WO2020120258A1 - Verfahren zur herstellung eines optischen bauteils, optisches bauteil sowie beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines optischen bauteils, optisches bauteil sowie beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug Download PDF

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    • F21W2102/16—Arrangement or contour of the emitted light for high-beam region or low-beam region the light having cut-off lines, i.e. clear borderlines between emitted regions and dark regions having blurred cut-off lines

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an optical component for a lighting device of a motor vehicle, the optical component having at least one structured surface.
  • the present invention further relates to an optical component for a lighting device of a motor vehicle, a plurality of such optical components and a lighting device for a motor vehicle having such an optical component.
  • edges can be provided in the light distribution projected into the exterior of the vehicle.
  • This can be, for example, the cut-off line of a low beam distribution or vertical edges of a high beam matrix.
  • the gradient of the light intensity in the range of the cut-off line must be specified in accordance with a legal regulation known under the abbreviation AK-31 Order of magnitude.
  • scattering effects can be generated in order to soften edges imaged over the optical component or to reduce inhomogeneities in a light distribution.
  • Structures of optical components are known which correspond to a mathematically precisely described geometric shape, such as sinusoidal microstructures. Such structures require a very precise production in order to achieve the desired result. Small deviations in production can lead to unsatisfactory results in the legal assessment of the light-dark boundary generated with such components. Local defects in the structuring, for example, can lead to a slight jump in the intensity profile, which can result in a high AK-31 value and, under certain circumstances, a double light-dark boundary.
  • the problem on which the present invention is based is the specification of a method with which an optical component can be produced that can achieve an effective scattering effect through the structure of the surface. Furthermore, such a component, a plurality of such components and a lighting device with such a component are to be specified.
  • the method comprises the following method steps:
  • the randomized displacement of all or a plurality of the points in the positive or negative direction parallel to the respective normal on the surface produces depressions and elevations. It can be provided that the extent of the displacement parallel to the respective normal on the surface differs from one another at at least two points and / or that the distance between at least individual neighboring points is different from one another. In particular re the extent of the depressions and elevations parallel to the respective normal on the surface and / or their distance from one another can be randomly distributed. This results in a better statistical distribution of the scattering angles of light that passes through the structured surface of the component. In a lighting device with such a component, this leads in particular to a soft focus of a projected light-dark boundary.
  • the stochastic formation of the microstructure can lead to a clear light-dark boundary and can be helpful in concealing color effects at the light-dark boundary.
  • the manufacture of the structures is less sensitive to tolerances. A distinction can be made between horizontal and vertical spreading effects.
  • the randomized displacement of the points and / or the spacing of at least individual neighboring points from one another is based on a statistical distribution, in particular a normal distribution. It can be provided that the modulation bandwidth of the statistical distribution, in particular the variance of the normal distribution, has a different size at at least two locations on the surface. By changing the modulation range or the variance of the distribution, the statistical distribution of the scattering angles can be influenced.
  • the second virtual representation of the surface which reflects the structuring achieved by moving the points, is a
  • NURBS area is.
  • the method can be integrated into a CAD-based manufacturing process, for example.
  • the NURBS area can be taken into account as a CAD specification when designing the optical component and ensure the desired scattering effect.
  • the optical component comprises a surface that is provided with a structure, wherein the structure has a plurality of depressions and elevations, the extent of which is randomly distributed parallel to the respective normal on the surface and / or the distance between them.
  • the component is a component produced by a method according to the invention. It can be provided that the component is an at least partially transparent component through which light can pass, such as a lens or a prism, or that the component is a component from which light can be reflected, such as a mirror. In this way, a component can be selected in a variety of different lighting devices, which is structured using the method according to the invention and achieves the desired scattering effect.
  • Claim 8 provides for the majority of optical components that the components have identical surfaces provided with structures. According to the method according to the invention, a multiplicity of identically structured components can be reproducibly produced, as a result of which the desired properties of the components to be manufactured can be guaranteed.
