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JP6775430B2 - Lighting equipment and methods for monitoring lighting equipment - Google Patents

Lighting equipment and methods for monitoring lighting equipment Download PDF

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JP6775430B2 JP2017007652A JP2017007652A JP6775430B2 JP 6775430 B2 JP6775430 B2 JP 6775430B2 JP 2017007652 A JP2017007652 A JP 2017007652A JP 2017007652 A JP2017007652 A JP 2017007652A JP 6775430 B2 JP6775430 B2 JP 6775430B2
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Description

本発明は、照明装置及び照明装置を監視するための方法に関する。特に本発明は、光源から放射され配向された光ビームを偏向する偏向装置を含む、照明装置の監視に関する。 The present invention relates to a luminaire and a method for monitoring the luminaire. In particular, the present invention relates to the monitoring of a lighting device, including a deflector that deflects a light beam radiated from a light source and oriented.

背景技術
独国特許出願公開第102011080559号明細書(DE102011080559A1)には、車両用照明装置が開示されている。この照明装置は、光源と、所定の光分布を形成する光案内ユニットとを含んでいる。この光案内ユニットは、ここでは、旋回軸線周りで相互に独立して調整可能な複数のマイクロミラーを備えた偏向面を含んでいる。
Background Technology German Patent Application Publication No. 1020110850559 (DE1020110850559A1) discloses a vehicle lighting device. The illuminator includes a light source and a light guide unit that forms a predetermined light distribution. The light guide unit here includes a deflection plane with multiple micromirrors that can be adjusted independently of each other around the swivel axis.

レーザベースの光モジュールは、例えば自動車用ヘッドライトにも用いられる。その上さらにレーザベースの走査型照明モジュールが、益々多くの適用分野で使用される。ここでは例えばレーザ源からの配向された光ビームが、走査型ミラーシステムを介して変換器への一次元又は二次元の偏向により偏向される。ここでのこの変換器は、通常は単色性の光を、幅広の波長スペクトルに変換し、これによって出射する光は、例えば全体で白色光として現れる。この場合は偏向システムと、レーザ源の同期スイッチングの適切な駆動制御により、様々な適合化された光分布が形成され得る。 Laser-based optical modules are also used, for example, in automotive headlights. Moreover, laser-based scanning illumination modules are used in more and more applications. Here, for example, an oriented light beam from a laser source is deflected by one-dimensional or two-dimensional deflection to the transducer via a scanning mirror system. This transducer here converts normally monochromatic light into a wide wavelength spectrum, and the light emitted by it appears as, for example, white light as a whole. In this case, various adapted light distributions can be formed by the deflection system and proper drive control of the synchronous switching of the laser source.

独国特許出願公開第102011080559号明細書German Patent Application Publication No. 1020110850559

この原理のために、数Wattの領域のレーザ出力が必要である。場合によっては1mm未満の比較的僅かなビーム直径との組み合わせの結果として、高い出力密度が走査型の光ビームにおいて生じる。それ故そのような高エネルギー光ビームの高い潜在的危険性に基づいて、適切な安全性コンセプトが不可欠であり、一部は立法機関による規定がなされている。 Due to this principle, a laser output in the region of several Watts is required. High power densities occur in scanning light beams, optionally as a result of combination with relatively small beam diameters of less than 1 mm. Therefore, based on the high potential hazards of such high energy light beams, a proper safety concept is essential, some of which are regulated by legislative bodies.

発明の開示
本発明の第1の態様によれば、独立請求項1の特徴部分を有する照明装置が得られる。
Disclosure of the Invention According to the first aspect of the present invention, a lighting device having the characteristic portion of the independent claim 1 can be obtained.

ここでの本発明によれば、光源と、偏向装置と、ビームスプリッタと、イメージセンサと、評価装置とを備えた照明装置が得られる。光源は、配向された光ビームを放射するように構成されている。偏向装置は、光源の配向された光ビームを偏向するように構成されている。ビームスプリッタは、偏向装置によって偏向された光ビームの一部を分離するように構成されている。イメージセンサは、ビームスプリッタによって分離された光ビームの一部を検出し、かつ、検出された光ビームに対応する出力信号を供給するように構成されている。評価装置は、イメージセンサによって供給された出力信号を受信し、かつ、イメージセンサから供給された出力信号が所定の目標値から逸脱している場合に、照明装置のエラー機能を検出するように構成されている。 According to the present invention here, a lighting device including a light source, a deflection device, a beam splitter, an image sensor, and an evaluation device can be obtained. The light source is configured to emit an oriented light beam. The deflector is configured to deflect the oriented light beam of the light source. The beam splitter is configured to split a portion of the light beam deflected by the deflector. The image sensor is configured to detect a part of the light beam separated by the beam splitter and supply an output signal corresponding to the detected light beam. The evaluation device is configured to receive the output signal supplied by the image sensor and detect the error function of the lighting device when the output signal supplied from the image sensor deviates from a predetermined target value. Has been done.

本発明のさらなる態様によれば、独立請求項10の特徴部分を有する照明装置を監視するための方法が得られる。 According to a further aspect of the present invention, there is a method for monitoring a lighting device having the feature portion of the independent claim 10.

本発明のこの態様によれば、光源から放射されて配向された光ビームを偏向する偏向装置を備えた照明装置を監視するための方法が得られる。ここでのこの方法は、偏向装置によって偏向された光ビームの一部を分離させるステップと、偏向された光ビームの分離された一部を、イメージセンサによって検出するステップとを含む。さらにこの方法は、偏向された光ビームの、分離されて検出された一部が、所定の目標値から逸脱している場合に、照明装置のエラー機能を検出するステップを含む。 According to this aspect of the present invention, there is a method for monitoring a lighting device including a deflector that deflects a light beam radiated from a light source and oriented. Here, the method includes a step of separating a part of the light beam deflected by the deflector and a step of detecting the separated part of the deflected light beam by an image sensor. The method further includes the step of detecting the error function of the illuminator when the separated and detected portion of the deflected light beam deviates from a predetermined target value.

