DE102023117211A1

DE102023117211A1 - Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102023117211A1
Application number: DE102023117211.5A
Authority: DE
Inventors: Markus Winkler; Jens Fischer; Hagen Schweitzer
Original assignee: Docter Optics SE
Current assignee: Docter Optics SE
Priority date: 2022-06-29
Filing date: 2023-06-29
Publication date: 2024-01-04
Also published as: US20240011616A1; US12085252B2

Abstract

Die Erfindung betrifft u.a. einen Fahrzeugscheinwerfer (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (1), wobei der Fahrzeugscheinwerfer (10) eine Beleuchtungsmatrix (534) mit einer Vielzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren Beleuchtungspixeln zur Erzeugung eines (insbesondere zeitvarianten) Beleuchtungsmusters umfasst, wobei der Fahrzeugscheinwerfer (10) ein Objektiv zur Abbildung des Beleuchtungsmusters umfasst, und wobei das Objektiv zumindest eine Objektivlinse umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugscheinwerfer. Die Erfindung betrifft zudem einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugscheinwerfers. Ein Fahrzeugscheinwerfer im Sinne dieser Offenbarung betrifft insbesondere sogenanntes Matrixlicht bzw. adaptives Fernlicht.
Beispiele für Matrixlicht bzw. adaptives Fernlicht können den Internetseiten web.archive.org/web/20150109234745/http://www.audi.de/content/de/brand/de/vorsp rung_durch_technik/content/2013/08/Audi-A8-erstrahlt-in-neuem-Licht.html (aufgerufen am 5.9.2019), www.all-electronics.de/matrix-led-und-laserlicht-bietet-viele-vor teile/(aufgerufen am 2.9.2019) und www.next-mobility.news/led-im-fahrzeug-die-rolleder-matrixscheinwerfer-und-was-sie-leisten-a-756004/ (aufgerufen am 2.9.2019) entnommen werden. Alternative Lichtverteilungen sind auch in Wolfgang Huhn: „Anforderungen an eine adaptive Lichtverteilung für Kraftfahrzeugscheinwerfer im Rahmen der ECE-Regelungen“ www.utzverlag.de/as sets/pdf/31595 all.pdf offenbart.
Die DE 10 2020 119 939 A1 offenbart einem Scheinwerfer mit einer Linsenanordnung umfassend eine erste Linse, eine zweite Linse und eine dritte Linse. Außerdem weist der Scheinwerfer eine Lichtquelle zum Ausgeben von Lichtstrahlen durch die Linsenanordnung auf. Die erste Linse weist eine erste Lichteintrittsfläche zum Einbringen der Lichtstrahlen von der Lichtquelle in die Linsenanordnung und eine erste Lichtaustrittsfläche auf. Die zweite Linse weist eine zweite Lichteintrittsfläche und eine zweite Lichtaustrittsfläche auf. Die dritte Linse weist eine dritte Lichteintrittsfläche und eine dritte Lichtaustrittsfläche zum Leiten der Lichtstrahlen aus der Linsenanordnung heraus und in die Umgebung des Scheinwerfers auf. Dabei weisen die erste Linse, die zweite Linse und die dritte Linse jeweils eine positive Brechkraft zum Zusammenführen der Lichtstrahlen auf.
Die US 2018/0283641 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Projektion eines Lichtbündels mit einem mechanischen Aktuator, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Netz von Lichtquellen, die Lichtstrahlen aussenden können, um das Lichtbündel entlang einer optischen Achse zu bilden, wobei jede Lichtquelle eine Komponente des Lichtbündels definiert, die einen in einer Ebene definierten Auflösungswinkel aufweist, wobei die Vorrichtung außerdem einen mechanischen Aktuator umfasst, der so konfiguriert ist, dass er mindestens ein Element der Vorrichtung so verschiebt, dass die optische Achse des Lichtbündels zwischen mindestens zwei Projektionsrichtungen mit einer bestimmten Verschiebungsfrequenz verschoben wird, wobei die Projektionsrichtungen zwischen sich einen Verschiebungswinkel bilden, der im Wesentlichen koplanar mit dem Auflösungswinkel ist, wobei der Verschiebungswinkel gleich einem Bruchteil des Auflösungswinkels des Bündels ist.
Die WO 2017/187765 A1 offenbart eine Festkörperlichtquellenvorrichtung, die mit einem Festkörperlichtemissionselement versehen ist, umfassend: ein Substrat mit mindestens einem oder mehreren lichtemittierenden Festkörperelementen, die auf einer Oberfläche angebracht sind; die Position des lichtemittierenden Festkörperelements auf dem Substrat bewegt sich innerhalb einer vorbestimmten Zeit innerhalb des zeitlichen Auflösungsvermögens des menschlichen Auges in einem vorbestimmten Bereich auf der Ebene parallel zur Oberfläche zu einer anderen Position innerhalb der Ebene und kehrt dann in die ursprüngliche Position zurück; und einen Bewegungsmechanismus zum Anwenden von Bewegung, um die Bewegung zurück zum Substrat zu wiederholen, wobei die Bewegung wiederholt wird. Die Festkörperlichtquellenvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise als Fahrzeugscheinwerfer, als Videoprojektionsvorrichtung für ein Fahrzeug, als Lichtquelle eines Head-up-Displays oder eines Projektors und dergleichen verwendet werden.
Die DE 10 2021 101 279 A1 offenbart eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Mehrzahl von separaten Leuchtdioden oder ein bildgebendes Bauteil mit einer aktiven Fläche, auf der bildgebende Elemente in Form einer Matrix oder eines Arrays angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von separaten Leuchtdioden oder die bildgebenden Elemente dazu eingerichtet sind, Pixel einer Lichtverteilung zu erzeugen, eine Optik, die dazu eingerichtet ist, das von der Mehrzahl von separaten Leuchtdioden oder von der aktiven Fläche ausgehende Licht so zu beeinflussen, dass im Außenraum des Kraftfahrzeugs die Lichtverteilung erzeugt wird, sowie eine Bewegungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, während des Betriebs der Beleuchtungsvorrichtung mindestens eine der separaten Leuchtdioden oder mindestens einen Teil des bildgebenden Bauteils oder mindestens einen Teil der Optik von einer ersten Position in eine zweite Position sowie von der zweiten Position in die erste Position zu bewegen, wobei zumindest eine Mehrzahl der Pixel der Lichtverteilung in der ersten Position an einer anderen Stelle in der Lichtverteilung angeordnet ist als in der zweiten Position.
Die DE 10 2019 118 981 A1 offenbart eine optische Vorrichtung mit zumindest einer Lichtquelle und mit zumindest einem räumlichen Modulator für Licht, wobei das Licht der Lichtquelle auf dem Modulator auftrifft. Des Weiteren weist die optische Vorrichtung zumindest eine Optik auf, die in einem Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem Modulator angeordnet ist und vorzugsweise durch einen Aktuator verstellbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Position des Modulators durch einen Aktuator verstellbar sein und/oder die optische Vorrichtung kann zumindest zwei Optiken aufweisen, die durch einen Aktuator verstellbar sind, so dass diese jeweils in den Strahlengang einführbar und ausführbar sind. Durch die Verstellung des Modulators und/oder der Optik und/oder durch das Ein- und Ausführen einer Optik kann sich die Lichtverteilungskurve des Lichts der Lichtquelle auf dem Modulator verändern.
Es soll ein optisches System für einen Fahrzeugscheinwerfer zur Abbildung einer Lichtverteilung auf die Umgebung des Fahrzeuges angegeben werden. Dabei kann die Umgebung des Fahrzeugs den Bereich vor dem Fahrzeug betreffen, beispielsweise die Straße oder die Fahrbahn, auf der das Fahrzeug angeordnet ist. Dabei ist es wünschenswert das optische System derart auszugestalten, dass das Licht einer segmentierten Lichtquelle (beispielsweise LED Beleuchtungspixel mit einer mittleren Größe von etwa 50µm×50µm) sowohl eine Beleuchtungsaufgabe (z.B. Hell-Dunkel-Grenze) als auch eine Informationsaufgabe (Projektion von, beispielsweise zeitvarianten, Symbolen) erfüllt.
Hierzu wird ein Fahrzeugscheinwerfer bzw. ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugscheinwerfer gemäß den Ansprüchen vorgeschlagen. Ein solcher Fahrzeugscheinwerfer umfasst unter anderem eine Beleuchtungsmatrix mit (einer Vielzahl von) unabhängig voneinander ansteuerbaren Beleuchtungspixeln zur Erzeugung eines (insbesondere zeitvarianten) Beleuchtungsmusters, wobei der Fahrzeugscheinwerfer ein Objektiv zur Abbildung des Beleuchtungsmusters umfasst, wobei das Objektiv zumindest eine Objektivlinse umfasst, wobei der Fahrzeugscheinwerfer

- zumindest einen x-orientierten Aktor zur periodischen Auslenkung der Beleuchtungsmatrix und/oder des Objektivs und/oder eines Teils des Objektivs und/oder einer Objektivlinse des Objektivs in x-Orientierung, und/oder
- zumindest einen y-orientierten Aktor zur periodischen Auslenkung der Beleuchtungsmatrix und/oder des Objektivs und/oder eines Teils des Objektivs und/oder einer Objektivlinse des Objektivs in y-Orientierung und/oder
- zumindest einen z-orientierten Aktor zur periodischen Auslenkung der Beleuchtungsmatrix und/oder des Objektivs und/oder eines Teils des Objektivs und/oder einer Objektivlinse des Objektivs in z-Orientierung,

Eine Beleuchtungsmatrix im Sinne dieser Offenbarung umfasst eine Vielzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren Beleuchtungspixeln bzw. unabhängig voneinander ansteuerbare Beleuchtungspixel, insbesondere nicht weniger als 10.000, zum Beispiel nicht weniger als 100.000, zum Beispiel nicht weniger als 1.000.000, unabhängig voneinander ansteuerbare Beleuchtungspixel. Im Sinne dieser Offenbarung ist ein erstes Beleuchtungspixel von einem zweiten Beleuchtungspixel unabhängig ansteuerbar, wenn das erste Beleuchtungspixel unabhängig von dem zweiten Beleuchtungspixel ein- und ausschaltbar und/oder dimmbar ist und auch das zweite Beleuchtungspixel unabhängig von dem ersten Beleuchtungspixel ein- und ausschaltbar und/oder dimmbar ist. Ein (unabhängig ansteuerbares) Beleuchtungspixel im Sinne dieser Offenbarung kann zum Beispiel ein LED, ein OLED oder ein SSL umfassen. Eine Beleuchtungsmatrix im Sinne dieser Offenbarung kann zum Beispiel LEDs (light-emitting diodes), OLEDs (organic light-emitting diodes), PLEDs (polymer light-emitting diodes) und/oder SSL (solid-state lighting) umfassen. Ein Beleuchtungspixel im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere ein separat ansteuerbarer Bereich. Ein Beleuchtungspixel im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere die kleinste Einheit eines separat ansteuerbaren Bereichs. Ein Beleuchtungspixel im Sinne dieser Offenbarung hat insbesondere eine Ausdehnung (Diagonale oder Seitenlänge bzw. Kantenlänge) von zumindest 20 µm, insbesondere zumindest 40 µm, insbesondere zumindest 50 µm. Ein (Licht emittierendes) Beleuchtungspixel im Sinne dieser Offenbarung hat insbesondere eine Ausdehnung (Diagonale oder Seitenlänge bzw. Kantenlänge) von nicht mehr als 200 µm, insbesondere nicht mehr als 100 µm, insbesondere nicht mehr als 50 µm. Eine Beleuchtungsmatrix im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere eine LED-Matrix, eine OLED-Matrix, eine PLED-Matrix, eine SSL-Matrix oder eine SSL-HD-Matrix.
