DE102016102033A1 - Motor vehicle headlight with a liquid crystal matrix component - Google Patents

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Joachim Knittel
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Abstract

Vorgestellt wird ein Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer Lichtquelle, einem Flüssigkristallmatrixbauteil und einer Projektionslinse. Das Flüssigkristallmatrixbauteil wird von der Lichtquelle beleuchtet. Die Projektionslinse sammelt von dem Flüssigkristallmatrixbauteil ausgehendes Licht und richtet dieses Licht in das Vorfeld des Scheinwerfers. Zwischen der Lichtquelle und dem Flüssigkristallmatrixbauteil ist ein polarisierender Strahlteiler angeordnet, der von der Lichtquelle her einfallendes Licht in zwei Strahlengänge aufteilt. In einem Matrixstrahlengang propagieren erste Lichtanteile einer ersten Polarisationsrichtung zum Fluoreszenzmatrixbauteil. In einem Basisstrahlengang propagieren zweite Lichtanteile einer zweiten Polarisationsrichtung ohne Berührung des Flüssigkristallmatrixbauteils zu einem ersten optischen Element, welches im Basisstrahlengang einfallendes Licht auf die Projektionslinse richtet.A motor vehicle headlight with a light source, a liquid crystal matrix component and a projection lens is presented. The liquid crystal matrix component is illuminated by the light source. The projection lens collects light emanating from the liquid crystal matrix component and directs that light into the front of the headlight. Between the light source and the liquid crystal matrix component, a polarizing beam splitter is arranged, which divides light incident from the light source into two beam paths. In a matrix beam path, first light components of a first polarization direction propagate to the fluorescence matrix component. In a base beam path, second light components of a second polarization direction propagate without touching the liquid crystal matrix component to a first optical element, which directs incident light in the base beam path onto the projection lens.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The present invention relates to a motor vehicle headlight according to the preamble of claim 1.
  • Ein solcher Scheinwerfer ist aus der DE 10 2014 213 636 A1 bekannt. Er weist eine Lichtquelle, ein Flüssigkristallmatrixbauteil, das im Strahlengang von Licht angeordnet ist, das von der Lichtquelle ausgeht. Such a headlight is from the DE 10 2014 213 636 A1 known. It has a light source, a liquid crystal matrix component, which is arranged in the beam path of light emanating from the light source.
  • Weitere Scheinwerfer, die Flüssigkristallmatrixbauteile zur Erzeugung von Lichtverteilungen benutzen, sind aus der DE 10 2013 113 807 A1 oder auch DE 102 013 088 811 A1 bekannt. Flüssigkristallmatrixbauteile werden als Display (LCD), aber auch in Videoprojektoren verwendet. Bei Verwendung in Scheinwerfern bilden die dort herrschenden Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel stark wechselnde Temperaturen, zu überwindende Anwendungshindernisse. Ein weiterer Nachteil besteht in einem eher schwach ausgeprägten Kontrastverhältnis zwischen leuchtenden und nicht leuchtend eingestellten Matrixelementen. Other headlamps that use liquid crystal matrix components for generating light distributions are known from US Pat DE 10 2013 113 807 A1 or DE 102 013 088 811 A1 known. Liquid crystal matrix components are used as a display (LCD) but also in video projectors. When used in headlamps, the ambient conditions prevailing there, such as strongly changing temperatures, form obstacles to overcoming the application. Another disadvantage is a rather weak contrast ratio between luminous and non-luminous matrix elements.
  • Nachteilig ist auch, dass die Funktion der Flüssigkristallmatrixelemente als in ihrer Helligkeit steuerbare Segmente einer Lichtaustrittsfläche des Flüssigkristallmatrixbauteils eine Beleuchtung mit linear polarisiertem Licht voraussetzt. Licht üblicher Lichtquellen ist zunächst nicht polarisiert und weist zwei Anteile zueinander orthogonaler Polarisationsrichtungen auf. Bei der Verwendung von Flüssigkristallmatrixbauteilen wird das Licht, bevor es auf das Flüssigkristallmatrixbauteil auftrifft, polarisiert. Die Polarisation erfolgt dabei in der Regel durch einen Polarisationsfilter, der nur einen der beiden Anteile nahezu unverändert durchlässt und der den anderen Anteil absorbiert oder reflektiert. It is also disadvantageous that the function of the liquid-crystal matrix elements presupposes, as brightness-controllable segments of a light exit surface of the liquid-crystal matrix component, illumination with linearly polarized light. Light of conventional light sources is initially not polarized and has two portions of mutually orthogonal polarization directions. When using liquid crystal matrix devices, the light is polarized before it strikes the liquid crystal matrix device. The polarization is usually carried out by a polarizing filter, which passes only one of the two shares almost unchanged and absorbs or reflects the other part.
  • Aus der DE 10 2013 113 807 A1 ist es bekannt, beide Anteile zur Erzeugung einer Lichtverteilung zu nutzen. Diese Schrift zeigt einen polarisierenden Strahlteiler, der das unpolarisierte Licht einer Lichtquelle in zwei Anteile unterschiedlicher Polarisation zerlegt. Die beiden Anteile beleuchten unterschiedliche Bereiche (Matrixelemente) eines Flüssigkristallmatrixbauteils, deren Transmission separat steuerbar ist.From the DE 10 2013 113 807 A1 It is known to use both shares to generate a light distribution. This document shows a polarizing beam splitter which splits the unpolarized light of a light source into two parts of different polarization. The two components illuminate different regions (matrix elements) of a liquid-crystal matrix component whose transmission can be controlled separately.
  • Von dem Stand der Technik nach der eingangs genannten DE 10 2014 213 636 A1 unterscheidet sich die Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Demnach ist zwischen der Lichtquelle und dem Flüssigkristallmatrixbauteil ein polarisierender Strahlteiler so angeordnet, dass er das von der Lichtquelle her einfallende Licht in einen Matrixstrahlengang und einen Basisstrahlengang aufteilt, wobei der Matrixstrahlengang aus Lichtanteilen einer ersten Polarisationsrichtung besteht und vom Strahlteiler aus zum Flüssigkristallmatrixbauteil führt und wobei der Basisstrahlengang aus Lichtanteilen einer zweiten Polarisationsrichtung besteht und ohne Berührung des Flüssigkristallmatrixbauteils zu einem ersten optischen Element führt, welches das im Basisstrahlengang einfallende Licht bündelt.From the prior art according to the aforementioned DE 10 2014 213 636 A1 According to the invention, a polarizing beam splitter is arranged between the light source and the liquid crystal matrix component such that it divides the light incident from the light source into a matrix beam path and a base beam path, the matrix beam path consisting of light components of a first beam path Polarization direction consists and leads from the beam splitter to the liquid crystal matrix component and wherein the base beam path consists of light components of a second polarization direction and without touching the liquid crystal matrix component leads to a first optical element which focuses the incident light in the base beam.
  • Durch die Aufteilung in zwei Strahlengänge und dadurch, dass Licht beider Polarisationsrichtungen auf die Projektionslinse gerichtet wird, können beide Lichtanteile zur Erzeugung einer Scheinwerferlichtverteilung beitragen. Due to the division into two beam paths and the fact that light of both polarization directions is directed onto the projection lens, both light components can contribute to the generation of a spotlight distribution.
  • Dies verbessert die Effizienz gegenüber der DE 10 2014 213 636 A1 ganz erheblich. Dadurch, dass der zweite Strahlengang ohne Berührung des Flüssigkristallmatrixbauteils zu einem ersten optischen Element führt, welches das im Basisstrahlengang einfallende Licht bündelt, werden im Basisstrahlengang alle die Lichtverluste vermieden, die auftreten würden, wenn dieser Anteil auch durch das Flüssigkristallmatrixbauteil hindurchtreten müsste oder am Flüssigkristallmatrixbauteil reflektiert werden müsste. This improves the efficiency over the DE 10 2014 213 636 A1 quite considerably. The fact that the second beam path without touching the liquid crystal matrix component leads to a first optical element which bundles the incident light in the base beam, the light losses are avoided in the base beam path, which would occur if this proportion would also pass through the liquid crystal matrix component or reflected on the liquid crystal matrix component would have to be.
