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Die Erfindung geht aus von einer Justagevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, um ein Element, insbesondere ein optisches Element, zu justieren. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Leuchtvorrichtung und einen Scheinwerfer mit einer derartigen Justagevorrichtung. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren mit einer Justagevorrichtung.
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Aus dem Stand der Technik sind Scheinwerfer für Fahrzeuge bekannt, die eine Laser Activated Remote Phosphor (LARP) Technologie einsetzen. Bei dieser Technologie wird ein von einer Strahlungsquelle beabstandet angeordnetes Konversionselement, das einen Leuchtstoff aufweist oder daraus besteht, mit einer Anregungsstrahlung, insbesondere einem Anregungsstrahl oder Pumpstrahl oder Pumplaserstrahl, bestrahlt, insbesondere mit dem Anregungsstrahl einer Laserdiode. Die Anregungsstrahlung wird vom Leuchtstoff zumindest teilweise absorbiert und zumindest teilweise in eine Konversionsstrahlung oder in ein Konversionslicht umgewandelt, deren Wellenlängen und somit spektralen Eigenschaften und/oder Farbe durch die Konversionseigenschaften des Leuchtstoffs bestimmt wird. Bei der Down-Konversion wird die Anregungsstrahlung der Strahlungsquelle durch den bestrahlten Leuchtstoff in Konversionsstrahlung mit längeren Wellenlängen als die Anregungsstrahlung konvertiert. Beispielsweise kann so mit Hilfe des Konversionselements blaue Anregungsstrahlung, insbesondere blaues Laserlicht, in rote und/oder grüne und/oder gelbe Konversionsstrahlung konvertiert werden. Bei einer teilweisen Konversion ergibt dann beispielsweise eine Überlagerung von nichtkonvertiertem blauen Anregungslicht und gelbem Konversionslicht weißes Nutzlicht.
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Im Nachgang zur Laserdiode oder zum Leuchtstoff ist ein optisches Element in Form einer Linse vorgesehen. Diese ist in einem Tragring eingesetzt, der mit einer Hülse verschweißt ist. Die Hülse wiederum ist mit einem Gehäuse verschweißt, in dem die Laserdiode angeordnet ist. Vor dem Verschweißen werden die Bauteile zueinander justiert. Bei der Abkühlung nach der Verschweißung kann es zu einem Verzug und somit zu einer Positionsänderung der Linse kommen. Nach dem Verschweißen ist eine nachträgliche Korrektur der Justage nicht mehr möglich.
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Dies ist insbesondere nachteilig, wenn mehrere Laserdioden, insbesondere in Vertikalrichtung, übereinander angeordnet sind, deren emittierte Strahlung über einen jeweiligen bewegbaren Spiegel oder einen gemeinsamen bewegbaren Spiegel hinsichtlich der Strahlungsrichtung, insbesondere in einer horizontalen Ebene, veränderbar ist. Hierbei ist eine äußerst genaue Ausrichtung der emittierten Strahlungen der Laserdioden erforderlich.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Justagevorrichtung zu schaffen, mit der auf vorrichtungstechnisch einfache Weise und mit einer hohen Genauigkeit ein Element justierbar ist. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, eine Leuchtvorrichtung und einen Scheinwerfer zu schaffen, deren emittierte Strahlung äußerst genau mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand justierbar ist. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das eine einfache Justage eines Elements ermöglicht.
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Die Aufgabe hinsichtlich der Justagevorrichtung wird gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich der Leuchtvorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11, hinsichtlich des Scheinwerfers gemäß den Merkmalen des Anspruchs 12 und hinsichtlich des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Anspruchs 13.
