Title:
Vorrichtung und Verfahren zum Projizieren eines Lichtmusters
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Projizieren eines Lichtmusters. Die Vorrichtung (10; 110; 210; 310) ist ausgebildet mit: einer Lichtbereitstellungseinrichtung (12), welche dazu ausgelegt ist, der Vorrichtung (10; 110; 210; 310) einen ersten Lichtstrahl (51) bereitzustellen; einer Emittereinrichtung (16); einer aktuierbaren Ablenkeinrichtung (14; 114; 214), welche dazu ausgelegt ist, den auf die Ablenkeinrichtung (14; 114; 214) auftreffenden ersten Lichtstrahl (51) auf die Emittereinrichtung (16) hin zu reflektieren und auf der Emittereinrichtung (16) einen Abtastbereich (30) zum Erzeugen des Lichtmusters abzutasten; wobei die Emittereinrichtung (16) dazu ausgelegt ist, den auf die Emittereinrichtung (16) auftreffenden abgelenkten ersten Lichtstrahl (51) in einen zweiten Lichtstrahl (52) umzuwandeln; wobei der zweite Lichtstrahl (52) eine andere Wellenlänge aufweist als der erste Lichtstrahl (51); und einer Stelleinrichtung (20; 120; 220; 320), welche dazu ausgelegt ist, den Abtastbereich (30) auf der Emittereinrichtung (16) zu verschieben und/oder zu verzerren.





Inventors:
Behrens, Holger (70192, Stuttgart, DE)
Petersen, Andreas (71672, Marbach, DE)
Application Number:
DE102016205412A
Publication Date:
10/05/2017
Filing Date:
04/01/2016
Assignee:
Robert Bosch GmbH, 70469 (DE)
International Classes:
G02B26/10; F21S8/12; G02B27/18; G03B21/00
Foreign References:
WO2011141377A12011-11-17
201000798362010-04-01
Claims:
1. Vorrichtung (10; 110; 210; 310) zum Projizieren eines Lichtmusters, mit:
einer Lichtbereitstellungseinrichtung (12), welche dazu ausgelegt ist, der Vorrichtung (10; 110; 210; 310) einen ersten Lichtstrahl (51) bereitzustellen;
einer Emittereinrichtung (16);
einer aktuierbaren Ablenkeinrichtung (14; 114; 214), welche dazu ausgelegt ist, den auf die Ablenkeinrichtung (14; 114; 214) auftreffenden ersten Lichtstrahl (51) auf die Emittereinrichtung (16) hin zu reflektieren und auf der Emittereinrichtung (16) einen Abtastbereich (30) zum Erzeugen des Lichtmusters abzutasten;
wobei die Emittereinrichtung (16) dazu ausgelegt ist, den auf die Emittereinrichtung (16) auftreffenden abgelenkten ersten Lichtstrahl (51) in einen zweiten Lichtstrahl (52) umzuwandeln; wobei der zweite Lichtstrahl (52) eine andere Wellenlänge aufweist als der erste Lichtstrahl (51); und
einer Stelleinrichtung (20; 120; 220; 320), welche dazu ausgelegt ist, den Abtastbereich (30) auf der Emittereinrichtung (16) zu verschieben und/oder zu verzerren.

2. Vorrichtung (110; 210; 310) nach Anspruch 1, wobei die Stelleinrichtung (120) dazu ausgelegt ist, die Ablenkeinrichtung (114; 214) zumindest teilweise zu verstellen, um den Abtastbereich (30) zu verschieben und/oder zu verzerren.

3. Vorrichtung (110; 210; 310) nach Anspruch 2, wobei die Stelleinrichtung (120) dazu ausgelegt ist, die Ablenkeinrichtung (114; 214) zumindest teilweise um einen ersten Drehwinkel zu drehen und/oder zu schwenken, um den Abtastbereich (30) zu verschieben und/oder zu verzerren.

4. Vorrichtung (210; 310) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Stelleinrichtung (220; 320) dazu ausgelegt ist, die Emittereinrichtung (16) zu verstellen, um den Abtastbereich (30) zu verschieben und/oder zu verzerren.

5. Vorrichtung (210; 310) nach Anspruch 4, wobei die die Stelleinrichtung (220; 320) dazu ausgelegt ist, die Emittereinrichtung (16) um einen zweiten Drehwinkel zu drehen und/oder zu schwenken, um den Abtastbereich (30) zu verschieben und/oder zu verzerren.

6. Vorrichtung (310) nach Anspruch 5,
mit einer Auskoppeleinrichtung (118) zum Auskoppeln des zweiten Lichtstrahls (52) zum Projizieren des Lichtmusters aus der Vorrichtung (310);
wobei die Stelleinrichtung (320) weiterhin dazu ausgelegt ist, gleichzeitig mit der Emittereinrichtung (16) auch die Auskoppeleinrichtung (118) zu drehen und/oder zu schwenken.

