DE102012022524A1 - Light module for headlight of vehicle, has diaphragm unit which is arranged by roller that is circumferentially provided in diaphragm edges, so that roller in contact with diaphragm edges in stationary-changed focal point is tracked - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul, insbesondere für einen Scheinwerfer eines Fahrzeugs, mit einer Lichtquelle und einer ersten optischen Einheit und einer zweiten optischen Einheit, wobei die zweite optische Einheit wenigstens einen Fokus aufweist und wobei im Bereich des Fokus eine Blendeneinheit angeordnet ist.The present invention relates to a light module, in particular for a headlamp of a vehicle, having a light source and a first optical unit and a second optical unit, wherein the second optical unit has at least one focus and wherein a diaphragm unit is arranged in the region of the focus.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Die
Zur Verstellung der Linseneinrichtung entlang der optischen Achse sind aufwendige Verstellaktuatoren notwendig, insbesondere um eine sehr genaue Verstellung des Ortes der Linseneinrichtung sicherzustellen.To adjust the lens device along the optical axis consuming Verstellaktuatoren are necessary, in particular to ensure a very accurate adjustment of the location of the lens device.
Grundsätzlich ergibt sich bei Lichtmodulen der Nachteil, dass der Fokus einer optischen Einheit, und somit der Abstand des Fokus von der optischen Einheit, eine temperaturabhängige Ortsveränderung aufweisen kann. Insbesondere dann, wenn die zweite optische Einheit wenigstens eine Kunststofflinse umfasst, kann der Fokus wandern, da sich die Brennweite der zweiten optischen Einheit verändert. Um sicherzustellen, dass der Fokus mit dem Ort der Blendeneinheit zusammenfällt, sodass beispielsweise eine Blendenkante in der Lichtverteilung vor dem Fahrzeug scharf abgebildet werden kann, muss bei einem temperaturbedingten Drift des Fokus die zweite optische Einheit um den Betrag der veränderten Brennweite nachgeführt werden. Auf gleiche Weise wäre eine Nachführung der Blendeneinheit möglich, wodurch jedoch ein hoher konstruktiver Aufwand entsteht, wenn diese mit einer hohen Genauigkeit transversal verlagert werden muss.Basically, the disadvantage with light modules is that the focus of an optical unit, and thus the distance of the focus from the optical unit, can have a temperature-dependent change in location. In particular, when the second optical unit comprises at least one plastic lens, the focus can wander, since the focal length of the second optical unit changes. To ensure that the focus coincides with the location of the diaphragm unit, so that, for example, a diaphragm edge in the light distribution in front of the vehicle can be sharply imaged, with a temperature-induced drift of the focus, the second optical unit must be tracked by the amount of the changed focal length. In the same way a tracking of the aperture unit would be possible, which, however, a high design effort arises when it must be moved transversely with high accuracy.
Weiterhin bekannt sind Dehnungselemente in der mechanischen Struktur eines Lichtmoduls, wie beispielsweise in der
Insbesondere dann, wenn die zweite optische Einheit eine Kunststofflinse umfasst, können sich besonders große örtliche Verlagerungen des Fokus ergeben, da der optische Brechungsindex des Kunststoffmaterials der Linse eine starke Temperaturabhängigkeit aufweisen kann. Derartige Ortsveränderungen eines Fokus können mit einem einfachen Dehnungskörper nicht mehr kompensiert werden.In particular, when the second optical unit comprises a plastic lens, particularly large local displacements of the focus can result, since the optical refractive index of the plastic material of the lens can have a strong temperature dependence. Such spatial changes of a focus can not be compensated with a simple expansion body.
