AT518713A2 - Vorrichtung und Verfahren zum Projizieren eines Lichtmusters - Google Patents

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AT518713A2 ATA50441/2017A AT504412017A AT518713A2 AT 518713 A2 AT518713 A2 AT 518713A2 AT 504412017 A AT504412017 A AT 504412017A AT 518713 A2 AT518713 A2 AT 518713A2
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Abstract

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung (10) und ein Verfahren zum Projizieren eines Lichtmusters (70). Die Vorrichtung (10) ist ausgebildet mit: einer Superkontinuums-Lasereinrichtung (12), mittels welcher ein weißer Laserstrahl (51) erzeugbar ist; einer Selektoreinrichtung (14), mittels welcher der erzeugte weiße Laserstrahl (51) zum Projizieren des Lichtmusters (70) selektiv in eine Anzahl von Raumwinkelbereichen leitbar ist; und einer Streuscheibe (16), welche im Strahlengang des erzeugten Laserstrahls (51) vor oder nach der Selektoreinrichtung (14) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung und Verfahren zum Projizieren eines Lichtmusters
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Projizieren eines Uchimusters. Die Vorrichtung kann insbesondere ais ein adaptiver Scheinwerfer oder als Teil eines adaptiven Scheinwerfers, als ein Rücklicht oder Richtungswechselanzeiger oder ais Teil eines Rücklichts oder Richtungswechselanzeigers, insbesondere in einem Fahrzeug, eingesetzt
Stanri der Technik
In modernen Scheinwerfersystemen für Fahrzeuge zum Teil adaptive Scheinwerfersysteme eingesetzt, welche es erlauben, eine Leuehtrichtung oder ein Beleuchtungsprofil des Scheinwerfersystems dynamisch an ©ine Verkehrssituation anzupassen. Beispielsweise wird bei dem sogenannten Kurvenlicht ein Fahrzeugscheinwerfer so gesteuert, dass dessen üehtkegei einer Kurve folgt, die das Fahrzeug mit dem Scheinwerfer gerade befährt, statt, tangential aus der Kurve hinaus zu leuchten.
Scheinwerfersysteme, die in der Lage sind, Lichtmuster zu projizieren, die an das Verkehrsgeschehen anpassbar sind, können-beispielsweise so gesteuert werden, dass ein entgegenkommendes Fahrzeug gezielt von dem Lichtkegel des Scheinwerfersystems ausgenommen wird.
In der US 2010/073 836 Al ist ein Laserscanner zum Projizieren eines Uchimusters beschrieben.
Superko.ntinuumslaser (engl, „superconilnuum! werden vereinzelt im wissenschaftlichen iümfeld eingesetzt und basieren auf der so genannten Superkontinuum-Generation. Unter einer Superkontinuum-Generation (engl, „supercontinuum generation11} versteht man ein Verfahren, in weichem Laseriicht zu Licht mit einer sehr großen spektralen Bandbreite konvertiert wird, wobei die räumliche Kohärenz üblicherweise hoch bleibt. Die spektrale Verbreiterung wird für gewöhnlich dadurch erreicht, dass ein ursprünglicher optischer Puls durch eine stark nichtlineares optisches Element geleitet 'wird. Solche Elemente können beispielsweise optische Fasern mit einer Wellenleitungsstruktur oder photonische Kristallfasem (engl.;„photonic crystal fibers! sein. Der durch die Superkontimrum-Generation erzeugte Laserstrahl wird wegen seines breiter; Spektrums und dessen Wirkung auf das menschliche Auge auch als „weißer Laserstrahl“ bezeichnet.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung offenbart eine Vorrichtung zum Projizieren eines Lichtmusters mit den Merkmalen des Patentanspruchs :t und ein Verfahren zum Projizieren eines Lichtmusters mit der; Merkmalen des Patentanspruchs 10.
