DE102017128212A1

DE102017128212A1 - Mobile Beleuchtungsvorrichtung und Verfahren zur Ausleuchtung von Oberflächen einer Umgebung

Info

Publication number: DE102017128212A1
Application number: DE102017128212.2A
Authority: DE
Inventors: Sven Kiontke
Original assignee: Asphericon GmbH
Current assignee: Asphericon GmbH
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2019-05-29
Also published as: WO2019106086A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mobile Beleuchtungsvorrichtung (1) mit einem Gehäuse (2) mit- zumindest einer Lichtquelle (3) zur Ausleuchtung von Oberflächen (O) in einer Umgebung (U),- einer integrierten Energiespeichereinheit (4) zur Versorgung der Lichtquelle (3) mit elektrischer Energie dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3) mit zumindest einer Projektionsvorrichtung (5) zur Erzeugung eines regelmäßigen Lichtmusters (LM) versehen ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ausleuchtung von Oberflächen (O) in einer Umgebung (U) mit einer solchen mobilen Beleuchtungsvorrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine mobile Beleuchtungsvorrichtung zur Ausleuchtung von Oberflächen in einer Umgebung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ausleuchtung von Oberflächen in einer Umgebung mit einer solchen mobilen Beleuchtungsvorrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind Stirnlampen bekannt, welche am Kopf eines Nutzers befestigt werden. Die Hände des Nutzers sind frei und ein Sichtfeld des Nutzers ist ständig beleuchtbar. Beispielsweise ist die Stirnlampe mit einem Stirnband am Kopf oder mit einer Aufnahme an einem Schutzhelm fixierbar.
Weiterhin ist aus der EP 1 208 328 B1 eine kopfgetragene Beleuchtungsvorrichtung für zum Beispiel medizinische Anwendungen bekannt. Als Lichtquelle sind mehrere nicht-thermische, lichtemittierende Elemente vorgesehen, wobei einzelne lichtemittierende Elemente das Licht mit einer definierten Abstrahlrichtung abgeben und so angeordnet sind, dass das erzeugte Licht in einem gemeinsamen Leuchtfeld gebündelt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte mobile Beleuchtungsvorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Ausleuchtung von Oberflächen in einer Umgebung anzugeben.
Hinsichtlich der mobilen Beleuchtungsvorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die in Anspruch 18 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die mobile Beleuchtungsvorrichtung umfasst ein Gehäuse mit zumindest einer Lichtquelle zur Ausleuchtung von Oberflächen in einer Umgebung und einer integrierten Energiespeichereinheit zur Versorgung der Lichtquelle mit elektrischer Energie. Erfindungsgemäß ist die Lichtquelle mit zumindest einer Projektionsvorrichtung zur Erzeugung eines regelmäßigen Lichtmusters versehen.
Insbesondere ist die mobile Beleuchtungsvorrichtung zur Ausleuchtung der Umgebung bei Dunkelheit vorgesehen. Dabei werden insbesondere in der Umgebung befindliche Objekte und Unebenheiten eines Bodens für eine Person, wie zum Beispiel einen Sportler, unterhalb einer definierten Umgebungshelligkeit zumindest weitestgehend sichtbar. Insbesondere sind Oberflächen und somit Texturen der in der Umgebung befindlichen Objekte durch das in die Umgebung projizierte regelmäßige Lichtmuster zumindest weitestgehend hervorhebbar. Dabei ist das Lichtmuster auf eine Projektionsfläche, insbesondere den Boden, projizierbar. Insbesondere ist das Lichtmuster in einer Entfernung von 2 m bis 17 m von der Lichtquelle entfernt auf die Projektionsfläche scharf, d. h. mit hoher Bildschärfe, projizierbar. Der Person wird im Wesentlichen eine räumliche Betrachtung, insbesondere ein räumliches Sehen, bei Dunkelheit ermöglicht.
Des Weiteren ist die mobile Beleuchtungsvorrichtung beispielsweise für einen Fahrradfahrer, Spaziergänger, Freizeitläufer, wie zum Beispiel einen Jogger, und für andere sich beispielsweise in freier Umgebung, insbesondere freier Natur, befindende Personen geeignet. Zudem kann die mobile, d. h. tragbare Beleuchtungsvorrichtung zur Ausleuchtung von geschlossenen Räumen, beispielsweise in einem Gebäude, im Fall eines Stromausfalls verwendet werden. Dadurch wird insbesondere eine Bewegungssicherheit für die Person erhöht.
Unter Objekten werden beispielsweise Pflanzen, Baumstämme, Gestein, Geäst und beispielsweise im Untergrund herrschende Vertiefungen und Aushübe oder andere Gegenstände, die sich in der Umgebung der Person befinden, verstanden.
