DE102018120185A1

DE102018120185A1 - Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge sowie Verfahren

Info

Publication number: DE102018120185A1
Application number: DE102018120185.0A
Authority: DE
Inventors: Boris Kubitza; Martin Plümpe; Carsten Wilks
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2018-08-20
Filing date: 2018-08-20
Publication date: 2020-02-20

Abstract

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge enthaltend ein hochaufgelöstes Lichtquellenmodul (1) mit einer Mehrzahl von Lichtquellenelementen(2), die in einem ersten Abschnitt (10') und in einem zweiten Abschnitt (10") räumlich getrennt voneinander angeordnet sind, eine lichtstromabwärts des hochaufgelösten Lichtquellenmoduls angeordnete Sekundäroptikeinheit (15) zur Abbildung eines ausgangsseitig des ersten Abschnitts (10') ausgebildeten Lichtfeldes (14') zu einem ersten Lichtbild (17') in einer Projektionsfläche (18), in der eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt wird, und zur Abbildung eines ausgangsseitig des zweiten Abschnitts (10") ausgebildeten Lichtfeldes (14") zu einem zweiten Lichtbild (17") in der der Projektionsfläche (18), eine Steuereinheit (13), die derart eingerichtet ist, dass die in dem ersten Abschnitt und im zweiten Abschnitt (10") angeordneten Lichtquellenelemente angesteuert sind, wobei eine Justiereinrichtung (21) zur Vermeidung und/oder Reduzierung eines räumlichen Versatzes (20) zwischen dem ersten Lichtbild (17') und dem zweiten Lichtbild (17") in der Projektionsfläche (18) vorgesehen ist, wobei die Justiereinrichtung (21) Versatzkorrekturmittel (24) aufweist, die in Abhängigkeit von Kalibrierdaten und/oder von Korrelierdaten die Anzahl von Lichtquellenelementen des ersten Abschnitts (10') und/oder die Anzahl der Lichtquellenelemente des zweiten Abschnitts (10") derart ansteuern, dass der räumliche Versatz (20) zwischen dem ersten Lichtbild (17') und dem zweiten Lichtbild (17") einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2015 115 339 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine Lichtquelleneinheit, eine Flüssigkristalleinheit, eine Sekundäroptikeinheit sowie einen Polarisationsfilter zur Trennung des von der Lichtquelleneinheit erzeugten unpolarisierten Lichtes in einen ersten Lichtanteil enthaltend Wellen mit einer ersten Polarisationsrichtung und in einen zweiten Lichtanteil enthaltend Wellen mit zu der ersten Polarisationsrichtung senkrecht verlaufenden zweiten Polarisationsrichtung aufweist. Diesem Polarisationsfilter ist ein Spiegel zugeordnet, so dass der erste und zweite Lichtanteil über unterschiedliche Lichtpfade auf unterschiedliche Flüssigkristallabschnitte der Flüssigkristalleinheit geleitet wird. Den örtlich unterschiedlichen Flüssigkristallabschnitten ist jeweils ein gleiches Sekundäroptikelement zugeordnet, so dass durch Überlagerung des ersten und zweiten Lichtanteils die vorgegebene Lichtverteilung erzeugt wird. Dadurch, dass in zwei Lichtpfaden zwei Polarisationsrichtungen des Lichtes genutzt werden, kann die Lichtausbeute der Beleuchtungsvorrichtung erhöht werden. Für die Qualität der Lichtverteilung ist es wünschenswert, dass die jeweils entlang der Lichtpfade erzeugten Lichtbilder sich in einer Projektionsfläche fokussieren. Andernfalls ergibt sich ein Versatz der beiden Lichtbilder, was zu Doppelbildern mit Verschlechterung von Schärfe und Kontrast des überlagerten projizierten Lichtbildes (resultierende Lichtverteilung) führt.
