BELEUCHTUNGSVORRICHTUNG FÜR EINEN KRAFTFAHRZEUGSCHEINWERFER

Beschreibung

[0001] Die Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche Beleuchtungsvorrichtung umfasst:

• ein Leuchtmittel, das eingerichtet ist, Lichtstrahlen zu emittieren, wobei die Lichtstrahlen von zumindest einer dem Leuchtmittel in Hauptabstrahlrichtung nachgeschalteten Vorsatzoptik kollimierbar sind,
• ein der zumindest einen Vorsatzoptik nachgeschalteter polarisierender Strahlteiler, der die von der Vorsatzoptik kollimierten Lichtstrahlen in einen ersten und einen zweiten linear polarisierten Strahlengang aufteilt, wobei die Polarisationsrichtungen der Strahlengänge 90° zueinander verdreht sind,
• ein erstes Mittel zur Polarisationsdrehung, welches eingerichtet ist, die Polarisationsrichtung des zweiten Strahlengangs um 90° zu verdrehen, sodass der zweite Strahlengang die Polarisationsrichtung des ersten Strahlengangs aufweist,
• ein reflektives Mittel, welches eingerichtet ist, den ersten Strahlengang im Wesentlichen in die Richtung des durch das erste Mittel zur Polarisationsdrehung veränderten zweiten Strahlengangs umzulenken,
• ein einziges dem ersten Mittel zur Polarisationsdrehung und dem reflektiven Mittel nachgeschaltetes zweites Mittel zur Polarisationsdrehung, welches zumindest ein Segment umfasst, welches mittels elektrischer Signale in einen aktiven und einen inaktiven Zustand versetzbar ist, wobei die Polarisation von Lichtstrahlen im aktiven Zustand um 90° drehbar ist und im inaktiven Zustand keine Änderung erfährt,
• ein Polarisationsfiltermittel, welches dem zweiten Mittel zur Polarisationsdrehung nachgeschalten ist, welches Polarisationsfiltermittel eingerichtet ist, die von dem zweiten Mittel zur Polarisationsdrehung im aktiven bzw. inaktiven Zustand hinsichtlich der Polarisation gedrehten Lichtstrahlen zu transmittieren bzw. zu blockieren, und
• zumindest eine Projektionslinse, welche zur Erzeugung einer Lichtverteilung oder einer Teil-Lichtverteilung einer Lichtfunktion vor einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist.

[0002] Die Erfindung betrifft weiters einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit zumindest einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung.

[0003] Hierzu zeigt die DE 10 2015 115 339 A1 und die EP 1 351 015 A2 Beleuchtungsvorrichtungen aus dem Stand der Technik.

[0004] In Scheinwerfersystemen bzw. in Beleuchtungsvorrichtungen für Kraftfahrzeugscheinwerfer finden häufig auch Flüssigkristallelemente Verwendung, beispielsweise für unterschiedlichste Projektionsanwendungen und/ oder ADB-Anwendungen (Adaptive Driving Beam).

[0005] Wird ein Flüssigkristallelement mit unpolarisiertem Licht eines Leuchtmittels ausgeleuchtet, sind in der Regel zwei Polarisationsfilter notwendig, wobei einer im Strahlengang vor und einer nach dem Flüssigkristallelement angeordnet ist.

[0006] Der erste Polarisationsfilter dient dazu, linear polarisiertes Licht zu erzeugen, wobei je nach Ansteuerung des Flüssigkristallelements das linear polarisierte Licht entweder unverändert von dem Flüssigkristallelement transmittiert wird oder in seiner Polarisation gedreht wird.

[0007] Der nach dem Flüssigkristallelement angeordnete Polarisationsfilter ist in der Regel derart angeordnet, dass ein von dem Flüssigkristallelement hinsichtlich der Polarisation veränderter Lichtstrahl transmittiert wird, wohingegen ein von dem Flüssigkristallelement unveränderter Lichtstrahl absorbiert bzw. reflektiert wird.

[0008] Durch diese Vorgehensweise verliert man in dieser Anordnung zumindest die halbe Lichtmenge, welche von dem ersten Polarisationsfilter absorbiert und/ oder reflektiert wird, wodurch wiederum der Wirkungsgrad der Beleuchtungsvorrichtung verringert wird.

[0009] Zusätzlich kann sich der erste Polarisationsfilter bei einer hohen Beleuchtungsstärke aufgrund der Absorption erwärmen, was die Funktion des Flüssigkristallelements beeinträchtigen kann.

[0010] Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Beleuchtungseinrichtung bereitzustellen, welche die Effizienz bzw. den Wirkungsgrad einer Beleuchtungseinrichtung erhöht.

