DE102020107926A1 - Microlens projection module with beam end adapted to the divergence of illumination - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Projektionseinrichtung (4) eines Mikroprojektions-Lichtmoduls (2) eines Kraftfahrzeugscheinwerfers (101). Die Projektionseinrichtung (4) dient zur Abbildung von Licht einer Lichtquelle (6) als Lichtverteilung vor dem Kraftfahrzeug. Sie umfasst eine Eintrittsoptik (10) mit mehreren Mikro-Eintrittsoptiken (12), eine Austrittsoptik (14) mit mehreren Mikro-Austrittsoptiken (16) und eine Abschattungsblende (18) mit mehreren Mikro-Blendenelementen (20). Jeder Mikro-Eintrittsoptik (12) ist genau eine Mikro-Austrittsoptik (16) und genau ein Mikro-Blendenelement (20) zugeordnet. Die Abschattungsblende (18) ist zwischen der Eintrittsoptik (10) und der Austrittsoptik (14) angeordnet. Die Mikro-Blendenelemente (20) der Abschattungsblende (18) sind ausgebildet, um ein Übersprechen zwischen benachbarten Mikro-Eintrittsoptiken (12) und Mikro-Austrittsoptiken (16) zu vermeiden. Es wird vorgeschlagen, dass Form und Abmessungen der Mikro-Blendenelemente (20) der Abschattungsblende (18) abhängig von einer Divergenz (αi) des auf die dem jeweiligen Mikro-Blendenelement (20) der Abschattungsblende (18) zugeordneten Mikro-Eintrittsoptik (12) auftreffenden Lichts (22) ausgebildet sind.The invention relates to a projection device (4) of a micro-projection light module (2) of a motor vehicle headlight (101). The projection device (4) is used to image light from a light source (6) as a light distribution in front of the motor vehicle. It comprises entry optics (10) with several micro entry optics (12), exit optics (14) with several micro exit optics (16) and a shading screen (18) with several micro screen elements (20). Each micro entry optics (12) is assigned exactly one micro exit optics (16) and exactly one micro diaphragm element (20). The shading diaphragm (18) is arranged between the entrance optics (10) and the exit optics (14). The micro-diaphragm elements (20) of the shading diaphragm (18) are designed to avoid crosstalk between neighboring micro-entry optics (12) and micro-exit optics (16). It is proposed that the shape and dimensions of the micro-diaphragm elements (20) of the shading diaphragm (18) depending on a divergence (αi) of the micro-entry optics (12) assigned to the respective micro-diaphragm element (20) of the shading diaphragm (18) incident light (22) are formed.
Description
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Reduzierung von Streulicht in einem Mikrolinsenprojektionsmodul. Zur Realisierung des Verfahrens wird eine Projektionseinrichtung eines Mikroprojektions-Lichtmoduls eines Kraftfahrzeugscheinwerfers eingesetzt, die zur Abbildung von Licht zumindest einer der Projektionseinrichtung zugeordneten Lichtquelle in einem Bereich vor einem Kraftfahrzeug in Form zumindest einer resultierenden Lichtverteilung ausgebildet ist. Die Projektionseinrichtung umfasst:
- - eine Eintrittsoptik, welche mehrere Mikro-Eintrittsoptiken aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind,
- - eine Austrittsoptik, welche mehrere Mikro-Austrittsoptiken aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind, und
- - eine Abschattungsblende, welche mehrere Mikro-Blendenelemente aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind.
- - an entry optics which has several micro entry optics, which are preferably arranged in an array,
- an exit optics which has a plurality of micro exit optics, which are preferably arranged in an array, and
- - A shading screen, which has several micro-screen elements, which are preferably arranged in an array.
Jeder Mikro-Eintrittsoptik ist genau eine Mikro-Austrittsoptik zugeordnet, wobei die Mikro-Eintrittsoptiken derart ausgebildet und/oder die Mikro-Eintrittsoptiken und die Mikro-Austrittsoptiken derart zueinander angeordnet sind, dass nahezu das gesamte aus einer Mikro-Eintrittsoptik austretende Licht nur in die zugeordnete Mikro-Austrittsoptik eintritt, und wobei das von den Mikro-Eintrittsoptiken vorgeformte Licht von den Mikro-Austrittsoptiken in einen Bereich vor dem Kraftfahrzeug als zumindest eine resultierende Lichtverteilung abgebildet wird. Die Abschattungsblende ist zwischen der Eintrittsoptik und der Austrittsoptik angeordnet, wobei jeder Mikro-Eintrittsoptik genau ein Mikro-Blendenelement der Abschattungsblende zugeordnet ist, und wobei die Mikro-Blendenelemente der Abschattungsblende derart ausgebildet sind, dass sie ein Übersprechen zwischen benachbarten Mikro-Eintritts- und Austrittsoptiken vermeiden und das von einer Mikro-Eintrittsoptik auf eine benachbarte Mikro-Austrittsoptik gerichtete Licht abschatten sollen.Each micro-entry optics is assigned exactly one micro-exit optics, the micro-entry optics being designed and / or the micro-entry optics and the micro-exit optics arranged in relation to one another in such a way that almost all of the light exiting from a micro-entry optics only enters the associated micro-exit optics enters, and wherein the light preformed by the micro-entry optics is imaged by the micro-exit optics in an area in front of the motor vehicle as at least one resulting light distribution. The shading diaphragm is arranged between the entrance optics and the exit optics, each micro entrance optics being assigned exactly one micro diaphragm element of the shading diaphragm, and the micro diaphragm elements of the shading diaphragm being designed in such a way that they cause crosstalk between neighboring micro entrance and exit optics and should shade the light directed from a micro-entry optic onto an adjacent micro-exit optic.
