DE102011004086A1

DE102011004086A1 - Color-correcting projection optics for light projection module of motor vehicle registration document launcher, has interlayer that is made of elastomer and is formed between partial lenses

Info

Publication number: DE102011004086A1
Application number: DE102011004086A
Authority: DE
Inventors: Matthias Brendle
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2011-02-14
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2031-02-15
Also published as: DE102011004086C5; DE102011004086B4

Abstract

The projection optics (22) comprises a lens arrangement that is provided with two partial lenses (24,26). One partial lens is arranged behind another partial lens. An interlayer is made of elastomer and is formed between the partial lenses. The elastomer is designed as liquid silicone. The partial lenses are made of polycarbonate, polysulfone, polymethacrylmethylimid, polymethyl methacrylate or cyclo-olefin copolymer. Independent claims are included for the following: (1) method for manufacturing color-correcting projection optics; and (2) light projection module.

Description

Die Erfindung betrifft eine farbkorrigierende Projektionsoptik eines Lichtmoduls eines Kraftfahrzeug-Scheinwerfers. Die Projektionsoptik umfasst eine Linsenanordnung mit mindestens zwei in einer Lichtdurchtrittsrichtung hintereinander angeordneten Teillinsen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen farbkorrigierenden Projektionsoptik und ein Projektionsmodul eines Kraftfahrzeugscheinwerfers mit einer solchen farbkorrigierenden Projektionsoptik als Sekundäroptik.The invention relates to a color-correcting projection optics of a light module of a motor vehicle headlight. The projection optics comprises a lens arrangement with at least two partial lenses arranged one after the other in a light passage direction. In addition, the invention relates to a method for producing such color-correcting projection optics and a projection module of a motor vehicle headlight with such a color-correcting projection optics as secondary optics.

Kraftfahrzeugscheinwerfer arbeiten bekanntlich entweder nach einem Reflexionsprinzip oder nach einem Projektionsprinzip. Bei einem Reflexionssystem wird von mindestens einer Lichtquelle ausgesandtes Licht zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung durch mindestens eine Primäroptik, die üblicherweise als ein Reflektor ausgebildet ist, auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug reflektiert. Die Primäroptik kann auch als eine Vorsatzoptik aus einem transparenten Material mit totalreflektierenden Eigenschaften ausgebildet sein. Durch eine Vorsatzoptik werden durch diese hindurchtretende Strahlen mittels einer Totalreflexion und/oder Brechung an Grenzflächen der Vorsatzoptik gebündelt. In einem Projektionssystem wird von mindestens einer Lichtquelle ausgesandtes Licht nach der Bündelung durch mindestens eine Primäroptik zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung durch mindestens eine Sekundäroptik, beispielsweise in Form einer Projektionslinse, auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert. Die Primäroptik wird bei Verwendung von Halogen- oder Xenonlampen üblicherweise durch einen Reflektor realisiert, während bei Verwendung von Halbleiterlichtquellen, insbesondere Leuchtdioden, die Primäroptik üblicherweise als eine Vorsatzoptik realisiert ist, wobei den einzelnen Halbleiterlichtquellen oder einzelnen Gruppen umfassend mehrere Halbleiterlichtquellen jeweils eine eigene Vorsatzoptik zugeordnet sein kann. Die Primäroptik erzeugt eine Zwischen-Lichtverteilung, aus der beim Projektionssystem die Sekundäroptik die gewünschte Lichtverteilung auf der Fahrbahn erzeugt.Motor vehicle headlights are known to work either according to a reflection principle or according to a projection principle. In a reflection system, light emitted by at least one light source is reflected onto the roadway in front of the vehicle in order to generate a desired light distribution by means of at least one primary optics, which is usually designed as a reflector. The primary optics can also be designed as an attachment optics made of a transparent material with totally reflective properties. An intent optical system bundles rays passing through them by means of total reflection and / or refraction at interfaces of the attachment optics. In a projection system, light emitted by at least one light source is projected onto the roadway in front of the vehicle after bundling by at least one primary optics to generate a desired light distribution by at least one secondary optics, for example in the form of a projection lens. When using halogen or xenon lamps, the primary optics are usually realized by a reflector, while the use of semiconductor light sources, in particular light emitting diodes, the primary optics is usually realized as a front optics, wherein the individual semiconductor light sources or individual groups comprising a plurality of semiconductor light sources each have their own intent optics assigned can. The primary optics generate an intermediate light distribution, from which the secondary optics generate the desired light distribution on the roadway in the projection system.

Zur Erzeugung einer horizontalen Hell-Dunkel-Grenze, beispielsweise für Abblendlicht oder Nebellicht, ist in den nach dem Projektionsprinzip arbeitenden bekannten Scheinwerfern im Strahlengang zwischen Primär- und Sekundäroptik eine Blende beziehungsweise eine Blendenanordnung, umfassend mehrere Blendenelemente, derart angeordnet, dass zum Beispiel bei einer im Wesentlichen vertikal stehenden Blende deren Oberkante beziehungsweise bei einer im Wesentlichen horizontal liegenden Blende deren in Lichtaustrittsrichtung befindlichen Vorderkante von der Sekundäroptik als Hell-Dunkel-Grenze auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert wird.To produce a horizontal cut-off line, for example, for low beam or fog light, is in the working on the projection principle known headlamps in the beam path between primary and secondary optics, a diaphragm or a diaphragm assembly comprising a plurality of diaphragm elements arranged such that, for example, in a essentially vertical diaphragm whose top edge or, in the case of a substantially horizontally positioned diaphragm, whose front edge located in the light exit direction is projected by the secondary optics as a light-dark boundary on the roadway in front of the vehicle.

Als Projektionslinsen werden heute meist Glaslinsen verwendet. Mehr und mehr finden auch Kunststofflinsen Anwendung, insbesondere in Projektionssystemen, die als Lichtquelle Leuchtdioden (LEDs) aufweisen. Nachteilig ist bei diesen optischen Systemen, dass durch eine Farbdispersion des Glases beziehungsweise des Kunststoffes, also durch eine wellenlängenabhängige oder wellenlängenselektive Brechung des weißen Lichts, erhebliche Farbfehler durch eine Aufspreizung des weißen Lichts in seine Spektralfarben verursacht werden. Beim Einsatz der Projektionslinse in einem Projektionsmodul eines Kraftfahrzeug-Scheinwerfers bedeutet dies deutlich sichtbare und breite Farbsäume an der Hell-Dunkel-Grenze. Da die Lichtverteilung üblicherweise nur eine Hell-Dunkel-Grenze aufweist und diese im Wesentlichen horizontal verläuft, lässt sich dieser Farbfehler in einem einlinsigen System wirksam kompensieren. Dies geschieht beispielsweise durch Segmentieren der Linse, wobei verschiedene Linsensegmente unterschiedliche Brennweiten haben und/oder zusätzliche Prismenflächen und/oder streuende Bereiche (z. B. eine Mattierung oder eine Mikrostruktur) aufweisen.As projection lenses, glass lenses are usually used today. Plastic lenses are also being used more and more, in particular in projection systems which have light-emitting diodes (LEDs) as the light source. A disadvantage of these optical systems that by a color dispersion of the glass or the plastic, ie by a wavelength-dependent or wavelength-selective refraction of the white light, significant color errors are caused by a spread of the white light in its spectral colors. When using the projection lens in a projection module of a motor vehicle headlight, this means clearly visible and wide color fringes at the cut-off line. Since the light distribution usually has only a light-dark boundary and this runs substantially horizontally, this color error can be effectively compensated in a single-lens system. This is done, for example, by segmenting the lens, different lens segments having different focal lengths and / or additional prism areas and / or scattering areas (eg, a matting or a microstructure).