7. Vorrichtung (10; 110; 210; 310) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Stelleinrichtung (20; 120; 220; 320) als eine makromechanische Stelleinrichtung (20; 120; 220; 320) ausgebildet ist.

8. Verfahren zum Projizieren eines Lichtmusters, mit den Schritten:
Bereitstellen (S01) eines ersten Lichtstrahls (51);
Ablenken (S02) des ersten Lichtstrahls (51) auf eine Emittereinrichtung (16) mittels einer aktuierbaren Ablenkeinrichtung (14; 114; 214) zum Projizieren des Lichtmusters;
wobei die Emittereinrichtung (16) dazu ausgelegt ist, den auf die Emittereinrichtung (16) auftreffenden abgelenkten ersten Lichtstrahl (51) in einen zweiten Lichtstrahl (52) umzuwandeln; wobei der zweite Lichtstrahl (52) eine andere Wellenlänge aufweist als der erste Lichtstrahl (51);
Aktuieren (S03) der aktuierbaren Ablenkeinrichtung (14; 114; 214) zum Abtasten eines Abtastbereichs (30) auf der Emittereinrichtung (16); und
Verschieben und/oder Verzerren (S04) des Abtastbereichs (30) auf der Emittereinrichtung (16).

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Verschieben und/oder Verzerren (S04) des Abtastbereichs (30) auf der Emittereinrichtung (16) zumindest auch durch ein zumindest teilweises Verstellen der Ablenkeinrichtung (14; 114; 214) erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Verschieben und/oder Verzerren (S04) des Abtastbereichs (30) auf der Emittereinrichtung (16) zumindest auch durch ein Verstellen der Emittereinrichtung (16) erfolgt.

Description:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Projizieren eines Lichtmusters, insbesondere eine Vorrichtung zur Verwendung in einem Scheinwerfer eines Fahrzeugs oder als ein Scheinwerfer eines Fahrzeugs.

Stand der Technik

In Fahrzeugscheinwerfern werden vermehrt laserscannende Systeme eingesetzt, bei denen ein Laserstrahlen aus einer oder mehreren Laserquellen durch Spiegel abgelenkt werden und ein Bild auf einen optischen Emitter, welcher auch Phosphor genannt wird, schreiben. Der optische Emitter konvertiert das üblicherweise blaue Laserlicht in weißes Licht und weitet den fokussierten Laserstrahl auf. Durch dieses System wird ein weißes Bild oder Lichtmuster über eine Linse auf die Fahrbahn projiziert. Dieses Lichtmuster kann der Verkehrs- und Fahrsituation angepasst werden. Solche Systeme werden auch adaptive Fahrstrahlsysteme („Adaptive Driving Beam“, ADB) genannt.

In der WO 2011/141377 A1 ist ein Scheinwerfermodul beschrieben, bei welchem ein Lichtstrahl auf einen Leuchtstoff abgelenkt wird.

In der US 2010/079 836 A1 ist beispielhaft ein Laserscanner beschrieben, wie er im Folgenden anhand von 6 näher erläutert wird. 6 zeigt einen üblichen Laserscanner 1, welcher eine Lichtquelle 2 aufweist, welche dazu ausgelegt ist, einen Laserstrahl 3 zu erzeugen und auf einen Mikrospiegel 4 zu lenken. Der auf den Mikrospiegel 4 auftreffende Laserstrahl 3 wird als abgelenkter Laserstrahl 5 in Richtung einer Abtastbereich 6 abgelenkt, wobei der Mikrospiegel 4 durch eine Steuereinrichtung 7 gesteuert wird, den Abtastbereich 6 abzuscannen.

Dazu dreht sich der Mikrospiegel 4 um eine erste Drehachse, welche auch als schnelle Drehachse bezeichenbar ist, so dass der Abtastbereich 6 in horizontaler Richtung von links nach rechts und wieder zurück periodisch durchfahren wird. Weiterhin dreht sich der Mikrospiegel 4 um eine zweite Drehachse, welche auch als langsame Drehachse bezeichenbar ist, derart, dass der Lichtstrahl 5 periodisch den Abtastbereich 6 von oben nach unten und wieder zurück durchfährt. In Überlagerung der Bewegungen um die erste und die zweite, das heißt die langsame und die schnelle Drehachse, ergibt sich das in 6 gezeigte Zickzackmuster. Die Steuereinrichtung 7 empfängt Positionssignale 8, welche eine jeweilige Position der Ablenkeinrichtung 4 indizieren, und passt Steuersignale 9 zum Steuern der Ablenkeinrichtung 4 darauf basierend an. Das Scannen erfolgt üblicherweise in einer periodischen, insbesondere einer sinusförmigen Bewegung.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8.

