DE102019118264A1 - Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere hochauflösender Scheinwerfer - Google Patents

Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere hochauflösender Scheinwerfer Download PDF

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Abstract

Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere hochauflösender Scheinwerfer, umfassend ein bildgebendes Bauteil (1) mit einer aktiven Fläche, auf der matrixartig bildgebende Elemente zur gezielten Erzeugung von Pixeln einer Lichtverteilung angeordnet sind, eine Projektionsoptik (2), von der im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung das von der aktiven Fläche ausgehende Licht in den Außenraum des Kraftfahrzeugs projiziert wird, wobei die Beleuchtungsvorrichtung eine Aperturblende (3) mit einer veränderbaren Öffnungsweite aufweist, durch die im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung das von der aktiven Fläche ausgehende Licht zumindest teilweise hindurchtreten kann.

Description

  • Die vorliegenden Erfindung betriff eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen hochauflösenden Scheinwerfer, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Beleuchtungsvorrichtung.
  • Eine Beleuchtungsvorrichtung der vorgenannten Art ist aus der DE 10 2018 115 045 A1 bekannt. Die darin beschriebene Beleuchtungsvorrichtung kann beispielsweise als hochauflösender Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs oder auch als Straßenbeleuchtung ausgebildet sein. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine als bildgebendes Bauteil dienende digitale Mikrospiegelvorrichtung, die von einer Lichtquelle mit Licht beaufschlagt wird. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin ein Projektionsoptik, von der das von dem bildgebenden Bauteil ausgehende Licht in den Außenraum der Beleuchtungsvorrichtung projiziert werden kann. Insbesondere kann das bildgebende Bauteil so angesteuert werden, dass beispielsweise von der als Straßenleuchte ausgebildeten Beleuchtungsvorrichtung auf die Straße Symbole projiziert werden.
  • Wenn bei vergleichbaren Scheinwerfern ein adaptives beziehungsweise blendfreies Fernlicht realisiert werden soll, ist es vorteilhaft eine große maximale Beleuchtungsstärke der erzeugten Lichtverteilung zu realisieren. Wenn dagegen Welcome-Szenarien oder Symbolprojektionen erzeugt werden sollen, wird eine hohe Abbildungsgüte benötigt. Im Stand der Technik sind keine Beleuchtungsvorrichtungen der eingangs genannten Art bekannt, bei denen je nach Anwendungsfall entweder eine große maximale Beleuchtungsstärke oder eine hohe Abbildungsgüte erzielt werden kann.
  • Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art, die flexibel an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden kann. Weiterhin soll ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Beleuchtungsvorrichtung angegeben werden.
  • Dies wird erfindungsgemäß durch eine Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 10 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Aperturblende mit einer veränderbaren Öffnungsweite aufweist, durch die im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung das von der aktiven Fläche ausgehende Licht zumindest teilweise hindurchtreten kann. Die Aperturblende kann beispielsweise eine Irisblende sein. Eine Aperturblende mit veränderbarer Öffnungsweite erlaubt eine Optimierung der von der Beleuchtungsvorrichtung erzeugten Lichtverteilung in Abhängigkeit von dem Anwendungsfall. Wenn ein Fernlicht erzeugt werden soll, kann die Öffnungsweite groß gewählt werden, um die maximale Beleuchtungsstärke möglichst groß werden zu lassen. Wenn jedoch eine Projektion eines oder mehrerer Symbole auf die Fahrbahn durchgeführt werden soll, kann die Öffnungsweite klein gewählt werden, um eine möglichst hohe Abbildungsgüte zu erzielen. Es wird somit insbesondere ein Scheinwerfermodul realisiert, dass sowohl eine große maximale Beleuchtungsstärke als auch eine hohe Abbildungsgüte aufweisen kann.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung Antriebsmittel umfasst, die insbesondere einen Elektromotor aufweisen, wobei die Antriebsmittel die Öffnungsweite der Aperturblende im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung verändern können. Auf diese Weise kann auch bei schnell wechselnden unterschiedlichen Anwendungsfällen in kurzer Zeit die Öffnungsweite der Aperturblende an den Anwendungsfall angepasst werden.
