CN111634228B - 用于机动车的地面投影装置 - Google Patents

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Abstract

用于机动车(4)的地面投影装置,该地面投影装置包括至少两个单灯(3l、3r)、用于在所述机动车的附近区域中产生由两个连续的部分投影构成的地面投影(2),其中,每个单灯(3l、3r)均具有光源(5)和在该光源上游的单透镜(7),其中,每个单透镜(7)均构造为复曲面透镜,并且,在所述单透镜的至少一个侧向边缘区域中单透镜的光入射表面(7E)从下到上延伸地向内倾斜。

Description

用于机动车的地面投影装置
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的地面投影装置,该地面投影装置包括至少两个单灯、用于在机动车的附近区域中产生由至少两个连续的部分投影构成的地面投影。
背景技术
在本发明的上下文中,“机动车的附近区域”应当理解为一种区域,该区域处于车辆尺寸的量级中并且由此不同于对应于常规近光灯或者远光灯的作用范围的区域。当前类型的典型附近区域在1至5米之间。
地面投影是例如以投射到地面上的条带的形式的光照效果,所述条带被产生,以便例如实现在车辆和其他交通参与者之间的、改善的交互,或者,以便给机动车的驾驶员提供例如以安全标记的形式的信号化,驾驶员能够在其前方、侧向于车辆或者在车辆后面——如有必要摄像头辅助地——例如作为要遵守的安全区域感知该安全标记。
为了产生更大延伸尺度的闭合图案,已知使用两个或者多个单灯,所述单灯的图案在地面上组成例如以半圆形式的、唯一的图案。
已知的地面投影装置的问题在于,在使用复曲面透镜时在单投影的过渡区域中出现不均匀性,使得所组成的地面投影无法作为整体被感知,所述复曲面透镜也出于成本原因和其光学特性的原因而适合作为单透镜。
发明内容
本发明的任务在于消除这个问题,以便获得地面投影的均匀的整体图像。
该任务利用地面投影装置来解决,其中,根据本发明地,每个单灯均具有光源和在该光源上游的单透镜,其中,每个单透镜均构造为复曲面透镜,并且,在所述单透镜的至少一个侧向边缘区域中单透镜的光入射表面从下到上延伸地向内倾斜。
由于根据本发明地改型理想的复曲面透镜,对眼睛而言出现显著改进的、部分光学图像的、不再被感受为干扰的接合,所述部分光学图像也在无可见裂痕的情况下彼此过渡。人们获得对眼睛而言非常吸引人的、地面投影的整体图像,该整体图像对观察者而言不包括被感受为干扰的不均匀性。
在此适宜的是,如果每个单透镜的光入射表面朝向透镜的至少一个端面的倾斜变得越来越大。
为了在单投影的过渡区域中获得更柔和的图像,此外能够有利的是,如果在每个单透镜的至少一个侧向边缘区域中,所述单透镜的外半径变大,使得所述光源的光在这个区域中分布在更大的角度范围上并且总的来说对观察者的眼睛而言存在更令人愉悦的光图像,因为在接合的区域中的、剩余的不均匀性不再被感知为“硬的”。
此外,本发明的、适宜的改型方案的特征在于,所述光源具有至少一个LED以在地面投影中产生至少一条曲线。
此外,特别有利的是,如果所述光源具有至少两个在高度方向上错位布置的LED以在地面投影中产生至少两个基本上彼此平行地延伸的曲线。
此外,能够设置,透镜具有用于涂抹硬边界的微结构,其中,其深度处于10微米的量级中。这种结构在用于机动车的照明装置中是已知的,在当前情况下它们以有利的方式改善了地面投影的总体映像。
附图说明
本发明连同其他优点在下文中参照示例性的实施方式在附图中被进一步阐述,所述附图一方面涉及技术现状并且另一方方面涉及本发明。在附图中示出:
图1示意性地示出用于在行车道上产生地面投影的单灯的放射行为,
图2a和图2b简化地示出无根据本发明的和具有根据本发明的改型的、由两个单灯利用光源产生的地面投影,
