DE102015222296A1 - Projektionssystem für einen Projektor und/oder ein Fahrzeuglicht - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Projektionssystem für einen Projektor und/oder ein Fahrzeuglicht mit einer Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung (50), und einer Abrastereinrichtung (52), mittels welcher ein Lichtauftreffbereich des projizierten Lichts (58) auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung (50) verschiebbar ist, wobei die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung (50) zur Konversion und/oder zur räumlichen Streuung des auf die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung (50) projizierten Lichts (58) so ausgelegt ist, dass ein in eine äußere Umgebung des Projektionssystems ausgestrahltes Licht (60, 62) ein emittiertes Licht (60) und/oder räumlich gestreutes Licht (62) mit der mindestens einen Ausgangswellenlänge (λ0) umfasst, und wobei das Projektionssystem ein Hologramm (64, 80 bis 84) umfasst, auf welches ein mindestens einmalig durch die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung (50) transmittiertes räumlich ungestreutes Licht (66) mit der mindestens einen Ausgangswellenlänge (λ0) trifft, und mittels welchem das räumlich ungestreute Licht (66) ablenkbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Projektionssystem für einen Projektor und/oder ein Fahrzeuglicht. Ebenso betrifft die Erfindung einen Projektor und ein Fahrzeuglicht für ein Fahrzeug.
  • Stand der Technik
  • 1 zeigt ein Projektionssystem gemäß dem Stand der Technik. Ein derartiges herkömmliches Projektionssystem umfasst beispielsweise der in der DE 10 2013 021 688 A1 beschriebene Kraftfahrzeugscheinwerfer.
  • Das in 1 schematisch dargestellte Projektionssystem gemäß dem Stand der Technik hat eine Lichtquelle 10 zur Emission eines Lichts 12 mit mindestens einer Ausgangswellenlänge λ0. Das von der Lichtquelle 10 emittierte Licht 12 ist mittels einer Abrastereinrichtung 14, wie beispielsweise mindestens einem um mindestens eine Drehachse verstellbaren Spiegel 14, auf eine Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 16 projizierbar. Ein Lichtauftreffbereich des auf die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 16 projizierten Lichts 12 ist mittels eines Betriebs der Abrastereinrichtung 14 so verschiebbar, dass die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 16 zumindest teilweise mittels des Lichtauftreffbereichs abrasterbar ist. Auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 16 ist mindestens ein Leuchtstoff abgeschieden, welcher das von der Lichtquelle 10 emittierte Licht 12 absorbiert und räumlich streut. Die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 16 strahlt somit zusätzlich zu dem mittels des mindestens einen Leuchtstoffs räumlich gestreuten Licht 18 mit der mindestens einen Ausgangswellenlänge λ0 auch ein von dem mindestens einen Leuchtstoff emittiertes Licht 20 mit mindestens einer von der mindestens einen Ausgangswellenlänge λ0 abweichenden Emissionswellenlänge λ1 ab. Die von der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 16 abgestrahlten Lichtstrahlen 18 und 20 mit den Wellenlängen λ0 und λ1 werden mittels mindestens einer Optik 22 in eine äußere Umgebung des herkömmlichen Projektionssystems ausgestrahlt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung schafft ein Projektionssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen Projektor mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und/oder ein Fahrzeuglicht für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 11.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein Projektionssystem mit einer zuverlässigen Möglichkeit zum Herausfiltern von einer bei Defekten/Löchern auf Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung auftretenden parasitären Strahlung. Somit kann gezielt sichergestellt werden, dass trotz eines Auftretens von Defekten oder Alterungseffekten an der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung das Projektionssystem weiterhin seine gewünschte Funktion so erfüllt, dass eine Attraktivität des von dem Projektionssystem ausgesendeten Lichtsignals gewährleistet bleibt und keine Gefährdung einer Augensicherheit der Betrachter durch parasitäre Strahlung zu befürchten ist.
  • In einer Weiterbildung verfügt das Projektionssystem auch über eine Möglichkeit zur automatischen Erkennung von Defekten/Löchern auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung anhand des von seiner Lichtdetektionseinrichtung bereitgestellten Sensorsignals. Insbesondere kann bei dem erfindungsgemäßen Projektionssystem automatisch und verlässlich erkannt werden, bei welcher Lage des Lichtauftreffbereichs dieser auf einen Defekt/ein Loch trifft. Anschließend kann das Projektionssystem so betrieben werden, dass eine Erzeugung der parasitären Störstrahlung unterdrückt wird.
  • Das erfindungsgemäße Projektionssystem schafft die in den vorausgehenden Absätzen beschriebenen Vorteile aufgrund seiner Ausstattung mit dem Hologramm und evtl. auch mit der Lichtdetektionseinrichtung. Diese Bauteile benötigen vergleichsweise wenig Bauraum und sind, wie unten genauer beschrieben wird, mit einer vergleichsweise großen Geometriefreiheit in dem Projektionssystem anordbar. Somit ist das erfindungsgemäße Projektionssystem trotz seiner Ausstattung mit dem Hologramm und evtl. auch mit der Lichtdetektionseinrichtung vergleichsweise leicht und mit einem geringen Bauraumbedarf ausbildbar.
  • Vorteilhafter Weise umfasst das Projektionssystem eine Lichtdetektionseinrichtung mit mindestens einer Detektionsfläche, auf welche das durch die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung transmittierte räumlich ungestreute Licht mit der mindestens einen Ausgangswellenlänge mittels des Hologramms ablenkbar ist, wobei ein Sensorsignal bezüglich einer mittels der Lichtdetektionseinrichtung detektierten Intensität des auf der mindestens einen Detektionsfläche auftreffenden Lichts oder ein abgeleitetes Signal an die Steuerung ausgebbar ist. Dies schafft die oben schon beschriebenen Vorteile.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Projektionssystems-eigene oder externe Steuerung dazu ausgelegt, unter Berücksichtigung des Sensorsignals oder des abgeleiteten Signals mindestens eine Lage des Lichtauftreffbereichs auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung aus einem Wertebereich von möglichen Lagen des Lichtauftreffbereichs auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung als Problemlage festzulegen und anschließend das Projektionssystem derart zu betreiben, dass eine Intensität des auf die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung projizierten Lichts an der mindestens einen festgelegten Problemlage reduziert wird und/oder die mindestens eine festgelegte Problemlage im Vergleich mit einem Rest des Wertebereichs von möglichen Lagen des Lichtauftreffbereichs auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung schneller überfahren wird. Die verlässliche Detektion eines Defektorts/Lochs auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung kann damit für ein anschließendes „selektives Abblenden“ oder ein “selektives Überspringen“ der jeweiligen Lage des Lichtauftreffbereichs genutzt werden. Auf diese Weise ist ein Beleuchten des erkannten Defektorts/Lochs unterdrückbar, und deshalb kann auch kein räumlich ungestreutes Licht mit der mindestens einen Ausgangswellenlänge mehr über den Defektort/das Loch in das Auge eines Betrachters des von dem Projektionssystem ausgesendeten Lichtsignals treffen. Eine Gefährdung einer Augensicherheit des Betrachters muss damit nicht gefürchtet werden.
  • Vorzugsweise umfasst das Projektionssystem eine Auswerteeinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, anhand des Sensorsignals zu erkennen, wann die detektierte Intensität einen vorgegebenen Normalwertebereich übersteigt, und gegebenenfalls ein entsprechendes abgeleitetes Signal an die Projektionssystems-eigene oder externe Steuerung bereitzustellen. In diesem Fall kann die Projektionssystems-eigene oder externe Steuerung dazu ausgelegt sein, unter Berücksichtigung des abgeleiteten Signals zu erkennen, ob bei mindestens einer Lage des Lichtauftreffbereichs auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung aus dem Wertebereich von möglichen Lagen ein Übersteigen des vorgegebenen Normalwertebereichs durch die detektierte Intensität mindestens einmalig festgestellt wurde, und gegebenenfalls die mindestens eine jeweilige Lage als zu Problemlage festzulegen, und anschließend das Projektionssystem derart zu betreiben, dass eine Intensität des auf die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung projizierten Lichts an der mindestens einen festgelegten Problemlage reduziert wird und/oder die mindestens eine festgelegte Problemlage im Vergleich mit dem Rest des Wertebereichs von möglichen Lagen des Lichtauftreffbereichs auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung schneller überfahren wird. Die in diesem Ausführungsbeispiel eingesetzte Auswerteeinrichtung und die damit zusammenwirkende Steuerung können als kostengünstige und wenig Bauraum benötigende Elektroniken ausgebildet sein. Somit gewährleistet das damit ausgestattete Projektionssystem einen hohen Sicherheitsstandard und ein Aussenden eines attraktiven Lichtsignals ohne ein Benötigen von teuren oder aufwändigen Elektroniken.
  • Beispielsweise kann das Projektionssystem ein Transmissionshologramm als das Hologramm umfassen. Ebenso kann das Projektionssystem ein Reflexionshologramm als das Hologramm umfassen. Eine hohe Geometriefreiheit beim Design des erfindungsgemäßen Projektionssystems ist durch die geschaffene Möglichkeit zur wahlweisen Nutzung eines Reflexions- oder Transmissionshologramms sichergestellt.
  • Außerdem kann das Transmissionshologramm oder das Reflexionshologramm auch direkt auf eine Projektionslinse aufgebracht sein, mittels welcher das von dem Projektionssystem ausgestrahlte Licht in die äußere Umgebung des Projektionssystems projizierbar ist. Durch die auf diese Weise geschaffene Multifunktionalität der Projektionslinse macht eine zusätzliche Reduzierung des Projektionssystems möglich.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Projektionssystem ein Edge-Lit-Hologramm als das Hologramm. Auch durch die Verwendung eines Edge-Lit-Hologramms kann das Projektionssystem minimiert werden. Alle oben beschriebenen Vorteile sind auch mittels eines Projektors oder eines Fahrzeuglichts für ein Fahrzeug mit einem derartigen Projektionssystem bewirkbar.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Projektionssystem gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Projektionssystems;
  • 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Projektionssystems;
  • 4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des Projektionssystems;
  • 5 eine schematische Ausführungsform einer vierten Ausführungsform des Projektionssystems; und
  • 6A und 6B Koordinatensysteme zum Erläutern einer Winkel- und Wellenlängenselektivität von für das Projektionssystem verwendbaren Volumenhologrammen.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Projektionssystems.