Demgemäß ist eine Vorrichtung zum Projizieren eines Lichtmusters vorgesehen, mit: einer Superkontinuums-Lasereinrichtung, mittels welcher ein weißer Laserstrahl erzeugbar ist; einer Selektoreinrichtung, mittels welcher der erzeugte weiße Laserstrahl zum Projizieren des üchtmusters selektiv in eine Anzahl von Raumwirikelberetchen leitbar ist; und einer Streuscheihe, welche Im Strahlengang des erzeugten Laserstrahls vor oder nach der Selektoreinrichtung angeordnet ist. Die Streuscheihe dient insbesondere zum Aufweiten des Laserstrahls zur Verbessern ng z.R. der Augensieherheit. Oie Streu scher be umfasst insbesondere Glas oder Kunststoff mit einer Struktur zur Aufweitung von kohärenter Laserstrahlung,
Weiterhin wird ein Verfahren zum Projizieren eines üchtmusters bereitgestellt mit den Schritten: Steuern einer Superkontinuums-Lasereinrichtung zum Erzeugen eines weißen Laserstrahls-, und selektives Leiten des erzeugtest weißen Laserstrahls In eine Anzahl von Raurnwinkeibereichen zum Projizieren des Lichtmusters derart. dass im Strahlengang des erzeugten Laserstrahls eine Streuscheibe angeordnet ist.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt einen Laserstrahl mit einem besonders breiten Spektrum, beispielsweise mit Anteilen mit allen, oder mit im wesentlichen allen, Wellenlängen von 400 bis 1700 Nanometern bereit. Licht aus dem sichtbaren Spektrum des Laserstrahls kann für eine Ausleuchtung, beispielsweise einer Straße, verwendet werden. Gleichzeitig können unsichtbare Anteile, z.8, Infrarotlicht-Anteile des projizierten Laserstrahis für eine Beleuchtung und Detektion verwendet werden, beispielsweise für L.IDAR-Anwendungen. Für LIDAR- Systeme eignet sich beispielsweise Laserilcht mit einer Weilenlänge Im Nah-infrarotbereich {NIR} von z.B. 1064 Nanometern gut.
Der durch die Superkontinuums-Lasereinrichtung bereitgestellte Laserstrahl weist eine hohe Strahlqualität auf, wodurch sich der optische Strahlengang durch die Vorrichtung hindurch vereinfachen kann. Somit kann die Dimensionierung der Selektoreinrichtung sowie weiterer optischer Komponenten im Strahlengang verringert werden, wodurch die Dimensionierung der Vorrichtung insgesamt vorteilhaft vem'ngerbar ist.
Weiterhin kann vorteilhaft auf das Bereitsteiien bzw. Verwenden eines Phosphor-Konverters verzichtet werden, Phosphor-Konverter konvertieren üblicherweise -mit entsprechenden Verlusten - blaues Laserilcht in eine Mischung aus blauem und gelbem Lasedicht, um insgesamt weißes Laserilcht zu erhalten. Gegenüber Losungen mit Phosphor-Konvertern kann erfindungsgemäß eine Farbtemperatur des zum Projizieren des Lichtmusters verwendeten Laserstrahls während des Betriebs angepasst werden.
Im Vergleich zu Lösungen, welche Hochleistungs-Laserdioden zum Erzeugen von Laserstrahlen zun; Projizieren von Llchtmustern verwenden, weist die erfindungsgemäße Lösung eine längere Lebensdauer auf.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist. die Seiektoreinrichtung als eine Ablenkeinrichtung ausgebildet welche zum Ablenken des weißen Laserstrahls ausgebildet Ist Die Ablenkeinrichtung kann beispielsweise einen oder mehrere Mikrospiegel aufweilsen. Somit ist. zum Projizieren des Lichtmusters ein Raumbereich nach!Art eines Laserscanners abrasterbar.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Seiektoreinrichtung als ein Array von selektiv den Laserstrahl weiterleitend oder nichbweiterieif.end schaltbaren Pixeln ausgebildet Die Vorrichtung ist somit vorteilhaft in so genannten DLP-Projektoren verwendbar, beispielsweise als Beamer, d.h. als Bildprolektor, In diesem Fall kann das zu projizierende Lichtmuster beispielsweise ein Foto, ein Video, eine Präsentationsfolie oder dergleichen sein. Weiterhin kann die Vorrichtung auch vorteilhaft zum Beleuchten von ~ durch externe Vorrichtungen ~ erfassten Objekten verwendet werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das Array ein Array von Mikrooptiken, Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das Array ein Grating Light Valve (GLV). Grating Light Valves ermöglichen eine hohe Helle des zu projizierenden Lichtmusters und gute Kontrastwerte. Sie bieten eine hohe Auflösung und sind mit verhältnismäßig geringem technischem Aufwand herstellbar.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird der weiße Laserstrahl von der Superkontinuurns-Lasereinrichtung zu der Seiektoreinrichtung in einer optischen Faser geleitet. Dadurch sind Ort tier Lasererzeugung und Ort der Laserseiektion (z.B. Ablenkung) voneinander trennbar, was wiederum zusätzliche Designfreiheit, sowie bessere Kühlungsmöglichkeiten ermöglicht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist im Strahlengang des weißen Laserstrahls eine FÜtereinrichiung zum Modifizieren einer Farbtemperatur und/oder zum Modifizieren einer Spektrumszusammensetzung des Laserstrahls angeordnet Hierdurch ist der Laserstrahl für erne Vielzahl von Änwendungsmöglichkeiten anpassbar.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Vorrichtung ais ein portabler oder stationärer Beamer ausgebildet. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung Ist die Vorrichtung als ein Scheinwerfer ausgebiidet, insbesondere als ein Fahrzeugscheinwerfer oder als ein an einem Gebäude installierter Scheinwerfer. Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist. die Vorrichtung ais ein Rücklicht oder als ein Richtungswechseianzeiger ausgebiidet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen dargesteilten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen; ein schematisches Blockschaltbild'-einer Vorrichtung zum Projizieren eines Lichtfnusters gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig, 2 einen Graphen, welcher eine vorteilhafte optische
Transmissionsieistungsverteilung als Funktion eines Ahsirahiwinkeis j||: darstellt;
Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der
Jf"" vorliegenden' Erfindü|||llllll|,
Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig..5 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 6 zeigt ein schematisches Fiussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. in allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen -sofern nichts anderes angegeben ist ~ mit denselben Bezugszeichen versehen, Die Nummerierung von Verfahrensschriften dient der Übersichtlichkeit und soli insbesondere nicht, sofern nichts anderes angegeben äst, eine bestimmte zeitliche Reihenfolge implizieren, insbesondere können auch mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig durchgeführt werden.
