DE102017204819A1

DE102017204819A1 - Scheinwerfer für ein Fahrzeug, Herstellungsverfahren für einen Scheinwerfer und Verfahren zum Beleuchten zumindest eines Teils einer Umgebung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102017204819A1
Application number: DE102017204819.0A
Authority: DE
Inventors: Gerald Franz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-03-22
Filing date: 2017-03-22
Publication date: 2018-09-27

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für ein Fahrzeug mit zumindest einem Spiegel (40), dessen Spiegelfläche (42) um mindestens eine Drehachse (44) verstellbar ist, und einem Konverter (46), auf dessen Lichtauftrefffläche (48) mindestens ein auf der Spiegelfläche (42) des Spiegels (40) auftreffender und mittels der Spiegelfläche (42) des Spiegels (40) reflektierter Lichtstrahl (L1 bis L5) so ausrichtbar ist, dass der von dem mindestens einen Lichtstrahl (L1 bis L5) angeregte Konverter (46) Licht abstrahlt, mittels welchem zumindest ein Teil einer Umgebung des Scheinwerfers beleuchtet ist, wobei der Scheinwerfer eine Relay-Optikeinrichtung (50) aufweist, welche derart ausgelegt und so angeordnet ist, dass der mindestens eine an der Spiegelfläche (42) des Spiegels (40) reflektierte Lichtstrahl (L1 bis L5) mittels der Relay-Optikeinrichtung (50) jeweils in einen senkrecht auf den Konverter (46) auftreffenden Lichtstrahl (L1' bis L5') umwandelbar ist. Ebenso betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für einen Scheinwerfer und ein Verfahren zum Beleuchten zumindest eines Teils einer Umgebung eines Fahrzeugs.

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für ein Fahrzeug. Ebenso betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für einen Scheinwerfer. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Beleuchten zumindest eines Teils einer Umgebung eines Fahrzeugs.
Stand der Technik
1a bis 1f zeigen eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Fahrzeuglichts und damit in eine Umgebung projizierte Lichtpunkte.
Das in 1a schematisch dargestellte herkömmliche Fahrzeuglicht umfasst einen Spiegel 10, dessen Spiegelfläche um eine Drehachse 12 verstellbar ist. Ein von einer nicht dargestellten Lichtquelle emittierter Lichtstrahl, welcher auf die Spiegelfläche des Spiegels 10 gerichtet ist, wird um einen mittels eines Verstellens der Spiegelfläche um die Drehachse 12 variierbaren/variierten Ablenkwinkel abgelenkt. Die in 1a eingezeichneten an der Spiegelfläche des Spiegels 10 reflektierten Lichtstrahlen L1 bis L5 geben Beispiele für den mittels des Verstellens der Spiegelfläche um die Drehachse 12 variierbaren/variierten Ablenkwinkel wieder, wobei der Lichtstrahl L1 um einen Ablenkwinkel von 12° (Grad), der Lichtstrahl L2 um einen Ablenkwinkel von 6° (Grad), der Lichtstrahl L3 um einen Ablenkwinkel von 0° (Grad), der Lichtstrahl L4 um einen Ablenkwinkel von -6° (Grad) und der Lichtstrahl L5 um einen Ablenkwinkel von - 12° (Grad) abgelenkt sind. Das herkömmliche Fahrzeuglicht der 1a hat auch einen Konverter 14, auf welchen die an der Spiegelfläche des Spiegels 10 abgelenkten Lichtstrahlen L1 bis L5 (nacheinander) treffen. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Ablenkwinkel treffen die Lichtstrahlen L1 bis L5 mit verschiedenen Auftreffwinkeln auf den Konverter 14. Die von den Lichtstrahlen L1 bis L5 in den Konverter 14 (nacheinander) angeregten Lichtpunkte/Lichtspots variieren deshalb in ihrer Größe und in ihrer Form (abhängig von ihrem jeweiligen Ablenkwinkel/Auftreffwinkel, bzw. abhängig von ihrer Position auf/in dem Konverter 14).
Die auf/in dem Konverter 14 (nacheinander) angeregten Lichtpunkte/Lichtspots werden mittels einer ersten Linse 16 und einer (der ersten Linse 16 nachgeordneten) zweiten Linse 18 in eine äußere Umgebung des herkömmlichen Fahrzeuglichts abgebildet. 1b bis 1f zeigen die in die äußere Umgebung abgebildeten Lichtpunkte/Lichtspots P1 bis P5, wobei erkennbar ist, dass der in 1b dargestellte Lichtpunkt P1 mit dem Ablenkwinkel von 12° (Grad), der in 1c dargestellte Lichtpunkt P2 mit dem Ablenkwinkel von 6° (Grad), der in 1d dargestellte Lichtpunkt P3 mit dem Ablenkwinkel von 0° (Grad), der in Fig. le dargestellte Lichtpunkt P4 mit dem Ablenkwinkel von -6° (Grad) und der in 1f dargestellte Lichtpunkt P5 mit dem Ablenkwinkel von - 12° (Grad) in ihrer Größe und ihrer Form signifikant variieren. Ein quadratisch gemittelter Radius (Route Mean Square Radius) beträgt 20,067 µm für den Lichtpunkt P1, 4,708 µm für den Lichtpunkt P2, 0,126 µm für den Lichtpunkt P3, 4,731 µm für den Lichtpunkt P4 und 20,066 µm für den Lichtpunkt P5. Auch ein geometrischer Radius variiert mit 36,377 µm für den Lichtpunkt P1, 9,863 µm für den Lichtpunkt P2, 0,165 µm für den Lichtpunkt P3, 9,907 µm für den Lichtpunkt P4 und 36,533 µm für den Lichtpunkt P5 signifikant. (Ein Balken 19 zeigt in 1b bis 1f jeweils eine Ausdehnung von 100 µm an.)
