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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugscheinwerfer nach dem Projektionsprinzip. Dieser umfasst mindestens eine Lichtquelle zum Aussenden von elektromagnetischen Strahlen, mindestens eine Primäroptik zum Bündeln der von der mindestens einen Lichtquelle ausgesandten Strahlen, eine Blendenanordnung zum Abschatten zumindest eines Teils der gebündelten Lichtstrahlen, mindestens eine Sekundäroptik, um die gebündelten und an der Blendenanordnung vorbei gelangten Lichtstrahlen zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug zu projizieren, und mindestens einen in dem Strahlengang zwischen Blendenanordnung und Sekundäroptik angeordneten verschwenkbaren Umlenkspiegel.
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In Frontscheinwerfern für Fahrzeuge sind zur Erzeugung einer adaptiven Lichtverteilung Scheinwerfer vom Projektionstyp bekannt, die über einen dynamischen Kurvenlichtmechanismus verfügen, so dass die Lichtverteilung um eine vertikale Achse geschwenkt werden kann. Auf diese Weise wird eine Ausleuchtung der Fahrbahn in Kurven verbessert. Die Primäroptik ist vorzugsweise als ein Reflektor ausgebildet. Insbesondere bei LEDs als Lichtquelle können die Primäroptiken auch als Vorsatzoptiken in Form von Sammellinsen ausgebildet sein. Die Sekundäroptik ist vorzugsweise als eine oder mehrere Projektionslinsen ausgebildet.
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Die Realisierung der Kurvenlichtfunktion geschieht in der Regel durch Schwenken des gesamten Projektionssystems, bestehend aus Lichtquelle, Reflektor (sog. Primäroptik), Blende und abbildender Linse (sog. Sekundäroptik). Ein entsprechender Scheinwerfer ist bspw. aus der
DE 103 25 331 A1 bekannt. Des Weiteren sind Ausführungsformen bekannt, bei denen statt des gesamten Moduls nur die abbildende Linse um eine vertikale Achse geschwenkt werden kann (z. B.
DE 10 2005 005 562 A1 ), wobei die Schwenkachse in der Nähe der Linsenbrennebene liegt. Darüber hinaus wurde im Stand der Technik auch vorgeschlagen, zum Verschwenken der Lichtverteilung zusätzlich zu der Linse die Blende sowie einen Umlenkspiegel, beide im Brennpunkt der abbildenden Linse liegend, um eine vertikale Achse zu schwenken, wobei der Spiegel den Strahlengang im Brennpunkt der abbildenden Linse rechtwinklig ablenkt (z. B.
FR 2 760 418 A1 ). Alle diese Lösungen sind relativ aufwändig und erfordern das Bewegen relativ großer Massen sowie von Zuleitungen für die Lichtquelle und für gegebenenfalls mitbewegte Aktoren (beispielsweise für die Blendenverstellung). Auch das Bewegen der Zuleitungen während der Verstellung der Lichtverteilung an sich kann schon Probleme bereiten (z. B. Brechen der Isolation oder des Drahts/der Litzen). Auch die relativ langen Verstellwege und die verbesserungswürdigen Abbildungseigenschaften können Probleme bei den aus dem Stand der Technik bekannten Projektionsmodulen bereiten. Außerdem sind die bekannten Module nicht auf den Einsatz von LEDs als Lichtquelle optimiert.
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Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen bekannten Fahrzeugscheinwerfer dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass die zur Realisierung einer Variation der Lichtverteilung zu bewegenden Massen in dem Scheinwerfer möglichst gering sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von dem Scheinwerfer der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass der mindestens eine Umlenkspiegel bei feststehender Blendenanordnung und Projektionslinse relativ zu Blendenanordnung und Projektionslinse auf einer Kurvenbahn tangential verschiebbar ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, zur Variation der von dem Projektionsscheinwerfer erzeugten Lichtverteilung lediglich den zwischen Blendenanordnung und abbildender Linse (die sog. Sekundäroptik) des Scheinwerfers eingebrachten Umlenkspiegel zu bewegen. Dieser wird auf einer Kurvenbahn, vorzugsweise ellipsenähnlichen Kurve bzw. einer Ellipsenbahn, tangential bewegt, um bei der Bewegung des Spiegels die besten optischen Eigenschaften des optischen Systems des Projektionsscheinwerfers erzielen zu können. Insbesondere können unerwünschte Verzerrungen der Lichtverteilung, insbesondere der Helldunkelgrenze, aufgrund der Bewegung des Spiegels relativ zu den übrigen Bauteilen des Systems vermieden werden. Unter einer ellipsenähnlichen Kurve wird eine Kurve verstanden, die an wenigen Stellen bzw. lediglich geringfügig von einer Ellipsenbahn abweicht.