Ein Aktor im Sinne dieser Offenbarung ist beispielsweise ein Piezoaktor. Einzelheiten in Bezug auf Piezoaktoren können beispielsweise Qi Wang: „Piezoaktoren für Anwendungen im Kraftfahrzeug, Messtechnik und Modellierung“, Dissertation, Ruhr-Universität Bochum 2006, entnommen werden.
Bei dem optischen System des Fahrzeugscheinwerfers, umfassend die Beleuchtungsmatrix, ein Objektiv mit mindestens einer Objektivlinse und mindestens einen Aktor, zur Abbildung einer Lichtverteilung auf die Umgebung des Fahrzeugscheinwerfers, beispielsweise auf die Straße vor dem Kraftfahrzeug, in dem der Fahrzeugscheinerfer angeordnet ist, kann auch mindestens ein Reflektor und/oder eine Kombination aus dem mindestens einen Reflektor und mindestens einer Linse, beispielsweise der mindestens einen Linse des Objektivs, vorgesehen sein. Dabei kann der mindestens eine Reflektor im vorgenannten Sinne in x-Orientierung, in y-Orientierung und/oder in z-Orientierung oszillierend bewegt bzw. ausgelenkt werden. Der oder die Reflektoren können dabei unabhängig von der Beleuchtungsmatrix und/oder zumindest einem Teil des Objektivs oszillierend bewegt oder ausgelenkt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass zumindest ein Reflektor abhängig von der Beleuchtungsmatrix und/oder dem zumindest einen Teil des Objektivs bewegt wird.
Der Fahrzeugscheinwerfer gemäß der Offenbarung ermöglicht die dynamische Steuerung der Lichtverteilung (z.B. Gradient) durch eine als Beleuchtungsmatrix ausgebildete Lichtquelle in Kombination mit dem Einsatz von Aktoren an der als Beleuchtungsmatrix ausgebildeten Lichtquelle und/oder an einem optischen Element des Strahlengangs, wie beispielsweise einer Linse und/oder einem Reflektor.
Es kann vorgesehen sein, dass der oder die Aktoren, die den Strahlengang des erzeugten Lichtes beeinflussenden optischen Elemente (beispielsweise eine Linse und/oder ein Reflektor) und/oder die Lichtquelle in eine oder mehrere Raumrichtungen drehen und/oder verschieben kann oder können. Es kann auch vorgesehen sein, dass mittels des oder der Aktoren mindestens ein optisches Element des Strahlengangs reversibel verformbar ist.
Bei der Bewegung der den Strahlengang des erzeugten Lichtes beeinflussenden optischen Elemente (beispielsweise eine Linse und/oder ein Reflektor) und/oder der als Beleuchtungsmatrix ausgebildeten Lichtquelle handelt es sich beispielsweise um eine Oszillation, die zusätzlich mit einer zeitlich synchronisierten Änderung der Helligkeit der Lichtquelle oder von Teilen der Lichtquelle überlagert werden kann. Die Amplitude der oszillierenden Bewegung kann beispielsweise derart gewählt werden, dass ein eventuell vorhandener Spalt zwischen den Beleuchtungspixeln der Lichtquelle (dunkler Bereich in der Abbildung oder im Beleuchtungsmuster) durch die Verschiebung der Abbildung (basierend auf der Bewegung der optischen Elemente und/oder der als Beleuchtungsmatrix ausgebildeten Lichtquelle) reduziert oder vollkommen überdeckt wird. Zusätzlich oder alternativ kann die Amplitude der oszillierenden Bewegung der optischen Elemente und/oder der als Beleuchtungsmatrix ausgebildeten Lichtquelle so ausgestaltet sein, dass sich Beleuchtungspixel der segmentierten Lichtquelle in dem erzeugten Beleuchtungsmuster so weit überlagern, dass der Ausfall eines Beleuchtungspixels kompensiert werden kann und/oder das mindestens ein Beleuchtungspixel der Lichtquelle an verschiedenen räumlich getrennten Stellen des Beleuchtungsmusters erscheint, was einer virtuellen Erhöhung der Anzahl der Beleuchtungspixel entspricht.
Die Amplitude der jeweiligen oszillierenden Bewegung wird dabei vorteilhafterweise so gewählt, dass sie im Beleuchtungsmuster das 0,1 bis maximal das 10 fache der einzelnen Beleuchtungspixel entspricht. Damit kann die Auflösung des Scheinwerfers dynamisch angepasst werden. Zudem können Funktionen des Fahrzeugscheinwerfers, beispielsweise die Ausbildung situationsabhängiger Beleuchtungsmuster, durch Software freigeschaltet und/oder eingeschränkt werden. Außerdem kann damit der Ausfall mindestens eines Beleuchtungspixels im Beleuchtungsmuster unterdrückt werden.
Die Frequenz der jeweiligen oszillierenden Bewegung wird dabei vorteilhafterweise so gewählt, dass sie mindestens 25 Hz, insbesondere mindestens 40 Hz, insbesondere mindestens 90 Hz, aber nicht mehr als 100 Hz beträgt.
Ein Gradient im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere ein Gradient im Sinne der lichttechnischen Vorschrift FMVSS 118 (incorporated by reference in ist entirety). Einzelheiten zu Gradienten und deren Bestimmung können der Dissertation „Entwicklung einer automatisierten Schweinwerfereinstellung mittels aktiver Triangulation“ der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik des Karlsruher Instituts für Technologie von Dipl.-Ing. Sebastian Sähner geb. in Mosbach von 2015 entnommen werden (incorporated by refernce in its entirety).
Zur Einstellung eines Gradienten einer Hell-Dunkel-Grenze mittels oszillierender Bewegung einer eine Vielzahl von Beleuchtungspixeln umfassenden Beleuchtungsmatrix wird basierend auf einem virtuellen Raster, das eine Vielzahl von virtuellen Rasterelementen umfasst, die Intensität der Lichtabgabe eines Beleuchtungspixels und/oder die Einschaltdauer des Beleuchtungspixels in Abhängigkeit des Sollwerts der einem virtuellen Rasterlemenent zugeordneten Lichtintensität und der zeitlichen Dauer der räumlichen Überlappung des Beleuchtungspixels und des virtuellen Rasterelements eingestellt.
Alternativ oder zusätzlich kann die Helligkeit und/oder Lichtintensität der Beleuchtungspixel der Beleuchtungsmatrix von der Oszillation der Beleuchtungsmatrix abhängig sein. Dies kann mit einem besonders schnellen An- und Ausschalten der Beleuchtungspixel der Beleuchtungsmatrix verbunden sein.
Im Sinne dieser Offenbarung soll ein kleiner Gradient ein Gradient sein, bei dem die Lichtintensität des abgebildeten Beleuchtungsmusters in einem großen Bereich von Hell nach Dunkel übergeht. Ein im Vergleich dazu größerer Gradient soll im Sinne dieser Offenbarung ein Gradient sein, bei dem die Lichtintensität des abgebildeten Beleuchtungsmusters in einem vergleichsweise kleineren Bereich von Hell nach Dunkel übergeht, der Übergang von Hell nach Dunkel im Extremfall ohne Übergangsbereich erfolgt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Beleuchtungsmatrix mit einem x-orientierten Aktor und einem y-orientierten Aktor verbunden, insbesondere im Sinne einer starren Kopplung bzw. einer mechanischen Kopplung bzw. einer starren mechanischen Kopplung. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die oder eine Objektivlinse mit einem x-orientierten Aktor verbunden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die oder eine Objektivlinse mit einem y-orientierten Aktor verbunden, insbesondere im Sinne einer starren Kopplung bzw. einer mechanischen Kopplung bzw. einer starren mechanischen Kopplung. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die oder eine Objektivlinse mit einem z-orientierten Aktor verbunden, insbesondere im Sinne einer starren Kopplung bzw. einer mechanischen Kopplung bzw. einer starren mechanischen Kopplung.
Ein vorteilhafterweise ausgestaltetes Kraftfahrzeug weist einen vorgenannten Fahrzeugscheinwerfer auf. Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug Umgebungssensorik, beispielsweise eine auf die Umgebung vor dem Kraftfahrzeug gerichtete Kamera, zur Erfassung der Umgebung vor dem Kraftfahrzeug umfasst, wobei die Umgebungssensorik datentechnisch mit dem Fahrzeugscheinwerfer derart verbunden ist, dass das Beleuchtungsmuster abhängig von Ausgangssignalen der Umgebungssensorik erzeugbar ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung wird ein x-orientierter und/oder y-orientierter Aktor derart angesteuert, dass die Beleuchtungsmatrix derart periodisch bewegt bzw. ausgelenkt wird, dass ein Abstand zwischen zwei Beleuchtungspixeln für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Frequenz der jeweiligen Auslenkung zumindest 25 Hz beträgt. Die Amplitude wird beispielsweise so gewählt, dass sie in der Abbildung oder dem Beleuchtungsmuster das 0,1-fache bis maximal das 10-fache, der (Kantenlänge der) einzelnen Beleuchtungspixel beträgt. Die Amplitude der periodischen Auslenkung beträgt in beispielhafter Ausgestaltung zumindest APXx/2 bzw. zumindest ΔPXy/2, insbesondere zumindest ΔPXx bzw. zumindest ΔPXy). Dabei bezeichnet ΔPXx den bzw. einen Abstand zweier Beleuchtungspixel in x-Orientierung und ΔPXy den bzw. einen Abstand zweier Beleuchtungspixel in y-Orientierung (siehe 14).
In beispielhafter Ausgestaltung wird ein x-orientierter und/oder y-orientierter Aktor derart angesteuert, dass die Beleuchtungsmatrix derart periodisch bewegt wird, dass ein defektes Beleuchtungspixel für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist. Die Amplitude der periodischen Auslenkung beträgt zumindest (KLx+ΔPXx)/2 bzw. zumindest (KLy+ΔPXy)/2, insbesondere zumindest (KLx+ΔPXx) bzw. zumindest (KLy+ΔPXy). Dabei bezeichnet KLx die bzw. eine Kantenlänge eines Beleuchtungspixels in x-Orientierung, KLy die bzw. eine Kantenlänge eines Beleuchtungspixels in y-Orientierung, ΔPXx den bzw. einen Abstand zweier Beleuchtungspixel in x-Orientierung und ΔPXy den bzw. einen Abstand zweier Beleuchtungspixel in y-Orientierung.
