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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugscheinwerfer nach dem Projektionsprinzip.
Dieser umfasst mindestens eine Lichtquelle zum Aussenden von elektromagnetischen
Strahlen, mindestens eine Primäroptik zum Bündeln
der von der mindestens einen Lichtquelle ausgesandten Strahlen,
eine Blendenanordnung zum Abschatten zumindest eines Teils der gebündelten
Lichtstrahlen, mindestens eine Sekundäroptik, um die gebündelten
und an der Blendenanordnung vorbei gelangten Lichtstrahlen zur Erzeugung
einer vorgegebenen Lichtverteilung auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug
zu projizieren, und mindestens einen in dem Strahlengang zwischen
Blendenanordnung und Sekundäroptik angeordneten verschwenkbaren
Umlenkspiegel.
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In
Frontscheinwerfern für Fahrzeuge sind zur Erzeugung einer
adaptiven Lichtverteilung Scheinwerfer vom Projektionstyp bekannt,
die über einen dynamischen Kurvenlichtmechanismus verfügen,
so dass die Lichtverteilung um eine vertikale Achse geschwenkt werden kann.
Auf diese Weise wird eine Ausleuchtung der Fahrbahn in Kurven verbessert. Die
Primäroptik ist vorzugsweise als ein Reflektor ausgebildet.
Insbesondere bei LEDs als Lichtquelle können die Primäroptiken
auch als Vorsatzoptiken in Form von Sammellinsen ausgebildet sein.
Die Sekundäroptik ist vorzugsweise als eine oder mehrere Projektionslinsen
ausgebildet.
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Die
Realisierung der Kurvenlichtfunktion geschieht in der Regel durch
Schwenken des gesamten Projektionssystems, bestehend aus Lichtquelle,
Reflektor (sog. Primäroptik), Blende und abbildender Linse
(sog. Sekundäroptik). Ein entsprechender Scheinwerfer ist
bspw. aus der
DE 103
25 331 A1 bekannt. Des Weiteren sind Ausführungsformen
bekannt, bei denen statt des gesamten Moduls nur die abbildende
Linse um eine vertikale Achse geschwenkt werden kann (z. B.
DE 10 2005 005 562 A1 ),
wobei die Schwenkachse in der Nähe der Linsenbrennebene
liegt. Darüber hinaus wurde im Stand der Technik auch vorgeschlagen,
zum Verschwenken der Lichtverteilung zusätzlich zu der
Linse die Blende sowie einen Umlenkspiegel, beide im Brennpunkt
der abbildenden Linse liegend, um eine vertikale Achse zu schwenken,
wobei der Spiegel den Strahlengang im Brennpunkt der abbildenden Linse
rechtwinklig ablenkt (z. B.
FR
2 760 418 A1 ). Alle diese Lösungen sind relativ
aufwändig und erfordern das Bewegen relativ großer
Massen sowie von Zuleitungen für die Lichtquelle und für
gegebenenfalls mitbewegte Aktoren (beispielsweise für die
Blendenverstellung). Auch das Bewegen der Zuleitungen während
der Verstellung der Lichtverteilung an sich kann schon Probleme
bereiten (z. B. Brechen der Isolation oder des Drahts/der Litzen).
Auch die relativ langen Verstellwege und die verbesserungswürdigen Abbildungseigenschaften
können Probleme bei den aus dem Stand der Technik bekannten
Projektionsmodulen bereiten. Außerdem sind die bekannten Module
nicht auf den Einsatz von LEDs als Lichtquelle optimiert.
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Ausgehend
von dem bekannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zugrunde, einen bekannten Fahrzeugscheinwerfer dahingehend
auszugestalten und weiterzubilden, die zur Realisierung einer Variation
der Lichtverteilung zu bewegenden Massen in dem Scheinwerfer möglichst gering
sind.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von dem Scheinwerfer
der eingangs genannten. Art vorgeschlagen, dass der mindestens eine
Umlenkspiegel bei feststehender Blendenanordnung und Projektionslinse
relativ zu Blendenanordnung und Projektionslinse auf einer Kurvenbahn
tangential verschiebbar ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß wird
also vorgeschlagen, zur Variation der von dem Projektionsscheinwerfer erzeugten
Lichtverteilung lediglich den zwischen Blendenanordnung und abbildender
Linse (die sog. Sekundäroptik) des Scheinwerfers eingebrachten Umlenkspiegel
zu bewegen. Dieser wird auf einer Kurvenbahn, vorzugsweise ellipsenähnlichen
Kurve bzw. einer Ellipsenbahn, tangential bewegt, um bei der Bewegung
des Spiegels die besten optischen Eigenschaften des optischen Systems
des Projektionsscheinwerfers erzielen zu können. Insbesondere können
unerwünschte Verzerrungen der Lichtverteilung, insbesondere
der Helldunkelgrenze, aufgrund der Bewegung des Spiegels relativ
zu den übrigen Bauteilen des Systems vermieden werden.
