DE4241889C2 - Leuchtenabdeckung mit optischer Wirkung für eine Fahrzeugbeleuchtungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Leuchtenabdeckung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Formwerkzeugs.

Aus US-PS 45 74 338 ist eine unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten besonders günstig herstellbare Leuchte bekannt. Diese Leuchte besteht aus einem Gehäuseteil, welches mit seiner Innenseite einen Reflektorabschnitt bildet. Ferner umfaßt die Leuchte eine Leuchtenabdeckung mit optischer Wirkung, welche an ihrer, dem Gehäuseinneren zugewandten Lichteintrittsseite mit einer großen Zahl von Fresnellinsenstufen versehen ist. Die Leuchtenabdeckung mit optischer Wirkung ist aus einem elastischen, transparenten Material gefertigt und weist vor Anbringung an dem vorstehend genannten Gehäuse eine ebene Lichtaustrittsfläche auf. Zur Anbringung der Abdeckung an dem Gehäuse wird selbige elastisch gewölbt und im Rahmen eines Wärmeschweißvorganges mit dem Gehäuse verbunden. Die Leuchtenabdeckung gemäß dieser Druckschrift bildet nicht nur ein Refraktorelement, an welchem das von einer Glühlampe emittierte Licht entsprechend gebrochen wird, sondern bildet zugleich eine Abdeckscheibe, welche die Leuchte beispielsweise gegen Spritzwasser in abdichtender Weise verschließt. Bei einer ebenfalls aus dieser Druckschrift bekannten weiteren Ausführungsform einer entsprechenden Leuchte ist die Leuchtenabdeckung als im wesentlichen ebenflächiges Element ausgebildet und im Inneren der Leuchte zwischen einer als Lichtquelle vorgesehenen Glühlampe und einer Abdeckscheibe angeordnet.

In Fig. 16 ist eine herkömmliche Leuchte dargestellt, welche eine aus einem transparenten Kunstharz geformte Leuchtenabdeckung aufweist. Diese Leuchtenabdeckung ist in ihrer Gesamtgestalt auf die Karosserieform eines Kraftfahrzeuges abgestimmt und weist demgemäß eine räumlich gekrümmte Lichtaustrittsfläche auf.

Bei dieser Leuchte 1 erstreckt sich eine optische Achse x-x eines Reflektors 3 in Längsrichtung eines entsprechenden Fahrzeugs und verläuft ferner durch das Zentrum eines Glühfadens einer Glühlampe 4. Eine, eine Leuchtenabdeckung bildende innere Linse 5 ist zwischen der Glühlampe 4 und der äußeren Linse 2 angeordnet. Und zwar ist die innere Linse 5 im Inneren der Leuchte 1 der äußeren Linse 2 benachbart angeordnet und ist wie auch die äußere Linse 2 entsprechend der Fahrzeugkörpergestalt gestaltet, unter Bildung einer Austrittsfläche 6 mit einer ebenfalls räumlich gekrümmten Gestalt.

Die innere Linse 5 besteht aus einem plattenförmigen Ab­ schnitt 5a und einem gekrümmten Abschnitt 5b, der kontinuierlich in den plattenförmigen Abschnitt 5a übergeht und in Längsrichtung zu einem Endbereich hin zunehmend gekrümmt ist.

In der Nachbarschaft der optischen Achse x-x sind an der Innenfläche der Linse 5 Fresnellinsenstufen 7, 7, . . . ausgebildet, und Prismenstufen 8, 8, . . . sind um die Fresnellinsenstufen 7, 7, . . . herum ausgebildet.

Fig. 17 ist eine Schnittansicht, die den Hauptteil a einer plattenförmigen inneren Linse 5 zeigt.

Fresnellinsenstufen b, b, . . . sind an einer Einfallsfläche des Hauptteils a der inneren Linse 5 in der Nachbarschaft der optischen Achse x-x des Reflektors 3 ausgebildet, und Prismenstufen c, c, . . . sind um die Fresnellinsenstufen b, b, . . . herum ausgebildet. Durch die Brechung durch die Fresnellinsenstufen b, b, . . . werden die paraxialen Strahlen des von einer Glühlampe d emittierten Lichtes so gesteuert, daß sie zu der optischen Achse der Leuchte parallel werden. Die äußeren Strahlen des Lichtes von der Glühlampe d, die von der optischen Achse der Lampe so ab­ weichen, daß sie zu dem peripheren Bereich der inneren Linse 5 gehen, werden durch die Totalreflexion durch die Prismen­ stufen c, c, . . . so gesteuert, daß sie zu der optischen Achse parallel werden.

Dieser Aufbau wird angewandt, da die paraxialen Strahlen kleine Einfallswinkel zu der inneren Linse 5 aufweisen und durch das Brechungsphänomen gesteuert werden können, da die von der optischen Achse abweichenden äußeren Strahlen aber große Einfallswinkel zu der inneren Linse 5 aufweisen.

