EP1162401B1 - Scheinwerfer für Fahrzeuge und Beleuchtungseinrichtung mit wenigstens einem solchen Scheinwerfer - Google Patents

Scheinwerfer für Fahrzeuge und Beleuchtungseinrichtung mit wenigstens einem solchen Scheinwerfer Download PDF

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EP1162401B1
EP1162401B1 EP01112686A EP01112686A EP1162401B1 EP 1162401 B1 EP1162401 B1 EP 1162401B1 EP 01112686 A EP01112686 A EP 01112686A EP 01112686 A EP01112686 A EP 01112686A EP 1162401 B1 EP1162401 B1 EP 1162401B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
wavelength region
headlamp
light source
emitted
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01112686A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1162401A2 (de
EP1162401A3 (de
Inventor
Johannes Eschler
Reinhold Fiess
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1162401A2 publication Critical patent/EP1162401A2/de
Publication of EP1162401A3 publication Critical patent/EP1162401A3/de
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Publication of EP1162401B1 publication Critical patent/EP1162401B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00Refractors for light sources
    • F21V5/002Refractors for light sources using microoptical elements for redirecting or diffusing light
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32Optical layout thereof
    • F21S41/33Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature
    • F21S41/337Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature the reflector having a structured surface, e.g. with facets or corrugations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/04Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters for filtering out infrared radiation

Definitions

  • the invention relates to a headlamp for vehicles and a lighting device with at least one such headlamp according to the preamble of claim 1.
  • Such a headlamp is known from DE 196 10 904 A1.
  • This headlight has a light source that emits light in the visible wavelength range and light in invisible wavelength range. This is basically the case with known light sources such as incandescent lamps or gas discharge lamps.
  • the headlamp also has a reflector, is reflected by the emitted light from the light source, and arranged in the beam path of the light reflected by the reflector translucent disc. During operation of the light source, the headlight emits a dimmed light beam in the visible wavelength range, which has an upper light-dark boundary.
  • the light-dark boundary of the light beam can be generated by appropriate design of the reflector and / or by a shielding device, by which a part of the light emitted by the light source and / or a part of the light reflected by the reflector beam is shielded.
  • the light emitted by the light source in invisible wavelength range is not used.
  • the light-dark border the light beam emitted by the headlamp in the visible wavelength range is necessary to avoid dazzling oncoming traffic, but this limits the visibility of the driver so that he can not recognize objects located at a greater distance.
  • EP 0 455 524 A1 discloses a lighting and display system for vehicles to assist the driver.
  • the system includes a near-infrared headlamp associated with a headlight so as to form a front projection device which emits both near-infrared and visible-spectrum light beams.
  • the projection device is divided into a compartment for the near infrared and a compartment for the visible area.
  • the headlight according to the invention with the features according to claim 1 has the advantage that light emitted by the light source in the non-visible wavelength range is used to illuminate more distant lying areas, as illuminated by the light beam with light in the visible wavelength range areas. There is no additional headlight and no additional light source required but only the deflection in the headlight.
  • the lighting device according to claim 7 has the advantage that detected by the sensor device illuminated by the light in the non-visible wavelength range and displayed on the display device for the driver so that the driver can also perceive objects located at a great distance.
  • Wavelength range The design of the illumination device according to claim 8 or claim 9 makes it possible to avoid influencing light emitted by other light sources in the non-visible wavelength range.
  • the further development of the illumination device according to claim 10 enables a predictive adaptation of a characteristic of the light beam emitted by the headlight to different parameters, such as road course, other road users or foreign objects.
  • FIG. 1 shows a vehicle with a lighting device in a schematic representation with a headlight
  • Figure 2 shows the headlight in an enlarged view
  • Figure 3 is a detail of a reflector of the headlight in an enlarged view
  • Figure 4 shows a detail of a deflection of the headlamp
  • Figure 5 a distance ago the headlight arranged screen.
  • FIG. 1 shows a vehicle, in particular a motor vehicle, with a lighting device.
  • the lighting device has at least one arranged at the front end of the body of the motor vehicle headlight 10, which will be described in more detail below.
  • two headlights 10 are provided, which are arranged near the lateral edges of the body and of which at least one headlight is designed as described below.
  • From the headlight 10 is both Light emitted in the visible wavelength range as well as light in invisible wavelength range.
  • the illumination device has a sensor device 12, by means of which the area illuminated by the non-visible light is detected in front of the vehicle.
  • the sensor device 12 may be, for example, a video camera, a CCD sensor or a CMOS sensor.
  • the sensor device 12 is connected to a display device 14, which is arranged in the field of vision of the vehicle driver and on which the region illuminated by the non-visible light is shown to the vehicle driver.
  • the display device 14 may, for example, be in the screen or a projection device with which an image of the area covered by the sensor device 12 is generated on the windshield of the vehicle.
  • the headlight 10 has a light source 20 which emits both light in the visible wavelength range and light in the invisible wavelength range, preferably in the infrared wavelength range.
  • the light source 20 may be an incandescent lamp or preferably a gas discharge lamp.
  • the light source 20 is inserted into a reflector 22, is reflected by the light emitted from the light source 20 as a light beam in the visible wavelength range.
  • the reflector 22 has a concavely curved shape and the light beam in the visible wavelength range which is reflected by the latter and exits the spotlight 10 has an upper bright-dark boundary.
  • the light-dark boundary of the light beam can be defined by a suitable shape of the Reflector 22 are generated by this light from the light source 20 emitted light is reflected such that it has the light-dark boundary.
  • a shielding device 24 may be provided which shields a portion of the light emitted by the light source 20, thereby producing the light-dark boundary, in which case the shielding device is provided by an opaque coating of a portion of the light source 20 or by a light source 20 and the reflector 22 arranged shielding can be formed.
  • a shielding device 26 may also be arranged in the beam path of the light beam reflected by the reflector 22, by which a part of the light beam is shielded and thereby the light-dark boundary is generated.
  • a translucent disc 28 is arranged, which can also form a cover of the headlamp 10 and which may consist of glass or plastic.
  • the disk 28 may be formed substantially smooth or have at least partially optical profiles 29, is deflected by the passing light and / or scattered.
  • the reflector 22 is provided on its inner side surrounding the light source 20 with a reflective coating 30, which forms a reflection surface.
  • the reflection surface of the reflector 22 may be formed smooth or divided into several facets, which adjoin one another in steps or kinks.
  • FIG. 5 shows a measuring screen 80 arranged at a distance in front of the headlight, which is illuminated by the light emitted by the headlight 10.
  • the measuring screen 80 has a horizontal center plane HH and a vertical center plane W, which extend at a point HV to cut.
  • the screen 80 represents the projection of a road ahead of the headlight, which would be illuminated accordingly.
  • the measuring screen 80 is illuminated by the light beam emitted by the headlight 10 in the visible wavelength range in a region 82.
  • the region 82 is bounded above by the light-dark boundary, which has the light beam in the visible wavelength range.
  • the light-dark boundary points to the oncoming traffic side, which is in the illustrated embodiment of the headlamp 10 for right-hand traffic, the left side of the Meß containers 80, a horizontal portion 83 which extends slightly below the horizontal center plane HH of Meß containers 80.
  • the light-dark boundary On the own traffic side, which is the right side of the measuring screen 80 in the case of right-hand traffic, the light-dark boundary has a section 84 rising from the horizontal section 83 to the right.
  • the light beam emitted by the headlight 10 in the visible wavelength range thus has a greater range on its own traffic side than on the oncoming traffic side.
  • the light-dark boundary 83, 84 prevents dazzling oncoming traffic, but does not illuminate the far-range above the light-dark boundary 83, 84.
  • a deflecting device 40 is arranged in a part of the beam path of the light emitted by the light source 20, is deflected by the light emitted from the light source 20 in the non-visible wavelength range light at least partially so that when it exits the headlight 10, a larger Range has as the light emitted by the headlight 10 in the visible wavelength range light beam.
  • the deflection device 40 is preferably designed such that through this light in the infrared wavelength range, preferably in the near infrared wavelength range is distracted.
  • Near infrared wavelength range means a wavelength range that is close to the wavelength range of visible light.
  • the deflection device 40 is preferably designed for light in the infrared wavelength range between approximately 780 nm and 1700 nm. Light in wavelength ranges that deviate greatly from the wavelength range for which the deflection device 40 is designed is at least substantially not influenced by the deflection device 40 and thus not deflected.
  • the deflection device 40 has a diffractive microstructure which forms a diffraction grating. By the deflection device 40 light is not deflected by refraction or reflection but by diffraction or diffraction.
  • the deflection device 40 is arranged as a diffractive microstructure on a partial region of the inside of the reflector 22 and has a reflective design.
  • Figure 4 a section of the deflection device 40 is shown enlarged, based on the operation of the deflection is explained.
  • the deflection device 40 has a microstructure 42, which is formed, for example sinusoidal.
  • the microstructure 42 has a period p, which is the Distance between two adjacent wave profiles is.
  • the microstructure 42 can be used as a deflection mirror for light having a main wavelength ⁇ , in which the failure angle ⁇ m can be set in wide ranges independently of the incident angle ⁇ i.
  • the angle of reflection ⁇ m can be chosen over the period p of the diffractive microstructure.
  • the reflector 22 in the region of the microstructure 42 acts like a reflector with smooth reflection surface and this light is not affected by the microstructure 42.
  • the microstructure 42 is designed for light in the near infrared wavelength range, such that this light is deflected deviating from the light in the visible wavelength range such that it has a greater range than the light in the visible wavelength range.
  • the light deflected by the microstructure 42 of the deflecting device 40 in the infrared wavelength range illuminates on the measuring screen 80 a region 88 which lies above the region 82 which is illuminated with light in the visible wavelength range.
  • the region 88 preferably adjoins the region 82 directly above the light-dark boundary 83, 84.
  • the region 82 corresponds to a near-field in front of the vehicle illuminated with light in the visible wavelength range
  • the region 88 corresponds to a far-field illuminated by infrared-wavelength light.
  • the area 88 is detected by the sensor device 12 and visible to the vehicle driver on the display device 14.
  • Figure 3 is exemplary of a Light beam 50 in the visible wavelength range whose reflection at the reflector 22 shown, which causes the light beam 50 is inclined after reflection downwards.
