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DE10301829A1 - Headlamp for motor vehicles transmits light in a near-infrared range with a source of light radiating in a visible range except in the infrared range with a filter transparent in the infrared range - Google Patents

Headlamp for motor vehicles transmits light in a near-infrared range with a source of light radiating in a visible range except in the infrared range with a filter transparent in the infrared range Download PDF

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DE10301829A1
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Ulrich Seger
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Henning Hogrefe
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
Automotive Lighting Reutlingen GmbH
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Abstract

A filter's (6) transitional range extends from an infrared range into a red spectral range for a visible area. Further spectral portions of the visible range are transmitted as subdued. A halogen filament lamp (1) is located in a reflector (2) so that rays (5) bundled with power by a lens (4) are emitted from a headlamp.

Description

Stand der TechnikState of technology

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Fahrzeuge, der Licht im nahen Infrarotbereich aussendet und eine Lichtquelle, die außer im Infrarotbereich auch im sichtbaren Bereich strahlt, und ein im Infrarotbereich durchlässiges Filter aufweist.The invention relates to a headlight for vehicles, the light emits in the near infrared range and a light source, the except in the infrared range also radiates in the visible range, and one in the infrared range permeable Has filter.

Aus DE 40 32 927 C2 ist es bekannt, den Raum vor einem Fahrzeug zur Unterstützung der Sicht im Dunklen mit Infrarot-Strahlung auszuleuchten und den damit ausgeleuchteten Bereich mit einer Kamera zu erfassen. Dabei wird der nahe Infrarotbereich ausgenutzt, weil dafür geeignete Bildsensoren zur Verfügung stehen. Die dazu verwendeten Lichtquellen weisen jedoch ein Strahlungsmaximum im nahen Infrarotbereich auf.Out DE 40 32 927 C2 It is known to illuminate the space in front of a vehicle to support the view in the dark with infrared radiation and to capture the area illuminated with a camera. The near infrared range is used because suitable image sensors are available. However, the light sources used for this have a radiation maximum in the near infrared range.

Es ist deshalb bei den bekannten Scheinwerfern zur Beleuchtung im nahen Infrarotbereich eine Filterung vorgesehen, welche die Aussendung von sichtbarem Licht unterbindet. Wegen einer möglichen Verwechslung mit Rücklichtern ist ein roter Eindruck von Scheinwerfern an der Frontseite des Fahrzeugs zu vermeiden, was auch in einschlägigen gesetzlichen Bestimmungen geregelt ist.It is therefore in the known Filtering for headlights for lighting in the near infrared range provided, which prevents the emission of visible light. Because of a possible confusion with taillights is a red impression of headlights on the front of the vehicle too avoid what is also in relevant legal provisions is regulated.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Scheinwerfer zur Ausstrahlung von Strahlung im nahen Infrarotbereich vorzuschlagen, der die spektrale Empfindlichkeit von Bildsensoren möglichst gut ausnutzt und dabei keinen roten Farbeindruck hervorruft.Object of the present invention is a spotlight to emit radiation in the near Propose infrared range that the spectral sensitivity from image sensors as well as possible exploited and does not produce a red color impression.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Übergangsbereich des Filters vom Infrarotbereich in den roten Spektralbereich des sichtbaren Bereichs hineinreicht und dass weitere Spektralanteile des sichtbaren Bereichs gedämpft ausgesendet werden.The object is achieved in that a transition area of the filter from the infrared to the red spectral range of the visible Range extends and that further spectral components of the visible Range is transmitted in a subdued manner become.

Der erfindungsgemäße Scheinwerfer hat den Vorteil, dass die Intensität der Infrarotstrahlung in dem jeweiligen Spektralbereich, in welchem der Bildsensor noch relativ hoch empfindlich ist, von dem Filter weitgehend ungedämpft ist und dass trotzdem kein roter Farbeindruck der Scheinwerfer entsteht. Dabei können Filter verwendet werden, welche keine extrem steilen Kanten aufweisen und entsprechend teuer sind. Vorzugsweise eignen sich Interferenzfilter.The headlight according to the invention has the advantage that the intensity the infrared radiation in the respective spectral range in which the image sensor is still relatively highly sensitive to the filter largely undamped and that there is still no red color impression of the headlights. there can Filters are used which have no extremely steep edges and are accordingly expensive. Interference filters are preferably suitable.

