DE102020126716A1 - Projektionsvorrichtung für ein Mikroprojektionslichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer - Google Patents

Projektionsvorrichtung für ein Mikroprojektionslichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer Download PDF

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Emil P. Stefanov
Uwe BREITENBACH
Thomas Herr
Lu Fan
Tobias Leuz
Sebastian Schildmann
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Abstract

Vorgestellt wird eine einteilige Projektionsvorrichtung für ein Mikroprojektionslichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, die eine Vielzahl von Mikroprojektoren aufweist, von denen jeder eine Blende aufweist. Die Blende besteht aus einem ersten Teilvolumen und einem zweiten Teilvolumen, die neben einer quer zu der Länge liegenden Breite und Höhe eine sich parallel zur Länge erstreckende Tiefe aufweisen, die größer als 5% der Länge des Mikroprojektors ist und sich in Richtung der Länge des Mikroprojektors erstreckt, wobei eine Transmission des ersten Teilvolumens kleiner als eine Transmission des zweiten Teilvolumens ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine einteilige Projektionsvorrichtung für ein Mikroprojektionslichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Projektionsvorrichtung ist aus der WO 2019/120900 A bekannt.
  • Eine weitere Projektionsvorrichtung für ein Mikroprojektionslichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer ist aus der DE 10 2018 101 991 B3 bekannt.
  • Abgesehen von Lichtmodulen dieser Kraftfahrzeugscheinwerfer basieren herkömmliche Lichtmodulkonzepte für Scheinwerfer vorwiegend auf LED-Lichtquellen bzw. Laserlichtquellen, deren Licht durch eine Primäroptik gesammelt und durch eine Linse als Projektionsoptik regelkonform auf der Straße verteilt wird.
  • Generell ist man bestrebt, ein kostengünstiges Lichtmodul mit hoher Effizienz, geringer Bautiefe und hoher Toleranzunempfindlichkeit zu realisieren. Auch wenn im Vergleich zu klassischen Halogenlampen bei LED- bzw. Laserquellen geringere Bautiefen erreicht werden können, so weist ein herkömmliches Lichtmodul immer noch typische Bautiefen von 10- 20cm auf.
  • Ein Ansatz die Bautiefe zu verringern besteht darin, die Brennweiten der Optiken zu verkürzen. Hierbei ist ein wesentlicher Faktor die maximal mögliche Krümmung der Linse, welche hauptsächlich von ihrem Brechungsindex und ihren Abmessungen abhängt.
  • Der Brechungsindex n für typische Linsenmaterialien wie Polycarbonat, Silikon oder Glas liegt im Bereich von n = 1.4 - 1.6 und kann daher nur bedingt variiert werden. Eine Möglichkeit, die Ausmaße der Projektionsvorrichtung zu reduzieren, besteht darin, Projektionsvorrichtungen zu verwenden, die eine Vielzahl von in Zeilen und Spalten angeordneten Mikroprojektoren aufweisen. Die WO 2019/120900 A und die DE 10 2018 101 991 B3 zeigen solche
  • Projektionsvorrichtungen.
  • Generell besteht ein so genanntes MikroprojektionsLichtmodul aus mindestens einer Lichtquelle, (typischerweise einer LED-Lichtquelle), mindestens einer Kollimationsoptik (typischerweise einer TIR Optik (TIR: total internal reflection) und einer Vielzahl von Mikroprojektoren, von denen jeder eine Lichteintrittsoptik, eine Blende und eine Lichtaustrittsoptik aufweist. Durch die zusammenfassende Anordnung einer Vielzahl solcher Mikroprojektoren zu einer Projektionsvorrichtung eines Mikroprojektions-Lichtmoduls können die Ausmaße der Projektionsvorrichtung von für Projektionslinsen typischen Werten von ~ 80mm (B) x 30mm (H), auf Werte kleiner als 1mm x 1mm reduziert werden, was einerseits Brennweiten zwischen 1mm und 10mm ermöglicht, andererseits aber in unerwünscht hohen Fertigungstoleranzen resultiert.