  • Die Erfindung erlaubt auf diese Weise die effiziente Erzeugung einer Scheinwerferlichtverteilung. Dabei wird mit dem im Matrixstrahlengang propagierenden Licht eine regelkonforme Grundlichtverteilung oder Abblendlichtverteilung erzeugt. Eine solche Lichtverteilung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie keine unzulässige Blendung erzeugt. Bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Scheinwerfers im Fahrbetrieb wird mit diesem Licht insbesondere ein unterhalb des Horizonts liegender Bereich des Vorfelds des Kraftfahrzeugs effizient ausgeleuchtet. Der zweite Strahlengang könnte auch dazu verwendet werden, eine Abblendlichtverteilung oder eine Fernlichtgrundlichtverteilung zu erzeugen, wie sie in der DE 10 2008 036 193 vorkommt. The invention allows in this way the efficient generation of a spotlight distribution. In the process, a rule-conforming basic light distribution or low-beam distribution is generated with the light propagating in the matrix beam path. Such a light distribution is characterized in particular by the fact that it does not generate unacceptable glare. When the headlamp is used as intended while driving, this light in particular illuminates an area of the apron of the motor vehicle below the horizon in an efficient manner. The second beam path could also be used to produce a low beam distribution or a high beam basic light distribution as shown in FIG DE 10 2008 036 193 occurs.
  • Mit dem im Matrixstrahlengang propagierenden Licht kann eine diese Grundlichtverteilung oder Abblendlichtverteilung zu einer Gesamtlichtverteilung ergänzende weitere Lichtverteilung im Vorfeld des Fahrzeugs erzeugt werden. Dabei ist das Helligkeitsmuster der weiteren Lichtverteilung mit einer durch die Zahl der Matrixelemente der Flüssigkristallmatrix bestimmten Feinheit einstellbar. Die weitere Lichtverteilung wird im Folgenden auch als Pixellichtverteilung bezeichnet. Sie liegt im Vorfeld des Fahrzeugs überwiegend oberhalb des Horizonts. Eine Blendung anderer Verkehrsteilnehmer, die sich im mit dieser weiteren Lichtverteilung ausgeleuchteten Bereich befinden, kann durch Abdunkeln des diesen Verkehrsteilnehmer beleuchtenden Segments des Flüssigkeitsmatrixbauteils vermieden oder zumindest verringert werden.With the light propagating in the matrix beam path, a further light distribution supplementing this basic light distribution or low beam distribution to form an overall light distribution can be generated in advance of the vehicle. In this case, the brightness pattern of the further light distribution can be adjusted with a fineness determined by the number of matrix elements of the liquid crystal matrix. The further light distribution is also referred to below as the pixel light distribution. It lies in the apron of the vehicle predominantly above the horizon. A dazzling of other road users who are in the area illuminated by this further light distribution can be avoided or at least reduced by darkening the segment of the liquid matrix component illuminating this road user.
  • Dabei ist bevorzugt, dass der Scheinwerfer eine Projektionslinse aufweist, die dazu eingerichtet und angeordnet ist, von dem Flüssigkristallmatrixbauteil ausgehendes Licht der Lichtquelle zu sammeln und in das Vorfeld des Scheinwerfers zu richten. It is preferred that the headlamp comprises a projection lens, which is arranged and arranged to collect light emanating from the liquid crystal matrix component light of the light source and to direct in the apron of the headlamp.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das erste optische Element im Basisstrahlengang propagierendes Licht (Abblendlicht) in eine Zwischenbildfläche fokussiert, die im Basisstrahlengang zwischen dem ersten optischen Element und der Projektionslinse liegt, wobei ein Abstand der Zwischenbildfläche von der Projektionslinse der zwischenbildseitigen Schnittweite (Abstand des Brennpunktes von dem Scheitelpunkt der Linsenfläche, die dem Brennpunkt zugewandt ist) der Projektionslinse entspricht. Die Zwischenbildfläche kann eine ebene oder auch eine gewölbte Fläche sein. A preferred embodiment is characterized in that the first optical element in the base beam path propagating light (low beam) focused in an intermediate image area, which lies in the base beam path between the first optical element and the projection lens, wherein a distance of the intermediate image area of the projection lens of the inter-frame focal length ( Distance of the focal point from the vertex of the lens surface facing the focal point) corresponds to the projection lens. The intermediate image area may be a flat or a curved surface.
  • Durch diese Merkmale wird in der Zwischenbildfläche eine innere Lichtverteilung als Urbild der Grundlichtverteilung oder der Abblendlichtverteilung erzeugt, die durch die Projektionslinse scharf in die vor dem Fahrzeug liegende Beleuchtungszone projiziert wird. As a result of these features, an inner light distribution is generated in the intermediate image area as the original image of the basic light distribution or the low-beam distribution, which is projected by the projection lens into the illumination zone in front of the vehicle.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich durch eine Spiegelblende aus, die eine Blendenkante besitzt und die im Basisstrahlengang (Abblendlicht) zwischen dem ersten optischen Element und der Projektionslinse so angeordnet ist, dass die Blendenkante in einem Abstand zur Projektionslinse liegt, welcher der zwischenbildseitigen Schnittweite der Projektionslinse entspricht, und welche Spiegelblende sich von der Blendenkante ausgehend in eine von der Projektionslinse zur Blendenkante weisende Richtung erstreckt.A further preferred embodiment is characterized by a mirror aperture which has a diaphragm edge and which is arranged in the base beam path (dipped beam) between the first optical element and the projection lens such that the diaphragm edge lies at a distance from the projection lens, which is the inter-frame focal distance of the projection lens corresponds, and which mirror aperture extending from the diaphragm edge in a direction facing from the projection lens to the diaphragm edge direction.
  • Durch diese Merkmale wird die Blendenkante, solange die Lichtaustrittsfläche des Flüssigkristallmatrixbauteils dunkel ist, als scharfe Hell-Dunkel-Grenze abgebildet. Dadurch, dass die Blende als Spiegelblende mit der genannten Anordnung verwirklicht ist, wird eine hohe Effizienz erzielt, weil für die Erzeugung des dunklen Bereichs der Lichtverteilung abzuschattendes Licht nicht verlorengeht, sondern durch die Spiegelung zur Ausleuchtung des hellen Bereichs beiträgt. As a result of these features, as long as the light exit surface of the liquid crystal matrix component is dark, the diaphragm edge is imaged as a sharp cut-off line. The fact that the aperture is realized as a mirror aperture with the said arrangement, a high efficiency is achieved, because not shaded for the generation of the dark area of the light distribution shading, but by the reflection contributes to the illumination of the bright area.
  • Bevorzugt ist auch, dass sich die Spiegelblende parallel zu einer optischen Achse der Projektionslinse erstreckt.It is also preferable that the mirror aperture extends parallel to an optical axis of the projection lens.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich durch ein fokussierendes drittes optisches Element aus, das im Matrixstrahlengang (Pixellicht) zwischen dem Strahlteiler und der Zwischenbildfläche so angeordnet ist, dass es im Matrixstrahlengang propagierendes Licht in die Zwischenbildfläche fokussiert.A further preferred embodiment is characterized by a focusing third optical element which is arranged in the matrix beam path (pixel light) between the beam splitter and the intermediate image surface in such a way that it focuses light propagating in the matrix beam path into the intermediate image surface.
  • Dadurch trägt auch dieses Licht zur Bildung der inneren Lichtverteilung bei, die durch die Projektionslinse in das Vorfeld des Fahrzeugs abgebildet wird. Ein drittes optisches Element ist zwischen der Lichtquelle und dem Strahlteiler angeordnet und parallelisiert das von der Lichtquelle ausgehende Licht, bevor es auf den Strahlteiler trifft. As a result, this light also contributes to the formation of the internal light distribution, which is imaged by the projection lens into the apron of the vehicle. A third optical element is disposed between the light source and the beam splitter and parallelizes the light emanating from the light source before striking the beam splitter.
  • Bevorzugt ist auch, dass ein viertes optisches Element im Basisstrahlengang (Abblendlicht) zwischen dem Strahlteiler und dem ersten optischen Element so angeordnet ist, dass es vom Strahlteiler her einfallendes Licht in einen Fokalbereich des ersten optischen Elements fokussiert, und dass von dem Fokalbereich ausgehendes Licht der Lichtquelle das erste optische Element beleuchtet.It is also preferred that a fourth optical element in the base beam path (dipped beam) is arranged between the beam splitter and the first optical element such that it focuses light incident from the beam splitter into a focal region of the first optical element, and that light originating from the focal region Light source illuminated the first optical element.