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Die Kurvenbahn ist vorzugsweise als eine zweidimensionale Ellipsenbahn bzw. als eine dreidimensionale Ellipsoidbahn (Bewegungsbahn auf einem Ellipsoid) ausgebildet. Näherungsweise kann die jedoch auch als eine Kreisbahn bzw. als eine Kugelbahn (Bewegungsbahn auf einer Kugel) ausgebildet sein. Bei einer Bewegung des Umlenkspiegels in horizontaler und gleichzeitig in vertikaler Richtung (Ellipsoidbahn bzw. Kugelbahn) kann der Gesamtabstand von der Blendenmitte zur Mitte der Linsenrückseite konstant gehalten werden. Die Kurvenbahn kann aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Kurvenbahnsegmenten zusammengesetzt sein. Oder aber die Kurvenbahn ergibt sich aus einer Überlagerung unterschiedlicher Einzelbahnen. In entsprechender Weise kann die Ellipsenbahn aus einer Vielzahl von Ellipsensegmenten von verschiedenen Ellipsen zusammengesetzt sein, so dass sich eine ellipsenähnliche Kurve ergibt, auf der der Umlenkspiegel bewegt wird, die nicht nur zwei, sondern eine Vielzahl unterschiedlicher Brennpunkte aufweist. Die Brennpunkte der verschiedenen Ellipsensegmente sind vorzugsweise in zwei Brennpunktwolken gruppiert. Eine der Brennpunktwolken liegt im Bereich der Blendenanordnung, die andere im Bereich der Projektionslinse. Durch die Unterteilung der Ellipsenbahn in mehrere Ellipsensegmente wird eine größere Freiheit bezüglich der Einhaltung bzw. Beibehaltung vorgegebener optischer Eigenschaften des Systems erzielt. Jedes Ellipsensegment kann dahingehend optimiert werden, dass der auf dem Segment befindliche, tangential zur Kurve angeordnete Umlenkspiegel die reflektierten und an der Blendenanordnung vorbeigelangten Lichtstrahlen derart auf die feststehende Projektionslinse lenkt, dass die Oberkante der Blendenanordnung durch die Projektionslinse in optimaler Weise abgebildet wird.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass zur Erzielung einer variablen Lichtverteilung durch den Scheinwerfer bzw. zum Verschwenken des Umlenkspiegels lediglich ein relativ kleiner Bauraum benötigt wird. Aufgrund der feststehenden Projektionslinse kann eine Abdeckblende, insbesondere eine Tubusabdeckung, welche den Innenraum des Scheinwerfers auskleidet, praktisch nahtlos an die Linse anschließen. Auf einen großen Spalt zwischen Linse und Tubusabdeckung, welcher das Erscheinungsbild des Scheinwerfers beeinträchtigt, kann also verzichtet werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der mindestens eine Umlenkspiegel zur Realisierung einer dynamischen Kurvenlichtfunktion in im wesentlichen horizontaler Richtung auf der Ellipsenbahn verschwenkt werden. Der Umlenkspiegel wird also gewissermaßen um eine im wesentlichen vertikale Achse verschwenkt, wobei die Position der Achse in Abhängigkeit von der Verschwenkbewegung der Linse variieren kann.
