JP2018537356A - 車両用付加投光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】とりわけライン状信号を投影するための単純で、コンパクトで、コスト的に有利な車両用投光装置の提供
【解決手段】光像を少なくとも1つの光モジュール(5)からの光の放出によって車両(1)の前方に生成するよう及び後置の結像光学系(8)を介して車両の前方に投影するよう構成された車両用付加投光装置。第1光モジュール(6)は、少なくとも1つの実質的に垂直に配向されたライン状の第1強度最大値(112’、112’’)を有する少なくとも1つの第1光分布(111’、111’’)を有する第1光像(110’、110’’)を生成するよう構成され、第2光モジュール(7)は、少なくとも1つの実質的に矩形状の第2強度最大値(122’、122’’)を有する第2光分布(121’、121’’)を有する第2光像(120’、120’’)を生成するよう構成され、両者の光モジュール(6、7)の光像(110’、110’’、120’、120’’)は重なり合い、第1強度最大値(112’、112’’)は第2強度最大値(122’、122’’)の垂直方向下方に位置付けられる。
【選択図】図2

Description

本発明は、光像を少なくとも1つの光モジュールからの光の放出によって車両の前方に生成するよう及び後置の結像光学系を介して車両の前方に投影するよう構成された車両用付加投光装置に関する。
現今の投光装置システムの発展と共に、迅速に変化可能でありかつその都度の交通、道路及び光条件に適合可能な光像を走行路上に投影可能にすることに対する要望が益々大きくなっている。そのために、複数の異なる光像を走行路上に生成する種々の投光装置、例えば主投光装置と付加投光装置、が使用される。この場合、「走行路(Fahrbahn)」という概念は説明の単純化のために使用されている。なぜなら、光像が実際に走行路(路面)上に存在するか或いは更にそれを越えて(その上方に)広がっている(延びている)かについては、所与の場所的(空間的)条件に依存することは明らかだからである。原理的には、光像は、ここで使用される意味では、KFZ(Kraftfahrzeug:自動車両)照明技術に関する関連法規に適合する垂直面への投影に対応する。
DE 10 2009 009 472 A1
この上記の要望に対応するために、とりわけ、複数の個別ビームから1つの照明マトリックス(Leuchtmatrix)を形成する投光装置が開発された。このような照明装置は車両構造において一般的に使用されており、例えば非眩惑性の(blendfrei)遠方光(ハイビーム)の形成に使用される。この場合、光は通常は複数の光源から放射されかつ対応する多数の互いに並置された光案内部(前置光学系/一次光学系)によって放射方向において束ねられる。光案内部は、相対的に小さい漏斗状の(trichterfoermig)断面を有し、従って、夫々に関連付けられた個々の光源の光を強く集束して(細化して)放射方向へ送出する。光案内部は、光源からの光を、空間的に湾曲した面、即ち前置された結像光学系のペッツバール面(Petzval-Flaeche)上の可及的に良好に適合された(angenaehert)位置へ更に案内する。しかしながら、この種のマトリックス投光装置は、とりわけ比較的多数の高出力光源を使用する場合、その損失熱の排出に関して制限(限界)がある。従って、極めて大きな強度を有する動的な光像を生成する投光装置は、その製造が極めて大掛かりなものとならざるを得ない。
交通状況は種々異なるため、車両の投光装置に対する特別な要求もその都度種々異なる。減光光(ロービーム)又は遠方光(ハイビーム)による走行路の照明に加えて、適切な光学的信号通知(シグナリング)によって特殊な危険状況についての運転者の注意を喚起することも望まれることがある。そのような危険状況としては例えば工事現場による走行路狭幅化がある。運転者の多くにとって車両と走行路境界部との間の距離を判断することは極めて困難である。なぜなら、運転者は、走行路境界部に対しても車両の外周境界部に対しても運転者の視点からは直接的に視認できないからである。このため、“Optical Lane Assist(オプティカルレーンキープアシストシステム)”が既に提案されている。
DE 10 2009 009 472 A1は、衝突可能性が検出された場合に運転者に対し安全な回避方向を信号通知するために、車両の前方の走行路上にライン(複数)を投影するそのようなシステムを記載している。
本発明の課題は、ライン投光装置のための単純で、コンパクトで、コスト的に有利な構成を提供することである。
この課題は、冒頭に記載した種類の付加投光装置によって解決される。
本発明に応じ、付加遠方光の機能とライン光の機能が組み合わせられ、かくして、共通の部材における(それらの)具現化によって極めてコンパクトな構造が達成され、以って、コスト的な利点も得られる。かくして、冒頭に記載した種類の付加投光装置は、下記の如く改善される。即ち、
第1光モジュールが少なくとも1つの実質的に垂直に配向されたライン状の第1強度最大値を有する少なくとも1つの第1光分布(配光パターン)を有する第1光像を生成するよう構成され、
第2光モジュールが少なくとも1つの実質的に矩形状の第2強度最大値を有する第2光分布(配光パターン)を有する第2光像を生成するよう構成され、
両者の(第1及び第2)光モジュールの光像は重なり合い、
第1強度最大値は第2強度最大値の垂直方向下方に位置付けられる。
類似の照明特性を有する複数の照明装置を(1つの)共通の部材に組み込む場合には特別に、目標とされる利点は明白に大きくなる。本発明に応じ、付加遠方光はライン光と1つの部材において組み合わせられるが、両者の照明装置は夫々大きな光学的集束性を有する即ち小さいアパーチャを有する大きな光出力を有する。このため、有利には、とりわけ、投影レンズ(複数)の組み合わせの構成が単純化され、両者の出力光源は共通に冷却ないし電気的に制御される。投光装置の共通化構造はとりわけ共通の一次光学系及び絞りによって単純化され、組付け装置の個数の削減によって材料コストはより小さくなり、構造寸法はより小さくなり、組付け時間はより短くなる。