图3以示意性的俯视图示出机动车的前部连同在该机动车前方产生的、期望的和示意性理想化的地面投影,
图4以示意图对应于图1地示出地面投影的真实视图,该真实视图由具有理想的复曲面透镜的两个单灯产生并且具有不期望的不均匀性,
图5示出用于根据本发明的地面投影装置的单灯的可能的实施方式的正视图,
图6示出透过透镜观察的、图3的单灯的正视图,
图7示出图3的单灯的立体视图,
图8以分解图示出图3的单灯的主要单部件的分解图,
图9以立体图示出倾斜地从上方观察的、用于根据本发明的地面投影装置的单灯的根据本发明地改型的复曲面透镜,
图10示出图7的透镜的仰视图,
图11示出图7的透镜的侧视图,
图12以立体图示出倾斜地从后方观察的、图7的透镜,
图13以放大的仰视图示出相对于理想的复曲面透镜的改型,
图14示出具有在透镜的端部区域中的光程的示意性的剖视图,
图15以示意性的细节图示出根据本发明的复曲面透镜的外半径根据角度的、可能的变化,以及
图16示出地面投影的真实图示,该地面投影由根据本发明的地面投影装置的、具有对应改型的复曲面透镜的两个单灯产生。
具体实施方式
图1示出单灯1的放射行为,在假设它具有用于配属于其的、近似点状的光源(例如LED)的光的理想的复曲面透镜的情况下,该单灯在下文中被更详细地示出。放射特性是圆锥形的,并且,单灯1以例如相对于水平面倾斜10°的角度使光指向行车道,如果它处于常规安装位置中,即具有基本上水平延伸的、复曲面透镜的上和下端面,它在所述行车道上产生以半圆HK的形式的地面投影2。
左侧和右侧两个例如布置在车辆的前侧处的这种单灯据此产生两个半圆HKl和HKr,如在图2a中示出的。在这里,两个半圆在过渡区域Ü中彼此重叠并且产生地面投影,该地面投影对观察者而言能够不仅不美观、而且迷惑地作用。因此,本发明的目的设定为,更和谐或者说更稳定地构造在两个(或者多个)单灯的地面投影之间的过渡,如在图2b中简化地示出的,其中,整个地面投影具有唯一的、连续的曲线L。
在实践中,通常在每个单灯中使用多个光源、尤其是LED,以便在地面投影中产生基本上同心的圆。因此,图3示意性地示出可能的期望的地面投影2,该地面投影应当由两个单灯3l、3r(在这里,机动车4的前灯或者前灯的照明模块)在与机动车4的前部例如1至5米的距离中产生。为了简单起见,这里仅示出车辆4的前部。在当前示例中,地面投影示出五条近似椭圆形的线,所述线在很大程度上彼此平行地或者同心地在车辆4前方延伸超过180°。在实践中,地面投影的图像偏离该理想化的图示,其中,线模糊并且在所述线前方和后方将出现漫射光区域。
如已经提到的,地面投影能够由单灯3l、3r的两个单投影组成,为此适用复曲面透镜。通过特定地构造或者说结构化透镜,产生地面投影的、作为示例给出的线结构,其中,光源的几何形状具有对地面投影的实际图像的影响。在当前情况下设置了五个LED,所述LED上下叠置并且导致所示出的、五条圆形线。
然而,在使用常规的、在每个单灯中均布置在光源下游的、所谓的理想复曲面透镜时,如结合图2a示出的,人们得到组合的图像,该图像具有系统决定的不均匀的区域,该区域位于车辆前方或者另一个位置处(如果单灯不是布置在前侧而是布置在后侧)。
图4示出地面投影2的真实图示,该真实图示由具有理想的复曲面透镜的两个单灯3l、3r产生。人们清晰地看出在机动车4前方的不均匀区域和具有较亮和较暗区域的线状结构。为了克服这种缺点,本发明使用特别构造的复曲面透镜,在下文中进一步描述该复曲面透镜。
从图5至图8能够获悉例如单灯21的结构,能够使用该单灯来实现本发明。在光学技术上主要的部件一方面是构造为LED-套组的光源5并且另一方面是单透镜7,该LED-套组能够包括一个或者多个LED,该单透镜构型为改型的复曲面透镜。带有冷却体9的第一壳体部件8容纳带有光源5的印刷电路板6。光源5在这里(图6)具有五个上下叠置的单个的LED5-1.. .5-5。然后,稳定的壳体10设置用于透镜7以及包括印刷电路板6和光源5的壳体部件8,其中,叉状的保持件11侧向地嵌接到壳体10中并且承载它。在印刷电路板6处还布置有插塞装置12,通过该插塞装置给光源供应电流。透镜7被支撑在垫板13上。