2a und 2b zeigen eine schematische Darstellung eines weiteren herkömmlichen Fahrzeuglichts und eine Lichtspotverteilung auf dessen Spiegelfläche.
Das in 2a schematisch dargestellte Fahrzeuglicht gemäß dem Stand der Technik hat ebenfalls einen Spiegel 20, dessen Spiegelfläche um eine Drehachse 22 verstellbar ist, wobei die an der Spiegelfläche reflektierten Lichtstrahlen S1 bis S5 auf einen Konverter 24 treffen. Auf/In dem Konverter 24 erzeugte Lichtpunkte/Lichtspots werden mittels einer ersten Linse 26 und einer (der ersten Linse 26 nachgeordneten) zweiten Linse 28 in eine Umgebung des herkömmlichen Fahrzeuglichts abgebildet. Im Unterschied zu dem zuvor beschriebenen Fahrzeuglicht gemäß dem Stand der Technik weist das herkömmliche Fahrzeuglicht der 2a mehrere Lichtquellen 30 auf, welche die Lichtstrahlen S1 bis S5 emittieren. Eine Justage der von den Lichtquellen 30 emittierten Lichtstrahlen S1 bis S5 erfolgt direkt auf den Konverter 24 so, dass die über den Spiegel 20 auf dem Konverter 24 weitergeleiteten Lichtstrahlen S1 bis S5 getrennt voneinander auftreffende Lichtpunkte/Lichtspots auf/in dem Konverter 24 bilden. 2b zeigt eine auf diese Weise auf der Spiegelfläche des Spiegels 20 bewirkte Lichtspotverteilung, wobei ein maximaler Durchmesser d_max der Spiegelflächen-Lichtspots P_S1 bis P_S5 der Lichtstrahlen S1 bis S5 auf der Spiegelfläche des Spiegels 20 größer als 1,5 mm ist.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft einen Scheinwerfer für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Herstellungsverfahren für einen Scheinwerfer mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und ein Verfahren zum Beleuchten zumindest eines Teils einer Umgebung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Vorteile der Erfindung
Durch die erfindungsgemäße Integration der Relay-Optikeinrichtung zwischen dem Spiegel und dem Konverter wird erreicht, dass der mindestens eine an einer Spiegelfläche des Spiegels reflektierte Lichtstrahl unabhängig von einem Ablenkwinkel, um welchen der mindestens eine Lichtstrahl mittels eines Verstellens der Spiegelfläche um die mindestens eine Drehachse abgelenkt ist, mit dem gleichen Auftreffwinkel auf den Konverter auftrifft. Eine Größe und eine Form des mittels des mindestens einen Lichtstrahls auf/in dem Konverter erzeugten Lichtpunkts/Lichtspots ist deshalb unabhängig von dem aktuellen Ablenkwinkel des mindestens einen Lichtstrahls, bzw. unabhängig von einer Position des mindestens einen Lichtpunkts/Lichtspots auf/in dem Konverter. Wie unten genauer erläutert wird, kann dies zum Bewirken einer gleichmäßigeren Beleuchtung zumindest eines Teils einer Umgebung des Scheinwerfers/des damit ausgestatteten Fahrzeugs genutzt werden. Außerdem erleichtert dies auch eine Justage von mindestens einer Lichtquelle, wie unten ebenfalls genauer ausgeführt ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Scheinwerfers ist die die Relay-Optikeinrichtung derart ausgelegt und so angeordnet, dass mindestens ein Spiegelflächen-Lichtspot des mindestens einen auf der Spiegelfläche des Spiegels auftreffenden Lichtstrahls jeweils in einen Konverter-Lichtspot auf der Lichtauftrefffläche des Konverters abgebildet ist. Anstelle einer Justage der mindestens einen Lichtquelle direkt auf den Konverter kann deshalb auch eine Justage der mindestens einen Lichtquelle auf die Spiegelfläche des Spiegels ausgeführt werden. Somit kann eine leichtere Justage nachteillos ausgeführt werden.
Beispielsweise kann die Relay-Optikeinrichtung eine plankonvexe Asphäre sein. Ebenso kann die Relay-Optikeinrichtung auch ein Hohlspiegel mit einer asphärisch geformten torischen Spiegelfläche sein. Somit können kostengünstige Optikeinrichtungen als die Relay-Optikeinrichtung eingesetzt werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die hier aufgezählten Relay-Optikeinrichtungen nur beispielhaft zu interpretieren sind.
Vorzugsweise ist der Konverter als reflektiver Konverter auf einem metallischen Träger aufgebracht. Durch die Verwendung des auf dem metallischen Träger aufgebrachten Konverters werden thermische Belastungen des Konvertermaterials während eines Betriebs des jeweiligen Scheinwerfers reduziert. Eine Beschädigung des Konverters aufgrund von zu hohen thermischen Belastungen muss damit nicht in Kauf genommen werden.