Ein Mikrolinsenprojektionsmodul für einen Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs ist bspw. aus dem Patent
Bei dem bekannten Mikrolinsenarray werden verschieden große Bilder erzeugt, welche unterschiedliche Bereiche der resultierenden Lichtverteilung ausleuchten. Die unterschiedlichen Größen der Bilder werden durch unterschiedliche objektseitige Brennweiten der Projektionslinsen des zweiten Mikrolinsenarrays erzielt. Ein großer Abstand zwischen den Blenden des Blendenarrays und den Projektionslinsen des zweiten Mikrolinsenarrays bewirkt einen kleinen ausgeleuchteten Bereich (aber eine hohe Intensität) und ein kleiner Abstand (Projektionslinse nahe an den Blenden) einen größeren ausgeleuchteten Bereich (mit geringer Intensität).In the known microlens array, images of different sizes are generated which illuminate different areas of the resulting light distribution. The different sizes of the images are achieved by different object-side focal lengths of the projection lenses of the second microlens array. A large distance between the diaphragms of the diaphragm array and the projection lenses of the second microlens array results in a small illuminated area (but high intensity) and a small distance (projection lens close to the diaphragms) results in a larger illuminated area (with low intensity).
Da es in der Praxis kein ideal kollimiertes Licht gibt, weist das auf die Eintrittsoptik treffende Licht meistens eine gewisse Divergenz auf, so dass auch immer etwas Streulicht in benachbarte Linsen des zweiten Mikrolinsenarrays fällt und die resultierende Lichtverteilung, insbesondere die Bildung einer scharfen Hell-Dunkelgrenze beeinträchtigt. Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Auswirkungen von Streulicht zu verringern, und im Idealfall sogar zu verhindern, dass Streulicht in benachbarte Linsen fällt.Since there is no ideally collimated light in practice, the light hitting the entrance optics usually has a certain divergence, so that some scattered light always falls into neighboring lenses of the second microlens array and the resulting light distribution, in particular the formation of a sharp light-dark boundary impaired. The present invention is therefore based on the object of reducing the effects of stray light and, ideally, even preventing stray light from falling into adjacent lenses.
Mikrolinsenprojektionsmodule in ähnlichen Ausgestaltungen sind ferner aus der
Die
Zur Lösung der der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird eine Projektionseinrichtung eines Mikroprojektions-Lichtmoduls mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Insbesondere wird ausgehend von der Projektionseinrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass Form und Abmessungen der Mikro-Blendenelemente der Abschattungsblende in Abhängigkeit von einer Divergenz des auf die dem jeweiligen Mikro-Blendenelement der Abschattungsblende zugeordneten Mikro-Eintrittsoptik auftreffenden Lichts ausgebildet sind, so dass jedes Mikro-Blendenelement der Abschattungsblende einen möglichst großen Teil des zu der zugeordneten Mikro-Austrittsoptik gerichteten Lichts ungehindert passieren lässt und einen möglichst großen Teil des auf eine benachbarte Mikro-Austrittsoptik gerichteten Lichts abschattet.To solve the problem on which the present invention is based, a projection device of a micro-projection light module having the features of claim 1 is proposed. In particular, based on the projection device of the type mentioned above, it is proposed that the shape and dimensions of the micro-diaphragm elements of the shading diaphragm are designed as a function of a divergence of the light incident on the micro-entry optics assigned to the respective micro-diaphragm element of the shading diaphragm, so that each micro -Bidding element of the shading diaphragm allows the largest possible part of the light directed to the assigned micro-exit optics to pass unhindered and shades the largest possible part of the light directed onto an adjacent micro-exit optic.