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Alternativ oder zusätzlich kann der mindestens eine Umlenkspiegel zur Realisierung einer Leuchtweitenregulierung in im wesentlichen vertikaler Richtung auf der Ellipsenbahn verschwenkt werden. Der Umlenkspiegel wird also gewissermaßen um eine im wesentlichen horizontale Achse verschwenkt, wobei die Position der Achse in Abhängigkeit von der Verschwenkbewegung der Linse variieren kann.
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Die Ellipsenbahn weist vorteilhafterweise genau zwei Brennpunkte auf, die vorzugsweise beide auf der optischen Achse des Scheinwerfers liegen oder zumindest in einer von der gefalteten optischen Achse aufgespannten optischen Ebene liegen. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass einer der Brennpunkte in einer Haupterstreckungsebene der Blendenanordnung und der andere Brennpunkt in einer Hauptebene der Linse liegt. Beide Ebenen verlaufen im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse.
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Für dicke Linsen, aber auch für Linsensysteme aus mehreren Linsen (wie z. B. ein Fotoobjektive), kann nicht mehr von der vereinfachenden Betrachtungsweise ausgegangen werden, dass die Lichtstrahlen in der Mittelebene der Linse bzw. des Linsensystems gebrochen werden, sondern man benötigt zur Konstruktion des Bildes zwei Hilfsebenen, die sogenannten Hauptebenen. Wie bei einer dünnen Linse sind Brennstrahlen hinter einer dicken Linse achsenparallel, und achsenparallele Strahlen gehen hinter der Linse durch den bildseitigen Brennpunkt. Trifft ein Brennstrahl auf die dicke Linse auf, so verlässt er die Linse achsenparallel. Die erste Hauptebene erhält man nun dadurch, dass man den Schnittpunkt zwischen dem in der Linse fortgesetzten einlaufenden Brennstrahl und auslaufendem Parallelstrahl konstruiert. Die zweite Hilfsebene erhält man analog mit Hilfe des einlaufenden Parallelstrahls und des auslaufenden Brennstrahls.
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Zur Vereinfachung ist es denkbar, die Ellipsenbahn durch eine Kreisbahn anzunähern, so dass der mindestens eine Umlenkspiegel um eine senkrecht zu der optischen Achse des Scheinwerfers verlaufende Achse verschwenkbar ausgebildet ist. Zur Annäherung der Ellipsenbahn durch eine Kreisbahn sind aus dem Stand der Technik verschiedene Verfahren bekannt. Zur Realisierung einer Kurvenlichtfunktion würde die Linse also auf einer Kreisbahn um eine im wesentlichen vertikal verlaufende Achse verschwenkt werden. In entsprechender Weise würde die Linse zur Realisierung einer Leuchtweitenregulierung auf einer Kreisbahn um eine im wesentlichen horizontal verlaufende Achse verschwenkt werden.
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Die mindestens eine Lichtquelle des Scheinwerfers kann beliebig ausgebildet sein. Insbesondere kann sie als eine Glühlampe, eine Halogenlampe, eine Gasentladungslampe, eine oder mehrere Leuchtdioden (sog. LEDs oder LED-Arrays) oder als Auskoppelfläche eines Lichtleiters ausgebildet sein. Bei LED-Arrays sind mehrere flache Halbleiter-Abstrahlflächen neben- und untereinander angeordnet. Dabei sind die Kanten der rechteckigen oder quadratischen Einzelflächen vorzugsweise entlang gerader Linien angeordnet. Die Abstrahlflächen strahlen das Licht nach oben oder unten in einen Halbraum ab, der vorzugsweise durch eine im wesentlichen horizontale Ebene, die durch die mindestens eine Lichtquelle verläuft, begrenzt wird. Vorzugsweise sendet die mindestens eine Lichtquelle Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich (etwa 400 bis 700 nm) aus. Alternativ kann die mindestens eine Lichtquelle für das menschliche Auge weitgehend unsichtbare Strahlung im Infrarot(IR)- oder Ultraviolett(UV)-Wellenlängenbereich (für den IR-Bereich etwa 700 bis 1.600 nm und für den UV-Bereich etwa 250 bis 400 nm) aussenden. Das Aussenden von unsichtbarer Strahlung durch den Scheinwerfer kann für Nachtsichtgeräte für Kraftfahrzeuge (sog. Night Vision Systeme) genutzt werden. Die von Objekten vor dem Fahrzeug reflektierte IR- bzw. UV-Strahlung wird von einer IR- bzw. UV-empfindlichen Kamera (z. B. einer CCD-Kamera) aufgenommen und dem Fahrer des Fahrzeugs präsentiert, bspw. auf einer Anzeige im Armaturenbrett oder in der Instrumentenanzeige angezeigt oder auf die Windschutzscheibe projiziert (sog. Head-up Display).