  • Es besteht die Möglichkeit, dass die Aperturblende so angeordnet ist, dass das durch die Aperturblende hindurchgetretene Licht auf mindestens einen Teil der Projektionsoptik auftrifft und von diesem in den Außenraum des Kraftfahrzeugs projiziert wird.
  • Beispielsweise kann die Aperturblende in Ausbreitungsrichtung des von der aktiven Fläche ausgehenden Lichts hinter einem ersten Teil der Projektionsoptik und vor einem zweiten Teil der Projektionsoptik angeordnet sein. Es besteht aber durchaus auch die Möglichkeit, die Aperturblende gänzlich vor oder hinter der Projektionsoptik anzuordnen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung so ausgestaltet ist, dass bei einer ersten Öffnungsweite der Aperturblende das in den Außenraum des Kraftfahrzeugs projizierte Licht eine erste maximale Beleuchtungsstärke sowie eine erste Abbildungsgüte aufweist und dass bei einer zweiten Öffnungsweite der Aperturblende das in den Außenraum des Kraftfahrzeugs projizierte Licht eine zweite maximale Beleuchtungsstärke sowie eine zweite Abbildungsgüte aufweist, wobei die erste Öffnungsweite der Aperturblende größer als die zweite Öffnungsweite der Aperturblende ist, wobei die erste maximale Beleuchtungsstärke größer als die zweite maximale Beleuchtungsstärke ist und wobei die erste Abbildungsgüte schlechter als die zweite Abbildungsgüte ist. Dabei wird durch eine große Öffnungsweite der Aperturblende zur Erzeugung einer großen maximalen Beleuchtungsstärke eine Verschlechterung der Abbildungsgüte in Kauf genommen, wohingegen bei einer kleinen Öffnungsweite der Aperturblende zur Erzeugung einer Symbolprojektion mit hoher Abbildungsgüte eine Verringerung der maximalen Beleuchtungsstärke akzeptiert wird.
  • Es besteht die Möglichkeit, dass die bildgebenden Elemente auf der aktiven Fläche als Leuchtdioden oder als Laserdioden ausgebildet sind, insbesondere wobei das bildgebende Bauteil ein Solid-State-LED-Array ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das bildgebende Bauteil als digitale Mikrospiegelvorrichtung oder als LCoS oder als LC-Display ausgebildet ist oder dass das bildgebende Bauteil eine digitale Mikrospiegelvorrichtung oder ein LCoS oder ein LC-Display umfasst. In diesem Fall kann die Beleuchtungsvorrichtung mindestens eine Lichtquelle umfassen, deren Licht auf das bildgebende Bauteil auftrifft und von diesem selektiv reflektiert oder hindurchgelassen wird, um eine Lichtverteilung zu erzeugen.
  • Gemäß Anspruch 10 ist vorgesehen, dass bei der Erzeugung eines Fernlichts die Öffnungsweite der Aperturblende größer gewählt wird als bei der Erzeugung einer Symbolprojektion auf der Fahrbahn.
  • Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
    • 1 eine schematische Seitenansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung.
  • Das in 1 abgebildete Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist als hochauflösender Scheinwerfer ausgebildet und umfasst ein lediglich schematisch angedeutetes bildgebendes Bauteil 1 sowie eine Projektionsoptik 2. Die Projektionsoptik 2 weist im abgebildeten Ausführungsbeispiel drei voneinander beabstandete Linsen 2a, 2b, 2c auf, durch die von dem bildgebenden Bauteil 1 ausgehendes Licht nacheinander hindurchtreten kann.