発明の利点
本発明は、次のような考察を基礎としている。即ち、走査型照明システムにおいて、ビームスプリッタを用いて、走査型の光ビームの一部を分離させ、この走査型の光ビームの分離された一部を、イメージセンサを用いて検出し、評価することである。特にこのイメージセンサは平坦であり、即ち、二次元イメージセンサであり得る。このようにして、走査型の光ビームの完全な検出が可能となる。特にそれにより、配向された光ビームの誤った偏向に起因するエラーが直接検出できるようになる。このようにして、配向された光ビームのための偏向装置の駆動制御の際のエラーを検出することが可能になる。その上さらに、偏向装置の損傷や誤った調整に基づく、配向された光ビームの誤った偏向も、非常に簡単に検出できるようになる。最後に照明装置の動作中の熱的変形などに基づく誤った偏向も、迅速にかつ高い信頼性のもとで識別可能になる。
Advantages of the Invention The present invention is based on the following considerations. That is, in a scanning illumination system, a beam splitter is used to separate a part of the scanning light beam, and the separated part of the scanning light beam is detected and evaluated by using an image sensor. That is. In particular, this image sensor can be flat, i.e., a two-dimensional image sensor. In this way, complete detection of scanning light beams is possible. In particular, it allows direct detection of errors due to incorrect deflection of the oriented light beam. In this way, it is possible to detect errors in driving control of the deflector for the oriented light beam. Moreover, false deflections of the oriented light beam due to damage to the deflector or misalignment can also be detected very easily. Finally, false deflections due to thermal deformation during operation of the luminaire can also be identified quickly and with high reliability.

光ビームが、偏向装置によって偏向された後に、この光ビームの一部が、本発明による照明装置のビームスプリッタによって分離されるので、イメージセンサによって検出され、引き続き評価される画像信号は、照明装置によって出力される光パターンに相応する。それにより、イメージセンサによって検出された光パターンからは、直接的に、コストのかかるさらなる処理ステップなしで、照明パターンを推論することが可能になる。このようにして、照明装置によって出力される照明パターンの特に簡単で効果的な監視が可能になる。 After the light beam is deflected by the deflector, a portion of the light beam is split by the beam splitter of the illuminator according to the invention so that the image signal detected and subsequently evaluated by the image sensor is the illuminator. Corresponds to the light pattern output by. This makes it possible to infer the illumination pattern directly from the light pattern detected by the image sensor, without any additional costly processing steps. In this way, a particularly simple and effective monitoring of the lighting pattern output by the lighting device becomes possible.

光源は、例えばレーザ源であり得る。特に、例えば所定の波長を有するレーザ光を放射する半導体ダイオードに基づくレーザ源が可能である。例えば光源として、400乃至500nmの間の領域、特に450nm前後の領域の青色光を有するレーザ源が可能である。しかしながら、その上さらに任意の他の光源も可能であり、特に任意の他の波長を有するレーザ源も可能である。そのため、例えば、赤外線領域のレーザ源も、又は、紫外線波長領域のレーザ源も、可能である。さらにまた、異なる波長のレーザ源を組み合わせることも可能である。これにより、例えばその光に複数の色成分が含まれている光ビームを供給できるようになる。例えば赤色光(R)、緑色光(G)及び青色光(B)を、1つのRGB光ビームに組み合わせることも可能である。 The light source can be, for example, a laser source. In particular, for example, a laser source based on a semiconductor diode that emits a laser beam having a predetermined wavelength is possible. For example, as a light source, a laser source having blue light in a region between 400 and 500 nm, particularly in a region around 450 nm is possible. However, further any other light source is possible, especially a laser source having any other wavelength. Therefore, for example, a laser source in the infrared region or a laser source in the ultraviolet wavelength region is also possible. Furthermore, it is also possible to combine laser sources of different wavelengths. This makes it possible to supply, for example, a light beam containing a plurality of color components in the light. For example, red light (R), green light (G), and blue light (B) can be combined into one RGB light beam.

一実施形態によれば、照明装置はさらに変換装置を含む。この変換装置は、光源から放射された光ビームの波長を、少なくとも部分的に、少なくとも1つのさらなる波長に変換するように構成されている。照明装置におけるこの種の変換装置によれば、光源の単色性の光を、複数の波長の光に、特に光スペクトルの光に変換することが可能である。このようにして、例えば単色性の青色光を、変換装置を用いて、より幅広の波長スペクトルの光に変換することが可能になり、そのため全体として例えば白色光が現れる。 According to one embodiment, the lighting device further includes a conversion device. The converter is configured to convert the wavelength of the light beam emitted from the light source, at least in part, to at least one additional wavelength. According to this kind of conversion device in a lighting device, it is possible to convert the monochromatic light of a light source into light of a plurality of wavelengths, particularly light of an optical spectrum. In this way, for example, monochromatic blue light can be converted into light having a wider wavelength spectrum by using a conversion device, so that, for example, white light appears as a whole.

一実施形態によれば、変換装置は、偏向装置とビームスプリッタとの間のビームパスに配置されている。このようにして、ビームスプリッタにより、偏向され変換された光が分離され、イメージセンサに供給される。それによりこのイメージセンサは、当該ケースでは、既に変換装置によって変換された光が検出できる。このようにして、イメージセンサ及び後続の評価装置により、変換装置による適正な光変換の検査が可能になる。 According to one embodiment, the converter is located in the beam path between the deflector and the beam splitter. In this way, the beam splitter separates the deflected and converted light and supplies it to the image sensor. Thereby, the image sensor can detect the light already converted by the conversion device in this case. In this way, the image sensor and subsequent evaluation device enable the conversion device to inspect proper optical conversion.

代替的実施形態によれば、ビームスプリッタが偏向装置と変換装置との間に配置されている。このようにして、ビームスプリッタは、光が変換装置によって変換されてしまう前に、走査型の光ビームを分離することができる。それにより、イメージセンサと後続の評価装置とによって、光源から放射された光の1つ又は複数の波長のみを含む、偏向された光ビームの検出を行う。それによりイメージセンサは、特に簡単に、当該光の検出すべき1つ又は複数の波長に設定調整可能になる。 According to an alternative embodiment, a beam splitter is placed between the deflector and the converter. In this way, the beam splitter can split the scanning light beam before the light is converted by the converter. Thereby, the image sensor and the subsequent evaluation device detect a deflected light beam containing only one or more wavelengths of light emitted from the light source. This allows the image sensor to be particularly easily set and adjusted to one or more wavelengths of the light to be detected.