Der Fahrzeugscheinwerfer umfasst ein weiterhin ein Objektiv mit mindestens einer Objektivlinse.
In einer Ausgestaltung besteht die oder mindestens eine Objektivlinse (im Wesentlichen) aus Glas oder anorganischem Glas. Anorganisches Glas bzw. Glas im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere Silikatglas. Glas (bzw. anorganisches Glas) im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere Glas, wie es in der WO 2009/109209 A1 beschrieben ist. Glas im Sinne dieser Offenbarung umfasst insbesondere

0,2 bis 2 Gew.-% Al₂O₃,
0,1 bis 1 Gew.-% Li₂O,
0,3, insbesondere 0,4, bis 1,5 Gew.-% Sb₂O₃,
60 bis 75 Gew.-% SiO₂,
3 bis 12 Gew.-% Na₂O,
3 bis 12 Gew.-% K₂O und
3 bis 12 Gew.-% CaO,

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Die oder die mindestens eine Objektivlinse kann eine blankgepresste Linse sein. Unter Blankpressen soll im Sinne dieser Offenbarung insbesondere verstanden werden, eine (insbesondere optisch wirksame) Oberfläche derart zu pressen, dass eine anschließende Nachbearbeitung der Kontur dieser (insbesondere optisch wirksamen) Oberfläche entfallen kann bzw. entfällt bzw. nicht vorgesehen ist. Es ist somit insbesondere vorgesehen, dass eine blankgepresste Oberfläche nach dem Blankpressen nicht geschliffen wird. Polieren, das die Oberflächenbeschaffenheit nicht aber die Kontur der Oberfläche beeinflusst, kann u.U. vorgesehen sein. Das Blankpressen erfolgt insbesondere entsprechend einem Verfahren, wie es in der WO 2021/008647 A1 beschrieben ist. Das in der WO 2021/008647 A1 beschriebene Verfahren erlaubt dabei ein besonders präzises Blankpressen.
In einer Ausgestaltung besteht die oder mindestens eine Objektivlinse (im Wesentlichen) aus Kunststoff. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass eine Kunststofflinse zwischen zwei Glaslinsen angeordnet ist.
Ein Rand bzw. ein Linsenrand im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere dreidimensional. Ein Rand bzw. ein Linsenrand im Sinne dieser Offenbarung besitzt insbesondere ein Volumen. Ein Rand bzw. ein Linsenrand im Sinne dieser Offenbarung umfasst insbesondere in Richtung der gekrümmten Fläche eine Auflageschulter. Es kann vorgesehen sein, dass die Auflageschulter beim Schleifen der Planfläche als Referenz bzw. als Referenzfläche verwendet wird. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Auflageschulter in einer festen Beziehung zur blankgepressten Fläche steht.
Es kann vorgesehen sein, dass eine oder mehrere der (optischen bzw. optisch wirksamen) Oberflächen der mindestens einen Objektivlinse und/oder des Linsenkörpers oder der Objektivlinsen und/oder der Linsenkörper, insbesondere die planen oder konvex gekrümmten optisch wirksamen Oberflächen, eine Licht beugende Struktur aufweisen. Die Licht beugende Struktur kann auf einen Teil der Oberfläche, insbesondere einen mittigen Teil der Oberfläche, beschränkt sein. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Licht beugende Struktur der chromatischen Korrektur dient. D.h. insbesondere, dass mittels der Licht beugenden Struktur Farbsäume unterdrückt und/oder vermindert werden.
Eine oder die Lichteintrittsfläche (einer Objektivlinse) und eine oder die Lichtaustrittsfläche (einer Objektivlinse) im Sinne dieser Offenbarung sind insbesondere optisch wirksame Oberflächen. Eine optisch wirksame Oberfläche im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere eine Oberfläche im bestimmungsgemäßen Lichtpfad des Scheinwerfers bzw. des Fahrzeugscheinwerfers bzw. des Beleuchtungsmoduls.
In einer Ausgestaltung weist mindestens eine Objektivlinse eine Licht absorbierende Mantelfläche auf. In einer Ausgestaltung liegt - entlang der optischen Achse (des Objektivs und/oder des Fahrzeugscheinwerfers) - zwischen der Lichteintrittsfläche der Objektivlinse oder der Beleuchtungsmatrix und der Lichtaustrittsfläche der Objektivlinse ein Abstand, wobei der Abstand nicht kleiner ist als die Brennweite der Lichtaustrittsfläche der Objektivlinse und/oder nicht größer ist als das Doppelte der Brennweite der Lichtaustrittsfläche der Objektivlinse.
In einer Ausgestaltung weist ein Kraftfahrzeug einen vorgenannten Fahrzeugscheinwerfer auf. In einer Ausgestaltung umfasst das Kraftfahrzeug Umgebungssensorik zur Erfassung der Umgebung vor dem Kraftfahrzeug, wobei die Umgebungssensorik datentechnisch mit dem Fahrzeugscheinwerfer derart verbunden ist, dass die mittels des Fahrzeugscheinwerfers abgestrahlte Lichtverteilung abhängig von den Ausgangssignalen der Umgebungssensorik ist. Umgebungssensorik im Sinne dieser Offenbarung ist insbesondere Sensorik zum Erfassen von Fahrsituationen, wie sie in den 3 und 4 beschrieben sind. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugs, bei dem der Fahrzeugscheinwerfer zur Ausleuchtung eines Bereichs vor dem Kraftfahrzeug in das Kraftfahrzeug integriert wird.
In einer Ausgestaltung kann auch ein als Testbild ausgestaltetes Beleuchtungsmuster mittels des Fahrzeugscheinwerfers erzeugt werden. Ein Testbild im Sinne dieser Offenbarung kann insbesondere eine Sequenz und/oder eine Gruppe von Teil-Testbildern umfassen. Die einzelnen Teil-Testbilder unterscheiden sich dabei insbesondere dadurch voneinander, dass, zumindest zum Teil, unterschiedliche Beleuchtungspixel Licht emittieren (bzw. entsprechend angesteuert werden). Es ist insbesondere vorgesehen, dass es zu jedem Teil-Testbild ein Teil-Soll-Bild gibt, mit dem das Teil-Testbild verglichen wird bzw. werden kann.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betrieb eines vorgenannten Fahrzeugscheinwerfers und/oder zum Betrieb eines vorgenannten Kraftfahrzeuges.
Kraftfahrzeug im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein individuell im Straßenverkehr benutzbares Landfahrzeug. Kraftfahrzeuge im Sinne der Erfindung sind insbesondere nicht auf Landfahrzeuge mit Verbrennungsmotor beschränkt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel für ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugscheinwerfer,
2 ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugscheinwerfers gemäß 1 in einer Prinzipdarstellung,
3 ein Ausführungsbeispiel für Matrixlicht bzw. adaptives Fernlicht,
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für Matrixlicht bzw. adaptives Fernlicht,
4A ein weiteres Ausführungsbeispiel für Matrixlicht bzw. adaptives Fernlicht,
4B ein weiteres Ausführungsbeispiel für Matrixlicht bzw. adaptives Fernlicht,
5A ein Ausführungsbeispiel eines Beleuchtungsmoduls eines Fahrzeugscheinwerfers gemäß 2,
5B ein Ausführungsbeispiel eines weiteren Beleuchtungsmoduls eines Fahrzeugscheinwerfers gemäß 2,
6 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Kalibrieren eines Beleuchtungsmoduls gemäß 5A bzw. eines Fahrzeugscheinwerfers gemäß 2
7A ein Ausführungsbeispiel eines zu dem Beleuchtungsmodul gemäß 5A alternativ ausgestalteten Beleuchtungsmoduls,
7B ein Ausführungsbeispiel eines zu dem Beleuchtungsmodul gemäß 7A alternativ ausgestalteten Beleuchtungsmoduls,
8 ein Ausführungsbeispiel eines weiteren alternativen Beleuchtungsmoduls zur Verwendung anstelle des Beleuchtungsmoduls gemäß 5A bzw. des Beleuchtungsmoduls gemäß 7A,
9 ein Ausführungsbeispiel eines weiteren alternativen Beleuchtungsmoduls zur Verwendung anstelle des Beleuchtungsmoduls gemäß 5A bzw. des Beleuchtungsmoduls gemäß 7A,
10 eine Querschnittsansicht einer Beleuchtungslinse zur Verwendung mit einem Beleuchtungsmodul gemäß 8, einem Beleuchtungsmodul gemäß 7A sowie einer Abwandlung des Beleuchtungsmoduls gemäß 5A,
11 eine Außenansicht der Beleuchtungslinse gemäß 10,
12 eine Abwandlung der Beleuchtungslinse gemäß 10,
13 eine Abwandlung eines in der DE 10 2020 119 939 A1 offenbarten Fahrzeugscheinwerfers,
14 einen Ausschnitt aus einer Beleuchtungsmatrix,,
15 ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Erzeugung einer Hell-Dunkel-Grenze mit einem vorgegebenen Gradienten mittels ein- und ausschaltbarer Beleuchtungspixel einer Beleuchtungsmatrix und
16 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugscheinwerfers.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem in 2 näher dargestellten adaptiven Scheinwerfer bzw. Fahrzeugscheinwerfer 10 zur situations- bzw. verkehrsabhängigen Ausleuchtung der Umgebung bzw. der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug 1 zumindest in Abhängigkeit von Umgebungssensorik UG. Dazu weist der Fahrzeugscheinwerfer 10 ein in 5A näher dargestelltes Beleuchtungsmodul 5 auf.
Der schematisch in 2 dargestellte Scheinwerfer oder Fahrzeugscheinwerfer 10 umfasst nicht näher dargestellte Teile wie Gehäuse, Befestigungen, Halterungen, die zum Aufbau des Scheinwerfers oder Fahrzeugscheinwerfers und/oder zur Befestigung des Scheinwerfers oder Fahrzeugscheinwerfers in dem Kraftfahrzeug 1 erforderlich sind.
Der schematisch in 2 dargestellte Scheinwerfer oder Fahrzeugscheinwerfer umfasst eine Steuerung 3 und ein Beleuchtungsmodul 5. Die für den Scheinwerfer oder Fahrzeugscheinwerfer vorgesehene Steuerung 3 kann (zumindest teilweise) in dem Fahrzeugscheinwerfer oder (zumindest teilweise) außerhalb des Scheinwerfers oder Fahrzeugscheinwerfers 10 angeordnet sein. Die für die Steuerung des Scheinwerfers oder Fahrzeugscheinwerfers vorgesehene Steuerung kann auch modular aufgebaut sein und zumindest teilweise in ein Steuerungsmodul des Kraftfahrzeugs 1 integriert sein.
Unter Bezugnahme auf das Koordinatensystem aus 5A kann der Scheinwerfer oder Fahrzeugscheinwerfer 10 durch von der Steuerung 3 erzeugte Steuersignale OSZx angesteuerte bzw. ansteuerbare x-orientierte Aktoren Ax, durch von der Steuerung 3 erzeugte Steuersignale OSZy angesteuerte bzw. ansteuerbare y-orientierte Aktoren Ay, und/oder durch von der Steuerung 3 erzeugte Steuersignale OSZz angesteuerte bzw. ansteuerbare z-orientierte Aktoren Az umfassen.