In aufwändigen, z. B. kameragesteuerten Scheinwerfersystemen können in Abhängigkeit von einer aktuellen Fahrsituation eine Vielzahl unterschiedlicher Verläufe der Hell-Dunkel-Grenze auftreten. Insbesondere Scheinwerfer mit einer Vielzahl unabhängig voneinander ansteuerbarer (z. B. durch Einschalten, Ausschalten, Dimmen) Lichtquellen, zum Beispiel Leuchtdioden können diskrete Bereiche innerhalb einer Fernlichtverteilung ausgeblendet werden, um auf diese Weise einzelne entgegenkommende oder vorausfahrende Fahrzeuge gezielt vor einer Blendung zu schützen (Teilbeziehungsweise maskiertes Fernlicht). Solche Scheinwerfersystems sind bspw. aus der DE 10 2008 013 603 A1 oder der DE 10 2007 052 742 A1 bekannt. Außerdem wird bei einem Schlechtwetterlicht ein Bereich der Lichtverteilung direkt vor dem Fahrzeug in Richtung des Gegenverkehrs zur Vermeidung einer Blendung bei regennasser Fahrbahn abgeschattet. Diese abgeblendeten Bereiche besitzen eine umlaufende Hell-Dunkel-Umrandung (horizontale und vertikale Helldunkelgrenzen), deren Abbildung mit einem einlinsigen Projektionssystem nicht ohne erhebliche Farbfehler, d. h. Farbsäume, möglich ist.In elaborate, z. B. camera-controlled headlight systems can occur in response to a current driving situation a variety of different gradients of the cut-off. In particular, headlamps with a plurality of independently controllable (eg by switching on, switching off, dimming) light sources, for example light emitting diodes, discrete areas within a high beam distribution can be hidden, in order to selectively protect individual oncoming or preceding vehicles from glare ( Partial or masked high beam). Such headlight systems are, for example, from the DE 10 2008 013 603 A1 or the DE 10 2007 052 742 A1 known. In addition, in a bad weather light, an area of the light distribution directly in front of the vehicle in the direction of the oncoming traffic to avoid dazzling on wet roads is shadowed. These dimmed areas have a circumferential light-dark border (horizontal and vertical light-dark boundaries), which can not be imaged with a single-lens projection system without significant color aberrations, ie color fringing.

Zur Korrektur der Farbfehler sind farbkorrigierende Projektionsoptiken mit mehrlinsigen Linsenanordnungen bekannt, bei denen die Dispersion durch eine Kombination aus einer Zerstreuungs- und einer Sammellinse kompensiert wird. Die jeweilige Linsen sind dabei aus Materialien mit unterschiedlicher Dispersion hergestellt. Eine farbkorrigierende Projektionsoptik mit mehreren Linsen ist bspw. ein Achromat, der einen chromatischen Längsfehler korrigieren kann, wobei die Anzahl der dazu erforderlichen Linsen von verschiedenen Faktoren abhängt. Gute Korrekturergebnisse lassen sich bereits mit zwei Linsen, einer Zerstreuungs- und einer Sammellinse, erreichen. Bei einer achromatischen Korrektur des Farblängsfehlers bleibt ein Restfehler bestehen, der als sekundäres Spektrum bezeichnet wird. Korrigiert man auch das sekundäre Spektrum, wird das als apochromatische Korrektur bezeichnet. In einem Apochromat sind dazu spezielle, optisch wirksame Materialien und eventuell mehr als zwei Linsen notwendig. Solche farbkorrigierenden Projektionsoptiken können in Projektionsscheinwerfern eingesetzt werden. Dabei wird zum Beispiel die Projektionslinse durch die Kombination einer Sammellinse aus einem Material mit geringer Dispersion und einer Zerstreuungslinse aus einem Material mit großer Dispersion gebildet.For correcting the chromatic aberrations, color-correcting projection optics with multi-lens lens arrangements are known in which the dispersion is compensated by a combination of a diverging and a converging lens. The respective lenses are made of materials with different dispersion. A color-correcting projection lens with multiple lenses is, for example, an achromat, which can correct a chromatic longitudinal error, the number of required Lenses depends on different factors. Good correction results can already be achieved with two lenses, a diverging lens and a converging lens. An achromatic correction of the longitudinal chromatic aberration will leave a residual error called the secondary spectrum. Correcting the secondary spectrum is called apochromatic correction. In an Apochromat special, optically effective materials and possibly more than two lenses are necessary. Such color-correcting projection optics can be used in projection headlights. In this case, for example, the projection lens is formed by the combination of a condensing lens of a low dispersion material and a dispersing lens of a material having a large dispersion.

Nachteilig bei diesen Linsenanordnungen ist, dass die Sammellinse und die Zerstreuungslinse sehr genau zueinander positioniert werden müssen, um gegenüber einem einlinsigen System keine zusätzlichen Abbildungsfehler zu erzeugen. Des Weiteren können an den Grenzflächen zwischen den beiden Linsen Spiegelungsverluste, sogenannte Fresnel-Reflexionen, auftreten, welche die Effizienz des optischen Systems beeinträchtigen und zu Abbildungsfehlern beziehungsweise Störungen in der Lichtverteilung führen können.A disadvantage of these lens arrangements is that the converging lens and the diverging lens must be positioned very precisely with respect to one another in order not to generate any additional aberrations in relation to a single-lens system. Furthermore, mirroring losses, so-called Fresnel reflections, can occur at the interfaces between the two lenses, which impair the efficiency of the optical system and can lead to aberrations or disturbances in the light distribution.

Üblicherweise vermeidet man diese Spiegelungsverluste, indem die Teillinsen der Linsenanordnung miteinander verkittet werden. Dabei wird ein transparentes Material (sog. optischer Kitt) in den Zwischenbereich zwischen den beiden Linsen gebracht, dessen Brechungsindex ähnlich einem der beiden Linsen ist. Durch diese Maßnahme werden Fresnel-Reflexionen weitgehend vermieden. Nachteilig ist dabei allerdings, dass ein Herstellungsverfahren aufwendig und teuer ist. Weiterhin dürfen die Temperaturausdehnungskoeffizienten der beiden Linsenwerkstoffe nicht zu weit auseinanderliegen, da auftretenden mechanische Spannungen aufgrund von Wärmeausdehnung während des Betriebs des Projektionsmoduls bzw. des Scheinwerfers den Kitt sprengen würden. Dieses Problem kann auftreten, wenn beispielsweise eine Glas- und eine Kunststofflinse miteinander verkittet werden, da die gängigen transparenten Kunststoffe gegenüber Gläsern eine um ein Vielfaches größere Wärmeausdehnung aufweisen. Selbst zwischen unterschiedlichen transparenten Kunststoffen können die Temperaturausdehnungskoeffizienten erheblich voneinander abweichen. So ist zum Beispiel der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient von einem geeigneten Polymethylmethacrylat (PMMA) etwa doppelt so groß wie der Wärmeausdehnungskoeffizient eines ebenfalls geeigneten Polycarbonat (PC).Usually one avoids these mirroring losses by cementing the partial lenses of the lens arrangement together. In this case, a transparent material (so-called optical cement) is brought into the intermediate region between the two lenses, whose refractive index is similar to one of the two lenses. By this measure Fresnel reflections are largely avoided. The disadvantage here, however, that a manufacturing process is complicated and expensive. Furthermore, the temperature expansion coefficients of the two lens materials must not be too far apart, since occurring mechanical stresses due to thermal expansion during operation of the projection module or the headlight would blow up the putty. This problem can occur when, for example, a glass and a plastic lens are cemented together, since the common transparent plastics have a much greater thermal expansion compared to glasses. Even between different transparent plastics, the coefficients of thermal expansion can differ significantly. For example, the linear thermal expansion coefficient of a suitable polymethylmethacrylate (PMMA) is about twice the thermal expansion coefficient of a likewise suitable polycarbonate (PC).

