EP3502554A1 - Projektionseinrichtung für einen kraftfahrzeugscheinwerfer und verfahren zur herstellung einer projektionseinrichtung - Google Patents

Projektionseinrichtung für einen kraftfahrzeugscheinwerfer und verfahren zur herstellung einer projektionseinrichtung Download PDF

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EP3502554A1
EP3502554A1 EP17208913.8A EP17208913A EP3502554A1 EP 3502554 A1 EP3502554 A1 EP 3502554A1 EP 17208913 A EP17208913 A EP 17208913A EP 3502554 A1 EP3502554 A1 EP 3502554A1
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EP
European Patent Office
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optics
layer
light
micro
projection device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17208913.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Schadenhofer
Alexander Hacker
Josef Gürtl
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ZKW Group GmbH
Original Assignee
ZKW Group GmbH
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Filing date
Publication date
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Priority to US16/955,387 priority patent/US11060685B2/en
Priority to EP18807341.5A priority patent/EP3728938B1/de
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    • F21W2102/00—Exterior vehicle lighting devices for illuminating purposes
    • F21W2102/10—Arrangement or contour of the emitted light
    • F21W2102/13—Arrangement or contour of the emitted light for high-beam region or low-beam region

Definitions

  • the invention relates to a projection device for a motor vehicle headlight, wherein the projection device is adapted for imaging light of at least one projection device associated light source in an area in front of a motor vehicle in the form of at least one light distribution, wherein the projection device has an entrance optics, which are preferably arranged in an array having an exit optics, which are preferably arranged in an array, wherein each micro-entry optics is associated with exactly one micro-exit optics, wherein the micro-entry optics formed in such and / or the micro-entry optics and the micro-exit optics are arranged to each other, that substantially all of the light emerging from a micro-entrance optics enters only into the associated micro-exit optics, and wherein the light preformed by the micro-entrance optics of the micro-exit optics in a region before the Motor vehicle is shown as at least one light distribution, wherein between the entrance optics and the exit optics at least one translucent carrier is arranged, wherein the at least one carrier at least a first
  • the invention further relates to a microprojection light module for a motor vehicle headlight, comprising at least one projection device according to the invention, a vehicle headlight, in particular a motor vehicle headlight comprising at least one microprojection light module according to the invention and a vehicle, in particular a motor vehicle, with at least one vehicle headlight according to the invention.
  • the invention relates to a method for producing a projection device according to the invention for a motor vehicle headlight.
  • the invention relates to a method for producing a projection device according to the invention for a motor vehicle headlight.
  • the document is from the prior art AT 514967 B1 become known, which shows a projection device. Due to the increasing miniaturization of the entrance and exit optics, the optics are becoming increasingly sensitive to tolerances. So far, attempts have been made to reduce dimensional inaccuracies with the aid of improved production methods.
  • the heat input into the projection device has a significant influence on their optical behavior.
  • heat input of a light source as well as by light absorption within the respective optics or diaphragm device they can be heated so far that the projection device causes aberrations.
  • optics and optionally provided diaphragm devices may have different thermal expansion coefficients due to material differences and expand differently. This problem is even more pronounced when transparent elements such as the entrance optics and the exit optics as well as absorbing elements such as optionally provided aperture devices reach different temperature levels when heat is applied.
  • the opaque coating consists of at least two superimposed sublayers, namely a reflective metallic first sub-layer and a substantially consisting of black light-absorbing paint second sub-layer, wherein the first sub-layer between the Entry optics and the second sub-layer is arranged.
  • an opaque coating according to the invention which has a first metallic sub-layer and is covered by a second black light-absorbing sub-layer, it is made possible that the heat input into the aperture device is greatly reduced by not directing light to the aperture device via the entry optics as usual is absorbed to large proportions in the diaphragm device, but is reflected back by the metallic first sub-layer again.
  • the first part-layer is the first layer which is exposed to the full luminous flux which is coupled in through the entrance optics, the reflective properties of the first part-layer are of particular advantage and thus reduce the heat input into the at least one support and any optics attached thereto ( eg the entrance and / or exit optics), which causes counteracted due to thermal expansion aberrations.
  • the actual heat input into the diaphragm device depends in practice on the luminous flux as well as the light distribution to be formed. For example, in the case of a low-beam light distribution, approximately 40% of the light irradiated through the entrance optics is shadowed by means of the diaphragm device. Reflection on the first part layer thus significantly reduces the heat input into the diaphragm device. This reflected light also causes no disturbing stray light.
  • a downstream black second sub-layer achieves a further effect which leads to the reduction of aberrations.
  • the provision of a metallic first partial layer without a follow-up layer would have the consequence that stray light fed back into the diaphragm device is again reflected forward over the reflective layer. This would result in unwanted crosstalk in a downstream optics.
  • the light-absorbing second sub-layer of this feedback scattered light can be absorbed and thus crosstalk can be avoided. Since the scattered light represents only a small proportion of the total luminous flux, the heat input thereby introduced into the diaphragm device is negligible.
  • the metallized layer also increases the opacity of the diaphragm device.
  • a second beam stop can be provided, which can be provided to eliminate optical errors.
  • that essentially all the light entering the entrance optics is directed to the first diaphragm device is understood an arrangement in which it is sought to avoid scattered light and, if possible, the entire luminous flux coupled into the entrance optics to the first diaphragm device to steer.
  • a substantially opaque coating is meant a coating applied thereto Coating incident light is reduced at least to an extent so that no passage of light is visible to the human eye.
  • micro-entrance optics being designed in such a way and / or the micro-entry optics and the micro-exit optics being arranged relative to one another
  • additional measures such as apertures (see below) may be provided either exclusively or preferably in addition to their actual function, they still have the function that the entire luminous flux is directed precisely to the associated micro-exit optics.
  • both the focal lengths and the dimensions of the micro-optics per se are significantly lower than in a "conventional" optics.
  • the center thickness can be reduced compared to a conventional optics.
  • the overall depth of the projection device compared to a conventional optics can be significantly reduced.
  • the luminous flux can be increased or scaled, wherein an upper limit with regard to the number of micro-optics systems is limited primarily by the respectively available production methods.
  • a low-beam function for example, 200 to 400 micro-optical systems may be sufficient or favorable, but this is not intended to describe a limiting value up or down but merely an exemplary number.
  • micro-optics thus also allows design options that are not available in a conventional optics.
  • Individual micro-optics can have different focal lengths, whereby additional degrees of freedom in the design of the light distribution can be obtained.
  • Some micro-optics can be designed as astigmatic lenses, so that the incident luminous flux is influenced differently, for example, in the horizontal and vertical directions.
  • individual micro-optics for example, can contribute to changing the maximum value of the irradiance in a light distribution, other micro-optics can in turn be used to control the horizontal extent of the light distribution.
  • Such a projection device or light module is also scalable, that is, multiple identical or similarly constructed light modules can be made into a larger overall system, e.g. be assembled to a vehicle headlight.
  • the lens In a conventional projection system with a projection lens, the lens has typical diameters between 60 mm and 90 mm.
  • the individual micro-optics systems In a module according to the invention, the individual micro-optics systems have typical dimensions of approximately 2 mm ⁇ 2 mm (in V and H) and a depth (in Z, see, for example, FIG FIG. 1 ) of about 6mm - 10 mm, so that there is a much smaller depth of a module according to the invention compared to conventional modules.
