DE102006016376B4

DE102006016376B4 - Linsenverstellvorrichtung

Info

Publication number: DE102006016376B4
Application number: DE102006016376A
Authority: DE
Inventors: Otto Müller; Frank Tebbe
Original assignee: Odelo GmbH
Current assignee: Odelo 71409 Schwaikheim De GmbH
Priority date: 2006-04-05
Filing date: 2006-04-05
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2026-04-06
Also published as: DE102006016376A1

Abstract

Linsenverstellvorrichtung (10) mit mindestens einer elastisch verformbaren optischen Linse (20) und mit einer Verformvorrichtung (40),
– wobei die Verformvorrichtung (40) mittels Veränderung einer auf die optische Linse (20) wirkenden Kraft die Gestalt der optischen Linse (20) und die Brennweite der optischen Linse (20) verändert,
– wobei die Verformvorrichtung (40) zwei aneinander angrenzende, pneumatisch voneinander isolierte Druckräume (72; 73) umfasst,
– wobei die optische Linse (20) eine Trennwand (74) zwischen beiden Druckräumen (72; 73) durchdringt und
– wobei zur Gestaltänderung der optischen Linse (20) beide Druckräume (72; 73) mit unterschiedlichem pneumatischem Druck beaufschlagt werden.Lens adjustment device (10) with at least one elastically deformable optical lens (20) and with a deforming device (40),
Wherein the deforming device (40) changes the shape of the optical lens (20) and the focal length of the optical lens (20) by means of a force acting on the optical lens (20),
- wherein the deforming device (40) comprises two mutually adjacent, pneumatically isolated pressure chambers (72, 73),
- wherein the optical lens (20) penetrates a partition (74) between the two pressure chambers (72; 73) and
- Wherein the shape change of the optical lens (20) both pressure chambers (72; 73) are subjected to different pneumatic pressure.

Description

Die Erfindung betrifft eine Linsenverstellvorrichtung mit mindestens einer elastisch verformbaren optischen Linse und mit einer Verformvorrichtung.The The invention relates to a Linsenverstellvorrichtung with at least an elastically deformable optical lens and with a deforming device.

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.optical Lenses can made of elastically deformable materials, eg. B. of silicone-like Thermoplastics are produced. The single optical lens can Be part of a light source, such as a light distribution of a Led. The optical lens can also be a light source be optically downstream, z. B. when using the optical lens in a motor vehicle headlight. Also, it is conceivable that elastic deformable optical lens independent of light sources in an optical instrument, e.g. B. in a telescope or in a microscope.

Aus der US 4,514,048 A ist eine Linsenverstelleinrichtung für eine verformbare Linse bekannt, bei der der Außenumfang der Linse mit einem Zugmittel umschlungen ist. Durch Ziehen am Zugmittel wird eine radiale Kraft auf den Außenumfang ausgeübt, so dass die Brennweite der Linse verändert wird.From the US 4,514,048 A a lens displacement device for a deformable lens is known in which the outer circumference of the lens is wrapped with a traction means. By pulling the traction means a radial force is exerted on the outer circumference, so that the focal length of the lens is changed.

Aus der US2002/0149848 A1 sind weitere Linsenverstelleinrichtungen für eine verformbare Linse bekannt, die mittels radialer Krafteinwirkung am Außenumfang die Brennweite der Linse verändern. Dazu wird der Außenumfang mit einem kreisförmigen Druckraum umgeben, oder ein Klemmelement umfasst den Außenumfang der Linse.From the US2002 / 0149848 A1 Further Linsenverstelleinrichtungen for a deformable lens are known, which change the focal length of the lens by means of radial force on the outer periphery. For this purpose, the outer circumference is surrounded by a circular pressure chamber, or a clamping element comprises the outer circumference of the lens.

Die DE 100 05 795 C2 offenbart einen Scheinwerfer mit einer steuerbaren Lichtlenkungssystem eines LED-Arrays mit Einzellinsen, die mit einem Fluid befüllbar sind, so dass abhängig von der Befüllung die Lichtausbreitung beeinflusst werden kann.The DE 100 05 795 C2 discloses a headlamp with a controllable light-guiding system of an LED array with individual lenses, which can be filled with a fluid, so that depending on the filling, the light propagation can be influenced.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zugrunde, eine Linsenverstellvorrichtung zu entwickeln, die die optischen Eigenschaften einer optischen Linse gezielt verändert.Of the The present invention is therefore based on the problem to develop a Linsenverstellvorrichtung that the optical Properties of an optical lens changed specifically.

Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Dazu verändert eine Verformvorrichtung mittels Veränderung einer auf die optische Linse wirkenden Kraft die Gestalt der optischen Linse und die optischen Eigenschaften der optischen Linse. Die Verformvorrichtung umfasst zwei aneinander angrenzende, pneumatisch voneinander isolierte Druckräume, wobei die optische Linse eine Trennwand zwischen beiden Druckräumen durchdringt und wobei zur Gestaltänderung der optischen Linse beide Druckräume mit unterschiedlichem pneumatischem Druck beaufschlagt werden.These Problem is solved with the features of the main claim. To changed a deformation device by means of a change to the optical Lens acting force the shape of the optical lens and the optical Properties of the optical lens. The deformation device comprises two adjoining, pneumatically isolated pressure chambers, wherein the optical lens penetrates a partition wall between the two pressure chambers and wherein the shape change the optical lens both pressure chambers be subjected to different pneumatic pressure.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung einer schematisch dargestellten Ausführungsform.Further Details of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description of a schematically illustrated embodiment.

1: Linsenverstellvorrichtung mit Druckräumen. 1 : Lens adjustment device with pressure chambers.

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.The lens adjustment device ( 10 ) is for example part of a headlight, not shown here, z. B. a motor vehicle headlight. The headlight includes, for example, a light source, optionally a reflector and one or more optical lenses.

Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer 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.The 1 1 shows an exemplary embodiment of a lens adjustment device (FIG. 10 ) with an elastically deformable lens ( 20 ), The deforming device ( 40 ) includes, for example, two in one housing ( 71 ) adjoining pressure chambers ( 72 . 73 ), which by means of an annular disc ( 74 ) are separated from each other. The housing ( 71 ) has z. B. a cylindrical cross section. It comprises in this embodiment a jacket ( 76 ), the annular disc ( 74 ), a bottom disc ( 77 ) and a z. B. rigid compensating lens ( 78 ), The coat ( 76 ) and the annular disc ( 74 ) are, for example, a common component into which the other parts z. B. are glued.

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.On the bottom plate ( 77 ), which may be transparent or non-transparent here, is for example a circuit board ( 33 ) with a light emitting chip ( 32 ) arranged. The bottom disc ( 77 ), the board ( 33 ) be. The light-emitting chip ( 32 ) is in this embodiment surrounded by the deformable optical lens ( 20 ), With a transparent bottom plate ( 77 ), the light-emitting chip ( 32 ), for example, protected by an electronics protection body, outside the housing ( 71 ) can be arranged.

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.The optical lens ( 20 ) lies along the entire circumference of the breakthrough ( 75 ) of the annular disc ( 74 ) and stands out through the breakthrough ( 75 ) through into the upper pressure chamber ( 72 ), Here, the ring-shaped disc ( 74 ) the optical lens ( 20 ), so that the two pressure chambers ( 72 . 73 ) have no pneumatic connection with each other. Also opposite the environment ( 1 ), the two pressure chambers are pneumatically isolated.

Beide Druckräume (72, 73) sind beispielsweise über Leitungen (48) und Ventile 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.Both pressure chambers ( 72 . 73 ) are, for example, via lines ( 48 ) and valves connected to one or more accumulators not shown here. The deforming device ( 40 ) can also be designed so that only the upper ( 72 ) or only the lower pressure chamber ( 73 ) is connected to a pressure accumulator. The other pressure chamber ( 73 ; 72 ) is then z. B. with the environment ( 1 ) connected.

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.In the initial state, for example, both pressure chambers ( 72 . 73 ) is pressurized with air or another gas at ambient pressure. The gas pressure may be lower or higher than the ambient pressure. Also, the pressure in the pressure chambers ( 72 . 73 ) be different.

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 geschlossen.To increase the focal length of the optical lens ( 20 ), for example, the air pressure in the upper pressure chamber ( 72 ) elevated. The pressure in the lower pressure chamber ( 73 ) remains unchanged or is reduced, for example. With the increase of the gas pressure in the upper pressure space ( 72 ) takes the pressure force on the optical lens ( 20 ) too. The optical lens ( 20 ), starting from the upper pressure chamber ( 72 ), at the top ( 72 ) and in the lower pressure chamber ( 73 ) deformed. Here, the optical lens ( 20 ) in the upper pressure chamber ( 72 ), for example, so that the curvature of the optical lens ( 20 ) is reduced. In the lower pressure chamber ( 73 ), the optical lens ( 20 ) z. B. expanded. Is the gas pressure in the lower pressure chamber ( 73 ), the optical lens is additionally deformed, and thus the focal length of the optical lens ( 20 ) z. B. further increased. To the optical lens ( 20 ) operate with this focal length over a longer period of time, for example, the valves are closed.

