Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Scheinwerfer für Fahrzeuge
nach der Gattung des Anspruchs 1.
Ein solcher Scheinwerfer ist durch die DE 35 07 013 A1 be
kannt. Dieser Scheinwerfer weist einen Reflektor und eine
Lichtquelle auf und im Strahlengang des vom Reflektor re
flektierten Lichts ist ein lichtdurchlässiges Element in
Form einer Linse angeordnet. Durch die Linse wird das hin
durchtretende Licht beeinflußt, das heißt in seiner Richtung
abgelenkt. Die Form der Linse und des Reflektors sind dabei
so aufeinander abgestimmt, daß das aus dem Scheinwerfer aus
tretende Lichtbündel eine bestimmte Charakteristik, das
heißt Richtung und Streuung aufweist. Diese eine Charakteri
stik des Lichtbündels ist nicht für alle Verkehrs- und/oder
Witterungsbedingungen optimal, kann jedoch bei diesem
Scheinwerfer nicht verändert werden.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Scheinwerfer für Fahrzeuge mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß
durch die Verformung des lichtdurchlässigen Elements die
Charakteristik des aus dem Scheinwerfer austretenden Licht
bündels verändert werden kann, wodurch eine Anpassung der
Charakteristik an unterschiedliche Verkehrs- und/oder Witte
rungsbedingungen ermöglicht ist.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltun
gen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Zeichnung
Vier Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich
nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Scheinwerfer für Fahr
zeuge in einer vereinfachten Darstellung mit einem licht
durchlässigen Element in Form einer Linse gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel, Fig. 2 die Linse gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel, Fig. 3 die Linse gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel, Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel
des Scheinwerfers mit einem lichtdurchlässigen Element in
Form einer optisch wirksame Elemente aufweisenden Scheibe
und Fig. 5 einen vor dem Scheinwerfer angeordneten Meß
schirm, der durch vom Scheinwerfer in zwei verschiedenen Zu
ständen des lichtdurchlässigen Elements ausgesandte Licht
bündel beleuchtet wird.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein in Fig. 1 dargestellter Scheinwerfer für Fahrzeuge, ins
besondere Kraftfahrzeuge, weist einen Reflektor 10 auf, in
den eine Lichtquelle 12 eingesetzt ist. Die Lichtquelle 12
kann eine Glühlampe oder eine Gasentladungslampe sein. Die
Form des Reflektors 10 ist so bestimmt, daß von der Licht
quelle 12 ausgesandtes Licht durch den Reflektor 10 so re
flektiert wird, daß es die optische Achse 14 des Scheinwer
fers kreuzt, also ein konvergentes Lichtbündel bildet. In
Lichtaustrittsrichtung 16 nach dem Reflektor 10 ist ein
lichtdurchlässiges Element 18 in Form einer Linse angeord
net. Die Linse 18 ist bikonvex ausgebildet und weist sowohl
zum Reflektor 10 hin als auch von diesem weg jeweils eine
konvex gekrümmte Fläche auf. Die Linse 18 ist koaxial zur
optischen Achse 14 des Scheinwerfers angeordnet und in einem
solchen Abstand vom Reflektor 10, daß die vom Reflektor 10
reflektierten Lichtstrahlen erst durch die Linse 18 treten,
nachdem sie die optische Achse 14 gekreuzt haben. Die Linse
18 entspricht in ihrer Wirkung einer Sammellinse und durch
diese werden die hindurchtretenden Lichtstrahlen 19 zur op
tischen Achse 14 hin gebrochen, so daß sie nach Durchtritt
durch die Linse 18 mehr oder weniger parallel zur optischen
Achse 14 verlaufen. Zwischen dem Reflektor 10 und der Linse
18 kann eine Blende 21 angeordnet sein, durch die eine
Helldunkelgrenze des aus dem Scheinwerfer entstehenden
Lichtbündels gebildet wird.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel
besteht die Linse 18 aus einem massiven, elastisch verform
baren und lichtdurchlässigen Material, beispielsweise aus
einem elastischen Kunststoff. Es ist jedoch auch möglich,
daß die Linse 18 in Teilbereichen aus einem starren Material
besteht und nur in den übrigen Teilbereichen aus einem ela
stisch verformbaren Material besteht. Beispielsweise kann
das starre Material im zentralen Bereich der Linse 18 ange
ordnet sein und das elastisch verformbare Material im Rand
bereich oder umgekehrt. Die Linse 18 ist in einer Halterung
20 angeordnet und an der Linse 18 greift an deren Rand zu
mindest ein Stellelement 22 an. Es können auch mehrere
Stellelemente 22 an verschiedenen Stellen am Umfang der
Linse 18 angreifen und die Stellelemente können anstelle an
der Linse 18 auch an der Halterung 20 angreifen, die dann
entsprechend beweglich ausgebildet ist. Das Stellelement 22
kann beispielsweise elektrisch, elektromagnetisch, hydrau
lisch oder pneumatisch betätigt werden. Das Stellelement 22
greift beim dargestellten Ausführungsbeispiel radial bezüg
lich der optischen Achse 14 an der Linse 18 an und ist so
ausgeführt, daß es eine Druckkraft oder eine Zugkraft auf
die Linse 18 ausüben kann. Alternativ kann das Stellelement
22 auch in beliebiger anderer Richtung an der Linse 18 oder
an der Halterung 20 angreifen, je nach dem in welcher Rich
tung das Stellelement 22 eine Kraft auf die Linse 18 ausüben
soll. In Fig. 1 ist die Linse 18 mit durchgezogenen Linien
in einer ersten Stellung dargestellt, in der sie nicht ver
formt ist, also das Stellelement 22 weder auf die Linse 18
drückt noch an dieser zieht. Übt das Stellelement 22 eine
Druckkraft auf die Linse 18 aus, so wird dadurch deren Er
streckung radial zur optischen Achse 14 verringert und deren
Erstreckung in Richtung der optischen Achse 14 vergrößert.