Erfindungsgemäß soll mit der Abschattungsblende Streulicht möglichst effizient abgeblockt werden. Vorzugsweise weisen die Mikro-Blendenelemente der Abschattungsblende jeweils eine Lichtdurchlass-Öffnung auf, deren Form und Abmessungen in Abhängigkeit von der Divergenz des auf die dem jeweiligen Mikro-Blendenelement der Abschattungsblende zugeordneten Mikro-Eintrittsoptik auftreffenden Lichts ausgebildet sind.According to the invention, scattered light is to be blocked as efficiently as possible with the shading diaphragm. The micro-diaphragm elements of the shading diaphragm each have a light transmission opening, the shape and dimensions of which are formed depending on the divergence of the light incident on the micro-entry optics assigned to the respective micro-diaphragm element of the shading diaphragm.
Die Form und die Abmessungen der Mikro-Blendenelemente der Abschattungsblende bzw. von deren Lichtdurchlass-Öffnungen hängen von der Divergenz ab, mit der das Licht auf die den Mikro-Blendenelementen jeweils zugeordneten Mikro-Eintrittsoptiken auftrifft. Besonders bevorzugt ist es, wenn bei großer Divergenz des auftreffenden Lichts die Abmessungen von Lichtdurchlass-Öffnungen der Mikro-Blendenelemente der Abschattungsblende klein sind, und wenn bei geringer Divergenz die Abmessungen der Lichtdurchlass-Öffnungen groß sind. Die Abmessungen großer Lichtdurchlass-Öffnungen entsprechen vorzugsweise den Durchmessern der zugeordneten Mikro-Austrittsoptiken des zweiten Mikrolinsenarrays (der Austrittsoptik), so dass für die entsprechenden Mikro-Austrittsoptiken nahezu kein Licht abgeschattet wird.The shape and dimensions of the micro-diaphragm elements of the shading diaphragm or of their light transmission openings depend on the divergence with which the light strikes the micro-entry optics respectively assigned to the micro-diaphragm elements. It is particularly preferred if the dimensions of the light transmission openings of the micro diaphragm elements of the shading screen are small when the divergence of the incident light is large, and when the dimensions of the light transmission openings are large when there is little divergence. The dimensions of large light transmission openings preferably correspond to the diameters of the assigned micro exit optics of the second microlens array (the exit optics), so that almost no light is shaded for the corresponding micro exit optics.
Die Eintrittsoptik fokussiert das auf sie auftreffende näherungsweise kollimierte Licht beim Durchtritt durch die Mikro-Eintrittsoptiken in einer Brennebene der Eintrittsoptik. Die Brennebene der Eintrittsoptik hat vorzugsweise eine ebene Flächenerstreckung, d.h. die Brennweiten sind für alle Mikro-Eintrittsoptiken gleich. Es ist aber auch denkbar, dass die Brennweiten der Mikro-Eintrittsoptiken variieren, so dass sich bspw. eine gewölbte Brennebene der Eintrittsoptik ergeben kann. Die Mikro-Lichtaustrittsoptiken bilden das Licht aus der objektseitigen Brennebene der Austrittsoptik auf einer Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug ab. Auch für die Brennebene der Austrittsoptik gilt, dass diese vorzugsweise eine ebene Flächenerstreckung hat, d.h. die Brennweiten sind für alle Mikro-Austrittsoptiken gleich. Auch hier ist jedoch denkbar, dass die Brennweiten der Mikro-Austrittsoptiken variieren, so dass sich bspw. eine gewölbte Brennebene der Austrittsoptik ergeben kann. Die Brennebene der Eintrittsoptik fällt vorzugsweise mit der objektseitigen Brennebene der Austrittsoptik zusammen.The entry optics focus the approximately collimated light that strikes them as it passes through the micro entry optics in a focal plane of the entry optics. The focal plane of the entrance optics preferably has a flat surface extension, i.e. the focal lengths are the same for all micro entrance optics. However, it is also conceivable that the focal lengths of the micro entrance optics vary, so that, for example, a curved focal plane of the entrance optics can result. The micro light exit optics map the light from the object-side focal plane of the exit optics onto a roadway in front of the motor vehicle. It also applies to the focal plane of the exit optics that it preferably has a flat surface extension, i.e. the focal lengths are the same for all micro exit optics. Here too, however, it is conceivable that the focal lengths of the micro exit optics vary, so that, for example, a curved focal plane of the exit optics can result. The focal plane of the entrance optics preferably coincides with the object-side focal plane of the exit optics.