  • the projection device according to the invention has a small overall depth and are basically freely formable, i. it is e.g. it is possible to design a first light module for generating a first partial light distribution separately from a second light module for a second partial light distribution and to make it relatively free, i. arranged vertically and / or horizontally and / or offset in depth to each other, so that design specifications can be realized easier.
  • a projection module is that the exact positioning of the light source (s) with respect to the projection device is eliminated. Exact positioning is only of secondary importance insofar as the at least one light source may possibly illuminate an entire array of micro-entrance optics, all of which produce substantially the same light image. In other words, this means nothing else than that the "actual" light source is formed by the real light source (s) and the array of micro-entry optics. This "actual” light source then illuminates the micro-exit optics and optionally the associated apertures. Now, however, since the micro-entry and micro-exit optics are already optimally matched to one another, since they form a quasi-system, an inaccurate positioning of the real light source (s) is less significant.
  • the real light sources are, for example, approximately punctiform light sources such as light-emitting diodes whose light is collimated by collimators such as Compound Parabolic Concentrators (CPC) or TIR (Total Internal Reflection) lenses.
  • CPC Compound Parabolic Concentrators
  • TIR Total Internal Reflection
  • Examples of the appearance of such light distributions include the document AT 514967 B1 removable.
  • the second sub-layer consists of black photoresist.
  • Photoresist is understood to be a photolithographic structuring lacquer, i. when exposed, the solubility of the photo-layer is e.g. locally altered by ultraviolet illumination under an exposure mask or photo template.
  • Such a varnish may also be referred to as a photoresist and is e.g. in the form of the product "Daxin ABK408X" commercially available.
  • the metallic layer of aluminum, chromium, and / or the black chrome alternatively also consists of magnesium, titanium, tantalum, molybdenum, iron, copper, nickel, palladium, silver, zinc, antimony, tin, arsenic or bismuth.
  • the metallic layer could be formed by semimetals / semiconductors such as silicon, gallium or indium.
  • the carrier In order to reduce the influence of the thermal expansion on the carrier, it may be provided to provide a material with the lowest possible thermal expansion coefficient.
  • the at least one carrier at least partially or even completely made of glass.
  • AR coatings classic antireflection coatings
  • the heat input can be further reduced by increasing the reflectance.
  • the inlet and outlet optics are firmly connected to the at least one carrier. This positional errors of the entrance and exit optics can be avoided each other.
  • two or more carriers are arranged between the entrance and the exit optics, wherein the entrance optics and the exit optics are each fixedly connected to a carrier. Also, the carriers can be firmly interconnected.
  • the opaque coating has a transmittance T less than 0.001, preferred T less than 0.0002.
  • the reflective metallic first sub-layer has a reflection coefficient of at least 0.55, preferably> 0.85, for light in a wavelength range between 400 nm and 700 nm (ie visible light).
  • the invention relates to a microprojection light module for a motor vehicle headlight, comprising at least one projection device according to the invention and at least one light source for feeding light into the projection device.
  • the light source comprises at least one LED, preferably a number of LEDs, each light source having a light collimating parallel aligning optics, which is designed and arranged for parallel irradiation in the entrance optics.
  • the invention relates to a vehicle headlight, in particular a motor vehicle headlight, comprising at least one microprojection light module.
  • micro exit optic is assigned to each micro entrance optic, the micro entrance optics being designed in such a way and / or the micro entrance optics and the micro exit optics are disposed relative to each other such that substantially all of the light emerging from a micro-entrance optics enters only the associated micro-exit optics, and wherein the light preformed by the micro-entry optics of the micro-exit optics in an area in front of the motor vehicle as at least one Light distribution is displayed.
  • the full-surface covering of the first part-layer according to step is applied by means of spin-coating or spray-coating with a second partial layer consisting of black light-absorbing photoresist according to partial step I-b).
  • the layer thickness of the second partial layer is between 0.5 and 4 micrometers, preferably 1.5 micrometers.
  • the layer thickness of the first partial layer is between 100 and 400 nanometers, preferably 200 nm.
  • LEDs can be used as the light source in the invention, wherein the radiated light cone of the LED can be directed substantially parallel by means of collimator optics.
  • This parallel light can be used as illumination for the microlens array.
  • the parallel light can first be focused onto a primary beam stop (namely, the first stop device), in this stop the focused light is trimmed into the desired distribution (e.g., low beam).
  • a secondary beam stop can follow, which can correct optical errors (unwanted crosstalk of light into subsequent microprojection systems) in the system.
  • the secondary lens array the exit optics
  • FIG. 1 shows a perspective view of a microprojection light module 10 and a projection device contained therein, as used for the invention may be, wherein the light module 10, a light source 2, a light collimating optics 7, an entrance optics 3, which has a number of micro-entrance optics 3a, which are preferably arranged in an array, a carrier 5 and an exit optics 4.
  • the exit optics 4 has a number of micro exit optics 4a, which are preferably arranged in an array.
  • the projection device 1 is suitable for installation in a motor vehicle headlight, wherein in the installed state, the axis x denotes the vehicle longitudinal axis or the direction of travel, the axis y normal to the axis x oriented horizontal axis and the axis z denotes a vertical axis which is normal to is oriented by the axes x and y spanned horizontal plane.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a projection device according to the invention 1 or a microprojection light module 10 for a motor vehicle headlamp, comprising at least one projection device 1 and at least one light source 2 for feeding light into the projection device 1.
  • each micro-entrance optics 3a exactly one Micro exit optics 4a is assigned.
  • the micro-entry optics 3a are designed in such a way and / or the micro-entry optics 3a and the micro-exit optics 4a are arranged relative to one another such that substantially all of the light emerging from a micro entrance optics 3a enters only into the associated micro exit optics 4a.
  • the light preformed by the micro-entrance optics 3a is imaged by the micro-exit optics 4a in an area in front of the motor vehicle as at least one light distribution.
  • At least one light-transmissive carrier 5 is arranged between the entrance optics 3 and the exit optics 4, the at least one carrier 5 having at least one first diaphragm device 6, the first diaphragm device 6 being arranged in such a way that substantially all of the light entering the entrance optics 3 is present the diaphragm device 6 is guided, wherein the diaphragm device 6 has an optically effective surface 6a, wherein in the optically effective surface 6a for forming a predefinable light distribution translucent window 6b (see, eg Figures 3 and 4b and 4c) which are delimited by a substantially opaque coating.
  • the opaque coating consists of sub-layers 6 'and 6 "arranged at least over one another, namely a reflective metallic first sub-layer 6' and a second sub-layer 6" consisting essentially of black light-absorbing lacquer, the first sub-layer 6 'being between the In the present case, this arrangement is produced by arranging both layers on the light exit side of the first carrier 5 and by applying the first partial layer 6 'and subsequently the second partial layer 6 ". It can be seen on the basis of exemplary light beams L1 that light is directed via the entrance optics 3 onto the optically active surface 6a and can pass through the translucent windows 6b.
  • FIGS. 4a to 4m show exemplary steps for manufacturing a projection device 1 according to the invention.
  • FIG. 4a shows a translucent support 5, which is used to form a first diaphragm device 6 and processed as follows: According to FIG. 4a one side of the carrier 5 is coated with a reflective metallic first partial layer 6 '. Subsequently, the first partial layer 6 'is covered over the entire surface with a second partial layer 6 "consisting of black light-absorbing photoresist (FIG. FIG. 4b ). The next step is to expose and develop the second sub-layer 6 "to form translucent windows within the second sub-layer (FIG.