Unter einer ellipsenähnlichen Kurve wird eine Kurve verstanden,
die an wenigen Stellen bzw. lediglich geringfügig von einer
Ellipsenbahn abweicht.
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Die
Kurvenbahn ist vorzugsweise als eine zweidimensionale Ellipsenbahn
bzw. als eine dreidimensionale Ellipsoidbahn (Bewegungsbahn auf
einem Ellipsoid) ausgebildet. Näherungsweise kann die jedoch
auch als eine Kreisbahn bzw. als eine Kugelbahn (Bewegungsbahn auf
einer Kugel) ausgebildet sein. Bei einer Bewegung des Umlenkspiegels
in horizontaler und gleichzeitig in vertikaler Richtung (Ellipsoidbahn
bzw. Kugelbahn) kann der Gesamtabstand von der Blendenmitte zur
Mitte der Linsenrückseite konstant gehalten werden. Die
Kurvenbahn kann aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Kurvenbahnsegmenten
zusammengesetzt sein. Oder aber die Kurvenbahn ergibt sich aus einer Überlagerung
unterschiedlicher Einzelbahnen. In entsprechender Weise kann die
Ellipsenbahn aus einer Vielzahl von Ellipsensegmenten von verschiedenen
Ellipsen zusammengesetzt sein, so dass sich eine ellipsenähnliche
Kurve ergibt, auf der der Umlenkspiegel bewegt wird, die nicht nur
zwei, sondern eine Vielzahl unterschiedlicher Brennpunkte aufweist.
Die Brennpunkte der verschiedenen Ellipsensegmente sind vorzugsweise
in zwei Brennpunktwolken gruppiert. Eine der Brennpunktwolken liegt
im Bereich der Blendenanordnung, die andere im Bereich der Projektionslinse.
Durch die Unterteilung der Ellipsenbahn in mehrere Ellipsensegmente
wird eine größere Freiheit bezüglich
der Einhaltung bzw. Beibehaltung vorgegebener optischer Eigenschaften
des Systems erzielt. Jedes Ellipsensegment kann dahingehend optimiert werden,
dass der auf dem Segment befindliche, tangential zur Kurve angeordnete
Umlenkspiegel die reflektierten und an der Blendenanordnung vorbeigelangten
Lichtstrahlen derart auf die feststehende Projektionslinse lenkt,
dass die Oberkante der Blendenanordnung durch die Projektionslinse
in optimaler Weise abgebildet wird.
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Ein
besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass zur Erzielung
einer variablen Lichtverteilung durch den Scheinwerfer bzw. zum
Verschwenken des Umlenkspiegels lediglich ein relativ kleiner Bauraum
benötigt wird. Aufgrund der feststehenden Projektionslinse
kann eine Abdeckblende, insbesondere eine Tubusabdeckung, welche
den Innenraum des Scheinwerfers auskleidet, praktisch nahtlos an die
Linse anschließen. Auf einen großen Spalt zwischen
Linse und Tubusabdeckung, welcher das Erscheinungsbild des Scheinwerfers
beeinträchtigt, kann also verzichtet werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der mindestens eine
Umlenkspiegel zur Realisierung einer dynamischen Kurvenlichtfunktion
in im wesentlichen horizontaler Richtung auf der Ellipsenbahn verschwenkt
werden. Der Umlenkspiegel wird also gewissermaßen um eine
im wesentlichen vertikale Achse verschwenkt, wobei die Position
der Achse in Abhängigkeit von der Verschwenkbewegung der
Linse variieren kann.
