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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Ein solcher Kraftfahrzeugscheinwerfer ist aus der
DE 10 2016 112 617 B3 und der
AT 514967 A1 bekannt und weist ein Lichtmodul auf, das eine Lichtquelle, eine Licht der Lichtquelle bündelnde Primäroptik und eine Mehrzahl von Mikroprojektoren aufweist, von denen jeder jeweils eine Eingangslinse, eine Ausgangslinse und eine zwischen der Eingangslinse und der Ausgangslinse angeordnete Mikroblende aufweist. Die Primäroptik, die Eingangslinse, die Mikroblende und die Ausgangslinse jeweils eines Mikroprojektors sind so angeordnet, dass aus der Primäroptik austretendes Licht der Lichtquelle die Eingangslinse beleuchtet und aus der Eingangslinse austretendes Licht der Lichtquelle die Ausgangslinse beleuchtet.
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Bei eingeschalteter Lichtquelle erzeugt jeder Mikroprojektor eine Einzellichtverteilung, deren Form insbesondere von der Form der zwischen der Eingangslinse und der Ausgangslinse des Mikroprojektors angeordneten Mikroblende abhängt. Die Einzellichtverteilungen überlagern sich einander weitestgehend vollständig überlappend zu einer Gesamtlichtverteilung des Lichtmoduls.
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Die Form und Verteilung der Lichtintensitäten, die sich innerhalb der Gesamtlichtverteilung ergeben, sind durch die Formen der Mikroblenden festgelegt. Die Gesamthelligkeit kann zwar durch Steuerung des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstroms gesteuert beeinflusst werden. Die räumliche Verteilung der Helligkeiten, die sich zum Beispiel relativ zur Position eines Helligkeitsmaximums ergibt, ändert sich dadurch jedoch nicht. Die Form der Gesamtlichtverteilung ist daher statisch.
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Ein Vorteil der Verwendung von Mikroprojektoren besteht darin, dass diese kleine Brennweiten besitzen, was zu einer erwünschten Verringerung des Einbauraumbedarfs führt.
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Aus der
DE 10 2016 212 086 A1 ist ferner die Verwendung eines Mikrospiegelarrays zum Erzeugen von verschiedenen Lichtverteilungen bekannt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe eines Kraftfahrzeugscheinwerfers der eingangs genannten Art, der diese Vorteile aufweist und der darüber hinaus eine gesteuerte Veränderung der Form der Gesamtlichtverteilung und/oder der Intensitätsverhältnisse innerhalb der Gesamtlichtverteilung erlaubt.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung unterscheidet sich von dem eingangs angegebenen Stand der Technik dadurch, dass die Mikroblenden einzeln oder gruppenweise voneinander abweichende Formen besitzen, das Lichtmodul einen Spiegel aufweist, dessen Spiegelstellung im Lichtmodul veränderbar ist und der von der Lichtquelle her einfallendes Licht in Abhängigkeit von seiner Spiegelstellung auf verschiedene Eingangslinsen richtet, und dass die Lichtquelle synchron zur Änderung der Spiegelstellung einschaltbar und ausschaltbar ist, so dass vorbestimmte Eingangslinsen wiederholt beleuchtet werden, wobei die Ausschaltzeiten so kurz sind, dass sie vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden. Die Häufigkeit der Wiederholung ist also so groß, dass der menschliche Sehsinn an Stelle des Einschaltens und des Ausschaltens nur mittlere Helligkeiten einer von dem Mikroprojektor-Lichtmodul erzeugten Lichtverteilung wahrnimmt.
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Durch diese Merkmale können die Beiträge einzelner Mikroprojektoren zu einer von dem Lichtmodul erzeugten Gesamtlichtverteilung gesteuert eingeschaltet und ausgeschaltet werden. Ein bestimmter Mikroprojektor liefert dann einen Beitrag zu der Gesamtlichtverteilung, wenn zwei Voraussetzungen erfüllt sind: Erstens muss die Lichtquelle eingeschaltet sein, und zweitens muss sich der Spiegel in einer Spiegelstellung befinden, bei der er Licht der Lichtquelle auf die Eingangslinse des bestimmten Mikroprojektors richtet. In Verbindung mit dem Merkmal, dass verschiedene Mikroprojektoren verschiedene Blendenformen aufweisen und damit verschiedenartige Einzellichtverteilungen erzeugen, ergibt sich damit die Möglichkeit, die Gesamtlichtverteilung aus verschiedenartigen Einzellichtverteilungen zusammenzusetzen, was zu einer hohen Variabilität gezielt erzeugbarer Formen von Gesamtlichtverteilungen und Intensitätsverteilungen innerhalb einer Gesamtlichtverteilung führt.
