DE102015209194A1

DE102015209194A1 - Fahrzeugleuchte

Info

Publication number: DE102015209194A1
Application number: DE102015209194.5A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Yagi
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2015-05-20
Publication date: 2015-11-26
Also published as: FR3021393A1; JP6383569B2; FR3021393B1; JP2015222687A

Abstract

Eine Fahrzeugleuchte 1 weist eine zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung 14 und eine Projektionslinsen-Gruppe 20 auf. Die Projektionslinsen-Gruppe 20 projiziert Licht von der zweidimensionalen Bilddarstellungseinrichtung 14 in einen Bereich vor die Leuchte 1. Die Projektionslinsen-Gruppe 20 weist eine erste Linse 21 und eine zweite Linse 22 auf. Die erste Linse 21 ist auf Seiten der zweidimensionalen Bilddarstellungseinrichtung angeordnet. Die zweite Linse 22 ist auf einer abbildenden Seite der ersten Linse angeordnet. Zwischen der ersten Linse 21 und der zweiten Linse 22 ist der Spalt 23 angeordnet. Eine Abbe-Zahl der ersten Linse 12 unterscheidet sich von jener der zweiten Linse 22.

Description

TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Beispielhafte Ausführungsform der Erfindung betreffen eine Fahrzeugleuchte und insbesondere eine Fahrzeugleuchte mit einer zweidimensionalen Bilddarstellungseinrichtung wie einer MEMS-Spiegelanordnung (MEMS = Mikro-Elektro-Mechanisches System bzw. Micro Electro Mechanical System).
Stand der Technik
Es ist eine Fahrzeugleuchte bekannt, die aufweist: eine Lichtquelle, eine MEMS-Spiegelanordnung, die Licht von der Lichtquelle derart reflektiert, dass sie die Lichtverteilung steuert, und eine Projektionslinse, welche das Licht von der MEMS-Spiegelanordnung nach vorne projiziert. In der Fahrzeugleuchte werden mehrere in der MEMS-Spiegelanordnung angeordnete Mikrospiegel derart gesteuert, dass diese derart einzeln ein- und ausgeschaltet werden, dass ein gewünschtes Lichtverteilungsmuster ausgebildet wird.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Allerdings besteht die Möglichkeit, dass im Lichtverteilungsmuster, welches vor der Leuchte ausgebildet ist, eine chromatische Aberration auftritt, wenn ein durch die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung dargestelltes Bild durch ein optisches Linsensystem projiziert wird.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung wurden angesichts der obigen Umstände ersonnen und stellen eine Technik bereit, um chromatische Aberration in einem Lichtverteilungsmuster zu verhindern, das durch eine Fahrzeugleuchte mit einer zweidimensionalen Bilddarstellungseinrichtung ausgebildet wurde.

(1) Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist eine Fahrzeugleuchte eine zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung und eine Projektionslinsen-Gruppe auf. Die Projektionslinsen-Gruppe projiziert Licht von der zweidimensionalen Bilddarstellungseinrichtung in einen Bereich vor die Leuchte. Die Projektionslinsen-Gruppe weist eine erst Linse und eine zweite Linse auf. Die erste Linse ist auf Seiten der zweidimensionalen Bilddarstellungseinrichtung angeordnet. Die zweite Linse ist auf einer abbildenden Seite der ersten Linse angeordnet. Zwischen der ersten Linse und der zweiten Linse ist ein Spalt angeordnet. Eine Abbe-Zahl der ersten Linse unterscheidet sich von jener der zweiten Linse.
(2) In der Fahrzeugleuchte gemäß (1) kann ein Brechungsindex der ersten Linse größer als jener der zweiten Linse sein. (3) In der Fahrzeugleuchte gemäß (1) oder (2) kann die Abbe-Zahl der ersten Linse kleiner als die der zweiten Linse sein.
(4) In der Fahrzeugleuchte nach (1) kann der Spalt zwischen der ersten Linse und der zweiten Linse auf einer optischen Achse gleich oder kleiner als 24 mm sein.
(5) In der Fahrzeugleuchte nach (1) bis (4) können eine Einfallfläche und eine Emissionsfläche der ersten Linse und eine Einfallfläche und eine Emissionsfläche der zweiten Linse asphärische Flächen sein.
(6) In der Fahrzeugleuchte nach (5) kann ein Verhältnis D/C gleich oder größer als 0,5 sein, wobei C einen Maximalradius der Emissionsfläche der ersten Linse bezeichnet und D eine Dicke auf einer optischen Achse der ersten Linse bezeichnet.
