EP0221416A2 - Scheinwerfer für Abblendlicht oder Nebellicht von Kraftfahrzeugen - Google Patents
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- F21S41/275—Lens surfaces, e.g. coatings or surface structures
Definitions
- the invention relates to a headlamp for low beam or fog light of motor vehicles according to the preamble of claim 1. It is known with such headlamps that their light distribution is essentially determined by the shape of the reflector. In addition, it has already been proposed to suppress or even switch off the disturbing, inadmissible color fringe of the light beam by optical means as far as possible.
- the one-piece arrangement of the means on the lens means that no devices are required which cause increased technical outlay and could possibly impair the function of the headlamp.
- Claim 16 shows a way to obtain the surface scattering in the specified scattering range.
- the micro-elements are arranged as a so-called grain or orange peel structure on at least one lens surface of the illumination optics (condenser) in order to thereby resolve the structure of the luminous element, which is imaged in the image window of the projector.
- Micro elevations on a lens the imaging optics, ie on the projection lens, would be an unreasonable shortcoming in film projection technology.
- the reflector is arranged instead of the condenser, and it is essential in comparison to the film projection technology that the micro elevations are used in a targeted manner within the projection optics.
- Claim 18 shows a way to determine the structure of the pressing tool that forms the micro elevations in a technically simple manner.
- the desired blurring of the light-dark boundary is achieved even if only a partial area of the lens surface has the micro elevations.
- FIG. 1 a perspective illustration of a headlight for low beam of motor vehicles in the first embodiment of the lens
- FIG. 2 shows an axial section in sections in the region of two partial surfaces of one side of the objective
- Figure 3 is a front view of the lens in the second embodiment
- Figure 4 shows the axial section through the lens in a third embodiment in a first modification
- FIG. 5 shows the view of the objective in the direction of the reflected light beams in a third embodiment as well, but in a second modification.
- FIG. 6 shows a greatly enlarged section of an axial section through an objective
- 7 shows sections of the greatly enlarged axial section through a lens with an adjacent pressing tool in a first embodiment
- Figure 8 as Figure 7, but in a second embodiment
- FIGS. 9a to 9d the reduced front view of the objective with four different forms of formation of partial areas with a smooth surface.
- a headlight for low beam of motor vehicles has a reflector 10, a light source 11 and an axis 12.
- the rays (not shown) generated by the light source 11 form a light bundle by reflection on the reflector 10; in its beam path are arranged: the optically active edge 14 of a diaphragm 13 and in front of it an objective 15 made of pressed glass; this forms the edge 14 of the diaphragm 13 as the light-dark boundary of the low beam on the road.
- the side of the objective facing away from the reflector 10 has a central, aspherical partial surface 16 and an upper and lower, also aspherical partial surface 17, 17 '; the asphere of the partial area 16 is different from that of the two partial areas 17, 17 '.
- the adjacent sub-areas 16/17 and 16/17 ' touch in a line 18 which lies in one plane.
- the line of contact between adjacent partial areas can lie in an arched or annular plane.
- the partial areas 16, 17, 17 ' are optical means for influencing the light distribution and for correcting the color fringe from the light beam. This is achieved by changing the asphere.
- the partial surfaces 16, 17 (and likewise 17 ′) with the same or different aspheres of the objective 15 are offset from one another in the direction of the axis 12 of the headlamp, and the step 19 resulting from the offset is rounded, i. H. the step 19 forms a round edge 20 with the partial surface 17 and a fillet 21 with the partial surface 16.
- the one side 26 is non-rotationally symmetrical, with axial sections of this side 26 changing continuously in at least one parameter of the associated lens formula.
- the lens formula so the changeable parameter is "c" and / or "q".
- the shape of the asphere of the non-rotationally symmetrical side 26 of the objective 25 changes in such a way that a maximum deviation of zero angular degrees is reached at 90 degrees.
- the lens 35 in FIG. 4 of the third embodiment and in a first modification has a convex side 37 and a plane side 36 facing the reflector 10 (FIG. 1); this has, as optical means, scattering profiles which are concave lenses 38 and convex lenses 39 which are arranged alternately and which are concentrated with respect to the axis 12 are arranged trically and rotationally.
- scattering profiles which are concave lenses 38 and convex lenses 39 which are arranged alternately and which are concentrated with respect to the axis 12 are arranged trically and rotationally.
- the objective can have a slightly curved side with the scattering profiles instead of the plane side; this side is expediently designed to be concave.
- the lens 45 of the third embodiment and in the second modification according to FIG. 5 has on one side 46 linear and vertical scatter profiles 47, which are preferably cylindrical lenses.