  • the lighting device comprises an optical component according to the invention.
  • Lighting device characterized in that the lighting device is a headlight with means for generating a light-dark boundary and / or a headlight with means for generating a matrix high beam.
  • Fig. 1 shows schematically a virtual representation of a with an inventive
  • Figure 2 is a section along the line II - II in Fig. 1.
  • 3 shows a section along the line III-III in Fig. 1.
  • Fig. 4 is a schematic view of an illuminating device according to the invention.
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of a light distribution generated by a lighting device for a motor vehicle, the lighting device not comprising an optical component according to the invention
  • Fig. 6 is a schematic representation of a first one of the invention
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of a second light distribution generated by an inventive lighting device for a motor vehicle
  • Fig. 8 is a schematic representation of a third of an inventive
  • FIG. 9 shows a schematic illustration of a light distribution generated by a lighting device for a motor vehicle, the lighting device not comprising an optical component according to the invention.
  • Fig. 10 is a schematic representation of a fourth of an inventive
  • Fig. 11 is a schematic representation of a fifth of an inventive
  • Lighting device for a motor vehicle generated light distribution
  • a Cartesian coordinate system is drawn in some of the figures.
  • a first virtual representation of a surface 1 of an optical component to be structured is generated.
  • the first virtual representation 1 can be a computer graphic.
  • the surface 1 is flat.
  • the surface can, however, be curved, for example be aspherically curved.
  • the first virtual representation of the surface 1 is provided with a grid of points 2.
  • the points 2 each have a distance dx in a first direction x and a distance dy from one another in the second direction y perpendicular to the first direction x.
  • Adjacent points 2 can each have the same distance dx, dy from one another.
  • the distance of at least individual neighboring points 2 from one another is different.
  • the spacing of at least individual adjacent points 2 from one another can be based on a statistical distribution, in particular a normal distribution.
  • a third direction z perpendicular to the first and second directions x, y the points 2 are shifted upwards or downwards at random.
  • the size dz of the shift is also randomly distributed, especially after a normal distribution. It is possible to randomly move all of the points 2 up or down, or even just some of the points 2.
  • a second virtual representation of the surface 1 is generated from the grid of points, which is shown in FIGS. 1 to 3.
  • the second virtual representation 1 can also be a computer graphic. Due to the design of the second virtual representation of the surface 1 as a NURBS surface, this representation can be taken into account as a CAD specification in the construction of the optical component and ensures the desired scattering effect.
  • Fig. 2 and Fig. 3 show how the lying in the x-direction and in the y-direction lying points 2 are more or less far in the positive or negative z-direction ver. Due to the randomized displacement of all or a plurality of the points in the positive or negative z direction and the connection of the points 2, a surface 1 with more or less pronounced depressions 3 and elevations 4 is generated.
  • the lighting device comprises a light source 5 and a schematically illustrated optical component 6, which serves as primary optics.
  • the exit surface of the component 6, which is designed as a flat surface 1, is a structured surface 1 produced using the method according to the invention.
  • the lighting device further comprises a shutter 8 which projects from below into the light 7 emanating from the primary optics and which serves as a light-dark boundary contour to be imaged. Furthermore, the lighting device comprises an optical component 9, which is arranged behind the closure panel 8 and serves as a decoupling optic, the curved exit surface of which is also a structured surface 1 ′′ produced using the method according to the invention.
  • FIG. 5 shows a horizontal edge 10 of a light distribution 11, for example a light-dark boundary of a low beam, the lighting device generating the light distribution 11 having no structured surface.
  • the horizontal edge 10 is therefore not softened.
  • 6 shows a horizontal edge 12 of a light distribution 13, for example a light-dark boundary of a low beam, the light distribution 13 being generated by an illumination device according to the invention having a component 6, 9 with a structured surface 1, 1 '.
  • the horizontal edge 12 is greatly softened.