(7) in der Fahrzeugleuchte nach (1) bis (4) können eine Einfallfläche und eine Emissionsfläche der ersten Linse und eine Einfallfläche und eine Emissionsfläche der zweiten Linse Freiform-Flächen sein. Die Freiform-Flächen können so ausgebildet sein, dass ein durch die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung ausgebildetes Bild unter horizontaler Aufweitung projiziert wird.
(8) In der Fahrzeugleuchte nach (7) kann ein Verhältnis D/C gleich oder größer als 0,75 sein, wobei C einen Maximalradius der Emissionsfläche der ersten Linse bezeichnet und D eine Dicke auf einer optischen Achse der ersten Linse bezeichnet. (9) In der Fahrzeugleuchte nach (1) bis (8) kann die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung mehrere Mikrospiegel aufweisen, die in einer Matrix angeordnet sind. (10) In der Fahrzeugleuchte nach (9) können die Winkel der mehreren Mikrospiegel bezüglich einer optischen Achse der Projektionslinsen-Gruppe einzeln ansteuerbar sein. (11) In der Fahrzeugleuchte nach (1) bis (10) kann ein Abstand zwischen der zweidimensionalen Bilddarstellungseinrichtung und der Projektionslinsen-Gruppe gleich oder größer als 20 mm sein. (12) In der Fahrzeugleuchte nach (1) bis (11) kann ein hinterer Fokus der Projektionslinsen-Gruppe an einer Mitte einer Bildgebungsfläche der zweidimensionalen Bilddarstellungseinrichtung angeordnet sein.

Mit obiger Ausgestaltung ist es möglich, die chromatische Aberration eines Lichtverteilungsmusters, das durch eine Fahrzeugleuchte mit einer zweidimensionalen Bilddarstellungseinrichtung ausgebildet ist, zu vermindern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine vertikal-Schnittansicht, die eine schematische Struktur einer Fahrzeugleuchte gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt.
2 ist eine schematische vertikal-Schnittansicht einer Projektionslinsen-Gruppe gemäß einem ersten Beispiel.
3 zeigt Tabellen, welche jeweils Krümmungsverläufe, konische Konstanten und asphärische Koeffizienten von ersten bis vierten Flächen der Projektionslinsen-Gruppe des ersten Beispiels darstellen.
4 ist eine schematische vertikal-Schnittansicht einer Projektionslinsen-Gruppe gemäß einem zweiten Beispiel.
5 zeigt Tabellen, welche jeweils Krümmungen, konische Konstanten und asphärische Koeffizienten von ersten bis vierten Flächen der Projektionslinsen-Gruppe gemäß dem zweiten Beispiel darstellen.
6A und 6B sind erklärende Ansichten, welche ein Beispiel eines Musters darstellen, das durch die Projektionslinsen-Gruppe gemäß dem ersten Beispiel projiziert wurde.
7 ist eine schematische Perspektivansicht einer Projektionslinsen-Gruppe gemäß einem dritten Beispiel.
8 ist eine schematische Seitenansicht der Projektionslinsen-Gruppe gemäß dem dritten Beispiel.
9 ist eine schematische Draufsicht der Projektionslinsen-Gruppe gemäß dem dritten Beispiel.
10 ist eine schematische vertikal-Schnittansicht der Projektionslinsen-Gruppe gemäß dem dritten Beispiel.
11 ist eine schematische horizontal-Schnittansicht der Projektionslinsen-Gruppe gemäß dem dritten Beispiel.
12 zeigt Tabellen, welche jeweils Freiflächen-Koeffizienten der ersten bis vierten Flächen der Projektionslinsen-Gruppe gemäß dem dritten Beispiel darstellen.
13A und 13B sind erklärende Ansichten, welche ein Beispiel eines Musters darstellen, das durch die Projektionslinsen-Gruppe gemäß dem dritten Beispiel der Erfindung projiziert wurde.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Nachstehend wird eine Fahrzeugleuchte gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung im Detail in Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Wesentliche Komponenten, Elemente und Verfahrensschritte, die in jeder Zeichnung gezeigt und durchgängig äquivalent sind, werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ferner wird diesbezüglich auf eine redundante Beschreibung verzichtet. Darüber hinaus sei angemerkt, dass die beispielhaften Ausführungsformen die vorliegende Erfindung nicht beschränken, sondern lediglich als beispielhaft zu verstehen sind. Nicht jedes in den beispielhaften Ausführungsformen beschriebene Merkmal oder jede Kombination von diesen ist immer essentiell für die Erfindung.