In einer möglichen Weiterbildung der Beleuchtungsvorrichtung ist die zumindest eine im Gehäuse angeordnete Projektionsvorrichtung zur Erzeugung eines Lichtmusters mit mehreren geometrischen Formen vorgesehen. Des Weiteren ist die zumindest eine Projektionsvorrichtung zur Erzeugung von Lichtstreifen, Lichtkreisen und/oder Lichtpolygonen als geometrische Formen ausgebildet. Zum Beispiel umfasst das Lichtmuster quadratisch ausgeleuchtete und/oder ausgeblendete Lichtpolygone oder kreisförmig ausgeleuchtete und/oder ausgeblendete Lichtkreise, welche vor der Person scharf projizierbar sind. Beispielsweise sind die Lichtstreifen, die Lichtkreise und/oder die Lichtpolygone in einer Entfernung von 2 m bis 17 m von der Lichtquelle entfernt auf die Projektionsfläche, insbesondere den Boden, vor der Person scharf projizierbar.
In einer Weiterbildung der Beleuchtungsvorrichtung ist die zumindest eine Projektionsvorrichtung zur Erzeugung von sich jeweils voneinander in ihrer Abmessung, Ausrichtung und/oder Lichtfarbe unterscheidenden geometrischen Formen ausgebildet.
Im Folgenden werden insbesondere Ausführungsformen von Lichtstreifenprojektionen als Lichtmuster beschrieben. Dabei ist zu verstehen, dass alle beschriebenen Ausführungsformen auf weitere geometrische Formen übertragbar sind.
Zum Beispiel ist ein Streifenabstand, d. h. der Abstand von einem Lichtstreifen zum nächsten Lichtstreifen kleiner als 20 cm, kleiner als 15 cm und/oder 10 cm, zur Ausleuchtung der Umgebung geeignet. Dabei können Streifenabstände innerhalb eines vorgegebenen Lichtmusters variieren. Zudem kann eine Streifenanzahl je nach Verwendungsart, beispielsweise zum Laufen, Fahrradfahren oder Spazieren, individuell eingestellt werden. Beispielsweise sind bei einer Bewegungsart mit vergleichsweise hoher Bewegungsgeschwindigkeit vergleichsweise grobere und breitere Lichtstreifen geeignet. Bei einer Bewegungsart mit vergleichsweise langsamerer Bewegungsgeschwindigkeit der Person können beispielsweise kürzere Streifenabstände und eine hohe Streifenanzahl eingestellt werden. Zum Beispiel können 60 Lichtstreifen mit je 10 cm durchschnittlichem Abstand zueinander auf die Projektionsfläche projiziert werden. Insbesondere ist eine möglichst hohe Lichtstreifendichte zur Ausleuchtung der Umgebung bevorzugt.
Eine mögliche Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung sieht vor, dass die zumindest eine Projektionsvorrichtung in einem vorgegebenen Abstand zu den Augen der Person fixiert ist. Insbesondere umfasst der vorgegebene Abstand in einer ersten Einstellung einen minimal einzuhaltenden Abstand. Vorzugsweise muss die Beleuchtungsvorrichtung in einem möglichst großen Abstand vom Auge der Person befestigt sein. Die Muster werden durch die Oberfläche der beleuchteten Objekte verzerrt. Je größer der Winkel zwischen Auge und Beleuchtungsvorrichtung ist, umso einfacher ist es diese Verzerrungen der Muster zu erkennen. Der Abstand der Beleuchtungsvorrichtung zum Auge beträgt für eine nahe Ausleuchtung, d. h. in einem Ausleuchtungsbereich kleiner als 10 m der Person mindestens 10 cm. Für die Ausleuchtung eines Ausleuchtungsbereichs, insbesondere einer Fläche vor der Person oder insbesondere senkrecht zur Ausstrahlrichtung, bis zu 17 m sollte der Abstand vorzugsweise mindestens 50 cm betragen. Mit anderen Worten: Je größer der Abstand der Beleuchtungsvorrichtung zum Auge wird, desto mehr Tiefenempfindung ist von der Person wahrzunehmen. Insbesondere ist die Tiefenempfindung im Ausleuchtungsbereich vor der Person mit wachsendem Abstand zwischen der Beleuchtungsvorrichtung und dem Auge verbessert.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung ist die zumindest eine Projektionsvorrichtung zur Erzeugung von im Wesentlichen senkrecht zur Verbindungslinie zwischen Auge und der zumindest einen Projektionsvorrichtung und somit der Beleuchtungsvorrichtung ausgerichteten geometrischen Formen, insbesondere Lichtstreifen und/oder Lichtpolygonen, vorgesehen. Dabei sind mittels der Lichtstreifen, insbesondere der im Wesentlichen senkrecht zur Verbindungslinie zwischen Auge und Beleuchtungsvorrichtung verlaufenden Lichtstreifen, und/oder anderer geometrischen Formen Tiefeninformationen der in der Umgebung befindlichen Objekte und deren Oberflächen erzielbar und für die Person hervorhebbar. In einer Weiterbildung können die geometrischen Formen in einem vorgegebenen Winkel zu einer horizontalen Ebene ausgerichtet sein. Zum Beispiel kann die Verbindungslinie zwischen Auge und Beleuchtungsvorrichtung im Wesentlichen vertikal verlaufen, wenn die Beleuchtungsvorrichtung beispielsweise in einem oberen Kopfbereich der Person oder im Bereich eines Unterkörpers der Person angeordnet ist. Die als Lichtstreifen ausgebildeten Formen des Lichtmusters verlaufen daher senkrecht zu der Verbindungslinie, so dass die Lichtstreifen für die Person als horizontal ausgerichtete Lichtstreifen im Ausleuchtungsbereich wahrgenommen werden.