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Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß ist eine Justagevorrichtung zur Justage eines Elements vorgesehen, wobei die Justagevorrichtung eine Fassung oder Halterung zur Aufnahme des Elements aufweist. Die Fassung kann über zumindest einen Haltearm mit einem Tragelement fest verbunden sein. Vorteilhafterweise ist eine Spannung oder Vorspannung oder eine Länge des zumindest einem Haltearms durch, insbesondere gezieltes Erwärmen, insbesondere mit einem anschließenden Abkühlen des zumindest einen Haltearms, zur Justage des Elements beeinflussbar, insbesondere aufbaubar. Beispielsweise kann durch die Erwärmung eine Vorspannung des Haltearms erhöht werden, was wiederum beispielsweise zu einer Kürzung des Haltearms führt. Es ist aber auch denkbar, dass durch die Erwärmung Vorspannungen abgebaut werden, was zu einer Verlängerung des Haltearms führt. Eine Längenänderung des Haltearms hat somit eine Veränderung der Position der Fassung bezüglich dem Tragelement zur Folge, was für die Justage des Elements in der Fassung vorteilhafterweise genutzt werden kann.
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Diese Lösung hat des Weiteren den Vorteil, dass eine Justage des Elements jederzeit erfolgen kann, beispielsweise auch nachdem die Justagevorrichtung mit einem weiteren Bauteil, wie beispielsweise einem Gehäuse einer Laserdiode, fest verbunden ist. Des Weiteren zeichnet sich die Justagevorrichtung durch eine vorrichtungstechnisch äußerst einfache und kostengünstige Ausgestaltung aus.
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Vorrichtungstechnisch einfach kann der zumindest eine Haltearm stabartig und/oder einstückig ausgestaltet sein. Somit ist eine äußerst feste und einfache Ausgestaltung der Justagevorrichtung ermöglicht.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Haltearm oder eine Mehrzahl von Haltearmen nach der Aufnahme des Elements in der Fassung und vor der Erwärmung eine Vorspannung aufweist/aufweisen. Somit ist schon vor der Erwärmung eine Art Einspannung der Fassung ermöglicht, was zu einem sicheren Halt des Elements führt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Fassung vorrichtungstechnisch einfach zumindest teilweise oder im Wesentlichen oder vollständig ringförmig ausgebildet, wobei die Fassung das Element umgreifen kann. Allerdings sind auch andere Formen denkbar, wie elliptische oder vieleckige.
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Mit Vorteil kann die Fassung vor dem Einsetzen des Elements einen kleineren Durchmesser als nach dem Einsetzen des Elements haben, was zu einer äußerst festen Fixierung des eingesetzten Elements führt, da das Element durch die Erweiterung der Fassung mit einer Haltespannung beaufschlagt wird. Durch eine radiale Erweiterung der Fassung aufgrund des Einsetzens des Elements kann des Weiteren vorgesehen sein, dass hierdurch der zumindest eine Haltearm oder die Mehrzahl von Haltearmen vorspannbar oder vorgespannt ist/sind. Die Erweiterung der Fassung durch das Einsetzen des Elements hat somit zwei Effekte, nämlich die verbesserte Halterung des Elements in der Fassung und die Beaufschlagung des Haltearms oder der Haltearme mit einer Vorspannung, wobei wiederum die Fassung bezüglich dem Tragelement auf einfache Weise einspannbar ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die ringförmige Fassung einen durchgehenden Schlitz aufweist, um Montagekräfte beim Einsetzen des Elements zu verringern. Der Schlitz erstreckt sich beispielsweise schräg zur Längsachse der Fassung.
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Vorrichtungstechnisch einfach kann die Fassung hohlzylindrisch ausgestaltet sein. Insbesondere kann die Fassung einen kreisringförmigen Querschnitt haben. Allerdings sind auch andere Formen denkbar, wie elliptische oder vieleckige.
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Mit Vorteil erstreckt/erstrecken sich der zumindest eine Haltearm oder die Mehrzahl von Haltearmen stirnseitig, insbesondere etwa in Längsrichtung der Fassung, von der Fassung weg. Insbesondere kann der zumindest eine Haltearm oder die Mehrzahl von Haltearmen randseitig der Fassung angeordnet sein, um somit vom Element in der Fassung beabstandet zu sein. Die Fassung kann des Weiteren eine Stirnseite haben, an der der zumindest eine Haltearm oder die Mehrzahl von Haltearmen befestig und/oder ausgebildet ist/sind.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Haltearm oder die Mehrzahl von Haltearmen am Tragelement fest fixiert ist/sind und dann bei der radialen Erweiterung der Fassung aufgrund des Einsetzens des Elements von seiner/ihrer Fixierung an der Fassung radial nach außen gespannt ist/sind. Die Fixierung des zumindest einen Haltearms oder der Mehrzahl von Haltearmen am Tragelement kann dann in der Radialposition verbleiben.