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Alternativ könnte ein frei programmierbarer Vektorscanner verwendet werden, dessen Spiegel in programmierbarer Weise unterschiedlich lang auf individuelle Mikroprojektoren gerichtet werden kann, wobei die Lichtquelle synchron dazu eingeschaltet sein soll. Dadurch kann die Intensität, mit der diese Mikroprojektoren zur Gesamtlichtverteilung beitragen, vergrößert werden und es wird zeitweise nur die zu dieser Blende oder Blendengruppe gehörige Lichtverteilung erzeugt.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Spiegelstellung im Lichtmodul periodisch veränderbar ist und dass die Lichtquelle periodisch und synchron zur Änderung der Spiegelstellung einschaltbar und ausschaltbar ist.
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Bevorzugt ist auch, dass die Frequenz der periodischen Veränderung größer als 100 Hz ist.
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Weiter ist bevorzugt, dass ein Teil der Mikroblenden die Form einer Abblendlichtverteilung aufweist, ein weiterer Teil der Mikroblenden die Form einer Fernlichtverteilung aufweist, und noch ein weiterer Teil die Form einer Teilfernlichtverteilung aufweist. Dabei entspricht die Randkontur der Blende in beleuchteten Bereichen der Form einer den äußeren Rand der durch diese Blende erzeugten Lichtverteilung charakterisierenden Isoluxlinie.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass ein Teil der Mikroblenden die Form eines Symbols oder eines Teils eines Symbols aufweist, das eine Warnung oder einen Hinweis auf ein Verhalten des Kraftfahrzeuges wie ein Abbiegen oder ein Bremsen darstellt.
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Weiter ist bevorzugt, dass erste Mikroblenden eine Form erster Teilsymbole aufweisen, zweite Mikroblenden eine Form zweiter Teilsymbole aufweisen, und dritte Mikroblenden eine Form dritter Teilsymbole aufweisen. Bevorzugt ist auch, dass eine Gruppe von Mikroblenden, die gemeinsam eine Lichtverteilung bilden, mit höherer Widerholungsfrequenz beleuchtet werden wird als nicht zu Gruppe zugehörige Mikroblenden.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Lichtquelle separat ansteuerbare Teile aufweist, wobei ein erster Teil Licht einer ersten Farbe emittiert und ein zweiter Teil Licht einer zweiten Farbe emittiert, die von der ersten Lichtfarbe verschieden ist.
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Weiter ist bevorzugt, dass die Einzellichtquellen so betreibbar sind, dass sich ihre Lichtfarben additiv zu weißem Licht überlagern.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass der Spiegel ein sich kontinuierlich drehender Spiegel ist. Ein Polygonspiegel ist beispielsweise in einer anderen Anwendung aus der
DE 10 2005 043 594 A1 bekannt.
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Bevorzugt ist auch, dass der Spiegel einen elektromotorischen Antrieb oder einen Galvanometerantrieb aufweist oder ein scanning MEMS ist.
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Weiter ist bevorzugt, dass der Spiegel ein Bestandteil eines freiprogrammierbaren Vektorscanners oder eines Rasterscanners ist. Ein Laserscanner ist beispielsweise in einer anderen Anwendung aus der
DE 10 2014 214 522 A1 bekannt.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass der Spiegel ein Bestandteil eines Rasterscanners ist, der zwei orthogonal drehbare stehende Plan- oder Polygonspiegel aufweist, die von je einem Galvanometerantrieb oder Elektromotor angetrieben werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Unteransprüchen. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigen, jeweils in schematischer Form:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugscheinwerfers mit einem Mikroprojektoren aufweisenden Lichtmodul;
- 2 einen einzelnen Mikroprojektor eines Lichtmoduls aus der 1;
- 3 ein Beispiel einer Anordnung von Mikroprojektoren eines Lichtmoduls;
- 4 ein Beispiel einer Matrix von Mikroblenden;
- 5 ein weiteres Beispiel einer Matrix von Mikroblenden; und
- 6 eine Lichtquelle, mit der verschiedene Lichtfarben erzeugt werden können.
