ES2948775T3 - Faro de exploración de haz adaptativo - Google Patents

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ES2948775T3 ES19858579T ES19858579T ES2948775T3 ES 2948775 T3 ES2948775 T3 ES 2948775T3 ES 19858579 T ES19858579 T ES 19858579T ES 19858579 T ES19858579 T ES 19858579T ES 2948775 T3 ES2948775 T3 ES 2948775T3
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Abstract

Un faro de escaneo de haz adaptativo para un vehículo incluye una pluralidad de fuentes de luz dispuestas linealmente, teniendo cada una de la pluralidad de fuentes de luz una matriz lineal de LED. Una pluralidad de lentes de proyección primarias dan forma a la luz a partir de la pluralidad de fuentes de luz. Un espejo oscilante en ángulo oblicuo entre la pluralidad de lentes de proyección primarias y una lente de proyección secundaria recibe luz de la pluralidad de lentes de proyección primarias y redirige la luz a la lente de proyección secundaria. La lente de proyección secundaria está adaptada para dar forma adicional a la luz para proyectar un patrón de haz desde el vehículo. Un controlador está adaptado para controlar cada una de la pluralidad de fuentes de luz y el espejo oscilante para atenuar o apagar activamente partes del patrón de haz para reducir el deslumbramiento percibido fuera del vehículo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Faro de exploración de haz adaptativo
Antecedentes
1. Campo de la invención
Las realizaciones de esta invención se refieren en general al campo de los conjuntos de faro para uso en vehículos. Más específicamente, las realizaciones de esta invención se refieren a la generación de exploración de haz para faros de haz de conducción adaptativos.
2. Descripción de la técnica relacionada
Muchos tipos de faros para vehículos se describen en la técnica anterior. Un ejemplo que tiene un patrón de haz de exploración es la patente de EE. UU. 4.363.085 de Demas que divulga un faro de vehículo que tiene reflectores que exploran un haz de luz colimado para generar un patrón de haz de luz deseado. La patente de EE. UU. 9.809.153 de Park et al. divulga un faro de vehículo que incluye un escáner de sistema microelectromecánico (MEMS, microelectromechanical system) configurado para reflejar luz láser hacia una lente condensadora. El documento DE 102009025678 A1 divulga un faro para un vehículo que comprende una fuente de luz, una lente de proyección primaria, un espejo oscilante dispuesto oblicuamente con respecto a la dirección de la luz recibida desde la lente de proyección primaria y adaptado para redirigir la luz a una lente de proyección secundaria. Un controlador se conecta a la fuente de luz y al espejo. La lente de proyección secundaria es una lente de colimación adaptada para proyectar haces de luz paralelos desde el vehículo. Además, la lente de proyección primaria tiene el efecto de un condensador y se puede prescindir de ella cuando se usa una fuente de luz de fuerte directividad. Los documentos US 2017/0282786 A1 y US 2018/0106455 A1 divulgan faros similares para vehículos
Compendio
Un faro para un vehículo según la presente invención se define en la reivindicación 1. En una realización, un faro para un vehículo incluye una fuente de luz y una lente de proyección primaria para dar forma a la luz de la fuente de luz. La lente de proyección primaria se adapta para dar forma a la luz a lo largo de una primera dirección. Un espejo oscilante se angula oblicuamente entre la lente de proyección primaria y una lente de proyección secundaria para recibir la luz de la lente de proyección primaria y redirigir la luz a la lente de proyección secundaria. La lente de proyección secundaria se adapta para dar forma a la luz recibida desde el espejo oscilante a lo largo de una segunda dirección sustancialmente perpendicular a la primera dirección de modo que se proyecte desde el vehículo un patrón de luz deseado.
En otra realización, un faro de exploración de haz adaptativo para un vehículo incluye una pluralidad de fuentes de luz dispuestas linealmente, teniendo cada una de la pluralidad de fuentes de luz una distribución lineal de LED. Una pluralidad de lentes de proyección primarias dan forma a la luz de la pluralidad de fuentes de luz. Un espejo oscilante angulado oblicuamente entre la pluralidad de lentes de proyección primarias y una lente de proyección secundaria recibe luz de la pluralidad de lentes de proyección primarias y redirige la luz a la lente de proyección secundaria. La lente de proyección secundaria se adapta para dar forma además a la luz para proyectar un patrón de haz desde el vehículo. Un controlador se adapta para controlar cada una de la pluralidad de fuentes de luz y el espejo oscilante para atenuar o apagar activamente partes del patrón de haz para reducir el deslumbramiento percibido fuera del vehículo.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se describen en detalle realizaciones ilustrativas de la presente invención con referencia a las figuras de los dibujos adjuntos, que se incorporan en esta memoria como referencia y en donde:
La FIG. 1 muestra una vista de arriba abajo de un faro de exploración de haz adaptativo, en una realización;
La FIG. 2 muestra una vista lateral del faro de exploración de haz adaptativo de la FIG. 1;
La FIG. 3 muestra un mapa de contorno de un patrón de haz ejemplar generado utilizando el faro de exploración de haz adaptativo de la FIG. 1;
La FIG. 4 muestra un mapa de contorno de otro patrón de haz ejemplar generado utilizando el faro de exploración de haz adaptativo de la FIG. 1;
La FIG. 5 muestra un mapa de contorno de otro patrón de haz ejemplar generado usando el faro de exploración de haz adaptativo de la FIG. 1;
La FIG. 6 muestra un mapa de contorno de un patrón de haz acumulativo ejemplar generado utilizando el faro de exploración de haz adaptativo de la FIG. 1;
La FIG. 7 muestra un mapa de contorno de un patrón de haz ejemplar generado a partir de un LED del faro de exploración de haz adaptativo de la FIG. 1;
La FIG. 8 muestra un mapa de contorno de otro patrón de haz ejemplar generado a partir de otro LED del faro de exploración de haz adaptativo de la FIG. 1;
La FIG. 9 muestra un mapa de contorno de otro patrón de haz ejemplar generado a partir de otro LED del faro de exploración de haz adaptativo de la FIG. 1;
La FIG. 10 muestra un mapa de contorno de un patrón de haz ejemplar generado a partir de una fuente de luz del faro de exploración de haz adaptativo de la FIG. 1;
La FIG. 11 muestra un mapa de contorno de otro patrón de haz ejemplar generado a partir de otra fuente de luz del faro de exploración de haz adaptativo de la FIG. 1; y
La FIG. 12 muestra un mapa de contorno de otro patrón de haz ejemplar generado a partir de otra fuente de luz del faro de exploración de haz adaptativo de la FIG. 1.
