用于机动车的照明设备的制作方法

1.本发明涉及一种用于机动车的照明设备以及一种相应的机动车。


背景技术：

2.由现有技术已知，在机动车中使用扫描式照明设备，其中通过扫描运动使光源的一个或多个光束偏转并且通过所述偏转使光点运动，以便产生预先确定的光分布，例如近光。在这种照明设备中通常使用mems扫描器(mems＝micro
‑
electro
‑
mechanical system，微机电系统)，其中，相应光束的偏转通过集成于半导体芯片中的可连续运动的反光镜进行。
3.从文献wo2018/162222a1中已知一种具有mems扫描器的照明设备，所述mems扫描器作为矢量扫描器运行。在所述运行中改变安装在其中的反光镜的扫描运动，以便由此仅经过光分布的被照明的区域。
4.具有mems扫描器的扫描式照明设备虽然能够生成具有高光强的光分布，但是不提供用于感应机动车的周围环境的运行模式。


技术实现要素：

5.因此，本发明的任务是，提供一种用于具有mems扫描器的机动车的照明设备，该照明设备除了照明功能之外也承担传感器功能。
6.该任务通过根据权利要求1的照明设备来解决。本发明的进一步改进方案在从属权利要求中限定。
7.根据本发明的照明设备设置用于集成于机动车中。如果在下文中并且尤其是在权利要求中描述照明设备或照明设备的部件与机动车或其周围环境之间的相互作用，则这总是应当如下地理解，该相互作用在将照明设备布置或构造在机动车中时出现。因此，照明设备的与机动车或其构件或其周围环境具有相应的相互作用的部件这样设计，使得在将照明设备布置或安装在机动车中时引起相互作用。
8.根据本发明的照明设备包括用于产生可见光的第一光源和mems扫描器，该mems扫描器包括具有半导体芯片的mems构件，在该半导体芯片中集成有单个可翻转的反光镜，其中，借助照明设备与该照明设备间隔开距离地生成的光点可以通过反光镜的扫描运动而运动，反光镜在所述扫描运动中连续地翻转。mems构件在此本身由现有技术已知。在一种优选的变型方案中，所述反光镜在俯视图中具有1mm至6mm之间的最大延伸尺寸。为了使mems构件中的反光镜翻转，可以使用本身已知的执行器，例如静电执行器和/或磁性执行器和/或压电执行器。由于连续翻转的特征以及单个反光镜的使用，在本发明中所使用的mems扫描器不同于由微镜构成的数字光调制器，其中这些反光镜可以仅占据两个离散的位置。
9.在根据本发明的照明设备中设置有控制装置，利用该控制装置能够使照明设备在第一运行模式中运行，在所述第一运行模式中光点由接通的第一光源的光生成，并且mems扫描器实施矢量扫描，以便借助光点的运动产生预先给定的光分布。在此，所述矢量扫描的
特征在于，反光镜的扫描运动根据预先给定的光分布这样变化，使得光分布中的每个有关联的区域在连续接通第一光源时都由光点经过。换句话说，光点在矢量扫描期间基本上保持连续地接通。仅在光分布中存在多个相互分离的有关联的区域的情况下，第一光源以及因此光点可以短时地被切断，以便在所述区域之间进行切换。通过mems扫描器在矢量扫描中的运行可以产生具有高照明强度的光分布。根据按照根据本发明的照明设备的设计方案，可以例如在机动车的周围环境中的地面上生成不同的光分布。优选地，所述光分布包括以文字的和/或图形的元件形式的预先给定的光图案和/或象征符号。
10.根据本发明的照明设备的特征在于，所述控制装置设计用于，使照明设备在第二运行模式中运行，在该第二运行模式中mems扫描器实施光栅扫描，在该光栅扫描中反光镜实施具有固定振荡频率的彼此错开的线性运动(即直线运动)作为扫描运动。优选地，第一光源在该第二运行模式中被切断。此外设置有传感器装置，该传感器装置这样设计，使得该传感器装置在第二运行模式中检测源自机动车的周围环境并且入射到反光镜上的光辐射作为传感器数据。此外，所述控制装置这样设计，使得该控制装置通过评估所述传感器数据来实施物体识别。在根据本发明的照明设备的一种变型方案中，所述物体识别在第一运行模式中被关闭。优选地，在这种情况下传感器装置也被关闭。术语“控制装置”在此并且接下来应广泛地理解。尤其是，控制装置不必是单个的控制设备，而且控制装置的功能也可以分布在多个设备上。
