EP3489577A1

EP3489577A1 - Beleuchtungsvorrichtung für einen kraftfahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: EP3489577A1
Application number: EP17203860.6A
Authority: EP
Inventors: Martin Brandstetter; Stefan MIEDLER; Matthias Riesinger
Original assignee: ZKW Group GmbH
Current assignee: ZKW Group GmbH
Priority date: 2017-11-27
Filing date: 2017-11-27
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2037-11-27
Also published as: US20200363030A1; KR102405591B1; WO2019101426A1; US10969075B2; KR20200088376A; CN111373196A; EP3489577B1; JP2021504900A; JP6976437B2

Abstract

Beleuchtungsvorrichtung (51, 52, 53) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche Beleuchtungsvorrichtung umfasst:- ein Leuchtmittel (100), dessen Lichtstrahlen von zumindest einer Vorsatzoptik (200) kollimierbar sind,- ein polarisierender Strahlteiler (300), der die kollimierten Lichtstrahlen in einen ersten und einen zweiten linear polarisierten Strahlengang (310, 320) aufteilt,- ein erstes Mittel zur Polarisationsdrehung (400), welches eingerichtet ist, die Polarisationsrichtung des zweiten Strahlengangs (320) zu verdrehen, sodass der zweite Strahlengang (320) die Polarisationsrichtung des ersten Strahlengangs (310) aufweist,- ein reflektives Mittel (350), welches eingerichtet ist, den ersten Strahlengang (310) im umzulenken,- ein einziges zweites Mittel zur Polarisationsdrehung (600), welches zumindest ein Segment umfasst, welches mittels elektrischer Signale in einen aktiven und einen inaktiven Zustand versetzbar ist,- ein Polarisationsfiltermittel (610), welches eingerichtet ist, die von dem zweiten Mittel zur Polarisationsdrehung (600) hinsichtlich der Polarisation gedrehten Lichtstrahlen zu transmittieren bzw. zu blockieren, und- zumindest eine Projektionslinse (700), welche zur Erzeugung einer Lichtverteilung oder einer Teil-Lichtverteilung einer Lichtfunktion vor einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer.
Die Erfindung betrifft weiters einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung.
In Scheinwerfersystemen bzw. in Beleuchtungsvorrichtungen für Kraftfahrzeugscheinwerfer finden häufig auch Flüssigkristallelemente Verwendung, beispielsweise für unterschiedlichste Projektionsanwendungen und/oder ADB-Anwendungen (Adaptive Driving Beam).
Wird ein Flüssigkristallelement mit unpolarisiertem Licht eines Leuchtmittels ausgeleuchtet, sind in der Regel zwei Polarisationsfilter notwendig, wobei einer im Strahlengang vor und einer nach dem Flüssigkristallelement angeordnet ist.
Der erste Polarisationsfilter dient dazu, linear polarisiertes Licht zu erzeugen, wobei je nach Ansteuerung des Flüssigkristallelements das linear polarisierte Licht entweder unverändert von dem Flüssigkristallelement transmittiert wird oder in seiner Polarisation gedreht wird.
Der nach dem Flüssigkristallelement angeordnete Polarisationsfilter ist in der Regel derart angeordnet, dass ein von dem Flüssigkristallelement hinsichtlich der Polarisation veränderter Lichtstrahl transmittiert wird, wohingegen ein von dem Flüssigkristallelement unveränderter Lichtstrahl absorbiert bzw. reflektiert wird.
Durch diese Vorgehensweise verliert man in dieser Anordnung zumindest die halbe Lichtmenge, welche von dem ersten Polarisationsfilter absorbiert und/oder reflektiert wird, wodurch wiederum der Wirkungsgrad der Beleuchtungsvorrichtung verringert wird.
Zusätzlich kann sich der erste Polarisationsfilter bei einer hohen Beleuchtungsstärke aufgrund der Absorption erwärmen, was die Funktion des Flüssigkristallelements beeinträchtigen kann.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Beleuchtungseinrichtung bereitzustellen, welche die Effizienz bzw. den Wirkungsgrad einer Beleuchtungseinrichtung erhöht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Beleuchtungsvorrichtung folgendes umfasst:

