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Die
Erfindung betrifft eine Linsenverstellvorrichtung mit mindestens
einer elastisch verformbaren optischen Linse und mit einer Verformvorrichtung.
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Optische
Linsen können
aus elastisch verformbaren Werkstoffen, z.B. aus silikonartigen
Thermoplasten hergestellt werden. Die einzelne optische Linse kann
Teil einer Lichtquelle sein, beispielsweise als Lichtverteilkörper einer
Leuchtdiode. Die optische Linse kann aber auch einer Lichtquelle
optisch nachgeschaltet sein, z.B. beim Einsatz der optischen Linse
in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer. Auch ist es denkbar, die elastisch
verformbare optische Linse unabhängig
von Lichtquellen in einem optischen Instrument, z.B. in einem Fernrohr
oder in einem Mikroskop, einzusetzen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zugrunde,
eine Linsenverstellvorrichtung zu entwickeln, die die optischen
Eigenschaften einer optischen Linse gezielt verändert.
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Diese
Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Dazu
verändert
die Verformvorrichtung mittels Veränderung einer auf die optische
Linse wirkenden Kraft die Gestalt und die optischen Eigenschaften
der optischen Linse.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen.
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1:
Ansicht einer Linsenverstellvorrichtung mit einem Schlauch;
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2:
Längsschnitt
von 1;
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3: 1 mit
elastisch verformter Linse;
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4:
Linsenverstellvorrichtung mit Zugband;
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5: 4 mit
verformter Linse;
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6:
Optische Linse aus 5 mit Zugband;
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7:
Linsenverstellvorrichtung mit einer Druckplatte;
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8:
Linsenverstellvorrichtung mit Druckräumen;
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9:
Linsenverstellvorrichtung mit Stellring;
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10:
Längsschnitt
von 9;
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11: 9 mit
verformter Linse;
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12:
Längsschnitt
von 11;
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13:
Linsenverstellvorrichtung mit variablem Hohlraum;
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14:
Längsschnitt
von 13;
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15:
Längsschnitt
von 13 mit verformter Linse.
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Die 1 bis 3 zeigen
eine Linsenverstellvorrichtung (10) mit einer elastisch
verformbaren optischen Linse (20) und mit einer Verformvorrichtung
(40). In der 1 ist eine Ansicht und in der 2 ein
Längsschnitt
der Linsenverstellvorrichtung (10) in einem Ausgangszustand
dargestellt. In der 3 ist die Linsenverstellvorrichtung
(10) in einem zweiten Be triebszustand dargestellt, in dem
die optische Linse (20) verformt ist.
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Die
Linsenverstellvorrichtung (10) ist beispielsweise Teil
eines hier nicht weiter dargestellten Scheinwerfers, z.B. eines
Kraftfahrzeugscheinwerfers. Der Scheinwerfer umfasst beispielsweise
eine Lichtquelle, gegebenenfalls einen Reflektor und eine oder mehrere
optische Linsen.
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Die
elastisch verformbare Linse (20) ist in diesem Ausführungsbeispiel
aus einem silikonartigen thermoplastischen Werkstoff hergestellt.
Sie ist z.B. eine beidseitig konvex gekrümmte Sammellinse mit einem
kreisförmigen
Querschnitt. Die größte Dicke der
in den 1 und 2 dargestellten optischen Linse
(20) beträgt
beispielsweise die Hälfte
ihres Durchmessers. Im Ausgangszustand beträgt die Linsendicke an den Rändern (21)
in diesem Ausführungsbeispiel
40% der größten Dicke
der optischen Linse (20).
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Die
Umfangsfläche
(23) der optischen Linse (20) ist als konkav gewölbte Fläche ausgebildet.
Der Radius der Wölbung
beträgt
hier ein Drittel der größten Dicke
der optischen Linse (20) im Ausgangszustand. Die Radiusmittelpunkte
liegen auf einer mit der Mittelquerfläche der Linse (20)
konzentrischen kreisförmigen
Linie in der gedachten Mittelquerebene der optischen Linse (20).
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Die
Verformvorrichtung (40) umfasst einen Schlauch (41)
und eine pneumatische Ansteuerungsvorrichtung (48–51)
des Schlauches (41). Der Schlauch (41) ist in
einer Felge (42) geführt
und liegt an der Umfangsfläche
(23) der optischen Linse (20) an.
