DE102017203891A1 - Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug (8) mit einem Lichtmodul (10), wobei das Lichtmodul (10) umfasst:
- eine Laserlichtquelle (1) zur Generierung von Laserlicht (L, L‘, L“), wobei die Laserlichtquelle (1) eine oder mehrere Laserdioden (101, 102, 103) umfasst,
- eine optische Einrichtung, auf welche das Laserlicht (L, L‘, L“) fällt und welche derart ausgestaltet ist, dass sie eine vorgegebene Symbolik (SY) im Umfeld des Kraftfahrzeugs (8) generiert, wobei die optische Einrichtung ein oder mehrere holographisch-optische Elemente (2) umfasst, welche für das Laserlicht (L, L‘, L“) im Wesentlichen nicht-absorbierend sind und welche dazu eingerichtet sind, zur Generierung der vorgegebenen Symbolik (SY) eine Interferenz des Laserlichts (L, L‘, L“) durch dessen Phasenmodulation zu bewirken,
- eine Aktorik zur Bewegung zumindest eines Teils des Lichtmoduls (10), wobei die Aktorik einen oder mehrere Aktoren (6) umfasst, und
- eine Steuereinrichtung (7), mit der die Aktorik im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung derart angesteuert wird, dass mittels der Aktorik die Position der vorgegebenen Symbolik (SY) relativ zum Kraftfahrzeug (8) und/oder die Form der vorgegebenen Symbolik (SY) verändert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein entsprechendes Kraftfahrzeug.
  • Aus dem Stand der Technik sind Ansätze bekannt, wonach Symbole mittels eines Lichtmoduls auf den Boden in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs projiziert werden. Dabei besteht das Problem, dass die Reichweite solcher Lichtmodule begrenzt ist. Ferner generieren solche Lichtmodule in der Regel Symbole, deren Position und Form statisch sind. Demzufolge eignen sich die mit diesen Lichtmodulen erzeugten Symbole nur eingeschränkt zur Fahrerassistenz bzw. zur Kommunikation mit anderen Verkehrsteilnehmern (z.B. als Warnsignale).
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Lichtmodul zu schaffen, mit dem eine gut wahrnehmbare Symbolik mit größerem Abstand vom Kraftfahrzeug generiert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die Beleuchtungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen PKW und ggf. auch einen LKW, vorgesehen. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst ein Lichtmodul, welches im Folgenden näher beschrieben wird. Gegebenenfalls kann die Beleuchtungsvorrichtung auch mehrere solcher Lichtmodule aufweisen. Das Lichtmodul beinhaltet eine Laserlichtquelle zur Generierung von Laserlicht, wobei die Laserlichtquelle eine oder mehrere Laserdioden umfasst. Die Leistung der jeweiligen Laserdioden liegt dabei vorzugsweise zwischen 200 mW und 300 mW, kann jedoch ggf. auch höher sein und bei bis zu 3 bis 4 Watt liegen. Vorzugsweise erzeugt die Laserlichtquelle ein oder mehrere kollimierte Strahlbündel aus Laserlicht.
  • Sofern im Folgenden und insbesondere in den Patentansprüchen Wechselwirkungen zwischen der Beleuchtungsvorrichtung und dem Kraftfahrzeug beschrieben werden, so ist dies immer dahingehend zu verstehen, dass die Wechselwirkung bei Anordnung bzw. Einbau der Beleuchtungsvorrichtung im Kraftfahrzeug auftritt. Die Komponenten der Beleuchtungsvorrichtung, die eine entsprechende Wechselwirkung mit dem Kraftfahrzeug bzw. Bauteilen des Kraftfahrzeugs haben, sind somit derart ausgestaltet, dass die Wechselwirkung bei Anordnung bzw. Einbau der Beleuchtungsvorrichtung im Kraftfahrzeug hervorgerufen wird.
  • Das Lichtmodul der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung beinhaltet eine optische Einrichtung, auf welche das mit der Laserlichtquelle generierte Laserlicht fällt und welche derart ausgestaltet ist, dass sie bei Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung im Kraftfahrzeug eine vorgegebene Symbolik im Umfeld des Kraftfahrzeugs, vorzugsweise am Boden, generiert. Die optische Einrichtung umfasst ein oder mehrere holographisch-optische Elemente, welche für das Laserlicht im Wesentlichen nicht-absorbierend sind und welche dazu eingerichtet sind, zur Generierung der vorgegebenen Symbolik eine Interferenz des Laserlichts durch dessen Phasenmodulation zu bewirken. Der Begriff „nicht-absorbierend“ ist dabei derart zu verstehen, dass das Laserlicht nach Passieren des oder der holographisch-optischen Elemente eine Intensität von 95% oder mehr und insbesondere von 99% oder mehr und besonders bevorzugt von 100% im Vergleich zur Intensität vor dem Passieren des oder der holographisch-optischen Elemente aufweist. Je nach Ausführungsform können die holographisch-optischen Elemente jeweils reflektierende oder transmissive Elemente sein.
  • Der obige Begriff der Symbolik ist derart zu verstehen, dass es sich hierbei um ein oder mehrere, durch einen Menschen wahrnehmbare Symbole handelt. Insbesondere sind die Symbole durch den Fahrer bzw. einen Insassen des Kraftfahrzeugs oder auch andere Verkehrsteilnehmer im Umfeld des Kraftfahrzeugs wahrnehmbar. In einer bevorzugten Variante umfasst die Symbolik einen oder mehrere Pfeile und/oder eine oder mehrere Linien. Je nach Ausgestaltung kann die Symbolik eine oder mehrere weiße und/oder eine oder mehrere farbige Symbole umfassen.