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Im Einzelnen zeigt die 1 einen Kraftfahrzeugscheinwerfer 10 mit einem Gehäuse 12, das eine Lichtaustrittsöffnung aufweist, die von einer transparenten Abdeckscheibe 14 abgedeckt wird.
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Im Inneren des Gehäuses 12 befindet sich ein Lichtmodul 16. Das Lichtmodul 16 weist eine Lichtquelle 18, eine Licht der Lichtquelle 18 bündelnde Primäroptik 20 und eine Mehrzahl von n Mikroprojektoren 22.i auf. Dabei ist i ein Zählindex, der im Ausführungsbeispiel der 1 von 1 bis n = 5 läuft. Jeder Mikroprojektor 22.i weist eine Eingangslinse 24.i, eine Ausgangslinse 26.i und eine zwischen der Eingangslinse 24.i und der Ausgangslinse 26.1 angeordnete Mikroblende 28.i auf.
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Darüber hinaus weist das Lichtmodul 16 ein Steuergerät 30 und einen Spiegel 32 auf, dessen Spiegelstellung im Lichtmodul 16 veränderbar ist und der von der Lichtquelle 18 her einfallendes Licht 34 in Abhängigkeit von seiner Spiegelstellung auf verschiedene Eingangslinsen 24.i richtet.
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Zur gesteuerten Veränderung der Spiegelstellung dient ein Spiegelstellglied 36, das von dem Steuergerät 30 über eine elektrische Verbindung 38 ansteuerbar ist. Die Lichtquelle 18 ist über eine weitere elektrische Verbindung 40 von dem Steuergerät 30 ansteuerbar. Ggf. dient die elektrische Verbindung zusätzlich zur Rückmeldung einer Spiegelstellung an das Steuergerät 30.
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Die Primäroptik 20, die Eingangslinse 24.1, die Mikroblende 28.i und die Ausgangslinse 26.i jeweils eines Mikroprojektors 22.i sind jeweils so angeordnet, dass aus der Primäroptik 20 austretendes Licht der Lichtquelle 18 die Eingangslinse 24.i beleuchtet und aus der Eingangslinse 24.i austretendes Licht der Lichtquelle 18 die Ausgangslinse 26.i beleuchtet.
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Die Mikroblenden 28.i weisen einzeln oder gruppenweise voneinander abweichende Formen auf, was weiter unten mit Bezug auf die 4 und 5 noch näher erläutert wird. Die Mikroblenden 28.i können je nach Ausgestaltung alle unterschiedlich sein, zum Beispiel in dem Fall, dass ein freiprogrammierbarer Vektorscanner zur Erzeugung von Symbolen verwendet wird. Die Mikroblenden können auch gruppenweise gleich sein, um die Strahlführung zu vereinfachen und die Effizienz zu erhöhen.
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1 zeigt eine Situation, in der von der Lichtquelle 18 her auf den Spiegel 32 einfallendes Licht 34 von diesem auf die Eingangslinse 24.i eines i-ten Mikroprojektors 22.i gerichtet wird. Der Spiegel 32 ist zum Beispiel ein rotierender Polygonspiegel, d.h. ein rotierendes, mehreckiges (hier dreieckiges) Prisma mit spiegelnden Seitenflächen, die sich in der 1 senkrecht zur Zeichnungsebene erstrecken, wobei das Prisma eine vom Spiegelstellglied 36 angetriebene Drehbewegung um eine zur Zeichnungsebene senkrechte Drehachse ausführt. Die Drehachse ist allgemein senkrecht zur Ebene, in der die Strahllenkung erfolgt. Dies ist im Fall der 1 die Zeichnungsebene.
