Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Frontscheinwerfer.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Lichtverteilung eines Kraftfahrzeugscheinwerfers dynamisch durch mechanisch bewegliche Lichtmodule zu verändern. Auf diese Weise kann die Ausleuchtung des Bereichs vor dem Scheinwerfer in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen optimiert werden. Zum Beispiel kann ein Kurvenlicht geschaffen werden, bei dem der Scheinwerfer bei einer Kurvenfahrt in die Kurve leuchtet. Ebenso kann ein blendfreies Fernlicht realisiert werden, bei dem bestimmte Bereiche der Fernlichtverteilung, die zu einer Blendung von voranfahrendem Verkehr bzw. Gegenverkehr führen würden, ausgeblendet werden.

Herkömmliche Scheinwerfer mit der Funktionalität einer dynamischen Lichterzeugung weisen den Nachteil auf, dass hierzu eine aufwändige Mechanik im Scheinwerfer zu integrieren ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mit dem ein dynamischer Anteil des Scheinwerferlichts auf einfache Weise erzeugt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch den Scheinwerfer gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Der erfindungsgemäße Scheinwerfer ist für ein Kraftfahrzeug, wie z. B. einen PKW, vorgesehen. Vorzugsweise ist der Scheinwerfer ein Frontscheinwerfer. Der Scheinwerfer umfasst eine erste Beleuchtungseinrichtung und eine zweite Beleuchtungseinrichtung zur gemeinsamen Erzeugung einer Lichtverteilung vor dem Scheinwerfer. Die erste Beleuchtungseinrichtung dient zur Erzeugung eines statischen Anteils der Lichtverteilung, wohingegen die zweite Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung eines dynamischen Anteils der Lichtverteilung vorgesehen ist. Der Begriff des statischen Anteils ist derart zu verstehen, dass dieser Anteil innerhalb der Lichtverteilung unveränderlich ist, jedoch die Lichtverteilung gegebenenfalls als Ganzes, z.B. bei einer Höhenverstellung des Scheinwerfers im Kraftfahrzeug, beweglich sein kann. Der Begriff des dynamischen Anteils ist derart zu verstehen, dass dieser Anteil innerhalb der Lichtverteilung zeitlich veränderbar ist, um hierdurch Bereiche der generierten Lichtverteilung in Form und/oder Helligkeit zu verändern.

Der erfindungsgemäße Scheinwerfer zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite Beleuchtungseinrichtung ein Multiapertur-Projektionsdisplay mit einem Leuchtmittel und einem flächigen digitalen Bildgeber sowie einem Array aus Projektionslinsen umfasst. Der digitale Bildgeber enthält Segmente mit einer veränderbaren Aufteilung des jeweiligen Segments in transmittive und lichtundurchlässige Bereiche. Ein transmittiver Bereich stellt in einer bevorzugten Variante einen Bereich mit einem Transmissionsgrad von 100% dar. Nichtsdestotrotz können transmittive Bereiche ggf. auch einen niedrigeren Transmissionsgrad aufweisen. Ein lichtundurchlässiger Bereich hat demgegenüber immer einen Transmissionsgrad von 0%. Die Aufteilung in transmittive und lichtundurchlässige Bereiche kann dadurch verändert werden, dass die Größen der transmittiven und lichtundurchlässigen Bereiche verändert werden. Eine Veränderung der Aufteilung in transmittive und lichtundurchlässige Bereiche liegt aber auch dann vor, wenn der Transmissionsgrad von transmittiven Bereichen verändert wird, denn die Verwendung von modifizierten transmittiven Bereichen resultiert in einer andersartigen Aufteilung. Die Aufteilung in transmittive und lichtundurchlässige Bereiche kann in einem Segment ferner derart gewählt sein, dass das Segment vollflächig transmittiv oder vollflächig lichtundurchlässig ist.

Jede Projektionslinse ist einem Segment des digitalen Bildgebers zugeordnet, d.h. die Anzahl der Segmente entspricht der Anzahl an Projektionslinsen. Bei Beleuchtung des Arrays mit dem Leuchtmittel wird zumindest ein Teil der Segmente durch die zugeordneten Projektionslinsen vor den Scheinwerfer projiziert. Ein Segment umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von Pixeln des digitalen Bildgebers, insbesondere mindestens 0,5 Megapixel (500 000 Pixel) des digitalen Bildgebers. Hierdurch können scharfkantige Strukturen für eine jeweilige Projektionslinse sowie in der entsprechenden Projektion generiert werden.