  • a light beam 52 in the infrared wavelength range whose deflection is represented by the microstructure 42 wherein the light beam 52 after reflection on the microstructure 42 is not or at least less inclined downwardly than the light beam 50th
  • the microstructure 42 may be applied to the reflector 22 by, for example, a machining process, a holographic exposure process, or a multistage photolithographic masking process and dry etching.
  • the fraction of the incident light in the infrared wavelength range which is diffracted into the desired order depends on the reflectivity and the diffraction efficiency of the microstructure.
  • the diffraction efficiency depends on the shape of the surface relief of the microstructure 42. As described above, the surface relief may be sinusoidal or sinusoidal in shape, which allows easy manufacturability. Alternatively, the surface relief may also be formed as a sawtooth, which allows a high diffraction efficiency.
  • the diffractive microstructure 42 of the deflecting device 40 can also be designed to be transmissive, that is transparent, and can be arranged in the beam path of the light emitted by the light source 22 or in the beam path of the light reflected by the reflector 22.
  • the microstructure 42 may in this case be arranged in particular on a partial region of the disk 28.
  • the light source 20 is designed such that it selectively emits infrared light in a limited wavelength range with high intensity.
  • the microstructure 42 of the deflection device 40 can be designed specifically for this limited wavelength range, so that the light in this wavelength range can be deflected by the microstructure 42 with high efficiency in the predetermined direction.
  • a resonance line is present in the infrared region, corresponding to the infrared light emitted with high intensity in this limited wavelength range.
  • Such a high radiation intensity in a limited infrared wavelength range can be achieved, for example, by additives for filling the light source 20, for example the gas mixture with which the glass bulb of the light source 20 is filled. This is possible in particular with a gas discharge lamp as the light source 20.
  • the light source 20 can be operated with constant electrical power or with pulsed or modulated electrical power.
  • the modulation frequency is preferably at least about 100 Hz, so that the modulation is not disturbing to the human eye.
  • the sensor device 12 is synchronously with the light source 20, that is, operated at the same modulation frequency, so that the illumination of the area 88 is detected only by this, when it is illuminated by the light source 20.
  • the sensor device 12 may in this case have an aperture 15, by means of which the incidence of light into the sensor device 12 is controlled.
  • a correlation method or a lock-in gain in the evaluation of the incident light can be applied in order to achieve interference-proof signal processing.
  • even low illuminances in the region 88 may be sufficient to be able to produce an image of the region 88 on the display device 14 with sufficient resolution.
  • a filter 16 is arranged in the beam path of the incident light in the sensor device 12, at least substantially only for the deflected by the deflector 40 and the area 88 illuminating Light is permeable. This is particularly advantageous in combination with the above-described embodiment of the light source 20, in which it emits light in a limited wavelength range with high intensity, wherein the filter 16 is transparent to light in this wavelength range.
  • the illumination device may additionally have an evaluation device 18, by means of which the region 88 detected by the sensor device 12 is evaluated with regard to at least one parameter.
  • an evaluation device 18 for example, foreign objects, the road course, in particular curves or crests, or road markings can be evaluated by the evaluation device 18 as parameters.
  • one or more actuating devices on the headlight 10 can be controlled by the latter, by a characteristic of the light emitted by the headlamp 10 in the visible wavelength range light beam is changeable.
  • a characteristic of the light emitted by the headlight 10 visible light beam for example, its range, the course in the horizontal direction or its scattering can be changed.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Scheinwerfer für Fahrzeuge und einer Beleuchtungseinrichtung mit wenigstens einem solchen Scheinwerfer nach der Gattung des Anspruchs 1.
  • Ein solcher Scheinwerfer ist durch die DE 196 10 904 A1 bekannt. Dieser Scheinwerfer weist eine Lichtquelle auf, die Licht in sichtbarem Wellenlängenbereich und Licht in nicht sichtbarem Wellenlängenbereich aussendet. Dies ist bei bekannten Lichtquellen wie Glühlampen oder Gasentladungslampen grundsätzlich der Fall. Der Scheinwerfer weist außerdem einen Reflektor, durch den von der Lichtquelle ausgesandtes Licht reflektiert wird, und eine im Strahlengang des vom Reflektor reflektierten Lichts angeordnete lichtdurchlässige Scheibe auf. Der Scheinwerfer sendet beim Betrieb der Lichtquelle ein abgeblendetes Lichtbündel in sichtbarem Wellenlängenbereich aus, das eine obere Helldunkelgrenze aufweist. Die Helldunkelgrenze des Lichtbündels kann durch entsprechende Auslegung des Reflektors und/oder durch eine Abschirmvorrichtung erzeugt werden, durch die ein Teil des von der Lichtquelle ausgesandten und/oder ein Teil des vom Reflektor reflektierten Lichtbündels abgeschirmt wird. Das von der Lichtquelle in nicht sichtbarem Wellenlängenbereich ausgesandte Licht wird nicht genutzt. Die Helldunkelgrenze des vom Scheinwerfer ausgesandten Lichtbündels in sichtbarem Wellenlängenbereich ist erforderlich, um eine Blendung des Gegenverkehrs zu vermeiden, jedoch wird dadurch die Sichtweite für den Fahrzeuglenker begrenzt, so daß dieser sich in größerer Entfernung befindende Objekte nicht erkennen kann.