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Blendenanordnung um eine im wesentlichen horizontale und quer zur optischen Achse des Scheinwerfers verlaufende Achse verschwenkbar ist. In einer ersten Stellung ist die Blendenanordnung im Strahlengang der von dem Reflektor reflektierten Lichtstrahlen angeordnet. In einer zweiten Stellung ist die Blendenanordnung aus dem Strahlengang heraus bewegt. Durch Umklappen der Blendenanordnung um die Achse kann der Scheinwerfer bspw. zur Realisierung eines sog. Bi-Funktionsscheinwerfers zwischen Abblendlicht und Fernlicht umgeschaltet werden.
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Die Blendenanordnung kann aus einem einzigen Blendenelement bestehen. Die Oberkante des Blendenelements bildet gleichzeitig auch die Oberkante der Blendenanordnung, welche mittels der Sekundäroptik als Helldunkelgrenze auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert wird. Alternativ ist es denkbar, dass die Blendenanordnung mehrere Blendenelemente aufweist, wobei eine Überlagerung der Oberkanten der einzelnen Blendenelemente die Oberkante der Blendenanordnung bildet, welche durch die Projektionslinse als obere Helldunkelgrenze der erzeugten Lichtverteilung auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert wird, und wobei die Blendenelemente zur Variation des Verlaufs der Helldunkelgrenze relativ zueinander bewegbar sind. Vorzugsweise sind die Blendenelemente um eine versetzt und quer zu der Schwenkachse der Blendenanordnung (zum Umschalten zwischen Abblendlicht und Fernlicht), also versetzt und parallel zur optischen Achse verlaufende Achse relativ zueinander verschwenkbar.
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Es wird vorgeschlagen, dass in den Blendenelementen jeweils eine Kulissenführung ausgebildet ist, wobei die Kulissenführungen von mindestens zwei der Blendenelemente einen unterschiedlichen Verlauf aufweisen, und in die Kulissenführungen der Blendenelemente ein gemeinsames in den Kulissenführungen bewegbar geführtes Antriebselement eingreift. Durch Bewegen des Antriebselements in den Kulissenführungen können die Blendenelemente vorzugsweise stufenlos in verschiedene Positionen relativ zueinander gebracht werden. Dadurch verändert sich auch die durch die Oberkanten der einzelnen Blendenelemente gebildete optisch wirksame Oberkante der Blendenanordnung, so dass durch Bewegen des Antriebselements in den Kulissenführungen der Verlauf der Helldunkelgrenze der Lichtverteilung variiert werden kann. Die Betätigung des Antriebselements kann manuell erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Betätigung jedoch automatisch mittels eines Steuergeräts in Abhängigkeit von Umwelt-, Fahrbahn- und/oder Fahrzuständen des Fahrzeugs. Mit der beschriebenen Blendenanordnung kann somit auf besonders einfache und robuste Weise eine adaptive Lichtverteilung erzielt werden.
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Um die Bauform des Scheinwerfers weiter verkleinern zu können, wird vorgeschlagen, dass im Strahlengang zwischen Reflektor und Projektionslinse, insbesondere zwischen Reflektor und Blendenanordnung, mindestens ein weiteres Spiegelelement angeordnet ist. Durch dieses kann der Strahlengang weiter gefaltet werden, so dass der Abstand zwischen Reflektor und Linse verringert werden kann. Das mindestens eine weitere Spiegelelement ist vorzugsweise feststehend und der mindestens eine Umlenkspiegel relativ zu dem mindestens einen weiteren Spiegelelement verschwenkbar ausgebildet.