  • Aktuelle Lösungen, die Fertigungstoleranzen zu kontrollieren, erfordern bei mehrteiligen Mikroprojektoren eine kostenintensive Nachjustage über eine Einstellung der Eintrittsoptik zur Blende über Piezoakuatoren (vgl. EP 3 365 593 81 ). Bei Projektionsoptiken, bei denen die Lichteintrittsflächen, die Blendenvorrichtung und die Lichtaustrittsflächen einteilig ausgeführt sind, wie es in der WO 2019/120900 A der Fall ist, wird für den Herstellungsprozess der Blende/n aus beispielsweise einer metallischen Schicht und eines schwarzen Lacks eine mehrmalige Entnahme des Teils aus dem Werkzeug notwendig. Daraus resultieren hohe Anforderungen an die Positionierung der einzelnen Schichten zueinander, was zu unerwünscht hohen Kosten führt.
  • Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Projektionsvorrichtung mit geringer Bautiefe anzugeben, die kostengünstig und dennoch toleranzunempfindlich ist und die keine aufwändige Nachjustage der Mikroprojektoren erfordert.
  • Eine weitere Aufgabe besteht in der Angabe eines Verfahrens zum Herstellen einer die Vorrichtungsmerkmale der Erfindung aufweisenden Projektionsvorrichtung.
  • Diese Aufgabe wird hinsichtlich ihrer Vorrichtungsaspekte durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich ihrer Verfahrensaspekte durch die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs gelöst.
  • Dabei unterscheidet sich die Erfindung von der Projektionsvorrichtung nach der WO 2019/120900 A1 dadurch, dass die Blende aus einem ersten Teilvolumen und einem zweiten Teilvolumen besteht, die neben einer quer zu der Länge liegenden Breite und Höhe eine sich parallel zur Länge erstreckende Tiefe aufweisen, die größer als 5% der Länge des Mikroprojektors ist und sich in Richtung der Länge des Mikroprojektors erstreckt und wobei eine Transmission des ersten Teilvolumens kleiner ist als eine Transmission des zweiten Teilvolumens. Das erste Teilvolumen ist also das dunkle Teilvolumen.
  • Die Blenden haben hierbei sowohl die Funktion, die Kontur der Hell-Dunkel-Grenze zu bilden, als auch ein Übersprechen zwischen den Mikroprojektoren zu verhindern. Bisher konnten diese beiden Funktionen nur durch zwei getrennte Bauteile (vgl. EP 3 365 593 B1 ) realisiert werden.
  • Statt einer metallischen-, metallisierten- oder Lackschicht-Blende wird bei der Erfindung eine Blende in Form des zweiten Teilvolumens verwendet, das lichtundurchlässiger ist als das erste Teilvolumen.
  • Die Blenden können im gleichen Spritzgussverfahren wie das lichtdurchlässige Linsenmaterial hergestellt werden. Ein Entnehmen des Bauteils während der Herstellung ist somit überflüssig, wodurch die Gesamttoleranz stark reduziert wird und kostenintensive Nachbearbeitungs- und Nachjustageverfahren unnötig werden.
  • Im Gegensatz zu einem metallischen Einlegeteil kann die Krümmung der Blendenkante angepasst werden, um Abbildungsfehler wie beispielsweise die Bildfeldwölbung zu reduzieren.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass ein quer zu der Länge liegender Querschnitt des zweiten Teilvolumens an einem der Lichteintrittsoptik zugewandten Ende des zweiten Teilvolumens minimal ist und an einem der Lichtaustrittsoptik zugewandten Ende des zweiten Teilvolumens maximal ist.
  • Bevorzugt ist auch, dass das zweite Teilvolumen einen Absorptionskoeffizienten aufweist, der für Licht mit einer Wellenlänge von 500 nm kleiner als 1 pro mm ist. Ein solches Material wird im Folgenden auch als lichtdurchlässig bezeichnet.