Beschreibung der Ausführungsbeispieie
Fig. :l. zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 10 zum Projizieren eines Liehtmusters 70 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Die Vorrichtung .1.0 umfasst eine Superkontinuums-Lasereinrichtung 12, weiche dazu ansgelegt oder eingerichtet ist, einen weißen Laserstrahl 51 mittels Superkontinuum-Generation zu erzeugen, das heißt einen Laserstrahl 51, welcher ein Superköntlnuum aufweist.,
Mittels einer Seiektörelnrlchtung 14 der Vorrichtung 10 ist. der durch die Superkcntinuums-Lasereinrichtung 12 erzeugte weiße Laserstrahl 51 selektiv zum Projizieren des liehtmusters 70 in eine Anzahl von Raumwinkeibereichen leitbar, Dis Superkontinuums'Lasereinrichtung 1.2 kann, beispielsweise basierend auf einer internen Programmierung oder einem extern vorgegebenen Steuersignal, jeweils abhängig vors dent Raumwinkelbereich, in welchen der weiße Laserstrahl 51 aktuell durch die Selektorelnrichtung 14 geleitet würde, gesteuert werden, etwa durch eine Steuereinrichtung, den weißen Laserstrahl 51 aktuell zu erzeugen oder nicht zu erzeugen.
Wird der Laserstrahl 51 erzeugt, ist somit in dem entsprechenden Raumwinkefbereich ein weißes Pixel erzeugt, oder erzeugbar. Wird kein Laserstrahl 51 erzeugt, ist in dem entsprechenden Raumwinkeibereich somit ein dunkies oder schwarzes Pixel erzeugt oder erzeugbar. Durch die Verwendung von entsprechenden Farbfiltern kann ein weißes Pixel entsprechend In ein buntes Pixel, beispielsweise ein rotes, grünes oder blaues Pixei umgewandelt werden.
Das projizierte Uchtmuster 70 kann somit ais eine Gesamtheit von weißer? und schwarzen, gegebenenfalls auch von bunten und schwarzen Pixein ausgebiidet sein und kann so beispielsweise eine Fotographie darstellen oder einen räumlich aufgelösten Lichtkegel eines Scheinwerfers ergeben. Die Vorrichtung 10 kann somit insbesondere als ein Scheinwerfer eines Fahrzeugs ausgebiidet sein oder in einem Scheinwerfer eines Fahrzeugs integriert sein und kann dazu dienen, einen adaptiven Lichtkegel des Scheinwerfers bereitzustellen, beispielsweise ein sogenanntes Kurvenlicht. Auch Anwendungen in oder ais Rücklichter oder Richtungswechselanzeiger {Blinker} sind vorteilhaft.
Zwischen der Superkontinuums-Lasereinnchlung 12 und der Selektoreinrichtung 14, oder als Teil der Superkontinuums-Lasereinrichtung .1.2, kann optional ein Shutter vorgesehen sein, um den durch die Superkontinuums-Lasereinrichtung 12 erzeugten Laserstrahl 51 zu unterbrechen. Das Erzeugen eines schwarzen Pixels In dem Uchtmuster 70 kann somit auch durch Aktuieren des Shutters zum Unter br echen des erzeugten Laserstrahls 51 realisiert werden.
Bel der Vorrichtung 10 ist im Strahlengang des erzeugten Laserstrahls 51 nach der Seiektonc-inrichtung .1.4 eine Streuscheibe 16 der Vorrichtung 10 angeordnet. Die Sireusehes'be 1.6 Ist auch als Diffusor hezeichenbar. Eine Streuscheibe ist ein optisches Bauteil, welches dazu eingesetzt wird, Licht zu streuen, wobei insbesondere die Effekte der diffusen Reflexion unter Brechung vor? Licht verwendet werden.
