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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Projizieren eines Lichtmusters, welche eine Lichtrückführung aufweisen.
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Stand der Technik
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Vorrichtungen zum Projizieren von Bildern können beispielsweise als Projektoren, z.B. als Beamer, oder für adaptive Scheinwerfersysteme verwendet werden. In beiden Fällen soll gezielt und nach Bedarf anpassbar Licht in bestimmte Richtungen bzw. Raumwinkel ausgesendet werden und in andere Richtungen bzw. Raumwinkel nicht ausgesendet werden. Üblicherweise liegt eine begrenzte Lichtmenge, das heißt ein klar definierter Lichtstrom vor, der optimal ausgenutzt werden soll. Soll beispielsweise bei einer Kurvenfahrt eines Fahrzeugs mit einem adaptiven Kurvenlicht eine Kurve besonders gut ausgeleuchtet werden, so soll der zur Verfügung stehende Lichtstrom besonders effizient auf die Kurve gerichtet werden.
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Eine häufig verwendete Technik zum gezielten Ablenken von Licht, das heißt zum Projizieren eines Lichtmusters, ist beispielsweise die DLP-Technik (Englisch „Digital Light Processing“). In dem DLP-Verfahren wird Licht auf ein Array von Mikrospiegeln gelenkt welche individuell steuerbar sind, das Licht in einer ersten Stellung zu einem gewünschten Bildort zu lenken, wodurch ein helles Pixel an dem Bildort entsteht und Licht in einer zweiten Stellung z.B. an einen Lichtabsorber zu lenken, wodurch ein dunkles Pixel an dem Bildort entsteht. Durch die Gesamtheit der zu dem Bildort reflektierten Lichtstrahlen ergibt sich das zu projizierende Lichtmuster aus den hellen und den dunklen Pixeln. Eine Lampeneinheit und eine Display-Vorrichtung eines Projektionssystems sind beispielsweise in der
US 2005/0185408 A1 beschrieben.
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DLP-Projektoren können beispielsweise in Fahrzeugscheinwerfern eingesetzt werden, sodass diese gemäß sogenannten Verschiebungsmustern Licht aussenden, das heißt Licht zum Projizieren von Lichtmustern aussenden, welche der jeweiligen Fahrsituation angepasst sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass Kurven entsprechend ihres Kurvenradius ausgeleuchtet werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung offenbart eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
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Demgemäß ist eine Vorrichtung zum Projizieren eines Lichtmusters mit einer Bereitstellungseinrichtung, einer Leitungseinrichtung, einer Lichtrückführungseinrichtung und einem Spiegelarray mit einer Anzahl von Einzelspiegeln vorgesehen. Die Bereitstellungseinrichtung ist zum Bereitstellen eines Lichtstrahls ausgelegt, welcher auf das Spiegelarray geleitet ist bzw. wird. Die Einzelspiegel des Spiegelarrays sind jeweils dazu ausgelegt, gemäß dem zu projizierenden Bild in einer jeweiligen ersten Stellung erste Anteile auf das Spiegelarray einfallenden Lichts zu der Leitungseinrichtung hin zu reflektieren. Die Einzelspiegel sind außerdem jeweils dazu ausgelegt, in einer jeweiligen zweiten Stellung zweite Anteile des auf das Spiegelarray einfallenden Lichts zu der Lichtrückführungseinrichtung hin zu reflektieren. Die Leitungseinrichtung ist dazu ausgelegt, die zu der Leitungseinrichtung hin reflektierten ersten Anteile zum Projizieren des zu projizierenden Lichtmusters zu leiten, insbesondere aus der Vorrichtung auszukoppeln. Die Lichtrückführungseinrichtung ist dazu ausgelegt, die auf die Lichtrückführungseinrichtung hin reflektierten zweiten Anteile zurück auf das Spiegelarray zu führen, insbesondere parallel zu dem durch die Bereitstellungseinrichtung bereitgestellten Lichtstrahlen zu führen. Unter dem auf das Spiegelarray einfallenden Licht ist somit insbesondere die Summe des bereitgestellten Lichtstrahls und der rückgeführten zweiten Anteile zu verstehen.
