用于构造针对机动车前照灯的光学元件的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于构造针对前照灯的光学元件的方法，该前照灯应产生预先确定的额定光分布，该光学元件具有光学面，该光学面可由前照灯的光源照明并产生实际光分布，该方法具有以下步骤：创建所述光学面的CAD模型；将所述CAD模型分解成部分孔径面；计算分别由一部分孔径面产生的部分光分布；预先给定光学面的表面元件模型，所述表面元件模型在第一空间方向上和在第二空间方向上具有散射特性；将表面元件模型组合成覆盖光学面的集合体；模拟从光学面发出的实际光分布；以及作为对该集合体的表面元件模型的变化的响应来改变实际光分布。

Method for constructing optical elements for motor vehicle headlamps

【技术实现步骤摘要】
用于构造针对机动车前照灯的光学元件的方法
本专利技术涉及一种用于构造针对机动车前照灯的光学元件的方法，该机动车前照灯应产生预先确定的额定光分布，该光学元件具有光学面，该光学面能由机动车前照灯的至少一个光源照亮，并且该光学面使至少一个光源的光分布到实际光分布中。
技术介绍
这种方法由DE102008023551A1已知。在该已知的方法中，在投影透镜的表面上构造具有光学散射作用的区域。这些区域被划分为单个单元的周期性栅格，这些单个单元分别具有结构元件，该结构元件造成透射光的针对性散射。结构元件由数学基本函数产生，该基本函数描述了单个的凸起或凹陷。使用导致一结构元件的数学函数，该结构元件造成合适的光散射，其光量朝较大的偏转角减小。作为合适的函数尤其提到样条函数(Spline-Funktionen)。当前的前照灯系统必须满足对其功能性和光品质的强烈改变要求。在此，所有交通参与者的安全性和驾驶员的主动支持特别都是关注的焦点。这些新的要求一方面通过法律规定来限定，另一方面强烈地通过汽车制造商的规定来限定。系统的复杂性提高，同时越来越多地重视非常高的光品质。在此重要的特征是光的分量相互间的、例如模块化近光灯的多个部分的亮度、均匀性或协调或者在光源的各个成像之间的尽可能不明显的融合。用于提高复杂性的主要原因是当前适应性的光分布，其基于摄像头来控制并且以下也被称为矩阵光分布。这些矩阵光分布的特征在于，光分布的各个节段能够针对性地变灰或变暗，以避免使其他交通参与者炫目。在此，特别是这种矩阵光分布，但也可以是纯粹的近光灯功能或其它部分光分布对所使用的光学组件的功能、精度和效率提出了全新的要求。对这些系统的光学面的专门几何调制的使用可以产生或改进所需的特性。由此，这些调制变为整个系统的基本部分。在此，自由形状结构能够应用于所有的光学有效面，例如应用于投影透镜或附加光学装置或反射器面。在迄今为止的近光灯功能中要求经限定的明暗过渡部。其可以以多种方式实现，但这些方式主要涉及具有近光灯特性的光功能：DE202004005936U1示出了玻璃透镜上的不同散射作用的区域，由此实现预先给定的照明图案。根据DE102007049835A1相当类似地提出在玻璃透镜上不同结构化的分区，用于在明暗过渡部处使光软化(Aufweichung)。由JP2015-035337公开了一种使用网状结构化的球面来使明暗过渡部软化。从DE10200701467684已知波分区。为此目的，在EP2680047A1中也提出了一种具有不同的圆形微结构的投影透镜。JP2014-235836A示出一种具有棱锥形元件的透镜，棱锥形元件在较小炫目的情况下确保车辆的可见性并同时使明暗过渡部软化。另一目的是提供一种用于均匀化光分布的、由JP2014-157733A所公开的光学透镜。在那里所设想的透镜结构化主要用于光分布的均匀化(在这里特别是用于避免车道上的可见条纹)。由EP3214364A1也已知一种具有两个不同的用于使光软化的微结构分区的透镜。在DE102012107427A1中也示出了用于使明暗过渡部软化的几何元件。迄今为止，关于新的矩阵光分布仅可以发现少数公开文献：可非常针对性被影响的明暗过渡部由上面已经提到的DE102008023551A1已知。这里，在透镜面上使用经数学限定的几何元件。在该文献中，所提出的结构的功能性也首次超出近光灯功能。在那里已经提到了矩阵系统，为了使其光均匀化同样可以使用在那里示出的主题。在DE2010027322A1中提出了在各种类型的微棱锥体上使矩阵光分布均匀化。由文献WO2015/031925A1和EP3042118A1已知微结构，所述微结构不仅能够用于使明暗过渡部软化，而且能够用于使矩阵光分布均匀化。由JP2017228432A公开了一种具有伸展的、水平或竖直定向的棱锥面的透镜。在此，分别将一方向配属给一光学面。由US9328888B2已知类似的微结构，但是所述微结构仅覆盖投影透镜的一部分。它们用于使光分布的清晰棱边软化。在下文中，术语″散射″指不同折射角(在折射面的情况下)或者反射角(在反射面的情况下)的所期望的定量组合。在实际上所有当前已知的矩阵光系统中并且也在许多用于近光灯和远光灯的新的光模块中，在现有技术中示出的功能性不再足够：那里所提出的微结构和几何形状仅能够引起光的不充分的各向异性散射。所产生的偏转角相差太小，并且或多或少地仅用于光的针对性软化。沿着一散射宽度的强度走向只能利用迄今为止的手段受限界地进行控制。散射的这些限制在近光灯光分布中大多是没有问题的。然而，在矩阵光分布中这些限制是有问题的。在上述文献中描述的结构部分地创建或操作得相当耗费。还存在对于由设计与制作之间的数据转换或传输错误所产生的错误和不精确而言的高风险。可制造性的确保部分地难以实现。通常，时间耗费也是显著的并且在有限时间计划的背景下被评价为临界。迄今为止的微结构几乎不与当前制作的可能性适配。由此这些可能性没有被充分利用。制作技术方面例如稍后在研发过程中才被考虑。在水平线以上零直至四度的情况下满足法律规定(光分布中的、尤其在明暗过渡部附近或在所谓的架高区域中的光度测量值)利用迄今的微结构也部分地是不可行的并要求附加的、耗费的措施，部分地要求甚至单独的构件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种用于构造针对机动车前照灯的光学元件的方法，利用该方法避免了所述的缺点。该任务利用权利要求1的特征来解决。在此，按照本专利技术的方法与开头所述的现有技术的区别在于以下步骤：-创建光学面的CAD模型，-将CAD模型分解成部分孔径面，-对于所有部分孔径面进行部分光分布的计算，所述部分光分布分别由一部分孔径面在光分布的不同区域中产生，-预先给定光学面的表面元件模型，所述表面元件模型在第一空间方向上和在与第一空间方向不同的第二空间方向上具有通过其形状造成的散射特性，-将多个表面元件模型组合成一覆盖光学面的至少一个连续部分的集合体，-模拟在该集合体的影响下从光学面发出的实际光分布，以及-通过改变集合体的表面元件模型的限定了散射特性的形状来使实际光分布迭代地适配于额定光分布。利用本专利技术提供了一种方法，该方法使得能够完全生成和处理针对以表面元件模型的形式设计的光学面调制而言的数据。光学面的规划和计算、其光技术效果的分析和其可制造性的评估以及完整的数据产生可以在短时间内以一统一方法执行。理想地，这些预先给定随着上述任务同时被满足。由此可以节省或简化整个构件或其它措施。当达到所希望的结果时，直接且数学上精确地提供数据用于工具的创建。利用该方法，开展(abgewickelt)光学面的调制的整体处理，所述调制首先作为表面元件模型被计算。这尤其包括表面模型的设计以及其到光学模拟环境中的传递，以便在光学技术上进行优化。当达到所希望的结果时，直接且数学上精确地提供数据用于工具的创建。通过数据的这种产生和传输来确保可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于构造机动车前照灯(10)的光学元件(18、20、14)的方法，所述光学元件(18、20、14)具有光学面(100)，所述光学面能由所述机动车前照灯(10)的至少一个光源(16)照亮，并且所述光学面在考虑位于光路中的所有光学面的情况下将所述至少一个光源(16)的光分布到实际光分布(22)中，所述方法具有下述步骤：/n-创建所述光学面(100)的CAD模型；/n-将所述CAD模型分解成部分孔径面(50)；/n-对所有部分孔径面(50)进行部分光分布(52)的计算，所述部分光分布(52)分别由一部分孔径面(50)在所述光分布(22)的不同区域中产生；/n-预先给定所述光学面(100)的表面元件模型(60)，所述表面元件模型(60)在第一空间方向上并且在与所述第一空间方向不同的第二空间方向上具有取决于其形状的散射特性；/n-将多个表面元件模型(60)组合成覆盖所述光学面(100)的至少一个连续部分的集合体；/n-模拟在所述集合体的影响下从所述光学面(100)发出的实际光分布；和/n-改变所述实际光分布，作为对所述集合体的表面元件模型(60)的限定了所述散射特性的形状的变化的响应。/n...