  • Das in 2 schematisch dargestellte Projektionssystem umfasst eine Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 und eine damit zusammenwirkende Abrastereinrichtung 52. Die Abrastereinrichtung 52 ist mittels mindestens eines Steuersignals 54 einer Projektionssystem-eigenen oder externen Steuerung 56 so ansteuerbar, dass ein in dem Projektionssystem erzeugtes oder in das Projektionssystem einfallendes Licht 58 mit mindestens einer Ausgangswellenlänge λ0 (und einer Ausgangsintensität) auf die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 projizierbar ist. Das projizierte Licht 58 trifft auf einer Teilfläche/einem Teilvolumen der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 auf, welche/welches im Weiteren als Lichtauftreffbereich bezeichnet wird. Außerdem ist der Lichtauftreffbereich des projizierten Lichts 58 auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 mittels der (von dem mindestens einen Steuersignal 54) angesteuerten Abrastereinrichtung 52 verschiebbar. Man kann dies damit umschreiben, dass durch einen Betrieb der Abrastereinrichtung 52 die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 mittels des Lichtauftreffbereichs zumindest eindimensional, vorzugsweise zweidimensional, abrasterbar ist.
  • Als die Abrastereinrichtung 52 kann z.B. mindestens ein um mindestens eine Rotationsachse verstellbarer Spiegel/Mikrospiegel 52 in dem Projektionssystem eingesetzt sein. Der mindestens eine Spiegel/Mikrospiegel 52 kann mittels mindestens eines elektrostatischen, magnetischen und/oder piezoelektrischen Aktors der Abrastereinrichtung 52 (insbesondere quasi-statische und/oder harmonisch) um die mindestens eine Rotationsachse verstellbar sein. Die in 2 dargestellte Ausbildung der Abrastereinrichtung 52 als Spiegel/Mikrospiegel 52 ist jedoch nur beispielhaft zu verstehen.
  • Die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 ist zur Konversion und/oder zur räumlichen Streuung des auf die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 projizierten Lichts 58 ausgelegt. Ein von der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 abgestrahltes und in eine äußere Umgebung des Projektionssystems ausgestrahltes Licht/Lichtsignal umfasst deshalb (zumindest) ein emittiertes Licht 60 (mit einer von der mindestens einen Ausgangswellenlänge λ0 abweichenden Emissionswellenlänge λ1) und/oder ein räumlich gestreutes Licht 62 mit der mindestens einen Ausgangswellenlänge λ0. Damit ist sichergestellt, dass das in die äußere Umgebung des Projektionssystems ausgestrahlte Licht/Lichtsignal für einen Betrachter angenehm wirkt.
  • In dem Beispiel der 2 weist die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 mindestens einen Leuchtstoff/Farbstoff auf. Beispielsweise kann der mindestens eine Leuchtstoff auf einer als Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 verwendeten Projektionsfläche abgeschieden oder in einen als Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 verwendeten Körper eingebracht sein. Ds von der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 abgestrahltes und in eine äußere Umgebung des Projektionssystems ausgestrahltes Licht/Lichtsignal umfasst somit (zumindest) das von dem mindestens einen Leuchtstoff emittierte Licht 60 (mit einer von der mindestens einen Ausgangswellenlänge λ0 abweichenden Emissionswellenlänge λ1 des mindestens einen Leuchtstoffs) und/oder das von dem mindestens einen Leuchtstoff räumlich gestreute Licht 62 mit der mindestens einen Ausgangswellenlänge λ0. Alternativ kann die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 jedoch auch ohne einen Leuchtstoff/Farbstoff zur „Mischung“, insbesondere zur „Weißmischung“ von mehreren Ausgangswellenlängen λ0 ausgelegt sein.
  • Das auf die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 projizierte Licht 58 kann monochromatisches Licht 58 oder polychromatisches Licht 58 sein. Vorteilhaft ist häufig Licht 58 mit mindestens einer Ausgangswellenlänge λ0 im blauen Spektralbereich. Eine Vielzahl von für die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 verwendbaren Leuchtstoffen ist in diesem Fall zum Absorbieren der mindestens einen Ausgangswellenlänge λ0 geeignet. Die durch das Absorbieren der mindestens einen Ausgangswellenlänge λ0 angeregten Leuchtstoffe emittieren häufig Licht 60 mit mindestens einer Emissionswellenlänge λ1 im gelben Spektralbereich, so dass eine Überlagerung des von dem mindestens einen Leuchtstoff emittierten Lichts 60 mit der mindestens einen Emissionswellenlänge λ1 und des räumlich gestreuten Lichts 62 mit der mindestens einen Ausgangswellenlänge λ0 ein weißes Licht erzeugt, welches für einen Betrachter angenehm wirkt. Eine Nutzbarkeit des Projektionssystems ist jedoch nicht auf ein bestimmtes Spektrum der mindestens einen Ausgangswellenlänge λ0 oder der mindestens einen Emissionswellenlänge λ1 beschränkt.
  • Der mindestens eine auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 abgeschiedene Leuchtstoff/Farbstoff kann z.B. Phosphor sein. Phosphor absorbiert gut Ausgangswellenlängen λ0 um 450 nm und emittiert Emissionswellenlängen λ1 um etwa 570 nm. Phosphor eignet sich deshalb vorteilhaft zur Erzeugung von weißem Licht. Außerdem eignet sich Phosphor auch zur räumlichen/diffusen Lichtstreuung. Des Weiteren ist Phosphor ein vergleichsweise kostengünstiger Leuchtstoff. Wie unten genauer erläutert wird, kann das hier beschriebene Projektionssystem auch nach einem lokalen Ausbleichen des mindestens einen Leuchtstoffs/Farbstoffs unter Einhaltung einer guten Lichtsignalqualität und eines hohen Sicherheitsstandards weiterbetrieben werden. Deshalb kann das auf die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 projizierte Licht 58 selbst bei einer Verwendung von Phosphor als dem mindestens einen Leuchtstoff eine vergleichsweise hohe Intensität/Ausgangsintensität (z.B. eine Leistung von über 50 W) haben. Anstelle und als Ergänzung zu Phosphor kann jedoch auch eine Vielzahl von anderen Leuchtstoffen/Farbstoffen für das Projektionssystem verwendet werden.
