用于機(jī)動(dòng)車前照燈的照明設(shè)備的光學(xué)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于機(jī)動(dòng)車前照燈的照明設(shè)備的光學(xué)結(jié)構(gòu)，該照明設(shè)備設(shè)置用于照射光，由照明設(shè)備照射的光形成預(yù)定的光分布。
[0002]本發(fā)明還涉及具有這種光學(xué)結(jié)構(gòu)的用于車輛前照燈的照明設(shè)備。
[0003]此外本發(fā)明涉及具有至少一個(gè)這種照明設(shè)備的車輛前照燈。
【背景技術(shù)】
[0004]根據(jù)法律規(guī)定，車輛前照燈的光分布必須滿足一系列條件。
[0005]例如根據(jù)ECE和SAE在明暗線(HD線)之上-也就是在首要照明區(qū)域之外-在確定的地方要求最小和最大光強(qiáng)。這作為“標(biāo)記光”起作用并且實(shí)現(xiàn)在駛過車輛的照明的情況下頭頂-路牌的照明。使用的光強(qiáng)通常位于一般散射光值之上但是當(dāng)然在HD線下的光強(qiáng)之下。要求的光值必須以盡可能小的目眩作用實(shí)現(xiàn)。
[0006]“標(biāo)記光”通常通過在投影透鏡中的特定小平面(至少若干毫米的大小)或通過離散的小突起實(shí)現(xiàn)。對此缺點(diǎn)尤其是，該結(jié)構(gòu)從外面作為亮光點(diǎn)可見并且因此首先從涉及基礎(chǔ)上益加地否定。此外這種設(shè)備調(diào)整到位于后面光學(xué)系統(tǒng)上-對此進(jìn)行改變，不再確保追求的功能。
[0007]此外出于法律原因需要限定不清晰的明暗界限，使得HD線映射得既不會(huì)太清晰也不會(huì)太模糊，即，合法限定HD線的最大清晰度。HD線的這種模糊導(dǎo)致HD線從駕駛員看來是“光滑的”并且主觀上令人愉悅的。
[0008]該HD-過渡的量化通過沿著通過亮暗界限垂直斷面的梯度的最大值實(shí)現(xiàn)。對此在測量點(diǎn)的照明強(qiáng)度的對數(shù)以0.1°-距離計(jì)算并且形成其的差，由此可以獲得梯度函數(shù)。這個(gè)函數(shù)的最大值稱為HD界限的梯度。因?yàn)檫@個(gè)限定僅不準(zhǔn)確地反映人的亮度感知，不同的感知的HD線可具有相同的測量的梯度值或者在顯得類似的HD線的情況下可測量到不同的梯度。
[0009]梯度軟化通常通過改變照明設(shè)備的透鏡的透鏡表面實(shí)現(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)常使用不同的解決方案:通過統(tǒng)計(jì)地摩擦透鏡表面可是實(shí)現(xiàn)例如光滑的HD界限，當(dāng)然由此這會(huì)導(dǎo)致相反方向的交通參與者的目眩。在另一變體中調(diào)制(例如兩個(gè)正弦波的疊加，沒有球扇形形式的凹處，等等)施加到透鏡表面上。這種解決方案大大依賴于通過透鏡的光通量分布，對此的改變，例如通過光技術(shù)的變體，因此對產(chǎn)生的光通量分布具有較大并且部分負(fù)面的作用。
[0010]另一方案形成分段的光分布的產(chǎn)生。這樣例如在產(chǎn)生動(dòng)態(tài)光分布的情況下，如使用動(dòng)態(tài)遠(yuǎn)光分布。在特定實(shí)施方式的情況下這種動(dòng)態(tài)光分布由多個(gè)個(gè)體光分布構(gòu)成。對此例如用分別與附加光學(xué)元件關(guān)聯(lián)到的單獨(dú)光源分別光像產(chǎn)生小的段，而這些光段的疊加得出了總的光分布。在此通過關(guān)閉單獨(dú)光源可以關(guān)閉在光像中單獨(dú)段，也就是不照明。該段在此通常以行和列布置。
[0011 ]原則上存在該可能性，映射具有清晰界限邊緣的單獨(dú)光段并且采取措施，使得鄰近的光段之間彼此相接。這具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，在“全光運(yùn)行中，即，在激活所有光段的情況下在光段之間不可識(shí)別暗區(qū)域(“格柵”)。擔(dān)任缺點(diǎn)在于，在關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)光段的情況下在這個(gè)區(qū)域中光分布具有清晰明暗界限，這感覺到不舒服并且附加地導(dǎo)致快速疲勞。