Insbesondere sind Kunststofflinsen bekannt, die formveränderbar sind, wie diese beispielsweise in der
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Lichtmodul insbesondere für einen Scheinwerfer eines Fahrzeugs gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 so weiterzubilden, dass der Ort der Blendeneinheit mit dem Ort des Fokus der zweiten optischen Einheit auch bei einer durch Temperatureinfluss bedingten Ortsänderung des Fokus zusammenfällt.The object of the invention is to develop a light module in particular for a headlight of a vehicle according to the features of the preamble of
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Lichtmodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved on the basis of a light module according to the preamble of
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Blendeneinheit durch eine Walze mit mehreren auf dem Umfang der Walze angeordneten Blendenkanten gebildet ist, sodass bei einer durch Temperatureinfluss oder durch mechanischen Einfluss bedingten Ortsänderung des Fokus durch Drehung der Walze eine Blendenkante in den ortsveränderten Fokus nachführbar ist.The invention includes the technical teaching that the diaphragm unit is formed by a roller with a plurality of arranged on the circumference of the roller diaphragm edges, so that at an induced by temperature influence or mechanical influence change in location of the focus by rotation of the roller, a diaphragm edge in the location-changed focus trackable is.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, zur Nachführung der Blendenkante in einen durch Temperatureinfluss bedingten, ortsveränderten Fokus durch Drehung der Walze zu erreichen. Der besondere Vorteil liegt darin, dass weder die Blendeneinheit noch zumindest ein Teil der zweiten optischen Einheit translatorisch nachgeführt werden muss, um die Blendenkante in den ortsveränderten Fokus zu führen. Die Blendeneinheit kann ebenso wie die zweite optische Einheit als starre Bestandteile des Lichtmoduls ausgeführt werden, und erfolgt eine Ortsänderung des Fokus, beispielsweise durch eine temperaturbedingte Änderung des Brechungsindex zumindest eines optischen Elementes der zweiten optischen Einheit, so reicht eine Drehung der Walze der Blendeneinheit aus, um die Blendenkante wieder mit dem Fokus der zweiten optischen Einheit zusammenfallen zu lassen.The invention is based on the idea of achieving the tracking of the diaphragm edge in a location-changed focus caused by the influence of temperature by rotation of the roller. The particular advantage is that neither the aperture unit nor at least a part of the second optical unit must be tracked in translation to the aperture edge in the location-changed focus to lead. The diaphragm unit, like the second optical unit, can be embodied as a rigid component of the light module, and if there is a change of focus, for example as a result of a temperature-dependent change in the refractive index of at least one optical element of the second optical unit, rotation of the roller of the diaphragm unit is sufficient. to make the diaphragm edge coincide again with the focus of the second optical unit.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lichtmoduls kann der Fokus durch die zweite optische Einheit innerhalb eines Intervalls veränderbar sein. Insbesondere kann der Fokus der zweiten optischen Einheit durch aktive Ansteuerung wenigstens eines optischen Elementes der zweiten optischen Einheit verändert werden. Hierzu kann die zweite optische Einheit wenigstens eine formveränderbare Linse umfassen, wobei der Fokus durch Formänderung der Linse veränderbar ist. Durch die Formänderung der Linse der zweiten optischen Einheit kann eine Lichtverteilung des durch das Lichtmodul bereitstellbaren Lichtes, insbesondere eines Scheinwerfers, verändert werden. Auch besteht die Möglichkeit, dass die zweite optische Einheit ein Mehrlinsensystem und/oder eine Linse umfasst, deren optische Eigenschaften von der Temperatur abhängen, wobei der Fokus im Intervall durch Formänderung der Linse, durch Verschiebung mindestens einer Linse entlang der optischen Achse innerhalb des Mehrlinsensystems oder durch Temperaturänderung veränderbar ist.According to an advantageous embodiment of the light module according to the invention, the focus can be changed by the second optical unit within an interval. In particular, the focus of the second optical unit can be changed by active activation of at least one optical element of the second optical unit. For this purpose, the second optical unit may comprise at least one variable-shape lens, wherein the focus is variable by changing the shape of the lens. Due to the change in shape of the lens of the second optical unit, a light distribution of the light which can be provided by the light module, in particular of a headlight, can be changed. There is also the possibility that the second optical unit comprises a multi-lens system and / or a lens, the optical properties of which depend on the temperature, wherein the focus in the interval by changing the shape of the lens, by displacement of at least one lens along the optical axis within the multi-lens system or is changeable by temperature change.
Insbesondere sind optische Systeme bekannt, die für Scheinwerfer, jedoch auch für andere lichttechnische Applikationen, Verwendung finden können, die eine variable Lichtverteilung durch aktive Ansteuerung der zweiten optischen Einheit ermöglichen. Beispielsweise kann die Lichtverteilung eines Scheinwerfers angepasst werden auf die Fahrsituation eines Fahrzeugs, und die Anpassung der Lichtverteilung erfolgt beispielsweise durch eine formänderbare Linse der zweiten optischen Einheit.In particular, optical systems are known which can be used for headlamps, but also for other lighting applications, which enable a variable light distribution by active control of the second optical unit. For example, the light distribution of a headlamp can be adapted to the driving situation of a vehicle, and the adaptation of the light distribution is effected, for example, by a deformable lens of the second optical unit.