  • Allerdings kann es beim Abscheiden/Einbringen des mindestens einen Leuchtstoffs auf/in der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 vorkommen, dass der mindestens eine Leuchtstoff versehentlich nicht oder nur unzureichend auf/in mindestens einem als Defektbereich bezeichenbaren Teilbereich der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 abgeschieden/eingebracht wird. Außerdem kann der mindestens eine Leuchtstoff an/in mindestens einem (weiteren) Defektbereich aufgrund von Alterungseffekten und/oder zu hohen Leistungen des auf die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 projizierten Lichts 58 ausgebleicht werden. Der mindestens eine Defektbereich wird auch häufig als ein „Loch“ an/in der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 bezeichnet.
  • Bei allen hier beschriebenen Defekten besteht das Risiko, dass ein auf den jeweiligen Defektbereich projiziertes Licht 58 diesen (nahezu) ohne eine Wechselwirkung mit dem mindestens einen Leuchtstoff passiert/transmittiert und deshalb als gerichtetes kohärentes Licht 66 in die äußere Umgebung des Projektionssystems abgestrahlt wird. Das aufgrund des mindestens einen Defektbereichs in der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 auftretende gerichtete kohärente Licht 66 wird häufig auch als parasitäre Strahlung bezeichnet. Ein Auftreten der parasitären Strahlung in dem in die äußere Umgebung des Projektionssystems abgestrahlten Licht/Lichtsignal verschlechtert häufig dessen Attraktivität für einen Betrachter. Außerdem kann ein Auftreffen der parasitären Strahlung auf einem Auge des Betrachters für diesen unangenehm sein. Insbesondere können, sofern das auf die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 projizierte Licht 58 eine zum Anregen von photochemischen Prozessen im Gewebe des menschlichen Auges ausreichende Intensität/Ausgangsintensität hat, parasitäre Strahlungen eine Augensicherheit des Betrachters gefährden. Wie nachfolgend jedoch erläutert wird, ist bei dem Projektionssystem der 2 sichergestellt, dass alle oben genannten Defekte (nahezu) sofort erkennbar sind und während des späteren Betriebs des Projektionssystems das Auftreten von parasitären Strahlungen verlässlich verhindert ist.
  • Das Projektionssystem der 2 weist dazu auch ein Hologramm 64 auf, welches derart angeordnet ist, dass das (mindestens einmalig durch die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 transmittierte) räumlich ungestreute Licht 66 mit der mindestens einen Ausgangswellenlänge λ0, wie es z.B. aufgrund der oben beschriebenen Defekte als parasitäre Strahlung auftritt, auf das Hologramm 64 trifft. Mittels des Hologramms 64 ist/wird das räumlich ungestreute Licht 66 ablenkbar/abgelenkt. Demgegenüber können das von dem mindestens einen Leuchtstoff emittierte Licht 60 (mit einer von der mindestens einen Ausgangswellenlänge λ0 abweichenden Emissionswellenlänge λ1 des mindestens einen Leuchtstoffs) und/oder das von dem mindestens einen Leuchtstoff räumlich gestreute Licht 62 (mit der mindestens einen Ausgangswellenlänge λ0) das Hologramm 64 (nahezu) unabgelenkt passieren. Das Hologramm 64 bietet somit die Möglichkeit eines Herausfilterns des räumlich ungestreuten Lichts 66 mit der mindestens einen Ausgangswellenlänge λ0.
  • Unter dem Hologramm 64 (HOE-holographisches optisches Element) kann ein zum Ablenken der mindestens einen Ausgangswellenlänge λ0 (spektral-spezifisch) ausgelegtes optisches Element verstanden werden. Beispielsweise kann ein Hologrammtyp in dem Projektionssystem eingesetzt sein, welcher nur Licht im blauen Spektralbereich ablenkt. Damit kann das Hologramm 64 so ausgelegt sein, dass die mindestens eine Emissionswellenlänge λ1, welche z.B. im gelben Spektralbereich liegt, das Hologramm 64 (unabgelenkt/ungehindert) passiert. Neben einer derartigen Wellenlängen-Selektivität kann das Hologramm 64 auch eine gute Winkel-Selektivität haben, so dass, während das räumlich ungestreute Licht 66 mit (der mindestens einen Ausgangswellenlänge λ0) abgelenkt wird, das von dem mindestens einen Leuchtstoff räumlich gestreute Licht 62 (mit der mindestens einen Ausgangswellenlänge λ0) das Hologramm 64 (unabgelenkt/ungehindert) passiert. Für eine derartige Funktionalität des Hologramms 64 kann beispielsweise eine Kugelwellenumlenker-Funktion an dem Hologramm 64 realisiert sein, wobei ein Zentrum einer Kugelwelle in einer Optik der Abrastereinrichtung 52, wie beispielsweise dem mindestens einen Spiegel/Mikrospiegel 52, liegt. Ein Zentrum einer anderen Kugelwelle kann auf mindestens einer Detektionsfläche einer noch beschriebenen Lichtdetektionseinrichtung 68 liegen. Vorteilhafterweise ist das Hologramm 64 ein Volumenhologramm (z.B. Photopolymere), da dieser Hologrammtyp sich durch sehr gute Selektivität (Winkel-Selektivität und Wellenlängen-Selektivität) auszeichnen.