  • FIG. 7 shows a further light distribution 14 generated by a lighting device according to the invention with a component 6, 9 with a structured surface 1, 1 '.
  • This light distribution 14 has a slightly softened horizontal edge 15.
  • the light distribution 16 for example serving as low beam, has a homogenized area 17.
  • FIG. 9 shows a light distribution 18, for example in the form of a matrix light, which probably has a horizontal edge 19 as well as vertical edges 20.
  • the lighting device generating the light distribution 18 does not have a structured surface.
  • the horizontal edges 19 and the vertical edges 20 are therefore not softened.
  • FIG. 10 shows a light distribution 21 corresponding to the light distribution 18 in FIG. 8, which is generated by an illumination device according to the invention with a component 6, 9 with a structured surface 1, 1 '.
  • the vertical edges 22 are softened.
  • Fig. 1 1 shows a light distribution 23 corresponding to the light distribution 18 in Fig. 8, which is generated by a lighting device according to the invention with a component 6, 9 with a structured surface 1, 1 '.
  • the horizontal edges 24 are softened.
  • an illuminating device according to the invention in which both the vertical edges and the horizontal edges are softened.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauteils (6, 9) für eine Beleuchtungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei das optische Bauteil (6, 9) mindestens eine strukturierte Oberfläche (1, 1') aufweist, umfassend folgende Verfahrensschritte: - Erzeugen einer ersten virtuellen Darstellung der zu strukturierenden Oberfläche (1, 1') des Bauteils (6, 9); - Aufbringen eines Rasters von Punkten (2) auf die virtuelle Darstellung der zu strukturierenden Oberfläche (1, 1') des Bauteils (6, 9); - randomisierte Verschiebung sämtlicher oder einer Mehrzahl der Punkte (2) in positiver oder negativer Richtung (z) parallel zur jeweiligen Normalen auf der Oberfläche (1, 1'), um die Oberfläche (1, 1') zu strukturieren; - Erstellen einer zweiten virtuellen Darstellung der Oberfläche (1, 1'), die die durch die Verschiebung der Punkte (2) erzielte Strukturierung wiedergibt; - Fertigen des Bauteils (6, 9) auf Basis der zweiten virtuellen Darstellung der Oberfläche.

Description

Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauteils, optisches Bauteil sowie Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
Beschreibung
Die vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Bau teils für eine Beleuchtungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei das optische Bau teil mindestens eine strukturierte Oberfläche aufweist. Die vorliegenden Erfindung be trifft weiterhin ein optisches Bauteil für eine Beleuchtungsvorrichtung eines Kraftfahr zeugs, eine Mehrzahl derartiger optischer Bauteile sowie eine Beleuchtungsvorrich tung für ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen optischen Bauteil.
Beispielsweise bei als Scheinwerfern ausgebildeten Beleuchtungsvorrichtungen für ein Kraftfahrzeug können Kanten in der in den Außenraum des Fahrzeug projizierten Lichtverteilung vorgesehen sein. Dies können beispielsweise die Hell-Dunkel-Grenze einer Abblendlichtverteilung oder vertikale Kanten eines Matrix-Fernlichtes sein. Bei spielsweise bei der Abbildung der Hell-Dunkel-Grenze (HDG) durch Projektionsmodu- le muss der Gradient der Lichtintensität im Bereich der Hell-Dunkel-Grenze gemäß einer gesetzlichen Vorschrift, die unter dem Kürzel AK-31 bekannt ist, in einer vorge schriebenen Größenordnung liegen. Durch eine Strukturierung mindestens einer Oberfläche eines optischen Bauteils der Beleuchtungsvorrichtung können Streuwir kungen erzeugt werden, um über das optische Bauteil abgebildete Kanten aufzuwei chen oder um Inhomogenitäten in einer Lichtverteilung zu reduzieren. Es sind Struktu rierungen von optischen Bauteilen bekannt, die einer mathematisch genau beschrie benen geometrischen Form entsprechen, wie beispielsweise sinusförmige Mikrostruk turen. Derartige Strukturen setzen eine sehr genaue Fertigung voraus, um das ge wünschte Ergebnis zu erzielen. Kleine Abweichungen in der Herstellung können zu wenig zufriedenstellenden Ergebnissen bei der gesetzlichen Bewertung der mit derar tigen Bauteilen erzeugten Hell-Dunkel-Grenze führen. Dabei können beispielsweise lokale Fehlstellen in der Strukturierung zu einem leichten Sprung im Intensitätsverlauf führen, woraus bei kleinen Intensitäten ein hoher AK-31 -Wert sowie unter Umständen eine doppelte Hell-Dunkel-Grenze entstehen können. Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Angabe eines Ver fahrens, mit dem ein optischen Bauteil erzeugt werden kann, dass durch die Struktur der Oberfläche eine effektive Streuwirkung erzielen kann. Weiterhin sollen ein derarti ges Bauteil, eine Mehrzahl derartiger Bauteile und eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem derartigen Bauteil angegeben werden.