  • Der obige Begriff des Umfelds des Kraftfahrzeugs ist weit zu verstehen und kann insbesondere der Reichweite eines Fernlichts bzw. Abblendlichts des Scheinwerfers des Kraftfahrzeugs entsprechen. Wie weiter unten beschrieben, kann das Lichtmodul auch in einem Scheinwerfer des Kraftfahrzeugs verbaut sein. Falls die Symbolik dabei mit dem Scheinwerferlicht des Kraftfahrzeugs überlagert wird, ist sie derart hell, dass sie auch im Scheinwerferlicht noch sichtbar ist.
  • Das Lichtmodul der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung enthält ferner eine Aktorik zur Bewegung zumindest eines Teils des Lichtmoduls, wobei die Aktorik einen oder mehrere Aktoren für diese Bewegung umfasst. Darüber hinaus gehört zu dem Lichtmodul eine Steuereinrichtung, mit der die Aktorik im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung derart angesteuert wird, dass mittels der Aktorik die Position der vorgegebenen Symbolik relativ zum Kraftfahrzeug und/oder die Form der vorgegebenen Symbolik verändert werden. Die Veränderung der Position bzw. Form der Symbolik muss dabei nicht dauerhaft im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung erfolgen, sondern kann an einen bestimmten Betriebsmodus bzw. andere Bedingungen gekoppelt sein. Vorzugsweise ist die Steuerreinrichtung ferner derart ausgestaltet, dass sie das An- und Abschalten des Lichtmoduls steuert. Sollten in der Beleuchtungsvorrichtung mehrere Lichtmodule vorgesehen sein, können diese Lichtmodule gegebenenfalls eine einzelne gemeinsame Steuereinrichtung zur Steuerung ihrer Aktorik nutzen.
  • Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine dynamische Symbolik in einer Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mittels phasenmodulierender holographisch-optischer Elemente erzeugt wird. Solche holographisch-optischen Elemente sind an sich bekannt und zeichnen sich dadurch aus, dass die Strukturen zur Ablenkung des Lichts im Bereich von dessen Wellenlänge liegen, so dass Beugungseffekte auftreten. Erfindungsgemäß ist dabei sichergestellt, dass das Laserlicht bei Passieren der holographisch-optischen Elemente kohärent ist, so dass das Licht interferieren kann.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung weist den Vorteil auf, dass durch die Verwendung von phasenmodulierenden holographisch-optischen Elementen in Kombination mit einer gesteuerten Aktorik auf einfache Weise eine dynamisierte Lichtfunktion über eine Symbolik geschaffen wird, welche ihre Relativposition zum Kraftfahrzeug bzw. ihre Form verändert. Hierdurch wird die Symbolik sehr gut wahrnehmbar. Darüber hinaus ist auch eine ausreichende Helligkeit der Symbolik gewährleistet, da die holographisch-optischen Elemente für das Laserlicht im Wesentlichen nicht-absorbierend sind.
  • In einer bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung umfassen das oder die holographisch-optischen Elemente ein oder mehrere an sich bekannte diffraktive optische Elemente.
  • In einer weiteren Ausgestaltung liegt die Gesamtfläche der holographisch-optischen Elemente in Draufsicht zwischen 100 mm2 und 900 mm2, insbesondere zwischen 300 mm2 und 600 mm2. Durch die Verwendung solcher holographisch-optischen Elemente wird erreicht, dass das Laserlicht über einen flächigen Bereich verteilt wird, wodurch eine ausreichende Augensicherheit gewährleistet ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Lichtmodul derart ausgestaltet, dass das Laserlicht der Laserlichtquelle unter Zwischenschaltung von einer oder mehreren Lichtfasern zu der optischen Einrichtung gelenkt wird, wodurch ein flexibler Einbau des Lichtmoduls in der Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht wird. Nichtsdestotrotz ist es auch möglich, dass das Laserlicht ohne Zwischenschaltung solcher Lichtfasern zu der optischen Einrichtung gelenkt wird.
  • In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsvorrichtung neben dem Lichtmodul eine Lichteinrichtung, um eine vorgegebene Lichtverteilung zusätzlich zur Symbolik zu generieren. Mit anderen Worten erfolgt die Generierung der Symbolik gleichzeitig mit der Erzeugung der vorgegebenen Lichtverteilung. Die Beleuchtungsvorrichtung ist dabei vorzugsweise ein Scheinwerfer bzw. umfasst einen Scheinwerfer, wobei in diesem Fall die Lichteinrichtung dazu eingerichtet ist, als vorgegebene Lichtverteilung eine Abblendlicht- und/oder Fernlichtverteilung zu generieren. Nichtsdestotrotz ist es auch möglich, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Fahrzeugsignalleuchte, wie z.B. ein Rücklicht und/oder ein Bremslicht, umfasst. In diesem Fall ist die Lichteinrichtung dazu eingerichtet, als vorgegebene Lichtverteilung ein Lichtsignal zu generieren.
  • In einer bevorzugten Variante der obigen Ausführungsformen, die neben dem Lichtmodul eine Lichteinrichtung umfassen, ist bei angeschalteter Lichteinrichtung und angeschaltetem Lichtmodul die vorgegebene Symbolik mit der vorgegebenen Lichtverteilung überlagert. Die Symbolik ist somit derart ausgestaltet, dass sie trotz der zusätzlichen Lichtverteilung sichtbar wird und sich davon abhebt. Ist die Beleuchtungsvorrichtung ein Scheinwerfer, der weißes Scheinwerferlicht abstrahlt, hat die Symbolik vorzugsweise auch eine weiße Farbe. Strahlt die Beleuchtungsvorrichtung demgegenüber monochromatisches Licht ab, entspricht die Farbe der Symbolik vorzugsweise auch der Farbe dieses Lichts. Hierdurch werden gesetzliche Vorgaben berücksichtigt.