Descripción detallada
Las realizaciones de la presente invención incluyen un faro de haz de conducción adaptativo para un vehículo que proporciona un medio para atenuar o apagar partes del faro con el fin de reducir el deslumbramiento percibido por alguien fuera del vehículo (por ejemplo, un ocupante de otro vehículo o un peatón).
La FIG. 1 representa una vista de arriba abajo de un faro de exploración de haz adaptativo 100. El faro de exploración de haz 100 incluye una o más lentes de proyección primarias 110, una lente de proyección secundaria 120, un espejo de exploración de haz oscilante 130 y una o más fuentes de luz 140. Como se representa en la FIG. 1, el espejo de exploración de haz oscilante 130 se dispone oblicuamente entre una o más lentes de proyección primarias 110 y la lente de proyección secundaria 120 de tal manera que los rayos de luz 105 que pasan a través de la una o más lentes de proyección primarias 110 se reflejan en el espejo de exploración de haz 130 y se redirigen hacia la lente de proyección secundaria 120.
En ciertas realizaciones, se puede usar más de una fuente de luz para cumplir con los requisitos de intensidad de un faro de luces de carretera. Por esta razón, se puede usar una pluralidad de lentes de proyección primarias para aumentar el rendimiento del patrón de haz.
En la realización representada en la FIG. 1, la una o más fuentes de luz 140 incluyen una primera fuente de luz 141, una segunda fuente de luz 142 y una tercera fuente de luz 143, con las fuentes de luz primera, segunda y tercera 141­ 143 dispuestas sustancialmente linealmente paralelas entre sí (por ejemplo, a lo largo de una sola línea) en dirección longitudinal. El número y la disposición de una o más fuentes de luz 140 y el número de lentes de proyección primarias correspondientes 110 pueden variar en función de los requisitos de iluminación del faro y la luminancia proporcionada por las fuentes de luz individuales, entre otras cosas.
En ciertas realizaciones, la una o más fuentes de luz 140 incluyen cada una uno o más diodos emisores de luz (LED). Por ejemplo, la primera fuente de luz 141 puede incluir un solo LED o una pluralidad de LED montados en un troquel. Las fuentes de luz segunda y tercera 142, 143 pueden incluir el mismo número o un número diferente de LED que la primera fuente de luz 141. En ciertas realizaciones, cada una de las fuentes de luz primera, segunda y tercera 141, 142, 143 incluye una distribución de 1x3 LED. Los LED en cada distribución de 1 x 3 pueden disponerse sustancialmente paralelos entre sí a lo largo de la dirección longitudinal (por ejemplo, en la realización divulgada, orientados de extremo a extremo en una línea y también se orientan para emitir luz en la misma dirección desde ubicaciones espaciadas). El número de LED en cada distribución y su disposición pueden variar en función de los requisitos de iluminación del faro y la luminancia proporcionada por los LED individuales, entre otras cosas. Por ejemplo, una mayor cantidad de LED aumenta la resolución de la capacidad de dar forma a la luz adaptativa de un faro de haz de conducción adaptativo.
En la realización representada en la FIG. 1, la una o más lentes de proyección primarias 110 incluyen una primera lente de proyección primaria 111, una segunda lente de proyección primaria 112 y una tercera lente de proyección primaria 113 alineadas sustancialmente linealmente paralelas entre sí (por ejemplo, a lo largo de una sola línea). Cada una de las lentes de proyección primarias primera, segunda y tercera 111, 112, 113 se centran sobre las fuentes de luz primera, segunda y tercera 141, 142, 143, respectivamente, para dar forma a la luz emitida por las fuentes de luz, como se describe más adelante.
La FIG. 2 representa una vista lateral de un faro de exploración de haz 100, FIG. 1. La vista lateral de la FIG. 2 proporciona una perspectiva vista desde atrás de una o más fuentes de luz 140, con la segunda fuente de luz 142 encendida y las fuentes de luz primera y tercera 141, 143 apagadas. Las FIGs. 1 y 2 se ven mejor con la siguiente descripción.