Diese Tatsache erschwert auch Lösungen wie sie in JP 2008 226542 A beispielhaft beschrieben sind. Dort wird an eine erste Kunststofflinse mit großer Dispersion eine zweite Kunststofflinse mit geringer Dispersion direkt angeformt. Auf diese Weise wird ein Luftspalt und die damit einhergehenden Fresnel-Reflexionen an den entstehenden Grenzflächen vermieden. Durch die Steifigkeit der Linsengeometrien und durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Linsenmaterialien ist die Verbindungsfläche der beiden Linsen bei Temperaturschwankungen starken Spannungen ausgesetzt. Damit können über die Lebensdauer Risse oder andere Beschädigungen in der Grenzfläche auftreten. Außerdem ist nachteilig, dass es nur wenig geeignete Kunststoffe für dieses 2-Komponenten Herstellungsverfahren von farbkorrigierenden Projektionsoptiken gibt. Während das wegen seiner hohen Temperaturbeständigkeit gut für die Zerstreuungslinse geeignete Polycarbonat (PC) eine sehr große Dispersion aufweist, gibt es kaum transparente Kunststoffe mit geringer Dispersion für die Sammellinse, die gleichzeitig den hohen Temperaturen im Fahrzeugscheinwerfer standhalten könnte.This fact also complicates solutions like those in JP 2008 226542 A are described by way of example. There, a second plastic lens with low dispersion is directly molded onto a first plastic lens with large dispersion. In this way, an air gap and the associated Fresnel reflections at the resulting interfaces is avoided. Due to the rigidity of the lens geometries and the different coefficients of thermal expansion of the lens materials, the bonding surface of the two lenses is exposed to strong stresses during temperature fluctuations. This can cause cracks or other damage in the interface over the lifetime. In addition, it is disadvantageous that there are only few suitable plastics for this 2-component production process of color-correcting projection optics. While the polycarbonate (PC), which is well suited for the diverging lens because of its high temperature resistance, has a very large dispersion, there are hardly any transparent low dispersion plastics for the condenser lens which could simultaneously withstand the high temperatures in the vehicle headlamp.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von der farbkorrigierenden Projektionsoptik der eingangs genannten Art, mindestens zwei Teillinsen einer farbkorrigierenden Projektionsoptik umfassend mindestens eine Zerstreuungslinse mit großer Dispersion und mindestens eine Sammellinse mit geringer Dispersion in einem einfachen und kostengünstigen Verfahren mit der erforderlichen Genauigkeit miteinander zu verbinden und die Projektionsoptik einstückig zu fertigen. Gleichzeitig soll die farbkorrigierende Projektionsoptik derart ausgestaltet sein, dass schädliche Auswirkungen auf die Teillinsen bzw. die Linsenanordnung aufgrund von Temperaturschwankungen vermieden werden.The object of the invention is, starting from the color-correcting projection optics of the type mentioned, at least two partial lenses of a color-correcting projection optics comprising at least one diverging lens with large dispersion and at least one converging lens with low dispersion in a simple and inexpensive process with the required accuracy to each other and to manufacture the projection optics in one piece. At the same time, the color-correcting projection optics should be designed such that harmful effects on the partial lenses or the lens arrangement due to temperature fluctuations are avoided.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von der farbkorrigierenden Projektionsoptik der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass zumindest eine der Teillinsen oder eine zwischen zwei benachbarten Teillinsen ausgebildete Zwischenschicht aus einem Elastomer gefertigt ist. Ausgehend von dem Herstellungsverfahren der eingangs genannten Art wird zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen, dass in einem Spritzgussverfahren auf eine erste Teillinse der Linsenanordnung ein Elastomer als eine zweite Teillinse der Linsenanordnung aufgespritzt wird oder das Elastomer zwischen zwei benachbarte Teillinsen der Linsenanordnung gespritzt wird.To solve this problem is proposed starting from the color-correcting projection optics of the type mentioned that at least one of the partial lenses or an intermediate layer formed between two adjacent partial lenses is made of an elastomer. Based on the manufacturing method of the type mentioned is proposed to solve the problem that in an injection molding on a first partial lens of the lens assembly, an elastomer is sprayed as a second partial lens of the lens assembly or the elastomer is injected between two adjacent partial lenses of the lens assembly.

Beim Betrieb des Lichtmoduls wird durch Wärmeverluste, insbesondere an den Lichtquellen, die zum Beispiel als Leuchtdioden ausgebildet sind, das gesamte Lichtmodul erhitzt. Dabei ist natürlich auch die Sekundäroptik des Projektionsmoduls betroffen. Bei Verwendung der farbkorrigierenden Projektionsoptik umfassend eine Linsenanordnung mit mindestens zwei Teillinsen dehnen sich die systembedingt unterschiedlichen Materialien der Teillinsen bei Erwärmung unterschiedlich stark aus, was ohne das zwischen den Teillinsen angeordnete Elastomer zu Spannungen in der Linsenanordnung, zu einer Beschädigung der Teillinsen und schließlich sogar zu einer Beeinträchtigung der Funktion der Linsenanordnung führen kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Teillinsen mit einem im ausgehärteten Zustand starren optischen Kitt miteinander verkittet sind.During operation of the light module, the entire light module is heated by heat losses, in particular at the light sources, which are formed, for example, as light-emitting diodes. Of course, the secondary optics of the projection module is also affected. When using the color-correcting projection optics comprising a lens arrangement with at least two partial lenses that stretch Depending on the system different materials of the partial lenses when heated different degrees of strength, which can lead to stresses in the lens assembly, to damage the partial lenses and finally even to a deterioration of the function of the lens assembly without the arranged between the partial lenses elastomer. This is the case in particular when the partial lenses are cemented together with an optical cement which is rigid in the cured state.

Unter einem Elastomer im Sinne der Erfindung wird beispielsweise ein mechanisch nachgiebiges Material verstanden, das die temperaturbedingten unterschiedlichen Ausdehnungen der relativ starren und wenig nachgiebigen Materialien der Teillinsen kompensieren und die damit verbundenen Spannungen innerhalb der Linsenanordnung reduzieren kann. Das Material hat vorzugsweise eine geringe Steifigkeit, das heißt ein kleines E-Modul (E = Spannung/Dehnung), und gleichzeitig eine hohe zulässige Dehnung. Als nachgiebiges Material kommt deshalb vorzugsweise ein solches Material zum Einsatz, das auf der relativ kleinen Fläche der Linsenanordnung die notwendige Nachgiebigkeit aufweist. Bei der betrachten Linsenfläche handelt es sich um die im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse des Lichtmoduls stehende Fläche der Linsenanordnung. Das nachgiebige Material sollte insbesondere so nachgiebig sein, dass die gesamte Differenz der unterschiedlichen Temperaturausdehnungen der verschiedenen Materialien der Teillinsen kompensiert werden kann.For the purposes of the invention, an elastomer is understood as meaning, for example, a mechanically compliant material which can compensate for the temperature-induced different expansions of the relatively rigid and less compliant materials of the partial lenses and can reduce the associated stresses within the lens arrangement. The material preferably has a low rigidity, that is a small modulus of elasticity (E = stress / strain), and at the same time a high allowable elongation. As a resilient material is therefore preferably such a material is used, which has the necessary compliance on the relatively small surface of the lens assembly. The lens surface in question is the surface of the lens arrangement that is essentially perpendicular to the optical axis of the light module. In particular, the compliant material should be so compliant that the total difference in the different temperature expansions of the different materials of the sub-lenses can be compensated.

Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, die Vorteile von verkitteten Teillinsen in der farbkorrigierenden Projektionsoptik beizubehalten (zum Beispiel Vermeidung von Fresnel-Reflexionen an den Grenzflächen) und zusätzlich noch die auftretenden wärmebedingten Ausdehnungen der Teillinsen durch einen transparenten, optischen Kitt aus mechanisch nachgiebigem Material auszugleichen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das mechanisch nachgiebige Material elastisch, das heißt, es geht nach einer Verformung bei nachlassender Verformungsursache wieder in seine Ausgangsform zurück. Bspw. Flüssigsilikon (auch als Liquid Silicone Rubber, LSR bekannt) erfüllt genau diese Anforderungen. Flüssigsilikone gehören zur Gruppe der heißvulkanisierenden Kautschuke. Charakteristisch ist ihre im Vergleich zu Festsilikonen oder herkömmlichen Elastomeren niedrigere Viskosität während der Verarbeitung. Zweikomponentenmischungen vernetzen immer öfter nach dem Additionsverfahren. Das heißt, die Reaktion erfolgt ohne Bildung eines Spaltproduktes. Und das ist gerade beim Spritzgießen von Vorteil, denn Ablagerungen oder ein Belag auf den Werkzeugen sind nicht zu befürchten. Um die Verarbeitungszeit bis zum Beginn der Vernetzung einzustellen, enthält eine der beiden Komponenten einen Inhibitor, auch Topfzeitregler genannt. Der anderen Komponente ist ein Katalysator zugefügt. Die Vernetzung – auch als Vulkanisation bekannt – startet durch den Einfluss der Werkzeugtemperatur, die je nach Mischung zwischen 160°C und 220°C liegt. Dann allerdings verläuft die Reaktion mit etwa 5 s/mm Wanddicke recht schnell. Folglich können mit Flüssigsilikonen wesentlich kürzere Zykluszeiten erzielt werden als beispielsweise mit klassischen Elastomeren.The invention is based on the idea of maintaining the advantages of cemented partial lenses in the color-corrected projection optics (for example, avoiding Fresnel reflections at the interfaces) and additionally compensating for the heat-related expansions of the partial lenses by means of a transparent, optical cement of mechanically yielding material , In a preferred embodiment, the mechanically compliant material is elastic, that is, it goes back to its original shape after deformation with decreasing cause of deformation. For example. Liquid silicone (also known as liquid silicone rubber, LSR) fulfills exactly these requirements. Liquid silicones belong to the group of hot vulcanizing rubbers. Characteristic is their lower viscosity compared to solid silicones or conventional elastomers during processing. Two-component mixtures increasingly crosslink according to the addition process. That is, the reaction occurs without formation of a cleavage product. And this is particularly advantageous in injection molding, because deposits or a coating on the tools are not to be feared. In order to set the processing time until the start of the cross-linking, one of the two components contains an inhibitor, also called pot-life regulator. The other component is added a catalyst. The crosslinking - also known as vulcanization - starts with the influence of the mold temperature, which, depending on the mixture, is between 160 ° C and 220 ° C. Then, however, the reaction proceeds quite rapidly with about 5 s / mm wall thickness. Consequently, with liquid silicones much shorter cycle times can be achieved than, for example, with conventional elastomers.