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Weiterhin ist ein Verfahren vorgesehen mit den Schritten: Bereitstellen eines Lichtstrahls; Leiten des bereitgestellten Lichtstrahls auf ein Spiegelarray mit einer Anzahl von Einzelspiegeln; Reflektieren, durch die Einzelspiegel, von ersten Anteilen auf das Spiegelarray einfallenden Lichts gemäß dem zu projizierenden Bild hin zu einer Leitungseinrichtung; Reflektieren von zweiten Anteilen des auf das Spiegelarray einfallenden Lichts gemäß dem zu projizierenden Bild in einer jeweiligen zweiten Stellung der Einzelspiegel hin zu einer Lichtrückführungseinrichtung; Leiten, durch die Leitungseinrichtung, der hin zu der Leitungseinrichtung reflektierten ersten Anteile zum Projizieren des zu projizierenden Lichtmusters; und Rückführen der zu der Lichtrückführungseinrichtung hin reflektierten zweiten Anteile zurück auf das Spiegelarray, insbesondere parallel zu dem bereitgestellten Lichtstrahl.
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Vorteile der Erfindung
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, nicht benötigtes Licht in einer nach dem DLP-Prinzip funktionierenden Vorrichtung zum Projizieren eines Lichtmusters wieder dem ursprünglichen Lichtstrom zuzuführen. Auf diese Weise wird der ursprünglich, insbesondere durch eine Lichtquelle, bereitgestellte Lichtstrom besonders effizient ausgenutzt, da auch aktuell nicht zum Projizieren verwendete Anteile des Lichtstroms wieder auf das Spiegelarray gelenkt werden, so dass sie erneut zum Projizieren des Lichtmusters zur Verfügung stehen.
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Durch das Zurückführen der punktuell nicht zum Projizieren benötigten Lichtanteile in den ursprünglich bereitgestellten Lichtstrom kann eine vorzuhaltende Leistung für die Erzeugung des Lichtstroms reduziert werden. Dadurch kann eine Energieeffizienz z.B. eines DLP-basierten Scheinwerfersystems erhöht werden. Besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Verschiebungslicht, einem Fahrbahnmarkierungslicht oder einem sonstigen Markierungslicht eingesetzt oder als ein solches ausgebildet werden. Die Erfindung stellt somit auch ein Fahrzeug mit mindestens einer erfindungsgemäßen Vorrichtung als Fahrzeugscheinwerfer bereit.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Lichtrückführungseinrichtung eine erste Reflektoreinrichtung, welche zwischen der Bereitstellungseinrichtung und dem Spiegelarray angeordnet ist und welche dazu ausgelegt ist, den Lichtstrahl von der Bereitstellungseinrichtung zu dem Spiegelarray überwiegend durchzulassen, d.h. zu transmittieren.
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Wo hier, im Vorangehenden und im Folgenden von einer Reflexion oder einer Transmission gesprochen wird, soll dabei stets verstanden werden, dass eine vollkommene Reflexion oder Transmission nicht erreichbar ist. Unter einer Reflexion oder einer Transmission soll somit, wenn nichts anderes explizit angegeben ist, jegliche nennenswerte Reflexion bzw. Transmission verstanden werden, insbesondere aber eine Reflexion bzw. Transmission von mindestens 50 %, vorzugsweise mindestens 75 %, bevorzugt mindestens 90 %, besonders bevorzugt mindestens 95 %, noch weiter bevorzugt mindestens 98 %, ganz besonders bevorzugt mehr als 99 %.