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Um eine größere Längenänderung des zumindest einen Haltearms oder der Mehrzahl von Haltearmen zu erreichen, kann eine Hebelmechanik vorgesehen sein. Vorzugsweise weist der zumindest eine Haltearm eine Hebelmechanik oder die Mehrzahl von Haltearmen jeweils eine Hebelmechanik auf.
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Bei dem in der Fassung eingesetzten Element kann es sich vorzugsweise um ein optisches Element handeln. Die Justagevorrichtung ist für ein derartiges optisches Element besonders geeignet, da mit der Justagevorrichtung Positionsänderungen im Nanometerbereich oder Sub Millimeterbereich ermöglicht sind. Vorzugsweise ist das optische Element aus einer Gruppe ausgewählt, die eine Linse, einen Reflektor, eine Blende, einen Lichtleiter, ein holografisches Element, ein Liquid Cristal Display (LCD), ein Digital Mirror Device (DMD) und einen Konverter mit einem Leuchtstoff aufweisen kann. Ist als optisches Element eine Linse vorgesehen, so kann diese einfach in einem Haltering aufgenommen sein, über den die Linse in die Fassung eingesetzt ist. Somit wird ein direktes Einsetzen der Linse in die Fassung vermieden, um insbesondere Beschädigungen der Linse zu vermeiden.
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Vorzugsweise ist das Tragelement als Tragring ausgestaltet. Bei dem Tragelement handelt es sich beispielsweise um ein Festlager. Durch die Ausgestaltung eines Tragrings ist ermöglicht, dass beispielsweise eine Strahlung durch das Tragelement hin zum Element durchstrahlen kann, insbesondere wenn es sich bei dem Element um eine Linse handelt. An einer Stirnseite des Tragrings kann dann der zumindest eine Haltearm oder der Mehrzahl von Haltearmen befestigt sein. Über den Tragring kann die Justagevorrichtung beispielsweise mit einem Gehäuse einfach verschweißt oder verlötet oder auf andere Weise verbunden werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können zumindest zwei Haltearme vorgesehen sein, was zu einer statisch bestimmten Ausgestaltung der Justagevorrichtung führt. Um die Fassung flexibel zu justieren, sind vorzugsweise drei oder mehr Haltearme vorgesehen.
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Sind zumindest sechs Haltearme zwischen dem Tragelement und der Fassung ausgebildet, so können auf einfache Weise drei translatorische sowie drei rotatorische Bewegungsrichtungen der Fassung relativ zum Tragelement ermöglicht sein.
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Ein Teil der Haltearme oder ein jeweiliger Haltearm ist vorzugsweise schräg in Umfangsrichtung der Fassung geneigt. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Haltearme randseitig zwischen dem Trageelement und der Fassung angeordnet sind. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen, dass ein jeweiliger Haltearm oder ein Teil der Haltearme entgegensetzt zu seinem benachbarten Haltearmen oder zu seinem benachbarten Haltearm in Umfangsrichtung geneigt ist. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch eine äußerst genaue Justierung ermöglicht ist. Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Haltearme nach dem Einsetzen des Elements in die Fassung ausgehend von dem Tragelement radial nach außen geneigt sind. Es kann außerdem vorgesehen sein, dass die Haltearme vor dem Einsetzen des Elements in die Fassung einen gleichen Abstand zur Längsachse des Tragelements aufweisen und somit beispielsweise nur in Umfangsrichtung geneigt sind, aber nicht radial nach außen oder innen geneigt sind.
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Vorzugsweise bilden zwei Haltearme ein Armpaar, wobei zumindest zwei Armpaare vorgesehen sein können. Deren Haltearme können sich ausgehend vom Tragelement in Längsrichtung der Fassung gesehen voneinander, insbesondere V-förmig, entfernen. Vorzugsweise sind drei Armpaare vorgesehen, um auf einfache Weise eine Justage mit drei translatorischen sowie drei rotatorischen Bewegungsfreiheitsgraden zu ermöglichen. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass sich die benachbarten Haltearme benachbarter Armpaare ausgehend vom Tragelement in Längsrichtung der Fassung gesehen, insbesondere V-förmig, aneinander annähern.