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Im Fall des rechtsdrehenden Spiegels 32 fällt der Strahl nacheinander auf die Eingangslinse von jedem der Mikroprojektoren 22.i. Die Drehbewegung des Spiegels 32 wird zum Beispiel von einem Elektromotor als Spiegelstellglied 36 angetrieben. Das Spiegelstellglied 36 wird von dem Steuergerät 30 gesteuert. Das Steuergerät 30 ist dazu eingerichtet, insbesondere dazu programmiert, die Spiegelstellung durch Ansteuerung des Spiegelstellgliedes 36 zu steuern und synchron dazu die Lichtquelle 18 einzuschalten und auszuschalten.
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Durch die Drehbewegung des rotierenden Spiegels 32 kann jeder Mikroprojektor 22.i bei jeder Umdrehung des rotierenden Spiegels 32 mehrfach kurzzeitig beleuchtet werden (wenn die Lichtquelle eingeschaltet ist). Die Steuerung der Lichtquelle 18 erfolgt durch das Steuergerät 30 in einer durch eine Programmierung des Steuergeräts 30 vorbestimmten Weise so, dass vorbestimmte Eingangslinsen wiederholt beleuchtet werden, wobei die Häufigkeit der Wiederholung so groß ist, dass der menschliche Sehsinn an Stelle des Einschaltens und des Ausschaltens nur mittlere Helligkeiten einer von dem Mikroprojektor-Lichtmodul 16 erzeugten Lichtverteilung wahrnimmt. Diese Bedingung ist zum Beispiel dann erfüllt, wenn die die Häufigkeit, mit der eine Eingangslinse eines Mikroprojektors beleuchtet wird, größer als 100 pro Sekunde ist.
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Die Lichtquelle 18 ist zum Beispiel eine Halbleiterlichtquelle wie eine Leuchtdiode oder Laserdiode oder eine Gruppe solcher Halbleiterlichtquellen. Halbleiterlichtquellen lassen sich mit einer ausreichend hohen Frequenz ein- und ausschalten.
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Die Primäroptik 20 ist im dargestellten Beispiel ein refraktives optisches Element in Form einer Linse, die das vom Spiegel 32 her einfallende Licht parallel ausrichtet. Die Primäroptik 20 kann auch ein nur reflektierendes optisches Element, also zum Beispiel ein spiegelnd beschichteter Reflektor, oder ein lichtbrechendes und reflektierendes katadioptrisches optisches Element sein.
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Die Primäroptik 20 kann auch mehrere optische Elemente aufweisen.
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In der 1 ist unterhalb des Kraftfahrzeugscheinwerfers 10 ein räumliches Koordinatensystem dargestellt, das von der optischen Achse O des Kraftfahrzeugscheinwerfers 10, einer Horizontalen H und einer Vertikalen V definiert wird. Die Richtung der optischen Achse O ist die Hauptabstrahlrichtung des Lichtmoduls 16. Die optischen Achsen der einzelnen Mikroprojektoren 22.i sind zu der Hauptabstrahlrichtung parallel.
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Im Inneren jedes Mikroprojektors 22.i ergibt sich als Folge der durch die Lichtquelle 18 und die Primäroptik 20 erfolgenden Beleuchtung der Eingangslinsen 24.i zwischen seiner Eingangslinse 24.i und seiner Ausgangslinse 26.i eine innere Lichtverteilung, die von der Ausgangslinse 26.i als äußere Einzellichtverteilung in das Vorfeld des Lichtmoduls 16 abgebildet wird. Bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung des Kraftfahrzeugscheinwerfers 10 liegt das Vorfeld zum Beispiel auf der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug.
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2 zeigt einen einzelnen Mikroprojektor 22.i des Lichtmoduls 16. Vereinfachend zeigt 2 insbesondere drei Lichtstrahlen 34.1, 34.2, 34.3, die von der Primäroptik 20 kommend auf die Eingangslinse 24.i einfallen. Die Mikroblende 28.i jedes Mikroprojektors 22.i weist einen transparenten Teil und einen intransparenten Teil auf. Die transparenten Teile sind zum Beispiel als Ausnehmungen in einer Blendenfolie aus Metall verwirklicht.
