DE3602262A1 - Scheinwerfer fuer abblendlicht oder nebellicht von kraftfahrzeugen - Google Patents
Scheinwerfer fuer abblendlicht oder nebellicht von kraftfahrzeugenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für Abblendlicht
oder Nebellicht von Kraftfahrzeugen nach der
Gattung des Anspruchs 1,
Bekannt ist bei derartigen
Scheinwerfern, daß deren Lichtverteilung im wesentlichen
durch die Form des Reflektors bestimmt wird.
Darüber hinaus wurde bereits vorgeschlagen, den störenden,
nichtzulässigen Farbsaum des Lichtbündels durch
optische Mittel möglichst zu unterdrücken oder gar auszuschalten.
Hierfür sind zusätzliche Einrichtungen am Scheinwerfer
erforderlich, die zwangsläufig einen erhöhten technischen
Aufwand verursachen und bei extremen Betriebsbedingungen
die Funktionssicherheit des Scheinwerfers u. U. beeinträchtigen.
Mit dem Scheinwerfer für Abblendlicht oder Nebellicht
von Kraftfahrzeugen nach der Erfindung wird das im vorerwähnten
Stand der Technik dargelegte Problem gelöst,
Durch die einstückige Anordnung der Mittel am Objektiv
sind keine Einrichtungen erforderlich, die einen erhöhten
technischen Aufwand verursachen und die Funktion
des Scheinwerfers ggf. beeinträchtigen könnten.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen beschrieben. Mit dem Scheinwerfer nach
Anspruch 2 wird eine erste Ausführungsform geschaffen,
und eine zweite und dritte mit den Ansprüchen 6 bzw. 9.
Wird für den Scheinwerfer für Abblendlicht oder Nebellicht
von Kraftfahrzeugen eine sogenannte abbildende Optik verwendet,
so erfolgt eine scharfe Abbildung der Helldunkelgrenze
auf der Fahrbahn, d. h. der Übergang von Hell zu
Dunkel ist plötzlich. Eine derartige scharfe Helldunkelgrenze
entspricht zwar der ECE-Regelung, jedoch ist eine
gewisse Unschärfe der Helldunkelgrenze wünschenswert; für
Scheinwerfer, die in den USA zugelassen werden, sogar
erforderlich. Mit Anspruch 15 wird dieses Erfordernis
mit technisch einfachen Mitteln erreicht.
Mit Anspruch 16 wird ein Weg gewiesen, um die Oberflächenstreuung
in dem vorgegebenen Streubereich zu erhalten. In
der Filmprojektionstechnik sind die Mikroelemente als
sogenannte Narbung oder Apfelsinenschalenstruktur auf
mindestens einer Linsenoberfläche der Beleuchtungsoptik
(Kondensor) angeordnet, um hierdurch die Struktur des
Leuchtkörpers aufzulösen, der im Bildfenster des Projektors
abgebildet wird. Mikroerhebungen auf einer Linse
der abbildenden Optik, d. h. auf dem Projektionsobjektiv,
wären jedoch in der Filmprojektionstechnik ein unzumutbarer
Mangel. Bei dem nach dem Projektionssystem wirkenden
Kraftfahrzeug-Scheinwerfer ist anstatt des Kondensors der
Reflektor angeordnet, und es ist im Vergleich zur Filmprojektionstechnik
wesentlich, daß die Mikroerhebungen
innerhalb der Projektionsoptik gezielt eingesetzt werden.
Mit Anspruch 17 wird die Unschärfe der Helldunkelgrenze
mit einfachen Mitteln günstig auf einen sinnvollen Bereich
begrenzt. Mit Anspruch 18 ist ein Weg aufgezeigt,
um die Mikroerhebungen formende Struktur des Preßwerkzeuges
technisch einfach festzulegen.
Mit Anspruch 19 und im einzelnen mit den Ansprüchen 20 bis
23 wird die gewünschte Unschärfe der Helldunkelgrenze auch
dann erreicht, wenn nur ein Teilbereich der Linsenoberfläche
die Mikroerhebungen aufweist.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt und in der Figurenbeschreibung
näher erläutert. Es zeigen jeweils in unmaßstäblicher
und schematisch vereinfachter Darstellung: Fig. 1 eine
perspektivische Darstellung eines Scheinwerfers für
Abblendlicht von Kraftfahrzeugen in erster Ausbildungsform
des Objektivs; Fig. 2 einen abschnittsweisen
Axialschnitt im Bereich zweier Teilflächen der einen
Seite des Objektivs; Fig. 3 die Frontansicht des Objektivs
in zweier Ausführungsform; Fig. 4 den Axialschnitt
durch das Objektiv in dritter Ausführungsform
in einer ersten Abwandlung; und Fig. 5 die Ansicht
des Objektivs in Richtung der reflektierten Lichtstrahlen
in ebenfalls dritter Ausführungsform, jedoch in einer
zweiten Abwandlung.