Die Projektionseinrichtung umfasst eine Anzahl an vorzugsweise matrix- oder arrayartig angeordneten Optikkanälen, die jeweils eine Mikro-Eintrittsoptik, ein Mikro-Blendenelement der Abschattungsblende und eine Mikro-Austrittsoptik umfassen. Die Projektionseinrichtung ist derart ausgebildet, dass jeder der Optikkanäle eine Einzellichtverteilung erzeugt. Vorzugsweise sind die Einzellichtverteilungen der Optikkanäle alle gleich. Die resultierende Lichtverteilung ergibt sich durch eine Überlagerung der Einzellichtverteilungen. Die Einzellichtverteilungen können Fernlichtverteilungen sein.The projection device comprises a number of optics channels, preferably arranged in a matrix or array-like manner, each of which comprises a micro-entry optic, a micro-diaphragm element of the shading diaphragm and a micro-exit optic. The projection device is designed in such a way that each of the optical channels generates an individual light distribution. The individual light distributions of the optical channels are preferably all the same. The resulting light distribution results from superimposing the individual light distributions. The individual light distributions can be high beam distributions.
Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die Projektionseinrichtung eine Lichtverteilungsblende aufweist, welche mehrere Mikro-Blendenelemente aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind. Dabei ist die Lichtverteilungsblende vorzugsweise zwischen der Eintrittsoptik und der Abschattungsblende, vorzugsweise in der objektseitigen Brennebene der Austrittsoptik, angeordnet. Jeder Mikro-Eintrittsoptik und/oder jeder Mikro-Austrittsoptik ist genau ein Mikro-Blendenelement der Lichtverteilungsblende zugeordnet. Die Mikro-Lichtaustrittsoptiken bilden das Licht aus der objektseitigen Brennebene der Austrittsoptik auf einer Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug ab. Wenn die Lichtverteilungsblende in der objektseitigen Brennebene angeordnet ist, bilden die Mikro-Lichtaustrittsoptiken das durch die Lichtverteilungsblende gelangte Licht auf der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug ab. Vorzugsweise hat die Lichtverteilungsblende Mikro-Blendenelemente, die derart geformt sind, dass ein Teil des von der jeweils zugeordneten Mikro-Eintrittsoptik ausgesandten Lichts, das oberhalb einer Hell-Dunkelgrenze liegt, abgeschattet wird. Auf diese Weise können Einzellichtverteilungen in Form von Abblendlichtverteilungen mit einer Hell-Dunkelgrenze realisiert werden, die sich zu einer resultierenden Lichtverteilung in Form einer abgeblendeten Lichtverteilung (z.B. Abblendlicht, Nebellicht; Teilfernlicht) überlagern. Die Hell-Dunkelgrenze kann dabei einen im Wesentlichen horizontalen oder vertikalen Verlauf haben.It is particularly preferred, however, if the projection device has a light distribution diaphragm which has a plurality of micro diaphragm elements which are preferably arranged in an array. The light distribution diaphragm is preferably arranged between the entrance optics and the shading diaphragm, preferably in the object-side focal plane of the exit optics. Each micro entry optics and / or each micro exit optics is assigned exactly one micro diaphragm element of the light distribution diaphragm. The micro light exit optics map the light from the object-side focal plane of the exit optics onto a roadway in front of the motor vehicle. If the light distribution diaphragm is arranged in the object-side focal plane, the micro light exit optics image the light that has passed through the light distribution diaphragm onto the roadway in front of the motor vehicle. The light distribution screen preferably has micro screen elements which are shaped in such a way that part of the light emitted by the respectively assigned micro entry optics, which is above a light-dark boundary, is shaded. In this way, individual light distributions can be implemented in the form of low beam distributions with a light-dark boundary, which overlap to form a resulting light distribution in the form of a shielded light distribution (e.g. low beam, fog light; partial high beam). The light-dark border can have an essentially horizontal or vertical course.
Vorzugsweise sind die Form und Abmessungen der Mikro-Blendenelemente der Abschattungsblende über die Abschattungsblende unterschiedlich. Das heißt, dass die Form und Abmessungen über die Abschattungsblende von Mikro-Blendenelement zu Mikro-Blendenelement variieren kann. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Divergenz des auf die Eintrittsoptik auftreffenden Lichts bzw. die Mikro-Eintrittsoptiken in mehrere Kategorien eingeteilt sind, wobei jede Kategorie einen bestimmten Divergenzbereich des auf die Mikro-Eintrittsoptiken auftreffenden Lichts umfasst. Den verschiedenen Kategorien der Mikro-Eintrittsoptiken können unterschiedliche Formen und/oder Abmessungen der Mikro-Blendenelemente der Abschattungsblende bzw. deren Lichtdurchlass-Öffnungen zugeordnet werden. Dadurch kann die Ausgestaltung und Herstellung der Abschattungsblende besonders einfach und kostengünstig realisiert werden.The shape and dimensions of the micro-diaphragm elements of the shading diaphragm are preferably different than the shading diaphragm. That is, the shape and dimensions are about the shading screen can vary from micro screen element to micro screen element. It is particularly preferred if the divergence of the light impinging on the entrance optics or the micro entrance optics are divided into several categories, each category comprising a specific divergence range of the light impinging on the micro entrance optics. Different shapes and / or dimensions of the micro-diaphragm elements of the shading diaphragm or their light transmission openings can be assigned to the various categories of the micro-entry optics. As a result, the design and manufacture of the shading screen can be implemented in a particularly simple and cost-effective manner.
