DE2345633A1

DE2345633A1 - Polarisationsscheinwerfer

Info

Publication number: DE2345633A1
Application number: DE19732345633
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Phys Kerner; Ernst Dipl Ing Linder; Gotthold Raabe; Albert Schmid; Rudi Soecknick; Richard Dr Ing Zechnall
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-09-10
Filing date: 1973-09-10
Publication date: 1975-03-20
Also published as: FR2243390B1; NL166108B; ES429902A1; BR7407478D0; BE819705A; US3935444A; AT343758B; GB1484895A; NL166108C; SE7411360L; JPS5057251A; DD114662A5; IT1021161B; ATA711674A; NL7411938A; FR2243390A1

Description

E. 17 27

6.9-73

Anlage zur
Patent- rtxsä.

'jimeldung

ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart

Polarisationsscheinwerfer

Die Erfindung betrifft einen mit einem Interferenzpolarisator versehenen Polarisationsscheinwerfer, bei welchem für die Strahlen nach ihrem Durchgang durch den Interferenzpolarisator zur Korrektur der Polarisation ein zweites Polarisationssystem vorgesehen ist, das aus einem Absorptionspolarisationsfilter besteht.

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Es ist bereits ein Polarisationsscheinwerfer dieser Art vorgeschlagen worden. Dieser hat aber den Nachteil, daß seine Bautiefe in Richtung der optischen Achse relativ hoch ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Polarisationsscheinwerfer der eingangs genannten Art mit möglichst geringer Bautiefe zu entwickeln.

Eine erste Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß der Interferenzpolarisator aus mehreren rechteckförmigen Teilpolarisatoren besteht, die entlang einer Zickzacklinie aneinandergefügt sind, wobei der Keilwinkel zweier jeweils aneinander angrenzender Teilpolarisatoren jeweils 90 Grad beträgt, während der Winkel jedes Teilpolarisators zur optischen Achse 45 Grad beträgt.

Eine zweite Lösung der obengenannten Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß der Interferenzpolarisator in fächerartig um die optische Achse angeordnete Teilpolarisatoren unterteilt ist, wobei, ausgehend von der optischen Achse, Teilpolarisatoren und Spiegelschichten abwechselnd aufeinander folgen, die jeweils einen Winkel von 45 Grad mit der optischen Achse einschließen und wobei ferner die Projektionen der Teilpolarisatoren und der Spiegelschichten in Richtung der optischen Achse lückenlos aneinandergereiht sind und wobei schließlich die Projektionen der Teilpolarisatoren und der Spiegelschichten in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse zusammenfallen und ein Rechteck bilden.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

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Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugscheinvrerfers im Schnitt;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs ehe inwerfe rs im Schnitt;

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugsscheinwerfers im Schnitt;

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines .Kraftfahrzeugscheinwerfers im Schnitt;

Fig. 5 zwei Treppenpriset.en mit Interferenzpolarisator in der Draufsicht mit einem Dichtring zum Einschließen von Immersionsflüssigkeit;

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie 71 - YI der Fig. 5. .

In Fig. 1 ist "bei 10 ein Parabolspiegel angedeutet, in dessen Brennpunkt sich eine Lichtquelle 11 befindet. Das von der Lichtquelle 11 auf den Parabolspiegel 10 auftreffende Licht wird von dort aus in Richtung der optischen Achse reflektiert. Im Strahlengang des so aus dem Parabolspiegel ausfallenden Lichtes ist ein Interferenzpolarisator 12 angeordnet, der aus mehreren Teil-

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polarisatoren 121, 122, ..., 1j52 besteht, deren Schnitt durch eine Ebene entlang der optischen Achse eine Zickzacklinie ergibt. Der Keilwinkel jeweils benachbarter Teilpolarisatoren zueinander beträgt 90 Grad, während der Winkel jedes Teilpolarisators zur optischen Achse +4-5 G-rad bzw. -4-5 Grad beträgt. Die Nachreinigung des im Interferenzpolarisator (Dünnschichtpolarisator) 12 vorpolarisierten Lichtes erfolgt durch ein Absorptionspolarisationsfilter P.