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Die intransparenten Teile sind Teile der Blendenfolie. Die Dicke (Wandstärke) der Blendenfolie beträgt bei den bekannten Mikroprojektoren zum Beispiel 1/10 mm. Licht 34 der Lichtquelle 18, das auf einem undurchsichtigen Teil der Mikroblende 28.i fällt, wird dort absorbiert. Ein Teil des Lichtes kann auch in Richtung zur Lichtquelle 18 zurückgestreut werden.
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Die beiden oberen Lichtstrahlen 34.1 und 34.2 passieren die Mikroblende 28.i und werden von der Ausgangslinse 26.i in das Vorfeld des Lichtmoduls 16 gerichtet, zu dem der Mikroprojektor 22.i gehört. Licht 34 der Lichtquelle 18, das durch den transparenten Teil eines einzelnen Mikroprojektors 22.i hindurchtritt, wird daher in das Vorfeld abgestrahlt und erzeugt dort eine Einzellichtverteilung in Form eines Bildes der inneren Lichtverteilung.
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Der untere Strahl 34.3 trifft dagegen auf einen undurchsichtigen Teil der Mikroblende 28.i auf. Dieser Strahl wird von der Mikroblende 28.i absorbiert und geht daher für die zu erzeugende Gesamtlichtverteilung verloren. Eine in die innere Lichtverteilung hineinragende Kante der Mikroblende 28.i, beziehungsweise einer Ausnehmung der Blendenfolie, erscheint in der äußeren Einzellichtverteilung als Hell-Dunkel-Grenze. Insgesamt ergibt sich eine äußere Gesamtlichtverteilung des Lichtmoduls 16 dann als Ergebnis einer Überlagerung der von sämtlichen Mikroprojektoren 22.i erzeugten Einzellichtverteilungen im Vorfeld des Lichtmoduls 16, da die Mikroprojektoren 22.i alle die gleiche Hauptabstrahlrichtung aufweisen. Auf einer senkrecht zur optischen Achse vor dem Kraftfahrzeug liegenden Schirmfläche liegen die Einzellichtverteilungen einander überlagernd aufeinander.
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3 zeigt ein Beispiel einer Anordnung von Mikroprojektoren 22.i eines Lichtmoduls 16. Die einzelnen Mikroprojektoren 22.i sind dabei in Zeilen nebeneinander und in Spalten übereinander angeordnet. Die Zahl der Mikroprojektoren in einer Zeile kann für alle Zeilen gleich sein, wie es die 2 zeigt, die eine matrixartige Anordnung mit k Zeilen und 1 Spalten zeigt, wobei jeder Mikroprojektor ein Matrixelement darstellt.
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Voneinander verschiedene Zeilen können aber auch verschieden viele Mikroprojektoren aufweisen. Dies gilt analog für die Zahl der Mikroprojektoren in den Spalten. Die Zahl der Mikroprojektoren in einer Spalte kann für alle Spalten gleich sein, wie es die 3 zeigt. Voneinander verschiedene Spalten können aber auch verschieden viele Mikroprojektoren aufweisen. Die einzelnen Mikroprojektoren 22.i sind so aufgebaut, wie es oben unter Bezug auf die 1 erläutert worden ist. Die Darstellung der Eingangslinsen und Ausgangslinsen als Quader ist als schematische Darstellung zu verstehen. Die optischen wirksamen brechenden Flächen sind in der Regel im Raum gekrümmte Flächen.
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4 zeigt eine Matrix von Mikroblenden 28i. Die Matrix weist einen linken Bereich 42, einen mittleren Bereich 44 und einen rechten Bereich 46 auf. Die drei Bereiche 42, 44, 46 unterscheiden sich dadurch, dass die transparenten Teile der Mikroblenden unterschiedliche Formen besitzen. Im linken Bereich 42 besitzen die transparenten Teile eine Teilfernlichtform, die sich durch eine zum Teil horizontale Hell-Dunkel-Grenze und eine zum Teil vertikale Hell-Dunkel-Grenze 50 auszeichnet. Im mittleren Bereich 44 besitzen die transparenten Teile eine Fernlichtform, die keine scharfe Hell-Dunkel-Grenze aufweist. Der im dargestellten Beispiel elliptische Rand wird nicht als scharfe Hell-Dunkel-Grenze abgebildet, weil er bereits außerhalb des Fokalbereichs des jeweiligen Mikroprojektors, also außerhalb des Fokalbereichs von dessen Eingangslinse und/oder Ausgangslinse liegt. Im rechten Bereich 46 besitzen die transparenten Teile der Mikroblenden eine Abblendlichtform, die sich durch eine zum Teil horizontale Hell-Dunkel-Grenze 48 und eine zum Teil schräg verlaufende Hell-Dunkel-Grenze 52 auszeichnet. Zum Erzeugen einer Lichtverteilung wird die Spiegelstellung des Spiegels 32 synchron mit einem Einschalten und Ausschalten der Lichtquelle 18 so verändert, dass vorbestimmte Eingangslinsen und damit auch vorbestimmte Mikroblenden wiederholt durch an dem Spiegel 32 reflektiertes Licht 34 der Lichtquelle 18 beleuchtet werden.
