DE102014219799A1

DE102014219799A1 - Fahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: DE102014219799A1
Application number: DE102014219799.6A
Authority: DE
Inventors: c/o KOITO MANUFACTURING CO. LT Yamamura Satoshi; c/o KOITO MANUFACTURING CO. L Yagi Takayuki
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2015-04-02
Also published as: US20150092435A1; JP6254810B2; CN104515051B; CN104515051A; US9581306B2; JP2015072765A

Abstract

Ein Fahrzeugscheinwerfer enthält eine Lichtquelle, ein optisches Projektionselement, einen Lichtablenker, und ein röhrenförmiges Gehäuse. Das optische Projektionselement projiziert Licht, welches auf das optische Projektionselement einfällt, nach vorne. Der Lichtablenker enthält eine Vielzahl von optischen Vorrichtungen, die aufgereiht sind. Die optischen Vorrichtungen sind einzeln zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand schaltbar. In dem ersten Zustand reflektieren die optischen Vorrichtungen Licht, das von der Lichtquelle ausgesendet wird, in eine Richtung abweichend von einer Richtung auf das optische Projektionselement zu. In dem zweiten Zustand reflektieren die optischen Vorrichtungen das Licht, das von der Lichtquelle ausgesendet wurde, auf das optische Projektionselement zu. Der Lichtablenker ist innerhalb des Gehäuses angeordnet. Das optische Projektionselement ist in einem Öffnungsabschnitt des Gehäuses angeordnet. Ein erster Abschnitt des Gehäuses, der einen Strahlengang eines auf den Lichtablenker einfallenden Lichtstrahls schneidet, ist transparent.

Description

HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Beispielhafte Ausführungsformen betreffen einen Fahrzeugscheinwerfer, der einen Lichtablenker verwendet.
Einschlägige Technik
Ein Lichtablenker ist mit einer großen Anzahl von Mikrospiegelvorrichtungen, von denen jede kippbar ist, versehen. Kippwinkel der Mikrospiegelvorrichtungen werden digital zwischen einem ersten Kippwinkel und einem zweiten Kippwinkel umgeschaltet, so dass eine Reflexionsrichtung von Licht von einer Lichtquelle passend zwischen einer ersten Reflexionsrichtung (das heißt, die Mikrospiegelvorrichtungen sind EIN-geschaltet) und einer zweiten Reflexionsrichtung (das heißt, die Mikrospiegelvorrichtungen sind AUS-geschaltet) verändert werden kann.
JP H09-104288 A (entspricht US 5,938,319 A ) beschreibt eine Fahrzeugleuchtvorrichtung, die einen reflektierenden Lichtablenker, der auf einem Strahlengang reflektierten Lichts von wenigstens einer Lichtquelle angeordnet ist, enthält. Der Lichtablenker kann Licht, das den Lichtablenker trifft, reflektieren, so dass ein Lichtstrom ausgebildet wird, der von der Leuchtvorrichtung ausgesendet wird.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In einer Leuchteneinheit, die einen Lichtablenker, wie zum Beispiel einen oben beschriebenen, verwendet, sind der Lichtablenker und die Lichtquelle, wie zum Beispiel eine Leuchtdiode, in demselben Gehäuse angeordnet. In dieser Konfiguration neigt Luftkonvektion aufgrund von Wärme, die von der Lichtquelle generiert wurde, dazu, nahe einer Oberfläche des Lichtablenkers aufzutreten. Staub und bewegliche Substanzen, etc., die von der Luft getragen werden, können an der Oberfläche des Lichtablenkers anhaften, was zu einer Verschmutzung der Oberfläche des Lichtablenkers führt. Infolgedessen kann eine Lichtintensität verringert werden und/oder ein Schatten kann in dem Lichtverteilungsmuster ausgebildet werden.
Im Hinblick auf obige Gegebenheiten wurde die Erfindung erstellt. Exemplarische Ausführungsformen stellen eine Technologie zur Verfügung, die Verschmutzung von einer Oberfläche von einem Lichtablenker innerhalb eines Fahrzeugscheinwerfers verhindert oder reduziert.
