DE102014219156A1

DE102014219156A1 - Fahrzeugfrontleuchte

Info

Publication number: DE102014219156A1
Application number: DE201410219156
Authority: DE
Inventors: c/o KOITO MANUFACTURING CO. L Yagi Takayuki
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2014-09-23
Publication date: 2015-03-26
Also published as: JP6321932B2; US20150085514A1; CN104456348B; CN104456348A; US9765938B2; JP2015064964A

Abstract

Eine Fahrzeugfrontleuchte weist eine Lichtquelle, ein optisches Projektionselement und einen Lichtdeflektor auf. Das optische Projektionselement projiziert ein einfallendes Licht nach vorne. Der Lichtdeflektor ist auf einer optischen Achse des optischen Projektionselements angeordnet und weist mehrere optische Einrichtungen auf, die zwischen folgenden Zuständen individuell schaltbar sind: (i) einem ersten Zustand, in dem vom der Lichtquelle emittiertes Licht in einer Richtung reflektiert wird, die sich von einer Richtung hin zum optischen Projektionselement unterscheidet und (ii) einen zweiten Zustand, in dem das emittierte Licht hin zum optischen Projektionselement reflektiert wird. Ein Winkel zwischen der optischen Achse und einer Normalen auf einen Mittelabschnitt des optischen Projektionselements, wenn sich jedes optische Projektionselement in dem ersten Zustand befindet, ist kleiner als der Winkel zwischen der optischen Achse und einer Normalen auf den Mittelabschnitt jeder optischen Einrichtung, wenn sich jede optische Einrichtung in dem zweiten Zustand befindet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Beispielhafte Ausführungsformen betreffen eine Fahrzeugfrontleuchte mit einem Lichtdeflektor.
Stand der Technik
Herkömmliche Lichtdeflektoren sind mit einer großen Anzahl Mikro-Spiegeleinrichtungen versehen, von denen jede schwenkbar ist. Die Schwenkungswinkel der Mikro-Spiegeleinrichtungen werden digital zwischen einem ersten Verschwenkungswinkel und einem zweiten Verschwenkungswinkel derart umgeschaltet, dass eine Reflexionsrichtung von Licht aus einer Lichtquelle zwischen einer ersten Reflexionsrichtung (d.h. die Mikro-Spiegeleinrichtungen sind eingeschaltet) und einer zweiten Reflexionsrichtung (d.h. die Mikro-Spiegeleinrichtungen sind ausgeschaltet) geeignet geändert werden kann.
Die JP H09-104288 A (entspricht US 5,938,319 ) beschreibt eine Fahrzeugbeleuchtungseinrichtung mit einem reflektierenden Lichtdeflektor, der auf einem Lichtweg von reflektiertem Licht angeordnet ist, das von zumindest einer Lichtquelle ausgeht. Der Lichtdeflektor kann Licht, welches auf den Lichtdeflektor trifft, derart reflektieren, dass ein Lichtstrahl ausgebildet wird, der von der Beleuchtungseinrichtung emittiert wird.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Wenn die Mikro-Spiegeleinrichtungen in einer oben beschriebenen Leuchteneinheit, welche einen Lichtdeflektor verwendet, eingeschalten werden, ist eine Reflexionsrichtung von Licht in höherem Maße nach oben gerichtet als eine optische Achse eines optischen Projektionselements. Deshalb würden weniger Lichtstrahlen in der Umgebung der optischen Achse des optischen Projektionselements einfallen und eine Lichtintensität in der Mitte eines Lichtverteilungsmusters würde unzureichend werden.
Angesichts dieser Umstände stellt eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Technologie bereit, die eine Richtung von Licht, welches durch einen Lichtdeflektor in einer Fahrzeugfrontleuchte, welche den Lichtdeflektor verwendet, derart einstellt, dass die Lichtintensität in der Mitte eines Lichtverteilungsmusters, welches durch ein optisches Projektionselement projiziert wird, erhöht ist.

(1) Eine Fahrzeugfrontleuchte weist auf: eine Lichtquelle, ein optisches Projektionselement und einen Lichtdeflektor. Das optische Projektionselement projiziert darauf einfallendes Licht von einer Leuchteneinheit nach vorne. Der Lichtdeflektor ist auf einer optischen Achse des optischen Projektionselements angeordnet und weist mehrere optische Einrichtungen auf, welche in einer Matrix bzw. einem Array angeordnet sind und individuell zwischen folgenden Zuständen schaltbar sind: (i) einem ersten Zustand, bei dem das von der Lichtquelle emittierte Licht in einer Richtung reflektiert wird, die sich von einer Richtung hin zum optischen Projektionselement unterscheidet, und (ii) einem zweiten Zustand, bei dem das von der Lichtquelle emittierte Licht hin zum optischen Projektionselement reflektiert wird. Wenn sich jede optische Einrichtung in dem ersten Zustand befindet ist ein Winkel zwischen einer Normalen auf einem Mittelabschnitt jeder optischen Einrichtung und der optischen Achse des optischen Projektionselements kleiner als ein Winkel zwischen einer Normalen auf den Mittelabschnitt jeder optischen Einrichtung und der optischen Achse des Projektionselements, wenn sich jede optische Einrichtung in dem zweiten Zustand befindet.