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Lichtverteilungen können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf verschiedene Arten und Weisen erzeugt werden. Bei einer bevorzugten ersten Art und Weise erfolgt eine vordefinierte Ausleuchtung der Blendenebene einzelner Mikroprojektoren. Die Lichtverteilung wird in der Blendenebene durch die Eingangslinse (vor-)geformt und durch die zugeordnete Mikroblende beschnitten.
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Bei einer zweiten Art und Weise erfolgt eine homogene Ausleuchtung der Blendenebene einzelner Mikroprojektoren, wobei die beleuchteten Mikroblenden einzeln oder gruppenweise unterschiedliche Formen besitzen. Die Gesamtlichtverteilung ergibt sich dann aus der Überlagerung der von den einzelnen Mikroprojektoren erzeugten Einzellichtverteilungen. Diese Art und Weise der Erzeugung kann mit der bevorzugten ersten Art und Weise der Erzeugung von Lichtverteilungen kombiniert werden.
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Bei diesen beiden Realisierungsarten kann der Spiegel jeweils in einer Zeile der Mikroprojektoren in der Blendenebene von einer Mikroblende zur benachbarten Mikroblende gerichtet werden. Alternativ dazu kann der Spiegel auch auf verschiedene Mikroblenden auf einem allgemeinen, festgelegten Weg gerichtet werden, wobei die Lichtquelle so synchronisiert wird, dass dabei nur die Mikroblenden tatsächlich beleuchtet werden, die zu einer gewünschten Lichtverteilung beitragen sollen.
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Bei einer dritten Art und Weise werden pro Spiegelstellung mehrere Mikroprojektoren beleuchtet, so dass sich die Lichtverteilung aus einer Untergruppe, zum Beispiel der dem linken Bereich 42 zugehörigen Untergruppe von Mikroprojektoren ergibt und man über die Spiegelstellung die jeweilige Untergruppe auswählt, mit der die gewünschte Lichtverteilung erzeugt wird. Dabei müssen in einer Untergruppe nicht alle Mikroblenden gleich sein.
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Kombinationen oder Zwischenformen dieser Modi sind auch machbar.
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Die Veränderung der Spiegelstellung erfolgt zum Beispiel durch einen sich drehenden Polygonspiegel, der von der Lichtquelle 18 ausgehendes Licht im Zusammenwirken mit der Primäroptik 20 jeweils auf eine der Spalten der Matrix verteilt. Durch Drehen des Spiegels 32 wird von der Lichtquelle 18 ausgehendes Licht 34 nacheinander auf die verschiedenen Spalten gerichtet. Bei einer periodischen Drehung des Spiegels 32 erfolgt diese Strahlschwenkung ebenfalls periodisch.
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Zum Erzeugen der Teilfernlichtverteilung wird die Lichtquelle 18 immer dann eingeschaltet, wenn das an dem Spiegel 32 reflektierte Lichtbündel der Lichtquelle die im linken Bereich 42 liegenden Spalten anstrahlt, und ausgeschaltet, wenn am Spiegel 32 reflektiertes Licht 34 der Lichtquelle 18 auf eine im mittleren Bereich 44 oder im rechten Bereich 46 liegende Spalten von Mikroblenden 28.i treffen würde.
