具有帶正方形散射函數(shù)的微結(jié)構(gòu)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(chē)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(chē)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(chē)輛前照燈。
【背景技術(shù)】
[0004]根據(jù)法律規(guī)定，車(chē)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(guò)車(chē)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(guò)在投影透鏡中的特定小平面(至少若干毫米的大小)或通過(guò)離散的小突起實(shí)現(xiàn)。對(duì)此缺點(diǎn)尤其是，該結(jié)構(gòu)從外面作為亮光點(diǎn)可見(jiàn)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(duì)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(lái)是“光滑的”并且主觀上令人愉悅的。
[0008]該HD-過(guò)渡的量化通過(guò)沿著通過(guò)亮暗界限垂直斷面的梯度的最大值實(shí)現(xiàn)。對(duì)此在測(cè)量點(diǎn)的照明強(qiáng)度的對(duì)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(cè)量的梯度值或者在顯得類似的HD線的情況下可測(cè)量到不同的梯度。
[0009]梯度軟化通常通過(guò)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(guò)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(méi)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(guò)透鏡的光通量分布，對(duì)此的改變，例如通過(guò)光技術(shù)的變體，因此對(duì)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(duì)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(guò)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(jué)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(wèn)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(jiàn)格柵結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)，其可由車(chē)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(wèn)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(kāi)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，并且其中光學(xué)結(jié)構(gòu)由多個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)元件組成，該結(jié)構(gòu)元件具有光散射的作用，并且光學(xué)結(jié)構(gòu)元件如此構(gòu)造成將由照明設(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，并且其中光學(xué)結(jié)構(gòu)元件具有四邊形的基面，即，四邊形的格柵的角點(diǎn)之間的面完全由正好一個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)元件的基面遮蓋。
[0016]光學(xué)結(jié)構(gòu)元件的四邊形的基面在此由直線側(cè)(geraden Seiten)限制，即，光學(xué)結(jié)構(gòu)元件的基面的兩個(gè)鄰近的角點(diǎn)分別與直線側(cè)相連。該結(jié)論在此當(dāng)然涉及“平坦的格柵，如下簡(jiǎn)短地解釋:
通常可以從此開(kāi)始，即，光學(xué)結(jié)構(gòu)施加到光學(xué)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上，即，從未修改的面開(kāi)始，例如從光滑的，平坦的遮蓋板或透鏡面，例如平坦的光射入面或還有彎曲的光射出面開(kāi)始。在平坦的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的情況下格柵是平坦二維的格柵，其中布置具有其平坦四邊形的基面的結(jié)構(gòu)元件。
[0017]在彎曲的面的情況下為了計(jì)算結(jié)構(gòu)元件并且為了其布置從平坦的面開(kāi)始，也就是從平坦的格柵和具有帶直線側(cè)的平坦的四邊形的基面的結(jié)構(gòu)元件出發(fā)。然后這個(gè)平坦的格柵投影到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的彎曲的面上，使得在這種情況下“實(shí)際”格柵不再是平坦的并且在彎曲的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上結(jié)構(gòu)元件的基面同樣不再平坦的而是彎曲的，同樣彎曲與基面相鄰的四個(gè)側(cè)。
[0018]實(shí)際中該區(qū)別意義較小，這是因?yàn)楣鈱W(xué)結(jié)構(gòu)元件如此小，使得在結(jié)構(gòu)元件的區(qū)域中彎曲的面可同樣設(shè)想為平坦的。
[0019]因此如果連同具有直線側(cè)的四角形，等等的彎曲的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)討論，由此理解該彎曲的面在平面中的投影。
[0020]因此在上述“平坦的”面上展開(kāi)二維的格柵，其中每4格柵點(diǎn)形成一個(gè)格柵單元。這種格柵單元由光學(xué)結(jié)構(gòu)元件占據(jù)。在此“基面”對(duì)應(yīng)于平坦的格柵單元的面，光學(xué)結(jié)構(gòu)元件自身具有該四邊形的基面，結(jié)構(gòu)元件的實(shí)際表面具有到該基面的正或負(fù)距離(或者還有在區(qū)域中距離可能是零)。