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Alternativ
oder zusätzlich kann der mindestens eine Umlenkspiegel
zur Realisierung einer Leuchtweitenregulierung in im wesentlichen
vertikaler Richtung auf der Ellipsenbahn verschwenkt werden. Der
Umlenkspiegel wird also gewissermaßen um eine im wesentlichen
horizontale Achse verschwenkt, wobei die Position der Achse in Abhängigkeit
von der Verschwenkbewegung der Linse variieren kann.
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Die
Ellipsenbahn weist vorteilhafterweise genau zwei Brennpunkte auf,
die vorzugsweise beide auf der optischen Achse des Scheinwerfers
liegen oder zumindest in einer von der gefalteten optischen Achse
aufgespannten optischen Ebene liegen. Insbesondere wird vorgeschlagen,
dass einer der Brennpunkte in einer Haupterstreckungsebene der Blendenanordnung
und der andere Brennpunkt in einer Hauptebene der Linse liegt. Beide
Ebenen verlaufen im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse.
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Für
dicke Linsen, aber auch für Linsensysteme aus mehreren
Linsen (wie z. B. ein Fotoobjektive), kann nicht mehr von der vereinfachenden
Betrachtungsweise ausgegangen werden, dass die Lichtstrahlen in
der Mittelebene der Linse bzw. des Linsensystems gebrochen werden,
sondern man benötigt zur Konstruktion des Bildes zwei Hilfsebenen, die
sogenannten Hauptebenen. Wie bei einer dünnen Linse sind
Brennstrahlen hinter einer dicken Linse achsenparallel, und achsenparallele
Strahlen gehen hinter der Linse durch den bildseitigen Brennpunkt.
Trifft ein Brennstrahl auf die dicke Linse auf, so verlässt
er die Linse achsenparallel. Die erste Hauptebene erhält
man nun dadurch, dass man den Schnittpunkt zwischen dem in der Linse
fortgesetzten einlaufenden Brennstrahl und auslaufendem Parallelstrahl
konstruiert. Die zweite Hilfsebene erhält man analog mit
Hilfe des einlaufenden Parallelstrahls und des auslaufenden Brennstrahls.
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Zur
Vereinfachung ist es denkbar, die Ellipsenbahn durch eine Kreisbahn
anzunähern, so dass der mindestens eine Umlenkspiegel um
eine senkrecht zu der optischen Achse des Scheinwerfers verlaufende
Achse verschwenkbar ausgebildet ist. Zur Annäherung der
Ellipsenbahn durch eine Kreisbahn sind aus dem Stand der Technik
verschiedene Verfahren bekannt. Zur Realisierung einer Kurvenlichtfunktion
würde die Linse also auf einer Kreisbahn um eine im wesentlichen
vertikal verlaufende Achse verschwenkt werden. In entsprechender
Weise würde die Linse zur Realisierung einer Leuchtweitenregulierung
auf einer Kreisbahn um eine im wesentlichen horizontal verlaufende
Achse verschwenkt werden.
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Die
mindestens eine Lichtquelle des Scheinwerfers kann beliebig ausgebildet
sein. Insbesondere kann sie als eine Glühlampe, eine Halogenlampe, eine
Gasentladungslampe, eine oder mehrere Leuchtdioden (sog. LEDs oder
LED-Arrays) oder als Auskoppelfläche eines Lichtleiters
ausgebildet sein. Bei LED-Arrays sind mehrere flache Haltleiter-Abstrahlflächen
neben- und untereinander angeordnet. Dabei sind die Kanten der rechteckigen
oder quadratischen Einzelflächen vorzugsweise entlang gerader Linien
angeordnet. Die Abstrahlflächen strahlen das Licht nach
oben oder unten in einen Halbraum ab, der vorzugsweise durch eine
im wesentlichen horizontale Ebene, die durch die mindestens eine
Lichtquelle verläuft, begrenzt wird. Vorzugsweise sendet die
mindestens eine Lichtquelle Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich
(etwa 400 bis 700 nm) aus. Alternativ kann die mindestens eine Lichtquelle
für das menschliche Auge weitgehend unsichtbare Strahlung
im Infrarot (IR)- oder Ultraviolett (UV)-Wellenlängenbereich
(für den IR-Bereich etwa 700 bis 1.600 nm und für
den UV-Bereich etwa 250 bis 400 nm) aussenden. Das Aussenden von
unsichtbarer Strahlung durch den Scheinwerfer kann für
Nachtsichtgeräte für Kraftfahrzeuge (sog. Night
Vision Systeme) genutzt werden. Die von Objekten vor dem Fahrzeug reflektierte
IR- bzw. UV-Strahlung wird von einer IR- bzw. UV-empfindlichen Kamera
(z. B. einer CCD-Kamera) aufgenommen und dem Fahrer des Fahrzeugs präsentiert,
bspw. auf einer Anzeige im Armaturenbrett oder in der Instrumentenanzeige
angezeigt oder auf die Windschutzscheibe projiziert (sog. Head-up Display).