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Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen erfindungsgemäßen Projektionsscheinwerfer gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in einer schematischen Ansicht von oben;
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2 den Projektionsscheinwerfer aus 1 in einer perspektivischen Ansicht; und
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3 eine Blendenanordnung eines erfindungsgemäßen Scheinwerfer in einer bevorzugten Ausführungsform.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist ein erfindungsgemäßer Scheinwerfer in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Der Scheinwerfer 1 arbeitet nach dem Projektionsprinzip. Er umfasst drei LED-Lichtquellen 2 zum Aussenden von elektromagnetischen Strahlen, insbesondere von sichtbarem Licht. Die LEDs 2 stehen mit einem Kühlkörper 3 wärmetechnisch in Verbindung, über den beim Betrieb der LEDs 2 erzeugte Wärme abgeleitet werden kann. Wahlweise kann ein Lüfter (nicht dargestellt) oder können andere Mittel zur Beschleunigung und/oder Verbesserung des Wärmeabtransports eingesetzt werden. Jeder der LED-Lichtquellen 2 ist eine Vorsatzoptik 4 zugeordnet. Das von den LEDs 2 ausgesandte Licht wird an der Rückseite in die Vorsatzoptiken 4 eingekoppelt, darin totalreflektiert und aufgrund der Form der Optiken 4 gleichzeitig gebündelt und schließlich an der Vorderseite wieder ausgekoppelt. In Lichtaustrittsrichtung nach den Vorsatzoptiken 4 ist eine für alle Optiken 4 gemeinsame Sammellinse 5 angeordnet. Diese bündelt die aus den Optiken 4 ausgekoppelten Lichtstrahlen in einem Brennpunkt oder einer Brennpunktwolke F1. Die Vorsatzoptiken 4 und die Sammellinse 5 bilden zusammen eine Primäroptik. Grundsätzlich können eine oder mehrere fokussierende Primäroptiken eingesetzt werden, die aus Reflektions- oder Projektionsoptiken oder aus einer Kombinationen von Reflektions- und Projektionsoptiken bestehen. Die Primäroptiken erzeugen in Verbindung mit der oder den Lichtquellen 2 eine Lichtverteilung in der Blendenebene.
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Des weiteren umfasst der Scheinwerfer 1 eine Blendenanordnung 6 zum Abschatten zumindest eines Teils der gebündelten Lichtstrahlen. Die Blendenanordnung 6 beschneidet das gebündelte Licht in horizontaler Richtung. Eine Haupterstreckungsebene der Blendenanordnung 6 ist vorzugsweise im Bereich des Brennpunkts bzw. der Brennpunktwolke F1 angeordnet. Außerdem umfasst der Scheinwerfer 1 mindestens eine Sekundäroptik, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine Projektionslinse 7 ausgebildet ist, um die gebündelten und an der Blendenanordnung 6 vorbei gelangten Lichtstrahlen zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug zu projizieren. Schließlich weist der Scheinwerfer 1 einen in dem Strahlengang zwischen Blendenanordnung 6 und Sekundäroptik 7 angeordneten verschwenkbaren Umlenkspiegel 8 auf. Mit Hilfe des Umlenkspiegels 8 wird der Strahlengang gefaltet, wodurch die Abmessungen des Scheinwerfers 1 verringert werden können. Das von dem Umlenkspiegel 8 erzeugte virtuelle Bild der Blende 6 ist in der Figur eingezeichnet und mit dem Bezugszeichen 9 bezeichnet. Zur Realisierung einer dynamischen Kurvenlichtfunktion ist der Umlenkspiegel 8 um einen Winkel α verschwenkbar.