[0011] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

[0012] Bei einer vorteilhaften Variante kann eine solche Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung der Lichtfunktion "Abblendlicht" eingesetzt werden, wobei die Beleuchtungsvorrichtung bei dieser Lichtfunktion "Abblendlicht" eine Lichtverteilung erzeugt, welche in einem eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung in ein Fahrzeug, vor dem Fahrzeug eine den gesetzlichen Anforderungen entsprechende Abblendlichtverteilung erzeugt. Es kann vorgesehen sein, dass eine solche Beleuchtungsvorrichtung zur Erzeugung der Lichtfunktion "Fernlicht" eingesetzt werden kann, wobei die Beleuchtungsvorrichtung bei dieser Lichtfunktion "Fernlicht" eine Lichtverteilung erzeugt, welche in einem eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung in ein Fahrzeug, vor dem Fahrzeug eine den gesetzlichen Anforderungen entsprechende Fernlichtverteilung erzeugt. Die oben genannten, aufgezählten Lichtfunktionen bzw. Lichtverteilungen sind nicht abschließend, wobei die Beleuchtungsvorrichtungen auch Kombinationen dieser Lichtfunktionen erzeugen kann und/ oder nur eine Teillichtverteilung erzeugt, also beispielsweise nur einen Teil einer Fern-, Abblend-, Nebel- oder Tagfahrlichtverteilung. Durch die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung wird die ganze bzw. die im Wesentlichen ganze Lichtmenge, welche von einem Leuchtmittel emittiert wird, genutzt und auf das zweite Mittel zur Projektionsdrehung bzw. auf die Projektionslinse gebracht. Es kann vorgesehen sein, dass das Leuchtmittel zumindest eine Lichtquelle umfasst. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Leuchtmittel zwei oder mehrere Lichtquellen umfasst.

[0013] Vorteilhafterweise kann jeder Lichtquelle eine eigene Vorsatzoptik zugeordnet sein, welche das von der Lichtquelle emittierte Licht parallel richtet.

[0014] Es kann günstig sein, wenn die zumindest eine Lichtquelle als LED ausgebildet ist.

[0015] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass im Fall, dass zwei oder mehr Leuchtdioden vorgesehen sind, jede Leuchtdiode unabhängig von den anderen Leuchtdioden angesteuert werden kann.

[0016] Jede Leuchtdiode kann somit unabhängig von den anderen Leuchtdioden einer Lichtquelle ein- und ausgeschaltet werden, und vorzugsweise, wenn es sich um dimmbare Leuchtdioden handelt, auch unabhängig von den anderen Leuchtdioden der Lichtquelle gedimmt werden.

[0017] In einer praxisgerechten Ausführungsform kann die zumindest eine Vorsatzoptik als TIR-Linse ausgebildet sein.

[0018] Vorteilhafterweise können die zwei Parallelepipede unmittelbar hintereinander angeordnet sind.

[0019] Das Fresnelsche Parallelepiped mit einer verspiegelten Stirnfläche sowie die zwei Fresnelschen Parallelepipede, welche unmittelbar hintereinander angeordnet sind, dienen dazu, die Polarisationsrichtung des zweiten Strahlengangs in dieselbe Polarisationsrichtung wie der erste Strahlengang umzuwandeln. Dadurch kann das zweite Mittel zur Polarisationsdrehung, vorzugsweise als Flüssigkristallelement ausgebildet, vom gesamten Lichtstrom bzw. Lichtmenge des Leuchtmittels ausgeleuchtet werden.

[0020] Im Allgemeinen ist ein Fresnelsches Parallelepiped ein optisches Prisma, das 45° linear polarisiertes Licht nach zweimaliger Totalreflexion unter einem bestimmten Winkel in zirkular polarisiertes Licht umwandelt.

[0021] Der Vorteil liegt im Gegensatz zu einer Verzögerungsplatte darin, dass die Phasenverschiebung kaum von der Wellenlänge des auf das Fresnelsche Parallelepiped einfallende Licht abhängt.

[0022] Hierzu wird 45° linear polarisiertes Licht senkrecht bzw. orthogonal auf eine Stirnseite des Prismas gelenkt, wobei das Licht dadurch keine Richtungsänderung erfährt. Anschließend fällt das Licht auf eine erste schräge Längsfläche des Prismas, wobei der Einfallswinkel des Lichts auf diese Längsfläche größer als der Grenzwinkel einer Totalreflexion ist und totalreflektiert wird.

[0023] Die dabei auftretende Phasenverschiebung bewirkt, dass aus dem ursprünglich linear polarisierten Licht ein elliptisch polarisiertes Licht wird. Für die Erzeugung von zirkular polarisiertem Licht ist eine zweite Totalreflexion innerhalb des Prismas notwendig.

[0024] Der Einfallswinkel ist abhängig vom Brechungsindex des eingesetzten Materials, beispielsweise Kronglas, dessen Brechungsindex 1,51 beträgt.

[0025] Es kann auch vorgesehen sein, dass das zumindest eine Fresnelsche Parallelepiped aus Kunststoff, beispielsweise Polycarbonat oder Tarflon, gebildet ist.

[0026] Bei zwei unmittelbar hintereinander angeordneten Fresnelschen Parallelepipeden, welche die gleichen Eigenschaften im Sinne von Material und Form aufweisen, treten insgesamt vier Totalreflexionen auf, welche das einfallende linear polarisierte Licht nach dem Austritt aus den beiden Prismen in ein um ein 90° verdrehtes linear polarisiertes Licht umwandeln.

[0027] Es kann vorgesehen sein, dass das zweite Mittel zur Polarisationsdrehung als Flüssigkristallelement ausgebildet ist.

[0028] Die Funktion eines Flüssigkristallelements, beispielsweise ein LC-Display, welches aus einzelnen ansteuerbaren Segmenten aufgebaut ist, beruht darauf, dass Flüssigkristalle bzw. die Segmente die Polarisationsrichtung von Licht beeinflussen, wenn ein bestimmtes Maß an elektrischer Spannung angelegt wird.