Die Licht abschattenden Bereiche der Abschattungsblende können vollständig lichtundurchlässig oder teiltransparent ausgebildet sein. Eine teiltransparente Abschattungsblende kann verteilt über die gesamte Blende erste lichtdurchlässige Bereiche und zweite vollständig lichtundurchlässige Bereiche aufweisen. Es wäre aber auch denkbar, dass eine teiltransparente Abschattungsblende über die gesamten Licht abschattenden Bereiche gleichermaßen teiltransparent ausgebildet ist, so dass ein Teil des auftreffenden Lichts transmittiert und ein anderer Teil abgeschattet (z.B. absorbiert oder reflektiert) wird.The light-shading areas of the shading diaphragm can be designed to be completely opaque or partially transparent. A partially transparent shading screen can have first light-permeable areas and second completely light-impermeable areas distributed over the entire screen. However, it would also be conceivable that a partially transparent shading screen is designed to be equally partially transparent over the entire light-shading areas, so that part of the incident light is transmitted and another part is shaded (e.g. absorbed or reflected).
Vorzugsweise ist die Abschattungsblende separat von der Austrittsoptik ausgestaltet. Dabei wäre es denkbar, dass die Mikro-Blendenelemente der Abschattungsblende auf einen transparenten Träger aufgebracht sind. Der Träger kann eine ebene oder eine gewölbte Ausgestaltung aufweisen. Es ist besonders bevorzugt, wenn die Abschattungsblende möglichst nah an der Austrittsoptik, vorzugsweise unmittelbar vor einer Lichteintrittsfläche der Austrittsoptik, angeordnet ist. In diesem Zusammenhang wäre es denkbar, dass die Abschattungsblende, bspw. mittels des die Abschattungsblende tragenden Trägers, direkt an der Lichteintrittsfläche der Austrittsoptik befestigt ist. Alternativ kann die Abschattungsblende auch direkt auf die Lichteintrittsfläche der Austrittsoptik aufgebracht sein, bspw. in Form einer aufgedampften, aufgesprühten oder mittels Siebdruck aufgebrachten lichtundurchlässigen Metall- oder Lackschicht. Dabei kann die Austrittsoptik als Träger für die Abschattungsblende dienen.The shading diaphragm is preferably configured separately from the exit optics. It would be conceivable here for the micro-screen elements of the shading screen to be applied to a transparent carrier. The carrier can have a flat or a curved configuration. It is particularly preferred if the shading diaphragm is arranged as close as possible to the exit optics, preferably directly in front of a light entry surface of the exit optics. In this context it would be conceivable that the shading diaphragm is fastened directly to the light entry surface of the exit optics, for example by means of the carrier carrying the shading diaphragm. Alternatively, the shading screen can also be applied directly to the light entry surface of the exit optics, for example in the form of a vapor-deposited, sprayed-on or screen-printed opaque metal or lacquer layer. The exit optics can serve as a carrier for the shading diaphragm.
Alternativ wäre es auch denkbar, dass die Abschattungsblende in der Austrittsoptik integriert bzw. in dieser angeordnet ist. In diesem Zusammenhang wäre es denkbar, dass die Abschattungsblende durch Einbrennen in die Austrittsoptik durch einen Laser- oder Elektronenstrahl oder durch lichtundurchlässiger Einlegeteile gebildet ist, die während der Herstellung der Austrittsoptik an einer gewünschten Position in diese eingelegt wurden.Alternatively, it would also be conceivable for the shading diaphragm to be integrated or arranged in the exit optics. In this context, it would be conceivable that the shading screen is formed by being burned into the exit optics by a laser or electron beam or by opaque insert parts that were inserted into the exit optics at a desired position during manufacture.
Es wäre denkbar, dass die Lichtverteilungsblende und die Abschattungsblende als eine gemeinsame Blende ausgebildet sind. Die gemeinsame Blende weist Mikro-Blendenelemente auf, die vorzugsweise matrix- oder arrayartig angeordnet sind, die sowohl die Funktion der Mikro-Blendenelemente der Abschattungsblende als auch der Mikro-Blendenelemente der Lichtverteilungsblende erfüllen.It would be conceivable that the light distribution screen and the shading screen are designed as a common screen. The common diaphragm has micro-diaphragm elements, which are preferably arranged in a matrix or array-like manner, which fulfill both the function of the micro-diaphragm elements of the shading diaphragm and the micro-diaphragm elements of the light distribution diaphragm.