11.根据本发明的照明设备具有如下优点：能够以简单的方式在使用mems扫描器的情况下通过矢量扫描生成具有高亮度的光分布。同时在mems扫描器的扫描运行中提供传感器功能，从而可以检测机动车的周围环境的大部分的传感器数据。此外，通过使用mems构件实现了照明设备的紧凑结构。此外，必要时存在如下可能性，即借助第一光源进行传感器装置的校准，因为第一光源和传感器装置与相同的mems扫描器相互作用。
12.在根据本发明的照明设备的一种变型方案中，在第二运行模式中完全没有光通过照明设备被发出。而通过传感器装置仅被动地探测到机动车的周围环境。在根据本发明的照明设备的另一种设计方案中，在第二运行模式中第一光源或(与第一光源不同的)第二光源接通，以便生成光点并且借助mems扫描器的光栅扫描使光点运动。在此，源自光点的光作为传感器数据的至少一部分通过传感器装置检测，所述光通过与周围环境的相互作用被朝向照明设备反射并且入射到反光镜上。以这种方式实现了机动车的周围环境的主动探测。优选地，在第二运行模式中，第一光源或者第二光源(如果存在)被接通。尽管如此不排除在第二运行模式中两个光源都是接通的。
13.优选地，刚才描述的实施方式的第二光源设计用于产生在不可见光谱中的光、尤其是红外光并且由此产生不可见的光点。以这种方式，探测机动车的周围环境的过程对于人类观察者是不可见的。在所述实施方式的一种优选的变型方案中，传感器装置仅设计用于探测通过第二光源产生的不可见光。
14.在另一种优选的实施方式中，第一光源和/或第二光源和/或进一步在下面描述的另外的光源分别是由一个或多个led构成的led光源或必要时也可以是由一个或多个激光二极管构成的激光光源。以相同的方式，上述的第二光源也可以是led光源或激光光源。
15.在上述实施方式的一种特别优选的变型方案中，第一光源和/或第二光源和/或所述另外的光源分别是rgb光源。在第一或第二或所述另外的光源是led光源的情况下，所述
rgb光源包括红色led、绿色led和蓝色led。如果第一光源或第二光源或所述另外的光源是激光光源，则所述rgb光源包括红色激光二极管、绿色激光二极管和蓝色激光二极管。
16.在另一种优选的设计方案中，第一光源、mems扫描器和传感器装置安装在一个共同的壳体中，使得照明设备的主要组成部分包含在紧凑的光模块中。必要时，控制装置和/或第二光源和/或下面进一步描述的另外的光源也可以集成于该模块中。
17.在本发明的另一种变型方案中，控制装置设计用于，使照明设备在第三运行模式中运行，在该第三运行模式中mems扫描器实施光栅扫描，在所述光栅扫描中类似于上述光栅扫描，反光镜实施具有固定振荡频率的相互错开的线性运动作为扫描运动。所述第三运行模式的特征在于，第一光源或产生可见光的另外的(与第一光源不同的)光源被接通，以便生成光点并且借助mems扫描器的光栅扫描使该光点运动，以产生预先确定的光分布。因此，所述预先确定的光分布区别于预先给定的光分布通过光栅扫描生成。所述光分布的照明强度在此通常小于矢量扫描的情况，因为当扫描运动刚好经过不应生成光分布的暗区域时，相应的光源总是暂时被关闭。优选地，在第三运行模式中，第一光源或者所述另外的光源(如果存在)被接通。尽管如此不排除在第三运行模式中两个光源都是接通的。
18.必要时，上述实施方式的所述另外的光源可以与上述第二光源一致，只要该第二光源生成可见光。也许第二和第三运行模式可以同时发生，从而在mems扫描器的光栅扫描中不仅实现具有物体识别的传感器功能而且实现照明功能。同样地，在第三运行模式中可以仅提供一种照明功能。在这种情况下，在第三运行模式中控制装置的物体识别以及必要时传感器装置的运行被关闭。
19.在另一种优选的实施方式中，控制装置这样设计，使得其在接收到在机动车中通过人员接近机动车触发而生成的信号时将照明设备从非激活状态置于运行状态、尤其是置于第一或第二或第三运行模式。所述信号例如可以以本身已知的方式通过探测按照无接触式钥匙的类型的访问令牌来触发，其中，所述访问令牌由接近机动车的人员携带。访问令牌能够实现人员将机动车投入运行。访问令牌必要时也可以是移动无线电设备，例如智能手机。
20.在上述实施方式的一种优选的变型方案中，控制装置这样设计，使得其在接收到信号时首先将照明设备置于第二运行模式，直至其通过对传感器数据的评估借助物体识别来识别出接近的人员，紧接着控制装置将照明设备置于第一或第三运行模式，以便产生预先给定的或预先确定的光分布。在此，光分布优选在邻近正在接近的人员的地面上生成。由此，对于正在接近的人员可以实现所提到的欢迎场景。