Der Scheinwerfer ist derart ausgestaltet, dass der digitale Bildgeber bei Betrieb des Scheinwerfers im Kraftfahrzeug durch Veränderung der Aufteilung in transmittive und lichtdurchlässige Bereiche für zumindest einen Teil der Segmente die dynamische Lichtverteilung erzeugt. Mit anderen Worten umfasst der Scheinwerfer eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung des digitalen Bildgebers derart, dass der dynamische Anteil der Lichtverteilung erzeugt wird.

Die Erfindung beruht auf der Idee, ein an sich bekanntes ultiapertur-Projektionsdisplay mit digitalem Bildgeber dazu zu nutzen, um dynamische Lichteffekte im Scheinwerferlicht zu generieren. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird dabei keine Mechanik im Scheinwerfer benötigt, sondern die Veränderung der Lichtverteilung erfolgt rein durch Ansteuerung eines digitalen Bildgebers.

In einer bevorzugten Variante umfasst das Multiapertur-Projektionsdisplay neben dem Array aus Projektionslinsen auch ein Array aus Feldlinsen, welches zwischen dem

Leuchtmittel und dem flächigen Bildgeber angeordnet ist. Als Leuchtmittel werden im Projektionsdisplay vorzugsweise eine oder mehrere LEDs bzw. ggf. auch eine oder mehrere Laserdioden verwendet. Die Projektionslinsen des Multiapertur-Projektionsdisplay sind vorzugsweise runde Linsen mit einem Durchmesser von 2000 μιτι oder weniger, insbesondere von 1000 pm oder weniger (z.B. 800 μιτι).

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird im erfindungsgemäßen Scheinwerfer ein Multiapertur-Projektionsdisplay verwendet, welches in dem Dokument DE 10 2009 024 894 A1 bzw. in dem Dokument DE 10 201 1 076 083 A1 beschrieben ist. Der gesamte Offenbarungsgehalt dieser Druckschriften wird durch Verweis zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind mit dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer eine Abblendlichtverteilung und/oder eine Fernlichtverteilung und/oder ein blendfreies Fernlicht je nach Betriebsmodus des Scheinwerfers generierbar.

Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Scheinwerfer derart ausgestaltet, dass der mit der zweiten Beleuchtungseinrichtung erzeugte dynamische Anteil der Lichtverteilung bei Betrieb des Scheinwerfers im Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von einem oder mehreren Fahrparametern des Kraftfahrzeugs und/oder einem oder mehreren Parametern in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erzeugt wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird mit der zweiten Beleuchtungseinrichtung in einem Betriebsmodus des Scheinwerfers eine dynamische Hell-Dunkel-Grenze einer Abblendlichtverteilung erzeugt, wodurch ein an sich bekanntes Kurvenlicht realisiert werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann mit der zweiten Beleuchtungseinrichtung in einem Betriebsmodus des Scheinwerfers die Breite der Lichtverteilung verändert werden und/oder Objekte in der Umgebung des Kraftfahrzeugs stärker oder weniger stark beleuchtet werden. Hierdurch können eine oder mehrere der in der detaillierten Beschreibung erläuterten Funktionalitäten eines Stadtlichts, Autobahnlichts, Führungslichts, Markierungslichts, Baustellenlichts und Notmanövrierlichts sowie ggf. auch andere Funktionalitäten realisiert werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die erste Beleuchtungseinrichtung des erfindungsgemäßen Scheinwerfers eine makrooptische Beleuchtungseinrichtung ohne Multiapertur-Projektionsdisplay. Mit anderen Worten ist die erste Beleuchtungseinrichtung eine Beleuchtungseinrichtung ohne Linsen oder eine Beleuchtungseinrichtung mit einer oder mehreren makrooptischen Linsen. Unter einer makrooptischen Linse ist hier und im Folgenden eine Linse zu verstehen, die in Draufsicht eine minimale Ausdehnung von 1 cm oder mehr und insbesondere von 3 cm oder mehr aufweist. Vorzugweise enthält die erste Beleuchtungseinrichtung maximal 25 Linsen und insbesondere maximal fünf Linsen. Je nach Ausgestaltung kann die erste Beleuchtungseinheit eine Beleuchtungseinheit mit Projektionsoptik und/oder eine Beleuchtungseinheit mit Reflexionsoptik umfassen. Durch die Verwendung der soeben beschriebenen ersten Beleuchtungseinrichtung ohne Multiapertur-Projektionsdisplay kann der statische Anteil der Lichtverteilung durch ein einfaches und kostengünstiges Scheinwerfermodul realisiert werden.