Aus der DE 10 2014 209 824 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die eine Lichtquelleneinheit, eine Flüssigkristalleinheit sowie ein Polarisationsfilter aufweist. Das Polarisationsfilter ist lichtstromabwärts zu der Flüssigkristalleinheit angeordnet und soll die Erzeugung von Doppelbildern an einer als eine Windschutzscheibe ausgebildeten Projektionsfläche unterdrücken. Bei den Doppelbildern handelt es sich um Mehrfachreflexionen an der Windschutzscheibe, welche nicht vergleichbar sind mit Doppelbildern, die von der Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung von Lichtverteilungen auf der Straße erzeugt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit mehreren Lichtpfaden sowie ein Verfahren zur Reduzierung eines Bildversatzes anzugeben, dass auf einfache Weise und kostengünstig eine Lichtverteilung erzeugt werden kann, die sich aus optimal überlagerten Lichtbildern zusammensetzt, wobei das Auftreten von Doppelbildern weitgehend vermieden wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mittels einer Justiereinrichtung die Lichtquellenelemente (Flüssigkristallelemente) eines ersten und/oder zweiten Abschnitts (Flüssigkristallabschnitt) eines hochaufgelösten Lichtquellenmoduls , insbesondere Flüssigkristallelemente eines ersten und/oder zweiten Flüssigkristallabschnitts einer Flüssigkristalleinheit, derart angesteuert sind, dass über eine Sekundäroptikeinheit projizierte Lichtfelder der jeweiligen Abschnitte (Flüssigkristallabschnitte) zu Lichtbildern in eine Projektionsfläche fokussiert werden, wobei das Auftreten von Doppelbildern weitgehend vermieden wird. Die Justiereinrichtung nutzt Kalibrierdaten der Beleuchtungsvorrichtung und/oder Korrelierdaten, um den Versatz der Lichtbilder zu ermitteln, die durch die aktuell angesteuerten Lichtquellenelemente (Flüssigkristallelemente) der Abschnitte (Flüssigkristallabschnitte) erzeugt werden. In Abhängigkeit von dem ermittelten Bildversatz werden dann solche Lichtquellenelemente (Flüssigkristallelemente) des ersten und/oder zweiten Abschnitts (Flüssigkristallabschnitts) angesteuert, dass sich an den Abschnitten (Flüssigkristallabschnitten) jeweils Lichtfelder ausbilden, die mittels der Sekundäroptikeinheit im Wesentlichen in der Projektionsfläche scharf abgebildet werden. Der Bildversatz zwischen den projizierten Lichtfeldern ist kleiner als ein vorgegebener Schwellwert. Wäre der Bildversatz gleich Null, würden keine Doppelbilder vorliegen. Eine optimale Reduzierung der Doppelbilder würde bereits vorliegen, wenn sich die Lichtbilder einzelner Lichtquellenelemente (Flüssigkristallelemente) unterschiedlicher Abschnitte (Flüssigkristallabschnitte) in der Projektionsfläche mit mindestens 50 % Überdeckung überlagern. Durch Wahl des vorgegebenen Schwellwertes kann das erforderliche Maß dieser Überlagerung vorgegeben werden. Vorzugsweise wird der Schwellwert derart gewählt, dass die geometrische Überdeckung von Lichtquellenelemente (Flüssigkristallelementen) unterschiedlicher Lichtpfade größer 50 % beträgt, wobei die Lichtquellenelemente (Flüssigkristallelemente) dazu ausgelegt sind, das gleiche geometrische Lichtbild in der Projektionsfläche auszufüllen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden die Versatzkorrekturmittel zur Ansteuerung der Abschnitte (Flüssigkristallabschnitte) in Abhängigkeit von Kalibrierdaten der Beleuchtungsvorrichtung bestimmt. Die Kalibrierdaten liegen bei der Voreinstellung der Beleuchtungsvorrichtung vor und enthalten alle Informationen, die zur optimalen Einstellung eines herkömmlichen Scheinwerfers erforderlich sind, beispielsweise die optischen Eigenschaften der Lichtquelleneinheit, der Primäroptikeinheit und der Sekundäroptikeinheit. Vorteilhaft kann der Ausgleich des Bildversatzes auf diese Weise durch fest vorgegebene Daten berechnet werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden die Versatzkorrekturmittel zur Ansteuerung des ersten und/oder zweiten Abschnitts (Flüssigkristallabschnitts) in Abhängigkeit von Korrelierdaten ermittelt, wobei für den gleichen geometrischen Ort in der Projektionsfläche vorgesehene Lichtbilder der verschiedenen Lichtpfade miteinander verglichen werden. Die Lichtbilder weisen optische Strukturen auf, die mittels einer Erfassungseinheit, insbesondere einer Kamera, ermittelt und dann miteinander verglichen werden. Der ermittelte Bildversatz wird durch entsprechende Ansteuerung der Lichtquellenelemente (Flüssigkristallelemente) ausgeglichen. Durch nochmalige Überprüfung des Bildversatzes mittels der Erfassungseinheit und Feststellung des Bildversatzes kann dieser weiter durch Ansteuermaßnahmen des hochaufgelösten Lichtquellenmoduls (Flüssigkristalleinheit) verringert werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Erfassungseinheit als eine Kamera ausgebildet, die in einem Fahrzeug verbaut ist. Vorteilhaft kann die Funktion der Kamera, die als Funktionsbaueinheit für ein Assistenzsystem zur Abstandserkennung beispielsweise beim Ein- und Ausparken des Fahrzeugs Einsatz findet, zusätzlich genutzt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Lichtbilder der unterschiedlichen Lichtpfade gleich ausgebildet, wobei die Lichtbilder eine senkrecht zur Versatzrichtung verlaufende optische Struktur aufweisen. Die optische Struktur kann beispielsweise durch eine horizontale Hell-/Dunkelgrenze der Lichtverteilung gebildet sein. Die Versatzrichtung ist in vertikaler Richtung gerichtet. Auf diese Weise können die Korrelierdaten einfacher ermittelt und der Bildversatz reduziert werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der erste und zweite Abschnitt (Flüssigkristallabschnitt) separat ein-und ausschaltbar ausgebildet, so dass ein schrittweises Erfassen der Lichtbilder und ein schrittweises Ausgleichen des Lichtbildversatzes nach und nach gewährleistet ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Versatzkorrekturmittel in Abhängigkeit von einer Projektion der Lichtbilder auf eine Fahrbahn bestimmbar, wobei der Bildversatz unter Berücksichtigung einer zumindest bereichsweisen Stauchung und/oder Streckung der Lichtbilder des ersten und zweiten Lichtpfades ausgeglichen wird. Vorteilhaft wird hierdurch der Abstand und die Neigung der Straße berücksichtigt im Vergleich zu einem vertikal verlaufenden Messschirm. Hierdurch kann die Bilddarstellung auf der Straße weiter verbessert werden. Insbesondere sind Symbole besser zu erkennen. Der Kontrast und die Schärfe der Lichtbilder werden erhöht.