さらなる実施形態によれば、評価装置は、イメージセンサ上の局所的光分布及び/又は光センサによって検出された光の光色を評価するように構成されている。この場合、イメージセンサ上の局所的光分布の評価により、偏向装置の駆動制御におけるエラー又はレーザ源の駆動制御におけるエラーが検出可能になる。その上さらに局所的光分布の評価により、場合によっては誤った同期も検出可能になる。光センサによって検出された光の光色の評価により、即ち、イメージセンサによって検出された波長又は色スペクトルの特定により、例えば変換装置におけるエラーが検出できるようになる。 According to a further embodiment, the evaluation device is configured to evaluate the local light distribution on the image sensor and / or the light color of the light detected by the light sensor. In this case, the evaluation of the local light distribution on the image sensor makes it possible to detect an error in the drive control of the deflection device or an error in the drive control of the laser source. Moreover, evaluation of the local light distribution can detect false synchronization in some cases. By evaluating the light color of the light detected by the light sensor, that is, by specifying the wavelength or color spectrum detected by the image sensor, it becomes possible to detect an error in a converter, for example.

さらなる実施形態によれば、評価装置は、エラー機能が検出された場合に、光源をスイッチオフするように構成されている。このようにして、照明装置においてエラーが検出された場合に、生じ得る潜在的危険性を回避するために、安全なスイッチオフが行われる。 According to a further embodiment, the evaluation device is configured to switch off the light source when an error function is detected. In this way, a safe switch-off is performed to avoid the potential hazards that may arise if an error is detected in the luminaire.

さらなる実施形態によれば、イメージセンサは、二次元イメージセンサとして構成される。特にイメージセンサは、例えばCCD又はCMOSセンサなどのデジタルイメージセンサであってもよい。この場合、イメージセンサは、適用ケースに応じて、専ら1つ以上の所定の波長又は所定の波長スペクトルに対する光強度を検出するイメージセンサとして実施されてもよい。また代替的に、このイメージセンサは、純粋な光強度の他に光色も、即ち、入射光の波長又は波長スペクトルも検出するカラーセンサとして実施されていてもよい。 According to a further embodiment, the image sensor is configured as a two-dimensional image sensor. In particular, the image sensor may be a digital image sensor such as a CCD or CMOS sensor. In this case, the image sensor may be implemented exclusively as an image sensor that detects light intensity with respect to one or more predetermined wavelengths or predetermined wavelength spectra, depending on the application case. Alternatively, the image sensor may be implemented as a color sensor that detects not only pure light intensity but also light color, i.e., the wavelength or wavelength spectrum of incident light.

さらなる実施形態によれば、照明装置は、制御装置を含む。この制御装置は、偏向装置を駆動制御するように構成されている。さらにこの制御装置は、偏向装置の駆動制御を、イメージセンサから供給された出力信号を用いて適合化するように構成されている。このようにして、偏向装置の駆動制御、又は、場合によっては照明装置のさらなる構成要素の駆動制御も、リアルタイムで適合化し、それと共に、生じ得る障害又はエラーを、動作中に既に補償することが可能になる。それにより、例えば温度変化などに基づく偏向中の変動が、リアルタイムで補償可能になる。 According to a further embodiment, the lighting device includes a control device. This control device is configured to drive and control the deflection device. Further, this control device is configured to adapt the drive control of the deflection device by using the output signal supplied from the image sensor. In this way, the drive control of the deflector, or in some cases the drive control of additional components of the luminaire, can also be adapted in real time and, at the same time, compensate for possible failures or errors during operation. It will be possible. As a result, fluctuations during deflection due to, for example, temperature changes can be compensated in real time.

一実施形態によれば、ビームスプリッタは、ビームスプリッタに入射する光の光強度の1%未満を分離するように構成されている。特にビームスプリッタは、ビームスプリッタに入射する光の光強度の0.5%未満又は0.1%未満を分離するように構成され得る。その上さらに、ビームスプリッタによって、光強度のさらに僅かな成分を、例えば0.01%又は場合によっては0.001%のみを分離させることも可能である。その場合、ビームスプリッタは、一実施形態によれば、照明装置の全走査領域に亘って、即ち、偏向装置が配向された光ビームを偏向する完全な領域に亘って、光強度のそれぞれ1つの一定の成分を分離する。また代替的に、偏向装置が、走査領域の所定の部分領域のみにおいて、例えば縁部領域又は走査領域の中心の中央領域のみにおいて、配向された光ビームの光強度の一部を分離することも考えられ得る。 According to one embodiment, the beam splitter is configured to split less than 1% of the light intensity of light incident on the beam splitter. In particular, the beam splitter can be configured to split less than 0.5% or less than 0.1% of the light intensity of the light incident on the beam splitter. Moreover, it is also possible to split even smaller components of light intensity, for example 0.01% or in some cases 0.001%, with a beam splitter. In that case, the beam splitter, according to one embodiment, has one light intensity each over the entire scanning area of the illuminator, i.e., over the complete area where the deflector deflects the oriented light beam. Separate certain components. Alternatively, the deflector may separate part of the light intensity of the oriented light beam only in a predetermined partial region of the scanning region, eg, only in the marginal region or the central region of the center of the scanning region. Can be considered.

一実施形態によれば、偏向装置は、微小電気機械システムを有するマイクロミラー装置を含む。特にこの偏向装置は、微小電気機械システムを用いて、1つのマイクロミラーが2つの空間方向に偏向可能であるマイクロミラー装置を含み得る。代替的に、マイクロミラーがそれぞれ1つの空間方向にのみ偏向可能である、前後に接続された2つのマイクロミラー装置を有する偏向装置も可能である。その上さらに、偏向装置として、光分布が1つの光源によって制御され得る任意のさらなる偏向装置も可能である。特に例えば変調された面密度を有する可変の光分布が可能であるデジタルマイクロミラー装置(digital micro mirror device;DMD)も可能である。 According to one embodiment, the deflector comprises a micromirror device having a microelectromechanical system. In particular, the deflector may include a micromirror device capable of deflecting one micromirror in two spatial directions using a microelectromechanical system. Alternatively, a deflector having two front-rear connected micromirror devices, each of which can deflect only one spatial direction, is also possible. Moreover, as a deflector, any additional deflector whose light distribution can be controlled by one light source is also possible. In particular, for example, a digital micro mirror device (DMD) capable of a variable light distribution having a modulated areal density is also possible.