1 ist eine vertikal-Schnittansicht, die eine schematische Struktur einer Fahrzeugleuchte gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt. Eine Fahrzeugleuchte 1 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform bildet beispielsweise einen Fahrzeugfrontscheinwerfer-Einrichtung, welche mit einem Paar Frontscheinwerfer-Einheiten versehen ist, die an den linken und rechten Vorderseiten eines Fahrzeugs angeordnet sind. Abgesehen davon dass sie symmetrische Strukturen aufweisen, weist das Paar Frontscheinwerfer-Einheiten im Wesentlichen die gleiche Ausgestaltung auf. Folglich ist die Struktur von einer der Frontscheinwerfer-Einheiten in 1 als die Fahrzeugleuchte 1 dargestellt.
Die Fahrzeugleuchte 1 weist einen Leuchtenkörper 2 und eine transparente Abdeckung 4 auf. Der Leuchtenkörper 2 ist mit einem Öffnungsabschnitt an der Vorderseite des Fahrzeugs ausgebildet. Die transparente Abdeckung 4 ist an den Leuchtenkörper 2 derart angebracht, dass sie die Öffnung bedeckt. Die transparente Abdeckung 4 ist aus einem Harz, Glas oder dergleichen ausgebildet und weist eine Lichtdurchlässigkeit auf. Eine Leuchtenkammer 3 ist durch den Leuchtenkörper 2 und die transparente Abdeckung 4 definiert. Eine Lichtquelle 10, ein Reflektor 12, eine zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung 14 und eine Projektionslinsen-Gruppe 20 sind in der Leuchtenkammer 3 aufgenommen. Die jeweiligen Bauteile sind durch einen nicht dargestellten Abstützungsmechanismus (mehrere nicht dargestellte Abstützungsmechanismen) an dem Leuchtenkörper 2 angebracht.
Die Lichtquelle 10 kann eine LED, ein Halbleiterlaser, eine Birne oder dergleichen sein. Die Lichtquelle 10 ist derart angeordnet, dass sie Licht hin zum Reflektor 12 emittiert. Der Reflektor 12 weist eine gekrümmte Reflexionsfläche 12a auf. Der Reflektor 12 reflektiert das Licht von der Lichtquelle 10 hin zur zweidimensionalen Bilddarstellungseinrichtung 14. Es sei angemerkt, dass der Reflektor 12 nicht essentiell ist. Alternativ kann die Leuchte 1 derart ausgelegt sein, dass das Licht der Lichtquelle 10 direkt auf die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung 14 einfällt.
Die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung 14 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform ist eine MEMS-Spiegelanordnung. In der zweidimensionalen Bilddarstellungseinrichtung 14 sind mehrere Mikrospiegel in einer gewissen Anordnung bzw. Matrix angeordnet. 1 zeigt drei Mikrospiegel 14a bis 14c. In der folgenden Beschreibung können die Mikrospiegel zusammenfassend als "Mikrospiegel 14" bezeichnet sein.
Jeder Mikrospiegel 14 ändert seinen Neigungswinkel gemäß einem Ansteuersignal von einer Steuereinrichtung 60, sodass der Mikrospiegel 14 individuell zwischen einem "Ein-Zustand" und einem "Aus-Zustand" umschalten kann. Der Ein-Zustand ist ein Zustand, in dem der Mikrospiegel 14 das Licht von dem Reflektor 12 hin zur Projektionslinsen-Gruppe 20 reflektiert, die an einem vorderen Abschnitt der Leuchte 1 angeordnet ist. Der Aus-Zustand ist ein Zustand, in dem der Mikrospiegel 14 das Licht von der Lichtquelle 10 derart reflektiert, dass dieses die Projektionslinsen-Gruppe verfehlt 20. Durch Ändern der (Neigungs-)Winkel der jeweiligen Mikrospiegel 14 kann die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung 14 ein zweidimensionales Bild abbilden. In 1 befinden sich die Mikrospiegel 14a und 14b beispielsweise im Ein-Zustand. Lichtstrahlen L1 und Lichtstrahlen L2 werden durch die im Ein-Zustand befindlichen Mikrospiegel 14a und 14b hin zum vorderen Abschnitt der Leuchte 1 reflektiert. Dann fallen die Lichtstrahlen L1 und die Lichtstrahlen L2 auf die Projektionslinsen-Gruppe 20 ein.