Zur Lösung der Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 9 auf.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine schrittweise Reduzierung des räumlichen Versatzes zwischen Lichtbildern unterschiedlicher Lichtpfade. Hierbei werden Einzelbilder der jeweiligen Lichtbilder miteinander verglichen und dann der Bildversatz um eine vorgegebene Schrittlänge verringert. Die Schrittlänge ist vorzugsweise gleich ausgebildet, was die Berechnung der Korrekturdaten vereinfacht. Somit wird quasi iterativ der Bildversatz verkleinert, bis er unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes liegt und/oder annähernd Null ist.
Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Erfassung und der Vergleich der Lichtbilder in vorgegebenen Betriebszyklen der Beleuchtungsvorrichtung wiederholt werden. Auf diese Weise ist eine dynamische Korrektur des Bildversatzes während der Lebensdauer der Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht.
Das Polarisationsfilter kann als ein Drahtgitterpolarisator ausgebildet sein. Vorteilhaft sind die Herstellungskosten gering. Dem als Trennpolarisator ausgebildeter Polarisationsfilter ist ein Spiegel zugeordnet, so dass der erste und zweite Lichtanteil über einen ersten Lichtpfad bzw. zweiten Lichtpfad, die parallel versetzt zueinander angeordnet sind, weitergeleitet wird.
Vorzugsweise ist lichtstromabwärts der Flüssigkristalleinheit jedem Lichtpfad ein Polarisationsfilter zugeordnet, wobei die Polarisationsfilter entsprechend der Differenz zwischen der ersten Polarisationsrichtung und der zweiten Polarisationsrichtung verdreht um eine optische Achse zueinander angeordnet sind. In Abhängigkeit von der Ansteuerung der einzelnen Lichtquellenelemente (Flüssigkristallelemente) wird somit über die Polarisationsfilter Licht absorbiert oder durchgelassen.
Vorzugsweise sind die Lichtquellenelemente (Flüssigkristallelemente) des dem ersten Lichtanteil zugeordneten Abschnitts (Flüssigkristallabschnitt) und des dem zweiten Lichtanteil zugeordneten Abschnitts (Flüssigkristallabschnitt) gleich groß. Kostengünstig kann somit ein Typus von Lichtquellenelementen (Flüssigkristallelementen) verwendet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, bei der exemplarisch das Lichtbild von zwei Flüssigkristallelementen unterschiedlicher Flüssigkristallabschnitte gezeigt sind, die nicht in der Projektionsebene fokussieren,
2 eine Darstellung korrigiert angesteuerter Flüssigkristallelemente der unterschiedlichen Flüssigkristallabschnitte gemäß 1, die in der Projektionsfläche fokussieren,
3 ein Ablaufplan nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
4 eine Darstellung von zwei versetzt zueinander angeordneten Lichtbildern der unterschiedlichen Flüssigkristallabschnitte und
5 ein Ablaufplan nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung kann als Scheinwerfer zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtverteilungen, beispielsweise Abblendlicht-, Stadtlicht-, Autobahnlicht-, Fernlichtverteilung oder dergleichen eingesetzt werden.
Die Beleuchtungsvorrichtung weist ein hochaufgelöstes Lichtquellenmodul auf, dass eine Mehrzahl von Lichtquellenelementen (Pixel) aufweist. Die Lichtquellenelemente sind vorzugsweise matrixartig angeordnet. Beispielsweise können mehrere hochaufgelöste Lichtquellenmodule vorgesehen sein, deren Licht über eine gemeinsame oder jeweils zugeordnete Sekundäroptikeinheit in eine Projektionsebene abgebildet wird.
Als Ausführungsbeispiel wird im Folgenden ein hochaufgelöstes Lichtquellenmodul enthaltend im Wesentlichen eine Lichtquelleneinheit und eine Flüssigkristalleinheit beschrieben. Hierbei kann die Flüssigkristalleinheit beispielsweise zusammen mit der Lichtquelleneinheit eine gemeinsame Baueinheit bilden, so dass das hochaufgelöste Lichtquellenmodul gebildet wird.
Die Beleuchtungsvorrichtung kann eine Lichtquelleneinheit 1 mit einer Mehrzahl von Lichtquellen 2 zur Abstrahlung von unpolarisiertem Licht 3 aufweisen. Die Lichtquellen 2 sind auf einer gemeinsamen, vorzugsweise starren Trägerplatte angeordnet. Die Lichtquellen 2 sind matrixartig in einem ebenen Lichtquellenfeld angeordnet. Die Lichtquellen 2 können als LED-Lichtquellen oder als Laserlichtquellen oder als andere halbleiterbasierte Lichtquellen ausgebildet sein.