Um die Lichtstreifen eindeutig unterscheiden zu können, sind die Lichtstreifen oder weitere geometrische Formen beispielsweise kodiert. Zum Beispiel unterscheiden sich Lichtstreifen in ihrer Lichtfarbe voneinander. Insbesondere heben sich die Lichtstreifen mittels Kontrastunterschieden voneinander ab. Hierfür werden die einzelnen Lichtstreifen derart auf die Projektionsfläche projiziert, dass das Lichtmuster als schwarze und weiße, graue und weiße oder abwechselnd farbige, nacheinander angeordnete Lichtstreifen für die Person wahrnehmbar ist. Beispielsweise unterscheiden sich die geometrischen Formen innerhalb eines Lichtmusters jeweilig in ihrer Farbe, d. h. sie sind abwechselnd farbig ausgebildet. In einer Weiterbildung ist eine weitestgehend beliebige Kombination unterschiedlicher Kontraste und/oder Farben innerhalb eines Lichtmusters möglich. Des Weiteren ist eine Entlastung für die Augen der Person oder einer anderen Person, die auf die Projektionsfläche blickt, mittels der Lichtmusterprojektion und/oder der Lichtstreifenprojektion in die Umgebung erzielbar.
Eine mögliche Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung sieht vor, dass die zumindest eine Projektionsvorrichtung zur Erzeugung von im Wesentlichen gleichmäßig voneinander beabstandeten geometrischen Formen, insbesondere Lichtstreifen, Lichtkreisen und/oder Lichtpolygonen, ausgebildet ist. Dadurch können beispielsweise Kopfschmerzen und Ermüdungserscheinungen der die Projektion wahrnehmenden Person weitestgehend vermieden werden. Insbesondere kann zumindest eine Konzentrationsdauer der Person erhöht werden. Des Weiteren kann zumindest ein Verständnis zur Wahrnehmung der mittels des Lichtmusters und/oder der Lichtstreifen bzw. der weiteren möglichen geometrischen Formen übermittelbaren Tiefeninformationen für die Person gefördert werden. Die Person kann in einfacher Weise Erfahrungswerte durch eine regelmäßige Verwendung der mobilen Beleuchtungsvorrichtung, welche das Lichtmuster mit gleichmäßig voneinander beabstandeten Lichtstreifen auf die Projektionsfläche abbildet, sammeln.
Eine weitere Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung sieht vor, dass die zumindest eine Projektionsvorrichtung zumindest eine Anzahl optischer Elemente zur Formung zumindest eines Lichtstrahls und zur Erzeugung des Lichtmusters mit mehreren geometrischen Formen umfasst. Gemäß einer Weiterbildung können mehrere optische Elemente in der Projektionsvorrichtung angeordnet werden. Mittels des optischen Elements ist beispielsweise eine Aberration von einer gewünschten optischen Projektion des Lichtmusters auf der Projektionsfläche weitestgehend vermeidbar. D. h., dass insbesondere Abbildungsfehler durch die Verwendung eines optischen Elements vermieden werden können.
Gemäß einer Weiterbildung der Beleuchtungsvorrichtung umfasst die zumindest eine Projektionsvorrichtung zumindest ein telezentrisch ausgebildetes optisches Element. Dadurch ist ein telezentrischer oder parallelisierter Strahlengang zur Ausleuchtung der Oberflächen in der Umgebung erzeugbar. Beispielsweise sind Verzerrungen des Lichtmusters, insbesondere der Lichtstreifen, der Lichtkreise und/oder der Lichtpolygone, präzise für die Person erkennbar.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung umfasst die zumindest eine Projektionsvorrichtung zumindest ein diffraktives oder refraktives optisches Element. Dabei ist das diffraktive optische Element zur Formung des Lichtstrahls mittels Beugung, insbesondere Diffraktion, beispielsweise an einem optischen Gitter vorgesehen. Zum Beispiel ist das diffraktive optische Element als Glasträger und/oder insbesondere in Form eines Beugungsgitters, wie beispielsweise eines Strichgitters, eines Doppelspalts oder Mehrfahrspalts ausgebildet. Alternativ ist das refraktive optische Element vorgesehen, welches beispielsweise konkav ausgebildet ist. Insbesondere ist mittels des refraktiv ausgebildeten optischen Elements eine präzise Erzeugung des Lichtmusters, insbesondere von Lichtstreifen oder anderen geometrischen Formen, bei unterschiedlichen Abständen von der Projektionsvorrichtung zu der zu fokussierenden Umgebung erzielbar. Dabei sind insbesondere präzise voneinander unterscheidbare geometrische Formen, beispielsweise Lichtstreifen, erzeugbar.