  • Weiter ist bevorzugt, dass das zweite Teilvolumen einen Absorptionskoeffizienten aufweist, der für Licht einer Wellenlänge von 500 nm größer als 5 pro mm ist. Ein solche Material wird im Folgenden auch als nahezu lichtundurchlässig bezeichnet.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Teilvolumen mit einem mit Partikeln versetzten Trägermaterial ausgefüllt ist. Die Partikel haben die Eigenschaft, einen Teil des Lichtes zu streuen (vorzugsweise als Lambertscher Strahler) und einen Teil des Lichtes zu absorbieren, um auf diese Weise die Lichtdurchlässigkeit zu verringern und damit eine abschattende Wirkung zu erzielen.
  • Das Trägermaterial ist bevorzugt mit dem Material des zweiten, lichtdurchlässigen Teilvolumens identisch. Daraus resultiert der Vorteil identischer (oder ähnlicher, d.h. sich um max. 10 % unterscheidender) Wärmeausdehnungskoeffizienten von ersten Teilvolumen und zweitem Teilvolumen. Für den Temperaturbereich im Scheinwerfer T= -40°C - 180°C wird im Gegensatz zu metallischen Blenden als Einlegeteil (vgl. DE102016112617B3 oder WO 2015/058227 Al) keine Verzerrung des Lichtbilds durch eine unterschiedliche Ausdehnung von Blende und Linse erwartet.
  • Bevorzugt ist auch, dass die Partikel weiße oder graue TiO2 Partikel sind.
  • Weiter ist bevorzugt dass das erste Teilvolumen mit einem Material ausgefüllt ist und dass sich die Brechungsindizes des Materials des ersten Teilvolumens und des Materials des zweiten Teilvolumens um nicht mehr als 10 % unterscheiden.
  • Hierdurch werden Fresnel Reflexionen an der lichtundurchlässigen Schicht verhindert, welche eine ungewollte Abbildung auf der Straße erzeugen würden.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichteintrittsfläche konvex gewölbt oder eben ist. Durch die Formgebung der Lichteintrittsfläche lässt sich die Krümmung einer Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung der Projektionsvorrichtung steuern.
  • Bevorzugt ist auch, dass in einem ersten Schritt eine einteilige Blendenschicht durch einen Spritzgussvorgang erzeugt wird, wobei die zweiten Teilvolumina der Blenden unmittelbar aneinander angrenzend in Zeilen und Spalten angeordnet und mit dem mit Partikeln versetzten Trägermaterial ausgefüllt ist sind.
  • Weiter ist bevorzugt, dass in einem zweiten Schritt die ersten Teilvolumina mit Material der ersten Teilvolumina ausgefüllt werden und die Lichtaustrittsoptiken angespritzt werden.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichteintrittsoptiken in einem dritten Schritt an die aus dem ersten Schritt resultierende Struktur angespritzt werden
  • 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.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren jeweils gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach vergleichbare Elemente. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
    • 1 ein Projektionslichtmodul mit einer Projektionsvorrichtung;
    • 2 einen Schnitt durch das Projektionslichtmodul der 1;
    • 3 einen einzelnen Mikroprojektor in einer Schrägansicht;
    • 4 einen Strahlengang von Licht, das durch das lichtdurchlässige zweite Teilvolumen der Blende hindurchtritt;
    • 5 vier Strahlengänge von Licht, das von der kollimierenden Vorsatzoptik her auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Projektionsoptik einfällt;
    • 6 ein Ergebnis eines ersten Verfahrensschritts zur Herstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung;
    • 7 das Ergebnis eines zweiten Schrittes zur Herstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung;
    • 8 das Ergebnis eines dritten Schrittes zur Herstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung;
    • 9 eine mögliche Form eines ersten Teilvolumens; und
    • 10 eine weitere mögliche Form eines ersten Teilvolumens.