Dementsprechend ist es schwierig, die äußeren Strahlen durch Brechung zu steuern.

Um sich dem neuerlichen Konstruktionstrend anzupassen, daß Fahrzeugkörper gerundet oder stromlinienförmig sind, um die aerodynamischen Eigenschaften von Fahrzeugen zu verbessern und Konstruktionsanforderungen zu befriedigen, ist es erfor­ derlich, eine Leuchtengestalt mit einer Krümmung zu konstru­ ieren, die mit dem äußeren Gestalt eines Fahrzeugkörpers übereinstimmt, oder mit einer Neigung zu der vertikalen Rich­ tung. Daher ist es nicht möglich, die innere Linse auf eine plattenförmige Gestalt zu beschränken, das heißt, im allge­ meinen ist es erforderlich, daß die innere Linse eine ge­ krümmte Gestalt umfaßt.

Fig. 18 zeigt schematisch ein Beispiel für ein Verfahren zum Bilden von Linsenstufen an einer gekrümmten Fläche einer in­ neren Linse.

Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird angenommen, daß Linsenstufen auf einer sphärischen Fläche gebildet werden, wie in Fig. 18 gezeigt. Man kann sich ein Verfahren vorstel­ len, in welchem eine plattenförmige innere Linse f, an wel­ cher Linsenstufen auf der Grundlage konzentrischer Bezugs­ kreise e, e, . . . auszubilden sind, als ein Bezugsmodell für die Konstruktion angewendet wird und die konzentrischen Be­ zugskreise e, e, . . . auf eine sphärische Fläche g projiziert werden. In diesem Fall werden Fresnellinsenstufen und Pris­ menstufen an der sphärischen Fläche g gebildet auf der Grund­ lage von Bezugskreisen h, h, . . ., die zu der optischen Achse konzentrisch sind.

Obwohl dieses Verfahren eine relativ leichte Konstruktion ge­ stattet, bringt es die Schwierigkeit mit sich, den Strahlen­ gang genau zu steuern. Infolgedessen können keine parallelen Strahlen über die gesamte Fläche der inneren Linse erhalten werden, und die Helligkeitsverteilung wird ungleichförmig.

Dies ist darauf zurückzuführen, daß kein präzises optisches Konstruieren an den Linsenstufen gemäß der Oberflächengestalt der inneren Linse ausgeführt wird. Der Abschnitt der inneren Linse, der nicht sehr gekrümmt ist, das heißt, der allgemein plattenförmige Abschnitt 5a wird keine Probleme verursachen. Aber der Abschnitt 5b, in welchem die Krümmung stark variiert, wird aufgrund eines Beitrags unerwarteter Strahlen eine beträchtliche Abweichung von der gewünschten Helligkeitsverteilung verursachen.

Um diese Probleme zu vermeiden, ist es erforderlich, den Verlauf der Linsenstufen auf andere Weise festzulegen. Die hierbei üblicherweise manuell vorgenommene Gestaltung der Linsenstufen erfordert jedoch viel Zeit und Arbeit, und die erreichbare Qualität der so gebildeten Linse hängt in hohem Maße von der Erfahrung eines Konstrukteurs ab.

Unter dem Eindruck dieser Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Leuchtenabdeckung mit optischer Wirkung für eine Fahrzeugbeleuchtungseinrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines geeigneten Formwerkzeugs zu schaffen, so daß es möglich wird, eine an die Fahrzeuggestalt optimal angepaßte Leuchtenabdeckung mit einer vorbestimmten, gleichförmigen Leuchtdichteverteilung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lampenabdeckung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ein zur Herstellung einer derartigen Lampenabdeckung vorgesehenes Formwerkzeug wird erfindungsgemäß gemäß dem Verfahren nach Patentanspruch 8 bzw. Patentanspruch 12 hergestellt.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Strahlengangdiagramm zur Erläuterung einer Fresnellinsenstufe gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Zeichnung der Brechung durch eine Austritts­ fläche einer im Folgenden auch als Linse bezeichneten Leuchtenabdeckung in Verbindung mit der Fresnellinsenstufe;

Fig. 3 eine Zeichnung der Brechung durch eine Brechungs­ grenzfläche der Fresnellinsenstufe;

Fig. 4 eine Zeichnung, die eine Richtung zeigt, in welcher die Brechungsgrenzfläche der Fresnellinsenstufe ge­ bildet wird;

Fig. 5 eine Zeichnung einer geschlossenen Kurve, die in einem Prozeß zur Bearbeitung der Brechungsgrenzflä­ che der Fresnellinsenstufe benötigt wird;

Fig. 6 eine Zeichnung eines Strahlenganges bezüglich eines Teiles der Fresnellinsenstufe;

Fig. 7 eine Zeichnung einer an einer Preßform gebildeten V-förmigen Nute, die der Brechungsgrenzfläche der Fresnellinsenstufe entspricht;