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Zwei oder mehr Haltearme können einen, insbesondere monolithischen, Festkörpergelenkaufbau bilden, was zu einer äußerst robusten Ausgestaltung der Justagevorrichtung führt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein zweites Tragelement vorgesehen sein. In Längsrichtung der Fassung gesehen kann dann das erste Tragelement auf der einen Fassungsseite und das zweite Tragelement auf der anderen Fassungsseite angeordnet sein. Das zweite Tragelement kann dann über zumindest einen Haltearm, insbesondere über zumindest zwei oder eine Mehrzahl von Haltearmen, mit der Fassung verbunden sein. Zur Justage des Elements kann die Vorspannung des zumindest einen Haltearms oder der Mehrzahl von Haltearmen des zweiten Tragelements, insbesondere über eine Erwärmung, beeinflussbar sein.
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Mit dem Haltearm oder den Haltearmen des zweiten Tragelements erfolgt vorzugsweise eine Winkelkorrektur des Elements, während mit dem Haltearm oder den Haltearmen des ersten Tragelements vorzugsweise eine Positionskorrektur des Elements erfolgt. Somit kann vorteilhafterweise die Art der Korrektur auf zwei Tragringe aufgeteilt werden. Des Weiteren ist mit zwei Tragelementen vorteilhaft, dass die Fassung symmetrisch eingespannt oder geklemmt ist. Des Weiteren kann vorgesehen sein, an dem zweiten Tragelement auf seiner von der Fassung wegweisenden Seite eine weitere Fassung für ein weiteres Element vorzusehen. Außerdem kann das zweite Tragelement zur Handhabung der Justagevorrichtung verwendet werden.
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Die Anzahl und Ausgestaltung des Haltearms oder der Haltearme für das zweite Trageelement können entsprechend des Halterarms oder der Haltearme hinsichtlich des ersten Tragelements gemäß den vorstehend genannten Aspekten vorgesehen und/oder ausgebildet sein. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das zweite Tragelement entsprechend dem ersten Tragelement gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß ist eine Leuchtvorrichtung mit einem Gehäuse vorgesehen, in dem eine Strahlungsquelle angeordnet ist. Aus einer Gehäuseöffnung des Gehäuses kann die Strahlungsquelle Strahlung emittieren. Im Nachgang zur Gehäuseöffnung kann die Justagevorrichtung angeordnet sein. Vorzugsweise ist das Tragelement der Justagevorrichtung fest mit dem Gehäuse verbunden oder ist das Gehäuse. Somit ist eine vorrichtungstechnisch einfach ausgestaltete Leuchtvorrichtung geschaffen, bei der auf einfache Weise ein Element in der Justagevorrichtung justierbar ist. Es kann auch eine mehrfache Justage erfolgen, indem das Element zu verschiedenen Zeitpunkten justiert wird. Somit ist eine mehrstufige Positionskorrektur des Elements der Justagevorrichtung ermöglicht. Die Justage ist somit präziser als im Stand der Technik und korrigierbar.
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Erfindungsgemäß ist ein Scheinwerfer mit einer Leuchtvorrichtung gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte vorgesehen. Mit der Justagevorrichtung kann somit der Scheinwerfer zu einem beliebigen Zeitpunkt justiert werden, indem der zumindest eine Haltearm erwärmt wird.
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Vorzugsweise wird der Scheinwerfer für ein Fahrzeug eingesetzt. Das Fahrzeug kann ein Luftfahrzeug oder ein wassergebundenes Fahrzeug oder ein landgebundenes Fahrzeug sein. Das landgebundene Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug oder ein Fahrrad sein. Besonders bevorzugt ist das Fahrzeug ein Lastkraftwagen oder ein Personenkraftwagen oder ein Kraftrad. Das Fahrzeug kann des Weiteren als nicht-autonomes oder teil-autonomes oder autonomes Fahrzeug ausgestaltet sein.