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Die erste Reflektoreinrichtung kann vorteilhaft dazu verwendet werden, parallel zu dem bereitgestellten Lichtstrahl angeordnete Lichtstrahlen passieren zu lassen und andere Lichtstrahlen, beispielsweise antiparallele Lichtstrahlen, zu reflektieren oder zu blockieren. Die Vorrichtung kann außerdem eine zweite Reflektoreinrichtung aufweisen, welche derart angeordnet und ausgebildet ist, dass die zweiten Anteile des auf das Spiegelarray einfallenden Lichts durch die Einzelspiegel auf die zweite Reflektoreinrichtung hin reflektiert werden. Sowohl die erste als auch die zweite Reflektoreinrichtung können relativ zu dem Spiegelarray drehfest angeordnet sein. Somit kann, insbesondere durch Zusammenwirken der ersten und der zweiten Reflektoreinrichtung, vorteilhaft der aktuell nicht zum Projizieren des zu projizierenden Lichtmusters verwendete Prozentsatz des bereitgestellten Lichtstrahls, das heißt die zweiten Anteile, zur weiteren Verwendung erneut auf das Spiegelarray zurückgeführt werden. Unter einer Reflektoreinrichtung, aber auch unter einem Spiegel, ist jegliche Einrichtung oder Anordnung zu verstehen, welche zum Reflektieren eines Lichtstrahls geeignet ist, beispielsweise spiegelnde Metall- oder Glasflächen, DBR-(„Distributed Bragg“)-Reflektoren, Spiegelarrays usw. Als Spiegel und als Reflektoreinrichtung bezeichnete Elemente können gleich oder verschieden voneinander ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die zweite Reflektoreinrichtung derart ausgebildet und angeordnet, dass die zu der Lichtrückführungseinrichtung hin reflektierten zweiten Anteile frontal auf die, insbesondere drehfest relativ zu dem Spiegelarray angeordnete, zweite Reflektoreinrichtung auftreffen. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass die zweiten Anteile senkrecht auf eine spiegelnde Ebene der zweiten Reflektorfläche auftreffen. Dadurch kann erzielt werden, dass die zweiten Anteile in einem Winkel von 180° reflektiert werden, d.h. eine Rückreflexion erfahren. Das bedeutet, dass die zweiten Anteile zurück auf das Spiegelarray hin reflektiert werden. Die so wiederum durch die zweite Reflektoreinrichtung reflektierten zweiten Anteile treffen somit unter dem gleichen Winkel auf die jeweiligen Einzelspiegel auf, durch welche sie reflektiert wurden und werden somit antiparallel zu dem bereitgestellten Lichtstrahl von dem Spiegelarray weg reflektiert.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die erste Reflektoreinrichtung derart ausgebildet, dass sie aus der Richtung des Spiegelarrays auf die erste Reflektoreinrichtung auftreffende Lichtstrahlen, d.h. die zweiten Anteile, um 180° reflektiert und diese somit parallel zu dem bereitgestellten Lichtstrahl zu dem Spiegelarray hin reflektiert. Auf diese Weise ist eine besonders einfache Lichtrückführungseinrichtung bereitstellbar, welche die Justage von lediglich zwei Reflektoreinrichtungen, zum Beispiel Spiegeln, im Strahlengang erfordert und somit besonders leicht einrichtbar, kalibrierbar und wartbar ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die erste Reflektoreinrichtung als ein Strahlkombinierer ausgebildet, welcher den von der Bereitstellungseinrichtung, aus einer ersten Richtung, auf den Strahlkombinierer fallenden bereitgestellten Lichtstrahl transmittiert, beispielsweise wie oben näher beschrieben. Die zweite Reflektoreinrichtung kann dazu ausgelegt und angeordnet sein, die zu der Lichtrückführungseinrichtung reflektierten zweiten Anteile auf die als Strahlkombinierer ausgebildete erste Reflektoreinrichtung hin zu reflektieren. Die als Strahlkombinierer ausgebildete erste Reflektoreinrichtung kann so angeordnet sein, dass die von der zweiten Reflektoreinrichtung auf die erste Reflektoreinrichtung reflektierten Lichtstrahlen in einem Winkel von 90° zu der ersten Richtung auf eine zweite Oberfläche des Strahlkombinierers auftreffen und dadurch parallel zu dem bereitgestellten, transmittierten Lichtstrahl zu dem Spiegelarray hin reflektiert werden. Auf diese Weise können Lichtverluste weiter vermindert werden, beispielsweise solche durch wiederholtes Reflektieren an dem Spiegelarray. Der Strahlkombinierer kann dazu ausgelegt sein, die auf den Strahlkombinierer reflektierten zweiten Anteile mit dem bereitgestellten Lichtstrahl zu kombinieren.