Die Ausführungen der Erfindung im Einzelnen sowie deren Weiterbildungen hängen unter anderem davon ab, in welchem Umfang das Filter sichtbares Licht im roten Spektralbereich durchlässt und welche Anforderungen an die Farbe und Strahlungsleistung des insgesamt durchgelassenen sichtbaren Lichts gestellt werden.The details of the invention as well as their further education depend among other things, to what extent the filter is visible Allows light in the red spectral range and what requirements the color and radiant power of the total let through visible light.

Das Filter kann derart ausgestaltet sein, dass der Rotanteil durch andere Farbanteile ausgeglichen wird. Dazu ist bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Scheinwerfers vorgesehen, dass das Filter die Charakteristik einer Bandsperre aufweist, wobei der kurzwellige Durchlassbereich in den kurzwelligen Bereich des sichtbaren Lichts (violett/blau) hineinreicht. Diese Weiterbildung kann derart ausgestaltet sein, dass das Filter zusätzlich im Grünbereich durchlässig ist.The filter can be designed in this way be that the red component is balanced by other color components. This is in a further development of the headlight according to the invention provided that the filter has the characteristics of a bandstop has, the short-wave pass band in the short-wave region visible light (violet / blue). This training can be designed in such a way that the filter in addition Green area is permeable.

Zur Kompensation des Rotanteils mit dem Resultat eines weißen Farbeindrucks ist bei einer anderen Weiterbildung vorgesehen, dass die weiteren Spektralanteile oder das Filter zyanfarben sind.To compensate for the red component with the result of a white In another development, the color impression is provided for the other spectral components or the filter are cyan.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die weiteren Spektralanteile durch Umgehung des Filters ausgesendet werden. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Filter nicht die gesamte Fläche des optischen Strahlenganges abdeckt.Another advantageous embodiment the invention is that the further spectral components by Bypassing the filter. It is preferred provided that the filter does not cover the entire area of the optical beam path covers.

Zur Ausleuchtung eines Fernlichtbereichs mit Hilfe Infrarotstrahlung eignen sich insbesondere sogenannte Projektions-Scheinwerfer, bei denen ähnlich einem Projektor ein Parabolspiegel und eine Linse als Objektiv vorgesehen sind. Bei einer durch JP-2000348513 A bekannt gewordenen Ausbildung eines derartigen Scheinwerfers ist das Filter zwischen dem Parabolspiegel und der Linse vorgesehen. Dort werden jedoch wegen des großen Öffnungswinkels des Strahlenganges verschiedene Durchtrittswinkel auftreten, was eine Verschiebung der Filterkennlinie in den Randbereichen des Strahlenganges gegenüber der Mitte verursacht.For illuminating a high beam area with Infrared radiation is particularly suitable for so-called projection headlights, similar to those a projector a parabolic mirror and a lens provided as an objective are. In the case of a training of a known from JP-2000348513 A. Such a headlamp is the filter between the parabolic mirror and the lens. There, however, because of the large opening angle different beam angles occur in the beam path, what a shift of the filter characteristic in the edge areas of the beam path across from the middle caused.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist bei einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Scheinwerfers vorgesehen, dass das Filter vor dem Scheinwerfer angeordnet ist. An dieser Stelle sind die Rand- und Mittelstrahlen des gesamten Strahlenbündels nahezu parallel.To avoid this disadvantage, is in another development of the headlamp according to the invention provided that the filter is arranged in front of the headlight. At this point, the marginal and central rays of the whole beam almost parallel.