En funcionamiento, la luz emitida desde la segunda fuente de luz 140 pasa a través de la segunda lente de proyección primaria 112 (hacia la página como se ve en la FIG. 2). Luego, la luz formada se refleja en el espejo de exploración de haz 130, que se angula oblicuamente (véase la FIG. 1) para dirigir la luz desde una o más fuentes de luz 140 hacia la lente de proyección secundaria 120, que da forma además a la luz para proyectarla hacia delante (p. ej., delante de un vehículo).
La una o más fuentes de luz 140 emiten luz en una dirección horizontal (por ejemplo, de lado a lado o transversal), a la que se da forma por una o más lentes de proyección primarias 110, luego reflejada en el espejo de exploración de haz 130 y se redirige en la dirección longitudinal hacia la lente de proyección secundaria 120. La lente de proyección secundaria 120 es una óptica de salida que da forma aún más a la luz y la proyecta hacia delante (por ejemplo, frente a un vehículo). Como se representa en las FIGs. 1 y 2, la primera fuente de luz 141 y la tercera fuente de luz 143 están apagadas, mientras que la segunda fuente de luz 142 emite rayos de luz 105 en una dirección horizontal.
La luz emitida por las fuentes de luz primera, segunda y tercera 141,142 y 143 producen patrones de haz superpuestos que contribuyen a un patrón de haz general del faro de exploración de haz 100. El patrón de haz general es, por ejemplo, un patrón de luz deseado que se proyecta desde un faro de vehículo. Al atenuar o apagar los LED individuales, el faro 100 puede usarse para proporcionar un faro de haz de conducción adaptativo para evitar el deslumbramiento percibido por los ocupantes de otros vehículos y peatones. Por ejemplo, se puede usar un sistema de cámara para obtener imágenes de una vista frontal y se puede usar un controlador para determinar qué LED modular o apagar en tiempo real o casi en tiempo real en función de las imágenes recibidas de la cámara. Por ejemplo, el controlador puede atenuar ciertos LED usando modulación de ancho de pulso para dar forma y controlar el patrón de haz de conducción adaptativo. Además de una cámara, se puede usar un módulo GPS para determinar la ubicación del vehículo y proporcionar información de ubicación al controlador. En ciertas realizaciones, también se puede proporcionar información de radar al controlador para determinar qué LED apagar o modular, y para determinar cómo controlar el espejo de exploración de haz 130.
El controlador es, por ejemplo, un módulo de control de faros que tiene un ordenador, un microcontrolador, un microprocesador o un controlador lógico programable (PLC) ubicado a bordo del vehículo acoplado comunicativamente con las fuentes de luz primera, segunda y tercera 141-143 (por ejemplo, a través de las respectivas placas de circuito impreso). El controlador incluye una memoria, que incluye un medio no transitorio para almacenar software, y un procesador para ejecutar instrucciones del software. La memoria puede usarse para almacenar información utilizada por el controlador, incluidos, entre otros, algoritmos, tablas de búsqueda y modelos computacionales. El controlador puede incluir uno o más interruptores (p. ej., para realizar modulación de ancho de pulso). La comunicación entre el controlador y una o más fuentes de luz 140 puede ser por uno de los medios de comunicación cableados y/o inalámbricos.
En ciertas realizaciones, cada una de la una o más lentes de proyección primarias 140 incluye una óptica de colimación, que alinea los rayos de luz para que sean sustancialmente paralelos de modo que se dispersen mínimamente a medida que la luz se propaga. La óptica de colimación se puede orientar de manera que la luz emitida por los LED se dirija horizontalmente, como se representa en la FIG. 1. Por lo tanto, la una o más lentes de proyección primarias 140 controlan la dispersión de un patrón de haz de luz en la dirección horizontal. La una o más lentes de proyección primarias 140 pueden incluir una superficie de lente que es una superficie óptica de forma libre indivisa, asférica indivisa o superficie asférica modificada indivisa que genera una imagen indivisa colectiva frente a un vehículo cuando se enciende el haz completo. Una lente asférica es aquella cuya superficie difiere en forma de partes de una esfera o cilindro. Se puede incorporar una función de luz de cruce en el faro 100 añadiendo LED dispuestos verticalmente con respecto a los LED de una o más fuentes de luz 140, e incluyendo una lente exterior esférica con un corte agudo en la lente de proyección secundaria 120 para mantener la luz dirigida hacia abajo hacia la carretera y lejos de los ojos de los ocupantes de los vehículos cercanos.
En ciertas realizaciones, la una o más lentes de proyección primarias 140 incluyen una lente de proyección de tipo tórica modificada que tiene una o más lentes de forma tórica. Una lente con forma tórica puede ser cualquier lente que tenga al menos una superficie de lente con una curvatura que se asemeje a una parte de un toro (por ejemplo, con forma de corte a partir de un borde circunferencial de un toro). Un toro es una forma espacial formada al girar un círculo en un espacio tridimensional alrededor de un eje que es coplanario con el círculo. La superficie de la lente con forma tórica proporciona una lente que tiene diferente potencia óptica y distancia focal en dos orientaciones perpendiculares entre sí (por ejemplo, una orientación horizontal y una orientación vertical). En algunas realizaciones, las lentes con forma tórica tienen una forma circular en una dirección, mientras que, en la dirección perpendicular, las lentes con forma tórica tienen una superficie esférica, asférica (por ejemplo, elíptica, hiperbólica o de forma libre) o plana.