ein Leuchtmittel, das eingerichtet ist, Lichtstrahlen zu emittieren, wobei die Lichtstrahlen von zumindest einer dem Leuchtmittel in Hauptabstrahlrichtung nachgeschalteten Vorsatzoptik kollimierbar sind,
ein der zumindest einen Vorsatzoptik nachgeschalteter polarisierender Strahlteiler, der die von der Vorsatzoptik kollimierten Lichtstrahlen in einen ersten und einen zweiten linear polarisierten Strahlengang aufteilt, wobei die Polarisationsrichtungen der Strahlengänge 90° zueinander verdreht sind,
ein erstes Mittel zur Polarisationsdrehung, welches eingerichtet ist, die Polarisation des zweiten Strahlengangs um 90° zu verdrehen, sodass der zweite Strahlengang die Polarisation des ersten Strahlengangs aufweist,
ein reflektives Mittel, welches den ersten Strahlengang im Wesentlichen in die Richtung des durch das erste Mittel zur Polarisationsdrehung veränderten zweiten Strahlengangs umlenkt,
ein dem ersten Mittel zur Polarisationsdrehung und dem reflektiven Mittel nachgeschaltetes zweites Mittel zur Polarisationsdrehung, welches zumindest ein Segment umfasst, welches mittels elektrischer Signale in einen aktiven und einen inaktiven Zustand versetzbar ist, wobei die Polarisation von Lichtstrahlenim aktiven Zustand um 90° drehbar ist und im inaktiven Zustand keine Änderung erfährt,
ein Polarisationsfiltermittel, welches dem zweiten Mittel zur Polarisationsdrehung nachgeschalten ist, welches Polarisationsfiltermittel eingerichtet ist, die von dem zweiten Mittel zur Polarisationsdrehung im aktiven bzw. inaktiven Zustand hinsichtlich der Polarisation gedrehten Lichtstrahlen zu transmittieren bzw. zu blockieren, und
zumindest eine Projektionslinse, welche zur Erzeugung einer Lichtverteilung oder einer Teil-Lichtverteilung einer Lichtfunktion vor einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist.

