DE102020115790A1

DE102020115790A1 - Beleuchtungsvorrichtung und Beleuchtungsverfahren für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102020115790A1
Application number: DE102020115790.8A
Authority: DE
Inventors: Marcel Bursy; Jan Müller; Fabian Schüler
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2021-12-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle (1) zur Abstrahlung von Licht (6), einem Scanner (2), der das auf einen Lichtpfad (7) zugeführte Licht (6) entsprechend einer Scanfrequenz (FSCAN) wiederholend in einem Raumwinkelbereich (β1, β2) umlenkt, einer Reflektoreinheit (3) zum Reflektieren des Lichtes (6), so dass in einem Lichtverteilungs-Scanbereich (13) enthaltend eine Mehrzahl von n Zeilen (Z1 ...Z11) und eine Mehrzahl von m Spalten (S1...S22) eine vorgegebene Lichtverteilung (12) bestehend aus einer Mehrzahl von Lichtpixeln (11) erzeugt wird, wobei die Reflektoreinheit (3) mindestens zwei Reflektoren (3', 3'') aufweist, die derart ausgebildet sind, dass das auf sie treffende Licht (6) in einem unterschiedlichen Teilbereich (28, 28') des Lichtverteilungs-Scanbereichs (13) reflektiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für mit einer Lichtquelle zur Abstrahlung von Licht, einem Scanner, der das auf einen Lichtpfad zugeführte Licht entsprechend einer Scanfrequenz wiederholend in einem Raumwinkelbereich umlenkt, einer Reflektoreinheit zum Reflektieren des Lichtes, so dass in einem Lichtverteilungs-Scanbereich enthaltend eine Mehrzahl von n Zeilen und eine Mehrzahl von m Spalten eine vorgegebene Lichtverteilung bestehend aus einer Mehrzahl von Lichtpixeln erzeugt wird.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beleuchtung eines Fahrzeugvorfeldes, wobei ein Lichtstrahl entlang eines Lichtpfades einem Scanner zugeführt wird, der den Lichtstrahl zeilenweise zwischen einer ersten maximalen Position des Scanners und einer zweiten maximalen Position des Scanners auf einen Scanbereich einer Reflektoreinheit auslenkt, so dass mittels der Reflektoreinheit in Abhängigkeit von der mit einer Ansteuerfrequenz betriebenen Lichtquelle ein Lichtpixel zur Erzeugung einer Lichtverteilung ein in n Zeilen und in m Spalten aufgeteilter Lichtverteilungs-Scanbereich auf einem Messschirm erzeugt wird.
Aus der DE 10 2014 221 389 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die als ein laserscannender Fahrzeugscheinwerfer ausgebildet ist, bei dem mittels eines Scanners Lichtpixel in n Zeilen und m Spalten auf ein Scanbereich eines Reflektors erzeugt werden. Mittels des Reflektors werden die pixelweise auftreffenden Lichtstrahlen so umgelenkt, dass eine vorgegebene Lichtverteilung erzeugt wird. In dem Lichtpfad der Beleuchtungsvorrichtung ist ein Wellenlängenkonverter integriert, so dass von der Laserlichtquelle abgestrahlte blaue Licht in weißes Licht umgewandelt wird. Nachteilig an der bekannten Beleuchtungsvorrichtung ist, dass sie einen relativ großen Bauraum erfordert.