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Gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen,
dass die Blendenanordnung um eine im wesentlichen horizontale und
quer zur optischen Achse des Scheinwerfers verlaufende Achse verschwenkbar
ist. In einer ersten Stellung ist die Blendenanordnung im Strahlengang der
von dem Reflektor reflektierten Lichtstrahlen angeordnet. In einer
zweiten Stellung ist die Blendenanordnung aus dem Strahlengang heraus
bewegt. Durch Umklappen der Blendenanordnung um die Achse kann der
Scheinwerfer bspw. zur Realisierung eines sog. Bi-Funktionsscheinwerfers
zwischen Abblendlicht und Fernlicht umgeschaltet werden.
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Die
Blendenanordnung kann aus einem einzigen Blendenelement bestehen.
Die Oberkante des Blendenelements bildet gleichzeitig auch die Oberkante
der Blendenanordnung, welche mittels der Sekundäroptik
als Helldunkelgrenze auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert
wird. Alternativ ist es denkbar, dass die Blendenanordnung mehrere
Blendenelemente aufweist, wobei eine Überlagerung der Oberkanten
der einzelnen Blendenelemente die Oberkante der Blendenanordnung
bildet, welche durch die Projektionslinse als obere Helldunkelgrenze
der erzeugten Lichtverteilung auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug
projiziert wird, und wobei die Blendenelemente zur Variation des
Verlaufs der Helldunkelgrenze relativ zueinander bewegbar sind.
Vorzugsweise sind die Blendenelemente um eine versetzt und quer
zu der Schwenkachse der Blendenanordnung (zum Umschalten zwischen
Abblendlicht und Fernlicht), also versetzt und parallel zur optischen Achse
verlaufende Achse relativ zueinander verschwenkbar.
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Es
wird vorgeschlagen, dass in den Blendenelementen jeweils eine Kulissenführung
ausgebildet ist, wobei die Kulissenführungen von mindestens zwei
der Blendenelemente einen unterschiedlichen Verlauf aufweisen, und
in die Kulissenführungen der Blendenelemente ein gemeinsames
in den Kulissenführungen bewegbar geführtes Antriebselement
eingreift. Durch Bewegen des Antriebselements in den Kulissenführungen
können die Blendenelemente vorzugsweise stufenlos in verschiedene
Positionen relativ zueinander gebracht werden. Dadurch verändert sich
auch die durch die Oberkanten der einzelnen Blendenelemente gebildete
optisch wirksame Oberkante der Blendenanordnung, so dass durch Bewegen
des Antriebselements in den Kulissenführungen der Verlauf
der Helldunkelgrenze der Lichtverteilung variiert werden kann. Die
Betätigung des Antriebselements kann manuell erfolgen.
Vorzugsweise erfolgt die Betätigung jedoch automatisch
mittels eines Steuergeräts in Abhängigkeit von
Umwelt-, Fahrbahn- und/oder Fahrzuständen des Fahrzeugs.
Mit der beschriebenen Blendenanordnung kann somit auf besonders
einfache und robuste Weise eine adaptive Lichtverteilung erzielt
werden.
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Um
die Bauform des Scheinwerfers weiter verkleinern zu können,
wird vorgeschlagen, dass im Strahlengang zwischen Reflektor und
Projektionslinse, insbesondere zwischen Reflektor und Blendenanordnung,
mindestens ein weiteres Spiegelelement angeordnet ist. Durch dieses
kann der Strahlengang weiter gefaltet werden, so dass der Abstand
zwischen Reflektor und Linse verringert werden kann. Das mindestens
eine weitere Spiegelelement ist vorzugsweise feststehend und der
mindestens eine Umlenkspiegel relativ zu dem mindestens einen weiteren
Spiegelelement verschwenkbar ausgebildet.