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist zwischen dem Spiegelarray und der zweiten Reflektoreinrichtung und/oder zwischen der zweiten Reflektoreinrichtung und der ersten Reflektoreinrichtung mindestens ein Polarisationsverschieber (Englisch: „polarisation shifter“), beispielsweise ein Lambda-Halbe-Plättchen, angeordnet. Der Polarisationsverschieber kann auch als ein Polarisationsfilter ausgebildet sein. Der Polarisationsverschieber ist dazu ausgebildet, eine Polarisation der auf ihn auftreffenden, bzw. ihn durchquerenden, Lichtstrahlen, d.h. der zweiten Anteile, zu verschieben. Somit können Lichtverluste z.B. an der als Strahlkombinierer ausgebildeten ersten Reflektoreinrichtung verringert werden, da für polarisiertes Licht übliche Strahlkombinierer effizienter sind.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Lichtrückführungseinrichtung eine Einkoppeleinrichtung und eine Auskoppeleinrichtung auf, welche durch eine Glasfaserleitung verbunden sind, wobei die Einkoppeleinrichtung dazu ausgelegt und angeordnet ist, die zu der Lichtrückführungseinrichtung hin reflektierten zweiten Anteile in die Glasfaserleitung einzukoppeln und wobei die Auskoppeleinrichtung dazu angeordnet und ausgelegt ist, die zweiten Anteile aus der Glasfaserleitung auszukoppeln und in den durch die Bereitstellungseinrichtung bereitgestellten Lichtstrahl wieder einzukoppeln.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung stellt die Bereitstellungseinrichtung den Lichtstrahl in einer Glasfaserleitung bereit, welche durch die Auskoppeleinrichtung mit der Glasfaserleitung der Lichtrückführungseinrichtung zusammengeführt wird. Somit können die zweiten Anteile besonders effizient mit dem ursprünglich bereitgestellten Lichtstrahl erneut zusammengeführt werden, was die Lichtausbeute insgesamt weiter erhöhen kann. Mit anderen Worten können Lichtverluste minimiert, weiter reduziert oder gelindert werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung als ein Scheinwerfer, insbesondere ein Fahrzeugscheinwerfer, d.h. ein Schweinwerfer in einem oder zur Montage in einem Fahrzeug, ausgebildet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung um Projizieren eines Lichtmusters gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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5 ein schematisches Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Nummerierung von Verfahrensschritten dient der Übersichtlichkeit und soll insbesondere nicht, sofern nichts anderes angegeben ist, eine bestimmte zeitliche Reihenfolge implizieren. Insbesondere können auch mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig durchgeführt werden.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung 10 zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die Vorrichtung 10 umfasst ein Spiegelarray 18 mit einer Anzahl von Einzelspiegeln 20. Die Vorrichtung 10 weist außerdem eine Bereitstellungseinrichtung 12 auf, welche zum Bereitstellen eines Lichtstrahls 50 ausgelegt ist, welcher auf das Spiegelarray 18 geleitet ist. Das Leiten des Lichtstrahls 50 kann beispielsweise durch die Bereitstellungseinrichtung 12, in einem freien und/oder einem evakuierten Raum und/oder unter Verwendung zusätzlicher optischer Elemente erfolgen. Die Bereitstellungseinrichtung kann Glasfaserleitungen, optische Elemente wie Linsen und Blenden oder ähnliches aufweisen oder daraus bestehen.