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , ein optisches Bauteil der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 6, eine Mehrzahl von optischen Bauteilen der ein gangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und durch eine Beleuch tungsvorrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 9 erreicht.
Gemäß Anspruch 1 umfasst das Verfahren folgende Verfahrensschritte:
- Erzeugen einer ersten virtuellen Darstellung der zu strukturierenden Oberfläche des Bauteils,
- Aufbringen eines Rasters von Punkten auf die virtuelle Darstellung der zu struktu rierenden Oberfläche des Bauteils,
- random isierte Verschiebung sämtlicher oder einer Mehrzahl der Punkte in positiver oder negativer Richtung parallel zur jeweiligen Normalen auf der Oberfläche, um die Oberfläche zu strukturieren,
- Erstellen einer zweiten virtuellen Darstellung der Oberfläche, die die durch die
Verschiebung der Punkte erzielte Strukturierung wiedergibt,
- Fertigen des Bauteils auf Basis der zweiten virtuellen Darstellung der Oberfläche.
Durch die randomisierte Verschiebung sämtlicher oder einer Mehrzahl der Punkte in positiver oder negativer Richtung parallel zur jeweiligen Normalen auf der Oberfläche werden Vertiefungen und Erhöhungen erzeugt. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Ausmaß der Verschiebung parallel zur jeweiligen Normale auf der Oberfläche sich bei zumindest zwei Punkten voneinander unterscheidet und/oder dass der Abstand zumindest einzelner benachbarter Punkte zueinander unterschiedlich ist. Insbesonde- re können das Ausmaß der Vertiefungen und Erhöhungen parallel zur jeweiligen Nor male auf der Oberfläche und/oder deren Abstand zueinander zufällig verteilt sein. Dadurch ergibt sich eine bessere statistische Verteilung der Streuwinkel von Licht, das durch die strukturierte Oberfläche des Bauteils hindurchtritt. Bei einer Beleuchtungs vorrichtung mit einem derartigen Bauteil führt dies insbesondere zu einer Weichzeich nung einer projizierten Hell-Dunkel-Grenze. Weiterhin kann die stochastische Ausbil dung der Mikrostruktur zu einer eindeutigen Hell-Dunkel-Grenze führen und hilfreich bei dem Kaschieren von Farbeffekten an der Hell-Dunkel-Grenze sein. Zusätzlich ist die Herstellung der Strukturen toleranzunempfindlicher. Dabei kann zwischen horizon taler und vertikaler Streuwirkung differenziert werden.
Es besteht die Möglichkeit, dass der random isierten Verschiebung der Punkte und/oder dem Abstand zumindest einzelner benachbarter Punkte zueinander eine statistische Verteilung, insbesondere eine Normalverteilung, zugrunde gelegt wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Modulationsbandbreite der statistische Vertei lung, insbesondere die Varianz der Normalverteilung, an mindestens zwei Orten auf der Oberfläche eine unterschiedliche Größe aufweist. Durch die Veränderung der Mo dulationsbreite beziehungsweise der Varianz der Verteilung kann Einfluss auf die sta tistische Verteilung der Streuwinkel genommen werden.