Die Ausgestaltung, wonach jede optische Einrichtung des Lichtdeflektors wie oben beschrieben angeordnet ist, kann eine Lichtmenge, die in der Umgebung der optischen Achse des optischen Projektionselements einfällt, vergrößern, wenn sich der Lichtdeflektor in dem zweiten Zustand befindet. Im Ergebnis kann die Lichtintensität in der Mitte des Lichtverteilungsmusters ausgehend vom optischen Projektionselement vergrößert werden, was dann von Vorteil ist, wenn die Fahrzeugfrontleuchten einen Fernlichtstrahl ausbilden und wenn eine ADB-Steuerung („Adaptive Driving Beam“-Steuerung) ausgeführt wird.

(2) In der Fahrzeugfrontleuchte nach (1) kann eine Länge des optischen Projektionselements in einer ersten Richtung, in welche sich das von den optischen Einrichtungen reflektierte Licht bewegt, wenn die optischen Einrichtungen zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand umgeschaltet werden, kürzer sein als die Länge des optischen Projektionselements in einer zweiten Richtung, welche senkrecht zur ersten Richtung ist. Mit dieser Ausgestaltung kann eine Breite des optischen Projektionselements in rechts-links-Richtungen vergrößert werden, und die Lichtintensität in der Mitte des Lichtverteilungsmusters, welches von dem optischen Projektionselement projiziert wird, kann vergrößert werden.
(3) In der Fahrzeugfrontleuchte nach (1) bzw. (2) kann die Lichtquelle unterhalb der optischen Achse des optischen Projektionselements angeordnet sein.
(4) Die Fahrzeugfrontleuchte gemäß (1) bis (3) kann ferner ein reflektives optisches Element aufweisen. Das reflektive optische Element ist unterhalb der optischen Achse des optischen Projektionselements angeordnet, und reflektiert das von der Lichtquelle emittierte Licht hin zum Lichtdeflektor. Das reflektive optische Element ist näher am Lichtdeflektor angeordnet als das optische Projektionselement. Die Konfiguration, wonach das reflektive optische Element näher an der Lichtquelle angeordnet ist, kann das Fokussieren des emittierten Lichtstrahls begünstigen und die Lichtintensität in der Mitte des Lichtverteilungsmusters, das von dem optischen Projektionselement projiziert wird, weiter erhöhen.

Gemäß der oben beschriebenen Ausgestaltung kann die Richtung des vom Lichtdeflektor reflektierten Lichts in der Fahrzeugfrontleuchte, welche den Lichtdeflektor verwendet, derart eingestellt werden, dass die Lichtintensität in der Mitte des Lichtverteilungsmusters, das von dem optischen Projektionselement projiziert wird, erhöht ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine schematische Struktur einer Fahrzeugfrontleuchte gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Innenstruktur der Fahrzeugfrontleuchte schematisch darstellt.
3 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Lichtdeflektors in einer herkömmlichen Fahrzeugfrontleuchte.
4 stellt eine Position einer Mikro-Spiegeleinrichtung in der herkömmlichen Fahrzeugfrontleuchte dar, wenn die Mikro-Spiegeleinrichtung ausgeschaltet ist, sowie eine Position der Mikro-Spiegeleinrichtung, wenn die Mikro-Spiegeleinrichtung eingeschalten ist.
5A stellt die Ausbreitung von einfallendem Licht und reflektiertem Licht in der herkömmlichen Fahrzeugfrontleuchte schematisch dar.
5B ist eine Vorderansicht eines optischen Projektionselements.
6 ist eine schematische Schnittansicht eines Lichtdeflektors in einer Fahrzeugfrontleuchte gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
7A und 7B stellen eine Position einer Mikro-Spiegeleinrichtung in der Fahrzeugfrontleuchte gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dar, wenn die Mikro-Spiegeleinrichtung ausgeschaltet ist, sowie eine Position der Mikro-Spiegeleinrichtung, wenn die Mikro-Spiegeleinrichtung eingeschaltet ist.
8A stellt die Ausbreitung von einfallendem Licht und die Ausbreitung von reflektiertem Licht in der Fahrzeugfrontleuchte gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung schematisch dar.
8B ist eine Vorderansicht eines optischen Projektionselements.
9A bis 9C stellen Beispiele von Lichtverteilungsmustern, welche von der Fahrzeugfrontleuchte gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ausgebildet werden, schematisch dar.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
1 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine schematische Struktur einer Fahrzeugfrontleuchte 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung darstellt. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Innenstruktur der Fahrzeugfrontleuchte 1 schematisch darstellt. Die Fahrzeugfrontleuchte 1 ist jeweils auf den linken und rechten Seiten in einem Frontabschnitt eines Fahrzeugs angeordnet. Es wird angemerkt, dass linke und rechte Fahrzeugfrontleuchten im Wesentlichen die gleiche Ausgestaltung aufweisen – mit Ausnahme, dass ihre Komponenten teilweise links-rechts-symmetrische Strukturen in Bezug zueinander aufweisen.