Bei einer vorteilhaften Variante kann eine solche Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung der Lichtfunktion "Abblendlicht" eingesetzt werden, wobei die Beleuchtungsvorrichtung bei dieser Lichtfunktion "Abblendlicht" eine Lichtverteilung erzeugt, welche in einem eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung in ein Fahrzeug, vor dem Fahrzeug eine den gesetzlichen Anforderungen entsprechende Abblendlichtverteilung erzeugt.
Es kann vorgesehen sein, dass eine solche Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung der Lichtfunktion "Fernlicht" eingesetzt werden kann, wobei die Beleuchtungsvorrichtung bei dieser Lichtfunktion "Fernlicht" eine Lichtverteilung erzeugt, welche in einem eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung in ein Fahrzeug, vor dem Fahrzeug eine den gesetzlichen Anforderungen entsprechende Fernlichtverteilung erzeugt.
Die oben genannten, aufgezählten Lichtfunktionen bzw. Lichtverteilungen sind nicht abschließend, wobei die Beleuchtungsvorrichtungen auch Kombinationen dieser Lichtfunktionen erzeugen kann und/oder nur eine Teillichtverteilung erzeugt, also beispielsweise nur einen Teil einer Fern-, Abblend-, Nebel- oder Tagfahrlichtverteilung.
Durch die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung wird die ganze bzw. die im Wesentlichen ganze Lichtmenge, welche von einem Leuchtmittel emittiert wird, genutzt und auf das zweite Mittel zur Projektionsdrehung bzw. auf die Projektionslinse gebracht.
Es kann vorgesehen sein, dass das Leuchtmittel zumindest eine Lichtquelle umfasst.
Es kann auch vorgesehen sein, dass das Leuchtmittel zwei oder mehrere Lichtquellen umfasst.
Vorteilhafterweise kann jeder Lichtquelle eine eigene Vorsatzoptik zugeordnet sein, welche das von der Lichtquelle emittierte Licht parallel richtet.
Es kann günstig sein, wenn die zumindest eine Lichtquelle als LED ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass im Fall, dass zwei oder mehr Leuchtdioden vorgesehen sind, jede Leuchtdiode unabhängig von den anderen Leuchtdioden angesteuert werden kann.
Jede Leuchtdiode kann somit unabhängig von den anderen Leuchtdioden einer Lichtquelle ein- und ausgeschaltet werden, und vorzugsweise, wenn es sich um dimmbare Leuchtdioden handelt, auch unabhängig von den anderen Leuchtdioden der Lichtquelle gedimmt werden.
In einer praxisgerechten Ausführungsform kann die zumindest eine Vorsatzoptik als TIR-Linse ausgebildet sein.
Mit Vorteil kann vorgesehen sein, wenn das erste Mittel zur Polarisationsdrehung als Fresnelsches Parallelepiped ausgebildet ist, wobei eine Stirnfläche des Parallelepipeds verspiegelt ist.
Vorteilhafterweise kann das erste Mittel zur Polarisationsdrehung als zwei Fresnelsche Parallelepipede ausgebildet sein, wobei die zwei Parallelepipede vorzugsweise unmittelbar hintereinander angeordnet sind.
Das Fresnelsche Parallelepiped mit einer verspiegelten Stirnfläche sowie die zwei Fresnelschen Parallelepipede, welche unmittelbar hintereinander angeordnet sind, dienen dazu, die Polarisationsrichtung des zweiten Strahlengangs in dieselbe Polarisationsrichtung wie der erste Strahlengang umzuwandeln. Dadurch kann das zweite Mittel zur Polarisationsdrehung, vorzugsweise als Flüssigkristallelement ausgebildet, vom gesamten Lichtstrom bzw. Lichtmenge des Leuchtmittels ausgeleuchtet werden.
Im Allgemeinen ist ein Fresnelsches Parallelepiped ein optisches Prisma, das 45° linear polarisiertes Licht nach zweimaliger Totalreflexion unter einem bestimmten Winkel in zirkular polarisiertes Licht umwandelt.
Der Vorteil liegt im Gegensatz zu einer Verzögerungsplatte darin, dass die Phasenverschiebung kaum von der Wellenlänge des auf das Fresnelsche Parallelepiped einfallende Licht abhängt.