  • Da das Licht der Lichtquelle zur Beleuchtung des Flüssigkristallmatrixbauteils von dem dritten optischen Element zunächst parallelisiert wird, kann es schwierig sein, eine Abblendlichtverteilung durch eine mit dem ersten optischen Element erfolgende Abbildung zu erzeugen. Mit dem vierten optischen Element kann das durch den polarisierenden Strahlteiler hindurch getretene Licht wieder fokussiert werden. Der dem ersten optischen Element zugewandte Fokalbereich kann dann als Lichtquelle dienen, aus deren Licht das erste optische Element eine Abblendlichtverteilung erzeugt. Since the light of the light source for illuminating the liquid crystal matrix component is first parallelized by the third optical element, it may be difficult to generate a low beam distribution through an image taken with the first optical element. With the fourth optical element, the light passed through the polarizing beam splitter can be refocused. The focal region facing the first optical element can then serve as the light source, from the light of which the first optical element generates a low-beam light distribution.
  • In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn sich eine erste Blende zwischen dem Strahlteiler und dem ersten optischen Element befindet und in den Basisstrahlengang hineinragt. Die Blendenkante dieser Blende wird als Hell-Dunkel-Grenze in das Vorfeld abgebildet. Diese Blende kann sich einstückig auf der der Kante abgewandten Seite an die Spiegelblende anschließen. Sie ist aber vorzugsweise nicht spiegelnd. In this context, it is advantageous if a first diaphragm is located between the beam splitter and the first optical element and projects into the base beam path. The aperture edge of this aperture is displayed as a cut-off line in the apron. This panel can connect in one piece on the side facing away from the edge of the mirror panel. But it is preferably not reflective.
  • Bevorzugt ist auch, dass sich die Blende zwischen dem vierten optischen Element und dem ersten optischen Element befindet und in den Basisstrahlengang hineinragt. Die Blendenkante dieser Blende wird dann, wenn eine Projektionslinse nicht vorhanden ist, durch das erste optische Element als Hell-Dunkel-Grenze in das Vorfeld abgebildet.It is also preferred that the diaphragm is located between the fourth optical element and the first optical element and projects into the base beam path. If a projection lens is not present, the diaphragm edge of this diaphragm is imaged by the first optical element as a light-dark boundary in the apron.
  • Bevorzugt ist auch, dass die erste Blende zwischen einer ersten Stellung, in der sie nicht in den Basisstrahlengang hineinragt, und einer zweiten Stellung, in der sie in den Basisstrahlengang hineinragt, bewegbar ist.It is also preferred that the first diaphragm is movable between a first position, in which it does not protrude into the base beam path, and a second position, in which it projects into the base beam path.
  • Dadurch kann die Grundlicht- oder Abblendlichtverteilung sowohl mit als auch ohne Abbildung der Blendenkante als scharfe Hell-Dunkel-Grenze erzeugt werden. As a result, the basic light or low-beam distribution can be generated both with and without imaging of the diaphragm edge as a sharp cut-off line.
  • Bevorzugt ist auch, dass der Polarisator ein Dünnschicht-Polarisator ist. It is also preferable that the polarizer is a thin-film polarizer.
  • Ferner ist bevorzugt, dass der Polarisator die Grundform eines Strahlteilerwürfels besitzt, der eine der Lichtquelle zugewandte Lichteintrittsfläche, eine dem Flüssigkristallmatrixbauteil zugewandte erste Lichtaustrittsfläche, eine dem ersten optischen Element zugewandte zweite Lichtaustrittsfläche und eine der Projektionslinse zugewandte dritte Lichtaustrittsfläche aufweist, wobei die Lichteintrittsfläche so gekrümmt ist, dass sie das von der Lichtquelle her einfallende Licht parallelisiert, und wobei die zweite Lichtaustrittsfläche so gekrümmt ist, das sie das austretende Licht in einen zwischen der zweiten Lichtaustrittsfläche und dem ersten optischen Element liegenden Fokalbereich fokussiert und wobei die dritte Lichtaustrittsfläche so gekrümmt ist, dass sie austretendes Licht in die Zwischenbildfläche fokussiert. Eine erste Lichtaustrittsfläche ist dem Flüssigkristallmatrixbauteil zugewandt.Furthermore, it is preferred that the polarizer has the basic shape of a beam splitter cube which has a light entry surface facing the light source, a first light exit surface facing the liquid crystal matrix component, a second light exit surface facing the first optical element and a third light exit surface facing the projection lens, the light entry surface being curved in this way in that it collimates the light incident from the light source, and wherein the second light exit surface is curved so as to focus the exiting light into a focal region located between the second light exit surface and the first optical element, and wherein the third light exit surface is curved She focused light emerging in the intermediate image area. A first light exit surface faces the liquid crystal matrix component.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Abdeckscheibe einen ersten Bereich aufweist, der so angeordnet ist, dass er bevorzugt von im Matrixstrahlengang propagierendem Licht beleuchtet wird und der dort eine Form und/oder Beschichtung besitzt, bei welcher der Reflexionsgrad für die erste Polarisationsrichtung minimal wird, und dass die Abdeckscheibe einen zweiten Bereich aufweist, der so angeordnet ist, dass er bevorzugt von im Basisstrahlengang propagierenden Licht beleuchtet wird und der dort eine Form und/oder Beschichtung besitzt, bei welcher der Reflexionsgrad für die zweite Polarisationsrichtung minimal wird. Bei minimaler Reflexion ist die Transmission maximal, was für eine angestrebte hohe Effizienz günstig ist. A further preferred embodiment is characterized in that the cover has a first region which is arranged so that it is preferably illuminated by propagating in the matrix beam light and there has a shape and / or coating in which the reflectance for the first Polarization direction is minimal, and that the cover plate has a second region which is arranged so that it is preferably illuminated by light propagating in the base beam path and which has there a shape and / or coating in which the reflectance for the second polarization direction is minimal. With minimal reflection, the transmission is maximum, which is favorable for a desired high efficiency.
  • Bevorzugt ist auch, dass in dem Matrixstrahlengang im Lichtweg nach dem Flüssigkristallmatrixbauteil ein Depolarisator angeordnet ist, der das einfallende polarisierte Licht in unpolarisiertes Licht konvertiert, und dass in dem Basisstrahlengang (Abblendlicht) im Lichtweg nach dem Strahlteiler ein Depolarisator angeordnet ist, der das einfallende polarisierte Licht in unpolarisiertes Licht konvertiert. Dadurch können unerwünschte Reflexionseffekte auf spiegelnder Fahrbahn und eine schlechte Sichtbarkeit für Träger von Brillen mit Polarisationsfiltern vermieden werden. It is also preferred that in the matrix beam path in the light path to the liquid crystal matrix component, a depolarizer is arranged, which converts the incident polarized light into unpolarized light, and that in the base beam path (low beam) in the light path after the beam splitter, a depolarizer is arranged, which polarized the incident Light converted to unpolarized light. As a result, unwanted reflection effects on reflective pavement and poor visibility for wearers of spectacles with polarization filters can be avoided.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.Further advantages will be apparent from the dependent claims, the description and the attached figures.
  • 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 verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren jeweils gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach vergleichbare Elemente. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. In this case, the same reference numerals in different figures denote the same or at least functionally comparable elements. In each case, in schematic form:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers eines Kraftfahrzeugs; 1 a first embodiment of a headlamp of a motor vehicle according to the invention;
  • 2 verschiedene Elemente aus der 1 zusammen mit einem Matrixstrahlengang; 2 different elements from the 1 together with a matrix beam path;
  • 3 den Gegenstand der 1 und 2 mit einem Basisstrahlengang; 3 the object of 1 and 2 with a base beam path;
  • 4 den Basisstrahlengang für ein zweites Ausführungsbeispiel; 4 the basic beam path for a second embodiment;
  • 5 ein drittes Ausführungsbeispiel; 5 a third embodiment;
  • 6 eine bevorzugte Ausgestaltung des Strahlteilers als Vorsatzoptik; und 6 a preferred embodiment of the beam splitter as intent optics; and
  • 7 eine Lichtverteilung, wie sie von einem weiteren Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers erzeugt wird. 7 a light distribution, as generated by a further embodiment of a headlight according to the invention.
