CN111492172B

CN111492172B - 用于机动车大灯的投影装置

Info

Publication number: CN111492172B
Application number: CN201880078550.1A
Authority: CN
Inventors: B.曼德尔; A.莫瑟尔; F.鲍尔; P.沙登霍夫
Original assignee: ZKW Group GmbH
Current assignee: ZKW Group GmbH
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2022-09-13
Anticipated expiration: 2038-11-27
Also published as: EP3721133A1; US20200300435A1; WO2019110374A1; KR20200087866A; CN111492172A; EP3721133B1; JP6999036B2; US10995927B2; JP2021506066A

Abstract

本发明涉及一种用于机动车大灯的投影装置（1），其中，该投影装置（1）设置用于使至少一个配设于该投影装置（1）的光源（2）的光在机动车前的区域内以至少一个配光的形式、即近光灯配光的形式成像，其中，近光灯微光学镜组的总数包括至少两组近光灯微光学镜组。

Description

用于机动车大灯的投影装置

技术领域

本发明涉及一种用于机动车大灯的投影装置，其中，该投影装置设置用于使至少一个配设于该投影装置的光源的光在机动车前的区域内以至少一个配光的形式、即近光灯配光的形式成像，其中，该投影装置包括：

- 入射光学镜组，其具有总数优选布置在一个阵列中的微入射光学镜组

- 出射光学镜组，其具有总数优选布置在一个阵列中的微出射光学镜组，其中，

为每个微入射光学镜组配设正好一个微出射光学镜组，

其中，这样构造微入射光学镜组和/或这样彼此布置微入射光学镜组和微出射光学镜组，使得基本上所有从微入射光学镜组射出的光仅入射到所配设的微出射光学镜组中，并且其中，

由微入射光学镜组预成形的光作为至少一个配光由微出射光学镜组成像到机动车前的区域中，

其中，每个微入射光学镜组将穿过该微入射光学镜组的光聚焦到至少一个微入射光学镜组焦点中，其中，微入射光学镜组焦点处在微入射光学镜组和所配设的微出射光学镜组之间，其中，在微入射光学镜组和微出射光学镜组之间布置着至少一个光阑装置，

其中，分别至少由微入射光学镜组、所配设的微出射光学镜组以及处于它们之间的至少一个光阑装置构成了近光灯微光学镜组，

其中，至少一个光阑装置这样设置用于限制通过相应的微出射光学镜组成像的配光，使得由微出射光学镜组发射的配光构成了近光灯配光的一部分，其中，光阑装置为此具有至少一个描绘近光灯配光的明暗分界的走势的光学有效的光阑边缘。

本发明还涉及一种用于机动车大灯的微投影光模块，其包括至少一个按本发明的投影装置以及至少一个用于将光供入到投影装置中的光源。

此外，本发明还涉及一种车辆大灯、特别是机动车大灯，其包括至少一个按本发明的微投影光模块。

背景技术

由现有技术已知例如文献AT 514967 B1，该文献说明了一种开头所述类型的投影装置。在该文献中示出了一种投影装置，其具有多个微入射光学镜组和微出射光学镜组，其中，在微入射光学镜组和微出射光学镜组之间布置着光阑装置。在投影系统中，视期望的配光而定（特别是在近光灯配光中），将所述配光在焦平面内通过遮光板截断。在此，在近光灯配光中，光在明暗分界之上被吸收或反射，以便防止对向交通造成的眩晕。但一小部分光必须有针对性地在明暗边界之上被偏转，以便符合散射光（信号灯）的法律要求。迄今为止，通常借助在成像配光的透镜上的棱镜满足所述散射光要求。这在微投影系统中基于微型化至次毫米范围并且基于随之而来的高公差要求而被证实是困难的。

发明内容

本发明的任务是，克服现有技术的前述缺点。该任务用一种开头所述类型的投影装置解决，在该投影装置中，按照本发明，近光灯微光学镜组的总数包括至少两组近光灯微光学镜组，即，

