DE102016107307A1 - Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Scheinwerfer, mit einer Lichtquelleneinheit und mit einer Hologrammeinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, wobei die Hologrammeinheit ein Hologramm aufweist auf Basis eines photosensitiven Materials, in das holografische Informationen mittels eines Belichtungsverfahrens eingebracht sind. Das Hologramm ist durch eine Mehrzahl von Hologrammsegmenten gebildet, wobei den Hologrammsegmenten jeweils eine gesonderte Lichtquelle der Lichtquelleneinheit zugeordnet ist und wobei die Hologrammsegmente zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung dienen. Dabei sind in den Hologrammsegmenten holografische Informationen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Wellenlängen und unterschiedlichen Winkeln der jeweils den Hologrammsegmenten zugeordneten Lichtquelle eingeschrieben.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Scheinwerfer, mit einer Lichtquelleneinheit und mit einer Hologrammeinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, wobei die Hologrammeinheit ein Hologramm aufweist auf Basis eines photosensitiven Materials, in das holografische Informationen mittels eines Belichtungsverfahrens eingebracht sind.
  • Aus der US 2015/0009695 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine Lichtquelleneinheit sowie eine Hologrammeinheit zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung aufweist. Die Hologrammeinheit weist als Hologramm einen transmittierenden Lichtmodulator auf, über welchen holographische Informationen wiedergegeben werden. Bei den holografischen Informationen handelt es sich ausschließlich um Phaseninformationen, die mittels eines Computers bereitgestellt werden. Da der Lichtmodulator sowie eine Ansteuerung des Lichtmodulators Bestandteil der Beleuchtungsvorrichtung sind, können während der Fahrt des Fahrzeugs dynamisch unterschiedliche Lichtverteilungen erzeugt werden. Der räumliche Aufwand und der Steuerungsaufwand sind hierdurch jedoch relativ groß.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Hologrammeinheit derart weiterzubilden, dass mit geringem Aufwand eine Mehrzahl von Lichtverteilungen bereitgestellt wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Hologramm durch eine Mehrzahl von Hologrammsegmenten gebildet ist, wobei den Hologrammsegmenten jeweils eine gesonderte Lichtquelle der Lichtquelleneinheit zugeordnet ist und wobei die Hologrammsegmente zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung dienen, und dass in den Hologrammsegmenten holografische Informationen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Wellenlängen und unterschiedlichen Winkeln der jeweils den Hologrammsegmenten zugeordneten Lichtquelle eingeschrieben sind.
  • Nach der Erfindung ist ein Hologramm mit einer Mehrzahl von Hologrammsegmenten vorgesehen, denen jeweils gesonderte Lichtquellen einer Lichtquelleneinheit zugeordnet sind und wobei die Hologrammsegmente jeweils auf die gesonderten Lichtquellen abgestimmt sind. Das heißt, die holografischen Informationen der jeweiligen Hologrammsegmente korrespondieren mit der jeweils den Hologrammsegmenten zugeordneten gesonderten Lichtquelle. Die durch die Erfindung bewirkte Segmentierung des Hologramms ermöglicht eine Optimierung der Weißlichtmischung für eine Lichtverteilung. Durch Überlagerung der Lichtverteilungen, die durch die jeweils auf unterschiedliche Lichtquellen abgestimmten Hologrammsegmenten erzeugt werden und entsprechend optimiert sind, kann eine optimierte Gesamtlichtverteilung erzeugt werden. Durch entsprechende Ansteuerung der den Hologrammsegmenten zugeordneten, mindestens einen Lichtquelle, kann die in dem entsprechenden Hologrammsegment eingeschriebene Lichtverteilung erzeugt werden. Alternativ zu einem selektiven Ein- und Ausschalten der entsprechenden Lichtquellen kann das dem Hologrammsegment zugeordnete Licht auch durch Umlenkung eines von einer Lichtquelle emittierten Lichtes über bewegte Spiegel erfolgen. Die Anzahl der Hologrammsegmente entspricht der Anzahl der durch die Beleuchtungsvorrichtung bereitgestellten Anzahl von Lichtverteilungen.