- the fourth embodiment in FIG. 6 shows the lens 55 made of pressed glass or plastic with the aspherical partial surface 56; this is formed by one-piece means 58, so-called micro elements, in particular micro elevations, known under the name "grain” or "orange peel structure". This results in a blurring (softening) of the light-dark boundary of the light beam on the road in the desired manner.
- the angle 60, 60 ', which the tangent 59, 59' of a point 57, 57 'of the micro elevation 58 forms with the tangent 61, 61' of the associated point 57, 57 "of the ideal line 54 of the objective 55, is intended to be a specific range (e.g. ⁇ 5 degrees).
- Figure 7 shows sections of a press tool 62 with its recess 63; this is formed as a smooth structure either by non-cutting processing such as indentation, driving in, or by machining such as eroding, grinding, sandblasting, shot peening.
- the entirety of the recesses 63 form the micro elevations 58 on the aspherical side 56 of the objective 55.
- the recess 63 'of the pressing tool 62' in FIG. 8 has a rough, completely irregular structure which is such that the glass or the plastic only partially covers the recesses of the recess 63 'and the micro elevations 58 are thereby formed .
- FIGS. 9a to 9d show the aspherical side 56 of the objective 55 with the horizontal central plane 64 and the vertical central plane 65 of the objective 55.
- the aspherical side each has a partial region 66 to 69 with a smooth surface that does not scatter the light passing through.
- the partial region 66 is a horizontal central stripe with two horizontal boundaries 70 or a horizontal central stripe 67 with two arched boundaries 71, these being the smallest mutual distance in the horizontal central plane 64, or a circular surface 68 that is relative to the axis 12 of the objective 55 is arranged concentrically, or with respect to the axis 12 central rectangular surface 69 with horizontal narrow sides.
- the horizontal center plane 64 and the vertical center plane 65 intersect in the axis 12.
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Abblendlicht oder Nebellicht von Kraftfahrzeugen nach der Gattung des Anspruchs 1. Bekannt ist bei derartigen Scheinwerfern, daß deren Lichtverteilung im wesentlichen durch die Form des Reflektors bestimmt wird. Darüber hinaus wurde bereits vorgeschlagen, den störenden, nichtzulässigen Farbsaum des Lichtbündels durch optische Mittel möglichst zu unterdrücken oder gar auszuschalten.
- Hierfür sind zusätzliche Einrichtungen am Scheinwerfer erforderlich, die zwangsläufig einen erhöhten technischen Aufwand verursachen und bei extremen Betriebsbedingungen die Funktionssicherheit des Scheinwerfers u. U. beeinträchtigen.
- Mit dem Scheinwerfer für Abblendlicht oder Nebellicht von Kraftfahrzeugen nach der Erfindung wird das im vorerwähnten Stand der Technik dargelegte Problem gelöst. Durch die einstückige Anordnung der Mittel am Objektiv sind keine Einrichtungen erforderlich, die einen erhöhten technischen Aufwand verursachen und die Funktion des Scheinwerfers ggf. beeinträchtigen könnten.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Mit dem Scheinwerfer nach Anspruch 2 wird eine erste Ausführungsform geschaffen, und eine zweite und dritte mit den Ansprüchen 6 bzw. 9.
- Wird für den Scheinwerfer für Abblendlicht oder Nebellicht von Kraftfahrzeugen eine sogenannte abbildende Optik verwendet, so erfolgt eine scharfe Abbildung der Helldunkelgrenze auf der Fahrbahn, d. h. der Übergang von Hell zu Dunkel ist plötzlich. Eine derartige scharfe Helldunkelgrenze entspricht zwar der ECE-Regelung, jedoch ist eine gewisse Unschärfe der Helldunkelgrenze wünschenswert; für Scheinwerfer, die in den USA zugelassen werden, sogar erforderlich. Mit Anspruch 15 wird dieses Erfordernis mit technisch einfachen Mitteln erreicht.
- Mit Anspruch 16 wird ein Weg gewiesen, um die Oberflachenstreuung in dem vorgegebenen Streubereich zu erhalten. In der Filmprojektionstechnik sind die Mikroelemente als sogenannte Narbung oder Apfelsinenschalenstruktur auf mindestens einer Linsenoberfläche der Beleuchtungsoptik (Kondensor) angeordnet, um hierdurch die Struktur des Leuchtkörpers aufzulösen, der im Bildfenster des Projektors abgebildet wird. Mikroerhebungen auf einer Linse der abbildenden Optik, d. h. auf dem Projektionsobjektiv, wären jedoch in der Filmprojektionstechnik ein unzumutbarer Mangel. Bei dem nach dem Projektionssystem wirkenden Kraftfahrzeug-Scheinwerfer ist anstatt des Kondensors der Reflektor angeordnet, und es ist im Vergleich zur Filmprojektionstechnik wesentlich, daß die Mikroerhebungen innerhalb der Projektionsoptik gezielt eingesetzt werden.