Fig. 8 ein Strahlengangdiagramm zur Erläuterung einer Prismenstufe gemäß der Erfindung;

Fig. 9 eine Zeichnung der Brechung durch die Ausgangsflä­ che der Linse in Verbindung mit der Prismenstufe;

Fig. 10 eine Zeichnung der Reflexion durch eine Totalrefle­ xionsfläche der Prismenstufe;

Fig. 11 eine Zeichnung einer Richtung, in welcher die To­ talreflexionsfläche der Prismenstufe gebildet wird;

Fig. 12 eine Zeichnung einer geschlossenen Kurve, die in einem Verfahren zur Bearbeitung der Totalreflexi­ onsfläche der Prismenstufe benötigt wird;

Fig. 13 eine Zeichnung eines Strahlenganges bezüglich eines Teiles der Prismenstufe;

Fig. 14 eine Zeichnung einer an der Preßform ausgebildeten V-förmigen Nute, die der Totalreflexionsfläche der Prismenstufe entspricht;

Fig. 15 eine Zeichnung der geschlossenen Kurven, die zur Bildung der V-förmigen Nuten bei der Bearbeitung der Preßform für eine innere Linse verwendet wer­ den;

Fig. 16 eine Schnittansicht, die schematisch ein Beispiel einer herkömmlichen Konfiguration einer Fahr­ zeugleuchte zeigt;

Fig. 17 eine schematische Schnittansicht von Fresnellinsen­ stufen und Prismenstufen, die an einer plattenför­ migen inneren Linse ausgebildet sind; und

Fig. 18 eine schematische Zeichnung, welche zeigt, wie kon­ zentrische Bezugskreise, welche in dem Konstrukti­ onsstadium eines Prozesses zum Bilden der Fresnel­ linsenstufen und Prismenstufen an der plattenförmi­ gen inneren Linse erforderlich sind, auf eine sphä­ rische Fläche projiziert werden.

Fig. 16, welche vorher beschrieben wurde, zeigt eine Konfi­ guration einer inneren Leuchtenabdeckung bzw. Linse einer Schlußleuchte eines Fahr­ zeugs, auf welche die Erfindung angewendet werden kann.

Gemäß der Erfindung wird die Neigung der Brechungsgrenzfläche der Fresnellinsenstufe oder der Totalreflexionsfläche der Prismenstufe, die dem Brechungspunkt an der Austrittsfläche der Linse entspricht, so bestimmt, daß sie mit der gekrümmten Gestalt der Austrittsfläche übereinstimmt, das heißt so, daß Strahlen, die durch die Brechungsgrenzfläche der Fresnellin­ senstufe gebrochen werden oder durch die Totalreflexionsflä­ che der Prismenstufe total reflektiert werden, durch die Aus­ trittsfläche so gebrochen werden, daß sie zu Parallelstrahlen werden. Infolgedessen kann eine Ungleichförmigkeit in der Helligkeitsverteilung vermieden werden, die anderenfalls ver­ ursacht würde durch nicht genau gesteuertes Licht. Ferner können die Fresnellinsenstufen und die Prismenstufen gemäß dem Vorgehen konstruiert werden, das hinsichtlich der Optik eindeutig ist.

Anschließend werden eine Linse für eine Leuchte und ein Ver­ fahren zum Erzeugen einer Preßform für die Linse gemäß der Erfindung beschrieben.

Fig. 1 stellt die Brechungswirkung der Fresnellinsenstufen 7, 7, . . . dar, wo ein Lichtstrahl zweimal gebrochen wird, während er durch eine Linsenstufe hindurchgeht. Das Bezugs­ zeichen 9 bezeichnet eine Kurve, welche die Austrittsfläche 6 der inneren Linse 5 wiedergibt, und ist eine Querschnittsli­ nie, die erhalten wird, wenn die Austrittsfläche 6 geschnit­ ten wird durch eine horizontale Ebene, welche die optische Achse enthält. Diese Linie ist zuerst gegeben als eine Ge­ stalt, die mit der Fahrzeugkörpergestalt übereinstimmt. Eine gebrochene Linie Lf in Fig. 1 deutet einen Lichtweg an. Ein Vektor V_IN ist ein Richtungsvektor eines Einfallsstrahls, und ein Vektor V ist ein Richtungsvektor eines gebrochenen Strahls.

Das Bezugszeichen A bezeichnet eine Gerade, die eine Grenz­ fläche S der Brechung wiedergibt. Ein Vektor N_IN ist ein Normalvektor der Grenzfläche S bei einem Einfallspunkt PI.

Ein Vektor V_OUT ist ein Richtungsvektor eines gebrochenen Strahles an der Austrittsfläche 6, und ein Vektor N_OUT ist ein Normalvektor der Austrittsfläche 6 an einem Punkt PO auf der Schnittlinie 9.