Der Scheinwerfer kann insbesondere ein Fernlicht sein. Eine Ausbildbarkeit des Scheinwerfers ist jedoch nicht auf Fernlichter limitiert.
Die vorausgehend beschriebenen Vorteile werden auch durch ein Ausführen eines korrespondierenden Herstellungsverfahrens für einen Scheinwerfer geschaffen. Es wird darauf hingewiesen, dass das Herstellungsverfahren gemäß den vorausgehend beschriebenen Ausführungsformen des Scheinwerfers weiterbildbar ist.
Vorzugsweise wird der Scheinwerfer mit mindestens einer Lichtquelle, welche während des Betriebs des Scheinwerfers dem mindestens einen auf der Spiegelfläche des Spiegels auftreffenden Lichtstrahl emittiert, ausgebildet, wobei mindestens eine Optikeinrichtung, mittels welcher der mindestens eine von der mindestens einen Lichtquelle emittierte Lichtstrahl auf die Spiegelfläche des Spiegels gerichtet wird, so justiert wird, dass ein jeweiliger Einfallswinkel des von der mindestens einen Lichtquelle emittierten Lichtstrahls an der Spiegelfläche des Spiegels gleich einem jeweils vorgegebenen Soll-Einfallswinkel ist. Eine derartige Justage ist selbst für mehrere Lichtquellen, wie beispielsweise mindestens vier Lichtquellen, vergleichsweise einfach ausführbar.
Die oben beschriebenen Vorteile gewährleisten auch ein Ausführen eines korrespondierenden Verfahrens zum Beleuchten zumindest eines Teils einer Umgebung eines Fahrzeugs. Das Verfahren zum Beleuchten zumindest eines Teils einer Umgebung eines Fahrzeugs ist gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen des Scheinwerfers weiterbildbar.
Figurenliste
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

1a bis 1f eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Fahrzeuglichts und damit in eine Umgebung projizierte Lichtpunkte;
2a und 2b eine schematische Darstellung eines weiteren herkömmlichen Fahrzeuglichts und eine Lichtspotverteilung auf dessen Spiegelfläche;
3a bis 3f eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Scheinwerfers und damit in eine Umgebung projizierte Lichtpunkte;
4a und 4b eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Scheinwerfers und eine Lichtspotverteilung auf dessen Spiegelfläche;
5 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für einen Scheinwerfer; und
6 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Beleuchten zumindest eines Teils einer Umgebung eines Fahrzeugs.

Ausführungsformen der Erfindung
3a bis 3f zeigen eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Scheinwerfers und damit in eine Umgebung projizierte Lichtpunkte.
Der in 3a schematisch dargestellte Scheinwerfer kann an einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Kraftfahrzeug, einem Schienenfahrzeug, einem Wasserfahrzeug und einem Luftfahrzeug eingesetzt sein/werden. Eine Verwendbarkeit des Scheinwerfers der 3a ist nicht auf einen bestimmten Fahrzeugtyp limitiert.
Der Scheinwerfer umfasst zumindest einen Spiegel 40, dessen Spiegelfläche 42 um mindestens eine Drehachse 44 verstellbar ist. Der Spiegel 40 kann insbesondere als Mikrospiegel ausgebildet sein. In dem Beispiel der 3a ist die Spiegelfläche 42 des Spiegels 40 lediglich um die einzige (senkrecht aus der Bildebene ragende) Drehachse 44 verstellbar. Alternativ kann für den Scheinwerfer jedoch auch ein Spiegeltyp verwendet werden, dessen Spiegelfläche um zwei zueinander geneigte (vorzugsweise senkrecht ausgerichtete) Drehachsen verstellbar ist. Des Weiteren kann als Ergänzung zu dem dargestellten Spiegel 40 der Scheinwerfer noch mit einem (nicht skizzierten) weiteren Spiegel, dessen Spiegelfläche um eine geneigt zu der Drehachse 44 (vorzugsweise senkrecht) ausgerichtete Drehachse verstellbar ist, so ausgebildet sein, dass mindestens ein an dem weiteren Spiegel reflektierter Lichtstrahl auf die Spiegelfläche 42 des Spiegels 40 trifft.
Der mittels der 3a schematisch wiedergegebene Scheinwerfer kann entweder mit einer eigenen Lichtquelle ausgestattet sein oder mit einer externen Lichtquelle zusammenwirken. Die jeweilige Lichtquelle kann beispielsweise ein Laser, insbesondere ein monochromatisch emittierender Laser, sein. Die in 3a eingezeichneten Lichtstrahlen L1 bis L5 sind von der gleichen Lichtquelle (deren Lichtstrahl auf der Spiegelfläche 42 des Spiegels 40 auftrifft) emittiert, jedoch aufgrund eines Verstellens der Spiegelfläche 42 des Spiegels 40 um die Drehachse 44 um unterschiedliche Ablenkwinkel abgelenkt, wobei der Lichtstrahl L1 um einen Ablenkwinkel von 12° (Grad), der Lichtstrahl L2 um einen Ablenkwinkel von 6° (Grad), der Lichtstrahl L3 um einen Ablenkwinkel von 0° (Grad), der Lichtstrahl L4 um einen Ablenkwinkel von -6° (Grad) und der Lichtstrahl L5 um einen Ablenkwinkel von -12° (Grad) abgelenkt sind.