Nach einem Merkmal der Erfindung enthält ein Fahrzeugscheinwerfer eine Lichtquelle, ein optisches Projektionselement, einen Lichtablenker und ein rohrförmiges Gehäuse. Das optische Projektionselement projiziert Licht, welches auf das optische Projektionselement trifft, nach vorne. Der Lichtablenker enthält eine Vielzahl von optischen Vorrichtungen die aneinandergereiht sind. Die optischen Vorrichtungen sind einzeln zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand umschaltbar. In dem ersten Zustand reflektieren die optischen Vorrichtungen Licht, das von der Lichtquelle ausgesendet wurde, in eine andere Richtung als in eine Richtung auf das optische Projektionselement zu. In dem zweiten Zustand reflektieren die optischen Vorrichtungen das ausgesendete Licht auf das optische Projektionselement zu. Der Lichtablenker ist innerhalb des Gehäuses angeordnet. Das optische Projektionselement ist in einem Öffnungsabschnitt des Gehäuses angeordnet. Ein erster Abschnitt des Gehäuses, der eine Bahn eines auf den Lichtablenker einfallenden Lichtstrahls schneidet, ist transparent.
Durch diese Konfiguration, da das Gehäuse den Lichtablenker von der Lichtquelle, welche eine Wärmeproduktionsquelle ist, abschirmt, wird Luftkonvektion nahe der Oberfläche des Lichtablenkers vermieden. Infolgedessen kann eine Verschmutzung der Oberfläche des Lichtablenkers aufgrund von Anhaftung von Staub oder beweglichen Substanzen daran vermieden und/oder reduziert werden.
Die beispielhafte Ausführungsform kann Verschmutzung von einer Oberfläche von einem Lichtablenker innerhalb eines Fahrzeugscheinwerfers verhindern oder reduzieren.
KURZE FIGURENBESCHREIBUNG
1 ist ein vertikales Schnittbild, das den schematischen Aufbau eines Fahrzeugscheinwerfers nach einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt; und
2 ist ein schematisches Schnittbild eines Lichtablenkers.
DETAILBESCHREIBUNG
1 ist ein vertikales Schnittbild, das den schematischen Aufbau eines Fahrzeugscheinwerfers 1 nach einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt. Der Fahrzeugscheinwerfer 1 ist jeweils auf der linken und rechten Seite an einem Frontabschnitt eines Fahrzeugs angeordnet. Es wird festgehalten, dass der linke und rechte Scheinwerfer im Wesentlichen die gleiche Konfiguration aufweisen, außer, dass ein Teil ihrer Komponenten eine symmetrische Strukturbeziehung zwischen einander in der Links-Rechts-Richtung aufweist.
Der Fahrzeugscheinwerfer 1 umfasst ein erstes Gehäuse 60, das eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist und mit einem Öffnungsabschnitt auf seiner Fahrzeugseite ausgestaltet ist. Ein optisches Projektionselement 50 ist an dem Öffnungsabschnitt des ersten Gehäuses 60 angebracht.
Eine Lichtquelle 10 kann sowohl eine lichtaussendende Halbleitervorrichtung, wie zum Beispiel eine LED (Leuchtdiode), eine LD (Laserdiode) oder eine EL-(Elektrolumineszenz-)Vorrichtung, eine Glühbirne, eine Glühlampe (eine Halogenlampe), eine Gasentladungslampe (eine Entladungslampe) und dergleichen sein.
Ein optisches Reflexionselement 20 ist ausgestaltet, um Licht, das von der Lichtquelle 10 ausgesendet wird, zu einer Reflexionsoberfläche eines Lichtablenkers 30 zu lenken. Beispiele für das optischen Reflexionselements 20 enthalten einen festen lichtleitenden Körper und einen Reflexionsspiegel, der eine innere Oberfläche aufweist, welche als vorbestimmte Reflexionsoberfläche dient. In Fällen, in denen das Licht, das von der Lichtquelle 10 ausgesendet wird, direkt zu der Reflexionsoberfläche des Lichtablenkers 30 gelenkt werden kann, muss das optische Reflexionselement 20 nicht vorgesehen werden.