Wenn es erforderlich ist, daß der Richtungsvektor V_OUT des schließlich bestimmten Strahles zur optischen Achse x-x par­ allel sein soll, wird der Lichtweg Lf eindeutig bestimmt gemäß dem Snellius-Brechungsgesetz, wenn die Linsendicke spezifi­ ziert ist.

Das heißt, die Richtung des Vektors V kann bestimmt werden aus der Parallelität des Vektors V_OUT und der optischen Achse x-x, einem Brechungswinkel, der durch den Normalvektor N_OUT und den Vektor V_OUT gebildet wird, und einem Bre­ chungsindex der inneren Linse 5. Ferner können der Normalvek­ tor N_IN und die Grenzfläche S aus den Vektoren V und V_IN bestimmt werden.

Fig. 2 bis 7 zeigen Schritt für Schritt ein Verfahren zum Erzeugen einer Preßform für die Fresnellinsenstufen 7, 7, . . . Wie offensichtlich aufgrund der Tatsache, daß ein Quer­ schnitt, der erhalten wird durch Schneiden der Fresnellinsen­ stufen 7 durch eine Ebene, welche die optische Achse enthält, eine dreieckige Gestalt aufweist, kann eine Preßform zum Her­ stellen der Linse erzeugt werden, indem durch NC-Bearbeitung (Numeric Controlled, (Rechner gesteuert)) V-förmige Nuten entsprechend den entsprechenden Stufen an einem Preßformmaterial gebildet werden.

Wie in Fig. 2 gezeigt, wird zuerst an einer Konstruktions­ austrittsfläche K der Vektor V gemäß dem Snelliusschen Ge­ setz bestimmt aus dem Normalvektor N_OUT an dem Austritts­ punkt PO und dem Richtungsvektor V_OUT eines gebrochenen Strahls, der durch den Punkt PO hindurchgeht und zu der opti­ schen Achse x-x parallel ist. Allgemein ist die Austrittsflä­ che K eine freie Fläche, die nicht durch eine analytische Funktion ausgedrückt werden kann.

Wie in Fig. 3 gezeigt, werden dann die Grenzfläche S der Brechung und deren Normalvektor N_IN gemäß dem Snellius­ schen Gesetz bestimmt aus dem Vektor V und dem Richtungsvek­ tor V_IN des Einfallsstrahls.

Wie in Fig. 4 gezeigt, wird dann ein äußeres Produkt (Vektorprodukt) aus den Vektoren N_OUT und N_IN berechnet als Vektor W, welcher in der Grenzfläche S enthalten ist und eine Richtung aufweist, die eine Bildungsrichtung der Grenzfläche S angibt.

Fig. 5 zeigt eine geschlossene Kurve 10, welche eine Kurven­ linealkurve (spline curve) ist mit Vektoren W, die sequen­ tiell an den entsprechenden variierenden Punkten PO als tan­ gentiale Vektoren erhalten werden. Die geschlossene Kurve 10 weist die optische Achse x-x als ihre Zentrallinie auf und ist auf der Lichtquellenseite der Austrittsfläche K gelegen und dient als Bezugslinie zum Bearbeiten der Preßform.

Allgemein ist die geschlossene Kurve 10 bei Betrachtung ent­ lang der optischen Achse nicht kreisförmig, was verstanden wird, wenn man bedenkt, daß es ein sehr spezieller Fall ist, daß die Grenzflächen S an den jeweiligen Punkten in einer einzigen Kugel enthalten sind.

Wie in Fig. 6 gezeigt, wird der Einfallsstrahl durch die un­ ter der Austrittsfläche K gebildete sehr kleine Fläche S ge­ brochen und ferner durch die Austrittsfläche K gebrochen, um als Strahl parallel zu der optischen Achse auszutreten. Durch Verbinden der sehr kleinen Flächen S entlang der ge­ schlossenen Kurve 10 wird eine kontinuierliche Grenzfläche gebildet, die eine Fresnellinsenstufe 7 betrifft.

Fig. 7 zeigt, wie eine V-förmige Nute 11 an einem Preßform­ material M gebildet wird, indem die Bewegung eines Schneid­ werkzeugs entlang der geschlossenen Kurve 10 gesteuert wird. Eine äußere geneigte Fläche 11a der V-förmigen Nute 11 be­ trifft die Bildung der Einfallsfläche der Fresnellinsenstufe 7. Ein Winkel einer inneren geneigten Fläche der V-förmigen Nute 11 zu der optischen Achse wird zur Bequemlichkeit der Entnahme aus der Preßform auf einen konstanten Wert einge­ stellt.

Als nächstes wird die Bildung der Prismenstufen 8, 8, . . . be­ schrieben.

Fig. 8 stellt Totalreflexions-und Brechungswirkungen der Prismenstufen 8, 8, . . . dar. Der Lichtstrahl wird bei dem Passieren der Linsenstufe 8 zuerst gebrochen, dann total re­ flektiert und wieder gebrochen.