Vorzugsweise ist die Lichtverteilungsblende jedoch separat von der Abschattungsblende ausgebildet und in einem Abstand zu der Abschattungsblende angeordnet. Dabei wäre es denkbar, dass die Mikro-Blendenelemente der Lichtverteilungsblende auf einen transparenten Träger aufgebracht sind. Der Träger kann eine ebene oder eine gewölbte Ausgestaltung aufweisen.Preferably, however, the light distribution diaphragm is formed separately from the shading diaphragm and is arranged at a distance from the shading diaphragm. It would be conceivable here for the micro-diaphragm elements of the light distribution diaphragm to be applied to a transparent carrier. The carrier can have a flat or a curved configuration.
Die Mikro-Eintrittsoptiken und die Mikro-Austrittsoptiken können beliebig ausgestaltet sein. Bspw. können sie als Reflektoren ausgestaltet sein. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die Mikro-Eintrittsoptiken und/oder die Mikro-Austrittsoptiken als Linsen ausgebildet sind, so dass die Optiken als Linsenarrays ausgebildet sind.The micro-entry optics and the micro-exit optics can be designed as desired. For example, they can be designed as reflectors. However, it is particularly preferred if the micro-entry optics and / or the micro-exit optics are designed as lenses, so that the optics are designed as lens arrays.
Der Träger, der die Abschattungsblende bzw. die Lichtverteilungsblende trägt, kann aus einem transparenten Kunststoff oder aus Glas gefertigt sein. Die Eintrittsoptik und/oder die Austrittsoptik sind vorzugsweise aus einem transparenten Kunststoff oder Glas gefertigt.The carrier that carries the shading screen or the light distribution screen can be made of a transparent plastic or glass. The entrance optics and / or the exit optics are preferably made of a transparent plastic or glass.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zumindest einige der Mikro-Austrittsoptiken, die einer Mikro-Eintrittsoptik zugeordnet sind, auf die Licht mit einer großen Divergenz auftrifft, abweichend von den anderen Mikro-Austrittsoptiken, die Mikro-Eintrittsoptiken zugeordnet sind, auf die Licht mit einer kleineren Divergenz auftrifft, derart ausgestaltet sind, dass ein anderer Abbildungsmaßstab des von der zugeordneten Mikro-Eintrittsoptik ausgesandten Lichts erzielt wird. Vorzugsweise sind zumindest einige der Mikro-Austrittsoptiken, die einer Mikro-Eintrittsoptik zugeordnet sind, auf die Licht mit einer großen Divergenz auftrifft, derart ausgestaltet, dass sie einen größeren Abbildungsmaßstab erzielen. Dadurch wird die durch einen Optikkanal erzeugte Einzellichtverteilung vergrößert, so dass sie vorzugsweise näherungsweise die Größe der übrigen Einzellichtverteilungen aufweist, die durch andere Optikkanäle erzeugt werden, die Mikro-Blendenelemente der Abschattungsblende mit größerer Durchlass-Öffnung aufweisen.According to an advantageous embodiment of the invention, it is proposed that at least some of the micro exit optics that are assigned to micro entry optics, on which light strikes with a large divergence, differ from the other micro exit optics that are assigned to micro entry optics the light strikes with a smaller divergence, are designed in such a way that a different imaging scale of the light emitted by the assigned micro-entry optics is achieved. At least some of the micro-exit optics that are assigned to a micro-entry optics, on which light strikes with a large divergence, are preferably designed in such a way that they achieve a larger imaging scale. As a result, the individual light distribution generated by an optics channel is enlarged so that it preferably has approximately the size of the remaining individual light distributions that are generated by other optics channels that have micro-diaphragm elements of the shading diaphragm with a larger passage opening.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zumindest einige der Mikro-Austrittsoptiken auf ihrer Lichteintrittsseite und/oder ihrer Lichtaustrittsseite zumindest bereichsweise mit einer Mikrostruktur versehen sind. Durch die Mikrostruktur kann die durch den entsprechenden Optikkanal erzeugte Einzellichtverteilung aufgeweitet und an ihren Rändern weichgezeichnet werden, d.h. ein Gradient am Übergang zwischen einer äußeren Kontur der Einzellichtverteilung und dem nicht oder schwächer ausgeleuchteten Umgebungsbereich wird kleiner. Der Gradient kann anhand eines in einem Abstand zu der Projektionseinrichtung vor dem Kraftfahrzeug angeordneten vertikalen Messschirms erfasst bzw. gemessen werden.According to an advantageous embodiment of the invention, it is proposed that at least some of the micro exit optics are provided with a microstructure at least in some areas on their light entry side and / or their light exit side. By the microstructure can expand the individual light distribution generated by the corresponding optical channel and be softened at its edges, ie a gradient at the transition between an outer contour of the individual light distribution and the non-illuminated or less illuminated surrounding area becomes smaller. The gradient can be detected or measured on the basis of a vertical measuring screen arranged at a distance from the projection device in front of the motor vehicle.