Es besteht die Möglichkeit, dass die zweite virtuelle Darstellung der Oberfläche, die die durch die Verschiebung der Punkte erzielte Strukturierung wiedergibt, eine
NURBS-Fläche ist. Dadurch kann das Verfahren in einen beispielsweise CAD- basierten Fertigungsprozess eingebunden werden. Beispielsweise kann die NURBS- Fläche als CAD-Vorgabe bei der Konstruktion des optischen Bauteils berücksichtigt werden und für die gewünschte Streuwirkung sorgen.
Gemäß Anspruch 6 umfasst das optisches Bauteil eine Oberfläche, die mit einer Struktur versehen ist, wobei die Struktur eine Mehrzahl von Vertiefungen und Erhö hungen aufweist, deren Ausmaß parallel zur jeweiligen Normale auf der Oberfläche und/oder deren Abstand zueinander zufällig verteilt ist. Insbesondere ist das Bauteil ein durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestelltes Bauteil. Es kann vorgesehen sein, dass das Bauteil ein zumindest teilweise transparentes Bauteil ist, durch das Licht hindurchtreten kann, wie beispielsweise eine Linse oder ein Prisma, oder dass das Bauteil ein Bauteil ist, von dem Licht reflektiert werden kann, wie beispielsweise ein Spiegel. Damit lässt sich in eine Vielzahl von unter schiedlichen Beleuchtungsvorrichtungen ein Bauteil auswählen, das mit dem erfin dungsgemäßen Verfahren strukturiert wird und den gewünschten Streueffekt erreicht.
Anspruch 8 sieht für die Mehrzahl von optischen Bauteilen vor, dass die Bauteile iden tische mit Strukturen versehene Oberflächen aufweisen. Nach dem erfindungsgemä ßen Verfahren können in reproduzierbarer weise eine Vielzahl von identisch struktu rierten Bauteilen erzeugt werden, wodurch die gewünschten Eigenschaften der zu fertigenden Bauteile gewährleistet werden können.
Gemäß Anspruch 9 umfasst die Beleuchtungsvorrichtung ein erfindungsgemäßes op tisches Bauteil.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Be leuchtungsvorrichtung ein Scheinwerfer mit Mitteln zur Erzeugung einer Hell-Dunkel- Grenze und/oder ein Scheinwerfer mit Mitteln zur Erzeugung eines Matrix-Fernlichts ist.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 schematisch eine virtuelle Darstellung einer mit einem erfindungsgemäßen
Verfahren zu strukturierenden Oberfläche eines Bauteils mit einem Raster von Punkten;
Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II - II in Fig. 1 ; Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III - III in Fig. 1 ;
Fig. 4 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvor richtung;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer von einer Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug erzeugten Lichtverteilung, wobei die Beleuchtungs vorrichtung kein erfindungsgemäßes optisches Bauteil umfasst;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer ersten von einer erfindungsgemäßen
Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug erzeugten Lichtverteilung;
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer zweiten von einer erfindungsgemä ßen Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug erzeugten Lichtvertei lung;
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer dritten von einer erfindungsgemäßen
Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug erzeugten Lichtverteilung;
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer von einer Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug erzeugten Lichtverteilung, wobei die Beleuchtungs vorrichtung kein erfindungsgemäßes optisches Bauteil umfasst;
Fig. 10 eine schematische Darstellung einer vierten von einer erfindungsgemäßen
Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug erzeugten Lichtverteilung;
Fig. 11 eine schematische Darstellung einer fünften von einer erfindungsgemäßen
Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug erzeugten Lichtverteilung.