  • Im Einzelnen zeigt 1 einen Aufbau eines Mikroprojektionslichtmoduls 10. Das Licht einer Lichtquelle 12 (z.B. LED, Laser) wird durch eine Vorsatzoptik 14 kollimiert und beleuchtet eine Projektionsvorrichtung 16, welche das Licht auf die Straße projiziert. Die Projektionseinrichtung 16 wird hierbei aus einer Vielzahl von in einem Array aus Zeilen und Spalten angeordneten Mikroprojektoren 18 gebildet.
  • 2 zeigt einen Schnitt durch das Mikroprojektionslichtmodul 10 der 1. Die Schnittebene ist bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung in einem Kraftfahrzeug parallel zu einer Ebene, die durch eine optische Achse 20 der Anordnung und eine Vertikale 22 aufgespannt wird.
  • Die Projektionsvorrichtung 16 besteht aus einer ersten lichtdurchlässigen Schicht 24, einer Blendenschicht 26 und einer zweiten lichtdurchlässigen Schicht 28, wobei die Blendenschicht 26 wiederum nahezu lichtundurchlässige erste Teilvolumina 30 und lichtdurchlässige zweite Teilvolumina 32 enthält.
  • Die Projektionsvorrichtung 16 ist einteilig. Sie besteht nur aus einem einstückig-stoffschlüssig zusammenhängenden Material. Jeder Mikroprojektor 18 weist eine Lichteintrittsoptik 34 und eine Lichtaustrittsoptik 36 auf. Die Lichteintrittsoptik 34 weist eine Lichteintrittsfläche 38 auf. Die Lichtaustrittsoptik 36 weist eine Lichtaustrittsfläche 40 auf. Eine Länge 1 jedes Mikroprojektors 18 ergibt sich als maximaler Abstand seiner Lichtaustrittsfläche 40 von seiner Lichteintrittsfläche 38. Jeder Mikroprojektor 18 weist eine Blende 42 auf, die zwischen der Lichteintrittsoptik 34 und der Lichtaustrittsoptik 36 angeordnet ist.
  • Die Blende 42 besteht aus einem ersten Teilvolumen 30 und einem zweiten Teilvolumen. Beide Teilvolumen 30, 32 weisen neben einer quer zu der Länge liegenden Breite, die sich senkrecht zur Zeichnungsebene erstreckt, und einer parallel zu der Vertikalen 22 liegenden Höhe eine sich parallel zur Länge 1 erstreckende Tiefe auf, die größer als 5% der Länge des Mikroprojektors 18 ist und die sich in Richtung der Länge 1 des Mikroprojektors erstreckt. Die Tiefe entspricht der Länge der Teilvolumina 30, 32 in 1-Richtung.
  • Eine Transmission des ersten Teilvolumens 30 ist kleiner als eine Transmission des zweiten Teilvolumens 32. Das ersten Teilvolumen 30 ist damit der abschattende dunkle Teil der Blende 42 und wird im Folgenden auch als nahezu lichtundurchlässig bezeichnet. Das zweite Teilvolumen 32 wird dagegen im Folgenden auch als lichtdurchlässig bezeichnet.
  • Ein quer zu der Länge liegender Querschnitt des zweiten Teilvolumens ist an einem der Lichteintrittsoptik zugewandten Ende des zweiten Teilvolumens minimal und an einem der Lichtaustrittsoptik zugewandten Ende des zweiten Teilvolumens maximal ist. Dazwischen ändert sich der Querschnitt in einer Ausgestaltung monoton und stetig. Ein längs der Länge gekrümmter Verlauf ist ebenfalls denkbar. Bevorzugt erfolgt die Querschnittsänderung linear.