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Hologrammsegmente jeweils eine Mehrzahl von matrixartig angeordneten Subhologrammelementen auf, in die jeweils die holografischen Informationen mittels des Lichtmodulators eingeschrieben sind. Es steht somit, da die Subhologrammelemente vorzugsweise im μm-Bereich dimensioniert sind, eine Vielzahl von holografischen Informationen zur Verfügung. Das Einschreiben dieser holografischen Informationen in die Subhologrammelemente erfolgt vorzugsweise sequenziell.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Hologrammsegmente in einem definierten Winkel, vorzugsweise quer, zu einer Hauptabstrahlrichtung des Lichtes nebeneinander und gegebenenfalls zusätzlich Hologramme bzw. Hologrammsegmente in Hauptabstrahlrichtung des Lichtes hintereinander angeordnet. Vorteilhaft lässt sich hierdurch platzsparend eine Vielzahl von Lichtverteilungen erzeugen.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung strahlen die jeweils den Hologrammsegmenten zugeordneten Lichtquellen Licht weißer Lichtfarbe ab, wobei in den Subhologrammelementen der jeweiligen Hologrammsegmente die Informationen bezüglich unterschiedlicher Wellenlängen und Wellenfrontform enthalten sind.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung können den Hologrammsegmenten auch mehrere Lichtquellen zugeordnet sein, die Licht weißer Lichtfarbe oder unterschiedliche Lichtfarben, beispielsweise rot, grün und blau, abstrahlen.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung enthaltend eine weißes Licht abstrahlende Lichtquelleneinheit und eine Hologrammeinheit, wobei erste Lichtquellen angesteuert werden zur Beleuchtung eines ersten Hologrammsegmentes, mittels dessen eine erste Lichtverteilung projizierbar ist,
  • 2 die Darstellung der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1, wobei die ersten Lichtquellen zusammen mit zweiten Lichtquellen angesteuert werden zur Beleuchtung des ersten Hologrammsegmentes und eines zweiten Hologrammsegmentes zur Erzeugung einer aus zwei Lichtverteilungen bestehenden Gesamtlichtverteilung,
  • 3 die Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1, bei der die erste und eine dritte Lichtquelle angesteuert werden zur Erzeugung einer weiteren Gesamtlichtverteilung,
  • 4 die Darstellung der Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1, wobei vierte Lichtquellen angesteuert werden zur Beleuchtung eines vierten Hologrammsegmentes, mittels dessen eine vierte Lichtverteilung erzeugbar ist,
  • 5 eine Darstellung der Beleuchtungsvorrichtung nach einer alternativen Ausführungsform, bei der Hologramme bzw. Hologrammsegmente in Lichtabstrahlrichtung hintereinander angeordnet sind und
  • 6 eine Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung, bei der das Hologramm bzw. Hologrammsegmente mittels Lichtquellen unterschiedlicher Lichtfarbe beleuchtbar ist.
  • Eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge, die beispielsweise als Scheinwerfer eingesetzt werden kann, besteht im Wesentlichen aus einer Lichtquelleneinheit 1 und einer in Hauptabstrahlrichtung H der Lichtquelleneinheit 1 nachgeordneten Hologrammeinheit 2. Gegebenenfalls kann die Beleuchtungsvorrichtung noch eine Optikeinheit zur Bündelung oder Steuerung des Lichtes aufweisen.
  • Nach einer ersten Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung gemäß den 1 bis 4 weist die Hologrammeinheit 2 ein Hologramm auf, das aus vier Hologrammsegmenten, nämlich einem ersten Hologrammsegment 3, einem zweiten Hologrammsegment 4, einem dritten Hologrammsegment 5 und einem vierten Hologrammsegment 6 besteht. Die Hologrammsegmente 3, 4, 5, 6 sind in einer Erstreckungsebene des Hologramms 2 angeordnet und verlaufen quer zu der Hauptabstrahlrichtung H des Lichtes nebeneinander. Die Hologrammsegmente 3, 4, 5, 6 sind jeweils streifenförmig ausgebildet und erstrecken sich in horizontaler Richtung. Das erste Hologrammsegment 3 bildet das oberste Hologrammsegment, während das vierte Hologrammsegment 6 das unterste Hologrammsegment bildet.