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Zum Erzeugen der Fernlichtverteilung wird die Lichtquelle 18 immer dann eingeschaltet, wenn das an dem Spiegel 32 reflektierte Lichtbündel der Lichtquelle 18 die im mittleren Bereich 44 liegenden Spalten anstrahlt, und ausgeschaltet, wenn am Spiegel 32 reflektiertes Licht 34 der Lichtquelle 18 auf eine im linken Bereich 42 oder im rechten Bereich 46 liegende Spalte treffen würde.
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Zum Erzeugen der Abblendlichtverteilung wird die Lichtquelle 18 immer dann eingeschaltet, wenn das an dem Spiegel 32 reflektierte Lichtbündel der Lichtquelle 18 die im rechten Bereich 46 liegenden Spalten anstrahlt, und ausgeschaltet, wenn am Spiegel 32 reflektiertes Licht 34 der Lichtquelle 18 auf eine im linken Bereich 42 oder im mittleren Bereich 44 liegende Spalte treffen würde.
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Die Wiederholungsfrequenz liegt bevorzugt bei über 100Hz. Bei derart hohen Wiederholungsraten nimmt der menschliche Sehsinn an Stelle des schnellen Wechsels zwischen hellen und dunklen Phasen eine mittlere Helligkeit wahr.
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Diese Ausgestaltung, bei der der Spiegel 32 ein sich kontinuierlich drehender Planspiegel oder Polygonspiegel, der durch einen Elektromotor angetrieben wird, eignet sich für eine rasternde Abtastung der Anordnung von Mikroprojektoren 22.i, wobei jeweils ganze Zeilen oder ganze Spalten von Mikroprojektoren periodisch beleuchtbar werden. Die Veränderung der Spiegelstellung erfolgt dabei zum Beispiel kontinuierlich mit konstanter Winkelgeschwindigkeit um eine Drehachse herum.
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Die Steuerung der Lichtquelle 18 erfolgt synchron dazu mit einem steuerbaren oder fest vorbestimmten Phasenbezug zur Spiegelstellung so, dass ein und derselbe Mikroprojektor 22.i jeweils periodisch mit gleichem Einfallswinkel des vom Spiegel her einfallenden Lichtes beleuchtet wird. Dadurch erscheinen die Hell-Dunkel-Grenzen der von diesem Mikroprojektor erzeugten Einzellichtverteilung jeweils am gleichen Ort, so dass sich in ihrer zeitlichen Überlagerung das Bild einer scharfen Hell-Dunkel-Grenze ergibt. Der Phasenbezug zwischen der Spiegelstellung und der Beleuchtung ist dem Steuergerät bekannt, da dieses sowohl die Spiegelstellung als auch die Lichtquelle steuert. Ggf. erfolgt eine Rückmeldung der Spiegelstellung an das Steuergerät durch einen Positionssensor, der die Spiegelstellung erfasst.
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Die Bewegung des Spiegels kann bei einer um 90° gekippten Anordnung der Drehachse eines drehbaren Polygonspiegels (und einer entsprechend gedrehten Anordnung der Mikroblenden auch so erfolgen, dass die Beleuchtung nicht spaltenweise, sondern zeilenweise erfolgt. Diese beiden Ausgestaltungen arbeiten mit einem Rasterscanner, der den oder die Spiegel in einer Sequenz jeweils auf jeden Mikroprojektor richtet.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass der Spiegel ein Bestandteil eines Rasterscanners ist, der zwei orthogonal drehbare stehende Plan- oder Polygonspiegel aufweist, die von je einem Galvanometerantrieb oder Elektromotor angetrieben werden.
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Eine Ablenkung des von der Primäroptik ausgehenden Lichtbündels in zwei Raumrichtungen erlaubt es, dass einzelne Mikroprojektoren oder Gruppen von Mikroprojektoren einzeln beleuchtet werden. Mit rotierenden Spiegeln kann eine solche Ausgestaltung dadurch verwirklicht werden, dass das von der Lichtquelle ausgehende Lichtbündel durch zwei im Strahlengang aufeinander folgende Polygonspiegel abgelenkt wird, wobei beide Polygonspiegel nahe beieinander angeordnet sind und zueinander orthogonale Drehachsen aufweisen. Die beiden Polygonspiegel können durch je einen Elektromotor angetrieben werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung periodisch rotierender Spiegel beschränkt. Die Verwendung eines rotierenden Spiegels stellt jedoch eine besonders einfache und robuste Möglichkeit dar, eine periodisch veränderliche Strahlschwenkung zu erzielen.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Galvanometerantrieb zum Verändern einer Spiegelstellung zu verwenden. Der Spiegel kann zum Beispiel ein kardanisch aufgehängter Planspiegel sein, der durch den Galvanometerantrieb um die beiden zueinander orthogonalen Achsen der kardanischen Aufhängung verschwenkt werden kann.