  • Vorzugsweise umfasst das Projektionssystem außerdem eine Lichtdetektionseinrichtung 68 mit mindestens einer Detektionsfläche, auf welcher das (mindestens einmalig durch die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 transmittierte) räumlich ungestreute Licht 66 mit der mindestens einen Ausgangswellenlänge λ0 mittels des Hologramms 64 ablenkbar ist. Als die Lichtdetektionseinrichtung 68 kann beispielsweise mindestens eine Photodiode eingesetzt sein. Die Ausbildbarkeit des Projektionssystems ist jedoch nicht auf einen bestimmten Typ von dessen Lichtdetektionseinrichtung 68 limitiert. Mittels der Lichtdetektionseinrichtung 68 ist ein Sensorsignal 70 bezüglich einer detektierten Intensität des auf der mindestens einen Detektionsfläche auftreffenden Lichts 66 bereitstellbar. Das Sensorsignal 70 oder ein (unter Berücksichtigung des Sensorsignals 70) abgeleitetes Signal 72 ist vorzugsweise an die Steuerung 56 ausgebbar.
  • Die Vorteile des Projektionssystems beschränken sich somit nicht nur auf ein Herausfiltern des räumlich ungestreuten Lichts 66 mit der mindestens einen Ausgangswellenlänge λ0, wodurch ein Abstrahlen von parasitärer Strahlung in die räumliche Umgebung des Projektionssystems verhindert ist. Zusätzlich zu dem Herausfiltern des räumlich ungestreuten Lichts 66 ermöglicht das vorteilhafte Zusammenwirken des Hologramms 64 und der Lichtdetektionseinrichtung 68 auch ein Erkennen eines Überschneidens des Lichtauftreffbereichs mit dem mindestens einen Defektbereich anhand der detektierten Intensität. Während eines (eindimensionalen oder zweidimensionalen) Abrasterns der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 mittels des Lichtauftreffbereichs kann somit erkannt werden, ob, wie häufig und bei welchem Lichtauftreffbereich (aus einem Wertebereich von möglichen Lagen des Lichtauftreffbereichs) das räumlich ungestreute Licht 66 von der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 abgestrahlt wird.
  • Anschließend kann die gewonnene Information gezielt zum Verhindern eines Projizierens einer hohen Lichtintensität auf den mindestens einen erkannten Defektbereich genutzt werden. Neben einem Erkennen eines Auftretens und einer Häufigkeit von Defektbereichen an der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 ist somit auch ein weiterer Betrieb des Projektionssystems möglich, bei welchem trotz des mindestens einen Defektbereichs ein für einen Betrachter attraktives Licht/Lichtsignal in die äußere Umgebung des Projektionssystems abgestrahlt wird und keine Gefährdung seiner Augensicherheit für den Betrachter zu befürchten ist. Das Verhindern eines Aussendens von parasitärer Strahlung mittels des Projektionssystems erfordert deshalb auch kein sofortiges „außer Betrieb nehmen“ des Projektionssystems. Stattdessen können bei der hier beschriebenen vorteilhaften Auslegung das Projektionssystem noch weiterhin bei gleichzeitiger Gewährleistung der gewünschten Augensicherheit für den Betrachter attraktive Lichter/Lichtsignale bewirken.
  • Vorzugsweise ist die Steuerung 56 dazu ausgelegt, unter Berücksichtigung des Sensorsignals 70 oder des abgeleiteten Signals 72 das Projektionssystem so zu betreiben, dass nur eine möglichst geringe Lichtintensität des Lichts 58 auf den mindestens einen erkannten Defektbereich fällt. Z.B. kann die Steuerung 56 dazu das Projektionssystem so betreiben, dass die Intensität/Ausgangsintensität des auf die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 projizierten Lichts 58 bei einem Überschneiden des Lichtauftreffbereichs mit dem mindestens einen erkannten Defektbereich reduziert wird und/oder der mindestens eine erkannte Defektbereich beim Abrastern der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 mittels des Lichtauftreffbereichs (im Vergleich mit dem Rest der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50) schneller überfahren/“übersprungen“ wird.
  • Beispielsweise legt die Steuerung 56 unter Berücksichtigung des Sensorsignals 70 oder des abgeleiteten Signals 72 mindestens eine Lage des Lichtauftreffbereichs auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 (aus dem Wertebereich von möglichen Lagen des Lichtauftreffbereichs auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50) als Problemlage fest. Vorzugsweise legt die Steuerung 56 immer die (aktuelle) Lage des Lichtauftreffbereichs mit einer gesteigerten detektierten Intensität als Problemlage fest. Anschließend betreibt die Steuerung 56 das Projektionssystem derart, dass die Intensität/Ausgangsintensität des auf die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 projizierten Lichts 58 an der mindestens einen festgelegten Problemlage reduziert (insbesondere auf Null gesetzt) wird und/oder die mindestens eine festgelegte Problemlage (im Vergleich mit dem Rest des Wertebereichs von möglichen Lagen des Lichtauftreffbereichs auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50) schneller überfahren/“übersprungen“ wird.
  • Beispielhaft umfasst das Projektionssystem der 2 eine Auswerteeinrichtung 74, welche dazu ausgelegt ist, anhand des Sensorsignals 70 zu erkennen, ob die detektierte Intensität einen vorgegebenen Normalwertebereich übersteigt, und gegebenenfalls ein entsprechendes Signal 72 an die Steuerung 56 bereitzustellen. In diesem Fall ist die Steuerung 56 vorzugsweise dazu ausgelegt, unter Berücksichtigung des Signals 72 die mindestens eine Lage des Lichtauftreffbereichs auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung (aus dem Wertebereich von möglichen Lagen) zu erkennen, für welche ein Übersteigen des vorgegebenen Normalwertebereichs durch die detektierte Intensität (von der Auswerteeinrichtung 74) mindestens einmalig festgestellt wurde, und die jeweilige Lage als die mindestens eine Problemlage festzulegen. Die Auswerteeinrichtung 74 kann eine von der Steuerung 56 getrennt ausgebildete Elektronik oder eine Untereinheit der Steuerung 56 sein.
  • In der Ausführungsform der 2 umfasst das Projektionssystem eine eigene Lichtquelle 76. Als mögliches Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 76 ein Laser 76. In einer möglichen Weiterbildung kann das Projektionssystem auch mehrere Lichtquellen 76, welche z.B. verschiedene Ausgangswellenlängen λ0 emittieren, haben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Ausbildbarkeit des Projektionssystems weder auf einen bestimmten Typ der mindestens einen Lichtquelle 76 noch auf dessen Ausstattung mit mindestens einer eigenen Lichtquelle 76 limitiert ist. Beispielsweise kann das Projektionssystem auch mit mindestens einer extern davon angeordneten Lichtemittiervorrichtung zusammenwirken.
  • Vorzugsweise kann die Steuerung 56 die mindestens eine Projektionssystem-eigene Lichtquelle 76 oder die mindestens eine externe Lichtemittiervorrichtung mittels eines Steuersignals 77 so ansteuern, dass die Intensität/Ausgangsintensität des Lichts 58 nahe an/bei einer erkannten/festgelegten Problemlage reduziert wird. Ebenso kann jedoch auch mindestens eine Lichtblockiervorrichtung, welche zwischen der mindestens einen Lichtquelle 76/der mindestens einen externen Lichtemittiervorrichtung und der Abrastereinrichtung 52 angeordnet ist, von der Steuerung 56 so ansteuerbar sein, dass das Licht 58 nahe an/bei einer erkannten/festgelegten Problemlage unterbrochen/blockiert wird. Als Alternative oder als Ergänzung kann auch die Abrastereinrichtung 52 mittels des Steuersignals 54 der Steuerung 56 so ansteuerbar sein, dass die mindestens eine erkannte/festgelegte Problemlage, bzw. mindestens eine Lage in deren Nähe, (im Vergleich mit dem Rest des Wertebereichs von möglichen Lagen des Lichtauftreffbereichs auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50) schneller überfahren/“übersprungen“ wird.
  • In der Ausführungsform der 2 umfasst das Projektionssystem noch eine Projektionslinse 78, mittels welcher das von dem Projektionssystem ausgestrahlte Licht 60 und 62 in die äußere Umgebung des Projektionssystems projizierbar ist. Zusätzlich zu den dargestellten optischen Komponenten kann das Projektionssystem der 2 noch weitere umfassen.
  • Lediglich beispielhaft ist das Hologramm 64 ein (räumlich) getrennt von der Projektionslinse 78 angeordnetes/ausgebildetes Transmissionshologramm 64. In Abwandlung zu der Ausführungsform der 2 kann das Transmissionshologramm 64 jedoch auch direkt auf die Projektionslinse 78 aufgebracht sein.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Projektionssystems.
  • Das in 3 schematisch dargestellte Projektionssystem weist als Hologramm 80 ein (räumlich getrennt von der Projektionslinse 78 angeordnetes/ausgebildetes) Reflexionshologramm 80 auf. Entsprechend ist die zusammenwirkende Lichtdetektionseinrichtung 68 so angeordnet, dass das räumlich ungestreute Licht 66 mittels des Hologramms 80 auf deren mindestens eine Detektionsfläche reflektiert wird. Bezüglich der weiteren Komponenten/Merkmale des Projektionssystems der 3 wird auf die vorausgehende Beschreibung verwiesen.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des Projektionssystems.
  • Im Gegensatz zu der vorausgehend beschriebenen Ausführungsform ist das Reflexionshologramm 82 bei dem Projektionssystem der 4 direkt auf die Projektionslinse 78 aufgebracht. Mittels eines direkten Aufbringens eines Reflexions- oder Transmissionshologramms auf die Projektionslinse 78 ist eine Reduzierung von dessen Bauraum- oder Platzbedarf möglich. Es ist ebenfalls möglich, ein Reflexions- oder Transmissionshologramm durch eine holographische Linse zu ersetzen. Diese kann zum Beispiel als ein Stack aus zwei Reflexions- oder Transmissionshologrammen ausgeführt sein, wodurch sich weitere Bauraumvorteile und eine gesteigerte Designfreiheit ergeben.
  • 5 zeigt eine schematische Ausführungsform einer vierten Ausführungsform des Projektionssystems.