Aus der DE 10 2018 213 693 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, die als ein scannender Scheinwerfer zur Erzeugung einer hoch aufgelösten Lichtverteilung ausgebildet ist. Die Beleuchtungsvorrichtung weist eine Lichtquelle, einen Scanner, einen Reflektor sowie eine Linse zur Abbildung des auf dem Reflektor aufgebrachten Lichtpixelfeldes zu einer vorgegebenen Lichtverteilung auf. Der Scanner wird mit einer vorgegebenen Scanfrequenz betrieben, wobei ein Lichtstrahl auf einen aus n Zeilen und m Spalten bestehenden Scanbereich des Reflektors umlenkt wird, wobei in Abhängigkeit von der Ansteuerung der Lichtquelle das in dem Scanbereich des Reflektors aufgebrachte Lichtpixelfeld mittels der Linse zu einem Lichtpixelfeld in einem Lichtverteilungs-Scanbereich abbildet. Nachteilig an der bekannten Beleuchtungsvorrichtung ist, dass sie einen relativ hohen Bauraumbedarf aufweist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge sowie ein Verfahren zur Beleuchtung eines Fahrzeugvorfeldes derart anzugeben, dass der Bauraumbedarf reduziert und die Effektivität erhöht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoreinheit mindestens zwei Reflektoren aufweist, die derart ausgebildet sind, dass das auf sie treffende Licht in einem unterschiedlichen Teilbereich des Lichtverteilungs-Scanbereichs reflektiert wird.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch eine Aufteilung der Reflektoreinheit in mehrere Reflektoren auf einfache Weise unterschiedliche Teilaufgaben zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung in einem Lichtverteilungs-Scanbereich geschaffen werden kann. Mehreren Reflektoren ist lediglich ein einziger Scanner zugeordnet, wobei durch die Ausbildung der entsprechenden Reflektoren die gewünschte Lichtfunktion erzeugt werden kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist ein erster Reflektor und/oder ein zweiter Reflektor der Reflektoreinheit eine Anzahl von ersten Reflektorsegmenten und zweiten Reflektorsegmenten auf, wobei mittels des ersten Reflektorsegmentes Licht in einem relativ großen Leuchtabschnitt und mittels des zweiten Reflektors Licht in einem relativ kleinen Leuchtabschnitt umgelenkt wird. Der große Leuchtabschnitt umfasst mehrere Zeilen des Lichtverteilungs-Scanbereichs, während der kleine Leuchtabschnitt lediglich einen einzigen Lichtpixel umfasst. Der Lichtpixel ist die kleinste Dimension eines auf dem Messschirm oder in dem Fahrzeugvorfeld erzeugten Leuchtfleckes, der mittels eines einzigen Reflektorsegmentes erzeugt wird. Der große Leuchtabschnitt umfasst mehrere Lichtpixel, so dass er räumlich größer ist als der kleine Leuchtabschnitt. Unterschiedliche Reflektorsegmente erzeugen somit unterschiedlich große Leuchtflecken bzw. unterschiedlich große Leuchtabschnitte auf dem Messschirm, was die Variabilität bei der Erzeugung von unterschiedlichen Lichtverteilungen verbessert.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird das Licht von dem ersten Reflektor auf einen Teilbereich des Lichtverteilungs-Scanbereichs reflektiert, während das auf den zweiten Reflektor treffende Licht auf einen anderen Teilbereich des Lichtverteilungs-Scanbereichs reflektiert wird. Vorteilhaft erfolgt somit eine räumliche Aufteilung des von den unterschiedlichen Reflektoren reflektierten Lichtes auf dem Messschirm.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Scanner ausschließlich einen einzigen Scanspiegel auf, der sich um eine einzige Drehachse verdreht. Während einer Scanperiode einer ersten maximalen Auslenkung zu einer zweiten maximalen Auslenkung des Scanspiegels überstreicht der Scanner sowohl den ersten Reflektor als auch den zweiten Reflektor, wobei in Abhängigkeit von der Ausbildung bzw. Größe der jeweiligen Reflektorsegmente die entsprechenden großen und kleinen Leuchtbereiche erzeugt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind der erste Reflektor und der zweite Reflektor beabstandet zueinander angeordnet. Hierdurch wird eine verbesserte Anordnung der Bauteile, insbesondere eines Scanners und einer Reflektoreinheit geschaffen, die zum einen den Bauraumbedarf reduziert und zum anderen die Effektivität der Beleuchtung erhöht. Nach der Erfindung besteht eine Reflektoreinheit nicht aus einem einzigen Reflektor, sondern aus mehreren Reflektoren. Die Reflektoreinheit ist somit segmentiert ausgebildet. Die Reflektoren sind zu beiden Seiten eines das Licht zu dem Scanner führenden Lichtpfades angeordnet, so dass das Licht bzw. der Lichtstrahl zwischen Reflektorflächen der mindestens zwei Reflektoren hindurchtritt. Vorteilhaft kann der Scanner näher an der Reflektoreinheit positioniert werden. Grundgedanke der Erfindung ist es, eine erforderliche Reflektorfläche aufzuteilen in mindestens zwei beabstandet zueinander angeordnete Reflektorflächen, so dass Platz geschaffen wird für die Zuführung eines Lichtstrahls zu dem Scanner, damit dieser näher an der mindestens einen Reflektorfläche der Reflektoreinheit angeordnet sein kann. Vorteilhaft ergibt sich hierdurch die Bauraumersparnis. Mit Reduzierung der dem Scanner zugeordneten Reflektorfläche je Reflektor kann der Abstand des Scanners zu der Reflektorfläche verringert werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen einem ersten Reflektor und einem zweiten Reflektor der Reflektoreinheit eine optische Lücke vorgesehen, durch die der Lichtpfad zu dem Scanner führt. Wenn der erste und der zweite Reflektor einstückig miteinander verbunden sind, wird die optische Lücke durch einen transparenten Bereich des Materials der Reflektoreinheit gebildet.