In dieser Stellung ist die Linse 18 in Fig. 1 mit gestri
chelten Linien dargestellt. Übt das Stellelement 22 eine
Zugkraft auf die Linse 18 aus, so wird entsprechend die Er
streckung der Linse 18 radial zur optischen Achse 14 vergrö
ßert und deren Erstreckung in Richtung der optischen Achse
14 verringert. In dieser Stellung ist die Linse 18 in Fig.
1 mit gepünkelten Linien dargestellt.
Die Halterung 20 ist so ausgebildet, daß eine Verformung der
Linse 18 unter der Einwirkung des Stellelements 22 möglich
ist. Die Halterung 20 kann so ausgebildet sein, daß sich die
Linse 18 unter der Einwirkung des Stellelements 22 gezielt
in einer bestimmten Weise verformt, zum Beispiel nur in der
Richtung, in der die vom Stellelement 22 ausgeübte Kraft
wirkt, das heißt, daß bei Wirkung des Stellelements 22 in
vertikaler Richtung die Linse 18 nur in vertikaler Richtung
zusammengedrückt oder auseinandergezogen wird. Die Halterung
20 kann jedoch auch so ausgebildet sein, daß die Linse 18
über ihren gesamten Umfang gleichmäßig zusammengedrückt oder
auseinandergezogen wird.
Bei der durch das Stellelement 22 bewirkten Verformung der
Linse 18 werden deren optische Eigenschaften verändert, das
heißt, das in den verschiedenen Stellungen durch die Linse
18 hindurchtretende Licht wird durch die Linse 18 unter
schiedlich abgelenkt. Die Verformung der Linse 18 ist dabei
in Fig. 1 stark übertrieben dargestellt, um diese deutlich
zu machen. In der Praxis genügen bereits Verformungswege der
Linse 18 im Bereich von Zehntel-Millimeter, um die optischen
Eigenschaften der Linse 18 zu weit zu ändern, daß das hin
durchtretende Licht deutlich unterschiedlich beeinflußt
wird. Zur Verformung der Linse 18 wird das Stellelement 22
vom Fahrzeuglenker beispielsweise über einen Schalter 24 ak
tiviert.
In Fig. 5 ist ein vor dem Scheinwerfer angeordneter Meß
schirm 30 dargestellt, der die Projektion einer vor dem
Scheinwerfer angeordneten Fahrbahn repräsentiert, die beim
realen Einsatz des Scheinwerfers entsprechend beleuchtet
würde. Die horizontale Mittelebene des Meßschirms 30 ist mit
HH bezeichnet und dessen vertikale Mittelebene ist mit VV
bezeichnet. Im nichtverformten Zustand wird durch die Linse
18 das durch diese hindurchtretende Licht so beeinflußt, daß
es eine erste Charakteristik, das heißt Richtung und Streu
ung aufweist. Beim Ausführungsbeispiel wird durch die Linse
18 im nichtverformten Zustand das hindurchtretende Licht so
beeinflußt, daß es etwa parallel zur optischen Achse 14 ge
richtet ist und den Meßschirm 30 in einem mit 32 bezeichne
ten Bereich beleuchtet. Dieser Bereich 32 ist etwa konzen
trisch zum Schnittpunkt HV der horizontalen Mittelebene HH
und der vertikalen Mittelebene VV des Meßschirms 30 angeord
net und ist eng begrenzt, da das aus dem Scheinwerfer aus
tretende Lichtbündel im wesentlichen parallel zur optischen
Achse 14 verläuft und nur eine geringe Streuung aufweist. Im
verformten Zustand der Linse 18 wird durch diese das hin
durchtretende Licht so beeinflußt, daß es nach dem Durch
tritt eine von der ersten Charakteristik verschiedene zweite
Charakteristik aufweist. Beim Ausführungsbeispiel wird durch
die Linse 18 im verformten Zustand das durch diese hindurch
tretende Licht nicht genau parallel zur optischen Achse 14
gerichtet, sondern dieses verläuft konvergierend wenn die
Linse 18 in ihre gestrichelte Stellung zusammengedrückt ist
oder divergierend, wenn die Linse 18 in ihre gepünktelte
Stellung auseinandergezogen ist. Hierdurch weist das aus dem
Scheinwerfer aus tretende Lichtbündel eine Streuung auf und
dieses beleuchtet den Meßschirm 30 in einem mit 34 bezeich