Die Streuscheibe 16 kann beispielsweise so ausgebildet sein, wie im Folgender; mit Bezug auf Fig, 2 beschrieben.
Fig. 2 zeigt eine vorteilhafte Transmissionsleistungskurve 81, ci.h. eine Transmisslonsieistungs Verteilung, welche beispielsweise durch eine Streuscheibe 16 bereltgestelit werden kann, welche durch Ausbilder? einer
Polymerstruktur auf einem Glas (..Polymer-on-glass“) hergestelh wurde, d.h. welche aus einer auf einem Glas angeerdneten Polymerstruktur besteht oder eine auf einem Glas angeordnete Polymerstruktur aufweist. Die Polymerstruktur kann, je nach dem angestrebten Einsätze:·, mit einer vordefinierten Rauigkeit ausgsbildet sein, uro entsprechende Streueigensehaflen aufzuweisen. Über die Transmsssionsieisiungskurve 81 der Streuscheibe kann insbesondere eine Intensität und eine Spot-Größe des aus der Vorrichtung iö ausgekoppelten kombinierten Laserstrahls 54 eingestellt sein.
Transmissionsieistungskurven 81 mit einem flacheren Maximum werden bevorzugt, da diese eine geringere Energiedichte des Laserstrahls 54 bei einem Abstrahlwinkei 7t von 0° aufweisers.
Die Streuscheibe 18 kann nachfolgend beschriebenen, vorteilhaften Charakteristiken bezüglich ihrer normierten optischen Transmissfonsleistung 72 für bestimmte Abstrahlwinke! 71 des abgelenkten Laserstrahls 51 nach Durchqueren der Streuscheibe 18 aufweisen. Unter der normierten optischen Transmission ist eine optische Transrnisslonsleistung zu verstehen, welche so normiert Ist, dass das Maximum der optischen Transmission auf den Wert 1,0 und das Minimum auf den Wert 0,0 gelegt ist.
Bevorzugt weist die Streuscheibe 16 für Abstrahfwinkel 71 des abgelenkten kombinierten Laserstrahls 51 nach Durchqueren der Streuscheibe 18 mit einem Betrag zwischen 0° und einem ersten Abstrahiwinkeibetragswert eine normierte optische Transroissiönsieistung von mehr als 0,5 auf, insbesondere von mehr als 0.6, besonders bevorzugt von mehr als 0,7, Der erste Abstrahiwinkeibetragswert ist größer oder gleich fünf Grad, bevorzugt größer oder gleich zehn Grad, insbesondere großer oder gleich fünfzehn Grad,
Weiterhin weist die Streuscheibe 16 vorzugsweise für Abstrahlwinkei 71 des Laserstrahls 51 nach Durchqueren der Streuscheibe 16 mit einem Betrag größer gleich einem zweiten Abstrahlwinkeibetragswert eine normierte optische Transmisslonsielstung von weniger als 0,5 auf, insbesondere von weniger als 0,3, besonders bevorzugt von weniger als 0,2.
Der zweite Äbstrahlwmksibetragswert ist gleich dem ersten Abstrahiw’nkeibetsagsweft oder ist bevorzugt gröber als der erste Abstrahiwlnkeibetragswert Der zweite Abstrahiwinkelbetragswe?t ist bevorzugt gröber oder gleich fünf Grad, besonders bevorzugt größer oder gleich zehn Grad, insbesondere größer oder gleich fünfzehn Grad oder großer oder gleich zwanzig Grad, Der zweite Abstrahiwlnkeibetragswert ist außerdem bevorzugt kleiner oder gleich dreißig Grad, besonders bevorzugt, kleiner oder gleich fünfundzwanzig Grad, insbesondere kleiner oder gleich zwanzig Grad,
Der erste und/oder der zweite Abstrahlwinkelbetragswert Heger? bevorzugt beide zwischen IO3 und 20°, Insbesondere zwischen 153 und 20°. Alternativ, oder zusätzlich, sind der erste und/oder der zweite Abstrahiwlnkeibetragswert voneinander bevorzugt weniger aus 10“, insbesondere wenige?'als 5° voneinander entfernt. Grundsätzlich sind solche Konfigurationen besonders bevorzugt welche einen besonders stellen Abfall der normierten optischen Transmissionsleistung zur Folge haben.
Besonders bevorzugt ist außerdem eine rotatfonssymmetrische Verteilung der normierten optischen Transmissionsieistung, d,h„ eine Verteilung, weiche nur von dem Betrag des Äbstrahiwinkeis 71, rächt aber von der Orientierung des Abstrahlvvinkels 71 um die Normale auf die Streuscheibe 18 herum abhängt Für andere Anwendungen kann die Streuscheibe 16 auch zum Ausbilden einer rechteckigen, insbesondere quadratischen, Verteilung der optischen Transmission konfiguriert sein.