In einer möglichen Weiterbildung der Beleuchtungsvorrichtung ist zumindest eines der optischen Elemente eine Linse oder ein Objektiv und somit besonders einfach realisierbar.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Beleuchtungsvorrichtung ist zumindest eines der optischen Elemente als eine optische Anzeigeeinheit, wie zum Beispiel in Form eines so genannten TFT-Displays, oder ein elektronisches Bauelement, insbesondere in Form eines so genannten CCD-Chips, ausgebildet. Des Weiteren kann das zumindest eine optische Element als ein Diafilm oder ein optischer Filter, insbesondere in Form eines Diffraktionsfilters, ausgebildet sein. Dabei kann die Projektionsvorrichtung jeweils zur Erzeugung des Lichtmusters mit den geometrischen Formen in weitestgehend unkomplizierter Weise je nach verwendetem Projektionsprinzip kalibriert werden.
In einer möglichen Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung umfasst die Projektionsvorrichtung beispielsweise eine als Kollimator ausgebildete Linse, welche divergent emittierte Lichtstrahlen einer Lichtquelle kollimiert. Zudem umfasst die Projektionsvorrichtung beispielsweise ein dem Kollimator nachgeordnetes diffraktives Element, einen nachgeordneten Diafilm oder beispielsweise einen nachgeordneten TFT-Display und zur Projektion des Lichtmusters in die Umgebung der Person ein weiteres nachgeordnetes optisches Element. Das optische Element ist beispielsweise eine Linse und/oder ein Objektiv, welches zur Erzeugung divergenter Lichtstrahlen vorgesehen ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung ist mittels der zumindest einen Projektionsvorrichtung eine Abmessung, Position, Ausrichtung und/oder Lichtfarbe des Lichtmusters einstellbar. Dadurch kann die Person je nach Anwendungsbedarf die Beleuchtungsvorrichtung weitestgehend individuell an ihre Nutzung anpassen.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels der Beleuchtungsvorrichtung umfasst die Lichtquelle eine Anzahl von LED-Leuchtmitteln und/oder Laserdioden. Insbesondere sind die LED-Leuchtmittel und/oder Laserdioden in einfacher Weise montierbar, demontierbar und austauschbar. Dabei weisen die LED-Leuchtmittel und/oder Laserdioden insbesondere eine vergleichsweise hohe Nutzungsdauer bei geringem Energieverbrauch auf.
Eine mögliche Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung sieht vor, dass die Beleuchtungsvorrichtung durch ein Befestigungsmittel zur Befestigung des Gehäuses an einer Person, insbesondere an einem Kopf- oder Brustbereich der Person, gekennzeichnet ist. Das Befestigungsmittel ist beispielsweise ein Band, insbesondere ein elastisches Band, zur Fixierung des Gehäuses an der Person. Beispielsweise ist das Band mittels einer stoff-, kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung mit dem Gehäuse gekoppelt. Weiterhin ist das elastische Band in seiner Abmessung verstellbar, sodass das Band an unterschiedliche Körperbereiche der Person fixierbar ist. Des Weiteren ist die Beleuchtungsvorrichtung mittels des Bandes beispielsweise an ein Fahrzeug, insbesondere an ein Fahrrad oder einen Roller, anbringbar. In einer weiteren Ausgestaltung kann der Abstand zwischen der Beleuchtungsvorrichtung und der Person oder Augen der Person und/oder eine Orientierung, insbesondere ein Winkel, der Beleuchtungsvorrichtung mittels eines Halteelements, welches beispielsweise als Halterungssteg oder Halterungsstange ausgebildet ist, variieren. Beispielsweise ist das Befestigungsmittel mit dem Halteelement zur Halterung des Gehäuses in dem vorgegeben Abstand zu den Augen der Person gekoppelt. Weiterhin kann das Halteelement beispielsweise ein Rahmenelement umfassen, welches die Beleuchtungsvorrichtung aufnimmt und diese in einem vorgegebenen Abstand, insbesondere von 10 cm, von den Augen der Person beabstandet am Körper fixiert.
In dem Verfahren zur Ausleuchtung von Oberflächen in einer Umgebung mit einer mobilen Beleuchtungsvorrichtung wird eine Lichtquelle der Beleuchtungsvorrichtung von einer in der Beleuchtungsvorrichtung integrierten Energiespeichereinheit mit elektrischer Energie versorgt, wobei mittels der Lichtquelle visuell sichtbares Licht emittiert wird. Weiterhin wird mittels zumindest einer mit der Lichtquelle gekoppelten Projektionsvorrichtung ein regelmäßiges Lichtmuster erzeugt. In einer Weiterbildung wird das Lichtmuster in die Umgebung einer Person projiziert, wobei in Abhängigkeit zumindest einer Oberfläche eines sich in der Umgebung befindenden Objekts das Lichtmuster zumindest abschnittsweise verzerrt wird und anhand der Verzerrung des Lichtmusters zumindest eine Tiefeninformation des Objekts und/oder eine Distanzinformation zu dem Objekt für die Person erzeugt wird. Beispielsweise werden als Lichtmuster geometrische Formen, insbesondere Lichtstreifen, Lichtkreise und/oder Lichtpolygone, erzeugt. Insbesondere wird eine Sichtbarkeit der Objekte, insbesondere die jeweilige Oberfläche der Objekte, in der auszuleuchtenden Umgebung bei Dunkelheit für die Person erhöht. Zudem ist eine Einschätzung der Distanz zu dem Objekt, der durch die Erzeugung der Tiefeninformationen vermittelbaren Abmessung und/oder Form des Objekts für die Person mittels des Lichtmusters erleichtert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Darin zeigen:

1 schematisch eine mobile Beleuchtungsvorrichtung,
2 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer mit einer Lichtquelle gekoppelten Projektionsvorrichtung der mobilen Beleuchtungsvorrichtung und
3 schematisch eine Seitenansicht einer Person mit einer mobilen Beleuchtungsvorrichtung gemäß 1.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine mobile Beleuchtungsvorrichtung 1 mit einem Gehäuse 2. In dem Gehäuse 2 ist eine Lichtquelle 3 zur Ausleuchtung von Oberflächen O in einer Umgebung U. Des Weiteren umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 1 eine innerhalb des Gehäuses 2 angeordnete Energiespeichereinheit 4, welche mit der Lichtquelle 3 gekoppelt ist. Die Energiespeichereinheit 4 ist zur Versorgung der Lichtquelle 3 mit elektrischer Energie vorgesehen.
Die mobile Beleuchtungsvorrichtung 1 ist beispielsweise als Taschenlampe, Fahrzeuglampe, insbesondere Fahrrad- und/oder Rollerlampe, Stirnlampe, Helmlampe und/oder als Bauch- und/oder Armlampe verwendbar. Beispielsweise ist die mobile Beleuchtungsvorrichtung 1 für einen Fahrradfahrer, Spaziergänger, Freizeitläufer, wie zum Beispiel einen Jogger, geeignet. Zudem kann die mobile, d. h. tragbare Beleuchtungsvorrichtung 1 zur Ausleuchtung von geschlossenen Räumen, beispielsweise in einem Gebäude, im Fall eines Stromausfalls verwendet werden. Des Weiteren kann die Beleuchtungsvorrichtung 1 mit einem Halteelement 7, welches beispielsweise als ein Halterungssteg oder eine Halterungsstange ausgebildet ist, gekoppelt werden. Mittels des Halteelements 7 kann beispielsweise ein Abstand PB zwischen der Beleuchtungsvorrichtung 1 und einer Person P oder Körperpartien der Person verändert werden. Zudem kann ein Winkel der Beleuchtungsvorrichtung 1 zur Ausleuchtung der Umgebung U eingestellt werden. In einer Weiterbildung kann das Halteelement 7 beispielsweise ein Rahmenelement umfassen, welches die Beleuchtungsvorrichtung 1 aufnimmt und diese in dem vorgebbaren oder vorgegebenen Abstand PB von den Augen der Person am Körper der Person P fixiert.
Weiterhin umfasst die mobile Beleuchtungsvorrichtung 1 eine Projektionsvorrichtung 5 zur Erzeugung eines regelmäßigen Lichtmusters LM. Hierfür ist die Projektionsvorrichtung 5 beispielsweise im Gehäuse 2 angeordnet. Insbesondere ist die Projektionsvorrichtung 5 mit der Lichtquelle 3 gekoppelt. Zum Beispiel umfasst die Lichtquelle 3 eine Anzahl von nicht näher dargestellten LED-Leuchtmitteln. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Lichtquelle 3 Laserdioden.
Eine Anzahl der im Gehäuse 2 angeordneten Projektionsvorrichtungen 5 und/oder Lichtquellen 3 kann je nach Ausgestaltung und Einsatzgebiet der mobilen Beleuchtungsvorrichtung 1 variieren. In einer nicht näher dargestellten Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung 1 ist die zumindest eine Projektionsvorrichtung 5 individuell austauschbar.
Des Weiteren umfasst die Projektionsvorrichtung 5 zumindest eine Anzahl optischer Elemente 5.1 bis 5.n zur Formung zumindest eines Lichtstrahls LS. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Projektionsvorrichtung 5 beispielsweise nur ein optisches Element 5.1. Beispielsweise ist das optische Element 5.1 eine Linse oder ein Objektiv. Dabei kann das optische Element 5.1 telezentrisch ausgebildet sein. In einer möglichen Ausgestaltung umfasst die Projektionsvorrichtung 5 zumindest ein diffraktives oder refraktives optisches Element 5.2, welches in 2 gezeigt ist.