  • Im Einzelnen zeigt die 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers eines Kraftfahrzeugs. Der Scheinwerfer 10 weist ein Gehäuse 12 auf, dessen Lichtaustrittsöffnung von einer transparenten Abdeckscheibe 14 abgedeckt wird.In detail, the shows 1 a first embodiment of a headlamp of a motor vehicle according to the invention. The headlight 10 has a housing 12 on, the light exit opening of a transparent cover 14 is covered.
  • Im Inneren des Gehäuses 12 befindet sich eine Lichtquelle 1, ein erstes optisches Element 5, ein Strahlteiler 3, ein Flüssigkristallmatrixbauteil 4, optional ein zweites optisches Element 6, ein drittes optisches Element 2, eine Projektionslinse 7 und ein Steuergerät 8. Inside the case 12 there is a light source 1 , a first optical element 5 , a beam splitter 3 , a liquid crystal matrix device 4 , optionally a second optical element 6 , a third optical element 2 , a projection lens 7 and a controller 8th ,
  • Das Steuergerät 20 ist dazu eingerichtet, insbesondere dazu programmiert, die Lichtquelle 1 und die Eigenschaften des Flüssigkristallmatrixbauteils 4 in Abhängigkeit von Signalen eines Fahrerwunschgebers 18 oder eines übergeordneten Lichtsteuergeräts des Kraftfahrzeugs zu steuern. Die Lichtquelle 1 weist bevorzugt wenigstens eine, bevorzugt jedoch mehrere Leuchtdioden oder Laserdioden auf. The control unit 20 is set up, in particular programmed, the light source 1 and the properties of the liquid crystal matrix device 4 in response to signals from a driver request generator 18 or a higher-level light control device of the motor vehicle to control. The light source 1 preferably has at least one, but preferably a plurality of light-emitting diodes or laser diodes.
  • Das dritte optische Element 2 befindet sich in dem Bündel des von der Lichtquelle 1 ausgehenden Lichtes und ist bevorzugt als Linse, Mikrolinse oder als katadioptrische Vorsatzoptik verwirklicht. The third optical element 2 is in the bundle of the light source 1 outgoing light and is preferably realized as a lens, microlens or catadioptric attachment optics.
  • Der Strahlteiler 3 ist hier schematisch als Strahlteilerwürfel dargestellt, der aus zwei prismatischen Hälften besteht, die in der Zeichnungsebene jeweils die Form eines rechtwinkligen und gleichseitigen Dreiecks besitzen und die längs ihrer dem jeweiligen rechten Winkel gegenüberliegenden Basisflächen zu einem Würfel zusammengesetzt sind. Abweichend von dieser schematischen Darstellung, die eine übersichtliche Darstellung der Strahlengänge erlaubt, ist der Strahlteiler bevorzugt ein Dünnschichtpolarisator. Der Strahlteiler 3 weist eine dem dritten optischen Element 2 zugewandte Lichteintrittsfläche 3.1, eine dem Flüssigkristallmatrixbauteil 4 zugewandte erste Lichteintritts- und austrittsfläche 3.2, eine dem ersten optischen Element 5 zugewandte zweite Lichtaustrittsfläche 3.3 und eine der Projektionslinse 7 zugewandte dritte Lichtaustrittsfläche 3.4 auf. Eine Zwischenbildfläche 9 liegt zwischen dem optionalen zweiten optischen Element 6 und einer Lichteintrittsfläche der Projektionslinse 7. The beam splitter 3 is here shown schematically as a beam splitter cube, which consists of two prismatic halves, each having the shape of a rectangular and equilateral triangle in the plane of the drawing and which are along their respective right angle opposite base surfaces assembled into a cube. Deviating from this schematic representation, which allows a clear representation of the beam paths, the beam splitter is preferably a thin-film polarizer. The beam splitter 3 has a third optical element 2 facing light entry surface 03.01 , a liquid crystal matrix component 4 facing first light entry and exit surface 3.2 , a the first optical element 5 facing second light exit surface 3.3 and one of the projection lens 7 facing third light exit surface 3.4 on. An intermediate image area 9 lies between the optional second optical element 6 and a light entrance surface of the projection lens 7 ,
  • Die 2 zeigt verschiedene Elemente aus der 1 zusammen mit einem Matrixstrahlengang 22. Das dritte optische Element 2 parallelisiert von der Lichtquelle 1 ausgehendes Licht. Dieses Licht ist nicht polarisiert. Über die der Lichtquelle zugewandte Lichteintrittsfläche des Strahlteilers 3 tritt das parallelisierte Licht in den Strahlteiler 3 ein und wird im Inneren des Strahlteilers 3 in einen Matrixstrahlengang 22 und einen Basisstrahlengang 24 aufgespalten. Der zweite Strahlengang 24 ist in der 3 dargestellt. Der im Matrixstrahlengang 22 propagierende Lichtanteil ist in einer ersten Richtung linear polarisiert. Der im Basisstrahlengang 24 propagierende Lichtanteil ist in einer zweiten Richtung linear polarisiert. Die Aufspaltung geschieht in dem dargestellten Beispiel dadurch, dass der erste Anteil an der Grenzfläche 3.0 des Strahlteilers 3 zwischen den beiden Prismen zur Seite reflektiert wird, während der zweite Anteil im Wesentlichen ohne Richtungsänderung durch die Grenzfläche 3.0 hindurch tritt. Der im Matrixstrahlengang 22 propagierende Lichtanteil tritt über die erste Lichtaustrittsfläche 3.2, die dem Flüssigkristallmatrixbauteil 4 zugewandt ist, aus dem Strahlteiler 3 aus und beleuchtet das in Segmente (Matrixelemente) unterteilte Flüssigkristallmatrixbauteil 4. Der Grad der Reflexion jedes Segmentes ist durch das Steuergerät 20 einstellbar. Dies ist zum Beispiel mit einem LCoS-Bauelement (Liquid Crystal on Silicon) möglich. Ein konventionelles LCoS-Bauteil bewirkt in einem Pixel nur die Drehung der Polarisation. Das Licht mit der gedrehten Polarisation ward dann nicht mehr an der Strahlteilerfläche 3.0 reflektiert. Nicht gedrehte Anteil werden an der Strahlteilerfläche 3.0 wieder zurück in Richtung zur Lichtquelle 1 reflektiert. The 2 shows different elements from the 1 together with a matrix beam path 22 , The third optical element 2 parallelized by the light source 1 outgoing light. This light is not polarized. About the light source facing the light inlet surface of the beam splitter 3 the parallelized light enters the beam splitter 3 and inside the beam splitter 3 in a matrix beam path 22 and a base beam path 24 split. The second beam path 24 is in the 3 shown. The one in the matrix beam path 22 propagating light component is linearly polarized in a first direction. The in the basic beam path 24 propagating light component is linearly polarized in a second direction. The splitting takes place in the illustrated example in that the first fraction at the interface 3.0 of the beam splitter 3 is reflected to the side between the two prisms, while the second portion substantially without change of direction through the interface 3.0 passes through. The one in the matrix beam path 22 propagating light component passes over the first light exit surface 3.2 that is part of the liquid crystal matrix component 4 facing away from the beam splitter 3 and illuminates the liquid crystal matrix component divided into segments (matrix elements) 4 , The degree of reflection of each segment is determined by the controller 20 adjustable. This is possible, for example, with an LCoS component (Liquid Crystal on Silicon). A conventional LCoS device causes only the rotation of the polarization in a pixel. The light with the rotated polarization was then no longer at the beam splitter surface 3.0 reflected. Untwisted portions become at the beam splitter surface 3.0 back again towards the light source 1 reflected.