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Nachfolgend
werden unter Bezugnahme auf die Figuren bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen
erfindungsgemäßen Projektionsscheinwerfer gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform in einer schematischen Ansicht
von oben;
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2 den
Projektionsscheinwerfer aus 1 in einer
perspektivischen Ansicht; und
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3 eine
Blendenanordnung eines erfindungsgemäßen Scheinwerfer
in einer bevorzugten Ausführungsform.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist
ein erfindungsgemäßer Scheinwerfer in seiner Gesamtheit
mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Der Scheinwerfer 1 arbeitet
nach dem Projektionsprinzip. Er umfasst drei LED-Lichtquellen 2 zum
Aussenden von elektromagnetischen Strahlen, insbesondere von sichtbarem
Licht. Die LEDS 2 stehen mit einem Kühlkörper 3 wärmetechnisch
in Verbindung, über den beim Betrieb der LEDS 2 erzeugte
Wärme abgeleitet werden kann. Wahlweise kann ein Lüfter
(nicht dargestellt) oder können andere Mittel zur Beschleunigung
und/oder Verbesserung des Wärmeabtransports eingesetzt
werden. Jeder der LED-Lichtquellen 2 ist eine Vorsatzoptik 4 zugeordnet.
Das von den LEDS 2 ausgesandte Licht wird an der Rückseite
in die Vorsatzoptiken 4 eingekoppelt, darin totalreflektiert
und aufgrund der Form der Optiken 4 gleichzeitig gebündelt
und schließlich an der Vorderseite wieder ausgekoppelt.
In Lichtaustrittsrichtung nach den Vorsatzoptiken 4 ist
eine für alle Optiken 4 gemeinsame Sammellinse 5 angeordnet.
Diese bündelt die aus den Optiken 4 ausgekoppelten
Lichtstrahlen in einem Brennpunkt oder einer Brennpunktwolke F1. Die Vorsatzoptiken 4 und die Sammellinse 5 bilden
zusammen eine Primäroptik. Grundsätzlich können
eine oder mehrere fokussierende Primäroptiken eingesetzt
werden, die aus Reflektions- oder Projektionsoptiken oder aus einer Kombinationen
von Reflektions- und Projektionsoptiken bestehen. Die Primäroptiken
erzeugen in Verbindung mit der oder den Lichtquellen 2 eine
Lichtverteilung in der Blendenebene.
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Des
weiteren umfasst der Scheinwerfer 1 eine Blendenanordnung 6 zum
Abschatten zumindest eines Teils der gebündelten Lichtstrahlen.
Die Blendenanordnung 6 beschneidet das gebündelte Licht
in horizontaler Richtung. Eine Haupterstreckungsebene der Blendenanordnung 6 ist
vorzugsweise im Bereich des Brennpunkts bzw. der Brennpunktwolke
F1 angeordnet. Außerdem umfasst
der Scheinwerfer 1 mindestens eine Sekundäroptik,
die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine Projektionslinse 7 ausgebildet
ist, um die gebündelten und an der Blendenanordnung 6 vorbei
gelangten Lichtstrahlen zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung
auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug zu projizieren. Schließlich
weist der Scheinwerfer 1 einen in dem Strahlengang zwischen
Blendenanordnung 6 und Sekundäroptik 7 angeordneten
verschwenkbaren Umlenkspiegel 8 auf. Mit Hilfe des Umlenkspiegels 8 wird
der Strahlengang gefaltet, wodurch die Abmessungen des Scheinwerfers 1 verringert
werden können. Das von dem Umlenkspiegel 8 erzeugte
virtuelle Bild der Blende 6 ist in der Figur eingezeichnet
und mit dem Bezugszeichen 9 bezeichnet. Zur Realisierung
einer dynamischen Kurvenlichtfunktion ist der Umlenkspiegel 8 um
einen Winkel α verschwenkbar.