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Die
Felge (42) ist beispielsweise ein Stahlring mit einer rückwärtigen (44)
und zwei seitlichen Flanken (43, 45), die den
Schlauch (41) umgreifen. Der Felgengrund (46)
ist rinnenförmig
ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel
liegen im Ausgangszustand 50% der Umfangsfläche (47) des Schlauchs
(41) an der Felge (42) an.
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Der
Schlauch (41) ist beispielsweise mit einem Gas befüllt. Dieses
Gas kann z.B. Luft, Stickstoff, etc. sein. Im Ausgangszustand ist
der Innendruck des Schlauches (41) beispielsweise so gewählt, dass
die Linse (20) und die Felge (42) koaxial zueinander
sind. Die Koaxialitätstoleranz
der optischen Achse (22) und der Mittelachse der Felge
(42) beträgt
beispielsweise ein Mikrometer. Im Ausgangszustand ist daher der
Gasdruck im Schlauch (41) so gewählt, dass der Quotient aus
der Gewichtskraft der optischen Linse (20) und der Federsteifigkeit
der Gasfüllung
kleiner ist als die Koaxialitätstoleranz.
Die Dimension der Federsteifigkeit ist hier Newton pro Meter, die
Dimension der Gewichtskraft ist Newton.
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Der
Schlauch (41) ist z.B. mittels einer Pneumatikleitung (48)
z.B. mit einer hier nicht dargestellten Verdichtungseinheit, einem
Druckspeicher oder einer Kolbeneinheit verbunden. In der Pneumatikleitung
(48) ist z.B. ein Absperrventil (49) angeordnet. Der
Gasdruck im Schlauch (41) wird beispielsweise mittels eines
Manometers (51) überwacht.
Das Absperrventil (49), das Manometer (51) und
die Verdichtungseinheit können
in einen Steuer- oder in einen Regelkreis eingebunden sein. Mittels
dieses Steuer- oder Regelkreises wird der Gasdruck im Schlauch (41)
eingestellt und verändert.
Statt eines Manometers (51) kann beispielsweise ein Druckschalter
eingesetzt sein, der beim Erreichen eines voreingestellten Solldrucks
das Öffnen
oder das Schließen
des Absperrventils (49) bewirkt.
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Im
Ausgangszustand wirkt die Verformvorrichtung (40) mit einer
entlang des Umfangs konstanten radialen Streckenlast auf die Umfangsfläche (23) der
optischen Linse (20).
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Um
die optische Linse (20) zu verformen, wird der Gasdruck
im Schlauch (41) erhöht.
Hierzu wird beispielsweise die Verdichtungseinheit eingeschaltet
und das Absperrventil (49) geöffnet. Das Luftvolumen im Schlauch
(41) wird erhöht.
Gleichzeitig expandiert der Schlauch (41). Die Felge (42)
verhindert eine radial nach außen
gerichtete und eine axiale Verformung des Schlauches (41).
Dadurch wird die Kraft auf die Umfangsfläche (23) der optischen
Linse (20) erhöht.
Die Umfangsfläche
(23) wird radial in Richtung der optischen Achse (22)
belastet. Hierbei wird die optische Linse (20) verformt
und ihre Gestalt geändert,
vgl. 3. Die Krümmung
der Refraktionsflächen
(24, 25) wird erhöht. Hierdurch wird die Brennweite
der optischen Linse (20) verringert. Die optischen Eigenschaften
der Linse (20) werden verändert.
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Sobald
der mittels des Manometers (51) überwachte Gasdruck einen z.B.
voreingestellten Sollwert erreicht hat, wird das Absperrventil (49)
geschlossen und die Verdichtungseinheit abgeschaltet. Die optische
Linse (20) hat jetzt beispielsweise die in der 3 dargestellte
Gestalt.
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Um
die ursprüngliche
Brennweite der optischen Linse (20) wiederherzustellen,
wird das Absperrventil (49) geöffnet und der Innendruck des Schlauches
(41) reduziert. Hierbei wird die radial auf die optische
Linse (20) wirkende Druckkraft verringert. Die elastisch
verformte optische Linse (20) verformt sich zurück. Die
Umfangs- (23) und die Refraktionsflächen (24, 25)
nehmen beispielsweise wieder die Gestalt des Ausgangszustandes an.
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Sobald
der Gasdruck im Schlauch (41) z.B. einen unteren Schwellenwert
erreicht hat, wird das Absperrventil (49) geschlossen.