In den Figuren sind gleiche und funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Weiterhin ist in einige der Figuren ein kartesisches Koordinatensystem ein gezeichnet. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine erste virtuelle Darstellung einer zu strukturierenden Oberfläche 1 eines optischen Bauteils erzeugt. Die erste virtuelle Darstellung 1 kann eine Computergrafik sein. In dem in Fig. 1 abgebildeten Ausfüh rungsbeispiel ist die Oberfläche 1 plan. Die Oberfläche kann jedoch durchaus ge krümmt sein, beispielsweise asphärisch gekrümmt sein.
Die erste virtuelle Darstellung der Oberfläche 1 wird mit einem Raster von Punkten 2 versehen. Die Punkte 2 weisen in einer ersten Richtung x jeweils einen Abstand dx und in zweiten, zu der ersten Richtung x senkrechten Richtung y jeweils einen Ab stand dy zueinander auf. Benachbarte Punkte 2 können jeweils einen gleichen Ab stand dx, dy zueinander aufweisen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass der Abstand zumindest einzelner benachbarter Punkte 2 zueinander verschieden ist. Bei spielsweise kann dem Abstand zumindest einzelner benachbarter Punkte 2 zueinan der eine statistische Verteilung, insbesondere eine Normalverteilung, zugrunde gelegt werden.
In einer dritten, zu der ersten und der zweiten Richtung x, y senkrechten Richtung z werden die Punkte 2 zufällig nach oben oder nach unten verschoben. Die Größe dz der Verschiebung ist ebenfalls zufällig verteilt, insbesondere nach einer Normalvertei lung. Es besteht dabei die Möglichkeit, sämtliche der Punkte 2 zufällig nach oben oder nach unten zu verschieben oder auch nur einige der Punkte 2.
Durch die Verschiebung der Punkte 2 ergibt sich ein Punktraster, das sich teilweise oberhalb und unterhalb der ersten Darstellung der Oberfläche 1 befindet. Über die Verwendung von NURBS (Non-Uniform rational B-Splines) wird aus dem Punktraster eine zweite virtuelle Darstellung der Oberfläche 1 generiert, die in den Fig. 1 bis Fig. 3 abgebildet ist. Die zweite virtuelle Darstellung 1 kann ebenfalls eine Computergrafik sein. Aufgrund der Ausbildung der zweiten virtuellen Darstellung der Oberfläche 1 als NURBS-Fläche kann diese Darstellung als CAD-Vorgabe bei der Konstruktion des optischen Bauteils berücksichtigt werden und für die gewünschte Streuwirkung sor gen. Fig. 2 und Fig. 3 zeigen, wie die in x-Richtung und in y-Richtung nebeneinander lie genden Punkte 2 mehr oder weniger weit in positiver oder negativer z-Richtung ver schoben sind. Durch die randomisierte Verschiebung sämtlicher oder einer Mehrzahl der Punkte in positiver oder negativer z-Richtung und die Verbindung der Punkte 2 wird eine Oberfläche 1 mit mehr oder weniger ausgeprägten Vertiefungen 3 und Er höhungen 4 erzeugt.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung. Die Be leuchtungsvorrichtung umfasst eine Lichtquelle 5 und ein schematisch dargestelltes optisches Bauteil 6, das als Primäroptik dient. Die als plane Oberfläche 1 ausgebildete Austrittsfläche des Bauteils 6 ist eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herge stellte strukturierte Oberfläche 1.
Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin eine von unten in das von der Primär optik ausgehende Licht 7 hineinragende Verschlussblende 8, die als abzubildende Hell-Dunkel-Grenzen-Kontur dient. Weiterhin umfasst die Beleuchtungsvorrichtung ein hinter der Verschlussblende 8 angeordnetes, als Auskoppeloptik dienendes optisches Bauteil 9 auf, dessen gekrümmte Austrittsfläche ebenfalls eine mit dem erfindungs gemäßen Verfahren hergestellte strukturierte Oberfläche 1‘ ist.
Es besteht durchaus die Möglichkeit, nur das Bauteil 6 oder nur das Bauteil 9 mit einer strukturierten Oberfläche 1 , 1‘ zu versehen.