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die optische Lücke als ein Durchbruch ausgebildet, so dass die mindestens zwei Reflektoren nicht einstückig miteinander verbunden sind. Die mindestens zwei Reflektoren weisen jeweils eine eigene Lichtpixelverteilung auf, die zur Erzeugung der Lichtverteilung zusammengeführt werden. Die Lichtpixelverteilungen der Reflektoren bilden jeweils nur einen Teilbereich der Lichtpixelverteilung der resultierenden Lichtverteilung in einen Lichtverteilungs-Scanbereich des Fahrzeugvorfeldes. Weist die Reflektoreinheit beispielsweise zwei Reflektoren auf, enthält ein erster Reflektor einen ersten Teilscanbereich und ein zweiter Reflektor einen zweiten Teilscanbereich. Die Addition des ersten Teilscanbereichs und des zweiten Teilscanbereichs führt zu dem Lichtverteilungs-Scanbereich der resultierenden Lichtverteilung.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Scanner mindestens einen Scanspiegel auf, der um eine erste Drehachse als Hauptdrehachse wiederholend zwischen einer ersten maximalen Auslenkung und einer zweiten maximalen Auslenkung mit der Scanfrequenz hin- und herbewegt wird. Bei der Bewegung des Scanspiegels von der ersten maximalen Auslenkung zu der zweiten maximalen Auslenkung erfasst das Licht bzw. der Lichtstrahl sowohl die Reflektorfläche des ersten Reflektors als auch des zweiten Reflektors. Während der halben Periodendauer der Scanbewegung wird somit Licht zu den beiden Reflektoren umgelenkt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird der Scanspiegel zwischen der ersten maximalen Auslenkung und der zweiten maximalen Auslenkung in einem maximalen Scanwinkel in einem Bereich von 80° bis 140°, vorzugsweise um einen maximalen Scanwinkel von 120°, hin- und herbewegt. Vorteilhaft kann hierdurch die Lichtzuführung effektiv unter Ausnutzung eines relativ großen Scanwinkels erfolgen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der maximale Scanwinkel um die erste Drehachse größer als eine Summe der in einer zu der ersten Drehachse orthogonalen Ebene verlaufenden Erstreckung des ersten Teilscanbereichs des ersten Reflektors und des zweiten Teilscanbereichs des zweiten Reflektors. Dies ergibt sich aufgrund der Lücke, die zwischen den beiden Reflektoren vorgesehen ist. Da die Dimension des Lichtstrahls relativ klein ist, kann auch die Lücke relativ klein sein.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die auf dem ersten Reflektor und dem zweiten Reflektor erzeugte Lichtpixelverteilung direkt, also ohne weitere optische Mittel, zu einem resultierenden Lichtverteilungsscanbereich auf einem Messschirm zusammengeführt werden. Alternativ kann die Zusammenführung der Lichtpixelverteilung auch durch eine zusätzliche Abbildungseinheit, die durch eine Linse gebildet sein kann, erfolgen. In diesem Fall dienen die Reflektoren vorzugsweise zur Parallelisierung des Lichtes. Die Abbildung zu der vorgegebenen Lichtverteilung erfolgt durch die Abbildungseinheit.
Zur Lösung der Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Verfahrensanspruchs 12 auf.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass unter Inkaufnahme einer kurzen zeitlichen Unterbrechung des Scanvorgangs, und zwar innerhalb einer Periodendauer des Scanvorgangs eine platzsparende Anordnung von Scanner zu den so gebildeten getrennten Reflektoren (mindestens zwei Reflektoren) ermöglicht wird. Die zeitliche Unterbrechung ist abhängig von der Scanfrequenz und einer Größe der optischen Lücke zwischen mindestens zwei Reflektoren. Die optische Lücke mit den mindestens zwei Reflektoren ist abhängig von der Quererstreckung des Lichtstrahls. Da der zugeführte Lichtstrahl auf dem Lichtpfad eine relativ kleine Quererstreckung aufweist, kann die optische Lücke relativ klein ausgebildet sein. Der zeitliche Verlust infolge der Unterbrechung des Scanvorgangs ist somit vernachlässigbar klein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung,
2 eine Darstellung unterschiedlicher Drehwinkelpositionen eines Scanners der Beleuchtungsvorrichtung,
3 eine Darstellung der periodischen Scanbewegung des um eine Drehachse hin- und herbewegten Scanspiegels des Scanner,
4 eine schematische Darstellung von Teilscanbereichen einer Reflektoreinheit der Beleuchtungsvorrichtung,
5 eine schematische Darstellung eines Lichtverteilungs-Scanbereichs auf einem Messschirm,
6 Eine schematische Darstellung eines Lichtverteilungs-Scanbereichs auf einem Messschirm nach einer alternativen Ausführungsform und
7 eine schematische Darstellung einer alternativen Beleuchtungsvorrichtung, bei der zwei Reflektoren unmittelbar aneinanderliegen.

Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge ist insbesondere als ein hoch auflösender Scheinwerfer ausgebildet, der in einem Bugbereich des Fahrzeugs angeordnet ist.
Die Beleuchtungsvorrichtung weist im Wesentlichen eine Lichtquelle 1, einen Scanner 2 und eine Reflektoreinheit 3 auf. Ferner ist eine Ansteuereinheit 4 zur Ansteuerung der Lichtquelle 1 vorgesehen. Ferner ist eine Stelleinheit 5 zur Ansteuerung des Scanners 2 vorgesehen mit einer vorgegebenen Scanfrequenz f_SCAN . Die Ansteuereinheit 4 und die Stelleinheit 5 können in einem gemeinsamen Gehäuse integriert angeordnet sein.
Die Lichtquelle 1 ist als eine Laserlichtquelle, insbesondere als eine RGB-Laserlichtquelle, ausgebildet. Die Ansteuereinheit 4 steuert die Laserlichtquelle 1 mit einer Ansteuerfrequenz f_A in einem Frequenzbereich von mindestens 100 Hz. Es erfolgt ein synchrones Pulsen von der Lichtquelle 1. Der Lichtquelle 1 kann ein nicht dargestellter Strahlkoppler zugeordnet sein, mittels dessen die unterschiedliche Farbe aufweisenden Lichtpulse der RGB-Lichtquelle zu einem weißen modulierten Lichtstrahl additiv überlagert wird. Der weiße, modulierte Lichtstrahl 6 wird entlang eines Lichtpfades 7 dem Scanner 2 zugeleitet.
Der Scanner 2 umfasst mindestens einen Scanspiegel 8, der mit einer Scanfrequenz f_SCAN um eine Drehachse 9 (Hauptdrehachse) in einem Scanwinkel α zwischen einer ersten maximalen Auslenkung A1 und einer zweiten maximalen Auslenkung A2 hin- und herbewegt wird. Mittels eines nicht dargestellten weiteren Scanspiegels oder mittels zusätzlicher Verdrehung des Scanspiegels 8 um eine orthogonal zu der Drehachse 9 verlaufenden zweiten Drehachse kann die Auslenkung zwischen der ersten maximalen Auslenkung A1 und der zweiten maximalen Auslenkung A2 auf weitere Zeilen erweitert werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verläuft die zweite Drehachse in einer xy-Ebene, während die erste Drehachse in eine z-Richtung weist. Die Drehachse 9 verläuft im vorliegenden Ausführungsbeispiel in z-Richtung, also senkrecht zu einer xy-Ebene. Eine Hauptabstrahlrichtung H der Beleuchtungsvorrichtung verläuft in x-Richtung.
Im Verhältnis können durch sequenzielle Auslenkung des Lichtstrahls 6 auf die Reflektoreinheit 3 Lichtpixel 11 auf n Zeilen und m Spalten matrixartig verteilt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung, nämlich einer Abblendlichtverteilung 12, der Scanner 2 derart um die erste Drehachse 9 und die zweite Drehachse 10 verschwenkt, dass ein Lichtverteilungs-Scanbereich 13 mit n = 11 Zeilen Z1, Z2...Z11 und m = 22 Spalten S1, S2...S22 erzeugt werden.
In dem Lichtverteilungs-Scanbereich 13 können durch entsprechende Ansteuerung der Lichtquelle 1 durch die Ansteuereinheit 4 die Lichtpixel 11 erzeugt werden, aus denen sich die Abblendlichtverteilung 12 zusammensetzt. Aufgrund der relativ hohen Ansteuerfrequenz f_A und der relativ hohen Scanfrequenz f_SCAN ist die Pixelung des Lichtes und damit die matrixartige Überlagerung von örtlich unterschiedlich angeordneten Lichtpixeln 11 in dem Lichtverteilungs-Scanbereich 13 nicht wahrnehmbar.
Die Scanfrequenz f_SCAN beträgt mindestens 200 Hz.