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Um
beim Verschwenken des Umlenkspiegels 8 die optischen Eigenschaften
des Scheinwerfers, insbesondere die Abbildungseigenschaften der Oberkante
der Blendenanordnung 6 durch die Projektionslinse 7,
gegenüber bisher bekannten Systemen zu verbessern, wird
erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Umlenkspiegel 8 nicht
zusammen mit anderen Bauteilen (z. B. Lichtquelle 2, Primäroptik 4,
Blendenanordnung 6 und/oder Sekundäroptik 7)
des Scheinwerfers 1, sondern alleine relativ zu diesen Bauteilen 2, 4, 6, 7 auf
einer Kurvenbahn zu bewegen. Insbesondere wird vorgeschlagen, den
Umlenkspiegel 8 auf einer Ellipsenbahn 10 bzw.
einer ellipsenähnlichen Kurve tangential zu verschieben.
Die Ellipsenbahn 10 kann aus mehreren Ellipsensegmenten
von unterschiedlichen Ellipsen zusammengesetzt sein. Vorzugsweise
liegt die Ellipsenbahn 10 auf einer einzigen Ellipse, wobei
ein erster Brennpunkt der Ellipse in der Haupterstreckungsebene
der Blendenanordnung 6 liegt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
liegt der erste Brennpunkt B1 der Ellipse
im Bereich des Brennpunkts oder der Brennpunktwolke F1 der Sammellinse 5.
Der zweite Brennpunkt B2 der Ellipse liegt
vorzugsweise in einer Hauptebene H der Projektionslinse 7.
Beide Brennpunkte B1 und B2 liegen auf der optischen Achse 11 des Scheinwerfers 1,
die durch den Umlenkspiegel 8 in einem Winkel β von
90° (vorzugsweise 60° < β < 180°) gefaltet ist, so dass
sich zwei Teilachsen 11' und 11'' ergeben.
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Die
Ellipse, auf der die Ellipsenbahn 10 liegt, kann anhand
der zwei Brennpunkte B1, B2 und
dem Punkt US, an dem die optische Achse 11 auf den Umlenkspiegel 8 trifft,
ermittelt werden. Eine Ellipse kann definiert werden als die Menge
aller Punkte P der Zeichenebene, für welche die Summe der
Abstände zu den zwei Brennpunkten B1 und
B2 gleich B1US + USB2 ist.
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Zur
Vereinfachung des Projektionssystems bzw. der Bewegung des Umlenkspiegels 8 lässt
sich die Ellipsenbahn 10, auf der der Umlenkspiegel 8 tangential
verschoben wird, durch eine Kreisbahn annähern. Verfahren
zum Annähern der Ellipsenbahn 10 durch eine entsprechende
Kreisbahn sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich
bekannt. Für die resultierende Bewegung des Umlenkspiegels 8 ergibt sich dadurch
eine tangentiale Schwenkbewegung um eine imaginäre Drehachse 12.
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Bei
dem vereinfachten erfindungsgemäßen Projektionssystem
ist also zur Erzeugung einer dynamischen Kurvenlichtfunktion der
Umlenkspiegel 8 zwischen Blendenmechanismus 6 und
abbildender Linse 7 in den Strahlengang eingebracht. Der
Spiegel 8 ist um eine näherungsweise vertikale
Drehachse 12 gelagert, die ihrerseits weitgehend senkrecht
zu den optischen Achsen 11', 11'' des abgewinkelten
Strahlenganges verläuft. Der Spiegel 8 faltet
den Strahlengang in einer überwiegend horizontalen Ebene,
die durch die abgewinkelten optischen Achsen 11' und 11'' aufgespannt
wird, und bewirkt durch Drehen ein horizontales Verschwenken des
Strahlengangs und damit auch der Lichtverteilung auf der Fahrbahn. Ausgewählte
Lichtstrahlen der Lichtverteilung mit dem Umlenkspiegel 8 in
der Ausgangsposition, das heißt ohne Drehung des Spiegels 8,
sind mit einer durchgezogenen Linie dargestellt und in ihrer Gesamtheit
mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet. Nach einer Drehung
um den Winkel α befindet sich der Umlenkspiegel in der
Position 8'. Ausgewählte Lichtstrahlen der Lichtverteilung
mit dem Umlenkspiegel 8' in einer Drehposition, das heißt
nach Drehung des Spiegels 8 um den Winkel α, sind
mit einer gestrichelten Linie dargestellt und in ihrer Gesamtheit mit
dem Bezugszeichen 14 bezeichnet. Die virtuellen Blende
wird dann ebenfalls um den Winkel α gedreht. Ihre neue
Position ist mit dem Bezugszeichen 9' bezeichnet.