本発明のさらなる態様によれば、ヘッドライト、特に本発明による照明装置を備えた自動車用のヘッドライトが得られる。その上さらに、可視及び不可視の波長領域における照明システム用のさらなる照明装置も可能である。 According to a further aspect of the present invention, a headlight, particularly a headlight for an automobile provided with a lighting device according to the present invention, can be obtained. Moreover, additional lighting devices for lighting systems in the visible and invisible wavelength regions are also possible.

本発明のさらなる実施形態及び利点は、添付の図面に関連した以下の説明から明らかとなる。 Further embodiments and advantages of the present invention will become apparent from the following description in connection with the accompanying drawings.

一実施形態による照明装置の概略図。The schematic diagram of the lighting apparatus by one Embodiment. さらなる実施形態による照明装置の概略図。Schematic of a lighting device according to a further embodiment. 本発明の一実施形態による方法の基礎にあるフローチャートの概略図。The schematic diagram of the flowchart which is the basis of the method by one Embodiment of this invention.

図1は、一実施形態による照明装置1の概略図を示している。この照明装置1は、光源10と、偏向装置20と、ビームスプリッタ40と、イメージセンサ50と、評価装置60とを含む。その上さらにこの照明装置1は、変換装置30を含み得る。さらにまた複数の光学レンズ又はレンズシステムも可能であるが、但し、それらは本発明のより良い理解のためにほとんど図示されていない。1つの結像レンズ70のみが観察の目的のために示されている。この場合、以下で説明する実施形態においては、同一又は同種の構成要素には、同じ符号が付されている。その上さらに、以下で説明する実施形態は、それらが基本的に矛盾しない限り、相互の任意の組み合わせも可能である。ここでは、説明する実施形態の広範な補足及び変更も、同様に本発明の態様に含まれることを理解されたい。 FIG. 1 shows a schematic view of the lighting device 1 according to one embodiment. The lighting device 1 includes a light source 10, a deflection device 20, a beam splitter 40, an image sensor 50, and an evaluation device 60. Moreover, the illuminator 1 may further include a converter 30. Furthermore, multiple optical lenses or lens systems are also possible, but they are rarely illustrated for a better understanding of the present invention. Only one imaging lens 70 is shown for observation purposes. In this case, in the embodiments described below, the same or similar components are designated by the same reference numerals. Moreover, the embodiments described below are also capable of any combination of each other, as long as they are essentially consistent. It should be understood here that a wide range of supplements and modifications of the embodiments described are also included in aspects of the invention.

光源10は、基本的に、配向された光ビームを放射するように構成されている任意の光源であり得る。特に例えば配向された光ビームが放射されるレーザ源が可能である。そのようなレーザ源は、例えば適切な半導体ダイオードを用いて実現可能である。特に複数の個別の光ビームが1つの共通の配向された光ビームに組み合わせられる配向された光源も可能である。光源10はこの場合、例えば所定の波長の単色性の光を放射し得る。例えばそれは、この場合、可視領域の、例えば400乃至500nmの間の、特に450nm前後の青色波長領域のような単色性の光であり得る。しかしながら、そこから逸脱した波長、特に紫外線波長領域又は赤外線波長領域の単色性の光も同様に可能である。その上さらに光源10は、複数の波長を含んだ光又は1つの波長スペクトルを含んだ光を有する配向された光ビームも放射し得る。特に光源10は、複数の個別の光源素子を含むことが可能であり、それらの光ビームは、光源10内の1つの光ビームに対して、共通の1つの光ビームに組み合わせられる。その場合、個々の光源素子は、全てが同じ波長の光を放射し得るか、又は、代替的に異なる波長を有する光も放射し得る。光源10内で、複数の異なる波長を有する光が組み合わされるならば、これによって、複数の異なる色成分を有する配向された光ビームを供給することが可能である。 The light source 10 can be essentially any light source configured to emit an oriented light beam. In particular, for example, a laser source from which an oriented light beam is emitted is possible. Such a laser source can be realized using, for example, a suitable semiconductor diode. In particular, an oriented light source in which a plurality of individual light beams are combined into one common oriented light beam is also possible. In this case, the light source 10 may emit monochromatic light having a predetermined wavelength, for example. For example, it can be monochromatic light in this case, such as in the visible region, eg, between 400 and 500 nm, especially in the blue wavelength region around 450 nm. However, monochromatic light with wavelengths deviating from it, particularly in the ultraviolet or infrared wavelength region, is also possible. Moreover, the light source 10 may also emit an oriented light beam having light containing a plurality of wavelengths or light containing one wavelength spectrum. In particular, the light source 10 can include a plurality of individual light source elements, and these light beams are combined into one common light beam for one light beam in the light source 10. In that case, the individual light source elements may all emit light of the same wavelength, or may optionally also emit light of different wavelengths. If light having a plurality of different wavelengths is combined in the light source 10, it is possible to supply an oriented light beam having a plurality of different color components.