In Hauptabstrahlrichtung H vor der Lichtquelleneinheit 1 ist eine Primäroptikeinheit 4 mit einer Mehrzahl von jeweils einer Lichtquelle 2 zugeordneten Primäroptikelementen 5 angeordnet. Die Primäroptikelemente 5 sind achsparallel zueinander angeordnet und weisen jeweils vorzugsweise lichtausgangsseitig unterschiedliche ausgebildete Optikflächen auf. Die Primäroptikelemente 5 lenken somit das Licht in unterschiedliche Richtungen um, so dass in Abhängigkeit von der Ansteuerung der Lichtquellen 2 ein Lichtschwerpunkt des von der Primäroptikeinheit 4 abgestrahlten Lichtbündels 3 in horizontaler Ebene verschoben werden kann. Die Primäroptikelemente 5 können beispielsweise als Linsen oder Reflektoren ausgebildet sein.
In Hauptabstrahlrichtung H vor der Primäroptikeinheit 4 ist ein Polarisationsfilter 6 und ein Umlenkspiegel 7 angeordnet. Der Polarisationsfilter 6 dient als Trennpolarisationsfilter zur polarisierenden Strahlteilung des eintretenden unpolarisierten Lichtes 3. Der Trennpolarisationsfilter 6 bewirkt die Aufteilung des von der Primäroptikeinheit 4 kommenden Lichtes 3 in einen ersten Lichtanteil 3' einer ersten Polarisationsrichtung, die ohne Richtungsänderung durch den Trennpolarisationsfilter 6 hindurchtritt, und einen zweiten Lichtanteil 3" mit einer zweiten Polarisationsrichtung, die von dem Trennpolarisationsfilter 6 zur Seite hin umgelenkt wird. Der erste Lichtanteil 3' ist beispielsweise parallel zur Eintrittsebene polarisiert, während der zweite Lichtanteil 3" senkrecht zur Eintrittsebene polarisiert ist. Die erste Polarisationsrichtung ist somit um 90° verdreht zur der zweiten Polarisationsrichtung orientiert.
Der zweite Lichtanteil 3" trifft auf den Umlenkspiegel 7, von dem er in Hauptabstrahlrichtung H umgelenkt wird. Es ergeben sich somit zwei Lichtpfade, wobei entlang eines ersten Lichtpfades 8 der erste Lichtanteil 3' und entlang eines quer zur Hauptabstrahlrichtung H verlaufenden zweiten Lichtpfades 9 der zweite Lichtanteil 3" geführt wird. Der erste Lichtanteil 3' und der zweite Lichtanteil 3" weisen eine lineare Polarisation auf, wobei die Polarisation des zweiten Lichtanteils 3" um 90° gedreht zur Polarisation des ersten Lichtanteils 3' ist.
In Hauptabstrahlrichtung H vor dem Trennpolarisationsfilter 6 und dem Umlenkspiegel 7 ist eine Flüssigkristalleinheit 10 mit einer Mehrzahl von Flüssigkristallelementen 11 angeordnet. Die Flüssigkristallelemente 11 können als Flüssigkristall-Pixel angesehen werden, die matrixartig angeordnet sind und in Abhängigkeit von einer angelegten elektrischen Spannung eine Polarisationsrichtung des Lichtes 3', 3" verdrehen. In Abhängigkeit von der an den Flüssigkristallelementen 11 angelegten elektrischen Spannung tritt eine Drehung der Flüssigkristallelemente ein oder nicht. In Verbindung mit in Hauptabstrahlrichtung H vor der Flüssigkristalleinheit 10 ist ein weiteres Polarisationsfilter 12 angeordnet, das als Analysator dient. Im Zusammenwirken des Trennpolarisationsfilters 6, der Flüssigkristalleinheit 10 und einem weiteren Polarisationsfilter 12 wird an den zu den Orten der Flüssigkristallelemente 11 korrespondierten Orten des Polarisationsfilters 12 Licht durchgelassen oder nicht.
Die Flüssigkristalleinheit 10 ist in zwei räumlich zueinander getrennte Flüssigkristallabschnitte 10', 10" aufgeteilt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein erster Flüssigkristallabschnitt 10' innerhalb des ersten Lichtpfades 8 und ein zweiter Flüssigkristallabschnitt 10" innerhalb des zweiten Lichtpfades 9 angeordnet.
Die Beleuchtungseinheit 1 weist ferner eine Steuereinheit 13 auf, mittels derer die Flüssigkristallelemente 11 des ersten Flüssigkristallabschnitts 10' und des zweiten Flüssigkristallabschnitts 10" einzeln angesteuert werden.
In Abhängigkeit von der Ansteuerung der einzelnen Flüssigkristallelemente 11 kann somit lichtausgangsseitig der Flüssigkristallabschnitte 10', 10" jeweils ein Lichtfeld 14', 14" erzeugt werden, das mittels eines in Hauptabstrahlrichtung H vor dem Polarisationsfilter 12 angeordneten Sekundäroptikeinheit 15 in das Fahrzeugvorfeld (Straße) abgebildet werden kann.
Der weitere Polarisationsfilter 12 ist vorzugsweise in Hauptabstrahlrichtung H vor der Flüssigkristalleinheit 10 angeordnet. Alternativ kann der Polarisationsfilter 12 auch in Hauptabstrahlrichtung H hinter der Flüssigkristalleinheit 10 angeordnet sein.