Die Fahrzeugfrontleuchte 1 weist einen Leuchtenkörper 2, der mit einem Öffnungsabschnitt auf der Fahrzeugfrontseite ausgebildet ist, und eine transluzente Abdeckung 4 auf, die derart angebracht ist, dass sie den Öffnungsabschnitt des Leuchtenkörpers 2 bedeckt. Die transluzente Abdeckung 4 ist aus einem transluzenten Harz, Glas oder dergleichen ausgebildet. Der Leuchtenkörper 2 und die transluzente Abdeckung 4 bilden eine Leuchtenkammer 3. Die Leuchtenkammer 3 nimmt eine Lichtquelle 10, ein reflektives optisches Element 20 (reflektierendes optisches Element, optisches Reflexionselement), einen Lichtdeflektor 30 und ein optisches Projektionselement 50 auf. Jede Komponente ist durch einen nicht gezeigten Abstützungsmechanismus an dem Leuchtenkörper 2 angebracht.
Beispiele der Lichtquelle 10 schließen eine Haltleiter-lichtemittierende Einrichtung, wie eine LED (lichtemittierende Diode), eine LD (Laserdiode), sowie eine EL-Einrichtung (Elektro-Lumineszenz-Einrichtung), eine Birne, eine Glühlampe (eine Halogenlampe) und eine elektrische Entladungslampe (eine Entladungslampe) ein.
Das reflektive optische Element 20 ist derart ausgelegt, dass es von der Lichtquelle 10 emittiertes Licht einer Reflexionsfläche des Lichtdeflektors 30 zuführt. Beispiele des reflektiven optischen Elements 20 schließen einen festen Lichtführungskörper in Form eines Projektils und einen reflektierenden Spiegel ein, dessen Innenoberfläche in eine spezifische Reflexions-Oberfläche ausgebildet ist. Es wird angemerkt, dass auf das reflektive optische Element 20 verzichtet werden kann, falls Licht, welches von der Lichtquelle 10 emittiert wird, direkt zur Reflexions-Oberfläche des Lichtdeflektors 30 geführt wird.
Der Lichtdeflektor 30 ist auf einer optischen Achse des optischen Projektionselements 50 angeordnet. Der Lichtdeflektor 30 ist derart ausgelegt, dass er von der Lichtquelle 10 reflektiertes Licht selektiv zum optischen Projektionselement 50 reflektiert. Der Lichtdeflektor 30 ist beispielsweise ein MEMS (Mikroelektro-mechanisches System) oder ein DMD (Digital Mirror Device, d.h. eine Digitale Spiegeleinrichtung), bei der mehrere Mikro-Spiegel in Form eines Arrays (d.h. in einer Matrix) angeordnet sind. Eine Reflexionsrichtung des von der Lichtquelle 10 emittieren Lichts kann durch Steuern eines Winkels einer Reflexionsfläche jedes Mikro-Spiegels selektiv verändert werden. Insbesondere kann ein Abschnitt des von der Lichtquelle 10 emittierten Lichts hin zum optischen Projektionselement 50 reflektiert werden, und das verbleibende Licht kann in eine andere Richtung als eine Richtung hin zum optischen Projektionselement 50 reflektiert werden.
3 ist eine schematische Ansicht des Lichtdeflektors 30. Der Lichtdeflektor 30 weist einen Mikro-Spiegel-Array 34 und ein transparentes Abdeckelement 36 auf. In dem Mikro-Spiegel-Array 34 sind mehrere Mikro-Spiegeleinrichtungen 32 in Form einer Matrix angeordnet. Das transparente Abdeckelement 36 ist auf der Vorderseite (der rechten Seite in 3) von Reflexionsflächen 32a der Mikro-Spiegeleinrichtungen 32 angeordnet. Jede Spiegeleinrichtung 32 ist im Wesentlichen in eine quadratische Form ausgebildet. Jede Spiegeleinrichtung 32 weist eine Schwenkachse 32b auf, die sich in einer horizontalen Richtung erstreckt und die Mikro-Spiegeleinrichtung 32 im Wesentlichen in zwei Hälften unterteilt.
Die Mikro-Spiegeleinrichtungen 32 des Mikro-Spiegel-Arrays 34 sind so ausgelegt, dass sie individuell zwischen (i) einem ersten Zustand (AUS-Zustand, welcher in 3 durch gestrichelte Linien angedeutet ist) und (ii) einen zweiten Zustand (EIN-Zustand, welcher in 3 durch durchgezogene Linien dargestellt ist) schaltbar sind. Wenn sich die Mikro-Spiegeleinrichtung 32 in dem ersten Zustand (AUS-Zustand) befindet, reflektiert die Mikro-Spiegeleinrichtung 32 das von der Lichtquelle emittierte Licht in eine Richtung, die sich von einer Richtung hin zum optischen Projektionselement unterscheidet. Wenn sich die Mikro-Spiegeleinrichtung 32 im zweiten Zustand befindet (EIN-Zustand), reflektiert die Mikro-Spiegeleinrichtung 32 das von der Lichtquelle emittierte Licht hin zum optischen Projektionselement.
Unter Rückbezug auf 1 ist das optische Projektionselement 50 beispielsweise aus einer freigeformten Oberflächenlinse ausgebildet, welche eine vorderseitige Oberfläche und eine rückseitige Oberfläche aufweist, die in Form von freigeformten Oberflächenformen ausgebildet sind. Das optische Projektionselement 50 projiziert ein Lichtquellen-Bild, welches auf einer hinteren fokalen Ebene einschließlich eines hinteren Fokus des optischen Projektionselements 50 ausgebildet ist, als ein invertiertes Bild auf eine virtuelle, vertikale Ebene, die der Leuchteinheit vorausliegend angeordnet ist. Das optische Projektionselement 50 ist derart angeordnet, dass der hintere Fokus des optischen Projektionselements 50 auf der optischen Achse der Fahrzeugfrontleuchte 1 und nahe den reflektiven Oberflächen des Mikro-Spiegel-Arrays 34 des Lichtdeflektors 30 angeordnet ist. Es sei angemerkt, dass das optische Projektionselement 50 ein Reflektor sein kann.