  • In einer weiteren Variante ist die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung derart ausgestaltet, dass das Lichtmodul ausschließlich bei angeschalteter Lichteinrichtung angeschaltet sein kann, was mit der Steuereinrichtung in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung erreicht werden kann. Auch mit dieser Variante werden entsprechende gesetzliche Vorgaben berücksichtigt.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung umfasst die optische Einrichtung zumindest einen Spiegel, auf den das Laserlicht nach Passieren des oder der holographisch-optischen Elemente fällt, wobei der zumindest eine Spiegel mittels zumindest eines vorgegebenen Aktors der Aktorik über die Ansteuerung durch die Steuereinrichtung bewegbar ist. Mit anderen Worten wird durch die Bewegung des Spiegels die Veränderung der Form bzw. Position der Symbolik erreicht. Mit einem solchen Spiegel kann sehr flexibel die Form bzw. Position der Symbolik beeinflusst werden.
  • In einer bevorzugten Variante der obigen Ausführungsform ist der zumindest eine vorgegebene Aktor dazu eingerichtet, im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung eine oszillierende Bewegung auszuführen, wobei der Weg der oszillierenden Bewegung die Form der vorgegebenen Symbolik beschreibt. Es wird somit mit einer oszillierenden Scanbewegung ein Muster abgefahren, welches der Form der vorgegebenen Symbolik entspricht. Die Frequenz der oszillierenden Bewegung ist vorzugsweise derart groß, dass die Bewegung nicht mehr durch das menschliche Auge wahrnehmbar ist. Vorzugsweise ist der Weg und/oder die Geschwindigkeit der oszillierenden Bewegung des zumindest einen Spiegels frei einstellbar. In diesem Sinne bildet der Spiegel einen Vektorscanner, der im Unterschied zu herkömmlichen Scannern beliebige Muster abfahren kann. Auf diese Weise kann sehr flexibel die Form der vorgegebenen Symbolik angepasst werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist zumindest ein vorbestimmter Aktor der Aktorik derart vorgesehen, dass er im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung über die Ansteuerung durch die Steuereinrichtung eine Relativbewegung, vorzugsweise eine oszillierende Relativbewegung, zwischen dem oder den holographisch-optischen Elementen und dem Laserlicht vor Passieren des oder der holographisch-optischen Elemente erzeugt, wodurch unterschiedliche holographisch-optische Strukturen, welches Bestandteil des oder der holographisch-optischen Elemente sind, im Wechsel angestrahlt werden. Hierdurch kann der Effekt eines bewegten Symbols bzw. eines Wechsels zwischen unterschiedlichen Symbolen erreicht werden.
  • Je nach Ausgestaltung der obigen Ausführungsform sind mit dem zumindest einen vorbestimmten Aktor ausschließlich das oder die holographisch-optischen Elemente oder ausschließlich die Laserlichtquelle oder sowohl das oder die holographisch-optischen Elemente als auch die Laserlichtquelle bewegbar.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, welche insbesondere einen Scheinwerfer darstellt, ist die Laserlichtquelle eine RGB-Laserlichtquelle, welche als Laserdioden eine Anzahl (d.h. eine oder mehrere) von roten Laserdioden, eine Anzahl (d.h. eine oder mehrere) von grünen Laserdioden und eine Anzahl (d.h. eine oder mehrere) von blauen Laserdioden umfasst. Als Wellenlänge für das Licht der einzelnen Laserdioden werden die üblicherweise in RGB-Lichtsystemen verwendeten Wellenlängen eingesetzt. Vorzugsweise hat das rote Laserlicht eine Wellenlänge zwischen 610 nm und 760 nm, das grüne Laserlicht eine Wellenlänge zwischen 500 nm und 750 nm und das blaue Laserlicht eine Wellenlänge zwischen 450 nm und 500 nm.
  • In der obigen Beleuchtungsvorrichtung mit RGB-Laserlichtquelle ist der Anzahl von roten Laserdioden eine erste holographisch-optische Struktur zugeordnet, auf welche (vorzugsweise ausschließlich) das rote Laserlicht der Anzahl von roten Laserdioden fällt, wohingegen der Anzahl von grünen Laserdioden eine zweite holographisch-optische Struktur zugeordnet ist, auf welche (vorzugsweise ausschließlich) das grüne Laserlicht der Anzahl von grünen Laserdioden fällt. Darüber hinaus ist der Anzahl von blauen Laserdioden eine dritte holographisch-optische Struktur zugeordnet, auf welche (vorzugsweise ausschließlich) das blaue Laserlicht der Anzahl von blauen Laserdioden fällt. Die erste, zweite und dritte holographisch-optische Struktur sind dabei Bestandteil des oder der holographisch-optischen Elemente. Das Lichtmodul ist in dieser Ausführungsform derart ausgestaltet, dass das rote, grüne und blaue Laserlicht nach Passieren der ersten, zweiten und dritten holographisch-optischen Struktur überlagert wird und hierdurch die Symbolik in Weißlicht generiert wird.
  • Sollte in der soeben beschriebenen Ausführungsform die Position bzw. Form der Symbolik über eine Relativbewegung zwischen dem oder den holographisch-optischen Elementen und dem Laserlicht vor Passieren derselben erzeugt werden, sind jeder Laserdiode vorzugsweise mehrere entsprechende erste bzw. zweite bzw. dritte holographisch-optische Strukturen zugeordnet, wobei das Laserlicht der jeweiligen Laserdioden gleichzeitig zwischen verschiedenen ersten bzw. zweiten bzw. dritten holographisch-optischen Strukturen wechselt.
  • In einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung umfasst die optische Einrichtung neben dem oder den holographisch-optischen Elementen ein oder mehrere weitere optische Elemente, die im Strahlengang des Laserlichts auf das oder die holographisch-optischen Elemente folgen, insbesondere eine oder mehrere Linsen und/oder Spiegel.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, Informationen von einer Umfeldsensorik und/oder einem Navigationssystem des Kraftfahrzeugs zu empfangen und in Abhängigkeit von diesen Informationen die Aktorik anzusteuern. Bei der Umfeldsensorik kann es sich z.B. um eine kamerabasierte Sensorik oder gegebenenfalls auch um eine Radar- und/oder Lidar-Sensorik oder eine Kombination verschiedener Sensoriken handeln.
  • In einer bevorzugten Variante der soeben beschriebenen Ausführungsform ist die Steuereinrichtung derart ausgestaltet, dass sie aus den Informationen der Umfeldsensorik den Fahrbahnverlauf vor dem Kraftfahrzeug ableitet und die Form der vorgegebenen Symbolik an den Fahrbahnverlauf anpasst, wobei die vorgegebene Symbolik vorzugsweise eine oder mehrere Linien umfasst, deren Form an die Krümmung des Fahrbahnverlaufs angepasst wird. Diese Variante der Erfindung wird vorzugsweise mit dem oben beschriebenen oszillierenden Spiegel kombiniert, bei dem der Weg der oszillierenden Bewegung die Form der vorgegebenen Symbolik beschreibt.
  • In einer weiteren Variante der Erfindung ist die Steuereinrichtung derart ausgestaltet, dass sie basierend auf den Informationen des Navigationssystems als vorgegebene Symbolik einen Abbiegehinweis ausgibt, wenn sich das Kraftfahrzeug einer Abzweigung auf einer Navigationsstrecke annähert, entlang der das Navigationssystem gerade navigiert. Dabei signalisiert der Abbiegehinweis die Weiterfahrt auf der Navigationsstrecke. Über die Steuerung der Aktorik mittels der Steuereinrichtung wird der Abbiegehinweis an dem Ort der Abzweigung angeordnet und diese Position wird bei Annäherung des Kraftfahrzeugs beibehalten. Der Abbiegehinweis verändert somit seine Relativposition zum Kraftfahrzeug, bleibt aber für den Fahrer des Kraftfahrzeugs statisch an der Abzweigung stehen. Hierdurch wird dem Fahrer des Kraftfahrzeugs bei Annäherung an die Abzweigung sehr intuitiv ein Navigationshinweis vermittelt.
  • In einer weiteren bevorzugten Variante ist die Steuereinrichtung derart ausgestaltet, dass das Lichtmodul angeschaltet wird, wenn ein oder mehrere Objekte, vorzugsweise ein oder mehrere Objekte unter einem Mindestabstand zum Kraftfahrzeug, durch die Umfeldsensorik detektiert werden. Die Beleuchtungsvorrichtung kann insbesondere in Kombination mit einem Fahrerassistenzsystem des Kraftfahrzeugs genutzt werden. Dabei kann die Symbolik z.B. mittels Linien vor dem Kraftfahrzeug die Breite der Fahrbahn anzeigen. Ebenso kann mittels der Symbolik eine Kollisionswarnung angezeigt werden, die bei Unterschreiten eines Abstands zu anderen Verkehrsteilnehmern die Insassen des Kraftfahrzeugs bzw. die anderen Verkehrsteilnehmer warnt.
  • Neben der oben beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, welches eine oder mehrere dieser Beleuchtungsvorrichtungen umfasst. Je nach Ausgestaltung kann es sich dabei um ein manuell gesteuertes Kraftfahrzeug, jedoch ggf. auch um ein autonom fahrendes Kraftfahrzeug handeln. Im Falle eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs dient die Symbolik vor allem zur Hinweisgebung bzw. Warnung anderer Verkehrsteilnehmer im Umkreis des autonom fahrenden Kraftfahrzeugs.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung, welche eine erste Variante eines Lichtmoduls in einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung zeigt;
    • 2 eine schematische Darstellung, welche eine zweite Variante eines Lichtmoduls in einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung zeigt;
    • 3 und 4 Draufsichten von oben auf Kraftfahrzeuge mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, wobei die Generierung unterschiedlicher Symboliken veranschaulicht wird.
  • Nachfolgend wird eine Variante der Erfindung anhand einer Beleuchtungsvorrichtung in der Form eines Frontscheinwerfers eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Der Frontscheinwerfer enthält in an sich bekannter Weise eine Lichteinrichtung, mit der das Abblendlicht und das Fernlicht generiert wird, wobei diese Lichteinrichtung in den Figuren nicht gezeigt ist. Zusätzlich zu dieser Lichteinrichtung ist in dem Scheinwerfer ein Lichtmodul verbaut, welches parallel zum Abblendlicht bzw. Fernlicht eine bestimmte Symbolik auf der Straße vor dem Kraftfahrzeug generieren kann.