光源10から放射され配向された光ビームは、この場合、偏向装置20の方向へ配向される。光源10の配向された光ビームは、偏向装置20に入射し、該偏向装置20から1つ又は2つの空間方向へ偏向される。例えば偏向装置20は、1つのマイクロミラーが好ましくは相互に直交関係にある2つの空間方向に偏向するマイクロミラー装置であり得る。その上、さらに2つのマイクロミラーがそれぞれ1つの空間方向に偏向する偏向装置20も可能であり、そのため、これらの2つのマイクロミラーを相前後して接続することにより、同じ様に配向された光ビームを2つの空間方向に偏向することが可能になる。これらのマイクロミラーは、この場合、特に配向された光ビームを所望の空間方向に偏向するために、いわゆる微小電気機械構造(MEMS)によって偏向可能である。これのために対応する微小電気機械構造は、適切な駆動制御回路(図示せず)によって駆動制御可能である。従って、光源10から放射され配向された光ビームが偏向装置20によって所期のように偏向されると、それによって偏向された光ビームは、所定のパターンを走査する。このようにして、配向された光ビームを用いた所期の偏向により、所定の二次元照明パターンが投影可能になる。そのように偏向装置20によって偏向された走査型の光ビームは、引き続き、場合によっては当該光ビームが照明すべき面に入射する前に、光学系70によって集束され得る。 The light beam radiated and oriented from the light source 10 is in this case oriented in the direction of the deflector 20. The oriented light beam of the light source 10 enters the deflector 20 and is deflected from the deflector 20 in one or two spatial directions. For example, the deflector 20 can be a micromirror device that deflects one micromirror in two spatial directions, preferably orthogonal to each other. Moreover, a deflector 20 in which two more micromirrors each deflect in one spatial direction is also possible, so that by connecting these two micromirrors back and forth, similarly oriented light is possible. It is possible to deflect the beam in two spatial directions. These micromirrors can in this case be deflected by a so-called microelectromechanical system (MEMS) in order to deflect a particularly oriented light beam in a desired spatial direction. Corresponding microelectromechanical structures for this can be driven and controlled by an appropriate drive control circuit (not shown). Therefore, when the light beam radiated from the light source 10 and oriented is deflected as desired by the deflector 20, the deflected light beam scans a predetermined pattern. In this way, the desired deflection using the oriented light beam makes it possible to project a predetermined two-dimensional illumination pattern. The scanning light beam thus deflected by the deflector 20 may continue to be focused by the optical system 70 before the light beam is incident on the surface to be illuminated.

光ビームが、偏向装置20によって偏向された後では、さらにビームスプリッタ40を用いて、偏向された光ビームの一部が分離される。このビームスプリッタ40は、この場合、偏向された光ビームの全走査領域に亘って、偏向された光ビームの一部を分離する。このケースでは、ビームスプリッタ40の拡張規模は、少なくとも偏向された光ビームの走査領域と同じ大きさである。代替的に、ビームスプリッタ40が、偏向された光ビームの走査領域の一部においてのみ、偏向された光の一部を分離することも可能である。この場合、例えばビームスプリッタ40は、走査領域の縁部領域に配置されていてもよい。また代替的に、ビームスプリッタ40を、偏向された光ビームの走査領域内の中央領域にのみ配置することも考えられる。その場合、ビームスプリッタ40は、偏向された光ビームの走査領域よりも小さく、特に著しく小さい。 After the light beam is deflected by the deflector 20, a beam splitter 40 is further used to split a portion of the deflected light beam. The beam splitter 40, in this case, separates a portion of the deflected light beam over the entire scanning region of the deflected light beam. In this case, the expansion scale of the beam splitter 40 is at least as large as the scanning region of the deflected light beam. Alternatively, it is possible for the beam splitter 40 to split a portion of the deflected light only in a portion of the scanning region of the deflected light beam. In this case, for example, the beam splitter 40 may be arranged in the edge region of the scanning region. Alternatively, it is conceivable to place the beam splitter 40 only in the central region within the scanning region of the deflected light beam. In that case, the beam splitter 40 is smaller than the scanning region of the deflected light beam, especially significantly smaller.

ビームスプリッタ40は、例えばいわゆるビームスプリッタプレートであってもよい。この場合、そのようなビームスプリッタプレートは、当該ビームスプリッタプレートに入射した光の一部を反射し、それに対して当該ビームスプリッタプレートに入射した光の残余の部分は、当該ビームスプリッタプレートを透過する。この場合、好ましくはビームスプリッタ40は、偏向された光ビームの光強度の非常に僅かな成分しか分離させないので、そのため、偏向された光ビームの大部分の成分は、当該ビームスプリッタ40を透過する。例えばビームスプリッタ40により、偏向された光ビームの光出力の1%未満、特に0.1%未満が分離され得る。しかしながら、またビームスプリッタは、当該ビームスプリッタ40に入射した光の光出力の0.5%又は0.05%を分離することも可能である。その上さらにまたビームスプリッタ40は、入射した光出力のさらに僅かな成分を、例えば最大で0.01%又は0.001%を分離することも可能である。 The beam splitter 40 may be, for example, a so-called beam splitter plate. In this case, such a beam splitter plate reflects part of the light incident on the beam splitter plate, whereas the rest of the light incident on the beam splitter plate passes through the beam splitter plate. .. In this case, preferably the beam splitter 40 separates only very few components of the light intensity of the deflected light beam, so that most of the components of the deflected light beam pass through the beam splitter 40. .. For example, a beam splitter 40 can split less than 1%, especially less than 0.1%, of the light output of a deflected light beam. However, the beam splitter can also split 0.5% or 0.05% of the light output of the light incident on the beam splitter 40. Moreover, the beam splitter 40 is also capable of splitting even smaller components of the incident light output, for example up to 0.01% or 0.001%.