Das Beleuchtungsmodul 5 des Fahrzeugscheinwerfers 10 umfasst eine in 5A näher dargestellte Beleuchtungsmatrix 534 zur Erzeugung von Licht, das durch optische Elemente im Strahlengang des erzeugten Lichtes als Beleuchtungsmuster ausformbar ist. Die Beleuchtungsmatrix 534 umfasst dabei Beleuchtungspixel.
Je nach Ausgestaltung der Beleuchtungsmatrix kann eine langsame Schaltung (einaus) der Beleuchtungspixel der Beleuchtungsmatrix zur Erzeugung einer quasistatischen Beleuchtungsverteilung oder ein schnelles Ein- und Ausschalten der Beleuchtungspixel der Beleuchtungsmatrix vorgesehen sein, dass es zusätzlich erlaubt, an den Rändern eine weiche Hell-Dunkel-Grenze zu erzielen oder es können dimmbare Beleuchtungspixel der Beleuchtungsmatrix vorgesehen sein, die es ebenfalls zusätzlich ermöglichen, eine weiche Hell-Dunkel-Grenze im Beleuchtungsmuster zu erzielen. Allen drei Varianten überlagert kann eine Oszillation der den Strahlengang des Lichts beeinflussenden optischen Elemente.vorgesehen sein. Quasi-statisch kann im Sinne dieser Offenbarung eine statische Lichtverteilung sein aber insbesondere auch eine Lichtverteilung bezeichnen, die sich entsprechend den Anforderungen eines adaptiven Scheinwerferlichts verändert.
Es kann vorgesehen sein, dass der oder die Aktoren Ax, Ay, und/oder Az die den Strahlengang des erzeugten Lichtes beeinflussenden optischen Elemente (beispielsweise eine Linse und/oder ein Reflektor) und/oder die als Beleuchtungsmatrix 534 ausgebildete Lichtquelle in eine oder mehrere Raumrichtungen drehen und/oder verschieben können. Es kann auch vorgesehen sein, dass mittels des oder der Aktoren Ax, Ay und/oder Az mindestens ein optisches Element des Strahlengangs reversibel verformbar ist. Dabei sind die jeweiligen Aktoren Ax, Ay und/oder Az im Sinne einer starren Kopplung oder einer mechanischen Kopplung oder einer starren mechanischen Kopplung mit dem jeweiligen optischen Element und/oder der Beleuchtungsmatrix 534 verbunden.
Zudem kann vorgesehen sein, dass mittels der Steuerung 3 die Helligkeit und/oder Lichtintensität INT mindestens eines Beleuchtungspixels oder einer Anzahl von Beleuchtungspixeln oder der Gesamtheit der Beleuchtungspixel der Beleuchtungsmatrix 534 eingestellt wird. Dabei kann können die Beleuchtungspixel der Beleuchtungsmatrix 534 über die Steuerung 3 derart mit Strom versorgt werden, dass diese Licht emittieren. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass eine alternative nicht näher dargestellte Stromquelle für die Beleuchtungspixel der Beleuchtungsmatrix 534 zur Erzeugung von Licht vorgesehen ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Helligkeit und/oder Lichtintensität der Beleuchtungspixel der Beleuchtungsmatrix mittels der Aktoren Ax, Ay und/oder Az eingestellt werden, die eine Oszillation der den Strahlengang des Lichts beeinflussenden Elemente bewirken. Dies kann beispielsweise in geeigneter Weise in Verbindung mit schnellen Schaltzuständen (Ein- und-Ausschalten der Beleuchtungspixel der Beleuchtungsmatrix) der Beleuchtungspixel der Beleuchtungsmatrix erfolgen.
Der Fahrzeugscheinwerfer 10 umfasst zudem ein Diagnosemodul DIA zur Erkennung von Fehlern in der Beleuchtungsmatrix 534 des Beleuchtungsmoduls 5. Ein Fehler kann dabei zumindest ein nicht lichtemittierendes Beleuchtungspixel oder zumindest ein nicht anforderungsgemäß lichtemittierendes oder fehlerhaft lichtemittierendes Beleuchtungspixel sein.
Die Steuerung 3 umfasst weiterhin eine Schnittstelle zu einer Dateneingabe LEX, mittels der der Steuerung 3 Daten zur Umsetzung gesetzlicher Vorgaben übermittelt werden, wie zum Beispiel der Sollwert G* eines Gradienten (in Bezug auf den aktuellen Standort des Kraftfahrzeuges 1). Die Steuerung 3 umfasst zudem mindestens eine Schnittstelle zu einem Informationsmodul bzw. Infotainmentsystem INFO, wodurch der Steuerung 3 auch Signale des Infotainmentsystems INFO zuführbar sind. Schließlich umfasst die Steuerung 3 auch mindestens eine Schnittstelle zur Umgebungssensorik UG, wodurch der Steuerung 3 Signale der Umgebungssensorik UG zuführbar sind.
In Abhängigkeit von Signalen des Diagnosemoduls DIA, Signalen der Dateneingabe LEX, Signalen des Infotainmentsystems INFO und Signalen der Umgebungssensorik steuert die Steuerung 3 die Aktoren Ax, Ay und/oder Az derart an, dass diese die mit ihnen verbundenen optischen Elemente des Beleuchtungsmoduls und/oder die Beleuchtungsmatrix und/oder Gruppen von Beleuchtungspixeln der Beleuchtungsmatrix derart oszillierend und/oder periodisch bewegen, dass ein situationsabhängiges Beleuchtungsmuster auf die Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug 1 projiziert wird. Zusätzlich steuert die Steuerung 3 die Lichtintensität (Dimmung) und/oder einen Ein- und Ausschaltzustand mindestens eines Beleuchtungspixels oder einer Anzahl von Beleuchtungspixeln oder der Gesamtheit der Beleuchtungspixel zur Erzeugung eines situationsabhängigen Beleuchtungsmusters.
Die Steuerung 3 dient darüber hinaus dem Ansteuern von Aktoren Ax, Ay, Az derart, dass z.B. der Gradient (beispielsweise einer gesetzlichen Vorschrift der Dateneingabe LEX folgend) der Hell-Dunkel-Grenze des Beleuchtungsmusters L5 eingestellt wird. Die Einstellung kann beispielsweise zusätzlich oder alternativ in Bezug darauf erfolgen, ob es neblig ist und ggf. in welchem Ausmaß. Die Ansteuerung mittels der Steuerung 3 kann auch den Gradienten der Hell-Dunkel-Grenze verändern, wenn Information auf die Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug projiziert werden soll.
Mittels der Steuerung 3 wird der Fahrzeugscheinwerfer 10 derart betrieben, dass ein vorgegebenes Beleuchtungsmuster mit einer Hell-Dunkel-Grenze, die einen Gradienten aufweist, auf die Umgebung vor dem Kraftfahrzeug projiziert wird. Der Fahrzeugscheinwerfer 10 befindet sich im Beleuchtungsmodus.
Es kann vorgesehen sein, dass (mittels der Steuerung 3), beispielsweise situationsabhängig, vom Beleuchtungsmodus zu einem Informationsmodus gewechselt wird, um dann wieder zurück in den Beleuchtungsmodus zu wechseln. Hierbei wird im Beleuchtungsmodus ein vorgebbares Beleuchtungsmuster L5 (mittels der Steuerung 3) mit einer Hell-Dunkel-Grenze, die einen ersten Gradienten aufweist, eingestellt, das in den Bereich bzw. in die Umgebung vor dem Kraftfahrzeug 1 projiziert wird. Im Informationsmodus wird eine Information auf die Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug scharf und/oder mit ausreichendem Kontrast abgebildet.
Der Wechsel zwischen dem Beleuchtungsmodus und dem Informationsmodus kann dabei, beispielsweise situationsabhängig, in vorgebbaren Zeitdauern erfolgen. Während des Informationsmodus kann der Gradient der Hell-Dunkel-Grenze verändert sein.
Weiterhin kann (mittels der Steuerung 3) ein Reinigungsmodus vorgesehen sein, bei dem die optischen Elemente des Beleuchtungsmoduls und/oder die Beleuchtungsmatrix und/oder Gruppen von Beleuchtungspixeln der Beleuchtungsmatrix mit einer ersten Amplitude und/oder einer ersten Frequenz periodisch bewegbar sind. Die erste Amplitude und/oder die erste Frequenz ist dabei im Vergleich zu der im Informationsmodus und/oder Beleuchtungsmodus gewählten zweiten Amplitude und/oder zweiten Frequenz höher. Dabei kann die im Amplitude und/oder die Frequenz im Beleuchtungsmodus anders gewählt sein als im Informationsmodus Der Reinigungsmodus kann beispielsweise vor und/oder nach dem Einschalten (mindestens eines Beleuchtungspixels) der Beleuchtungsmatrix vorgesehen sein.
Das Beleuchtungsmodul 5 mit der Beleuchtungsmatrix 534 erzeugt mittels der Steuerung 3 des Fahrzeugscheinwerfers 10 (in Verbindung mit einem in 5A dargestellten Objektiv 50) ein situationsabhängiges Beleuchtungsmuster, das als Beleuchtungsmuster L5 in den Bereich bzw. in die Umgebung vor dem Kraftfahrzeug 1 projiziert wird. Beispiele für entsprechende Beleuchtungsmuster zeigen 3 und 4,
wobei 3
web.archive.org/web/20150109234745/http://www.audi.de/content/de/brand/de/ vorsprung_durch_technik/content/2013/08/Audi-A8-erstrahlt-in-neuem-Licht.html (aufgerufen am 5.9.2019)
und 4
www.all-electronics.de/matrix-led-und-laserlicht-bietet-viele-vorteile/ (aufgerufen am 2.9.2019) entnommen ist. In der Ausgestaltung gemäß 4 umfasst das Beleuchtungsmuster L5 zumindest einen aufgeblendeten Bereich L51, zumindest einen gedimmten Bereich L52 und Kurvenlicht L53.
4A und 4B zeigen jeweils ein gegenüber dem Matrixlicht bzw. adaptiven Fernlicht gemäß 4 alternativ bzw. ergänzend ausgestaltetes Matrixlicht bzw. adaptives Fernlicht, das um die Projektion von Information auf die Fahrbahn, wie beispielsweise der Geschwindigkeitsangabe „80“ in 4A (die zum Beispiel bei Überschreiten der zulässigen Höchstgeschwindigkeit eingeblendet wird) oder einen Warnhinweis in Form eines „!“ in 4B ergänzt ist.