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Die
Gestalt der optische Linse (20) kann mittels der Verformvorrichtung
(40) zwischen zwei Endlagen verstellt werden. Es ist aber
auch denkbar, durch eine entsprechende Wahl des Gasdrucks eine beliebige
Gestalt der optischen Linse (20) zwischen diesen beiden
Endlagen einzustellen.
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Zur
Montage der Linsenverstellvorrichtung (10) wird beispielsweise
zunächst
der Schlauch (41) in die Felge (42) eingesetzt.
Hiernach wird die optische Linse (20) z.B. verformt in
die Felge (42) eingesetzt. Nach dem Öffnen des Absperrventils (49)
fördert
die Verdichtungseinheit Gas in den Schlauch (41) und zentriert
die optische Linse (20) in der Felge (42).
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In
den 4–6 ist
eine Linsenverstellvorrichtung (10) dargestellt, deren
Verformvorrichtung (40) ein Zugband (54) umfasst.
Die optischen Linse (20) ist beispielsweise ähnlich aufgebaut
wie die in den 1 bis 3 dargestellte
optische Linse (20). Aus der Umfangsfläche (23) ragen hier
vier Führungszapfen
(26) radial heraus, vgl. die in den 4 und 5 dargestellten
Querschnitte der Linsenverstellvorrichtung (10). Diese
Führungszapfen
(26) sitzen in Ausnehmungen (53) eines Ringes
(52), der koaxial zur optischen Linse (20) angeordnet
ist und diese umgibt. Die Umfangsfläche (23) ist in einem
Segment von beispielsweise mehr als 360 Grad umschlungen von einem
Zugband (54). Das Zugband ist an der Umfangsfläche (23)
befestigt und weist z.B. im Bereich der Führungszapfen (26)
Aussparungen (55) auf. Das freie Ende des Zugbandes (54)
ist hier durch einen Spalt (56) des Rings (52)
hindurch in die Umgebung (1) geführt.
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Der
Ring (52) ist beispielsweise zweiteilig und hat eine in
Umfangsrichtung verlaufenden, hier nicht dargestellte Trennfuge.
Er ist z.B. fest im Scheinwerfer eingebaut.
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In
der 4 ist die optische Linse (20) im Ausgangszustand
dargestellt. Das Zugband (54) ist leicht gespannt und übt eine
geringe radiale Druckkraft auf die Umfangsfläche (23) der optischen
Linse (20) aus.
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Um
die optischen Eigenschaften der Linse (20) zu verstellen,
wird die Verformvorrichtung (40) betätigt. Hierzu wird das Zugband
(54) angezogen. Die radial auf die optische Linse (20)
wirkende Kraft nimmt zu und bewirkt eine elastische Verformung der optischen
Linse (20). Beispielsweise wird die Gestalt der optischen
Linse (20) vom Ausgangszustand in den in den 5 und 6 dargestellten
verformten Zustand verändert.
Die Führungszapfen
(26) wandern in den Ausnehmungen (53) radial nach
innen. Die Refraktionsflächen
(24, 25) wölben
sich nach außen.
Hiermit werden die optische Eigenschaften der Linse (20)
verändert,
beispielsweise wird bei einer Vergrößerung der Wölbung einer
Refraktionsfläche (24; 25)
die Brennweite der Linse (20) verkleinert.
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Soll
die ursprüngliche
Gestalt der optischen Linse (20) wiederhergestellt werden,
wird beispielsweise die Zugvorrichtung gelöst. Die radial auf die optische
Linse (20) wirkende Kraft wird verringert. Die optische
Linse (20) verformt sich elastisch zurück und erhält wieder die ursprünglichen
optischen Eigenschaften.
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Selbstverständlich kann
mittels der Verformvorrichtung (40) auch jede andere Gestalt
der optischen Linse (20) zwischen den beiden hier beschriebenen
Endstellungen eingestellt werden.
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Die 7 zeigt
eine Linsenverstellvorrichtung (10) mit einer Gruppe elastisch
verformbarer Linsen (20) und mit einer Verformvorrichtung
(40), die eine transparente Druckplatte (61) umfasst.
Die Schnittebene der Darstellung der 7 verläuft durch
eine Reihe optischer Linsen (20) und durch die Verformvorrichtung
(40).