投影装置全体は、光源、一次光学系及び結像光学系(投影レンズ)から構成される。結像光学系はその具体的構成に応じて歪曲収差(Verzeichnung)をもたらし得る。歪曲収差は、結像比率(Abbildungsmassstab)に局所的変化をもたらす光学システムの幾何学的結像エラーである。この比率変化は、光軸から像点までの距離の増大と共に変化する倍率に基づく。従って、歪曲収差は、歪曲中心とも称される一点の周りで回転対称的である。歪曲収差の原因は、光学システムの主面の前方又は後方における結像の光線束を開口エラーを以って制限する絞りにある。結像領域(ないし像面:Bildfeld)の縁部(複数)に向かって倍率が増大すると、その場合、方形は糸巻き型に(ないし枕状に:kissenfoermig)歪められる。その反対の場合は、樽型の(tonnenfoermig)歪曲収差が生じる。より高次の歪曲収差も生じ得るが、複数の異なる次数の重ね合わせにより、直線は波状に歪曲し得る(「波型歪曲収差」)。歪曲収差の尺度(Mass)は、DIN ISO 9039:Optik und Photonik-Qualitaetsbewertung optischer Ststeme-Bestimmung der Vwezeichnung (ISO 9039:2008) に応じて既知である。
車両の前方の走行路上に光像を投影する際に投影ひずみ(Projektionsverzerrungen)が生じ得ることも明らかであり、例えば、光像は台形状にひずんで走行路上に現われることもあるが、これは投影面が光の放射方向に対して直角に配向されていないためである。この投影ひずみは上記の歪曲収差に付加的に生じる。
投影ひずみも歪曲収差も相応のプリディストーション(Vorverzerrung)によって低減ないし補償することができる。
そのため、投光装置において光分布の生成の際に、例えば絞りによって、プリディストーションが実行され、その結果、全体として除歪された(ひずみが除去された)光像が投影されるか又は少なくとも擾乱的(眩惑的)効果の低減が達成されると好都合である。
従って、実質的に垂直に配向されたライン状の第1強度最大値によって、投影ひずみ及び/又は歪曲収差が低減されている除歪された光投影が達成されるが、その際、場合によっては、中心投影による現実的表示のために走行方向又は道路推移における消点を備える投影ラインの透視図的表示も考慮される。投影内においてラインは或る程度の幅を有するため、車両補助システムの投影ラインは運転者の視点から良好に視認することができる。
実質的に矩形状の強度最大値の長辺は水平方向に配向されていると有利であり、かくして、付加遠方光のための好都合な光分布をもたらすことができる。
好ましい一実施形態では、第1強度最大値は水平方向において第2強度最大値の水平方向の幅の範囲内にある。両者の強度最大値の間の小さな距離によって、光学系全体のアパーチャは小さくなり、とりわけ小型で、コンパクトでかつコスト的に有利な構造が達成される。
付加投光装置の更なる好ましい一実施形態においては、第1強度最大値と第2強度最大値は、所定の垂直方向距離(間隔)をなして互いに離隔されている。付加投光装置の両者の光分布は、類似の照明特性を有するが、好ましくは、車両の前方の近接領域ないし遠方領域においては異なる用途に利用される。第1光モジュールのライン光は好ましくは車両の前方の2〜20メートルの領域において1つのラインを走行路上(路面)に投影し、第2光モジュールの付加遠方光は遠方光領域に即ち好ましくは50メートル超の距離(間隔)のところに更なる遠方光の支援のために1つの矩形を投影する。このため、両者の光分布はそれらの強度最大値において重なりを有しないと有利である。
本発明に応じ、第1及び第2光像は同時に又は選択的に投影されることが可能であり、電気的ないし熱的システム要素はそれに応じて構成(設計)されることができる。例えば、好ましくは車両の速度に依存して、ライン光のみ又は付加遠方光のみがアクティブである(作動されている)よう設定されていれば、共通の冷却装置はより小型にかつよりコスト的に有利に構成されることができる。能動的(アクティブ型)冷却装置も受動的(パッシブ型)冷却装置も利用可能である。
本発明の付加投光装置のとりわけ有利な一実施形態は、
少なくとも1つの第1光源によって第1光エミッションを生成する少なくとも1つの第1光モジュール、
少なくとも1つの第2光源によって第2光エミッションを生成する少なくとも1つの第2光モジュール、
少なくとも1つの一次光学系、但し、該一次光学系は複数の光案内要素を有し、各光案内要素は、光エミッションを入射する(取り込む)ための光入射面と、光出射面とを有し、
前記第1光エミッションは前記一次光学系の少なくとも1つの第1光案内要素に入射(結合)し、前記第2光エミッションは前記一次光学系の少なくとも1つの第2光案内要素に入射(結合)し、
前記一次光学系に後置される少なくとも1つの絞り、但し、該絞りは前記第1光案内要素の光出射面に指向された少なくとも1つの第1絞り開口及び前記第2光案内要素の光出射面に指向された少なくとも1つの第2絞り開口を有し、該一次光学系と該絞りは前記(第1及び第2)光エミッションから全体照明像(Gesamtleuchtbild)を生成し、
及び、
前記絞りに後置される結像光学系、但し、該結像光学系は光像としての前記全体照明像を付加投光装置の放射方向に全体光像(Gesamtlichtbild)として投影する、
を含む。
上記の構成によって、格別にコスト的に有利な付加投光装置が提供される。この装置は、車両の組み込み位置(Einbaulage)に所望の光分布(複数)を生成し、当該装置の組立てに関し共通の一次光学系及び絞りの使用により組み込み装置の数を削減し、より小さい材料コスト、より小さい構造寸法及びより短い組立て時間という形で製造を明白に改善する。
すべての光案内要素のすべての光出射面が1つの面内に位置すると、それによって組立が単純化されるため、格別に好都合である。
同じ光モジュールに割り当てられた全ての光案内要素の光出射面は1つの共通の光出射面を形成すると、組立ては、付加的に、単純化される。
両者の光モジュールの効果的な一実施形態では、第1光モジュールのすべての光案内要素は、第2光モジュールの(すべての)光案内要素から構造上分離されている。かくして、両者の光モジュールは機能的に分離されており、かつ、夫々他方の光モジュールからの光の入射結合(重なり)は低減される。
組立を更に単純化しかつ製造コストを削減するために、すべての光案内要素に対し1つの共通のホルダが設けられている。
格別に好都合な一変形形態では、第1光モジュールの光出力は、該第1光モジュールが実質的に垂直方向において一列に重ねて並置された複数の光源を含むように改善される。
格別に好都合な更なる一変形形態では、第2光モジュールの光出力は、該第2光モジュールが実質的に水平方向において一列に並置された複数の光源を含むように改善される。