In den Fig. 5 bis 11 sind Beispiele abgebildet, die Lichtverteilungen von Beleuch tungsvorrichtungen mit und ohne Bauteile mit strukturierten Oberflächen zeigen.
Fig. 5 zeigt eine horizontale Kante 10 einer Lichtverteilung 11 , beispielsweise eine Hell-Dunkel-Grenze eines Abblendlichts, wobei die die Lichtverteilung 11 generieren de Beleuchtungsvorrichtung keine strukturierte Oberfläche aufweist. Die horizontale Kante 10 ist daher nicht aufgeweicht. Fig. 6 zeigt eine horizontale Kante 12 einer Lichtverteilung 13, beispielsweise eine Hell-Dunkel-Grenze eines Abblendlichts, wobei die Lichtverteilung 13 von einer erfin- dungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung mit einem Bauteil 6, 9 mit einer strukturier ten Oberfläche 1 , 1‘ erzeugt wird. Die horizontale Kante 12 ist stark aufgeweicht.
Fig. 7 zeigt eine weitere von einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung mit einem Bauteil 6, 9 mit einer strukturierten Oberfläche 1 , 1‘ erzeugte Lichtverteilung 14. Diese Lichtverteilung 14 weist eine leicht aufgeweichte horizontale Kante 15 auf.
Fig. 8 zeigt eine weitere von einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung mit einem Bauteil 6, 9 mit einer strukturierten Oberfläche 1 , V erzeugte Lichtverteilung 16. Die beispielsweise als Abblendlicht dienende Lichtverteilung 16 weist einen homoge nisierten Bereich 17 auf.
Fig. 9 zeigt eine beispielsweise als Matrixlicht ausgebildete Lichtverteilung 18, die so wohl eine horizontale Kante 19 als auch vertikale Kanten 20 aufweist. Dabei weist die die Lichtverteilung 18 generierende Beleuchtungsvorrichtung keine strukturierte Ober fläche auf. Die horizontalen Kanten 19 und die vertikalen Kanten 20 sind daher nicht aufgeweicht.
Fig. 10 zeigt eine der Lichtverteilung 18 in Fig. 8 entsprechende Lichtverteilung 21 , die von einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung mit einem Bauteil 6, 9 mit ei ner strukturierten Oberfläche 1 , 1‘ erzeugt wird. Bei der Lichtverteilung 21 sind die ver tikalen Kanten 22 aufgeweicht.
Fig. 1 1 zeigt eine der Lichtverteilung 18 in Fig. 8 entsprechende Lichtverteilung 23, die von einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung mit einem Bauteil 6, 9 mit ei ner strukturierten Oberfläche 1 , 1‘ erzeugt wird. Bei der Lichtverteilung 23 sind die ho rizontalen Kanten 24 aufgeweicht. Es besteht durchaus die Möglichkeit, mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvor richtung vergleichbare Lichtverteilungen zu erzeugen, bei denen sowohl die vertikalen Kanten als auch die horizontalen Kanten aufgeweicht sind.