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Die
hier dargestellten optischen Linsen (20) sind beispielsweise
Teile von Leuchtdioden (31). Die Leuchtdioden (31)
umfassen jeweils z.B. einen lichtemittierenden Chip (32),
wobei die lichtemittierenden Chips (32) beispielsweise
auf einer gemeinsamen Platine (33) angeordnet sind. Jeder
Chip (32) ist hier von einem Lichtverteilkörper (34)
umgeben. Diese Lichtverteilkörper
(34) sind die optische Linsen (20). Die optischen
Linsen (20) dieses Ausführungsbeispiels
bestehen aus dem gleichen Werkstoff wie die optischen Linsen (20),
die im Zusammenhang mit den 1–6 beschrieben
sind.
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Die
optischen Linsen (20) ragen z.B. in konkave Ausnehmungen
(62) einer Druckplatte (61). Die Druckplatte (61)
liegt auf den optischen Linsen (20) auf und übt auf diese
beispielsweise eine Druckkraft aus.
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An
der Platine (33) ist eine Hub- (63) und eine Führungsvorrichtung
(64) angeordnet. Die Hubvorrichtung (63) umfasst
beispielsweise ein Piezoelement (65), das zwischen der
Platine (33) und der Druckplatte (61) angeordnet
ist. Die Führungsvorrichtung
(64) umfasst z.B. eine in der Platine (33) befestigte
Führungshülse (66),
in der eine an der Druckplatte (61) befestigte Führungsstange
(67) verdrehsicher geführt
ist. Die Führungslänge ist
beispielsweise größer als
das Zehnfache der größten Querschnittslänge der
Führungsvorrichtung
(64).
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Um
die optischen Eigenschaften der optischen Linse (20) zu
verändern,
wird beispielsweise das Piezoelement (65) mit einer elektrischen
Spannung beaufschlagt. Das Piezoelement (65) wird zusammengezogen
und senkt die Druckplatte (61) ab. Hierbei verhindert die
Führungsvorrichtung
(64) ein Verkippen oder ein Verdrehen der Druckplatte (61). Beim
Absenken der Druckplatte (61) steigt die Druckkraft auf
die optische Linse (20). Die optische Linse (20)
wird verformt. Hierbei wird beispielsweise die Wölbung der Refraktionsflächen (24, 25)
verringert. Die Brennweiten der optischen Linsen (20) wird
erhöht.
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Soll
die Brennweite der optischen Linsen (20) verringert werden,
wird beispielsweise die am Piezoelement (65) anliegende
elektrische Spannung reduziert. Die Druckplatte (61) wird
angehoben, wobei diese mittels der Führungsvorrichtung (64)
geführt
wird. Die Druckkraft auf die optische Linse (20) wird verringert.
Die optische Linse (20) verformt sich elastisch beispielsweise
zurück
in die Ausgangsgestalt.
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Auf
der Platine (33) kann auch eine einzelne Leuchtdiode (31)
angeordnet sein. Die Hubvorrichtung (63) kann auch mehrere
Piezoelemente (65) umfassen, die dann beispielsweise synchron
angesteuert werden. Auch andere Hub- und/oder Führungsvorrichtungen sind denkbar.
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Bei
einer Gruppe von optischen Linsen (20) können diese
im Ausgangszustand die gleiche oder eine unterschiedliche Gestalt
aufweisen.
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Die 8 zeigt
eine weitere Linsenverstellvorrichtung (10) mit einer elastisch
verformbaren Linse (20). Die Verformvorrichtung (40)
umfasst beispielsweise zwei in einem Gehäuse (71) aneinander angrenzende
Druckräume
(72, 73), die mittels einer ringförmigen Scheibe
(74) voneinander getrennt sind. Das Gehäuse (71) hat z.B.
einen zylindrischen Querschnitt. Es umfasst in diesem Ausführungsbeispiel
einen Mantel (76), die ringförmige Scheibe (74), eine
Bodenscheibe (77) und eine z.B. starre Ausgleichlinse (78).
Der Mantel (76) und die ringförmige Scheibe (74)
sind beispielsweise ein gemeinsames Bauteil, in das die anderen
Teile z.B. eingeklebt sind.
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Auf
der Bodenscheibe (77), die hier transparent oder nicht-transparent ausgeführt sein
kann, ist beispielsweise eine Platine (33) mit einem lichtemittierenden
Chip (32) angeordnet. Die Bodenscheibe (77) kann
auch die Platine (33) sein. Der lichtemittierende Chip
(32) ist in diesem Ausführungsbeispiel umgeben
von der verformbaren optischen Linse (20). Bei einer transparenten
Bodenscheibe (77) kann der lichtemittierende Chip (32),
beispielsweise geschützt durch
einen Elektronikschutzkörper,
außerhalb
des Gehäuses
(71) angeordnet sein.