Der Interferenzpolarisator 12 kann ferner in ein Medium mit einer Brechzahl größer als 1 eingebettet sein, dessen Grenzflächen senkrecht zur optischen Achse stehen, beispielsweise in eine Immersionsflüssigkeit, wie in Fig. bei 9 angedeutet. Dadurch wird der Polarisationsgrad des Interferenzpolarisators 12 wesentlich verbessert. Bei 8 ist eine durchsichtige Trennwand angedeutet, die aus Glas bestehen kann und dazu dient, zusammen mit dem Teil P den Raum zu begrenzen, der mit der Immersionsflüssigkeit 9 auszufüllen ist.

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Pig. 2 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel eines Polarisationsscheinwerfers gemäß der Erfindung einen Rechteckscheinwerfer mit geringer Bautiefe. Die Lichtquelle 11 befindet sich auch hier wieder im Brennpunkt eines Parabolspiegels 10. Vor dem Parabolspiegel 10 ist ein Plattenprisma 13 angeordnet, dessen Dicke ein "Viertel des Durchmessers D des Parabolspiegels 10 in der in der Zeichenebene gezeigten Eichtung beträgt. Die äußere Umrandung des Plättenprismas 13 in der Zeichenebene ist trapezförmig. Das Plattenprisma 13 enthält sowohl den Interferenzpolarisator 12 als auch spiegelnde Flächen 14 zur Umlenkung der vom Interferenzpolarisator 12 reflektierten Strahlen. Der Interferenzpolarisator 12 besteht aus vier Teilpolarisatoren 12 a, 12 b, 12 c, 12 d, die fächerartig um die optische Achse angeordnet sind und jeweils einen Winkel von 45 Grad gegen diese einnehmen. Die Teilpolarisatoren 12 a und 12 c weisen dabei in der Zeichenebene von links oben nach rechts unten, während die Teilpolarisatoren 12 b und 12 d in der Zeichenebene von links unten nach rechts oben xtfeisen. Die beiden Teilpolarisatoren 12 a und 12 b bilden miteinander eine V-Form. Zwisclien den beiden Teilpolarisatoren 12 a und 12 c und parallel zu diesen ist eine als Sp ie gel schicht ausgebildete Fläche 14- a angeordnet. Zwischen den beiden Teilpolarisaincen 12 b und 12 d und parallel zu diesen ist eine spiegelnde Fläche 14b angeordnet. Ferner befindet sich in der Zeichenebene unterhalb dem Teilpolarisator-12 c eine spiegelnde Fläche 14- c und oberhalb dem Teilpolarisator 12 d eine spiegelnde Fläche 14- d. Die Anordnung der Teilpolarisatoren und der spiegelnden Flächen zueinander ist dabei so getroffen, daß das aus dem Reflektor 10 parallel zur optischen Achse austretende Licht teils auf die Teilpolarisatoren 12 a, 12 b, teils auf die spiegelnden Flächen 14 a, 14 b fällt.

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Das auf die Teilpolarisatoren 12 a, 12 b fallende Stahlenbündel wird von diesen Teilpolarisatoren teils durchgelassen, teils nach oben bzw. nach unten reflektiert. Sowohl das durchgehende als auch die beiden reflektierten Bündel sind weitgehend linear polarisiert. Bei dem in der ursprünglichen Richtung weiterverlaufenden Teilbündel verläuft der Vektor der elektrischen Feldstärke parallel zur. Zeichenebene. Bei den beiden reflektierten Teilbündeln verläuft der Vektor der elektrischen Feldstärke senkrecht zur Zeichenebene. Diese beiden Teilbündel werden von den beiden spiegelnden Flächen 14- a, 14 b in die Richtung parallel zur optischen Achse umgelenkt.

Die beiden aus dem Reflektor 10 auf die beiden spiegelnden Flächen 14 a, 14 b fallenden Strahlenbündel werden an der Rückseite dieser Flächen reflektiert und auf die beiden Teilpolarisatoren 12 c und 12 d geworfen. Sie werden von diesen Teilpolarisatoren wiederum teils reflektiert teils durchgelassen. Bei den beiden reflecktierten Teilbündeln verläuft der Vektor der elektrischen Feldstärke wieder senkrecht zur Zeichenebene, während bei den beiden durchgehenden Teilbündeln der Vektor der elektrischen Feldstärke parallel zur Zeichenebene verläuft. Die beiden durchgehenden Teilbündel werden an den spiegelnden Flächen 14 c und 14 d reflektiert und dadurch in die Richtung parallel zur optischen Achse umgelenkt.