結像光学系は投影の際に光像の配向を反転するため、第1光モジュールを(垂直方向において)第2光モジュールの上方に配置することによって、この事態をこれらの光モジュールの位置関係において考慮すると有利である。
第1光モジュールと第2光モジュールが隣接して配置されかつ共通の冷却装置を使用する場合、コスト的に好都合な冷却(装置)は組立て上も格別に良好になる。
第1光モジュールと第2光モジュールが共通の制御装置によって制御される場合、コスト的に好都合な制御装置は組立て上も格別に良好になる。
走行路の非平坦性(でこぼこ)、車両の積載状態又はカーブのある道路推移が、付加投光装置が少なくとも1つの軸の周りで機械的に旋回可能であり、かくして、状況に応じて投影を行い、上記の影響を低減することによって考慮されると、好都合である。
光源として発光ダイオード(LED)ないしパワーLED(高電力発光ダイオード)が使用されると、発光効率、コスト及び構造寸法の観点から有利である。
複数の車両投光装置が、1つの投光装置システムを構成し、かつ、本発明の付加投光装置の光像が主投光装置の少なくとも1つの更なる光像と重ね合わせられることによって、適応型全体光像を形成する場合、とりわけ、車両が本発明の左側及び右側付加投光装置と左側及び右側主投光装置を含む場合、格別に好都合である。これに応じて、本発明の左側及び右側付加投光装置が夫々異なる光像を投影する場合、格別に好都合な、極めて多様に変化可能な、好ましくは車両の状況に依存する、全体光像が得られる。
付加投光装置(の光分布)によって遠方光(ハイビーム)又は減光光(ロービーム)の光分布を有する主投光装置の既存の光分布に対して付加的に構成する投光装置システムは、格別に効果的かつコスト的に有利である。
本発明及びその利点は、以下において、添付の図面に示されている非限定的な実施例を用いて詳細に説明される。
主投光装置と本発明の付加投光装置とを有する車両の一例の正面図。 (a)絞りを備えない、本発明の付加投光装置の一例の斜視図。(b)本発明の光モジュールの一例の細部Aの斜視図。 (a)絞りを備えない、付加投光装置の一例の正面図。(b)付加投光装置の一例の細部Bの正面図。 絞りを備えない、ホルダを有する光モジュールの一例の正面図。 絞りを備えない、ホルダを有する光モジュールの一例の、矢視A−A断面における詳細斜視図。 絞りを備えた光モジュールの一例の正面図。 絞りを備えた光モジュールの一例の斜視図。 結像光学系を備えた付加投光装置の一例の斜視図。 結像光学系と冷却フィンを備えた付加投光装置の一例を後方から見た斜視図。 結像光学系を備えた付加投光装置の一例の分解図。 左側付加投光装置のライン状光分布を有する光像の一例。 右側付加投光装置のライン状光分布を有する光像の一例。 左側付加投光装置の付加遠方光の(矩形状)光分布を有する光像の一例。 右側遠方光用付加投光装置の付加遠方光の(矩形状)光分布を有する光像の一例。 左側主投光装置の減光光の光分布を有する光像の一例。 左側主投光装置の図14の減光光と左側付加投光装置の図10のラインとの重ね合わせ光像の一例。 右側主投光装置の減光光と左側付加投光装置の図11のラインとの重ね合わせ光像の一例。 左側主及び付加投光装置の図15の光像と右側主及び付加投光装置の図16の光像との重ね合わせ全体光像の一例。 車両の前方の走行路上に投影された、左側主及び付加投光装置の図15の光像と右側主及び付加投光装置の図16の光像との重ね合わせ全体光像の一例。 左側主投光装置の遠方光の光分布の光像の一例。 右側主投光装置の遠方光の光分布の光像の一例。 左側主投光装置の図19の遠方光と左側付加投光装置の図12の付加遠方光との重ね合わせ光像の一例。 右側主投光装置の図20の遠方光と右側付加投光装置の図13の付加遠方光との重ね合わせ光像の一例。 車両の前方の車道(走行路)上に投影された、右側主及び付加投光装置の図22の光像の一例。 左側主投光装置の図19の遠方光と左側付加投光装置の図12の付加遠方光及び図10のライン光との重ね合わせ光像の一例。 右側主投光装置の図20の遠方光と右側付加投光装置の図13の付加遠方光及び図11のライン光との重ね合わせ光像の一例。 左側主及び付加投光装置の図24の光像と右側主及び付加投光装置の図25の光像との重ね合わせ全体光像の一例。
図1〜図26を参照して本発明の一実施例を詳細に説明する。とりわけ、本発明の投光装置にとって重要な部分が記載されるが、投光装置は、とりわけPKW(Personenkraftwagen:乗用車)やオートバイのような自動車両において有効な使用を可能にする他の多くの部分を更に含むことは明らかである。
図1〜図9は本発明の付加投光装置の一実施例を示す。
図10〜図26は種々の光分布(配光パターン)を示すが、図14及び図15には等照度曲線(Isoluxkurven)の強度が例示的に示されており、夫々の(曲線の)強度値は図10〜図26の全てに妥当する。この場合、例えば、図15に示したライン投影の強度最大値は凡そ78kカンデラであり、これは図14に示した減光光のフォアフィールド照明(Vorfeldbeleuchtung)の凡そ40kカンデラの強度最大値の凡そ2倍の大きさである。運転者がフォアフィールド照明即ち車両のスイッチオンされた(導入された)減光光用光機能に対する投影ラインのコントラストを認識できるためには、そのような強度差が必要である。例示的に使用される光強度(Lichtstaerke)は、当業者にはよく知られているように、照明強度(Beleuchtungsstaerke)に換算することができる。
図1には、車両1が概観的に示されている。この車両1は左側及び右側主投光装置(主前照灯)2’及び2’’と、本発明の左側及び右側付加投光装置(付加前照灯)3’及び3’’とを有する。両者の主投光装置2’及び2’’は、好ましくは、減光光(ロービーム)又は遠方光(ハイビーム)の光分布(配光パターン)を生成する。両者の本発明の付加投光装置3’及び3’’は、2つのモジュールでライン状の光分布と付加遠方光の光分布を生成するが、その都度の走行状況を考慮するために、すべての光分布が個別の投光装置又は投光装置の組み合わせで活性化可能であり、左側及び右側投光装置の生み合わせも同様に可能である。車両1における個々の投光装置2’、2’’、3’及び3’’の位置は変更可能であり、とりわけ当該車両のデザインに依存する。車両1における本発明の付加投光装置3’及び3’’の車道(走行路)近接位置は有利であり得る。