- 第一组近光灯微光学镜组，带有光阑装置的至少一个第一变型方案，和

- 第二组近光灯微光学镜组，带有光阑装置的至少一个第二变型方案，其中，光阑装置的第二变型方案的设计方案至少在其中以如下方式不同于光阑装置的第一变型方案的设计方案，即，在光阑装置中

* 在光阑装置的直到光阑边缘所构成的遮光区域内，构造有至少一个至少部分透光的窗口以用于形成处在明暗分界之上的配光。

通过按本发明所设置的透光的窗口，光可以转向进入散射区域，散射区域例如设置用于照明路牌，其中，在这个区域内的照明的强度可以通过选择窗口或第二变型方案的光阑装置的合适的数量和设计方案达到。

光学有效的光阑边缘指的是这样一个光阑边缘，其介入配光的成像以限制配光。

措辞“基本上所有…出射的光”在此意味着，力求将从微入射光学镜组出射的所有光通量的至少大部分，仅射入到所配设的微出射光学镜组中。尤其力求没有光通量射入到相邻的微出射光学镜组中，从而因此不会产生可能导致眩目等的不利的光学效应，如散射光。

此外，措辞“其中，这样来构造微入射光学镜组和/或这样来彼此布置微入射光学镜组和微出射光学镜组”也指的是，可以设置附加的措施、如设置光阑（进一步参看下文），所述措施要么仅具有其原本的功能，要么优选除了其原本的功能外还具有使所有光通量正好对准所配设的微出射光学镜组的功能。

通过使用多个、多数或大量所配设的微光学镜组来取代诸如在传统的投影系统中的唯一光学镜组，使得微光学镜组本身的焦距和尺寸均明显比在“传统的”光学镜组中更小。中心厚度同样可以相比传统的光学镜组变小。因此所述投影装置的结构深度相比传统的光学镜组可以明显减小。

通过提高微光学镜组系统的数量，可以一方面提高或缩放光通量，其中，关于微光学镜组系统的数量的上限首先受到各可用的制造方法的限制。为了产生近光灯功能，可能例如200至400个微光学镜组系统就足够了或者是有利的，其中，这个数量应当既不说明上限极限值也不说明下限极限值，而是应当仅是一个示例性的数量。为了提高光通量，有利的是，提高相同的微光学镜组的数量。反过来，人们可以利用多个微光学镜组用于将不同光学特性的微光学镜组带入到一个投影系统中，以便产生或叠加不同的配光。多个微光学镜组因此也允许了在传统的光学镜组中不存在的构造可能性。

此外，这种光模块还是能缩放的，这就是说，可以将多个结构相同或相似构造的光模块组装成一个较大的总系统，例如组装成车辆大灯。

在带有投影透镜的传统的投影系统中，透镜具有在60 mm和90 mm之间的典型的直径。在按本发明的模块中，各个微光学镜组系统具有约2 mm x 2 mm（沿V和H）的典型的尺寸以及约6 mm – 10 mm的深度（沿Z，参看例如图2），因而在Z方向上相比传统的模块获得了按本发明的模块的明显更小的深度。

按本发明的光模块或投影装置可以具有小的结构深度并且基本上能自由成形，这就是说，例如能够将用于产生第一局部配光的第一光模块与用于第二局部配光的第二光模块分开设计并且这些光模块能较为自由地、这就是说垂直地和/或水平地和/或以一定深度彼此错开布置，因而也可以更为简单地实现设计预定。

按本发明的光模块或投影装置的另一个优点是，取消了光源参照投影装置的精确的定位。精确的定位在照明单元与微透镜阵列的距离不必那么精确的情况下就不是那么关键。但现在在微入射光学镜组和微出射光学镜组已经最优地彼此协调一致之后，因为这些光学镜组在一定程度上形成了一个系统，所以真实的光源的不精确的定位就不那么重要了。真实的光源例如近似是点状的光源，如发光二极管，它们的光被诸如复合抛物面聚光器（CPC）或TIR透镜（全内反射）这样的准直仪平行地对准。

投影装置或光模块同样可以包含附加的微光学镜组系统，借助它们产生了其它类型的配光作为近光灯配光。在此，配光的“特定的类型”指的是按照有关标准产生的配光，例如按照欧盟各国的UN / ECE法规标准、特别是法规123和48或其它国家或地区的相关标准产生的配光。