Demgemäß ist eine Vorrichtung zum Projizieren eines Lichtmusters vorgesehen, mit: einer Lichtbereitstellungseinrichtung, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, der Vorrichtung einen ersten Lichtstrahl bereitzustellen; einer Emittereinrichtung; einer aktuierbaren Ablenkeinrichtung, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, den auf die Ablenkeinrichtung auftreffenden ersten Lichtstrahl auf die Emittereinrichtung hin zu reflektieren und auf der Emittereinrichtung einen Abtastbereich zum Erzeugen des Lichtmusters abzutasten; wobei die Emittereinrichtung dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, den auf die Emittereinrichtung auftreffenden abgelenkten ersten Lichtstrahl in einen zweiten Lichtstrahl umzuwandeln, wobei der zweite Lichtstrahl eine andere Wellenlänge aufweist als der erste Lichtstrahl; und einer Stelleinrichtung, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, den Abtastbereich auf der Emittereinrichtung zu verschieben und/oder zu verzerren.

Unter dem Projizieren des Lichtmusters soll sowohl ein Projizieren des Lichtmusters mittels des ersten Lichtstrahls auf die Emittereinrichtung zu verstehen als auch, alternativ oder zusätzlich, ein Projizieren des Lichtmusters mittels des erzeugten zweiten Lichtstrahls aus der Vorrichtung heraus, beispielsweise als ein Scheinwerferlicht. Die Vorrichtung ist somit auch als Scheinwerfer bezeichenbar.

Unter der Emittereinrichtung ist insbesondere ein optischer Emitter bzw. ein Leuchtstoff oder ein Phosphor (nicht zu verwechseln mit dem Element Phosphor) zu verstehen. Die Emittereinrichtung kann insbesondere einen Träger aufweisen, auf welchem ein Leuchtstoff zum Konvertieren des Lichtstrahls in den zweiten Lichtstrahl angebracht ist. Das Konvertieren bzw. Umwandeln des ersten Lichtstrahls in den zweiten Lichtstrahl erfolgt vorzugsweise von selbst aufgrund der Eigenschaften der Emittereinrichtung, insbesondere des Leuchtstoffs. Bei dem ersten und/oder dem zweiten Lichtstrahl kann es sich vorzugsweise um Laserstrahlen handeln.

Der zweite Lichtstrahl wird durch die Emittereinrichtung vorzugsweise jeweils aktuell an derjenigen Stelle erzeugt, an welcher der erste Lichtstrahl aktuell auf die Emittereinrichtung auftrifft, sodass durch Projizieren eines bestimmten Lichtmusters durch den ersten Lichtstrahl auf der Emittereinrichtung ein entsprechendes Lichtmuster folgt, welches durch den zweiten Lichtstrahl gezeichnet wird.

Unter dem Abtastbereich soll insbesondere ein zweidimensionaler Bereich, beispielsweise ein ebener oder gekrümmter Flächenabschnitt, verstanden werden, welcher durch die aktuierbare Ablenkeinrichtung infolge des Aktuierens der Ablenkeinrichtung maximal abtastbar, das heißt abrasterbar ist. Die Grenzen des Abtastbereichs werden insbesondere durch maximale Auslenkungen der Abtasteinrichtung bei dem Aktuieren definiert. Unter einem solchen Abtasten oder Abrastern, welches auch Scannen oder Abscannen genannt wird, ist ein durchquerendes Abfahren des Abtastbereichs zu verstehen, beispielsweise in Zickzackmustern, wobei eine gewünschte Abtastdichte von der jeweiligen Anwendung abhängen kann. Ein Intensitätsmaximum innerhalb des Abtastbereichs ergibt sich häufig an den Umkehrpunkten der Abtastbewegung(en). Ein Verzerren des Abtastbereichs kann insbesondere ein Stauchen oder Verbreitern umfassen.

Des Weiteren wird ein Verfahren zum Projizieren eines Lichtmusters bereitgestellt, mit den Schritten: Bereitstellen eines ersten Lichtstrahls; Ablenken des ersten Lichtstrahls auf eine Emittereinrichtung mittels einer aktuierbaren Ablenkeinrichtung zum Projizieren des Lichtmusters; Aktuieren der aktuierbaren Ablenkeinrichtung zum Abtasten eines Abtastbereichs auf der Emittereinrichtung; wobei die Emittereinrichtung dazu ausgelegt ist, den auf die Emittereinrichtung auftreffenden abgelenkten ersten Lichtstrahl in einen zweiten Lichtstrahl umzuwandeln, wobei der zweite Lichtstrahl eine andere Wellenlänge aufweist als der erste Lichtstrahl; und Verschieben und/oder Verzerren des Abtastbereichs auf der Emittereinrichtung.

Unter dem Verschieben des Abtastbereichs soll insbesondere eine Translation des Abtastbereichs, optional verbunden mit einer Stauchung oder Dehnung des Abtastbereichs, verstanden werden.