  • Aus der EP 0 455 524 A1 ist ein Beleuchtungs- und Anzeigesystem für Fahrzeuge zur Unterstützung des Fahrers bekannt. Das System umfasst einen Scheinwerfer für das nahe Infrarot, der einem Vorderlicht zugeordnet ist, um so eine vordere Projektionseinrichtung zu bilden, welche sowohl Lichtbündel im nahen InfrarotSpektrum als auch im sichtbaren Spektrum aussendet. Die Projektionseinrichtung ist in ein Fach für das nahe Infrarot und ein Fach für den sichtbaren Bereich unterteilt.
  • Vorteile der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Scheinwerfer mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß von der Lichtquelle in nicht sichtbarem Wellenlängenbereich ausgesandtes Licht zur Beleuchtung weiter entfernter liegender Bereiche genutzt wird, als den durch das Lichtbündel mit Licht in sichtbarem Wellenlängenbereich beleuchteten Bereichen. Es ist hierbei kein zusätzlicher Scheinwerfer und keine zusätzliche Lichtquelle erforderlich sondern nur die Umlenkeinrichtung im Scheinwerfer. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 7 hat den Vorteil, daß durch die Sensoreinrichtung der durch das Licht in nicht sichtbarem Wellenlängenbereich beleuchtete Bereich erfaßt und auf der Anzeigevorrichtung für den Fahrzeuglenker dargestellt wird, so daß der Fahrzeuglenker auch sich in großer Entfernung befindende Objekte wahrnehmen kann.
  • In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Scheinwerfers und der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung angegeben. Durch die Ausbildung der Umlenkeinrichtung gemäß Anspruch 3 wird erreicht, daß diese gezielt nur Licht in nicht sichtbarem Wellenlängenbereich ablenkt. Die Ausbildung gemäß Anspruch 4 oder Anspruch 5 ermöglicht eine einfache Anordnung der Umlenkeinrichtung. Die Ausbildung gemäß Anspruch 6 ermöglicht eine Beleuchtung mit hoher Intensität in einem begrenzten nicht sichtbaren
  • Wellenlängenbereich. Die Ausbildung der Beleuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 8 oder Anspruch 9 ermöglicht die Vermeidung einer Beeinflußung durch von anderen Lichtquellen ausgesandtem Licht in nicht sichtbarem Wellenlängenbereich. Die Weiterbildung der Beleuchtungseinrichtung gemäß Anspruch 10 ermöglicht eine vorausschauende Anpassung einer Charakteristik des vom Scheinwerfer ausgesandten Lichtbündels an unterschiedliche Parameter, wie beispielsweise Fahrbahnverlauf, andere Verkehrsteilnehmer oder Fremdobjekte.
  • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Fahrzeug mit einer Beleuchtungseinrichtung in schematischer Darstellung mit einem Scheinwerfer, Figur 2 den Scheinwerfer in vergrößerter Darstellung, Figur 3 ausschnittsweise einen Reflektor des Scheinwerfers in vergrößerter Darstellung, Figur 4 einen Ausschnitt einer Umlenkeinrichtung des Scheinwerfers und Figur 5 einen mit Abstand vor dem Scheinwerfer angeordneten Meßschirm.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In Figur 1 ist ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einer Beleuchtungseinrichtung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung weist wenigstens einen am Frontende der Karosserie des Kraftfahrzeugs angeordneten Scheinwerfer 10 auf, der nachfolgend näher beschrieben wird. Üblicherweise sind zwei Scheinwerfer 10 vorgesehen, die nahe den seitlichen Rändern der Karosserie angeordnet sind und von denen wenigstens ein Scheinwerfer wie nachfolgend beschrieben ausgebildet ist. Vom Scheinwerfer 10 wird sowohl Licht in sichtbarem Wellenlängenbereich ausgesandt als auch Licht in nicht sichtbarem Wellenlängenbereich. Durch das sichtbare Licht wird eine für den Fahrzeuglenker direkt wahrnehmbare Beleuchtung vor dem Fahrzeug bewirkt, während für den Fahrzeuglenker die durch das nicht sichtbare Licht bewirkte Beleuchtung nicht direkt wahrnehmbar ist. Hierzu weist die Beleuchtungseinrichtung eine Sensoreinrichtung 12 auf, durch die der durch das nicht sichtbare Licht beleuchtete Bereich vor dem Fahrzeug erfaßt wird. Die Sensoreinrichtung 12 kann beispielsweise eine Videokamera, ein CCD-Sensor oder ein CMOS-Sensor sein. Die Sensoreinrichtung 12 ist mit einer Anzeigevorrichtung 14 verbunden, die im Blickfeld des Fahrzeuglenkers angeordnet ist und auf der der mit dem nicht sichtbaren Licht beleuchtete Bereich für den Fahrzeuglenker dargestellt wird. Die Anzeigevorrichtung 14 kann beispielsweise in Bildschirm sein oder eine Projektionseinrichtung, mit der eine Abbildung des von der Sensoreinrichtung 12 erfaßten Bereichs auf die Windschutzscheibe des Fahrzeugs erzeugt wird.