Die beschriebenen Eigenschaften der Streuscheibe 18 in Bezug auf die normierte optische Transmissionsieistung sind vorteilhaft, zum Ausbilden eines vorteilhaften Strahlprofils durch die vStreuseheibe 18, Einerseits ist ein besonders enges Abstrahlprofil, das heißt, eine um 0° schnell abfallende normierte optische Transmissionsieistung, vorteilhaft, um mit hoher Auflösung das Lichtmuster zu projizieren. Andererseits kann sich bei solchen engen Strahlprofilen eine unerwünscht hohe Lichtintensität, insbesondere bei ö°, ergehen. Die genannter? Abstrahleigenschaften der Streuscheibe ermöglichen eine vorteilhafte Balance zwischen diesen beiden sich widerstrebenden Interessen.
Besonders bevorzugt, ist eine Streuscheibe 16 mit den Charakteristiken« welche durch die Kurve 81 oder durch eine idealisierte Kurve 85 in P'ig. 2 dargestellt werden.
Demnach wird eine Streuscheihe 18 besonders bevorzugt welche für Ahälrahlwinkei ?! des abgelenkten kombinierten Laserstrahls 54 zur Normalen auf die Streuscheioe 16 nach Durchqueren der Streuscheibe 16 aufweist: für Abstrahlwinkel 71 mit einem Betrag zwischen Gc und einem ersten Abstrahlwinkelbeiragswert eine normierte optische Transmissionsleistung von mehr als 0,5, insbesondere von mehr als 0,6, besonders bevorzugt von mehr als 0,7; und für Abstrahlwinkei 71 mit einem Betrag größer gleich einem zweiten Äbsirahlwinkelbetragswert eine normierte optische Ϊransmissionsleistung von weniger als 0,5, insbesondere von weniger als 0,3, besonders bevorzugt von weniger als 0,2.
Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 110 zum Projizieren eines Lichtmusters 70 gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 11Ö ist eine Variante der Vorrichtung 10 und unterscheidet sich von dieser darin, dass eine Selektoreinrichtung 114 der Vorrichtung llö anstelle der Selektoreinrichtung 14 der Vorrichtung 10 vorgesehen ist.
Die Selektoreinrichtung 114 ist speziell als eine Ablenkeinrichtung 114 ausgebildet, welche zum Ablenken des weißen Laserstrahls 51 gemäß einem jeweils aktuellen Ablenkzustand der Ablenkeinrichtung 114 eingerichtet ist Die Ablenkeinrichtung 114 kann beispielsweise als ein aktuierbarer Mikrospiegei oder eine Anzahl von im Strahiengang des Laserstrahls 51 hintereinander angeordneten Mikrospiegeln realisiert sein, wobei der Mikrospiegel oder die Anzahl der Mikrcsplegei so aktuierbar sind, beispielsweise durch einen Aktor der Ablenkeinrichtung 114, dass der t.aserstrahl 51 zum Abrastern eines vorbestimmten Raumwinkeis und/oder einer Auskoppeleinrichtung der Vorrichtung .110 abgelenkt wird. Durch die Ablenkeinrichtung 114 kann der Laserstrahl 5.1 in eine Dimension, bevorzugt in zwei Dimensionen, ablenkbar sein.
Eine optionale Auskoppelsinrichtung 118 der Vorrichtung 110 ist dazu eingerichtet oder ausgelegt, das projizierte Uchtmuster 70 aus der Vorrichtung 110 auszukoppeln, beispielsweise, im Fall eines Fahrzeugscheinwerfers, in das Umfeld des Fahrzeugs zu leiten. Die Auskoppeleinrichtung 118 kann beispielsweise eine; Sekundäroptik umfassen, aus einer Sekundäroptik bestehen, eine Abdeckscheibe aufweisen oder daraus bestehen und dergleichen mehr.
Zwischen der Superkontinuums-Lasereinrichtung 12 und der Ablenkeinrichtung 114 kann eine optionale Glasfasereinrichtung 120 vorgesehen sein, welche dazu ausgeiegt oder eingerichtet ist, den erzeugten Laserstrahl 51 von der Superkontinuums-Lasereinrichtung 12 ausgehend mittels Glasfasern zu leiten. Dadurch ist der erzeugte Laserstrahl 51 besonders veriustfrei leitbar und es ist eine bauliche und räumliche Trennung zwischen der Superkontinuums-Lasereinrichtung 1.2 und der Selektoreinrichtung 114 erzielbar. Diese räumliche Trennung ist insbesondere für Zwecke der Kühlung vorteilhaft und kann eine höhere Designfreiheit ermöglichen.