Vorteile der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ermöglicht das Projizieren von Lichtmustern, insbesondere für Scheinwerferfunktionen wie Markierungslicht oder Kurvenlicht, mit einer flexiblen Verschiebung eines Intensitätsmaximums des projizierten Lichtmusters bei gleichzeitig effizientem Einsatz der bereitgestellten Lichtleistung. Zudem ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit besonders geringem technischem Aufwand herstellbar.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Stelleinrichtung dazu ausgelegt oder eingerichtet, die Ablenkeinrichtung zu verstellen, um den Abtastbereich zumindest teilweise zu verschieben. Darunter ist beispielsweise ein Verstellen der Ablenkeinrichtung als Ganzes zu verstehen, welches unabhängig von dem Aktuieren der Ablenkeinrichtung zum Abtasten des jeweils aktuellen Abtastbereichs erfolgt. Das Verstellen der Ablenkeinrichtung kann insbesondere dadurch erfolgen, dass die Stelleinrichtung dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, die Ablenkeinrichtung um einen ersten Drehwinkel zu drehen und/oder zu schwenken, um den Abtastbereich zu verschieben und/oder zu verzerren. Alternativ oder zusätzlich kann die Stelleinrichtung auch dazu ausgelegt oder eingerichtet sein, die Ablenkeinrichtung zu verschieben. Das Aktuieren, das heißt das Ansteuern der Ablenkeinrichtung zum Abtasten des jeweils aktuellen Abtastbereichs, kann somit unverändert bleiben, während der Abtastbereich selbst verschoben wird, beispielsweise um eine Position eines Intensitätsmaximums des zu projizierenden Lichtmusters zu verschieben. Statt der Ablenkeinrichtung als Ganzes kann auch isoliert ein Teil der Ablenkeinrichtung, insbesondere ein Mikrospiegel, durch die Stelleinrichtung gestellt bzw. bewegt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Stelleinrichtung dazu ausgelegt oder eingerichtet, die Emittereinrichtung, insbesondere als Ganzes, zu verstellen, um den Abtastbereich zu verschieben. Insbesondere kann die Stelleinrichtung dazu ausgelegt oder eingerichtet sein, die Emittereinrichtung um einen zweiten Drehwinkel zu drehen und/oder zu schwenken, um den Abtastbereich zu verschieben. Alternativ oder zusätzlich kann die Stelleinrichtung auch dazu ausgelegt oder eingerichtet sein, die Emittereinrichtung zu verschieben. Das Aktuieren, das heißt das Ansteuern der Ablenkeinrichtung zum Abtasten des jeweils aktuellen Abtastbereichs, kann somit unverändert bleiben, während der Abtastbereich selbst verschoben wird, beispielsweise um eine Position eines Intensitätsmaximums des zu projizierenden Lichtmusters zu verschieben und/oder zu verzerren.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Vorrichtung eine Auskoppeleinrichtung zum Auskoppeln des zweiten Lichtstrahls aus der Vorrichtung zum Projizieren des Lichtmusters auf, welche auch als Sekundäroptik bezeichenbar ist. Die Stelleinrichtung kann dazu ausgelegt sein, gleichzeitig mit der Emittereinrichtung und/oder mit der Ablenkeinrichtung auch die Auskoppeleinrichtung zu drehen, zu verschieben und/oder zu schwenken. Somit kann bevorzugt eine gemeinsame optische Achse der Auskoppeleinrichtung und der Emittereinrichtung beibehalten werden, so dass die Auskoppeleinrichtung auf den Abtastbereich in jeder beliebigen Position optimal ausgerichtet sein kann. Die Auskoppeleinrichtung kann insbesondere fest mit einem Fahrzeug verbunden sein, als Teil dessen die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgebildet oder angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Stelleinrichtung als eine makromechanische Stelleinrichtung ausgebildet. Mit anderen Worten ist die Stelleinrichtung vorzugsweise keine mikromechanische Stelleinrichtung. Somit können aufwändige mikromechanische Aktuierungsverfahren wie quasi-statische Verstellungen oder resonante Anregungen vermieden werden. Die Stelleinrichtung kann somit besonders robust, leicht justierbar, herstellbar, austauschbar und wartbar sein. Die Stelleinrichtung kann beispielsweise eine Tauchspule und/oder einen Piezoantrieb aufweisen oder als Tauchspule oder Piezoantrieb ausgebildet sein.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Verschieben und/oder Verzerren des Abtastbereichs auf der Emittereinrichtung zumindest auch durch ein Verstellen der Ablenkeinrichtung, insbesondere ein Verschieben, Schwenken und/oder Drehen der Ablenkeinrichtung als Ganzes oder teilweise.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Verschieben und/oder Verzerren des Abtastbereichs auf der Emittereinrichtung zumindest auch durch ein Verstellen der Emittereinrichtung, insbesondere durch ein Verschieben, Drehen und/oder Schwenken der Emittereinrichtung als Ganzes oder teilweise.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

1 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

3 ein schematisches Blockschaltbild noch einer weiteren Vorrichtung zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

4 ein schematisches Blockschaltbild noch einer weiteren Vorrichtung zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

5 ein schematisches Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

6 eine schematische Darstellung zum Erläutern eines Laserscanners aus dem Stand der Technik.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Nummerierung von Verfahrensschritten dient der Übersichtlichkeit und soll insbesondere nicht, sofern nichts anderes angegeben ist, eine bestimmte zeitliche Reihenfolge implizieren. Insbesondere können auch mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig durchgeführt werden.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 10 zum Projizieren eines Lichtmusters. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Lichtbereitstellungseinrichtung 12, welche dazu ausgelegt ist, der Vorrichtung 10 einen ersten Lichtstrahl 51 bereitzustellen. Bei dem ersten Lichtstrahl 51 kann es sich insbesondere um einen Laserstrahl oder eine Anzahl von mehreren Laserstrahlen handeln. Die Lichtbereitstellungseinrichtung 12 kann beispielsweise eine Lichtquelle oder eine Einrichtung zum Einkoppeln eines extern erzeugten ersten Lichtstrahls 51 in die Vorrichtung 10 umfassen oder daraus bestehen. Die Lichtbereitstellungseinrichtung 12 kann dazu beispielsweise eine Anzahl von optischen Elementen umfassen, beispielsweise Linsen, Blenden, Glasfaserleitungen und dergleichen.

Die Vorrichtung 10 umfasst außerdem eine Emittereinrichtung 16, welche dazu ausgelegt ist, auf die Emittereinrichtung 16 auftreffende erste Lichtstrahlen 51 in zweite Lichtstrahlen 52 umzuwandeln. Die zweiten Lichtstrahlen 52 weisen insbesondere eine andere Wellenlänge auf als die ersten Lichtstrahlen 51. Der Einfachheit halber wird im Folgenden stets von einem ersten Lichtstrahl 51 und einem zweiten Lichtstrahl 52 jeweils in der Einzahl gesprochen, wobei verstanden werden soll, dass der erste Lichtstrahl 51 sowohl kontinuierlich als auch regelmäßig oder sporadisch durch die Lichtbereitstellungseinrichtung 12 bereitgestellt werden kann und dass die im Vorangehenden und im Folgenden beschriebenen Funktionen der Vorrichtung 10 ebenso auch mit einer zeitlich sequentiellen oder zeitlich parallelen Bereitstellung von mehreren ersten Lichtstrahlen 51 analog durchgeführt werden können.

Die Emittereinrichtung 16 kann insbesondere einen Träger aufweisen, welcher eine Konvertierungsschicht trägt, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, den ersten Lichtstrahl 51 in den zweiten Lichtstrahl 52 zu konvertieren. Insbesondere kann es sich bei dem ersten Lichtstrahl um Laserlicht im blauen Wellenlängenspektrum, das heißt insbesondere mit einer Wellenlänge von 430 nm bis 490 nm handeln. Die Emittereinrichtung 16, insbesondere die Konvertierungsschicht der Emittereinrichtung 16, kann dazu ausgelegt oder eingerichtet sein, das blaue Licht des ersten Lichtstrahls 51 in weißes Licht als zweiten Lichtstrahl 52 zu konvertieren.

Die Vorrichtung 10 umfasst außerdem eine aktuierbare Ablenkeinrichtung 14, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, den auf die Ablenkeinrichtung 14 auftreffenden ersten Lichtstrahl 51 auf die Emittereinrichtung 16 hin zu reflektieren. Entsprechend ist die Lichtbereitstellungseinrichtung 12 relativ zu der Ablenkeinrichtung 14 derart angeordnet, dass der bereitgestellte erste Lichtstrahl 51 auf die Ablenkeinrichtung 14 fällt. Die Ablenkeinrichtung 14 ist weiterhin dazu ausgelegt oder eingerichtet, den ersten Lichtstrahl 51 auf der Emittereinrichtung 16 derart zu bewegen, dass dieser als Folge eines Aktuierens der Ablenkeinrichtung 14 einen Abtastbereich 30 auf der Emittereinrichtung 16, insbesondere auf der Konvertierungsschicht, abtastet, um das zu projizierende Lichtmuster zu erzeugen. In 1 ist gezeigt, wie sich der Abtastbereich 30 aktuell an einer ersten Position 31 befindet.

Mittels einer Stelleinrichtung 20 der Vorrichtung 10 ist der Abtastbereich 30 auf der Emittereinrichtung 16 verschiebbar und/oder verzerrbar, insbesondere von der ersten Position 31 auf der Emittereinrichtung 16 hin zu einer zweiten Position 32 auf der Emittereinrichtung 16 verschiebbar, wobei die erste und/oder die zweite Position 31, 32 vorteilhaft auf der Konvertierungsschicht liegen. Besonders bevorzugt unterscheiden sich die von der Emittereinrichtung 16 erzeugten zweiten Lichtstrahlen 52 in der Situation, dass sich der Abtastbereich 30 an der ersten Position 31 befindet, in deren Richtungsvektoren von zweiten Lichtstrahlen 52’, welche durch die Emittereinrichtung 16 in der Situation erzeugt werden, dass sich der Abtastbereich 30 an der zweiten Position 32 befindet.