  • translucent windows 6b in the first sub-layer are formed by removing the respective regions of the reflective metallic first sub-layer 6 'by means of an etching process (see FIG FIG. 4d ).
  • the outline contours of the translucent windows 6b can be configured as desired; the embodiment shown by way of example corresponds to a low-beam distribution with an increase in asymmetry.
  • the entrance optics 3 can be attached to the carrier 5 ( Figure 4e ), where the first sub-layer 6 'is arranged between the entrance optics 3 and the second sub-layer 6 "In the present exemplary embodiment, a second support 8 is provided on which a further diaphragm 9 for reducing optical aberrations is provided.
  • the diaphragm support 8 namely, the diaphragm support 8 and a cover element 8 '.
  • the exit optics 4 can be attached (see FIG Figures 4f to 4k ).
  • the carriers 5 and 8 are connected to each other so that the input and output optics 3 and 4 face each other and the diaphragms 6 and 9 are arranged therebetween.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Projektionseinrichtung (1) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei die Projektionseinrichtung (1) zur Abbildung von Licht zumindest einer der Projektionseinrichtung (1) zugeordneten Lichtquelle (2) in einem Bereich vor einem Kraftfahrzeug in Form zumindest einer Lichtverteilung eingerichtet ist, wobei eine lichtundurchlässige Beschichtung aus zumindest flächig übereinander angeordneten Teilschichten besteht, nämlich einer reflektierenden metallischen ersten Teilschicht (6') und einer im Wesentlichen aus schwarzem lichtabsorbierendem Lack bestehenden zweiten Teilschicht (6"), wobei die erste Teilschicht (6') zwischen der Eintrittsoptik (3) und der zweiten Teilschicht (6") angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Projektionseinrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei die Projektionseinrichtung zur Abbildung von Licht zumindest einer der Projektionseinrichtung zugeordneten Lichtquelle in einem Bereich vor einem Kraftfahrzeug in Form zumindest einer Lichtverteilung eingerichtet ist, wobei die Projektionseinrichtung eine Eintrittsoptik aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind, eine Austrittsoptik aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind, wobei jeder Mikro-Eintrittsoptik genau eine Mikro-Austrittsoptik zugeordnet ist, wobei die Mikro-Eintrittsoptiken derart ausgebildet und/oder die Mikro-Eintrittsoptiken und die Mikro-Austrittsoptiken derart zueinander angeordnet sind, dass im Wesentlichen das gesamte aus einer Mikro-Eintrittsoptik austretende Licht nur in die zugeordnete Mikro-Austrittsoptik eintritt, und wobei das von den Mikro-Eintrittsoptiken vorgeformte Licht von den Mikro-Austrittsoptiken in einen Bereich vor dem Kraftfahrzeug als zumindest eine Lichtverteilung abgebildet wird, wobei zwischen der Eintrittsoptik und der Austrittsoptik zumindest ein lichtdurchlässiger Träger angeordnet ist, wobei der zumindest eine Träger zumindest eine erste Blendenvorrichtung aufweist, wobei die erste Blendenvorrichtung dergestalt angeordnet ist, dass im Wesentlichen das gesamte in die Eintrittsoptik eintretende Licht auf die erste Blendenvorrichtung gelenkt ist, wobei die erste Blendenvorrichtung eine optisch wirksame Fläche aufweist, wobei in der optisch wirksamen Fläche zur Formung einer vorgebbaren Lichtverteilung lichtdurchlässige Fenster ausgebildet sind, die durch eine im Wesentlichen lichtundurchlässige Beschichtung begrenzt sind.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Mikroprojektions-Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest eine erfindungsgemäße Projektionseinrichtung, einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest ein erfindungsgemäßes Mikroprojektions-Lichtmodul sowie ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit zumindest einem erfindungsgemäßen Fahrzeugscheinwerfer.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer.
  • Aus dem Stand der Technik ist z.B. das Dokument AT 514967 B1 bekannt geworden, das eine Projektionseinrichtung zeigt. Durch die zunehmende Miniaturisierung der Eintritts- und Austrittsoptiken werden die Optiken immer toleranzempfindlicher. Bisher wurde versucht, Maßungenauigkeiten mit Hilfe verbesserter Fertigungsmethoden zu reduzieren.
  • Es wurde überraschenderweise festgestellt, dass nunmehr der Wärmeeintrag in die Projektionseinrichtung einen wesentlichen Einfluss auf deren optisches Verhalten hat. Durch Wärmeeintrag einer Lichtquelle sowie durch Lichtabsorption innerhalb der jeweiligen Optik oder Blendenvorrichtung können diese soweit erwärmt werden, dass die Projektionseinrichtung Abbildungsfehler verursacht. Dabei können Optiken und gegebenenfalls vorgesehene Blendenvorrichtungen aufgrund von Materialunterschieden unterschiedliche Wärmedehnungskoeffizienten aufweisen und sich unterschiedlich ausdehnen. Dieses Problem verstärkt sich umso mehr, wenn transparente Elemente wie die Eintrittsoptik und die Austrittsoptik sowie absorbierende Elemente wie gegebenenfalls vorgesehene Blendenvorrichtungen unter Wärmeeintrag voneinander abweichende Temperaturniveaus erreichen.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung eine Projektionseinrichtung zu schaffen, bei der Abbildungsfehler trotz zunehmender Miniaturisierung weitgehend vermieden werden können. Diese Aufgabe wird mit einer Projektionseinrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der erfindungsgemäß die lichtundurchlässige Beschichtung aus zumindest flächig übereinander angeordneten Teilschichten besteht, nämlich einer reflektierenden metallischen ersten Teilschicht und einer im Wesentlichen aus schwarzem lichtabsorbierendem Lack bestehenden zweiten Teilschicht, wobei die erste Teilschicht zwischen der Eintrittsoptik und der zweiten Teilschicht angeordnet ist.
  • Durch das erfindungsgemäße Vorsehen einer lichtundurchlässigen Beschichtung, die eine erste metallische Teilschicht aufweist und von einer zweiten schwarzen lichtabsorbierenden Teilschicht überdeckt ist, wird ermöglicht, dass der Wärmeeintrag in die Blendenvorrichtung stark reduziert wird, indem über die Eintrittsoptik auf die Blendenvorrichtung gelenktes Licht nicht wie bisher üblich zu großen Anteilen in der Blendenvorrichtung absorbiert wird, sondern durch die metallische erste Teilschicht wieder zurückreflektiert wird. Da die erste Teilschicht jene erste Schicht ist, die dem vollen Lichtstrom, der durch die Eintrittsoptik eingekoppelt wird, ausgesetzt ist, sind die reflektierenden Eigenschaften der ersten Teilschicht von besonderem Vorteil und reduzieren damit den Wärmeeintrag in den zumindest einen Träger sowie etwaig daran angebrachte Optiken (z.B. die Eintritts- und/oder Austrittsoptik), wodurch aufgrund Wärmedehnung bewirkten Abbildungsfehlern entgegen gewirkt wird.