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Vorzugsweise
ist die Blendenanordnung 6 um eine im wesentlichen horizontale
und senkrecht zur optischen Achse 11', 11'' des
Scheinwerfers 1 verlaufende Achse (nicht dargestellt) verschwenkbar. In
einer ersten Stellung ist die Blendenanordnung 6 im Strahlengang
der von der Primäroptik 4, 5 gebündelten
Lichtstrahlen angeordnet. In einer zweiten Stellung ist die Blendenanordnung 6 aus
dem Strahlengang heraus bewegt. Durch Umklappen der Blendenanordnung 6 um
die Achse kann der Scheinwerfer 1 bspw. zur Realisierung
eines sog. Bi-Funktionsscheinwerfers zwischen Abblendlicht und Fernlicht umgeschaltet
werden.
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Die
Blendenanordnung 6 kann aus einem einzigen Blendenelement
bestehen. Dann bildet die Oberkante des Blendenelements gleichzeitig
auch die Oberkante der Blendenanordnung 6, welche mittels
der Sekundäroptik 7 als Helldunkelgrenze der Lichtverteilung
auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert wird. Alternativ ist
es denkbar, dass die Blendenanordnung 6, wie in 3 dargestellt,
mehrere Blendenelemente 20, 20' aufweist, wobei
eine Überlagerung der Oberkanten 21, 21' der
einzelnen Blendenelemente 20, 20' die optisch
wirksame Oberkante der Blendenanordnung 6 bildet, welche
durch die Projektionslinse 7 als obere Helldunkelgrenze
der erzeugten Lichtverteilung auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug
projiziert wird. Die Blendenelemente 20, 20' sind
zur Variation des Verlaufs der Helldunkelgrenze relativ zueinander
bewegbar. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind
die Blendenelemente 20, 20' um eine versetzt und
quer zu der Schwenkachse der Blendenanordnung 6 (zum Umschalten
zwischen Abblendlicht und Fernlicht), also versetzt und parallel
zur optischen Achse 11'' verlaufende Achse 22 relativ
zueinander verschwenkbar.
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Die
Schärfe bzw. Unschärfe der Helldunkelgrenze kann
mit regelmäßigen oder unregelmäßigen Strukturen
zumindest auf Teile der Linsenoberfläche gezielt eingestellt
werden.
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In
den Blendenelementen 20, 20' ist jeweils eine
Kulissenführung 23, 23' ausgebildet,
wobei die Kulissenführungen 23, 23' der
Blendenelemente 20, 20' einen unterschiedlichen
Verlauf aufweisen (vgl. 3 unten). In die Kulissenführungen 23, 23' der Blendenelemente 20, 20' greift
ein gemeinsames, in den Kulissenführungen 23, 23' bewegbar
geführtes Antriebselement 24 ein. Durch Bewegen
des Antriebselements 24 in den Kulissenführungen 23, 23' können
die Blendenelemente 20, 20' vorzugsweise stufenlos
in verschiedene Positionen relativ zueinander gebracht werden. Dadurch
verändert sich auch die durch die Oberkanten der einzelnen
Blendenelemente 20, 20' gebildete optisch wirksame
Oberkante der Blendenanordnung 6, so dass durch Bewegen
des Antriebselements 24 in den Kulissenführungen 23, 23' der
Verlauf der Helldunkelgrenze der Lichtverteilung stufenlos variiert
werden kann. Die Betätigung des Antriebselements 24 kann
manuell erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Betätigung jedoch
automatisch mittels eines Steuergeräts und eines Aktors
(Elektromotor, Piezoaktor, Elektromagnet, etc.) in Abhängigkeit
von Umwelt-, Fahrbahn- und/oder Fahrzuständen des Fahrzeugs.
Der Aktor versetzt das Antriebselement 24 in eine Drehbewegung
um die Achse 25. Alternativ kann es auch in eine Linearbewegung
versetzt werden. Mit der beschriebenen Blendenanordnung kann somit
auf besonders einfache und robuste Weise eine adaptive Lichtverteilung
erzielt werden.
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Vorteilhaft
kann der Spiegel 8 auch um eine horizontale Achse drehbar
gelagert sein, wobei der Strahlengang dann in einer vertikalen Ebene
gefaltet wird (optische Achse 11'' der Primäroptik 4, 5 steht weitgehend
vertikal). Hierdurch kann ein vertikales Verschwenken der Lichtverteilung
erreicht werden, beispielsweise zur Realisierung einer Leuchtweitenregulierung.