ビームスプリッタ40によって分離された光は、この場合、当該ビームスプリッタ40によってイメージセンサ50の方向へ偏向される。イメージセンサ50は、この場合、二次元イメージセンサであり得る。例えばこのイメージセンサ50は、二次元平面上に配置された複数の画像検出素子を有し得る。特にCCDセンサ又はCMOSセンサを備えたイメージセンサが可能である。しかしながら、その上さらに任意のさらなる二次元イメージセンサも可能である。この場合、イメージセンサ50は、当該イメージセンサ50に入射した光強度の二次元的検出しか実施できない。その際イメージセンサ50は、選択的に1つの所定の波長か又は複数の所定の波長の光にしか反応できない。例えばこれのために、イメージセンサ50の前に適切なフィルタが配置されていてもよい。その上、さらにまた、イメージセンサ50が全入射光の強度を検出し、評価することも可能である。しかしながら、代替的にまた、イメージセンサ50が純粋な光強度の他に光色も、即ち、入射した光の波長又は波長スペクトルを検出することも可能である。例えばこれのために、それぞれ異なる波長毎に異なる感度を有する複数のセンサ素子を備えたイメージセンサが可能である。例えばイメージセンサ50は、従来のイメージセンサ、従来のカメラモジュールなどであってもよい。さらに、異なる光色が、イメージセンサ50の個々のセンサ素子の前にある適切なカラーフィルタを用いて選択可能にすることも可能である。 In this case, the light separated by the beam splitter 40 is deflected in the direction of the image sensor 50 by the beam splitter 40. The image sensor 50 can be a two-dimensional image sensor in this case. For example, the image sensor 50 may have a plurality of image detection elements arranged on a two-dimensional plane. In particular, an image sensor including a CCD sensor or a CMOS sensor is possible. However, any additional 2D image sensor is also possible. In this case, the image sensor 50 can only perform two-dimensional detection of the light intensity incident on the image sensor 50. At that time, the image sensor 50 can selectively react only to light having one predetermined wavelength or a plurality of predetermined wavelengths. For example, for this purpose, an appropriate filter may be placed in front of the image sensor 50. Moreover, it is also possible for the image sensor 50 to detect and evaluate the intensity of all incident light. However, as an alternative, the image sensor 50 can also detect not only pure light intensity but also light color, i.e. the wavelength or wavelength spectrum of incident light. For example, for this purpose, an image sensor including a plurality of sensor elements having different sensitivities for different wavelengths is possible. For example, the image sensor 50 may be a conventional image sensor, a conventional camera module, or the like. In addition, different light colors can be made selectable using appropriate color filters in front of the individual sensor elements of the image sensor 50 .

その上、さらに偏向装置20とビームスプリッタ40との間に、さらに1つの変換装置30が設けられていてもよい。この変換装置30は、例えば当該変換装置30に入射した光の一部の波長を、他の波長又は波長スペクトルに変換可能である。このようにして、例えば偏向され配向された光ビームの単色性の光から、複数の波長又は波長スペクトルを含んだ光を生成することが可能になる。このケースでは、ビームスプリッタ40は、変換装置30によって生成された全スペクトルの光を分離可能である。 In addition, one more converter 30 may be provided between the deflector 20 and the beam splitter 40. The conversion device 30 can convert, for example, a part of the wavelengths of the light incident on the conversion device 30 into another wavelength or a wavelength spectrum. In this way, it is possible to generate light containing a plurality of wavelengths or wavelength spectra from, for example, monochromatic light of a deflected and oriented light beam. In this case, the beam splitter 40 is capable of splitting the entire spectrum of light produced by the converter 30.

イメージセンサ50はさらに、ビームスプリッタ40によって分離された検出光に対応する出力信号を供給する。この出力信号は、ビームスプリッタ40によってイメージセンサ上に投影される画像に相当する。場合によっては、ビームスプリッタ40とイメージセンサ50との間にさらに1つ以上の光学レンズからなる光学系が配置されていてもよい。イメージセンサ50によって検出された画像は、さらに評価装置60によって検出され分析される。この評価装置60は、この場合、例えばイメージセンサ50から出力された出力信号の画像データを、所定のパターンと比較可能である。この所定のパターンは、この場合、例えば偏向装置20の適正な駆動制御のもとで投影されるべき画像に相当し得る。イメージセンサ50によって検出された画像と、所望の目標画像とが完全に又は少なくともほぼ対応しているならば、偏向装置20によって配向された光ビームは適正に偏向され、エラーは存在しない。しかしながら、イメージセンサ50によって検出された画像が、獲得すべき目標画像から有意に逸脱している場合には、評価装置60は、照明装置1内のエラーを検出し得る。このエラーは、例えば偏向装置20のエラーを含んだ駆動制御であり得る。例えば加熱に基づいて、配向された光ビームの適正な偏向が偏向装置20において行われない可能性がある。しかしながら、また照明装置1の損傷又はさらなる障害も同様に考えられ得る。さらに、同期化の問題などに基づいて、配向された光ビームの適正な偏向が行われていない可能性もある。このケースでは、評価装置60は、例えばエラーを含んで放射された高い光強度を有する光ビームに基づき生じ得る危険性を回避するために、照明装置1を非活動化させることができる。 The image sensor 50 further supplies an output signal corresponding to the detection light separated by the beam splitter 40. This output signal corresponds to an image projected on the image sensor by the beam splitter 40. In some cases, an optical system including one or more optical lenses may be further arranged between the beam splitter 40 and the image sensor 50. The image detected by the image sensor 50 is further detected and analyzed by the evaluation device 60. In this case, the evaluation device 60 can compare the image data of the output signal output from, for example, the image sensor 50 with a predetermined pattern. This predetermined pattern may correspond in this case to, for example, an image to be projected under proper drive control of the deflection device 20. If the image detected by the image sensor 50 and the desired target image correspond perfectly or at least substantially, the light beam oriented by the deflector 20 is properly deflected and there are no errors. However, if the image detected by the image sensor 50 deviates significantly from the target image to be acquired, the evaluation device 60 can detect an error in the lighting device 1. This error can be, for example, a drive control that includes an error in the deflection device 20. Proper deflection of the oriented light beam, for example based on heating, may not occur in the deflector 20. However, damage to the luminaire 1 or further failure can also be considered. Furthermore, it is possible that the oriented light beam is not properly deflected due to synchronization problems or the like. In this case, the evaluator 60 can deactivate the luminaire 1 to avoid the dangers that can arise, for example, due to the high light intensity light beam emitted with errors.

また代替的に、評価装置60又はさらなる制御装置が、イメージセンサ50によって検出された画像データを分析し、さらに獲得すべき画像と実際に検出された画像との間のずれを特定することも可能である。さらに、場合によっては、このずれに基づいて、偏向装置20の偏向を適合化させるための制御パラメータが算出可能である。このようにして、照明装置1の動作中も、生じ得る障害などを補償するための能動的な制御がリアルタイムで可能である。 Alternatively, the evaluation device 60 or an additional control device can analyze the image data detected by the image sensor 50 and further identify the deviation between the image to be acquired and the actually detected image. Is. Further, in some cases, control parameters for adapting the deflection of the deflection device 20 can be calculated based on this deviation. In this way, even during the operation of the lighting device 1, active control for compensating for possible obstacles and the like is possible in real time.