Die Projektionslinsen-Gruppe 20 ist auf folgende Weise angeordnet. Insbesondere ist eine optische Achse Ax der Projektionslinsen-Gruppe 20 in den Bereich vor die Leuchte 1 gerichtet. Ferner ist ein hinterer Fokus der Projektionslinse 20 an einer Mitte einer Bildgebungsfläche der zweidimensionalen Bilddarstellungseinrichtung 14 angeordnet. Die Projektionslinsen-Gruppe 20 projiziert ein durch die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung 14 abgebildetes zweidimensionales Bild als ein invertiertes Bild in den Bereich vor die Leuchte 1.
In dieser beispielhaften Ausführungsform werden das Einstellen der Intensität des von der Lichtquelle 10 emittierten Lichts und die Ansteuerung des Neigungswinkels jedes Mikrospiegels der zweidimensionalen Bilddarstellungseinrichtung 14 durch die Steuereinrichtung 60 ausgeführt. Die Steuereinrichtung 60 ist implementiert durch:
(i) eine Hardware-Ausgestaltung mit Elementen und/oder Schaltungen, wie einer CPU und einem Speicher eines Computers, und/oder (ii) eine Software-Ausgestaltung, wie einem Computerprogramm. In 1 ist die Steuereinrichtung 60 außerhalb der Leuchtenkammer 3 angeordnet. Alternativ kann die Steuereinrichtung 60 auch innerhalb der Leuchtenkammer 3 angeordnet sein. Die Steuereinrichtung 60 empfängt Signale von einem nicht dargestellten Beleuchtungsschalter, einer mit einer Bildgebungseinrichtung 62 verbundenen Bildverarbeitungseinrichtung 61 und dergleichen. Entsprechend den empfangenen Signalen überträgt die Steuereinrichtung 60 verschiedene Steuersignale an die Lichtquelle 10 und die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung 14.
Die Bildgebungseinrichtung 62 ist derart angeordnet, dass sie ein vor der Leuchte 1 befindliches Bild aufnimmt (einfängt). Die Bildverarbeitungseinrichtung 61 erhält die durch die Bildgebungseinrichtung 62 aufgenommenen Bilddaten und vollführt für die Bilddaten eine Bildverarbeitung. Damit spezifiziert die Bildverarbeitungseinrichtung 61 ein Fahrzeug (bzw. Fahrzeuge), einen Fußgänger (bzw. Fußgänger), Fahrbahnmarkierungen und dergleichen, welche in den Bilddaten enthalten sind, und erfasst Positionen des Fahrzeugs (der Fahrzeuge), des Fußgängers (der Fußgänger) und der Fahrbahnmarkierungen und dergleichen. Eine Technik zum Spezifizieren des Fahrzeugs (der Fahrzeuge), des Fußgängers (der Fußgänger) und der Fahrbahnmarkierungen und dergleichen und eine Technik zum Erfassen von deren Positionen sind bekannt. Deshalb wird diesbezüglich auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet. Positionsinformationen, welche die erfassten Positionen anzeigen, werden an die Steuereinrichtung 60 übermittelt. Unter Verwendung der Positionsinformation steuert die Steuereinrichtung 60 die Neigungswinkel der jeweiligen Mikrospiegel 14 derart an, dass die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung 14 ein gewünschtes zweidimensionales Bild ausbildet.
Als nächstes wird eine Projektionslinsen-Gruppe 20 der Fahrzeugleuchte 1 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform im Detail beschrieben. Die Projektionslinsen-Gruppe 20 weist eine erste Linse 21 und eine zweite Linse 22 auf. Die erste Linse 21 ist auf Seiten der zweidimensionalen Bilddarstellungseinrichtung 14 angeordnet. Die zweite Linse 22 ist auf Seiten eines durch die erste Linse 21 projizierten Bildes angeordnet. Die erste Linse 21 weist eine Einfallfläche 21a und eine Emissionsfläche 21b auf. Die zweite Linse 22 weist eine Einfallfläche 22a und eine Emissionsfläche 22b auf. Die Einfallfläche 21a der ersten Linse 21 liegt der zweidimensionalen Bilddarstellungseinrichtung 14 gegenüber. Die Emissionsfläche 21b der ersten Linse 21 liegt der Einfallfläche 22a der zweiten Linse 22 gegenüber. Die Emissionsfläche 22b der zweiten Linse 22 ist zur Vorderseite der Leuchte 1 gerichtet.