Auf diese Weise wird das gesamte, aus dem Reflektor 10 kommende Licht auf die doppelte Länge 2 D aufgefächert und gleichzeitig im wesentlichen linear polarisiert, wobei der Vektor der elektrischen Feldstärke abwechselnd parallel und senkrecht zur Zeichenebene verläuft.

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Um dem aus dem Plattenprisma 13 austretenden Licht eine · einheitliche Polarisationsrichtung zu geben und um gleichzeitig die Polarisationsrichtung einheitlich unter 45 Grad zur Horizontalen zu drehen,· sind vor denjenigen Teilbereichen des Plattenprismas, die jeweils unter sich gleiche Polarisationsrichtung liefern, λ/2-Folien F , Fp, F.,, F., IV entsprechender Orientierung angebracht.

Da die Interferenzpolarisatoren nicht ausreichend polarisieren-, hat das aus dem beschriebenen System 10, 11, 12, 13i 14 nach rechts austretende Licht noch einen störenden, unpolarisierten Anteil. Um diesen Anteil weitgehend zu beseitigen, ist in den gesamten Strahlengang nach den "λ/2-Folien F., Fp, F^, F., F_n- ein Absorptionspolarisationsfilter P gebracht, dessen Vorzugsrichtung mit der Vorpolarisationsrichtung des aus den λ/2-Folien austretenden Lichtes übereinstimmt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 dadurch, daß gemäß Fig. 3 eine Abdeckung 15 für die Lichtquelle 11 vorgesehen ist und drß ferner auf der Oberläche des Prismas 13 gegenüber der Abdeckung 15 .ein verspiegelter Mittelstreifen 16 angeordnet ist. Dem geringen Lichtverlust steht hierbei die noch kleinere Bautiefe des Scheinwerfers gegenüber, die ein Sechstel des Durchmessers D des Parabolspiegels_10 beträgt.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das eine Weiterentwicklung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 darstellt. Das Plattenprismä 13 ist hier weggelassen. Die Teilpolarisatoren 12 a, 12 b, 12 c, 12 d und die Spiegelschichten 14 a, 14 b, 14 c, 14 d, die in derselben Weise angeordnet sind wie iii Fig. 2, sind bei der Anordnung nach Fig. 4 auf durchsichtige Platten oder Folien aufgebracht, wobei diese Platten oder Folien an einem nicht dargestellen Rahmen gehaltert sind. Die¹ Teilpolarisatoren,

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die Spiegelscliicliten, die 71/2-Folien F , Fp, F,, F., F₁- und das Absorptionspolarisationsfilter P sind in eine Küvette 17 eingebracht, die mit einer Immersionsflüssigkeit 9 gefüllt ist. Der Brechungsindex der Immersionsflüssigkeit ist dabei so gewählt, daß sich im Zusammenwirken mit den Teilpolarisatoren 12 a, 12 b, 12 c, 12 d Brewstersche Winkel von 45 Grad ergeben.

Da der thermische Ausdehnungskoeffizient der Immersionsflüssigkeit unter Umständen vom thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Küvette 17 erheblich abweicht, kann die Küvette 17, beispielsweise über eine Schlauchverbindung, an ein Expanisionsgefäß angeschlossen sein.

Statt der Immersionsflüssigkeit 9 kann auch ein selbsthärtendes Medium in die Küvette 17 gegossen werden und diese nach Aushärtung entfernt werden. Der Vorteil ist hierbei, daß alle optischen Teile eingegossen sind und daß dadurch die Störreflexion an den Oberflächen vermindert ist. Ferner hat das Gußstück hochglänzende ebene Oberflächen und bedarf keiner Nachbearbeitung.