Nach der Erfindung weist die Reflektoreinheit 3 mindestens zwei Reflektoren auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Reflektoreinheit 3 einen ersten Reflektor 3' und einen zweiten Reflektor 3'' auf, deren zueinander gekehrter Rand 14 des ersten Reflektors 3' und Rand 15 des zweiten Reflektors 3'' beabstandet zueinander angeordnet sind. Zwischen dem Rand 14 des ersten Reflektors 3' und dem Rand 15 des zweiten Reflektors 3'' bildet sich eine Lücke 16, die mindestens so groß ist wie eine Quererstreckung des Lichtstrahls 6 oder eines Lichtbündels, welches über den Lichtpfad 7 dem Scanner 2 zugeleitet wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich zwischen den Rändern 14, 15 der Reflektoren 3', 3'' lediglich Luft. Die beiden Reflektoren 3', 3'' sind somit nicht einstückig miteinander verbunden.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung können die beiden Reflektoren 3', 3" auch einstückig miteinander verbunden sein, wobei die Lücke 16 durch einen transparenten Materialabschnitt gebildet ist.
In beiden Varianten dient die Lücke zur Durchleitung des Lichtstrahls 6, so dass diese als eine optische Lücke angesehen werden kann.
Wie aus 1 zu ersehen ist, ist der Lichtpfad 7 zwischen der Lichtquelle 1 und dem Scanner 2 geradlinig ausgebildet. Der Lichtpfad 7 verbindet die Lichtquelle 1 mit dem Scanner 2. Der Scanner 2 ist mittig zwischen dem ersten Reflektor 3' und dem zweiten Reflektor 3'' in einem vorderen Bereich derselben angeordnet. Die Reflektoren 3', 3'' weisen jeweils eine Reflektorfläche 17 auf, die auf einer dem Scanner 2 zugewandten Seite der jeweiligen Reflektoren 3', 3'' angeordnet ist.
Die Lichtquelle 1 ist in einem rückwärtigen Bereich zu der Reflektoreinheit 3 angeordnet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen der erste Reflektor 3' und der zweite Reflektor 3'' die gleiche Dimension auf. Der Lichtpfad 7 verläuft auf einer Symmetrieebene der Reflektoreinheit 3.
Alternativ können die Reflektoren 3', 3'' auch eine unterschiedliche Dimension aufweisen. Die Symmetrieeigenschaft ist dann nicht gegeben.
Wie besser aus den 2 und 3 ersichtlich ist, kann der Scanner 2 bzw. der Scanspiegel 8 während einer halben Periodendauer T_SCAN/2 (T_SCAN = 1 : f_SCAN) Lichtpixel zeilenweise ausgehend von der maximalen ersten Auslenkung A1 auf den Punkt (Z1; S1) eines Scanbereichs 18 des ersten Reflektors 3' bis zu der zweiten Auslenkung A2 auf einen Punkt (Z1; S11) eines Scanbereichs 18' des zweiten Reflektors 3''. Dieser Zeilenscan erfolgt für jede Zeile, im vorliegenden Fall elf Mal, bis der Scanvorgang von vorne beginnt. Wie aus 4 ersichtlich ist, befindet sich zwischen der Spalte S11 des Scanbereichs 18 des ersten Reflektors 3' und der Spalte S1 des Scanbereichs 18' des zweiten Reflektors 3'' die Lücke 16. Um diese Lücke 16 in dem Lichtverteilungs-Scanbereich 13 zu schließen, ist die Reflektorfläche 17 des ersten Reflektors 3' und/oder des zweiten Reflektors 3" derart ausgebildet, dass die entsprechenden Lichtpixel 11 entsprechend der in 5 dargestellten Lichtverteilungs-Scanbereichs 13 angeordnet sind. Hierbei ist die Lücke 16 zwischen der Spalte S11 des ersten Reflektors 3' und der Spalte S1 des zweiten Reflektors 3'' geschlossen. Durch additive Überlagerung des Scanbereichs 18 des ersten Reflektors 3' und des Scanbereichs 18' des zweiten Reflektors 3'' ergibt sich nun der Lichtverteilungs-Scanbereich 13, der die gleiche Anzahl von Zeilen aufweist wie der Scanbereich der jeweiligen Reflektoren 3', 3'', aber die doppelte Anzahl der Spalten der jeweiligen Reflektoren 3', 3'' hat, nämlich zweiundzwanzig Spalten S1...S22. Die Spalte S1 des Scanbereichs des zweiten Reflektors 3'' entspricht nun der Spalte S12 des Lichtverteilungs-Scanbereichs 13, der unmittelbar an die Spalte S11 desselben anschließt.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann der Reflektoreinheit 3 auch eine nicht dargestellte Abbildungseinheit vorgelagert sein, mittels derer die „Schließung“ der Lücke 16 erfolgt. In diesem Fall kann die Reflektoreinheit 3 beispielsweise zur Parallelisierung des Lichtes dienen.