  • Nachfolgend wird der Aufbau des Scheinwerfers 10 anhand der Figuren 2 bis 4 näher erläutert. Der Scheinwerfer 10 weist eine Lichtquelle 20 auf, die sowohl Licht in sichtbarem Wellenlängenbereich als auch Licht in nicht sichtbarem Wellenlängenbereich, vorzugsweise in infrarotem Wellenlängenbereich aussendet. Die Lichtquelle 20 kann eine Glühlampe oder vorzugsweise eine Gasentladungslampe sein. Die Lichtquelle 20 ist in einen Reflektor 22 eingesetzt, durch den von der Lichtquelle 20 ausgesandtes Licht als ein Lichtbündel in sichtbarem Wellenlängenbereich reflektiert wird. Der Reflektor 22 weist eine konkav gekrümmte Form auf und das von diesem reflektierte und aus dem Scheinwerfer 10 austretende Lichtbündel in sichtbarem Wellenlängenbereich weist eine obere Helldunkelgrenze auf. Die Helldunkelgrenze des Lichtbündels kann durch eine geeignete Form des Reflektors 22 erzeugt werden, indem durch diesen von der Lichtquelle 20 ausgesandtes Licht derart reflektiert wird, daß es die Helldunkelgrenze aufweist. Alternativ kann auch eine Abschirmvorrichtung 24 vorgesehen sein, durch die ein Teil des von der Lichtquelle 20 ausgesandten Lichts abgeschirmt wird, wodurch die Helldunkelgrenze erzeugt wird, wobei die Abschirmvorrichtung in diesem Fall durch eine lichtundurchlässige Beschichtung eines Teils der Lichtquelle 20 oder durch eine zwischen der Lichtquelle 20 und dem Reflektor 22 angeordnete Abschirmblende gebildet sein kann. Alternativ kann auch eine Abschirmvorrichtung 26 im Strahlengang des vom Reflektor 22 reflektierten Lichtbündels angeordnet sein, durch die ein Teil des Lichtbündels abgeschirmt und dadurch die Helldunkelgrenze erzeugt wird. Im Strahlengang des vom Reflektor 22 reflektierten Lichtbündels ist eine lichtdurchlässige Scheibe 28 angeordnet, die zugleich eine Abdeckscheibe des Scheinwerfers 10 bilden kann und die aus Glas oder Kunststoff bestehen kann. Die Scheibe 28 kann im wesentlichen glatt ausgebildet sein oder zumindest bereichsweise optische Profile 29 aufweisen, durch die hindurchtretendes Licht abgelenkt und/oder gestreut wird.
  • Der Reflektor 22 ist auf seiner die Lichtquelle 20 umgebenden Innenseite mit einer reflektierenden Beschichtung 30 versehen, die eine Reflexionsfläche bildet. Die Reflexionsfläche des Reflektors 22 kann glatt ausgebildet sein oder in mehrere Facetten unterteilt sein, die in Stufen oder Knickstellen aneinandergrenzen.
  • In Figur 5 ist ein mit Abstand vor dem Scheinwerfer angeordneter Meßschirm 80 dargestellt, der durch das vom Scheinwerfer 10 ausgesandte Licht beleuchtet wird. Der Meßschirm 80 weist eine horizontale Mittelebene HH und eine vertikale Mittelebene W auf, die sich in einem Punkt HV schneiden. Der Meßschirm 80 repräsentiert die Projektion einer vor dem Scheinwerfer liegenden Fahrbahn, die entsprechend beleuchtet würde. Der Meßschirm 80 wird durch das vom Scheinwerfer 10 ausgesandte Lichtbündel in sichtbarem Wellenlängenbereich in einem Bereich 82 beleuchtet. Der Bereich 82 ist nach oben durch die Helldunkelgrenze begrenzt, die das Lichtbündel in sichtbarem Wellenlängenbereich aufweist. Die Helldunkelgrenze weist auf der Gegenverkehrsseite, das ist bei der dargestellten Ausführung des Scheinwerfers 10 für Rechtsverkehr die linke Seite des Meßschirms 80, einen horizontalen Abschnitt 83 auf, der etwas unterhalb der horizontalen Mittelebene HH des Meßschirms 80 verläuft. Auf der eigenen Verkehrsseite, das ist bei Rechtsverkehr die rechte Seite des Meßschirms 80, weist die Helldunkelgrenze einen ausgehend vom horizontalen Abschnitt 83 nach rechts ansteigenden Abschnitt 84 auf. Das vom Scheinwerfer 10 in sichtbarem Wellenlängenbereich ausgesandte Lichtbündel weist somit auf der eigenen Verkehrsseite eine größere Reichweite auf als auf der Gegenverkehrsseite. Durch die Helldunkelgrenze 83,84 wird eine Blendung des Gegenverkehrs verhindert, jedoch wird der Fernbereich oberhalb der Helldunkelgrenze 83,84 nicht beleuchtet.