Bezugszeichenliste
1 , 1‘ strukturierte Oberfläche
2 Punkt eines Punktrasters
3 Vertiefung der Oberfläche
4 Erhöhung der Oberfläche
5 Lichtquelle
6 als Primäroptik dienendes optisches Bauteil
7 von der Lichtquelle ausgehendes Licht
8 Verschlussblende
9 als Auskoppeloptik dienendes optisches Bauteil
10 horizontale Kante einer Lichtverteilung
11 Lichtverteilung
12 horizontale Kante einer Lichtverteilung
13 Lichtverteilung
14 Lichtverteilung
15 horizontale Kante einer Lichtverteilung
16 Lichtverteilung
17 homogenisierter Bereich einer Lichtverteilung
18 Lichtverteilung
19 horizontale Kante einer Lichtverteilung
20 vertikale Kante einer Lichtverteilung
21 Lichtverteilung
22 vertikale Kante einer Lichtverteilung
23 Lichtverteilung
24 horizontale Kante einer Lichtverteilung dx Abstand der Punkte in x-Richtung
dy Abstand der Punkte in y-Richtung
dz Größe der Verschiebung in z-Richtung

Claims

Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauteils, optisches Bauteil sowie Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauteils (6, 9) für eine Beleuch tungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei das optische Bauteil (6, 9) mindestens eine strukturierte Oberfläche (1 , 1‘) aufweist, umfassend folgen de Verfahrensschritte:
- Erzeugen einer ersten virtuellen Darstellung der zu strukturierenden
Oberfläche (1 , 1‘) des Bauteils (6, 9),
- Aufbringen eines Rasters von Punkten (2) auf die virtuelle Darstellung der zu strukturierenden Oberfläche (1 , 1‘) des Bauteils (6, 9),
- random isierte Verschiebung sämtlicher oder einer Mehrzahl der Punkte (2) in positiver oder negativer Richtung (z) parallel zur jeweiligen Norma len auf der Oberfläche (1 , 1‘), um die Oberfläche (1 , 1‘) zu strukturieren,
- Erstellen einer zweiten virtuellen Darstellung der Oberfläche (1 , 1‘), die die durch die Verschiebung der Punkte (2) erzielte Strukturierung wieder gibt,
- Fertigen des Bauteils (6, 9) auf Basis der zweiten virtuellen Darstellung der Oberfläche (1 , 1‘).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ausmaß (dz) der Verschiebung parallel zur jeweiligen Normale auf der Oberfläche (1 , 1‘) sich bei zumindest zwei Punkten (2) voneinander unterscheidet und/oder dass der Abstand (dx, dy) zumindest einzelner benachbarter Punkte (2) zu einander unterschiedlich ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der randomisierten Verschiebung der Punkte (2) und/oder dem Abstand (dx, dy) zumindest einzelner benachbarter Punkte (2) zueinander eine statis tische Verteilung, insbesondere eine Normalverteilung, zugrunde gelegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulations bandbreite der statistische Verteilung, insbesondere die Varianz der Normal- verteilung, an mindestens zwei Orten auf der Oberfläche (1 , 1‘) eine unter schiedliche Größe aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite virtuelle Darstellung der Oberfläche (1 , 1‘), die die durch die Ver schiebung der Punkte (2) erzielte Strukturierung wiedergibt, eine NURBS- Fläche ist.
6. Optisches Bauteil (6, 9) für eine Beleuchtungsvorrichtung eines Kraftfahr zeugs, insbesondere durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestelltes Bauteil (6, 9), umfassend eine Oberfläche (1 , 1‘), die mit einer Struktur versehen ist, wobei die Struktur eine Mehrzahl von Vertiefungen (3) und Erhöhungen (4) aufweist, deren Ausmaß (dz) parallel zur jeweiligen Normale auf der Oberfläche (1 , 1‘) und/oder deren Abstand (dx, dy) zueinan der zufällig verteilt ist.
7. Optisches Bauteil (6, 9) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das
Bauteil (6, 9) ein zumindest teilweise transparentes Bauteil (6, 9) ist, durch das Licht (7) hindurchtreten kann, wie beispielsweise eine Linse oder ein Prisma, oder dass das Bauteil ein Bauteil ist, von dem Licht reflektiert wer den kann, wie beispielsweise ein Spiegel.
8. Mehrzahl von optischen Bauteilen (6, 9) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (6, 9) identische mit Strukturen versehene Oberflächen (1 , 1‘) aufweisen.
9. Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein optisches
Bauteil (6, 9) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
10. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung ein Scheinwerfer mit Mitteln zur Erzeugung ei ner Hell-Dunkel-Grenze und/oder ein Scheinwerfer mit Mitteln zur Erzeugung eines Matrix-Fernlichts ist.
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