【技术特征摘要】
20181219 DE 102018132866.41.一种用于构造机动车前照灯(10)的光学元件(18、20、14)的方法，所述光学元件(18、20、14)具有光学面(100)，所述光学面能由所述机动车前照灯(10)的至少一个光源(16)照亮，并且所述光学面在考虑位于光路中的所有光学面的情况下将所述至少一个光源(16)的光分布到实际光分布(22)中，所述方法具有下述步骤：
-创建所述光学面(100)的CAD模型；
-将所述CAD模型分解成部分孔径面(50)；
-对所有部分孔径面(50)进行部分光分布(52)的计算，所述部分光分布(52)分别由一部分孔径面(50)在所述光分布(22)的不同区域中产生；
-预先给定所述光学面(100)的表面元件模型(60)，所述表面元件模型(60)在第一空间方向上并且在与所述第一空间方向不同的第二空间方向上具有取决于其形状的散射特性；
-将多个表面元件模型(60)组合成覆盖所述光学面(100)的至少一个连续部分的集合体；
-模拟在所述集合体的影响下从所述光学面(100)发出的实际光分布；和
-改变所述实际光分布，作为对所述集合体的表面元件模型(60)的限定了所述散射特性的形状的变化的响应。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在预先给定所述表面元件模型(60)的过程中通过以下方式确保稍后的可制造性，即，在预先给定的过程中仅预先给定曲率半径，在稍后通过工具制造所述光学元件的过程中也能够遵守所述曲率半径。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所限定的额定光分布和所模拟的实际光分布之间进行比较，并且当所述额定光分布的光值和所模拟的实际光分布的光值相差超过预先确定的程度时，所述表面元件模型(60)改变，以使得所限定的额定光分布和随后再次通过模拟计算的实际光分布之间的相差减小，并且重复由模拟、改变和比较组成的循环，直至得到与所述额定光分布一致的所模拟的实际光分布。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，每个表面元件模型(60)在符合规定的装入位姿中具有竖直的散射特性和水平的散射特性。

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·基泽尔，
申请(专利权)人：汽车照明罗伊特林根有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE