DE102016213380A1

DE102016213380A1 - Optisches element und beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102016213380A1
Application number: DE102016213380.2A
Authority: DE
Inventors: Stephan SCHWAIGER; Jürgen Hager
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2016-07-21
Publication date: 2018-01-25
Also published as: US20180024371A1; CN107642756B; CN107642756A; US10488670B2

Abstract

Ein optisches Element (3) weist einen Abbildungsbereich (9) mit einer Linsenanordnung (7), die entlang einer optischen Achse (O) ausgerichtet ist, und einen Kollimationsbereich (8), der den Abbildungsbereich (9) seitlich zu der optischen Achse (O) umgibt, auf. Eine Beleuchtungsvorrichtung (1) weist ein optisches Element (3) und eine Lichterzeugungseinrichtung (2) zum gleichzeitigen Beleuchten des Kollimationsbereichs (8) und des Abbildungsbereichs (9) des optischen Elements (3), auf, wobei die Linsenanordnung (7) zur Variation ihrer optischen Eigenschaft mechanisch einstellbar ist und/oder die Lichterzeugungseinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, eine Leuchtdichteverteilung des von ihr abgestrahlten Lichts örtlich zu variieren. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Scheinwerfer, z.B. für Fahrzeuge, Bühnen- und Effektbeleuchtung, Außenbeleuchtung usw.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Element, aufweisend einen Abbildungsbereich mit einer Linsenanordnung, welche Linsenanordnung entlang einer optischen Achse ausgerichtet ist. Die Erfindung betrifft auch eine Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend ein solches optisches Element. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Scheinwerfer, z.B. für Fahrzeuge, Bühnen- und Effektbeleuchtung, Außenbeleuchtung usw.
Optische Elemente, die eine entlang einer optischen Achse angeordnete Linsenanordnung aufweisen, sind grundsätzlich bekannt. Auch sind optische Durchlichtelemente grundsätzlich bekannt, die als Kollimatoren wirken.
Aus der Automobiltechnik sind Scheinwerfersysteme bekannt, bei denen die Lichtverteilung bzw. das Lichtabstrahlmuster aus mehreren Lichtquellen (z.B. aus mehreren in Reihe und/oder als zweidimensionale Matrix angeordneten LEDs) erzeugt wird.
Im Stand der Technik sind Scheinwerfersysteme bekannt, bei denen mehrere einzeln schaltbare Lichtquellen (meist LEDs) verwendet werden, um das resultierende Lichtabstrahlmuster variabel zu gestalten. Dabei beschränkt sich die Variation des Lichtabstrahlmusters meist auf Helligkeitsvariationen der entsprechenden Bereiche in der Lichtverteilung, welche von den jeweiligen Lichtquellen angesteuert werden.
Den Scheinwerfersystemen für die Automobiltechnik ist gemein, dass für die Sicherheit im Straßenverkehr eine sogenannte Basislichtverteilung (z.B. ein Abblendlicht, eine Vorfeldbeleuchtung) verlangt wird, die typischerweise nicht oder nur geringfügig veränderlich ist. Möchte man die Lichtverteilung variabel gestalten (z.B. um Objekte hervorzuheben oder die Lichtverteilung bzw. das Lichtabstrahlmuster einer Geschwindigkeit anzupassen), so werden ein "konstanter" Anteil und ein "variabler" Anteil des Lichtabstrahlmusters benötigt. Diese beiden Anteile werden durch verschiedene optische Systeme bereitgestellt, was einen hohen Kosten- und Bauteileaufwand bedeutet. Zudem benötigen solche verschiedenen optischen Systeme typischerweise viel Bauraum und sind anfällig gegenüber äußeren Einflüssen wie Erschütterungen usw.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine verbesserte Möglichkeit bereitzustellen, ein Lichtabstrahlmuster einer Beleuchtungsvorrichtung mit einem zeitlich variablen Anteil und einem zeitlich zumindest überwiegend konstanten Anteil bereitzustellen, und zwar mittels eines besonders kompakten, robusten und/oder preiswerten Aufbaus.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein optisches Element, aufweisend einen ersten Bereich (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als "Abbildungsbereich" bezeichnet) mit einer Linsenanordnung, die entlang einer optischen Achse ausgerichtet ist, und einen zweiten, kollimierenden Bereich (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als "Kollimationsbereich" bezeichnet, der den Abbildungsbereich seitlich zu der optischen Achse umgibt.
Das auf eine auf die Linsenanordnung bezogene Gegenstandsebene (Fokalebene) einfallende Licht bzw. ein von einer Lichtquelle, die sich in der Gegenstandsebene befindet, emittiertes Licht, wird von der Linse bzw. der Linsenanordnung des Abbildungsbereichs strahlgeformt, insbesondere abbildend strahlgeformt. Auf den Kollimationsbereich einfallendes Licht wird kollimiert bzw. parallelgerichtet und dabei homogenisiert bzw. vergleichmäßigt. Das in den Kollimationsbereich einfallende Licht wird also von dem Kollimationsbereich nicht oder nicht scharf fokussiert.
Im Folgenden wird das Muster des auf das optische Element auftreffenden Lichts als "Lichtauftreffmuster" bezeichnet. Das Lichtauftreffmuster kann insbesondere eine örtliche Helligkeitsverteilung, eine örtliche Farbverteilung, eine örtliche Strahlrichtung usw. umfassen.
Mittels des Abbildungsbereichs ist folglich in einer Bildebene bzw. im Fernfeld ein erstes Lichtabstrahlmuster erzeugbar, das ein Muster (insbesondere eine örtliche Helligkeitsverteilung) des auf die Gegenstandebene des Abbildungsbereichs auftreffenden Lichts präzise und hochauflösend abbildet. Die präzise und hochauflösende Abbildung gilt insbesondere für den Fall, dass sich eine Lichtemissionsfläche einer Lichterzeugungseinrichtung, die das Licht erzeugt, in einer Brenn- oder Fokalebene des Abbildungsbereichs befindet, somit also in der Gegenstandsebene liegt. Wird der auf die Gegenstandsebene des Abbildungsbereichs auftreffende Anteil des Lichtauftreffmusters – z.B. durch eine Variation einer Helligkeitsverteilung der Lichtemissionsfläche – variiert, ändert sich das erste Lichtabstrahlmuster entsprechend.