Wird nun eine Blendeneinheit in den Fokus der zweiten optischen Einheit gesetzt, so muss diese durch das optische System scharf abgebildet werden, indem die Blendenkante der Blendeneinheit im Fokus der zweiten optischen Einheit liegt und durch diese beispielsweise vor das Fahrzeug abgebildet wird. Die Erfindung beschreibt dabei eine Mehrzahl an Blendenkanten, die auf der rotierbaren Walze angeordnet sind und je nach Position der Walze durch die zweite optische Einheit scharf abgebildet werden. Die Relativpositionen der einzelnen Blendenkanten zur abbildenden Optik innerhalb des optischen Systems sind dabei verschieden. Vorteilhaft ist der Einsatz einer Blendenwalze in einem System, in dem sich die Brennweite eines abbildenden Systems, also der zweiten optischen Einheit, gewollt oder ungewollt ändert. So können thermische, selbstverständlich jedoch auch mechanische Einflüsse die Brennweite des optischen Systems verändern. Um die Kontur der Blendenkante, zum Beispiel zur Realisierung einer Hell-Dunkel-Grenze des Scheinwerfers, in einem System variabler Brennweite immer scharf abzubilden, müssen die Positionen der Blendenkanten auf der optischen Achse entsprechend angepasst werden, was durch das erfindungsgemäße Nachführen der Blendenkante durch ein Rotieren der Walze möglich wird.If an aperture unit is then placed in the focus of the second optical unit, then it must be sharply imaged by the optical system by the aperture edge of the aperture unit in the focus of the second optical unit and is represented by this, for example, in front of the vehicle. The invention describes a plurality of diaphragm edges, which are arranged on the rotatable roller and are sharply imaged by the second optical unit depending on the position of the roller. The relative positions of the individual diaphragm edges to the imaging optics within the optical system are different. The use of a diaphragm roller in a system in which the focal length of an imaging system, ie the second optical unit, intentionally or unintentionally changes, is advantageous. Thus, thermal, but of course also mechanical influences can change the focal length of the optical system. In order to always image the contour of the diaphragm edge, for example for realizing a bright-dark boundary of the headlight, in a system of variable focal length, the positions of the diaphragm edges on the optical axis must be adjusted accordingly, which is achieved by the inventive tracking of the diaphragm edge Rotating the roller is possible.
Der Vorteil einer drehbaren Walze zur Nachführung der Blendenkante in den ortsveränderten Fokus liegt insbesondere darin, dass die Rotation der Walze einfacher zu realisieren ist als eine translatorische Verstellung der zweiten optischen Einheit oder der Blendeneinheit. Aus mechanischer Sicht erfolgt dabei die Anpassung an die Brennweite des abbildenden Systems durch eine einfache rotatorische Bewegung und entsprechend einfach einzusetzende Stelleinheiten. Dabei können 360° der Walzenmantelfläche zur Verfügung stehen, um mehrere Blendenkanten unterschiedlicher Konturen und unterschiedlicher Relativpositionen zum abbildenden System zu platzieren. Dabei kann das System auf ungewollte Brennweitenänderungen reagieren, die eine Änderung des Fokus der zweiten optischen Einheit überlagern, die durch Ansteuerung beispielsweise der formveränderbaren Linse der zweiten optischen Einheit erzeugt werden.The advantage of a rotatable roller for tracking the diaphragm edge in the location-changed focus is, in particular, that the rotation of the roller is easier to realize than a translational adjustment of the second optical unit or the diaphragm unit. From a mechanical point of view, the adaptation to the focal length of the imaging system is carried out by a simple rotational movement and correspondingly easy to use actuators. In this case, 360 ° of the roll lateral surface can be available in order to place a plurality of diaphragm edges of different contours and different relative positions relative to the imaging system. In this case, the system can respond to unwanted focal length changes, which overlap a change in the focus of the second optical unit, which are generated by driving, for example, the shape-changeable lens of the second optical unit.