  • Die Lichtquelleneinheit 1 weist eine Mehrzahl von weißes Licht abstrahlenden Lichtquellen auf, die in einer Ebene matrixartig angeordnet sind. Die Lichtquelleneinheit 1 weist eine Anzahl von ersten Lichtquellen 7 auf, die dem ersten Hologrammsegment 3 zugeordnet sind. Ferner weist die Lichtquelleneinheit 1 quer zur Hauptabstrahlrichtung H neben den ersten Lichtquellen 7 angeordnete zweite Lichtquellen 8 auf, die dem zweiten Hologrammsegment 4 zugeordnet sind. Neben den zweiten Lichtquellen 8 sind dritte Lichtquellen 9 angeordnet, die dem dritten Hologrammelement 5 zugeordnet sind. Neben den dritten Lichtquellen 9 sind vierte Lichtquellen 10 angeordnet, die dem vierten Hologrammsegment 6 zugeordnet sind.
  • In den Hologrammsegmenten 3, 4, 5, 6 sind jeweils mittels eines nicht dargestellten Lichtmodulators holografische Informationen eingeschrieben, so dass in Verbindung mit den jeweils zugeordneten Lichtquellen 7, 8, 9 und 10 vorgegebene Lichtverteilungen erzeugt werden. Wie aus 1 ersichtlich ist, wird bei Ansteuerung bzw. Einschalten lediglich der ersten Lichtquellen 7 ausschließlich das erste Hologrammsegment 3 beleuchtet, so dass auf einem Messschirm 11 als erste Lichtverteilung 12 eine asymmetrische Abblendlichtverteilung generiert wird. Werden zusätzlich die zweiten Lichtquellen 8 eingeschaltet, wie in 2 dargestellt, wird zusätzlich das zweite Hologrammsegment 4 beleuchtet, so dass durch Überlagerung der ersten Lichtverteilung 12 und einer zweiten Lichtverteilung 13 eine Gesamtlichtverteilung 16 geniert wird, die einer Fernlichtverteilung entspricht.
  • Werden – wie in 3 dargestellt – lediglich die ersten Lichtquellen 7 und die dritten Lichtquellen 9 angesteuert, wird die erste Lichtverteilung 12 und eine als Kurvenlichtverteilung ausgebildete dritte Lichtverteilung 14 erzeugt, die durch Überlagerung eine zweite Gesamtlichtverteilung 17 bilden.
  • Werden lediglich die vierten Lichtquellen 10 angesteuert, erfolgt die Beleuchtung des vierten Hologrammsegmentes 6, das zur Generierung einer vierten Lichtverteilung 15 dient, die als Informationslichtverteilung ausgebildet ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein nach rechts weisender Pfeil für Navigationszwecke.
  • Damit die entsprechenden Lichtverteilungen 12, 13, 14, 15 erzeugt werden können, sind in den Hologrammsegmenten 3, 4, 5, 6 entsprechende holografische Informationen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Wellenlängen und unterschiedlichen Winkeln der jeweils den Hologrammsegmenten 3, 4, 5, 6 zugeordneten Lichtquellen 7, 8, 9, 10 eingeschrieben. Die holografischen Informationen sind in Subhologrammelementen der jeweiligen Hologrammsegmente 3, 4, 5, 6 eingeschrieben, die sich matrixartig über die Fläche der jeweiligen Hologrammsegmente 3, 4, 5, 6 erstrecken und die eine Dimension im μm-Bereich, beispielsweise 400 μm bis 800 μm, aufweisen.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Hologramm 2 als ebene Platte ausgebildet. Gegebenenfalls kann das Hologramm 2 auch nicht eben und/oder in einer Abdeckscheibe eines Scheinwerfergehäuses integriert angeordnet sein.