In Bezugnahme auf 2 wird das von der Lichtquelle 10 emittierte Licht durch das reflektive optische Element 20 reflektiert und beleuchtet den Mikro-Spiegel-Array des Lichtdeflektors 30. Das einfallende Licht beleuchtet den Lichtdeflektor 30 mit einem gewissen Verteilungsmuster. Wie in 2 gezeigt, wird daher eine Beleuchtungsverteilung mit einem ersten Beleuchtungsbereich R1 und einem zweiten Beleuchtungsbereich R2 auf dem Lichtdeflektor gebildet. Der erste Beleuchtungsbereich R1 wird mit dem einfallenden Licht illuminiert. Der zweite Beleuchtungsbereit R2 wird im Wesentlichen nicht mit dem einfallenden Licht beleuchtet.
Der Lichtdeflektor 30 kann ein spezifisches Lichtverteilungsmuster ausbilden durch: (i) Anordnen eines Teils der Mikro-Spiegeleinrichtungen, welche mit dem ersten Beleuchtungsbereich R1 überlappen, derart, dass sich diese in einem beleuchtenden Zustand befinden, beispielsweise in dem EIN-Zustand, um dadurch Licht zum Ausbilden eines Lichtverteilungsmusters hin zur Vorderseite der Leuchteneinheit auszugeben, und (ii) Versetzen der verbleibenden Spiegeleinrichtungen, welche den ersten Beleuchtungsbereich R1 überlappen, in einen nicht-beleuchtenden Zustand (zum Beispiel den AUS-Zustand). Beispiele der Lichtverteilungsmuster, welche durch die Fahrzeugfrontleuchte 1 ausgebildet werden, werden später unter Bezugnahme auf 9A bis 9C beschrieben.
Eine Steuereinrichtung 300 stellt eine Emissionsstärke der Lichtquelle 10 ein und führt die AN/AUS-Steuerung jeder Spiegeleinrichtung des Lichtdeflektors 30 aus. Die Hardwarekonfiguration der Steuereinrichtung 300 wird durch Einrichtungen und Schaltkreise, wie einem CPU, und einen Speicher eines Computers dargestellt. Ferner ist auch die Softwarekonfiguration der Steuereinrichtung 300 durch ein Computerprogramm oder dergleichen dargestellt. Es sei angemerkt, dass, obwohl die Steuereinrichtung 300 in 1 außerhalb der Leuchtenkammer 3 angeordnet ist, die Steuereinrichtung 300 innerhalb der Leuchtenkammer 3 angeordnet sein kann. Die Steuereinrichtung 300 empfängt Signale von einem Bildbearbeitungsprozessor 310, der mit einer Abbildungseinrichtung 312 verbunden ist, einem Lenksensor 320, einem Navigationssystem 330 und einem nicht gezeigten Lichtschalter usw.. Als Antwort auf die empfangenen Signale überträgt die Steuereinrichtung 300 dann verschiedenste Steuersignale an die Lichtquelle 10 und den Lichtdeflektor 30.
4 stellt eine AUS-Position (welche durch gestrichelte Linien dargestellt ist) und eine EIN-Position (welche durch durchgezogene Linien dargestellt ist) jeder Mikro-Spiegeleinrichtung 32 in der herkömmlichen Fahrzeugleuchte dar, die derart angeordnet ist, dass sich eine Längsrichtung des Lichtdeflektors 30 im Wesentlichen vertikal erstreckt. Die vertikale Richtung ist beispielsweise senkrecht zu: (i) der Horizontalrichtung in welcher sich die Achse 32b jeder Mikro-Spiegeleinrichtung 32 erstreckt und (ii) einer optischen Achse X des optischen Projektionselements. Wie aus 4 ersichtlich ist, sind gemäß der herkömmlichen Ausgestaltung die AUS-Position und die EIN-Position jeder Mikro-Spiegeleinrichtung 32 zueinander bezüglich einer vertikalen Achse symmetrisch. Mit anderen Worten ist eine Winkelhalbierende M (i) einer normalen N_AUS auf einen Mittelabschnitt der Mikro-Spiegeleinrichtung 32, wenn die Mikro-Spiegeleinrichtung 32 ausgeschaltet ist, und (ii) einer normalen N_EIN auf den Mittelabschnitt der Mikro-Spiegeleinrichtung 32, wenn die Mikro-Spiegeleinrichtung 32 eingeschaltet ist, im Wesentlichen parallel zur optischen Achse X des optischen Projektionselements.