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Eine Veränderung der Spiegelstellung ist auch mit einem scanning MEMS möglich (MEMS: Mico Electro Mechanical System). Es sind MEMS bekannt, mit denen viele zwischen zwei Endstellungen liegende Zwischenwerte von Spiegelwinkeln durch Variation elektrischer Ansteuerparameter einstellbar sind. Dabei sind Systeme bekannt, die eine Schwenkbewegung um eine Achse erlauben, und es sind Systeme bekannt, die eine Schwenkung um zwei zueinander orthogonale Achsen erlauben. Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Spiegel zum Beispiel wiederholt nur auf die Mikroprojektoren gerichtet werden kann, die auch beleuchtet werden sollen.
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Im Gegensatz zu der periodisch jeweils alle Mikroprojektoren abtastenden Veränderung der Spiegelstellung kann dadurch eine größere mittlere Helligkeit erzeugt werden, weil die Lichtquelle im zeitlichen Mittel länger eingeschaltet bleibt oder im Extremfall dauerhaft eingeschaltet bleiben kann. In dieser Ausgestaltung ist der Spiegel 32 ein Bestandteil eines freiprogrammierbaren Vektorscanners. Der Begriff des Vektors bedeutet hier, dass der Spiegel in frei programmierbarer Weise auf einzelne Mikroprojektoren oder Gruppen von Mikroprojektoren gerichtet werden kann (Jedes Matrixelement ist einem Steuerungssignalvektor zugeordnet).
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Die vorliegende Erfindung eignet sich nicht nur zur Erzeugung von Scheinwerferlichtverteilungen. Je nach Lichtfarbe und Blendenform können zum Beispiel auch Signale in Form von Symbolen wie Abbiegeinformationen, Warnungen oder Hinweise auf die Fahrbahn projiziert werden.
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5 zeigt eine Matrix von Mikroblenden 28.i, deren transparente Bereiche die Form von einzelnen Teilen von Symbolen besitzen, wobei verschiedene Teile zusammengenommen ein Symbol ergeben. Die Symbole können zum Beispiel ein Gefahrzeichen darstellen, dass sich aus drei Basisteilen zusammensetzt, nämlich aus einem linken Winkel 54, einem rechten Winkel 56 und einem Gefahrzeichen wie einem Ausrufezeichen 58. Durch Kombination weniger Basissymbole kann damit eine Vielzahl unterschiedlicher Symbole erzeugt werden. Die in der 5 dargestellte Matrix enthält zum Beispiel in einer Zeile Teile von Richtungspfeilen und in einer anderen Zeile die genannten Winkel und das Ausrufezeichen.
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6 zeigt eine Lichtquelle 18, mit der verschiedene Lichtfarben (insbesondere bevorzugt Rot, Grün, Blau) erzeugt werden können. Die Lichtquelle 18 kann zum Beispiel eine RGB-Halbleiterlichtquelle sein, also eine Lichtquelle, die separat ansteuerbare Teile 18.1, 18.2, 18.3 besitzt, von denen einer rotes Licht, einer grünes Licht und einer blaues Licht emittiert. In der Summe ergibt sich dann weißes Licht. Durch separates Ansteuern der roten Lichtquelle 18.1 können zum Beispiel deutlich sichtbare Warnhinweise erzeugt werden. Die Ansteuerung der drei Teile erfolgt jeweils separat durch das Steuergerät 30.
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Die Lichtquelle oder der Teil der Lichtquelle, der Licht einer für ein bestimmtes Symbol nicht erforderlichen Lichtfarbe erzeugt, wird immer dann abgeschaltet, wenn das vom dem beweglichen Spiegel 32 ausgehenden Licht auf einen Mikroprojektor fällt, dessen Beitrag gerade nicht benötigt wird.
