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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scheinwerfer, insbesondere einen Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Scheinwerfer der vorgenannten Art mit einer digitalen Mikrospiegelvorrichtung beziehungsweise einem DMD (Digital Micromirror Device) sind beispielsweise aus der
US 2015/0377446 A1 bekannt. Der darin beschriebene Scheinwerfer umfasst als Lichtquelle ein LED-Matrix-System, deren Lichtaustrittsfläche von einer kollimierenden und strahlformenden Optik auf die Mikrospiegelvorrichtung abgebildet wird. Der Scheinwerfer umfasst weiterhin eine Projektionsoptik, die im Strahlengang hinter der digitalen Mikrospiegelvorrichtung angeordnet ist und das von der Mikrospiegelvorrichtung reflektierte Licht aus dem Scheinwerfer ausgekoppelt.
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Es gibt digitale Mikrospiegelvorrichtungen, bei denen die Kippachsen der einzelnen Mikrospiegel unter einem Winkel von 45° zum Lichtaustritt angeordnet sind. Die Beleuchtung derartiger Mikrospiegelvorrichtungen beziehungsweise DMD-Chips erfolgt daher auch unter einem entsprechend angepassten Winkel. 1 und 2 zeigen schematisch ein Beispiel für die Beaufschlagung einer derartigen Mikrospiegelvorrichtung 1 mit Licht 2.
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Der Draufsicht gemäß 1 lässt sich entnehmen, dass das Licht unter einem Winkel von 45° zur Längserstreckung der Mikrospiegelvorrichtung 1 auf diese auftrifft. Der schematischen Seitenansicht gemäß 2 lässt sich entnehmen, dass das Licht unter einem Winkel von zum Beispiel 34,5° zur Vertikalen auf einen jeden der Mikrospiegel 3 der Mikrospiegelvorrichtung 1 auftrifft. Dabei wird das Licht 2 in eine Richtung reflektiert, die einen Winkel von 10,5° mit der Vertikalen einschließt.
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Wenn eine rechteckige Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle des Scheinwerfers auf eine derartige Mikrospiegelvorrichtung 1 abgebildet wird, ergibt sich aufgrund der veranschaulichten Winkel ein Abbild 4 in Form eines Parallelogramms (siehe dazu 3). Der Parallelogrammwinkel beträgt im abgebildeten Ausführungsbeispiel 78,98°.
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Es zeigt sich, dass einerseits die Mikrospiegelvorrichtung 1 nicht vollständig ausgeleuchtet wird, weil zwei Ecken 5 nicht mit Licht beaufschlagt werden. Andererseits treffen auch Teile 6 des Lichts nicht auf die aktive Fläche der Mikrospiegelvorrichtung 1 auf, sondern jenseits der Ränder der Mikrospiegelvorrichtung 1. Dies führt zu Lichtverlusten und zu Inhomogenitäten des aus dem Scheinwerfer austretenden Lichts.
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Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung eines Scheinwerfers der eingangs genannten Art, bei dem die Mikrospiegelvorrichtung möglichst vollflächig ausgeleuchtet wird und/oder bei dem geringere Lichtverluste bei der Ausleuchtung der Mikrospiegelvorrichtung auftreten.
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Dies wird durch einen Scheinwerfer der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass der Umriss der Lichtaustrittsfläche von einer Rechteckform abweicht. Insbesondere kann der Umriss der Lichtaustrittsfläche im Wesentlichen einem Parallelogramm entsprechen, vorzugsweise im Wesentlichen einer Raute. Durch eine von einer Rechteckform abweichende Lichtaustrittsfläche kann erreicht werden, dass das Abbild der Lichtaustrittsfläche auf der Mikrospiegelvorrichtung der Form der aktiven Fläche der Mikrospiegelvorrichtung entspricht, so dass einerseits die Mikrospiegelvorrichtung vollflächig ausgeleuchtet wird und andererseits keine oder geringere Lichtverluste bei der Ausleuchtung der Mikrospiegelvorrichtung auftreten. Die Form einer Raute kann für die Lichtaustrittsfläche beispielsweise dann gewählt werden, wenn die Form der aktiven Fläche der Mikrospiegelvorrichtung einem Quadrat entspricht.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Lichtaustrittsfläche eine Mehrzahl von lichtemittierenden Abschnitten aufweist, die derart angeordnet sind, dass der Umriss der Lichtaustrittsfläche von einer Rechteckform abweicht. Auf diese Weise lässt sich vergleichsweise einfach eine entsprechend geformte Lichtaustrittsfläche realisieren.