In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Scheinwerfers wird als digitaler Bildgeber der zweiten Beleuchtungseinrichtung ein LCD-Display, insbesondere ein TFT-Display, verwendet.

Je nach Art des im erfindungsgemäßen Scheinwerfer verwendeten Multiapertur-Projek- tionsdisplays können die transmittiven Bereiche in den jeweiligen Segmenten einen festen Transmissionsgrad von 100% oder einen variablen positiven Transmissionsgrad von maximal 100% aufweisen. Mit anderen Worten kann über den digitalen Bildgeber gegebenenfalls die Aufteilung der jeweiligen Segmente in transmittive und undurchlässige Berei- che über eine Variation des Transmissionsgrads der transmittiven Bereiche verändert werden.

Neben dem oben beschriebenen Scheinwerfer betrifft die Erfindung ferner ein Kraftfahrzeug, welches einen oder mehrere der erfindungsgemäßen Scheinwerfer bzw. eine oder mehrere bevorzugte Varianten des erfindungsgemäßen Scheinwerfers umfasst.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Scheinwerfers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 2 eine Schnittansicht durch das Multiapertur-Projektionsdisplay des Scheinwerfers aus Fig. 1 .

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand des in Fig. 1 gezeigten linken Kfz-Frontscheinwerfers 100 erläutert. Dieser Frontscheinwerfer umfasst eine an sich bekannte innere Beleuchtungseinrichtung 1 1 , mit der eine statische Basislichtverteilung sowohl des Abblendlichts als auch des Fernlichts des Scheinwerfers generiert wird. Hierzu ist in der Beleuchtungseinrichtung 1 1 eine obere makrooptische Beleuchtungseinheit 1 1 a basierend auf einer Projektionsoptik mit Makrolinsen vorgesehen. Die Makrolin- sen haben einen wesentlich größeren Durchmesser als die Projektionslinsen des weiter unten beschriebenen Multiapertur-Projektionsdisplays. Mit der Beleuchtungseinheit 1 1 a wird bei aktiviertem Abblendlicht der statische Anteil einer Abblendlichtverteilung erzeugt, der nicht variiert werden kann.

Die Beleuchtungseinrichtung 1 1 enthält ferner eine untere makrooptische Beleuchtungseinheit 1 1 b basierend auf einer Reflexionsoptik. Diese Beleuchtungseinheit 1 1 b wird zusätzlich zur Beleuchtungseinheit 1 1 a angeschaltet, wenn mit dem Scheinwerfer eine (nicht-blendfreie) Fernlichtverteilung generiert wird. Die Lichtverteilung, die über die Beleuchtungseinheit 1 1 b erzeugt wird, ist ebenfalls statisch. Die beiden Beleuchtungseinhei- ten 1 1 a und 1 1 b verwenden in einer bevorzugten Variante als Leuchtmittel eine oder mehrere LEDs. Nichtsdestotrotz können die Beleuchtungseinheiten gegebenenfalls auch eine Xenon-Lichtquelle bzw. eine Laserlichtquelle enthalten.