La una o más lentes de proyección primarias 110 incluyen una primera superficie y una segunda superficie. Por ejemplo, como se enumera en la FIG. 1, la primera fuente de luz primaria 111 incluye una primera superficie 111A y una segunda superficie 111B, la segunda fuente de luz principal 112 incluye una primera superficie 112A y una segunda superficie 112B, y la tercera fuente de luz principal 113 incluye una primera superficie 113A y una segunda superficie 113B. De manera similar, como se representa en las FIGs. 1 y 2, la lente de proyección secundaria 120 incluye una primera superficie 120A y una segunda superficie 120B. Las lentes de proyección se configuran de modo que una de las superficies primera y segunda se adapta para recibir luz y la otra se adapta para proyectar luz. Por ejemplo, la luz puede entrar en una lente de proyección a través de la primera superficie y salir de la lente de proyección a través de la segunda superficie. En algunas realizaciones, una primera superficie de una o más lentes de proyección 110 recoge la luz emitida desde una respectiva de la una o más fuentes de luz 140 y la representa virtualmente en un punto detrás de la fuente de luz. Las ventajas de esta configuración incluyen una mayor tolerancia a la variación posicional de una o más fuentes de luz 140, un control mejorado del tamaño de la imagen y una reducción en el grosor óptico necesario para una o más lentes de proyección 110, lo que ayuda en la fabricación.
En funcionamiento, la segunda superficie de la una o más lentes de proyección primarias 110 recoge una dispersión horizontal de la luz de la respectiva una o más fuentes de luz 140 (véase la FIG. 1) sin afectar a una dispersión vertical de la luz. Como resultado, se proporcionan imágenes verticales a lo largo de una extensión angular de la una o más lentes de proyección primarias 110.
La dispersión horizontal de la luz se puede controlar usando uno o más métodos. En ciertas realizaciones, cada una de la una o más lentes de proyección primarias 110 se enfoca en un centro de una o más fuentes de luz 140. Por ejemplo, la lente de proyección primaria 112 se enfoca en un centro de la segunda fuente de luz 142. En realizaciones donde la fuente de luz incluye una pluralidad de LED individuales alineados longitudinalmente, se proporciona un desplazamiento lateral fuera del punto focal en virtud de que los LED individuales se alinean a la izquierda y derecha del punto focal. Por ejemplo, con una distribución de LED de 1 x 3 dispuestos linealmente, incluye un LED a cada lado del punto focal que provoca un desplazamiento lateral del punto focal que proporciona una dispersión hacia la izquierda o hacia la derecha (véase, por ejemplo, las FIGs. 7-9). Alternativamente, se puede colocar una fuente de luz completa fuera del punto focal para predisponer el patrón de haz hacia la izquierda o hacia la derecha. En algunas realizaciones, una segunda superficie (p. ej., una cara de salida) de la una o más lentes de proyección primarias 110 se adapta para proporcionar una dispersión y/o un cambio en el patrón del haz.
La luz que sale de una o más lentes de proyección primarias 110 proporciona imágenes verticales que interactúan con el espejo de exploración de haz oscilante 130. En ciertas realizaciones, el espejo 130 se orienta con un ángulo nominal de aproximadamente cuarenta y cinco grados con respecto a la dirección de la luz entrante (ej., la dirección horizontal). En algunas realizaciones, el espejo 130 oscila alrededor del eje vertical en un ángulo que es de aproximadamente ±2.5° desde el ángulo nominal. Una magnitud de la oscilación determina una extensión de la dispersión horizontal. Por ejemplo, un ángulo de rotación de 2.5° del espejo 130 proporciona un cambio correspondiente de cinco grados en el patrón del haz (véanse las FIGs. 3-5).
En ciertas realizaciones, los ciclos del espejo oscilante son de aproximadamente sesenta hercios, pero la tasa de oscilación se puede variar sin apartarse del alcance de este documento. La oscilación del espejo 130 combina el patrón del haz a lo largo de la dirección horizontal (por ejemplo, de lado a lado o transversal). Un sensor de posición puede proporcionar información de posición del espejo 130 al controlador para determinar una ubicación del espejo 130 mientras oscila.
Después de que la luz colimada se refleje en el espejo de exploración de haz oscilante 130, la lente de proyección secundaria 120 recoge la luz a lo largo del eje vertical y controla la dispersión vertical del patrón de haz. Los ajustes de la dispersión vertical y/o la ubicación del patrón de haz se pueden realizar utilizando la lente de proyección secundaria 120. Al controlar la salida de luz tanto horizontal como verticalmente, el faro de exploración de haz 100 proporciona un mayor control de la forma de la luz.