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Beispielsweise kann einer, insbesondere ein jeder, der lichtemittierenden Abschnitte von der Austrittsfläche einer Lichtleitfaser gebildet werden. Durch eine geeignete zweidimensionale Anordnung der Austrittsflächen der Lichtleitfasern kann die gewünschte Form der Lichtaustrittsfläche erreicht werden. An den Eintrittsflächen der Lichtleitfasern kann beispielsweise das Licht von Leuchtdioden oder Laserdioden eingekoppelt werden.
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Alternativ kann einer, insbesondere ein jeder, der lichtemittierenden Abschnitte von einer Leuchtdiode gebildet werden. Beispielsweise können quadratische Leuchtdioden verkippt und versetzt so angeordnet werden, dass sich eine von einer Rechteckform abweichende, beispielsweise eine im Wesentlichen einem Parallelogramm entsprechende Lichtaustrittsfläche ergibt.
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Alternativ kann einer, insbesondere ein jeder, der lichtemittierenden Abschnitte von einer Laserdiode gebildet werden oder es kann einer, insbesondere ein jeder, der lichtemittierenden Abschnitte von Konvertermitteln gebildet werden, die einer Laserdiode derart zugeordnet sind, dass das von der Laserdiode ausgehende Licht in das von der Lichtquelle ausgehende Licht umgewandelt wird, insbesondere in Weißlicht umgewandelt wird. Beispielsweise können dabei die Konvertermittel in Transmission betrieben werden und eine von einer Rechteckform abweichende Gestaltung aufweisen, so dass eine beispielsweise einem Parallelogramm entsprechende Lichtaustrittsfläche entsteht.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Lichtquelle Strahltransformationsmittel umfasst, die die von einer Rechteckform abweichende Lichtaustrittsfläche aufweist. Beispielsweise können dabei die Strahltransformationsmittel als Lichtleiter ausgebildet sein, wobei der Lichtleiter insbesondere eine im Wesentlichen rechteckige Lichteintrittsfläche und die von einer Rechteckform abweichende Lichtaustrittsfläche für das von der Lichtquelle zu erzeugende Licht aufweist. Auf diese Weise lässt sich vergleichsweise einfach eine von einer Rechteckform abweichende Lichtaustrittsfläche realisieren.
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Es besteht die Möglichkeit, dass der Scheinwerfer ein erstes Optikmittel für die Aufbringung des aus der Lichtaustrittsfläche austretenden Lichts auf die digitale Mikrospiegelvorrichtung umfasst. Dadurch kann die Ausleuchtung an die Größe der aktiven Fläche der digitalen Mikrospiegelvorrichtung angepasst werden. Konkret kann es sich bei dem ersten Optikmittel um eine Linse, ein Linsenarray oder eine Linsensystem aus mehreren hintereinander angeordneten Linsen handeln. Es kann sich aber auch um einen Reflektor handeln, der das Licht von der lichtemittierenden Fläche in Richtung der digitalen Mikrospiegelvorrichtung umlenkt.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Scheinwerfer ein zweites Optikmittel umfasst, das im Strahlengang zwischen der digitalen Mikrospiegelvorrichtung und einer Austrittsöffnung des Scheinwerfers angeordnet sind, wobei das von der Mikrospiegelvorrichtung reflektierte Licht von dem zweiten Optikmittel aus dem Scheinwerfer ausgekoppelt wird. Beispielsweise kann es sich bei dem zweiten Optikmittel um eine Projektionslinse oder ein Linsensystem handeln, mit der/dem das von der digitalen Mikrospiegelvorrichtung reflektierte Licht abgebildet wird.