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Weitere Anwendungsbereiche für den Scheinwerfer können beispielsweise eine Effektivbeleuchtung, eine Entertainmentbeleuchtung, eine Architainmentbeleuchtung, eine Allgemeinbeleuchtung, eine medizinische und therapeutische Beleuchtung oder eine Horticulturebeleuchtung sein.
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Bei einem erfindungsgemäß Verfahren mit einer Justagevorrichtung gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte oder mit einer Leuchtvorrichtung gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte oder mit einem Scheinwerfer gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte ist zur Justage eines Elements folgender Schritt vorgesehen:
- - Gezieltes Erwärmen und anschließendes Abkühlen des zumindest einen Haltearms oder mehrerer Haltearme zur Veränderung von dessen Vorspannung, um eine Position der Fassung relativ zum Tragelement in vorbestimmten Weise zu verändern. Somit kann auf einfache Weise eine Justage des Elements erfolgen.
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Vorteilhafterweise erfolgt die Erwärmung einfach durch eine Bestrahlung. Die Bestrahlung wird vorzugsweise mit einem Laserstrahl einer Laserlichtquelle ausgeführt, womit eine äußerst genaue Bestrahlung ermöglicht ist.
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Beim Material des zumindest einen Haltearms oder der Mehrzahl der Haltearme handelt es sich vorzugsweise um ein Metall. Das Metall kann vor dem Erwärmen eine Kristallstruktur mit einem kubisch flächenzentrierten Gitter und nach dem Abkühlen eine Kristallstruktur mit einem kubisch raumzentrierten Gitter aufweisen, was insbesondere zu einer Verkürzung des Haltearms führt. Denkbar ist auch, dass die Erwärmung derart erfolgt, dass beispielsweise Gitterdefekte ausgeheilt werden (annealing) und/oder das durch die Erwärmung ein Memory-Effekt zur Längenänderung des Haltearms ausgenutzt wird. Somit sind durch gezielte Erwärmung Längenänderungen in positiver und negativer Richtung ermöglicht.
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In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens können folgende Schritte vor dem Erwärmen vorgesehen sein:
- - Erfassen einer Ist-Position des in der Fassung eingesetzten Elements,
- - Ermitteln einer gewünschten Länge und/oder Vorspannung eines Haltearms oder mehrerer Haltearme oder aller Haltearme, damit die Fassung ausgehend von der Ist-Position eine Soll-Position erreichen kann.
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Im Anschluss kann/können dann der Haltearm oder die Mehrzahl von Haltearmen hinsichtlich der ermittelten Vorspannung und/oder Länge entsprechend erwärmt und anschließend abgekühlt werden.
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Vorzugseise ist die Justagevorrichtung fest mit der Leuchtvorrichtung verbunden. Zur Erfassung einer Ist-Position kann die Strahlungsquelle der Leuchtvorrichtung Strahlung durch das Element in Form eines optischen Elements, insbesondere in Form einer Linse, emittieren und es kann dann anhand des emittierten Lichtbilds oder der Abbildung die Ist-Position ermittelt werden.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
- 1 in einer Seitenansicht eine Justagevorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 in einem Längsschnitt einen Teil der Justagevorrichtung aus 1,
- 3a bis 3e verschiedene Verfahrensschritte mit der Justagevorrichtung aus 1,
- 4 in einer perspektivischen Darstellung eine Justagevorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
- 5 in einem Längsschnitt einen Teil einer Justagevorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
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Gemäß 1 ist die Justagevorrichtung 1 dargestellt. Diese ist Teil einer Leuchtvorrichtung 2, die wiederum Teil eines Scheinwerfers 4 ist, wobei gemäß 1 sowohl die Leuchtvorrichtung 2 als auch der Scheinwerfer 4 vereinfacht mit einer Strichlinie dargestellt sind. Die Justagevorrichtung 1 hat eine Fassung 6 mit einem kreisringförmigen Querschnitt. Die Fassung 6 ist mit einem Schlitz 8 aufgebrochen, der sich schräg zu einer Längsachse der Fassung 6 erstreckt.