  • Jedes als Matrixelement der Flüssigkristallmatrix in seinen optischen Eigenschaften individuell steuerbare Segment stellt somit einen Pixel auf der Lichtaustrittsfläche des Flüssigkristallmatrixbauteils 4 dar. Die sich in der Summe aller Pixel auf der Lichtaustrittsfläche des Flüssigkristallmatrixbauteils einstellende erste innere Lichtverteilung wird, wenn das optionale zweite optische Element 6 vorhanden ist, als Zwischenbild in die Zwischenbildfläche 9 abgebildet. Das resultierende Zwischenbild stellt, da es sich noch im Gehäuse befindet, ebenfalls noch eine innere Lichtverteilung dar. Diese zweite innere Lichtverteilung wird von der Projektionslinse 7 in eine vor dem Scheinwerfer 10 liegende Beleuchtungszone projiziert. Damit wird in einer bevorzugten Ausgestaltung ein Fernlichtanteil an einer Gesamtlichtverteilung des Scheinwerfers 10 erzeugt. Einzelne Segmente des Fernlichtanteils sind in ihrer Helligkeit durch Steuerung der Helligkeit (bzw. der Polarisation) des zugeordneten Matrixelements des Flüssigkristallmatrixbauteils steuerbar. Each individually controllable as a matrix element of the liquid crystal matrix in its optical properties segment thus provides a pixel on the light exit surface of the liquid crystal matrix component 4 The first internal light distribution which arises in the sum of all the pixels on the light exit surface of the liquid crystal matrix component becomes if the optional second optical element 6 is present as an intermediate image in the intermediate image area 9 displayed. The resulting intermediate image, since it is still in the housing, also constitutes an internal light distribution. This second internal light distribution is produced by the projection lens 7 in front of the headlight 10 lying lighting zone projected. Thus, in a preferred embodiment, a high beam component of a total light distribution of the headlamp 10 generated. Individual segments of the high-beam component can be controlled in their brightness by controlling the brightness (or the polarization) of the associated matrix element of the liquid-crystal matrix component.
  • Dieser Anteil an der Gesamtlichtverteilung wird daher auch als Pixellichtverteilung bezeichnet.This proportion of the total light distribution is therefore also referred to as pixel light distribution.
  • Alle Ausführungsbeispiele und Ausgestaltungen können mit einem Depolarisator 13 kombiniert werden, der in einem oder beiden Strahlengängen 22, 24 angeordnet ist und der das einfallende polarisierte Licht in unpolarisiertes Licht konvertiert. Der Depolarisator 13 kann zum Beispiel eine Polarisationsmischerplatte oder eine Lambda-Viertel-Phasenplatte sein. All embodiments and embodiments may be with a depolarizer 13 be combined, in one or both beam paths 22 . 24 is arranged and converts the incident polarized light in unpolarized light. The depolarizer 13 For example, it may be a polarization mixer plate or a quarter-wave phase plate.
  • Die 3 zeigt Elemente des Gegenstands der 1 und 2 mit dem Basisstrahlengang 24. In dem Basisstrahlengang 24 propagiert der Lichtanteil des von der Lichtquelle 1 ausgehenden und in den Strahlteiler 3 eintretenden Lichtes, der im Wesentlichen ohne Richtungsänderung durch die strahlteilende Grenzfläche 3.0 hindurchgetreten ist. Dieser Anteil ist ebenfalls linear polarisiert. Er weist eine zur Polarisation des ersten Anteils orthogonale Polarisation auf. The 3 shows elements of the subject 1 and 2 with the basic beam path 24 , In the base beam path 24 Propagates the proportion of light from the light source 1 outgoing and into the beam splitter 3 incoming light, the substantially without change of direction by the beam-splitting interface 3.0 has passed through. This proportion is also linearly polarized. It has a polarization orthogonal to the polarization of the first component.
  • Der zweite Anteil tritt über die zweite Lichtaustrittsfläche 3.3 des Strahlteilers 3, die dem ersten optischen Element 5 zugewandt ist, aus dem Strahlteiler 3 aus und wird von dem ersten optischen Element 5, das hier ein Reflektor ist, so umgelenkt, dass es durch die Projektionslinse 7 hindurchtritt und sich im Vorfeld des Scheinwerfers in Form einer Grundlichtverteilung oder Abblendlichtverteilung verteilt. Der zweite Strahlengang 24 zeichnet sich dadurch aus, dass er ohne Berührung des Flüssigkristallmatrixbauteils 4 zu dem ersten optischen Element 5 führt, welches das im Basisstrahlengang 24 einfallende Licht auf die Projektionslinse 7 richtet.The second portion passes over the second light exit surface 3.3 of the beam splitter 3 that is the first optical element 5 facing away from the beam splitter 3 from and is from the first optical element 5 , which is a reflector here, so deflected that through the projection lens 7 passes through and distributed in advance of the headlight in the form of a basic light distribution or low beam distribution. The second beam path 24 is characterized in that it without touching the liquid crystal matrix component 4 to the first optical element 5 leads, which in the base beam path 24 incident light on the projection lens 7 directed.
  • Die 4 zeigt den Basisstrahlengang 24 für ein zweites Ausführungsbeispiel. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch die optischen Eigenschaften des ersten optischen Elements 5 und dadurch, dass dieses Ausführungsbeispiel eine Spiegelblende 8 aufweist. Das erste optische Element 5 ist auch hier ein Reflektor. Unabhängig davon, ob das erste optische Element 5 als Reflektor, Linse oder katadioptrische Optik verwirklicht ist, ist es insbesondere durch seine Form und Anordnung, gegebenenfalls auch noch durch seine Brechzahl, dazu eingerichtet, im Basisstrahlengang 24 propagierendes Licht in die Zwischenbildfläche 9 zu fokussieren. Die Zwischenbildfläche 9 liegt im Basisstrahlengang 24 zwischen dem dritten optischen Element 5 und der Projektionslinse 7, wobei ein Abstand der Zwischenbildfläche 9 von der Projektionslinse 7 der zwischenbildseitigen Schnittweite der Projektionslinse 7 entspricht. Dadurch wird die sich als Folge der Fokussierung in einem Fokalbereich der Projektionslinse 7 einstellende innere Lichtverteilung scharf in die Beleuchtungszone des Scheinwerfers 10 projiziert. The 4 shows the base beam path 24 for a second embodiment. The second embodiment differs from the first embodiment in the optical characteristics of the first optical element 5 and thereby, that this embodiment, a mirror aperture 8th having. The first optical element 5 is also a reflector here. Regardless of whether the first optical element 5 is realized as a reflector, lens or catadioptric optics, it is in particular by its shape and arrangement, optionally also by its refractive index, set up in the base beam path 24 propagating light into the intermediate image area 9 to focus. The intermediate image area 9 lies in the basic beam path 24 between the third optical element 5 and the projection lens 7 , wherein a distance of the intermediate image area 9 from the projection lens 7 the inter-frame section of the projection lens 7 equivalent. As a result, the focus becomes in a focal region of the projection lens 7 adjusting internal light distribution sharp in the illumination zone of the headlamp 10 projected.
  • Die Spiegelblende 8 besitzt eine Blendenkante 8.1 und ist im Basisstrahlengang 24 zwischen dem ersten optischen Element 5 und der Projektionslinse 7 so angeordnet, dass die Blendenkante 8.1 in einem Abstand zur Projektionslinse 7 liegt, welcher der zwischenbildseitigen Schnittweite der Projektionslinse 7 entspricht. Die Blendenkante 8.1 liegt damit in dem genannten Fokalbereich und wird daher als scharfe Hell-Dunkel-Grenze in die Beleuchtungszone des Scheinwerfers 10 projiziert. The mirror aperture 8th has a bezel edge 8.1 and is in the base beam path 24 between the first optical element 5 and the projection lens 7 arranged so that the aperture edge 8.1 at a distance to the projection lens 7 is which of the inter-frame-side focal length of the projection lens 7 equivalent. The aperture edge 8.1 lies in the said focal area and is therefore as a sharp cut-off in the illumination zone of the headlamp 10 projected.
  • Die Spiegelblende 8 erstreckt sich, von der Blendenkante 8.1 ausgehend, in eine Richtung, die zur Richtung, in der die Projektionslinse 7 liegt, entgegengesetzt ist. Diese Richtung ist bevorzugt parallel zu einer optischen Achse der Projektionslinse 7. Die spiegelnde Wirkung wird bevorzugt durch eine metallische Beschichtung derjenigen Seite 8.2 der Blende 8 erzielt, welche dem ersten optischen Element 5 zugewandt ist. The mirror aperture 8th extends from the bezel edge 8.1 starting, in a direction leading to the direction in which the projection lens 7 lies, is opposite. This direction is preferably parallel to an optical axis of the projection lens 7 , The specular effect is preferred by a metallic coating of that side 8.2 the aperture 8th achieved which the first optical element 5 is facing.