Hierzu wird 45° linear polarisiertes Licht senkrecht bzw. orthogonal auf eine Stirnseite des Prismas gelenkt, wobei das Licht dadurch keine Richtungsänderung erfährt. Anschließend fällt das Licht auf eine erste schräge Längsfläche des Prismas, wobei der Einfallswinkel des Lichts auf diese Längsfläche größer als der Grenzwinkel einer Totalreflexion ist und totalreflektiert wird.
Die dabei auftretende Phasenverschiebung bewirkt, dass aus dem ursprünglich linear polarisierten Licht ein elliptisch polarisiertes Licht wird. Für die Erzeugung von zirkular polarisiertem Licht ist eine zweite Totalreflexion innerhalb des Prismas notwendig.
Der Einfallswinkel ist abhängig vom Brechungsindex des eingesetzten Materials, beispielsweise Kronglas, dessen Brechungsindex 1,51 beträgt.
Es kann auch vorgesehen sein, dass das zumindest eine Fresnelsche Parallelepiped aus Kunststoff, beispielsweise Polycarbonat oder Tarflon, gebildet ist.
Bei zwei unmittelbar hintereinander angeordneten Fresnelschen Parallelepipeden, welche die gleichen Eigenschaften im Sinne von Material und Form aufweisen, treten insgesamt vier Totalreflexionen auf, welche das einfallende linear polarisierte Licht nach dem Austritt aus den beiden Prismen in ein um ein 90° verdrehtes linear polarisiertes Licht umwandeln.
Es kann vorgesehen sein, dass das zweite Mittel zur Polarisationsdrehung als Flüssigkristallelement ausgebildet ist.
Die Funktion eines Flüssigkristallelements, beispielsweise ein LC-Display, welches aus einzelnen ansteuerbaren Segmenten aufgebaut ist, beruht darauf, dass Flüssigkristalle bzw. die Segmente die Polarisationsrichtung von Licht beeinflussen, wenn ein bestimmtes Maß an elektrischer Spannung angelegt wird.
Es sei nochmals explizit darauf hingewiesen, dass ein hier beschriebenes Flüssigkristallelement aus mehreren Flüssigkristallen aufgebaut ist, welche hierin auch als Segmente bezeichnet werden.
Ebenso kann vorgesehen sein, dass das reflektive Mittel als Spiegel ausgebildet ist.
In einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das zweite Mittel zur Polarisationsdrehung ein LCoS-Element ist.
Im Gegensatz zu LC-Displays lässt ein LCoS (Liquid Crystal on Silicon) Licht nicht durch bzw. transmittiert es nicht, sondern reflektiert es.
Es kann günstig sein, wenn dem zweiten Mittel zur Polarisationsdrehung zumindest ein Optikelement, beispielsweise eine Linse oder ein Reflektor, vorgelagert ist, welches eingerichtet ist, eine homogene Ausleuchtung des zweiten Mittels zur Polarisationsdrehung durch die auf das zweite Mittel zur Polarisationsdrehung einfallenden Strahlengänge zu ermöglichen.
Das zumindest eine Optikelement ist jedoch so eingerichtet, dass die Polarisation der Lichtstrahlen nicht oder nur in sehr geringem Ausmaß verändert.
Vorteilhafterweise können dem zweiten Mittel zur Polarisationsdrehung zwei Optikelemente vorgelagert sein, wobei die Optikelemente je einem Strahlengang zugeordnet sind.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispielhaften Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine beispielhafte Beleuchtungsvorrichtung mit zwei unmittelbar hintereinander angeordneten Fresnelschen Parallelepipeden,
Fig. 2 eine weiteres Beispiel mit einem Fresnelschen Parallelepiped, wobei eine Stirnfläche des Parallelepipeds eine Verspiegelung aufweist,
Fig. 3 eine Detailansicht des Aufbaus des Beispiels aus Fig. 2, wobei mehrere LEDs als Leuchtmittel vorgesehen sind,
Fig. 4 eine Detailansicht entlang der x-Achse des Aufbaus aus Fig. 3, und
Fig. 5 ein weiteres Beispiel mit zwei unmittelbar hintereinander angeordneten Fresnelschen Parallelepipeden und einem LCoS.