[0021]本發(fā)明的本質(zhì)在于，通過(guò)這種方式，S卩，格柵是四邊形的并且結(jié)構(gòu)元件的基面占據(jù)格柵單元的整個(gè)面，可以考慮“基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)”的整個(gè)表面用于修改光分布。在具有圓形的結(jié)構(gòu)元件的六角形的格柵的情況下(其中同樣已經(jīng)達(dá)到以結(jié)構(gòu)元件的大約90%的非常高的面填充)，仍然留下大約10%的較小部分基面未修改并且不負(fù)載用于修改光像。
[0022]在申請(qǐng)人的并行專利申請(qǐng)中描述了開(kāi)始提及的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其由光學(xué)結(jié)構(gòu)元件形成，其具有圓形的基底并且布置在六角形的格柵中。在這種六角形的布置的情況下在透鏡的彎曲的界面上大約91%的該面可以以結(jié)構(gòu)元件遮蓋，大約9%的透鏡表面保持未遮蓋。在映射具有這樣的透鏡的清晰劃界的光段，例如在矩形的光段的情況下，該透鏡表面的未遮蓋區(qū)域?qū)е鹿舛蔚倪吘壍那逦成洳⑶乙虼藢?dǎo)致光像中的不均勻性。
[0023]用當(dāng)前布置(其中透鏡表面高達(dá)100%以結(jié)構(gòu)元件遮蓋)，還可以以清晰劃界的光段(其以透鏡映射在車(chē)輛前的區(qū)域中)，產(chǎn)生均勻的光像。
[0024]通過(guò)結(jié)構(gòu)元件的基面的四邊形的形狀(其對(duì)稱性對(duì)應(yīng)于優(yōu)選地光段的對(duì)稱性)，此外還可優(yōu)選照亮四個(gè)光段之間的角區(qū)域，這用具有圓形的基底的結(jié)構(gòu)元件是不可能的。
[0025]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中在此規(guī)定，修改的光分布通過(guò)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。
[0026]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(guò)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(méi)有光學(xué)結(jié)構(gòu)的照明設(shè)備產(chǎn)生的光分布開(kāi)始通過(guò)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。
[0027]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。
[0028]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(guò)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。
[0029]如果注意到來(lái)自總的光通量的確定的(未修改的)光束，則其形成對(duì)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(guò)結(jié)構(gòu)元件的光束，使得對(duì)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(chē)行道上或在測(cè)繪屏上的確定的區(qū)域，不照亮其他區(qū)域。通過(guò)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。
[0030]相應(yīng)于要以光學(xué)結(jié)構(gòu)修改的光段的對(duì)稱性在本發(fā)明的實(shí)施方式中規(guī)定，每個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)元件的基面分別由矩形形成。
[0031]原理上相應(yīng)于使用情況還可以實(shí)現(xiàn)的是，共同使用矩形和正方形的光學(xué)結(jié)構(gòu)元件兩者，但是優(yōu)選地所有光學(xué)結(jié)構(gòu)元件不但關(guān)于形狀優(yōu)選地還關(guān)于尺寸具有相同基面。
[0032]同樣可以規(guī)定，每個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)元件的基面分別由正方形形成。
[0033]因此光學(xué)結(jié)構(gòu)元件布置在矩形，優(yōu)選地正方形的格柵中，其中結(jié)構(gòu)元件分別具有由格柵點(diǎn)形成的四個(gè)角點(diǎn)之間的總的面。
[0034]用矩形，尤其是正方形的結(jié)構(gòu)元件可以實(shí)現(xiàn)矩形或者正方形散射函數(shù)，借助于散射函數(shù)可以最優(yōu)地照亮尤其是四個(gè)鄰近的光段的“交叉區(qū)域”，以便提高光像的均勻性。
[0035]在本發(fā)明的具體優(yōu)選實(shí)施方式中規(guī)定，光學(xué)結(jié)構(gòu)元件在其中央具有帶優(yōu)選地圓形的或橢圓基底的中心突起。
[0036]在此基底的圓形又涉及在平面中其上布置光學(xué)結(jié)構(gòu)元件的定義的面的投影。
[0037]優(yōu)選地，為了可以達(dá)到定義的面的完全遮蓋，規(guī)定，中心突起的基底延伸直到四邊形的基面的四個(gè)邊界側(cè)。
[0038]此外對(duì)于生成有利的是，中心突起具有在其總的表面上持續(xù)的走向。此外可以以這種方式更好地調(diào)節(jié)散射特性。
[0039]在期望的對(duì)稱的散射函數(shù)的情況下規(guī)定，中心突起在基面的幾何的中點(diǎn)中具有其到基面的最大距離。
[0040]此外有利地規(guī)定，中心突起在其周邊具有其到基面的最小距離。
[0041]尤其是在此規(guī)定，周邊到基面的最小距離等于零。
[0042]此外在具體，尤其是在上述【具體實(shí)施方式】中還規(guī)定，結(jié)構(gòu)元件在其角區(qū)域中具有角區(qū)域突起，其分別通過(guò)棱錐形的突起的側(cè)面形成。
[0043]通過(guò)棱錐形的突起還可實(shí)現(xiàn)，圓環(huán)形的微結(jié)構(gòu)(也就是具有圓環(huán)形的基底的微結(jié)構(gòu)(光學(xué)結(jié)構(gòu)元件))“嵌入”矩形尤其是正