DE102006053019B4 - Verfahren zum Verschieben von Linsen - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Verschieben von Linsen (6, 6a, 6b, 11 a, 11b, 11c) in Richtung einer optischen Achse (7) eines Scheinwerfers für Fahrzeuge, der eine Lichtquelle (3), eine die Mehrzahl der Linsen (6, 6a, 6b, 11a, 11b, 11c) aufweisende Linseneinrichtung (5) und eine Blende (4) aufweist, wobei die Blende (4) zwischen der Lichtquelle (3) und der Linseneinrichtung (5) angeordnet ist, dass mindestens eine Linse (6, 6a, 6b, 11a, 11b, 11c) so verschoben wird, dass eine Leuchtbreite (9, 10) in Abhängigkeit von verkehrssituationsabhängigen Bedingungen verändert wird und dass die Hell-/Dunkelgrenze in einem mittleren Abschnitt der jeweils gebildeten Lichtverteilung unverändert bleibt,
- dass eine lichtquellenferne Linse (6b) fest angeordnet ist und dass eine lichtquellennahe Linse (6a) um einen Weg (Δ) entlang der optischen Achse (7) gemäß der mathematischen Beziehung ,wobei fα = Brennweite der lichtquellennahen Linse (6a), fb = Brennweite der lichtquellenfernen Linse (6b),
= Abstand der lichtquellennahen Linse (6a) zur Blende (4) in einer Ausgangsstellung,
= Abstand zwischen der lichtquellennahen Linse (6a) und der lichtquellenfernen Linse (6b) in der Ausgangsstellung verschoben wird, oder
- dass eine lichtquellennahe Linse (6a) um den Weg (Δ) und eine lichtquellenferne Linse (6b) um den Weg (ε) entlang der optischen Achse (7) gemäß der mathematischen Beziehung verschoben wird, oder
- dass äußere Linsen (11a, 11c) fest angeordnet sind und dass eine mittlere Linse (11b) entlang der optischen Achse (7) gemäß der mathematischen Beziehung , wobei
fa = Brennweite der Linse 11a
fb = Brennweite der Linse 11b fc = Brennweite der Linse 11c
= Abstand der Linse 11a zu der Blende in der Ausgangsstellung
= Abstand zwischen der Linse 11a und 11b in der Ausgangsstellung
= Abstand zwischen der Linse 11 b und 11c in der Ausgangsstellung
d0 = Abstand 11c zur Blende in einer Arbeitsstellung
d1 = Abstand der Linsen 11a und 11b in der Arbeitsstellung, nachdem die Linse 11b um Δ in Lichtausbreitungsrichtung verschoben worden ist
d2 = Abstand der Linsen 11b und 11c in der Arbeitsstellung, nachdem die Linse 11 b um Δ in Lichtausbreitungsrichtung verschoben wird.
- dass eine lichtquellenferne Linse (6b) fest angeordnet ist und dass eine lichtquellennahe Linse (6a) um einen Weg (Δ) entlang der optischen Achse (7) gemäß der mathematischen Beziehung
- dass eine lichtquellennahe Linse (6a) um den Weg (Δ) und eine lichtquellenferne Linse (6b) um den Weg (ε) entlang der optischen Achse (7) gemäß der mathematischen Beziehung
- dass äußere Linsen (11a, 11c) fest angeordnet sind und dass eine mittlere Linse (11b) entlang der optischen Achse (7) gemäß der mathematischen Beziehung
fa = Brennweite der Linse 11a
fb = Brennweite der Linse 11b fc = Brennweite der Linse 11c
d0 = Abstand 11c zur Blende in einer Arbeitsstellung
d1 = Abstand der Linsen 11a und 11b in der Arbeitsstellung, nachdem die Linse 11b um Δ in Lichtausbreitungsrichtung verschoben worden ist
d2 = Abstand der Linsen 11b und 11c in der Arbeitsstellung, nachdem die Linse 11 b um Δ in Lichtausbreitungsrichtung verschoben wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschieben von Linsen in Richtung einer optischen Achse eines Scheinwerfers für Fahrzeuge.