Die erste und die zweite Position 31, 32 können so gewählt sein, dass sich der Abtastbereich 30 auf der ersten Position 31 und der Abtastbereich 30 auf der zweiten Position 32 teilweise überschneiden, sie können aber auch so gewählt sein, dass die Abtastbereiche 30 an den verschiedenen Positionen 31, 32 disjunkt sind. Die Stelleinrichtung 20 kann dazu ausgelegt oder eingerichtet sein, den Abtastbereich 30 zwischen diskreten Positionen 31, 32 zu verschieben, welche sich überlappen können, aber nicht müssen. Die Stelleinrichtung 20 kann alternativ auch dazu ausgerichtet oder eingerichtet sein, den Abtastbereich 30 kontinuierlich oder stetig zu verschieben, beispielsweise zwischen der ersten Position 31 als erster Extremposition und der zweiten Position 32 als zweiter Extremposition. Auch ein Verschieben des Abtastbereichs 30 auf einer geschlossenen Bahn auf der Emittereinrichtung 16, insbesondere der Konvertierungsschicht, kann vorgesehen sein.

2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 110 zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 110 ist eine Variante der Vorrichtung 10 und ist gemäß allen in Bezug auf die Vorrichtung 10 beschriebenen Modifikationen und Weiterbildungen anpassbar und umgekehrt. Sofern nichts anderes beschrieben ist, können alle Funktionen und Elemente der Vorrichtung 110 ebenso ausgebildet sein, wie in Bezug auf die Vorrichtung 10 beschrieben.

Die Vorrichtung 110 weist eine Ablenkeinrichtung 114 auf, welche in 2 mit einer reflektierenden Oberfläche 113 und einem Aktor 115 dargestellt ist. Der Aktor 115 ist dazu ausgelegt oder eingerichtet, die reflektierende Oberfläche 113 derart zu aktuieren, dass der auf die reflektierende Oberfläche 113 auftreffende erste Lichtstrahl 51 von der Lichtbereitstellungseinrichtung 12 zum Abtasten des jeweils aktuellen Abtastbereichs 30 abgelenkt wird. Die reflektierende Oberfläche 113 kann beispielsweise zu einem Mikrospiegel gehören, welcher durch den Aktor 115 resonant oder quasistatisch aktuiert wird.

Die Vorrichtung 110 umfasst anstatt der Stelleinrichtung 20 der Vorrichtung 10 eine Stelleinrichtung 120, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, den Abtastbereich 30 auf der Emittereinrichtung 16 zu verschieben, indem die Ablenkeinrichtung 114 bewegt wird, insbesondere verschoben, gedreht und/oder geschwenkt wird. Die Stelleinrichtung 120 kann beispielsweise einen Piezo-Steller oder eine Tauchspule aufweisen und dergleichen, das heißt eine makromechanische Stelleinrichtung sein.

Die Ablenkeinrichtung 114 kann auch einen ersten Mikrospiegel mit der reflektierenden Oberfläche 113 aufweisen, von dem aus der bereitgestellte erste Lichtstrahl 51 zunächst zu einem ersten Reflexionsspiegel 117 reflektiert wird, von welchem aus der erste Lichtstrahl 51 zum Abtasten des Abtastbereichs 30 auf die Emittereinrichtung 16 reflektiert wird. Die Stelleinrichtung 120 kann insbesondere dazu ausgelegt sein, den ersten Reflexionsspiegel 117, welcher insbesondere als Mikrospiegel ausbildbar ist, zu stellen bzw. zu bewegen, um den Abtastbereich 30 auf der Emittereinrichtung 16, z.B. von der ersten Position 31 zu der zweiten Position 32, zu verschieben. Das Stellen des ersten Reflexionsspiegels 117 kann insbesondere ein Verschieben, ein Drehen und/oder ein Schwenken des ersten Reflexionsspiegels 117 umfassen. Alternativ kann die Stelleinrichtung 120 dazu ausgelegt oder eingerichtet sein, die Ablenkeinrichtung 114 als Ganzes zu stellen, insbesondere zu verschieben, zu drehen und/oder zu schwenken.