Die Verwendung von Flüssigsilikon bietet den Vorteil, dass die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien der Teillinsen nahezu keinen schädigenden Einfluss auf die Linsenanordnung hat und damit unberücksichtigt bleiben kann. Es kann somit das volle Augenmerk auf eine Optimierung der optischen und farbkorrigierenden Eigenschaften der Projektionsoptik gerichtet werden. Das Flüssigsilikon gleicht wärmebedingte Ausdehnungen der einzelnen Teillinsen relativ zueinander aus. Dadurch wird die mögliche Palette von verwendbaren Materialien für die Herstellung der Teillinsen der Linsenanordnung wesentlich vergrößert. Kostengünstige Materialien, die bisher aufgrund ihrer großen Wärmeausdehnungskoeffizienten nicht eingesetzt wurden, können nun bevorzugt werden. Als Materialien mit großer Dispersion für die Teillinsen der Projektionsoptik bieten sich dabei beispielsweise Polycarbonat (PC) oder Polysulfon (PSU) oder Polymethacrylmethylimid (PMMI) an. Eine geringe Dispersion weisen beispielsweise Polymethylmethacrylat PMMA) oder Cycloolefin Copolymer (COC) oder Cycloolefin Copolymer (COP) auf. Kombinationen aus mehreren verschiedenen der genannten Materialien können für die Teillinsen der Projektionsoptik natürlich auch verwendet werden.The use of liquid silicone offers the advantage that the coefficients of thermal expansion of the materials of the partial lenses has virtually no damaging effect on the lens arrangement and thus can be disregarded. Thus, full attention can be paid to optimizing the optical and color-correcting properties of the projection optics. The liquid silicone compensates for heat-related expansions of the individual partial lenses relative to each other. As a result, the possible range of usable materials for the production of the partial lenses of the lens arrangement is substantially increased. Cost-effective materials that were previously not used due to their large thermal expansion coefficients can now be preferred. For example, polycarbonate (PC) or polysulfone (PSU) or polymethacrylmethylimide (PMMI) offer themselves as materials with high dispersion for the partial lenses of projection optics. For example, polymethylmethacrylate PMMA or cycloolefin copolymer (COC) or cycloolefin copolymer (COP) have a low dispersion. Combinations of several different of the mentioned materials can of course also be used for the partial lenses of the projection optics.

Weitere Eigenschaften der Flüssigsilikone sind eine besonders gute Haftung und eine große Elastizität bei einer geringen Steifigkeit. Dies führt dazu, dass beispielsweise beide Teillinsen über die gesamte Grenzfläche zuverlässig und fest miteinander verbunden werden können. Wegen der geringen Steifigkeit werden Spannungen in der Grenzfläche infolge Wärmeausdehnung auf niedrigem Niveau begrenzt. Dies ermöglicht eine feste Verbindung der Teillinsen bei einer verlängerten Lebensdauer, ohne dass sich Risse und/oder Ablösungen bilden. Da das Flüssigsilikon eine sehr geringe Dispersion aufweist, lässt sich mit diesem Material eine wirksame Farbkorrektur bei gleichzeitig moderater Dicke der Linsenanordnung erreichen. Zudem weist das Flüssigsilikon eine gute Temperaturbeständigkeit auf, sowohl bei niedrigen Temperaturen (bis ca. –50°C) als auch bei hohen Temperaturen (bis ca. 250°C).Further properties of the liquid silicone are a particularly good adhesion and a high elasticity with a low rigidity. As a result, for example, both partial lenses can be reliably and firmly connected to one another over the entire interface. Because of the low rigidity, stresses in the interface are limited due to thermal expansion at a low level. This allows a fixed connection of the partial lenses with a prolonged life, without causing cracks and / or delamination. Since the liquid silicone has a very low dispersion, can be achieved with this material effective color correction at the same moderate thickness of the lens assembly. In addition, the liquid silicone has a good temperature resistance, both at low temperatures (up to about -50 ° C) and at high temperatures (up to about 250 ° C).

Die Primäroptik eines Projektionsmoduls kann bspw. als ein Reflektor ausgebildet sein, der das von der Lichtquelle ausgesandte Licht zu einer Zwischen-Lichtverteilung bündelt, die dann durch die Projektionsoptik als gewünschte Lichtverteilung auf der Fahrbahn vor dem Fahrzeug abgebildet wird. Ebenso ist es denkbar, dass die Primäroptik eine oder mehrere transparente Vorsatzoptiken umfasst, die über Totalreflexion und/oder Brechung an den Grenzflächen das eingekoppelte Licht zu der Zwischen-Lichtverteilung bündeln. Bei LED-Lichtquellen kann jeder der LEDs eine separate Vorsatzoptik zugeordnet sein, wie dies bspw. aus der nachveröffentlichten DE 10 2010 023 177 bekannt ist, auf die hinsichtlich einer möglichen Ausgestaltung der Primäroptik ausdrücklich Bezug genommen wird. Es ist aber auch denkbar, dass jeweils eine Vorsatzoptik mehreren LEDs zugeordnet ist oder alternativ den LEDs jeweils mehrere Vorsatzoptiken zugeordnet sind. Ein Lichtmodul mit einer derartigen Primäroptik ist bspw. aus der ebenfalls nachveröffentlichten DE 10 2009 049 558 bekannt, auf die hinsichtlich einer anderen möglichen Ausgestaltung der Primäroptik ausdrücklich Bezug genommen wird.The primary optics of a projection module can be formed, for example, as a reflector, which bundles the light emitted by the light source to an intermediate light distribution, which is then imaged by the projection optics as the desired light distribution on the road ahead of the vehicle. Likewise, it is conceivable that the primary optics comprise one or more transparent attachment optics which bundle the coupled-in light to the intermediate light distribution via total reflection and / or refraction at the interfaces. In the case of LED light sources, each of the LEDs can be assigned a separate attachment optics, as can be seen, for example, from the subsequently published article DE 10 2010 023 177 is known, which is expressly referred to in terms of a possible embodiment of the primary optics. However, it is also conceivable that in each case one attachment optics is assigned to a plurality of LEDs or, alternatively, the LEDs are each assigned a plurality of attachment optics. A light module with such a primary optics is, for example, from the also post-published DE 10 2009 049 558 to which reference is expressly made with regard to another possible embodiment of the primary optics.

In einer ersten Ausführungsform bildet das Elastomer vorzugsweise mindestens eine der Teillinsen. Das bedeutet, dass beispielsweise Flüssigsilikon (geringe Dispersion) während eines Spritzgussverfahrens an eine zuvor aus einem Thermoplast hergestellte Zerstreuungslinse (festes Material mit großer Dispersion) in der Ausgestaltung einer Sammellinse (zum Beispiel konvex-konvex) angeformt wird. Somit wird die farbkorrigierende Projektionsoptik aus zwei Komponenten, der aus festem Material bestehenden Zerstreuungslinse und der aus elastischem Flüssigsilikon bestehenden Sammellinse, gebildet. Theoretisch kann auch die Sammellinse aus einem festen Material und die Zerstreuungslinse aus dem mechanisch nachgiebigen Material bestehen. Die Sammellinse und die Zerstreuungslinse lassen sich als eine integrale Einheit – wie ein einlinsiges System – leicht handhaben und im Lichtmodul verbauen. Die Steifigkeit der aus Flüssigsilikon hergestellten Teillinse sollte nach Möglichkeit so hoch sein, dass Erschütterungen und Vibrationen des Fahrzeugs die Form der Sammellinse und damit die optischen Abbildungseigenschaften der Projektionsoptik weitgehend unverändert lassen. Der temperaturbedingten Ausdehnung beziehungsweise dem temperaturbedingten Zusammenziehen der aus dem festen Material gefertigten Teillinse sollte die aus dem elastischen Flüssigsilikon gebildete Teillinse jedoch folgen können, um das Auftreten von Spannungen zwischen den beiden Teillinsen zu vermeiden.In a first embodiment, the elastomer preferably forms at least one of the partial lenses. That is, for example, liquid silicone (low dispersion) is molded to a previously made thermoplastic lens (solid material with large dispersion) in the configuration of a condenser lens (for example, convex-convex) during an injection molding process. Thus, the color-correcting projection optics are formed of two components, the solid lens dispersing lens and the condensing lens made of elastic liquid silicone. Theoretically, the converging lens of a solid material and the diverging lens of the mechanically compliant material can be made. The condensing lens and the diverging lens can be easily handled as an integral unit - like a single-lens system - and installed in the light module. If possible, the stiffness of the partial lens made of liquid silicone should be so high that vibrations and vibrations of the vehicle leave the shape of the converging lens and thus the optical imaging properties of the projection optics largely unchanged. The temperature-induced expansion or the temperature-related contraction of the partial lens made of the solid material should, however, be able to follow the partial lens formed from the elastic liquid silicone in order to avoid the occurrence of stresses between the two partial lenses.