その上さらに、イメージセンサ50上に投影された画像の有色検出のもとでは、場合によっては色スペクトルのシフト又は局所的色変化も検出可能である。評価装置60は、例えばビームスプリッタ40によってイメージセンサ50上に投影された画像の、当該イメージセンサ50によって検出された色を検出し、そのように検出された色を、所望の色用目標値と比較することが可能である。イメージセンサ50によって検出された色が、所定の色から有意に逸脱している場合には、そこから例えば変換装置30において生じ得るエラー又は損傷が推論可能になる。またイメージセンサ50の前に、所定の波長又は所定の波長スペクトルに調整された相応のカラーフィルタを配置することも可能である。このカラーフィルタに入射した光の波長又は波長スペクトルがシフトすると、フィルタによって透過又は吸収された光の成分も変化する。このことは、イメージセンサ50によって検出された光強度の変化によってもたらされる。従って、このことから、生じ得るエラー機能が推論可能になる。波長又は波長スペクトルの変化が検出されると、場合によっては、光源10によって放射された光の色位置又は波長又は波長スペクトルを適合化するために、光源10は相応に適合化され得る。特に色位置は、検出されたずれを補償するように適合化され得る。 Furthermore, under the color detection of the image projected on the image sensor 50, it is possible to detect a shift in the color spectrum or a local color change in some cases. The evaluation device 60 detects the color detected by the image sensor 50 of the image projected on the image sensor 50 by, for example, the beam splitter 40, and sets the color detected so as a desired color target value. It is possible to compare. If the color detected by the image sensor 50 deviates significantly from a predetermined color, an error or damage that may occur in the conversion device 30, for example, can be inferred from the color. It is also possible to arrange a corresponding color filter adjusted to a predetermined wavelength or a predetermined wavelength spectrum in front of the image sensor 50. When the wavelength or wavelength spectrum of the light incident on the color filter shifts, the components of the light transmitted or absorbed by the filter also change. This is brought about by the change in light intensity detected by the image sensor 50. Therefore, this makes it possible to infer possible error functions. If a change in wavelength or wavelength spectrum is detected, the light source 10 may be adapted accordingly to, in some cases, to match the color position or wavelength or wavelength spectrum of the light emitted by the light source 10. In particular, the color position can be adapted to compensate for the detected deviation.

その上さらに、偏向された光ビームによって投影される実際の画像と、投影すべき画像及び/又はイメージセンサに検出された色スペクトルのための所定の目標画像との間の一致の度合のような、評価装置60によって特定されるパラメータは、後続処理のためにも、当該評価装置によって提供可能である。特にそのように検出されたデータは、エラーメモリに記憶可能であり、又は、場合によってはディスプレイ上でもユーザに表示可能である。 Moreover, such as the degree of matching between the actual image projected by the deflected light beam and the image to be projected and / or a predetermined target image for the color spectrum detected by the image sensor. , The parameters specified by the evaluator 60 can also be provided by the evaluator for subsequent processing. In particular, such detected data can be stored in the error memory or, in some cases, can be displayed to the user on the display.

図2は、照明装置1のさらなる実施形態を示している。当該実施形態の照明装置1は、この場合、ほとんど前述した実施形態に相当している。しかしながら、分離すべき光の僅かな成分を反射するビームスプリッタ40の代わりに当該実施形態では、分離すべき光の僅かな成分がビームスプリッタ40を透過し、偏向された光ビームの残余の成分に対しては、それによって反射がなされるビームスプリッタ40が設けられている。 FIG. 2 shows a further embodiment of the lighting device 1. In this case, the lighting device 1 of the embodiment almost corresponds to the above-described embodiment. However, instead of the beam splitter 40 that reflects a small component of light to be separated, in this embodiment a small component of light to be separated passes through the beam splitter 40 and becomes a residual component of the deflected light beam. On the other hand, a beam splitter 40 is provided which reflects the light.

その上、さらにこの実施形態でも、前述した実施形態の場合でも可能なように、ビームスプリッタ40と変換装置30とを共通の構成要素に組み合わせることが可能である。 Moreover, the beam splitter 40 and the converter 30 can be combined into a common component, as is possible in this embodiment as well as in the embodiments described above.

さらに、変換装置30を、ビームスプリッタ40後方のビームパス内に配置することも可能であり、それにより、ビームスプリッタ40によって、光は、変換装置30による変換前に分離される。 Further, the conversion device 30 can be placed in the beam path behind the beam splitter 40, whereby the beam splitter 40 separates the light before the conversion by the conversion device 30.

その上さらに、光ビームの変換と分割とを1つの共通の構成要素内で実現することも可能である。それにより、例えば変換装置30は、変換した光の大半の部分を反射可能であり、その際同時に、前述した光の僅かな成分は、当該変換装置30を通って透過可能である。この透過した光はその後イメージセンサ50によって検出及び評価可能である。同じように、光の大半の部分は変換装置30を通って透過させられ、その際、光の僅かな部分は、変換装置30によって反射される変換装置30も可能である。ここでは、反射された光は、イメージセンサ50へ偏向可能であり、さらに当該イメージセンサ50によって検出及び評価可能である。 Moreover, it is also possible to realize the transformation and division of the light beam within one common component. Thereby, for example, the conversion device 30 can reflect most of the converted light, and at the same time, a small component of the above-mentioned light can be transmitted through the conversion device 30. This transmitted light can then be detected and evaluated by the image sensor 50. Similarly, most of the light is transmitted through the converter 30 so that a small portion of the light can also be reflected by the converter 30. Here, the reflected light can be deflected to the image sensor 50 and can be detected and evaluated by the image sensor 50.

図3は、照明装置1を監視するための方法の基礎にあり、例えば前述した実施形態によって実現可能であるようなフローチャートの概略図を示している。特にこの方法により、偏向装置20が光源10によって配向された光ビームで照明される、偏向装置20を備えた照明装置1が監視可能になる。まずステップS1では、偏向装置によって偏向された光ビームの一部が分離される。ステップS2では、偏向された光ビームの分離された一部が、イメージセンサ50によって検出され、さらにステップS3では、偏向された光ビームの、分離されて検出された一部が、所定の目標値から逸脱している場合に、照明装置1のエラー機能が検出される。 FIG. 3 is the basis of a method for monitoring the lighting device 1, and shows a schematic diagram of a flowchart which can be realized by, for example, the above-described embodiment. In particular, this method makes it possible to monitor the lighting device 1 provided with the deflection device 20 in which the deflection device 20 is illuminated by a light beam oriented by the light source 10. First, in step S1, a part of the light beam deflected by the deflector is separated. In step S2, a separated part of the deflected light beam is detected by the image sensor 50, and in step S3, a separated part of the deflected light beam is detected as a predetermined target value. If it deviates from, the error function of the lighting device 1 is detected.