概念“车道”在下文中仅用于简化示出，因为光图像实际上是处在车道上还是也超过车道地延伸当然取决于当地的条件。例如为了测试所发出的配光，人们根据相关标准、例如根据联合国欧洲经济委员会（UN / ECE）的法规第123和48条即“关于机动车自适应前照明系统 (AFS)认证的统一规定”和“关于就照明装置和光信号装置安装方面认证车辆的统一规定”，根据在美利坚合众国有效的联邦机动车安全标准FMVSS 第108条“灯、反射装置及相关设备”（在美国联邦法规CFR中的第49条第V章第571部分中的联邦机动车标准的B子部分第571.108节中说明）以及根据中华人民共和国国家标准与汽车照明技术相关的GB/T30036/2013 “汽车用自适应前照明系统”，生成了光图像到垂直的面上的投影。

尤其可能有利的是，在这种照明装置中设置有两组或多组来产生不同的配光，其中，每个组形成了一不同的配光，所述配光例如从下列配光之一中选择：

*）转向灯配光；

*）城市灯配光；

*）公路灯配光；

*）高速公路灯配光；

*）用于高速公路灯的附加灯的配光；

*）弯道灯配光；

*）近光灯前场配光；

*）用于远场中的非对称近光灯的配光；

*）用于弯道灯模式中远场内的非对称近光灯的配光；

*）远光灯配光；

*）无炫目的远光灯配光。

这种配光的示例还能由文献AT 514967 B1可知。

尤其可以规定，这样来构造第二变型方案的各个近光灯微光学镜组，使得处在明暗分界之上的配光以在0.5°至2°之间的垂直角与明暗分界相间隔。也能以这种方式构造第二变型方案的所有近光灯微光学镜组。

同样可以规定，这样来构造第二变型方案的各个（或所有）近光灯微光学镜组，使得处在明暗分界之上的配光延伸经过在10°和50°之间的水平角范围和在2°和10°之间的垂直角范围。

优选可以规定，第二变型方案的各个近光灯微光学镜组的至少部分透光的窗口基本上具有矩形的形状。窗口的上边缘的走势能以如下方式略微偏离，即，这个走势平行于光阑装置的光学有效的边缘延伸，即平行于明暗分界构造。

作为对此的备选可以规定，第二变型方案的各个近光灯微光学镜组的至少部分透光的窗口构造成U形。

各个光阑装置的透光的窗口的不同的设计方案也可以相互重叠，因而可以有针对性地优化、例如均匀化信号灯的配光。

因此可以规定，第二变型方案的各个近光灯微光学镜组的至少透光的窗口完全是透光的或者仅部分是透光的。各个近光灯微光学镜组的或相关的光阑装置的窗口也可以在它们的形状和/或透光性上彼此不同。因此可以例如规定，各个窗口重叠，不过它们的大小彼此不同。它们因此负责遮盖光度测定上彼此重叠的区域。

此外可以规定，至少一个光阑装置与托架连接，其中，托架由玻璃制成。此外还可以规定，入射光学镜组和出射光学镜组与光阑装置的至少一个布置在入射光学镜组和出射光学镜组之间的托架牢固地连接。由此可以最小化例如基于热膨胀的不期望的影响，并且确保了入射光学镜组参照出射光学镜组或出射光学镜组参照入射光学镜组的持久的和精确的定位。为此可以有利地规定，入射光学镜组和出射光学镜组与至少一个托架的牢固的连接分别构造成透明的粘接连接。

此外，本发明还涉及一种用于机动车大灯的微投影光模块，其包括至少一个按本发明的投影装置以及至少一个用于将光供入到投影装置中的光源。优选为每个近光灯微光学镜组配设LED光源。