Neben der inneren Beleuchtungseinrichtung 1 1 umfasst der Scheinwerfer 100 eine äußere Beleuchtungseinrichtung 12. In herkömmlichen Scheinwerfern ist diese analog zu der Beleuchtungseinrichtung 1 1 aus makrooptischen Beleuchtungseinheiten basierend auf einer Projektionsoptik und einer Reflexionsoptik gebildet. Dabei wird mit der äußeren Beleuchtungseinrichtung zusätzlich zu der statischen Lichtverteilung der inneren Beleuchtungseinrichtung eine dynamische Lichtverteilung generiert, welche in der Gesamtlichtverteilung aus beiden Beleuchtungseinrichtungen 1 1 und 12 dynamisch (d.h. zeitlich veränderlich) ihre Position und ggf. weitere Charakteristika verändern kann. Hierzu ist die äußere Beleuchtungseinrichtung 12 mechanisch bewegbar. Mittels der dynamischen Lichtverteilung der äußeren Beleuchtungseinrichtung kann z.B. die Funktion eines Kurvenlichts realisiert werden, welches bei einer Kurvenfahrt die Lichtverteilung in Kurvenrichtung verändert.

Die hier beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemäßen Scheinwerfers zeichnet sich dadurch aus, dass die äußere Beleuchtungseinrichtung 12 zur Erzeugung eines dynamischen Anteils des Scheinwerferlichts nicht mehr mechanisch bewegt wird, sondern hierzu ein Multiapertur-Projektionsdisplay 10 umfasst, welches eine Vielzahl von Projektionslinsen aufweist, denen jeweils ein Segment eines LCD-Displays zugeordnet ist, wobei das Segment über die zugehörige Projektionslinse vor den Scheinwerfer projiziert wird. In den Segmenten wird mittels des LCD-Displays eine Objektstruktur aus transmittiven und lichtundurchlässigen Bereichen ausgebildet, wobei die Objektstruktur über eine entsprechende Ansteuerung des LCD-Displays verändert werden kann. Im Besonderen werden dabei die Anteile von transmittiven und lichtundurchlässigen Bereichen der jeweiligen Segmente dynamisch verändert, um hierdurch z.B. eine Bewegung der generierten Lichtverteilung zu erzeugen. Auf diese Weise wird der dynamische Anteil der durch den Scheinwerfer generierten Gesamtlichtverteilung rein durch Ansteuerung eines LCD- Displays ohne mechanische Mittel erreicht.

Die mit der Beleuchtungseinrichtung 12 erzeugte dynamische Lichtverteilung kann schnell und flexibel an verschiedene Fahrparameter bzw. Parameter der Umgebung angepasst werden. Im Besonderen kann das Multiapertur-Projektionsdisplay zur Erzeugung eines Kurvenlichts eingesetzt werden. Ebenso können andere dynamische Lichtverteilungen generiert werden. Zum Beispiel kann mithilfe des Projektionsdisplays ein blendfreies Fernlicht erzeugt werden. Hierzu wird das Fernlicht rein über die Beleuchtungseinheit 1 1 a der inneren Beleuchtungseinrichtung 1 1 und das Multiapertur-Projektionsdisplay 10 der äußeren Beleuchtungseinrichtung gebildet, wobei durch entsprechende Ansteuerung des LCD- Displays in der äußeren Beleuchtungseinrichtung solche Bereiche aus der Fernlichtverteilung ausgeschnitten werden, die zur Blendung von voranfahrendem bzw. entgegenkommendem Verkehr führen würden.

Ebenso kann mit der Beleuchtungseinrichtung 12 ein Markierungslicht generiert werden, bei dem bestimmte Bereiche in der Gesamtlichtverteilung stärker ausgeleuchtet und damit erhellt werden. Darüber hinaus kann die Beleuchtungseinrichtung 12 gegebenenfalls zur Erzeugung eines Stadtlichts dienen, welches eine breitere Ausleuchtung der Fahrbahn mit geringerer Helligkeit bewirkt. Ferner kann gegebenenfalls ein Autobahnlicht erzeugt werden, bei dem die Fahrbahn mit geringerer Breite, jedoch größerer Helligkeit ausgeleuchtet wird. Darüber hinaus kann gegebenenfalls auch ein Führungslicht generiert werden, durch das dem Fahrer des Kraftfahrzeugs vermittelt wird, in welche Richtung er fahren soll. Ferner kann gegebenenfalls auch eine Lichtverteilung in der Form eines Baustellenlichts generiert werden, mit dem die Lichtverteilung bei Durchfahrt einer Engstelle verengt wird. Ein weiterer Anwendungsfall ist die Erzeugung eines Notmanövrierlichts, bei dem in einer Gefahrensituation dem Fahrer über eine entsprechende Ausleuchtung eines bestimmten Bereichs angezeigt wird, in welche Richtung er lenken soll. Mit dem Multiapertur-Projek- tionsdisplay kann durch entsprechende Ansteuerung des LCD-Displays auch eine Lichtinszenierung beim Fahrzeugstart erzeugt werden, indem zu diesem Zeitpunkt der Scheinwerfer temporär angeschaltet wird und durch entsprechende Veränderung der Strukturen der Segmente eine dynamische Bewegung in der Lichtverteilung generiert wird.