  • Das in 5 schematisch dargestellte Projektionssystem umfasst ein Edge-Lit-Hologramm 84 als das Hologramm 84. Das Edge-Lit-Hologramm 84 kann die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 kontaktieren. Außerdem kann das auf die mindestens eine Detektionsfläche umgelenkte Licht 66 im Edge-Lit-Hologramm 84 direkt bis zu der an einem Rand des Edge-Lit-Hologramms 84 angeordneten Lichtdetektionseinrichtung 68 geleitet werden. Für die Lichtdetektionseinrichtung 68 kann somit auch ein 1-Pixel-Detektor oder ein Zeilen-Array eingesetzt sein. Die Ausstattung des Projektionssystems mit dem Edge-Lit-Hologramm 84 erleichtert deshalb deren Minimierung erheblich.
  • Alle oben beschriebenen Projektionssysteme können in einem Projektor/Laserprojektor eingesetzt werden. Ebenso können alle oben beschriebenen Projektionssysteme auch in einem Fahrzeuglicht/Scheinwerfer (Laserscheinwerfer) für ein Fahrzeug verwendet werden. Ein derartiger Scheinwerfer kann als sogenannter adaptiver Scheinwerfer eine Funktion unterschiedlicher Fahrzeuglichter, wie z.B. des Abblendlichts, Fernlichts, Nebellichts, des dynamischen Kurvenlichts, Autobahnlichts, Stadtlichts und/oder Schlechtwetterlichts, je nachdem, was (z. B. vom Fahrer) ausgewählt wird, erfüllen. Die Auswahl einer an dem Scheinwerfer vorliegenden Lichtverteilung kann auch situationsbedingt von einer Fahrzeugautomatik vorgenommen werden. Der Scheinwerfer ist deshalb auch als aktiver Scheinwerfer umschreibbar. Es wird nochmals darauf hingewiesen, dass ein derartiger Scheinwerfer nicht auf eine vordefinierte Lichtverteilung beschränkt ist, sondern eine beliebige Lichtverteilung in einer Fahrzeugumgebung ermöglicht. Mit solch einem Scheinwerfer ist es beispielsweise möglich, entgegenkommende oder vorausfahrende Fahrzeuge innerhalb eines eigenen Fernlichtkegels auszublenden, was auch als sogenanntes blendfreies Fernlicht umschreibbar ist.
  • Mögliche Gefahrenquellen können ebenso durch direkte Beleuchtung für den Fahrer hervorgehoben werden.
  • Bei allen oben beschriebenen Ausführungsformen kann eine Effizienz des Hologramms 64, 80 bis 84 durch dessen Materialparameter oder eine geeignete Belichtung bei der Hologrammaufnahme eingestellt werden. Die Effizienz kann so (gering) gewählt werden, dass bei einer intakten Leuchtstoff-Abscheidung auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung 50 der Anteil des auf die mindestens eine Detektionsfläche abgelenkten Lichts 66 so gering ist, dass die Lichtdetektionseinrichtung 68 keine/kaum eine Intensität detektiert, während im Fall eines Defekts die detektierte Intensität deutlich höher ist.
  • Es ist ebenfalls möglich, eine Effizienz in bestimmten Regionen des Hologramms 64, 80 bis 84 (z.B. Pixel am Rand) höher zu wählen, so dass die Lichtdetektionseinrichtung 68 bereits bei einem Defekt-freien Betrieb des Projektionssystems eine Intensität misst. Somit kann als Zusatzfunktion auch eine Kalibrierung oder eine Justage des Projektionssystems durch das auf die mindestens eine Detektionsfläche umgelenkte Licht 66 vorgenommen werden. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die Volumenhologramme pixelweise zu schreiben. Bei einem derartigen Herstellungsverfahren kann jedes Pixel des Hologramms 64, 80 bis 84 seine eigene optische Funktion bekommen. Die Winkel können für jeden Pixel genau angepasst werden. Hierbei wäre auch eine Kombination mit einem Zeilen- oder Matrix-Array für die Lichtdetektionseinrichtung 68 (anstelle eines Ein-Pixel-Detektors) denkbar. Damit ist es auch möglich, mittels einer derartigen Auslegung des Hologramms 64, 80 bis 84 zu detektieren, an welcher Stelle der mindestens eine Defektbereich liegt, und anschließend mindestens eine der oben beschriebenen Möglichkeiten zum Abschwächen/Verhindern einer Beleuchtung des mindestens einen detektierten Defektbereichs auszuführen.
  • 6A und 6B zeigen Koordinatensysteme zum Erläutern einer Winkel- und Wellenlängenselektivität von für das Projektionssystem verwendbaren Volumenhologrammen. Abszissen der Koordinatensysteme 6A und 6B geben einen Einfallswinkel Φ von Licht mit der Ausgangswellenlänge λ0 (in Grad) oder eine Differenz zwischen einer Wellenlänge von Licht und Ausgangswellenlänge λ0 mit einem Einfallswinkel Φ = 0 (in Nanometer) an. Eine Beugungseffizienz e ist mittels der Ordinaten der Koordinatensysteme 6A und 6B wiedergegeben.
  • Wie anhand von 6A und 6B erkennbar ist, wird nur Licht innerhalb eines definierten Winkel- und Wellenlängenbereichs an dem Volumenhologramm zur gewünschten Zielfunktion gebeugt. Für das Licht außerhalb des definierten Bereichs ist die holographische Schicht transparent. Eine Breite dieser Bereiche wird durch eine Dicke und eine materialspezifische Brechungsindexmodulation eines holographischen Materials vorgegeben.