[0029] Es sei nochmals explizit darauf hingewiesen, dass ein hier beschriebenes Flüssigkristallelement aus mehreren Flüssigkristallen aufgebaut ist, welche hierin auch als Segmente bezeichnet werden.

[0030] Ebenso kann vorgesehen sein, dass das reflektive Mittel als Spiegel ausgebildet ist.

[0031] In einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das zweite Mittel zur Polarisationsdrehung ein LCoS-Element ist.

[0032] Im Gegensatz zu LC-Displays lässt ein LCoS (Liquid Crystal on Silicon) Licht nicht durch bzw. transmittiert es nicht, sondern reflektiert es.

[0033] Es kann günstig sein, wenn dem zweiten Mittel zur Polarisationsdrehung zumindest ein Optikelement, beispielsweise eine Linse oder ein Reflektor, vorgelagert ist, welches eingerichtet ist, eine homogene Ausleuchtung des zweiten Mittels zur Polarisationsdrehung durch die auf das zweite Mittel zur Polarisationsdrehung einfallenden Strahlengänge zu ermöglichen.

[0034] Das zumindest eine Optikelement ist jedoch so eingerichtet, dass die Polarisation der Lichtstrahlen nicht oder nur in sehr geringem Ausmaß verändert.

[0035] Vorteilhafterweise können dem zweiten Mittel zur Polarisationsdrehung zwei Optikelemente vorgelagert sein, wobei die Optikelemente je einem Strahlengang zugeordnet sind.

[0036] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispielhaften Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine beispielhafte Beleuchtungsvorrichtung mit zwei unmittelbar hintereinander angeordneten Fresnelschen Parallelepipeden,

Fig. 2 eine weiteres Beispiel mit einem Fresnelschen Parallelepiped, wobei eine Stirnfläche des Parallelepipeds eine Verspiegelung aufweist,

Fig. 3 eine Detailansicht des Aufbaus des Beispiels aus Fig. 2, wobei mehrere LEDs als Leuchtmittel vorgesehen sind,

Fig. 4 eine Detailansicht entlang der x-Achse des Aufbaus aus Fig. 3, und

Fig. 5 ein weiteres Beispiel mit zwei unmittelbar hintereinander angeordneten Fresnelschen Parallelepipeden und einem LCoS.

[0037] Fig. 1 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung 51, umfassend ein Leuchtmittel 100, welches in diesem Ausführungsbeispiel als LED ausgeführt ist und eingerichtet ist, Lichtstrahlen zu emittieren, wobei die Lichtstrahlen von einer dem Leuchtmittel 100 in Hauptabstrahlrichtung nachgeschalteten Vorsatzoptik 200 kollimierbar sind, d.h. dass die Lichtstrahlen des Leuchtmittels parallel bzw. im Wesentlichen parallel gerichtet werden.

[0038] Unter "Hauptabstrahlrichtung" ist die Richtung zu verstehen, in der das Leuchtmittel infolge seiner Richtwirkung am stärksten bzw. am meisten Licht abstrahlt.

[0039] Weiters umfasst die Beleuchtungseinrichtung aus Fig. 1 einen der Vorsatzoptik 200 nachgeschalteten, polarisierenden Strahlteiler 300, der die von der Vorsatzoptik 200 kollimierten Lichtstrahlen in einen ersten und einen zweiten linear polarisierten Strahlengang 310, 320 aufteilt, wobei die Polarisationsrichtungen der Strahlengänge 310, 320 90° verdreht zueinander sind.

[0040] Es sei angemerkt, dass der polarisierende Strahlteiler 300 in Fig. 1 in einem 45°-Winkel zur Hauptabstrahlrichtung der durch die Vorsatzoptik 200 kollimierten Lichtstrahlen steht, jedoch auch andere Positionen des Strahlteilers 300 möglich sind.

[0041] Im Allgemeinen bezeichnet man linear senkrecht zur Einfallsebene polarisiertes Licht als transversale Komponente TE bzw. mit dem Kürzel "s". Linear parallel zur Einfallsebene polarisiertes Licht bezeichnet man in der Regel als transversalmagnetische Komponente TM bzw. mit dem Kürzel "p", wobei sich die Abkürzungen "s" und "p" in den Figuren zur besseren Übersicht wiederfinden.

[0042] Der Begriff "Einfallsebene" ist ein bekannter Begriff aus der Optik und bezeichnet im Allgemeinen die Ebene, die von der Einfallsrichtung des auf eine Grenzfläche einfallenden Lichts und dem Lot auf diese Grenzfläche aufgespannt wird. Der Polarisationszustand des Lichts wird in der Regel bezüglich der Einfallsebene angegeben.

[0043] Ferner ist ein erstes Mittel zur Polarisationsdrehung 400, welches nach dem polarisierenden Strahlteiler 300 im zweiten Strahlengang 320 positioniert und eingerichtet ist, die Polarisationsrichtung des zweiten Strahlengangs 320 um 90° zu verdrehen, sodass der zweite Strahlengang 320 die gleiche Polarisationsrichtung wie der erste Strahlengang 310 aufweist. Das erste Mittel zur Polarisationsdrehung 400 ist in diesem Beispiel als zwei Fresnelsche Parallelepipede ausgebildet, wobei die Parallelepipede unmittelbar hintereinander angeordnet sind, sodass Stirnflächen der jeweiligen Parallelepipede ohne einem Abstand zueinander angeordnet sind.