图9至图14示出根据本发明的地面投影装置的复曲面透镜7,其中,该透镜相对于理想的复曲面透镜被改型,使得它也能够被称为非复曲面透镜(atorische Linse)。
在透镜7处,人们能够看到不同的端面和边缘,即上端面7eo、下端面7eu(二者在正常安装位置中均基本上水平地延伸)、左端面7el和右端面7er(二者在正常安装位置中均基本上竖直地延伸)、左和右端面7el和6er的内部边界边缘7kl和7kr、内部光入射表面7E和外部出射表面7A
对于本发明来说重要的是,在单透镜的至少一个侧向边缘区域中,每个单透镜7的光入射表面7E从下到上延伸地向内倾斜,这尤其在图12和图14中可看出。这例如在倾斜的边缘7kl和7kr处被识别出,所述边缘没有竖直地延伸、而是相对于竖直线以一角度倾斜,该角度例如能够是10°。这种倾斜导致光束向上偏转,如图14的两个光程Si和Sm应当示出的。光程Si对应于理想的(未示出的)复曲面透镜的光程,而光程Sm对应于根据本发明改型的透镜的光程,该透镜由于光入射表面7E的倾斜在透镜7的一个或者两个透镜区域中具有附加的、在剖视图中为三角形的区域B。
此外适宜的是,如果为了产生对观察者而言更令人舒适的、单投影到每个单透镜7的至少一个侧向边缘区域中的过渡,单透镜的外半径Ra变大,使得光源的光在该区域中分布在更大的角度范围上。这从图13中得出,图13示出在透镜7的端部区域中的、改型的、变大的半径Ram,该透镜在那里由于更大的半径而相对于理想的复曲面透镜增厚区域A。在单透镜7的两个侧向边缘处各存在一个基础区域7b,该基础区域对应于理想的复曲面透镜。与此相对地,在根据本发明的改型的透镜7处,在至少一个边缘区域中存在区域A和B,已经在上文中阐述了所述区域的产生。
在没有阴影区域A和B的情况下,将涉及理想的复曲面透镜,该理想的复曲面透镜仅包括区域7b。通过扩展理想的复曲面透镜,来自光源的光束被如此偏转,使得例如左单灯和右单灯的线状图案或多或少稳定地并且对眼睛而言舒服地彼此过渡。
应当清楚的是,在许多情况下,只有两个单透镜的、面向彼此的边缘区域根据本发明地被改型,并且,当复曲面透镜仅通过以下方式改型时就能够足够了:在每个复曲面单透镜的至少一个侧向边缘区域中,光入射表面从下到上延伸地向内倾斜。
图15以细节图示出单透镜7的光入射表面7E的倾斜根据相对于单灯3l的对称线s的角度偏差的可能变化,其中,该对称线在子附图15a中被绘制出并且对应于0°的角度(中心光轴)。在0°时,不存在与(理想的)复曲面透镜的偏差,然而随着累进的角度倾斜变大,直到在这里达到50°的最终角度。就左右对称的透镜7而言,这自然也适用于从0°延伸到另一侧的角度。
图16示出地面投影的真实图像,该地面投影已借助于根据本发明的地面投影装置产生,其中,人们可以看出,所产生的、由两个部分投影组成的地面投影2示出相对于图2的图示显著改善的图像,在该图像中几乎不再识别到不均匀性。
鉴于地面投影的和对外观的相应要求的不同构造,封闭式的计算方式对改型的复曲面透镜而言是不可能的或者说是没有意义的。所需的改型也取决于两个单灯的间距。因此,所描述的改型最适宜地通过不同的、改型的自由形式透镜的投影试验性地来求得。
为了避免投射的光图像的“硬”边界、即对比度高的边界,在单灯3l、3r的透镜7上,在合适的位置处、优选在整个透镜表面上能够附加地存在本身已知的结构化,例如以突起网格的压纹(Einprägungen eines Noppenrasters)、凹槽等的形式,其中,这种结构的元件具有典型在微米范围内的尺寸。这种微结构能够用于涂抹硬边界。