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Die Vorrichtung 10 weist weiterhin eine Leitungseinrichtung 14 und eine Lichtrückführungseinrichtung 16 auf. Die Einzelspiegel 20 des Spiegelarrays 18 sind jeweils dazu ausgelegt, gemäß dem zu projizierenden Lichtmuster in einer jeweiligen ersten Stellung erste Anteile 51 auf das Spiegelarray 18 einfallenden Lichts 50, 52 in Richtung der Leitungseinrichtung 14 zu reflektieren. Die Einzelspiegel 20 sind weiterhin dazu ausgelegt, in einer jeweiligen zweiten Stellung zweite Anteile 52 des auf das Spiegelarray 18 einfallenden Lichts 50, 52 zu der Leitungseinrichtung 14 zu reflektieren. Das Spiegelarray 18 kann insbesondere als ein Mikrospiegelarray ausgebildet sein, wobei die Einzelspiegel 20 als Mikrospiegel ausgebildet sind.
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Die Vorrichtung 10 kann dazu eine Steuereinrichtung aufweisen, welche dazu ausgelegt ist, gemäß dem zu projizierenden Lichtmuster die Mikrospiegel 20 des Spiegelarrays 18 anzusteuern, die erste und die zweite Stellung, je nach dem aktuell zu projizierenden Lichtmuster, einzunehmen. Mit anderen Worten sind die Einzelspiegel 20 dazu ausgelegt, zumindest zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung umzuschalten. Das Spiegelarray kann auch eine Schnittstelle aufweisen, um von einer externen Steuervorrichtung Steuersignale zu erhalten, gemäß welchen die Einzelspiegel 20 zum Projizieren des zu projizierenden Lichtmusters angesteuert werden.
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Die Leitungseinrichtung 14 ist dazu ausgelegt, die ersten Anteile 51 zum Projizieren des zu projizierenden Lichtmusters zu leiten, beispielsweise aus der Vorrichtung 10 auszukoppeln. Die Leitungseinrichtung kann dazu beispielsweise Glasfasern, Linsen, Blenden und/oder andere optische Elemente umfassen oder daraus bestehen. Die Lichtrückführungseinrichtung 16 ist dazu ausgelegt, die zweiten Anteile 52 des auf das Spiegelarray 18 einfallenden Lichts 50, 52 zurück auf das Spiegelarray 18 zu führen, insbesondere parallel zu dem bereitgestellten Lichtstrahl 50.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 110 zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die Vorrichtung 110 ist eine Variante der Vorrichtung 10 und ist gemäß allen in Bezug auf die Vorrichtung 10 beschriebenen Weiterbildungen modifizierbar. Die Vorrichtung 110 umfasst eine Leitungseinrichtung 14 (nicht dargestellt), wie im Voranstehenden beschrieben. Die Vorrichtung 110 weist als Bereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen eines Lichtstrahls 50 eine Lichtquelle 112 auf, z.B. für weißes oder monochromes, insbesondere blaues Licht. Die Lichtquelle 112 und ein Mikrospiegelarray 118 mit einer Anzahl von Mikrospiegeln 20 ist als eine einseitig durchlässige erste Reflektoreinrichtung 122 ausgebildet, beispielsweise als ein einseitig durchlässiger Spiegel. Beispielsweise kann ein dichroitischer Spiegel verwendet werden. Die erste Reflektoreinrichtung 122 transmittiert den bereitgestellten Lichtstrahl 50 von der Lichtquelle 112 zu dem Mikrospiegelarray 118, reflektiert aber antiparallel einfallende Lichtstrahlenanteile.