Fig. 2 zeigt in Schnittansicht das Multiapertur-Projektionsdisplay 10, das in dem Scheinwerfer der Fig. 1 zum Einsatz kommt und einem Display aus der Druckschrift DE 10 2009 024 894 A1 entspricht (siehe dort Fig. 10). Das Projektionsdisplay 10 umfasst ein Leuchtmittel 1 , welches z.B. als Laserdiode oder LED oder OLED ausgeführt sein kann. Das Licht des Leuchtmittels fällt auf ein Feldlinsen-Array in der Form einer Vielzahl von Kondensorlinsen 2, die auf einem Substrat 6 (z. B. Glassubstrat) aufgebracht sind, wobei sich benachbart zu dem Feldlinsen-Array ein LCD-Display 7 befindet, durch das die variablen Segmente 3 mit darin enthaltenen Objektstrukturen aus transmittiven und lichtundurchlässigen Bereichen generiert werden. Die Segmente sind durch schraffierte Abschnitte in dem LCD-Display 7 angedeutet und aus Übersichtlichkeitsgründen nur teilweise mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet. Auf der rechten Seite des Glassubstrats befindet sich ein Array aus Projektionslinsen 4, wobei der Abstand zwischen den Projektions- linsen und den Segmenten 3 im Wesentlichen der Brennweite f der einzelnen Projektionslinsen entspricht. Jede Projektionslinse ist einem Segment bzw. einer Objektstruktur zugeordnet, die über die entsprechende Projektionslinse in die Projektionsebene 5 im Abstand D von dem Array der Projektionslinsen abgebildet wird. Dies wird durch die dargestellten Strahlengänge verdeutlicht. Man erkennt dabei, dass der Pitch-Abstand p_Dia zwischen benachbarten Segmenten 3 größer ist als der Pitch-Abstand p_PL zwischen benachbarten Projektionslinsen 4. Hierdurch wird eine Verkippung der optischen Achsen der entsprechenden Paare von Objektstruktur und Projektionslinse bewirkt und damit eine Überlagerung aller projizierten Bilder der Objektstrukturen 3 zu einem Gesamtbild in der Projektionsebene 5 erreicht.

Die Vergrößerung M des Gesamtbilds in der Projektionsebene 5 folgt aus dem Verhältnis der Projektionsentfernung D zur Brennweite f der Projektionslinsen 4 und lautet wie folgt:

Die Vergrößerung ist somit von dem Unterschied der Pitch-Abstände zwischen den Objektstrukturen und den Projektionslinsen abhängig. Je kleiner dieser Unterschied ist, desto größer ist die Vergrößerung und desto weiter liegt die Projektionsebene von dem Projektionsdisplay entfernt.

Die im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere kann ohne bewegliche Teile in einem Fahrzeugscheinwerfer ein dynamischer Anteil im Scheinwerferlicht generiert werden. Dabei können verschiedene Lichteffekte, wie z.B. ein Kurvenlicht, ein blendfreies Fernlicht und dergleichen, erzeugt werden. Unter Verwendung eines Multiapertur-Projektionsdisplays mit einem hochauflösenden LCD-Display lässt sich der dynamische Lichtanteil schnell und hochpräzise erzeugen. Mit an sich bekannten Varianten des Multiapertur-Projektions- displays lassen sich ferner dynamische Lichtverteilungen mit ausgedehnter Tiefenschärfe generieren.

Bezugszeichenliste Scheinwerfer

Multiapertur-Projektionsdisplay

innere Beleuchtungseinrichtung

Beleuchtungseinheiten der inneren Beleuchtungseinrichtung äußere Beleuchtungseinrichtung

Leuchtmittel

Kondensorlinsen

Segmente

Projektionslinsen

Projektionsebene

Glassubstrat

LCD-Display