此外，本发明还涉及一种车辆、特别是机动车，其带有至少一个按本发明的车辆大灯。

通常也能结合前场配光的产生来规定本发明的所有的实施方式。

附图说明

接下来借助在附图中阐明的示例性的并且非限制性的实施方式详细阐释本发明。图中：

图1示出了示例性的投影装置的示意图；

图2a至2d示出了用于将光阑装置施加到能与微入射光学镜组和微出射光学镜组连接的透明的托架上的方法的示意图；

图3a、3b和3c示出了光阑装置的不同的设计方案；

图4a示出了按照本发明的一个实施方式的多个并排排列的光阑装置的一种布置的截面；

图4b示出了用按照图4a的布置产生的配光；

图5a示出了按照本发明的另一个实施方式的多个并排排列的光阑装置的一种布置的截面，和；

图5b示出了用按照图5a的布置产生的配光。

下图中，倘若没有另行说明，则相同的附图标记标注相同的特征。

具体实施方式

图1示出了在微投影光模块6中的示例性的投影装置1的示意图，其中，投影装置1如接下来讨论的那样可以装备有光阑装置的按本发明的实施方案。这样装备的按本发明的投影装置1适用于使用在机动车大灯中，其中，投影装置1设置用于将至少一个配设于投影装置1的光源2（不过优选为每个微入射光学镜组3a配设一个能单独驱控的光源、特别优选LED）的光在机动车前的区域中以至少一个配光、即近光灯配光的形式成像。通过光源2发出的光可以例如通过准直仪7转到入射光学镜组3上。投影装置1包括：入射光学镜组3，其具有总数优选布置在一个阵列中的微入射光学镜组3a；出射光学镜组4，其具有总数优选布置在一个阵列中的微出射光学镜组4a；其中，为每个微入射光学镜组3a配设正好一个微出射光学镜组4a。

这样来构造微入射光学镜组3a和/或这样来彼此布置微入射光学镜组3a和微出射光学镜组4a，使得基本上所有从微入射光学镜组3a出射的光仅入射到所配设的微出射光学镜组4a中，并且其中，由微入射光学镜组3a预成形的光作为至少一个配光由微出射光学镜组4a成像到机动车前的区域中。这样来构造每个微入射光学镜组3a，使得微入射光学镜组3a将穿过该微入射光学镜组的光聚焦到至少一个微入射光学镜组焦点中，其中，微入射光学镜组焦点处在微入射光学镜组3a和所配设的微出射光学镜组4a之间，其中，在微入射光学镜组3a和微出射光学镜组4a之间布置着至少一个光阑装置8a（参看图3），其中，分别至少通过微入射光学镜组3a、所配设的微出射光学镜组4a以及处于其间的至少一个光阑装置8a构成了近光灯微光学镜组。

所述至少一个光阑装置8a这样设置用于限制由相应的微出射光学镜组4a成像的配光，使得由微出射光学镜组4a发出的配光构成了一部分近光灯配光，其中，光阑装置8a为此具有至少一个描绘了近光灯配光的明暗分界的走势的光学有效的光阑边缘K。

近光灯微光学镜组的总数包括至少两组近光灯微光学镜组，即

- 第一组近光灯微光学镜组，带有光阑装置8a´的至少一个第一变型方案（参看图3a），和

- 第二组近光灯微光学镜组，带有光阑装置8a´´的至少一个第二变型方案（参看图3b或图3c），其中，光阑装置8a´´的第二变型方案的设计方案至少在其中以如下方式不同于光阑装置8a´的第一变型方案的设计方案，即，在光阑装置8a´´中

* 在光阑装置8a´´的直到光阑边缘K所构成的遮光区域D内（参看图3b和3C），构造有至少一个至少部分透光的窗口以用于形成处在明暗分界之上的配光Lsign。

图2（a）至2（d）示出了用于制造机动车大灯的按本发明的投影装置1的方法的各个步骤的示意图，其中，投影装置1设置用于将至少一个配设于投影装置1的光源2的光在机动车前方的区域中以至少一个配光的形式成像。图2（a）示出了带有第一扁平侧5a的托架5，在图2（b）中，第一光阑装置8a例如通过丝网印刷或金属蒸镀施加到该托架上，其中，托架5至少部分由玻璃制成。图2（c）示出了所述方法的下一个步骤b），即，将具有多个优选布置在一个阵列中的微入射光学镜组3a的入射光学镜组3固定在托架5的第一扁平侧5a上，其中，入射光学镜组3至少部分覆盖第一光阑装置8a并且这样布置，使得光经由入射光学镜组3穿过第一光阑装置8a可以至少部分入射到托架5中，并且入射光学镜组3借助透光的粘接剂固定在托架5的第一扁平侧5a上。图2（d）示出了一种状态，在该状态中，入射光学镜组3已经牢固地与托架5连接。接下来可以按照步骤c）将第二光阑装置例如为了避免散射光而施加到托架5的与第一扁平侧5a对置的第二扁平侧5b上。紧接着出射光学镜组4可以固定在托架5的对置的扁平侧上。

图3a、3b和3c示出了光阑装置的不同的设计方案。图3a涉及传统的光阑装置8a´，其在本文献中称为第一变型方案的光阑装置8a´。图3b和3c涉及第二变型方案的光阑装置8a´´，它们分别具有透光的窗口F，所述窗口设置用于，将光转向到处在明暗分界之上的区域中。在当前的光阑中的这些窗口布置在光学有效的光阑边缘K下方以产生明暗分界的事实的依据在于，在光图像在本实施方案中还在随后的光路中围绕水平的轴线转动了180°。

图4a示出了按照本发明的一个实施方式的多个并排排列的光阑装置8a´和8a´´的一种布置的截面。通过恰当地设计第二变型方案的光阑装置8a´´和选择其数量，可以有针对性地预定有待在明暗分界之上成像的配光。图4b示出了用按照图4a的布置产生的配光，在该配光中能清楚地看到处在明暗分界之上的配光Lsign。在所述配光内的亮度通过等值线阐明，等值线阐明了相同照明强度的区域。在当前的图示中，照明强度几乎在明暗分界之下占据最大并且向外减小。在此能清楚地看到明暗分界的走势以及布置在其上的附加的配光Lsign。

图5a示出了按照本发明的另一个实施方式的多个并排排列的光阑装置8a´和8a´´的一种布置的截面，其中，第二变型方案的各个光阑装置8a´´的几何设计方案在其内有针对性地改变，因而在由此产生的配光Lsign内的亮度（参看图5b）被均匀化。

在按本发明的投影系统中，可以将多个即10个至多个即1000个微型化的微光学镜组排列成一个阵列。这个阵列用尽可能平行的光（优选借助准直仪）照明。各个配光叠加成期望的总配光。

光阑装置8a´和8a´´可以例如光刻制造。

原则上也可以设置窗口F的其它轮廓。通过使用不同的工艺步骤也能部分修正窗口F的透射度，由此可以将一些分区相关地设计得有更强的吸收性或更强的透射性。在按图5a的上述例子中，约3/4的窗口F可以部分关闭。这同样能以如下方式达到，即，有待关闭的区域在所有穿透部位中设计成有25%的透射度。以这种方式可以借助变化的透射度在遮光板上在对于信号灯期望的部位上同样产生信号灯。

根据这个教导，本领域技术人员能够在没有创造性活动的情况下获得本发明的其它未示出的实施方式。因此本发明并不局限于所示的实施方式。本发明或实施方式的各个方面也可以加以考虑并且相互组合。重要的是本发明所基于的思想，所述思想可以由本领域技术人员在了解本说明书的情况下以各种方式加以实施并且尽管如此仍应维持。

Claims

1.用于机动车大灯的投影装置（1），其中，所述投影装置（1）设置用于使至少一个配设于所述投影装置（1）的光源（2）的光在机动车前的区域内以至少一个配光的形式、即近光灯配光的形式成像，其中，所述投影装置（1）包括：

- 入射光学镜组（3），其具有总数的微入射光学镜组（3a）

- 出射光学镜组（4），其具有总数的微出射光学镜组（4a），其中，

为每个微入射光学镜组（3a）配设正好一个微出射光学镜组（4a），

其中，这样构造微入射光学镜组（3a）和/或这样彼此布置微入射光学镜组（3a）和微出射光学镜组（4a），使得所有从微入射光学镜组（3a）射出的光仅入射到所配设的微出射光学镜组（4a）中，并且其中，