更に、主投光装置2’、2’’と付加投光装置3’、3’’とを含む投光装置システム4の一例を見出すことができる。この場合、付加投光装置3’、3’’の光像110’、110’’と主投光装置2’、2’’の更なる光像210’、210’’、220’、220’’とを重ね合わせることができる。この場合、車両1の投光装置システム4は、左側及び右側付加投光装置3’、3’’と左側及び右側主投光装置2’、2’’とを含む。運転モードに応じて、左側及び右側付加投光装置3’、3’’は夫々異なる光像を投影することができる。また、主投光装置2’、2’’の光像は減光光の光像210’、210’’又は遠方光の光像220’、220’’であり得る。
図2(a)には、付加投光装置3’、3’’が付加投光装置3としてその構造が概観的に記載されている。付加投光装置3は、光を放出し、整形し、後置の結像光学系8を介して車両の前方に光像110’、110’’として投影する光モジュール5を含んで構成される。図2(b)の細部Aは、第1光源9a及び9bによる第1光エミッションの生成のための第1光モジュール6と第2光源10a、10b、10cによる第2光エミッションの生成のための第2光モジュール7とを含む光モジュール5と、一次光学系11とを示す。付加投光装置3の一次光学系11は、2つの部分、即ち、第1光モジュールの第1一次光学系11a及び第2光モジュールの第2一次光学系11b、を含み、更に、複数の光案内要素12a、12b、13a、13b、13cを有する。各光案内要素12a、12b、13a、13b、13cは、光エミッションを取り込むための光入射面14と、光出射面15とを有する。一次光学系の光案内要素12a、12b、13a、13b、13cは、この実施例では、2つの異なる光分布のための2つのグループを形成するが、これらのグループは、光モジュール6及び7の各グループに属する光源によって代表されている。両者の光モジュールの構造的分離は、光学的伝播路の分離(Entkoppelung)に役立つ。第1光エミッションは一次光学系11の第1光案内要素12a、12bに入射し、第2光エミッションは一次光学系11の第2光案内要素13a、13b、13cに入射する。光源9a、9b、10a、10b、10cは夫々の光入射面に非固定的に(lose)又は固定的に(fest)結合されることができる。この結合の態様はとりわけ光源9a、9b、10a、10b、10cの構成によって決定されるが、例えば振動又は個々のコンポーネントの夫々異なる熱膨張のような機械的負荷に対応できるようにするために、光入射面と光源との間に所定の距離(間隔)を構造的に設けることも可能である。
光案内要素12a、12b、13a、13b、13cは、(同図には不図示の)絞り開口16a、16bを含む絞り16と一緒に、光エミッションを生成し、結像光学系8のペッツバール面を形成する共通の面F上に照明像(Leuchtbild)を形成する。絞り16は、その絞り開口16a、16b(図5、6)によって通常は照明像にシャープな輪郭(エッジ)をもたらし、光案内要素12a、12b、13a、13b、13cは、適切な面状の放射特性をもたらす。通常は、光案内要素12a、12b、13a、13b、13cの横断面は光入射面14から光出射面に向かって拡大する。従って、光出射面15は、夫々の光案内要素12a、12b、13a、13b、13cの対応する光入射面14よりも大きい。
すべての光案内要素12a、12b、13a、13b、13cの光出射面15は1つの面F内にあると好ましい。好都合には、面Fは平面であり、かくして、一次光学系11の格別に簡単な構築が可能になる。更に、有利には、同じ光モジュール6、7に関連付けられているすべての光案内要素12a、12b、13a、13b、13cの光出射面は(夫々)(1つの)共通の光出射面を形成し、第1光モジュール6のすべての光案内要素は第2光モジュール7のすべての光案内要素から構造的に分離され、以って、両者の光モジュール6、7の間の重なり(Ueberkopplungen)が減少される。このことは。付加投光装置3の大きな効率にとって極めて重要である。なぜなら、生成される光エミッションは可及的に無損失的に所望の光分布に変換されることが望ましいからである。
一次光学系11は、弾力性の材料(例えばシリコン、フォトポリマ等)又は硬い材料(例えばポリカーボネート、熱可塑性プラスチック、フォトポリマ、ガラス等)から製造可能であり、夫々の選択は商業上の要求によって決定することができる。格別に簡単には、一次光学系は射出成形法によって製造される。
図3(a)は、付加投光装置3に光モジュール6及び7を機械的に固定するためのホルダ17を備えた付加投光装置3を示すが、絞りは組み付けられておらず、結像光学系8も示されていない。図3(b)の細部Bには、対応する光案内要素12a、12bによって光分布においてライン状の強度最大値112’、112’’を生成するための第1光モジュール6及び対応する光案内要素13a、13b、13cによって光分布において矩形状に形成された強度最大値122’、122’’を生成するための第2光モジュール7の位置が示されている。
更に回転軸Dが記載されているが、該回転軸Dの周りで付加投光装置3は機械的に旋回(回動)することができ、もって、生成される光分布の道路の推移に従う追従が可能になる。更なる軸、例えば水平軸、の周りでの旋回のための第2の回転軸は図示されていない。ホルダ17は、この場合、一次光学系11の光案内要素(複数)を固定するために、一体的に(ワンピース部材として)構成されている。従って、必要であることは共通に(一緒に)固定することのみであり、組立、製造、組付け等は単純化される。
図4a及び図4bには、夫々、光モジュール6及び7ないしツーピースの(2つの部分からなる)一次光学系11が記載されている。一次光学系11はホルダ17によってその位置が保持される。ホルダは、この場合、弾力性の又は硬い(非変形性の)材料で製造可能である。ホルダ17の質量を可及的に小さく維持するためには、光案内要素12a、12b、13a、13b、13cの周囲の(ホルダ17の)領域及びホルダ17の縁部領域においてのみ構造的に強化すると有利である。光源9a、9b、10a、10b、10c自体は大抵は回路基板(不図示)によって支持される。