  • Der tatsächliche Wärmeeintrag in die Blendenvorrichtung hängt in der Praxis von dem Lichtstrom als auch der auszubildenden Lichtverteilung ab. Beispielsweise werden bei einer Abblendlichtverteilung in etwa 40% des durch die Eintrittsoptik eingestrahlten Lichts mittels der Blendenvorrichtung abgeschattet. Durch Reflexion an der ersten Teilschicht wird damit der Wärmeeintrag in die Blendenvorrichtung signifikant reduziert. Dieses rückreflektierte Licht verursacht zudem kein störendes Streulicht.
  • Zusätzlich wird durch das Vorsehen einer nachgeordneten schwarzen zweiten Teilschicht ein weiterer Effekt erzielt, der zur Reduktion von Abbildungsfehlern führt. Das Vorsehen einer metallischen ersten Teilschicht ohne einer Nachfolgeschicht hätte zur Folge, dass in die Blendenvorrichtung rückgekoppeltes Streulicht über die reflektierende Schicht wiederum nach vorne reflektiert wird. Dies hätte unerwünschtes Übersprechen in einer nachgeordneten Optik zur Folge. Mittels der lichtabsorbierenden zweiten Teilschicht kann dieses rückgekoppelte Streulicht absorbiert und damit ein Übersprechen vermieden werden. Da das Streulicht nur einen geringen Anteil des gesamten Lichtstroms darstellt, ist der dadurch in die Blendenvorrichtung eingebrachte Wärmeeintrag vernachlässigbar. Durch die metallisierte Schicht wird zudem die Opazität der Blendenvorrichtung erhöht.
  • An dieser Stelle sei erwähnt, dass durchaus weitere Blendenvorrichtungen vorgesehen sein können, die der genannten zumindest einen Blendenvorrichtung nachgelagert sein können. Beispielsweise kann eine zweite Strahlenblende vorgesehen sein, die zur Behebung optischer Fehler vorgesehen sein kann. Unter dem Ausdruck "dass im Wesentlichen das gesamte in die Eintrittsoptik eintretende Licht auf die erste Blendenvorrichtung gelenkt ist" wird eine Anordnung verstanden, bei der danach getrachtet wird, Streulicht zu vermeiden und nach Möglichkeit den gesamten in die Eintrittsoptik eingekoppelten Lichtstrom auf die erste Blendenvorrichtung zu lenken. Unter dem Ausdruck "eine im Wesentlichen lichtundurchlässige Beschichtung" wird eine Beschichtung verstanden, die auf diese Beschichtung auftreffendes Licht zumindest in einem Ausmaß reduziert, sodass für das menschliche Auge kein Durchtritt von Licht erkennbar ist.
  • Die Formulierung "im Wesentlichen das gesamte .... austretende Licht" bedeutet dabei, dass danach getrachtet wird, tatsächlich den gesamten Lichtstrom, der aus einer Mikro-EintrittsOptik austritt, einzig in die zugeordnete Mikro-Austritts-Optik einzustrahlen. Falls dies auf Grund der Gegebenheiten nicht möglich sein sollte, so ist danach zu trachten, zumindest so wenig Lichtstrom in die benachbarten Mikro-Austritts-Optiken einzustrahlen, dass sich dadurch keine nachteiligen optischen Effekte, wie Streulicht, das zu Blendung führen kann etc., ergeben.
  • Außerdem ist unter Formulierung "wobei die Mikro-Eintrittsoptiken derart ausgebildet und/oder die Mikro-Eintrittsoptiken und die Mikro-Austrittsoptiken derart zueinander angeordnet sind" auch zu verstehen, dass zusätzliche Maßnahmen, wie etwa Blenden (siehe weiter unten) vorgesehen sein können, die entweder ausschließlich oder vorzugsweise zusätzlich zu ihrer eigentlichen Funktion noch die Funktion haben, dass der gesamte Lichtstrom genau auf die zugeordnete Mikro-Austritts-Optik gerichtet ist.
  • Durch die Verwendung einer Anzahl bzw. Vielzahl von einer zugeordneten Mikro-Optiken anstelle einer einzigen Optik wie in herkömmlichen Projektionssystemen sind sowohl die Brennweiten als auch die Abmessungen der Mikro-Optiken an sich deutlich geringer als bei einer "herkömmlichen" Optik. Ebenso kann die Mittendicke gegenüber einer herkömmlichen Optik reduziert werden. Dadurch kann die Bautiefe der Projektionseinrichtung gegenüber einer herkömmlichen Optik deutlich verringert werden.
  • Durch Erhöhung der Anzahl an Mikro-Optik-Systemen lässt sich einerseits der Lichtstrom erhöhen oder skalieren, wobei eine Grenze nach oben hinsichtlich der Anzahl der Mikro-Optik-Systeme in erster Linie durch die jeweils verfügbaren Herstellungsverfahren begrenzt ist. Für die Erzeugung einer Abblendlichtfunktion können z.B. 200 bis 400 Mikro-Optik-Systeme ausreichen bzw. günstig sein, wobei dies weder einen einschränkenden Wert nach oben oder unten sondern lediglich eine beispielhafte Anzahl beschreiben soll. Zur Erhöhung des Lichtstroms ist es günstig, die Anzahl gleichartiger Mikro-Optiken zu erhöhen. Umgekehrt kann man die Vielzahl an Mikro-Optiken dazu benutzen, um Mikro-Optiken unterschiedlichen optischen Verhaltens in ein Projektionssystem einzubringen, um unterschiedliche Lichtverteilungen zu erzeugen oder zu überlagern. Die Vielzahl von Mikro-Optiken erlaubt somit auch Gestaltungsmöglichkeiten, die bei einer herkömmlichen Optik nicht vorhanden sind. Einzelne Mikro-Optiken können unterschiedliche Brennweiten aufweisen, wodurch zusätzliche Freiheitsgrade bei der Ausgestaltung der Lichtverteilung gewonnen werden. Manche Mikro-Optiken können als astigmatische Linsen ausgeführt sein, sodass der einfallende Lichtstrom beispielsweise in horizontaler und vertikaler Richtung unterschiedlich beeinflusst wird. Somit können einzelne Mikro-Optiken z.B. zur Änderung des Maximalwerts der Bestrahlungsstärke in einer Lichtverteilung beitragen, andere Mikro-Optiken können wiederum genutzt werden, um die horizontale Ausdehnung der Lichtverteilung zu steuern.
  • Eine solche Projektionseinrichtung bzw. Lichtmodul ist außerdem skalierbar, d.h., es können mehrere baugleiche oder ähnlich aufgebaute Lichtmodule zu einem größeren Gesamtsystem, z.B. zu einem Fahrzeugscheinwerfer zusammengesetzt werden.
  • Bei einem herkömmlichen Projektionssystem mit einer Projektionslinse weist die Linse typische Durchmesser zwischen 60 mm und 90 mm auf. Bei einem erfindungsgemäßen Modul weisen die einzelnen Mikro-Optik-Systeme typische Abmessungen von ca. 2 mm x 2 mm (in V und H) und eine Tiefe (in Z, siehe z.B. Figur 1) von ca. 6mm - 10 mm auf, sodass sich eine deutlich geringere Tiefe eines erfindungsgemäßen Moduls im Vergleich zu herkömmlichen Modulen ergibt.