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Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Draufsicht auf eine Mikrospiegelvorrichtung, bei der auf die Mikrospiegelvorrichtung auftreffendes Licht angedeutet ist;
- 2 eine schematische Seitenansicht der Mikrospiegelvorrichtung gemäß 1;
- 3 eine schematische Draufsicht auf eine gemäß dem Stand der Technik mit Licht beaufschlagte Mikrospiegelvorrichtung;
- 4 eine schematische Vorderansicht von Strahltransformationsmitteln, die eine erste Ausführungsform einer Lichtaustrittsfläche einer Lichtquelle eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers aufweisen;
- 5 eine schematische Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer Lichtaustrittsfläche einer Lichtquelle eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers;
- 6 eine schematische Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform einer Lichtaustrittsfläche einer Lichtquelle eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers.
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In den Figuren sind gleiche oder funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ein erstes der abgebildeten Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers umfasst Strahltransformationsmittel 7, die eine in 4 gezeigte vordere, rechteckige Lichteintrittsfläche 8 und eine in 4 gezeigte hintere, parallelogrammförmige Lichtaustrittsfläche 9 aufweisen. Die Strahltransformationsmittel 7 können beispielsweise eine Tiefe von 10 mm bis 20 mm aufweisen. Geringere oder größere Tiefen sind möglich.
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In die Lichteintrittsfläche 8 kann beispielsweise das von einer rechteckigen, nicht abgebildeten LED-Matrix ausgehende Licht eingekoppelt werden. Aufgrund einer geeigneten Tiefe der Strahltransformationsmittel 7 tritt aus der parallelogrammförmigen Lichtaustrittsfläche 9 das Licht vergleichsweise homogen über die Fläche verteilt aus. Die parallelogrammförmige Lichtaustrittsfläche 9 wird durch eine als erstes Optikmittel dienende Abbildungsoptik auf die aktive Fläche eines DMD-Chips abgebildet. Das von diesem reflektierte Licht wird von einer als zweites Optikmittel dienenden Projektionsoptik aus dem Scheinwerfer ausgekoppelt.
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Durch die von einer Rechteckform abweichende Gestalt der Lichtaustrittsfläche 9 der Strahltransformationsmittel 7 kann das Abbild der Lichtaustrittsfläche 9 die aktive Fläche der Mikrospiegelvorrichtung vollflächig ausleuchten, wobei gleichzeitig Lichtverluste bei der Ausleuchtung der Mikrospiegelvorrichtung reduziert oder vermieden werden.
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Ein zweites der abgebildeten Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers weist eine im Wesentlichen parallelogrammförmige Lichtaustrittsfläche 10 auf, die durch eine entsprechende Anordnung einer Mehrzahl von Austrittsflächen 11 von Lichtleitfasern gebildet wird (siehe 5). An den Eintrittsflächen der Lichtleitfasern kann beispielsweise das Licht von Leuchtdioden oder Laserdioden eingekoppelt werden. In dem abgebildeten Ausführungsbeispiel sind jeweils drei Austrittsflächen 11 nebeneinander und fünf Austrittsflächen 11 versetzt zueinander übereinander angeordnet.
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Es besteht durchaus die Möglichkeit, mehr oder weniger Austrittsflächen 11 in der Lichtaustrittsfläche 10 anzuordnen. Auch das Verhältnis der Anzahlen der nebeneinander und der übereinander angeordneten Austrittsflächen 11 kann anders gewählt werden. Auch das Maß der seitlichen Versetzung der übereinander angeordneten Austrittsflächen 11 kann variiert werden, so dass dadurch der Parallelogrammwinkel des Umrisses der Lichtaustrittsfläche 10 verändert wird.
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Die parallelogrammförmige Lichtaustrittsfläche 10 wird wie im ersten Ausführungsbeispiel durch eine als erstes Optikmittel dienende Abbildungsoptik auf die aktive Fläche eines DMD-Chips abgebildet. Das von diesem reflektierte Licht wird von einer als zweites Optikmittel dienenden Projektionsoptik aus dem Scheinwerfer ausgekoppelt.