Der Scheinwerfer der 3a hat auch einen Konverter 46, auf dessen Lichtauftrefffläche 48 die mittels der Spiegelfläche 42 des Spiegels 40 (nacheinander) reflektierten Lichtstrahlen L1 bis L5 ausrichtbar/ausgerichtet sind. Außerdem weist der Scheinwerfer eine Relay-Optikeinrichtung 50 auf, welche derart ausgelegt und so angeordnet ist, dass die an der Spiegelfläche 42 des Spiegels 40 (nacheinander) reflektierten Lichtstrahlen L1 bis L5 Lichtstrahl mittels der Relay-Optikeinrichtung 50 jeweils in einen senkrecht auf den Konverter 46 auftreffenden Lichtstrahl L1' bis L5' umwandelbar/umgewandelt sind.
Man kann eine Funktion der Relay-Optikeinrichtung 50 somit als eine „Übersetzung“ eines jeweiligen Ablenkwinkels der an der Spiegelfläche 42 des Spiegels 40 reflektierten Lichtstrahlen L1 bis L5 in eine Position der auf der Lichtauftrefffläche 48 des Konverters 46 auftreffenden Lichtstrahlen L1' bis L5' umschreiben. Unabhängig von dem jeweiligen Ablenkwinkel treffen die an der Spiegelfläche 42 des Spiegels 40 (nacheinander) reflektierten Lichtstrahlen L1 bis L5 deshalb als Lichtstrahlen L1' bis L5' mit dem gleichen Auftreffwinkel (insbesondere senkrecht) auf der Lichtauftrefffläche 48 des Konverters 46 auf. Man kann dies auch damit umschreiben, dass die Relay-Optikeinrichtung 50 einen senkrechten Einfall auf den Konverter 48 erzeugt. Somit muss eine Variation des Auftreffwinkels der auf der Lichtauftrefffläche 48 des Konverters 46 auftreffenden Lichtstrahlen L1' bis L5' mit deren Ablenkwinkel nicht in Kauf genommen werden.
Der in 3a schematisch dargestellte Konverter 46 kann auch als ein Fluoreszenzkonverter 46 bezeichnet werden. Während die auf der Lichtauftrefffläche 48 des Konverters 46 auftreffenden Lichtstrahlen L1' bis L5' lediglich mindestens eine (von der jeweiligen Lichtquelle emittierte) Ausgangswellenlänge aufweisen, bewirkt eine mittels des Konverters 46 bewirkte Konversion eine „Erzeugung“ von zusätzliche Wellenlängen. Beispielsweise wird mittels des Konverters 46 ein monochromatisches blaues Licht in weißes Licht umgewandelt. Aufgrund des mittels der Relay-Optikeinrichtung 50 bewirkten senkrechten Einfalls der Lichtstrahlen L1' bis L5' auf der Lichtauftrefffläche 48 des Konverters 46 müssen keine auftreffwinkelabhängigen Artefakte (wie z.B. auftreffwinkelabhängige Farbartefakte) bei der Konversion befürchtet werden. Ebenso muss keine auftreffwinkelabhängige „Verzerrungen“ der an/in dem Konverter 46 mittels der darauf auftreffenden Lichtstrahlen L1' bis L5' (nacheinander) erzeugten Lichtpunkte/Lichtspots in Kauf genommen werden.
Der von den Lichtstrahlen L1' bis L5' angeregte Konverter 46 strahlt Licht ab, mittels welchem zumindest ein Teil einer Umgebung des Scheinwerfers der 3a beleuchtet ist. Beispielhaft dienen in der Ausführungsform 3a eine erste Linse 52 und eine (der ersten Linse 52 nachgeordnete) zweite Linse 54 zum Abbilden des von dem Konverter 46 abgestrahlten Lichts in die Umgebung des Scheinwerfers. Die Ausstattung des Scheinwerfers mit den Linsen 52 und 54 als Sekundäroptikelemente 52 und 54 ist jedoch nur beispielhaft zu interpretieren.
3b bis 3f zeigen die in die äußere Umgebung (nacheinander) abgebildeten Lichtpunkte/Lichtspots P1 bis P5, wobei der in 3b dargestellte Lichtpunkt P1 mittels des (durch Verstellen der Spiegelfläche 42 um die Drehachse 44 bewirkten) Ablenkwinkels von 12° (Grad), der in 3c dargestellte Lichtpunkt P2 mittels des Ablenkwinkels von 6° (Grad), der in 3d dargestellte Lichtpunkt P3 mittels des Ablenkwinkels von 0° (Grad), der in Fig. le dargestellte Lichtpunkt P4 mittels des Ablenkwinkels von -6° (Grad) und der in 1f dargestellte Lichtpunkt P5 mittels des Ablenkwinkels von -12° (Grad) erzeugt sind. Ein quadratisch gemittelter Radius (Route Mean Square Radius) beträgt 13,405 µm für den Lichtpunkt P1, 3,508 µm für den Lichtpunkt P2, 0,029 µm für den Lichtpunkt P3, 3,508 µm für den Lichtpunkt P4 und 13,403 µm für den Lichtpunkt P5. Ein geometrischer Radius beträgt 26,690 µm für den Lichtpunkt P1, 7,839 µm für den Lichtpunkt P2, 0,056 µm für den Lichtpunkt P3, 7,835 µm für den Lichtpunkt P4 und 26,876 µm für den Lichtpunkt P5. (Ein Balken 56 zeigt in 3b bis 3f jeweils eine Ausdehnung von 100 µm an.)