  • Die erfindungsgemäße Projektionseinrichtung weist eine geringe Bautiefe auf und sind grundsätzlich frei formbar, d.h. es ist z.B. möglich ein erstes Lichtmodul zur Erzeugung einer ersten Teillichtverteilung getrennt von einer zweiten Lichtmodul für eine zweite Teillichtverteilung auszugestalten und diese relativ frei, d.h. vertikal und/oder horizontal und/oder in der Tiefe zueinander versetzt anzuordnen, sodass sich auch Designvorgaben einfacher realisieren lassen.
  • Ein weiterer Vorteil eines erfindungsgemäßen Projektionsmoduls ist jener, dass das exakte Positionieren der Lichtquelle(n) in Bezug auf die Projektionseinrichtung entfällt. Eine exakte Positionierung ist insofern nur noch von untergeordneter Bedeutung, als die zumindest eine Lichtquelle unter Umständen einen ganzen Array von Mikro-Eintritts-Optiken beleuchten kann, die alle im Wesentlichen dasselbe Lichtbild erzeugen. Anders formuliert bedeutet dies nichts anderes, als dass die "eigentliche" Lichtquelle von der oder den realen Lichtquelle(n) und dem Array der Mikro-Eintritts-Optiken gebildet ist. Diese "eigentliche" Lichtquelle beleuchtet dann die Mikro-Austritts-Optiken und gegebenenfalls die zugeordneten Blenden. Nachdem nun aber die Mikro- Eintritts- und Mikro-Austritts-Optiken bereits optimal aufeinander abgestimmt sind, da diese quasi ein System bilden, fällt eine nicht exakte Positionierung der realen Lichtquelle(n) weniger ins Gewicht. Die realen Lichtquellen sind beispielsweise annähernd punktförmige Lichtquellen wie z.B. Leuchtdioden, deren Licht von Kollimatoren wie Compound Parabolic Concentrators (CPC) oder TIR-Linsen (Total Internal Reflection) parallel gerichtet wird. Durch das Parallelrichten des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtes kann die Relativposition zwischen Lichtquelle und Projektionseinrichtung frei gewählt werden.
  • Die erfindungsgemäße Projektionseinrichtung kann zur Erzeugung unterschiedlichster Lichtverteilungen eingerichtet sein. Beispielhaft seien an dieser Stelle folgende Lichtverteilungen erwähnt:
    • *) Abbiegelicht-Lichtverteilung;
    • *) Stadtlicht-Lichtverteilung;
    • *) Landstraßenlicht-Lichtverteilung;
    • *) Autobahnlicht-Lichtverteilung;
    • *) Lichtverteilung für Zusatzlicht für Autobahnlicht;
    • *) Kurvenlicht-Lichtverteilung;
    • *) Abblendlicht-Vorfeld-Lichtverteilung;
    • *) Lichtverteilung für asymmetrisches Abblendlicht im Fernfeld;
    • *) Lichtverteilung für asymmetrisches Abblendlicht im Fernfeld im Kurvenlichtmodus;
    • *) Fernlicht-Lichtverteilung;
    • *) Blendfreies Fernlicht-Lichtverteilung.
  • Beispiele bezüglich des Erscheinungsbilds solcher Lichtverteilungen sind unter anderem dem Dokument AT 514967 B1 entnehmbar.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die zweite Teilschicht aus schwarzem Fotolack besteht. Dadurch kann die Freistellung der lichtdurchlässigen Bereiche maßgenau und effizient erstellt werden. Unter Fotolack wird ein Lack zur fotolithografischen Strukturierung verstanden, d.h. beim Belichten wird die Löslichkeit der Fotoschicht z.B. durch Ultraviolettbeleuchtung unter einer Belichtungsmaske oder Fotoschablone lokal verändert. Ein solcher Lack kann auch als Fotoresistlack bezeichnet werden und ist z.B. in Form des Produkts "Daxin ABK408X" im Handel erhältlich.
  • Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die metallische Schicht aus Aluminium, Chrom, und/der Schwarzchrom alternativ auch aus Magnesium, Titan, Tantal, Molybdän, Eisen, Kupfer, Nickel, Palladium, Silber, Zink, Antimon, Zinn, Arsen oder Wismut besteht. Auch könnte die metallische Schicht durch Halbmetalle/Halbleiter wie beispeilsweise Silizium, Gallium oder Indium ausgebildet werden.
  • Um den Einfluss der Wärmedehnung auf den Träger zu reduzieren, kann vorgesehen sein, ein Material mit möglichst geringem Wärmedehnungskoeffizienten vorzusehen. Hierfür kann der der zumindest eine Träger zumindest teilweise oder auch vollständig aus Glas besteht.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass auf den Glasgrenzschichten klassische Antireflexionsbeschichtungen (AR-Coatings) aufgebracht sind, die sich positiv auf das Reflexionsverhalten des Schichtaufbaus auswirken. Speziell durch eine Brechungsindexanpassung zwischen dem Glasträger und der metallischen Teilschicht kann der Wärmeeintrag weiter verringert werden, indem das Reflexionsvermögen gesteigert wird.
  • Auch kann vorgesehen sein, dass die Eintritts- und Austrittsoptik mit dem zumindest einem Träger fest verbunden sind. Damit können Positionsfehler der Eintritts- und Austrittsoptik zueinander vermieden werden.
  • Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Träger zwischen der Eintritts- und der Austrittsoptik angeordnet sind, wobei die Eintrittsoptik und die Austrittsoptik jeweils mit einem Träger fest verbunden sind. Auch können die Träger untereinander fest verbunden sein.
  • Weiters kann vorgesehen sein, dass die lichtundurchlässige Beschichtung einen Transmissionsgrad T kleiner 0,001, bevorzugtes T kleiner 0,0002, aufweist.
  • Zudem kann vorgesehen sein, dass die reflektierende metallische erste Teilschicht für Licht in einem Wellenlängenbereich zwischen 400nm und 700 nm (also sichtbares Licht) einen Reflexionskoeffizient von zumindest 0,55, bevorzugt >0,85, aufweist.
  • Weiters betrifft die Erfindung ein Mikroprojektions-Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest eine erfindungsgemäße Projektionseinrichtung sowie zumindest eine Lichtquelle zur Einspeisung von Licht in die Projektionseinrichtung.
  • Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Lichtquelle zumindest eine LED, vorzugsweise eine Anzahl an LEDs umfasst, wobei jede Lichtquelle eine das Licht kollimierende parallel ausrichtende Optik aufweist, die zur parallel gerichteten Einstrahlung in die Eintrittsoptik ausgebildet und angeordnet ist.
  • Weiters betrifft die Erfindung einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest ein Mikroprojektions-Lichtmodul.
  • Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung, umfassend die folgenden Schritte:
    1. I) Heranziehen und Bearbeiten eines lichtdurchlässigen Trägers zur Ausbildung zumindest einer ersten Blendenvorrichtung mit einer optisch wirksamen Fläche, gemäß den folgenden Teilschritten
      1. a) Beschichten einer Seite des lichtdurchlässigen Trägers mit einer reflektierenden metallischen ersten Teilschicht,
      2. b) vollflächiges Bedecken der ersten Teilschicht mit einer aus schwarzem lichtabsorbierendem Fotolack bestehenden zweiten Teilschicht,
      3. c) Belichten und Entwickeln der zweiten Teilschicht zur Ausbildung von lichtdurchlässigen Fenstern innerhalb der zweiten Teilschicht, durch die korrespondierende Bereiche der ersten Teilschicht freigelegt werden,
      4. d) Ausbildung von zu Schritt c) korrespondierenden deckungsgleichen lichtdurchlässigen Fenstern in der ersten Teilschicht durch Entfernen der entsprechenden Bereiche der reflektierenden metallischen ersten Teilschicht mittels eines Ätz- oder Löseverfahrens,
    2. II) Positionieren des gemäß Schritt I) erhaltenen Trägers zwischen einer Eintrittsoptik und einer Austrittsoptik, wobei die Eintrittsoptik eine Anzahl von Mikro-Eintrittsoptiken aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind, und wobei die Austrittsoptik eine Anzahl von Mikro-Austrittsoptiken aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind, wobei die erste Blendenvorrichtung dergestalt angeordnet ist, dass im Wesentlichen das gesamte in die Eintrittsoptik eintretende Licht auf die Blendenvorrichtung gelenkt ist, wobei in der optisch wirksamen Fläche zur Formung einer vorgebbaren Lichtverteilung lichtdurchlässige Fenster gemäß Teilschritt I-d) ausgebildet sind, die durch eine durch Überlagerung der ersten und zweiten Teilschicht erhaltenen im Wesentlichen lichtundurchlässige Beschichtung begrenzt sind, wobei die erste Teilschicht zwischen der Eintrittsoptik und der zweiten Teilschicht angeordnet ist.
  • Zudem kann - wie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung erwähnt wurde - vorgesehen sein, dass wobei jeder Mikro-Eintrittsoptik genau eine Mikro-Austrittsoptik zugeordnet ist, wobei die Mikro-Eintrittsoptiken derart ausgebildet und/oder die Mikro-Eintrittsoptiken und die Mikro-Austrittsoptiken derart zueinander angeordnet sind, dass im Wesentlichen das gesamte aus einer Mikro-Eintrittsoptik austretende Licht nur in die zugeordnete Mikro-Austrittsoptik eintritt, und wobei das von den Mikro-Eintrittsoptiken vorgeformte Licht von den Mikro-Austrittsoptiken in einen Bereich vor dem Kraftfahrzeug als zumindest eine Lichtverteilung abgebildet wird.
  • Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das vollflächige Bedecken der ersten Teilschicht gemäß Schritt mit einer aus schwarzem lichtabsorbierendem Fotolack bestehenden zweiten Teilschicht gemäß Teilschritt I-b) mittels Spincoating oder Sprühbelackung aufgetragen wird.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Schichtdicke der zweiten Teilschicht zwischen 0,5 und 4 Mikrometer, bevorzugt 1,5 Mikrometer beträgt. Die Schichtdicke der ersten Teilschicht beträgt zwischen 100 und 400 Nanometer, bevorzugt 200 nm.
  • Anders ausgedrückt, können in der Erfindung als Lichtquelle LEDs eingesetzt werden, wobei mittels Kollimatoroptiken der abgestrahlte Lichtkegel der LED im Wesentlichen parallel gerichtet werden kann. Dieses parallele Licht kann als Beleuchtung für das Mikrolinsenarray eingesetzt werden. In einem Mikrolinsenstack kann zuerst mittels eines Primärlinsenarrays das parallele Licht jeweils auf eine Primärstrahlenblende (nämlich die erste Blendenvorrichtung) fokussiert werden, in dieser Blende wird das fokussierte Licht in die gewünschte Verteilung (z.B. Abblendlicht) beschnitten. Danach kann eine Sekundärstrahlenblende folgen, welches optische Fehler (unerwünschtes Übersprechen von Licht in anschließende Mikroprojektionssysteme) im System korrigieren kann. Am Ende befindet sich das Sekundärlinsenarray (die Austrittoptik) welches die gewünschte Lichtverteilung auf der Straße abbildet.
  • Folgende Anforderungen können durch die erste Blendenvorrichtung erfüllt werden:
    • Auflösungsgenauigkeit <4µm
    • Temperaturbeständigkeit -40°C bis 180°C über Fahrzeuglebensdauer
    • Transmissionsgrad bevorzugt kleiner 0,0002
    • Nach vorne (in Fahrtrichtung) möglichst lichtabsorbierend.
  • Eine solche Blendenvorrichtung kann durch folgende Schritte erhalten werden:
    • Schritt 1: Ein Glassubstrat wird einseitig komplett metallisiert. Beispielsweise kann Aluminium aufgesputtert (Schichtdicke im Bereich 200nm) werden. Alternativ dazu könnte ebenso beispielsweise Chrom, Schwarzchrom, etc. verwendet werden.
    • Schritt 2: Ein schwarzes Negativ-Fotoresist mittels Spincoating oder Sprühbelackung kann vollflächig über der metallisierten Schicht aufgetragen werden (Schichtdicke zwischen 1,5 und 2µm). Danach kann der Fotolack durch eine Maske belichtet werden. Mittels Entwicklerflüssigkeit kann die strukturierte Blendengeometrie in der gewünschten Auflösungsgenauigkeit (< 4µm) entwickelt werden. Es ist aber auch die Verwendung von Positiv-Fotoresist möglich.
    • Schritt 3: Die Metallisierung kann mittels eines nasschemischen Prozesses frei geätzt werden. Der strukturierte schwarze Fotolack dient in diesem Schritt als Ätzmaske. Das Ergebnis ist eine strukturierte Strahlenblende, welche eine reflektierende und eine schwarze Schicht auf einer Seite aufweist.
  • Die Erfindung ist im Folgenden anhand einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungsform näher erläutert, die in den Figuren veranschaulicht ist. Darin zeigt
    • Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Mikroprojektions-Lichtmoduls bzw. einer darin enthaltenen Projektionseinrichtung, die für den Einsatz der Erfindung vorbereitet ist,
    • Figur 2 eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung,
    • Figur 3 eine Detaildarstellung eines in Figur 2 dargestellten Trägers,
    • Figuren 4a bis 4m beispielhafte Schritte zur Fertigung einer erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung.
  • In den folgenden Figuren bezeichnen - sofern nicht anders angegeben - gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.
  • Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Mikroprojektions-Lichtmoduls 10 bzw. einer darin enthaltenen Projektionseinrichtung, wie sie auch für die Erfindung eingesetzt werden kann, wobei das Lichtmodul 10 eine Lichtquelle 2, eine Licht kollimierende Optik 7, eine Eintrittsoptik 3, welche eine Anzahl von Mikro-Eintrittsoptiken 3a aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind, einen Träger 5 sowie eine Austrittsoptik 4 aufweist. Die Austrittsoptik 4 weist eine Anzahl von Mikro-Austrittsoptiken 4a aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind.
  • Die Projektionseinrichtung 1 ist für den Einbau in einen Kraftfahrzeugscheinwerfer geeignet, wobei im eingebauten Zustand die Achse x die Fahrzeuglängsachse bzw. die Fahrtrichtung bezeichnet, die Achse y normal zur Achse x orientierte horizontale Achse bezeichnet und die Achse z eine vertikale Achse bezeichnet, die normal zu der durch die Achsen x und y aufgespannten horizontalen Ebene orientiert ist.