Fig. 1 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung 51, umfassend ein Leuchtmittel 100, welches in diesem Ausführungsbeispiel als LED ausgeführt ist und eingerichtet ist, Lichtstrahlen zu emittieren, wobei die Lichtstrahlen von einer dem Leuchtmittel 100 in Hauptabstrahlrichtung nachgeschalteten Vorsatzoptik 200 kollimierbar sind, d.h. dass die Lichtstrahlen des Leuchtmittels parallel bzw. im Wesentlichen parallel gerichtet werden.
Unter "Hauptabstrahlrichtung" ist die Richtung zu verstehen, in der das Leuchtmittel infolge seiner Richtwirkung am stärksten bzw. am meisten Licht abstrahlt.
Weiters umfasst die Beleuchtungseinrichtung aus Fig. 1 einen der Vorsatzoptik 200 nachgeschalteten, polarisierenden Strahlteiler 300, der die von der Vorsatzoptik 200 kollimierten Lichtstrahlen in einen ersten und einen zweiten linear polarisierten Strahlengang 310, 320 aufteilt, wobei die Polarisationsrichtungen der Strahlengänge 310, 320 90° verdreht zueinander sind.
Es sei angemerkt, dass der polarisierende Strahlteiler 300 in Fig. 1 in einem 45°-Winkel zur Hauptabstrahlrichtung der durch die Vorsatzoptik 200 kollimierten Lichtstrahlen steht, jedoch auch andere Positionen des Strahlteilers 300 möglich sind.
Im Allgemeinen bezeichnet man linear senkrecht zur Einfallsebene polarisiertes Licht als transversale Komponente TE bzw. mit dem Kürzel "s". Linear parallel zur Einfallsebene polarisiertes Licht bezeichnet man in der Regel als transversalmagnetische Komponente TM bzw. mit dem Kürzel "p", wobei sich die Abkürzungen "s" und "p" in den Figuren zur besseren Übersicht wiederfinden.
Der Begriff "Einfallsebene" ist ein bekannter Begriff aus der Optik und bezeichnet im Allgemeinen die Ebene, die von der Einfallsrichtung des auf eine Grenzfläche einfallenden Lichts und dem Lot auf diese Grenzfläche aufgespannt wird. Der Polarisationszustand des Lichts wird in der Regel bezüglich der Einfallsebene angegeben.
Ferner ist ein erstes Mittel zur Polarisationsdrehung 400, welches nach dem polarisierenden Strahlteiler 300 im zweiten Strahlengang 320 positioniert und eingerichtet ist, die Polarisationsrichtung des zweiten Strahlengangs 320 um 90° zu verdrehen, sodass der zweite Strahlengang 320 die gleiche Polarisationsrichtung wie der erste Strahlengang 310 aufweist.
Das erste Mittel zur Polarisationsdrehung 400 ist in diesem Beispiel als zwei Fresnelsche Parallelepipede ausgebildet, wobei die Parallelepipede unmittelbar hintereinander angeordnet sind, sodass Stirnflächen der jeweiligen Parallelepipede ohne einem Abstand zueinander angeordnet sind.
Ein Fresnelsches Parallelepiped, welches in der Regel ein lichtdurchlässiger Körper ist, beispielsweise aus Kronglas, Polycarbonat oder Tarflon, ermöglicht, ein linear polarisiertes Licht durch zweifache Totalreflexion in zirkular polarisiertes Licht umzuwandeln.
Hierzu wird linear polarisiertes Licht senkrecht bzw. orthogonal auf eine Stirnseite des Parallelepipeds gelenkt, wobei das Licht dadurch keine Richtungsänderung erfährt. Anschließend fällt das Licht auf eine erste schräge Längsfläche des Prismas, wobei der Einfallswinkel des Lichts auf diese Längsfläche größer als der Grenzwinkel einer Totalreflexion ist, und totalreflektiert wird.
Die dabei auftretende Phasenverschiebung bewirkt, dass aus dem ursprünglich linear polarisierten Licht ein elliptisch polarisiertes Licht wird. Für die Erzeugung von zirkular polarisiertem Licht ist eine zweite Totalreflexion innerhalb des Prismas notwendig.
Der Einfallswinkel ist abhängig vom Brechungsindex des eingesetzten Materials, beispielsweise Kronglas, dessen Brechungsindex 1,51 beträgt.
Im Allgemeinen lässt sich zirkular polarisiertes Licht durch Summation von zwei senkrecht zueinander linear polarisierten Wellen gleicher Amplitude und passender Phasenverschiebung erhalten. In gleicher Weise kann man jede linear polarisierte Welle als Summe einer links- und rechtszirkular polarisierten Welle darstellen.
Die mit einem Fresnelschen Parallelepiped erzeugte Phasendifferenz zeigt in weiten Bereichen nur eine geringe bis gar keine Abhängigkeit von der Wellenlänge des einfallenden Lichts, wodurch auch Lichtquellen zur Anwendung kommen können, die weißes Licht bzw. polychromatisches Licht emittieren, wobei unter "weißes Licht" Licht einer solchen Spektralzusammensetzung verstanden wird, welches beim Menschen den Farbeindruck "weiß" hervorruft.
Bei zwei unmittelbar hintereinander angeordneten Fresnelschen Parallelepipeden, welche die gleichen Eigenschaften im Sinne von Material und Form aufweisen, treten insgesamt vier Totalreflexionen auf, welche das einfallende linear polarisierte Licht nach dem Austritt aus den beiden Prismen in ein um ein 90° verdrehtes linear polarisiertes Licht umwandeln, wobei das Licht seine Richtung beibehält.
Weiters ist ein reflektives Mittel 350 im ersten Strahlengang 310 angeordnet, welches reflektive Mittel 350 den ersten Strahlengang 310 im Wesentlichen in die Richtung des durch das erste Mittel zur Polarisationsdrehung 400 veränderten zweiten Strahlengangs 320 umlenkt.
Ferner umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 51 ein einziges zweites Mittel zur Polarisationsdrehung 600, welches dem ersten Mittel zur Polarisationsdrehung 400 und dem reflektiven Mittel 350 nachgeschalten ist, wobei das zweite Mittel zur Polarisation 600 in dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 als Flüssigkristallelement ausgebildet ist, welches mehrere Segmente bzw. Flüssigkristalle umfasst, welche mittels elektrischer Signale in einen aktiven und einen inaktiven Zustand versetzbar sind, wobei die Polarisationsrichtung der Lichtstrahlen im aktiven Zustand drehbar ist, vorzugsweise um 90°, und im inaktiven Zustand keine Änderung erfährt.
Dem zweiten Mittel zur Polarisationsdrehung bzw. dem Flüssigkristallelement 600 sind zwei Optikelemente 500, beispielsweise Linsen oder Reflektoren, vorgelagert, welche je einem Strahlengang 310, 320 zugeordnet und eingerichtet sind, eine homogene Ausleuchtung des Flüssigkristallelements 600 durch die auf das Flüssigkristallelement 600 einfallenden Strahlengänge 310, 320 zu ermöglichen. In den gezeigten Beispielen sind die Optikelemente 500 als optische Linsen ausgebildet.
Dem Flüssigkristallelement 600 ist ein Polarisationsfiltermittel 610 nachgeschalten, welches Polarisationsfiltermittel 610 eingerichtet ist, die von den Segmenten bzw. Flüssigkristallen des Flüssigkristallelements 600 hinsichtlich der Polarisationsrichtung gedrehten Lichtstrahlen zu transmittieren bzw. zu absorbieren/blockieren, wodurch das gewünschte Lichtbild bzw. Lichtverteilung erzeugt wird.
Zur Erzeugung einer Lichtverteilung oder einer Teil-Lichtverteilung einer Lichtfunktion vor einem Kraftfahrzeug ist eine Projektionslinse 700 vorgesehen.
Es kann vorgesehen sein, dass eine solche Beleuchtungsvorrichtung 51, 52, 53 zur Erzeugung der Lichtfunktion "Fernlicht" eingesetzt werden kann, wobei die Beleuchtungsvorrichtung 51, 52, 53 bei dieser Lichtfunktion "Fernlicht" eine Lichtverteilung erzeugt, welche in einem eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung 51, 52, 53 in ein Kraftfahrzeug, vor dem Kraftfahrzeug eine den gesetzlichen Anforderungen entsprechende Fernlichtverteilung erzeugt.
Es kann vorgesehen sein, dass eine solche Beleuchtungsvorrichtung 51, 52, 53 zur Erzeugung der Lichtfunktion "Abblendlicht" eingesetzt werden kann, wobei die Beleuchtungsvorrichtung bei dieser Lichtfunktion "Abblendlicht" eine Lichtverteilung erzeugt, welche in einem eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung 51, 52, 53 in ein Kraftfahrzeug, vor dem Kraftfahrzeug eine den gesetzlichen Anforderungen entsprechende Abblendlichtverteilung erzeugt.
Die oben genannten, aufgezählten Lichtfunktionen bzw. Lichtverteilungen sind nicht abschließend und beziehen sich auf das Ausführungsbeispiel in Fig. 1 sowie weitere mögliche Ausführungsformen, wobei die Beleuchtungsvorrichtungen 51, 52, 53 auch Kombinationen dieser Lichtfunktionen erzeugen können und/oder nur eine Teillichtverteilung erzeugen, also beispielsweise nur einen Teil einer Fern-, Abblend-, Nebel-oder Tagfahrlichtverteilung.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Beispiel einer Beleuchtungsvorrichtung 52, wobei im Gegensatz zur Ausführungsform in Fig. 1 das erste Mittel zur Polarisationsdrehung 400 als ein Fresnelsches Parallelepiped ausgebildet ist, wobei eine Stirnfläche 410 des Parallelepipeds 400 verspiegelt ist.
Hierbei wird das durch einen polarisierenden Strahlteiler 300 senkrecht linear polarisierte Licht, welches in Fig. 2 mit "s" gekennzeichnet ist, in das Fresnelsche Parallelepiped 400 einkoppelt und nach zweimaliger Totalreflexion auf die verspiegelte Stirnfläche 410 trifft, wobei das Licht bzw. die Lichtstrahlen in die entgegengesetzte Richtung gespiegelt werden und wiederum zwei Totalreflexionen innerhalb des Parallelepipeds 400 erfährt und eine um 90° gedrehte Polarisationsrichtung, also ein parallel linear polarisiertes Licht, was mit "p" in Fig. 2 gekennzeichnet ist, aufweist, bevor es aus dem Parallelepiped auskoppelt bzw. austritt.
Die Auskoppelrichtung bzw. die Austrittsrichtung ist hierbei der Eintrittsrichtung bzw. der Einkoppelrichtung des Lichts entgegengesetzt, wie in Fig. 2 dargestellt ist.
Das aus dem Fresnelsches Parallelepiped 400 austretende, parallel linear polarisierte Licht wird von dem polarisierenden Strahlteiler 300 unverändert transmittiert.
Der übrige Aufbau des in Fig. 2 gezeigten Beispiels gleicht im Wesentlichen dem Aufbau des Beispiels aus Fig. 1 .
Fig. 3 zeigt eine Detailansicht des Aufbaus aus Fig. 2 , wobei das Leuchtmittel 100 aus mehreren LEDs gebildet ist, die jeweils eine nachgeschaltete Vorsatzoptik 200 umfassen. Als Vorsatzoptik 200 kann jeweils beispielsweise eine TIR-Linse vorgesehen sein.