  • 1 zeigt eine erste Variante eines solchen Lichtmoduls. Das Lichtmodul ist als Ganzes mit Bezugszeichen 10 bezeichnet und umfasst in der hier beschriebenen Ausführungsform eine Laserlichtquelle 1 mit drei Laserdioden 101, 102 und 103 sowie drei Kollimatorlinsen 3, 3' und 3". Bei der Laserdiode 101 handelt es sich um eine rote Laserdiode, bei der Laserdiode 102 um eine grüne Laserdiode und bei der Laserdiode 103 um eine blaue Laserdiode. Das Licht der jeweiligen Laserdioden ist durch von diesen Dioden ausgehende Pfeile angedeutet. Das Laserlicht der einzelnen Dioden wird zunächst durch die Kollimatorlinsen 3, 3' und 3" kollimiert. Die Kollimatorlinse 3 kollimiert dabei das rote Laserlicht der Laserdiode 101, die Kollimatorlinse 3' das grüne Laserlicht der Laserdiode 102 und die Kollimatorlinse 3" das blaue Laserlicht der Laserdiode 103. Die kollimierten Laserlichtbündel fallen anschließend auf das lediglich schematisch angedeutete transmissive holographisch-optische Element 2. Durch eine Strukturierung auf der unteren Seite des Elements wird dabei eine Phasenmodulation und eine Interferenz der einfallenden Laserbündel bewirkt.
  • In der hier beschriebenen Ausführungsform wird ein einzelnes durchgängiges holographisch-optisches Element 2 verwendet, welches entsprechende holographisch-optische Strukturen 201, 202, und 203 für die unterschiedlichen Laserlichtbündel aufweist. Auf die holographisch-optische Struktur 201 fällt dabei das rote Laserlichtbündel, auf die holographisch-optische Struktur 202 das grüne Laserlichtbündel und auf die holographisch-optische Struktur 203 das blaue Laserlichtbündel. In 1 ist das rote Laserlichtbündel nach Passieren der Struktur 201 mit Bezugszeichen L, das grüne Laserlichtbündel nach Passieren der Struktur 202 mit Bezugszeichen L' und das blaue Laserlichtbündel nach Passieren der Struktur 203 mit Bezugszeichen L“ bezeichnet.
  • Die Lichtbündel L, L‘ und L“ fallen zunächst auf einen verkippbaren Spiegel 5, wobei die Kippbewegung schematisch durch zwei Doppelpfeile DP angedeutet ist. Zur Erzeugung der Verkippung des Spiegels 5 wird ein lediglich schematisch angedeuteter Aktor 6 verwendet. Dabei können Spiegel und Aktor ein sog. MEMS-Bauteil bilden (MEMS = Micro Electro Mechanical System). In einem solchen Bauteil sind der Spiegel und der Aktor in einem gemeinsamen Chip integriert. Der Aktor 6 wird über eine lediglich schematisch angedeutete Steuereinrichtung 7 angesteuert, d.h. der Aktor bewegt den Spiegel 5 in Abhängigkeit entsprechender Steuersignale der Steuereinrichtung 7. In der hier beschriebenen Ausführungsform bildet der Spiegel 5 in Kombination mit dem Aktor 6 und der Steuereinrichtung 7 einen Vektorscanner, der eine oszillierende Bewegung des Spiegels ausführen kann, wobei die Form der oszillierenden Bewegung und deren Geschwindigkeit beliebig eingestellt werden können. Der Vektorscanner kann dabei auch langsame kontinuierliche Bewegungen ausführen und beliebige Kipppositionen im Rahmen der möglichen Verkippungen des Spiegels annehmen. Die an dem Spiegel 5 reflektierten Laserlichtbündel L, L‘ und L“ werden auf die Straße 4 vor dem Kraftfahrzeug geworfen.
  • Die Strukturen 201 bis 203 des holographisch-optischen Elements 2 sind derart ausgestaltet, dass die einzelnen Lichtbündel L, L‘ und L“ die gleiche Symbolik an der gleichen Stelle auf der Straße 4 erzeugen, so dass an dieser Stelle eine überlagerte Symbolik SY in weißer Farbe erscheint. Die Helligkeit der Symbolik ist dabei größer als die Helligkeit des Abblend- bzw. Fernlichts, so dass sich die Symbolik von dem Abblendlicht und Fernlicht abhebt und somit für den Fahrer des Kraftfahrzeugs bzw. für andere Verkehrsteilnehmer sichtbar wird. In der Ausführungsform der 1 wird das phasenmodulierte Laserlicht, das von dem Spiegel 5 reflektiert wird, direkt auf die Straße 4 geworfen. Gegebenenfalls können im Strahlengang nach dem Spiegel jedoch auch noch weitere optische Elemente, wie z.B. eine oder mehrere Linsen, vorgesehen sein.
  • In der Ausführungsform der 1 kann durch Veränderung der Verkippung des Spiegels 5 die Symbolik SY an unterschiedlichen Stellen positioniert werden und hierdurch dynamische Lichteffekte erzeugt werden. Die Symbolik kann jedoch gegebenenfalls auch durch eine vorgegebene Scanbewegung der drei überlagerten Lichtbündel L, L‘ und L“ erzeugt werden, wobei bei ausreichender Oszillationsfrequenz die Bewegung der Lichtbündel durch das menschliche Auge nicht mehr wahrgenommen werden kann. Auf diese Weise können als Symbolik z.B. Linien erzeugt werden, deren Krümmung in geeigneter Weise durch Veränderung der Scanbewegung des Spiegels 5 angepasst werden kann. Eine mittels einer Scanbewegung erzeugte Symbolik ist in der weiter unten beschriebenen 3 gezeigt.