Besonders bevorzugt ist es, wenn zumindest einige der Mikro-Austrittsoptiken, die einer Mikro-Eintrittsoptik zugeordnet sind, auf die Licht mit einer großen Divergenz auftrifft, mit einer Mikrostruktur mit einer kleineren Strukturgröße versehen sind als die anderen Mikro-Austrittsoptiken, die Mikro-Eintrittsoptiken zugeordnet sind, auf die Licht mit einer kleineren Divergenz auftrifft. Dadurch wird die durch einen Optikkanal erzeugte Einzellichtverteilung aufgeweitet und vergrößert, so dass sie vorzugsweise näherungsweise die Größe der übrigen Einzellichtverteilungen aufweist, die durch andere Optikkanäle erzeugt werden, die Mikro-Blendenelemente der Abschattungsblende mit größerer Durchlass-Öffnung aufweisen.It is particularly preferred if at least some of the micro-exit optics, which are assigned to a micro-entry optics, on which light strikes with a large divergence, are provided with a microstructure with a smaller structure size than the other micro-exit optics, the micro-entry optics are assigned to which light strikes with a smaller divergence. As a result, the individual light distribution generated by an optics channel is widened and enlarged so that it preferably has approximately the size of the remaining individual light distributions that are generated by other optics channels that have micro-diaphragm elements of the shading diaphragm with a larger passage opening.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird auch durch ein Mikroprojektions-Lichtmodul eines Kraftfahrzeugscheinwerfers mit den Merkmalen des Anspruchs 18 vorgeschlagen. Insbesondere wird ein Mikroprojektions-Lichtmodul vorgeschlagen, das mindestens eine erfindungsgemäße Projektionseinrichtung und zumindest eine Lichtquelle zur Einspeisung von Licht in die Projektionseinrichtung umfasst.The object on which the present invention is based is also proposed by a micro-projection light module of a motor vehicle headlight with the features of
Das Licht einer einzelnen Lichtquelle kann durch ein geeignetes Optikelement gesammelt, kollimiert und in Richtung der Mikro-Eintrittsoptiken der Projektionseinrichtung gelenkt werden. Das Optikelement kann insbesondere als ein Spiegelreflektor oder eine Linse ausgebildet sein. Ebenso wäre es denkbar, dass das Optikelement als ein TIR (Total Internal Reflection)-Reflektor aus einem massiven transparenten Material ausgebildet ist. Zumindest ein Teil des von der Lichtquelle ausgesandten Lichts wird über mindestens eine Eintrittsfläche in den TIR-Reflektor eingekoppelt, in diesem zumindest teilweise mittels Totalreflexion an äußeren Grenzflächen des TIR-Reflektors umgelenkt und über mindestens eine Austrittsfläche aus dem TIR-Reflektor ausgekoppelt.The light from a single light source can be collected by a suitable optical element, collimated and directed in the direction of the micro-entry optics of the projection device. The optical element can in particular be designed as a mirror reflector or a lens. It would also be conceivable for the optical element to be designed as a TIR (Total Internal Reflection) reflector made of a solid, transparent material. At least part of the light emitted by the light source is coupled into the TIR reflector via at least one entry surface, deflected in this at least partially by means of total reflection at the outer boundary surfaces of the TIR reflector and decoupled from the TIR reflector via at least one exit surface.
Alternativ können auch mehrere Lichtquellen vorgesehen sein, die vorzugsweise matrix- oder arrayartig angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist jedem Optikkanal der Projektionseinrichtung eine separate Lichtquelle zugeordnet. Die Lichtquellen können auf einem gemeinsamen Träger angeordnet und über diesen elektrisch kontaktiert sein. Der Träger kann eine ebene oder eine gewölbte Form aufweisen. Vorzugsweise sind alle Lichtquellen derart ausgerichtet, dass ihre optischen Achsen parallel zueinander und deckungsgleich mit optischen Achsen der zugeordneten Mikro-Eintrittsoptiken verlaufen. Jeder Lichtquelle kann ein Optikelement zugeordnet sein, welches das von der Lichtquelle ausgesandte Licht bündelt, kollimiert und in Richtung der zugeordneten Mikro-Eintrittsoptik lenkt. Die Optikelemente können jeweils insbesondere als ein Spiegelreflektor oder eine Linse ausgebildet sein. Ebenso wäre es denkbar, dass die Optikelemente jeweils als ein TIR (Total Internal Reflection)-Reflektor aus einem massiven transparenten Material ausgebildet ist.Alternatively, several light sources can also be provided, which are preferably arranged in the manner of a matrix or array. A separate light source is particularly preferably assigned to each optical channel of the projection device. The light sources can be arranged on a common carrier and electrically contacted via this. The carrier can have a flat or a curved shape. All light sources are preferably aligned in such a way that their optical axes run parallel to one another and congruent with the optical axes of the associated micro-entry optics. Each light source can be assigned an optical element which bundles and collimates the light emitted by the light source and directs it in the direction of the assigned micro-entry optics. The optical elements can each be designed in particular as a mirror reflector or a lens. It would also be conceivable that the optical elements are each designed as a TIR (Total Internal Reflection) reflector made of a solid, transparent material.