La lente secundaria 120 puede ser una lente extruida que carece de potencia horizontal. Al usar una lente extruida, la lente de proyección secundaria 120 puede aceptar múltiples imágenes creadas a partir de una pluralidad de lentes de proyección primarias 110. En ciertas realizaciones, la lente secundaria 120 incluye al menos una superficie de lente que tiene una forma tórica para proporcionar diferente potencia óptica y distancia focal en dos orientaciones perpendiculares entre sí. Por ejemplo, la superficie de lente tórica de la lente secundaria 120 se dispone para dar forma a la luz en la dirección vertical perpendicular a la superficie de la lente tórica de la una o más lentes de proyección primarias 140. La distancia focal de la lente de proyección secundaria 120 es la distancia total del sistema óptico, incluida la distancia virtual de la una o más lentes de proyección primarias 110. Para mejorar la uniformidad de imagen de haz, la segunda superficie 120B puede ser plana o puede incluir ópticas de almohada, flautas o una superficie óptica de barrido. En algunas realizaciones, la primera superficie 120A es una superficie óptica plana o no plana.
Las FIGs. 3-12 muestran patrones de haz representativos proporcionados usando el faro de exploración de haz 100 de las FIGs. 1-2. Los patrones de haz se trazan como mapas de contorno con la dispersión horizontal de la luz a lo largo del eje horizontal del gráfico y la dispersión vertical a lo largo del eje vertical del trazado. Las regiones más oscuras de los trazados de contorno indican un mayor flujo de luz en lúmenes, mientras que las regiones más claras de los trazados de contorno indican un flujo de luz más bajo.
Las FIGs. 3-6 muestran mapas de contorno 300, 400, 500 y 600 de patrones de haz representativos formados usando un faro de exploración de haz 100 mientras se tienen las fuentes de luz primera, segunda y tercera 141, 142, 143 completamente iluminadas. En otras palabras, se iluminaron nueve LED (por ejemplo, tres distribuciones de LED de 1x3) para producir los patrones de haz ancho representados en las FIGs. 3-6. Al alterar una predisposición angular del espejo de exploración de haz oscilante 130, el patrón de haz resultante se puede desplazar a lo largo del eje horizontal como se representa en las FIGs. 3-5.
La FIG. 3 muestra el mapa de contorno 300 de un patrón de haz resultante de las fuentes de luz 141-143 iluminadas y el espejo 130 que oscila alrededor de una posición nominal. En otras palabras, para producir el trazado de contorno representado en la FIG. 3, el espejo 130 se orienta nominalmente en un ángulo de cuarenta y cinco grados con respecto a la dirección horizontal como se representa en la FIG. 1, mientras que el espejo 130 oscila para proporcionar una dispersión horizontal del patrón de haz de aproximadamente ±12.5° desde el valor nominal.
La FIG. 4 muestra el mapa de contorno 400 de un patrón de haz resultante de las fuentes de luz 141-143 iluminadas y el espejo 130 oscilando alrededor de una posición de predisposición de 2.5°. Esto desplaza todo el patrón de haz en un ángulo de aproximadamente cinco grados hacia la izquierda en comparación con la posición nominal mostrada en el mapa de contorno 300, FIG. 3.
La FIG. 5 muestra el mapa de contorno 500 de un patrón de haz resultante de las fuentes de luz 141-143 iluminadas y el espejo 130 oscilando alrededor de una posición de posición de predisposición de -2.5°. Esto desplaza todo el patrón de haz en un ángulo de aproximadamente cinco grados hacia la derecha en comparación con la posición nominal mostrada en el mapa de contorno 300, FIG. 3.
La FIG. 6 muestra el mapa de contorno 600 de un patrón de haz acumulativo resultante de las fuentes de luz 141-143 iluminadas y el espejo 130 girando entre una posición de predisposición de 2.5° y una posición de predisposición de -2.5°. Al rotar la posición nominal del espejo 130 mientras oscila, la dispersión horizontal del patrón de haz se amplía a aproximadamente ±17.5° desde el valor nominal en comparación con sólo ±12.5° desde el valor nominal, como se muestra en el mapa de contorno 300, FIG. 3.
Las FIGs. 7-9 muestran mapas de contorno 700, 800, 900, respectivamente, de patrones de haz representativos formados usando un faro de exploración de haz 100 mientras que tiene iluminado solo un LED de una o más fuentes de luz 140. Tener iluminado solo un LED, como se muestra en las FIGs. 7-9, proporciona una dispersión horizontal estrecha del patrón de haz en comparación con tener iluminados nueve LED de fuentes de luz 141-143 como se muestra en las FIGs. 3-5. Para las FIGs. 7-9, el espejo 130 osciló alrededor de la posición nominal del espejo (por ejemplo, alrededor de cero grados a lo largo de la dirección horizontal).
La FIG. 7 muestra el mapa de contorno 700 de un patrón de haz resultante de iluminar solo un LED central de la distribución de LED de 1x3 de la fuente de luz 142. Esto proporciona un patrón de haz estrecho que se ubica centradamente a lo largo de la dirección horizontal.
La FIG. 8 muestra el mapa de contorno 800 de un patrón de haz que resulta de iluminar solo un LED trasero de la distribución de 1x3 LED de la fuente de luz 142. La posición de LED trasero es la más alejada de la lente de proyección secundaria 120 a lo largo de la dirección longitudinal (véase la FIG. 1). Iluminar solo el LED trasero de la fuente de luz 142 proporciona un patrón de haz estrecho que se desplaza hacia la izquierda a lo largo de la dirección horizontal en comparación con el patrón de haz que se muestra en el mapa de contorno 700, FIG. 7.