Das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine Kurve, welche die Aus­ trittsfläche 6 der inneren Linse 5 wiedergibt, und welche eine Querschnittslinie ist, die erhalten wird durch Schneiden der Austrittsfläche 6 durch eine die optische Achse ein­ schließende horizontale Ebene. Diese Kurve ist zuerst gegeben als eine Gestalt, die mit der Fahrzeugkörpergestalt überein­ stimmt.

Eine gebrochene Linie Lp in Fig. 8 zeigt einen Lichtweg an. Ein Vektor v_IN ist ein Richtungsvektor eines Einfalls­ strahls, und ein Vektor v ist ein Richtungsvektor eines ge­ brochenen Strahles.

Das Bezugszeichen B bezeichnet eine Gerade, die eine Totalre­ flexionsfläche R wiedergibt, und ein Vektor n_IN ist ein Nor­ malvektor der Totalreflexionsfläche R an einem Einfallspunkt QI.

Ein Vektor v_OUT ist ein Richtungsvektor eines gebrochenen Strahls an der Austrittsfläche 6, und ein Vektor n_OUT ist ein Normalvektor der Austrittsfläche 6 an einem Punkt QO auf der Schnittlinie 12.

Wenn es erforderlich ist, daß der Richtungsvektor v_OUT eines schließlich bestimmten Strahls zu der optischen Achse x-x parallel ist, wird der Lichtweg Lp gemäß dem Snelliusschen Gesetz und dem Totalreflexionsgesetz eindeutig bestimmt, wenn die Linsendicke spezifiziert ist.

Das heißt, die Richtung des Vektors v kann bestimmt werden aus der Parallelität des Vektors v_OUT und der optischen Achse x-x, einem Brechungswinkel, der durch den Normalvektor n_OUT und den Vektor v_OUT gebildet wird, und einem Bre­ chungsindex der inneren Linse 5. Ferner können der Normalvek­ tor n_IN und die Totalreflexionsfläche R aus den Vektoren v und v_IN bestimmt werden.

Es ist zu beachten, daß in der obigen Berechnung eine Appro­ ximation verwendet wird dahingehend, daß die Richtung des Einfallsstrahls durch die erste Brechung nicht verändert wird oder eine Richtungsveränderung vernachlässigbar klein ist.

Die Fig. 9 bis 14 zeigen Schritt für Schritt ein Verfahren zum Erzeugen einer Preßform für die Prismenstufen 8, 8, . . . Die Preßform wird erzeugt, indem durch NC-Bearbeitung V-för­ mige Nuten entsprechend den jeweiligen Stufen an einem Preß­ formmaterial gebildet werden.

Wie in Fig. 9 gezeigt, wird an der Austrittsfläche K der Vektor v gemäß dem Snelliusschen Gesetz bestimmt aus dem Normalvektor n_OUT an dem Austrittspunkt QO und dem Rich­ tungsvektor v_OUT eines gebrochenen Strahls, der durch den Punkt QO hindurchgeht und zu der optischen Achse x-x parallel ist.

Wie in Fig. 10 gezeigt, werden als nächstes die Totalrefle­ xionsfläche R und ihr Normalvektor n gemäß dem Reflexionsge­ setz bestimmt aus dem Vektor v und dem Richtungsvektor v_IN des Einfallsstrahls.

Wie in Fig. 11 gezeigt, wird dann ein äußeres Produkt (Vektorprodukt) aus den Vektoren n_OUT und n_IN als Vektor w berechnet, welcher in der Totalreflexionsfläche R enthalten ist und eine Bildungsrichtung der Totalreflexionsfläche R an­ gibt.

Fig. 12 zeigt eine geschlossene Kurve 13, die als Kurvenli­ nealkurve erhalten wird, welche eine Kurve ist mit Vektoren w, die sequentiell an den jeweiligen variierenden Punkten QO als tangentiale Vektoren erhalten werden. Die geschlossene Kurve 13 ist eine Bearbeitungslinie, welche die optische Achse x-x als ihre Zentrallinie aufweist und auf der Licht­ quellenseite der Austrittsfläche K gelegen ist.

Es ist zu beachten, daß im allgemeinen die geschlossene Kurve 13 nicht kreisförmig ist, wenn sie entlang der optischen Achse betrachtet wird.

Wie in Fig. 13 gezeigt, wird das einfallende Licht zuerst gebrochen durch eine unter der Austrittsfläche K gebildete sehr kleine Einfallsfläche I, dann durch die sehr kleine To­ talreflexionsfläche R reflektiert und durch die Austrittsflä­ che K wieder gebrochen, um schließlich parallel zu der opti­ schen Achse auszutreten. Eine kontinuierliche Totalreflexi­ onsfläche, die eine Prismenstufe 8 betrifft, wird gebildet durch Verbinden der sehr kleinen Totalreflexionsflächen R entlang der geschlossenen Kurve 13.