Fig. 4 zeigt eine entlang der x-Achse dargestellte Perspektive der Detailansicht aus Fig. 3 , wobei zu erkennen ist, dass das Leuchtmittel 100 aus dem Beispiel in Fig. 3 und 4 sowohl eine Reihe von Lichtquellen entlang der x-Achse als auch eine Reihe von Lichtquellen entlang der z-Achse aufweist.
Das Leuchtmittel 100 ist gewissermaßen aus einer Lichtquellen-Matrix gebildet, wobei auch vorgesehen sein kann, dass das Leuchtmittel 100 nur aus einer Reihe von Lichtquellen bzw. einem Lichtquellen-Array gebildet sein kann.
Fig. 5 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung 53, umfassend ein Leuchtmittel 100, welches in diesem Ausführungsbeispiel als LED ausgeführt ist und eingerichtet ist, Lichtstrahlen zu emittieren, wobei die Lichtstrahlen von einer dem Leuchtmittel 100 in Hauptabstrahlrichtung nachgeschalteten Vorsatzoptik 200 kollimierbar sind, d.h. dass die Lichtstrahlen des Leuchtmittels parallel bzw. im Wesentlichen parallel gerichtet werden.
Weiters umfasst die Beleuchtungseinrichtung aus Fig. 5 einen der Vorsatzoptik 200 nachgeschalteten, polarisierenden Strahlteiler 300, der die von der Vorsatzoptik 200 kollimierten Lichtstrahlen in einen ersten und einen zweiten linear polarisierten Strahlengang 310, 320 aufteilt, wobei die Polarisationsrichtungen der Strahlengänge 310, 320 90° verdreht zueinander sind.
Es sei angemerkt, dass der polarisierende Strahlteiler 300 in Fig. 5 in einem 45°-Winkel zur Hauptabstrahlrichtung der durch die Vorsatzoptik 200 kollimierten Lichtstrahlen steht, jedoch auch andere Positionen des Strahlteilers 300 möglich sind.
Ferner ist ein erstes Mittel zur Polarisationsdrehung 400, welches nach dem polarisierenden Strahlteiler 300 im zweiten Strahlengang 320 positioniert und eingerichtet ist, die Polarisationsrichtung des zweiten Strahlengangs 320 um 90° zu verdrehen, sodass der zweite Strahlengang 320 die gleiche Polarisationsrichtung wie der erste Strahlengang 310 aufweist.
Das erste Mittel zur Polarisationsdrehung 400 ist in diesem Beispiel als zwei Fresnelsche Parallelepipede ausgebildet, wobei die Parallelepipede unmittelbar hintereinander angeordnet sind, sodass Stirnflächen der jeweiligen Parallelepipede ohne einem Abstand zueinander angeordnet sind.
Weiters ist ein reflektives Mittel 350 im ersten Strahlengang 310 angeordnet, welches reflektive Mittel 350 den ersten Strahlengang 310 im Wesentlichen in die Richtung des durch das erste Mittel zur Polarisationsdrehung 400 veränderten zweiten Strahlengangs 320 umlenkt.
Ferner umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 53 ein Polarisationsfiltermittel 660, welches den Fresnelschen Parallelepipeden 400 und dem reflektiven Mittel 350 nachgeschalten ist, wobei das Polarisationsfiltermittel 660 die darauf auftreffenden Strahlengänge 310, 320, welche die gleiche Polarisationsrichtung aufweisen, auf ein zweites Mittel zur Polarisationsdrehung 650 umlenkt bzw. reflektiert. Das Polarisationsfiltermittel 660 ist in dem Beispiel aus Fig. 5 derart eingerichtet, dass es wie ein polarisierender Strahlteiler, ähnlich dem polarisierenden Strahlteiler 300 aus den vorherigen Beispielen, funktioniert.
Das zweite Mittel zur Polarisationsdrehung 650 ist in Fig. 5 als LCoS-Element ausgebildet. Im Gegensatz zu LC-Displays bzw. dem Flüssigkristallelement 600 aus den vorigen Ausführungsbeispielen lässt ein LCoS 650 (Liquid Crystal on Silicon) Licht nicht durch, sondern reflektiert es, wobei das LCoS 650 wie das Flüssigkristallelement 600 in einen aktiven bzw. inaktiven Zustand versetzt werden kann. Nähere Erläuterungen bezüglich des inaktiven bzw. aktiven Zustands sind den Ausführungen bezüglich Fig. 1 zu entnehmen.
Die Auskoppelrichtung bzw. die Austrittsrichtung der Strahlengänge 310, 320 aus dem LCoS-Element 650 ist hierbei der Eintrittsrichtung bzw. der Einkoppelrichtung der Strahlengänge 310, 320 bzw. des Lichts entgegengesetzt, wie in Fig. 5 dargestellt ist.
Das aus den Segmenten bzw. Flüssigkristallen des LCoS-Elements 650 austretende, hinsichtlich seiner Polarisationsrichtung veränderte Licht wird von dem Polarisationsfiltermittel 660 transmittiert bzw. blockiert, wodurch das gewünschte Lichtbild erzeugt wird, wobei dem Polarisationsfiltermittel 660 ein Projektionslinse 700 nachgeschalten ist, welcher zur Erzeugung einer Lichtverteilung oder einer Teil-Lichtverteilung einer Lichtfunktion vor einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist.
Ferner sind dem Polarisationsfiltermittel 660 zwei Optikelemente 500 vorgelagert, welche je einem Strahlengang 310, 320 zugeordnet und eingerichtet sind, eine homogene Ausleuchtung des Polarisationsfiltermittels 660 durch die auf das Polarisationsfiltermittel 660 einfallenden Strahlengänge 310, 320 zu ermöglichen.
Es sei angemerkt, dass alle in den Figuren gezeigten Beispiele in einem und als Teil eines Kraftfahrzeugscheinwerfers vorgesehen sein können.