Mittels des Kollimationsbereichs wird ein zweites Lichtabstrahlmuster erzeugt, dessen Helligkeitsverteilung sehr gleichmäßig ist (auch als "Basislichtverteilung" bezeichenbar). Eine örtliche Helligkeitsvariation des auf die Gegenstandsebene des Kollimationsbereichs auftreffenden Anteils des Lichtauftreffmusters ändert eine Gleichmäßigkeit des zweiten Lichtabstrahlmusters kaum. Es ist vorteilhaft, wenn die Gegenstandsebene des Abbildungsbereichs und die Gegenstandsebene des Kollimationsbereichs zusammenfallen. Ein durch eine Überlagerung des ersten Lichtabstrahlmusters und des zweiten Lichtabstrahlmusters erzeugtes Gesamt-Lichtabstrahlmuster des optischen Elements ermöglicht folglich vorteilhafterweise eine Erzeugung eines großflächigen, gleichmäßigen Teilbereichs und eines variierbaren, hochauflösend abbildenden Teilbereichs. Das optische Element kann zudem robust und kompakt sein und kommt darüber hinaus mit wenigen Komponenten oder Optikbauteile aus.
Eine Lichterzeugungseinrichtung, mittels der das optische Element bestrahlbar ist, kann also den Abbildungsbereich und den Kollimationsbereich gleichzeitig bestrahlen. Eine gemeinsame Lichteintrittsfläche (Gegenstandsfläche) des optischen Elements umfasst also Lichteintritts-Teilflächen (Gegenstandsteilflächen) des Abbildungsbereichs und des Kollimationsbereichs. Das Lichtauftreffmuster erstreckt sich also über den Abbildungsbereich und den Kollimationsbereich.
Das erste Lichtabstrahlmuster kann von dem zweiten Lichtabstrahlmuster umgeben sein und somit einen "Kern" des Gesamt-Lichtabstrahlmusters bilden.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das optische Element als ein einziges Element handhabbar ist, und zwar auch dann, wenn es aus mehreren Komponenten zusammengesetzt ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Handhabung und präzise Positionierung. Diese Ausgestaltung kann auch als eine (quasi-)einstückige Handhabbarkeit bezeichnet werden.
Der Kollimationsbereich kann den Abbildungsbereich vollständig umlaufend oder sektorweise in Bezug zu der optischen Achse umgeben.
Ein Material des Abbildungsbereichs und/oder des Kollimationsbereichs ist mindestens teilweise lichtdurchlässig, insbesondere mindestens teilweise transparent für mindestens einen kleinen Anteil elektromagnetischer Strahlung aus dem Bereich des sichtbaren, infraroten oder ultravioletten Bereichs. Das Material des Abbildungsbereichs und/oder des Kollimationsbereichs kann Kunststoff oder Glas sein. Das Material des Abbildungsbereichs und das Material des Kollimationsbereichs können gleich oder unterschiedlich sein.
Dass die Linsenanordnung entlang einer optischen Achse ausgerichtet ist, ist für den Fall, dass die Linsenanordnung nur eine Linse oder einen Linsenbereich aufweist, immer erfüllt. Dieses Merkmal kann dann auch weggelassen werden. Für den Fall, dass die Linsenanordnung mehrere Linsen oder Linsenbereiche aufweist, kann dieses Merkmal insbesondere umfassen, dass mehreren Linsen oder Linsenbereiche in Richtung oder entlang einer optischen Achse in einer Reihe angeordnet sind. Die optischen Achsen der mehreren Linsen oder Linsenbereiche können dabei zusammenfallen. Die mehreren Linsen oder Linsenbereiche können aber auch parallele, aber seitlich versetzte optische Achsen aufweisen, beispielsweise indem sie seitlich versetzt angeordnet sind. Zudem können die mehreren Linsen oder Linsenbereiche zueinander schrägstehende oder nicht parallele optische Achsen aufweisen. Die mehreren Linsen oder Linsenbereiche können dann entlang einer gemeinsamen Achse, insbesondere entlang einer der optischen Achsen, in Reihe angeordnet sein. Dieser Fall kann beispielsweise vorliegen, wenn Linsen oder Linsenbereiche in einer Reihe angeordnet sind, aber gegen diese Achse schräggestellt sind.
Die optischen Achsen des Kollimationsbereichs und des Abbildungsbereichs können zusammenfallen, zueinander parallel verlaufen oder zueinander schrägstehen.
Das Bereitstellen eines zeitlich variablen Anteils bezieht sich insbesondere auf das zeitliche Auflösungsvermögen des menschlichen Auges bzw. seine Augenträgheit. Das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht wird in diesem Sinne als variabel angesehen, falls es mit einer Geschwindigkeit variiert wird, die vom menschlichen Auge wahrgenommen wird. Entsprechend kann das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht als konstant angesehen werden, falls es mit einer Frequenz variiert wird, die vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen wird (z.B. bei einer PWM-Ansteuerung).
Es ist eine Weiterbildung, dass das optische Element ein einstückig hergestellter Körper ist. Es ist also nicht aus mehreren separat hergestellten und dann verheirateten oder zusammengefügten optischen Komponenten zusammengesetzt. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass seine Herstellung besonders einfach und preiswert ist. Auch ist ein solches optisches Element besonders robust und braucht als solches nicht justiert zu werden.
Es ist eine Weiterbildung, dass das optische Element ein Spritzgussteil aus Kunststoff (PMMA, PC, Silikon, usw.) ist, so dass es besonders preiswert herstellbar ist. Das optische Element kann mittels eines Einkomponenten-Spritzgusses, eines Mehrkomponenten-Spritzgusses usw. hergestellt worden sein.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass das optische Element ein Glasteil ist und beispielsweise durch Glaspressen hergestellt wird. Dies ermöglicht besonders hohe Brechungswerte der Linsenanordnung und ggf. des Kollimationsbereichs und eine besonders hohe Beständigkeit gegenüber hohen Strahlungsdichten.