Die Projektionsvorrichtung 5 ist insbesondere zur Erzeugung eines Lichtmusters LM ausgebildet. Insbesondere ist die Projektionsvorrichtung 5 zur Erzeugung eines Lichtmusters LM mit mehreren geometrischen Formen G1 bis Gn vorgesehen. Dabei sind als geometrische Formen G1 bis Gn Lichtstreifen L1 bis Ln, Lichtkreise und/oder Lichtpolygone in die Umgebung U projizierbar.
In der dargestellten Ausführungsform sind insbesondere Lichtstreifen L1 bis Ln gezeigt. Dabei ist zu verstehen, dass beschriebene Ausführungsformen der Lichtstreifen L1 bis Ln ebenfalls auf andere geometrische Formen G1 bis Gn, wie zum Beispiel Lichtkreise bzw. Lichtpunkte und/oder Lichtpolygone, übertragbar sind.
Mittels der Projektionsvorrichtung 5 sind beispielsweise bei einer vertikal ausgebildeten Verbindungslinie V zwischen Augen der Person P und der Beleuchtungsvorrichtung 1 horizontal ausgerichtete Lichtstreifen L1 bis Ln erzeugbar. Insbesondere wird durch die dargestellte Verbindungslinie V ein Abstand zwischen Augen der Person P und der Beleuchtungsvorrichtung 1 definiert. Denkbar ist auch, dass die Lichtstreifen L1 bis Ln oder andere geometrische Formen G1 bis Gn in einem vorgegebenen Winkel zu einer horizontalen Ebene ausgerichtet werden können. Insbesondere sind die Lichtstreifen L1 bis Ln oder andere geometrische Formen G1 bis Gn in einer Entfernung E von 2 m bis 17 m von der Lichtquelle 3 auf eine Projektionsfläche F projizierbar. In einer Weiterbildung ist beispielsweise jeweils ein Streifenabstand A, d. h. der Abstand von einem Lichtstreifen L1 bis Ln zum nächsten Lichtstreifen L1 bis Ln einstellbar. Weiterhin ist die Projektionsvorrichtung 5 zur Erzeugung von im Wesentlichen gleichmäßig voneinander beabstandeten Lichtstreifen L1 bis Ln ausgebildet.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer mit der Lichtquelle 3 gekoppelten Projektionsvorrichtung 5 der mobilen Beleuchtungsvorrichtung 1.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Projektionsvorrichtung 5 ein optisches Element 5.1, beispielsweise in Form eines Kollimators, ein dem Kollimator nachgeordnetes diffraktives Element 5.2 und ein dem diffraktiven Element 5.2 nachgeordnetes optisches Element 5.3, wie zum Beispiel in Form eines optischen Systems, insbesondere eines Objektivs. Mittels des optischen Systems bzw. des Objektivs können insbesondere kollimierte Lichtstrahlen LS zur Ausleuchtung der Umgebung U divergieren. Alternativ kann zwischen dem Kollimator und dem optischen System beispielsweise ein TFT-Display, ein CCD-Chip oder ein Diafilm angeordnet sein. Dabei kann die Anzahl der optischen Elemente 5.1 bis 5.n von der im dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigten Anzahl variieren.
3 zeigt eine Seitenansicht einer Person P mit einem möglichen Ausführungsbeispiel einer mobilen Beleuchtungsvorrichtung 1, welche an einem Kopfbereich P1 der Person P befestigt ist. Die Person P ist beispielsweise ein Freizeitläufer, wobei die mobile Beleuchtungsvorrichtung 1 als Stirnlampe genutzt wird.
Insbesondere ist die mobile Beleuchtungsvorrichtung 1 zur Ausleuchtung der Umgebung U bei Dunkelheit vorgesehen. Dabei werden insbesondere in der Umgebung U befindliche Objekte 01, 02 und Unebenheiten eines Bodens für die Person P unterhalb einer definierten Umgebungshelligkeit zumindest weitestgehend sichtbar.
Unter Objekten O1, O2 werden beispielsweise Pflanzen, Baumstämme, Gestein, Geäst und beispielsweise im Boden herrschende Vertiefungen und Aushübe oder andere Gegenstände, die sich in der Umgebung der Person befinden, verstanden. Beispielsweise ist das Objekt O1 eine Vertiefung und das Objekt O2 Gestein.
Zur Befestigung des Gehäuses 2 an der Person P, insbesondere an den Kopfbereich P1 oder Brust-, Arm- oder Bauchbereich der Person P, ist ein Befestigungselement 6 vorgesehen. Das Befestigungselement 6 ist beispielsweise Stoff-, kraft- und/oder formschlüssig mit dem Gehäuse 2 verbunden. Dabei kann das Befestigungselement 6 zur Fixierung des Gehäuses 2 und somit der Beleuchtungsvorrichtung 1 an der Person P als ein Band, insbesondere als ein elastisches Band, ausgebildet sein. Das Befestigungselement 6 und das Halteelement 7 sind im Falle einer Befestigung am Kopf, d. h. im Kopfbereich P1 der Person P vorzugsweise so ausgeführt, dass der Abstand PB zwischen dem Auge der Person P und der Beleuchtungsvorrichtung 1 von mindestens 10 cm gewährleistet ist.