21.在另一种实施方式中，控制装置这样设计，使得其在物体识别的范围内可以识别在机动车的周围环境中的移动无线电设备，其中，控制装置在识别移动无线电设备时使mems扫描器的反光镜朝向移动无线电设备定向，使得源自移动无线电设备的具有包含在其中的信息的光辐射由传感器装置接收。在此，控制装置这样设计，使得其从光辐射中读出信息并且进一步处理所述信息。所接收的光辐射优选是在不可见光谱中的光辐射，尤其是红外光辐射。就所述实施形式来说，照明设备还承担接收通信信号的功能。移动无线电设备可以理解为能够在移动无线电网络中通信的任意的便携式设备。移动无线电设备尤其是移动电话、尤其是智能手机、或者平板电脑或笔记本电脑。
22.在上述实施方式的一种优选的变型方案中，包含在光辐射中的信息包括描述图像
的图像数据。在此，控制装置这样设计，使得其在进一步处理的范围内使mems扫描器在第一运行模式或第三运行模式中这样运行，使得图像作为预先给定的或预先确定的光分布优选在机动车的周围环境中的地面上产生。就根据本发明的照明设备的这种变型方案来说，可以基于移动无线电设备的信息实现光分布的个性化描述。优选地，在移动无线设备上安装app，用户可以通过该app确定应将哪些图像数据传输给照明设备。
23.在另一种实施方式中，控制装置这样设计，使得其借助物体识别能够识别朝向照明设备看的人员。控制装置在识别到这样的人员时降低第一光源在其运行时的光功率并且必要时也降低第二和/或另外的光源在其运行时的光功率。以这种方式避免了人员由于相应光源的光而导致的眼睛损伤。
24.根据本发明的照明设备可以根据实施方式在机动车中承担不同的功能。在一种变型方案中，根据本发明的照明设备包括环境照明装置，以便在机动车的环境中生成预先给定的光分布。“机动车的周围环境”在此可以理解为与机动车中的照明设备的安装位置具有最大15米间距的区域。在另一种变型方案中，根据本发明的照明设备包括前照灯，该前照灯设计用于生成近光分布和/或远光分布作为预先给定的光分布。同样，根据本发明的照明设备可以包括车辆信号灯、尤其尾灯和/或刹车灯。车辆信号灯设计用于通过预先给定的光分布产生信号功能。
25.除上述照明设备之外，本发明还涉及一种机动车，其包括一个或多个根据本发明的照明设备或这些照明设备的一个或多个优选的变型方案。
附图说明
26.接下来借助附图1详细描述本发明的一种实施例。该图示出根据本发明的照明设备的一种实施方式的示意图。
具体实施方式
27.下面借助机动车照明设备阐述本发明的一种变型方案，该机动车照明设备用作环境照明装置并且能够在机动车周围多达15米的附近区域中在地面上生成光分布。在此，尤其是可以产生象征符号(例如图形或标志)或其它预先确定的光图案作为光分布。
28.图1的照明设备1包括rgb光源2，所述rgb光源包括三个具有红、绿和蓝发射颜色的半导体二极管。根据实施方式，半导体二极管可以是常规的led并且必要时也可以是激光二极管。借助光源2生成以白光形式的可见光，其中，通过适当地操控半导体二极管必要时也可以产生在可见光谱中具有其它颜色的光。光源2对应于在权利要求的意义上的第一光源。
29.光源2的可见光的射束路径在图1中通过虚线示出，其阐明源自光源2的光束的边界。光源2的光穿过准直透镜8和分束器10并且随后入射到mems扫描器3上，该mems扫描器包括单个可翻转的反光镜4，其中，反光镜的翻转用双箭头p示出。mems扫描器3是本身已知的mems构件，其中反光镜4集成于半导体芯片中。
30.来自光源2的光束在经过反光镜4之后入射到出射光学器件上，该出射光学器件包括凹透镜12以及准直透镜13。准直透镜8在中间图像平面ze中产生虚拟图像，该虚拟图像显现为在机动车的周围环境中的地面上的光点ls。通过反光镜4的合适的扫描运动，光点ls可以快速地在地面上运动，由此可以生成期望的光分布lv，该光分布在图1中未详细示出。