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Die Vorrichtung 110 weist außerdem eine zweite Reflektoreinrichtung 124 auf, welche dazu ausgebildet ist, wie in Bezug auf die Vorrichtung 10 beschrieben, die zweiten Anteile 52 des Lichtstrahls 50, welche durch die Mikrospiegel 20 in der jeweiligen zweiten Stellung hin zu der zweiten Reflektoreinrichtung 124 reflektiert werden, zurück auf die jeweiligen Mikrospiegel 120 zu reflektieren. Da die Lichtgeschwindigkeit erheblich größer ist als übliche Drehgeschwindigkeiten der Mikrospiegel 120, sind die Mikrospiegel 120, wenn die zweiten Anteile von der zweiten Reflektoreinrichtung 124 zurück auf die Mikrospiegel 120 reflektiert werden, im Wesentlichen noch in der zweiten Stellung, so dass die zweiten Anteile durch die Mikrospiegel 120 wiederum zurück in Richtung der Lichtquelle 112 und der ersten Reflektoreinrichtung 122 reflektiert werden. An der ersten Reflektoreinrichtung 122 werden die zweiten Anteile erneut in Richtung auf das Mikrospiegelarray 118 hin reflektiert und somit parallel zu dem ursprünglich bereitgestellten Lichtstrahl 50 angeordnet, so dass sie wieder für die DLP-Projektion zur Verfügung stehen. Die erste und die zweite Reflektoreinrichtung 122, 124 zusammen bilden somit eine Lichtrückführungseinrichtung 116 der Vorrichtung 110, mittels welcher die zweiten Anteile 52 des auf das Mikrospiegelarray 118 einfallenden Lichts 50, 52 zurück auf das Mikrospiegelarray 18 geführt werden können.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 210 zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die Vorrichtung 210 kann als eine Variante der Vorrichtung 10, insbesondere als eine Variante der Vorrichtung 110 betrachtet werden. Die Vorrichtung 110 umfasst eine Leitungseinrichtung 14 (nicht dargestellt), wie im Voranstehenden beschrieben. Die Vorrichtung 10 weist als eine Bereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen des Lichtstrahls 50 eine Anfangseinkopplungseinrichtung 212 auf, welche dazu ausgelegt ist, extern erzeugtes und auf die Anfangseinkopplungseinrichtung 212 gelenktes Licht in die Vorrichtung 210 einzukoppeln. Die Anfangseinkopplungseinrichtung 212 kann auch in Vorrichtung 110 statt der Lichtquelle 112 eingesetzt werden; ebenso kann eine Lichtquelle, wie in Bezug auf die Lichtquelle 112 beschrieben, in der Vorrichtung 210 statt der Anfangseinkopplungseinrichtung 212 verwendet werden.
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Eine erste Reflektoreinrichtung 222 der Vorrichtung 210 ist als ein Strahlkombinierer 222 ausgebildet. Der Strahlkombinierer 222 ist derart in Bezug auf die Anfangseinkopplungseinrichtung 212 angeordnet, dass der durch die Anfangseinkopplungseinrichtung 212 bereitgestellte Lichtstrahl 50 einen Winkel von 45° auf eine erste Oberfläche 221 der ersten Reflektoreinrichtung 222 auftritt und somit überwiegend, vorzugsweise zu mehr als 75 %, bevorzugt zu mehr als 90 %, insbesondere zu mehr als 98%, geradlinig auf das Mikrospiegelarray 118 mit den Mikrospiegeln 120 transmittiert wird. Das Mikrospiegelarray 118 ist wie in Bezug auf die Vorrichtung 110 beschrieben ausgebildet. Die Vorrichtung 210 umfasst weiterhin eine zweite Reflektoreinrichtung 224, beispielsweise einen Spiegel oder einen DBR-Reflektor. Die zweite Reflektoreinrichtung 224 ist derart ausgebildet und angeordnet, dass die durch die Mikrospiegel 120 in der jeweiligen zweiten Stellung reflektierten zweiten Anteile 52 des auf das Mikrospiegelarray 118 auftreffenden Lichts 50, 52 auf die zweite Reflektoreinrichtung 224 hin reflektiert werden und von dieser auf eine zweite Oberfläche 223 der als Strahlkombinierer ausgebildeten ersten Reflektoreinrichtung 222 reflektiert werden.