Fig. 6 ein stark vergrößerter Abschnitt eines Axialschnittes
durch ein Objektiv; Fig. 7 abschnittsweise
den stark vergrößerten Axialschnitt durch ein Objektiv
mit benachbartem Preßwerkzeug in einer ersten Ausbildung;
Fig. 8 wie Fig. 7, jedoch in einer zweiten Ausbildung;
und die Fig. 9a bis 9d die verkleinerte Frontansicht
des Objektivs mit vier unterschiedlichen Ausbildungsformen
von Teilbereichen mit glatter Oberfläche.
Ein Scheinwerfer für Abblendlicht von Kraftfahrzeugen
hat einen Reflektor 10, eine Lichtquelle 11 und eine
Achse 12. Die von der Lichtquelle 11 erzeugten (nicht
dargestellten) Strahlen bilden durch Reflektion am Reflektor
10 ein Lichtbündel; in dessen Strahlengang sind
angeordnet: Die optisch wirksame Kante 14 einer Bande
13 und davor ein aus gepreßtem Glas hergestelltes Objektiv
15; dieses bildet die Kante 14 der Blende 13 als
Helldunkelgrenze des Abblendlichtbündels auf der Fahrbahn
ab.
Die dem Reflektor 10 abgewandte Seite des Objektivs hat
eine mittlere, asphärische Teilfläche 16 und eine obere
und untere ebenfalls asphärische Teilfläche 17, 17′; hierbei
ist die Asphäre der Teilfläche 16 unterschiedlich
zu der beider Teilflächen 17, 17′. Die benachbarten
Teilflächen 16/17 und 16/17′ berühren sich in einer
Linie 18, die in einer Ebene liegt. Die Linie der Berührung
benachbarter Teilflächen kann in einer gewölbten
oder ringförmigen Ebene liegen. Die Teilflächen 16, 17,
17′ sind optische Mittel zur Beeinflussung der Lichtverteilung
und zur Korrektur des Farbsaumes vom Lichtbündel.
Dies wird durch Änderung der Asphäre erreicht.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Teilflächen 16, 17
(und ebenso 17′) mit gleicher oder unterschiedlicher
Asphäre des Objektivs 15 in Richtung der Achse 12 des
Scheinwerfers zueinander versetzt, und die durch den
Versatz entstehende Stufe 19 ist abgerundet, d. h. die
Stufe 19 bildet mit der Teilfläche 17 eine Rundkante
20 und mit der Teilfläche 16 eine Hohlkehle 21.
Beim Objektiv 25 der zweiten Ausführungsform in Fig. 3
ist die eine Seite 26 nichtrotationssymmetrisch ausgebildet,
wobei Axialschnitte dieser Seite 26 in mindestens
einem Parameter der zugehörigen Linsenformel sich kontinuierlich
ändern. Ist die Linsenformel beispielsweise
so ist der veränderbare Parameter "c" und/oder "q".
Die Form der Asphäre der nichtrotationssymmetrischen
Seite 26 des Objektivs 25 verändert sich derart, daß bei
90 Winkelgraden ein Maximum der Abweichung bezüglich
Null Winkelgrad erreicht ist. Alternativ ist es möglich,
daß die Form der Asphäre der nichtrotationssymmetrischen
Seite des Objektivs sich derart ändert, daß bei allen
Winkelgraden, die mit einer ganzzahligen, geraden Zahl
180 ergeben, ein Maximum der Abweichung von Null Grad
liegt.
Das Objektiv 35 in Fig. 4 der dritten Ausbildungsform
und in einer ersten Abwandlung hat eine konvexe Seite
37 und eine dem Reflektor 10 (Fig. 1) zugewandte Planseite
36; diese weist als optische Mittel Streuprofile
auf, die wechselweise angeordnete Konkavlinsen 38 und
Konvexlinsen 39 sind und bezüglich der Achse 12 konzentrisch
und rotationsförmig angeordnet sind. Anstatt der
wechselweise angeordneten Konkavlinsen und Konvexlinsen
können entweder Konkavlinsen oder Konvexlinsen angeordnet
sein. In einer weiteren Alternative kann das Objektiv
anstatt der Planseite eine wenig gekrümmte Seite mit den
Streuprofilen aufweisen, zweckmäßigerweise wird diese
Seite konkav ausgebildet sein.