5A stellt die Ausbreitung von einfallendem Lichts und die Ausbreitung von reflektiertem Licht in der herkömmlichen Fahrzeugfrontleuchte schematisch dar. 5A stellt folgende Lichtausbreitungen dar: (i) die Ausbreitung des einfallenden Lichts I, welches von einer Lichtquelle 10 emittiert und durch das reflektive optische Element 20 reflektiert wurde und dann auf den Mikro-Spiegel-Array 34 einfällt, (ii) die Ausbreitung von reflektiertem Licht E1, welches von dem Mikro-Spiegel-Array 34 reflektiert wurde, wenn die Mikro-Spiegeleinrichtungen 32 ausgeschaltet sind, und (iii) die Ausbreitung von reflektiertem Licht E2, das durch den Mikro-Spiegel-Array 34 reflektiert wurde, wenn die Mikro-Spiegeleinrichtungen 32 eingeschaltet sind. Es sei angemerkt, dass aus Gründen der Einfachheit der Beschreibung der Mikro-Spiegel-Array 34 in 5A durch eine einzelne Mikro-Spiegeleinrichtung 32 ersetzt wurde.
Das von der Lichtquelle 10 emittierte Licht wird durch das reflektive optische Element 20 reflektiert. Deshalb bildet das einfallende Licht I keinen vollständig parallelen Strahl aus. Das heißt, Einfallswinkel des einfallenden Lichts I auf den Reflexionsoberflächen 32a der Mikro-Spiegeleinrichtungen 32 weisen ein gewisses Verteilungsmuster auf. Ferner sind auch die Mikro-Spiegeleinrichtungen 32 derart angeordnet, dass (i) das reflektierte Licht E1 nicht auf ein optische Projektionselement 60 gerichtet ist, wenn die in den AUS-Positionen angeordneten Mikro-Spiegeleinrichtungen 32 das einfallende Licht I reflektieren, und (ii), das reflektierte Licht E2 auf das optische Projektionselement 60 gerichtet ist, wenn die in den EIN-Positionen angeordneten Mikro-Spiegeleinrichtungen 32 das einfallende Licht I reflektieren.
Wie in 5A gezeigt, wird das reflektierte Licht E2 gemäß der Ausgestaltung der herkömmlichen Fahrzeugfrontleuchte, welches durch die Mikro-Spiegeleinrichtungen 32 reflektiert wurde, die sich in der EIN-Position befinden, leicht oberhalb der optischen Achse X des optischen Projektionselements 60 ausgesandt. Deshalb trifft im Bereich der optischen Achse des optischen Projektionselements weniger Lichtstrahlung auf. Ferner kann ein Abschnitt auf der Unterseite des optischen Projektionselements nicht effektiv genutzt werden. Wie in 5B gezeigt (welche eine Vorderansicht des optischen Projektionselements 60 ist), kann ein Abschnitt auf der Unterseite des optischen Projektionselements 60 gemäß dem Stand der Technik abgeschnitten werden.
Falls weniger Lichtstrahlung in der Umgebung der optischen Achse des optischen Projektionselements einfällt, kann eine Lichtintensität in der Mitte (eine Lichtintensität in der Nähe eines Schnittpunkts zwischen einer horizontalen Linie und einer vertikalen Linie auf einer virtuellen vertikalen Projektionsebene) unzureichend werden. Die Lichtintensität in der Mitte ist eine der entscheidenden Faktoren, wenn ein Fernlichtverteilungsmuster durch Fahrzeugfrontleuchten ausgebildet wird, und/oder wenn eine sogenannte ADB-Steuerung (Adaptive Fahrlicht-Steuerung) ausgeführt wird, welche ein Lichtverteilungsmuster in Abhängigkeit von Positionen von vorausliegenden Fahrzeugen wie entgegenkommenden Fahrzeugen oder vorausfahrenden Fahrzeugen steuert.
In dieser beispielhaften Ausführungsform ist der Lichtdeflektor 30 dann, wie in 6 gezeigt, derart geneigt, dass das vordere Abdeckelement 36 leicht nach unten geneigt ist. Spezifische Beschreibungen in dieser Hinsicht werden nachstehend in Bezugnahme auf 7 gegeben.
7A stellt eine AUS-Position (durch gestrichelte Linien dargestellt) und eine EIN-Position (durch durchgezogene Linien dargestellt) von jeder Mikro-Spiegeleinrichtung 32 in der Fahrzeugfrontleuchte gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform dar. Wie dargestellt, ist der Lichtdeflektor 30 derart geneigt, dass ein Winkel α zwischen der Normalen N_AUS auf den Mittelabschnitt der Mikro-Spiegeleinrichtung 32, wenn die Mikro-Spiegeleinrichtung 32 ausgeschaltet ist, und der optischen Achse X (oder einer Linie, welche parallel dazu ist) des optischen Projektionselements 50, kleiner ist als ein Winkel β zwischen der Normalen N_EIN auf den Mittelabschnitt der Mikro-Spiegeleinrichtung 32, wenn die Mikro-Spiegeleinrichtung 32 eingeschaltet ist, und der optischen Achse X oder einer Linie (parallel dazu). Mit anderen Worten und wie ein 7B geszeigt, weist die Winkelhalbierende M eines Winkels, der durch die Normale N_AUS auf die Mikro-Spiegeleinrichtung 32, wenn die Mikro-Spiegeleinrichtung 32 ausgeschaltet ist, und die Normale N_EIN, auf den Mikro-Spiegeleinrichtung 32, wenn die Mikro-Spiegeleinrichtung 32 eingeschaltet ist, gebildet ist, eine Komponente auf, die bezüglich der optischen Achse X des optischen Projektionselements 50 nach unten gerichtet ist.