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Die
optische Linse (20) liegt am gesamten Umfang des Durchbruchs
(75) der ringförmigen Scheibe
(74) an und ragt durch den Durchbruch (75) hindurch
in den oberen Druckraum (72). Hierbei schnürt die ringförmige Scheibe
(74) die optische Linse (20) ein, so dass die
beiden Druckräume
(72, 73) miteinander keine pneumatische Verbindung
haben. Auch gegenüber
der Umgebung (1) sind die beiden Druckräume pneumatisch isoliert.
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Beide
Druckräume
(72, 73) sind beispielsweise über Leitungen (48)
und Ventile (49) an einem oder an mehreren hier nicht dargestellten
Druckspeichern angeschlossen. Die Verformvorrichtung (40) kann
auch so ausgeführt
sein, dass nur der obere (72) oder nur der untere Druckraum
(73) mit einem Druckspeicher verbunden ist. Der jeweils
andere Druckraum (73; 72) ist dann z.B. mit der
Umgebung (1) verbunden.
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Im
Ausgangszustand sind beispielsweise beide Druckräume (72, 73)
mit Luft oder einem anderen Gas mit Umgebungsdruck beaufschlagt.
Der Gasdruck kann niedriger oder höher als der Umgebungsdruck
sein. Auch kann der Druck in den Druckräumen (72, 73)
unterschiedlich sein.
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Um
die Brennweite der optischen Linse (20) zu vergrößern, wird
beispielsweise der Luftdruck im oberen Druckraum (72) erhöht. Der
Druck im unteren Druckraum (73) bleibt unverändert oder
wird beispielsweise vermindert. Mit der Erhöhung des Gasdrucks im oberen
Druckraum (72) nimmt die Druckkraft auf die optische Linse
(20) zu. Die optische Linse (20) wird, ausgehend
vom oberen Druckraum (72), im oberen (72) und
im unteren Druckraum (73) verformt. Hierbei wird die optische
Linse (20) im oberen Druckraum (72) beispielsweise
komprimiert, so dass die Wölbung
der optischen Linse (20) verringert wird. Im unteren Druckraum
(73) wird die optische Linse (20) z.B. aufgeweitet.
Wird der Gasdruck im unteren Druckraum (73) vermindert,
wird die optische Linse zusätzlich
verformt und damit die Brennweite der optischen Linse (20)
z.B. weiter erhöht.
Um die optische Linse (20) mit dieser Brennweite über eine längere Zeitdauer
zu betreiben, werden beispielsweise die Ventile (49) geschlossen.
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Soll
die Brennweite der optischen Linse (20) wieder verringert
werden, wird z.B. der Gasdruck im oberen Druckraum (72)
vermindert.
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In
den 9–12 ist
eine Linsenverstellvorrichtung (10) mit einer Verformvorrichtung
(40) dargestellt, die mittels eines Stellrings (81)
einstellbar ist. Die 9 und 11 zeigen
Querschnitte, die 10 und 11 Längsschnitte
der Linsenverstellvorrichtung (10). Die Verformvorrichtung
(40) umfasst zwei zumindest annähernd koaxial zueinander angeordnete
Ringe (81, 82). Der innere Ring (82)
ist beispielsweise fest in einem hier nicht dargestellten Scheinwerfergehäuse angeordnet.
Der äußere Ring (81)
ist der Stellring (81). Er ist in diesem Ausführungsbeispiel
mittels Gleitelementen (83) auf dem inneren Ring (82)
geführt.
Statt der Gleitelemente (83) können beispielsweise am Stellring
(81) Wälzlagerkäfige mit
Wälzelementen
befestigt sein, wobei die Wälzelemente
auf dem inneren Ring (82) abwälzen. An seiner Außenfläche trägt der Stellring
(81) z.B. ein Zahnsegment (85). Mit diesem Zahnsegment
(85) kämmt
ein Ritzel (86), das hier mittels eines Elektromotors (87)
angetrieben ist. Der Elektromotor (87) ist in diesem Ausführungsbeispiel
auf dem inneren Ring (82) befestigt.
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Die
beispielsweise runde verformbare optische Linse (20) ist
koaxial mit den beiden Ringen (81, 82) angeordnet.