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Auch durch die von einer Rechteckform abweichende Gestalt der Lichtaustrittsfläche 10 kann das Abbild der Lichtaustrittsfläche 10 die aktive Fläche der Mikrospiegelvorrichtung vollflächig ausleuchten, wobei gleichzeitig Lichtverluste bei der Ausleuchtung der Mikrospiegelvorrichtung reduziert oder vermieden werden.
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Ein drittes der abgebildeten Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers weist eine im Wesentlichen parallelogrammförmige Lichtaustrittsfläche 12 auf, die durch eine entsprechende Anordnung einer Mehrzahl von Leuchtdioden 13 mit quadratischem Umriss gebildet wird (siehe 6). In dem abgebildeten Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei Leuchtdioden 13 nebeneinander und drei Leuchtdioden 13 versetzt zueinander übereinander angeordnet. Dabei sind die quadratischen Umrisse der einzelnen Leuchtdioden 13 etwas verkippt, so dass zwei der Seiten des quadratischen Umrisses einer jeder der Leuchtdioden 13 parallel zu den Längsseiten des von der Austrittsfläche gebildeten Parallelogramms sind.
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Es besteht durchaus die Möglichkeit, mehr oder weniger Leuchtdioden 13 in der Lichtaustrittsfläche 12 anzuordnen. Auch das Verhältnis der Anzahlen der nebeneinander und der übereinander angeordneten Leuchtdioden 13 kann anders gewählt werden. Auch das Maß der seitlichen Versetzung der übereinander angeordneten Leuchtdioden 13 sowie der Verkippungswinkel der quadratischen Umrisse der einzelnen Leuchtdioden 13 können variiert werden, so dass dadurch der Parallelogrammwinkel des Umrisses der Lichtaustrittsfläche 12 verändert wird.
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Die parallelogrammförmige Lichtaustrittsfläche 12 wird wie im ersten und im zweiten Ausführungsbeispiel durch eine als erstes Optikmittel dienende Abbildungsoptik auf die aktive Fläche eines DMD-Chips abgebildet. Das von diesem reflektierte Licht wird von einer als zweites Optikmittel dienenden Projektionsoptik aus dem Scheinwerfer ausgekoppelt.
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Auch durch die von einer Rechteckform abweichende Gestalt der Lichtaustrittsfläche 12 kann das Abbild der Lichtaustrittsfläche 12 die aktive Fläche der Mikrospiegelvorrichtung vollflächig ausleuchten, wobei gleichzeitig Lichtverluste bei der Ausleuchtung der Mikrospiegelvorrichtung reduziert oder vermieden werden.
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In den in 5 und 6 abgebildeten Ausführungsbeispielen werden als lichtemittierende Abschnitte Leuchtdioden und Austrittsflächen von Lichtleitfasern verwendet. Es besteht jedoch durchaus die Möglichkeit andere lichtemittierende Abschnitte so anzuordnen, dass eine Lichtaustrittsfläche mit einem von einer Rechteckform abweichenden Umriss entsteht. Beispielsweise könnten dies Laserdioden und/oder Konvertermittel sein, die das von einer Laserdiode ausgehende Licht in Weißlicht umwandeln.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- digitale Mikrospiegelvorrichtung
- 2
- auf 1 auftreffendes Licht
- 3
- Mikrospiegel
- 4
- Abbild einer rechteckigen Lichtaustrittsfläche auf 1
- 5
- nicht mit Licht beaufschlagte Ecke von 1
- 6
- Teil des Lichts 2, der nicht auf 1 auftrifft
- 7
- Strahltransformationsmittel
- 8
- Lichteintrittsfläche
- 9
- Lichtaustrittsfläche
- 10
- Lichtaustrittsfläche
- 11
- Austrittsfläche einer Lichtleitfaser
- 12
- Lichtaustrittsfläche
- 13
- Leuchtdiode
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2015/0377446 A1 [0002]