In den Ausführungsbeispielen, in denen der Interferenzpolarisator zwischen festeMedien (mit einem Brechungsindex η > 1) eingebettet ist, bestehen oft Schwierigkeiten, wenn eine Verklebung vorgesehen wird, da der Interferenzpolarisator unter Umständen den mechanischen Zug- und Scherkräften nicht standhält, die bei der Verklebung und im Betrieb auftreten. In diesen Fällen hat es sich bewahrt, die beiden aus hochbrechendem Material bestehenden Teile 19» 20,von denen beispielsweise das Teil 19 mit dem Interferenzpolarisator 12 beschichtet ist, mit einer Immersionsflüssigkeit 9 optisch zu verbinden, wie es in den Figuren 5 und 6 angedeutet ist.

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Die beiden aus ho clib rechend em Material bestehenden Teile 19 > 20 können dabei als Treppenprisinen ausgebildet sein. Die Immersionsflüssigkeit 9 wird, durch den Dichtring 18 am Auslaufen gehindert und kann sich bei Temperaturerhöhung in das Volumen 21 ausdehnen.

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Claims

ROBERT BOSCH GMBH ^R· 1 7 2

Stuttgart

ANSPRÜCHE

/i.jMit einem Interferenzpolarisator versehener Polarisations seheinwerfer, bei welchem für die Strahlen nach ihrem Durchgang durch den Interferenzpolarisator zur Korrektur der Polarisation ein zweites Polarisationssystem vorgesehen ist, das aus einem Absorptionspolarisationsfilter besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Interferenzpolarisator aus mehreren rechteckförmigen Teilpolarisatioren "besteht, die entlang einer Zickzacklinie aneinandergefügt sind, wobei der Keilwinkel zweier jeweils aneinander angrenzender Teilpolarisatoren jeweils 90 Grad beträgt, während der Winkel jedes Teilpolarisators zur optischen Achse 4-5 Grad beträgt (Fig. 1).
2. Mit einem Interferenzpolarisator versehener Polarisationsscheinwerfer, bei welchem für die Strahlen nach ihrem Durchgang durch den Interferenzpolarisator zur Korrektur der Polarisation ein zweites Polarisationssystem vorgesehen ist, das aus einem Absorptionspolarisationsfilter besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Interferenzpolarisator (12) in

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fächerartig um die optische Achse angeordnete Teilpolarisatoren (12 a, 12 "b, 12 c,.12 d) unterteilt ist, wobei, ausgehend von der optischen Achse, Teilpolarisatoren und Spiegelschichten (14 a, 14 b, 14 c, 14 d) abwechselnd aufeinander folgen, die jeweils einen Winkel von 45 G-rad mit der optischen Achse einschließen·, und wobei ferner die Projektionen der Teil-, polarisatoren und der Spiegelschichten in Richtung der optischen Achse lückenlos aneinandergerei ht sind und wobei schließlich die Projektionen der Teilpolarisatoren und der Spiegelschichten in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse zusammenfallen und ein Rechteck bilden (Figuren 2 und 4).
3. Polarisationsscheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilpolarisatoren (12 a, 12 b, 12 c, 12 d)-und die Spiegelschichten (14 a, 14 b, 14 c, 14 d) Bestandteil eines Plattenprismas (13) sind (Fig. 2).
4. Polarisationsscheinwerfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem aus den Teilpolarisatoren (12 a, 12 b, 12 c, 12 d) und aus den spiegelndeiTTTlächen (14 a, 14 b, 14 c, 14 d). bestehenden System λ/2-Folien (F^, F~, ]? , F^, Fj-) nachgeschaltet sind, die die unterschiedlichen Polarisationsrichtungen der aus diesem System austretenden Strahlenbündel aneinander angleichen. (Figuren 2 und 4).

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5. Polarisationsscheinwerfer nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Teilpolarisatoren (12 a, 12 b, 12 c, 12 d) und die spiegelnden Flächen (14- a, 14 Td, 14 c, 14 d) in eine Immersionsflüssigkeit eingetaucht sind, die in eine Küvette (17) eingefüllt ist (Fig. 4).
6. Polarisationsscheinwerfer nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß die Küvette (17) an ein Expansionsgefäß angeschlossen ist.

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