Die Lichtquelle 10 und das optische Reflexionselement 20 sind innerhalb eines zweiten Gehäuses 70 untergebracht. Das zweite Gehäuse 70 ist an einem unteren Abschnitt des ersten Gehäuses 60 angebracht.
Der Lichtablenker 30 ist auf einer optischen Achse des optischen Projektionselements 50 angeordnet. Der Lichtablenker 30 ist ausgestaltet, um das Licht, das von der Lichtquelle 10 ausgesendet wird, gezielt zu dem optischen Projektionselement 50 zu reflektieren. Der Lichtablenker 30 ist zum Beispiel ein MEMS (elektromechanisches Mikrosystem), in dem mehrere Mikrospiegelvorrichtungen in einer Reihen-(Matrix-)Weise angeordnet sind.
2 ist ein schematisches Schnittbild des Lichtablenkers 30. Der Lichtablenker 30 enthält eine Mikrospiegelreihe 34 und ein transparentes Abdeckelement 36. In der Mikrospiegelreihe 34 sind mehrere Mikrospiegelvorrichtungen 32 in der Matrixform angeordnet. Das transparente Abdeckelement 36 ist frontseitig (rechte Seite in 2) von Reflexionsoberflächen 32a der Mikrospiegelvorrichtungen 32 angeordnet. Jede Mikrospiegelvorrichtung 32 hat eine im Wesentlichen quadratische Form. Jede Mikrospiegelvorrichtung 32 enthält eine Drehwelle 32b, die sich in einer horizontalen Richtung erstreckt und im Wesentlichen die Mikrospiegelvorrichtungen 32 halbiert.
Die Mikrospiegelvorrichtungen 32 des Lichtablenkers 30 sind ausgestaltet, um einzeln zwischen einem ersten Zustand (AUS-Zustand; dargestellt durch gepunktete Linien in 2) und einem zweiten Zustand (EIN-Zustand; dargestellt durch durchgezogene Linien in 2) umschalten zu können. Wenn die Mikrospiegelvorrichtung 32 in dem ersten Zustand (AUS-Zustand) ist, wird das Licht, das von der Lichtquelle 10 ausgesendet wird, in eine andere Richtung als eine Richtung auf das optische Projektionselement 50 zu reflektiert. Wenn die Mikrospiegelvorrichtung 32 in dem zweiten Zustand (EIN-Zustand) ist, wird das Licht, das von der Lichtquelle 10 ausgesendet wird, auf das optische Projektionselement 50 zu reflektiert.
1 zeigt (i) Licht, das von dem Lichtablenker 30 reflektiert wird, wenn die Mikrospiegelvorrichtungen 32 des Lichtablenkers 30 in dem ersten Zustand (AUS-Zustand; dargestellt durch gepunktete Linien in 1) sind, und (ii) Licht, das von dem Lichtablenker 30 reflektiert wird, wenn die Mikrospiegelvorrichtungen 32 des Lichtablenkers 30 in dem zweiten Zustand (EIN-Zustand; dargestellt durch durchgezogene Linien in 1) sind. Wie oben beschrieben, kann der Lichtablenker 30 gezielt die Lichtreflexionsrichtung ändern.
Das optische Projektionselement 50 wird zum Beispiel durch eine Freiformoberflächenlinse, die eine Frontseitenoberfläche und eine Rückseitenoberfläche aufweist, welche in Freiformoberflächenform ausgebildet sind, gebildet. Das optische Projektionselement 50 projiziert ein Lichtquellenbild, welches auf einer hinteren Brennebene, die einen hinteren Brennpunkt enthält, gebildet wird, auf eine virtuelle vertikale Projektionsfläche vor der Scheinwerfereinheit als invertiertes Bild. Das optische Projektionselement 50 ist so angeordnet, dass der hintere Brennpunkt des optischen Projektionselements 50 auf der optischen Achse des Fahrzeugscheinwerfers 1 und nahe der Reflexionsflächen der Mikrospiegelreihe 34 positioniert ist.