Eine formveränderbare Linse kann beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein, die eine höhere Temperaturabhängigkeit des optischen Brechungsindizes aufweist als beispielsweise Linsen aus Glas. Die Änderung des Fokus durch die zweite optische Einheit kann durch eine Formänderung der formveränderbaren Linse erzeugt werden, indem die Linse beispielsweise zwischen Aktuatoren aufgenommen ist. Dadurch kann der Fokus der zweiten optischen Einheit nicht nur in seiner Lage sondern auch in seiner räumlichen Ausdehnung verändert werden. Insbesondere kann damit die Lichtverteilung des Lichtes, das durch das Lichtmodul bereitgestellt wird, verändert werden, beispielsweise zur Erzeugung eines Stadtlichtes, eines Landstraßenlichtes oder beispielsweise eines Autobahnlichtes mit jeweils anderen Lichtverteilungen.For example, a shape-changeable lens may be made of a plastic material having a higher temperature dependence of the optical refractive index than, for example, lenses made of glass. The change of the focus by the second optical unit can be generated by a change in shape of the shape-changeable lens, for example by the lens being received between actuators. As a result, the focus of the second optical unit can be changed not only in its position but also in its spatial extent. In particular, the light distribution of the light provided by the light module can thus be changed, for example, to generate a city light, a country road light or, for example, a motorway light with different light distributions.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die erste optische Einheit ein Lichtleitelement umfassen, in das Licht von der Lichtquelle einkoppelbar ist und das eine Auskoppelfläche aufweist, aus der das Licht aus dem Lichtleitelement auskoppelbar und gegen die Blendeneinheit strahlbar ist. Beispielsweise kann das Lichtleitelement aus Glas oder einem transparenten Kunststoff ausgebildet sein, und das Lichtleitelement kann an einem Aufnahmekörper aufgenommen werden, in oder an dem zugleich die Lichtquelle aufgenommen ist. Ferner kann am Aufnahmekörper ein Kühlkörper angebracht sein, der zur Entwärmung der Lichtquelle dient, insbesondere da die Lichtquelle aus einer oder mehreren Halbleiterlichtquellen bestehen kann.According to a further advantageous embodiment, the first optical unit may comprise a light-guiding element into which light from the light source can be coupled and which has a decoupling surface, from which the light can be coupled out of the light-guiding element and radiated against the iris unit. For example, the light guide can be made of glass or a transparent plastic, and the light guide can be received on a receiving body in or at the same time the light source is added. Further, a heat sink may be mounted on the receiving body, which serves to heat the light source, in particular because the light source may consist of one or more semiconductor light sources.
Ein wesentlicher Vorteil zur Nachführung von Blendenkanten in einen ortsveränderten Fokus wird dadurch erreicht, dass die Blendenkanten auf der Walzenoberfläche insbesondere hinsichtlich ihrer Erstreckungsrichtung unterschiedlich angeordnet sind. Ferner können die Blendenkanten unterschiedliche Formen aufweisen, beispielsweise eine gerade Erstreckung und eine abknickende Erstreckung hinsichtlich der radialen Anordnung auf der Oberfläche der Walze. Mit Bezug auf die Walzenachse, in der die Walze rotierbar ist, können die Blendenkanten jeweilige gleiche oder unterschiedliche Blendenkonturen aufweisen. Beispielsweise können Blendenkanten mit einer gleichen Blendenkontur, jedoch mit unterschiedlicher Form vorgesehen sein, sodass beispielsweise Blendenkanten mit gleicher Blendenkontur einmal eine gerade radiale Erstreckung und einmal eine abknickende Erstreckung von der Walzenoberfläche aufweisen. Werden Blendenkanten mit einer gleichen Blendenkontur in den ortsveränderten Fokus der zweiten optischen Einheit nachgeführt, so kann die Kontur beispielsweise einer erzeugten Hell-Dunkel-Grenze des Schweinwerfers durch die zweite optische Einheit beibehalten werden. Werden Blendenkanten mit unterschiedlichen Blendenkonturen in den ortsveränderten Fokus nachgeführt, so können auch die unterschiedlichen Blendenkonturen durch die zweite optische Einheit auf gleiche Weise scharf abgebildet werden.A significant advantage for tracking of diaphragm edges in a location-changed focus is achieved in that the diaphragm edges are arranged differently on the roller surface, in particular with regard to their extension direction. Further, the diaphragm edges may have different shapes, for example a straight extension and a kinking extension with respect to the radial arrangement on the surface of the roller. With respect to the roller axis in which the roller is rotatable, the diaphragm edges may have respective identical or different diaphragm contours. For example, diaphragm edges can be provided with the same diaphragm contour, but with a different shape, so that, for example, diaphragm edges with the same diaphragm contour once have a straight radial extension and once an angled extension from the roller surface. If diaphragm edges with the same aperture contour are tracked into the location-shifted focus of the second optical unit, the contour of, for example, a generated light-dark boundary of the pig-thrower can be maintained by the second optical unit. If diaphragm edges with different diaphragm contours are tracked into the location-changed focus, the different diaphragm contours can also be sharply imaged by the second optical unit in the same way.