8A stellt die Lichtausbreitung von einfallendem Licht und die Lichtausbreitung von reflektiertem Licht in der Fahrzeugfrontleuchte gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform schematisch dar. Ähnlich zu 5A zeigt 8A schematisch die folgenden Lichtausbreitungsmuster: (i) die Ausbreitung des einfallenden Lichts I, welches von der Lichtquelle 10 emittiert wurde, von dem reflektiven optischen Element 20 reflektiert wurde, und auf den Mikro-Spiegel-Array 34 einfällt, (ii) die Ausbreitung des reflektierten Lichts E1, welches von dem Mikro-Spiegel-Array 34 reflektiert wird, wenn die Mikro-Spiegeleinrichtungen 32 ausgeschaltet sind, und (iii) die Ausbreitung des reflektierten Lichts E2, welches durch den Mikro-Spiegel-Array 34 reflektiert wird, wenn die Mikro-Spiegeleinrichtungen 32 eingeschaltet sind. Es sei angemerkt, dass aus Gründen der Einfachheit der Darstellung der Mikro-Spiegel-Array 34 in 8A durch eine einzelne Spiegeleinrichtung 32 ersetzt wurde.
Der Lichtdeflektor 30 ist derart geneigt, dass er, wie in 8A gezeigt, nach unten gerichtet ist. Dadurch wird es möglich, eine Mitte der Lichtausbreitung des reflektierten Lichts E2 hin zur optischen Achse X des optischen Projektionselements 50 zu richten, wenn die Mikro-Spiegeleinrichtungen 32 eingeschaltet sind. Deshalb kann die Lichteinstrahlung, die in der Umgebung der optischen Achse X des optischen Projektionselements 50 einfällt, erhöht werden. Im Ergebnis kann die Lichtintensität in der Mitte des Lichtverteilungsmusters, das von dem optischen Projektionselement 50 projiziert wird, erhöht werden, was dann von Vorteil ist, wenn durch die Fahrzeugfrontleuchten ein Fernlichtstrahl ausgebildet wird, und wenn eine ADB-Steuerung (Adaptive Fahrlicht-Steuerung) ausgeführt wird.
Darüber hinaus kann sich das reflektierte Licht E2 gleichermaßen bezüglich des optischen Projektionselements 50 in oben- und unten-liegenden Richtungen ausbreiten, wenn die Mikro-Spiegeleinrichtungen 32 eingeschaltet sind. Wie in 8B gezeigt (welche eine Vorderansicht des optischen Projektionselements 50 darstellt), kann das optische Projektionselement 50 größer als zuvor ausgeführt werden.
Ferner ist der Lichtdeflektor 30 derart geneigt, dass er nach unten gerichtet ist. Dadurch folgen die Mikro-Spiegeleinrichtungen, welche von den Mikro-Spiegeleinrichtungen, die den Mikro-Spiegel-Array ausbilden, auf der Unterseite des Lichtverteilungsmusters liegen, einer Feldkrümmung des optischen Projektionselements. Dadurch wird es einfacher, ein Bild auf der Unterseite des Lichtverteilungsmusters zu fokussieren (das heißt Fahrbahnoberflächen-seitig) und eine klare Licht-Schatten-Verteilung kann auf der Fahrbahnoberfläche ausgebildet werden.
Es ist bevorzugt, dass eine Länge des optischen Projektionselements 50 in einer Richtung (beispielsweise der oben-unten Richtungen in 8B in dieser beispielhaften Ausführungsform), in welche sich das durch die Mikro-Spiegeleinrichtungen reflektierte Licht bewegt, wenn die Mikro-Spiegeleinrichtungen 32 des Lichtdeflektors 30 zwischen dem AUS-Zustand und dem EIN-Zustand umgeschaltet werden, kürzer als die Länge des optischen Projektionselements 50 in einer Richtung senkrecht zu dieser Richtung ist (beispielsweise links-rechts-Richtungen in 8B dieser beispielhaften Ausführungsform). Mit dieser Ausgestaltung kann verhindert werden, dass das reflektierte Licht auf das optische Projektionselement 50 einfällt, wenn die Mikro-Spiegeleinrichtungen 32 ausgeschaltet sind, und die Lichtintensität in der Mitte des projizierten Lichtverteilungsmusters kann weiter erhöht werden.
In dieser beispielhaften Ausführungsform sind sowohl die Lichtquelle 10 als auch das reflektive optische Element 20 unterhalb der optischen Achse X des optischen Projektionselements 50 angeordnet, und das reflektive optische Element 20 ist derart angeordnet, dass es näher an der Lichtquelle 10 und dem Lichtdeflektor 30 als das optische Projektionselement 50 angeordnet ist. Gemäß der Ausgestaltung, bei der das reflektive optische Element nahe der Lichtquelle angeordnet ist, kann ein von dem reflektiven optischen Element emittierter Lichtstrahl kondensiert werden. Falls die Lichtquelle 10 beispielsweise eine flache Lichtquelle in einer rechteckigen Form ist, kann die emittierte Lichtstrahlung innerhalb eines Winkelbereichs von ±30° in der oben-unten-Richtung und innerhalb von ±50° in der rechts-links-Richtung bezüglich der Normalen auf die lichtemittierende Oberfläche der Lichtquelle 10 eingeschränkt werden. Diese Ausgestaltung kann die Lichtintensität in der Mitte des Lichtverteilungsmusters, das durch das optische Projektionselement projiziert wurde, weiter erhöhen.