Zur Ausleuchtung der Oberflächen O in der Umgebung U wird die Lichtquelle 3 eingeschaltet, beispielsweise mittels eines nicht näher dargestellten Betätigungselements. Das Betätigungselement ist beispielsweise als Schalter oder Taster ausgebildet. Die Lichtquelle 3 wird von der in der Beleuchtungsvorrichtung 1 integrierten Energiespeichereinheit 4 mit elektrischer Energie versorgt und emittiert Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich. Mittels der mit der Lichtquelle 3 gekoppelten Projektionsvorrichtung 5 wird das regelmäßige Lichtmuster LM erzeugt.
Das Lichtmuster LM wird in die Umgebung U auf die Projektionsfläche F projiziert, wobei in Abhängigkeit zumindest einer jeweiligen Oberfläche O der Objekte O1, O2 das Lichtmuster LM abschnittsweise verzerrt wird. Anhand der Verzerrung des Lichtmusters LM wird eine Tiefeninformation des jeweiligen Objekts O1, O2 für die Person P erzeugt. Alternativ oder zusätzlich wird eine Distanzinformation D zu dem jeweiligen Objekt O1, O2 für die Person P erzeugt. Insbesondere wird dadurch eine Bewegungssicherheit der Person P erhöht und eine Wahrnehmbarkeit der Umgebung U für die Person P vereinfacht.
Als Lichtmuster LM werden insbesondere im Wesentlichen horizontal ausgerichtete Lichtstreifen L1 bis Ln erzeugt. Insbesondere sind die Lichtstreifen L1 bis Ln in einer Entfernung E von 2 m bis 17 m von der Lichtquelle 3 auf eine Projektionsfläche F, insbesondere den Boden, vor der Person P scharf projizierbar. Dabei ist beispielsweise ein Streifenabstand A, d. h. der Abstand von einem Lichtstreifen L1 bis Ln zum nächsten Lichtstreifen L1 bis Ln einstellbar.
Zum Beispiel ist der Streifenabstand A kleiner als 20 cm, kleiner als 15 cm und/oder 10 cm zur Ausleuchtung der Umgebung U für eine sich schnell bewegende Person P geeignet. Dabei können Streifenabstände A innerhalb eines vorgegebenen Lichtmusters LM variieren. Zudem kann eine Streifenanzahl je nach Verwendungsart, beispielsweise zum Laufen, Fahrradfahren oder Spazieren, individuell eingestellt werden.
Um die Lichtstreifen L1 bis Ln eindeutig voneinander unterscheiden zu können, sind die Lichtstreifen L1 bis Ln beispielsweise kodiert. Zum Beispiel umfasst das Lichtmuster LM beleuchtete und unbeleuchtete Lichtstreifen L1 bis Ln. Alternativ oder zusätzlich unterscheiden sich die Lichtstreifen L1 bis Ln in ihrer Lichtfarbe voneinander. Insbesondere heben sich die Lichtstreifen L1 bis Ln mittels Kontrastunterschieden voneinander ab. Hierfür werden die einzelnen Lichtstreifen L1 bis Ln derart auf die Projektionsfläche F projiziert, dass das Lichtmuster LM als schwarze und weiße oder graue und weiße nacheinander angeordnete Lichtstreifen L1 bis Ln für die Person wahrnehmbar ist. Zum Beispiel sind die Lichtstreifen L1 und L2 jeweils als weiße Lichtfarbe und die Lichtstreifen L1' und L2' jeweils als schwarze Lichtfarbe für die Person P wahrnehmbar.
In einer nicht näher dargestellten Ausführungsform kann die Beleuchtungsvorrichtung 1 beispielsweise ein Stabilisierungselement umfassen. Das Stabilisierungselement ist insbesondere zur Stabilisierung der Beleuchtungsvorrichtung 1 vor mechanischen Einflüssen, wie zum Beispiel vor durch die Bewegung der Person P verursachte Bewegungen und/oder Vibrationen, vorgesehen und stabilisiert somit das mittels der Beleuchtungsvorrichtung 1 erzeugte Lichtmuster LM.