由微入射光学镜组（3a）预成形的光作为至少一个配光由微出射光学镜组（4a）成像到机动车前的区域中，

其中，每个微入射光学镜组（3a）将穿过所述微入射光学镜组的光聚焦到至少一个微入射光学镜组焦点中，其中，微入射光学镜组焦点处在微入射光学镜组（3a）和所配设的微出射光学镜组（4a）之间，其中，在微入射光学镜组（3a）和微出射光学镜组（4a）之间布置着至少一个光阑装置（8a´、8a´´），

其中，分别至少由微入射光学镜组（3a）、所配设的微出射光学镜组（4a）以及处于它们之间的至少一个光阑装置（8a´、8a´´）构成了近光灯微光学镜组，

其中，至少一个光阑装置（8a´、8a´´）这样设置用于限制通过相应的微出射光学镜组（4a）成像的配光，使得由微出射光学镜组（4a）发射的配光构成了近光灯配光的一部分，其中，光阑装置（8a´、8a´´）为此具有至少一个描绘近光灯配光的明暗分界的走势的光学有效的光阑边缘（K），

其特征在于，

近光灯微光学镜组的总数包括至少两组近光灯微光学镜组，即，

- 第一组近光灯微光学镜组，带有光阑装置（8a´）的至少一个第一变型方案，和

- 第二组近光灯微光学镜组，带有光阑装置（8a´´）的至少一个第二变型方案，其中，光阑装置（8a´´）的第二变型方案的设计方案至少在其中以如下方式不同于光阑装置（8a´）的第一变型方案的设计方案，即，在光阑装置（8a´´）中，

* 在光阑装置的直到光阑边缘（K）所构成的遮光区域（D）内，构造有至少一个至少部分透光的窗口（F）以用于形成处在明暗分界之上的配光（Lsign）。

2.按照权利要求1所述的投影装置（1），其中，这样来构造第二变型方案的各个近光灯微光学镜组，使得处在明暗分界之上的配光（Lsign）以在0.5°至2°之间的垂直的角与明暗分界相间隔。

3.按照权利要求1或2所述的投影装置（1），其中，这样来构造第二变型方案的各个近光灯微光学镜组，使得处在明暗分界之上的配光（Lsign）延伸通过在10°和50°之间的水平的角范围和在2°和10°之间的垂直的角范围。

4.按照权利要求1或2所述的投影装置（1），其中，第二变型方案的各个近光灯微光学镜组的至少部分透光的窗口（F）具有矩形的形状。

5.按照权利要求1或2所述的投影装置（1），其中，第二变型方案的各个近光灯微光学镜组的至少部分透光的窗口（F）构造成U形。

6.按照权利要求1或2所述的投影装置（1），其中，第二变型方案的各个近光灯微光学镜组的至少部分透光的窗口（F）完全是透光的。

7.按照权利要求1或2所述的投影装置（1），其中，第二变型方案的各个近光灯微光学镜组的透光的窗口（F）仅部分透光。

8.按照权利要求1或2所述的投影装置（1），其中，至少一个光阑装置与由玻璃制成的托架（5）连接。

9.按照权利要求1或2所述的投影装置（1），其中，所述入射光学镜组（3）和所述出射光学镜组（4）均与所述光阑装置的布置在所述入射光学镜组（3）和所述出射光学镜组（4）之间的至少一个托架（5）牢固地连接。

10.按照权利要求9所述的投影装置（1），其中，所述入射光学镜组（3）和所述出射光学镜组（4）与所述至少一个托架（5）的牢固的连接分别构造成透明的粘接连接。

11.按照权利要求1所述的投影装置（1），其中，所述微入射光学镜组（3a）布置在一个阵列中。

12.按照权利要求1所述的投影装置（1），其中，所述微出射光学镜组（4a）布置在一个阵列中。

13.用于机动车大灯的微投影光模块（6），包括至少一个按照权利要求1至12中任一项所述的投影装置（1）以及至少一个用于将光馈入到投影装置（1）中的光源（2）。

14.车辆大灯，包括至少一个按照权利要求13所述的微投影光模块（6）。

15.按照权利要求14所述的车辆大灯，其中，所述车辆大灯是机动车大灯。