neten Bereich, der gegenüber dem Bereich 32 deutlich größer
ist. Wenn die Linse 18 gezielt nur in einer bestimmten Rich
tung verformt wird, kann erreicht werden, daß der Bereich 34
beispielsweise nur in horizontaler Richtung über den Bereich
32 hinausragt.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Linse 118
dargestellt, bei dem die Linse eine Hülle 124 aus einem ela
stisch verformbaren, lichtdurchlässigen Material aufweist,
die eine Füllung 126, ebenfalls aus lichtdurchlässigem Mate
rial umschließt. Die Hülle 124 kann beispielsweise aus einem
elastischen Kunststoff bestehen und als Füllung 126 kann ei
ne Flüssigkeit, ein gallertartiges Material oder ebenfalls
ein elastisch verformbares Material verwendet werden. Die
Linse 118 ist in einer Halterung 120 angeordnet, die wie die
vorstehend beschriebene Halterung 20 ausgebildet sein kann.
An der Linse 118 oder an der Halterung 120 greift das wenig
stens eine Verstellelement 122 an, durch das die Linse 118
oder die Halterung 120 und die Linse 118 verformbar sind.
Die Verformung der Linse 118 kann wie beim ersten Ausfüh
rungsbeispiel angegeben erfolgen und die Wirkung der Verfor
mung hat dieselben Auswirkungen auf das durch die Linse 118
hindurchtretende Licht wie dort beschrieben.
In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Linse 218
dargestellt, bei dem die Linse 218 zumindest bereichsweise
piezoelektrische Kristalle enthält. Diese piezoelektrischen
Kristalle haben die Eigenschaft, daß sie ihre Ausdehnung un
ter dem Einfluß einer elektrischen Spannung verändern. Die
Linse 218 ist wiederum in einer Halterung 220 angeordnet und
die piezoelektrischen Kristalle sind über einen Schalter 224
mit einer Spannungsquelle 226 verbindbar. Bei Verbindung der
piezoelektrischen Kristalle mit der Spannungsquelle 226 wird
die Linse 218 in diesem Bereich verformt und dadurch ändert
sich wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbei
spielen die optische Wirkung der Linse 218.
Anstelle der vorstehend beschriebenen Linsen kann gemäß ei
nem in Fig. 4 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel des
Scheinwerfers als lichtdurchlässiges Element auch eine
lichtdurchlässige Scheibe 318 verwendet werden, die optisch
wirksame Elemente 328 in Form von Linsen und/oder Prismen
aufweist. Durch den Reflektor 310 wird von der Lichtquelle
312 ausgesandtes Licht beispielsweise so reflektiert, daß
die Lichtstrahlen 319 etwa parallel zur optischen Achse 314
des Scheinwerfers verlaufen. Durch die optisch wirksamen
Element 328 wird das Licht so beeinflußt, das heißt abge
lenkt, daß das aus dem Scheinwerfer austretende Lichtbündel
eine bestimmte Charakteristik, das heißt Richtung und Streu
ung aufweist. Die Scheibe 318 ist zumindest bereichsweise
verformbar und kann wie bei den vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispielen der Linse ausgebildet sein, also aus
einem elastisch verformbaren, massiven Material bestehen,
aus einer elastisch verformbaren Hülle mit Füllung bestehen
oder piezoelektrische Kristalle enthalten. An der Scheibe
318 greift zu deren Verformung ein Stellelement 322 an.
Durch die Verformung der Scheibe 318 wird die Wirkung der
optisch wirksamen Elemente verändert, so daß das in verform
tem Zustand durch die Scheibe 318 hindurchtretende Licht
durch die optisch wirksamen Elemente 328 in anderer Weise
abgelenkt wird als im nichtverformten Zustand der Scheibe
318. Das im verformten Zustand der Scheibe 318 aus dem
Scheinwerfer austretende Lichtbündel weist daher eine Cha
rakteristik auf, die von der Charakteristik des Lichtbündels
bei nichtverformtem Zustand der Scheibe 318 verschieden ist.