Fig. 14 zeigt eine V-förmige Nute 14, die durch ein Schneid­ werkzeug entlang der geschlossenen Kurve 13 gebildet wird. Eine innen befindliche Schrägfläche 14a der V-förmigen Nute 14 betrifft die Bildung der Einfallsfläche I der Prismenstufe 8, und eine außen befindliche Schrägfläche 14b der Nute 14 betrifft die Bildung der Totalreflexionsfläche R der Prismen­ stufe 8. Ein Winkel der Schrägfläche 14a zu der optischen Achse x wird zur Bequemlichkeit der Entnahme aus der Preßform auf einen konstanten Wert festgelegt.

In Fig. 15 ist der Teil der Preßform (enthaltend die ge­ schlossenen Kurven 10, 13) in der Nachbarschaft der optischen Achse für die innere Linse 5 vergrößert.

Wie oben beschrieben, ist es selten, daß eine Linse für eine Fahrzeugleuchte eine komplizierte Oberfläche aufweist. Das heißt, im allgemeinen besteht sie aus einem plattenförmigen Hauptabschnitt und einem zunehmend gekrümmten Abschnitt, der mit dem Hauptabschnitt stetig ist.

Die Bezugszeichen 15, 15, . . . in Fig. 15 bezeichnen ge­ schlossene Kurven, die als Bezugslinien beim Bilden V-förmi­ ger Nuten an der Preßform dienen. Der Teil der geschlossenen Kurven 15, 15, . . . , die auf der rechten Seite der Linie V-V gelegen sind, betreffen die Stufen, die an dem plattenförmi­ gen Abschnitt 5a der inneren Linse 5 zu formen sind, und wei­ sen die gleichen Intervalle auf der Linie H-H auf.

Punkte auf der Linie H-H werden als die Ursprünge der ge­ schlossenen Kurve 15, 15, . . . gewählt.

Der übrige Teil der geschlossenen Kurven 15, 15, . . . , der auf der linken Seite der Linie V-V gelegen ist, bezieht sich auf die Stufen, die an dem gekrümmten Abschnitt 5b der inneren Linse 5 zu formen sind. Es ist eine Tendenz zu finden, daß das Intervall der geschlossenen Kurven 15, 15, . . . allmählich zunimmt, wenn die Position entlang der geschlossenen Kurve von ihrem Schnitt mit der Linie V-V zu ihrem Schnitt mit der Linie H-H geht.

Das heißt, die geschlossenen Kurven 15, 15, . . . werden erhal­ ten, indem zuerst in regelmäßigen Intervallen die Ursprünge zum Bilden dieser Kurven auf einer Schnittlinie angeordnet werden, die durch Schneiden des flachen Abschnitts der Be­ zugsfläche der Preßform durch eine horizontale Ebene erhalten wird, welche die optische Achse einschließt, und dann die Kurvenlinealapproximation ausgeführt wird, wie oben in Ver­ bindung mit den Fig. 5 und 12 beschrieben. Eine geschlos­ sene Kurve nimmt im allgemeinen einen kreisförmigen Bogen um den flachen Abschnitt der Preßform herum an und nimmt um den gekrümmten Abschnitt der Preßform herum eine Gestalt an, die sich von einem kreisförmigen Bogen auswärts erweitert.

Daher weist die innere Linse 5 in ihrer Gestalt die Eigen­ schaft auf, daß die Grenzlinien zwischen den benachbarten Stufen, die auf dem plattenförmigen Abschnitt 5a ausgebildet sind, konzentrische kreisförmige Bögen sind, und daß die Grenzlinien zwischen den benachbarten Stufen, die an dem ge­ krümmten Abschnitt 5b ausgebildet sind, Kurven sind, welche allmählich von konzentrischen kreisförmigen Bögen abweichen.

Wie aus dem Prozeß zum Bilden der Fresnellinsenstufen 7, 7, . . . und der Prismenstufen 8, 8, . . . offenbar wird, sind also die Grenzflächen der Brechung und die Totalreflexionsflächen mit der Austrittsfläche 6 der inneren Linse 5 als Bezugsflä­ che so definiert, daß bei jeder Position der gebrochene Strahl parallel zu der optischen Achse x-x gerichtet wird. Daher kann die genaue Strahlengangsteuerung gemäß der Ober­ flächengestalt der inneren Linse 5 durchgeführt werden.

Wie aus der obigen Beschreibung offenbar wird, können gemäß der erfindungsgemäßen Linse zur Verwendung in einer Leuchte und dem Verfahren zur Erzeugung der Preßform für diese die Stufen konstruiert werden, indem die Neigungen der Grenzflä­ chen der Brechung der Fresnellinsenstufen oder die Neigungen der Totalreflexionsflächen der Prismenstufen gemäß der ge­ krümmten Gestalt der Austrittsfläche der Linse so konstruiert werden, daß die gebrochenen Strahlen immer als Parallelstrah­ len von der Austrittsfläche ausgegeben werden. Infolgedessen kann eine genaue Lichtverteilungssteuerung gemäß den Gesetzen der Optik ausgeführt werden.