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In Längsrichtung gesehen ist die Fassung 6 zwischen zwei Trageelementen, die jeweils als Tragring 10, 12 ausgestaltet sind, angeordnet. Ein jeweiliger Tragring 10, 12 hat hierbei einen kreiszylindrischen Querschnitt. Über dem Tragring 10 ist die Justagevorrichtung 1 an einem Gehäuse der Leuchtvorrichtung 2 befestigbar, womit dieser ein Festlager bilden kann. Der Tragring 12 ist frei und kann ein Loslager darstellen. Zwischen dem gehäuseseitigen Tragring 10 der Fassung 6 sind sechs Haltearme in Form von Zugstäben 14 bis 24 vorgesehen. Des Weiteren sind zwischen der Fassung 6 und dem weiteren Tragring 12 ebenfalls sechs Haltearme in Form von Zugstäben 26 bis 36 angeordnet. Jeweils zwei benachbarte Zugstäbe 14, 16 und 18, 20 und 22, 24 bilden ein Armpaar, die sich ausgehend vom Tragring 10 voneinander entfernen und gemäß Figur 1 V-förmig - in Umfangsrichtung des Tragrings 10 gesehen - angeordnet sind. Die Zugstäbe 24, 14 und 16, 18 und 20, 22 benachbarter Armpaare nähern sich in einer Richtung hin zur Fassung 6 - in Umfangsrichtung der Fassung 6 gesehen - aneinander an. Zwischen dem Tragring 12 und der Fassung 6 bilden die Zugstäbe 26, 28 und 30, 32 und 34, 36 jeweils ein Armpaar, die sich ausgehend vom Tragring 12 voneinander entfernen und V-förmig - in Umfangsrichtung des Tragrings 102 gesehen - angeordnet sind. Entsprechend sind die Zugstäbe 36, 26 und 28, 30 und 32, 34 benachbarter Armpaare hin in Richtung zur Fassung 6 - in Umfangsrichtung des Fassung 6 gesehen - aneinander angenähert.
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In der Fassung 6 ist ein Element in Form einer Linse angeordnet, was unten stehend näher erläutert ist. Durch die Anordnung des optischen Elements ist die Fassung in radialer Richtung aufgeweitet, womit deren Durchmesser gemäß 1 größer als der Durchmesser der Tragringe 10, 12 ist. Durch das Einsetzen des Elements und durch das hierdurch resultierende radiale Aufweiten der Fassung 6 werden die Zugstäbe 14 bis 36 gespannt. Durch gezielte Erwärmung einzelner Zugstäbe 14 bis 36, insbesondere durch eine Laserstrahlung, kann die Position der Fassung 6 verändert, und die darin angeordnete Linse justiert werden, was unten stehend näher erläutert ist.
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Gemäß 2 ist die Justagevorrichtung 1 dargestellt, wobei kein optisches Element in die Fassung 6 eingesetzt ist. Ein Durchmesser der Fassung 6 und der Tragringe 10, 12 ist hierbei gleich. Gemäß 2 ist erkennbar, dass ein Innendurchmesser der Fassung 6 kleiner als ein Innendurchmesser der Tragringe 10, 12 ist. Durch das Einsetzen der Linse kann der Innendurchmesser der Fassung 6 erweitert werden. Im Einsatz der Justagevorrichtung 1 in der Leuchtvorrichtung 2, siehe auch 1, können die Durchgangsöffnungen 38 und 40 der Tragringe 10, 12 und die Durchgangsöffnung 42 der Fassung 6 einen Strahlengang ausbilden.
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Gemäß 2 sind des Weiteren die Zugstäbe 30, 32, 34, 16, 18 und 20 dargestellt. Die Zugstäbe 34 und 20 sind hierbei in ihrer Seitenansicht gezeigt. Der Zugstab 20 erstreckt sich ausgehend von einer ringförmigen Stirnfläche 44 des Tragrings 10, die hin zur Fassung 6 weist, zu einer ringförmigen Stirnfläche 46 der Fassung 6, die wiederum zum Tragring 10 weist. Das Gleiche gilt für die weiteren Zugstäbe 14 bis 18 und 22, 24 zwischen dem Tragring 10 und der Fassung 6, siehe auch 1. Des Weiteren erstreckt sich der Zugstab 34 ausgehend von einer ringförmigen Stirnfläche 47 des Tragrings 12, die hin zur Fassung 6 weist, zu einer ringförmigen Stirnfläche 48 der Fassung 6, die wiederum hin zum Tragring 12 weist. Dies wiederum gilt entsprechend für die weiteren Zugstäbe 26 bis 32 und 36, siehe auch 1. Eine Breite der Zugstäbe 14 bis 36 in radialer Richtung entspricht einer Breite der Tragringe 10, 12. Dagegen ist die Fassung 6 etwas breiter als die Zugstäbe 14 bis 36.