  • Die Projektionslinse 7 bildet sowohl die mit dem Matrixstrahlengang 22 erzeugte Pixellichtverteilung als auch die mit dem Basisstrahlengang 24 erzeugte Grundlichtverteilung oder Abblendlichtverteilung in das Vorfeld des Scheinwerfers 10 ab, so dass sich dort insgesamt eine aus diesen beiden Lichtverteilungen zusammengesetzte Gesamtlichtverteilung entsteht. The projection lens 7 forms both with the matrix beam path 22 generated pixel light distribution as well as with the base beam path 24 Generated basic light distribution or low beam distribution in the apron of the headlamp 10 so that there is a total of a composite of these two light distributions total light distribution arises.
  • Die 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den beiden ersten Ausführungsbeispielen dadurch, dass ein viertes optisches Element 28 im Basisstrahlengang 24 (Abblendlicht) zwischen dem Strahlteiler 3 und dem ersten optischen Element 5 so angeordnet ist, dass es vom Strahlteiler 3 her einfallendes Licht in einen Fokalbereich des ersten optischen Elements 5 fokussiert, und dass von dem Fokalbereich ausgehendes Licht der Lichtquelle das erste optische Element 5 beleuchtet. Der Fokalbereich stellt damit gewissermaßen eine Lichtquelle für polarisiertes Licht dar.The 5 shows a third embodiment. The third embodiment differs from the first two embodiments in that a fourth optical element 28 in the basic beam path 24 (Dipped beam) between the beam splitter 3 and the first optical element 5 is arranged so that it is from the beam splitter 3 incident light into a focal region of the first optical element 5 focused, and that emanating from the focal region light of the light source, the first optical element 5 illuminated. The focal region thus represents a kind of light source for polarized light.
  • 5 zeigt darüber hinaus eine zweite Blende 30, die sich zwischen dem Strahlteiler 3 und dem ersten optischen Element 5 befindet und die in den Basisstrahlengang 24, genauer, in den Fokalbereich des vierten optischen Elements 28 hineinragt. Dadurch wird im Fokalbereich eine scharfe Hell-Dunkel-Grenze erzeugt, die von dem ersten optischen Element 5 durch Direktabbildung, also ohne durch die Projektionslinse 7 (die in der 5 nicht dargestellt ist) umgelenkt zu werden, in das Vorfeld des Scheinwerfers 10 gerichtet wird. Die Blende kann so mit der Spiegelblende des vorhergehenden Ausführungsbeispiels vereint sein. 5 also shows a second aperture 30 that is between the beam splitter 3 and the first optical element 5 located and in the basic beam path 24 More specifically, in the focal region of the fourth optical element 28 protrudes. As a result, a sharp cut-off line is generated in the focal area, which is separated from the first optical element 5 by direct imaging, so without the projection lens 7 (in the 5 not shown) to be deflected, in the apron of the headlamp 10 is directed. The aperture can thus be united with the mirror aperture of the preceding embodiment.
  • In einer Ausgestaltung befindet sich die zweite Blende 30 zwischen dem vierten optischen Element 28 und dem ersten optischen Element 5 und ragt in den Basisstrahlengang 24 hinein, wie er in der 3 dargestellt ist. Dieser zweite Strahlengang besteht aus weitgehend parallelem Licht. Im Unterschied zum Gegenstand der 5 ist bei einem solchen Strahlengang das vierte optische Element 28 nicht vorhanden. Es kann also ausreichend sein, die zweite Blende 30 ohne vorherige Fokussierung durch das vierte optische Element 28 zu verwenden. In one embodiment, the second aperture is located 30 between the fourth optical element 28 and the first optical element 5 and protrudes into the base beam path 24 into it, as he in the 3 is shown. This second beam path consists of largely parallel light. In contrast to the subject of 5 is the fourth optical element in such a beam path 28 unavailable. So it may be enough, the second aperture 30 without prior focusing by the fourth optical element 28 to use.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die zweite Blende 30 zwischen einer ersten Stellung, in der sie nicht in den Basisstrahlengang 24 hineinragt, und einer zweiten Stellung, in der sie in den Basisstrahlengang 24 hineinragt, bewegbar. Damit kann die scharfe Hell-Dunkel-Grenze beim Bilden einer Gesamtlichtverteilung aus beiden Strahlengängen 22, 24 durch einen weniger scharfen Hell-Dunkel-Übergang ersetzt werden, um störende Effekt in der Gesamtlichtverteilung zu vermeiden, bzw. um eine alternative Fernlichtverteilung zu erzeugen. Dies ist bei nicht in den Strahlengang hineinragender Blende der Fall. Die Möglichkeit, eine scharf begrenzte Grundlichtverteilung oder Abblendlichtverteilung zu erzeugen bleibt dabei vorteilhafterweise erhalten. Die scharfe Hell-Dunkel-Grenze wird bei in den Strahlengang hineinragender Blende erzeugt. Die Stellung der zweiten Blende 30 wird ebenfalls vom Steuergerät 20 gesteuert. Darüber hinaus könnte die zweite Blende 30 in einer weiteren Ausgestaltung auch verwendet werden, um den Basisstrahlengang 24 komplett zu blockieren. In a preferred embodiment, the second aperture 30 between a first position in which they are not in the basic beam path 24 protrudes, and a second position in which they are in the basic beam path 24 protrudes, movable. Thus, the sharp cut-off point in the formation of a total light distribution from both beam paths 22 . 24 be replaced by a less sharp light-dark transition to avoid disturbing effect in the overall light distribution, or to produce an alternative high beam distribution. This is the case when not projecting into the beam path aperture. The possibility of producing a sharply limited basic light distribution or low-beam distribution remains advantageously preserved. The sharp cut-off line is created with the aperture projecting into the beam path. The position of the second aperture 30 is also from the controller 20 controlled. In addition, the second aperture could 30 in a further embodiment also be used to the base beam path 24 completely block.
  • 6 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung des Strahlteilers als Vorsatzoptik. Diese Strahlteilervorsatzoptik unterscheidet sich von dem Strahlteilerwürfel dadurch, dass ihre erste Lichteintrittsfläche 3.1, die zweite Lichtaustrittsfläche 3.3 und die dritte Lichtaustrittsfläche 3.4 konvex gewölbt geformt sind. Dies hat den Vorteil dass das die optischen Elemente 2, 28 und 6 entfallen können. Dadurch wird die gesamte Anordnung kompakter und aufgrund der geringeren Zahl an Teilen kostengünstiger und weniger empfindlich in Bezug auf herstellungsbedingte Toleranzen. 6 schematically shows a preferred embodiment of the beam splitter as a front optics. This beam splitter optical system differs from the beam splitter cube in that its first light entrance surface 03.01 , the second light exit surface 3.3 and the third light exit surface 3.4 are convexly curved. This has the advantage that the optical elements 2 . 28 and 6 can be omitted. As a result, the entire assembly is more compact and due to the smaller number of parts cheaper and less sensitive in terms of manufacturing tolerances.
  • Anstatt der Erzeugung einer Abblendlichtverteilung zu dienen, kann der zweite Strahlengang 24 auch zur Erzeugung einer anderen Lichtverteilung dienen, beispielsweise einer Teilfernlichtverteilung oder einer zur Seitenausleuchtung dienenden Lichtverteilung. Das Grundlicht oder Abblendlicht wird bei dieser Ausgestaltung durch ein separates Lichtmodul erzeugt. Instead of serving to produce a low beam distribution, the second beam path 24 also serve to produce a different light distribution, for example a Teilfernlichtverteilung or serving for side illumination light distribution. The basic light or dipped beam is generated in this embodiment by a separate light module.
  • Das hat den Vorteil, dass die thermische Belastung des Flüssigkristallmatrixbauteils 4, die insbesondere mit der Absorption von Licht verbunden ist, verringert ist, da die Lichtquelle 1 dann, wenn gerade nur Abblendlicht erzeugt werden soll, komplett abgeschaltet werden kann. This has the advantage that the thermal load of the liquid crystal matrix component 4 , which is associated in particular with the absorption of light, is reduced since the light source 1 then, if only low beam is to be generated, can be completely switched off.