Es ist eine Weiterbildung, dass das optische Element mehrere getrennt hergestellte und in dem optischen Element vereinigte oder verheiratete optische Komponenten aufweist. Dadurch kann ein besonders komplex aufgebautes optisches Element bereitgestellt werden. Es ist eine Weiterbildung, dass der Kollimationsbereich und der Abbildungsbereich voneinander getrennt hergestellt sind und der Abbildungsbereich in den Kollimationsbereich eingesetzt ist. Der Abbildungsbereich wiederum kann mehrere getrennt hergestellte Linsen aufweisen. Weiterhin können die Linsen des Abbildungsbereichs in einem gemeinsamen Rahmen gehaltert und mit dem Kollimationsbereich verbunden sein. Dadurch ergibt sich eine genaue Positionierbarkeit und Handhabbarkeit als ein einziges Element.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Linsenanordnung zur Variation ihrer optischen Eigenschaften mechanisch und/oder elektromechanisch und/oder elektromagnetisch usw. verstellbar ist. Dies ergibt den Vorteil, dass die mittels der Linsenanordnung erzeugbare Strahlformung variiert werden kann, z.B. eine Position eines Brennpunkts. Es ist eine Weiterbildung, dass dazu mindestens eine Linse der Linsenanordnung mechanisch verstellbar ist. Diese Linse kann getrennt hergestellt worden sein.
Es ist eine Weiterbildung, dass zur Verstellung der Linsenanordnung ein Aktor vorhanden ist, z.B. ein Elektromotor, ein Piezoaktor usw.
Es ist eine Weiterbildung, dass zumindest eine Linse oder ein Linsenbereich der Linsenanordnung zur Variation ihrer optischen Eigenschaft verformbar ist, beispielsweise durch radial nach innen in Richtung der optischen Achse gerichtetes Drücken. Die Linse oder der Linsenbereich wird dadurch bauchiger, was beispielsweise einen Brennpunkt verändern kann.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass die Linsenanordnung mehrere variabel zueinander positionierbare Linsen aufweist. So lässt sich die Strahlformung durch die Linsenanordnung besonders stark variieren. Die Linsenanordnung weist dazu mindestens eine getrennt hergestellte Linse auf, die entlang der optischen Achse wahlweise näher an oder weiter von einer anderen Linse positionierbar ist.
Es ist eine Weiterbildung davon, dass zumindest eine Linse verfahrbar ist. Sie kann dazu auf einem beweglichen Träger gehaltert sein.
Es ist auch eine Weiterbildung, dass die Linsen geradlinig in einer Reihe entlang der optischen Achse angeordnet sind. Eine verfahrbare Linse kann insbesondere entlang der optischen Achse verfahrbar sein.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der Kollimationsbereich als ein Reflektor ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine besonders starke Lichtumlenkung zur Kollimation auf kleinem Raum.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der Kollimationsbereich als ein TIR-Bereich ausgebildet ist. In den Kollimationsbereich eingekoppeltes Licht kann also in dem TIR-Bereich durch innere Totalreflexion an einer Oberfläche reflektiert werden. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine Bereitstellung eines besonders einfach und preiswert herstellbaren optischen Elements.
Es ist eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung, dass der Kollimationsbereich als Reflexionsfläche eine diffus oder spiegelnd reflektierende Schicht aufweist. Dies ermöglicht ein besonders leichtes optisches Element und eine besonders präzise Einstellung einer Breite eines durch den Kollimationsbereich erzeugten äußeren Rands des Lichtabstrahlmusters. Die Schicht kann beispielsweise auf einer Oberfläche eines lichtdurchlässigen Grundkörpers des Kollimationsbereichs aufgebracht sein (z.B. eine spiegelnde Aluminium- oder Silberschicht, eine dichroitische Schicht oder eine diffus reflektierende Schicht mit Weißpigmenten, z.B. aufweisend Titanoxid, usw.). Alternativ kann der Reflektor ein selbsttragender Reflektor sein, beispielsweise ein Blechteil, oder eine auf einem – nicht als Kollimationsbereich wirkenden – Träger aufgebrachte reflektierende Schicht. Der Träger kann z.B. ein Blechteil, ein Glasteil oder ein Kunststoffteil sein. Das Blechteil kann z.B. ein Aluminium-Blechteil sein.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der Kollimationsbereich eine sich in Richtung der optischen Achse schalenförmig aufweitende, reflektierende Oberfläche aufweist. Dies ermöglicht eine besonders starke Kollimation in Richtung der optischen Achse. Es ist eine Weiterbildung, dass die reflektierende Oberfläche eine zumindest abschnittsweise parabolisch geformte, sphärisch geformte, asphärisch geformte oder freigeformte Oberfläche ist. Die optische Fläche des Kollimationsbereichs braucht nicht rotationssymmetrisch zu sein.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass eine Lichteintrittsfläche des Kollimationsbereichs eine strahlformende Fläche aufweist. Dadurch kann das auf die Lichteintrittsfläche auftreffende Licht besonders gleichmäßig verteilt werden. Dies kann besonders für den Fall gelten, dass der Kollimationsbereich als ein Reflektor ausgebildet ist, wobei die strahlformende Lichteintrittsfläche dann insbesondere dazu ausgebildet sein kann, das auftreffende Licht besonders gleichmäßig auf die reflektierende Oberfläche zu verteilen. Dies ergibt den Vorteil, dass sich die Helligkeitsverteilung des von dem Kollimationsbereich abgestrahlten Lichts besonders stark vereinheitlichen lässt. Dies kann ganz besonders für den Fall gelten, dass der Kollimationsbereich ein TIR-Bereich ist. Die strahlformende Lichteintrittsfläche kann dann insbesondere dazu ausgebildet sein, das auftreffende Licht so auf die reflektierende Oberfläche zu verteilen, dass die Bedingung für eine TIR-Reflexion sicher eingehalten wird.
Es ist auch noch eine Weiterbildung, dass eine Lichtaustrittsfläche des Kollimationsbereichs strahlformend oder strahlhomogenisierend ausgebildet ist, beispielsweise nicht planar und/oder in Form von Facetten. Diese Weiterbildung ergibt den Vorteil, dass eine Empfindlichkeit des von dem Kollimationsbereich abgestrahlten Lichts bzw. Lichtabstrahlmusters von einer örtlichen Helligkeitsvariation des in den Kollimationsbereich einfallenden Lichts noch weiter reduzierbar ist. Facetten sowie eine Formung (z.B. Freiform) der Lichtaustrittsfläche gewähren zusätzlich mehr Freiheiten in der Gestaltung der Lichtverteilung. Die Lichtaustrittsfläche kann dazu beispielsweise als eine multifacettierte Freiformfläche ausgebildet sein, die mittels einer Lichtbrechung eine weitere Ablenkung des dort hindurchlaufenden Lichtes erlaubt. Die multifacettierte Freiformfläche kann beispielsweise mehrere Mikrolinsen oder Mikrokissen aufweisen. Die multifacettierte Freiformfläche kann auch eine Fresnelstruktur wie Fresnelringe o.ä. aufweisen.