Die Vorrichtung 110 ist gemäß allen in Bezug auf die Vorrichtung 10 beschriebenen Modifikationen und Weiterbildungen, insbesondere in Hinsicht auf die Streuscheibe 18; anpassbar und umgekehrt
Fig, 4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 210 zum Projizieren eines Uchtrnusters 70 gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dis Vorrichtung 210 ist eine Variante der Vorrichtung 10 und unterscheidet sich von dieser darin, dass bei der Vorrichtung 2Ϊ0 die Streuscheibe 16 Im Strahlengang des Laserstrahls 5.1 zwischen der Superkontinuums-Lasereinrichtung 12 und der Selektoreinrichtung 14 angeordnet ist. Im Übrigen können die einzelnen Elemente der Vorrichtung 210 ebenso ausgebildet sein wie in Bezug auf die Vorrichtungen 10; 110 beschrieben, insbesondere was die Streuscheibe 16 angeht Die Vorrichtung 21Ö kann auch eine optionale Auskoppeleinrichtung 118 aufweisen, wie in Bezug auf die Vorrichtung 110 im Voranstehenden beschrieben.
Zwischen der Superkontinuums-Lasereinrichtung 12 und der Streuscheibe 16 kann eine optionale Glasfasereinrichtung 220 vorgesehen sein, welche dazu ausgelegt; oder eingerichtet ist den erzeugten Laserstrahl 51 von der Superkontinuums-Laserelnrichtung 12 ausgehend mittels Glasfasern zu leiten. Dadurch ist der erzeugte Laserstrahl 51 besonders verlustfrei leitbar und es ist eine bauliche und räumliche Trennung zwischen der Superkontinuums-Lasereinrichtung 12 und der Streuscheibe 18 erreichbar. Diese räumliche Trennung ist insbesondere für Zwecke der Kühlung vorteilhaft und kann eine höhere Designfreiheit ermöglichen^
Rg, 5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 310 zum Projizieren eines Uchtmusters 70 gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. D-e Vorrichtung 310 ist e-ne Variante der Vorrichtung 210 und ist gemäß allen in Bezug auf die Vorrichtung 210 beschriebenen Modifikationen und Weiterbildungen anpassbar und umgekehrt
Die Vorrichtung 310 unterscheidet sich von der Vorrichtung 210 darin, dass eine Selektoreinrichtung 314 der Vor r ichtung 310 statt der Selektoreinrichtung 14 der Vorrichtung 210 vorgesehen ist.
Die Selektoreinrichtung 314 der Vorrichtung 310 ist. als ein Array von selektiv den Laserstrahl 51 weiterleitend oder nicht-westerieitend schaltbaren Pixein ausgebildet. Die Superkontinuums-Laserquelie 12 und die Streuscheibe 16 sind bei der Vorrichtung 310 vorzugsweise derart ausgebildet und angeordnet, dass der Laserstrahl 51 das Array 314 vollständig beleuchtet.
Dazu kann beispielsweise die Streüscbeibe 18 zum Aufweiten des ursprünglich enger erzeugten Laserstrahls 51 vorgesehen sein. Durch das selektive Weiterleiten oder Nicht-Weiterleiten-Schaiten der Pixel des Arrays 314 ergibt sich somit im Strahlengang hinter dem Array 314 das zu projizierende Lichtmuster 70. Auch die Vorrichtung 310 kann eine optionale Auskoppeleinrichtung 118 aufweisen, durch die das projizierte Lichtmuster 70 aus der Vorrichtung 310 ausgekoppelt wird, um im ümM4.#r..Ypm'chfti.nig.3.10 weiter projiziert zu werden* wie in Bezug auf die Vorrichtung HG bereits im Voranstehenden beschrieben.
Das Array 314 kann beispielsweise als ein .Array von Mikrooptlken ausgebiidef sein, das heißt insbesondere als eine regelmäßige Anordnung, insbesondere zwei-dimensionale Anordnung, von einzelnen Mikrospiegeln, welche jeweils einzeln in ihrer Stellung veränderbar sind. Für jeden der Mikrospiegel des Arrays 314 gibt es eine jeweilige erste Steilung des jeweiligen Mikrospiegels, welche einem Weiterleiten des Laserstrahls bl durch den Pixel, welchen der Mikrospiegel bildet, entspricht. Für jeden der Mikrospiegel gibt es weiterhin eirse zweite Mikrospiegelstellung, welche einem Nicht-Weiterleiten durch den Pixel, als welcher der Mikrospiegel fungiert, entspricht.