  • 7 zeigt eine Lichtverteilung 32, wie sie von einem weiteren Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers erzeugt wird. Diese Lichtverteilung wird von einem für den Einbau auf der rechten Fahrzeugseite entworfenen Scheinwerfer erzeugt. Im Einzelnen zeigt die 7 eine aus Teillichtverteilungen 34 und 36 zusammengesetzte Gesamtlichtverteilung. Die Horizontale H gibt die Lage des Horizonts bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Scheinwerfers an. Die Vertikale V schneidet die Horizontale H in einem Punkt, der durch den Schnittpunkt der Hauptabstrahlrichtung des Scheinwerfers oder der Fahrzeuglängsachse mit der Horizontalen definiert wird. Die zentralere Teillichtverteilung 34 wird von dem im Matrixstrahlengang 22 propagierenden ersten Lichtanteil erzeugt, der durch die Ansteuerung des Flüssigkristallmatrixbauteils 4 beeinflussbar ist. Diese zentralere Teillichtverteilung wird von der seitlicheren Teillichtverteilung 36 ergänzt, die von dem im Basisstrahlengang 24 propagierenden zweiten Lichtanteil durch entsprechende Anordnung und Ausgestaltung des ersten optischen Elements 5 erzeugt wird. 7 shows a light distribution 32 as produced by a further embodiment of a headlamp according to the invention. This light distribution is generated by a designed for installation on the right side of the vehicle headlights. In detail, the shows 7 one from partial light distributions 34 and 36 composite total light distribution. Horizontal H indicates the position of the horizon when the headlamp is used as intended. The vertical V intersects the horizontal H at a point defined by the intersection of the main emission direction of the headlamp or the vehicle longitudinal axis with the horizontal. The more central partial light distribution 34 is from that in the matrix beam path 22 generated propagating first light component, by the driving of the liquid crystal matrix component 4 can be influenced. This more central partial light distribution is from the laterally partial light distribution 36 complemented by the one in the base beam path 24 propagating second light component by appropriate arrangement and configuration of the first optical element 5 is produced.
  • So erhält man im zentraleren Bereich die hoch aufgelöste Pixellichtverteilung 34 und im Seitenbereich eine Lichtverteilung in Form eines Blocksegments 36. Nachteilig an dieser Ausgestaltung ist, dass in den Fahrzuständen, in denen die seitliche Lichtverteilung 36 ausgeschaltet werden muss, die Lichtquelle 1 abgeschaltet werden muss, so dass dann auch die Pixellichtverteilung 34 im zentraleren Teil nicht zur Verfügung steht. Dies kann jedoch teilweise durch den auf der anderen Fahrzeugseite eingebauten Scheinwerfer oder durch eine schaltbare Blende 30 ausgeglichen werden. Außerdem ist die Einschalthäufigkeit der Seitenbereiche 36 signifikant höher als die Einschalthäufigkeit des zentraleren Bereichs 34, so dass die Fälle, in denen der Zentralbereich 34 noch angeschaltet sein könnte und der Seitenbereich 36 ausgeschaltet werden muss, seltener auftreten.Thus, in the more central area, the high-resolution pixel light distribution is obtained 34 and in the side area a light distribution in the form of a block segment 36 , A disadvantage of this configuration is that in the driving states in which the lateral light distribution 36 must be turned off, the light source 1 must be switched off, so that then the pixel light distribution 34 in the more central part is not available. However, this can be partially due to the built-in on the other side of the vehicle headlights or by a switchable aperture 30 be compensated. In addition, the turn-on frequency of the page areas 36 significantly higher than the turn-on frequency of the more central area 34 so the cases where the central area 34 could still be on and the page area 36 must be turned off, occur less frequently.
  • Die bis hier beschriebenen Ausgestaltungen verwenden ein zur Reflexion des einfallenden Lichtes eingerichtetes Flüssigkristallmatrixbauteil. Die Erfindung ist auch mit Flüssigkristallmatrixbauteilen realisierbar, die zur Transmission des einfallenden Lichtes eingerichtet sind. The embodiments described so far use a liquid crystal matrix component adapted for reflection of the incident light. The invention can also be realized with liquid-crystal matrix components which are set up to transmit the incident light.
  • In diesem Fall ist ein polarisierender Strahlteiler 3, wie er in den Figur dargestellt ist, so anzuordnen, dass seine Lichtaustrittsseite 3.2 dem optischen Element 6, beziehungsweise der Projektionslinse 7 zugewandt ist. Die Grenzfläche 3.0 des Strahlteilers 3 zwischen seinen beiden Prismen verläuft dann zum Beispiel beim Gegenstand der Figur nicht wie dort dargestellt von rechts unten nach links oben, sondern von links unten nach rechts oben. In this case, a polarizing beam splitter 3 , as shown in the figure, to arrange so that its light exit side 3.2 the optical element 6 , or the projection lens 7 is facing. The interface 3.0 of the beam splitter 3 For example, between its two prisms the object of the figure does not run from the bottom right to the top left, as shown there, but from bottom left to top right.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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  • Zitierte PatentliteraturCited patent literature
    • DE 102014213636 A1 [0002, 0006, 0008] DE 102014213636 A1 [0002, 0006, 0008]
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    • DE 102008036193 [0009] DE 102008036193 [0009]

Claims (14)

  1. Kraftfahrzeugscheinwerfer (10) mit einer Lichtquelle (1) und einem Flüssigkristallmatrixbauteil (4), das im Strahlengang von Licht angeordnet ist, das von der Lichtquelle (1) ausgeht, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lichtquelle (1) und dem Flüssigkristallmatrixbauteil (4) ein polarisierender Strahlteiler (3) so angeordnet ist, der das von der Lichtquelle (1) her einfallende Licht in einen Matrixstrahlengang (22) und einen Basisstrahlengang (24) aufteilt, wobei der Matrixstrahlengang vom Strahlteiler (3) aus zum Flüssigkristallmatrixbauteil (4) führt und aus Lichtanteilen besteht, die eine erste Polarisationsrichtung besitzen, und wobei der Basisstrahlengang (24) aus Lichtanteilen besteht, die eine zweite Polarisationsrichtung besitzen, und der ohne Berührung des Flüssigkristallmatrixbauteils (4) zu einem ersten optischen Element (5) führt, welches das im Basisstrahlengang (24) einfallende Licht bündelt.Motor vehicle headlights ( 10 ) with a light source ( 1 ) and a liquid crystal matrix component ( 4 ), which is arranged in the beam path of light emitted by the light source ( 1 ), characterized in that between the light source ( 1 ) and the liquid crystal matrix component ( 4 ) a polarizing beam splitter ( 3 ) is arranged so that the of the light source ( 1 ) incident light in a matrix beam path ( 22 ) and a base beam path ( 24 ), wherein the matrix beam path from the beam splitter ( 3 ) to the liquid crystal matrix component ( 4 ) and consists of light components having a first polarization direction, and wherein the base beam path ( 24 ) consists of light components which have a second polarization direction, and which without touching the liquid crystal matrix component ( 4 ) to a first optical element ( 5 ), which in the basic beam path ( 24 ) incident light bundles.
  2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Projektionslinse (7), die dazu angeordnet und eingerichtet ist, von dem Flüssigkristallmatrixbauteil (4) ausgehendes Licht der Lichtquelle (1) zu sammeln und in das Vorfeld des Scheinwerfers (10) zu richten.Headlamp according to claim 1, characterized by a projection lens ( 7 ) disposed and arranged to be separated from the liquid crystal matrix component (FIG. 4 ) outgoing light of the light source ( 1 ) and in the apron of the headlamp ( 10 ).
  3. Scheinwerfer (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste optische Element (5) im Basisstrahlengang (24) propagierendes Licht in eine Zwischenbildfläche (9) fokussiert, die im Basisstrahlengang (24) zwischen dem ersten optischen Element (5) und der Projektionslinse (7) liegt, wobei ein Abstand der Zwischenbildfläche (9) von der Projektionslinse (7) der zwischenbildseitigen Schnittweite der Projektionslinse (7) entspricht.Headlights ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the first optical element ( 5 ) in the basic beam path ( 24 ) propagating light into an intermediate image area ( 9 ) focused in the base beam path ( 24 ) between the first optical element ( 5 ) and the projection lens ( 7 ), wherein a distance of the intermediate image area ( 9 ) from the projection lens ( 7 ) of the inter-frame focal length of the projection lens ( 7 ) corresponds.