Aus derDE 36 28 421 A1 ist ein Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, der nach dem Projektionsprinzip funktioniert. Der Scheinwerfer umfasst eine Lichtquelle, einen der Lichtquelle zugeordneten Reflektor, eine Linseneinrichtung sowie eine zwischen dem Reflektor und der Linseneinrichtung angeordnete Blende. Die Lichtquelle ist in einem ersten Brennort des Reflektors angeordnet. Die Blende ist im Bereich eines zweiten Brennortes des Reflektors angeordnet. Die Linseneinrichtung umfasst mehrere Linsen, wobei durch Verschiebung einer Linse entlang der optischen Achse eine variable Brennweite einstellbar ist. Durch die Veränderung der Brennweite erfolgt eine Veränderung der Lichtverteilung, wobei in einer ersten Stellung der Linsen eine Konzentration der Ausleuchtung auf ein Vorfeld und in einer zweiten Stellung der Linsen eine Konzentration der Ausleuchtung auf ein Fernfeld erfolgt. - Aus der
DE 10 2004 012 519 A1 ist ein Verfahren zum Verschieben von Linsen in Richtung einer optischen Achse eines Scheinwerfers für Fahrzeuge bekannt, bei dem zwei Linsen entweder aufeinander zu bewegt werden, um eine Lichtverteilung für einen Nahbereich auf der Fahrbahn zu projizieren, oder bei der die beiden Linsen voneinander weg bewegt werden, um eine Lichtverteilung für den Fernbereich auf die Fahrbahn zu projizieren. Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist, dass mit Änderung der Relativstellung der Linsen zueinander nicht nur die Leuchtbreite, sondern auch die Leuchtweite verändert wird. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verschieben von Linsen in Richtung einer optischen Achse derart anzugeben, dass mit geringem Aufwand eine Anpassung der Lichtverteilung an unterschiedliche Verkehrssituationen des Fahrzeugs erfolgen kann.
- Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.
Vorteilhaft ermöglicht die Erfindung eine kontinuierliche Anpassung der Scheinwerferlichtverteilung an die Verkehrssituation, wobei durch Verstellung mindestens einer Linse der Linseneinrichtung eine Leuchtbreite bzw. Streubreite des Scheinwerfers variiert wird. Vorteilhaft wird mittels Bewegung mindestens einer Linse ein Aufweiten bzw. Zusammenziehen der Lichtverteilung unter Beibehaltung des Kollimationsgrades ermöglicht. Nach der Erfindung erfolgt mittels einer minimalen Anzahl von Linsen bzw. einer minimalen Anzahl von beweglichen Linsen eine Variation der Leuchtbreite, wobei der Verlauf einer Hell-Dunkel-Grenze in einem mittleren Abschnitt der jeweils gebildeten Lichtverteilung unverändert bleibt. Die Vertikalwinkellage der Hell-Dunkel-Grenze bleibt somit unverändert. Nach der Erfindung erfolgt die Veränderung der Leuchtbreite durch axiales Verschieben mindestens einer lichtquellennahen Linse. Das Verschieben der lichtquellennahen Linse kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit erfolgen, so dass bei einer relativ hohen Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Leuchtbreite relativ klein und bei einer relativ kleinen Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Leuchtbreite relativ groß ist. - Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
- Es zeigen:
-
1 einen schematischen Querschnitt durch einen Scheinwerfer, -
2 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine Linseneinrichtung des Scheinwerfers nach einer ersten Ausführungsform, -
3 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine Linsenanordnung nach einer weiteren Ausführungsform, -
4a eine schematische Draufsicht auf einen mittels des Scheinwerfers erzeugten Lichtkegel in einer ersten Stellung der Linseneinrichtung und -
4b eine schematische Draufsicht auf einen mittels des Scheinwerfers erzeugten Lichtkegel in einer zweiten Stellung der Linseneinrichtung. - Ein Scheinwerfer
1 für Fahrzeuge ist beispielsweise als Projektionsscheinwerfer ausgebildet und weist einen Reflektor2 auf, in dessen ersten Brennpunkt eine Lichtquelle3 , beispielsweise eine Gasentladungslampe, angeordnet ist. In einem zweiten Brennpunkt des ellipsoidförmig ausgebildeten Reflektors2 ist eine Blende4 angeordnet, die sich zwischen dem Reflektor2 und einer Linseneinrichtung5 befindet. - Die Linseneinrichtung
5 weist eine Mehrzahl von bikonvexförmigen Linsen6 auf, die entlang einer optischen Achse7 des Scheinwerfers1 beabstandet zueinander angeordnet sind. Der Linseneinrichtung5 ist eine nicht dargestellte Stelleinrichtung zugeordnet mittels derer mindestens eine Linse der Linseneinrichtung5 in Abhängigkeit von der aktuellen verkehrssituationsabhängigen Bedingung entlang der optischen Achse7 verstellt werden kann. - Die mindestens eine Linse