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass der Abbildungsbereich und/oder der Kollimationsbereich um die optische Achse drehsymmetrisch ausgebildet sind. Dadurch kann ein Lichtabstrahlmuster mit einer besonders gleichmäßigen Grundform erzeugt werden. Unter einer drehsymmetrischen Ausbildung kann insbesondere eine n-zählige Drehsymmetrie verstanden werden, d.h. eine Drehsymmetrie, die sich bei einer Drehung um 360°/n mit n = 2, 3, ... ausbildet. Der Abbildungsbereich und/oder der Kollimationsbereich können auch vollständig drehsymmetrisch ("rotationssymmetrisch") zu der optischen Achse ausgebildet sein, d.h., drehsymmetrisch unter jedem Drehwinkel. Es ist eine Weiterbildung davon, dass eine Außenkontur des Abbildungsbereichs und/oder des Kollimationsbereichs bei Blick gegen die optische Achse eine kreisrunde, eine elliptische oder eine ovale Form aufweist. Je nach Applikation und Ausprägung der reflektierenden Flächen (z.B. von TIR-Flächen, diffus reflektierenden Flächen oder spiegelnden Flächen) für die Kollimation kann auch jegliche Symmetrie gebrochen werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend ein optisches Element wie oben beschrieben und eine Lichterzeugungseinrichtung zum gleichzeitigen Beleuchten des Kollimationsbereichs und des Abbildungsbereichs des optischen Elements, wobei die Linsenanordnung zur Variation ihrer optischen Eigenschaft mechanisch einstellbar ist und/oder die Lichterzeugungseinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Abstrahlcharakteristik des von ihr abgestrahlten Lichts (z.B. eine Lichtverteilung) örtlich zu variieren bzw. ein auf die Gegenstandsebene(n) einfallendes Lichtauftreffmuster in variabler Weise abzubilden
Diese Beleuchtungsvorrichtung weist den Vorteil auf, dass sie auf eine einfach und preiswert umsetzbare Weise die Erzeugung des zweiten Lichtabstrahlmusters zur homogenen Ausleuchtung und des ersten Lichtabstrahlmusters zur gleichzeitigen zeitlich veränderlichen oder dynamischen Ausleuchtung ermöglicht.
Die örtliche Variation der Abstrahlcharakteristik bzw. der Lichtverteilung in der Gegenstandsebene oder den Gegenstandsebenen kann insbesondere eine örtliche Variation der Helligkeit oder Helligkeitsverteilung sein. Das durch den Kollimationsbereich erzeugte zweite Lichtabstrahlmuster reagiert aber nur gering auf den genauen Ort der Lichteinstrahlung in den Kollimationsbereich.
Jedoch ist es grundsätzlich auch möglich, dass das auf eine Gegenstandsebene auftreffende Licht eine örtliche Farbvariation aufweist. Auch in Bezug auf die Farbvariation bewirkt der Kollimationsbereich eine Kollimierung und damit in der Regel auch eine Vereinheitlichung oder Homogenisierung, während mittels des Abbildungsbereichs eine Farbtrennung beibehalten wird.
Die Lichterzeugungseinrichtung kann insbesondere weißes Licht abstrahlen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Lichterzeugungseinrichtung mehrere – insbesondere nebeneinander angeordnete – Lichtquellen aufweist, die insbesondere zur Einstellung ihrer Helligkeit individuell ansteuerbar sind. Dadurch können der von den Lichtquellen erzeugte Lichtstrahl und folglich auch das Lichtauftreffmuster an bzw. in der Gegenstandsfläche des optischen Elements im Querschnitt örtlich variiert werden.
Es ist eine Weiterbildung, dass die mehreren Lichtquellen jeweils zum gleichzeitigen Beleuchten des Kollimationsbereichs und des Abbildungsbereichs eingerichtet (z.B. angeordnet) sind. In anderen Worten sind mehrere Lichtquellen vorhanden, die auch einzeln sowohl den Kollimationsbereich und als auch den Abbildungsbereich beleuchten. Es ist noch eine Weiterbildung, dass dies für alle Lichtquellen gilt. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Kollimationsbereich besonders gleichmäßig beleuchtbar ist.
Es ist auch eine Weiterbildung, dass zumindest eine der Lichtquellen dazu eingerichtet ist, nur den Kollimationsbereich oder nur den Abbildungsbereich zu beleuchten. Dadurch kann vorteilhafterweise eine Helligkeit des ersten Lichtabstrahlmusters und/oder des zweiten Lichtabstrahlmusters geändert werden, ohne dass dies einen Einfluss auf das jeweils andere Lichtabstrahlmuster hat.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Lichterzeugungseinrichtung mindestens eine LED aufweist. LEDs sind besonders leuchtstark, kompakt und langlebig. Zudem weist die LED den Vorteil auf, dass sie grundsätzlich eine Lambertsche Abstrahlcharakteristik aufweist. Diese Abstrahlcharakteristik ermöglicht eine besonders großflächige und örtlich wenig schwankende Bestrahlung des Kollimationsbereichs und eine stärkere sowie örtlich stärker konzentrierte Bestrahlung des Abbildungsbereichs. Dies unterstützt eine Ausbildung eines gleichmäßigen zweiten Abstrahlmusters und eine deutlich wahrnehmbare Variation des ersten Abstrahlmusters. Insbesondere können die LEDs als LED-Chips vorliegen, z.B. als oberflächenstrahlende LED-Chips, z.B. sog. TOP-LEDs. Die mehreren LEDs können anorganische LEDs oder OLEDs sein.
Es ist eine zur einfachen Erzeugung und Variation des Lichtabstrahlmusters vorteilhafte Weiterbildung, dass mehrere LEDs in einem gleichmäßigen Muster angeordnet sind, insbesondere in einem matrixartigen Muster.