Durch die optischen Einheiten kann eine optische Achse definiert werden, durch die beispielsweise die Hauptachse der Ausbreitungsrichtung des durch das Lichtmodul bereitgestellten Lichtes definiert ist. Dabei können die Blendenkanten bei Nachführung in den ortsveränderten Fokus in der optischen Achse liegen oder eine zueinander gleiche Höhe über der optischen Achse aufweisen. Folglich ändert sich die Höhe der Blendenkante relativ zur optischen Achse nicht, auch wenn verschiedene Blendenkanten in den Fokus der zweiten optischen Einheit nachgeführt werden. Die Änderung betrifft lediglich die Entfernung der Blendenkante zur zweiten optischen Einheit, und bei unveränderter Höhe der Blendenkante kann folglich beispielsweise auch eine Hell-Dunkel-Grenze der Lichtverteilung des durch das Lichtmodul bereitgestellten Lichtes unverändert bleiben.By the optical units, an optical axis can be defined, for example, by the main axis of the propagation direction of the light provided by the light module is defined. In this case, the aperture edges can lie in tracking in the location-changed focus in the optical axis or have a height equal to each other above the optical axis. Consequently, the height of the diaphragm edge does not change relative to the optical axis, even if different diaphragm edges are tracked into the focus of the second optical unit. The change relates only to the distance of the diaphragm edge to the second optical unit, and with unchanged height of the diaphragm edge, therefore, for example, a light-dark boundary of the light distribution of the light provided by the light module remain unchanged.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Lichtmoduls kann wenigstens ein Temperaturerfassungsmittel zur Erfassung der Temperatur wenigstens der formveränderbaren Linse vorgesehen sein, eine Temperaturerfassung kann jedoch ferner für das gesamte Lichtmodul ebenfalls vorgesehen sein. Weiterhin vorgesehen sein kann beispielsweise eine Fokuskorrektursteuerung in Verbindung mit einer Stelleinheit zur Rotation der Walze, und die Walze kann in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur in der Rotation gesteuert werden, insbesondere derart, dass immer die Blendenkante in die optische Achse geführt wird, die im ortsveränderten Fokus liegt.According to an advantageous development of the light module, at least one temperature detection means may be provided for detecting the temperature of at least the shape-changeable lens, but a temperature detection may also be provided for the entire light module as well. Furthermore, it may be provided, for example, a focus correction control in conjunction with an adjusting unit for rotation of the roller, and the roller can be controlled in dependence on the measured temperature in the rotation, in particular such that always the diaphragm edge is guided in the optical axis in the location-changed focus lies.
BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNGPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehen gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:Further measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of a preferred embodiment of the invention with reference to the figures. It shows:
Das Lichtmodul
Vorderseitig am Aufnahmekörper
Vor der Auskoppelfläche
Die Blendeneinheit
Das Lichtmodul
Die zweite optische Einheit
Der Fokus der zweiten optischen Einheit
Auf der Oberfläche der Walze
Weiterführend ist ein Temperaturerfassungsmittel
Zwischen den optischen Einheiten
Die Veränderung der Brennweite der zweiten optischen Einheit
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten oder räumlichen Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.The invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiment. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use. All of the claims, the description or the drawings resulting features and / or advantages, including design details or spatial arrangements may be essential to the invention both in itself and in a variety of combinations.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Lichtmodullight module
- 1010
- Lichtquellelight source
- 1111
- erste optische Einheitfirst optical unit
- 1212
- zweite optische Einheitsecond optical unit
- 1313
- Blendeneinheitdiaphragm unit
- 1414
- Walzeroller
- 1515
- Blendenkantediaphragm edge
- 15a15a
- Blendenkantediaphragm edge
- 15b15b
- Blendenkantediaphragm edge
- 1616
- formveränderliche Linseshape changeable lens
- 1717
- Lichtleiteinheitlight guide
- 1818
- Auskoppelflächeoutcoupling
- 1919
- Blendenkonturiris contour
- 2020
- optische Achseoptical axis
- 2121
- TemperaturerfassungsmittelTemperature sensing means
- 2222
- FokuskorrektursteuerungFocus correction control
- 2323
- Stelleinheitactuator
- 2424
- Aufnahmekörperreceiving body
- 2525
- Kühlkörperheatsink
- 2626
- Trägerkörpersupport body
- 2727
- Walzenachseroll axis
- 2828
- Aktuatoractuator
- F1F1
- erster Ort des Fokusfirst place of focus
- F2F2
- zweiter Ort des Fokussecond place of focus
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102006053019 A1 [0002] DE 102006053019 A1 [0002]
- DE 102007052985 A1 [0005] DE 102007052985 A1 [0005]
- EP 1741976 A1 [0007] EP 1741976 A1 [0007]
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