La FIG. 9 muestra el mapa de contorno 900 de un patrón de haz que resulta de iluminar solo un LED delantero de la distribución de 1x3 LED de la fuente de luz 142. La posición de LED delantero es opuesta a la posición trasera y es la más cercana a la lente de proyección secundaria 142 a lo largo de la dirección longitudinal (por ejemplo, hacia delante con respecto a un vehículo). Esto proporciona un patrón de haz estrecho que se desplaza hacia la derecha a lo largo de la dirección horizontal en comparación con el patrón de haz que se muestra en el mapa de contorno 700, FIG. 7.
Las FIGs. 10-12 muestran mapas de contorno 1000, 1100, 1200 de patrones de haz representativos formados usando un faro de exploración de haz 100 mientras tienen los tres LED iluminados desde una de las fuentes de luz primera, segunda y tercera 141, 142, 143. Tener iluminado una de las distribuciones de 1x 3 LED de las fuentes de luz 141­ 143 proporciona una dispersión horizontal de tamaño medio del patrón de haz. En otras palabras, el patrón de haz de tamaño mediano es más estrecho que el patrón de haz ancho de las FIGs. 3-5 y más ancho que el patrón de haz estrecho de las FIGs. 7-9. Para las FIGs. 10-12, el espejo 130 oscila alrededor de la posición nominal de espejo (por ejemplo, alrededor de cero grados a lo largo de la dirección horizontal).
La FIG. 10 muestra el mapa de contorno 1000 de un patrón de haz que resulta de iluminar la distribución de LED de 1x3 desde la fuente de luz 142 únicamente. Esto proporciona un patrón de haz de tamaño mediano que se ubica centradamente a lo largo de la dirección horizontal.
La FIG. 11 muestra el mapa de contorno 1100 de un patrón de haz que resulta de iluminar la distribución de LED de 1 x3 desde la fuente de luz 143 solamente. Esto proporciona un patrón de haz de tamaño medio que se desplaza hacia la izquierda a lo largo de la dirección horizontal en comparación con el del mapa de contorno 1000, FIG. 10.
La FIG. 12 muestra el mapa de contorno 1200 de un patrón de haz que resulta de iluminar la distribución de LED de 1 x3 desde la fuente de luz 141 solamente. Esto proporciona un patrón de haz de tamaño medio que se desplaza hacia la derecha a lo largo de la dirección horizontal.
Las características descritas anteriormente, así como las reivindicadas a continuación, pueden combinarse de diversas maneras sin apartarse del alcance de este documento. Los siguientes ejemplos ilustran algunas combinaciones posibles, no limitantes:
(A1) Un faro para un vehículo incluye una fuente de luz y una lente de proyección primaria para dar forma a la luz de la fuente de luz. La lente de proyección primaria se adapta para dar forma a la luz a lo largo de una primera dirección. Un espejo oscilante se angula oblicuamente entre la lente de proyección primaria y una lente de proyección secundaria para recibir la luz de la lente de proyección primaria y redirigir la luz a la lente de proyección secundaria. La lente de proyección secundaria se adapta para dar forma a la luz recibida desde el espejo oscilante a lo largo de una segunda dirección sustancialmente perpendicular a la primera dirección de modo que se proyecte desde el vehículo un patrón de luz deseado.
(A2) Para el faro de un vehículo indicado como (A1), se puede proporcionar un controlador para controlar la fuente de luz y el espejo oscilante para atenuar o apagar activamente partes del patrón de luz deseado para proporcionar un faro de haz de conducción adaptativo para reducir el deslumbramiento percibido fuera del vehículo.
(A3) Para el faro delantero de un vehículo indicado como (A1) o (A2), la lente de proyección primaria puede incluir una lente de proyección de tipo tórica modificada que tiene una superficie de salida de forma tórica.
(A4) Para el faro de un vehículo indicado como cualquiera de (A1) a (A3), una primera superficie de la lente de proyección primaria puede recoger la luz emitida por la fuente de luz, colimar la luz y proyectar la luz horizontalmente.
(A5) Para el faro de un vehículo indicado como cualquiera de (A1) a (A4), el espejo oscilante se puede angular oblicuamente en un ángulo nominal de aproximadamente cuarenta y cinco grados en relación con la dirección de la luz recibida desde la primera lente de proyección.
(A6) Para el faro de un vehículo indicado como cualquiera de (A1) a (A5), el espejo oscilante puede oscilar en una magnitud predeterminada desde el ángulo nominal, bajo el control del controlador, para determinar la dispersión horizontal del patrón de luz deseado.
(A7) Para el faro de un vehículo indicado como cualquiera de (A1) a (A6), la lente de proyección secundaria puede adaptarse para formar una dispersión vertical del patrón de luz deseado.
(A8) Para el faro de un vehículo indicado como cualquiera de (A1) a (A7), la fuente de luz puede incluir una distribución de diodos emisores de luz (LED).
(A9) Para el faro de un vehículo indicado como cualquiera de (A1) a (A8), la distribución de LED puede producir patrones de haz superpuestos que contribuyen al patrón de luz deseado.
(A10) Para el faro de un vehículo indicado como cualquiera de (A1) a (A9), el controlador puede atenuar ciertos LED de la distribución de LED usando modulación de ancho de pulso para dar forma y controlar el patrón de luz deseado.
(A11) Para el faro delantero de un vehículo indicado como cualquiera de (A1) a (A10), se puede incluir un sistema de cámara para formar imágenes de una vista frontal de modo que el controlador determine cómo modular o apagar ciertos LED y cómo hacer oscilar el espejo oscilante en tiempo real o casi en tiempo real según las imágenes recibidas de la cámara.
(A12) Para el faro de un vehículo indicado como cualquiera de (A1) a (A11), la lente de proyección primaria puede incluir una pluralidad de lentes de proyección de tipo tórico modificadas para recibir luz de uno o más LED de la distribución de LED.
(B1) Un faro de exploración de haz adaptativo para un vehículo incluye una pluralidad de fuentes de luz dispuestas linealmente, teniendo cada una de la pluralidad de fuentes de luz una distribución lineal de LED. Se incluye una pluralidad de lentes de proyección primarias para dar forma a la luz de la pluralidad de fuentes de luz, respectivamente. Un espejo oscilante se angula oblicuamente entre la pluralidad de lentes de proyección primarias y una lente de proyección secundaria para recibir la luz de la pluralidad de lentes de proyección primarias y redirigir la luz a la lente de proyección secundaria. La lente de proyección secundaria se adapta para dar forma además a la luz para proyectar un patrón de haz desde el vehículo.
Un controlador se adapta para controlar cada una de la pluralidad de fuentes de luz y el espejo oscilante para atenuar o apagar activamente partes del patrón de haz para reducir el deslumbramiento percibido fuera del vehículo.
(B2) Para el faro de exploración de haz adaptativo indicado anteriormente como (B1), la pluralidad de lentes de proyección primarias puede adaptarse para dar forma a la luz a lo largo de una primera dirección y la lente de proyección secundaria puede adaptarse para dar forma a la luz a lo largo de una segunda dirección perpendicular a la primera dirección.
(B3) Para el faro de exploración de haz adaptativo indicado anteriormente como (B1) o (B2), cada uno de la distribución lineal de LED de la pluralidad de fuentes de luz puede iluminar colectivamente un patrón de haz ancho en la dirección horizontal.
(B4) Para el faro de exploración de haz adaptativo indicado anteriormente como cualquiera de (B1) a (B3), la pluralidad de lentes de proyección primarias puede incluir una lente de proyección central y dos lentes de proyección periférica dispuestas en lados opuestos de la lente de proyección central. La lente de proyección central puede alinearse con una región central del espejo oscilante de manera que el patrón de haz de la lente de proyección central proporcione un patrón de haz de tamaño medio alineado centradamente en la dirección horizontal.
(B5) Para el faro de exploración de haz adaptativo indicado anteriormente como cualquiera de (B1) a (B4), cada una de las dos lentes de proyección periférica puede alinearse fuera de la región central del espejo oscilante de modo que el patrón de haz de cada una de las dos lentes de proyección periférica proporciona un patrón de haz de tamaño mediano alineado periféricamente en la dirección horizontal.
(B6) Para el faro de exploración de haz adaptativo indicado anteriormente como cualquiera de (B1) a (B5), un solo LED de la distribución lineal de LED puede proporcionar un patrón de haz de punto estrecho en la dirección horizontal.
(B7) Para el faro de exploración de haz adaptativo indicado anteriormente como cualquiera de (B1) a (B6), un solo LED de la distribución lineal de LED se puede alinear con la lente de proyección central para proporcionar un patrón de haz de punto estrecho alineado centradamente en la dirección horizontal.
(B8) Para el faro de exploración de haz adaptativo indicado anteriormente como cualquiera de (B1) a (B7), un solo LED de la distribución lineal de LED puede alinearse con una de las dos lentes de proyección periférica para proporcionar un patrón de haz de punto estrecho alineado periféricamente en la dirección horizontal.
Son posibles muchas disposiciones diferentes de los diversos componentes representados, así como de los componentes no mostrados, sin apartarse del alcance de la presente invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas. Se han descrito realizaciones de la presente invención con la intención de ser ilustrativas en lugar de restrictivas. Las realizaciones alternativas serán evidentes para los expertos en la técnica que no se aparten de su alcance. Un experto en la técnica puede desarrollar medios alternativos para implementar las mejoras antes mencionadas sin apartarse del alcance de la presente invención como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Se entenderá que ciertas características y subcombinaciones son de utilidad y pueden emplearse sin referencia a otras características y subcombinaciones y se contemplan dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Un faro (100) para un vehículo, que comprende:
una fuente de luz (140);
una lente de proyección primaria (110) para dar forma a la luz de la fuente de luz, comprendiendo la lente de proyección primaria una lente de proyección de tipo tórica modificada que tiene una superficie de salida de forma tórica adaptada para dar forma a la luz a lo largo de una dirección horizontal con respecto al vehículo, en donde la dirección horizontal es perpendicular a la dirección de avance del vehículo y perpendicular a la dirección vertical con respecto al vehículo;
un espejo oscilante (130) angulado oblicuamente con respecto a la dirección de la luz recibida de la lente de proyección primaria entre la lente de proyección primaria y una lente de proyección secundaria (120) y adaptado para recibir luz de la lente de proyección primaria y redirigir la luz a la secundaria lente de proyección;
estando adaptada la lente de proyección secundaria (120) para dar forma a la luz recibida desde el espejo oscilante a lo largo de una dirección vertical con respecto al vehículo sustancialmente perpendicular a la dirección horizontal de manera que se proyecte un patrón de luz deseado desde el vehículo; y
un controlador para controlar la fuente de luz (140) y el espejo oscilante (130) para atenuar o apagar activamente partes del patrón de luz deseado para proporcionar un faro de haz de conducción adaptativo (100) para reducir el deslumbramiento percibido fuera del vehículo.
2. El faro (100) para un vehículo de la reivindicación 1, en donde una primera superficie (111A, 112A, 113A) de la lente de proyección primaria (110; 111, 112, 113) recoge la luz emitida por la fuente de luz, colima la luz y proyecta la luz horizontalmente.
3. El faro (100) para un vehículo de la reivindicación 1 o 2, en donde el espejo oscilante (130) se angula oblicuamente en un ángulo nominal de aproximadamente cuarenta y cinco grados con respecto a la dirección de la luz recibida desde la lente de proyección primaria (110).
4. El faro (100) para un vehículo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el espejo oscilante (130) oscila en una magnitud predeterminada desde el ángulo nominal, bajo el control del controlador, para determinar una dispersión horizontal del patrón de luz deseado.
5. El faro (100) para un vehículo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la lente de proyección secundaria (120) es una lente extruida que carece de potencia horizontal y se adapta para formar una dispersión vertical del patrón de luz deseado en la dirección vertical, o en donde al menos una superficie de la lente de la lente de proyección secundaria (120) comprende una forma tórica adaptada para proporcionar una potencia óptica y una distancia focal diferentes a las de la lente de proyección primaria (110).
6. El faro (100) para un vehículo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la fuente de luz (140) comprende una distribución lineal de diodos emisores de luz (LED).
7. El faro (100) para un vehículo de la reivindicación 6, en donde la distribución lineal de LED produce patrones de haz superpuestos que contribuyen al patrón de luz deseado.
8. El faro (100) para un vehículo de la reivindicación 6 o 7, en donde el controlador atenúa ciertos LED de la distribución lineal de LED usando modulación de ancho de pulso para dar forma y controlar el patrón de luz deseado.
9. El faro (100) para un vehículo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un sistema de cámara para formar imágenes de una vista frontal de manera que el controlador determina cómo modular o apagar ciertos LED y cómo hacer oscilar el espejo oscilante en tiempo real o casi en tiempo real según las imágenes recibidas de la cámara.
10. El faro (100) para un vehículo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores cuando se hace referencia de nuevo a la reivindicación 6, en donde la lente de proyección primaria (110) comprende una pluralidad de lentes de proyección de tipo tórico modificadas para recibir luz de uno o más LED de la distribución lineal de LED.
11. El faro (100) para un vehículo de la reivindicación 1, que comprende:
una pluralidad de fuentes de luz (141-143) dispuestas linealmente, teniendo cada una de la pluralidad de fuentes de luz una distribución lineal de LED;
una pluralidad de lentes de proyección primarias (111-113) para dar forma a la luz de la pluralidad de fuentes de luz, respectivamente;
el espejo oscilante (130) angulado oblicuamente entre la pluralidad de lentes de proyección primarias (111­ 113) y la lente de proyección secundaria (120) para recibir luz de la pluralidad de lentes de proyección primarias y redirigir la luz a la lente de proyección secundaria, lente de proyección de lente secundaria se adapta para dar forma además a la luz para proyectar un patrón de haz desde el vehículo; y
el controlador adaptado para controlar cada una de la pluralidad de fuentes de luz (141-143) y el espejo oscilante (130) para atenuar o apagar activamente partes del patrón de haz para reducir el deslumbramiento percibido fuera del vehículo.
12. El faro (100) de la reivindicación 11, en donde la pluralidad de lentes de proyección primarias (111-113) se adaptan para dar forma a la luz a lo largo de una dirección horizontal con respecto al vehículo, y la lente de proyección secundaria (120) comprende una potencia óptica y distancia focal diferentes que cada una de la pluralidad de lentes de proyección primarias (111-113), en donde la lente de proyección secundaria (120) se adapta para dar forma a la luz a lo largo de una dirección vertical con respecto al vehículo.
13. El faro (100) de la reivindicación 11 o 12, en donde la pluralidad de lentes de proyección primarias (111-113) comprende una lente de proyección central y dos lentes de proyección periférica dispuestas en lados opuestos de la lente de proyección central, estando alineada la lente de proyección central con una región central del espejo oscilante de manera que el patrón de haz de la lente de proyección central proporcione un patrón de haz de tamaño medio alineado centradamente en la dirección horizontal.
14. El faro (100) de la reivindicación 13, en donde cada una de las dos lentes de proyección periférica se alinea fuera de la región central del espejo oscilante de manera que el patrón de haz de cada una de las dos lentes de proyección periférica proporciona un patrón de haz de tamaño medio alineado periféricamente en la dirección horizontal.
15. El faro (100) para un vehículo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el espejo oscilante (130) oscila a una frecuencia de aproximadamente sesenta hercios.
16. El faro (100) para un vehículo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde una primera superficie de la lente de proyección primaria (110) se adapta para proyectar virtualmente la luz de la fuente de luz (140) a un punto ubicado detrás de la fuente de luz de manera que se reduce el grosor óptico de la lente de proyección primaria.
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