In 2 sind verschiedene Drehstellungen des Scanspiegels 8 skizziert. In der ersten maximalen Position A1 lenkt der Scanner 2 den Lichtstrahl L1 in einen dem Lichtstrahl abgewandten Rand 19 des ersten Reflektors 3'. Hierbei wird die Spalte S1 des ersten Reflektors 3' bzw. des Lichtverteilungs-Scanbereichs 13 erzeugt. Ein weiterer Lichtstrahl L2 trifft in einer Stellung B1 des Scanspiegels 8 auf den Rand 14 des ersten Reflektors 3', der der Spalte S11 des Scanbereichs 18 des ersten Reflektors 3' entspricht. Zwischen dem Rand 19 und dem Rand 14 werden die Lichtstrahlen sequentiell in einem ersten Raumwinkelbereich β1 abgestrahlt. Bei weiterer Verdrehung des Scanspiegels 8 wird ein Lichtstrahl L3 in einer Stellung B2 auf den Rand 15 des zweiten Reflektors 3'' gelenkt zur Erzeugung eines Lichtpixels 11 auf dem Scanbereich 18' des zweiten Reflektors 3''. Ein weiteres Verdrehen des Scanspiegels 8 kann in Abhängigkeit von der Ansteuerung der Lichtquelle 1 Lichtpixel 11 in den Spalten S2...S11 des zweiten Reflektors 3'' bewirken, wobei mit Lichtstrahl L4 in der zweiten maximalen Stellung A2 am äußeren Rand 20 des zweiten Reflektors 3'' ein Lichtpixel 11 in der Spalte S11 des zweiten Reflektors 3'' erzeugt. Licht wird auf den zweiten Reflektor 3'' somit in einem Raumwinkelbereich β2 umgelenkt, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel betragsmäßig dem Raumwinkelbereich β1 entspricht. Die Lichtquelle 1 wird derart angesteuert, dass in der Zwischenzeit zwischen der Stellung des Lichtstrahls 6 zwischen dem Rand 14 und dem Rand 15 der Reflektoren 3', 3'' oder umgekehrt keine Lichtstrahlen erzeugt werden, da anderenfalls der Lichtstrahl durch die Lücke 16 zurück zur Lichtquelle 1 reflektiert würde. Der maximale Scanwinkel α_max , um den der Scanspiegel 8 pro Halbperiode verschwenkt wird, beträgt im vorliegenden Fall 120°. Bei anderer Ausformung der Reflektoren 3', 3'' kann der maximale Scanwinkel α_max auch im Bereich zwischen 80° und 140° sein. In Abhängigkeit von der vorgegebenen Lichtverteilung wird die Lichtquelle 1 so angesteuert, dass mittels des Scanners 2 die Lichtpixel 11 so auf der Reflektoreinheit 3 verteilt werden, dass die entsprechende Lichtverteilung 12 in dem Lichtverteilungs-Scanbereich 13 erzeugt wird. Insbesondere kann hierdurch auch eine dynamische Lichtverteilung erzeugt werden, die in Abhängigkeit von den Verkehrsumgebungsbedingungen beispielsweise Verkehrsobjekte, ausblendet.
Die Reflektorflächen der Reflektoren 3', 3'' sind jeweils als Freiformflächen oder parabelförmige Flächen ausgebildet.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Scanner 2 lediglich einen einzigen Scanspiegel 8, der mit der Scanfrequenz F_SCAN um eine Drehachse in einem Scanwinkel α zwischen der ersten maximalen Auslenkung A1 und der zweiten maximalen Auslenkung A2 hin- und herbewegt wird. Eine zusätzliche Drehbewegung um eine andere Achse ist nicht vorgesehen. Wie aus 6 ersichtlich ist, wird sowohl bei der Hinbewegung von der ersten maximalen Auslenkung A1 zu der zweiten maximalen Auslenkung A2 und bei der Rückbewegung von der zweiten maximalen Auslenkung A2 zu der ersten maximalen Auslenkung A1 dieselben Reflektorbereiche der Reflektoren 3', 3'' überstrichen bzw. erfasst.