  • 2 zeigt eine zweite Variante eines in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung verwendbaren Lichtmoduls 10. Der Aufbau der Laserlichtquelle 1 mit entsprechenden Laserdioden 101 bis 103 und Kollimatorlinsen 3' bis 3" entspricht dabei der Laserlichtquelle aus 1, so dass auf die dortigen Erläuterungen verwiesen wird. Im Unterschied zu 1 wird das holographisch-optische Element 2 nunmehr nicht lediglich aus drei holographisch-optischen Strukturen 201 bis 203, sondern aus einer Matrix aus insgesamt 15 holographisch-optischen Strukturen gebildet, wobei zur Veranschaulichung dieser Matrix das holographisch-optische Element 2 perspektivisch wiedergegeben ist. Das matrixförmige holographisch-optische Element enthält in der ersten Zeile fünf holographisch-optische Strukturen 201, die sich untereinander unterscheiden und lediglich durch das Laserlicht der roten Laserdiode 101 beleuchtbar sind. Demgegenüber umfasst die zweite Zeile der Matrix die fünf holographisch-optischen Strukturen 202, welche lediglich durch die grüne Laserdiode 102 beleuchtbar sind und sich untereinander unterscheiden. Analog umfasst die unterste Zeile der Matrix die fünf holographisch-optischen Strukturen 203, die sich untereinander unterscheiden und lediglich durch die blaue Laserdiode 103 beleuchtbar sind. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind nur einige holographisch-optischen Strukturen mit den Bezugszeichen 201, 202 und 203 bezeichnet.
  • In der Ausführungsform der 2 ist das holographisch-optische Element 2 mittels eines entsprechenden Aktors 6 bewegbar, der wiederum über eine Steuereinrichtung 7 ansteuerbar ist. Dabei kann das holographisch-optische Element 2 in horizontaler Richtung verschoben werden, wie durch den Pfeil P‘ angedeutet wird. Auf diese Weise kann die Laserlichtquelle unterschiedliche Spalten von holographisch-optischen Strukturen 201 bis 203 beleuchten. Bei der Beleuchtung einer entsprechenden Spalte von holographisch-optischen Strukturen wird eine Phasenmodulation der drei Laserlichtfarben bewirkt, woraufhin das rote Laserlichtbündel L, das grüne Laserlichtbündel L‘ und das blaue Laserlichtbündel L“ auf eine gemeinsame Stelle auf der Straße 4 gelenkt werden und dort zu einer weißen Symbolik SY überlagert werden. In 2 ist diese Überlagerung beispielhaft für die Beleuchtung der linken Spalte der holographisch-optischen Strukturen 201 bis 203 sowie der vierten Spalte von links der holographisch-optischen Strukturen angedeutet. Die holographisch-optischen Strukturen der einzelnen Spalten erzeugen jeweils die gleiche Symbolik SY, jedoch mit unterschiedlicher Position auf der Straße 4.
  • Mit der Ausführungsform der 2 kann ein Hin- und Herschalten der Symbolik SY zwischen verschiedenen Positionen auf der Straße 4 vor dem Kraftfahrzeug erreicht werden. Dabei kann gegebenenfalls auch eine periodische Bewegung des holographisch-optischen Elements 2 durchgeführt werden, so dass eine fortlaufende Veränderung der Position der Symbolik auf der Straße erreicht wird, wodurch die Symbolik durch den Fahrer oder andere Verkehrsteilnehmer besser wahrgenommen wird.
  • In der Ausführungsform der 2 wurde eine Relativbewegung zwischen der Laserlichtquelle 1 und dem holographisch-optischen Element 2 nur durch die Bewegung des holographisch-optischen Elements erzeugt. Nichtsdestotrotz ist es auch möglich, dass über einen anderen Aktor bzw. weiteren Aktoren diese Relativbewegung ausschließlich durch die Bewegung der Laserlichtquelle 1 oder durch gleichzeitige Bewegung der Laserlichtquelle 1 und des holographisch-optischen Elements 2 generiert wird.
  • 3 und 4 verdeutlichen beispielhaft, welche Arten von Symbolen mittels der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung generiert werden können. Beide Figuren zeigen dabei verschiedene Draufsichten auf ein Kraftfahrzeug 8, das auf einer rechten Fahrspur auf einer Fahrbahn fährt. Die Fahrtrichtung ist in 3 und 4 die Richtung nach oben. In beiden Figuren ist der rechte Fahrbahnrand mit Bezugszeichen FR, der linke Fahrbahnrand mit Bezugszeichen FL und der Mittelstreifen mit Bezugszeichen ML bezeichnet. Die einzelnen generierten Symboliken werden dabei durch ein erfindungsgemäßes Lichtmodul im linken Frontscheinwerfer und ein erfindungsgemäßes Lichtmodul im rechten Frontscheinwerfer des Kraftfahrzeugs 8 generiert.
  • 3 zeigt die Generierung einer Symbolik in der Form von zwei durchgezogenen Linien LI. Diese Symbolik wird mittels des scannenden Lichtmoduls der 1 generiert, wobei die Form der Linien durch die Scanbewegung des Scanspiegels gegeben ist. Wie man aus 3 erkennt, bilden die Linien LI den Verlauf der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug ab. Um dies zu erreichen, empfängt die Steuereinrichtung der entsprechenden Lichtmodule Sensorsignale von einer Umfeldsensorik des Kraftfahrzeugs 8, welche den zukünftigen Fahrbahnverlauf des Kraftfahrzeugs erfasst. Die Umfeldsensorik ist dabei vorzugsweise eine kamerabasierte Sensorik. Mittels der Sensorsignale der Umfeldsensorik werden dann die beiden Linien LI derart generiert, dass sie dem zukünftigen Fahrbahnverlauf folgen. Da der Fahrbahnverlauf in 3 gekrümmt ist, führt dies auch zu der Wiedergabe von gekrümmten Linien.