Soll die Brennweite der optischen Linse (20) wieder verringert werden, wird z. B. der Gasdruck im oberen Druckraum (72) vermindert.Should the focal length of the optical lens ( 20 ) are reduced again, z. B. the gas pressure in the upper pressure chamber ( 72 ) decreased.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel 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 verformt wird.In the described embodiment, the optical lens has a circular cross section. Optionally, the cross section may also be oval, angular, etc. The Lens ( 20 ) may be biconvex, planoconvex, plankonkav, biconcave, etc. executed. For example, with a thick lens, the lens adjustment device ( 10 ) should also be designed so that only one of the refraction surfaces is deformed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: UmgebungSurroundings
1010: LinsenverstellvorrichtungLinsenverstellvorrichtung
2020: optische Linseoptical lens
3131: Leuchtdioden, LichtquellenLEDs, light sources
3232: lichtemittierender Chiplight emitting chip
3333: Platinecircuit board
3434: Lichtverteilkörperlight distribution
4040: VerformvorrichtungDeforming
4848: Pneumatikleitung, Teil der AnsteuervorrichtungPneumatic line, Part of the drive device
7171: Gehäusecasing
7272: Druckraum, obenPressure chamber, above
7373: Druckraum, untenPressure chamber, below
7474: ringförmige Scheibeannular disc
7575: Durchbruch von (74)breakthrough from (74)
7676: Mantelcoat
7777: Bodenscheibebottom disk
7878: Ausgleichlinsecompensation lens

Claims

Lens adjustment device ( 10 ) with at least one elastically deformable optical lens ( 20 ) and with a deforming device ( 40 ), - wherein the deforming device ( 40 ) by changing one to the optical lens ( 20 ) force the shape of the optical lens ( 20 ) and the focal length of the optical lens ( 20 ), - wherein the deforming device ( 40 ) two adjoining, pneumatically isolated pressure chambers ( 72 ; 73 ), wherein the optical lens ( 20 ) a partition wall ( 74 ) between both pressure chambers ( 72 ; 73 penetrates and - wherein the shape change of the optical lens ( 20 ) both pressure chambers ( 72 ; 73 ) are subjected to different pneumatic pressure.

Lens adjusting device according to claim 1, wherein the deforming device ( 40 ) the optical lens ( 20 ) by compressing and / or widening.

Lens adjusting device according to one of the preceding claims, wherein the pressure chambers ( 72 ; 73 ) in a housing ( 71 ) are arranged, which a coat ( 76 ), the partition ( 74 ), a bottom disc ( 77 ) and a compensation lens ( 78 ), wherein the partition ( 74 ) is formed as an annular disc.

Lens adjusting device according to claim 3, wherein the compensating lens ( 78 ) is rigid.

Lens adjusting device according to claim 3 or 4, wherein the sheath ( 76 ) and the annular partition ( 74 ) are formed as a common component.

Lens adjusting device according to claim 5, wherein the bottom disc ( 77 ) and the compensation lens ( 78 ) are glued into the common component.

Lens adjusting device according to one of claims 3 to 6, wherein on the bottom disc ( 77 ) a board ( 33 ) with a light emitting chip ( 32 ) or the bottom plate as a circuit board ( 33 ) with a light emitting chip ( 32 ) is trained.

A lens adjusting device according to claim 7, wherein the light-emitting chip ( 32 ) of the deformable optical lens ( 20 ) is surrounded.

Lens adjusting device according to one of claims 3 to 6, wherein the bottom disc ( 77 ) is transparent and a light-emitting chip ( 32 ) is arranged outside.

Lens adjusting device according to one of the preceding claims, wherein the optical lens ( 20 ) of the lens adjustment device ( 10 ) a light distribution body ( 34 ) of a light emitting diode ( 31 ).

Lens adjustment device according to one of the preceding claims, wherein one or both of the pressure chambers ( 72 ; 73 ) are connected to one or more pressure accumulators.

Lens adjusting device according to one of the preceding claims, wherein the optical lens ( 20 ) of the lens adjustment device ( 10 ) is a round lens.

Headlamp with a lens adjustment device ( 10 ) at least according to claim 1.

A headlamp with a lens reclining device according to claim 13, wherein the optical lens ( 20 ) of the lens adjustment device ( 10 ) a light distribution body ( 34 ) of a light emitting diode ( 31 ).