Jedoch ist die Art der verwendeten Lichtquelle(n) grundsätzlich nicht beschränkt.
So ist es noch eine Weiterbildung, dass die Lichterzeugungseinrichtung einen durch Laserlicht bestrahlbaren Leuchtstoffkörper (auch als Konversionskörper oder engl. "Phosphor" bezeichnet) aufweist, der das Laserlicht ganz oder teilweise wellenlängenumwandelt. Beispielsweise kann der Leuchtstoffkörper blaues Laserlicht teilweise in gelbes Konversions- oder Sekundärlicht umwandeln, um insgesamt ein blau-gelbes bzw. weißes Mischlicht als Nutzlicht zu erzeugen. Sind Laser und Leuchtstoffkörper räumlich voneinander getrennt, wird auch von einer LARP("Laser Activated Remote Phosphor")-Anordnung gesprochen. Auch eine solche LARP-Anordnung unterstützt eine Ausbildung eines gleichmäßigen zweiten Abstrahlmusters und eine deutlich wahrnehmbare Variation des ersten Abstrahlmusters. Eine Lichtemissionsfläche einer LARP-Lichterzeugungseinrichtung kann einer Nutzlicht abstrahlenden Oberfläche des Leuchtstoffkörpers entsprechen.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Lichterzeugungseinrichtung einen Lichtmodulator aufweist, der dazu eingerichtet ist, das von mindestens einer Lichtquelle emittierte Licht örtlich zu variieren. So wird der Vorteil erreicht, dass die mindestens eine Lichtquelle mit konstanter Helligkeit betreibbar ist, was eine Ansteuerung der mindestens einen Lichtquelle erleichtert und/oder eine Auflösung der örtlichen Variation erhöhen kann. Es ist eine Weiterbildung, dass der Lichtmodulator dazu eingerichtet ist, eine Helligkeit eines von mindestens einer Lichtquelle emittierten Lichtstrahls oder Lichtbündels im Querschnitt örtlich zu variieren.
Jedoch ist es grundsätzlich auch möglich, dass die Lichterzeugungseinrichtung dazu eingerichtet ist, mehrere Lichtquellen individuell anzusteuern und den Lichtquellen zusätzlich einen Lichtmodulator optisch nachzuschalten. So lässt sich eine besonders hohe örtliche Auflösung des Lichtabstrahlmusters erreichen.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Lichtmodulator ein lichtdurchlässiger Bildschirm, z.B. ein Flüssigkristallbildschirm (LCD), ist
Es ist noch eine Weiterbildung, dass der Lichtmodulator ein Mikrospiegelfeld (auch als "Micro Mirror Array" oder DMD bezeichenbar) aufweist, um Licht von der mindestens einen Lichtquelle auf das optische Element umzulenken. Dieses Licht kann durch das Mikrospiegelfeld lokal variiert werden, z.B. pixelweise ein- und ausgeschaltet werden. Die Lichterzeugungseinrichtung kann für eine besonders hohe ortsaufgelöste Variation des auf das optische Element einfallenden Lichtstrahls mehrere, z.B. optisch seriell und/oder parallel geschaltete Mikrospiegelfelder aufweisen.
Es ist zudem eine Weiterbildung, dass der Lichtmodulator einen (beispielsweise resonanten oder auch nichtresonant betriebenen) MEMS-Spiegel aufweist, der den von ihm reflektierten Lichtstrahl bahnartig bzw. abrasternd über eine materielle, optisch transparente Gegenstandsebene des optischen Elements fährt. Dabei wird zu einem Zeitpunkt ein Lichtpunkt auf der Gegenstandsebene des optischen Elements erzeugt. Integriert über mehrere Zeitpunkte, wird auf diese Weise, insbesondere für ein menschliches Auge, ein Lichtauftreffmuster auf der Gegenstandsfläche erzeugt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel befindet sich in der Gegenstandsebene ein Wellenlängenumwandlungselement, welches auftreffendes Anregungslicht zumindest teilweise in ein Konversionslicht umwandelt.
Eine örtliche Variation, insbesondere Helligkeitsvariation, dieses Lichtauftreffmusters lässt sich durch eine zeitliche Variation einer Winkelgeschwindigkeit oder Resonanzfrequenz des MEMS-Spiegels einrichten. Dies entspricht einer zeitlichen Variation einer Überstreichgeschwindigkeit des Lichtstrahls bzw. des Leuchtflecks an dem optischen Element.
Für den Fall, dass die Lichterzeugungseinrichtung dazu eingerichtet ist, mindestens eine den MEMS-Spiegel beleuchtende Lichtquelle individuell anzusteuern, kann die örtliche Variation des Lichtauftreffmusters zusätzlich oder alternativ durch eine zeitliche Helligkeitsvariation dieser Lichtquelle erreicht werden, z.B. nach Art eines sog. Flying-Spot-Verfahrens. Dabei kann die Lichtquelle beim Durchfahren der Bahn auf dem optischen Element abschnittsweise ein- und ausgeschaltet oder gedimmt werden, z.B. durch eine PWM-Modulation der Lichtquelle.
Es ist eine für den Fall, dass die Lichterzeugungseinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Lichtverteilung der Lichtemissionsfläche in einer Gegenstandsebene bzw. das dort erzeugte Lichtauftreffmuster örtlich zu variieren, vorteilhafte Ausgestaltung, dass ein von der Lichterzeugungseinrichtung emittierter Lichtstrom konstant bleibt. Es können also die relativen Helligkeiten einzelner Lichtquellen variiert werden, wenn nur der von ihnen gesamt erzeugte Lichtstrom konstant bleibt. Dadurch wird erreicht, dass eine Helligkeit und/oder die Lichtverteilung des zweiten Lichtabstrahlmusters zumindest annähernd gleich bleibt, auch wenn eine örtliche Lichtverteilung des ersten Lichtabstrahlmusters variiert wird. Dies kann insbesondere dann gelten, wenn die betrachteten Lichtquellen jeweils sowohl den Abbildungsbereich als auch den Kollimationsbereich gleichzeitig beleuchten.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Lichterzeugungseinrichtung so angeordnet ist, dass ihre Lichtemissionsfläche sich in einem Bereich einer Fokalebene der Linsenanordnung befindet. Dies ermöglicht eine besonders scharfe Abbildung des erzeugten Leuchtmusters durch den Abbildungsbereich. Die Lichtemissionsfläche kann einteilig oder mehrteilig sein. Beispielsweise kann sich die Lichtemissionsfläche einer mehrere LEDs aufweisenden Lichterzeugungseinrichtung aus den Emissionsflächen der einzelnen LEDs zusammensetzen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Lichtemissionsfläche der Lichtquelle variierbar ist, z.B. in Bezug auf ihre Form und/oder Position und/oder Anordnung, beispielsweise durch Verschieben, Verdrehen, Neigen, Ändern der Leuchtdichteverteilung (z.B. bei LARP), Ausschalten von möglichen Bildpunkten (wenn aus mehreren Bildpunkten zusammengesetzt), usw. Auf diese Weise wird in besonderem Maße davon Vorteil gezogen, dass Licht aus dem Kollimationsbereich praktisch unverändert abgestrahlt wird, während Licht des Abbildungsanteils direkt abgebildet, d.h. verändert, werden kann.