  • 4 zeigt ein Szenario, bei dem als Symbol ein Abbiegepfeil P an einer Abzweigung AB auf der Fahrbahn wiedergegeben wird. Dieser Pfeil wird vorzugsweise auch durch das Lichtmodul der 1 generiert, wobei in diesem Fall der Spiegel nicht oszilliert, sondern langsam seine Kippposition verändert. Der Pfeil P entspricht dabei der Symbolik, die sich aus der Überlagerung der drei Laserlichtbündel L, L‘ und L“ der 1 ergibt. Zur Veranschaulichung ist in 4 ferner das Licht der beiden Scheinwerfer dargestellt und mit entsprechenden Bezugszeichen SL bezeichnet.
  • In der Ausführungsform der 4 empfängt die Steuereinrichtung der entsprechenden Lichtmodule vom Navigationssystem des Kraftfahrzeugs 8 Informationen zur aktuell eingestellten Navigationsroute und der Position des Kraftfahrzeugs auf dieser Route. Dabei wird durch das Steuersystem erkannt, dass sich das Kraftfahrzeug der Abzweigung AB nähert und an der Abzweigung die Fahrt gemäß der Navigationsroute nach rechts fortgesetzt werden soll. Als Konsequenz wird an der Position der Abzweigung AB der Pfeil P nach rechts generiert. Bei weiterer Annäherung des Fahrzeugs an die Abzweigung AB wird dieser Pfeil mittels der Aktorik im Lichtmodul konstant an dieser Position gehalten. Mit anderen Worten wird eine Relativbewegung zwischen Pfeil P und Kraftfahrzeug 8 derart durchgeführt, dass der Pfeil P am Ort der Abzweigung AB liegenbleibt, bis das Fahrzeug die Abzweigung erreicht. Auf diese Weise wird dem Fahrer des Kraftfahrzeugs bei Annäherung an die Abzweigung intuitiv vermittelt, in welche Richtung er an der Abzweigung fahren muss.
  • Die im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere wird auf einfache Weise mittels eines oder mehrerer nicht-absorbierender holographisch-optischer Elementen eine vorgegebene Symbolik durch eine Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung im Umfeld des Kraftfahrzeugs generiert. Die holographisch-optischen Elemente bewirken dabei eine Phasenmodulation, ohne die Lichtamplitude durch Absorption zu verringern, so dass weitestgehend keine Lichtverluste auftreten. Mittels einer Laserlichtquelle wird dabei eine ausreichende Helligkeit der Symbolik gewährleistet. Darüber hinaus wird mittels einer Aktorik und einer Steuereinrichtung eine Dynamisierung der Symbolik dahingehend erreicht, dass die Symbolik ihre Form und/oder Position verändern kann. In besonders bevorzugten Ausführungsformen ist die Generierung der Symbolik an Informationen aus einem Navigationssystem bzw. einer Umfeldsensorik gekoppelt. Durch die Verwendung von Informationen eines Navigationssystems können z.B. dynamisch Abbiegehinweise an den Fahrer gegeben werden. Bei der Verwendung von Informationen einer Umfeldsensorik kann beispielsweise der Fahrbahnverlauf vor dem Kraftfahrzeug über die Symbolik angezeigt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Laserlichtquelle
    101, 102, 103
    Laserdioden
    2
    holographisch-optisches Element
    201, 202, 203
    holographisch-optische Strukturen
    3, 3', 3"
    Kollimatorlinsen
    4
    Straße
    5
    Spiegel
    6
    Aktor
    7
    Steuereinrichtung
    8
    Kraftfahrzeug
    L, L‘, L“
    Laserlichtbündel
    SY
    Symbolik
    DP
    Doppelpfeile
    FL, FR
    Fahrbahnränder
    ML
    Mittelstreifen
    LI
    Linien
    P, P‘
    Pfeile
    AB
    Abzweigung
    SL
    Scheinwerferlicht

Claims (15)

  1. Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug (8) mit einem Lichtmodul (10), wobei das Lichtmodul (10) umfasst: - eine Laserlichtquelle (1) zur Generierung von Laserlicht (L, L‘, L“), wobei die Laserlichtquelle (1) eine oder mehrere Laserdioden (101, 102, 103) umfasst, - eine optische Einrichtung, auf welche das Laserlicht (L, L‘, L“) fällt und welche derart ausgestaltet ist, dass sie eine vorgegebene Symbolik (SY) im Umfeld des Kraftfahrzeugs (8) generiert, wobei die optische Einrichtung ein oder mehrere holographisch-optische Elemente (2) umfasst, welche für das Laserlicht (L, L‘, L“) im Wesentlichen nicht-absorbierend sind und welche dazu eingerichtet sind, zur Generierung der vorgegebenen Symbolik (SY) eine Interferenz des Laserlichts (L, L‘, L“) durch dessen Phasenmodulation zu bewirken, - eine Aktorik zur Bewegung zumindest eines Teils des Lichtmoduls (10), wobei die Aktorik einen oder mehrere Aktoren (6) umfasst, und - eine Steuereinrichtung (7), mit der die Aktorik im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung derart angesteuert wird, dass mittels der Aktorik die Position der vorgegebenen Symbolik (SY) relativ zum Kraftfahrzeug (8) und/oder die Form der vorgegebenen Symbolik (SY) verändert werden.