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Um beim Verschwenken des Umlenkspiegels 8 die optischen Eigenschaften des Scheinwerfers, insbesondere die Abbildungseigenschaften der Oberkante der Blendenanordnung 6 durch die Projektionslinse 7, gegenüber bisher bekannten Systemen zu verbessern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Umlenkspiegel 8 nicht zusammen mit anderen Bauteilen (z. B. Lichtquelle 2, Primäroptik 4, Blendenanordnung 6 und/oder Sekundäroptik 7) des Scheinwerfers 1, sondern alleine relativ zu diesen Bauteilen 2, 4, 6, 7 auf einer Kurvenbahn zu bewegen. Insbesondere wird vorgeschlagen, den Umlenkspiegel 8 auf einer Ellipsenbahn 10 bzw. einer ellipsenähnlichen Kurve tangential zu verschieben. Die Ellipsenbahn 10 kann aus mehreren Ellipsensegmenten von unterschiedlichen Ellipsen zusammengesetzt sein. Vorzugsweise liegt die Ellipsenbahn 10 auf einer einzigen Ellipse, wobei ein erster Brennpunkt der Ellipse in der Haupterstreckungsebene der Blendenanordnung 6 liegt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der erste Brennpunkt B1 der Ellipse im Bereich des Brennpunkts oder der Brennpunktwolke F1 der Sammellinse 5. Der zweite Brennpunkt B2 der Ellipse liegt vorzugsweise in einer Hauptebene H der Projektionslinse 7. Beide Brennpunkte B1 und B2 liegen auf der optischen Achse 11 des Scheinwerfers 1, die durch den Umlenkspiegel 8 in einem Winkel β von 90° (vorzugsweise 60° < β < 180°) gefaltet ist, so dass sich zwei Teilachsen 11' und 11'' ergeben.
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Die Ellipse, auf der die Ellipsenbahn
10 liegt, kann anhand der zwei Brennpunkte B1, B2 und dem Punkt US, an dem die optische Achse
11 auf den Umlenkspiegel
8 trifft, ermittelt werden. Eine Ellipse kann definiert werden als die Menge aller Punkte P der Zeichenebene, für welche die Summe der Abstände zu den zwei Brennpunkten B
1 und B
2 gleich
ist.
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Zur Vereinfachung des Projektionssystems bzw. der Bewegung des Umlenkspiegels 8 lässt sich die Ellipsenbahn 10, auf der der Umlenkspiegel 8 tangential verschoben wird, durch eine Kreisbahn annähern. Verfahren zum Annähern der Ellipsenbahn 10 durch eine entsprechende Kreisbahn sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Für die resultierende Bewegung des Umlenkspiegels 8 ergibt sich dadurch eine tangentiale Schwenkbewegung um eine imaginäre Drehachse 12.
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Bei dem vereinfachten erfindungsgemäßen Projektionssystem ist also zur Erzeugung einer dynamischen Kurvenlichtfunktion der Umlenkspiegel 8 zwischen Blendenmechanismus 6 und abbildender Linse 7 in den Strahlengang eingebracht. Der Spiegel 8 ist um eine näherungsweise vertikale Drehachse 12 gelagert, die ihrerseits weitgehend senkrecht zu den optischen Achsen 11', 11'' des abgewinkelten Strahlenganges verläuft. Der Spiegel 8 faltet den Strahlengang in einer überwiegend horizontalen Ebene, die durch die abgewinkelten optischen Achsen 11' und 11'' aufgespannt wird, und bewirkt durch Drehen ein horizontales Verschwenken des Strahlengangs und damit auch der Lichtverteilung auf der Fahrbahn. Ausgewählte Lichtstrahlen der Lichtverteilung mit dem Umlenkspiegel 8 in der Ausgangsposition, das heißt ohne Drehung des Spiegels 8, sind mit einer durchgezogenen Linie dargestellt und in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet. Nach einer Drehung um den Winkel α befindet sich der Umlenkspiegel in der Position 8'. Ausgewählte Lichtstrahlen der Lichtverteilung mit dem Umlenkspiegel 8' in einer Drehposition, das heißt nach Drehung des Spiegels 8 um den Winkel α, sind mit einer gestrichelten Linie dargestellt und in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet. Die virtuellen Blende wird dann ebenfalls um den Winkel α gedreht. Ihre neue Position ist mit dem Bezugszeichen 9' bezeichnet.