Die Beleuchtungsvorrichtung kann ein Modul sein. Die Beleuchtungsvorrichtung kann mindestens eine dem optischen Element nachgeschaltete Optik aufweisen oder darauf verzichten.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die Beleuchtungsvorrichtung ein Scheinwerfer oder ein Teil eines Scheinwerfers ist, insbesondere eines Fahrzeugscheinwerfers.
Allgemein kann die Beleuchtungsvorrichtung eine Fahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung oder ein Teil einer Fahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung sein. Alternativ kann die Beleuchtungsvorrichtung für eine Bühnen- und Effektbeleuchtung, ein Außenbeleuchtung usw. vorgesehen und/oder eingerichtet sein.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Fahrzeug, das mindestens eine solche Beleuchtungsvorrichtung aufweist. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug (z.B. ein Kraftwagen wie ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bus usw. oder ein Motorrad), eine Eisenbahn, ein Wasserfahrzeug (z.B. ein Boot oder ein Schiff) oder ein Luftfahrzeug (z.B. ein Flugzeug oder ein Hubschrauber) sein.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und
2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
1 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung 1 mit einer Lichterzeugungseinrichtung 2 und einem optischen Element 3.
Das optische Element 3 ist ein beispielsweise aus Kunststoff oder Glas einstückig hergestellter, transparenter Körper. Er weist eine z.B. paraboloid oder freiflächnerisch geformte äußere Mantelfläche 4 auf, die sich hier in Richtung einer Achse O nach vorne aufweitet.
Das optische Element 3 weist eine zentral zu der Achse O eingebrachte rückwärtige Vertiefung 5 und eine zentral zu der Achse O eingebrachte vorderseitige Vertiefung 6 auf. Die beiden Vertiefungen 5 und 6 sind durch eine linsenartig geformte Trennwand 7 voneinander getrennt. Die linsenartige Trennwand 7 bildet eine Linsenanordnung eines Abbildungsbereichs 9 des optischen Elements 3, während der die linsenartige Trennwand 7 seitlich umlaufend umgebende Bereich des optischen Elements 3 einen Kollimationsbereich 8 bildet. Da die linsenartige Trennwand 7 hier die einzige Linse der Linsenanordnung darstellt, entspricht die linsenartige Trennwand 7 dem Abbildungsbereich 9. Die Achse O entspricht der optischen Achse der linsenartigen Trennwand 7. Der Kollimationsbereich 8 und der Abbildungsbereich 9 können drehsymmetrisch zu der optischen Achse O ausgebildet sein, insbesondere rotationssymmetrisch.
Die Lichterzeugungseinrichtung 2 befindet sich mit ihrer Lichtemissionsfläche 10 an oder im Bereich einer Fokalebene F1 der linsenartigen Trennwand 7. Das von der Lichtemissionsfläche 10 abgestrahlte Licht L trifft teilweise auf die linsenartigen Trennwand 7, deren rückwärtige Oberfläche 11 einer Lichteintrittsfläche und deren vorderseitige Oberfläche 12 einer Lichtaustrittsfläche entspricht. Eine Licht- bzw. Helligkeitsverteilung der Lichtemissionsfläche 10, welche bevorzugt die Gegenstandsebene des Abbildungsbereichs bildet, wird durch die optisch aktiven Flächen 11, 12 der linsenartigen Trennwand 7 in einer gewissen Entfernung ("Fernfeld") vor dem optischen Element 3 abgebildet bzw. erzeugt dort ein erstes Lichtabstrahlmuster.
Ein anderer Teil des von der Lichtemissionsfläche 10 abgestrahlten Lichts L trifft eine an die linsenartige Trennwand 7 anschließende Innenwand 13 der rückwärtigen Vertiefung 5. Diese Innenwand 13 entspricht einer Lichteintrittsfläche des Kollimationsbereichs 8. Das dort eingekoppelte Licht L läuft durch den Kollimationsbereich 8 und wird an einer ringförmigen Vorderfläche 14 des Kollimationsbereichs 8 wieder ausgekoppelt. Die Vorderfläche 14 entspricht somit einer Lichtaustrittsfläche des Kollimationsbereichs 8. Dabei kann das in den Kollimationsbereich 8 eingekoppelte Licht L zumindest teilweise – insbesondere vollständig – an der als Reflektor ausgebildeten Mantelfläche 4 reflektiert werden, bevor es wieder ausgekoppelt wird. Der Kollimationsbereich 8 ist also als ein Reflektor mit einer sich in Richtung der optischen Achse O schalenförmig aufweitenden reflektierenden Oberfläche, nämlich der Mantelfläche 4, ausgebildet. Damit Lichtverluste besonders gering gehalten werden, befindet sich die Lichtemissionsfläche 10 an einer Öffnung der rückwärtigen Vertiefung 5 oder in der rückwärtigen Vertiefung 5. So wird vermieden, dass Licht an dem optischen Element 3 vorbeigestrahlt wird. Zur besonders gleichmäßigen Lichteinstrahlung befindet sich die Lichtemissionsfläche 10 auf der Achse O, insbesondere dazu zentriert. Bevorzugt bildet die Lichtemissionsfläche 10 auch die Gegenstandsebene des Kollimationsbereichs 8.