In der Fahrzeugleuchte 1 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform unterscheiden sich die erste Linse 21 und die zweite Linse 22 in ihrer Abbe-Zahl voneinander. Die Abbe-Zahl zeigt die Wellenlängenabhängigkeit des Brechungsindex an. Insbesondere ist die Abbe-Zahl der ersten Linse 21 geringer als die der zweiten Linse 22 (das heißt, die Dispersion der ersten Linse 21 ist größer als die der zweiten Linse 22). Ferner unterscheidet sich die erste Linse 21 von der zweiten Linse im Brechungsindex. Insbesondere ist der Brechungsindex der ersten Linse 21 größer als jener der zweiten Linse 22. Zusammenfassen ist die erste Linse 21 aus einem Material gebildet, welches eine relativ hohe Brechung und eine hohe Dispersion aufweist, während die zweite Linse 22 aus einem Material ausgebildet ist, welches eine relativ geringe Brechung und eine geringe Dispersion aufweist. Beispielsweise wird für das Material der ersten Linse 21 ein Polycarbonat-Harz verwendet, das sowohl eine hohe Brechung als auch eine hohe Dispersion aufweist, während für die zweite Linse 22 ein Acrylharz (PMMA) ausgewählt werden kann, das eine geringe Brechung sowie eine geringe Dispersion aufweist. Alternativ kann für das Material der ersten linse 21 ein dichtes Flintglas (beispielsweise SF2), welches sowohl eine hohe Brechung als auch eine hohe Dispersion aufweist, und für das Material der zweiten Linse 22 kann Kronglas (beispielsweise BK7) ausgewählt werden, das eine geringe Brechung sowie eine geringe Dispersion aufweist. Ferner können ein Harz und ein Glas in Kombination ausgewählt sein. Beispielsweise kann ein Harz für das Material der ersten Linse 21 ausgewählt sein, während als das Material der zweiten Linse 22 ein Glas gewählt ist. Alternativ kann Glas als das Material für die erste Linse 21 ausgewählt sein, während für das Material der zweiten Linse 22 ein Harz ausgewählt ist.
In der Fahrzeugleuchte 1 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform werden auf diese Weise die erste Linse 21 und die zweite Linse 22 verwendet, welche sich voneinander in der Abbe-Zahl unterscheiden. Dadurch wirken die erste Linse 21 und die zweite Linse 22 dahingehend, dass chromatische Aberrationen aufgehoben werden, welche durch die erste Linse 21 und die zweite Linse 22 hervorgerufen werden. Im Ergebnis ist es möglich, chromatische Aberration im Lichtverteilungsmuster zu verhindern, das in den Bereich vor die Leuchte 1 projiziert wird.
Ferner ist in der Fahrzeugleuchte 1 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform ein Spalt 23 zwischen der ersten Linse 21 und der zweiten Linse 22 angeordnet. Da der Spalt 23 zwischen der ersten Linse 21 und der zweiten Linse 22 angeordnet ist, können in der Projektionslinsen-Gruppe 20 vier Flächen als Linsenflächen bereitgestellt werden. Im Vergleich zu einem Fall, bei dem die erste Linse und die zweite Linse miteinander in Kontakt gebracht sind (die Anzahl der Linsenflächen beträgt dann im Wesentlichen drei), vergrößern die auf diese Weise als Linsenflächen bereitgestellten vier Flächen den Freiheitsgrad beim Design eines optischen Linsensystems. In der folgenden Beschreibung werden die Einfallfläche 21a, die Emissionsfläche 21b, die Einfallfläche 22a und die Emissionsfläche 22b jeweils auch als "erste Fläche" 21a, "zweite Fläche" 21b, "dritte Fläche" 22a und "vierte Fläche 22b" bezeichnet.
In der Fahrzeugleuchte 1 gemäß dieser Ausführungsform sind die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung 14 und die Projektionslinsen-Gruppe 20 ferner um einen vorbestimmten Abstand (beispielsweise 20 mm oder mehr) voneinander getrennt. Da die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung 14 und die Projektionslinsen-Gruppe 20 auf diese Weise beabstandet sind, kann das durch den Reflektor 12 reflektierte Licht im Wesentlichen vollständig auf die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung 14 einfallen.
Nachstehend werden Beispiele der Projektionslinsen-Gruppe 20 beschrieben.
(Erstes Beispiel)
2 ist eine schematische vertikal-Schnittansicht der Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß einem ersten Beispiel. Die Projektionslinsen-Gruppe 20 des ersten Beispiels ist derart ausgelegt, dass ein durch die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung 14 ausgebildetes Bild in den Bereich vor die Leuchte 1 projiziert wird, während das Aspektverhältnis des Bilds so belassen wird, wie es ist. Die ersten bis vierten Flächen der Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem ersten Beispiel werden durch die folgende asphärische Gleichung (1) beschrieben.