Als Polarisationsfilter 12 ist dem ersten Lichtpfad 8 ein erster Polarisationsfilter 12' zugeordnet und dem zweiten Lichtpfad 9 ein zweiter Polarisationsfilter 12". Der erste Polarisationsfilter 12' ist um 90° zu dem zweiten Polarisationsfilter 13" verdreht bezüglich der Hauptabstrahlrichtung H angeordnet, so dass ein Ausgleich der durch den Trennpolarisationsfilter 6 bewirkten Polarisation gegeben ist. Allein durch Aktivierung bzw. Deaktivierung bzw. Ansteuerung der Flüssigkristallelemente 11 kann somit der Grad des Lichtdurchlasses zu der Sekundäroptikeinheit 15 bewirkt werden.
Die Sekundäroptikeinheit 15 weist eine jeweils den Lichtpfaden 8, 9 zugeordnete Abbildungsoptik 16 auf. Die Abbildungsoptiken 16 und die Flüssigkristallabschnitte 10', 10" sind vorzugsweise gleich ausgebildet.
Der erste Lichtpfad 8 weist den ersten Lichtanteil 3' auf, der durch den ersten Flüssigkristallabschnitt 10'der Flüssigkristalleinheit 11 hindurchtritt, und der zweite Lichtpfad 9 weist den zweiten Lichtanteil 3" auf, der durch den zweiten Flüssigkristallabschnitt 10" der Flüssigkristalleinheit 11 hindurchtritt.
Der erste Flüssigkristallabschnitt 10'und der zweite Flüssigkristallabschnitt 10" weisen geometrisch gleich geformten Flüssigkristallelemente 11 mit vorzugsweiser gleichen Anzahl derselben auf. Der erste Flüssigkristallabschnitt 10' ist somit identisch zu dem zweiten Flüssigkristallabschnitt 10". Der Unterschied besteht darin, dass der zweite Flüssigkristallabschnitt 10" quer zur Hauptabstrahlrichtung H versetzt und/oder benachbart zu dem ersten Flüssigkristallabschnitt 10' angeordnet ist.
Die Abbildungsoptiken 16 der Sekundäroptikeinheit 15 sind derart ausgebildet, dass bei Ansteuerung der örtlich gleich angeordneten Flüssigkristallelemente 11 der jeweiligen Flüssigkristallabschnitte 10' und 10"ein gleiches Lichtbild bzw. eine gleiche Lichtverteilung, d.h. bei zwei Lichtpfaden ein zu einem ersten Lichtbild 17' des ersten Lichtpfades 8 gleich ausgebildetes zweites Lichtbild 17" des zweiten Lichtpfades 9 erzeugt wird.
Wie aus 1 ersichtlich ist, kann es vorkommen, dass bei Abbildung von für den gleichen Ort in der Projektionsebene 18 vorgesehener Lichtstrahlen der Flüssigkristallelemente 11 des ersten und zweiten Lichtpfades 8, 9 nicht in der Projektionsebene 18 zusammentreffen, sondern in einer Fokusebene 19, die in einem Abstand zu der Projektionsebene 18 angeordnet ist. Es ergibt sich somit einen Versatz 20 von Lichtbildern 17', 17". In 4 ist der Versatz 20 zwischen den als Abblendlichtverteilung ausgebildeten Lichtbildern 17', 17" dargestellt.
Zur Verringerung und/oder Reduzierung dieses Versatzes 20, der zu Doppelbildern führen würde, ist eine Justiereinrichtung 21 in der Steuereinheit 13 vorgesehen, die auf eine Ansteuerung 22 der Steuereinheit 13 derart einwirkt, dass Flüssigkristallelemente 11 des ersten Flüssigkristallabschnitts 10' in Relation zu Flüssigkristallelementen 11 des zweiten Flüssigkristallabschnitt 10" angesteuert werden mit der Wirkung, dass der Bildversatz 20 zwischen dem ersten Lichtbild 17' des ersten Lichtpfades 8 und dem zweiten Lichtbild 17" des zweiten Lichtpfades 9 kleiner ist als ein vorgegebener Schwellwert. Hierzu weist die Justiereinrichtung 21 entsprechende Versatzkorrekturmittel 24 auf, die als Korrektursignal an den Eingang der Ansteuerung 22 gelegt werden.
Wie aus 2 ersichtlich ist, kann durch Ansteuerung eines alternativen Flüssigkristallelements 11' des zweiten Flüssigkristallabschnitts 10" im Vergleich zu der Ansteuerung nach 1 ein Ausgleich geschaffen werden, so dass die Lichtbilder 17', 17" des ersten Lichtpfades 8 und des zweiten Lichtpfades 9 in der Projektionsebene 18 zusammentreffen.
Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung werden die Versatzkorrekturmittel 24 aus Kalibrierdaten der Beleuchtungsvorrichtung ermittelt. Die Kalibrierdaten legen die Einstellung der optischen Baueinheiten für die beiden Lichtpfade 8, 9 fest, so dass hieraus das Lichtbild 17', 17"der jeweiligen Lichtpfade 8, 9 berechnet werden kann. Wenn darüber hinaus der Abstand der Beleuchtungsvorrichtung zu der Projektionsebene 18 bekannt ist, können die Versatzkorrekturmittel 24 berechnet und die Flüssigkristallelemente 11 der Flüssigkristallabschnitte 10', 10" entsprechend angesteuert werden.