Sie ist in diesem Ausführungsbeispiel
von drei um z.B. 120 Grad versetzt zueinander angeordneten Bändern (88)
umschlungen. Diese Bänder
(88) liegen in Nuten (27) am Umfang der optischen
Linse (20) und umschlingen die optische Linse (20)
in diesem Ausführungsbeispiel
jeweils um 180 Grad. Die Bänder
(88) sind durch Durchbrüche (84)
des inneren Rings (82) hindurchgeführt und am Stellring (81)
befestigt. Alle Enden (89) der Bänder (88) sind hier
im Uhrzeigersinn ausgerichtet.
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In
den 9 und 10 sind die optische Linse (20)
und die Verformvorrichtung (40) im z.B. unverformten Ausgangszustand
dargestellt. Die optische Linse (20) wird mittels der Bän der (88)
in ihrer Position gehalten. Um die Brennweite der optischen Linse
(20) zu verkürzen,
wird beispielsweise der Elektromotor (87) eingeschaltet.
Das Ritzel (86) treibt das Zahnsegment (85) z.B.
bis zu einem Anschlag. Hierbei wird der Stellring (81)
beispielsweise im Uhrzeigersinn in die in der 11 dargestellte
Position gedreht. Die Bänder
(88) werden vom Stellring (81) mitgezogen. Die
von den Bändern
(88) auf die Umfangsfläche
(23) der optischen Linse (20) ausgeübte Druckkraft
nimmt zu. Die optische Linse (20) wird elastisch verformt.
Der Durchmesser der optischen Linse (20) wird verkleinert
und die Wölbung
der Refraktionsflächen
(24, 25) nimmt zu. Damit wird die Brennweite der
optischen Linse (20) verkürzt, vgl. 12.
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Um
mittels der Verformvorrichtung (40) die Brennweite der
optischen Linse (20) zu vergrößern, wird der Elektromotor
(87) in der Gegenrichtung angetrieben. Der Stellring (81)
dreht gegen den Uhrzeigersinn von der in der 11 dargestellten
Position in die in der 9 gezeigte Position. Die von
den Bändern
(88) auf die optische Linse (20) ausgeübte Druckkraft
wird verringert. Die elastisch verformte optische Linse (20)
verformt sich z.B. in den Ausgangszustand zurück. Die Bänder (88) bleiben
hierbei gespannt. Im Ausgangszustand und im Zustand mit einer verformten
optischen Linse (20) kann die Verformvorrichtung (40)
verriegelbar sein. Hierdurch wird beispielsweise der Antrieb (87)
entlastet. Auch mit dieser Linsenverstellvorrichtung (10)
kann die Gestalt der optischen Linse (20) auch so eingestellt werden,
dass die Brennweite der optischen Linse (20) einen Wert
zwischen zwei z.B. durch Anschläge der
Verformvorrichtung (40) begrenzte Endwerte einnimmt.
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In
den 13–15 ist
eine Linsenverstellvorrichtung (10) dargestellt, deren
optische Linse (20) mittels der Veränderung einer von der Verformvorrichtung
(40) ausgeübten
Zugkraft verformt wird. Die 13 und 14 zeigen
die Linsenverstellvorrichtung (10) im Ausgangszustand in
einem Quer- und in einem Längsschnitt,
in der 15 ist die Linsenverstellvorrichtung
(10) mit einer optischen Linse (20) im verformten
Zustand dargestellt.
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Die
optische Linse (20) trägt
umfangsseitig zwei Flankenringe (91, 92), die
in diesem Ausführungsbeispiel
in die Refraktionsflächen
(24, 25) übergehen.
Der Außendurchmesser
der Flankenringe (91, 92) ist hier beispielsweise
doppelt so groß wie der
Außendurchmesser
der optischen Linse (20). Die Flankenringe (91, 92)
sind aus einem elastisch verformbaren Werkstoff hergestellt, beispielsweise
aus dem gleichen Werkstoff wie die elastisch verformbare optische
Linse (20). Der Werkstoff der Flankenringe (91, 92)
kann aber auch einen anderen Elastizitätsmodul aufweisen als der Werkstoff
der optischen Linse (20).