Die als (segmentierte) Beleuchtungsmatrix 534 ausgestaltete Lichtquelle gemäß 5A umfasst eine Vielzahl individuell einstellbarer Bereiche bzw. Beleuchtungspixel. So können beispielsweise 10.000 Beleuchtungspixel oder mehr vorgesehen sein, die in dem Sinne individuell (mittels der Steuerung 3) ansteuerbar sind, dass sie beispielsweise individuell eingeschaltet, ausgeschaltet und/oder gedimmt werden können. Der Fahrzeugscheinwerfer 10 bzw. das Beleuchtungsmodul 5 weist zudem ein Objektiv 50 zur Abbildung (von Licht) der Beleuchtungsmatrix 534 oder von mittels der Beleuchtungsmatrix 534 emittiertem Licht auf. In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Objektiv 50 eine erste Objektivlinse 51 aus Glas mit einer blank gepressten (optisch wirksamen) konvex gekrümmten Oberfläche 511, mit einer der blank gepressten konvex gekrümmten Oberfläche 511 gegenüberliegenden geschliffenen Planfläche 512 sowie mit einem angeformten Linsenrand 516. In dem Ausführungsbeispiel umfasst das Objektiv 50 zudem eine zweite Objektivlinse 52 aus Glas mit einer blank gepressten (optisch wirksamen) konvex gekrümmten Oberfläche 521, mit einer der blank gepressten konvex gekrümmten Oberfläche 521 gegenüberliegenden geschliffenen Planfläche 522 sowie mit einem angeformten Linsenrand 526. In alternativer Ausgestaltung kann die zweite Objektivlinse 52 zum Beispiel aus Kunststoff, insbesondere aus Kunststoff, der in etwa den gleichen Brechungsindex hat wie das Glas der ersten Objektivlinse 51 des Objektivs 50, mittels eines Spritzgießverfahrens hergestellt werden. Das Objektiv 50 kann weitere nicht näher dargestellte Objektivlinsen umfassen, die aus Glas oder Kunststoff oder Glas und Kunststoff gefertigt sind.
Das Objektiv 50 umfasst zudem einen Linsenkörper 536 mit einer konvex gekrümmten optisch wirksamen Oberfläche 531. Der Linsenkörper 536 bildet zusammen mit einer Entspiegelung 533, einer LED-Matrix als Implementierung einer (segmentierten) Lichtquelle bzw. Beleuchtungsmatrix 534 (nachfolgend auch als Beleuchtungsmatrix bezeichnet) sowie einem Kühlkörper 535 für die als LED-Matrix ausgestaltete Beleuchtungsmatrix 534 Teil einer Beleuchtungslinse 53. Der Abstand d entlang der optischen Achse 555 der Beleuchtungslinse 53 bzw. des Linsenkörpers 536 bzw. des Objektivs 50 ist in beispielhafter Ausgestaltung größer als die Brennweite der konvex gekrümmten optisch wirksamen Oberfläche 531 der Beleuchtungslinse 53 und kleiner als das Doppelte der Brennweite der konvex gekrümmten optisch wirksamen Oberfläche 531 der Beleuchtungslinse 53. Es kann vorgesehen sein, dass der Kühlkörper 535 Teil des Beleuchtungsmoduls 5, nicht aber Teil der Beleuchtungslinse 53 ist.
Licht wird in der Beleuchtungsmatrix 534 mittels der Steuerung 3 erzeugt. Das erzeugt Licht tritt durch den Linsenkörper 536 hindurch, verlässt diesen durch optische wirksame Oberfläche 531 der Beleuchtungslinse 53 und tritt durch die zweite Objektivlinse 52 hindurch und gelangt zur ersten Objektivlinse. Das Licht verlässt die erste Objektivlinse 51 an der konvex gekrümmten Oberfläche 511, um als Beleuchtungsmuster L5 auf der Fahrbahn und/oder in der Umgebung des Kraftfahrzeuges abgebildet zu werden.
In der beispielhaften Ausgestaltung gemäß 5A ist ein Aktor A1 vorgesehen, mittels dessen die erste Objektivlinse 51 oszillierend in Orientierung x auslenkbar bzw. bewegbar ist. In der beispielhaften Ausgestaltung gemäß 5A ist zudem beispielhaft ein Aktor A2 vorgesehen, mittels dessen die erste Objektivlinse 51 oszillierend in Orientierung y auslenkbar bzw. bewegbar ist. Dabei ist - wie 5A dargestellt - die Orientierung z eine Orientierung die der Orientierung der optischen Achse 555 entspricht. Die Orientierung x ist orthogonal zur Orientierung y und orthogonal zur Orientierung z und liegt in einer im Wesentlichen vertikalen Ebene zur optischen Achse 555. Die Orientierung y ist orthogonal zur Orientierung z und orthogonal zur Orientierung x.
Mittels der Aktoren A1 und A2 kann die Objektivlinse 51 oszillierend in Orientierung x und/oder in Orientierung y ausgelenkt werden, um zusammen mit einer bestimmten Intensität der Beleuchtungspixel der Beleuchtungsmatrix 534 ein durch die Steuerung 3 vorgegebenes Beleuchtungsmuster auf der Fahrbahn und/oder in der Umgebung des Kraftfahrzeuges abzubilden.
In einer alternativen Ausgestaltung eines Beleuchtungsmoduls 5" als Abwandlung des Beleuchtungsmoduls 5 ist anstelle des Aktors A1 ein Aktor A1' zur Auslenkung der Beleuchtungslinse 53" vorgesehen. Durch die Bewegung der Beleuchtungslinse 53" mittels des Aktors A1' kann anstelle des Kühlkörpers 535 ein geringer dimensionierten Kühlkörper 535` verwendet werden.
Ein Kühlkörper im Sinne dieser Offenbarung weist insbesondere Kühlrippen auf.
Im Zuge der Herstellung des vorgenannten Scheinwerfers oder Fahrzeugscheinwerfer 10s bzw. des Beleuchtungsmoduls 5 werden die Aktoren A1 und A2 dadurch kalibriert, dass mittels des Beleuchtungsmoduls 5 bzw. mittels des Objektivs 50 ein Testbild auf eine Referenzfläche 81 gemäß 6 projiziert wird. Das Muster zur Ansteuerung des Beleuchtungsmoduls 5 kann zusammen mit einem korrespondierenden Soll-Bild oder einem Soll-Gradienten in einer Datenbasis 83 abgelegt und durch ein Prüfmodul 84 auslesbar sein. Das Prüfmodul 84 steuert das Beleuchtungsmodul 5 entsprechend an. Es kann eine Kamera 82 vorgesehen sein, die das Testbild aufnimmt und ein entsprechendes Ausgangssignal dem Prüfmodul 84 zuführt. Das Prüfmodul 84 gleicht das Testbild und das Soll-Bild und/oder einen aus dem Testbild ermittelten Gradienten mit einem Soll-Gradienten ab. Statt der Kamera 82 und der korrespondierenden Teilfunktionalität des Prüfmoduls 84 kann auch ein Bediener den Abgleich vornehmen. Die Aktoren A1 und A2 werden kalibriert bis das Testbild (zumindest in einem zulässigen Toleranzbereich) dem korrespondierenden Soll-Bild entspricht.
7A zeigt ein gegenüber dem Beleuchtungsmodul 5 abgewandeltes Beleuchtungsmodul 5' (mit einem gegenüber dem Objektiv 50 abgewandelten Objektiv 50'). Dabei ist der Aktor A2 derart angeordnet, dass er die zweite Objektivlinse 52 oszillierend in der Orientierung y bewegt.
In einer alternativen Ausgestaltung eines Beleuchtungsmoduls 5''' als Abwandlung des Beleuchtungsmoduls 5' ist anstelle des Aktors A1 ein Aktor A1' zur Auslenkung der Beleuchtungslinse 53'' vorgesehen. Durch die Bewegung der Beleuchtungslinse 53'' mittels des Aktors A1' kann anstelle des Kühlkörpers 535 ein geringer dimensionierten Kühlkörper 535` verwendet werden.
8 zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel für ein Beleuchtungsmodul 5A (mit einem Objektiv 50A) zur Verwendung anstelle des Beleuchtungsmoduls 5. Das Beleuchtungsmodul 5A weist ein Objektiv 50A auf, das mehrere Objektivlinsen 32, 33, 34, 35 und einen Linsenkörper 360 umfasst. Das Objektiv 50 A weist eine lichtaustrittsseitige Objektivlinse 32 auf. Von der Lichtaustrittsseite gesehen hinter der Objektivlinse 32 ist eine Objektivlinse 33 angeordnet. Zwischen der Objektivlinse 32 und der Objektivlinse 33 ist eine Blende angeordnet, deren Öffnung mit Bezugszeichen 31 bezeichnet ist. Hinter der Objektivlinse 33 ist eine Objektivlinse 34 angeordnet. Hinter der Objektivlinse 34 ist eine Objektivlinse 35 angeordnet, und hinter der Objektivlinse 35 ist eine Beleuchtungslinse 36 angeordnet, die einen Linsenkörper 360 und auf der der Lichtaustrittsrichtung abgewandten Seite des Linsenkörpers 360 eine Beleuchtungsanordnung 361 umfasst. Die Beleuchtungsanordnung 361 kann eine der Beleuchtungsmatrix 534 entsprechende Lichtquelle sein alternativ jedoch auch aus einer Vielzahl von OLEDs und/oder PLEDs und/oder SSLs aufgebaut sein. Dem Beleuchtungsmodul 5A bzw. dem Objektiv 50A ist ein nicht näher dargestellter Kühlkörper zugeordnet, der wie der Kühlkörper 535 ausgestaltet sein kann. Zudem kann der Linsenkörper 360 eine Entspiegelung entsprechend der Entspiegelung 533 gemäß 5A aufweisen. Das Objektiv 50A kann alternativ auch mehr als 4 oder weniger als 4 Objektivlinsen aufweisen. Die Objektivlinsen und/oder der Linsenkörper können aus Glas oder Kunststoff oder aus Glas und Kunststoff gefertigt sein.
Bei dem Objektiv 50A ist vorgesehen, dass die Objektivlinse 33 mittels eines Aktors A3 oszillierend in Orientierung x oder in Orientierung z bewegt wird. Zudem ist vorgesehen, dass die Öffnung 31 der Blende mittels eines Aktors A4 oszillierend in Orientierung y oder in Orientierung z bewegt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Öffnung 31 der Blende dabei mittels des Aktors A4 verformbar sein.