Gemäß einer zweiten, alternativen Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das Elastomer eine mechanisch wirksame Ausgleichsschicht zwischen zwei aus einem relativ starren Material gefertigten Teillinsen bildet. In dieser Ausführungsform werden die Zerstreuungslinse aus einem festen Material (z. B. Thermoplast) mit hoher Dispersion und die Sammellinse aus einem festen Material (z. B. Thermoplast) mit geringer Dispersion, vorzugsweise in einem Spritzgussverfahren, vorgefertigt. Anstelle der bekannten Verkittung werden beide Teillinsen nun in ein Werkzeug eingelegt und eine Schicht Flüssigsilikon zwischen beide Teillinsen gespritzt, so dass diese durch das Flüssigsilikon verbunden werden. Die so hergestellte farbkorrigierende Projektionsoptik umfasst in Lichtdurchtrittsrichtung demnach drei Komponenten, nämlich die zwei Teillinsen aus starren Materialien und die dazwischen liegende Schicht aus dem mechanisch nachgiebigen Material.According to a second alternative embodiment, it is proposed that the elastomer form a mechanically effective leveling layer between two partial lenses made of a relatively rigid material. In this embodiment, the dispersing lens is preformed from a high dispersion solid material (e.g., thermoplastic) and the low dispersion dispersive lens from a solid material (e.g., thermoplastic), preferably in an injection molding process. Instead of the known cementation, both partial lenses are now placed in a mold and a layer of liquid silicone is sprayed between both partial lenses, so that they are connected by the liquid silicone. Accordingly, the color-correcting projection optics produced in this way comprise three components in the light passage direction, namely the two partial lenses made of rigid materials and the intermediate layer made of the mechanically flexible material.

Die Flüssigsilikon-Schicht sorgt für eine feste Verbindung der beiden Teillinsen über die gesamte Lebensdauer, ohne dass Risse und/oder Ablösungen in der Grenzfläche auftreten. Beide Teillinsen können im Spritzwerkzeug präzise zueinander zentriert werden, so dass die farbkorrigierende Projektionsoptik eine hohe Genauigkeiten hinsichtlich Abbildungseigenschaften und Farbkorrektur aufweist. Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass das Flüssigsilikon aufgrund seiner geringen Viskosität auch in sehr schmale Spalte gespritzt werden kann, was wiederum eine gewünschte, dünne Verbindungsschicht ermöglicht. Insgesamt ist man bei der Gestaltung der Spaltgeometrie sehr wenigen Restriktionen unterworfen.The liquid silicone layer ensures a firm connection of the two partial lenses over the entire service life, without cracks and / or delamination occurring in the interface. Both partial lenses can be precisely centered in the injection mold, so that the color-correcting projection optics has a high accuracy with respect to imaging properties and color correction. It is particularly advantageous that the liquid silicone can be injected due to its low viscosity in very narrow gaps, which in turn allows a desired thin connection layer. Overall, one is subjected to the design of the gap geometry very few restrictions.

Außerdem wirkt das Flüssigsilikon vorteilhafterweise dämpfend gegen Erschütterungen und Vibrationen, und dichtend gegenüber Staub und Feuchtigkeit zwischen den beiden Teillinsen.In addition, the liquid silicone advantageously has a damping effect against shocks and vibrations, and sealing against dust and moisture between the two partial lenses.

Die erfindungsgemäße farbkorrigierende Projektionsoptik kann vorteilhafterweise als ein Achromat, ein Apochromat oder eine beliebige andere Vorrichtung ausgebildet sein, die Strahlen unterschiedlicher Wellenlängen in einem gemeinsamen Brennpunkt oder in der Nähe des gemeinsamen Brennpunkts zusammenführt, so dass Farbfehler insbesondere an Hell-Dunkel-Grenzen der erzeugten Lichtverteilung kompensiert werden können.The color-correcting projection optics according to the invention can advantageously be embodied as an achromat, an apochromatic or any other device which brings together beams of different wavelengths in a common focal point or in the vicinity of the common focal point, so that chromatic aberrations in particular at light-dark boundaries of the generated light distribution can be compensated.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Figuren. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendet werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Further advantages will become apparent from the following description and the accompanying drawings. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention. Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail in the following description. Show it:

1 ein Kraftfahrzeugscheinwerfer in einer schematischen Darstellung; 1 a motor vehicle headlight in a schematic representation;

2 ein Lichtmodul mit einem Achromaten in einer stark vereinfachten Darstellung; 2 a light module with an achromat in a greatly simplified representation;

3 einen Luftachromaten aus dem Stand der Technik; 3 a Luftachromaten from the prior art;

4 einen verkitteten Achromaten aus dem Stand der Technik; 4 a cemented Achromaten from the prior art;

5 eine erfindungsgemäße farbkorrigierende Projektionsoptik in einer ersten Ausführungsform; und 5 a color-correcting projection optics according to the invention in a first embodiment; and

6 eine erfindungsgemäße farbkorrigierende Projektionsoptik in einer zweiten Ausführungsform. 6 a color-correcting projection optics according to the invention in a second embodiment.

1 zeigt einen Scheinwerfer 2 eines Kraftfahrzeugs in einer perspektivischen Ansicht. Der Scheinwerfer 2 umfasst ein Gehäuse 4, in welchem zwei Lichtmodule 6 und 10 zur Erzeugung beliebiger Lichtverteilungen (z. B. Abblendlicht, Fernlicht, etc.) angeordnet sind. Die Anzahl der Lichtmodule ist beispielhaft angenommen und kann von dem Dargestellten abweichen. Selbstverständlich kann der Scheinwerfer 2 noch weitere Lichtmodule oder auch Leuchten (z. B. zur Erzeugung von Blinklicht, Tagfahrlicht, Positionslicht, etc.) aufweisen. Das Gehäuse 4 ist in Lichtaustrittsrichtung 18 mit einer lichtdurchlässigen Abdeckscheibe 8 verschlossen. 1 shows a headlight 2 of a motor vehicle in a perspective view. The headlight 2 includes a housing 4 in which two light modules 6 and 10 for generating any light distributions (eg dipped beam, high beam, etc.) are arranged. The number of light modules is assumed as an example and may differ from what is shown. Of course, the headlight can 2 still further light modules or lights (eg for the production of flashing light, daytime running lights, position light, etc.) have. The housing 4 is in the direction of light exit 18 with a translucent cover 8th locked.