Bezugszeichenliste

1: Beleuchtungsvorrichtung
2: Gehäuse
3: Lichtquelle
4: Energiespeichereinheit
5: Projektionsvorrichtung
5.1 bis 5.n: optisches Element
6: Befestigungselement
7: Halteelement
A: Streifenabstand
D: Distanzinformation
E: Entfernung
F: Projektionsfläche
G1 bis Gn: geometrische Formen
L1 bis Ln: Lichtstreifen
LM: Lichtmuster
LS: Lichtstrahl
O: Oberfläche
O1, O2: Objekt
P: Person
P1: Kopfbereich
PB: Abstand
U: Umgebung
V: Verbindungslinie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1208328 B1 [0003]

Claims

Mobile Beleuchtungsvorrichtung (1) mit einem Gehäuse (2) mit - zumindest einer Lichtquelle (3) zur Ausleuchtung von Oberflächen (O) in einer Umgebung (U), - einer integrierten Energiespeichereinheit (4) zur Versorgung der Lichtquelle (3) mit elektrischer Energie dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3) mit zumindest einer Projektionsvorrichtung (5) zur Erzeugung eines regelmäßigen Lichtmusters (LM) versehen ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Projektionsvorrichtung (5) im Gehäuse (2) angeordnet ist und zur Erzeugung eines Lichtmusters (LM) mit mehreren geometrischen Formen (G1 bis Gn) ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Projektionsvorrichtung (5) zur Erzeugung von Lichtstreifen (L1 bis Ln), Lichtkreisen und/oder Lichtpolygonen als geometrische Formen (G1 bis Gn) ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Projektionsvorrichtung (5) zur Erzeugung von sich jeweils voneinander in ihrer Abmessung, Ausrichtung und/oder Lichtfarbe unterscheidenden geometrischen Formen (G1 bis Gn) ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Projektionsvorrichtung (5) in einem vorgegebenen minimalen Abstand (PB) zu den Augen der Person (P) fixiert ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Projektionsvorrichtung (5) zur Erzeugung von im Wesentlichen senkrecht zu einer Verbindungslinie (V) zwischen Augen der Person (P) und der zumindest einen Projektionsvorrichtung (5) ausgerichteten geometrischen Formen (G1 bis Gn), insbesondere Lichtstreifen (L1 bis Ln), Lichtkreisen und/oder Lichtpolygonen, ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Projektionsvorrichtung (5) zur Erzeugung von im Wesentlichen gleichmäßig voneinander beabstandeten geometrischen Formen (G1 bis Gn), insbesondere Lichtstreifen (L1 bis Ln), Lichtkreisen und/oder Lichtpolygonen, ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Projektionsvorrichtung (5) zumindest eine Anzahl von optischen Elementen (5.1 bis 5.n) zur Formung zumindest eines Lichtstrahls (LS) und zur Erzeugung des Lichtmusters (LM) mit mehreren geometrischen Formen (G1 bis Gn) umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Projektionsvorrichtung (5) zumindest ein telezentrisch ausgebildetes optisches Element (5.1) umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Projektionsvorrichtung (5) zumindest ein diffraktives oder refraktives optisches Element (5.2) umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der optischen Elemente (5.1 bis 5.n) eine Linse oder ein Objektiv ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der optischen Elemente (5.1 bis 5.n) als eine optische Anzeigeeinheit, ein elektronisches Bauelement, insbesondere ein CCD-Chip, ein Diafilm oder ein optischer Filter ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der zumindest einen Projektionsvorrichtung (5) eine Abmessung, Position, Ausrichtung und/oder Lichtfarbe des Lichtmusters (LM) einstellbar ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3) eine Anzahl von LED-Leuchtmitteln und/oder Laserdioden umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Befestigungsmittel (6) zur Befestigung des Gehäuses (2) an einer Person (P), insbesondere an einem Kopfbereich (P1) oder Brustbereich der Person (P).
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (6) ein Band, insbesondere ein elastisches Band, zur Fixierung des Gehäuses (2) an der Person (P) ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (6) mit zumindest einem Halteelement (7) zur Halterung des Gehäuses (2) in dem vorgegeben Abstand (PB) zu Augen der Person (P) gekoppelt ist.
Verfahren zur Ausleuchtung von Oberflächen (O) in einer Umgebung (U) mit einer mobilen Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei - eine Lichtquelle (3) der Beleuchtungsvorrichtung (1) von einer in der Beleuchtungsvorrichtung (1) integrierten Energiespeichereinheit (4) mit elektrischer Energie versorgt wird, - mittels der Lichtquelle (3) visuell sichtbares Licht emittiert wird und - mittels zumindest einer mit der Lichtquelle (3) gekoppelten Projektionsvorrichtung (5) ein regelmäßiges Lichtmuster (LM) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass - das Lichtmuster (LM) in die Umgebung (U) einer Person (P) projiziert wird, - in Abhängigkeit zumindest einer Oberfläche (O) eines sich in der Umgebung (U) befindenden Objekts (O1, O2) das Lichtmuster (LM) zumindest abschnittsweise verzerrt wird und - anhand der Verzerrung des Lichtmusters (LM) zumindest eine Tiefeninformation des Objekts (O1, O2) und/oder eine Distanzinformation (D) zu dem Objekt (O1, O2) für die Person (P) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtmuster (LM) geometrische Formen (G1 bis Gn) erzeugt werden.