In der Projektionsabstand, d.h. der Abstand der Beleuchtungsvorrichtung zu der Projektionsebene 18 nicht bekannt ist, kann dies durch zusätzliche Sensorik, beispielsweise Radar, Lidar, Ultraschall ermittelt werden.
Nach der ersten Ausführungsform der Erfindung erfolgt somit in einem ersten Schritt S1 eine Auswertung der Kalibrierdaten und in einem zweiten Schritt S 2 eine Ansteuerung der Flüssigkristallelemente11, siehe 3.
Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung werden die Versatzkorrekturmittel 24 in Abhängigkeit von Korrelierdaten bestimmt. Hierzu ist eine Erfassungseinheit 25 vorgesehen, mittels derer Lichtbilder 17', 17"auf einem Messschirm oder auf einer Straße erfasst werden können. Die Lichtbilder 17', 17" der verschiedenen Lichtpfade 8, 9werden miteinander verglichen und daraus die Versatzkorrekturmittel 24 berechnet. Wie aus 5 ersichtlich ist, erfolgt in einem ersten Teilschritt von Schritt A1 eine wechselweise Lichtpfadabschaltung. Hierbei wird beispielsweise zuerst der zweite Lichtpfad 9 abgeschaltet und der erste Lichtpfad 8 eingeschaltet. Es wird dann das Lichtbild 17' des ersten Lichtpfades 8 erfasst. Danach wird der erste Lichtpfad 8 ausgeschaltet und der zweite Lichtpfad 9 eingeschaltet, sodass ein weiteres Lichtbild 17" des zweiten Lichtpfades 9 erfasst wird. Es erfolgt somit eine selektive Erfassung der Lichtbilder 17', 17" des ersten Lichtpfades 8 und des zweiten Lichtpfades 9, wobei die Lichtbilder 17', 17" des ersten und zweiten Lichtpfades 8, 9 gleich geformt sind, siehe 4.
In einem weiteren Teilschritt von Schritt A1 erfolgt ein Vergleich der erfassten Lichtbilder 17', 17" unterschiedlicher Lichtpfade8, 9. Es wird beispielsweise - in 4 dargestellt - ein Bildversatz 24 in vertikaler Richtung V festgestellt, den es auszugleichen gilt. In 4 sind die Lichtfelder 17', 17" als Abblendlicht mit asymmetrischer Hell-/ Dunkelgrenze dargestellt. Ein horizontaler Teil der Hell-/Dunkelgrenze kann als optische Referenzstruktur (optische Struktur) verwendet werden, die senkrecht zu einer Versatzrichtung V verläuft.
In einem weiteren Schritt A2 erfolgt eine Berechnung der Versatzkorrekturmittel 24 derart, dass der Bildversatz 20 um einen Schrittweite Δd verringert wird. In 4 sind Lichtbilder 17', 17" von Flüssigkristallelementen (Pixeln) 11 der beiden Flüssigkristallabschnitte 10', 10" dargestellt, wobei jeweils ein einziger abgebildeter Pixel P' des ersten Lichtpfades 8 und ein einziger Pixel P" des zweiten Lichtpfades 9, die für den gleichen Lichtbildort in der Projektionsfläche 18 vorgesehen sind, vergrößert dargestellt sind.
In einem weiteren Schritt A3 erfolgt wiederum ein Erfassen und Vergleichen der Lichtpfadbilder, also der Lichtbilder 17', 17" des ersten Lichtpfades 8 und des zweiten Lichtpfades 9.
In einem weiteren Schritt A4 wird überprüft, ob der Bildversatz 20 kleiner ist als der Schwellwert. Wird dies bejaht, kann in einem abschließenden Schritt A5 die Ansteuerung der Flüssigkristalleinheit fixiert werden. Ist der Bildversatz 20 gleich oder größer als der Schwellwert, erfolgt in Schritt A2 ein weiteres Verringern des Bildversatzes 20 um die Schrittweite Δd. Die Schritte A2 und A3 werden so lange wiederholt, bis der Bildversatz 20 kleiner ist als der Schwellwert. Auf diese Weise wird nach und nach der Bildversatz 20 reduziert, bis eine Übereinstimmung der Lichtbilder 17', 17" des ersten und zweiten Lichtpfades 8, 9 festgestellt wird.
Die Erfassungseinheit 25 ist vorzugsweise als Kamera ausgebildet, die im Fahrzeug verbaut ist und für andere Assistenzfunktionen, beispielsweise Abstandsermittlung beim Ein-und Auspacken des Fahrzeugs genutzt wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Versatzkorrekturmittel 24 in Abhängigkeit von einer Projektion der Lichtbilder 17', 17" auf eine Straße ermittelt, wobei der Bildversatz 20 unter Berücksichtigung einer Stauchung und/oder Streckung der Lichtbilder 17', 17" ausgeglichen wird. Bei der Projektion der Lichtbilder 17', 17" auf die Straße wird somit eine Stauchung und/oder Streckung der Lichtbilder 17', 17" bei der Ansteuerung der Flüssigkristalleinheit 10 einberechnet.