2 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung des Lichtmoduls 10 des Kraftfahrzeugscheinwerfers 2 in einer stark vereinfachten Darstellung. Das Lichtmodul 10 ist als ein Projektionsmodul (sog. PES-Modul) ausgebildet und weist eine als Reflektor ausgebildete Primäroptik 12 auf, der bevorzugt ellipsoidförmig oder in einer geringfügig von einer Ellipsoidform abweichenden Freiform ausgebildet ist. In einem Brennpunkt des Reflektors 12 ist auf einer optischen Achse 14 des Lichtmoduls 10 eine Lichtquelle 16 angeordnet. Dies kann eine Glühlampe, eine Gasentladungslampe oder bevorzugt mindestens eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere eine oder mehrere Leuchtdioden, sein. Beim Einsatz von Leuchtdioden könnte die Primäroptik auch als Vorsatzoptik ausgebildet sein (nicht dargestellt). Eine Vorsatzoptik besteht aus einem optisch transparenten Material, wobei in die Vorsatzoptik eingekoppeltes Licht an äußeren Grenzflächen der Vorsatzoptik totalreflektiert und beim Eintritt und/oder Austritt aus der Vorsatzoptik gebrochen werden kann. Die Vorsatzoptik ist derart ausgebildet, dass sie hindurchtretendes Licht durch Totalreflexion an Grenzflächen der Vorsatzoptik mit der Umgebung und/oder durch Brechung von Licht an den Grenzflächen (zum Beispiel an einer Lichteinkoppelseite und/oder einer Lichtauskoppelseite der Vorsatzoptik) bündelt. 2 shows an exemplary embodiment of the light module 10 of the vehicle headlight 2 in a simplistic representation. The light module 10 is designed as a projection module (so-called. PES module) and has a trained as a reflector primary optics 12 on, which is preferably formed ellipsoidal or in a slightly deviating from an ellipsoidal freeform. In a focal point of the reflector 12 is on an optical axis 14 of the light module 10 a light source 16 arranged. This may be an incandescent lamp, a gas discharge lamp or preferably at least one semiconductor light source, in particular one or more light emitting diodes. When using light-emitting diodes, the primary optics could also be designed as an optical attachment (not shown). An attachment optics consists of an optically transparent material, wherein light coupled into the attachment optics can be totally reflected at outer interfaces of the attachment optics and can be refracted upon entry and / or exit from the attachment optics. The optical attachment is designed such that it bundles light passing through total internal reflection at interfaces of the optical attachment with the environment and / or by refraction of light at the interfaces (for example on a light input side and / or a light output side of the optical attachment).

In Lichtaustrittsrichtung 18 ist nach der Primäroptik 12 zur Projektion des gebündelten Lichts auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug eine Sekundäroptik 22 angeordnet, die in 2 als eine Projektionsoptik, insbesondere als ein Achromat 22 mit einer Linsenanordnung umfassend zwei Teillinsen 24 und 26, ausgebildet ist. Der Achromat 22 hat neben den abbildenden Eigenschaften auch farbkorrigierende Eigenschaften, insbesondere an Farbsäumen bei Hell-Dunkel-Grenzen in der Lichtverteilung. Die Sekundäroptik 22 könnte auch eine beliebige andere farbkorrigierende Projektionsoptik mit mehr als den zwei gezeigten Teillinsen, bspw. auch ein Apochromat, sein (nicht dargestellt).In light exit direction 18 is after primary optics 12 for projecting the focused light on the roadway in front of the vehicle a secondary optics 22 arranged in 2 as a projection optics, especially as an achromat 22 with a lens arrangement comprising two partial lenses 24 and 26 , is trained. The Achromat 22 In addition to the imaging properties, it also has color-correcting properties, in particular on color fringes with light-dark boundaries in the light distribution. The secondary optics 22 could also be any other color-correcting projection optics with more than the two partial lenses shown, for example. An apochromatic, be (not shown).

Die Teillinse 24 ist plan-konkav und die Teillinse 26 ist bikonvex ausgebildet. Der dargestellte Achromat 22 ist als ein sog. Luftachromat ausgebildet, so dass zwischen den beiden Teillinsen 24 und 26 – bedingt durch unterschiedliche Radien der Teillinsen 24 und 26 und einen Abstand zwischen den Teillinsen 24, 26 – ein Abstands – oder Zwischenraum 28 ausgebildet ist. Luftachromate werden jedoch aufgrund der geringen zulässigen Toleranzen bezüglich des Abstands und der Ausrichtung der Teillinsen relativ zueinander und der Schwierigkeit, diese Anforderungen einzuhalten, in der Praxis kaum eingesetzt. Bei Luftachromaten besteht insbesondere die Gefahr einer Verkippung und einer Dezentrierung der Teillinsen relativ zueinander. Außerdem treten bei Luftachromaten Fresnelreflexionen an den beiden zusätzlichen Grenzflächen auf, welche zu Verlusten führen und den Wirkungsgrad verschlechtern.The partial lens 24 is plano-concave and the partial lens 26 is biconvex trained. The illustrated Achromat 22 is designed as a so-called Luftachromat, so that between the two partial lenses 24 and 26 - Due to different radii of the partial lenses 24 and 26 and a distance between the partial lenses 24 . 26 - a distance or gap 28 is trained. However, air achromates are rarely used in practice due to the small allowable tolerances on the pitch and orientation of the sub-lenses relative to one another and the difficulty of meeting these requirements. In Luftachromaten in particular there is the risk of tilting and decentering of the partial lenses relative to each other. In addition, occur in Luftachromaten Fresnel reflections at the two additional interfaces, which lead to losses and deteriorate the efficiency.

Zur Erzeugung einer in Teilbereichen abgeblendeten Lichtverteilung ist in Lichtaustrittsrichtung 18 nach der Primäroptik 12 eine Blendenanordnung 20 mit beispielsweise einer im Strahlengang befindlichen wirksamen Oberkante angeordnet, wobei die Oberkante von der Sekundäroptik 22 zur Erzeugung einer im Wesentlichen horizontalen Hell-Dunkel-Grenze auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert wird. Es sind im Stand der Technik allerdings sehr viele unterschiedliche Ausgestaltungen von Blendenanordnungen zur Erzeugung von abgeblendeten Lichtverteilungen bekannt.To produce a dimmed in sub-areas light distribution is in the light exit direction 18 after primary optics 12 a diaphragm arrangement 20 arranged with, for example, an effective upper edge located in the beam path, wherein the upper edge of the secondary optics 22 to project a substantially horizontal cut-off line onto the roadway in front of the vehicle. However, very many different designs of diaphragm arrangements for producing dimmed light distributions are known in the prior art.

Die Blendenanordnung 20 kann auch derart ausgebildet sein, dass diskrete Bereiche innerhalb einer Fernlichtverteilung abgeblendet werden, um auf diese Weise einzelne entgegenkommende oder vorausfahrende Fahrzeuge gezielt vor Blendung zu schützen (Teil- beziehungsweise maskiertes Fernlicht). Außerdem kann für ein Schlechtwetterlicht ein Bereich der Lichtverteilung direkt vor dem Fahrzeug in Richtung des Gegenverkehrs zur Vermeidung einer Blendung bei regennasser Fahrbahn abgeblendet beziehungsweise abgeschattet werden. Die abgeblendeten Bereiche des Teilfernlichts oder des Schlechtwetterlichts besitzen eine umlaufende Hell-Dunkel-Umrandung. Bei einem Einsatz von mehreren Leuchtdioden als Lichtquelle 16 können die abgeschatteten beziehungsweise abgeblendeten Bereiche mit umlaufender Hell-Dunkel-Umrandung auch durch Ausschalten diskreter Leuchtdioden im Lichtmodul 10, also ohne Blendenelemente, realisiert werden.The aperture arrangement 20 can also be designed such that discrete areas are dimmed within a high beam distribution, in order to selectively protect individual oncoming or preceding vehicles against glare (partial or masked high beam). In addition, for a bad weather light, an area of the light distribution directly in front of the vehicle in the direction of the oncoming traffic to avoid dazzling on wet roads dimmed or shadowed. The dimmed areas of the partial high beam or the bad weather light have a circumferential light-dark border. When using multiple light emitting diodes as the light source 16 The shaded or dimmed areas with circumferential light-dark border also by switching off discrete LEDs in the light module 10 , So without aperture elements, realized.