  • Trotz der Möglichkeit zur zuverlässigen Detektion von Defekten ist aufgrund der Wellenlängen- und Winkelsensitivität der Volumenhologramme damit gewährleistet, dass die Volumenhologramme nur eine vernachlässigbare/gering Abschwächung des von dem Projektionssystem abgestrahlten Lichts/Lichtsignals bewirken.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013021688 A1 [0002]

Claims (11)

  1. Projektionssystem für einen Projektor und/oder ein Fahrzeuglicht mit: einer Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung (50); und einer Abrastereinrichtung (52), welche mittels einer Projektionssystem-eigenen oder externen Steuerung (56) so ansteuerbar ist, dass ein in dem Projektionssystem erzeugtes oder in das Projektionssystem einfallendes Licht (58) mit mindestens einer Ausgangswellenlänge (λ0) auf die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung (50) projizierbar ist, wobei ein Lichtauftreffbereich des projizierten Lichts (58) auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung (50) mittels der angesteuerten Abrastereinrichtung (52) verschiebbar ist; und wobei die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung (50) zur Konversion und/oder zur räumlichen Streuung des auf die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung (50) projizierten Lichts (58) so ausgelegt ist, dass ein in eine äußere Umgebung des Projektionssystems ausgestrahltes Licht (60, 62) ein emittiertes Licht (60) und/oder ein räumlich gestreutes Licht (62) mit der mindestens einen Ausgangswellenlänge (λ0) umfasst; gekennzeichnet durch ein Hologramm (64, 80 bis 84), auf welches ein mindestens einmalig durch die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung (50) transmittiertes räumlich ungestreutes Licht (66) mit der mindestens einen Ausgangswellenlänge (λ0) trifft, und mittels welchem das räumlich ungestreute Licht (66) ablenkbar ist.
  2. Projektionssystem nach Anspruch 1, wobei das Projektionssystem eine Lichtdetektionseinrichtung (68) mit mindestens einer Detektionsfläche umfasst, auf welche das durch die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung (50) transmittierte räumlich ungestreute Licht (66) mit der mindestens einen Ausgangswellenlänge (λ0) mittels des Hologramms (64, 80 bis 84) ablenkbar ist, und wobei ein Sensorsignal (70) bezüglich einer mittels der Lichtdetektionseinrichtung (68) detektierten Intensität des auf der mindestens einen Detektionsfläche auftreffenden Lichts (66) oder ein abgeleitetes Signal (72) an die Steuerung (56) ausgebbar ist.
  3. Projektionssystem nach Anspruch 2, wobei die Projektionssystems-eigene oder externe Steuerung (56) dazu ausgelegt ist, unter Berücksichtigung des Sensorsignals (70) oder des abgeleiteten Signals(72) mindestens eine Lage des Lichtauftreffbereichs auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung (50) aus einem Wertebereich von möglichen Lagen des Lichtauftreffbereichs auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung (50) als Problemlage festzulegen und anschließend das Projektionssystem derart zu betreiben, dass eine Intensität des auf die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung (50) projizierten Lichts (58) an der mindestens einen festgelegten Problemlage reduziert wird und/oder die mindestens eine festgelegte Problemlage im Vergleich mit einem Rest des Wertebereichs von möglichen Lagen des Lichtauftreffbereichs auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung (50) schneller überfahren wird.
  4. Projektionssystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Projektionssystem eine Auswerteeinrichtung (74) umfasst, welche dazu ausgelegt ist, anhand des Sensorsignals (70) zu erkennen, wann die detektierte Intensität einen vorgegebenen Normalwertebereich übersteigt, und gegebenenfalls ein entsprechendes abgeleitetes Signal (72) an die Projektionssystems-eigene oder externe Steuerung (56) bereitzustellen.
  5. Projektionssystem nach Anspruch 4, wobei die Projektionssystems-eigene oder externe Steuerung (56) dazu ausgelegt ist, unter Berücksichtigung des abgeleiteten Signals (72) zu erkennen, ob bei mindestens einer Lage des Lichtauftreffbereichs auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung (50) aus dem Wertebereich von möglichen Lagen ein Übersteigen des vorgegebenen Normalwertebereichs durch die detektierte Intensität mindestens einmalig festgestellt wurde, und gegebenenfalls die mindestens eine jeweilige Lage als zu Problemlage festzulegen, und anschließend das Projektionssystem derart zu betreiben, dass eine Intensität des auf die Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung (50) projizierten Lichts (58) an der mindestens einen festgelegten Problemlage reduziert wird und/oder die mindestens eine festgelegte Problemlage im Vergleich mit dem Rest des Wertebereichs von möglichen Lagen des Lichtauftreffbereichs auf der Lichtstreu- und/oder Konvertiereinrichtung (50) schneller überfahren wird.
  6. Projektionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Projektionssystem ein Transmissionshologramm (64) als das Hologramm (64) umfasst.
  7. Projektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Projektionssystem ein Reflexionshologramm (80, 82) als das Hologramm (80, 82) umfasst.
  8. Projektionssystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Transmissionshologramm oder das Reflexionshologramm (82) direkt auf eine Projektionslinse (78) aufgebracht ist, mittels welcher das von dem Projektionssystem ausgestrahlte Licht (60, 62) in die äußere Umgebung des Projektionssystems projizierbar ist.
  9. Projektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Projektionssystem ein Edge-Lit-Hologramm (84) als das Hologramm (4) umfasst.
  10. Projektor mit einem Projektionssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  11. Fahrzeuglicht für ein Fahrzeug mit einem Projektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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