9 zeigt als weiteres alternatives Ausführungsbeispiel ein Beleuchtungsmodul 5B zur Verwendung anstelle des Beleuchtungsmoduls 5 bzw. anstelle des Beleuchtungsmoduls 5' bzw. anstelle des Beleuchtungsmoduls 5A. Das Beleuchtungsmodul 5B weist ein Objektiv 50B auf, das mehrere Objektivlinsen 42, 43, 44 und einen Linsenkörper 460 umfasst. Das Objektiv 50B weist eine lichtaustrittsseitige Objektivlinse 42 auf. Von der Lichtaustrittsseite gesehen hinter der Objektivlinse 42 ist eine Objektivlinse 43 angeordnet. Hinter der Objektivlinse 43 ist eine Objektivlinse 44 angeordnet. Zwischen der Objektivlinse 43 und der Objektivlinse 44 ist eine Blende angeordnet, deren Öffnung mit Bezugszeichen 41 bezeichnet ist. Hinter der Objektivlinse 44 ist eine Beleuchtungslinse 46 angeordnet, die einen Linsenkörper 460 und auf der der Lichtaustrittsrichtung abgewandten Seite des Linsenkörpers 460 eine Beleuchtungsanordnung 461 umfasst. Die Beleuchtungsanordnung 461 kann eine der Beleuchtungsmatrix 534 entsprechende Lichtquelle sein alternativ jedoch auch aus einer Vielzahl von OLEDs und/oder PLEDs und/oder SSLs aufgebaut sein. Dem Beleuchtungsmodul 5B bzw. dem Objektiv 50B ist ein nicht näher dargestellter Kühlkörper zugeordnet, der wie der Kühlkörper 535 ausgestaltet sein kann. Zudem kann der Linsenkörper 460 eine Entspiegelung entsprechend der Entspiegelung 533 gemäß 5A aufweisen. Das Objektiv 50B kann alternativ auch mehr als 3 oder weniger als 3 Objektivlinsen aufweisen. Die Objektivlinsen und/oder der Linsenkörper können aus Glas oder Kunststoff oder aus Glas und Kunststoff gefertigt sein.
Bei dem Objektiv 50B ist vorgesehen, dass die Linse 43 mittels eines Aktors A3 oszillierend in Orientierung x oder in Orientierung z bewegt wird. Zudem ist in Abwandlung vorgesehen, dass der Linsenkörper 460 mittels eines Aktors A5 in Orientierung y oszillierend bewegt wird. Durch die oszillierende Bewegung des Aktors A5 kann der für die Lichtquelle vorgesehene und nicht näher dargestellte Kühlkörper für eine vergleichsweise geringere Kühlleistung ausgelegt sein.
In einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die als Beleuchtungsmatrix ausgestaltete Lichtquelle einer Beleuchtungsmatrix 534 oder einer Beleuchtungsanordnung 361 oder einer Beleuchtungsanordnung 461 nicht unmittelbar mit dem jeweiligen Linsenkörper 360, 460 bzw. 536 verbunden ist, sondern mit geringem Abstand (Luftspalt) beabstandet zu diesem angeordnet ist. Ein mögliches Ausführungsbeispiel zeigt 10 in Abwandlung an das Ausführungsbeispiel eines Beleuchtungsmoduls 5B gemäß 9 stellvertretend für entsprechende Abwandlungen der Beleuchtungsmodule 5, 5' oder 5A.
Dabei weist die Beleuchtungslinse 46 eine Beleuchtungsanordnung 461 und einen Linsenkörper 460 mit einem überstehenden Linsenrand 466 auf. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Linsenkörper 460 blankgepresst ist. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Abstand d1 entlang einer der optischen Achse 555 gemäß 5A entsprechenden optischen Achse, der die Erstreckung des Linsenrandes 466 des Linsenkörpers 460 bezeichnet, nicht bezüglich der Schwankungen eines Rohlings, der blank gepresst wird, um den Linsenkörper 460 zu erhalten, toleranzbehaftet ist. Volumenschwankungen eines entsprechenden Rohlings zum Blankpressen des Linsenkörpers 460 werden als Toleranz bzw. Schwankung im Abstand d2 vorgesehen.
Weiterhin kann die Beleuchtungsanordnung 461 einen Träger 4612 aufweisen, auf dem eine Beleuchtungsmatrix 4611 angeordnet ist. Die Beleuchtungsmatrix 4611 ist dabei auf dem Träger 4612 gefertigt worden. Im Anschluss wird der Träger 4612 mit dem überstehenden Rand 466 des Linsenkörpers 460 verbunden, z.B. verklebt. Dabei ist zwischen dem Träger 4612 bzw. der Beleuchtungsmatrix 4611 und der Lichteintrittsfläche 462 des Linsenkörpers 460 ein geringer Luftspalt 464 vorgesehen. Die Größe des Luftspalts 464 entspricht im Wesentlichen dem Abstand d1 verringert um die Ausdehnung der Beleuchtungsmatrix 4611. Dabei ist vorgesehen, dass die Beleuchtungslinse 46 bzw. der Linsenkörper 460 mittels eines Aktors A6 oszillierend in Orientierung x bewegt wird. Zudem kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungslinse 46 bzw. der Linsenkörper 460 mittels eines Aktors A7 oszillierend in Orientierung y bewegt wird.
11 zeigt die Beleuchtungslinse 46 in einer seitlichen Darstellung. Dabei bezeichnet Bezugszeichen 468 eine Aussparung im Linsenrand 466. In dieser Aussparung ist ein Staubfilterelement 469 angeordnet, das einen Gasaustausch zwischen dem Luftspalt 464 und der Umgebung der Beleuchtungslinse 46 erlaubt, jedoch Staubpartikel nicht in den Luftspalt 464 eindringen lässt. Ein entsprechender Filter kann z.B. eine Membran oder ein Keramikfilter sein.
12 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung einer Beleuchtungslinse 46' zum Ersatz der Beleuchtungslinse 46 gemäß 10 und 11. Dabei ist ein Träger 4612` vorgesehen, auf dem eine Beleuchtungsmatrix 4611 ` angeordnet ist. Der Träger 4612' und die Beleuchtungsmatrix 4611' bilden zusammen mit einem Aktor A8 eine Beleuchtungsanordnung 461'. Dabei ist vorgesehen, dass der Träger 4612' und damit die Beleuchtungsmatrix 4611' mittels des Aktors A8 oszillierend in Orientierung x bewegt wird. Der Träger 4612' kann dabei als Kühlkörper ausgestaltet sein und/oder einen Kühlkörper umfassen. Durch die oszillierende Bewegung des Aktors A8 kann der nicht näher dargestellte Kühlkörper des Trägers 4612` für eine vergleichsweise geringere Kühlleistung ausgelegt sein.
In weiterer Abwandlung zu der Ausgestaltung gemäß 10 weist ein Linsenkörper 460` gemäß 11 einen Linsenrand 466' auf, der gegenüber dem Linsenrand 466 des Linsenkörpers 460 dahingehend abgewandelt ist, dass er im Inneren eine Stufe aufweist, die durch eine Auflageschulter 463 und eine Zentrierfläche 465 gebildet wird. Auf der Auflageschulter 463 ist eine Dichtung 467 vorgesehen, auf der der Träger 4612` auf der Auflageschulter 463 aufliegt. Zwischen der mit Bezugszeichen 462' bezeichneten Lichteintrittsfläche des Linsenkörpers 460' und der Beleuchtungsmatrix 4611' ist ein Luftspalt 464` vorgesehen. Dieser Luftspalt 464` weist eine der Aussparung 468 gemäß 10 entsprechende Aussparung auf, die mittels eines dem Staubfilterelement 469 entsprechendem Staubfilterelement gemäß 11 abgedichtet ist.
13 zeigt einen Scheinwerfer oder Fahrzeugscheinwerfer 210 mit einem optischen System 211 umfassend eine als Beleuchtungsmatrix 216 ausgestaltete Lichtquelle, eine als erste Objektivlinse ausgestaltete Linse 213 und eine Blende, deren Öffnung mit Bezugszeichen 214 bezeichnet ist. Die optische Achse des Fahrzeugscheinwerfers ist mit Bezugszeichen 224 bezeichnet. Die Linse 213 umfasst eine optische wirksame Lichtaustrittsfläche 217 und eine optisch wirksame Lichteintrittsfläche 218. Durch die optische wirksame Lichteintrittsfläche 218 kann von der Beleuchtungsmatrix 216 abgestrahltes Licht in die Linse 213 gelangen und durch die Lichtaustrittsfläche 217 dies Linse 213 wieder verlassen. Das von der Linse 213 durch die Lichtaustrittsfläche 213 abgestrahlte Licht wird dann durch die Öffnung 214 einer nicht näher dargestellten Blende gebündelt, um als nicht näher dargestelltes Beleuchtungsmuster eine Abbildung des Scheinwerfers oder Fahrzeugscheinwerfers 210 zu erzeugen. Alternativ kann das optische System weitere Linsen und/oder weitere Blenden umfassen. Die Linsen sind dabei aus Glas oder aus Kunststoff oder aus Glas und Kunststoff gefertigt. Der Scheinwerfer oder Fahrzeugscheinwerfer 210 umfasst weitere Elemente wie ein Gehäuse, Halterungen und Befestigungen, die nicht näher dargestellt sind. Zudem ist der Scheinwerfer oder Fahrzeugscheinwerfer 210 wie der Scheinwerfer oder Fahrzeugscheinwerfer 10 mit einer nicht näher dargestellten Steuerung verbunden, die wie die Steuerung 3 gemäß 2 ausgestaltet sein kann und mit entsprechenden Signalen eines Diagnosemoduls, einer Dateineingabe zur Erfüllung gesetzlicher Vorschriften, eines Infotainmentsystems und/oder der Umgebungssensorik bespeisbar ist.
Die als erste Objektivlinse ausgestaltete Linse 213 ist mittels eines Aktors A11 oszillierend und/oder periodisch bewegbar. Die als Objektivlinse ausgestaltete Linse 213 bildet damit ein Objektiv im Sinne der Ansprüche, das mittels des Aktors A11 oszillierend bewegbar ist.
Die Beleuchtungsmatrix 216 ist mittels eines (y-orientierten) Aktors A9 oszillierend in y-Orientierung und mittels eines (x-orientierten) Aktors A10 oszillierend in x-Orientierung bewegbar. Die Aktoren A9 und A10 sind datentechnisch mit der nicht näher dargestellten Steuerung verbunden. Die Beleuchtungsmatrix 216 ist in 14 ausschnittsweise schematisch dargestellt, wobei Bezugszeichen PX11, PX12, PX13, PX14, PX21, PX22, PX23, PX24, PX31, PX32, PX33, PX34, PX41, PX42, PX43 und PX44 individuell ansteuerbare Beleuchtungspixel der Beleuchtungsmatrix 216 bezeichnen.
In einer Ausgestaltung soll durch die oszillierende Bewegung der Beleuchtungsmatrix 216 erreicht werden, dass die Abstände zwischen den Beleuchtungspixeln (kaum) mit dem menschlichen Auge wahrnehmbar sind. Dazu wird der (y-orientierte) Aktor A9 derart angesteuert, dass die Amplitude der mittels des Aktors A9 erzeugten periodischen Bewegung der Beleuchtungsmatrix 216 zumindest ΔPXy/2, insbesondere zumindest ΔPXy) beträgt. Zudem wird der wird der (x-orientierte) Aktor A10 derart angesteuert, dass die Amplitude der mittels des Aktors A10 erzeugten periodischen Bewegung der Beleuchtungsmatrix 216 zumindest ΔPXx/2, insbesondere zumindest ΔPXx beträgt. Dabei bezeichnet ΔPXx den bzw. einen Abstand zweier Beleuchtungspixel in x-Orientierung und ΔPXy den bzw. einen Abstand zweier Beleuchtungspixel in y-Orientierung. Die Frequenz der Oszillation wird dabei so gewählt, dass die Oszillation nicht als eigenständige Bewegung im Beleuchtungsmuster wahrgenommen werden kann, also beispielsweise größer als 25 Hz.