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Vorzugsweise ist die Blendenanordnung 6 um eine im wesentlichen horizontale und senkrecht zur optischen Achse 11', 11'' des Scheinwerfers 1 verlaufende Achse (nicht dargestellt) verschwenkbar. In einer ersten Stellung ist die Blendenanordnung 6 im Strahlengang der von der Primäroptik 4, 5 gebündelten Lichtstrahlen angeordnet. In einer zweiten Stellung ist die Blendenanordnung 6 aus dem Strahlengang heraus bewegt. Durch Umklappen der Blendenanordnung 6 um die Achse kann der Scheinwerfer 1 bspw. zur Realisierung eines sog. Bi-Funktionsscheinwerfers zwischen Abblendlicht und Fernlicht umgeschaltet werden.
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Die Blendenanordnung 6 kann aus einem einzigen Blendenelement bestehen. Dann bildet die Oberkante des Blendenelements gleichzeitig auch die Oberkante der Blendenanordnung 6, welche mittels der Sekundäroptik 7 als Helldunkelgrenze der Lichtverteilung auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert wird. Alternativ ist es denkbar, dass die Blendenanordnung 6, wie in 3 dargestellt, mehrere Blendenelemente 20, 20' aufweist, wobei eine Überlagerung der Oberkanten 21, 21' der einzelnen Blendenelemente 20, 20' die optisch wirksame Oberkante der Blendenanordnung 6 bildet, welche durch die Projektionslinse 7 als obere Helldunkelgrenze der erzeugten Lichtverteilung auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert wird. Die Blendenelemente 20, 20' sind zur Variation des Verlaufs der Helldunkelgrenze relativ zueinander bewegbar. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Blendenelemente 20, 20' um eine versetzt und quer zu der Schwenkachse der Blendenanordnung 6 (zum Umschalten zwischen Abblendlicht und Fernlicht), also versetzt und parallel zur optischen Achse 11'' verlaufende Achse 22 relativ zueinander verschwenkbar.
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Die Schärfe bzw. Unschärfe der Helldunkelgrenze kann mit regelmäßigen oder unregelmäßigen Strukturen zumindest auf Teile der Linsenoberfläche gezielt eingestellt werden.
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In den Blendenelementen 20, 20' ist jeweils eine Kulissenführung 23, 23' ausgebildet, wobei die Kulissenführungen 23, 23' der Blendenelemente 20, 20' einen unterschiedlichen Verlauf aufweisen (vgl. 3 unten). In die Kulissenführungen 23, 23' der Blendenelemente 20, 20' greift ein gemeinsames, in den Kulissenführungen 23, 23' bewegbar geführtes Antriebselement 24 ein. Durch Bewegen des Antriebselements 24 in den Kulissenführungen 23, 23' können die Blendenelemente 20, 20' vorzugsweise stufenlos in verschiedene Positionen relativ zueinander gebracht werden. Dadurch verändert sich auch die durch die Oberkanten der einzelnen Blendenelemente 20, 20' gebildete optisch wirksame Oberkante der Blendenanordnung 6, so dass durch Bewegen des Antriebselements 24 in den Kulissenführungen 23, 23' der Verlauf der Helldunkelgrenze der Lichtverteilung stufenlos variiert werden kann. Die Betätigung des Antriebselements 24 kann manuell erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Betätigung jedoch automatisch mittels eines Steuergeräts und eines Aktors (Elektromotor, Piezoaktor, Elektromagnet, etc.) in Abhängigkeit von Umwelt-, Fahrbahn- und/oder Fahrzuständen des Fahrzeugs. Der Aktor versetzt das Antriebselement 24 in eine Drehbewegung um die Achse 25. Alternativ kann es auch in eine Linearbewegung versetzt werden. Mit der beschriebenen Blendenanordnung kann somit auf besonders einfache und robuste Weise eine adaptive Lichtverteilung erzielt werden.
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Vorteilhaft kann der Spiegel 8 auch um eine horizontale Achse drehbar gelagert sein, wobei der Strahlengang dann in einer vertikalen Ebene gefaltet wird (optische Achse 11'' der Primäroptik 4, 5 steht weitgehend vertikal). Hierdurch kann ein vertikales Verschwenken der Lichtverteilung erreicht werden, beispielsweise zur Realisierung einer Leuchtweitenregulierung.