図5は、光案内要素12a、12b、13a、13b、13cに加えて光エミッションを整形するための、2つの絞り開口16a、16bを有する絞り16が組み付けられた光モジュール6、7を正面図で示す。絞り16によって、光分布において格別にシャープな輪郭(エッジ)が形成されるが、このことは例えば良好なコントラストによるライン投影及びその視認性のために重要である。共通の絞り16は、とりわけ、コスト的に有利なかつ簡単な組立、製造ないし組付けを可能にし、付加投光装置の構造の小型化及び軽量化を支援する。絞り16は1つ又は2つ以上の組付け点20によって付加投光装置3に固定される。組付け点20は、絞りを付加投光装置の他の部分と結合するためのネジを通すためのボアとして構成されると格別に有利である。ネジの代わりに、プラグ結合器、リベット等も利用可能である。或いは、例えば、構造の小型化及び軽量化を達成するためには、接着による結合技術も好適である。本実施例では、ホルダ17は、絞り16と付加投光装置3のハウジングとそれらの間に位置するホルダ17との上記のネジによる共通の(一緒の)固定を支援するために、ネジ結合の位置に貫通孔を有するよう構成されている。ネジは絞り16と付加投光装置3のハウジングを結合し、冷却装置18は該ハウジングの一部であり得る。従って、組付けは格別に簡単かつ迅速であることは明らかであるが、更には、付加投光装置3のために必要なコンポーネントの数も最小限に抑えられる。4つのネジの使用が有利であるが、かくして、機械的又は熱的負荷力に対する格別な安定性及びそれらによる歪みからの解放(Verzugsfreiheit)が達成される。解除可能な結合(手段)としてのネジは、メンテナンスの観点から格別に好都合な特性を有する。更に、絞り16とホルダ17と付加投光装置3のハウジングとの結合に、少なくとも複数の光源9a、9b、10a、10b、10cを含みかつ同じ結合手段によって固定されている回路基板21(図9)が挿入(導入)されていると、構造(組立)は格別に単純(簡単)である。この場合、回路基板21ないしその上に配置された光源9a、9b、10a、10b、10cは熱的に良好にハウジングに結合されている。
図6は、絞り開口16a、16bを有する絞り16が組み付けられた光モジュール6、7を斜視図で示す。
図7は、結像光学系8が取り付けられた極めてコンパクトな付加投光装置3を正面図で示す。回転軸Dについては、その周りで付加投光装置3が機械的に旋回(回動)可能であることが分かる。
図8は、光モジュール6、7のための後側に配置されている共通の冷却装置18を備えた付加投光装置3をその後側から見た状態を示す。好ましくは車両の速度に依存して、ライン光と付加遠方光とを選択的に使用する場合、共通の冷却装置18は小型に、軽量にかつコスト的に有利に構成(設計)されることができる。付加投光装置3は回転軸Dの周りで旋回(回動)可能である。共通の制御装置19は図示されていないが、これは両者の光モジュール6及び7を電気的に制御する。共通の制御装置19はコスト面及び質量面での利点を達成する。
図9は、結像光学系8と、ホルダ17と、光源9a、9b、10a、10b、10c(不図示)を有する回路基板21とを備えた付加投光装置3を分解図で示す。ホルダ17は弾力性の又は硬い材料で製造可能である。ツーピースの一次光学系11のための共通のホルダ17によって、簡単な組立てないし組付けが支援され、更には、付加投光装置のコンパクトな構造も達成される。回路基板21は、光源10のほかにも、大抵は、更なる電子回路(光源9a、9b、10a、10b、10cのスイッチングのためのドライバ段及び論理段等)又は制御装置を、更には、制御及び電流供給のためのケーブルを接続するための接続ユニットを、含むことができる。車両内におけるケーブル束(配線)を単純にするために、両者の光モジュールのための接続ユニットは共通に構成されると有利である。回路基板21は、光源10と冷却装置18の間の好適な熱的結合を例えば回路基板21の孔によって支援するよう構成されることができる。多くの場合、冷却体への好都合な結合を可能にするために、光源10の光学的放射面には特別な冷却コンタクト部が備えられている。冷却装置18による冷却は、能動的に(アクティブに)、即ち空気冷却のためのファン又は液体冷却装置によって形成可能であるが、本実施例では冷却装置18は受動的(パッシブ型)冷却体(冷却フィン)である。
図10〜図26は、種々の強度についての等照度線で示された、自動車両用投光装置の認可のための統一的条件のためのUN ECE(国際連合欧州経済委員会)ガイドライン(例えばTRANS/WP.29/343)に応じた2つの軸の単位を角度とする直交座標系に光像を示す。
更に、光像は光分布によって示されるが、車両1から見て走行方向左側に位置する投光装置2’、3’によって当該車両の前方に投影される光像には一重のアポストロフィ「’」が付記され、車両1から見て走行方向右側に位置する投光装置2’’、3’’によって当該車両の前方に投影される光像には二重のアポストロフィ「’’」が付記されている。
これに応じて、更に、左側主投光装置には図面参照符号2’が付記されかつ右側主投光装置には図面参照符号2’’が付記されている。ここで、これらの主投光装置は典型的には同じコンセプトに基づいているが、車両長手軸について鏡像対称的に構成されている。
構造的に例えば図1〜図9に示した付加投光装置3に対応する左側付加投光装置3’は、構造的に第1光モジュール6に対応する第1左側光モジュール6’によって、例えば光像110’を生成する(図10)。
構造的に例えば図1〜図9に示した付加投光装置3に対応する右側付加投光装置3’’は、構造的に第1光モジュール6に対応する第1右側光モジュール6’’によって、例えば光像110’’を生成する(図11)。
かくして、左側付加投光装置3’の第1光モジュール6’と右側付加投光装置3’’の第1光モジュール6’’とを同時に作動すると、1つの共通の光像が生成されるが、これについては以下において種々の形態(コンフィギュレーション)について説明する。
光像110’及び110’’は、夫々、ライン状の強度最大値112’及び112’’を有するライン光分布111’、111’’を有することができる。
図示の光分布は部分的に複数の光分布の重ね合わせによって形成されていることは明らかである。従って、例えば、図示の強度最大値は、厳密に見れば、個々の強度最大値とその最大値の位置における他の光分布との重ね合わせであり、そのため、当該位置における夫々の関数値(Funktionswert)は最早正確にはオリジナルの強度最大値には相当しない。しかしながら、理解の容易化のために、この観点は考慮されておらず、図面にも殊更には記載されていない。この観点は原則的であり、従って、後続する図面における光分布の場合にも適用され得る。
左側及び右側主投光装置2’、2’’はこの実施例では減光光(ロービーム)用の光機能(関数ないし分布)210’、210’’と遠方光(ハイビーム)用の光機能(関数ないし分布)220’、220’’とを含む。