Schließlich wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe auch durch einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass der Kraftfahrzeugscheinwerfer zumindest eine erfindungsgemäße Projektionseinrichtung und/oder zumindest ein erfindungsgemäßes Mikroprojektions-Lichtmodul aufweist.Finally, the object on which the present invention is based is also achieved by a motor vehicle headlight having the features of claim 19. In particular, it is proposed that the motor vehicle headlight has at least one projection device according to the invention and / or at least one micro-projection light module according to the invention.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Dabei können die nachfolgend beschriebenen und in den Figuren gezeigten Merkmale auch einzeln für sich alleine erfindungswesentlich sein. Ferner ist es denkbar, dass die Merkmale auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden können, als nachfolgend beschrieben und in den verschiedenen Figuren gezeigt. Es zeigen:
-
1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Mikroprojektionsmodul in einer Seitenansicht; -
2 eine aus dem Stand der Technik bekannte Projektionseinrichtung eines Projektionsmoduls nach1 in einer perspektivischen Ansicht; -
3 eine Simulation von beispielhaft eingezeichneten Lichtquellenbildern auf einem Optikelement des Projektionsmoduls nach1 in einer Zwischenebene; -
4 verschiedene Mikro-Blendenelemente einer Abschattungsblende eines erfindungsgemäßen Mikroprojektionsmoduls in einer Blendenebene; -
5 ein erfindungsgemäßes Mikroprojektionsmodul in einer Seitenansicht; -
6 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform in einer Schnittansicht; -
7 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform in einer Schnittansicht; und -
8 einen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfer in einer schematischen Ansicht.
-
1 a microprojection module known from the prior art in a side view; -
2 a projection device known from the prior art of a projection module according to1 in a perspective view; -
3 a simulation of exemplarily drawn light source images on an optical element of the projection module1 in an intermediate level; -
4th various micro-diaphragm elements of a shading diaphragm of a micro-projection module according to the invention in a diaphragm plane; -
5 a microprojection module according to the invention in a side view; -
6th a section of a projection device according to the invention according to a first preferred embodiment in a sectional view; -
7th a section of a projection device according to the invention according to a second preferred embodiment in a sectional view; and -
8th a motor vehicle headlight according to the invention in a schematic view.
In
Die Projektionseinrichtung
Jeder Mikro-Eintrittsoptik
In dem Beispiel sind die Mikro-Eintrittsoptiken
Die resultierende Lichtverteilung des gezeigten Mikroprojektions-Lichtmoduls
Die Abschattungsblende
Eines der Hauptprobleme bei den bekannten Mikroprojektions-Lichtmodulen
Die Erfindung schlägt ein Mikroprojektions-Lichtmodul
Insbesondere schlägt die Erfindung ein Mikroprojektions-Lichtmodul
Die Abschattungsblende
Ein Beispiel für ein erfindungsgemäßes Mikroprojektions-Lichtmodul
Zusätzlich kann die Projektionseinrichtung
Vorzugsweise ist jeder Mikro-Eintrittsoptik
In Abweichung von dem Beispiel der
Die Lichtquelle
Das Optikelement
In
Es wird vorgeschlagen, in dem Bereich
Die Achsen
In einer möglichen Variation der Erfindung hängen die Bereiche
In einer anderen Variation kann die Lichtquelle
Ferner kann es sinnvoll sein, in Bereichen
Ebenso wäre es denkbar, dass die Mikro-Austrittsoptiken
Ferner ist es in den Bereichen
Um das Streulicht weiter zu reduzieren, kann es vorteilhaft sein, die Größe eines kompletten Optikkanals bestehend aus Mikro-Eintrittsoptik
Wie in
Dargestellt ist der Effekt größerer Divergenz αb durch zwei beispielhafte Strahlengänge
Rechts ist in den
In
Im Inneren des Scheinwerfergehäuses
An der Außenseite des Scheinwerfergehäuses
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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