合。

在當前的示例中圍繞兩個軸振動的微鏡7由鏡操控裝置9借助于驅動信號a_x、a_y來操控并且例如被使得在兩個彼此正交的方向x、y上以恒定的頻率振動，但是在很多情況下在x方向和y方向上以不同頻率振動，其中這些振動尤其可以對應于微鏡在相應的軸上的機械固有頻率。在以靜電方式工作的微鏡的情況下大約150伏特的相對高的驅動電壓是必需的。偏轉操控裝置9也由處理單元4來控制，以便能夠調整微鏡7的振動幅度，其中圍繞相應的軸的不對稱的振動也可以被設定。微鏡的操控是已知的并且可以以很多方式來執(zhí)行，例如以靜電方式或以電動力方式來執(zhí)行。在本發(fā)明的所測試的實施例的情況下，微鏡7例如在x方向上圍繞第一振動軸10x以20kHz的頻率振動并且在y方向上圍繞第二振動軸10y以400Hz的頻率振動，并且其最大擺動根據(jù)其操控導致所得到的光圖像例如在x方向上的+/-35°以及在y方向上的-12°至+6°的偏差，其中鏡偏轉是這些值的一半。如下實施例也是可能的，在所述實施例中在兩個坐標方向上的振動頻率是相同的。

微鏡7的位置適宜地借助于位置信號p_r被傳送到偏轉操控裝置9和/或處理單元4。應注意的是，盡管微鏡的使用是優(yōu)選的，但是其它射束偏轉裝置、比如可移動的棱鏡也可以被使用。

因此，激光射束6在光轉換裝置8上掃描光圖像11，所述光圖像具有指定的光分布，所述光轉換裝置一般是平的，但是不必是平的。光圖像11然后利用投影系統(tǒng)12作為光圖像11'被投影到道路13上。這里，激光光源以高頻率以脈沖方式或連續(xù)地被操控，使得任何光分布不僅可以被調整（例如主射束/近光束），而且當由于特殊的地形或道路情況而要求時，例如當行人或接近的車輛被所述傳感器S₁…S_n中的一個或多個檢測到并且相應地期望改變道路照明的光圖像11'的幾何尺寸和/或強度時可以根據(jù)微鏡的位置快速地被改變。投影系統(tǒng)12這里以簡化的方式作為透鏡予以說明，其中限定孔徑用12A表示，所述限定孔徑例如可以是透鏡架的限定。

術語“道路”這里被用于簡化的表示，因為當然其與關于光圖像11'是實際上處于道路上還是也延伸到道路之外的當?shù)貭顩r有關。原則上，圖像11'對應于垂直面上的投影，所述投影符合于涉及機動車照明技術的有關標準。

如已經(jīng)在引言中提到的，由于有缺陷的投影系統(tǒng)在所投影的圖像中產生亮度的降低，這是對于所有光學系統(tǒng)來說固有的以及在攝影術中眾所周知的麻煩事。

為了成功地彌補在引言中所解釋的照明下降的問題，現(xiàn)在規(guī)定：為了校正照明下降，除了改變上面所討論的光分布之外，根據(jù)所指定的函數(shù)在朝在所述光轉換裝置8上所生成的光圖像11的邊緣的方向增加強度的意義上改變激光射束2的強度。

cos⁴(α)定律描述已經(jīng)在引言中被提到的所謂的“自然照明下降”，據(jù)此朝著邊緣的圖像亮度暗至cos⁴(α)倍（α是相對于光軸的角度）。因此，圖像的中心之外的角度α中的圖像亮度I(α)是

I(α) = I₀·cos⁴(α)，其中I₀是在圖像的中間的亮度。

在圖2a、2b和2c中以簡化的方式說明導致漸暈的幾何情況，其中附圖標記8表示光轉換裝置，12表示透鏡，所述透鏡表示投影光學器件，其中θ₀是穿過成像透鏡的入射光瞳的射束的最大孔徑角。其描述從物點到光軸的一側的所接受的射束。給這種射束分配了孔徑角θ(α)，所述孔徑角與偏轉角度α相關。

射束v表示在中心的恰好缺乏漸暈的邊緣射束；因此，最大可用數(shù)值孔徑由孔徑角θ₀來定義。如果激光射束現(xiàn)在在被置于光軸的一側的點16處遇到射束，則另一射束θ(x,y)由投影系統(tǒng)、例如透鏡穿過限制、即漸暈光闌12A被投影到道路上。為了強調該不同的射束的區(qū)別，與點16相關聯(lián)的邊緣射束用v'表示?？捎霉馔勘贿吘壣涫鴙'減少，并且這在當前情況下通過校正來補償。