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Beide Anordnungen erlauben es, den Strahlengang durch weitere reflektierende Flächen weitere Male zu falten, um so den Bauraum des Systems weiter zu optimieren.
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Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass lediglich einzelne optische Komponenten eines Projektionssystems bewegt werden, um auf diese Weise eine Kurvenlichtfunktion zu erzielen. Insbesondere wird vorgeschlagen, zusätzliche optische Elemente in Form eines oder mehrerer Umlenkspiegel 8 in das Projektionssystem einzufügen, mit deren Verschiebung oder Verdrehen ein Schwenken der Lichtverteilung bewirkt werden kann.
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Der verstellbare Umlenkspiegel 8 kann mittels eines oder mehrerer beliebiger Verstellmechanismen (nicht dargestellt) bewegt werden. Diese umfassen vorzugsweise einen Schrittmotor. Des weiteren umfasst der Mechanismus ein Getriebe, um eine Drehbewegung des Schrittmotors um die Rotorachse in eine Betätigungsbewegung des Spiegels 8 des Projektionsmoduls 1, insbesondere in eine tangentiale Verschwenkbewegung auf der Kurvenbahn 10 um die Achse 12, umzulenken. Das Getriebe ist insbesondere als ein Stirnrad-, Kronrad- oder als ein Schneckengetriebe ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass das Getriebe eine Bewegungsschraube aufweist, welche ein relativ zur Bewegungsschraube drehfest, aber parallel zur Längsachse der Bewegungsschraube linear verschiebbar angeordnetes Getriebeelement in eine Linearbewegung versetzt, die wiederum in die Verschwenkbewegung des Spiegels 8 umgelenkt werden kann.
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Es wird des weiteren vorgeschlagen, dass das Getriebe eine Kombination mehrerer Getriebestufen der oben genannten Getriebearten umfasst. Die verschiedenen Getriebestufen sind vorzugsweise durch ein Federelement spielfrei miteinander verspannt. Des weiteren wird vorgeschlagen, dass der gesamte Verstellmechanismus durch ein Rückstellfederelement spielfrei verspannt ist.
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Zur Ermittlung der aktuellen Ist-Position des verstellbaren Umlenkspiegels 8 auf der Kurvenbahn 10 verfügt der Verstellmechanismus vorzugsweise über einen Winkelsensor, insbesondere einen Magnetfeldsensor, als Istwertgeber. Die Anordnung des Istwertgebers erlaubt eine Regelung der Position des Verstellmechanismus und damit auch der des Spiegels 8. Der Winkelsensor enthält vorzugsweise ein (Permanent-)Magnetelement, das sich zusammen mit dem Getriebe, Teilen des Getriebes oder dem Spiegel 8 relativ zu dem eigentlichen Sensorelement bewegt. Es wird vorgeschlagen, dass der Winkelsensor ein oder mehrere Hallelemente als Sensorelement aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann der Winkelsensor auch einen oder mehrere magnetoresistive Sensoren aufweisen, die insbesondere auf dem AMR(anisotropic magnetoresistive)-, GMR(giant magnetoresistive)- oder CMR(colossal magnetoresistive)-Effekt beruhen. Der AMR-Effekt beruht auf der Erkenntnis, dass der Widerstand eines Materials bei äußerem Magnetfeld von der relativen Orientierung zwischen Stromrichtung und Magnetfeld abhängt. Der GMR-Effekt beruht auf der Erkenntnis, dass Elektronen mit Spin parallel zum Magnetfeld einen geringeren elektrischen Widerstand spüren als Elektronen mit Spin antiparallel zum Magnetfeld. Vorzugsweise erkennt der Winkelsensor eine definierte Mittellage der Getriebeanordnung bzw. der verstellbaren Elemente des Projektionssystems. Der CMR-Effekt ist dem GMR-Effekt ähnlich, jedoch wesentlich stärker.