31.图1的照明设备1包括另外的光源5，所述另外的光源对应于在权利要求的意义上的第二光源。在这里所述的实施例中，该光源产生红外光。优选地，光源5是具有一个或多个红外led的led光源。该光源5的光通过分束器11和准直透镜9指向分束器10。该射束走向在图1中通过虚线示出，其示出相应光束的边界。在经过分束器10之后，源自光源5的光的射束走向对应于源自光源2的光的射束走向，该射束走向通过虚线显现。因此，来自光源5的光的光辐射同样朝向mems扫描器3的反光镜4延伸，从而又生成光点ls，然而该光点现在由于使用了红外光源5而对于观察者不可见。
32.图1的照明设备还包括传感器装置6，在这里所述的实施方式中借助该传感器装置6仅能探测红外光。优选地，传感器装置6包括一个或多个光电二极管。在接通光源5时，借助传感器装置6探测到红外光，所述红外光作为光点到达周围环境中并且从那里被反射到照明设备1。所述光在与来自光源5的光的射束路径相反的方向上通过分束器11到达传感器装置6。
33.图1的照明设备1还包括控制装置7，该控制装置控制光源2和5以及mems扫描器3的运行并且可以接收传感器装置6的传感器数据，如在下面更详细地阐述的那样。在图1中所示的部件除控制装置7之外集成于一个共同的壳体中并且在该意义中构成光模块。控制装置通过未示出的通信线路与光源2、5、传感器装置6以及mems扫描器3连接。控制装置必要时可以包括多个单独的单元或设备。
34.图1的照明设备的特征在于，mems扫描器3既可以作为矢量扫描器运行，也可以作为光栅扫描器运行。在作为矢量扫描器运行时，光分布lv借助光源2生成，而作为光栅扫描器的运行被用于借助传感器装置6获取机动车的周围环境的传感器数据。mems扫描器3作为矢量扫描器的运行对应于照明设备1的第一运行模式，并且mems扫描器3作为光栅扫描器的运行对应于照明设备1的第二运行模式。通过使用这两种运行方式可以生成具有高照明强度的光分布并且附加地实现对机动车的周围环境的感应。
35.在接通光源2以生成光分布lv的第一运行模式中，可翻转的反光镜4由控制装置7如此操控，使得反光镜的扫描运动根据所生成的光分布这样变化，使得光分布的每个有关联的区域在连续接通光源2的情况下都由光点ls经过。因此，不是经过固定预先给定的图案，而是该图案这样变化，使得光点在扫描运动时总是指向光分布中的也应被照明的位置。仅在光分布包括多个位置上分离的区域的情况下，光源2才在所述区域之间跳跃时短时间地被切断。通过所述矢量扫描，光源2的功率被最佳地利用，因为光源基本上连续地运行。因此能够生成具有高照明强度的光分布。
36.除了第一运行模式之外，图1的照明设备也可以在第二运行模式中运行，在该第二运行模式中通过mems扫描器3实施光栅扫描。在图1的实施方式中，在第二运行模式中光源2被切断并且取而代之红外光源5被接通。同时，mems扫描器作为光栅扫描器运行。这意味着，反光镜4基于控制装置7的控制信号实施具有固定振荡频率的相互错开的线性运动作为扫描运动，即扫描运动与矢量扫描不同不发生改变。利用这种光栅扫描生成了不可见的光点。在此，经由传感器装置6检测到光点的由周围环境反射的光辐射。以这种方式获得传感器数据，其提供经历过光栅扫描的周围环境区域的图像。这些传感器数据被提供给控制装置7，该控制装置随后利用本身已知的算法实施物体识别。根据物体识别的设计方案，可以识别不同类型的物体并且基于此通过控制装置7启动确定的动作。优选地，所述物体识别仅在第
二运行模式中(即不在第一运行模式中)实施。因此，传感器装置6在第一运行模式中必要时可以被关闭。
37.在一种优选的变型方案中，照明设备1被用于生成所谓的欢迎场景。这种场景的出发点是驾驶员接近停放的机动车。驾驶员在此携带以无接触式钥匙形式的访问令牌，其中，由机动车以本身已知的方法探测无接触式钥匙的存在并且因此识别出驾驶员走向机动车。作为结果，首先处于非激活状态中的照明设备1被激活，其中，首先上面描述的第二运行模式作为第一个运行模式被接通，其中通过mems扫描器4的光栅扫描借助传感器装置6感应周围环境并且不产生可见的光分布。通过评估传感器数据，控制装置7识别正在接近的驾驶员的位置。作为结果，照明设备1被控制装置7切换到第一运行模式，在该第一运行模式中光源2被接通并且mems扫描器3作为矢量扫描器被运行。这导致在地面上生成预先给定的光分布lv。在此，光分布的位置可以根据正在接近的人员这样控制，使得光分布随着正在接近的人员运动或者直接位于正在接近的人员前面。光分布可以包含象征符号，例如以标志或其它图形形式的象征符号。以这种方式为接近其机动车的驾驶员提供所提到的光场景。