從光轉換裝置8的磷光體上的偏轉點(x,y)開始的每個漸暈的射束集具有朝著成像透鏡12的入射孔徑在x方向和y方向上不同大小的射束寬度。沿著這些正交的方向所分配的角度通過成像透鏡的已知焦距來計算：孔徑角θ(α)=θ(x,y)可以以第一近似被表示為這兩個角度值的算數(shù)平均。這種平均例如被用于橢圓激光光斑的激光分類中。

在漸暈的情況下存在對來自光轉換裝置的光圖像的邊緣區(qū)域的射束的遮蔽，由此在邊緣處的圖像亮度比在中間更低。亮度損失的嚴重程度與所使用的幾何尺寸相關并且尤其也與光轉換裝置的輻照特性相關。

為了抵消由于漸暈引起的照明下降，例如使用校正因子ε：

其中I是在點(x,y)處的光強度，并且n是傳播介質的折射率。

在圖2c中以簡化的方式說明了cos⁴(α)定律的效應。所述定律描述由入射光瞳的透視變形引起的朝著像場的邊緣的衰減，并且已長期為本領域技術人員所知。該效應對所投影的光圖像的影響在當前情況下通過校正來補償。為了抵消自然照明下降，可以使用校正因子δ，其中使激光射束的強度乘以校正因子δ(x,y)的倒數(shù)，其中 ，其中并且，g是磷光體和投影光學器件之間的光程，A、B是鏡振動的幅度，并且ω_x、ω_y是鏡振動在坐標方向x、y上的頻率。在實踐中，激光光源1的電源電流利用兩個校正因子ε(x,y)和δ(x,y)來校正，這導致相應地被適配的校正因子。

在圖3中，為了改進的說明，例如已示出了采樣過程，其中出發(fā)點是根據(jù)圖1的圖示。在光轉換裝置8的磷光體上的光圖像11的放大的圖示中，可以看到逐行掃描，其中15表示關于坐標x和y的原點，具體地表示投影系統(tǒng)12的光軸與光轉換裝置的平面的交點，所述磷光體處于所述平面上，并且16表示具有坐標(x,y)的一般點，具體地表示激光射束的各自的沖擊點，關系tan(α) = 適用于所述點。

當激光光源中的每個激光二極管可以單獨地被操控時，不同地被分配的沖擊點也可以在所有情況下利用所適配的校正因子來調制。一般地，通過用如下方式調制操控電流I_s來改變激光射束的強度，即，使操控電流乘以位置相關的校正因子。

如上面所討論的，照明下降的起因對于補償該照明下降來說是相當次要的。在實踐中，根據(jù)經(jīng)驗確定這種校正值γ，相關性被存儲在表格中，并且使這些值在存儲器14中可用于處理單元，所述存儲器連同其它信息可以包含這些校正值或者用于校正照明下降的校正表格。

磷光體的實際輻照特性的根據(jù)經(jīng)驗所確定的、例如由于磷光體的所選擇的幾何尺寸對摻雜的密度波動的影響同樣可以通過相應的校正值來加以考慮。

在另一變型方案中，整個系統(tǒng)被劃分成兩個相同結構的激光射束生成單元并且設置有兩個微鏡，所述微鏡各自在兩個坐標方向上振動。一個激光單元例如被定位在成像透鏡的光軸之上，并且第二激光單元被定位在成像透鏡的光軸之下。由于該鏡像的布置，相應的鏡操控裝置的協(xié)調被簡化，因為僅僅符號的改變必須被考慮，其中這種實施例增加磷光體上的激光輸出。

盡管已呈現(xiàn)了圍繞兩個軸振動的微鏡的優(yōu)選的示范性實施例，但也可以使用兩個微鏡，所述微鏡中的一個圍繞軸A振動而所述微鏡中的另一個圍繞軸B振動。第一微鏡被分配激光光源并且生成光圖像圖案，所述光圖像圖案可以一維地被掃描，例如水平地延伸的行圖像。第二微鏡圍繞與軸A正交地定向的軸B振動，并且將由第一鏡所產生的行與該行的延展成直角地移動，使得能夠二維地被改變的完整的行圖像在光轉換裝置上被產生。這可以帶來關于兩個微鏡上的輸出分布的優(yōu)點，但是這里可能遇到關于兩個半系統(tǒng)的調整的問題。在此情況下，多個偏置調整的激光射束可以朝著此類型的微鏡被定向，所述微鏡于是生成重疊的或直接鄰近的光帶。具有僅僅一個單微鏡的實施例也是可設想的，在所述實施例中例如激光射束逆著前燈的主輻照方向直接接觸微鏡，所述微鏡然后將激光射束偏轉到磷光體上，光穿過所述磷光體。然而，劃分成兩組激光光源以及使用兩個微鏡帶來關于緊湊的構造以及能夠良好地被管理的散熱的優(yōu)點，尤其是因為微鏡的可能的熱負荷是有限的。