- Mit Anspruch 17 wird die Unschärfe der Helldunkelgrenze mit einfachen Mitteln günstig auf einen sinnvollen Bereich begrenzt. Mit Anspruch 18 ist ein Weg aufgezeigt, um die die Mikroerhebungen formende Struktur des Preßwerkzeuges technisch einfach festzulegen.
- Mit Anspruch 19 und im einzelnen mit den Ansprüchen 20 bis 23 wird die gewünschte Unschärfe der Helldunkelgrenze auch dann erreicht, wenn nur ein Teilbereich der Linsenoberfläche die Mikroerhebungen aufweist.
- Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigen jeweils in unmaßstäblicher und schematisch vereinfachter Darstellung: Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Scheinwerfers für Abblendlicht von Kraftfahrzeugen in erster Ausbildungsform des Objektivs; Figur 2 einen abschnittsweisen Axialschnitt im Bereich zweier Teilfläche der einen Seite des Objektivs; Figur 3 die Frontansicht des Objektivs in zweiter Ausführungsform; Figur 4 den Axialschnitt durch das Objektiv in dritter Ausführungsform in einer ersten Abwandlung; und Figur 5 die Ansicht des Objektivs in Richtung der reflektierten Lichtstrahlen in ebenfalls dritter Ausführungsform, jedoch in einer zweiten Abwandlung.
- Figur 6 ein stark vergrößerter Abschnitt eines Axialschnittes durch ein Objektiv; Figur 7 abschnittsweise den stark vergrößerten Axialschnitt durch ein Objektiv mit benachbartem Preßwerkzeug in einer ersten Ausbildung; Figur 8 wie Figur 7, jedoch in einer zweiten Ausbildung; und die Figuren 9a bis 9d die verkleinerte Frontansicht des Objektivs mit vier unterschiedlichen Ausbildungsformen von Teilbereichen mit glatter Oberfläche.
- Ein Scheinwerfer für Abblendlicht von Kraftfahrzeugen hat einen Reflektor 10, eine Lichtquelle 11 und eine Achse 12. Die von der Lichtquelle 11 erzeugten (nicht dargestellten) Strahlen bilden durch Reflexion am Reflektor 10 ein Lichtbündel; in dessen Strahlengang sind angeordnet: Die optisch wirksame Kante 14 einer Blende 13 und davor ein aus gepreßtem Gals hergestelltes Objektiv 15; dieses bildet die Kante 14 der Blende 13 als Helldunkelgrenze des Abblendlichtbündels auf der Fahrbahn ab.
- Die dem Reflektor 10 abgewandte Seite des Objektivs hat eine mittlere, asphärische Teilfläche 16 und eine obere und untere ebenfalls asphärische Teilfläche 17, 17'; hierbei ist die Asphäre der Teilfläche 16 unterschiedlich zu der beider Teilflächen 17, 17'. Die benachbarten Teilflächen 16/17 und 16/17' berühren sich in einer Linie 18, die in einer Ebene liegt. Die Linie der Berührung benachbarter Teilflächen kann in einer gewölbten oder ringförmigen Ebene liegen. Die Teilflächen 16, 17, 17' sind optische Mittel zur Beeinflussung der Lichtverteilung und zur Korrektur des Farbsaumes vom Lichtbündel. Dies wird durch Änderung der Asphäre erreicht.
- Wie aus Figur 2 ersichtlich, sind die Teilflächen 16, 17 (und ebenso 17') mit gleicher oder unterschiedlicher Asphäre des Objektivs 15 in Richtung der Achse 12 des Scheinwerfers zueinander versetzt, und die durch den Versatz entstehende Stufe 19 ist abgerundet, d. h. die Stufe 19 bildet mit der Teilfläche 17 eine Rundkante 20 und mit der Teilfläche 16 eine Hohlkehle 21.