Je nach Voraussetzungen im Eizelnen kann der erfindungsgemäße Scheinwerfer auch derart ausgebildet sein, dass das Filter auf einer Grenzfläche der Linse angeordnet ist oder auf dem Spiegel oder auf dem Außenglas des Scheinwerfers aufgebracht ist.Depending on the requirements in the egg can the headlight according to the invention also be designed such that the filter on an interface of the Lens is arranged or on the mirror or on the outer glass the headlight is applied.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:Embodiments of the invention are shown in the drawing using several figures and in the description below explained. It shows:

1 schematisch die Darstellung eines Infrarotscheinwerfers, 1 schematic representation of an infrared headlight,

2 verschiedene Kennlinien zur Erläuterung der Erfindung, 2 different characteristics to explain the invention,

3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß angewandten Filterkennlinie und 3 a first embodiment of a filter characteristic applied according to the invention and

4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Filterkennlinie. 4 a second embodiment of a Filter characteristic.

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription of the embodiments

Die 1 und 2 stellen die wesentlichen Teile eines Scheinwerfers dar, der als sogenannter Projektions-Scheinwerfer ausgeführt ist. Eine Halogen-Glühlampe 1 befindet sich in einem Reflektor 2 derart, dass von der Linse 4 stark gebündelte Strahlung 5 aus dem Scheinwerfer austritt. Ein Filter 6 lässt Strahlung im nahen Infrarotbereich durch, während sichtbares Licht von dem Filter 6 unterdrückt werden soll.The 1 and 2 represent the essential parts of a headlamp, which is designed as a so-called projection headlamp. A halogen light bulb 1 is in a reflector 2 such that from the lens 4 highly concentrated radiation 5 emerges from the headlight. A filter 6 transmits radiation in the near infrared range, while visible light from the filter 6 should be suppressed.

2 zeigt verschiedene Kennlinien, deren Erläuterung zum Verständnis der Erfindung beiträgt. Und zwar sind in Abhängigkeit von der Wellenlänge Lambda relative Werte der menschlichen Augenempfindlichkeit 11, der Empfindlichkeit eines gebräuchlichen Bildsensors 12, die spektrale Verteilung 13 des Lichtes einer Halogen-Glühlampe und eine Filterkennlinie 14 dargestellt. Die Filterkennlinie 14 weist Idealerweise eine extrem steile Kante 15 auf. 2 shows various characteristics, the explanation of which contributes to the understanding of the invention. Depending on the wavelength, lambda are relative values of human eye sensitivity 11 , the sensitivity of a common image sensor 12 , the spectral distribution 13 the light of a halogen light bulb and a filter characteristic 14 shown. The filter characteristic 14 ideally has an extremely steep edge 15 on.

Die Qualität des auf einem Bildschirm dargestellten Signals wird unter anderem von der Intensität der Glühlampe, der Empfindlichkeit des Bildsensors und der Transmission des Filters bestimmt. Aufgrund des Maximums der Empfindlichkeit des Bildsensors bei sichtbarer Strahlung soll vom IR-Scheinwerfer ein möglichst nahe am sichtbaren Bereich liegender Infrarotbereich ausgesendet werden. Dies ist jedoch dadurch begrenzt, dass rot erscheinende Lichter an der Fahrzeugfront gesetzlich verboten sind. Außerdem sind Filter mit einer sehr steilen Kante 15 aufwendig in der Herstellung und entsprechend teuer.The quality of the signal displayed on a screen is determined, among other things, by the intensity of the incandescent lamp, the sensitivity of the image sensor and the transmission of the filter. Due to the maximum sensitivity of the image sensor to visible radiation, the infrared headlight should emit an infrared range as close as possible to the visible range. However, this is limited by the fact that red lights on the front of the vehicle are prohibited by law. They are also filters with a very steep edge 15 complex to manufacture and correspondingly expensive.