Der Achromat 22 bildet ein optisches System aus zwei Teillinsen 24 und 26, die aus unterschiedlichem Material mit unterschiedlich starker Dispersion (unterschiedliche Abbe-Zahl) bestehen. Unter Farbdispersion versteht man in der Optik eine wellenlängen-abhängige Brechung des Lichts. Typischerweise werden kurzwelligere Lichtanteile (zum Beispiel blau) stärker gebrochen als langwelligere (zum Beispiel rot). Die Teillinsen 24 und 26 können aus Glas oder erfindungsgemäß bevorzugt aus Kunststoff (zum Beispiel Thermoplaste) hergestellt sein. Der Achromat 22 weist eine Zerstreuungslinse 24 aus einem Material mit kleiner Abbe-Zahl (< 50) und somit großer Dispersion und eine Sammellinse 26 aus einem Material mit großer Abbe-Zahl (> 50) und damit geringer Dispersion auf. Als Thermoplaste mit großer Dispersion bieten sich dabei beispielsweise Polycarbonat (PC) oder Polysulfon (PSU) oder Polymethacrylmethylimid (PMMI) an. Eine geringe Dispersion weisen Thermoplaste wie beispielsweise Polymethylmethacrylat PMMA) oder Cycloolefin Copolymer (COC) oder Cycloolefin Copolymer (COP) oder auch Flüssigsilikon (auch als Liquid Silicone Rubber LSR bekannt) auf. The Achromat 22 forms an optical system of two partial lenses 24 and 26 , which consist of different material with different degrees of dispersion (different Abbe number). By color dispersion is meant in optics, a wavelength-dependent refraction of light. Typically, short-wavelength light components (for example blue) are broken more strongly than longer-wave components (for example red). The partial lenses 24 and 26 may be made of glass or according to the invention preferably made of plastic (for example thermoplastics). The Achromat 22 has a diverging lens 24 made of a material with a small Abbe number (<50) and thus a large dispersion and a condenser lens 26 made of a material with a large Abbe number (> 50) and thus low dispersion. For example, polycarbonate (PC) or polysulfone (PSU) or polymethacrylmethylimide (PMMI) can be used as thermoplastics with high dispersion. A low dispersion comprises thermoplastics such as polymethyl methacrylate PMMA) or cycloolefin copolymer (COC) or cycloolefin copolymer (COP) or liquid silicone (also known as liquid silicone rubber LSR) on.

Der Achromat 22 gleicht zwei durch Dispersion aufgespreizte Spektralfarben des sichtbaren Lichts, zum Beispiel rot und blau, zu weißlichem Licht an, die beim Passieren optisch wirksamer Grenzflächen, zum Beispiel an einer Lichteintrittseite und einer Lichtaustrittseite einer Linse (sog. Farblängsfehler) entstehen. Der Achromat 22 kann auch sog. Farbquerfehler verbessern, wobei Farbquerfehler an einem Hell-Dunkelübergang in der Bildebene (zum Beispiel an der horizontalen Hell-Dunkel-Grenze bei abgeblendeter Lichtverteilung oder der Hell-Dunkel-Umrandung bei teilfernlicht oder Schlechtwetterlicht) auftreten.The Achromat 22 Adjusts two dispersion spectral colors of visible light, for example red and blue, to whitish light, which arise when passing through optically effective interfaces, for example at a light entrance side and a light exit side of a lens (so-called longitudinal chromatic aberration). The Achromat 22 can also improve so-called. Color transverse aberrations, wherein lateral chromatic aberration on a light-dark transition in the image plane (for example, at the horizontal cut-off light at dimmed light distribution or the light-dark border at partial or severe weather bad light).

Eine Farbfehlerkompensation mit dem Achromaten 22 funktioniert so, dass die negativ brechende Teillinse 24 (Zerstreunungslinse) zunächst das Lichtspektrum weg von der optischen Achse 14 wellenlängenabhängig bricht und nachfolgend die positiv brechende Tellinse 26 (Sammellinse) mit ihrer Brechkraft das Bündel wieder in Richtung der optischen Achse 14 wellenlängenabhängig bricht. Damit werden letztendlich die Strahlen unterschiedlicher Wellenlängen in einem gemeinsamen Brennpunkt oder in der Nähe eines gemeinsamen Brennpunktes zusammengeführt. Eine Summenbrennweite aus den negativen und positiven Brennweiten der Teillinsen 24, 26 ist für mindestens zwei Wellenlängen identisch ist. Im Idealfall wird dann weißes oder zumindest weißliches Licht mit stark reduziertem Farbsaum erzeugt.A color error compensation with the achromatic 22 works so that the negative refractive partial lens 24 (Scattering lens) first the light spectrum away from the optical axis 14 Depending on the wavelength breaks and subsequently the positive refractive Tellinse 26 (Condensing lens) with their power the bundle again in the direction of the optical axis 14 wavelength dependent breaks. This ultimately brings together the beams of different wavelengths in a common focus or in the vicinity of a common focus. A cumulative focal length from the negative and positive focal lengths of the partial lenses 24 . 26 is identical for at least two wavelengths. Ideally, then white or at least whitish light is generated with greatly reduced color fringing.

Die 3 zeigt einen sog. Luftachromaten und 4 zeigt einen verkitteten Achromaten 22 jeweils aus dem Stand der Technik. Der Luftachromat 22 aus 3 weist eine Linsenanordnung auf, die aus der Zerstreuungslinse 24 und der Sammellinse 26 besteht. Beide Teillinsen 24, 26 sind so zueinander angeordnet, dass sich in Lichtdurchgangsrichtung 30 zwischen den beiden Teillinsen 24, 26 der als Luftspalt ausgebildete Abstandsraum 28 bildet. Die Krümmungen der beiden zueinander gerichteten Grenzflächen 32 der Teillinsen 24, 26 sind dabei unterschiedlich. Beide Teillinsen 24, 26 müssen sehr genau zueinander positioniert werden, um keine Abbildungsfehler zu erzeugen. An den Grenzflächen 32 zwischen den beiden Teillinsen 24, 26 können Spiegelungsverluste, sogenannte Fresnel-Reflexionen, auftreten, die die Effizienz der Linsenanordnung beeinträchtigen und zu Abbildungsfehlern beziehungsweise Störungen in der Lichtverteilung führen können.The 3 shows a so-called. Luftachromaten and 4 shows a cemented Achromat 22 each from the prior art. The air roach 22 out 3 has a lens arrangement consisting of the diverging lens 24 and the condenser lens 26 consists. Both partial lenses 24 . 26 are arranged to each other so that in the light passage direction 30 between the two partial lenses 24 . 26 the distance space formed as an air gap 28 forms. The curvatures of the two interfaces facing each other 32 the partial lenses 24 . 26 are different. Both partial lenses 24 . 26 must be positioned very close to each other so as not to create aberrations. At the interfaces 32 between the two partial lenses 24 . 26 Mirroring losses, so-called Fresnel reflections, can occur which impair the efficiency of the lens arrangement and can lead to aberrations or disturbances in the light distribution.

In dem verkitteten Achromat 22 aus 4 ist der Abstandsraum 28 möglichst eng ausgebildet und mit einem transparenten, optischen Kitt 34 ausgefüllt. Das heißt, es befindet sich kein Luftspalt mehr zwischen den Teillinsen 24, 26. Das Material des Kitts 34 ist so gewählt, dass der Kitt 34 eine zumindest ähnliche Brechzahl wie einer der beiden Teillinsen 24, 26 aufweist. Dadurch werden die aus der 3 bekannten, durch die beiden zueinander beabstandeten Teillinsen 24, 26 gebildeten Grenzflächen 32 zusammengelegt und Fresnel-Reflexionen dadurch weitgehend vermieden. Temperaturbedingte Spannungen zwischen den beiden Teillinsen 24, 26 können beim Aufheizen beziehungsweise Abkühlen der Linsenanordnung durch die unterschiedlichen Materialien der Teillinsen 24, 26 auftreten.In the cemented Achromat 22 out 4 is the distance space 28 as narrow as possible and with a transparent, optical putty 34 filled. That is, there is no more air gap between the partial lenses 24 . 26 , The material of the putty 34 is chosen so that the putty 34 an at least similar refractive index as one of the two partial lenses 24 . 26 having. This will be the from the 3 known, by the two spaced-apart partial lenses 24 . 26 formed interfaces 32 merged and Fresnel reflections largely avoided. Temperature-related stresses between the two partial lenses 24 . 26 can during heating or cooling of the lens assembly by the different materials of the partial lenses 24 . 26 occur.