In einer Weiterbildung kann die Mantelfläche 4 als TIR-Reflektor ausgebildet sein, so dass von der Lichtemissionsfläche 10 abgestrahltes Licht L nach Durchlaufen der Innenwand 13 unter einem solchen Winkel auf die Mantelfläche 4 trifft, dass es dort aufgrund innerer Totalreflexion in Richtung der Vorderfläche 14 reflektiert wird. Der Kollimationsbereich 8 ist also als ein TIR-Bereich ausgebildet. Um zu unterstützen, dass das Licht L gleichmäßig und unter einem zur TIR-Reflexion geeigneten Winkel auf die Mantelfläche 4 fällt und/oder möglichst zu einem großen Anteil in die Optik 3, 8 eingekoppelt wird, ist die Innenwand 13 strahlformend geformt, z.B. hier konkav.
In einer anderen Weiterbildung ist der Kollimationsbereich kein TIR-Körper, sondern weist einen diffus oder spekular reflektierenden Reflektor (o. Abb.) auf, der analog zu der Mantelfläche 4 geformt sein kann. Von der Lichtemissionsfläche 10 auf den Kollimationsbereich abgestrahltes Licht L trifft in dieser Weiterbildung nach Durchlaufen einer Luftstrecke direkt auf den Reflektor und wird von diesem nach vorne reflektiert, um ein zweites Lichtabstrahlmuster zu erzeugen. Dieses Licht läuft also nicht durch einen lichtdurchlässigen Festkörperbereich des optischen Elements.
Das aus der Vorderfläche 14 austretende und ein zweites Lichtabstrahlmuster bildende Licht L ist nicht abbildend, sondern kollimiert und zudem örtlich homogenisiert. Das zweite Lichtabstrahlmuster ermöglicht dadurch eine gleichmäßige Ausleuchtung. Das zweite Lichtabstrahlmuster kann eine Restdivergenz aufweisen. Das zweite Lichtabstrahlmuster kann gezielt geformt (z.B. nicht perfekt kollimiert, sondern mit winkelabhängiger Variation ausgestattet) sein.
Um das erste Lichtabstrahlmuster zu variieren, ist die Lichtemissionsfläche 10, die bevorzugt die Gegenstandsebene bildet, örtlich variabel betreibbar. Dazu kann die Lichtemissionsfläche 10 ihre Helligkeit örtlich variieren, z.B. entsprechend einer Änderung der Abstrahlcharakteristik der Lichtquelle(n). Die Lichterzeugungseinrichtung 2 kann dazu beispielsweise mehrere – z.B. matrixförmig – nebeneinander angeordnete LED-Chips (o. Abb.) aufweisen, deren einzelne Emissionsflächen Teilbereiche der (Gesamt-)Lichtemissionsfläche 10 darstellen. Die LED-Chips sind mittels einer Steuereinheit 15 individuell ansteuerbar und beleuchten jeweils aufgrund ihrer Lambertschen Abstrahlcharakteristik sowohl den Kollimationsbereich 8 als auch den Abbildungsbereich 9. Werden einige oder alle der LED-Chips anders angesteuert (z.B. eingeschaltet, ausgeschaltet, gedimmt usw.) als zuvor, wird die geänderte Abstrahlcharakteristik der Lichtquelle(n) vom Abbildungsbereich 9 entsprechend der Abbildungseigenschaften des Abbildungsbereichs 9 in das Lichtabstrahlmuster (im Fernfeld) übersetzt. Da der Kollimationsbereich 8 eine gleichrichtende, nicht-abbildende Optik ist, ist ein Einfluss auf das zweite Lichtabstrahlmuster gering.
Insbesondere kann es zu einer Helligkeitsschwankung des zweiten Lichtabstrahlmusters kommen, wenn sich ein (Gesamt-)Lichtstrom der Lichtemissionsfläche 10 ändert. Dies kann z.B. der Fall sein, wenn zuvor ausgeschaltete LED-Chips eingeschaltet werden und die übrigen LED-Chips unverändert betrieben werden. Die sich daraus ergebende Erhöhung der Helligkeit des zweiten Lichtabstrahlmusters kann ein gewollter oder ein unerwünschter Effekt sein. Falls es ein unerwünschter Effekt ist, kann die Steuereinheit 15 dazu eingerichtet sein, den Gesamtlichtstrom der Lichterzeugungseinrichtung 2 konstant zu halten. Bei einer Zuschaltung von LED-Chips kann dies beispielsweise so erreicht werden, dass ein Helligkeitsniveau aller eingeschalteten LED-Chips abgesenkt wird.
Die Vorderfläche 14 ist hier glatt eingezeichnet, kann aber optional eine strahlformende Struktur aufweisen, z.B. geformt (konkav, konvex, Freiform), und/oder durch Vorhandensein von Facetten, Mikrolinsen, Mikrokissen, Fresnelringe, Aufrauhungen usw.
Die Beleuchtungsvorrichtung 1 kann ein Scheinwerfer oder ein Teil eines Scheinwerfers sein, insbesondere für Fahrzeuge, zur Bühnenbeleuchtung, zur Effektbeleuchtung oder zur Außenbeleuchtung.
2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Beleuchtungsvorrichtung 16. Die Beleuchtungsvorrichtung 16 weist ebenfalls eine Lichterzeugungseinrichtung 2 auf, von der aber hier nur die Lichtemissionsfläche 10 gezeigt ist, die auch hier bevorzugt die Gegenstandsebene der Linsenanordnung 20 ausbildet.
Ein optisches Element 17 ist ähnlich zu dem optischen Element 3 aufgebaut, weist aber nun eine beispielhaft konvex geformte Innenwand 18 der rückwärtigen Vertiefung 18 auf.
Darüber hinaus weist eine Trennwand 19 nun ebene Lichteintritts- und Lichtaustrittsflächen auf, die nicht oder nicht wesentlich strahlformend wirken. Eine Linsenanordnung 20 ist in der vorderseitigen Vertiefung 6 untergebracht und umfasst drei in Reihe entlang der Achse O angeordnete Linsen 21, 22 und 23 auf. Diese Linsen 21 bis 23 sind separat hergestellt worden und in die vorderseitige Vertiefung 6 eingesetzt worden, z.B. mittels einer Halterung (o. Abb.). Ein Abbildungsbereich 24 kann die Trennwand 19 und die Linsen 21 bis 23 aufweisen. Ein Teil des von der Lichtemissionsfläche 10 abgestrahlten Lichts läuft folglich durch die Trennwand 19 und dann durch die Linsen 21 bis 23 des Abbildungsbereichs 24. Die Linsen 21 bis 23 fokussieren das Licht und erzeugen ein erstes Lichtabstrahlmuster.