  • Es besteht durchaus die Möglichkeit, dass die Projektionsoptik 2 anders gestaltet ist, beispielsweise mit mehr oder weniger Linsen. Auch ein Aufbau der Projektionsoptik aus Spiegeln oder aus Linsen und Spiegeln ist ebenfalls möglich.
  • Das bildgebende Bauteil 1 weist eine aktive Fläche mit matrixartig angeordneten bildgebende Elementen auf, die zur gezielten Erzeugung von Pixeln einer Lichtverteilung dienen. Es kann vorgesehen sein, dass die bildgebenden Elemente auf der aktiven Fläche 3 als Leuchtdioden (LED) oder als Laserdioden ausgebildet sind. Insbesondere kann das bildgebende Bauteil 1 ein Solid-State-LED-Array sein. Das von den einzelnen Leuchtdioden ausgehende Licht kann dann von der Projektionsoptik 2 in den Außenraum des Kraftfahrzeug projiziert werden.
  • Alternativ kann vorgesehen sein, dass das bildgebende Bauteil 1 als digitale Mikrospiegelvorrichtung (DMD) oder als LCoS oder als LC-Display ausgebildet ist oder dass das bildgebende Bauteil 1 eine digitale Mikrospiegelvorrichtung oder ein LCoS oder ein LC-Display umfasst. Beispielsweise dienen bei einer digitalen Mikrospiegelvorrichtung die einzelnen Spiegelelemente als bildgebende Elemente.
  • Bei dieser alternativen Gestaltung des bildgebenden Bauteils 1 als digitale Mikrospiegelvorrichtung oder als LCoS oder als LC-Display umfasst die Beleuchtungsvorrichtung zusätzlich mindestens eine nicht abgebildete Lichtquelle, deren Licht auf das bildgebende Bauteil auftrifft und von diesem selektiv reflektiert oder hindurchgelassen wird, um eine entsprechende Lichtverteilung zu erzeugen.
  • Auch bei dieser Gestaltung des bildgebenden Bauteils 1 wird das von den einzelnen bildgebenden Elementen ausgehende Licht von der Projektionsoptik 2 in den Außenraum des Kraftfahrzeug projiziert.
  • Das in 1 abgebildete Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin eine Aperturblende 3 mit einer Öffnung 4, deren Öffnungsweite veränderbar ist. Die Aperturblende 3 ist insbesondere als Irisblende ausgebildet. Die Aperturblende 3 ist in der schematischen Abbildung als mechanisch verstellbare Irisblende dargestellt. Die Aperturblende 3 kann jedoch insbesondere mit einem Elektromotor oder vergleichbaren Antriebsmitteln verbunden sein, um während des Betriebs der Beleuchtungsvorrichtung eine Veränderung der Öffnungsweite zu ermöglichen.
  • Der Mittelpunkt der Öffnung 4 der Aperturblende 3 ist auf der optischen Achse 5 der Projektionsoptik 2 angeordnet.
  • Die Aperturblende 3 ist in der schematischen Abbildung zwischen der ersten, dem bildgebenden Bauteil 1 benachbarten Linse 2a und den beiden anderen Linsen 2b und 2c der Projektionsoptik 2 angeordnet. Es besteht jedoch durchaus die Möglichkeit, die Aperturblende 3 an einer anderen Stelle in der Projektionsoptik 2 anzuordnen oder die Aperturblende 3 gänzlich vor oder hinter der Projektionsoptik 2 anzuordnen. Wesentlich ist dabei, dass die Aperturblende 3 in Ausbreitungsrichtung des Lichts hinter dem bildgebenden Bauteil 1 angeordnet ist, so dass das von dem bildgebenden Bauteil 1 ausgehende Lichtbündel durch die Aperturblende 3 randseitig beschnitten werden kann.