Die Vorrichtung 110 kann zusätzlich zu dem ersten Reflexionsspiegel 117 einen zweiten Reflexionsspiegel 119 aufweisen, welcher dazu angeordnet ist, den von dem ersten Reflexionsspiegel 117 abgelenkten ersten Lichtstrahl 51 weiter auf die Emittereinrichtung 16 zu lenken. In diesem Fall kann die Stelleinrichtung 120 auch dazu ausgelegt oder eingerichtet sein, den zweiten Reflexionsspiegel 119 zu stellen, insbesondere zu verschieben, zu drehen und/oder zu schwenken. Durch Zusammenwirken des ersten und des zweiten Reflexionsspiegels 117, 119 ist der Abtastbereich 30 zweidimensional auf der Emittereinrichtung 16 verschiebbar. Vorzugsweise ist der Abtastbereich 30 mittels des ersten Reflexionsspiegels 117 in einer ersten Richtung verschiebbar und mittels des zweiten Reflexionsspiegels 119 in einer zweiten Richtung verschiebbar, wobei die erste und die zweite Richtung senkrecht aufeinander stehen. Die erste und die zweite Richtung können identisch oder verschieden von Richtungen sein, in welchen der erste Lichtstrahl 51 durch die reflektierende Oberfläche 113 zum Abtasten des Abtastbereichs 30 abgelenkt wird.

Alternativ zum Vorsehen des zweiten Reflexionsspiegels 119 kann auch der erste Reflexionsspiegel 117 allein verwendet werden und so ausgebildet sein, dass er den von der reflektierenden Oberfläche 113 abgelenkten ersten Lichtstrahl 51 zweidimensional ablenken kann, um den Abtastbereich 30 zweidimensional auf der Emittereinrichtung 16 zu verschieben.

Die Vorrichtung 110 kann außerdem eine Steuereinrichtung 140 aufweisen, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, die Lichtbereitstellungseinrichtung 12, die Ablenkeinrichtung 114 und/oder die Stelleinrichtung 120 zu steuern.

Insbesondere kann die Steuereinrichtung 140 dazu ausgelegt oder eingerichtet sein, ein erstes Steuersignal 72 an die Lichtbereitstellungseinrichtung 12 zu übermitteln, basierend auf welchem die Lichtbereitstellungseinrichtung 12 den ersten Lichtstrahl 51 bereitstellt, insbesondere aktiviert oder deaktiviert. Durch gezieltes Aktivieren oder Deaktivieren des ersten Lichtstrahls 51 kann insbesondere in der Art eines Laserprojektors ein beliebiges Lichtmuster innerhalb des jeweils aktuellen Abtastbereichs sukzessive erzeugt werden.

Die Steuereinrichtung 140 kann außerdem dazu ausgelegt oder eingerichtet sein, ein zweites Steuersignal 73 an den Aktor 115 der Ablenkeinrichtung 114 zu übermitteln, basierend auf welchem der Aktor 115 zum Abtasten des jeweils aktuellen Abtastbereichs 30 gesteuert wird. Die Steuereinrichtung 140 kann außerdem dazu ausgelegt oder eingerichtet sein, ein drittes Steuersignal 74 an die Stelleinrichtung 120 zu übermitteln, basierend auf welchem die Stelleinrichtung 120 zum Verschieben des Abtastbereichs 30 auf der Emittereinrichtung 16 gesteuert wird. Das erste, das zweite und/oder das dritte Steuersignal 72, 73, 74 kann jeweils auf einem Eingangssignal 71 basieren, welches an die Steuereinrichtung 140 übermittelt wird, beispielsweise von einer externen Steuervorrichtung wie etwa einer Fahrzeugsteuerung eines Fahrzeugs, in welchem die Vorrichtung 110 angeordnet ist. Das Eingangssignal 71 kann insbesondere das zu projizierende Lichtmuster indizieren oder kodiert enthalten.

Die Vorrichtung 110 umfasst weiterhin eine optionale Auskoppeleinrichtung 118, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, den erzeugten zweiten Lichtstrahl 52, 52’ zum Projizieren des Lichtmusters aus der Vorrichtung 110 auszukoppeln. Die Auskoppeleinrichtung 118 kann insbesondere eine Linse, eine Blende, optische Leiter wie Glasfasern etc. aufweisen oder daraus bestehen.

3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 210 gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 210 ist eine Variante der Vorrichtung 110 und ist gemäß allen in Bezug auf die Vorrichtung 110 beschriebenen Varianten und Modifikationen anpassbar und umgekehrt.

Im Unterschied zu der Vorrichtung 110 weist die Vorrichtung 210 eine Stelleinrichtung 220 auf, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, die Emittereinrichtung 16 zu bewegen, um den Abtastbereich 30 auf der Emittereinrichtung 16 zu verschieben, beispielsweise von der ersten Position 31 in die zweite Position 32. Eine Ablenkeinrichtung 214 der Vorrichtung 210 anstelle der Ablenkeinrichtung 114 der Vorrichtung 110 weist insbesondere keinen Reflexionsspiegel 117 auf, sondern, was Spiegeleinrichtungen angeht, nur den (einzigen) Mikrospiegel, welcher die reflektierende Oberfläche 113 aufweist. Der Mikrospiegel mit der reflektierenden Oberfläche 113 ist durch den Aktor 115 gemäß dem zweiten Steuersignal 73 aktuierbar, den jeweiligen Abtastbereich 30 abzutasten.

4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 310 zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 310 ist eine Variante der Vorrichtung 210 und ist gemäß allen in Bezug auf die Vorrichtung 210 beschriebenen Varianten und Modifikationen anpassbar und umgekehrt.