[0012]存在另一方法為，光段可不直接彼此相鄰接。在這種光分布的情況下證實(shí)有問題的是，在此必然地彼此鄰近的段的區(qū)域中導(dǎo)致不期望的光效果，尤其是在此導(dǎo)致在該區(qū)域中的亮度波動(dòng)，其在可見格柵結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)，其可由車輛駕駛者感知到不舒服。
[0013]此外通常在在這種情況下還總是存在清晰明暗界限的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]現(xiàn)有技術(shù)的所描述的缺點(diǎn)應(yīng)當(dāng)去除。在此本發(fā)明的認(rèn)為在于，提供折射的光學(xué)部件，用該光學(xué)部件可以實(shí)現(xiàn)光像，該光像滿足法律值并且同時(shí)不會(huì)感知到干擾。
[0015]這個(gè)任務(wù)用開始提及的根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)結(jié)構(gòu)解決，使得光學(xué)結(jié)構(gòu)如此關(guān)聯(lián)到照明設(shè)備或如此為照明設(shè)備的一部分，使得光學(xué)結(jié)構(gòu)由照明設(shè)備的基本上總的光通量透射，并且其中將由照明設(shè)備產(chǎn)生的，未修改的光分布由光學(xué)結(jié)構(gòu)修改成可預(yù)定的，修改的光分布，其中
修改的光分布通過以散射函數(shù)折彎未修改的光分布形成，并且其中光學(xué)結(jié)構(gòu)如此構(gòu)造，使得未修改的光分布相應(yīng)于散射函數(shù)修改。
[0016]因此根據(jù)本發(fā)明注意到總的光學(xué)結(jié)構(gòu)，并且其相應(yīng)地通過散射函數(shù)如此修改或者形成，使得得到完全期望的光像。與現(xiàn)有技術(shù)不同(其中例如為了產(chǎn)生梯度軟化和標(biāo)記光在光學(xué)結(jié)構(gòu)上考慮不同的結(jié)構(gòu)元件或附加地修改一些存在的結(jié)構(gòu)元件)，相應(yīng)于本發(fā)明期望的(修改的)光分布，從未修改的以沒有光學(xué)結(jié)構(gòu)的照明設(shè)備產(chǎn)生的光分布開始通過下列方式實(shí)現(xiàn)，即，未修改的光分布用這樣的散射函數(shù)折疊，使得得出期望的光分布，并且光學(xué)結(jié)構(gòu)在其整體上如此形成，使得其如此修改照明設(shè)備的總的光通量，使得從未修改的光分布得出相應(yīng)于散射函數(shù)的修改的光分布。
[0017]在此在【具體實(shí)施方式】中規(guī)定，光學(xué)結(jié)構(gòu)由多個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)元件組成，所述結(jié)構(gòu)元件具有散射光的作用。
[0018]優(yōu)選地在此規(guī)定，結(jié)構(gòu)元件分布在至少一個(gè)，優(yōu)選地正好一個(gè)光學(xué)元件的至少一個(gè)，優(yōu)選地正好一個(gè)定義的面上。
[0019]特別有利的是，光學(xué)結(jié)構(gòu)元件如此構(gòu)造，使得每個(gè)結(jié)構(gòu)元件將穿過結(jié)構(gòu)元件的光束相應(yīng)于散射函數(shù)修改成修改的光束。
[0020]如果注意到來自總的光通量的確定的(未修改的)光束，則其形成對光像中的光分布的某些貢獻(xiàn)(總的光通量產(chǎn)生(總)_光分布)。結(jié)構(gòu)元件此時(shí)如此修改穿過結(jié)構(gòu)元件的光束，使得對總光分布的未修改的貢獻(xiàn)相應(yīng)于散射函數(shù)改變。例如未修改的光束產(chǎn)生具有確定形狀的光分布貢獻(xiàn)，即，照亮在車行道上或在測繪屏上的確定的區(qū)域，不照亮其他區(qū)域。通過結(jié)構(gòu)元件此時(shí)相應(yīng)于散射函數(shù)初始的照亮的區(qū)域之外的區(qū)域也用確定的強(qiáng)度照亮，而-在總光通量保持不變后-至少部分的以未修改的光束初始的照亮的區(qū)域的強(qiáng)度減小。