Die Reflektorfläche 17 des ersten Reflektors 3' und/oder des zweiten Reflektors 3'' kann eine Anzahl von ersten Reflektorsegmenten 40 und/oder eine Anzahl von zweiten Reflektorsegmenten 41 aufweisen. Die ersten Reflektorsegmente 40 sind derart ausgebildet, dass ein auf sie treffender Lichtstrahl 6 auf einen relativ großen Leuchtabschnitt 42 reflektiert wird, der mehrere Zeilen Z1 ...Z11 des Lichtverteilungs-Scanbereichs 13 umfasst. Das zweite Reflektorsegment 41 ist derart ausgebildet, dass eine auf sie treffender Lichtstrahl einen relativ kleinen Leuchtabschnitt 43 des Lichtverteilungs-Scanbereichs 13 erzeugt zur Bildung eines Lichtpixels 11. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform erfasst der Lichtstrahl des Scanners 2 während der Bewegung von der ersten maximalen Auslenkung A1 zu der zweiten maximalen Auslenkung A2 den gesamten ersten Reflektor 3' und den gesamten zweiten Reflektor 3". Hierbei bewegt sich der Lichtstrahl des Scanspiegels 8 ausschließlich in x-Richtung, vorzugsweise also in einer horizontalen Richtung. Während der Hin- und Herbewegung des Scanspiegels 8 zwischen den maximalen Auslenkungen A1, A2 überstreicht er abwechselnd den ersten Reflektor 3' und den zweiten Reflektor 3''. Das von den ersten Reflektorsegmenten 40 und zweiten Reflektorsegmenten 41 des ersten Reflektors 3' wird auf den ersten Teilbereich 28 des Lichtverteilungs-Scanbereichs 13 reflektiert; das von den ersten Reflektorsegmenten 40 und den zweiten Reflektorsegmenten 41 des zweiten Reflektors 3" reflektierte Licht wird auf den zweiten Teilbereich 28' des Lichtverteilungs-Scanbereichs 13 reflektiert.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß 7 ist im Unterschied zu der vorhergehenden Ausführungsform die Lichtquelle 1 nicht rückseitig der Reflektoren 3', 3'', sondern seitlich zu den Reflektoren 3', 3'' angeordnet. Bei dieser Ausführungsform können die beiden Reflektoren 3', 3'' unmittelbar aneinander angeordnet sein.
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform kann die Reflektoreinheit auch mehr als zwei Reflektoren aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Lichtquelle
2: Scanner
3, 3', 3'': Reflektoreinheit/Reflektoren
4: Ansteuereinheit
5: Stelleinheit
6: Lichtstrahl
7: Lichtpfad
8: Scanspiegel
9: 1. Drehachse
10: 2. Drehachse
11: Lichtpixel
12: Abblendlichtverteilung
13: Lichtverteilungs-Scanbereich
14: Rand
15: Rand
16: Lücke
17: Reflektorfläche
18, 18': Scanbereich
19: Rand
20: Rand
fA: Ansteuerfrequenz
fSCAN: Scanfrequenz
A1, A2: Auslenkung
Z1...Z10: n Zeilen
S1...S22: m Spalten
TSCAN/2: Periodendauer
L1, L2, L3, L4: Lichtstrahl
β1, β2: Raumwinkelbereich
L
αmax: Scanwinkel
H: Hauptabstrahlrichtung
B1, B2: Stellungen des Scanspiegels
28, 28': Teilbereich
40: 1. Reflektorsegmente
41: 2. Reflektorsegmente
42: großer Leuchtabschnitt
43: kleiner Leuchtabschnitt
44: Leuchtstreifen
45: Leuchtstreifen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014221389 A1 [0003]
DE 102018213693 A1 [0004]

Claims

Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit - einer Lichtquelle (1) zur Abstrahlung von Licht (6), - einem Scanner (2), der das auf einen Lichtpfad (7) zugeführte Licht (6) entsprechend einer Scanfrequenz (f_SCAN) wiederholend in einem Raumwinkelbereich (β1, β2) umlenkt, - einer Reflektoreinheit (3) zum Reflektieren des Lichtes (6), so dass in einem Lichtverteilungs-Scanbereich (13) enthaltend eine Mehrzahl von n Zeilen (Z1 ...Z11) und eine Mehrzahl von m Spalten (S1 ...S22) eine vorgegebene Lichtverteilung (12) bestehend aus einer Mehrzahl von Lichtpixeln (11) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoreinheit (3) mindestens zwei Reflektoren (3', 3'') aufweist, die derart ausgebildet sind, dass das auf sie treffende Licht (6) in einem unterschiedlichen Teilbereich (28, 28') des Lichtverteilungs-Scanbereichs (13) reflektiert wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Reflektor (3') und/oder der zweite Reflektor (3'') eine Anzahl von ersten Reflektorsegmenten (40) aufweist, die derart ausgebildet sind, dass der auf sie treffende Lichtstrahl (6) auf mehrere Zeilen (Z1 ...Z11) des Lichtverteilungs-Scanbereichs (13) umfassenden großen