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Die zweiten Anteile 52 treffen vorzugsweise in einem Winkel von 45° auf die zweite Oberfläche 223 der ersten Reflektoreinrichtung 222 und werden an dieser derart reflektiert, dass die so reflektierten zweiten Anteile 52 mit dem transmittierten bereitgestellten Lichtstrahl 50 parallel liegen und somit auf das Mikrospiegelarray 118 rückgeführt werden. Die zweite Oberfläche 223 der ersten Reflektoreinrichtung 222 ist vorzugsweise eine von der ersten Oberfläche 221 der ersten Reflektoreinrichtung 222 abgewandte Oberfläche.
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Wie in 3 beispielhaft gezeigt, kann zum Beispiel im Strahlengang zwischen dem Mikrospiegelarray 118 und der zweiten Reflektoreinrichtung 224 ein erster Polarisationsverschieber 226 angeordnet sein und/oder zwischen der zweiten Reflektoreinrichtung 224 und der ersten Reflektoreinrichtung 222 im Strahlengang ein zweiter Polarisationsverschieber angeordnet sein, wobei der erste und/oder der zweite Polarisationsverschieber 226, 228 zum Verschieben bzw. Verändern einer jeweiligen Polarisation der sie durchlaufenden zweiten Anteile 52 ausgelegt sind. Somit kann vorgesehen sein, dass auf die zweite Oberfläche 223 der ersten Reflektoreinrichtung 222 die zweiten Anteile 52 polarisiert oder umpolarisiert auftreffen, wodurch sich ein Reflexionsanteil an der ersten Reflektoreinrichtung 222 erhöhen kann. Die erste Reflektoreinrichtung 222 und die zweite Reflektoreinrichtung 224, optional zusammen mit dem ersten und/oder dem zweiten Polarisationsverschieber 226, 228, bilden gemeinsam die Lichtrückführungseinrichtung 216 der Vorrichtung 210.
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Die jeweilige Bereitstellungseinrichtung, beispielsweise die Lichtquelle 112 und/oder die Anfangseinkopplungseinrichtung 212, können jeweils dazu ausgelegt sein, blaues Licht, insbesondere mit einer Wellenlänge zwischen 430 nm und 490 nm, bereitzustellen, das heißt zu erzeugen bzw. einzukoppeln. Alternativ kann aber auch weißes Licht bereitgestellt, das heißt erzeugt oder eingekoppelt werden oder auch Licht mit einer beliebigen anderen Wellenlänge, beispielsweise im Infrarotbereich oder im UV-Bereich. Unter weißem Licht ist ein aus Anteilen mehrerer, insbesondere aller, Wellenlängen des sichtbaren Spektralbereichs, insbesondere energiegleich, gemischtes Licht zu verstehen.
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 310 zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 310 ist eine Variante der Vorrichtung 10 und ist gemäß allen in Bezug auf die Vorrichtung 10 beschriebenen Modifikationen und Weiterbildungen anpassbar. Die Vorrichtung 310 umfasst eine Leitungseinrichtung 14 (nicht dargestellt), wie im Voranstehenden beschrieben.
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Die Vorrichtung 310 weist eine Bereitstellungseinrichtung 312 auf, welche neben einer Lichtquelle 311 (beispielsweise ausgebildet wie die Lichtquelle 112 der Vorrichtung 110) und/oder einer Anfangseinkopplungseinrichtung (wie beispielsweise die Anfangseinkopplungseinrichtung 212 der Vorrichtung 210) eine erste Glasfaserleitung 313 aufweist. Der durch die Lichtquelle 311 und/oder die Anfangseinkopplungseinrichtung bereitgestellte Lichtstrahl 50 wird durch die erste Glasfaserleitung 313 geleitet. Die durch die Mikrospiegel 120 in der jeweiligen zweiten Stellung reflektierten zweiten Anteile 52 des auf das Mikrospiegelarray 118, insbesondere auf die Mikrospiegel 120, einfallenden Lichts 50, 52 werden zu einer Einkoppeleinrichtung 332 hin reflektiert.