  2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die holographisch-optischen Elemente (2) ein oder mehrere diffraktive optische Elemente umfassen.
  3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung neben dem Lichtmodul (10) eine Lichteinrichtung umfasst, um eine vorgegebene Lichtverteilung zusätzlich zur Symbolik (SY) zu generieren.
  4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung einen Scheinwerfer umfasst und die Lichteinrichtung dazu eingerichtet ist, als vorgegebene Lichtverteilung eine Abblendlicht- und/oder Fernlichtverteilung zu generieren, und/oder dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Fahrzeugsignalleuchte, insbesondere ein Rücklicht und/oder ein Bremslicht, umfasst und die Lichteinrichtung dazu eingerichtet ist, als vorgegebene Lichtverteilung ein Lichtsignal zu generieren.
  5. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei angeschalteter Lichteinrichtung und angeschaltetem Lichtmodul (10) die vorgegebene Symbolik (SY) mit der vorgegebenen Lichtverteilung überlagert ist.
  6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung zumindest einen Spiegel (5) umfasst, auf den das Laserlicht (L, L‘, L“) nach Passieren des oder der holographisch-optischen Elemente (2) fällt, wobei der zumindest eine Spiegel (5) mittels zumindest eines vorgegebenen Aktors (6) der Aktorik über die Ansteuerung durch die Steuereinrichtung (7) bewegbar ist.
  7. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine vorgegebene Aktor (6) dazu eingerichtet ist, im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung eine oszillierende Bewegung des zumindest einen Spiegels (5) auszuführen, wobei der Weg der oszillierenden Bewegung die Form der vorgegebenen Symbolik (SY) beschreibt.
  8. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Weg und/oder die Geschwindigkeit der oszillierenden Bewegung des zumindest einen Spiegels (5) frei einstellbar ist.
  9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein vorbestimmter Aktor (6) der Aktorik derart vorgesehen ist, der er im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung über die Ansteuerung durch die Steuereinrichtung (7) eine Relativbewegung, vorzugsweise eine oszillierende Relativbewegung, zwischen dem oder den holographisch-optischen Elementen (2) und dem Laserlicht (L, L‘, L“) vor Passieren des oder der holographisch-optischen Elemente (2) erzeugt, wodurch unterschiedliche holographisch-optische Strukturen (201, 202, 203), welche Bestandteil des oder der holographisch-optischen Elemente (2) sind, im Wechsel angestrahlt werden.
  10. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem zumindest einen vorbestimmten Aktor (6) ausschließlich das oder die holographisch-optischen Elemente (2) oder ausschließlich die Laserlichtquelle (1) oder sowohl das oder die holographisch-optischen Elemente (2) als auch die Laserlichtquelle (1) bewegbar sind.
  11. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserlichtquelle (1) eine RGB-Laserlichtquelle ist, welche als Laserdioden (101, 102, 103) eine Anzahl von roten Laserdioden (101), eine Anzahl von grünen Laserdioden (102) und eine Anzahl von blauen Laserdioden (103) umfasst, wobei der Anzahl von roten Laserdioden (101) eine erste holographisch-optische Struktur (201) zugeordnet ist, auf welche das rote Laserlicht (L) der Anzahl von roten Laserdioden (101) fällt, der Anzahl von grünen Laserdioden (102) eine zweite holographisch-optische Struktur (202) zugeordnet ist, auf welche das grüne Laserlicht (L‘) der Anzahl von grünen Laserdioden (102) fällt, und der Anzahl von blauen Laserdioden (103) eine dritte holographisch-optische Struktur (203) zugeordnet ist, auf welche das blaue Laserlicht der Anzahl von blauen Laserdioden (103) fällt, wobei die erste, zweite und dritte holographisch-optische Struktur (201, 202, 203) Bestandteil des oder der holographisch-optischen Elemente (2) sind, wobei das Lichtmodul (10) derart ausgestaltet ist, dass das rote, grüne und blaue Laserlicht (L, L‘, L“) nach Passieren der ersten, zweiten und dritten holographisch-optischen Struktur (201, 202, 203) überlagert wird und hierdurch die Symbolik (SY) in Weißlicht generiert wird.
  12. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (7) dazu eingerichtet ist, Informationen von einer Umfeldsensorik und/oder einem Navigationssystem des Kraftfahrzeugs (8) zu empfangen und in Abhängigkeit von diesen Informationen die Aktorik anzusteuern.
  13. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (7) derart ausgestaltet ist, dass sie aus den Informationen der Umfeldsensorik den Fahrbahnverlauf vor dem Kraftfahrzeug (8) extrahiert oder ermittelt und die Form der vorgegebenen Symbolik (SY) an den Fahrbahnverlauf anpasst, wobei die vorgegebene Symbolik (SY) vorzugsweise eine oder mehrere Linien (LI) umfasst, deren Form an die Krümmung des Fahrbahnverlaufs angepasst wird.
  14. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie basierend auf den Informationen des Navigationssystems als vorgegebene Symbolik (SY) einen Abbiegehinweis (P) ausgibt, wenn sich das Kraftfahrzeug (6) einer Abzweigung (AB) auf einer Navigationsstrecke annähert, entlang der das Navigationssystem gerade navigiert, wobei der Abbiegehinweis (P) die Weiterfahrt auf der Navigationsstrecke signalisiert und wobei der Abbiegehinweis (P) an dem Ort der Abzweigung (AB) angeordnet wird und diese Position bei Annäherung des Kraftfahrzeugs (8) beibehält.
  15. Kraftfahrzeug, umfassend eine oder mehrere Beleuchtungsvorrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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