6 wird kontinuierlich oder in vorgegebenen Wegintervallen Δ derart bewegt, dass sich die Leuchtbreite bzw. Streubreite des von dem Scheinwerfer1 erzeugten Lichtkegels8 (Lichtverteilung) vergrößert oder verkleinert. Wie in den4a und4b zu ersehen ist, kann in Abhängigkeit von einer verkehrssituationsabhängigen Bedingung, wie beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit, die Linseneinrichtung5 so verstellt werden, dass sich ein Lichtkegel8 mit einer kleinen Leuchtbreite9 (4a) oder mit einer großen Leuchtbreite10 (4b) einstellt. So kann beispielsweise bei Erzeugung einer Abblendlichtverteilung bzw. Autobahnlichtverteilung bei relativ geringer Geschwindigkeit ein Lichtkegel8 mit einer relativ großen Leuchtbreite9 und bei einer relativ hohen Geschwindigkeit ein Lichtkegel8 mit einer relativ kleinen Leuchtbreite10 eingestellt werden. Durch Verstellung der Linse6 ändert sich zwar die Leuchtbreite des Lichtkegels8 , jedoch ändert sich zumindest in einem mittleren Abschnitt des Lichtkegels8 bzw. der Lichtverteilung nicht die Hell-Dunkel-Grenze. Die Vertikalwinkellage der Hell-Dunkel-Grenze bleibt unverändert. Somit bleibt der Kollimationsgrad bei unterschiedlicher Leuchtbreiteneinstellung konstant. - Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Linseneinrichtung
5 weist diese gemäß2 lediglich zwei Linsen6a und6b auf. Die lichtquellenferne Linse6b ist fest relativ zu der Blende4 bzw. der Lichtquelle3 angeordnet. Die lichtquellennahe Linse6a ist auf einer der Lichtquelle3 zugewandten Seite der Linseneinrichtung5 angeordnet und ist entlang der optischen Achse7 mittels der Stelleinrichtung verschieblich angeordnet. - Die lichtquellennahe Linse
6a kann um die Wegstrecke Δ in Lichtausbreitungsrichtung verschoben werden, so dass sich der Abstand der lichtquellennahen Linse6a vond1 ändert. Die Verstellung der lichtquellennahen Linse6a erfolgt nach folgender mathematischer Beziehung: - fa = Brennweite der lichtquellennahen Linse 6a
- fb = Brennweite der lichtquellenfernen Linse 6b
-
6a zur Blende4 in einer Ausgangsstellung - d0 = Abstand der lichtquellennahen Linse
6a zur Blende4 in einer Arbeitsstellung -
6a und der lichtquellenfernen Linse6b in der Ausgangsstellung - d1 = Abstand zwischen der lichtquellennahen Linse
6a und der lichtquellenfernen Linse6b in der Arbeitsstellung. - Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die lichtquellenferne Linse
6b auch als eine Konkavlinse ausgebildet sein. - Nach einer nicht dargestellten weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Linseneinrichtung
5 auch zwei entlang der optischen Achse7 beweglich angeordnete Linsen aufweisen. Die eine lichtquellennahe Linse6a wird um den Weg Δ und die andere lichtquellenferne Linse6b um den Weg ε verschoben. Es gilt hierfür folgende mathematische Beziehung: - Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß
3 kann die Linseneinrichtung5 auch drei Linsen11a ,11b ,11c aufweisen. Während die äußeren Linsen11a und11c feststehend ausgebildet sind, ist die mittlere Linse11b entlang der optischen Achse7 verschieblich gelagert. Es gilt folgende mathematische Beziehung: - fa = Brennweite der Linse
11a - fb = Brennweite der Linse
11b - fc = Brennweite der Linse
11c -
11a zu der Blende in der Ausgangsstellung -
11a und11b in der Ausgangsstellung - = Abstand zwischen der Linse
11 b und11c in der Ausgangsstellung - d0 = Abstand
11c zur Blende in einer Arbeitsstellung - d1 = Abstand der Linsen
11a und11 b in der Arbeitsstellung, nachdem die Linse11b um Δ in Lichtausbreitungsrichtung verschoben worden ist -
d2 = Abstand der Linsen11b und11c in der Arbeitsstellung, nachdem die Linse11b um Δ in Lichtausbreitungsrichtung verschoben worden ist. - Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann auch lediglich die lichtquellennahe Linse
11a verschiebbar ausgebildet sein, während die anderen Linsen11b und11c starr angeordnet sind. - Nach einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform kann die mittlere Linse
11b um den Weg Δ und die äußeren Linsen11a und11c um die gleiche Wegstrecke ε verschoben werden. - In den vorliegenden Ausführungsbeispielen weist eine Kante
11 der Blende4 einen relativ großen Abstandh1 zu der optischen Achse7 auf. Die Kante11 dient zur Erzeugung der Hell-Dunkel-Grenze in der Lichtverteilung. - Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Blende
4 auch eine Kante11 aufweisen, die einen wesentlich geringeren Abstandh1 zu der optischen Achse7 aufweist. Vorzugsweise kann die Kante11 in einem zur optischen Achse7 nahen Bereich angeordnet sein. Hierdurch kann eine relativ symmetrische Abbildung durch die Linseneinrichtung5 erfolgen. Allerdings ist es hierzu notwendig, dass der Scheinwerfer insgesamt in Lichtabstrahlrichtung12 geneigt ausgebildet ist. - Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform kann eine lichtquellenferne Linse auch eine schaltbare Blende aufweisen, so dass unerwünschtes Blendlicht unterdrückt werden kann.
- Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform kann die Lichtquelle auch als LED-Leuchtelement (LED-Chip) ausgebildet sein, wobei die Blende
4 einstückig mit dem LED-Leuchtelement verbunden ist. Ein gesonderter Reflektor ist hierbei nicht erforderlich. - Der Scheinwerfer ist zur Kompensation des kurzen Abstandes der Kante
11 zur optischen Achse7 in Lichtabstrahlrichtung12 geneigt ausgebildet. - Die Einhaltung der oben angegebenen Kollimationsbedinungen für achsferne Lichtstrahlen über alle Stellungen des variablen Scheinwerfers erfordert eine entsprechend berechnete Asphärisierung der Linsen, die numerisch berechnet werden muss.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Scheinwerfer
- 2
- Reflektor
- 3
- Lichtquelle
- 4
- Blende
- 5
- Linseneinrichtung
- 6
- Linsen
- 7
- optische Achse
- 8
- Lichtkegel
- 9
- kleine Leuchtbreite
- 10
- große Leuchtbreite
- 11
- Kante
- h1
- Abstand
- 12
- Lichtabstrahlrichtung
Claims (4)
- Verfahren zum Verschieben von Linsen (6, 6a, 6b, 11 a, 11b, 11c) in Richtung einer optischen Achse (7) eines Scheinwerfers für Fahrzeuge, der eine Lichtquelle (3), eine die Mehrzahl der Linsen (6, 6a, 6b, 11a, 11b, 11c) aufweisende Linseneinrichtung (5) und eine Blende (4) aufweist, wobei die Blende (4) zwischen der Lichtquelle (3) und der Linseneinrichtung (5) angeordnet ist, dass mindestens eine Linse (6, 6a, 6b, 11a, 11b, 11c) so verschoben wird, dass eine Leuchtbreite (9, 10) in Abhängigkeit von verkehrssituationsabhängigen Bedingungen verändert wird und dass die Hell-/Dunkelgrenze in einem mittleren Abschnitt der jeweils gebildeten Lichtverteilung unverändert bleibt, - dass eine lichtquellenferne Linse (6b) fest angeordnet ist und dass eine lichtquellennahe Linse (6a) um einen Weg (Δ) entlang der optischen Achse (7) gemäß der mathematischen Beziehung
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kollimationsgrad bei Veränderung der Brennweite (fa) mindestens einer Linse (6a) der Linseneinrichtung (5) konstant bleibt. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass bei einer hohen Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Leuchtbreite (10) kleiner und dass bei einer relativ kleinen Geschwindigkeit des Fahrzeugs die Leuchtbreite (9) größer ist als eine vorgegebene Leuchtbreite. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass eine die Hell-/Dunkelgrenze erzeugende Kante (11) der Blende (4) relativ nah an der optischen Achse (7) angeordnet ist und dass der Scheinwerfer zur Kompensation des kurzen Abstandes der Kante (11) zur optischen Achse (7) in Lichtabstrahlrichtung (12) geneigt ausgebildet wird.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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- 2006-11-10 DE DE102006053019.5A patent/DE102006053019B4/de active Active
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Legal Events
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