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Die Einkoppeleinrichtung 332 ist dazu eingerichtet und angeordnet, die auf sie hin reflektierten zweiten Anteile 52 teilweise, bevorzugt vollständig, zu empfangen und in eine zweite Glasfaserleitung 333 einzukoppeln. Mittels der zweiten Glasfaserleitung 333 werden die zweiten Anteile 52 an eine Auskoppeleinrichtung 334 geleitet. Die Auskoppeleinrichtung 334 ist dazu ausgelegt, die erste Glasfaserleitung 313 und die zweite Glasfaserleitung 333 derart ineinander zu integrieren, dass die zweiten Anteile 52 parallel zu dem bereitgestellten Lichtstrahl 50 oder integriert in den bereitgestellten Lichtstrahl 50 zurück zu dem Mikrospiegelarray 118 geleitet werden, beispielsweise zumindest teilweise mit Hilfe einer dritten Glasfaserleitung 353 zwischen der Auskoppeleinrichtung 334 und dem Mikrospiegelarray 118. Die Lichtleitung des bereitgestellten Lichtstrahls 50 kann auch ohne die erste Glasfaserleitung 313 erfolgen; in diesem Fall ist die Auskoppeleinrichtung 334 dazu ausgelegt, die zweiten Anteile 52 derart aus der zweiten Glasfaserleitung 333 auszukoppeln, dass die zweiten Anteile 52 parallel zu dem Lichtstrahl 50 oder integriert in den Lichtstrahl 50 hin zu dem Mikrospiegelarray 118 rückgeführt werden. Die Einkoppeleinrichtung 332, die zweite Glasfaserleitung 333 und die Auskoppeleinrichtung 334 gemeinsam bilden eine Lichtrückführungseinrichtung 316 der Vorrichtung 310.
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5 zeigt ein schematisches Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Projizieren eines Lichtmusters gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Das Verfahren gemäß 5 ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere einer der erfindungsgemäßen Vorrichtungen 10; 110; 210; 310 durchführbar und ist gemäß allen in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung beschriebenen Modifikationen und Weiterbildungen anpassbar und umgekehrt.
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In einem Schritt S01 wird ein Lichtstrahl 50 bereitgestellt, beispielsweise durch eine Bereitstellungseinrichtung 12; 112; 212; 312. In einem Schritt S02 wird der bereitgestellte Lichtstrahl 50 auf ein Spiegelarray 18, 118 mit einer Anzahl von Einzelspiegeln 20; 120 geleitet. In einem Schritt S03 werden, durch die Einzelspiegel 20; 120, erste Anteilen 51 auf das Spiegelarray 18; 118 einfallenden Lichts 50, 52 gemäß dem zu projizierenden Bild hin zu einer Leitungseinrichtung 14 reflektiert. In einem Schritt S04 werden zweite Anteilen 52 des auf das Spiegelarray 18; 118 einfallenden Lichts 50, 52 gemäß dem zu projizierenden Bild in einer jeweiligen zweiten Stellung der Einzelspiegel 20; 120 hin zu einer Lichtrückführungseinrichtung 16; 116, 216, 316 reflektiert. In einem Schritt S05 werden, durch die Leitungseinrichtung 14, die zu der Leitungseinrichtung 14 hin reflektierten ersten Anteile 51 zum Projizieren des zu projizierenden Lichtmusters geleitet, beispielsweise ausgekoppelt. In einem Schritt S06 werden die zu der Lichtrückführungseinrichtung 16; 116; 216; 316 hin reflektierten zweiten Anteile 52 zurück auf das Spiegelarray 118 geführt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2005/0185408 A1 [0003]