Die Vorrichtung 310 kann beispielsweise einen Lächtfänger und eine Lichtfalle aufweisen, wobei die Mikrospiegel des Arrays 314 jeweils so ausgebildet sind, dass sie in der jeweiligen zweiten Mikrospiegelsteilung den auf sie einfallenden Anteil des Laserstrahls 51 jeweils in die Lichtfaile leiten. Die Lichtfalle ist zur möglichst vollständigen Absorption des einfallenden Laserstrahls 51 ausgebildet und Ist auch als „beam stop’4 bezeichenbar.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Mikrospiegel des Arrays 314 in der jeweiligen ersten Mikrospiegelstellung den jeweils auf sie auftreffenden Anteil des Laserstrahls 41 zum Projizieren des Lichtmusters 70 auf die optionale Auskoppeieinnchtung 118 der Vorrichtung 310 leiten.
Die Gesamtheit der weiterleitend noch nicht-weiterleitend geschalteten Pixel ergibt eine entsprechende Anordnung von weißen und schwarzen Pixein, weiche das zu projizierende Liciitmuster 70 darsteiit
Alternativ zur Ausbildung als Array von Mikrodptiken kann die' Selektoreinrichtung 314 der Vorrichtung 310 auch beispielsweise als ein Gräting Light Valve ausgebildet sein. Bei einem Grating Licht Valve wird jedes Pixel der Seiektoreinrichtung- 314 durch eine -Anzahl von- einzeln ansteuerbaren Metallbändern ausgebildet Das Ansteuern der Metallbänder erfolgt dadurch, dass selektiv einzelne der Metallbänder durch elektrostatische Felder durchgebogen werden und..somit.die auf das jeweilige Pixel auftreffenden Laserstrahlen unterschiedlich beugen.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass, wenn keines der Metailbänder eines Pixels durchgebogen ist, der auf das Pixel auftreffende Anteil des Laserstrahls 51 zu einer Uehifaile reflektiert wird, wie voranstehend beschrieben, so dass dieses Pixel ein schwarzes Pixel in dem zu projizierenden Lichtmuster 70 bewirkt. Bei einem Durchbiegen beispielsweise jedes zweiter; ivletallbands kann vorgesehen sein, dass der auf das Pixel auitreffende Anteil des Laserstrahls 51 derart gebeugt wird, dass sich eine neue Uehtwelle in eine andere Richtung als die Richtung der üchtfalle ausbreitet, wodurch ein weißes Pixel des zu projizierenden Uchtmusters 70 berekgesiellt wird. Die Uehtwelle kann sich beispielsweise in Richtung der optionalen Äuskoppelelnrichtung 116 der Vorrichtung 310 ausbreiten,
Flg. 6 zeigt ein schematisches Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Projizieren eines Lichtmusters 70 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren gemäß Fig, 6 ist mit allen erfindungsgemäßen Vorrichtungen 10; 110; 210; 310 durchführbar und Ist gemäß allen In Bezug auf diese Vorrichtungen beschriebenen Modifikationen und Weiterbildungen anpassbar und umgekehrt ln einem Schritt SOI wird eine Superkontinuums-Lasereinrichtung 12 zum Erzeugen eines weißen Laserstrahls 51 gesteuert, in einem Schritt S02 wird der erzeugte weiße Laserstrahl 51 selektiv in einer Anzahl von Raumwinkeibereichen zum Projizieren des Lichtmusters 70 derart geleitet, dass im Strahiengang des erzeugten Laserstrahls 51 eine Streuscheibe 16 angeordnet ist.
Wie im Vorangehenden beschrieben, kann das Steuern SOI der SUperkontinüüms· Lasereinrichtung 12 insbesondere ein Steuern zum zeitabhängigen Erzeugen des weißen Laserstrahls 51 umfassen, wobei die Entscheidung, ob der weiße Laserstrahl 51 aktuell erzeugt oder nicht erzeugt werden soll, beispielsweise von eirvsm Zustand einer Seiektoreinrichtung 14; 1.1.4; 314 abhängig sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuern SOI auch ein Steuern eines Shutters umfassen, durch welchen der durch die Superkontim^ 12 zunächst erzeugte Laserstrahl 51 unterbrochen wird. Bei dem Zustand der Seiektoreinrichtung 14; 114; 314 kann es sich, wie Im Voranstehenden beschrieben, beispielsweise um eine aktuelle Äblenkspiegelsteliung eines Mikrospiegeis oder mehrerer Mikrosptegei handeln, auf welchen bzw, weiche der erzeugte Laserstrahl 51 aktuell treffen würde, wenn er aktuell erzeugt würde. Das Unterbrechen des Erzeugens des Laserstrahls 51 oder das Unterbrechen des Laserstrahls 51 mittels eines Shutters kann insbesondere dann zum Ausbiiden von schwarzen Pixein durchgeführt werden, wenn die Seiektoreinrichtung als Ablenkeinrichtung 114 ausgebildet ist Ist die Selektoreinrichtung 314 ein Array, wird die Intensität, jedes Pixels vorzugsweise über die Modulation der einzelnen Elemente des Arrays bestimmt
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispieie vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Welse modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung !!!!:··· abzyw^|^i^:^fi|!!!!!!!!!!!|il!!!li|l
Zwischen der Supefkontinuums-Lasereinrichtung 12 und der Selektoreinrichtung 14; 114; 314 kann, vor oder nach der Streuseheibe 16, beispielsweise mindestens ein Filterelement vorgesehen sein, um eine Farbtemperatur bzw, eine Zusammensetzung des Spektrums des erzeugten Laserstrahls 51 zu modifizieren. Bei dem Filterelement kann es sich beispielsweise um einen akusto-optlschen Modulator (Englisch: „acousto-optic modulator“, AOM, oder ..acousto-optica: tunable filter“, ACHT) handeln. Ein solcher acousto-optischer Modulator besteht beispielsweise aus einem optischen anisotropen Kristall aus Tellur-Dioxid, Lithlurn-Niobat oder Quarz, an welchen ein Piezokristali, der sogenannte „acoustic transducer“ gekoppelt ist.