  • Figur 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung 1 bzw. eines Mikroprojektions-Lichtmodul 10 für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest eine Projektionseinrichtung 1 sowie zumindest eine Lichtquelle 2 zur Einspeisung von Licht in die Projektionseinrichtung 1. Darin ist erkennbar, dass jeder Mikro-Eintrittsoptik 3a genau eine Mikro-Austrittsoptik 4a zugeordnet ist. Die Mikro-Eintrittsoptiken 3a sind derart ausgebildet und/oder die Mikro-Eintrittsoptiken 3a und die Mikro-Austrittsoptiken 4a sind derart zueinander angeordnet, dass im Wesentlichen das gesamte aus einer Mikro-Eintrittsoptik 3a austretende Licht nur in die zugeordnete Mikro-Austrittsoptik 4a eintritt. Das von den Mikro-Eintrittsoptiken 3a vorgeformte Licht wird von den Mikro-Austrittsoptiken 4a in einen Bereich vor dem Kraftfahrzeug als zumindest eine Lichtverteilung abgebildet.
  • Zwischen der Eintrittsoptik 3 und der Austrittsoptik 4 ist zumindest ein lichtdurchlässiger Träger 5 angeordnet, wobei der zumindest eine Träger 5 zumindest eine erste Blendenvorrichtung 6 aufweist, wobei die erste Blendenvorrichtung 6 dergestalt angeordnet ist, dass im Wesentlichen das gesamte in die Eintrittsoptik 3 eintretende Licht auf die Blendenvorrichtung 6 gelenkt ist, wobei die Blendenvorrichtung 6 eine optisch wirksame Fläche 6a aufweist, wobei in der optisch wirksamen Fläche 6a zur Formung einer vorgebbaren Lichtverteilung lichtdurchlässige Fenster 6b (siehe z.B. Figuren 3 sowie 4b und 4c) ausgebildet sind, die durch eine im Wesentlichen lichtundurchlässige Beschichtung begrenzt sind.
  • Anhand von Figuren 2 und 3 ist erkennbar, dass die lichtundurchlässige Beschichtung aus zumindest flächig übereinander angeordneten Teilschichten 6' und 6" besteht, nämlich einer reflektierenden metallischen ersten Teilschicht 6' und einer im Wesentlichen aus schwarzem lichtabsorbierendem Lack bestehenden zweiten Teilschicht 6", wobei die erste Teilschicht 6' zwischen der Eintrittsoptik 3 und der zweiten Teilschicht 6" angeordnet ist. Im vorliegenden Fall ist diese Anordnung hergestellt, indem beide Schichten auf der Lichtaustrittsseite des ersten Trägers 5 angeordnet sind und die erste Teilschicht 6' sowie nachfolgend die zweite Teilschicht 6" aufgetragen ist. Anhand beispielhafter Lichtstrahlen L1 ist erkennbar, dass Licht über die Eintrittsoptik 3 auf die optisch wirksame Fläche 6a gelenkt wird und durch die lichtdurchlässigen Fenster 6b hindurchtreten kann. Jene Lichtstrahlen L2, die Fenster 6b passieren, treffen auf korrespondierende Mikro-Austrittsoptiken 4a der Austrittsoptik 4, wobei diese Lichtstrahlen LV die Mikro-Austrittsoptiken 4a mehrheitlich nach außen verlassen. Ein geringer (unerwünschter) Anteil wird durch die Austrittsoptik 4 allerdings zurück in Richtung der zweiten Teilschicht 6" reflektiert, die dazu eingerichtet ist, diese Lichtstrahlen zu absorbieren und damit zu vermeiden, dass diese unkontrolliert in Richtung der Austrittsoptik 4 reflektiert werden. Einem durch Reflektion an der Austrittsoptik 4 verursachten Übersprechen von Lichtstrahlen LS kann damit effektiv entgegengewirkt werden.
  • Figuren 4a bis 4m zeigen beispielhafte Schritte zur Fertigung einer erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung 1. Figur 4a) zeigt einen lichtdurchlässigen Träger 5, der zur Ausbildung einer ersten Blendenvorrichtung 6 herangezogen und wie folgt bearbeitet wird: Gemäß Figur 4a wird eine Seite des Trägers 5 mit einer reflektierenden metallischen ersten Teilschicht 6' beschichtet. Anschließend erfolgt ein vollflächiges Bedecken der ersten Teilschicht 6' mit einer aus schwarzem lichtabsorbierendem Fotolack bestehenden zweiten Teilschicht 6" (Figur 4b). Als nächster Schritt folgt ein Belichten und Entwickeln der zweiten Teilschicht 6" zur Ausbildung von lichtdurchlässigen Fenstern innerhalb der zweiten Teilschicht (Figur 4c), durch die korrespondierende Bereiche der ersten Teilschicht 6" freigelegt werden. Danach werden lichtdurchlässige Fenster 6b in der ersten Teilschicht durch Entfernen der entsprechenden Bereiche der reflektierenden metallischen ersten Teilschicht 6' mittels eines Ätzverfahrens ausgebildet (siehe Figur 4d). Die Umrisskonturen der lichtdurchlässigen Fenster 6b können beliebig ausgestaltet sein; die beispielhaft gezeigte Ausführungsform entspricht einer Abblendlichtverteilung mit einem Asymmetrieanstieg. Im Anschluss kann die Eintrittsoptik 3 an dem Träger 5 angebracht werden (Figur 4e), wobei die erste Teilschicht 6' zwischen der Eintrittsoptik 3 und der zweiten Teilschicht 6" angeordnet ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein zweiter Träger 8 vorgesehen, an dem eine weitere Blende 9 zur Verringerung von optischen Abbildungsfehlern vorgesehen ist. Dieser Träger ist aus zwei Elementen aufgebaut, nämlich den Blendenträger 8 und einem Abdeckelement 8'. Auf dem Abdeckelement 8' kann die Austrittsoptik 4 angebracht werden (siehe Figuren 4f bis 4k). Zuletzt werden die Träger 5 und 8 miteinander verbunden, sodass Ein- und Austrittsoptik 3 und 4 einander gegenüber liegen und die Blenden 6 und 9 dazwischenliegend angeordnet sind.
  • In Anbetracht dieser Lehre ist der Fachmann in der Lage, ohne erfinderisches Zutun zu anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen. Die Erfindung ist daher nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt. Auch können einzelne Aspekte der Erfindung bzw. der Ausführungsform aufgegriffen und miteinander kombiniert werden. Wesentlich sind die der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken, die durch einen Fachmann in Kenntnis dieser Beschreibung in mannigfaltiger Weise ausgeführt werden können und trotzdem als solche aufrechterhalten bleiben. Etwaige Bezugszeichen in den Ansprüchen sind beispielhaft und dienen nur der einfacheren Lesbarkeit der Ansprüche, ohne diese einzuschränken.