[0021]在本發(fā)明的實(shí)施方式中規(guī)定，光學(xué)結(jié)構(gòu)布置在光學(xué)元件的至少一個(gè)，優(yōu)選地正好一個(gè)界面上，其構(gòu)造為照明設(shè)備的散射板的形式或遮蓋板的形式。
[0022]因此開始提及的“定義的面”位于光學(xué)元件的該至少一個(gè)，優(yōu)選地正好一個(gè)界面上，其構(gòu)造為散射板或遮蓋板。
[0023]在其他實(shí)施方式中光學(xué)結(jié)構(gòu)布置在透鏡形式的光學(xué)元件的至少一個(gè)表面上，尤其是照明設(shè)備的投影透鏡的至少一個(gè)表面上。
[0024]因此“定義的面”位于透鏡的表面上。
[0025]在此優(yōu)選地光學(xué)結(jié)構(gòu)布置在透鏡的光射出側(cè)上。
[0026]因此光學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)選地布置在透鏡的彎曲構(gòu)造的光射出面，優(yōu)選地投影透鏡的彎曲構(gòu)造的光射出面上。
[0027]尤其有利的是，光學(xué)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件分布在光學(xué)元件的總的至少一個(gè)表面上。
[0028]因此“定義的面”通過光學(xué)元件的總的表面或者界面形成。
[0029]此外特別有利的是，所有結(jié)構(gòu)元件基本上相同地構(gòu)造。
[0030]每個(gè)結(jié)構(gòu)元件以與所有其他結(jié)構(gòu)元件相同方式修改穿過其的光通量。
[0031]“基本上”在此表示相同，在其上布置結(jié)構(gòu)元件的平坦的面的情況下，它們事實(shí)上相同地構(gòu)造。
[0032]在彎曲的面的情況下結(jié)構(gòu)元件在中心區(qū)域中相同的構(gòu)造，而通過彎曲面不同結(jié)構(gòu)元件(細(xì)微)的邊緣區(qū)域可以彼此不同。
[0033]在【具體實(shí)施方式】中相應(yīng)地規(guī)定，所有結(jié)構(gòu)元件關(guān)于平坦的或者設(shè)想平坦的面相同地構(gòu)造。
[0034]相應(yīng)地計(jì)算平坦的面的結(jié)構(gòu)元件;該如此計(jì)算的相同結(jié)構(gòu)元件(以相同取向)放置在例如透鏡的彎曲的面上，如上所述的，在其中央?yún)^(qū)域中結(jié)構(gòu)元件和前面一樣同樣構(gòu)造;但是在到其上放置結(jié)構(gòu)元件的初始的透鏡面的過渡區(qū)域中，結(jié)構(gòu)元件根據(jù)透鏡面上的位置由于透鏡表面的彎曲具有不同的形態(tài)，然而這在較小大小的結(jié)構(gòu)元件的情況下導(dǎo)致對光分布沒有影響或僅很小影響。
[0035]此外有利的是，所有結(jié)構(gòu)元件相同地取向。
[0036]在平坦的定義的面的情況下這不需要更多解釋。在彎曲的面(示例:透鏡)的情況下結(jié)構(gòu)元件相同地沿著通過面的軸布置，該軸所有平行于面的對稱軸或面的光學(xué)軸延伸(并且不垂直于面法線)。
[0037]這尤其是在制造技術(shù)上有利的，這是因?yàn)楣鈱W(xué)結(jié)構(gòu)和用于產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的器械可以以這種方式簡單地分離，這是因?yàn)樵诠鈱W(xué)結(jié)構(gòu)上可不形成底切。
[0038]最優(yōu)地如果散射函數(shù)(PSF)是點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)結(jié)構(gòu)。
[0039]此外有利地還適合的是，結(jié)構(gòu)元件的對稱性取決于散射函數(shù)PSF的對稱性。結(jié)構(gòu)元件具有一般情況下與PSF相同的對稱性類別。如果例如PSF水平是鏡像對稱的，則結(jié)構(gòu)元件還具有水平鏡像對稱性。