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Gemäß den 3a bis 3e wird nun ein Verfahren für die Justagevorrichtung 1 erläutert. In 3a sind vereinfacht die Tragringe 10, 12 und die Fassung 6 mit den Zugstäben 20 und 34 dargestellt, als Querschnitt durch eine Seite der ringförmigen Fassung mit zwei ringförmigen Tragringen. Des Weiteren ist gemäß 3a die Linse 50 gezeigt. Diese ist von einem Haltering 52 fest umgriffen. Die Linse 50 mit dem Haltering 52 wird in Längsrichtung in die Fassung 6 eingesetzt. Gemäß 3b wird hierdurch die Fassung 6 in radialer Richtung erweitert. Die Zugstäbe 20 und 34 werden dann mit einer Vorspannung beaufschlagt, indem diese zusammen mit der Fassung 6 radial nach außen gebogen oder geschert werden. Das Gleiche gilt für die übrigen Haltestäbe 14 bis 18, 22 bis 32 und 36, siehe auch 1. Somit ist gemäß den 3a und 3b ein grobes Einpressen des Linse 50 vorgesehen, womit sich die Fassung 6 spannt, und die Zugstäbe 14 bis 36 mit einer Eigenzugspannung vorgespannt werden.
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Gemäß 3c wird eine Strahlung einer Lichtquelle der Leuchtvorrichtung 2 aus 1 durch die Linse 50 geführt. Aus der sich daraus ergebenden Abbildung wird dann eine Ist-Position der Linse 50 ermittelt. Im Anschluss daran wird eine Abweichung der Ist-Position von der Soll-Position der Linse berechnet und somit eine notwendige Versatzbewegung und Versatzdrehung ermittelt, um die Linse 50 in der Soll-Position anzuordnen. Des Weiteren wird eine Stablängenkorrektur für die Zugstäbe 14 bis 36, siehe 1, ermittelt, um die Linse 50 in die Soll-Position zu verfahren.
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Gemäß 3d ist erkennbar, dass der Zugstab 24 mit einem Laserstrahl 54 einer Laserlichtquelle bestrahlt wird. Somit erfolgt ein Einbringen von Wärme in den Zugstab 24, womit ein gezieltes Lösen von, insbesondere lokalen, Eigenzugspannungen erfolgen kann. Vorzugsweise ist nach einem anschließenden Abkühlen eine Länge des Zugstabs 24 verkürzt, was zu einer Positionsveränderung der Fassung 6 mit der Linse 50, siehe auf Figur 3c, führt. Durch gezieltes Erwärmen verschiedener Zugstäbe 14 bis 36 kann die Fassung 6 gemäß 3d in einer X-, Y- und Z-Richtung bewegt werden. Außerdem ist eine Drehung um die X-, Y- und Z-Achse ermöglicht.
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Gemäß 3e ist die justierte Linse 50 ersichtlich. Es ist erkennbar, dass die Fassung 6 eine andere Anordnung wie vor der Wärmebehandlung der Zugstäbe 14 bis 36 oder eines Teils der Zugstäbe 14 bis 36 oder eines Zugstabs von den Zugstäben 14 bis 36, siehe Figur 3c, aufweist. Vorzugsweise werden die Zugstäbe 26 bis 36 zwischen der Fassung 6 und dem freien Tragring 12 für eine Winkelkorrektur der Fassung 6 eingesetzt, also für ein Drehen der Fassung 6 um die X-Achse und/oder Y-Achse und/oder um die Z-Achse. Die Zugstäbe 14 bis 24, siehe 1, zwischen der Fassung 6 und dem festen Tragring 10 werden vorzugsweise hauptsächlich für eine Positionskorrektur oder Verschiebung der Fassung 6 in X-Richtung und/oder Y-Richtung und/oder Z-Richtung eingesetzt.