Erkennt das Diagnosemodul DIA, dass ein Beleuchtungspixel ausgefallen ist, so wird die durch die Aktoren A9 und A10 erzeugte periodische Bewegung der Beleuchtungsmatrix 216 entsprechend angepasst. Ist beispielsweise erkannt worden, dass das Beleuchtungspixel PX22 ausgefallen ist, so werden die Aktoren A9 und A10 derart angesteuert, dass die Beleuchtungsmatrix derart periodisch bewegt wird, dass ein defektes Beleuchtungspixel für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist. Die Amplitude der periodischen Auslenkung beträgt zumindest (KLx+ΔPXx)/2 und/oder zumindest (KLy+ΔPXy)/2, insbesondere zumindest (KLx+ΔPXx) bzw. zumindest (KLy+ΔPXy). Dabei bezeichnet KLx die bzw. eine Kantenlänge eines Beleuchtungspixels in x-Orientierung, KLy die bzw. eine Kantenlänge eines Beleuchtungspixels in y-Orientierung, ΔPXx den bzw. einen Abstand zweier Beleuchtungspixel in x-Orientierung und ΔPXy den bzw. einen Abstand zweier Beleuchtungspixel in y-Orientierung. Zudem wird die Lichtleistung INT der Beleuchtungspixel PX12, PX21, PX23 und PX32 um 10 % bis 15 % erhöht.
In einer anderen Ausgestaltung kann die Amplitude der Aktoren A9 und/oder A10 derart gewählt werden, dass einzelne Beleuchtungspixel der Beleuchtungsmatrix an räumlich getrennten Stellen im Beleuchtungsmuster erscheinen, so dass eine virtuelle Erhöhung der Anzahl der abgebildeten Beleuchtungspixel erreichbar ist.
In einer anderen Ausgestaltung kann die Amplitude der periodischen Bewegung aber auch das 0,1 bis das 10 fache der Kantenlänge KLx eines Beleuchtungspixels in x-Orientierung betragen und oder das das 0,1 bis das 10 fache der Kantenlänge KLy eines Beleuchtungspixels in y-Orientierung betragen.
In einer anderen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass Gruppen von Beleuchtungspixeln der Beleuchtungsmatrix individuell mittels eines nicht näher dargestellten Aktors oszillierend in Orientierung x und/oder in Orientierung y bewegbar sind. Hierzu wird beispielsweise gemäß 14 eine erste Gruppe umfassend die Beleuchtungspixel PX11, PX12, PX13 und PX14, PX21, PX22, PX23 und PX24 mit einer ersten Amplitude mittels eines ersten Aktors und eine zweite Gruppe umfassend die Beleuchtungspixel PX31, PX32, PX33, PX34, PX41, PX42, PX43, PX44 mit einer zweiten Amplitude mittels eines zweiten Aktors oszillierend bewegt. Dabei werden mittels der Steuerung die Intensitäten der Beleuchtungspixel der ersten Gruppe von Beleuchtungspixeln und der zweiten Gruppe von Beleuchtungspixeln derart aufeinander abgestimmt, dass beispielsweise der Punkt des Ausrufezeichens gemäß 4B abbildbar ist.
In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Abstand zweier Beleuchtungspixel größer ist als die Ausdehnung der beiden Beleuchtungspixel. Auf diese Weise kann die thermische Belastung der Beleuchtungsmatrix verringert werden.
15 zeigt einen Ausschnitt aus einer Beleuchtungsmatrix, wie beispielsweise der Beleuchtungsmatrix 534, 4611 oder 4611'. Der Ausschnitt zeigt 8 übereinanderliegende Beleuchtungspixel, die links in der 15 als Säule mit 8 Kästchen abgebildet sind. Das virtuelle Raster umfasst regelmäßig angeordnete Rasterelemente, die durch kleine waagrechte Striche implementiert sind, die zwischen dem Ausschnitt der Beleuchtungsmatrix und dem Beleuchtungsmuster, das eine Hell-Dunkel-Grenze mit einem Gradienten abbildet, dargestellt sind.
Das betrachtete Beleuchtungspixel hat einen stärker gezeichneten Rand. Das betrachtete Beleuchtungspixel ist mittels mindestens eines der Aktoren Ax, Ay oder Az derart verschiebbar, dass es entlang des Zeitstrahls, symbolisiert durch den Pfeil mit der Beschriftung „time“ von unten in 15 nach oben in 15 bewegbar ist. Das Beleuchtungspixel mit dem stärker gezeichneten Rand legt also innerhalb einer bestimmten Zeitdauer einen bestimmten Weg entlang einer Geraden zurück, der annähernd der Länge von 8 Beleuchtungspixeln entspricht. Zudem ist das betrachtete Beleuchtungspixel ein- und ausschaltbar, wobei es im eingeschalteten Zustand Licht einer vorgegebenen Helligkeit und/oder Intensität abstrahlt.
In der Fläche des umrandeten betrachteten Beleuchtungspixels markiert eine weiße Füllung den ersten Anteil einer Zeitdauer, in der das Beleuchtungspixel eingeschaltet ist, und die schwarze Füllung den zweiten Anteil einer Zeitdauer, in der das Beleuchtungspixel ausgeschaltet ist. Der erste Anteil der Zeitdauer und der zweite Anteil der Zeitdauer ergeben in Summe zusammen eine bestimmte Zeitdauer. Diese bestimmte Zeitdauer ist die Zeitdauer, in der das betrachtete Beleuchtungspixel einen bestimmtes virtuelles Rasterelement überlappt.
Durch die Überlagerung einer Vielzahl einzelner Beleuchtungspixel mit virtuellen Rasterelementen in gleicher Weise wie für ein ausgewähltes Beleuchtungspixel in 15 gezeigt ist ein Beleuchtungsmuster darstellbar, das eine Hell-Dunkel-Grenze (HDG) mit einem relativ kleinen Gradienten aufweist, die rechts in 15 dargestellt ist. Der Fahrzeugscheinwerfer befindet sich also im Beleuchtungsmodus.
16 zeigt einen schematischen Ablauf zum Betrieb eines Fahrzeugscheinwerfers 10, der sich im eingeschalteten Zustand in zwei verschiedenen Modi befinden kann, dem Beleuchtungsmodus und dem Informationsmodus. Es erfolgt zunächst eine Abfrage 21, ob der Fahrzeugscheinwerfer 10 eingestellt werden soll. Soll dies erfolgen, so wird in einem Schritt 22 der Fahrzeugscheinwerfer 10 in den Beleuchtungsmodus versetzt. Hierzu wird eine Oszillation der den Strahlengang des erzeugten Lichtes beeinflussenden optischen Elemente (beispielsweise eine Linse und/oder ein Reflektor) und/oder der als Beleuchtungsmatrix ausgebildeten Lichtquelle gestartet und gleichzeitig die Lichtquelle zur Erzeugung eines Beleuchtungsmusters eingeschaltet. Das Beleuchtungsmuster ist beispielsweise eine Hell-Dunkel-Grenze mit einem Gradienten, wie es in 4 dargestellt ist. Es folgt eine Abfrage 23, ob der Wechsel vom Beleuchtungsmodus in den Informationsmodus gewünscht ist. Soll dies erfolgen, folgt in einem Schritt 24 das Ausschalten der Beleuchtungspixel, die die Information betreffen und das Ausschalten der Oszillation der den Strahlengang des Licht beeinflussenden optischen Elemente. Der Fahrzeugscheinwerfer 10 befindet sich nun im Informationsmodus. Die Beleuchtungspixel, die die Information betreffen, sind beispielsweise eine erste Gruppe von Beleuchtungspixeln, die als Gruppe dazu vorgesehen sind, ein „!“ auf die Straße zu projizieren oder beispielsweise eine zweite Gruppe von Beleuchtungspixeln, die als Gruppe dazu vorgesehen sind, eine „80“ auf die Straße zu projizieren, siehe 4B und 4A. Es folgt eine Abfrage 25, ob der Informationsmodus beendet werden soll. Soll der Informationsmodus beendet werden, so folgt der Abfrage 25 ein Schritt 26, in dem das Ausschalten der Beleuchtungspixel beendet wird, die die abgebildete Information betreffen. Dem Schritt 26 folgt der Schritt 22. Das beschriebene Verfahren verschlechtert für eine kurze Zeitdauer die Qualität der Hell-Dunkel-Grenze zu Gunsten einer kontrastreicheren Abbildung einer Information.
Alternativ zu dem in 16 beschriebenen Betrieb des Fahrzeugscheinwerfers 10 mit zwei Modi kann der Fahrzeugscheinwerfer 10 auch derart betrieben werden, dass er mehr als zwei Modi annehmen kann.
Die Elemente in den Figuren sind unter Berücksichtigung von Einfachheit und Klarheit und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. So sind z.B. die Größenordnungen einiger Elemente übertrieben gegenüber anderen Elementen dargestellt, um das Verständnis der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
Gemäß der vorstehenden Offenbarung können Gruppen von Beleuchtungspixeln einer Beleuchtungsmatrix mittels Aktoren oszillierend und/oder periodische bewegbar sein und/oder gleichzeitig kann mindestens eine Objektivlinse oder ein Objektiv mittels Aktoren oszillierend und/oder periodisch bewegbar sein und gleichzeitig kann eine Öffnung einer nicht näher dargestellten Blende mittels Aktoren verformbar und/oder periodisch und/oder oszillierend bewegbar sein. Durch die mittels der Aktoren herbeigeführten Bewegungen kann dabei ein gewünschtes Beleuchtungsmuster in Abhängigkeit von den der Steuerung 3 zugeführten Signalen auf der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug und/oder in der Umgebung des Kraftfahrzeuges abgebildet werden. Damit sind auch fehlerhafte Beleuchtungspixel kompensierbar, durch dunkle Bereiche zwischen den Beleuchtungspixeln erzeugbare Abbildungsfehler vermeidbar und eine virtuelle Vergrößerung der Anzahl der Beleuchtungspixel der Beleuchtungsmatrix möglich.