Zumindest eine der Linsen 21 bis 23 ist entlang der Achse O verschieblich gehaltert, wie durch den Doppelpfeil angedeutet, so dass die Linsen 21 bis 23 variabel zueinander positionierbar sind, indem ihre Abstände zueinander einstellbar sind. Dadurch kann ein Brennpunkt bzw. eine Fokalebene der Linsenanordnung 20 entlang der Achse O verschoben werden, die auch einer optischen Achse der Linsenanordnung 20 entspricht. Zur mechanischen Verschiebung der Linsen 21 bis 23 können diese z.B. mittels der Halterung längsverschieblich führbar sein und mit einem Antrieb (beispielsweis einem Piezoaktor) verbunden sein. Der Antrieb kann z.B. mittels der Steuereinheit 15 gesteuert werden.
Eine Variation des ersten Lichtabstrahlmusters kann alleine durch die Verschiebung der Linsen 21 bis 23 erreicht werden. Das von der Lichtemissionsfläche 10 emittierte Licht kann dann zeitlich konstant gehalten werden. Dies ermöglicht die Nutzung einer einzigen Lichtquelle. Alternativ kann die Lichtemissionsfläche 10 analog zu der Beleuchtungsvorrichtung 16 das von ihr emittierte Licht örtlich variieren, so dass eine besonders vielgestaltige Variation ermöglicht wird.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
So kann das optische Element auch mehrere fest mit dem Kollimationsbereich 8 verbundene Linsenbereiche aufweisen, die entlang der Achse O in Reihe angeordnet sind.
Auch kann die Lichteintrittsfläche des Kollimationsbereichs nicht strahlformend ausgebildet sein.
Zudem kann auf die Trennwand 18 verzichtet werden. Das optische Element kann dann eine entlang der Achse O vorhandene Durchführung aufweisen.
Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste

1: Beleuchtungsvorrichtung
2: Lichterzeugungseinrichtung
3: Optisches Element
4: Mantelfläche
5: Rückwärtige Vertiefung
6: Vorderseitige Vertiefung
7: Trennwand
8: Kollimationsbereich
9: Abbildungsbereich
10: Lichtemissionsfläche
11: Rückwärtige Oberfläche
12: Vorderseitige Oberfläche
13: Innenwand
14: Vorderfläche
15: Steuereinheit
16: Beleuchtungsvorrichtung
17: Optisches Element
18: Rückwärtige Vertiefung
19: Trennwand
20: Linsenanordnung
21: Linse
22: Linse
23: Linse
24: Abbildungsbereich
F1: Erster Brennpunkt
L: Licht
O: Achse

Claims

Optisches Element (3; 17), aufweisend – einen Abbildungsbereich (9; 24) mit einer Linsenanordnung (7; 21–23), die entlang einer optischen Achse (O) ausgerichtet ist, und – einen Kollimationsbereich (8), der den Abbildungsbereich (9; 24) seitlich zu der optischen Achse (O) umgibt.
Optisches Element (3) nach Anspruch 1, wobei das optische Element (3) einstückig handhabbar ist, insbesondere ein einstückig hergestellter Körper (8, 9) ist.
Optisches Element (17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Linsenanordnung (20) zur Variation ihrer optischen Eigenschaft verformbar und/oder verstellbar ist.
Optisches Element (17) nach Anspruch 3, wobei die Linsenanordnung (20) mehrere variabel zueinander positionierbare Linsen (21–23) aufweist.
Optisches Element (3; 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kollimationsbereich (8) als ein Reflektor (4) ausgebildet ist.
Optisches Element (3; 17) nach Anspruch 5, wobei der Kollimationsbereich (8) als ein TIR-Bereich ausgebildet ist und/oder der Kollimationsbereich (8) eine diffus oder spiegelnd reflektierende Schicht aufweist.
Optisches Element (3; 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kollimationsbereich (8) eine sich in Richtung der optischen Achse (O) schalenförmig aufweitende, reflektierende Oberfläche (4) aufweist.
Optisches Element (3; 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Lichteintrittsfläche (13; 18) des Kollimationsbereichs (8) eine strahlformende Fläche aufweist oder ist.
Optisches Element (3; 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abbildungsbereich (9; 24) und/oder der Kollimationsbereich (8) um die optische Achse (O) drehsymmetrisch ausgebildet sind.
Beleuchtungsvorrichtung (1; 16), aufweisend – ein optisches Element (3; 17) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und – eine Lichterzeugungseinrichtung (2) zum gleichzeitigen Beleuchten des Kollimationsbereichs (8) und des Abbildungsbereichs (9; 24) des optischen Elements (3; 17), wobei – die Linsenanordnung (7; 20) zur Variation ihrer optischen Eigenschaft zumindest teilweise mechanisch einstellbar und/oder verformbar ist und/oder – die Lichterzeugungseinrichtung (2) dazu eingerichtet ist, eine Abstrahlcharakteristik des von ihr abgestrahlten Lichts örtlich zu variieren.
Beleuchtungsvorrichtung (1; 16) nach Anspruch 10, wobei die Lichterzeugungseinrichtung (2) zur örtlichen Variation der Abstrahlcharakteristik mehrere Lichtquellen aufweist, die individuell ansteuerbar sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die Lichterzeugungseinrichtung einen Lichtmodulator aufweist, der dazu eingerichtet ist, eine Helligkeit des von mindestens einer Lichtquelle emittierten Lichts an einer Gegenstandsebene oder Fokalebene örtlich zu variieren.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die Lichterzeugungseinrichtung eine LARP-Lichterzeugungseinrichtung ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1; 16) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei ein von der Lichterzeugungseinrichtung (2) emittierter Lichtstrom konstant haltbar ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1) ein Scheinwerfer oder ein Teil eines Scheinwerfers ist, insbesondere eines Fahrzeugscheinwerfers.