38.在另一种实施方式中，控制装置7在第二运行模式中可以借助物体识别来识别在机动车的周围环境中的移动无线电设备。一旦检测到这样的移动无线电设备，控制装置将mems扫描器3的反光镜4指向移动无线电设备，即将反光镜移动到固定位置中并且完成光栅扫描。随后，由移动无线电设备发出的红外光辐射连同包含在其中的信息可以由传感器装置6接收。在一种优选的设计方案中，所述信息包含图像数据。所述图像数据由控制装置7读出，该控制装置随后使mems扫描器在第一运行模式下这样运行，使得通过图像数据描述的图像作为预先给定的光分布lv在机动车的周围环境中的地面上示出。
39.优选地，在移动无线电设备上安装app，该app使得用户能够选择期望的图像，该图像应当作为光分布来显现。然后，对应于所述图像的图像数据通过红外光辐射由移动无线电设备发送并且可以由传感器装置6接收，紧接着借助控制装置7产生作为光分布lv的期望的图像。
40.在图1的照明设备的另一种设计方案中，控制装置7借助在第二运行模式中的物体识别也能够探测朝向照明设备看的人员。在这种情况下，光源2的光功率在随后的第一运行模式中被降低，以便由此避免尤其是当光源2是激光光源时重要的眼睛损伤。
41.在根据本发明的照明设备的另一种变型方案中也可能的是，可见的光点借助mems扫描器3的光栅扫描来移动。换句话说，可见的光分布必要时也能够通过扫描而产生。在这种情况下，照明设备在第三运行模式中运行，在该第三运行模式中光源2被激活并且mems扫描器实施光栅扫描。为了借助光栅扫描产生期望的光分布，在此这样运行光源2，使得仅当通过光栅扫描占据对应于光分布中被照亮的位置时，才接通该光源。这导致在生成光分布时的效率损耗，然而能够产生更高分辨率的光分布。例如可能的是，光栅扫描被用于在黑暗中产生光分布，因为在这种情况下较低的照明强度就足够了。与此相反，在明亮的周围环境亮度下使用矢量扫描，因为在此需要更高的照明强度，以便使光分布相对于周围环境亮度可见。
42.本发明的在上文中所描述的实施方式具有一系列优点。尤其是，在机动车照明设备中使用mems扫描器，该mems扫描器不仅可以借助矢量扫描实施照明功能，而且可以借助光栅扫描实施传感器功能。由此借助矢量扫描实现了所产生的光分布的高照明强度，其中，
同时通过使用光栅扫描确保了大的感应的面积。此外，mems扫描器的使用能够实现照明设备的紧凑结构。尤其是，照明设备的主要部件可以安装在一个共同的光模块中。
43.附图标记列表
[0044]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
照明设备
[0045]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一光源
[0046]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
mems扫描器
[0047]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
反光镜
[0048]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二光源
[0049]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器装置
[0050]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
控制装置
[0051]
8、9、12、13
ꢀꢀꢀ
透镜
[0052]
10、11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
分束器
[0053]
ls
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光点
[0054]
lv
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光分布
[0055]
ze
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
中间图平面