[0040]此外有利地規(guī)定，結(jié)構(gòu)元件的尺寸，例如結(jié)構(gòu)元件的直徑和/或高度，大于尤其是大大大于可見光的波長，使得可以避免衍射效應(yīng)。
[0041 ]在此尤其是有利地規(guī)定，結(jié)構(gòu)元件的高度位于μπι范圍中。
[0042]例如結(jié)構(gòu)元件的高度位于0.5-5μηι的范圍中，其中優(yōu)選地結(jié)構(gòu)元件的高度位于I_3Mi的范圍中。
[0043]在【具體實(shí)施方式】中結(jié)構(gòu)元件的高度大約為2.7μπι。
[0044]此外在【具體實(shí)施方式】中，例如在具有上述的高度的變體中，規(guī)定，結(jié)構(gòu)元件的直徑或者長度位于毫米-范圍中。
[0045]例如結(jié)構(gòu)元件的直徑或者長度位于0.5_2mm之間，其中優(yōu)選地結(jié)構(gòu)元件的直徑或者長度大約為1mm。
[0046]在示例性實(shí)施方式中其上布置結(jié)構(gòu)元件的透鏡為90mm直徑的透鏡。
[0047]此外可以有利地規(guī)定，結(jié)構(gòu)元件在其基底上具有圓形截面。在其上布置結(jié)構(gòu)元件的彎曲的定義的面的情況下，在此考慮基底(其是在定義的面上由結(jié)構(gòu)元件占據(jù)的面)在平面中的投影。
[0048]因此結(jié)構(gòu)元件優(yōu)選地基本上旋轉(zhuǎn)對稱的，但是可以根據(jù)應(yīng)用具有不同的變形，即，該旋轉(zhuǎn)對稱的結(jié)構(gòu)的偏離，其中該變形可以是大面積，但是通常是局部構(gòu)造的。
[0049]如果其上分布結(jié)構(gòu)元件的定義的面分割成-設(shè)想的-，優(yōu)選地有規(guī)律的格柵結(jié)構(gòu)，并且其中結(jié)構(gòu)元件布置在格柵點(diǎn)上或在格柵結(jié)構(gòu)的格柵點(diǎn)之間，在制造中光學(xué)結(jié)構(gòu)簡單。
[0050]這種布置尤其是還關(guān)于光學(xué)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)光學(xué)作用有利的，這是因?yàn)橛纱丝梢宰顑?yōu)調(diào)節(jié)光學(xué)結(jié)構(gòu)的光學(xué)作用。
[0051]結(jié)構(gòu)的“有規(guī)律性”在此在其上布置光學(xué)結(jié)構(gòu)的彎曲的光學(xué)面的情況下，關(guān)于該定義的面的投影在平面中可見，其中-由于較小格柵距離-格柵還在彎曲的定義的面的情況中在鄰近的格柵點(diǎn)的區(qū)域中可以看作是平坦的。
[0052]優(yōu)選地規(guī)定，在每個(gè)格柵點(diǎn)或在格柵結(jié)構(gòu)的格柵點(diǎn)之間分別布置正好一個(gè)結(jié)構(gòu)元件。
[0053]此外可以規(guī)定，鄰近的結(jié)構(gòu)元件轉(zhuǎn)入到彼此，S卩，彼此觸碰地布置或結(jié)構(gòu)元件彼此隔離，即，彼此不觸碰地布置。
[0054]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，格柵結(jié)構(gòu)形成六角形格柵。
[0055]以這種方式可以達(dá)到定義的面的最優(yōu)面填充，尤其是在具有圓環(huán)形基底的結(jié)構(gòu)元件的情況下，使得大約87%的定義的面用結(jié)構(gòu)元件遮蓋并且僅大約13%未修改的面存在。
[0056]在本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中規(guī)定，鄰近的格柵點(diǎn)彼此具有大約0.5_2mm的距離，優(yōu)選地大約Imm的距離。
[0057]原理上在其他實(shí)施方式中還可以規(guī)定，結(jié)構(gòu)元件在定義的面上偶然，例如偽隨機(jī)地分布。
[0058]在光學(xué)方面最優(yōu)的是，結(jié)構(gòu)元件到定義的面的過渡是持續(xù)的，優(yōu)選地C2-持續(xù)的，即，以持續(xù)的切線實(shí)現(xiàn)。
[0059]特別良好地適合的是