Durch Anlegen einer Radiofrequenz von zum Beispiel zwischen 15Ö und 350 MHz an den Piezokristali erzeugt dieser eine Uitraschalivveiie, welche sich in dem optischen anisotropen Kristall fortsetzt Die Uitraschailwelie erzeugt in dem Kristall ein Brechungsindexgitter, so dass der erzeugte Laserstrahl 5-1-in Abhängigkeit von dem Brechungsindexgitter gebeugt wird. In Abhängigkeit von der Frequenz der Schallwelle ändert sich auch die Wellenlänge des gebeugten Lichts. Auch eine Intensität des gebeugten Laserlichts ist beispielsweise durch die Intensität, der Schallwellen regelbar.

Claims (10)

  1. ^W^nsprüche :L Vorrichtung (10; 110; 210; 310) zum Projizieren eines üchtmusters (70), mit einer Superkontinuums-Lasereinrichtung (12), mittels weicher ein weißer Laserstrahl (51) erzeugbar ist; einer Seiektoreinnchtursg (14; 114; 314), mittels welcher der erzeugte weiße Laserstrahl (51) zum Projizieren des Uchtmusters (70) selektiv in eine Anzahl von Raumwinkeibereichen leitbar ist; und einer Streuscheibe (18), weiche im Sörählengang des erzeugten Laserstrahls (51) vor oder nach der Seiektoreinrichtung (14; 114; 314) angeordnet ist
  2. 2. Vorrichtung (110) nach Anspruch 1, wobei die Selektoreinrichtung als eine Ablenkeinrichtung (114) ausgebildet ist, welche zum Ablenken des weißen Laserstrahls (5.1.) ausgebildet ist
  3. 3. Vorrichtung (310) nach Anspruch 1, wobei die Seiektoreinriehtursg als ein Array ¢314) von selektiv der) Laserstrahl (51) weiterleitend oder nicht-weiterleitend schaltbaren Pixein ausgebildet ist.
  4. 4. Vorrichtung (310) nach Anspruch 3, wobei das Array (314) ein Array von Mikrooptiken ist.
  5. 5. Vorrichtung (310) nach Anspruch 3, wobei das Array (314) ein Grating Light Valve ist
  6. 6. Vorrichtung (.1.0; 110) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der weiße Laserstrahl (51) von der Superkontinuums-Lasereinrichtung (12) zu der Selektoreinrichtung (14; 114) in einer optischen Faser geleitet wird.
  7. 7. Vorrichtung (10; 110; 210; 310) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei im Strahlengang des weißen Laserstrahls (51) eine Fiitereinrichtung zum Modifizieren einer Farbtemperatur und/oder zum Modifizieren einer Spektrumszusammensetzung des Laserstrahls (51) angeordnet ist.
  8. 8. Vorrichtung (10; 110; 2:1.0; 310) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Vorrichtung als ein Beamer ausgebiidet ist
  9. 9. Vorrichtung (10; 110; 2:1.0; 310) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Vorrichtung als ein Scheinwerfer, als ein Rücklicht, oder als ein Richtungswechselahzeiger ausgebiidet ist.
  10. 10. Verfahren zum Projizieren eines Lichtmusters (70), mit den Schritten; Steuern (SOI) einer Superkontinuums-Lasereinrichtung (12) zum Erzeugen eines weißen Laserstrahls (51); und Selektives Leiten (S02) des erzeugten weißen Laserstrahls (51) in eine Anzahl von Raumwlnkelhereichen zum Projizieren des Lichtmusters (70) derart, dass im Strahlengang des erzeugten Laserstrahls (51) eine Sireuscheibe (16) angeordnet ist.
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