9A bis 9C sind schematische Darstellungen, die Beispiele von Lichtverteilungsmustern zeigen, die von der Fahrzeugfrontleuchte 1 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform ausgebildet wurden. 9A bis 9C zeigen die Lichtverteilungsmuster, die auf der virtuellen, vertikalen Ebene ausgebildet werden, die in einer vorbestimmten Position vor der Leuchteneinheit angeordnet ist (beispielsweise 25m voraus).
Wie in 2 gezeigt, wird der erste Beleuchtungsbereich R1 mit einer im Wesentlichen elliptischen Form auf dem Lichtdeflektor 30 ausgebildet. Die Mikro-Spiegeleinrichtungen, die mit dem ersten Beleuchtungsbereich R1 überlappen werden in den beleuchtenden Zustand (beispielsweise in den EIN-Zustand) versetzt, und das Licht, das den ersten Beleuchtungsbereich R1 bildet, wird durch das optische Projektionselement 50 von der Leuchteneinheit nach vorne abgestrahlt. Dadurch kann ein Fernlichtverteilungsmuster PH mit einer im Wesentlichen elliptischen Form ausgebildet werden, wie dies in 9A gezeigt ist. Insbesondere weisen der erste Beleuchtungsbereich R1 und das Fernlichtverteilungsmuster PH in Bezug zueinander eine im Wesentlichen gleiche Form auf. Der Lichtdeflektor 30 kann einen Vorgang ausführen, um eine Grenzlinie des Fernlichtverteilungsmusters PH deutlicher auszuprägen, und zwar dadurch, dass die Mikro-Spiegeleinrichtungen, welche von den Mikro-Spiegeleinrichtungen, die mit dem ersten Beleuchtungsbereich R1 überlappen, an dem Außenrandabschnitt liegen, in den nicht beleuchtenden Zustand (beispielsweise in den AUS-Zustand) versetzt werden. Da die Form des Fernlichtverteilungsmusters PH bekannt ist, wird auf eine detaillierte Beschreibung dieses verzichtet.
Die Fahrzeugfrontleuchte 1 kann ein Lichtverteilungsmuster mit einer gewünschten Form dadurch ausbilden, dass ein Bereich der Mikro-Spiegeleinrichtungen, die mit dem ersten Beleuchtungsbereich R1 überlappen, in den beleuchtenden Zustand versetzt wird (beispielsweise in den EIN-Zustand), und dass der verbleibende Anteil der überlappenden Mikro-Spiegeleinrichtungen in den nicht beleuchteten Zustand (beispielsweise in den AUS-Zustand) versetzt wird. Wie in 9B gezeigt, kann die Fahrzeugfrontleuchte 1 beispielsweise ein sogenanntes linksseitiges Fernlichtverteilungsmuster PHL ausbilden, welches aufweist: (i) einen Lichtbeleuchtungsbereich auf der linken Seite und über der horizontalen Linie H und (ii) einen Bereich auf der rechten Seite über der horizontalen Linie H, der von Licht abgeschirmt ist. Ferner kann die Fahrzeugleuchte 1 nicht nur das linksseitige Fernlichtverteilungsmuster PHL, sondern auch ein rechtsseitiges Fernlichtverteilungsmuster, ein Abblendlichtverteilungsmuster oder ein sogenanntes geteiltes Lichtverteilungsmuster ausbilden. Das geteilte Lichtverteilungsmuster weist beispielsweise einen von Licht abgeschirmten Bereich in einem Mittelabschnitt über der horizontalen Linie H und beleuchtete Bereiche auf beiden Seiten in der horizontalen Richtung des von Licht abgeschirmten Bereichs auf.
Wie in 9C gezeigt, kann die Fahrzeugfrontleuchte 1 einen von Licht abgeschirmten Bereich S in einem Bereich ausbilden, der sich in dem Fernlichtverteilungsmuster PH befindet und der mit anderen Fahrzeugen bzw. Fußgängern überlappt. Dadurch kann die Sicht des Fahrers verbessert werden, während die Wahrscheinlichkeit, dass das andere Fahrzeug/die anderen Fahrzeuge bzw. ein oder mehrere Fußgänger geblendet werden, reduziert werden kann. Beispielsweise wird der von Licht abgeschirmte Bereich S folgendermaßen ausgebildet.