図10は、左側付加投光装置3’の光像110’と、その第1光分布111’及びそのライン状の第1強度最大値112’、即ちライン光分布とを示す。
図11は、右側付加投光装置3’’の光像110’’と、その第1光分布111’’及びそのライン状の第1強度最大値112’’、即ちライン光分布とを示す。
図12は、左側付加投光装置3’の光像120’と、その第2光分布121’及びその実質的に矩形状の第2強度最大値122’、即ち付加遠方光光分布とを示す。実質的に矩形状の強度最大値122’は、例えば方形、矩形、台形又は更には楕円形であってもよく、その角部分は角張っていても丸められてもよい。交通状況に応じた最良の可能な光分布を得るために、強度最大値122’の特殊な形状も可能である。同様に、例えばその都度の交通状況に応じて能動的に適合化される強度最大値122’の動的(ダイナミックな)形状形成も可能である。この動的適合化は、強度最大値122’の内部の個々の領域の目標を定めたスイッチオフを意味し得るが、これによって、非眩惑的(ギラツキのない)遠方光(ハイビーム)をもたらすことができ、対向車に対し位置的に(かつ時間的に)正確に(punktuell)遮光することができる。
図13は、右側付加投光装置3’’の光像120’’と、その第2光分布121’’及びその実質的に矩形状の第2強度最大値122’’、例えば付加遠方光光分布とを示す。
図14には、明暗境界線(Hell-Dunkel-Grenze)について典型的な非対称性を有する、左側主投光装置2’の減光光の光分布211’の光像210’が示されている。
図15は、図10に応じたライン状光分布111’を有する左側付加投光装置3’の光像110’と、これに重ね合わせられた図14に応じた左側主投光装置2’の減光光光分布211’の光像210’とを示す。強度最大値112’は、凡そ78kカンデラであり、これは図14に示したフォアフィールド照明ないし減光光の凡そ40kカンデラの強度最大値の凡そ2倍の大きさである。
図16は、図11に応じた強度最大値112’’を有するライン状光分布111’’を有する右側付加投光装置3’’の光像110’’と、これに重ね合わせられた右側主投光装置2’’の減光光光分布211’’を有する光像210’’とを示す。
図17は、夫々の光分布111’、111’’にライン状強度最大値112’、112’’を有する左側及び右側付加投光装置3’、3’’の図15及び図16に示した光像110’、110’’と、夫々減光光光分布を有する左側及び右側主投光装置2’、2’’の光像210’、210’’との重ね合わせ全体光像を示す。
図18は、車両1の前方の走行路上に投影された光像としての図17に応じた全体光分布を示す。上記の各光像と比べると、投影光像は透視図的な結像のひずみ(Abbildungsverzerrungen)を含んでいる。
図19には、左側主投光装置2’の遠方光光分布221’の光像220’が示されている。
図20には、右側主投光装置2’’の遠方光光分布221’’の光像220’’が示されている。
図21は、左側主投光装置2’の遠方光光分布221’を有する光像220’と、左側付加投光装置3’の付加遠方光光分布121’及び強度最大値122’とを一緒に示す。
図22は、右側主投光装置2’’の遠方光光分布221’’を有する光像220’’と、右側付加投光装置3’’の付加遠方光光分布121’’及び強度最大値122’’とを一緒に示す。
図23は、車両1の前方の走行路上に投影された光像としての図22に応じた光分布を示す。
図24は、左側主投光装置2’の遠方光光分布221’を有する光像220’と、左側付加投光装置3’の付加遠方光光分布121’を有する光像120’及びライン光分布111’を有する光像110’とを一緒に示す。
図25は、右側主投光装置2’’の遠方光光分布221’’を有する光像220’’と、右側付加投光装置3’’の付加遠方光光分布121’’を有する光像120’’及びライン光分布111’’を有する光像110’’とを一緒に示す。
図26は、左側及び右側付加投光装置3’、3’’のライン状強度最大値112’、112’’を有する光分布111’、111’’及び強度最大値122’、122’’を有する付加遠方光光分布121’、121’’と、左側及び右側主投光装置2’、2’’の遠方光光分布221’、221’’との重ね合わせ全体光分布を有する、光像110’、120’、110’’、120’’、220’、220’’の(重ね合わせ)全体光像の一例を示す。
1 車両
2’、2’’ 主投光装置
3、3’、3’’ 付加投光装置
4 投光装置システム
5 光モジュール
6 第1光モジュール
7 第2光モジュール
8 結像光学系
9a、9b 第1光モジュールの光源
10a、10b、10c 第2光モジュールの光源
11 付加投光装置の一次光学系
11a 第1光モジュールの第1一次光学系
11b 第2光モジュールの第2一次光学系
12a、12b 第1光モジュールの光案内要素
13a、13b、13c 第2光モジュールの光案内要素
14 光案内要素の光入射面
15 光案内要素の光出射面
16 絞り
16a 第1光モジュールのための第1絞り開口
16b 第2光モジュールのための第2絞り開口
17 ホルダ
18 冷却装置
19 制御装置
20 組付け点
21 回路基板(導体プレート)
F 面
D 回転軸
110’、110’’ 付加投光装置の第1光モジュールの光像
111’、111’’ 付加投光装置の第1光モジュールの光分布
112’、112’’ 付加投光装置の第1光モジュールの光分布の強度最大値
120’、120’’ 付加投光装置の第2光モジュールの光像
121’、121’’ 付加投光装置の第2光モジュールの光分布
122’、122’’ 付加投光装置の第2光モジュールの光分布の強度最大値
210’、210’’ 減光光のための主投光装置の光像
211’、211’’ 主投光装置の減光光光分布
220’、220’’ 主遠方光のための主投光装置の光像
221’、221’’ 主投光装置の遠方光光分布
この課題は、冒頭に記載した種類の付加投光装置によって解決される。即ち、本発明の一視点において、光像を少なくとも1つの光モジュールからの光の放出によって車両の前方に生成するよう及び後置の結像光学系を介して車両の前方に投影するよう構成された車両用付加投光装置が提供される。この付加投光装置において、
少なくとも1つの第1光モジュールは、少なくとも1つの実質的に垂直に配向されたライン状の第1強度最大値を有する少なくとも1つの第1光分布を有する第1光像を生成するよう構成されており、
少なくとも1つの第2光モジュールは、少なくとも1つの実質的に矩形状の第2強度最大値を有する第2光分布を有する第2光像を生成するよう構成されており、
両者の光モジュールの光像は重なり合い、
第1強度最大値は第2強度最大値の垂直方向下方に位置付けられ、
前記少なくとも1つの第1光モジュールは少なくとも1つの第1光源によって第1光エミッションを生成し、
前記少なくとも1つの第2光モジュールは少なくとも1つの第2光源によって第2光エミッションを生成し、
該付加投光装置は、更に、
少なくとも1つの一次光学系、但し、該一次光学系は複数の光案内要素を有し、各光案内要素は、光エミッションを入射するための光入射面と、光出射面とを有し、前記第1光エミッションは前記一次光学系の少なくとも1つの第1光案内要素に入射結合し、前記第2光エミッションは前記一次光学系の少なくとも1つの第2光案内要素に入射結合し、
前記一次光学系に後置される少なくとも1つの絞り、但し、該絞りは前記第1光案内要素の光出射面に指向された少なくとも1つの第1絞り開口及び前記第2光案内要素の光出射面に指向された少なくとも1つの第2絞り開口を有し、該一次光学系と該絞りは前記(第1及び第2)光エミッションから全体照明像を生成し、
及び、
前記絞りに後置される結像光学系、但し、該結像光学系は光像としての前記全体照明像を付加投光装置の放射方向に全体光像として投影する、
を含む(形態1・基本構成)。
以下に、本発明の好ましい実施の形態を示す。
(形態1)上記基本構成参照。
(形態2)形態1の付加投光装置において、前記実質的に矩形状の強度最大値の長辺は水平方向に配向されていることが好ましい。
(形態3)形態1又は2の付加投光装置において、前記第1強度最大値の水平方向における位置は、前記第2強度最大値の水平方向の幅の範囲内にあることが好ましい。
(形態4)形態1〜3の何れかの付加投光装置において、前記第1強度最大値と前記第2強度最大値は、所定の垂直方向間隔をなして互いに離隔されていることが好ましい。
(形態5)形態1〜4の何れかの付加投光装置において、すべての光案内要素の光出射面は1つの面内に位置することが好ましい。
(形態6)形態5の付加投光装置において、前記面は平面であることが好ましい。
(形態7)形態1〜6の何れかの付加投光装置において、同じ光モジュールに所属されているすべての光案内要素の光出射面は1つの共通の光出射面を形成することが好ましい。
(形態8)形態1〜7の何れかの付加投光装置において、前記第1光モジュールの光案内要素は、前記第2光モジュールの光案内要素から構造上分離されていることが好ましい。
(形態9)形態1〜8の何れかの付加投光装置において、すべての光案内要素に対し1つの共通のホルダが設けられていることが好ましい。
(形態10)形態1〜9の何れかの付加投光装置において、前記第1光モジュールは、実質的に垂直方向において一列に並置された複数の光源を含むことが好ましい。
(形態11)形態1〜10の何れかの付加投光装置において、前記第2光モジュールは、実質的に水平方向において一列に並置された複数の光源を含むことが好ましい。
(形態12)形態1〜11の何れかの付加投光装置において、前記第1光モジュールは、垂直方向において前記第2光モジュールの上方に配置されていることが好ましい。
(形態13)形態1〜12の何れかの付加投光装置において、前記絞りの絞り開口は、実質的にライン状及び/又は矩形状に形成されていることが好ましい。
(形態14)形態1〜13の何れかの付加投光装置において、前記第1光モジュールと前記第2光モジュールは共通の冷却装置に配置されていることが好ましい。
(形態15)形態1〜14の何れかの付加投光装置において、前記第1光モジュールと前記第2光モジュールは共通の制御装置によって制御されることが好ましい。
(形態16)形態1〜15の何れかの付加投光装置において、該付加投光装置は少なくとも1つの軸の周りで旋回可能であることが好ましい。
(形態17)形態1〜16の何れかの付加投光装置において、前記光源はLEDであることが好ましい。
(形態18)投光装置システムも有利に提供される。該投光装置システムは、少なくとも1つの主投光装置と、少なくとも1つの形態1〜17の何れかの付加投光装置とを含み、該付加投光装置の光像は、少なくとも、該主投光装置の更なる光像と重ね合わせられる。
(形態19)形態18の投光装置システムにおいて、車両は、左側及び右側付加投光装置と、左側及び右側主投光装置を含むことが好ましい。
(形態20)形態19の投光装置システムにおいて、前記左側及び右側付加投光装置は夫々異なる光像を投影することが好ましい。
(形態21)形態19又は20の投光装置システムにおいて、前記主投光装置の光像は、遠方光の光分布又は減光光の光分布を有することが好ましい。
本発明及びその利点は、以下において、添付の図面に示されている非限定的な実施例を用いて詳細に説明される。
なお、特許請求の範囲に付記した図面参照符号は専ら発明の理解を助けるためのものであり、本発明を図示の態様に限定することは意図していない。

Claims (23)

  1. 光像を少なくとも1つの光モジュール(5)からの光の放出によって車両(1)の前方に生成するよう及び後置の結像光学系(8)を介して車両の前方に投影するよう構成された車両用付加投光装置であって、
    第1光モジュール(6)は、少なくとも1つの実質的に垂直に配向されたライン状の第1強度最大値(112’、112’’)を有する少なくとも1つの第1光分布(111’、111’’)を有する第1光像(110’、110’’)を生成するよう構成されており、
    第2光モジュール(7)は、少なくとも1つの実質的に矩形状の第2強度最大値(122’、122’’)を有する第2光分布(121’、121’’)を有する第2光像(120’、120’’)を生成するよう構成されており、
    両者の光モジュール(6、7)の光像(110’、110’’、120’、120’’)は重なり合い、
    第1強度最大値(112’、112’’)は第2強度最大値(122’、122’’)の垂直方向下方に位置付けられる、
    付加投光装置。
  2. 請求項1に記載の付加投光装置において、
    前記実質的に矩形状の強度最大値(122’、122’’)の長辺は水平方向に配向されている、
    付加投光装置。
  3. 請求項1又は2に記載の付加投光装置において、
    前記第1強度最大値(112’、112’’)の水平方向における位置は、前記第2強度最大値(122’、122’’)の水平方向の幅の範囲内にある、