Claims (15)

  1. Projektionseinrichtung (1) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei die Projektionseinrichtung (1) zur Abbildung von Licht zumindest einer der Projektionseinrichtung (1) zugeordneten Lichtquelle (2) in einem Bereich vor einem Kraftfahrzeug in Form zumindest einer Lichtverteilung eingerichtet ist, wobei die Projektionseinrichtung (1)
    - eine Eintrittsoptik (3) aufweist, welche eine Anzahl von Mikro-Eintrittsoptiken (3a) aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind,
    - eine Austrittsoptik (4) aufweist, welche eine Anzahl von Mikro-Austrittsoptiken (4a) aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind, wobei
    jeder Mikro-Eintrittsoptik (3a) genau eine Mikro-Austrittsoptik (4a) zugeordnet ist,
    wobei die Mikro-Eintrittsoptiken (3a) derart ausgebildet und/ oder die Mikro-Eintrittsoptiken (3a) und die Mikro-Austrittsoptiken (4a) derart zueinander angeordnet sind, dass im Wesentlichen das gesamte aus einer Mikro-Eintrittsoptik (3a) austretende Licht nur in die zugeordnete Mikro-Austrittsoptik (4a) eintritt, und wobei
    das von den Mikro-Eintrittsoptiken (3a) vorgeformte Licht von den Mikro-Austrittsoptiken (4a) in einen Bereich vor dem Kraftfahrzeug als zumindest eine Lichtverteilung abgebildet wird,
    wobei zwischen der Eintrittsoptik (3) und der Austrittsoptik (4) zumindest ein lichtdurchlässiger Träger (5) angeordnet ist, wobei der zumindest eine Träger (5) zumindest eine erste Blendenvorrichtung (6) aufweist, wobei die erste Blendenvorrichtung (6) dergestalt angeordnet ist, dass im Wesentlichen das gesamte in die Eintrittsoptik (3) eintretende Licht auf die erste Blendenvorrichtung (6) gelenkt ist, wobei die erste Blendenvorrichtung (6) eine optisch wirksame Fläche (6a) aufweist, wobei in der optisch wirksamen Fläche (6a) zur Formung einer vorgebbaren Lichtverteilung lichtdurchlässige Fenster (6b) ausgebildet sind, die durch eine im Wesentlichen lichtundurchlässige Beschichtung begrenzt sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die lichtundurchlässige Beschichtung aus zumindest flächig übereinander angeordneten Teilschichten besteht, nämlich einer reflektierenden metallischen ersten Teilschicht (6') und einer im Wesentlichen aus schwarzem lichtabsorbierendem Lack bestehenden zweiten Teilschicht (6"), wobei die erste Teilschicht (6') zwischen der Eintrittsoptik (3) und der zweiten Teilschicht (6") angeordnet ist.
  2. Projektionseinrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die zweite Teilschicht (6") aus schwarzem Fotolack besteht.
  3. Projektionseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die reflektierende metallische erste Teilschicht aus Aluminium, Chrom, und/der Schwarzchrom, alternativ auch aus Magnesium, Titan, Tantal, Molybdän, Eisen, Kupfer, Nickel, Palladium, Silber, Zink, Antimon, Zinn, Arsen oder Wismut besteht.
  4. Projektionseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Träger (5) zumindest teilweise aus Glas besteht.
  5. Projektionseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eintritts- und Austrittsoptik (3,4) mit dem zumindest einem Träger (5) fest verbunden sind.
  6. Projektionseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zwei oder mehr Träger (5, 8, 8') zwischen der Eintritts- und der Austrittsoptik (4) angeordnet sind, wobei die Eintrittsoptik (3) und die Austrittsoptik (4) jeweils mit einem Träger (5, 8, 8') fest verbunden sind.
  7. Projektionseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei lichtundurchlässige Beschichtung einen Transmissionsgrad T kleiner 0,001, bevorzugt kleiner 0,0002, aufweist..
  8. Projektionseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die reflektierende metallische erste Teilschicht (6') für Licht in einem Wellenlängenbereich zwischen 400nm und 700 nm einen Reflexionskoeffizient von zumindest 0,55, bevorzugt 0,85 aufweist.
  9. Mikroprojektions-Lichtmodul (10) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest eine Projektionseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie zumindest eine Lichtquelle zur Einspeisung von Licht in die Projektionseinrichtung.
  10. Mikroprojektions-Lichtmodul (10) nach Anspruch 9, wobei die Lichtquelle zumindest eine LED, vorzugsweise eine Anzahl an LEDs umfasst, wobei jeder Lichtquelle eine das Licht der LED kollimierende parallel ausrichtende Optik (7) aufweist, die zur parallel gerichteten Einstrahlung in die Eintrittsoptik (3) ausgebildet und angeordnet ist.
  11. Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest ein Mikroprojektions-Lichtmodul (10) nach Anspruch 9 oder 10.
  12. Verfahren zur Herstellung einer Projektionseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend die folgenden Schritte:
    I) Heranziehen und Bearbeiten eines lichtdurchlässigen Trägers zur Ausbildung zumindest einer ersten Blendenvorrichtung (6) mit einer optisch wirksamen Fläche, gemäß den folgenden Teilschritten
    a) Beschichten einer Seite des lichtdurchlässigen Trägers mit einer reflektierenden metallischen ersten Teilschicht (6'),
    b) vollflächiges Bedecken der ersten Teilschicht (6') mit einer aus schwarzem lichtabsorbierendem Fotolack bestehenden zweiten Teilschicht (6"),
    c) Belichten und Entwickeln der zweiten Teilschicht (6") zur Ausbildung von lichtdurchlässigen Fenstern innerhalb der zweiten Teilschicht (6"), durch die korrespondierende Bereiche der ersten Teilschicht (6') freigelegt werden,
    d) Ausbildung von zu Schritt c) korrespondierenden deckungsgleichen lichtdurchlässigen Fenstern (6b) in der ersten Teilschicht (6') durch Entfernen der entsprechenden Bereiche der reflektierenden metallischen ersten Teilschicht (6') mittels eines Ätz- oder Löseverfahrens,
    II) Positionieren des gemäß Schritt I) erhaltenen Trägers (5) zwischen einer Eintrittsoptik (3) und einer Austrittsoptik (4), wobei die Eintrittsoptik (3) eine Anzahl von Mikro-Eintrittsoptiken (3a) aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind, und wobei die Austrittsoptik (4) eine Anzahl von Mikro-Austrittsoptiken (4a) aufweist, welche vorzugsweise in einem Array angeordnet sind, wobei die erste Blendenvorrichtung (6) dergestalt angeordnet ist, dass im Wesentlichen das gesamte in die Eintrittsoptik (3) eintretende Licht auf die Blendenvorrichtung (6) gelenkt ist, wobei in der optisch wirksamen Fläche (6a) zur Formung einer vorgebbaren Lichtverteilung lichtdurchlässige Fenster (6b) gemäß Teilschritt I-d) ausgebildet sind, die durch eine durch Überlagerung der ersten und zweiten Teilschicht (6', 6") erhaltenen im Wesentlichen lichtundurchlässige Beschichtung begrenzt sind, wobei die erste Teilschicht (6') zwischen der Eintrittsoptik (3) und der zweiten Teilschicht (6") angeordnet ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das vollflächige Bedecken der ersten Teilschicht (6') gemäß Schritt mit einer aus schwarzem lichtabsorbierendem Fotolack bestehenden zweiten Teilschicht (6") gemäß Teilschritt I-b) mittels Spincoating oder Sprühbelackung aufgetragen wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Schichtdicke der zweiten Teilschicht (6") zwischen 0,5 und 4 Mikrometer, bevorzugt 1,5 Mikrometer, beträgt.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Schichtdicke der ersten Teilschicht (6') zwischen 100 und 400 Nanometer, bevorzugt 200 Nanometer, beträgt.
EP17208913.8A 2017-12-20 2017-12-20 Projektionseinrichtung für einen kraftfahrzeugscheinwerfer und verfahren zur herstellung einer projektionseinrichtung Withdrawn EP3502554A1 (de)

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