  • Die Lichtquellen 7, 8, 9, 10 sind matrixartig in einer gemeinsamen Ebene der Lichtquelleneinheit 1 angeordnet. Die jeweils den Hologrammsegmenten 3, 4, 5, 6 zugeordneten Lichtquellen 7, 8, 9, 10 sind reihenförmig angeordnet, wobei die Richtung der Reihe mit der Erstreckungsrichtung der jeweiligen Hologrammsegmente 3, 4, 5, 6 übereinstimmt.
  • Die Hologrammsegmente 3, 4, 5, 6 sind vorzugsweise als ebene Hologrammflächen ausgebildet. Da das Hologramm 2 als ein Volumentransmissionshologramm ausgebildet ist, weisen die Hologrammsegmente 3, 4, 5, 6 fest vorgegebene Beugungseigenschaften auf.
  • Die Lichtquellen 7, 8, 9, 10 können als LED-Lichtquellen oder Laserlichtquellen ausgebildet sein.
  • Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß 5 können auch mehrere Hologramme 18, 19, 20 in Hauptabstrahlrichtung H hintereinander angeordnet sein. Diese Hologramme 18, 19, 20 weisen jeweils die Hologrammsegmente 3, 4, 5, 6 auf, so dass bei Ansteuerung der ersten Lichtquellen 7 nur das erste Hologrammsegment 3 des ersten Hologramms 18 und des zweiten Hologramms 19 und des dritten Hologramms 20 beleuchtet wird, so dass eine entsprechende Abblendlichtverteilung 12 generiert wird. Die so gebildete Hologrammeinheit besteht somit aus mehreren Schichten von Hologrammen 18, 19, 20, die vorzugsweise durch Verklebung miteinander verbunden sind.
  • Nach einer weiteren alternativen Ausführungsform gemäß 6 sind im Unterschied zu der ersten Ausführungsform der Erfindung erste Lichtquellen 21.1, 21.2, 21.3 bzw. zweite Lichtquellen 22.1, 22.2, 22.3, dritte Lichtquellen 23.1, 23.2, 23.3 und vierte Lichtquellen 24.1, 24.2, 24.3 vorgesehen, die jeweils Licht roter Lichtfarbe 21.1, 22.1, 23.1, 24.1 und grüner Lichtfarbe 21.2, 22.2, 23.2, 24.2 und blauer Lichtfarbe 21.3, 22.3, 23.3, 24.3 abstrahlen. Die rotes Licht abstrahlenden Lichtquellen 21.1, 22.1, 23.1, 24.1 und grünes Licht abstrahlende Lichtquellen 21.2, 22.2, 23.2, 24.2 und blaues Licht abstrahlende Lichtquellen 21.3, 22.3, 23.3, 24.3 sind jeweils aufrecht nebeneinander und unter gleichem Winkel zu den jeweiligen Hologrammsegmenten 3, 4, 5, 6 angeordnet. Der Winkel bzw. die Orientierung der rotes Licht abstrahlenden Lichtquellen 21.1, 22.1, 23.1, 24.1 relativ zu dem Hologrammsegment 3, 4, 5, 6 ist somit unterschiedlich zu der Orientierung der grünes Licht abstrahlenden Lichtquellen 21.2, 22.2, 23.2, 24.2 bzw. blaues Licht abstrahlenden Lichtquellen 21.3, 22.3, 23.3, 24.3.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Lichtquelleneinheit
    2
    Hologrammeinheit
    3
    1. Hologrammsegment
    4
    2. Hologrammsegment
    5
    3. Hologrammsegment
    6
    4. Hologrammsegment
    7
    1. Lichtquelle
    8
    2. Lichtquelle
    9
    3. Lichtquelle
    10
    4. Lichtquelle
    11
    Messschirm
    12
    1. Lichtverteilung
    13
    2. Lichtverteilung
    14
    3. Lichtverteilung
    15
    4. Lichtverteilung
    16
    1. Gesamtlichtverteilung
    17
    2. Gesamtlichtverteilung
    18
    1. Hologramm
    19
    2. Hologramm
    20
    3. Hologramm
    21.1–21.3
    1. Lichtquellen
    22.1–22.3
    2. Lichtquellen
    23.1–23.3
    3. Lichtquellen
    24.1–24.3
    4. Lichtquellen
    H
    Hauptabstrahlrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2015/0009695 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Scheinwerfer, mit einer Lichtquelleneinheit (1) und mit einer Hologrammeinheit (2) zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung (7, 8, 9, 10), wobei die Hologrammeinheit (2) ein Hologramm aufweist auf Basis eines photosensitiven Materials, in das holografische Informationen mittels eines Belichtungsverfahrens eingebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass – das Hologramm (2) durch eine Mehrzahl von Hologrammsegmenten (3, 4, 5, 6) gebildet ist, wobei den Hologrammsegmenten (3, 4, 5, 6) jeweils eine gesonderte Lichtquelle (7, 8, 9, 10) der Lichtquelleneinheit (1) zugeordnet ist und wobei die Hologrammsegmente (3, 4, 5, 6) zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung (12, 13, 14, 16, 17) dienen, und – in den Hologrammsegmenten (3, 4, 5, 6) holografische Informationen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Wellenlängen und unterschiedlichen Winkeln der jeweils den Hologrammsegmenten (3, 4, 5, 6) zugeordneten Lichtquelle eingeschrieben sind.
  2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hologrammsegmente (3, 4, 5, 6) jeweils eine Mehrzahl von matrixartig angeordneten Subhologrammelementen aufweisen, in die jeweils die holografischen Informationen mittels des Belichtungsverfahrens, insbesondere mittels eines Lichtmodulators, eingeschrieben sind.
  3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hologrammsegmente (3, 4, 5, 6) in einem definierten Winkel zu einer Hauptabstrahlrichtung (H) des Lichtes nebeneinander angeordnet sind und dass gegebenenfalls mehrere Hologramme (18, 19, 20) in Hauptabstrahlrichtung (H) des Lichtes hintereinander angeordnet sind.
  4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils den Hologrammsegmenten (3, 4, 5, 6) zugeordneten Lichtquellen (7, 8, 9, 10) als weißes Licht emittierende Lichtquellen ausgebildet sind, die in einem definierten Winkel zur Hauptabstrahlrichtung (H) in einer gemeinsamen Erstreckungsebene angeordnet sind.
  5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils den Hologrammsegmenten (3, 4, 5, 6) zugeordneten Lichtquellen als unterschiedliche Lichtwellenlängen emittierende Lichtquellen (21.1, 21.2, 21.3) ausgebildet sind, die in dem definierten Winkel zur Hauptabstrahlrichtung (H) und in einem unterschiedlichen Winkel zu den Hologrammsegmenten (3, 4, 5, 6) angeordnet sind.
  6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (7, 8, 9, 10) matrixartig angeordnet sind und dass zur Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung die derselben zugeordneten Lichtquellen (7, 8, 9, 10) ansteuerbar, insbesondere selektiv ein- und ausschaltbar, sind.
  7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hologrammsegmente (3, 4, 5, 6) jeweils als ebene oder gekrümmte Hologrammflächen ausgebildet sind.
  8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Hologrammsegmente (3, 4, 5, 6) eine fest vorgegebene Lichtverteilung erzeugbar ist.
  9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Subhologrammelemente der Hologrammsegmente (3, 4, 5, 6) jeweils eine Dimension im μm-Bereich, insbesondere in einem Bereich zwischen 400 und 800 μm, aufweisen.
  10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Hologramm (2) als ein Volumentransmissionshologramm ausgebildet ist.
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