Während die Reduzierung des quadratisch gemittelten Radius und des geometrischen Radius des Lichtpunkts P3 (und weiterer mittig liegender Lichtpunkte mit einem kleinen Betrag des Ablenkwinkels) ein Erscheinungsbild eines mittels der Lichtpunkte P1 bis P3 erzeugten Lichtmusters nicht/kaum beeinträchtigt, trägt die Reduzierung des quadratisch gemittelten Radius und des geometrischen Radius der Lichtpunkte P1 und P5 (und weiterer außen liegender Lichtpunkte mit einem großen Betrag des Ablenkwinkels) signifikant zur Verbesserung des Erscheinungsbilds des mittels der Lichtpunkte P1 bis P5 erzeugten Lichtmusters bei. Insbesondere eine Kontrastschärfe ist auf diese Weise steigerbar. Wie anhand der 3b bis 3f auch erkennbar ist, weist ein Maximum eines Streulichtindikators bei den Lichtpunkten P1 bis P5 nicht in verschiedene Richtungen.
Der in 3a schematisch dargestellte Scheinwerfer kann deshalb als ein hochaufgelöster Scheinwerfer bezeichnet werden. Das von dem Konverter 46 abgestrahlte Licht kann vorteilhaft auf eine Straße und/oder in eine Fahrszene abgebildet werden. Unerwünschte Helligkeitsänderungen oder unerwünschte Verzerrungen des abgestrahlten Lichts müssen nicht in Kauf genommen werden. Stattdessen sind eine gleichmäßige Fokussierung und eine gleichmäßige Bildschärfe des abgestrahlten Lichts sichergestellt. Der in 3a schematisch dargestellte Scheinwerfer eignet sich deshalb sehr vorteilhaft als Fernlicht.
In dem Beispiel der 3a ist die Relay-Optikeinrichtung 50 eine plankonvexe Asphäre 50 (bzw. eine plankonvexe asphärische Linse 50). Die plankonvexe Asphäre 50 ermöglicht in der Funktion einer F-Theta-Linse eine zur Strahlablenkung proportionale Position der auf der Lichtauftrefffläche 48 des Konverters 46 auftreffenden Lichtstrahlen L1' bis L5'.
Ein weiterer Vorteil des Scheinwerfers der 3a ist, dass die Relay-Optikeinrichtung 50 mindestens einen Spiegelflächen-Lichtspot des mindestens einen auf der Spiegelfläche 42 des Spiegels 40 auftreffenden Lichtstrahls L1 bis L5 jeweils in einen Konverter-Lichtspot auf der Lichtauftrefffläche 48 des Konverters 46 abbildet. Dies erleichtert eine Justage der Lichtstrahlen L1 bis L5, bzw. L1' bis L5', von dem Spiegel 40 auf den Konverter 46. Die Lichtstrahlen L1 bis L5, bzw. L1' bis L5', haben ihre „Strahltaille“ auf der Spiegelfläche 42 des Spiegels 40 und werden durch die Relay-Optikeinrichtung 50 auf dem Konverter 46 so abgebildet, dass die Justage nur einen vorteilhaften/richtigen Einfallswinkel des mindestens einen auf der Spiegelfläche 42 des Spiegels 40 auftreffenden Lichtstrahls sicherstellen muss. Dies reduziert auch einen Einfluss von thermischen Effekten und Fertigungstoleranzen auf das mittels des Scheinwerfers abgestrahlte Licht.
4a und 4b zeigen eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Scheinwerfers und eine Lichtspotverteilung auf dessen Spiegelfläche.
Auch der in 4a schematisch dargestellte Scheinwerfer weist die vorteilhafte Integration einer Relay-Optikeinrichtung 60 zwischen einen Spiegel/Mikrospiegel 62, dessen Spiegelfläche 64 und mindestens eine Drehachse 66 verstellbar ist, und einem Konverter/Fluoreszenzkonverter 68 auf. Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist der in 4a dargestellte Konverter 68 (mit seiner Lichtauftrefffläche 70) als reflektiver Konverter 68 auf einem metallischen Träger aufgebracht. Durch die Verwendung des auf dem metallischen Träger aufgebrachten Konverters 68 werden thermische Belastungen des Konvertermaterials während eines Betriebs des Scheinwerfers der 4a reduziert.
Auch die Relay-Optikeinrichtung 60 ist als eine reflektive Relay-Optikeinrichtung ausgebildet. Beispielsweise kann die Relay-Optikeinrichtung 60 ein Hohlspiegel mit einer asphärisch geformten torischen Spiegelfläche sein. Eine Ausbildbarkeit der Relay-Optikeinrichtung ist jedoch nicht auf einen bestimmten Optiktyp beschränkt.
Beispielhaft ist bei dem Scheinwerfer der 4a die Spiegelfläche 64 des Spiegels 62 lediglich um die einzige (senkrecht aus der Bildebene ragende) Drehachse 66 verstellbar. Alternativ kann der Scheinwerfer jedoch auch einen Spiegeltyp haben, dessen Spiegelfläche um zwei zueinander geneigte (vorzugsweise senkrecht ausgerichtete) Drehachsen verstellbar ist. Des Weiteren kann als Ergänzung zu dem dargestellten Spiegel 62 der Scheinwerfer noch einen (nicht dargestellten) weiteren Spiegel haben, dessen Spiegelfläche um eine geneigt zu der Drehachse 66 (vorzugsweise senkrecht) ausgerichtete Drehachse verstellbar ist, wobei mindestens ein an dem weiteren Spiegel reflektierter Lichtstrahl auf die Spiegelfläche 64 des Spiegels 62 trifft.
Der mit den optischen Elementen 60, 62 und 68 ausgestattet Scheinwerfer kann sowohl mit mindestens einer eigenen Lichtquelle ausgestattet sein als auch mit mindestens einer externen Lichtquelle zusammenwirken. Beispielhaft umfasst der Scheinwerfer der 4a mehrere Lichtquellen 72. Beispielsweise können mehrere Laser, insbesondere mehrere monochromatisch emittierende Laser, als Lichtquellen 72 eingesetzt sein. Die von den Lichtquellen 72 emittierten Lichtstrahlen S1 bis S5 treffen auf der Spiegelfläche 64 des Spiegels 62 auf. Mittels eines Verstellens der Spiegelfläche 64 des Spiegels 62 um die Drehachse 66 werden die Lichtstrahlen S1 bis S5 um einen zeitlich variierten Ablenkwinkel abgelenkt. Die durch den Spiegel 62 abgelenkten Lichtstrahlen S1 bis S5 „schreiben“ eine gewünschte Lichtverteilung auf die Lichtauftrefffläche 70 des Konverters 68. Die Lichtverteilung wird mittels mindestens einer Sekundäroptik 74 und 76 in eine Umgebung des Scheinwerfers, beispielsweise auf eine Straße oder in eine Fahrszene, abgebildet. Beispielhaft dienen in der Ausführungsform 4a eine erste Linse 74 und eine (der ersten Linse 74 nachgeordnete) zweite Linse 76 zum Abbilden des von dem Konverter 46 abgestrahlten Lichts in die Umgebung des Scheinwerfers. Die Ausstattung des Scheinwerfers mit den Linsen 74 und 76 als Sekundäroptikelemente 74 und 76 ist jedoch nicht notwendig.
Auch der in 4a schematisch dargestellte Scheinwerfer gewährleistet die oben beschriebenen Vorteile eines hochaufgelösten Scheinwerfersystems. Er kann deshalb vorteilhaft an einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Kraftfahrzeug, einem Schienenfahrzeug, einem Wasserfahrzeug oder einem Luftfahrzeug, eingesetzt sein/werden. Insbesondere als Fernlicht kann der Scheinwerfer gut verwendet werden.
Des Weiteren bildet auch die in 4a skizzierte Relay-Optikeinrichtung 60 mindestens einen Spiegelflächen-Lichtspot P_S1 bis P_S5 des mindestens einen auf der Spiegelfläche 64 des Spiegels 62 auftreffenden Lichtstrahls S1 bis S5 jeweils in einen Konverter-Lichtspot auf der Lichtauftrefffläche des Konverters 68 ab. (Die Spiegelflächen-Lichtspots P_S1 bis P_S5 sind in 4b dargestellt.) Insbesondere haben die auf den Konverter 68 gerichteten Lichtstrahlen S1 bis S5 ihre Strahltaille auf der Spiegelfläche 64 des Spiegels 62. Eine Justage der Lichtstrahlen S1 bis S5 muss deshalb nur einen guten Einfallswinkel auf der Spiegelfläche 64 des Spiegels 62 gewährleisten. Dies erleichtert die Justage der Lichtstrahlen S1 bis S5 signifikant.
Die in 4b dargestellten Spiegelflächen-Lichtspots P_S1 bis P_S5 haben einen maximaler Durchmesser d_max unter 0,5 mm. Deshalb haben Fertigungstoleranzen und thermische Effekte, wie beispielsweise eine thermische Ausdehnung der Spiegelfläche 64 des Spiegels 62, kaum einen Einfluss auf ein Erscheinungsbild des mittels des Scheinwerfers abgestrahlten Lichtmusters.
5 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für einen Scheinwerfer.
Mittels des nachfolgend beschriebenen Herstellungsverfahrens können beispielsweise die oben erläuterten Scheinwerfer hergestellt werden. Eine Ausführbarkeit des Herstellungsverfahrens ist jedoch nicht nur auf das Herstellen dieser Scheinwerfer limitiert.
In einem Verfahrensschritt St1 wird zumindest ein Spiegel derart in dem (späteren) Scheinwerfer angeordnet, dass eine Spiegelfläche des Spiegels während eines Betriebs des Scheinwerfers um mindestens eine Drehachse verstellbar ist. Der Spiegel kann auch um eine weitere Drehachse verstellbar in dem Scheinwerfer angeordnet werden. Ebenso kann auch der oben beschriebene weitere Spiegel in dem Scheinwerfer angeordnet werden.
In einem Verfahrensschritt St2 wird ein Konverter in dem (späteren) Scheinwerfer angeordnet, wobei mindestens ein während des Betriebs des Scheinwerfers auf der Spiegelfläche des Spiegels auftreffender und mittels der Spiegelfläche des Spiegels reflektierter Lichtstrahl auf eine Lichtauftrefffläche des Konverters so ausgerichtet wird, dass der von dem mindestens einen Lichtstrahl angeregte Konverter Licht abstrahlt, mittels welchem zumindest ein Teil einer Umgebung des Scheinwerfers beleuchtet wird. Außerdem wird in einem Verfahrensschritt St3 eine Relay-Optikeinrichtung derart in dem Scheinwerfer angeordnet, dass der mindestens eine während des Betriebs des Scheinwerfers an der Spiegelfläche des Spiegels reflektierte Lichtstrahl mittels der Relay-Optikeinrichtung jeweils in einen senkrecht auf den Konverter auftreffenden Lichtstrahl umgewandelt wird. Vorzugsweise wird die Relay-Optikeinrichtung derart angeordnet, dass während des Betriebs des Scheinwerfers mindestens ein Spiegelflächen-Lichtspot des mindestens einen auf der Spiegelfläche des Spiegels auftreffenden Lichtstrahls jeweils in einen Konverter-Lichtspot auf der Lichtauftrefffläche des Konverters abgebildet wird.
In einem optionalen Verfahrensschritt St4 wird der (spätere) Scheinwerfer noch mit mindestens einer Lichtquelle, welche während des Betriebs des Scheinwerfers den mindestens einen auf der Spiegelfläche des Spiegels auftreffenden Lichtstrahl emittiert, ausgebildet. Auf die Ausstattung des Scheinwerfers mit mindestens einer eigenen Lichtquelle kann jedoch häufig auch verzichtet werden.
Die Verfahrensschritte St1 bis St4 können in beliebiger Reihenfolge, zumindest teilweise zeitlich überlappend/gleichzeitig ausgeführt werden. Sofern der Verfahrensschritt St4 ausgeführt wird, wird vorzugsweise als Justage noch ein Verfahrensschritt St5 durchgeführt. In dem Verfahrensschritt St5 wird mindestens eine Optikeinrichtung, mittels welcher der mindestens eine von der mindestens einen Lichtquelle emittierte Lichtstrahl auf die Spiegelfläche des Spiegels gerichtet wird, so justiert, dass ein jeweiliger Einfallswinkel des von der mindestens einen Lichtquelle emittierten Lichtstrahls an der Spiegelfläche des Spiegels gleich einem jeweils vorgegebenen Soll-Einfallswinkel ist. Eine derartige Justage ist leicht ausführbar und realisiert die oben schon genannten Vorteile.
6 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Beleuchten zumindest eines Teils einer Umgebung eines Fahrzeugs.
Das Verfahren weist einen (oft wiederholt ausgeführten) Verfahrensschritt St10 auf, in welchem zumindest ein Spiegel, auf dessen Spiegelfläche mindestens ein Lichtstrahl auftrifft und mittels der Spiegelfläche des Spiegels reflektiert wird, um mindestens eine Drehachse verstellt wird. Die Spiegelfläche des Spiegels kann auch um zwei Drehachsen verstellt werden, bzw. es können zwei Spiegelflächen zweier Spiegel um die jeweils zugeordneten Drehachsen verstellt werden.
In einem Verfahrensschritt St11 wird der mindestens eine an der Spiegelfläche des Spiegels reflektierte Lichtstrahl auf einen Konverter so ausgerichtet, dass der von dem mindestens einen Lichtstrahl angeregte Konverter Licht abstrahlt, welches in zumindest den Teil der Umgebung des Fahrzeugs abgestrahlt wird. Das Ausrichten des mindestens einen an der Spiegelfläche des Spiegels reflektierten Lichtstrahls auf den Konverter erfolgt mittels einer Relay-Optikeinrichtung, wobei der mindestens eine an der Spiegelfläche des Spiegels reflektierte Lichtstrahl mittels der Relay-Optikeinrichtung jeweils in einen senkrecht auf den Konverter auftreffenden Lichtstrahl umgewandelt wird.
Somit schafft auch das hier beschriebene Verfahren die oben schon erläuterten Vorteile.

Claims

Scheinwerfer für ein Fahrzeug mit: zumindest einem Spiegel (40, 62), dessen Spiegelfläche (42, 64) um mindestens eine Drehachse (44, 66) verstellbar ist; und einem Konverter (46, 68), auf dessen Lichtauftrefffläche (48, 70) mindestens ein auf der Spiegelfläche (42, 64) des Spiegels (40, 62) auftreffender und mittels der Spiegelfläche (42, 64) des Spiegels (40, 62) reflektierter Lichtstrahl (L1 bis L5, S1 bis S5) so ausrichtbar ist, dass der von dem mindestens einen Lichtstrahl (L1 bis L5, S1 bis S5) angeregte Konverter (46, 68) Licht abstrahlt, mittels welchem zumindest ein Teil einer Umgebung des Scheinwerfers beleuchtet ist; gekennzeichnet durch eine Relay-Optikeinrichtung (50, 60), welche derart ausgelegt und so angeordnet ist, dass der mindestens eine an der Spiegelfläche (42, 64) des Spiegels (40, 62) reflektierte Lichtstrahl (L1 bis L5, S1 bis S5) mittels der Relay-Optikeinrichtung (50, 60) jeweils in einen senkrecht auf den Konverter (46, 68) auftreffenden Lichtstrahl (L1' bis L5') umwandelbar ist.
Scheinwerfer nach Anspruch 1, wobei die Relay-Optikeinrichtung (50, 60) derart ausgelegt und so angeordnet ist, dass mindestens ein Spiegelflächen-Lichtspot (P_S1 bis P_S5) des mindestens einen auf der Spiegelfläche (42, 64) des Spiegels (40, 62) auftreffenden Lichtstrahls (L1 bis L5, S1 bis S5) jeweils in einen Konverter-Lichtspot auf der Lichtauftrefffläche (48, 70) des Konverters (46, 68) abgebildet ist.
Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Relay-Optikeinrichtung (50) eine plankonvexe Asphäre (50) ist.
Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Relay-Optikeinrichtung (60) ein Hohlspiegel (60) mit einer asphärisch geformten torischen Spiegelfläche ist.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Konverter (68) als reflektiver Konverter (68) auf einem metallischen Träger aufgebracht ist.
Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Scheinwerfer ein Fernlicht ist.
Herstellungsverfahren für einen Scheinwerfer mit den Schritten: Anordnen zumindest eines Spiegels (40, 62) derart in dem Scheinwerfer, dass eine Spiegelfläche (42, 64) des Spiegels (40, 62) während eines Betriebs des Scheinwerfers um mindestens eine Drehachse (44, 66) verstellbar ist (St1); und Anordnen eines Konverters (46, 68) in dem Scheinwerfer, wobei mindestens ein während des Betriebs des Scheinwerfers auf der Spiegelfläche (42, 64) des Spiegels (40, 62) auftreffender und mittels der Spiegelfläche (42, 64) des Spiegels (40, 62) reflektierter Lichtstrahl (L1 bis L5, S1 bis S5) auf eine Lichtauftrefffläche (48, 70) des Konverters (46, 68) so ausgerichtet wird, dass der von dem mindestens einen Lichtstrahl (L1 bis L5, S1 bis S5) angeregte Konverter (46, 68) Licht abstrahlt, mittels welchem zumindest ein Teil einer Umgebung des Scheinwerfers beleuchtet wird (St2); gekennzeichnet durch den Schritt: Anordnen einer Relay-Optikeinrichtung (50, 60) derart in dem Scheinwerfer, dass der mindestens eine während des Betriebs des Scheinwerfers an der Spiegelfläche (42, 64) des Spiegels (40, 62) reflektierte Lichtstrahl (L1 bis L5, S1 bis S5) mittels der Relay-Optikeinrichtung (50, 60) jeweils in einen senkrecht auf den Konverter (46, 68) auftreffenden Lichtstrahl (L1' bis L5') umgewandelt wird (St3).
Herstellungsverfahren nach Anspruch 7, wobei die Relay-Optikeinrichtung (50, 60) derart angeordnet wird, dass während des Betriebs des Scheinwerfers mindestens ein Spiegelflächen-Lichtspot (P_S1 bis P_S5) des mindestens einen auf der Spiegelfläche (42, 64) des Spiegels (40, 62) auftreffenden Lichtstrahls (L1 bis L5, S1 bis S5) jeweils in einen Konverter-Lichtspot auf der Lichtauftrefffläche (48, 70) des Konverters (46, 68) abgebildet wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Scheinwerfer mit mindestens einer Lichtquelle (72), welche während des Betriebs des Scheinwerfers den mindestens einen auf der Spiegelfläche (42, 64) des Spiegels (40, 62) auftreffenden Lichtstrahl (L1 bis L5, S1 bis S5) emittiert, ausgebildet wird (St4), und wobei mindestens eine Optikeinrichtung, mittels welcher der mindestens eine von der mindestens einen Lichtquelle (72) emittierte Lichtstrahl (L1 bis L5, S1 bis S5) auf die Spiegelfläche (42, 64) des Spiegels (40, 62) gerichtet wird, so justiert wird, dass ein jeweiliger Einfallswinkel des von der mindestens einen Lichtquelle (72) emittierten Lichtstrahls (L1 bis L5, S1 bis S5) an der Spiegelfläche (42, 64) des Spiegels (40, 62) gleich einem jeweils vorgegebenen Soll-Einfallswinkel ist.
Verfahren zum Beleuchten zumindest eines Teils einer Umgebung eines Fahrzeugs mit den Schritten: Verstellen zumindest eines Spiegels (40, 62), auf dessen Spiegelfläche (42, 64) mindestens ein Lichtstrahl (L1 bis L5, S1 bis S5) auftrifft und mittels der Spiegelfläche (42, 64) des Spiegels (40, 62) reflektiert wird, um mindestens eine Drehachse (44, 66) (St10); wobei der mindestens eine an der Spiegelfläche (42, 64) des Spiegels (40, 62) reflektierte Lichtstrahl (L1 bis L5, S1 bis S5) auf einen Konverter (46, 68) so ausgerichtet wird, dass der von dem mindestens einen Lichtstrahl (L1 bis L5, S1 bis S5) angeregte Konverter (46, 68) Licht abstrahlt, welches in zumindest den Teil der Umgebung des Fahrzeugs abgestrahlt wird; gekennzeichnet durch den Schritt: Ausrichten des mindestens einen an der Spiegelfläche (42, 64) des Spiegels (40, 62) reflektierten Lichtstrahls (L1 bis L5, S1 bis S5) auf den Konverter (46, 68) mittels einer Relay-Optikeinrichtung (50, 60), wobei der mindestens eine an der Spiegelfläche (42, 64) des Spiegels (40, 62) reflektierte Lichtstrahl (L1 bis L5, S1 bis S5) mittels der Relay-Optikeinrichtung (50, 60) jeweils in einen senkrecht auf den Konverter (46, 68) auftreffenden Lichtstrahl (L1' bis L5') umgewandelt wird (Stil).