Eine Steuerung 300 stellt eine Emissionsintensität der Lichtquelle 10 ein und führt die EIN/AUS-Steuerung für jede der Mikrospiegelvorrichtungen 32 des Lichtablenkers 30 durch. Die Hardware-Konfiguration der Steuerung 300 kann durch Elemente und Schaltungen wie zum Beispiel eine Computer-CPU und Speicher verwirklicht werden. Die Software-Konfiguration der Steuerung kann durch ein Computerprogramm verwirklicht werden. Die Steuerung 300 empfängt Informationen, einschließlich Fahrzeuggeschwindigkeitsinformationen und Fahrzeuglageinformationen, von einem Bildprozessor 310, einem Lenkungssensor 320, einem Navigationssystem 300, einem Lichtschalter (nicht dargestellt), einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (nicht dargestellt) und einem Beschleunigungssensor (nicht dargestellt) und dergleichen. Der Bildprozessor 310 ist mit einer Bildgebungsvorrichtung 312 verbunden. Die Steuerung 300 überträgt verschiedene Steuersignale an die Lichtquelle 10 und den Lichtablenker 30 gemäß den empfangenen Informationen.
In dem ersten Gehäuse 60 ist wenigstens ein Abschnitt 62 transparent. Der transparente Abschnitt 62 des ersten Gehäuses schneidet einen Lichtstrahl, der auf den Lichtablenker 30 von dem Reflexionselement 20 aus einfällt. Der transparente schneidende Abschnitt 62 kann durch das Einpassen eines transparenten Elements wie zum Beispiel Glas oder Kunststoffharz in einen Öffnungsabschnitt, welcher zuvor in dem ersten Gehäuse 60 gebildet ist, gebildet sein. Alternativ kann der transparente schneidende Teilbereich 62 durch einen bekannten Zweifarbenformungsprozess produziert werden. Darüber hinaus ist es vorzuziehen, dass ein Entspiegelungsprozess wie zum Beispiel eine AR-Beschichtung auf den schneidenden Abschnitt 62 angewendet wird.
In dem ersten Gehäuse ist ein Abschnitt 64 undurchsichtig und mit einer nichtreflektierenden Beschichtung versehen. Licht, das von dem Lichtablenker 30 reflektiert wird, trifft den undurchsichtigen Abschnitt 64 des ersten Gehäuses 60, wenn die Mikrospiegelvorrichtungen 32 des Lichtablenkers 30 in dem ersten Zustand (AUS-Zustand) sind. Diese Konfiguration wird benutzt, um Licht daran zu hindern, von dem Teilbereich 64 reflektiert und vor die Scheinwerfereinheit projiziert zu werden, wenn die Mikrospiegelvorrichtungen 32 in dem ersten Zustand (AUS-Zustand) sind. Allerdings gibt es in der Realität einen Fall, in dem Licht zu anderen Abschnitten als den undurchsichtigen Abschnitten 64 abweicht. Daher ist es vorzuziehen, dass das gesamte erste Gehäuse 60, außer der schneidende Abschnitt 62, undurchsichtig ist und dass entspiegelnde Beschichtung auf den inneren Oberflächen des ersten Gehäuses 60 aufgebracht wird.
Wie oben beschrieben isoliert das erste Gehäuse 60 den Lichtablenker 30 in einem anderen Raum als die Lichtquelle 10, die als Wärmequelle dient. Daher bewegt Luftkonvektion, die von Wärme verursacht wird, die von der Lichtquelle 10 generiert wird, Luft innerhalb des ersten Gehäuses 60, welches den Lichtablenker 30 darin aufnimmt, nicht. Folglich kann vermieden oder reduziert werden, dass die Oberfläche des transparenten Abdeckelements 36 des Lichtablenkers aufgrund von Anhaften von Staub und/oder beweglichen Substanzen wie zum Beispiel Klebemasse verschmutzt wird. Somit kann verhindert werden, dass eine Lichtintensität des Fahrzeugscheinwerfers verringert wird und dass ein Schatten in dem Lichtverteilungsmuster gebildet wird. Darüber hinaus kann vermieden werden, wenn ein Trocknungsmittel oder dergleichen in dem ersten Gehäuse 60 vorgesehen ist, dass Kondensat auf der Oberfläche des transparenten Abdeckelements 36 gebildet wird.