  • 3 zeigt schematisch einen einzelnen Mikroprojektor 18 in einer Schrägansicht. Licht, welches auf eine Lichteintrittsoptik 34 trifft, wird von dieser auf das als Blende 42 wirkende erste nahezu lichtundurchlässige Teilvolumen 30 gebündelt und entweder an dem lichtundurchlässigen ersten Teilvolumen 30 gestreut oder absorbiert oder an dem lichtdurchlässigen zweiten Teilvolumen 30 durchgelassen.
  • Das lichtundurchlässige erste Teilvolumen 32 erzeugt hierbei die Kontur der Hell-Dunkel-Grenze, welche von der Lichtaustrittsoptik 34 vor die Projektionsvorrichtung projiziert wird, so dass bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung eine Lichtverteilung (beispielsweise eine Abblendlichtverteilung) erzeugt wird.
  • Das lichtundurchlässige erste Teilvolumen 30 hat den zusätzlichen Effekt, ein Übersprechen zwischen den Mikroprojektoren 18 zu vermeiden. Unter einem Übersprechen wird dabei verstanden, dass Licht aus einem lichtdurchlässigen zweiten Teilvolumen 32 eines Mikroprojektors 18 in ein lichtdurchlässiges zweites Teilvolumen eines anderen Mikroprojektors gelangt.
  • Dies kann daraus resultieren, dass das aus der kollimierenden Vorsatzoptik 14 in der Praxis austretende Lichtbündel nicht vollständig parallel ausgerichtet ist und noch einen Öffnungswinkel von wenigen Grad aufweist. Dieser gewissermaßen restliche Öffnungswinkel könnte dazu führen, dass Lichtstrahlen von einer Lichtaustrittsoptik eines Mikroprojektors zur Lichtaustrittsoptik eines benachbarten Mikroprojektors übertreten, was eine Abbildung der Lichtaustrittsoptiken auf der Straße oberhalb oder unterhalb, bzw. links oder rechts von der erwünschten Lichtverteilung zur Folge hätte.
  • 4 zeigt einen Strahlengang von Licht L1, das durch das lichtdurchlässige zweite Teilvolumen 32 der Blende 42 hindurchtritt. Das lichtundurchlässige erste Teilvolumen 30 der Blende 42 ist bevorzugt derart ausgeprägt, dass ein Übersprechen zwischen den Mikroprojektoren vermieden werden kann, z.B. durch eine der Kontur des Strahlkegels folgende Kontur oder durch einen gekrümmten Verlauf in der Tiefenrichtung. Um die größtmögliche Abschattung zu erzielen, ist es bevorzugt, dass sich die Teilvolumina so nahe an die Lichtaustrittsfläche 40 heran erstrecken wie möglich.
  • 5 zeigt, dass die folgenden vier Fälle für die von der kollimierenden Vorsatzoptik 14 her einfallenden Lichtstrahlen unterschieden werden können.
  • Ein Lichtstrahl L2 durchquert das lichtdurchlässige zweite Teilvolumen 32 und trägt somit zur Erzeugung einer regelkonformen Lichtverteilung bei.
  • Lichtstrahlen L3 werden an dem nahezu lichtundurchlässigen ersten Teilvolumen 30 mehrmals gestreut und/oder teilweise absorbiert. Von diesen Lichtstrahlen L3 trägt kein signifikanter Anteil zur Erzeugung der regelkonformen Lichtverteilung bei.
  • Lichtstrahlen L4 werden innerhalb des nahezu lichtundurchlässigen ersten Teilvolumens 30 mehrmals gestreut und/oder absorbiert. Sie treten nicht in ein zweites lichtdurchlässiges Teilvolumen 32 eines benachbarten Mikroprojektors über. Dadurch wird ein Übersprechen zwischen den Mikroprojektoren verhindert. Von diesen Lichtstrahlen L4 trägt kein signifikanter Anteil zur Erzeugung der regelkonformen Lichtverteilung bei.