[0044] Ein Fresnelsches Parallelepiped, welches in der Regel ein lichtdurchlässiger Körper ist, beispielsweise aus Kronglas, Polycarbonat oder Tarflon, ermöglicht, ein linear polarisiertes Licht durch zweifache Totalreflexion in zirkular polarisiertes Licht umzuwandeln.

[0045] Hierzu wird linear polarisiertes Licht senkrecht bzw. orthogonal auf eine Stirnseite des Parallelepipeds gelenkt, wobei das Licht dadurch keine Richtungsänderung erfährt. Anschließend fällt das Licht auf eine erste schräge Längsfläche des Prismas, wobei der Einfallswinkel des Lichts auf diese Längsfläche größer als der Grenzwinkel einer Totalreflexion ist, und totalreflektiert wird.

[0046] Die dabei auftretende Phasenverschiebung bewirkt, dass aus dem ursprünglich linear polarisierten Licht ein elliptisch polarisiertes Licht wird. Für die Erzeugung von zirkular polarisiertem Licht ist eine zweite Totalreflexion innerhalb des Prismas notwendig.

[0047] Der Einfallswinkel ist abhängig vom Brechungsindex des eingesetzten Materials, beispielsweise Kronglas, dessen Brechungsindex 1,51 beträgt.

[0048] Im Allgemeinen lässt sich zirkular polarisiertes Licht durch Summation von zwei senkrecht zueinander linear polarisierten Wellen gleicher Amplitude und passender Phasenverschiebung erhalten. In gleicher Weise kann man jede linear polarisierte Welle als Summe einer links- und rechtszirkular polarisierten Welle darstellen.

[0049] Die mit einem Fresnelschen Parallelepiped erzeugte Phasendifferenz zeigt in weiten Bereichen nur eine geringe bis gar keine Abhängigkeit von der Wellenlänge des einfallenden Lichts, wodurch auch Lichtquellen zur Anwendung kommen können, die weißes Licht bzw. polychromatisches Licht emittieren, wobei unter "weißes Licht" Licht einer solchen Spektralzusammensetzung verstanden wird, welches beim Menschen den Farbeindruck "weiß" hervorruft.

[0050] Bei zwei unmittelbar hintereinander angeordneten Fresnelschen Parallelepipeden, welche die gleichen Eigenschaften im Sinne von Material und Form aufweisen, treten insgesamt vier Totalreflexionen auf, welche das einfallende linear polarisierte Licht nach dem Austritt aus den beiden Prismen in ein um ein 90° verdrehtes linear polarisiertes Licht umwandeln, wobei das Licht seine Richtung beibehält.

[0051] Weiters ist ein reflektives Mittel 350 im ersten Strahlengang 310 angeordnet, welches reflektive Mittel 350 den ersten Strahlengang 310 im Wesentlichen in die Richtung des durch das erste Mittel zur Polarisationsdrehung 400 veränderten zweiten Strahlengangs 320 umlenkt.

[0052] Ferner umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 51 ein einziges zweites Mittel zur Polarisationsdrehung 600, welches dem ersten Mittel zur Polarisationsdrehung 400 und dem reflektiven Mittel 350 nachgeschalten ist, wobei das zweite Mittel zur Polarisation 600 in dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 als Flüssigkristallelement ausgebildet ist, welches mehrere Segmente bzw. Flüssigkristalle umfasst, welche mittels elektrischer Signale in einen aktiven und einen inaktiven Zustand versetzbar sind, wobei die Polarisationsrichtung der Lichtstrahlen im aktiven Zustand drehbar ist, vorzugsweise um 90°, und im inaktiven Zustand keine Änderung erfährt.

[0053] Dem zweiten Mittel zur Polarisationsdrehung bzw. dem Flüssigkristallelement 600 sind zwei Optikelemente 500, beispielsweise Linsen oder Reflektoren, vorgelagert, welche je einem Strahlengang 310, 320 zugeordnet und eingerichtet sind, eine homogene Ausleuchtung des Flüssigkristallelements 600 durch die auf das Flüssigkristallelement 600 einfallenden Strahlengänge 310, 320 zu ermöglichen. In den gezeigten Beispielen sind die Optikelemente 500 als optische Linsen ausgebildet.

[0054] Dem Flüssigkristallelement 600 ist ein Polarisationsfiltermittel 610 nachgeschalten, welches Polarisationsfiltermittel 610 eingerichtet ist, die von den Segmenten bzw. Flüssigkristallen des Flüssigkristallelements 600 hinsichtlich der Polarisationsrichtung gedrehten Lichtstrahlen zu transmittieren bzw. zu absorbieren/blockieren, wodurch das gewünschte Lichtbild bzw. Lichtverteilung erzeugt wird.

[0055] Zur Erzeugung einer Lichtverteilung oder einer Teil-Lichtverteilung einer Lichtfunktion vor einem Kraftfahrzeug ist eine Projektionslinse 700 vorgesehen.

[0056] Es kann vorgesehen sein, dass eine solche Beleuchtungsvorrichtung 51, 52, 53 zur Erzeugung der Lichtfunktion "Fernlicht" eingesetzt werden kann, wobei die Beleuchtungsvorrichtung 51, 52, 53 bei dieser Lichtfunktion "Fernlicht" eine Lichtverteilung erzeugt, welche in einem eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung 51, 52, 53 in ein Kraftfahrzeug, vor dem Kraftfahrzeug eine den gesetzlichen Anforderungen entsprechende Fernlichtverteilung erzeugt.