Dabei bezeichnen: r einen Abstand von der optischen Achse Ax, c eine Krümmung, k eine konische Konstante und α₁, α₂ ... asphärische Koeffizienten. 3 zeigt jeweils die Krümmungen c, die konischen Konstanten k und die asphärischen Koeffizienten α₁ bis α₅ der ersten bis vierten Flächen der Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem ersten Beispiel. In der obigen Gleichung wird r bis zum Term 10. Ordnung in Betracht bezogen. Alternativ können Terme höherer Ordnung (11. Ordnung oder größer) hinzuaddiert werden.
In der Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem ersten Beispiel liegt ein Verhältnis D/C = 0,9334 vor, wobei C einen Maximalradius der Emissionsfläche (zweiten Fläche) 21b der ersten Linse 21 bezeichnet und D eine Dicke der ersten Linse 21 auf der optischen Achse Ax bezeichnet.
In der Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem ersten Beispiel beträgt ein Abweichungsverhältnis einer Fokusposition zwischen einer Fraunhofer F-Linie (486 nm) und einer Fraunhofer C-Linie (656 nm) bezogen auf die Fokuslänge ungefähr 0,07 %. In einer typischen Einzellinse liegt dieses Verhältnis im Bereich von 1,5 % bis 2 %. Dem ist zu entnehmen, dass die chromatische Aberration gemäß dem ersten Beispiel unterdrückt werden kann.
(Zweites Beispiel)
4 ist eine schematische vertikal-Schnittansicht einer Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß einem zweiten Beispiel. Auch die Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem zweiten Beispiel ist derart ausgelegt, dass sie ein durch die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung 14 ausgebildetes Bild in den Bereich vor die Leuchte 1 projiziert, während sie das Aspektverhältnis des Bilds beibehält. Die ersten bis vierten Flächen der Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem zweiten Beispiel sind ebenfalls durch die vorgenannte asphärische Gleichung (1) definiert. Unter 5 sind jeweils Krümmungen c, konische Konstanten k und asphärische Koeffizienten α₁ bis α₅ der ersten bis vierten Flächen der Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem zweiten Beispiel dargestellt.
In der Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem zweiten Beispiel liegt ein Verhältnis D/C von 0,8177 vor, wobei C einen Maximalradius der Emissionsfläche (zweiten Fläche) 21b der ersten Linse 21 und D eine Dicke der ersten Linse 21 auf der optischen Achse Ax bezeichnen.
In der Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem zweiten Beispiel beträgt ein Abweichungsverhältnis einer Fokusposition zwischen einer Fraunhofer F-Linie (486 nm) und einer Fraunhofer C-Linie (656 nm) bezogen auf die Fokuslänge ungefähr 0,07 %. Folglich ist dargelegt, dass die chromatische Aberration auch im zweiten Beispiel unterdrückt werden kann.
Wenn die ersten bis vierten Flächen der Projektionslinsen-Gruppe 20 durch die asphärische Gleichung (1) wie in den vorgenannten ersten und zweiten Beispielen definiert sind, ist es bevorzugt, dass das Verhältnis D/C gleich oder größer 0,5 ist, wobei C den Maximalradius der zweiten Fläche 21b und D die Dicke der ersten Linse 21 auf der optischen Achse Ax bezeichnen.
6A und Fig. und 6B sind erklärende Ansichten, die beispielhaft darstellen, wie ein Muster durch die Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem ersten Beispiel projiziert wird. 6A zeigt ein Schachbrettmuster als Vergleichsbeispiel, das durch eine einzelne Projektionslinse projiziert wurde. 6B zeigt ein Schachbrettmuster, das durch die Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem ersten Beispiel projiziert wurde. Es ist ersichtlich, dass in dem projizierten Muster gemäß dem Vergleichsbeispiel Aberrationen auftreten, wodurch das in 6A gezeigte Schachbrettmuster verwischt wird. Andererseits ist ersichtlich, dass in dem Projektionsmuster gemäß dem ersten Beispiel die Aberration unterdrückt ist, sodass das Schachmuster, wie in 6B gezeigt, deutlich projiziert werden kann.