5 zeigt eine erfindungsgemäße farbkorrigierende Projektionsoptik in einer ersten Ausführungsform, die beispielhaft als ein Achromat 22 ausgebildet ist. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Projektionsoptik auch als ein Apochromat ausgebildet sein. Der Achromat 22 weist eine Zerstreuungslinse 24 auf, die aus einem festem Thermoplast mit einer großen Dispersion in einem ersten Arbeitsschritt spritzgegossen ist. Danach wird beispielsweise die fertig hergestellte Zerstreuungslinse 24 in ein zweites Werkzeug eingelegt, in dem anschließend die Sammellinse 26 in einem weiteren Spritzgussverfahren angeformt wird. Die Sammellinse 26 wird dabei aus Flüssigsilikon gefertigt, das nach der Herstellung und dem Aushärten das transparente, mechanisch nachgiebige Material bildet. Bei diesem Verfahren wird also eine Linsenanordnung geschaffen, die aus der festen Zerstreuungslinse 24 und der angeformten elastischen Sammellinse 26 besteht. Beide Teile bilden dabei eine integrale Einheit. Die drei Arbeitsschritte können auch nacheinander auf einer Einkomponenten-Spritzmaschine ausgeführt werden. Bei Anwendung einer Zweikomponenten-Spritzmaschine kann der Arbeitsschritt zum Einlegen der Zerstreuungslinse 24 in das neue Werkzeug entfallen. 5 shows a color correcting projection optics according to the invention in a first embodiment, exemplified as an achromat 22 is trained. Of course, the projection optics according to the invention can also be designed as an apochromatic. The Achromat 22 has a diverging lens 24 which is injection molded from a solid thermoplastic with a large dispersion in a first step. Thereafter, for example, the ready-made diverging lens 24 inserted into a second tool, in which then the convergent lens 26 is molded in a further injection molding process. The condenser lens 26 is made of liquid silicone, which forms the transparent, mechanically compliant material after production and curing. In this method, therefore, a lens arrangement is created, which consists of the fixed diverging lens 24 and the molded-in elastic collecting lens 26 consists. Both parts form an integral unit. The three work steps can also be carried out successively on a one-component injection molding machine. When using a two-component injection molding machine, the operation of inserting the diverging lens may be performed 24 account for the new tool.

Die Verwendung von Flüssigsilikon bietet dabei den Vorteil, dass ein Wärmeausdehnungskoeffizient der Zerstreuungslinse 24 unberücksichtigt bleiben kann. Einer temperaturbedingten Ausdehnung beziehungsweise einem temperaturbedingten Zusammenziehen der Zerstreuungslinse 24 folgt die aus Flüssigsilikon gebildete Sammellinse. Es treten nur geringe, in der Regel vernachlässigbare mechanische Spannungen im Bereich der Teillinsen 24, 26 auf. The use of liquid silicone offers the advantage that a thermal expansion coefficient of the diverging lens 24 can be disregarded. A temperature-related expansion or a temperature-related contraction of the diverging lens 24 follows the collecting lens formed from liquid silicone. There are only minor, usually negligible mechanical stresses in the field of partial lenses 24 . 26 on.

Flüssigsilikone weisen darüber hinaus eine gute Haftung und eine große mechanische Nachgiebigkeit, insbesondere eine große Elastizität auf. Dies führt dazu, dass beide Teillinsen 24, 26 über die gesamte, gemeinsame Grenzfläche 32 zuverlässig und fest verbunden werden können. Fresnelreflexionen werden dadurch weitgehend vermieden. Wegen der geringen Steifigkeit werden Spannungen in der Grenzfläche 32 infolge Wärmeausdehnung auf ein niedriges Niveau begrenzt. Flüssigsilikone haben ein kleines E-Modul bei gleichzeitig hohen zulässigen Dehnungen.Liquid silicones moreover have good adhesion and a high degree of mechanical flexibility, in particular great elasticity. This causes both partial rates 24 . 26 over the entire, common interface 32 can be reliably and firmly connected. Fresnel reflections are thereby largely avoided. Because of the low rigidity, stresses are in the interface 32 limited due to thermal expansion to a low level. Liquid silicones have a small modulus of elasticity with simultaneously high permissible strains.

6 zeigt eine erfindungsgemäße farbkorrigierende Projektionsoptik in einer zweiten, alternativen Ausführungsform. Die Zerstreuungslinse 24 ist aus einem Thermoplast mit hoher Dispersion und auch die Sammellinse 26 aus einem Thermoplast mit geringer Dispersion vorzugsweise in einem Spritzgussverfahren gefertigt worden. Anstelle der bekannten Verkittung 34 (vgl. 4) werden die Zerstreuungslinse 24 und die Sammellinse 26 in einem weiteren Arbeitsschritt in ein Werkzeug eingelegt und anschließend eine transparente Schicht 36 aus Flüssigsilikon zwischen die Zerstreuungslinse 24 und die Sammellinse 26 gespritzt, so dass diese durch das Flüssigsilikon vollständig verbunden werden. Die Zerstreuungslinse 24 und die Sammellinse 26 werden im Spritzwerkzeug präzise zueinander zentriert, so dass die Linsenanordnung eine gute Genauigkeit aufweist. Die so hergestellte Linsenanordnung umfasst demnach drei Komponenten und bildet eine integrale Einheit. Hierbei bildet das Flüssigsilikon eine mechanisch nachgiebige Ausgleichsschicht 36 zwischen der Zerstreuungslinse 24 und der Sammellinse 26, die temperaturbedingte Spannungen zwischen der Zerstreuungslinse 24 und der Sammellinse 26 kompensiert. In der zweiten Ausführungsform kann das Flüssigsilikon aufgrund seiner geringen Viskosität auch in eine sehr dünne Spalte gespritzt werden, was wiederum gewollte, dünne Grenzschichten ermöglicht. Die zweite Ausführungsform weist im Übrigen die gleichen Vorteile wie die erste Ausführungsform auf; an eine gewisse Steifigkeit werden hier im Wesentlichen jedoch keine besonderen Anforderungen gestellt. 6 shows a color correcting projection optics according to the invention in a second, alternative embodiment. The diverging lens 24 is made of a thermoplastic with high dispersion and also the condensing lens 26 made of a thermoplastic with low dispersion preferably in an injection molding process. Instead of the known cementation 34 (see. 4 ) become the diverging lens 24 and the condenser lens 26 inserted in a further step in a tool and then a transparent layer 36 made of liquid silicone between the diverging lens 24 and the condenser lens 26 injected, so that they are completely connected by the liquid silicone. The diverging lens 24 and the condenser lens 26 are precisely centered in the injection mold, so that the lens arrangement has a good accuracy. The lens assembly thus produced thus comprises three components and forms an integral unit. Here, the liquid silicone forms a mechanically flexible leveling layer 36 between the diverging lens 24 and the condenser lens 26 , the temperature-related voltages between the diverging lens 24 and the condenser lens 26 compensated. In the second embodiment, the liquid silicone can also be sprayed into a very thin column due to its low viscosity, which in turn allows for wanted, thin boundary layers. Incidentally, the second embodiment has the same advantages as the first embodiment; to a certain rigidity, however, there are essentially no special requirements.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims

Color correcting projection optics ( 22 ) of a light module ( 10 ) of a motor vehicle headlight ( 2 ), whereby the projection optics ( 22 ) a lens arrangement with at least two in a light passage direction successively arranged partial lenses ( 24 . 26 ), characterized in that at least one of the partial lenses ( 24 . 26 ) or between two adjacent partial lenses ( 24 . 26 ) formed intermediate layer is made of an elastomer.

Color correcting projection optics ( 22 ) according to claim 1, characterized in that the elastomer is formed as a liquid silicone.

Color correcting projection optics ( 22 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the partial lenses ( 24 . 26 ) of the color-correcting projection optics ( 22 ) Polycarbonate and / or polysulfone and / or polymethacrylmethylimide and / or polymethyl methacrylate and / or cycloolefin copolymer and / or cycloolefin copolymer and / or a combination of at least two of these materials.

Color correcting projection optics ( 22 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the color-correcting projection optics ( 22 ) is an achromatic, an apochromatic, or any other device which combines beams of different wavelengths in a common focal point or in the vicinity of the common focal point.

Method for producing color-correcting projection optics ( 22 ) of a light module of a motor vehicle headlight ( 2 ), whereby the projection optics ( 22 ) a lens arrangement having a plurality of partial lenses arranged in succession in a light passage direction (US Pat. 24 . 26 ), characterized in that in an injection molding process to a first partial lens ( 24 ; 26 ) of the lens arrangement comprises an elastomer as a second partial lens ( 26 ; 24 ) of the lens assembly is sprayed or the elastomer between two adjacent partial lenses ( 24 . 26 ) of the lens assembly is injected.

Method according to Claim 5, characterized in that a color-correcting projection optics ( 22 ) is produced according to one of claims 1 to 4.

Projection module ( 10 ) of a motor vehicle headlight ( 2 ) comprising at least one light source ( 16 ) for emitting light, at least one primary optic ( 12 ) for bundling the emitted light and at least one secondary optic ( 22 ) for imaging the focused light on the roadway in front of the motor vehicle to produce a desired light distribution, characterized in that the secondary optics ( 22 ) is formed as a color-correcting projection optics according to one or more of claims 1 to 4.

Projection module ( 10 ) according to claim 7, characterized in that the projection module ( 10 ) between primary optics ( 12 ) and secondary optics ( 22 ) an aperture arrangement ( 20 ) to form at least one light-dark boundary of the generated light distribution.