[0057] Es kann vorgesehen sein, dass eine solche Beleuchtungsvorrichtung 51, 52, 53 zur Erzeugung der Lichtfunktion "Abblendlicht" eingesetzt werden kann, wobei die Beleuchtungsvorrichtung bei dieser Lichtfunktion "Abblendlicht" eine Lichtverteilung erzeugt, welche in einem eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung 51, 52, 53 in ein Kraftfahrzeug, vor dem Kraftfahrzeug eine den gesetzlichen Anforderungen entsprechende Abblendlichtverteilung erzeugt.

[0058] Die oben genannten, aufgezählten Lichtfunktionen bzw. Lichtverteilungen sind nicht abschließend und beziehen sich auf das Ausführungsbeispiel in Fig. 1 sowie weitere mögliche Ausführungsformen, wobei die Beleuchtungsvorrichtungen 51, 52, 53 auch Kombinationen dieser Lichtfunktionen erzeugen können und/ oder nur eine Teillichtverteilung erzeugen, also beispielsweise nur einen Teil einer Fern-, Abblend-, Nebel-oder Tagfahrlichtverteilung.

[0059] Fig. 2 zeigt ein weiteres Beispiel einer Beleuchtungsvorrichtung 52, wobei im Gegensatz zur Ausführungsform in Fig. 1 das erste Mittel zur Polarisationsdrehung 400 als ein Fresnelsches Parallelepiped ausgebildet ist, wobei eine Stirnfläche 410 des Parallelepipeds 400 verspiegelt ist.

[0060] Hierbei wird das durch einen polarisierenden Strahlteiler 300 senkrecht linear polarisierte Licht, welches in Fig. 2 mit "s" gekennzeichnet ist, in das Fresnelsche Parallelepiped 400 einkoppelt und nach zweimaliger Totalreflexion auf die verspiegelte Stirnfläche 410 trifft, wobei das Licht bzw. die Lichtstrahlen in die entgegengesetzte Richtung gespiegelt werden und wiederum zwei Totalreflexionen innerhalb des Parallelepipeds 400 erfährt und eine um 90° gedrehte Polarisationsrichtung, also ein parallel linear polarisiertes Licht, was mit "p" in Fig. 2 gekennzeichnet ist, aufweist, bevor es aus dem Parallelepiped auskoppelt bzw. austritt.

[0061] Die Auskoppelrichtung bzw. die Austrittsrichtung ist hierbei der Eintrittsrichtung bzw. der Einkoppelrichtung des Lichts entgegengesetzt, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

[0062] Das aus dem Fresnelsches Parallelepiped 400 austretende, parallel linear polarisierte Licht wird von dem polarisierenden Strahlteiler 300 unverändert transmittiert.

[0063] Der übrige Aufbau des in Fig. 2 gezeigten Beispiels gleicht im Wesentlichen dem Aufbau des Beispiels aus Fig. 1.

[0064] Fig. 3 zeigt eine Detailansicht des Aufbaus aus Fig. 2, wobei das Leuchtmittel 100 aus mehreren LEDs gebildet ist, die jeweils eine nachgeschaltete Vorsatzoptik 200 umfassen. Als Vorsatzoptik 200 kann jeweils beispielsweise eine TIR-Linse vorgesehen sein.

[0065] Fig. 4 zeigt eine entlang der x-Achse dargestellte Perspektive der Detailansicht aus Fig. 3, wobei zu erkennen ist, dass das Leuchtmittel 100 aus dem Beispiel in Fig. 3 und 4 sowohl eine Reihe von Lichtquellen entlang der x-Achse als auch eine Reihe von Lichtquellen entlang der z-Achse aufweist.

[0066] Das Leuchtmittel 100 ist gewissermaßen aus einer Lichtquellen-Matrix gebildet, wobei auch vorgesehen sein kann, dass das Leuchtmittel 100 nur aus einer Reihe von Lichtquellen bzw. einem Lichtquellen-Array gebildet sein kann.

[0067] Fig. 5 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung 53, umfassend ein Leuchtmittel 100, welches in diesem Ausführungsbeispiel als LED ausgeführt ist und eingerichtet ist, Lichtstrahlen zu emittieren, wobei die Lichtstrahlen von einer dem Leuchtmittel 100 in Hauptabstrahlrichtung nachgeschalteten Vorsatzoptik 200 kollimierbar sind, d.h. dass die Lichtstrahlen des Leuchtmittels parallel bzw. im Wesentlichen parallel gerichtet werden.

[0068] Weiters umfasst die Beleuchtungseinrichtung aus Fig. 5 einen der Vorsatzoptik 200 nachgeschalteten, polarisierenden Strahlteiler 300, der die von der Vorsatzoptik 200 kollimierten Lichtstrahlen in einen ersten und einen zweiten linear polarisierten Strahlengang 310, 320 aufteilt, wobei die Polarisationsrichtungen der Strahlengänge 310, 320 90° verdreht zueinander sind.

[0069] Es sei angemerkt, dass der polarisierende Strahlteiler 300 in Fig. 5 in einem 45°-Winkel zur Hauptabstrahlrichtung der durch die Vorsatzoptik 200 kollimierten Lichtstrahlen steht, jedoch auch andere Positionen des Strahlteilers 300 möglich sind.