Im Unterschied zu der Vorrichtung 210 ist bei der Vorrichtung 310 eine Stelleinrichtung 320 der Vorrichtung 310 anstelle der Stelleinrichtung 220 vorgesehen, welche dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, die Emittereinrichtung 16 und die Auskoppeleinrichtung 118 gleichzeitig zu bewegen, das heißt zu verschieben, zu drehen und/oder zu schwenken. Die Auskoppeleinrichtung 118 und die Emittereinrichtung 16 können dazu mechanisch, insbesondere starr, miteinander verbunden sein.

Sowohl die Vorrichtung 210 als auch die Vorrichtung 310 können auch die Stelleinrichtung 120 gemäß Fig. 110, insbesondere in der Variante mit keinem oder mit genau einem Reflexionsspiegel 117, aufweisen. In diesem Fall kann die Stelleinrichtung 220 als erste Stelleinrichtung dazu ausgelegt und eingerichtet sein, den Abtastbereich 30 durch Bewegen der Emittereinrichtung 16 in einer ersten Richtung auf der Emittereinrichtung 16 zu verschieben, während die Stelleinrichtung 120 als eine zweite Stelleinrichtung dazu ausgelegt oder eingerichtet ist, den Abtastbereich 30 durch Bewegen, als Ganzes oder teilweise, der Ablenkeinrichtung 214, in einer zweiten Richtung zu verschieben, wobei die erste Richtung und die zweite Richtung vorzugsweise senkrecht aufeinander stehen. Die Vorrichtung 210 und die Vorrichtung 310 können auch die Stelleinrichtung 120 in der Variante mit beiden Reflexionsspiegeln 117, 119 aufweisen, beispielsweise um Redundanz in den Mitteln zum Verschieben des Abtastbereichs 30 bereitzustellen.

5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Verfahrens zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren gemäß 5 ist insbesondere mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10; 110; 210; 310 durchführbar und ist daher gemäß allen in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere die Vorrichtungen 10; 110; 210; 310, beschriebenen Modifikationen und Varianten anpassbar und umgekehrt.

In einem Schritt S01 wird ein erster Lichtstrahl 51 bereitgestellt, beispielsweise mittels einer Lichtbereitstellungseinrichtung 12 wie voranstehend beschrieben. Dementsprechend kann das Bereitstellen S01 ein Einkoppeln des ersten Lichtstrahls 51 in eine Vorrichtung 10; 110; 210; 310 umfassen und/oder ein Erzeugen des ersten Lichtstrahls 51 umfassen.

In einem Schritt S02 wird der bereitgestellte erste Lichtstrahl 51 mittels einer aktuierbaren Ablenkeinrichtung 14; 114; 214 auf eine Emittereinrichtung 16 abgelenkt. Die Emittereinrichtung 16 ist vorteilhaft dazu ausgelegt, den auf die Emittereinrichtung 16 auftreffenden abgelenkten ersten Lichtstrahl 51 in einen zweiten Lichtstrahl 52 umzuwandeln, wobei der zweite Lichtstrahl 52, 52’ eine andere Wellenlänge aufweist als der erste Lichtstrahl 51.

In einem Schritt S03 wird die aktuierbare Ablenkeinrichtung zum Abtasten eines Abtastbereichs 30 zum Erzeugen und nachfolgendes Projizieren des Lichtmusters auf der Emittereinrichtung 16 aktuiert. Der Abtastbereich 30 wird vorzugsweise zweidimensional abgetastet, beispielsweise mit einer schnellen und einer langsamen Drehachse und zum Beispiel in einem Zickzackmuster.

In einem Schritt S04 wird der Abtastbereich 30 auf der Emittereinrichtung 16 verschoben und/oder verzerrt. Insbesondere wird der Abtastbereich 30 auf der Emittereinrichtung 16 zwischen mindestens drei verschiedenen Positionen 31, 32 verschoben, welche nicht auf einer Linie liegen. Mit anderen Worten erfolgt das Verschieben S04 des Abtastbereichs 30 vorzugsweise zweidimensional.

Das Verschieben und/oder Verzerren S04 des Abtastbereichs 30 auf der Emittereinrichtung 16 kann zumindest auch, insbesondere nur, durch ein zumindest teilweises, insbesondere ganzheitliches, Verstellen der Ablenkeinrichtung 14; 114; 214 erfolgen. Das Verschieben S04 des Abtastbereichs 30 auf der Emittereinrichtung 16 kann zumindest auch, insbesondere nur, durch ein Verstellen der Emittereinrichtung 16 erfolgen. Unter einem Verstellen der Ablenkeinrichtung 14; 114; 214 oder der Emittereinrichtung 16 ist insbesondere ein Verschieben, Drehen und/oder Schwenken zu verstehen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • WO 2011/141377 A1 [0003]
  • US 2010/079836 A1 [0004]