Insbesondere erhält die Bildverarbeitungseinrichtung 310 Bilddaten, die von einer abbildenden Einrichtung 312, wie beispielsweise einer Kamera, aufgenommen wurden, und führt eine Bildbearbeitung der Bilddaten aus. Dabei spezifiziert die Bildverarbeitungseinrichtung 310 ein Fahrzeug/Fahrzeuge und/oder einen oder mehrere Fußgänger, welche in den Bilddaten enthalten sind, und erfasst eine entsprechende Position bzw. Positionen. Die Technologie, Fahrzeuge und Fußgänger in Bilddaten zu erfassen, und die Technologie, deren Position(en) zu erfassen, sind bekannt. Deshalb wird dahingehend auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet. Die erfassten Positionsdaten des Fahrzeugs/der Fahrzeuge bzw. des Fußgängers/der Fußgänger werden an die Steuereinrichtung 300 weitergegeben. Unter Verwendung der Positionsdaten steuert die Steuereinrichtung 300 den Lichtdeflektor 30 derart, dass ein von Licht abgeschirmter Bereich bzw. von Licht abgeschirmte Bereiche S an einer Position bzw. an Positionen in dem Fernlichtverteilungsmuster PH ausgebildet werden, an denen sich das Fahrzeug/die Fahrzeuge bzw. der Fußgänger/die Fußgänger befinden. Insbesondere werden diejenigen Mikro-Spiegeleinrichtungen, welche von den Mikro-Spiegeleinrichtungen, die mit dem ersten Beleuchtungsbereich R1 überlappen, welche dem(den) von Licht abzuschirmenden Bereich(en) S entsprechen, von dem Lichtdeflektor 30 in den nicht beleuchtenden Zustand (beispielsweise im AUS-Zustand) versetzt. Dadurch werden die von Licht abgeschirmten Bereich S bzw. der von Licht abgeschirmte Bereich S in dem Fernlichtverteilungsmuster PH ausgebildet.
Oben wurden beispielhafte Ausführungsformen beschrieben. Es sei allerdings angemerkt, dass die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, sondern auch geeignete Kombinationen der Ausgestaltungen der beispielhaften Ausführungsformen einschließt, unter anderem auch solche, die durch geeignetes Ersetzen eines Teils der Ausgestaltungen jeder beispielhaften Ausführungsform erlangt werden. Basierend auf dem Wissen des Fachmanns auf dem Gebiet, für das die Erfindung relevant ist, sind ferner auch Modifikationen an entsprechenden Kombinationen der beispielhaften Ausführungsformen, geeignete Veränderungen der Reihenfolge des Ausführens, verschiedenste Abwandlungen im Design, etc. auf die beispielhaften Ausführungsformen anwendbar. Ausführungsformen auf die solche Modifikationen angewandt werden, können auch in dem Rahmen der Erfindung eingeschlossen sein.
Gemäß den beispielhaften Ausführungsformen weist jede der Mikro-Spiegeleinrichtungen, welche den Mikro-Spiegel-Array des Lichtdeflektors bilden, die Schwenkachse oder Verkippachse auf, die sich in der horizontalen Richtung erstreckt und jede Mikro-Spiegeleinrichtung im Wesentlichen halbiert. Anstelle dieser Schwenkachse kann jede der Mikro-Spiegeleinrichtungen, die den Mikro-Spiegel-Array bilden, eine Schwenkachse aufweisen, die gegenüberliegende Scheitel jedes der quadratischen Spiegeleinrichtungen verbindet. In diesem Fall ist der Lichtdeflektor um 45° geneigt, sodass die Schwenkachsen der Mikro-Spiegeleinrichtungen nahezu horizontal sind. Der daraus resultierende Lichtdeflektor kann in den beispielhaften Ausführungsformen verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 09-104288 A [0003]
US 5938319 [0003]

Claims

Fahrzeugfrontleuchte mit: einer Lichtquelle (10); einem optischen Projektionselement (50), das Licht, das auf dieses einfällt, bezüglich einer Leuchteneinheit nach vorne projiziert; und einem Lichtdeflektor (30), der auf einer optischen Achse (X) des optischen Projektionselements (50) angeordnet ist und mehrere optische Einrichtungen (32) aufweist, die in Form einer Matrix angeordnet sind und einzeln schaltbar sind zwischen: (i) einem ersten Zustand, bei dem von der Lichtquelle (10) emittiertes Licht in einer Richtung reflektiert wird, die sich von einer Richtung hin zum optischen Projektionselement (50) unterscheidet, und (ii) einem zweiten Zustand, bei dem das von der Lichtquelle (10) emittierte Licht hin zum optischen Projektionselement (50) reflektiert wird, wobei ein Winkel (α) zwischen einer Normalen (N_AUS) auf einen Mittelabschnitt jeder optischen Einrichtung (32), wenn sich jede optische Einrichtung (32) in dem ersten Zustand befindet, und der optischen Achse (X) des optischen Projektionselements (50) kleiner ist als ein Winkel (β) zwischen einer Normalen (N_EIN) auf den Mittelabschnitt jeder optischen Einrichtung (32), wenn sich jede optische Einrichtung (32) in dem zweiten Zustand befindet, und der optischen Achse (X) des optischen Projektionselements (50).
Fahrzeugfrontleuchte nach Anspruch 1, bei der eine Länge des optischen Projektionselements (50) in einer ersten Richtung, in welche sich das von den optischen Einrichtungen (32) reflektierte Licht bewegt, wenn die optischen Einrichtungen (32) zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand umgeschaltet werden, kürzer als die des optischen Projektionselements (50) in einer zweiten Richtung ist, die senkrecht zur ersten Richtung ist.
Fahrzeugfrontleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der die Lichtquelle (10) unterhalb der optischen Achse (X) des optischen Projektionselements (50) angeordnet ist.
Fahrzeugfrontleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ferner mit: einem reflektiven optischen Element (20), das unter der optischen Achse (X) des optischen Projektionselements (50) angeordnet ist und das von der Lichtquelle (10) emittierte Licht hin zum Lichtdeflektor (30) reflektiert, wobei das reflektive optische Element (20) näher am Lichtdeflektor (30) angeordnet ist als das optische Projektionselement (50).