要約すると、本発明は、走査型の配向された光ビームによる照明装置の監視に関する。この場合、走査型の光ビームの偏向後に、光強度の一部が分離され、二次元イメージセンサを用いて検出される。そのようにイメージセンサによって検出された画像データは、目標値と比較され、ずれがあった場合には、照明装置におけるエラーが推論され得る。 In summary, the present invention relates to monitoring an illuminator with a scanning oriented light beam. In this case, after the scanning light beam is deflected, a part of the light intensity is separated and detected by using a two-dimensional image sensor. The image data thus detected by the image sensor is compared with the target value, and if there is a deviation, an error in the lighting device can be inferred.

Claims (10)

照明装置(1)であって、
配向された光ビームを放射するように構成された光源(10)と、
前記光源(10)の配向された前記光ビームを偏向するように構成された偏向装置(20)と、
前記偏向装置(20)によって偏向された前記光ビームの一部を分離するように構成されたビームスプリッタ(40)と、
前記ビームスプリッタ(40)によって分離された前記光ビームの一部を検出し、かつ、前記検出された光ビームに対応する出力信号を供給するように構成されたイメージセンサ(50)と、
評価装置(60)と、
を備え、
前記評価装置(60)は、前記イメージセンサ(50)によって供給された前記出力信号を受信し、かつ、前記イメージセンサ(50)から供給された前記出力信号が所定の目標値から逸脱している場合に、前記照明装置(1)のエラー機能を検出するように構成されていることを特徴とする照明装置(1)。
Lighting device (1)
A light source (10) configured to emit an oriented light beam, and
A deflector (20) configured to deflect the oriented light beam of the light source (10), and
A beam splitter (40) configured to split a portion of the light beam deflected by the deflector (20).
An image sensor (50) configured to detect a part of the light beam separated by the beam splitter (40) and supply an output signal corresponding to the detected light beam.
Evaluation device (60) and
With
The evaluation device (60) receives the output signal supplied by the image sensor (50), and the output signal supplied from the image sensor (50) deviates from a predetermined target value. In this case, the lighting device (1) is configured to detect the error function of the lighting device (1).
前記光源から放射された前記光ビームの波長を有する光を、少なくとも部分的に、少なくとも1つのさらなる波長を有する光に変換するように構成された変換装置(30)を備えている、請求項1に記載の照明装置(1)。 1. A conversion device (30) configured to convert light having the wavelength of the light beam emitted from the light source into light having at least one additional wavelength, at least in part. (1). 前記変換装置(30)は、前記偏向装置(20)と前記ビームスプリッタ(40)との間に配置されている、請求項2に記載の照明装置(1)。 The lighting device (1) according to claim 2, wherein the conversion device ( 30 ) is arranged between the deflection device (20) and the beam splitter (40). 前記イメージセンサ(50)は、二次元センサ面を含む、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の照明装置(1)。 The lighting device (1) according to any one of claims 1 to 3, wherein the image sensor (50) includes a two-dimensional sensor surface. 前記評価装置(60)は、前記イメージセンサ(50)上の局所的光分布及び/又は前記イメージセンサ(50)によって検出された光の光色を評価するように構成されている、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の照明装置(1)。 The evaluation device (60) is configured to evaluate the local light distribution on the image sensor (50) and / or the light color of the light detected by the image sensor (50). The lighting device (1) according to any one of 4 to 4. 前記評価装置(60)は、前記エラー機能が検出された場合に、前記光源(10)をスイッチオフするように構成されている、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の照明装置(1)。 The evaluation device (60), when the error function is detected, the light source (10) is configured to switch off, the illumination device according to any one of claims 1 to 5 ( 1). 前記偏向装置(20)を駆動制御し、かつ、前記偏向装置(20)の駆動制御を、前記イメージセンサ(50)から供給された出力信号を用いて適合化するように構成されている制御装置を備えている、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の照明装置(1)。 A control device configured to drive and control the deflection device (20) and to adapt the drive control of the deflection device (20) using an output signal supplied from the image sensor (50). The lighting device (1) according to any one of claims 1 to 6, further comprising. 前記ビームスプリッタ(40)は、前記ビームスプリッタ(40)に入射する光ビームの光強度の1%未満を分離するように構成されている、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の照明装置(1)。 The illumination according to any one of claims 1 to 7, wherein the beam splitter (40) is configured to split less than 1% of the light intensity of a light beam incident on the beam splitter (40). Device (1). 前記偏向装置(20)は、微小電気機械システムを有するマイクロミラー装置を含む、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の照明装置(1)。 The lighting device (1) according to any one of claims 1 to 8, wherein the deflection device (20) includes a micromirror device including a microelectromechanical system. 光源(10)から放射されて配向された光ビームを偏向する偏向装置(20)を備えた照明装置(1)を監視するための方法であって、
前記偏向装置(20)によって偏向された前記光ビームの一部を分離させるステップ(S1)と、
前記偏向された光ビームの分離された一部を、イメージセンサ(50)によって検出するステップ(S2)と、
前記偏向された光ビームの前記分離されて検出された一部が、所定の目標値から逸脱している場合に、前記照明装置(1)のエラー機能を検出するステップ(S3)と、
を含むことを特徴とする方法。
A method for monitoring a lighting device (1) provided with a deflecting device (20) that deflects an oriented light beam radiated from a light source (10).
A step (S1) of separating a part of the light beam deflected by the deflector (20), and
In the step (S2) of detecting the separated part of the deflected light beam by the image sensor (50),
A step (S3) of detecting an error function of the lighting device (1) when the separated and detected part of the deflected light beam deviates from a predetermined target value.
A method characterized by including.
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