Es kann als eine Möglichkeit zum Verhindern einer Verschmutzung des Lichtablenkers 30 angesehen werden, dass nur eine Peripherie eines Lichtablenkers mit einer transparenten Abdeckung abgedeckt ist. Allerdings passiert ein Lichtstrahl in solch einer Konfiguration die transparente Abdeckung zweimal; wenn der Lichtstrahl einfällt und wenn der Lichtstrahl emittiert wird. Somit wären Verluste des Lichtstroms groß. Im Gegenteil dazu passiert ein Lichtstrahl gemäß der beispielhaften Ausführungsform den transparenten Abschnitt einmal.
Das optische Projektionselement 50 und das erste Gehäuse 60 können integral oder einstückig ausgebildet sein. Die Konfiguration erhöht die Luftdichtheit des ersten Gehäuses 60, sodass zuverlässiger verhindert werden kann, dass Schmutzstoffe in das erste Gehäuse von außen eindringen. Das erste Gehäuse 60 kann mit einem Öffnungsabschnitt zum Beispiel zwischen dem transparenten schneidenden Abschnitt 62 und dem optischen Projektionselement 50 ausgebildet sein.
Die beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung sind oben beschrieben. Allerdings ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Geeignete Kombinationen von Konfigurationen der beispielhaften Ausführungsformen und solche, die durch Substitution eines Teils der Konfigurationen der beispielhaften Ausführungsformen durch andere Elemente erhalten werden, sind ebenfalls in der Erfindung enthalten.
Überdies können (i) Modifikationen an entsprechenden Kombinationen in der beispielhaften Ausführungsform, (ii) geeignete Änderungen in der Abfolge von Prozessen in beispielhaften Ausführungsformen, (iii) diverse Gestaltungsänderungen in den beispielhaften Ausführungsformen und dergleichen auf dem Wissen eines Fachmanns beruhen. Ausführungsformen, die durch solche Änderungen erhalten werden, können ebenfalls in Schutzbereich der Erfindung enthalten sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 09-104288 A [0003]
US 5938319 A [0003]

Claims

Ein Fahrzeugscheinwerfer umfassend: eine Lichtquelle (10); ein optisches Projektionselement (50), das Licht, welches auf das optische Projektionselement (50) einfällt, nach vorne projiziert; einen Lichtablenker (30), der eine Vielzahl von optischen Vorrichtungen (32), die aufgereiht sind, enthält, wobei die optischen Vorrichtungen (32) einzeln zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand schaltbar sind, in dem ersten Zustand die optischen Vorrichtungen (32) Licht, das von der Lichtquelle (10) emittiert wird, in eine andere Richtung als eine Richtung auf das optische Projektionselement zu reflektieren, in dem zweiten Zustand die optischen Vorrichtungen (32) das emittierte Licht auf das optische Projektionselement (50) zu reflektieren; und ein röhrenförmiges Gehäuse (60), wobei der Lichtablenker (30) innerhalb des Gehäuses (60) angeordnet ist und das optische Projektionselement (50) in einem Öffnungsabschnitt des Gehäuses (60) angeordnet ist, und ein erster Abschnitt (62) des Gehäuses (60), der einen Strahlengang eines Lichtstrahls schneidet, der auf den Lichtablenker (30) einfällt, transparent ist.
Der Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1, wobei ein zweiter Abschnitt (64) des Gehäuses (60), welcher von Licht getroffen wird, das von dem Lichtablenker (30) reflektiert wird, wenn der Lichtablenker (30) in dem ersten Zustand ist, undurchsichtig ist.
Der Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse (60), ausgenommen der erste Abschnitt (62), undurchsichtig ist.
Der Fahrzeugscheinwerfer nach Anspruch 1 bis 3, wobei das optische Projektionselement (50) und das Gehäuse (60) integral ausgebildet sind.