  • Die Aperturblende 3 mit veränderbarer Öffnungsweite erlaubt eine Optimierung der von der Beleuchtungsvorrichtung erzeugten Lichtverteilung in Abhängigkeit von dem Anwendungsfall. Wenn ein Fernlicht erzeugt werden soll, kann die Öffnungsweite groß gewählt werden, um die maximale Beleuchtungsstärke möglichst groß werden zu lassen. Wenn jedoch eine Projektion eines oder mehrerer Symbole auf die Fahrbahn durchgeführt werden soll, kann die Öffnungsweite klein gewählt werden, um eine möglichst hohe Abbildungsgüte zu erzielen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    bildgebendes Bauteil
    2
    Projektionsoptik
    2a, 2b, 2c
    Linse der Projektionsoptik
    3
    Aperturblende
    4
    Öffnung der Aperturblende
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102018115045 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere hochauflösender Scheinwerfer, umfassend - ein bildgebendes Bauteil (1) mit einer aktiven Fläche, auf der matrixartig bildgebende Elemente zur gezielten Erzeugung von Pixeln einer Lichtverteilung angeordnet sind, - eine Projektionsoptik (2), von der im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung das von der aktiven Fläche ausgehende Licht in den Außenraum des Kraftfahrzeugs projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Aperturblende (3) mit einer veränderbaren Öffnungsweite aufweist, durch die im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung das von der aktiven Fläche ausgehende Licht zumindest teilweise hindurchtreten kann.
  2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aperturblende (3) eine Irisblende ist.
  3. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung Antriebsmittel umfasst, die insbesondere einen Elektromotor aufweisen, wobei die Antriebsmittel die Öffnungsweite der Aperturblende (3) im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung verändern können.
  4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aperturblende (3) so angeordnet ist, dass das durch die Aperturblende (3) hindurchgetretene Licht auf mindestens einen Teil der Projektionsoptik (2) auftrifft und von diesem in den Außenraum des Kraftfahrzeugs projiziert wird.
  5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aperturblende (3) in Ausbreitungsrichtung des von der aktiven Fläche ausgehenden Lichts hinter einem ersten Teil der Projektionsoptik (2) und vor einem zweiten Teil der Projektionsoptik (2) angeordnet ist.
  6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung so ausgestaltet ist, dass bei einer ersten Öffnungsweite der Aperturblende (3) das in den Außenraum des Kraftfahrzeugs projizierte Licht eine erste maximale Beleuchtungsstärke sowie eine erste Abbildungsgüte aufweist und dass bei einer zweiten Öffnungsweite der Aperturblende (3) das in den Außenraum des Kraftfahrzeugs projizierte Licht eine zweite maximale Beleuchtungsstärke sowie eine zweite Abbildungsgüte aufweist, wobei die erste Öffnungsweite der Aperturblende (3) größer als die zweite Öffnungsweite der Aperturblende (3) ist, wobei die erste maximale Beleuchtungsstärke größer als die zweite maximale Beleuchtungsstärke ist und wobei die erste Abbildungsgüte schlechter als die zweite Abbildungsgüte ist.
  7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die bildgebenden Elemente auf der aktiven Fläche als Leuchtdioden oder als Laserdioden ausgebildet sind, insbesondere wobei das bildgebende Bauteil ein Solid-State-LED-Array ist.
  8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das bildgebende Bauteil (1) als digitale Mikrospiegelvorrichtung oder als LCoS oder als LC-Display ausgebildet ist oder dass das bildgebende Bauteil (1) eine digitale Mikrospiegelvorrichtung oder ein LCoS oder ein LC-Display umfasst.
  9. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung mindestens eine Lichtquelle umfasst, deren Licht auf das bildgebende Bauteil (1) auftrifft und von diesem selektiv reflektiert oder hindurchgelassen wird, um eine Lichtverteilung zu erzeugen.
  10. Verfahren zum Betrieb einer Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erzeugung eines Fernlichts die Öffnungsweite der Aperturblende (3) größer gewählt wird als bei der Erzeugung einer Symbolprojektion auf der Fahrbahn.
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