Es sei angemerkt, dass der Trennpolarisationsfilter 6 als ein Drahtgitterpolarisator ausgebildet sein kann.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Lichtquelleneinheit 1 auch derart ausgebildet sein, dass die Lichtpfade 8, 9 nicht von derselben Lichtquelle 2 gespeist werden. Dem ersten Flüssigkristallabschnitt 10' kann somit eine andere Lichtquelle zugeordnet sein als dem zweiten Flüssigkristallabschnitt 10". Wesentlich ist, dass dem ersten Flüssigkristallabschnitt 10' im Vergleich zu dem zweiten Flüssigkristallabschnitt 10" senkrecht polarisiertes Licht zugeführt wird.
Gegebenenfalls können auch mehr als zwei Lichtpfade 8, 9 vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste

1: Lichtquelleneinheit
2: Lichtquellen
3,3',3": Lichtanteile
4: Primäroptikeinheit
5: Primäroptikelement
6: Trennpolarisationsfilter
7: Umlenkspiegel
8: 1. Lichtpfad
9: 2. Lichtpfad
10: Flüssigkristalleinheit
10', 10": Flüssigkristallabschnitt
11: Flüssigkristallelement
12: Polarisationsfilter
13: Steuereinheit
14', 14": Lichtfeld
15: Sekundäroptikeinheit
16: Abbildungsoptik
17', 17": Lichtbild
18: Projektionsebene
19: Fokusebene
20: Versatz
21: Justiereinrichtung
22: Ansteuerung
24: Versatzkorrekturmittel
25: Erfassungseinheit
H: Hauptabstrahlrichtung
Δd: Schrittweite
V: Vertikaler Richtung
P',P": Pixel
S1,S2: Schritte
A1,A2,A3: Schritte
A4,A5: Schritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015115339 A1 [0002]
DE 102014209824 A1 [0003]

Claims

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge enthaltend - ein hochaufgelöstes Lichtquellenmodul (1) mit einer Mehrzahl von Lichtquellenelementen(2), die in einem ersten Abschnitt (10') und in einem zweiten Abschnitt (10") räumlich getrennt voneinander angeordnet sind, - eine lichtstromabwärts des hochaufgelösten Lichtquellenmoduls angeordnete Sekundäroptikeinheit (15) zur Abbildung eines ausgangsseitig des ersten Abschnitts (10') ausgebildeten Lichtfeldes (14') zu einem ersten Lichtbild (17') in einer Projektionsfläche (18), in der eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt wird, und zur Abbildung eines ausgangsseitig des zweiten Abschnitts (10") ausgebildeten Lichtfeldes (14") zu einem zweiten Lichtbild (17") in der der Projektionsfläche (18), - eine Steuereinheit (13), die derart eingerichtet ist, dass die in dem ersten Abschnitt und im zweiten Abschnitt (10") angeordneten Lichtquellenelemente angesteuert sind, dadurch gekennzeichnet, dass - dass eine Justiereinrichtung (21) zur Vermeidung und/oder Reduzierung eines räumlichen Versatzes (20) zwischen dem ersten Lichtbild (17') und dem zweiten Lichtbild (17") in der Projektionsfläche (18) vorgesehen ist, wobei die Justiereinrichtung (21) Versatzkorrekturmittel (24) aufweist, die in Abhängigkeit von Kalibrierdaten und/oder von Korrelierdaten die Anzahl von Lichtquellenelementen des ersten Abschnitts (10') und/oder die Anzahl der Lichtquellenelemente des zweiten Abschnitts (10") derart ansteuern, dass der räumliche Versatz (20) zwischen dem ersten Lichtbild (17') und dem zweiten Lichtbild (17") einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierdaten durch Voreinstellung der Beleuchtungsvorrichtung ermittelt sind, dass in Abhängigkeit von dem vorgegebenen oder ermittelten Abstand des hochaufgelösten Lichtquellenmoduls zu der Projektionsebene (18) der räumliche Versatz (20) zwischen dem ersten und zweiten Lichtbild (17', 17") berechenbar ist und dass aus den Kalibrierdaten die Versatzkorrekturmittel (24) zur lichtpfadabhängigen Ansteuerung der Lichtquellenelemente ableitbar sind, so dass der räumliche Versatz (20) der Lichtbilder (17', 17") kleiner ist als der vorgegebene Schwellwert.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erfassungseinheit (25) vorgesehen ist zu Bereitstellung von Lichtbildern (17', 17") der unterschiedlichen Lichtpfade (8, 9), so dass aus dem Vergleich von Einzelbildern des ersten Lichtbildes (17') und des zweiten Lichtbildes (17") Korrelierdaten ermittelbar sind, mittels derer die Versatzkorrekturmittel (24) zur Ansteuerung der entsprechenden Abschnitte(10', 10") bestimmbar sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (25) als eine in einem Fahrzeug verbaute Kamera ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Lichtbild (17', 17") gleich ausgebildet sind, wobei die Lichtbilder (17', 17") jeweils senkrecht zu einer Richtung des Versatzes (20) verlaufende optische Strukturen aufweisen.