[0070] Ferner ist ein erstes Mittel zur Polarisationsdrehung 400, welches nach dem polarisierenden Strahlteiler 300 im zweiten Strahlengang 320 positioniert und eingerichtet ist, die Polarisationsrichtung des zweiten Strahlengangs 320 um 90° zu verdrehen, sodass der zweite Strahlengang 320 die gleiche Polarisationsrichtung wie der erste Strahlengang 310 aufweist.

[0071] Das erste Mittel zur Polarisationsdrehung 400 ist in diesem Beispiel als zwei Fresnelsche Parallelepipede ausgebildet, wobei die Parallelepipede unmittelbar hintereinander angeordnet sind, sodass Stirnflächen der jeweiligen Parallelepipede ohne einem Abstand zueinander angeordnet sind.

[0072] Weiters ist ein reflektives Mittel 350 im ersten Strahlengang 310 angeordnet, welches reflektive Mittel 350 den ersten Strahlengang 310 im Wesentlichen in die Richtung des durch das erste Mittel zur Polarisationsdrehung 400 veränderten zweiten Strahlengangs 320 umlenkt.

[0073] Ferner umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 53 ein Polarisationsfiltermittel 660, welches den Fresnelschen Parallelepipeden 400 und dem reflektiven Mittel 350 nachgeschalten ist, wobei das Polarisationsfiltermittel 660 die darauf auftreffenden Strahlengänge 310, 320, welche die gleiche Polarisationsrichtung aufweisen, auf ein zweites Mittel zur Polarisationsdrehung 650 umlenkt bzw. reflektiert. Das Polarisationsfiltermittel 660 ist in dem Beispiel aus Fig. 5 derart eingerichtet, dass es wie ein polarisierender Strahlteiler, ähnlich dem polarisierenden Strahlteiler 300 aus den vorherigen Beispielen, funktioniert.

[0074] Das zweite Mittel zur Polarisationsdrehung 650 ist in Fig. 5 als LCoS-Element ausgebildet. Im Gegensatz zu LC-Displays bzw. dem Flüssigkristallelement 600 aus den vorigen Ausführungsbeispielen lässt ein LCoS 650 (Liquid Crystal on Silicon) Licht nicht durch, sondern reflektiert es, wobei das LCoS 650 wie das Flüssigkristallelement 600 in einen aktiven bzw. inaktiven Zustand versetzt werden kann. Nähere Erläuterungen bezüglich des inaktiven bzw. aktiven Zustands sind den Ausführungen bezüglich Fig. 1 zu entnehmen.

[0075] Die Auskoppelrichtung bzw. die Austrittsrichtung der Strahlengänge 310, 320 aus dem LCoS-Element 650 ist hierbei der Eintrittsrichtung bzw. der Einkoppelrichtung der Strahlengänge 310, 320 bzw. des Lichts entgegengesetzt, wie in Fig. 5 dargestellt ist.

[0076] Das aus den Segmenten bzw. Flüssigkristallen des LCoS-Elements 650 austretende, hinsichtlich seiner Polarisationsrichtung veränderte Licht wird von dem Polarisationsfiltermittel 660 transmittiert bzw. blockiert, wodurch das gewünschte Lichtbild erzeugt wird, wobei dem Polarisationsfiltermittel 660 ein Projektionslinse 700 nachgeschalten ist, welcher zur Erzeugung einer Lichtverteilung oder einer Teil-Lichtverteilung einer Lichtfunktion vor einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist.

[0077] Ferner sind dem Polarisationsfiltermittel 660 zwei Optikelemente 500 vorgelagert, welche je einem Strahlengang 310, 320 zugeordnet und eingerichtet sind, eine homogene Ausleuchtung des Polarisationsfiltermittels 660 durch die auf das Polarisationsfiltermittel 660 einfallenden Strahlengänge 310, 320 zu ermöglichen.

[0078] Es sei angemerkt, dass alle in den Figuren gezeigten Beispiele in einem und als Teil eines Kraftfahrzeugscheinwerfers vorgesehen sein können.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0079] 

Beleuchtungsvorrichtung...

51, 52, 53

Leuchtmittel...

100

Vorsatzoptik...

200

Polarisierenden Strahlteiler...

300

Erster Strahlengang...

310

Zweiter Strahlengang...

320

Reflektives Mittel...

350

Erstes Mittel zur Polarisationsdrehung...

400

Fresnelsches Parallelepiped...

400

Verspiegelte Stirnfläche...

410

Optikelement...

500

Zweites Mittel zur Polarisationsdrehung...

600

Flüssigkristallelement...

600

LCoS...

650

Projektionslinse...

700

Ansprüche

1. Beleuchtungsvorrichtung (51, 52, 53) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, welche Beleuchtungsvorrichtung umfasst:

- ein Leuchtmittel (100), das eingerichtet ist, Lichtstrahlen zu emittieren, wobei die Lichtstrahlen von zumindest einer dem Leuchtmittel in Hauptabstrahlrichtung nachgeschalteten Vorsatzoptik (200) kollimierbar sind,

- ein der zumindest einen Vorsatzoptik (200) nachgeschalteter polarisierender Strahlteiler (300), der die von der Vorsatzoptik (200) kollimierten Lichtstrahlen in einen ersten und einen zweiten linear polarisierten Strahlengang (310, 320) aufteilt, wobei die Polarisationsrichtungen der Strahlengänge (310, 320) 90° zueinander verdreht sind,

- ein erstes Mittel zur Polarisationsdrehung (400), welches eingerichtet ist, die Polarisationsrichtung des zweiten Strahlengangs (320) um 90° zu verdrehen, sodass der zweite Strahlengang (320) die Polarisationsrichtung des ersten Strahlengangs (310) aufweist,

- ein reflektives Mittel (350), welches eingerichtet ist, den ersten Strahlengang (310) im Wesentlichen in die Richtung des durch das erste Mittel zur Polarisationsdrehung (400) veränderten zweiten Strahlengangs (320) umzulenken,

- ein einziges dem ersten Mittel zur Polarisationsdrehung (400) und dem reflektiven Mittel (350) nachgeschaltetes zweites Mittel zur Polarisationsdrehung (600), welches zumindest ein Segment umfasst, welches mittels elektrischer Signale in einen aktiven und einen inaktiven Zustand versetzbar ist, wobei die Polarisation von Lichtstrahlen im aktiven Zustand um 90° drehbar ist und im inaktiven Zustand keine Änderung erfährt,

- ein Polarisationsfiltermittel (610), welches dem zweiten Mittel zur Polarisationsdrehung (600) nachgeschalten ist, welches Polarisationsfiltermittel (610) eingerichtet ist, die von dem zweiten Mittel zur Polarisationsdrehung (600) im aktiven bzw. inaktiven Zustand hinsichtlich der Polarisation gedrehten Lichtstrahlen zu transmittieren bzw. zu blockieren, und

- zumindest eine Projektionslinse (700), welche zur Erzeugung einer Lichtverteilung oder einer Teil-Lichtverteilung einer Lichtfunktion vor einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist, das erste Mittel zur Polarisationsdrehung (400) ist als Fresnelsches Parallelepiped ausgebildet,

wobei eine Stirnfläche des Parallelepipeds verspiegelt ist, oder das erste Mittel zur Polarisationsdrehung (400) ist als zwei Fresnelsche Parallelepipede ausgebildet.

2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (100) zumindest eine Lichtquelle umfasst.

3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (100) zwei oder mehrere Lichtquellen umfasst.

4. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lichtquelle eine eigene Vorsatzoptik (200) zugeordnet ist.

5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Lichtquelle als LED ausgebildet ist.

6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Vorsatzoptik (200) als TIR-Linse ausgebildet ist.

7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Parallelepipede unmittelbar hintereinander angeordnet sind.

8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fresnelsche Parallelepiped aus Kronglas, Polycarbonat oder Tarflon gebildet ist.

9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Mittel zur Polarisationsdrehung (600) als Flüssigkristallelement ausgebildet ist.

10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das reflektive Mittel (350) als Spiegel ausgebildet ist.

11. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Mittel zur Polarisationsdrehung (600) ein LCoS-Element ist.

12. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Mittel zur Polarisationsdrehung (600) zumindest ein Optikelement (500) vorgelagert ist, welches eingerichtet ist, eine homogene Ausleuchtung des zweiten Mittels zur Polarisationsdrehung (600) durch die auf das zweite Mittel zur Polarisationsdrehung (600) einfallenden Strahlengänge zu ermöglichen.

13. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Mittel zur Polarisationsdrehung (600) zwei Optikelemente (500) vorgelagert sind, wobei die Optikelemente je einem Strahlengang (310, 320) zugeordnet sind.

14. Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.

Claims

1. Lighting device (51, 52, 53) for a motor vehicle headlamp, which lighting device comprises:

- an illuminating means (100) which is arranged to emit light beams, the light beams being collimatable by at least one attachment optics (200) arranged downstream of the illuminating means in the main radiation direction,

- a polarizing beam splitter (300) connected downstream of the at least one attachment optics (200), which splits the light beams collimated by the attachment optics (200) into a first and a second linearly polarized beam path (310, 320), wherein the polarization directions of the beam paths (310, 320) are rotated 90° with respect to one another

- a first polarization rotation means (400) arranged to rotate the polarization direction of the second beam path (320) by 90° so that the second beam path (320) has the polarization direction of the first beam path (310)

- reflective means (350) arranged to redirect the first beam path (310) substantially in the direction of the second beam path (320) modified by the first means for polarization rotation (400),

- a single second means for polarization rotation (600) connected downstream of said first means for polarization rotation (400) and said reflective means (350), said second means for polarization rotation (600) comprising at least one segment which can be set into an active and an inactive state by means of electrical signals, wherein the polarization of light beams can be rotated by 90° in the active state and does not undergo any change in the inactive state

- a polarization filter means (610) connected downstream of the second means for polarization rotation (600), which polarization filter means (610) is arranged to transmit and block, respectively, the light beams rotated with respect to polarization by the second means for polarization rotation (600) in the active and inactive state, respectively, and

- at least one projection lens (700) which is provided for generating a light distribution or a partial light distribution of a light function in front of a motor vehicle,

the first means for polarization rotation (400) is formed as a Fresnel parallelepiped, wherein an end face of the parallelepiped is mirrored, or the first means for polarization rotation (400) is formed as two Fresnel parallelepipeds.

2. Lighting device according to claim 1, characterized in that the illuminating means (100) comprises at least one light source.

3. Lighting device according to claim 1 or 2, characterized in that the illuminating means (100) comprises two or more light sources.

4. Lighting device according to claim 2 or 3, characterized in that each light source is assigned its own attachment optics (200).

5. Lighting device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the at least one light source is designed as an LED.

6. Lighting device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the at least one optical attachment (200) is designed as a TIR lens.

7. Lighting device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the two parallelepipeds are arranged directly one behind the other.

8. Lighting device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the Fresnel parallelepiped is formed of crown glass, polycarbonate or Tarflon.

9. Lighting device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the second means for polarization rotation (600) is formed as a liquid crystal element.

10. Lighting device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the reflective means (350) is formed as a mirror.

11. Lighting device according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the second means for polarization rotation (600) is an LCoS element.

12. Lighting device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the second means for polarization rotation (600) is preceded by at least one optical element (500) which is set up to enable homogeneous illumination of the second means for polarization rotation (600) by the beam paths incident on the second means for polarization rotation (600).

13. Lighting device according to claim 12, characterized in that two optical elements (500) are arranged upstream of the second means for polarization rotation (600), the optical elements each being associated with a beam path (310, 320).

14. Motor vehicle headlamp comprising at least one illumination device according to any one of claims 1 to 13.

Revendications

1. Dispositif d'éclairage (51, 52, 53) pour un phare de véhicule automobile, lequel dispositif d'éclairage comprend :

- un moyen d'éclairage (100) qui est configuré pour émettre des faisceaux lumineux, les faisceaux lumineux pouvant être collimatés par au moins un système optique de fixation (200) connecté en aval du moyen d'éclairage dans la direction de rayonnement principale,

- un diviseur de faisceau polarisant (300) connecté en aval de l'au moins une optique de fixation (200), qui divise les faisceaux lumineux collimatés par l'optique de fixation (200) en un premier et un second trajet de faisceau polarisé linéairement (310, 320), les directions de polarisation des trajets de faisceau (310, 320) étant tournées de 90° l'une par rapport à l'autre

- un premier moyen de rotation de polarisation (400) agencé pour faire tourner la direction de polarisation du deuxième trajet de faisceau (320) de 90° de sorte que le deuxième trajet de faisceau (320) ait la direction de polarisation du premier trajet de faisceau (310)

- des moyens de réflexion (350) agencés pour rediriger le premier trajet de faisceau (310) sensiblement dans la direction du second trajet de faisceau (320) modifié par les premiers moyens de rotation de polarisation (400),

- un second moyen unique de rotation de polarisation (600) connecté en aval du premier moyen de rotation de polarisation (400) et du moyen de réflexion (350), lequel moyen comprend au moins un segment qui peut être placé dans un état actif et un état inactif au moyen de signaux électriques, la polarisation des rayons lumineux pouvant être tournée de 90° dans l'état actif et ne subissant aucun changement dans l'état inactif

- un moyen de filtre de polarisation (610) qui est connecté en aval du second moyen de rotation de polarisation (600), lequel moyen de filtre de polarisation (610) est configuré pour transmettre ou bloquer les rayons lumineux tournés par le second moyen de rotation de polarisation (600) dans l'état actif ou inactif par rapport à la polarisation, et

- au moins une lentille de projection (700) qui est prévue pour produire une répartition lumineuse ou une répartition lumineuse partielle d'une fonction lumineuse devant un véhicule automobile,

le premier moyen de rotation de polarisation (400) est formé comme un parallélépipède de Fresnel, une face d'extrémité du parallélépipède étant réfléchie, ou le premier moyen de rotation de polarisation (400) est formé comme deux parallélépipèdes de Fresnel.

2. Dispositif d'éclairage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'éclairage (100) comprend au moins une source lumineuse.

3. Dispositif d'éclairage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen d'éclairage (100) comprend deux ou plusieurs sources lumineuses.

4. Dispositif d'éclairage selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque source lumineuse est associée à sa propre fixation optique (200).

5. Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'au moins une source de lumière se présente sous la forme d'une LED.

6. Dispositif d'éclairage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'au moins un accessoire optique (200) est conçu comme une lentille TIR.

7. Dispositif d'éclairage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les deux parallélépipèdes sont disposés directement l'un derrière l'autre.

8. Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le parallélépipède de Fresnel est formé de verre crown, de polycarbonate ou de Tarflon.

9. Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le deuxième moyen de rotation de la polarisation (600) est réalisé sous la forme d'un élément à cristaux liquides.

10. Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le moyen de réflexion (350) est réalisé sous la forme d'un miroir.

11. Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le deuxième moyen de rotation de polarisation (600) est un élément LCoS.

12. Dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'au moins un élément optique (500) est disposé en amont du deuxième moyen de rotation de polarisation (600), lequel élément optique (500) est disposé pour permettre un éclairage homogène du deuxième moyen de rotation de polarisation (600) par les trajets de faisceau incidents sur le deuxième moyen de rotation de polarisation (600).

13. Dispositif d'éclairage selon la revendication 12, caractérisé en ce que deux éléments optiques (500) sont disposés en amont du deuxième moyen de rotation de polarisation (600), les éléments optiques étant chacun associés à un trajet de faisceau (310, 320).

14. Projecteur de véhicule automobile comprenant au moins un dispositif d'éclairage selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.

Zeichnung