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Beide
Anordnungen erlauben es, den Strahlengang durch weitere reflektierende
Flächen weitere Male zu falten, um so den Bauraum des Systems weiter
zu optimieren.
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Ein
wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen,
dass lediglich einzelne optische Komponenten eines Projektionssystems
bewegt werden, um auf diese Weise eine Kurvenlichtfunktion zu erzielen.
Insbesondere wird vorgeschlagen, zusätzliche optische Elemente
in Form eines oder mehrerer Umlenkspiegel 8 in das Projektionssystem
einzufügen, mit deren Verschiebung oder Verdrehen ein Schwenken
der Lichtverteilung bewirkt werden kann.
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Der
verstellbare Umlenkspiegel 8 kann mittels eines oder mehrerer
beliebiger Verstellmechanismen (nicht dargestellt) bewegt werden.
Diese umfassen vorzugsweise einen Schrittmotor. Des weiteren umfasst
der Mechanismus ein Getriebe, um eine Drehbewegung des Schrittmotors
um die Rotorachse in eine Betätigungsbewegung des Spiegels 8 des Projektionsmoduls 1,
insbesondere in eine tangentiale Verschwenkbewegung auf der Kurvenbahn 10 um die
Achse 12, umzulenken. Das Getriebe ist insbesondere als
ein Stirnrad-, Kronrad- oder als ein Schneckengetriebe ausgebildet.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass das
Getriebe eine Bewegungsschraube aufweist, welche ein relativ zur Bewegungsschraube
drehfest, aber parallel zur Längsachse der Bewegungsschraube
linear verschiebbar angeordnetes Getriebeelement in eine Linearbewegung
versetzt, die wiederum in die Verschwenkbewegung des Spiegels 8 umgelenkt
werden kann.
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Es
wird des weiteren vorgeschlagen, dass das Getriebe eine Kombination
mehrerer Getriebestufen der oben genannten Getriebearten umfasst. Die
verschiedenen Getriebestufen sind vorzugsweise durch ein Federelement
spielfrei miteinander verspannt. Des weiteren wird vorgeschlagen,
dass der gesamte Verstellmechanismus durch ein Rückstellfederelement
spielfrei verspannt ist.
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Zur
Ermittlung der aktuellen Ist-Position des verstellbaren Umlenkspiegels 8 auf
der Kurvenbahn 10 verfügt der Verstellmechanismus
vorzugsweise über einen Winkelsensor, insbesondere einen
Magnetfeldsensor, als Istwertgeber. Die Anordnung des Istwertgebers
erlaubt eine Regelung der Position des Verstellmechanismus und damit
auch der des Spiegels 8. Der Winkelsensor enthält
vorzugsweise ein (Permanent-)Magnetelement, das sich zusammen mit
dem Getriebe, Teilen des Getriebes oder dem Spiegel 8 relativ
zu dem eigentlichen Sensorelement bewegt. Es wird vorgeschlagen,
dass der Winkelsensor ein oder mehrere Hallelemente als Sensorelement
aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann der Winkelsensor
auch einen oder mehrere magnetoresistive Sensoren aufweisen, die
insbesondere auf dem AMR (anisotropic magnetoresistive)-, GMR (giant
magnetoresistive)- oder CMR (colossal magnetoresistive)-Effekt beruhen.
Der AMR-Effekt beruht auf der Erkenntnis, dass der Widerstand eines
Materials bei äußerem Magnetfeld von der relativen
Orientierung zwischen Stromrichtung und Magnetfeld abhängt.
Der GMR-Effekt beruht auf der Erkenntnis, dass Elektronen mit Spin
parallel zum Magnetfeld einen geringeren elektrischen Widerstand
spüren als Elektronen mit Spin antiparallel zum Magnetfeld.
Vorzugsweise erkennt der Winkelsensor eine definierte Mittellage
der Getriebeanordnung bzw. der verstellbaren Elemente des Projektionssystems.
Der CMR-Effekt ist dem GMR-Effekt ähnlich, jedoch wesentlich
stärker.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10325331
A1 [0003]
- - DE 102005005562 A1 [0003]
- - FR 2760418 A1 [0003]