Obwohl die beschriebene Ausführungsform auf den Fall gerich­ tet ist, in welchem die Erfindung auf die innere Linse der Fahrzeugleuchte angewendet wird, ist es offensichtlich, daß die Erfindung nicht auf solch einen Fall beschränkt ist, son­ dern allgemein auf eine große Vielzahl von Linsen bzw. Leuchtenabdeckungen für Leuch­ ten angewendet werden kann.

Claims (16)

1. Leuchtenabdeckung mit optischer Wirkung für eine Fahrzeugbeleuchtungseinrichtung, mit wenigstens einem gekrümmt verlaufenden Flächenabschnitt, einer Lichteintrittsfläche und einer Lichtaustrittsfläche (6), sowie einer Anzahl von an der Lichteintrittsfläche ausgebildeten Fresnellinsenstufen (7) mit jeweils einer Brechungsgrenzfläche (S) zur Ablenkung von einfallendem Licht, dadurch gekennzeichnet, daß die Fresnellinsenstufen (7) derart ausgebildet sind, daß ein in einem Punkt der Brechungsgrenzfläche (S) der Fresnellinsenstufen (7) die Krümmung beschreibender Tangentialvektor die gleiche Richtung aufweist wie ein Vektor, der durch das äußere Produkt (Vektorprodukt) aus einem Normalenvektor (n-IN) auf die Brechungsgrenzfläche (S) und einem Normalenvektor (n-OUT) auf die Lichtaustrittsfläche (6) an einem Brechungspunkt, in welchem ein durch die Brechungsfläche (S) gebrochener Strahl auftrifft und eine nochmalige Brechung erfährt, festgelegt ist.

2. Leuchtenabdeckung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechungsgrenzfläche (S) relativ zu der optischen Achse (x-x) derart geneigt ausgebildet ist, daß die durch die Brechungsgrenzfläche (S) der Fresnellinsenstufe (7) gebrochenen Strahlen an der Lichtaustrittsfläche (6) der Leuchtenabdeckung eine solche Brechung erfahren, daß sie zur optischen Achse (x-x) parallel verlaufen.

3. Leuchtenabdeckung mit einer Lichtaustrittsfläche (6) und einer Lichteintrittsfläche mit wenigstens einem gekrümmt verlaufenden Leuchtenabdeckungsabschnitt sowie einer Anzahl von an der Lichteintrittsfläche ausgebildeten Prismenstufen (8) mit jeweils einer Totalreflexionsfläche (R) zur Ablenkung von auf diese auftreffendem Licht, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismenstufen (8) derart ausgebildet sind, daß ein in einem Punkt der Lichteintrittsfläche der Prismenstufen die Krümmung beschreibender Tangentialvektor die gleiche Richtung aufweist, wie ein Vektor, der durch das äußere Produkt (Vektorprodukt) aus einem Normalvektor (n-IN) auf die Totalreflexionsfläche (R) der Prismenstufe (8) und einem Normalvektor (n-OUT) auf die Lichtaustrittsfläche (6) an einem Brechungspunkt, in welchem ein an der Totalreflexionsfläche (R) reflektierter Strahl auftrifft und eine Brechung erfährt, festgelegt ist.

4. Leuchtenabdeckung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Totalreflexionsfläche (R) derart geneigt ausgebildet ist, daß die durch die Totalreflexionsfläche (R) der Prismenstufe (8) total reflektierten Strahlen an der Lichtaustrittsseite (6) eine solche Brechung erfahren, daß sie zur optischen Achse (x-x) parallel verlaufen.

5. Leuchtenabdeckung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtenabdeckung auf ihrer Lichteintrittsfläche sowohl Fresnellinsenstufen (7) als auch Prismenstufen (8) aufweist.

6. Leuchtenabdeckung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen plattenförmig verlaufenden Flächenabschnitt und einen gekrümmt verlaufenden Flächenabschnitt aufweist, wobei die Fresnellinsenstufen in radialer Richtung unter gleichen Abständen im plattenförmig verlaufenden Flächenabschnitt verlaufend ausgebildet sind und daß die Fresnellinsenstufen in radialer Richtung in ungleichmäßigen Abständen im gekrümmt verlaufenden Flächenabschnitt verlaufend ausgebildet sind.

7. Leuchtenabdeckung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismenstufen teils in gleichmäßigen Abständen, teils in ungleichmäßigen Abständen angeordnet sind.