- Beim Objektiv 25 der zweiten Ausführungsform in Figur 3 ist die eine Seite 26 nichtrotationssymmetrisch ausgebildet, wobei Axialschnitte dieser Seite 26 in mindestens einem Parameter der zugehörigen Linsenformel sich kontinuierlich ändern. Ist die Linsenformel beispielsweise
- Die Form der Asphäre der nichtrotationssymmetrischen Seite 26 des Objektivs 25 verändert sich derart, daß bei 90 Winkelgraden ein Maximum der Abweichung bezüglich Null Winkelgrad erreicht ist. Alternativ ist es möglich, daß die Form der Asphäre der nichtrotationssymmetrischen Seite des Objektivs sich derart ändert, daß bei allen Winkelgraden, die mit einer ganzzahligen, geraden Zahl 180 ergeben, ein Maximum der Abweichung von Null Grad liegt.
- Das Objektiv 35 in Figur 4 der dritten Ausbildungsform und in einer ersten Abwandlung hat eine konvexe Seite 37 und eine den Reflektor 10 (Figur 1) zugewandte Planseite 36; diese weist als optische Mittel Streuprofile auf, die wechselweise angeordnete Konkavlinsen 38 und Konvexlinsen 39 sind und bezüglich der Achse 12 konzen trisch und rotationsförmig angeordnet sind. Anstatt der wechselweise angeordneten Konkavlinsen und Konvexlinsen können entweder Konkavlinsen oder Konvexlinsen angeordnet sein. In einer weiteren Alternative kann das Objektiv anstatt der Planseite eine wenig gekrümmte Seite mit den Streuprofilen aufweisen, zweckmäßigerweise wird diese Seite konkav ausgebildet sein.
- Das Objektiv 45 der dritten Ausbildungsform und in der zweiten Abwandlung gemäß Figur 5 hat an der einen Seite 46 lineare und senkrechte Streuprofile 47, die vorzugsweise Zylinderlinsen sind.
- Die vierte Ausführungsform in Figur 6 zeigt das aus gepreßtem Glas oder Kunststoff gefertigte Objektiv 55 mit der asphärischen Teilfläche 56; diese wird gebildet von einstückigen Mitteln 58, sogenannten Mikroelementen, insbesondere Mikroerhebungen, bekannt unter der Bezeichnung "Narbung" oder "Apfelsinenschalen-Struktur". Hierdurch wird in gewünschter Weise eine Unschärfe (Aufweichung) der Helldunkelgrenze des Lichtbündels auf der Fahrbahn erreicht. Der Winkel 60, 60', den die Tangente 59, 59' eines Punktes 57, 57' der Mirkoerhebung 58 mit der Tangente 61, 61' des zugehörigen Punktes 57, 57" der idealen Linie 54 des Objektivs 55 einschließt, soll einen bestimmten Bereich (z. B. ± 5 Grad) nicht überschreiten.
- Figur 7 zeigt abschnittsweise ein Preßwerkzeug 62 mit seiner Formausnehmung 63; diese ist als glatte Struktur gebildet entweder durch spanlose Bearbeitung wie Eindrücken, Einschlagen, oder durch spanabhebene Formung wie Erodieren, Schleifen, Sandstrahlen, Kugelstrahlen. Die Gesamtheit der Ausnehmungen 63 formen die Mikroerhebungen 58 der asphärischen Seite 56 des Objektivs 55.
- Im Gegensatz hierzu weist die Ausnehmung 63' des Preßwerkzeugs 62' in Figur 8 eine rauhe, völlig unregelmäßige Struktur auf, die derart beschaffen ist, daß das Glas oder der Kunststoff nur teilweise die Vertiefungen der Ausnehmung 63' aushüllt und hierdurch die Mikroerhebungen 58 gebildet werden.
- Die Figuren 9a bis 9d zeigen asphärische Seite 56 des Objektivs 55 mit der horizontalen Mittelebene 64 und der vertikalen Mittelebene 65 des Objektivs 55. Die asphärische Seite hat jeweils einen Teilbereich 66 bis 69 mit glatter, das hindurchtretende Licht nicht streuender Oberfläche. Hierbei ist der Teilbereich 66 ein horizontaler Mittelstreifen mit zwei horizontalen Begrenzungen 70 oder ein horizontaler Mittelstreifen 67 mit zwei gewölbten Begrenzungen 71, wobei diese in der horizontalen Mittelebene 64 den kleinsten gegenseitigen Abstand aufweisen, oder eine Kreisfläche 68, die bezüglich der Achse 12 des Objektivs 55 konzentrisch angeordnet ist, oder eine bezüglich der Achse 12 mittige Rechteckfläche 69 mit horizontalen Schmalseiten. Die horizontale Mittelebene 64 und die vertikale Mittelebene 65 schneiden sich in der Achse 12.
Claims (22)
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