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Die
Flankenringe (91, 92) sind in einem Flanschring
(93) eingespannt, der beispielsweise fest im Scheinwerfergehäuse angeordnet
ist. Die optische Linse (20) liegt koaxial zum Flanschring
(93). Die beiden Flankenringe (91, 92)
und der Flanschring (93) begrenzen einen Hohlraum (94),
der beispielsweise mittels einer Pneumatikleitung (48)
mit einem hier nicht dargestellten Kompressor verbunden ist. Die pneumatische
Ansteuerung kann die Komponenten aufweisen, die im Zusammenhang
mit dem in den 1 bis 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel beschrieben
sind.
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Im
Ausgangszustand ist die elastisch verformbare optische Linse (20)
z.B. kontrahiert, vgl. 14. Sie hat aufgrund der großen Wölbung der Refraktionsflächen (24, 25)
eine kurze Brennweite. Die Flankenringe (91, 92)
sind gestreckt und üben am
gesamten Umfang der optischen Linse (20) eine Zugkraft
aus. Der Gasdruck im Hohlraum (94) entspricht beispielsweise
dem Umgebungsdruck.
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Soll
die Brennweite der optischen Linse (20) vergrößert werden,
wird der Gasdruck im Hohlraum (94) erhöht. Die Flankenringe (91, 92)
werden ausgebeult und ziehen die elastisch verformbare optische Linse
(20) radial nach außen.
Die Wölbung
der Refraktionsflächen
(24, 25) wird verringert. Die Brennweite der optischen
Linse (20) wird vergrößert, vgl. 15.
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Um
die optische Linse (20) wieder in den Ausgangszustand zurückzuverformen,
wird der Hohlraum (94) entlastet. Die Zugkraft auf die
optische Linse (20) wird verringert. Mit abnehmender Zugkraft verformt
sich die optische Linse (20) elastisch zurück. Die
Flankenringe (91, 92) werden radial in Richtung der
optischen Achse (22) gezogen. Die Wölbung der Refraktionsflächen (24, 25)
vergrößert sich
und die Brennweite der optischen Linse (20) nimmt ab.
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In
den beschriebenen Ausführungsbeispielen
hat die optische Linse einen kreisförmigen Querschnitt. Gegebenenfalls
kann der Querschnitt auch oval, eckig, etc. sein. Die Linse (20)
kann bikonvex, plankonvex, plankonkav, bikonkav, etc. ausgeführt sein.
Beispielsweise bei einer dicken Linse kann die Linsenverstellvorrichtung
(10) auch so ausgeführt sein,
dass nur eine der Refraktionsflächen
(24; 25) verformt wird.
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- 1
- Umgebung
- 10
- Linsenverstellvorrichtung
- 20
- optische
Linse
- 21
- Ränder von
(20)
- 22
- optische
Achse von (20)
- 23
- Umfangsfläche von
(20)
- 24
- Refraktionsfläche
- 25
- Refraktionsfläche
- 26
- Führungszapfen
- 27
- Nuten
- 31
- Leuchtdioden,
Lichtquellen
- 32
- lichtemittierender
Chip
- 33
- Platine
- 34
- Lichtverteilkörper
- 40
- Verformvorrichtung
- 41
- Schlauch
- 42
- Felge
- 43–45
- Flanken
von (42)
- 46
- Felgengrund
- 47
- Umfangsfläche von
(41)
- 48
- Pneumatikleitung,
Teil der Ansteuervorrichtung
- 49
- Absperrventil,
Teil der Ansteuervorrichtung
- 51
- Manometer,
Teil der Ansteuervorrichtung
- 52
- Ring
- 53
- Ausnehmungen
- 54
- Zugband
- 55
- Aussparungen
- 56
- Spalt
- 61
- Druckplatte
- 62
- Ausnehmungen
- 63
- Hubvorrichtung
- 64
- Führungsvorrichtung
- 65
- Piezoelement
- 66
- Führungshülse
- 67
- Führungsstange
- 71
- Gehäuse
- 72
- Druckraum,
oben
- 73
- Druckraum,
unten
- 74
- ringförmige Scheibe
- 75
- Durchbruch
von (74)
- 76
- Mantel
- 77
- Bodenscheibe
- 78
- Ausgleichlinse
- 81
- äußerer Ring,
Stellring
- 82
- innerer
Ring
- 83
- Gleitelemente
- 84
- Durchbrüche in (82)
- 85
- Zahnsegment
- 86
- Ritzel
- 87
- Elektromotor
- 88
- Bänder
- 89
- Enden
von (88)
- 91,
92
- Flankenringe
- 93
- Flanschring
- 94
- Hohlraum