Das Filter, dessen Kennlinie 16 in 3 dargestellt ist, weist einen Übergangsbereich (Kante) 17 auf, der eine geringe Transmission im roten Spektralbereich zulässt. Es ist jedoch als Bandsperre ausgebildet, deren kurzwellige Bandgrenze 18 Licht im kurzwelligen sichtbaren Bereich, also im violetten bis blauen Bereich, hindurchlässt. Dadurch entsteht ein etwa weißer Eindruck.The filter, its characteristic 16 in 3 is shown, has a transition region (edge) 17 which allows a low transmission in the red spectral range. However, it is designed as a bandstop, its short-wave band limit 18 Allows light in the short-wave visible range, i.e. in the violet to blue range. This creates an approximately white impression.

Bei dem Filter, dessen Kennlinie in 4 dargestellt ist, liegt zusätzlich eine Transmission im grünen Spektralbereich 19 vor. Grün und Blau addieren sich zu Zyan, was eine Komplementärfarbe zu Rot ist, so dass sich in der Summe weißes Licht ergibt. Der gleiche Effekt, allerdings mit etwas geringerem Gesamtwirkungsgrad kann auch durch ein zyanfarbenes Filter erzielt werden.For the filter, the characteristic of which is in 4 is shown, there is also a transmission in the green spectral range 19 in front. Green and blue add up to cyan, which is a complementary color to red, resulting in white light. The same effect, but with a slightly lower overall efficiency, can also be achieved with a cyan filter.

Claims (11)

Scheinwerfer für Fahrzeuge, der Licht im nahen Infrarotbereich aussendet und eine Lichtquelle, die außer im Infrarotbereich auch im sichtbaren Bereich strahlt, und ein im Infrarotbereich durchlässiges Filter aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergangsbereich des Filters (6) vom Infrarotbereich in den roten Spektralbereich des sichtbaren Bereichs hineinreicht und dass weitere Spektralanteile des sichtbaren Bereichs gedämpft ausgesendet werden.Headlamp for vehicles which emits light in the near infrared range and has a light source which also radiates in the visible range in addition to the infrared range and a filter which is transparent in the infrared range, characterized in that a transition region of the filter ( 6 ) from the infrared range into the red spectral range of the visible range and that further spectral components of the visible range are emitted attenuated. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (6) die Charakteristik einer Bandsperre aufweist, wobei der kurzwellige Durchlassbereich in den kurzwelligen Bereich des sichtbaren Lichts (violett/blau) hineinreicht.Headlight according to claim 1, characterized in that the filter ( 6 ) has the characteristics of a band-stop filter, with the short-wave passband extending into the short-wave range of visible light (violet / blue). Scheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (6) zusätzlich im Grünbereich durchlässig ist.Headlight according to claim 2, characterized in that the filter ( 6 ) is also permeable in the green area. Scheinwerfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Spektralanteile zyanfarben sind.Headlight according to claim 3, characterized in that the other spectral components are cyan. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter zyanfarben ist.Headlight according to claim 1, characterized in that the filter is cyan. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Spektralanteile durch Umgehung des Filters (6) ausgesendet werden.Headlight according to claim 1, characterized in that the further spectral components by bypassing the filter ( 6 ) are sent out. Scheinwerfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (6) nicht die gesamte Fläche des optischen Strahlenganges abdeckt.Headlight according to claim 6, characterized in that the filter ( 6 ) does not cover the entire area of the optical beam path. Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (6) vor dem Scheinwerfer (1 bis 4) angeordnet ist.Headlight according to one of the preceding claims, characterized in that the filter ( 6 ) in front of the headlight ( 1 to 4 ) is arranged. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter auf einer Grenzfläche der Linse angeordnet ist.Headlight according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the filter is arranged on an interface of the lens. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter auf dem Spiegel des Scheinwerfers aufgebracht ist.Headlight according to one of claims 1 to 7, characterized in that the filter on the mirror of the headlight is applied. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter auf dem Außenglas des Scheinwerfers aufgebracht ist.Headlight according to one of claims 1 to 7, characterized in that the filter on the outer glass the headlight is applied.
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