(Drittes Beispiel)
7 ist eine schematische Perspektivansicht einer Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß einem dritten Beispiel. 8 ist eine schematische Seitenansicht der Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem dritten Beispiel. 9 ist eine schematische Draufsicht der Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem dritten Beispiel. 10 ist eine schematische vertikal-Schnittansicht der Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem dritten Beispiel. 11 ist eine schematische Horizontalschnittansicht gemäß der Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem dritten Beispiel. Die Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem dritten Beispiel ist derart ausgelegt, dass sie ein durch die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung 14 ausgebildetes Bild in den Bereich vor die Leuchte projiziert, während sie das Aspektverhältnis des Bildes ändert.
Jede der ersten bis vierten Flächen der Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem dritten Beispiel ist eine Freiform-Fläche, welche derart ausgebildet ist, dass ein durch die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung 14 ausgebildetes Bild so projiziert werden kann, dass dieses horizontal aufgeweitet wird. Die ersten bis dritten Flächen sind durch die folgende Freiform-Flächen-Gleichung (2) definiert.
Dabei bezeichnen α₁, α₂ ... Freiform-Flächen-Koeffizienten. In 12 sind jeweils Freiform-Kugelkoeffizienten α₁ bis α₂₀ der ersten bis vierten Flächen der Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem dritten Beispiel aufgeführt. In obiger Freiform-Flächen-Gleichung (2) sind x und y bis zum Term 10. Ordnung berücksichtigt. Alternativ können auch Terme höherer Ordnung in x und y hinzuaddiert werden.
In der Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem dritten Beispiel beträgt ein Verhältnis D/C 0,82, wobei C einen Maximalradius der Emissionsfläche (zweiten Fläche) 21b der ersten Linse 21 und D eine Dicke der ersten Linse 21 auf der optischen Achse Ax bezeichnen. Sind die ersten bis vierten Flächen der Projektionslinsen-Gruppe 20 wie im dritten Beispiel durch die Freiform-Flächen-Gleichung (2) definiert, ist es bevorzugt, dass das Verhältnis D/C gleich oder größer als 0,75 ist, wobei C den Maximalradius der zweiten Fläche 21b und D die Dicke der ersten Linse 21 auf der optischen Achse bezeichnen.
In der Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem dritten Beispiel beträgt ein Abweichungsverhältnis einer Fokusposition zwischen einer Fraunhofer F-Linie (486 nm) und einer Fraunhofer C-Linie (656 nm) bezüglich der Fokuslänge ungefähr 0,13 %. Hieraus ist ersichtlich, dass die chromatische Aberration auch im dritten Beispiel unterdrückt werden kann.
13A und 13B sind erklärende Ansichten, die ein Muster beispielhaft darstellen, das durch die Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem dritten Beispiel projiziert wurde. 13A zeigt als ein Vergleichsbeispiel ein Schachbrettmuster, das durch eine einzelne Projektionslinse projiziert wurde. 13B zeigt ein Schachbrettmuster, das durch die Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem dritten Beispiel projiziert wurde. Es ist ersichtlich, dass in dem projizierten Muster gemäß dem Vergleichsbeispiel Aberration auftritt, wodurch das in 13A gezeigte Schachbrettmuster verwischt erscheint. Andererseits ist ersichtlich, dass die Aberration im gemäß dem dritten Beispiel projizierten Muster unterdrückt ist, sodass das Schachbrettmuster, wie in 13B gezeigt, klar projiziert werden kann. Ferner ist auch ersichtlich, dass das Schachbrettmuster derart projiziert wurde, dass es im projizierten Muster gemäß dem dritten Beispiel horizontal aufgeweitet ist.
MEMS-Spiegelanordnungen weisen häufig ein Aspektverhältnis von 4:3 oder 16:9 auf. Wenn eine MEMS-Spiegelanordnung mit einem solchen Aspektverhältnis in einer Fahrzeugleuchte verwendet wird, welche ein Lichtverteilungsmuster ausbildet, dessen laterale Länge wesentlich länger als dessen longitudinale Länge ist, können Teile der Mikrospiegel, die zur MEMS-Spiegelanordnung gehören, nicht zum Ausbilden des Musters verwendet werden und sind folglich „verschwendet“. Wenn allerdings ein durch die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung 14 ausgebildetes Bild durch die Projektionslinsen-Gruppe 20 gemäß dem dritten Beispiel projiziert wird, während es horizontal aufgeweitet wird, können alle Mikrospiegel der MEMS-Spiegelanordnung effizient zum Ausbilden des Musters verwendet werden.