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (10') und der zweite Abschnitt (10") separat ein- und ausschaltbar sind, so dass eine schrittweise Erfassung des ersten und zweiten Lichtbildes (17', 17") erfolgt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Versatzkorrekturmittel (24) in Abhängigkeit von einer Projektion des ersten und zweiten Lichtbildes (17', 17") auf eine Fahrbahn derart ermittelbar ist, dass der Versatz (20) unter Berücksichtigung einer zumindest bereichsweisen Stauchung und/oder Streckung des ersten und zweiten Lichtbildes (17', 17") ausgeglichen wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das hochaufgelöste Lichtquellenmodul (1) aufweist: - eine Lichtquelleneinheit (1) mit einer Anzahl von Lichtquellen (2), - eine Flüssigkristalleinheit (10) enthaltend eine Mehrzahl von Flüssigkristallelementen (11), die in einem ersten Flüssigkristallabschnitt (10') und in einem zweiten Flüssigkristallabschnitt (10") räumlich getrennt voneinander angeordnet sind, - ein lichtstromaufwärts zu der Flüssigkristalleinheit (10) angeordnetes Polarisationsfilter (6) zur Umwandlung von durch die Lichtquelleneinheit (1) erzeugtem Licht (3) in polarisiertes Licht (3', 3"), wobei ein erster Lichtanteil (3') des Lichts (3) in einer ersten Polarisationsrichtung und ein zweiter Lichtanteil (3") des Lichtes in einer zu der ersten Polarisationsrichtung senkrecht verlaufenden zweiten Polarisationsrichtung polarisiert ist, so dass der erste Lichtanteil (3') über einen ersten Lichtpfad (8) auf den ersten Flüssigkristallabschnitt (10') und der zweite Lichtanteil (3") über einen zweiten Lichtpfad (9) auf den zweiten Flüssigkristallabschnitt (10") trifft, - dass die Sekundäroptikeinheit (15) zur Abbildung eines ausgangsseitig des ersten Flüssigkristallabschnitts (10') ausgebildeten Lichtfeldes (14') zu einem ersten Lichtbild (17') in einer Projektionsfläche (18), in der eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt wird, und zur Abbildung eines ausgangsseitig des zweiten Flüssigkristallabschnitts (10") ausgebildeten Lichtfeldes (14") zu einem zweiten Lichtbild (17") in der Projektionsfläche (18),dass die Steuereinheit (13) dazu eingerichtet ist, dass die Flüssigkristallelemente (11) des zweiten Flüssigkristallabschnitts (10") invertierend zu den Flüssigkristallelementen (11) des ersten Flüssigkristallabschnitts (10') angesteuert sind, - eine Steuereinheit (13), die derart eingerichtet ist, dass die Flüssigkristallelemente (11) des zweiten Flüssigkristallabschnitts (10") invertierend zu den Flüssigkristallelementen (11) des ersten Flüssigkristallabschnitts (10') angesteuert sind, - dass die Justiereinrichtung (21) zur Vermeidung und/oder Reduzierung eines räumlichen Versatzes (20) zwischen dem ersten Lichtbild (17') und dem zweiten Lichtbild (17") in der Projektionsfläche (18) vorgesehen ist, wobei die Justiereinrichtung (21) Versatzkorrekturmittel (24) aufweist, die in Abhängigkeit von Kalibrierdaten und/oder von Korrelierdaten die Anzahl von Flüssigkristallelementen (11) des ersten Flüssigkristallabschnitts (10') und/oder die Anzahl der Flüssigkristallelementes (11) des zweiten Flüssigkristallabschnitts (10") derart ansteuern, dass der räumliche Versatz (20) zwischen dem ersten Lichtbild (17') und dem zweiten Lichtbild (17") einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.
Verfahren zur Reduzierung eines räumlichen Versatzes zwischen Lichtbildern (17', 17") mehrerer Lichtpfade (8, 9) einer Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, - das sequenziell auf einer Projektionsfläche (18) gleich geformte Lichtbilder (17', 17") eines ersten Lichtpfades (8) und eines zweiten Lichtpfades (9) erfasst werden, - dass ein Lichtbild (17') des ersten Lichtpfades (8) mit einem Lichtbild (17") des zweiten Lichtpfades (9) auf Übereinstimmung verglichen wird, wobei eine Übereinstimmung vorliegt, wenn ein räumlicher Versatz (20) zwischen dem ersten Lichtbild (17') und dem zweiten Lichtbild (17") kleiner ist als ein vorgegebener Schwellwert, und eine Nichtübereinstimmung vorliegt, wenn der räumliche Versatz (20) zwischen dem ersten Lichtbild (17') und dem zweiten Lichtbild (17") größer oder gleich ist als der vorgegebene Schwellwert, - dass bei Nichtübereinstimmung des ersten Lichtbildes (17') zu dem zweiten Lichtbild (17") die Flüssigkristallelemente (11) des ersten Abschnitts (Flüssigkristallabschnitt10') und/oder des zweiten Abschnitts (Flüssigkristallabschnitt10") derart angesteuert werden, dass der Versatz (20) um einen vorgesehenen Schrittweite (Δd) verringert wird, - dass das erste Lichtbild (17') und das zweite Lichtbild (17") wiederkehrend separat erfasst werden und auf Übereinstimmung überprüft werden, bis der ermittelte räumliche Versatz (20) zwischen den Lichtbildern (17', 17") kleiner ist als der Schwellwert.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung und der Vergleich der Lichtbilder (17', 17") der unterschiedlichen Lichtpfade (8, 9) in vorgegebenen Betriebszyklen der Beleuchtungsorrichtung wiederholt werden.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Projektion der Lichtbilder (17', 17") auf eine Fahrbahn eine bereichsweise Stauchung und/oder Streckung der Lichtbilder (17', 17") berechnet wird.