8. Verfahren zum Herstellen einer Preßform zum Formen einer Leuchtenabdeckung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche eine optische Achse aufweist und in welcher eine Anzahl von Fresnellinsenstufen an einer Lichteintrittsfläche der Leuchtenabdeckung, welche einen gekrümmt verlaufenden Flächenelementabschnitt aufweist, ausgebildet sind, gekennzeichnet durch die Schritte,

• (1) daß gemäß dem Brechungsgesetz und auf der Grundlage einer Normalenrichtung an einem Brechungspunkt einer Lichtaustrittsfläche und einer Richtung von Strahlen parallel zu der optischen Achse eine Richtung eines einfallenden Strahles bezüglich der Lichtaustrittsfläche so bestimmt wird, daß die aus der Leuchtenabdeckung austretenden Strahlen durch Brechung zu parallel zur optischen Achse austretenden Strahlen umgelenkt werden,
• (2) daß in dem Fall der Fresnellinsenstufen eine Brechungsgrenzfläche gemäß dem Brechungsgesetz bestimmt wird, auf der Grundlage einer Richtung eines einfallenden Strahles bezüglich der Lichteintrittsfläche der Leuchtenabdeckung und der Richtung des einfallenden Strahles bezüglich der Lichtaustrittsfläche gemäß Schritt (1),
• (3) daß ein Vektor, der berechnet wird als das äußere Produkt (Vektorprodukt) aus einem Normalenvektor der Brechungsgrenzfläche, die in Schritt (2) enthalten wird, und dem Normalenvektor an dem Brechungspunkt der Lichtaustrittsfläche in Schritt (1), als ein Tangentialvektor zur Bestimmung des Krümmungsverlaufes der Brechungsgrenzfläche gemäß Schritt (2) verwendet wird,
• (4) daß eine geschlossene Kurve erzeugt wird durch Verbinden der gemäß Schritt (3) erhaltenen Tangentialvektoren unter Verwendung einer Kurvenlinealapproximation,
• (5) und daß an einem Preßformteil eine V-förmige Nut gebildet wird mit einer Schrägfläche entsprechend der gemäß Schritt (2) erhaltenen Brechungsgrenzfläche entlang der gemäß Schritt (4) erhaltenen geschlossenen Kurve.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte zur Bestimmung der Geometrie der Brechungsgrenzfläche durch Anwendung des Snelliusschen Gesetzes ausgeführt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossene Kurve derart ausgebildet wird, daß dieses als nicht-kreisförmig erscheint, von einem Punkt auf der optischen Achse ausgesehen.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurve gemäß Schritt (4) derart ausgebildet wird, daß die optische Achse durch ihr Zentrum verläuft.

12. Verfahren zum Herstellen einer Preßform zum Formen einer Leuchtenabdeckung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche eine optische Achse aufweist, und in welcher eine Anzahl von Prismenstufen an einer Lichteintrittsfläche der Leuchtenabdeckung ausgebildet sind, und welche ferner einen gekrümmten Abschnitt aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte,

• (1) daß gemäß dem Brechungsgesetz und auf der Grundlage einer Normalrichtung an einem Brechungspunkt einer Lichtaustrittsfläche und einer Richtung von Strahlen parallel zu der optischen Achse eine Richtung eines einfallenden Strahles bezüglich der Lichtaustrittsfläche so bestimmt wird, daß die aus der Leuchtenabdeckung austretenden Strahlen durch Brechung zu parallel zur optischen Achse austretenden Strahlen umgelenkt werden,
• (2) daß in dem Fall der Prismenstufen eine Totalreflexionsfläche bestimmt wird, basierend auf einer Richtung eines einfallenden Strahles bezüglich der Lichteintrittsfläche der Leuchtenabdeckung und der Richtung des einfallendes Strahles bezüglich der Lichtaustrittsfläche, die gemäß Schritt (1) erhalten wird,
• (3) daß ein Vektor, der berechnet wird als das äußere Produkt (Vektorprodukt) aus einem Normalvektor der Totalreflexionsfläche, die gemäß Schritt (2) erhalten wird und dem Normalenvektor an dem Brechungspunkt der Lichtaustrittsfläche gemäß Schritt (1), als ein Tangentialvektor zur Bestimmng des Krümmungsverlaufs der Totalreflexionsfläche gemäß Schritt (2) verwendet wird,
• (4) daß eine geschlossene Kurve erzeugt wird durch Verbinden der gemäß Schritt (3) erhaltenen Tangentialvektoren unter Verwendung einer Kurvenlinealapproximation,
• (5) und daß an einem Preßformmaterial eine V-förmige Nute gebildet wird mit einer Schrägfläche entsprechend der gemäß Schritt (2) erhaltenen Totalreflexionsflächen entlang der gemäß Schritt (4) erhaltenen geschlossenen Kurve.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte zur Bestimmung der Geometrie der Totalreflexionsfläche durch Anwendung des Snelliusschen Gesetzes ausgeführt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossene Kurve derart erzeugt wird, daß diese von einem Punkt auf der optischen Achse aus gesehen als nicht-kreisförmig erscheint.

15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurve gemäß Schritt (4) derart erzeugt wird, daß die optische Achse durch ihr Zentrum verläuft.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßform zur Ausbildung von Fresnellinsenstufen sowie Prismenstufen an einer Lichteintrittsfläche der Leuchtenabdeckung ausgebildet wird.