  • Lichtstrahlen L5 werden an der Grenze zwischen dem ersten lichtundurchlässigen Teilvolumen 30 und dem zweiten lichtdurchlässigen Teilvolumen 32 mehrmals an dem ersten lichtundurchlässigen Teilvolumen 30 gestreut und/oder teilweise absorbiert und treten danach wieder in das zweite lichtdurchlässige Teilvolumen 32 ein. Diese Strahlen L5 tragen zur Erzeugung einer regelkonformen Lichtverteilung bei.
  • Von den oben genannten Fällen sorgen die Lichtstrahlen L2 und L3 für eine Lichtverteilung mit einer definierten Hell-Dunkel-Grenze. Der dritte Fall (Lichtstrahlen L4) reduziert ein Übersprechen zwischen den Mikroprojektoren, und die Lichtstrahlen L5 weichen die Hell-Dunkel-Grenze auf, verringern also die Schärfe der Hell-Dunkel-Grenze. Ein großer Umfang des Auftretens der Lichtstrahlen L5 ist unerwünscht. Der Umfang kann aber durch Veränderung der Materialeigenschaften des ersten nahezu lichtundurchlässigen Teilvolumens vorhersehbar beeinflusst werden.
  • Das Material des ersten nahezu lichtundurchlässigen Teilvolumens 30 sollte daher folgende Eigenschaften haben:
    • Es besteht vorzugsweise aus einem mit Partikeln versetztem Trägermaterial. Die Partikel haben die Eigenschaft, einen Teil des Lichtes zu streuen (vorzugsweise als Lambertscher Strahler) und einen Teil des Lichtes zu absorbieren. Als Material eignen sich beispielsweise weiße bzw. graue TiO2-Partikel.
  • Die Packungsdichte und die Absorptionseigenschaften der Partikel sollten so gewählt werden, dass auf der einen Seite ein geringer Anteil der Lichtstrahlen den Lichtstrahlen L5 entspricht. Auf der anderen Seite soll eine breite Verteilung des Lichtes an der Grenzfläche zwischen den beiden Teilvolumina erfolgen, um den lokalen Wärmeeintrag möglichst gering zu halten.
  • Typischerweise weist daher das Material des zweiten nahezu lichtdurchlässigen Teilvolumens bei senkrecht eintreffenden Strahlen einen Absorptionskoeffizienten auf, der bei einer Wellenlänge von 500 nm kleiner als 1 pro mm ist.
  • Die Brechungsindizes der Materialien der beiden Teilvolumina sollten nahezu identisch sein. Hierdurch werden Fresnel Reflexionen an der lichtundurchlässigen Schicht verhindert, welche eine ungewollte Abbildung auf der Straße erzeugen würden.
  • Das erste nahezu lichtundurchlässige Teilvolumen 30 sollte sich möglichst nahe an die Lichtaustrittsfläche 34 heran erstrecken. In einer Ausgestaltung sollte die Länge der beiden Teilvolumina 30, 32 mindestens halb so groß sein wie die Länge der Lichtaustrittsoptik. Mit anderen Worten: Die Länge der Teilvolumina sollte größer als 50% des Abstands der Lichtaustrittsfläche von dem ersten nahezu lichtundurchlässigen Teilvolumens sein.
  • Grundsätzlich ist es durch die Erfindung möglich, die gesamte einteilige Projektionsvorrichtung 18 ohne zwischenzeitliche Entnahme eines Bauteils herzustellen. Denkbar sind für den Spritzvorgang der Projektionsvorrichtung 18 s Bauteils folgende drei Schritte:
    • In einem ersten Schritt erfolgt ein Spritzen einer Anordnung erster nahezu lichtundurchlässiger Teilvolumina 30 in Zeilen und Spalten. Das Ergebnis dieses Schrittes ist eine Blendenschicht, wie sie in 6 abgebildet ist. Die Zahl der Zeilen und die Zahl der Spalten kann von der Darstellung der 6 abweichen. In der 6 ist insbesondere die den später anzuspritzenden Lichteintrittsoptiken zugewandte Vorderseite der Blendenschicht 26 zu sehen.