  4. Scheinwerfer (10) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, gekennzeichnet, durch eine Spiegelblende (8), die eine Blendenkante (8.1) besitzt und im Basisstrahlengang (24) zwischen dem ersten optischen Element (5) und der Projektionslinse (7) so angeordnet ist, dass die Blendenkante (8.1) in einem Abstand zur Projektionslinse (7) liegt, welcher der zwischenbildseitigen Schnittweite der Projektionslinse (7) entspricht, und welche Spiegelblende (8) sich von der Blendenkante (8.1) ausgehend in eine von der Projektionslinse (7) zur Blendenkante (8.1) weisende Richtung erstreckt.Headlights ( 10 ) according to one of claims 2 or 3, characterized by a mirror aperture ( 8th ), which has a diaphragm edge ( 8.1 ) and in the basic beam path ( 24 ) between the first optical element ( 5 ) and the projection lens ( 7 ) is arranged so that the diaphragm edge ( 8.1 ) at a distance to the projection lens ( 7 ), which of the inter-frame focal length of the projection lens ( 7 ), and which mirror aperture ( 8th ) from the diaphragm edge ( 8.1 ) starting in one of the projection lens ( 7 ) to the diaphragm edge ( 8.1 ) pointing direction extends.
  5. Scheinwerfer (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spiegelblende (8) parallel zu einer optischen Achse der Projektionslinse (7) erstreckt.Headlights ( 10 ) according to claim 4, characterized in that the mirror aperture ( 8th ) parallel to an optical axis of the projection lens ( 7 ).
  6. Scheinwerfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zweites optisches Element (6), das im Matrixstrahlengang (22) zwischen dem Strahlteiler (3) und der Zwischenbildfläche (9) so angeordnet ist, dass es im Matrixstrahlengang (22) propagierendes Licht in die Zwischenbildfläche (9) fokussiert.Headlights ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized by a second optical element ( 6 ), which in the matrix beam path ( 22 ) between the beam splitter ( 3 ) and the intermediate image area ( 9 ) is arranged so that it in the matrix beam path ( 22 ) propagating light into the intermediate image area ( 9 ) focused.
  7. Scheinwerfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein viertes optisches Element (28) im Basisstrahlengang (24) zwischen dem Strahlteiler (3) und dem ersten optischen Element (5) so angeordnet ist, dass es vom Strahlteiler (3) her einfallendes Licht in einen Fokalbereich des ersten optischen Elements (5) fokussiert, und dass von dem Fokalbereich ausgehendes Licht der Lichtquelle (1) das erste optische Element (5) beleuchtet.Headlights ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a fourth optical element ( 28 ) in the basic beam path ( 24 ) between the beam splitter ( 3 ) and the first optical element ( 5 ) is arranged so that it from the beam splitter ( 3 ) incident light in a focal region of the first optical element ( 5 ) and that light emanating from the focal area of the light source ( 1 ) the first optical element ( 5 ) illuminated.
  8. Scheinwerfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine erste Blende (30), die sich zwischen dem Strahlteiler (3) und dem ersten optischen Element (5) befindet und die in den Basisstrahlengang (24) hineinragt.Headlights ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized by a first diaphragm ( 30 ) located between the beam splitter ( 3 ) and the first optical element ( 5 ) and in the basic beam path ( 24 ) protrudes.
  9. Scheinwerfer (10) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine erste Blende (30), die sich zwischen dem vierten optischen Element (28) und dem ersten optischen Element (5) befindet und die in den Basisstrahlengang (24) hineinragt. Headlights ( 10 ) according to claim 7, characterized by a first diaphragm ( 30 ) extending between the fourth optical element ( 28 ) and the first optical element ( 5 ) and in the basic beam path ( 24 ) protrudes.
  10. Scheinwerfer (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Blende (30) zwischen einer ersten Stellung, in der sie nicht in den Basisstrahlengang (24) hineinragt, und einer zweiten Stellung, in der sie in den Basisstrahlengang (24) hineinragt, bewegbar ist. Headlights ( 10 ) according to claim 8 or 9, characterized in that the first diaphragm ( 30 ) between a first position in which they are not in the basic beam path ( 24 ) and a second position in which they are in the basic beam path ( 24 protrudes, is movable.
  11. Scheinwerfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Polarisator (3) ein Dünnschicht-Polarisator ist.Headlights ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the polarizer ( 3 ) is a thin film polarizer.
  12. Scheinwerfer (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Polarisator (3) die Grundform eines Strahlteilerwürfels besitzt, der eine der Lichtquelle (1) zugewandte erste Lichteintrittsfläche (3.1), eine dem ersten optischen Element (5) zugewandte zweite Lichtaustrittsfläche (3.3) und eine der Projektionslinse (7) zugewandte dritte Lichtaustrittsfläche (3.4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteintrittsfläche (3.1) so gekrümmt ist, dass sie das von der Lichtquelle (1) her einfallende Licht parallelisiert, dass die zweite Lichtaustrittsfläche (3.3) so gekrümmt ist, dass sie das austretende Licht in einen zwischen der zweiten Lichtaustrittsfläche (3.3) und dem ersten optischen Element (5) liegenden Fokalbereich des ersten optischen Elements (5) fokussiert und dass die dritte Lichtaustrittsfläche (3.4) so gekrümmt ist, dass sie austretendes Licht in die Zwischenbildfläche (9) fokussiert.Headlights ( 10 ) according to claim 12, characterized in that the polarizer ( 3 ) has the basic form of a beam splitter cube, one of the light source ( 1 ) facing the first light entry surface ( 03.01 ), a first optical element ( 5 ) facing the second light exit surface ( 3.3 ) and one of the projection lenses ( 7 ) facing third light exit surface ( 3.4 ), characterized in that the light entry surface ( 03.01 ) is curved so that it is from the light source ( 1 ) incident light is parallelized, that the second light exit surface ( 3.3 ) is curved in such a way that it directs the exiting light into an area between the second light exit surface ( 3.3 ) and the first optical element ( 5 ) lying focal region of the first optical element ( 5 ) and that the third light exit surface ( 3.4 ) is curved in such a way that it emits exiting light into the intermediate image area ( 9 ) focused.
  13. Scheinwerfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckscheibe (14) einen ersten Bereich aufweist, der so angeordnet ist, dass er bevorzugt von im Matrixstrahlengang (22) propagierenden Licht beleuchtet wird und der dort eine Form besitzt, bei welcher der Reflexionsgrad für die erste Polarisationsrichtung minimal wird, und dass die Abdeckscheibe (14) einen zweiten Bereich (14.2) aufweist, der so angeordnet ist, dass er bevorzugt von im Basisstrahlengang (24) propagierenden Licht beleuchtet wird und der dort eine Form besitzt, bei welcher der Reflexionsgrad für die zweite Polarisationsrichtung minimal wird.Headlights ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cover ( 14 ) a first area , which is arranged so that it preferably from in the matrix beam path ( 22 ) is illuminated and there has a form in which the reflectance for the first polarization direction is minimal, and that the cover ( 14 ) a second area ( 14.2 ), which is arranged so that it preferably from in the base beam path ( 24 ) propagating light is illuminated and there has a form in which the reflectance for the second polarization direction is minimal.
  14. Scheinwerfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Matrixstrahlengang (22) im Lichtweg nach dem Flüssigkristallmatrixbauteil (4) ein Depolarisator (13) angeordnet ist, der das einfallende polarisierte Licht in unpolarisiertes Licht konvertiert, und dass in dem Basisstrahlengang (24) im Lichtweg nach dem Strahlteiler (3) ein Depolarisator (13) angeordnet ist, der das einfallende polarisierte Licht in unpolarisiertes Licht konvertiert.Headlights ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the matrix beam path ( 22 ) in the light path after the liquid crystal matrix component ( 4 ) a depolarizer ( 13 ) is arranged, which converts the incident polarized light into unpolarized light, and that in the base beam path ( 24 ) in the light path after the beam splitter ( 3 ) a depolarizer ( 13 ) which converts the incident polarized light into unpolarized light.
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