  • Erfindungsgemäß ist in einem Teil des Strahlengangs des von der Lichtquelle 20 ausgesandten Lichts eine Umlenkeinrichtung 40 angeordnet, durch die von der Lichtquelle 20 in nicht sichtbarem Wellenlängenbereich ausgesandtes Licht zumindest teilweise derart abgelenkt wird, daß es, wenn es aus dem Scheinwerfer 10 austritt, eine größere Reichweite besitzt als das vom Scheinwerfer 10 in sichtbarem Wellenlängenbereich ausgesandte Lichtbündel. Die Umlenkeinrichtung 40 ist vorzugsweise derart ausgelegt, daß durch diese Licht in infrarotem Wellenlängenbereich, vorzugsweise in nahem infrarotem Wellenlängenbereich abgelenkt wird. Naher infraroter Wellenlängenbereich bedeutet dabei einen Wellenlängenbereich, der nahe dem Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts liegt. Die Umlenkeinrichtung 40 ist vorzugsweise auf Licht in infrarotem Wellenlängenbereich zwischen etwa 780 nm und 1700 nm ausgelegt. Licht in Wellenlängenbereichen, die stark von dem Wellenlängenbereich abweichen, für den die Umlenkeinrichtung 40 ausgelegt ist, wird durch die Umlenkeinrichtung 40 zumindest im wesentlichen nicht beeinflußt und somit nicht abgelenkt.
  • Die Umlenkeinrichtung 40 weist eine diffraktive Mikrostruktur auf, die ein Beugungsgitter bildet. Durch die Umlenkeinrichtung 40 wird Licht nicht durch Brechung oder Reflexion abgelenkt sondern durch Beugung oder Diffraktion. Bei einem in Figur 3 dargestellten Ausführungbeispiel des Scheinwerfers 10 ist die Umlenkeinrichtung 40 als diffraktive Mikrostruktur auf einem Teilbereich der Innenseite des Reflektors 22 angeordnet und reflektierend ausgebildet. In Figur 4 ist vergrößert ein Ausschnitt der Umlenkeinrichtung 40 dargestellt, anhand dem die Wirkungsweise der Umlenkeinrichtung erläutert wird. Die Umlenkeinrichtung 40 weist eine Mikrostruktur 42 auf, die beispielsweise sinusförmig ausgebildet ist. Von der Lichtquelle 20 ausgesandtes Licht in nicht sichtbarem Wellenlängenbereich trifft unter einem Winkel θi zu einer Normalen N auf die Mikrostruktur 42, wird durch diese reflektiert und verläuft dann unter einem Winkel θm zur Normalen N. Die Mikrostruktur 42 weist eine Periode p auf, die der Abstand zwischen zwei benachbarten Wellenprofilen ist. Der Winkel θm kann nach folgendem Zusammenhang ermittelt werden: sin ( θ m ) = sin ( θ i ) + m λ / p
    Figure imgb0001

    wobei θi der Einfallswinkel des Lichts ist, θm der Ausfallswinkel ist, λ die Wellenlänge des Lichts ist, für die die Umlenkeinrichtung 40 ausgelegt ist, p die Periode der Mikrostruktur ist und m = 0, +/- 1, +/- 2, ... ist. Die Mikrostruktur 42 kann als Ablenkspiegel für Licht mit einer Hauptwellenlänge λ verwendet werden, bei der der Ausfallswinkel θm in weiten Bereichen unabhängig vom Einfallswinkel θi vorgegeben werden kann. Der Ausfallswinkel θm kann über die Periode p der beugenden Mikrostruktur gewählt werden. Für Licht mit Wellenlängen, die von der Hauptwellenlänge λ, für die die Mikrostruktur 42 ausgelegt ist, stark abweichen, wirkt der Reflektor 22 im Bereich der Mikrostruktur 42 wie ein Reflektor mit glatter Reflexionsfläche und dieses Licht wird nicht durch die Mikrostruktur 42 beeinflußt. Die Mikrostruktur 42 ist für Licht in nahem infrarotem Wellenlängenbereich ausgelegt, derart, daß dieses Licht abweichend zum Licht in sichtbarem Wellenlängenbereich derart abgelenkt wird, daß es eine größere Reichweite besitzt als das Licht in sichtbarem Wellenlängenbereich.
  • Durch das durch die Mikrostruktur 42 der Umlenkeinrichtung 40 abgelenkte Licht in infrarotem Wellenlängenbereich wird auf dem Meßschirm 80 ein Bereich 88 beleuchtet, der oberhalb des Bereichs 82 liegt, der mit Licht in sichtbarem Wellenlängenbereich beleuchtet wird. Vorzugsweise schließt sich der Bereich 88 direkt oberhalb der Helldunkelgrenze 83,84 an den Bereich 82 an. Der Bereich 82 entspricht einem Nahbereich vor dem Fahrzeug, der mit Licht in sichtbarem Wellenlängenbereich beleuchtet wird und der Bereich 88 entspricht einem Fernbereich, der mit Licht in infrarotem Wellenlängenbereich beleuchtet wird. Der Bereich 88 wird durch die Sensoreinrichtung 12 erfaßt und für den Fahrzeuglenker sichtbar auf der Anzeigevorrichtung 14 dargestellt. In Figur 3 ist beispielhaft für einen Lichtstrahl 50 in sichtbarem Wellenlängenbereich dessen Reflexion am Reflektor 22 dargestellt, die dazu führt, daß der Lichtstrahl 50 nach der Reflexion nach unten geneigt verläuft. Außerdem ist beispielhaft für einen Lichtstrahl 52 in infrarotem Wellenlängenbereich dessen Ablenkung durch die Mikrostruktur 42 dargestellt, wobei der Lichtstrahl 52 nach der Reflexion an der Mikrostruktur 42 nicht oder zumindest weniger stark nach unten geneigt verläuft als der Lichtstrahl 50.