  • Vorzugsweise hat diese Schicht eine plane Rückseite (in Richtung des Lichteinfalls gesehen, in 6 durch die Blendenschicht verdeckt) und eine plane bzw. gekrümmte Vorderseite. Unter einer planen Seite wird hier verstanden, dass die Punkte der Rückseite alle in einer Ebene liegen.
  • Unter einer gekrümmten Rückseite wird hier verstanden, dass die Punkte der Vorderseite, die zu jeweils einer Blende eines Mikroprojektors gehören, auf einer gekrümmten Zylindermantelfläche liegen, wobei die Achse der Zylinder bei bestimmungsgemäßer Verwendung parallel zu der Vertikalen liegt.
  • Über die Form der Vorderseite kann die Krümmung der Hell-Dunkel-Grenze gesteuert werden. So ist es denkbar, wie in 9, 10 dargestellt, ein Urbild einer geraden (H') oder einer gekrümmten (H'') Hell-Dunkel-Grenze herzustellen. Über eine geeignete Krümmung von H'' können Abbildungsfehler wie beispielsweise die Bildfeldwölbung korrigiert werden.
  • In einem zweiten Schritt wird die Lichtaustrittsoptik 36 in Form einer zweiten lichtdurchlässigen Schicht 28an die Rückseite der Blendenschicht angespritzt. Dabei werden die zweiten Teilvolumina 32 mit dem lichtdurchlässigen Material der Lichtaustrittsoptik 36 ausgefüllt. 7 zeigt das Ergebnis des zweiten Schrittes.
  • Die einzelnen zweiten Teilvolumina 32 weisen danach eine Vorderseite auf, die den später anzuspritzenden Lichteintrittsoptiken zugewandt ist. 7 zeigt das Ergebnis eines zweiten Schrittes zur Herstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung.
  • Die 9 zeigt eine mögliche Form eines zweiten Teilvolumens 32. Dieses Teilvolumen weist eine ebene Vorderseite auf.
  • Die 10 zeigt eine weitere mögliche Form eines zweiten Teilvolumens. Dieses Teilvolumen weist eine in vertikaler Richtung ebene und in quer zu der Vertikalen liegenden Ebenen durch gekrümmt verlaufende Linien begrenzte Vorderseite auf.
  • Die im ersten Schritt erzeugten Vorderseiten der ersten nahezu lichtundurchlässigen Teilvolumina 30 weisen bevorzugt jeweils die gleiche Form auf wie ihre zugehörigen zweiten Teilvolumina 32. Die Krümmung der genannten Linien und damit die Krümmung der Vorderseiten beeinflusst die Form der Hell-Dunkel-Grenzen, die sich bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Projektionsvorrichtung ergeben.
  • Die einzelnen ersten Teilvolumina 30 weisen weiter eine Rückseite auf, die die Lichtaustrittseite der Projektionsvorrichtung bildet.
  • Die im zweiten Schritt erzeugte Schicht weist damit insgesamt an ihrer Vorderseite eine die Hell-Dunkel-Grenze beeinflussende Krümmung und an ihrer Rückseite die Form der Lichtaustrittsoptik auf.
  • 8 zeigt das Ergebnis des dritten Schrittes. In dem dritten Schritt wird die Lichteintrittsoptik 34 an die Vorderseite der im zweiten Schritt erzeugten Schicht angespritzt. Die Lichteintrittsoptik 34 besteht aus lichtdurchlässigem Material.
  • Diese drei Schritte müssen nicht zwangsläufig in der beschriebenen Reihenfolge erfolgen und können auch gleichzeitig durchgeführt werden. Eine andere Reihenfolge ist ebenfalls möglich. Dabei ist beispielsweise denkbar, die Blendenschicht zunächst mit den ersten lichtdurchlässigen Teilvolumina zu erzeugen und erst danach die zweiten lichtundurchlässigen Teilvolumina zu erzeugen. Der zweite Schritt kann auch gleichzeitig mit dem dritten Schritt erfolgen.