Leuchtabschnitt (42) reflektiert wird zur Bildung eines mehrere Lichtpixel (11) umfassenden Leuchtbereiches und/oder einer Anzahl von zweiten Reflektorsegmenten (41) aufweist, die derart ausgebildet sind, dass der auf sie treffende Lichtstrahl (6) auf einen kleinen Leuchtabschnitt (43) des Lichtverteilungs-Scanbereichs (13) zur Bildung eines einzigen Lichtpixels (11) reflektiert wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Reflektorsegmente (40) und/oder zweiten Reflektorsegmente (41) des ersten Reflektors (3') in einem ersten Scanbereich (18) angeordnet sind und derart ausgebildet sind, dass das auf sie treffende Licht (6) auf den ersten Teilbereich (28) des Lichtverteilungs-Scanbereichs (13) trifft, und dass die ersten Reflektorsegmente (40) und/oder die zweiten Reflektorsegmente (41) des zweiten Reflektors (3'') in einem zweiten Scanbereich (18') angeordnet sind und derart ausgebildet sind, dass das auf sie treffende Licht (6) auf den zweiten Teilbereich (28') des Lichtverteilungs-Scanbereichs (13) trifft.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stelleinheit (5) zur Ansteuerung des Scanners (2) vorgesehen ist, so dass ein Scanspiegel (8) des Scanners (2) um eine Drehachse (9) wiederholend zwischen einer ersten maximalen Auslenkung (A1) und einer zweiten maximalen Auslenkung (A2) hin- und herbewegt wird, wobei das Licht (6) bei der Bewegung von der ersten maximalen Auslenkung (A1) zu der zweiten maximalen Auslenkung (A2) den ersten Reflektor (3') und den zweiten Reflektor (3'') erfasst.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (5) ein Stellsignal erzeugt, derart, dass der Scanspiegel (8) um die Drehachse (9) in einem maximalen Scanwinkel (amax) im Bereich von 80° bis 140°, vorzugsweise um einen maximalen Scanwinkel (amax) 120°, hin- und herbewegt wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Scanner (2) ausschließlich einen einzigen Scanspiegel (8) aufweist, der um die einzige senkrecht zu der Hauptabstrahlrichtung (H) verlaufende Drehachse (9) verdrehbar gelagert ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektoreinheit (3) eine Abbildungseinheit zugeordnet ist, mittels derer das von dem ersten Reflektor (3') reflektierte Licht auf den ersten Teilbereich (28) des Lichtverteilungs-Scanbereichs (13) einerseits und das von dem zweiten Reflektor (3'') reflektierte Licht auf den zweiten Teilbereich (28') des Lichtverteilungs-Scanbereichs (13) abgebildet wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Reflektor (3') und ein zweiter Reflektor (3'') eine optische Lücke (16) zueinander bilden, durch die der Lichtpfad (7) zu dem Scanner (2) führt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Lücke (16) als ein Durchbruch ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Scanwinkel (amax) um die Drehachse (9) größer ist als eine Summe der zu der ersten Drehachse (9) in einer orthogonalen Ebene verlaufenden Erstreckung (β1, β2) des Scanbereichs (18, 18') des ersten Reflektors (3') und des zweiten Reflektors (3'').
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) als eine Laserlichtquelle, insbesondere als eine RGB-Laserlichtquelle, ausgebildet ist.
Verfahren zur Beleuchtung eines Fahrzeugvorfeldes, wobei ein Lichtstrahl (6) entlang eines Lichtpfades (7) einem Scanner (2) zugeführt wird, der den Lichtstrahl (6) zeilenweise zwischen einer ersten maximalen Position (A1) des Scanners (2) und einer zweiten maximalen Position (A2) des Scanners (2) auf einen Scanbereich (18, 18') einer Reflektoreinheit (3) auslenkt, so dass mittels der Reflektoreinheit (3) in Abhängigkeit von der mit einer Ansteuerfrequenz (f_A) betriebenen Lichtquelle (1) ein Lichtpixel (11) zur Erzeugung einer Lichtverteilung (12) ein in n Zeilen (Z1, Z2...Z11) und in m Spalten (S1, S2...S22) aufgeteilter Lichtverteilungs-Scanbereich (13) auf einem Messschirm erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Scannen der Lichtpixel (11) in der Zeit zwischen der ersten maximalen Position (A1) und der zweiten maximalen Position (A2) des Scanners (2) unterbrochen wird, so dass nur beabstandet zueinander angeordnete Reflektoren (3', 3'') der Reflektoreinheit (3) abgescannt werden.