Die vorstehende Offenbarung ermöglicht die (situationsabhängige und/oder dynamische) Anpassung der Auflösung des Fahrzeugscheinwerfers, die Freischaltung bzw. Einschränkung von Funktionen des Fahrzeugscheinwerfers durch die Steuerung sowie die Kompensation von ausgefallenen Beleuchtungspixeln der als Beleuchtungsmatrix ausgestalteten Lichtquelle.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
3: Steuerung
5, 5', 5A, 5B: Beleuchtungsmodul
10: Fahrzeugscheinwerfer
Ax: x-orientierter Aktor
Ay: y-orientierter Aktor
Az: z-orientierter Aktor
DIA: Diagnosemodul
G*: Sollwert des Gradienten
INFO: Informationsmodul oder Infotainmentsystem
INT: Lichtintensität der Beleuchtungspixel
KLx: Kantenlänge eines Beleuchtungspixels in x-Orientierung
KLy: Kantenlänge eines Beleuchtungspixels in y-Orientierung
LEX: Dateneingabe zur Umsetzung gesetzlicher Vorschriften
OSZx: Steuersignal für x-orientierten Aktor
OSZy: Steuersignal für y-orientierten Aktor
OSZz: Steuersignal für z-orientierten Aktor
PX11, PX12: individuell ansteuerbares Beleuchtungspixel einer Beleuchtungsmatrix
PX13, PX14: individuell ansteuerbares Beleuchtungspixel einer Beleuchtungsmatrix
PX21, PX22: individuell ansteuerbares Beleuchtungspixel einer Beleuchtungsmatrix
PX23, PX24: individuell ansteuerbares Beleuchtungspixel einer Beleuchtungsmatrix
PX31, PX32: individuell ansteuerbares Beleuchtungspixel einer Beleuchtungsmatrix
PX33, PX34: individuell ansteuerbares Beleuchtungspixel einer Beleuchtungsmatrix
PX41, PX42: individuell ansteuerbares Beleuchtungspixel einer Beleuchtungsmatrix
PX43, PX44: individuell ansteuerbares Beleuchtungspixel einer Beleuchtungsmatrix
UG: Umgebungssensorik
ΔPXx: Abstand zweier Beleuchtungspixel in x-Orientierung
ΔPXy: Abstand zweier Beleuchtungspixel in y-Orientierung
31, 41: Öffnung einer Blende
32, 33, 34, 35, 42, 43, 44, 51, 52: Objektivlinse
36, 46, 46', 53: Beleuchtungslinse
463: Auflageschulter
464, 464': Luftspalt
465: Zentrierfläche
466, 466': Linsenrand
361, 461, 461': Beleuchtungsanordnung
4612, 4612': Träger
467: Dichtung
468: Aussparung
469: Staubfilterelement
50, 50', 50A, 50B: Objektiv
511, 521, 531: konvex gekrümmte Oberfläche
512, 522: Planfläche
516, 526: Linsenrand
533: Entspiegelung
534, 4611, 4611': Beleuchtungsmatrix
535: Kühlkörper
536, 360, 460, 460': Linsenkörper
555: optische Achse
81: Referenzfläche
82: Kamera
83: Datenbasis
84: Prüfmodul
A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8, A9, A10, A11: Aktor
D, d1, d2: Abstand
L5: Beleuchtungsmuster
L51: aufgeblendete Bereiche
L52: gedimmte Bereiche
L53: Kurvenlicht
210: Scheinwerfer
211: optisches System
213: erste Linse
214: Öffnung einer Blende
216: Beleuchtungsmatrix
217: Lichtaustrittsfläche
218: Lichteintrittsfläche
224: optische Achse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102020119939 A1 [0003, 0037]
US 2018/0283641 A1 [0004]
WO 2017/187765 A1 [0005]
DE 102021101279 A1 [0006]
DE 102019118981 A1 [0007]
WO 2009/109209 A1 [0026]
WO 2021/008647 A1 [0027]

Claims

Fahrzeugscheinwerfer (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (1), wobei der Fahrzeugscheinwerfer (10) eine Beleuchtungsmatrix (216) mit einer Vielzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren Beleuchtungspixeln zur Erzeugung eines (insbesondere zeitvarianten) Beleuchtungsmusters umfasst, wobei der Fahrzeugscheinwerfer (10) ein Objektiv zur Abbildung des Beleuchtungsmusters umfasst, und wobei das Objektiv zumindest eine Objektivlinse umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugscheinwerfer (10) - zumindest einen x-orientierten Aktor zur periodischen Auslenkung der Beleuchtungsmatrix und/oder des Objektivs und/oder eines Teils des Objektivs und/oder einer Objektivlinse des Objektivs in x-Orientierung, und/oder - zumindest einen y-orientierten Aktor zur periodischen Auslenkung der Beleuchtungsmatrix und/oder des Objektivs und/oder eines Teils des Objektivs und/oder einer Objektivlinse des Objektivs in y-Orientierung und/oder - zumindest einen z-orientierten Aktor zur periodischen Auslenkung der Beleuchtungsmatrix und/oder des Objektivs und/oder eines Teils des Objektivs und/oder einer Objektivlinse des Objektivs in z-Orientierung, umfasst, wobei die z-Orientierung eine Orientierung parallel oder entlang einer optischen Achse des Objektivs ist, wobei eine x-Orientierung orthogonal zur z-Orientierung ausgerichtet ist oder eine orthogonal zur z-Orientierung ausgerichtete Komponente umfasst, wobei eine y-Orientierung orthogonal zur z-Orientierung ausgerichtet ist oder eine orthogonal zur z-Orientierung ausgerichtete Komponente umfasst, wobei die y-Orientierung zudem orthogonal zur x-Orientierung ausgerichtet ist oder eine orthogonal zur z-Orientierung ausgerichtete Komponente umfasst.
Fahrzeugscheinwerfer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsmatrix (216) mit einem x-orientierten Aktor und mit einem y-orientierten Aktor verbunden ist.
Beleuchtungslinse (46) für einen Scheinwerfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer (10), wobei die Beleuchtungslinse (46) einen Linsenkörper (460) aus transparentem Material mit zumindest einer Lichteintrittsfläche (462) und zumindest einer Lichtaustrittsfläche umfasst, wobei die Beleuchtungslinse (46) zudem eine Beleuchtungsanordnung (461) aufweist, die einen Träger (4612) umfasst, auf dem eine Beleuchtungsmatrix (4611) mit einer Vielzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren Beleuchtungspixeln angeordnet ist, wobei mittels der Beleuchtungsmatrix (4611) Licht in die Lichteintrittsfläche (462) des Linsenkörpers (460) einstrahlbar ist, das aus der Lichtaustrittsfläche des Linsenkörpers (460) austritt, wobei zwischen der Beleuchtungsmatrix (4611) und der Lichteintrittsfläche (462) des Linsenkörpers (460) ein Luftspalt (464) vorgesehen ist, wobei die Beleuchtungsmatrix mit dem Linsenkörper über - zumindest einen x-orientierten Aktor zur periodischen Auslenkung der Beleuchtungsmatrix und/oder des Trägers gegenüber dem Linsenkörper, und/oder - zumindest einen y-orientierten Aktor zur periodischen Auslenkung der Beleuchtungsmatrix und/oder des Trägers gegenüber dem Linsenkörper verbunden ist.
Beleuchtungslinse (46) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (464) gegenüber der Umgebung der Beleuchtungslinse (46) staubdicht aber nicht luftdicht abgedichtet ist.
Beleuchtungslinse (46) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (464) mittels eines Staubfilterelements (469) oder einer Membran gegenüber der Umgebung der Beleuchtungslinse (46) staubdicht aber nicht luftdicht abgedichtet ist.
Fahrzeugscheinwerfer (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Linsenkörper (460) der Beleuchtungslinse (48) nach Anspruch 3, 4 oder 5 zusammen mit zumindest einer ersten Objektivlinse (42) oder mit einer ersten Objektivlinse (42) und zumindest einer zweiten Objektivlinse (43) ein Objektiv (50B) zum Abbilden von mittels der Beleuchtungsmatrix (4611) emittiertem Licht umfasst.
Fahrzeugscheinwerfer (10) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die oder eine Objektivlinse mit einem x-orientierten Aktor verbunden ist.
Fahrzeugscheinwerfer (10) nach einem der Ansprüche 1, 2, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die oder eine Objektivlinse mit einem y-orientierten Aktor verbunden ist.
Fahrzeugscheinwerfer (10) nach einem der Ansprüche 1, 2, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die oder eine Objektivlinse mit einem z-orientierten Aktor verbunden ist.
Kraftfahrzeug (1), dadurch gekennzeichnet, dass es einen Fahrzeugscheinwerfer (10) nach einem der Ansprüche 1, 2, 6, 7, 8 oder 9 aufweist.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) Umgebungssensorik (2) zur Erfassung von Signalen von der Umgebung des Kraftfahrzeuges (1) umfasst, wobei die Umgebungssensorik (2) datentechnisch mit dem Fahrzeugscheinwerfer (10) derart verbunden ist, dass die mittels des Fahrzeugscheinwerfers (10) abgestrahlte Lichtverteilung abhängig von Ausgangssignalen der Umgebungssensorik (2), beispielsweise einer auf die Umgebung vor dem Kraftfahrzeug gerichteten Kamera, ist.
Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugscheinwerfers nach einem der Ansprüche 1, 2, 6, 7, 8 oder 9, bei dem der Fahrzeugscheinwerfer mit einer Steuerung verbunden ist, wobei mittels der Steuerung die Beleuchtungsmatrix und/oder zumindest ein Teil des Objektivs derart periodisch ausgelenkt werden, dass der Fahrzeugscheinwerfer ein vorgegebenes Beleuchtungsmuster erzeugt.
Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges nach Anspruch 10 oder 11, bei dem das Kraftfahrzeug eine mit der Umgebungssensorik verbundene Steuerung aufweist, wobei in Abhängigkeit von Signalen der Umgebungssensorik mittels der Steuerung die Beleuchtungsmatrix und/oder zumindest ein Teil des Objektivs derart periodisch ausgelenkt werden, dass der Fahrzeugscheinwerfer ein vorgegebenes Beleuchtungsmuster erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, ein x-orientierter oder y-orientierter Aktor die Beleuchtungsmatrix derart periodisch bewegt, dass ein Abstand zwischen zwei Beleuchtungspixeln für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist.
Verfahren nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, ein x-orientierter und/oder ein y-orientierter Aktor die Beleuchtungsmatrix derart periodisch bewegt, dass ein defektes Beleuchtungspixel für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität der Lichtleistung und/oder die Dauer der Lichtabgabe eines Beleuchtungspixels von einem vorgegebenen Sollwert eines Gradienten abhängig ist sowie der Position des Beleuchtungspixels.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des Gradienten mittels oszillierender Bewegung einer eine Vielzahl von Beleuchtungspixeln umfassenden Beleuchtungsmatrix wird basierend auf einem virtuellen Raster, das eine Vielzahl von virtuellen Rasterelementen umfasst, die Intensität der Lichtabgabe eines Beleuchtungspixels und/oder die Einschaltdauer des Beleuchtungspixels in Abhängigkeit des Sollwerts der Lichtintensität eines virtuellen Rasterelements und der zeitlichen Dauer der räumlichen Überlappung des Beleuchtungspixels und des virtuellen Rasterelements eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beleuchtungsmodus mit einem ersten Gradienten und ein Informationsmodus mit einem zweiten Gradienten vorgesehen ist, wobei zwischen dem Beleuchtungsmodus und dem Informationsmodus gewechselt werden kann, wobei im Informationsmodus Information auf die Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug projiziert wird.
Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeuges, bei dem ein Fahrzeugscheinwerfer nach einem der Ansprüche 1, 2, 6, 7, 8 oder 9 hergestellt und in das Kraftfahrzeug zur Ausleuchtung eines Bereichs vor dem Kraftfahrzeug integriert wird.