Die Erfindung wurde basierend auf den beispielhaften Ausführungsformen und Beispielen beschrieben. Diese Ausführungsformen und Beispiele sind lediglich beispielhaft zu verstehen. Fachleute werden zu würdigen wissen, dass vielerlei Abwandlungen hinsichtlich der Kombination der wesentlichen Komponenten oder der Kombination von Verfahrens- und Verarbeitungsschritten vorgenommen werden können, und dass diese Abwandlungen im Rahmen der Erfindung umfasst sein sollen.
Beispielsweise wurde in obiger beispielhafter Ausführungsform eine MEMS-Spiegelanordnung mit mehreren Mikrospiegeln als zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung beispielhaft dargestellt. Allerdings ist die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung nicht auf die MEMS-Spiegelanordnung beschränkt. Beispielsweise kann die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung eine Beugungs-basierte MEMS-Anordnung, welche mehrere bewegbare Bänder aufweist, oder ein Flüssigkristallpaneel oder dergleichen sein.

Claims

Fahrzeugleuchte (1) mit: einer zweidimensionalen Bilddarstellungseinrichtung (14); und einer Projektionslinsen-Gruppe (20), welche Licht von der zweidimensionalen Bilddarstellungseinrichtung (14) vor die Leuchte (1) projiziert, wobei die Projektionslinsen-Gruppe (20) aufweist: eine erste Linse (21), die auf Seiten der zweidimensionalen Bilddarstellungseinrichtung angeordnet ist und eine zweite Linse (22), die auf einer abbildenden Seite der ersten Linse (21) angeordnet ist, wobei ein Spalt (23) zwischen der ersten Linse (21) und der zweiten Linse (22) angeordnet ist, und sich eine Abbe-Zahl der ersten Linse (21) von jener der zweiten Linse (22) unterscheidet.
Fahrzeugleuchte (1) nach Anspruch 1, bei der ein Brechungsindex der ersten Linse (21) größer als jener der zweiten Linse (22) ist.
Fahrzeugleuchte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der die Abbe-Zahl der ersten Linse (21) geringer als die der zweiten Linse (22) ist.
Fahrzeugleuchte (1) nach Anspruch 1, bei welcher der Spalt (23) zwischen der ersten Linse (21) und der zweiten Linse (22) auf einer optischen Achse (Ax) gleich oder kleiner als 24 mm ist.
Fahrzeugleuchte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der eine Einfallfläche (21a) und eine Emissionsfläche (21b) der ersten Linse (21) und eine Einfallfläche (22a) und eine Emissionsfläche (22b) der zweiten Linse (22) asphärische Flächen sind.
Fahrzeugleuchte (1) nach Anspruch 5, bei der ein Verhältnis D/C gleich oder größer als 0,5 ist, wobei C einen Maximalradius der Emissionsfläche (21b) der ersten Linse (21) bezeichnet und D eine Dicke der ersten Linse (21) auf einer optischen Achse (Ax) bezeichnet.
Fahrzeugleuchte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der eine Einfallfläche (21a) und eine Emissionsfläche (21b) der ersten Linse (21) und eine Einfallfläche (22a) und eine Emissionsfläche (22b) der zweiten Linse (22) Freiform-Flächen sind, und die Freiform-Flächen derart ausgebildet sind, dass ein durch die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung ausgebildetes Bild derart projiziert wird, dass es horizontal aufgeweitet wird.
Fahrzeugleuchte (1) nach Anspruch 7, bei der ein Verhältnis D/C gleich oder größer als 0,75 ist, wobei C einen Maximalradius der Emissionsfläche (21b) der ersten Linse (21) bezeichnet und D eine Dicke der ersten Linse (21) auf einer optischen Achse (Ax) bezeichnet.
Fahrzeugleuchte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die zweidimensionale Bilddarstellungseinrichtung (14) mehrere Mikrospiegel (14a bis 14c) aufweist, die in einer Anordnung angeordnet sind.
Fahrzeugleuchte (1) nach Anspruch 9, bei der Neigungswinkel der mehreren Mikrospiegel (14a bis 14c) bezüglich einer optischen Achse (Ax) der Projektionslinsen-Gruppe (20) einzeln angesteuert werden.
Fahrzeugleuchte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der ein Abstand zwischen der zweidimensionalen Bilddarstellungseinrichtung (14) und der Projektionslinsen-Gruppe (20) gleich oder größer als 20 mm ist.
Fahrzeugleuchte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der ein hinterer Fokus der Projektionslinsen-Gruppe (20) an einer Mitte einer Bildgebungsfläche der zweidimensionalen Bilddarstellungseinrichtung (14) angeordnet ist.