    付加投光装置。
  4. 請求項1〜3の何れかに記載の付加投光装置において、
    前記第1強度最大値(112’、112’’)と前記第2強度最大値(122’、122’’)は、所定の垂直方向間隔をなして互いに離隔されている、
    付加投光装置。
  5. 請求項1〜4の何れかに記載の付加投光装置において、
    前記第1光像(110’、110’’)及び/又は前記第2光像(120’、120’’)が投影される、
    付加投光装置。
  6. 請求項1〜5の何れかに記載の付加投光装置において、
    該付加投光装置(3、3’、3’’)は、
    少なくとも1つの第1光源(9a、9b)によって第1光エミッションを生成する少なくとも1つの第1光モジュール(6)、
    少なくとも1つの第2光源(10a、10b、10c)によって第2光エミッションを生成する少なくとも1つの第2光モジュール(7)、
    少なくとも1つの一次光学系(11)、但し、該一次光学系は複数の光案内要素(12a、12b、13a、13b、13c)を有し、各光案内要素(12a、12b、13a、13b、13c)は、光エミッションを入射するための光入射面(14)と、光出射面(15)とを有し、前記第1光エミッションは前記一次光学系(11)の少なくとも1つの第1光案内要素(12a、12b)に入射結合し、前記第2光エミッションは前記一次光学系(11)の少なくとも1つの第2光案内要素(13a、13b、13c)に入射結合し、
    前記一次光学系(11)に後置される少なくとも1つの絞り(16)、但し、該絞り(16)は前記第1光案内要素(12a、12b)の光出射面に指向された少なくとも1つの第1絞り開口(16a)及び前記第2光案内要素(13a、13b、13c)の光出射面に指向された少なくとも1つの第2絞り開口(16b)を有し、該一次光学系(11)と該絞り(16)は前記(第1及び第2)光エミッションから全体照明像を生成し、
    及び、
    前記絞り(16)に後置される結像光学系(8)、但し、該結像光学系(8)は光像としての前記全体照明像を付加投光装置(3、3’、3’’)の放射方向に全体光像として投影する、
    を含む、
    付加投光装置。
  7. 請求項6に記載の付加投光装置において、
    すべての光案内要素(12a、12b、13a、13b、13c)の光出射面(15)は1つの面(F)内に位置する、
    付加投光装置。
  8. 請求項7に記載の付加投光装置において、
    前記面(F)は平面である、
    付加投光装置。
  9. 請求項6〜8の何れかに記載の付加投光装置において、
    同じ光モジュール(6、7)に所属されているすべての光案内要素(12a、12b、13a、13b、13c)の光出射面(15)は1つの共通の光出射面を形成する、
    付加投光装置。
  10. 請求項6〜9の何れかに記載の付加投光装置において、
    前記第1光モジュール(6)の光案内要素(12a、12b、13a、13b、13c)は、前記第2光モジュール(7)の光案内要素から構造上分離されている、
    付加投光装置。
  11. 請求項6〜10の何れかに記載の付加投光装置において、
    すべての光案内要素(12a、12b、13a、13b、13c)に対し1つの共通のホルダ(17)が設けられている、
    付加投光装置。
  12. 請求項6〜11の何れかに記載の付加投光装置において、
    前記第1光モジュール(6)は、実質的に垂直方向において一列に並置された複数の光源(9a、9b)を含む、
    付加投光装置。
  13. 請求項6〜12の何れかに記載の付加投光装置において、
    前記第2光モジュール(7)は、実質的に水平方向において一列に並置された複数の光源(10a、10b、10c)を含む、
    付加投光装置。
  14. 請求項6〜13の何れかに記載の付加投光装置において、
    前記第1光モジュール(6)は、垂直方向において前記第2光モジュール(7)の上方に配置されている、
    付加投光装置。
  15. 請求項6〜14の何れかに記載の付加投光装置において、
    前記絞り(16)の絞り開口(16a、16b)は、実質的にライン状及び/又は矩形状に形成されている、
    付加投光装置。
  16. 請求項6〜15の何れかに記載の付加投光装置において、
    前記第1光モジュール(6)と前記第2光モジュール(7)は共通の冷却装置(18)に配置されている、
    付加投光装置。
  17. 請求項6〜16の何れかに記載の付加投光装置において、
    前記第1光モジュール(6)と前記第2光モジュール(7)は共通の制御装置(19)によって制御される、
    付加投光装置。
  18. 請求項6〜17の何れかに記載の付加投光装置において、
    該付加投光装置(3、3’、3’’)は少なくとも1つの軸(D)の周りで旋回可能である、
    付加投光装置。
  19. 請求項6〜18の何れかに記載の付加投光装置において、
    前記光源(9a、9b、10a、10b、10c)はLEDである、
    付加投光装置。
  20. 投光装置システムであって、
    該投光装置システム(4)は、少なくとも1つの主投光装置(2’、2’’)と、少なくとも1つの請求項1〜19の何れかに記載の付加投光装置(3、3’、3’’)とを含み、
    該付加投光装置(3、3’、3’’)の光像(110’、110’’、120’、120’’)は、少なくとも、該主投光装置(2’、2’’)の更なる光像(210’、210’’、220’、220’’)と重ね合わせられる、
    投光装置システム。
  21. 請求項20に記載の投光装置システムにおいて、
    車両(1)は、左側及び右側付加投光装置(3’、3’’)と、左側及び右側主投光装置(2’、2’’)を含む、
    投光装置システム。
  22. 請求項20に記載の投光装置システムにおいて、
    前記左側及び右側付加投光装置(3’、3’’)は夫々異なる光像(110’、110’’、120’、120’’)を投影する、
    投光装置システム。
  23. 請求項20〜22の何れかに記載の投光装置システムにおいて、
    前記主投光装置(2’、2’’)の光分布(211’、211’’、221’、221’’)は、遠方光又は減光光の光分布である、
    投光装置システム。
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