  • Die Mikrostruktur 42 kann beispielsweise durch ein spanabhebendes Verfahren, durch ein holografisches Belichtungsverfahren oder durch ein mehrstufiges photolithografisches Maskenverfahren und Trockenätzen auf den Reflektor 22 aufgebracht werden. Der in die gewünschte Ordnung gebeugte Anteil des eingestrahlten Lichts in infrarotem Wellenlängenbereich hängt von der Reflektivität und vom Beugungswirkungsgrad der Mikrostruktur 42 ab. Der Beugungswirkungsgrad hängt von der Form des Oberflächenreliefs der Mikrostruktur 42 ab. Das Oberflächenrelief kann wie vorstehend angegeben sinusförmig oder sinusformähnlich sein, was eine einfache Herstellbarkeit ermöglicht. Alternativ kann das Oberflächenrelief auch sägezahnförmig ausgebildet sein, was einen hohen Beugungswirkungsgrad ermöglicht.
  • Die diffraktive Mikrostruktur 42 der Umlenkeinrichtung 40 kann auch transmittierend, das heißt lichtdurchlässig ausgebildet sein und im Strahlengang des von der Lichtquelle 22 ausgesandten Lichts oder im Strahlengang des vom Reflektor 22 reflektierten Lichts angeordnet sein. Die Mikrostruktur 42 kann hierbei insbesondere auf einem Teilbereich der Scheibe 28 angeordnet sein.
  • Es kann vorgesehen sein, daß die Lichtquelle 20 derart ausgebildet ist, daß diese gezielt infrarotes Licht in einem begrenzten Wellenlängenbereich mit hoher Intensität aussendet. In diesem Fall kann die Mikrostruktur 42 der Umlenkeinrichtung 40 gezielt auf diesen begrenzten Wellenlängenbereich ausgelegt werden, so daß das Licht in diesem Wellenlängenbereich durch die Mikrostruktur 42 mit hohem Wirkungsgrad in die vorgegebene Richtung abgelenkt werden kann. In der spektralen Strahlungsverteilung des von der Lichtquelle 20 ausgesandten Lichts liegt dabei im infraroten Bereich eine Resonanzlinie vor, entsprechend des in diesem begrenzten Wellenlängenbereich mit hoher Intensität ausgesandten infraroten Lichts. Eine derartige hohe Strahlungsintensität in einem begrenzten infraroten Wellenlängenbereich kann beispielsweise durch Zusätze zur Füllung der Lichtquelle 20, beispielsweise der Gasmischung, mit der der Glaskolben der Lichtquelle 20 gefüllt ist, erreicht werden. Dies ist insbesondere bei einer Gasentladungslampe als Lichtquelle 20 möglich.
  • Die Lichtquelle 20 kann mit konstanter elektrischer Leistung betrieben werden oder mit gepulster bzw. modulierter elektrischer Leistung. Die Modulationsfrequenz beträgt dabei vorzugsweise wenigstens etwa 100 Hz, so daß für das menschliche Auge die Modulation nicht störend wahrnehmbar ist. Die Sensoreinrichtung 12 wird synchron zur Lichtquelle 20, das heißt mit derselben Modulationsfrequenz, betrieben, so daß durch diese die Beleuchtung des Bereichs 88 nur erfaßt wird, wenn dieser durch die Lichtquelle 20 beleuchtet wird. Die Sensoreinrichtung 12 kann hierbei eine Blende 15 aufweisen, durch die der Lichteinfall in die Sensoreinrichtung 12 gesteuert wird. Durch einen modulierten Betrieb der Lichtquelle 20 und der Sensoreinrichtung 12 kann eine Blendung oder sonstige Beeinflußung der Sensoreinrichtung 12 durch von anderen Lichtquellen, beispielsweise Lichtquellen der Scheinwerfer anderer Fahrzeuge, herrührendes und direkt in die Sensoreinrichtung 12 einfallendes Licht vermieden oder zumindest verringert werden. Durch die Sensoreinrichtung 12 kann ein Korrelationsverfahren oder eine Lock-In-Verstärkung bei der Auswertung des einfallenden Lichts angewandt werden, um eine störsichere Signalverarbeitung zu erreichen. Hierbei können bereits geringe Beleuchtungsstärken im Bereich 88 ausreichend sein, um eine Abbildung des Bereichs 88 auf der Anzeigevorrichtung 14 mit ausreichender Auflösung erzeugen zu können.
  • Alternativ oder zusätzlich zu dem vorstehend erläuterten modulierten Betrieb der Lichtquelle 20 kann auch vorgesehen sein, daß im Strahlengang des in die Sensoreinrichtung 12 einfallenden Lichts ein Filter 16 angeordnet ist, das zumindest im wesentlichen nur für das durch die Umlenkeinrichtung 40 abgelenkte und den Bereich 88 beleuchtende Licht durchlässig ist. Dies ist insbesondere in Kombination mit der vorstehend erläuterten Ausbildung der Lichtquelle 20 vorteilhaft, bei der diese Licht in einem begrenzten Wellenlängenbereich mit hoher Intensität aussendet, wobei das Filter 16 für Licht in diesem Wellenlängenbereich durchlässig ist.