BEZUGSZEICHENLISTE

Beleuchtungsvorrichtung: 51, 52, 53
Leuchtmittel: 100
Vorsatzoptik: 200
Polarisierenden Strahlteiler: 300
Erster Strahlengang: 310
Zweiter Strahlengang: 320
Reflektives Mittel: 350
Erstes Mittel zur Polarisationsdrehung: 400
Fresnelsches Parallelepiped: 400
Verspiegelte Stirnfläche: 410
Optikelement: 500
Zweites Mittel zur Polarisationsdrehung: 600
Flüssigkristallelement: 600
LCoS: 650
Projektionslinse: 700

Claims

Beleuchtungsvorrichtung (51, 52, 53) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche Beleuchtungsvorrichtung umfasst:
- ein Leuchtmittel (100), das eingerichtet ist, Lichtstrahlen zu emittieren, wobei die Lichtstrahlen von zumindest einer dem Leuchtmittel in Hauptabstrahlrichtung nachgeschalteten Vorsatzoptik (200) kollimierbar sind,

- ein der zumindest einen Vorsatzoptik (200) nachgeschalteter polarisierender Strahlteiler (300), der die von der Vorsatzoptik (200) kollimierten Lichtstrahlen in einen ersten und einen zweiten linear polarisierten Strahlengang (310, 320) aufteilt, wobei die Polarisationsrichtungen der Strahlengänge (310, 320) 90° zueinander verdreht sind,

- ein erstes Mittel zur Polarisationsdrehung (400), welches eingerichtet ist, die Polarisationsrichtung des zweiten Strahlengangs (320) um 90° zu verdrehen, sodass der zweite Strahlengang (320) die Polarisationsrichtung des ersten Strahlengangs (310) aufweist,

- ein reflektives Mittel (350), welches eingerichtet ist, den ersten Strahlengang (310) im Wesentlichen in die Richtung des durch das erste Mittel zur Polarisationsdrehung (400) veränderten zweiten Strahlengangs (320) umzulenken,

- ein einziges dem ersten Mittel zur Polarisationsdrehung (400) und dem reflektiven Mittel (350) nachgeschaltetes zweites Mittel zur Polarisationsdrehung (600), welches zumindest ein Segment umfasst, welches mittels elektrischer Signale in einen aktiven und einen inaktiven Zustand versetzbar ist, wobei die Polarisation von Lichtstrahlen im aktiven Zustand um 90° drehbar ist und im inaktiven Zustand keine Änderung erfährt,

- ein Polarisationsfiltermittel (610), welches dem zweiten Mittel zur Polarisationsdrehung (600) nachgeschalten ist, welches Polarisationsfiltermittel (610) eingerichtet ist, die von dem zweiten Mittel zur Polarisationsdrehung (600) im aktiven bzw. inaktiven Zustand hinsichtlich der Polarisation gedrehten Lichtstrahlen zu transmittieren bzw. zu blockieren, und

- zumindest eine Projektionslinse (700), welche zur Erzeugung einer Lichtverteilung oder einer Teil-Lichtverteilung einer Lichtfunktion vor einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (100) zumindest eine Lichtquelle umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (100) zwei oder mehrere Lichtquellen umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lichtquelle eine eigene Vorsatzoptik (200) zugeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lichtquelle als LED ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Vorsatzoptik (200) als TIR-Linse ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mittel zur Polarisationsdrehung (400) als Fresnelsches Parallelepiped ausgebildet ist, wobei eine Stirnfläche des Parallelepipeds verspiegelt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mittel zur Polarisationsdrehung (400) als zwei Fresnelsche Parallelepipede ausgebildet ist, wobei die zwei Parallelepipede vorzugsweise unmittelbar hintereinander angeordnet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fresnelsche Parallelepiped aus Kronglas, Polycarbonat oder Tarflon gebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Mittel zur Polarisationsdrehung (600) als Flüssigkristallelement ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das reflektive Mittel (350) als Spiegel ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Mittel zur Polarisationsdrehung (600) ein LCoS-Element ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Mittel zur Polarisationsdrehung (600) zumindest ein Optikelement (500) vorgelagert ist, welches eingerichtet ist, eine homogene Ausleuchtung des zweiten Mittels zur Polarisationsdrehung (600) durch die auf das zweite Mittel zur Polarisationsdrehung (600) einfallenden Strahlengänge zu ermöglichen.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Mittel zur Polarisationsdrehung (600) zwei Optikelemente (500) vorgelagert sind, wobei die Optikelemente je einem Strahlengang (310, 320) zugeordnet sind.
Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.