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Somit ist mit der Justagevorrichtung 1 eine lasertrimmbare Konstruktion vorgesehen, die eine Nachjustierung einer Linse 50 jederzeit ermöglicht. Mit dieser kann eine äußerst hohe Positioniergenauigkeit erzielt werden. Die Justagevorrichtung gemäß den 1 bis 3e weist nach dem Einsetzen der Linse 50 eine vorgespannte Fassung und mindestens zwölf Zugstäbe 14 bis 36 auf, die lasertrimmbar sind. Durch gezielte Temperatureinwirkung auf einzelne oder mehrere Zugstäbe 14 bis 36 wird durch die entstehenden Zugspannungen eine Positionskorrektur der Linse 50 vorgenommen. Durch systematisches Einbringen der Zugspannungen lassen sich beliebige rotatorische und/oder translatorische Verschiebungen der Linse 50 im Nanometerbereich erzeugen. Ist beispielsweise im Einsatz des Scheinwerfers 4 aus 1 nach einer bestimmten Betriebsdauer eine Nachjustierung erforderlich, so kann dies äußerst einfach durch die Justagevorrichtung 1 vorgesehen werden. Auch eine mehrmalige Justierung ist möglich.
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Gemäß 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Justagevorrichtung 56 dargestellt. Diese ist aus einem einstückigen Bauteil 58 mit einem kreiszylindrischen Querschnitt gebildet. Durch Ausschneiden von Durchgangsaussparungen 60, von denen der Einfachheit halber in 4 nur einige mit einem Bezugszeichen versehen sind, sind eine Fassung 62, ein Tragring 64 und ein Tragring 66 gebildet. Des Weiteren ist ein Schlitz 68 in die Fassung 62 eingebracht. Außerdem sind durch die Durchgangsaussparungen 60 die Zugstäbe 70 gebildet, von denen der Einfachheit halber nur einer mit einem Bezugszeichen versehen ist.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Justagevorrichtung 72. Diese weist im Unterschied zur Ausführungsform in 1 nur einen Tragring 74 auf, über den dieser an einem Gehäuse 76, beispielsweise einer Leuchtvorrichtung 2, siehe auch 1, befestigt ist. Gemäß 5 ist des Weiteren die Linse 50 mit dem Haltering 52 gezeigt. Ein Durchmesser einer Fassung 78 im nichteingesetzten Zustand der Linse 50 ist hierbei geringer als ein Durchmesser des Tragrings 74. Des Weiteren sind in 5 zwei in Umfangsrichtung schräg angeordnete Zugstäbe 78 und 80 zwischen der Fassung 78 und dem Tragring 74 gezeigt.
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Offenbart ist eine Justagevorrichtung zur Justage eines Elements, insbesondere eines optischen Elements. Die Justagevorrichtung hat eine Fassung, in der das Element anordbar ist. Die Fassung ist über zumindest einen Haltearm oder über eine Mehrzahl von Haltearmen mit einem Tragelement verbunden, über das die Fassung beispielsweise an einem Gehäuse befestigbar ist. Eine Spannung des zumindest einen Haltearms ist durch einen Wärmeeintrag veränderbar, was zu einer Positionsveränderung der Fassung und somit der Linse führt, womit diese justierbar ist.
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Bezugszeichenliste
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| Justagevorrichtung |
|
1; 56; 72 |
| Leuchtvorrichtung |
|
2 |
| Scheinwerfer |
|
4 |
| Fassung |
|
6; 62; 78 |
| Schlitz |
|
8; 68 |
| Tragring |
|
10, 12; 64, 66; 74 |
| Zugstab |
14 bis 24, 26 bis 36; 70; 78, 80 |
| Durchgangsöffnung |
|
38, 40, 42 |
| Stirnfläche |
|
44, 46, 47, 48 |
| Linse |
|
50 |
| Haltering |
|
52 |
| Laserstrahl |
|
54 |
| Bauteil |
|
58 |
| Durchgangsaussparungen |
|
60 |
| Gehäuse |
|
76 |