  • 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
    • WO 2019/120900 A [0001, 0006, 0008]
    • DE 102018101991 B3 [0002, 0006]
    • EP 336559381 [0008]
    • WO 2019/120900 A1 [0012]
    • EP 3365593 B1 [0013]
    • DE 102016112617 B3 [0021]
    • WO 2015/058227 [0021]

Claims (11)

  1. Einteilige Projektionsvorrichtung (16) für ein Mikroprojektionslichtmodul (10) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, die eine Vielzahl von in Zeilen und Spalten angeordneten Mikroprojektoren (18) aufweist, von denen jeder eine Lichteintrittsoptik (34) aufweist, die eine Lichteintrittsfläche (38) aufweist, und von denen jeder eine Lichtaustrittsoptik (36) aufweist, die eine Lichtaustrittsfläche (40) aufweist, und wobei sich eine Länge jedes Mikroprojektors (18) als maximaler Abstand seiner Lichtaustrittsfläche (40) von seiner Lichteintrittsfläche (38) ergibt, und von denen jeder eine Blende (42) aufweist die zwischen der Lichteintrittsoptik (34) und der Lichtaustrittsoptik (36) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (42) aus einem ersten Teilvolumen (30) und einem zweiten Teilvolumen (32) besteht, die neben einer quer zu der Länge liegenden Breite und Höhe eine sich parallel zur Länge erstreckende Tiefe aufweisen, die größer als 5% der Länge des Mikroprojektors (18) ist und sich in Richtung der Länge des Mikroprojektors (18) erstreckt und wobei eine Transmission des ersten Teilvolumens (30) kleiner ist als eine Transmission des zweiten Teilvolumens (32).
  2. Projektionsvorrichtung (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein quer zu der Länge liegender Querschnitt des zweiten Teilvolumens (32) an einem der Lichteintrittsoptik (34) zugewandten Ende des zweiten Teilvolumens (32) minimal ist und an einem der Lichtaustrittsoptik (38) zugewandten Ende des zweiten Teilvolumens (32) maximal ist.
  3. Projektionsvorrichtung (16) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilvolumen (30) einen Absorptionskoeffizienten aufweist, der für Licht mit einer Wellenlänge von 500 nm größer als 5 pro mm ist.
  4. Projektionsvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teilvolumen (32) einen Absorptionskoeffizienten aufweist, der für Licht einer Wellenlänge von 500 nm kleiner als 1 pro mm ist.
  5. Projektionsvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilvolumen (30) mit einem mit Partikeln versetzten Trägermaterial ausgefüllt ist.
  6. Projektionsvorrichtung (16) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel weiße oder graue TiO2 Partikel sind.
  7. Projektionsvorrichtung (16) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teilvolumen (32) mit einem Material ausgefüllt ist und dass sich die Brechungsindizes des Materials des ersten Teilvolumens (30) und des Materials des zweiten Teilvolumens (32) um nicht mehr als 10 % unterscheiden.
  8. Projektionsvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteintrittsfläche (36) konvex gewölbt oder eben ist.
  9. Verfahren zum Herstellen einer die Merkmale des Anspruchs 1 aufweisenden Projektionsvorrichtung (16), dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt eine einteilige Blendenschicht (26) durch einen Spritzgussvorgang erzeugt wird, wobei die ersten Teilvolumina (30) der Blenden (42) unmittelbar aneinander angrenzend in Zeilen und Spalten angeordnet und mit dem mit Partikeln versetzten Trägermaterial ausgefüllt sind.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Schritt die ersten Teilvolumina (30) mit Material ausgefüllt werden und die Lichtaustrittsoptiken (36) angespritzt werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteintrittsoptiken (34) in einem dritten Schritt an die aus dem ersten Schritt resultierende Struktur angespritzt werden
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