Das Objektiv 45 der dritten Ausführungsform und in der
zweiten Abwandlung gemäß Fig. 5 hat an der einen Seite
46 lineare und senkrechte Streuprofile 47, die vorzugsweise
Zylinderlinsen sind.
Die vierte Ausführungsform in Fig. 6 zeigt das aus gepreßtem
Glas oder Kunststoff gefertigte Objektiv 55 mit
der asphärischen Teilfläche 56; diese wird gebildet von
einstückigen Mitteln 58, sogenannten Mikroelementen, insbesondere
Mikroerhebungen, bekannt unter der Bezeichnung
"Narbung" oder "Apfelsinenschalen-Struktur". Hierdurch
wird in gewünschter Weise eine Unschärfe (Aufweichung)
der Helldunkelgrenze des Lichtbündels auf der Fahrbahn
erreicht. Der Winkel 60, 60′, den die Tangente 59, 59′
eines Punktes 57, 57′ der Mikroerhebung 58 mit der Tangente
61, 61′ des zugehörigen Punktes 57, 57″ der idealen
Linie 54 des Objektivs 55 einschließt, soll einen bestimmten
Bereich (z. B. ± 5 Grad) nicht überschreiten.
Fig. 7 zeigt abschnittsweise ein Preßwerkzeug 62 mit
seiner Formausnehmung 63; diese ist als glatte Struktur
gebildet entweder durch spanlose Bearbeitung wie Eindrücken,
Einschlagen, oder durch spanabhebende Formung wie Erodieren,
Schleifen, Sandstrahlen, Kugelstrahlen. Die Gesamtheit der
Ausnehmungen 63 formen die Mikroerhebungen 58 der asphärischen
Seite 56 des Objektivs 55.
Im Gegensatz hierzu weist die Ausnehmung 63′ des Preßwerkzeugs
62′ in Fig. 8 eine rauhe, völlig unregelmäßige
Struktur auf, die derart beschaffen ist, daß das Glas oder der
Kunststoff nur teilweise die Vertiefungen der Ausnehmung
63′ aushüllt und hierdurch die Mikroerhebungen 58 gebildet
werden.
Die Fig. 9a bis 9d zeigen die asphärische Seite 56 des
Objektivs 55 mit der horizontalen Mittelebene 64 und der
vertikalen Mittelebene 65 des Objektivs 55. Die asphärische
Seite hat jeweils einen Teilbereich 66 bis 69 mit
glatter, das hindurchtretende Licht nicht streuender Oberfläche.
Hierbei ist der Teilbereich 66 ein horizontaler
Mittelstreifen mit zwei horizontalen Begrenzungen 70 oder
ein horizontaler Mittelstreifen 67 mit zwei gewölbten
Begrenzungen 71, wobei diese in der horizontalen Mittelebene
64 den kleinsten gegenseitigen Abstand aufweisen,
oder eine Kreisfläche 68, die bezüglich der Achse 12 des
Objektivs 55 konzentrisch angeordnet ist, oder eine bezüglich
der Achse 12 mittige Rechteckfläche 69 mit horizontalen
Schmalseiten. Die horizontale Mittelebene 64
und die vertikale Mittelebene 65 schneiden sich in der
Achse 12.
Claims (22)
1. Scheinwerfer für Abblendlicht oder Nebellicht von
Kraftfahrzeugen mit einem Reflektor (10) der durch Reflexion
der Strahlen einer Lichtquelle (11) ein Lichtbündel
erzeugt, in dessen Strahlengang die optisch wirksame
Kante (14) einer Blende (13) angeordnet ist, und
mit einem Objektiv (15), das die Kante (14) als Helldunkelgrenze
des Lichtbündels auf der Fahrbahn abbildet,
und mit Mitteln zur Beeinflussung der Lichtverteilung
und/oder zur Korrektur des Farbsaumes des Lichtbündels,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel einstückig an
dem Objektiv (15, 25, 35, 45, 58) angeordnet sind.
2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel mindestens an der einen Seite des Objektivs
(15) als asphärische Teilflächen (16; 17, 17′) mit
gleichen oder unterschiedlichen Asphären (Konfiguration,
Form, Wölbung) angeordnet sind.
3. Scheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß benachbarte Teilflächen (16/17, 16/17′) sich an einer
Linie berühren, die in einer geraden oder gewölbten oder
ringförmigen Ebene liegt.
4. Scheinwerfer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Teilflächen (16; 17, 17′) mit gleichen
oder unterschiedlichen Asphären in Richtung der Achse
(12) des Scheinwerfers versetzt sind.
5. Scheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die durch den Versatz zweier Teilflächen (16/17, 16/
17′) entstehende Stufe mit der anliegenden Teilfläche
Abrundungen bildet, die entweder eine Rundkante (20)
oder eine Hohlkehle (21) ist.
6. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die eine Seite (26) des Objektivs (25) nichtrotationssymmetrisch
ausgebildet ist und daß Axialschnitte
(27) der Seite (26) sich kontinuierlich ändern durch
mindestens einen Parameter der zugehörigen Linsenformel.
7. Scheinwerfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Form der Asphäre der nichtrotationssymmetrischen
Seite (26) des Objektivs (27) sich derart ändern, daß
bei 90 Winkelgraden ein Maximum der Abweichung bezüglich
Null Winkelgrad erreicht ist.
8. Scheinwerfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Form der Asphäre der nichtrotationssymmetrischen
Seite des Objektivs sich derart ändert, daß bei allen
Winkelgraden, die mit einer ganzzahligen, geraden Zahl
180 ergeben, ein Maximum der Abweichung von Null Winkelgrad
erreicht ist.
9. Scheinwerfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die eine Seite (36, 46) des Objektivs (35, 45) mindestens
teilweise Streuprofile aufweist.
10. Scheinwerfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die optischen Mittel entweder rotationsförmige
oder lineare Streuprofile sind.
11. Scheinwerfer nach Anspruch 10, dessen eine Seite
des Objektivs weniger gekrümmt ist als die andere Seite
oder plan ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Streuprofile
(38, 39; 47) an der Planseite (36) oder an der
weniger gekrümmten Seite angeordnet sind.
12. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sreuprofile Konkavlinsen
(38) oder Konvexlinsen (39) sind.
13. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die Streuprofile wechselweise
angeordnete Konkavlinsen (38) und Konvexlinsen (39) sind.
14. Scheinwerfer nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv (15, 25, 35, 45)
mit den einstückigen optischen Mitteln aus gepreßtem Glas
besteht.
15. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die einstückigen Mittel (58) an dem Objektiv (55, 55′)
eine Oberflächenstreuung in einem vorgebenen Streubereich
erzeugen.
16. Scheinwerfer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel bezüglich der idealen Oberfläche (54)
des Objektivs (55, 55′) Mikroelemente, insbesondere Mikroerhebungen
(58), sind.
17. Scheinwerfer nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß der Winkel (60, 60′) den die Tangente (59, 59′) eines
Punktes (57, 57′) der Mikroerhebung (58) mit der Tangente
(61, 61′) des zugehörigen Punktes (57, 57″) der idealen
Linie (54) des Objektivs (55) einschließt, einen bestimmten
Bereich, insbesondere annähernd fünf Winkelgrade,
nicht überschreitet.
18. Scheinwerfer nach Anspruch 16 oder 17, dessen Objektiv
(55, 55′) aus gepreßtem Material besteht und mindestens
eine Seite (56) eine asphärische Konfiguration aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroerhebungen
(58) an der asphärischen Seite (56) angeordnet sind.
19. Scheinwerfer nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß die asphärische Seite (56) des Objektivs (55) nur teilweise
Mikroerhebungen (58) aufweist.
20. Scheinwerfer nach Anspruch 19, dessen Objektiv (55)
kreisflächenförmig ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
die Mikroerhebungen (58) aufweisende asphärische Seite
(56) einen Teilbereich (66 bis 69) mit glatter Oberfläche
aufweist.
21. Scheinwerfer nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß der Teilbereich (66, 67) ein horizontaler Mittelstreifen
ist mit entweder zwei horizontalen Begrenzungen
(70) oder zwei gewölbten Begrenzungen (71), wobei diese
in der vertikalen Mittelebene (64) den kleinsten gegenseitigen
Abstand aufweisen.
22. Scheinwerfer nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß der Teilbereich (68, 69) bezüglich der Achse (12)
des Objektivs (55) eine mittig oder außenmittig liegende
Kreisfläche (68), Rechteckfläche (69) oder anders geformte
Fläche ist.
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