  • Die Beleuchtungseinrichtung kann zusätzlich eine Auswerteeinrichtung 18 aufweisen, durch die der von der Sensoreinrichtung 12 erfaßte Bereich 88 im Hinblick auf wenigstens einen Parameter ausgewertet wird. Als Parameter können beispielsweise Fremdobjekte, der Fahrbahnverlauf, insbesondere Kurven oder Kuppen, oder Fahrbahnmarkierungen durch die Auswerteeinrichtung 18 ausgewertet werden. Abhängig vom Ergebnis der Auswertung durch die Auswerteeinrichtung 18 können durch diese eine oder mehrere Stelleinrichtungen am Scheinwerfer 10 angesteuert werden, durch die eine Charakteristik des vom Scheinwerfer 10 in sichtbarem Wellenlängenbereich ausgesandten Lichtbündels änderbar ist. Als Charakteristik des vom Scheinwerfer 10 ausgesandten sichtbaren Lichtbündels kann beispielsweise dessen Reichweite, dessen Verlauf in horizontaler Richtung oder dessen Streuung verändert werden.

Claims (10)

  1. Scheinwerfer für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle (20), die Licht in sichtbarem Wellenlängenbereich und Licht in nicht sichtbarem Wellenlängenbereich aussendet, mit einem Reflektor (22), durch den von der Lichtquelle (20) ausgesandtes Licht reflektiert wird und mit einer im Strahlengang des vom Reflektor (22) reflektierten Lichts angeordneten lichtdurchlässigen Scheibe (28), wobei der Scheinwerfer (10) ein abgeblendetes Lichtbündel in sichtbarem Wellenlängenbereich aussendet, das eine obere Helldunkelgrenze (83,84) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens in einem Teil des Strahlengangs des von der Lichtquelle (20) ausgesandten Lichts eine Umlenkeinrichtung (40) angeordnet ist, durch die zumindest ein Teil des von der Lichtquelle (20) in nicht sichtbarem Wellenlängenbereich ausgesandten Lichts derart abgelenkt wird, daß dieses eine größere Reichweite besitzt als das vom Scheinwerfer (10) in sichtbarem Wellenlängenbereich ausgesandte abgeblendete Lichtbündel und damit das von der Lichtquelle (20) in nicht sichtbarem Wellenlängenbereich ausgesandtes Licht weiter entfernter liegende Bereiche beleuchtet, als den durch das Lichtbündel mit Licht in sichtbarem Wellenlängenbereich beleuchteten Bereichen.
  2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Umlenkeinrichtung (40) Licht in infrarotem Wellenlängenbereich, vorzugsweise Licht in nahem infrarotem Wellenlängenbereich abgelenkt wird.
  3. Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkeinrichtung (40) eine ein Beugungsgitter bildende diffraktive Mikrostruktur (42) aufweist.
  4. Scheinwerfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostruktur (42) reflektierend ausgebildet ist und auf wenigstens einem Teilbereich des Reflektors (22) angeordnet ist.
  5. Scheinwerfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostruktur (42) transmittierend ausgebildet ist und auf wenigstens einem Teilbereich der Scheibe (28) angeordnet ist.
  6. Scheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (20) nicht sichtbares Licht in einem begrenzten Wellenlängenbereich mit hoher Intensität aussendet und daß die Umlenkeinrichtung (40) derart ausgebildet ist, daß durch diese zumindest im wesentlichen nur Licht in diesem begrenzten Wellenlängenbereich abgelenkt wird.
  7. Beleuchtungseinrichtung mit wenigstens einem Scheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Sensoreinrichtung (12) aufweist, die für das von der Umlenkeinrichtung (40) abgelenkte Licht in nicht sichtbarem Wellenlängenbereich empfindlich ist und die einen durch dieses Licht beleuchteten Bereich (88) erfaßt und daß im Sichtbereich des Fahrzeuglenkers eine Anzeigevorrichtung (14) angeordnet ist, auf der der vom Licht im nicht sichtbaren Wellenlängenbereich beleuchtete Bereich (88) dargestellt wird.
  8. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (20) moduliert betrieben wird, wobei die Modulationsfrequenz vorzugsweise wenigstens etwa 100 Hz beträgt, und daß die Sensoreinrichtung (12) eine Blendeneinrichtung (15) aufweist, durch die der Lichteinfall in die Sensoreinrichtung (12) synchron zur Modulation der Lichtquelle (20) gesteuert wird.
  9. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensoreinrichtung (12) ein optisches Filter (16) zugeordnet ist, das zumindest im wesentlichen nur für Licht in nicht sichtbarem Wellenlängenbereich durchlässig ist, das durch die Umlenkeinrichtung (40) abgelenkt wird.
  10. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß diese außerdem eine Auswerteeinrichtung (18) aufweist, durch die der von der Sensoreinrichtung (12) erfaßte Bereich auf wenigstens einen Parameter ausgewertet wird und die mit wenigstens einer auf den Scheinwerfer (10) wirkenden Stelleinrichtung verbunden ist, durch die abhängig von dem wenigstens einen Parameter eine Charakteristik des vom Scheinwerfer (10) ausgesandten abgeblendeten Lichtbündels in sichtbarem Wellenlängenbereich verändert werden kann.
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