可以注意到,在当前示例中,两个单灯3l、3r(在这里,在车辆4的前部的左单灯和右单灯)的复曲面透镜相同地设计并且具有左右对称性。然而,如果两个透镜仅在其面向彼此的边缘区域中具有根据本发明的构造,就足以补偿在车辆前方的中心的、不希望的不均匀性。另一方面,应当清楚的是,本发明不限于两个单灯的协同作用,主要因为:当人们想要组合三个或者多个单灯的部分投影时,也会出现该要解决的问题。
在实际实施透镜7时,其高度为20mm并且宽度为50mm,就从-65°至+65°的角度范围而言、因而就130°的总角度而言。该结构针对两个模块或者说单灯被优化。单灯向外旋转30°,其角度范围是从-95°到35°。利用两个单灯覆盖从-95°至+95°的总角度范围。在-35°至+35°的中心区域中,两个单灯的部分投影重叠。
然而,如果单灯安装在前灯中,则模块例如能够安装成向外旋转约30°。
条带也能够利用明显更小的透镜(例如,具有10 mm的高度和15 mm的宽度)被投射到道路上,其中,就非常小的模块而言,如有必要只有一个条带被投射到地面上。根据本发明的、复曲面透镜的改型原则上在整个透镜高度上延伸。
附图标记列表
1 单灯
2 地面投影
3l 单灯
3r单灯
4 机动车
5 光源
5-1 LED
5-5 LED
6 印刷电路板
7 透镜
7A 光出射表面
7E 光入射表面
7a 区域
7eo 上端面
7eu 下端面
7el 左端面
7er 右端面
7kl 内部边界边缘
7kr 内部边界边缘
8 壳体部件
9 冷却体
10 壳体
11 保持件
12 插塞装置
13 垫板
A 区域
B 区域
HK 半圆
HKl 半圆
HKr 半圆
Ra 半径
Ram 半径
S 对称线
α角度。

Claims (5)

1.用于机动车(4)的地面投影装置,该地面投影装置包括至少两个单灯(3l、3r)、用于在所述机动车的附近区域中产生由两个连续的部分投影构成的地面投影(2),
其中,每个单灯(3l、3r)均具有光源(5)和在该光源上游的单透镜(7),其中,每个单透镜(7)均构造为复曲面透镜,该复曲面透镜具有上端面(7eo)和下端面(7eu),他们在车辆中的正常安装位置中均基本上水平地延伸,该复曲面透镜还具有左端面(7el)和右端面(7er),他们在车辆中在正常安装位置中均基本上竖直地延伸,该复曲面透镜还具有左端面(7el)的内部边界边缘(7kl)和右端面(7er)的内部边界边缘(7kr),并且具有内部光入射表面(7E)和外部出射表面(7A),其中内部光入射表面(7E)面向光源(5),并且外部出射表面(7A)背离光源(5),其特征在于,在所述单透镜的至少一个侧向边缘区域中,单透镜的光入射表面(7E)从下到上延伸地向内倾斜,使得边界边缘没有竖直地延伸、而是相对于竖直线以一角度(α)朝向光源(5)倾斜,
在每个单透镜(7)的由对应的左边界边缘或者右边界边缘所限定的至少一个侧向边缘区域中,单透镜的外半径(Ra)变大,从而使得光源(5)的光在该区域中分布在更大的角度范围上。
2.根据权利要求1所述的地面投影装置,其特征在于,所述每个单透镜(7)的光入射表面(7E)朝向透镜的左端面(7el)和右端面(7er)中的至少一个的倾斜变得越来越大。
3.根据权利要求1所述的地面投影装置,其特征在于,所述光源(5)具有至少一个LED(5-1...5-5)以在所述地面投影中产生至少一条曲线。
4.根据权利要求1所述的地面投影装置,其特征在于,所述光源(5)具有至少两个在高度方向上错位布置的LED(5-1...5-5)以在所述地面投影中产生至少两个基本上彼此平行地延伸的曲线。
5.根据权利要求1所述的地面投影装置,其特征在于,所述单透镜(7)具有用于涂抹硬边界的微结构。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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