DE102018205143A1 - Beleuchtungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Beleuchtungsvorrichtung (1) weist ein erstes Mikrospiegelarray (102), das mittels mindestens einer Lichtquelle (104) beleuchtbar ist, wobei Mikrospiegel (103) des ersten Mikrospiegelarrays (3) zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung umschaltbar sind, eine den in ihrer ersten Stellung befindlichen Mikrospiegeln (103) des ersten Mikrospiegelarrays (102) optisch nachgeschaltete erste Auskopplungsoptik (105) und einen den in ihrer zweiten Stellung befindlichen Mikrospiegeln (103) optisch nachgeschalteten zweiten Bildgeber (2) auf. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Scheinwerfer, insbesondere Fahrzeugscheinwerfer, Scheinwerfer zur Effektbeleuchtung oder Scheinwerfer zur Bühnenbeleuchtung.

Description

• Die Erfindung betrifft Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend ein erstes Mikrospiegelarray, das mittels mindestens einer Lichtquelle beleuchtbar ist, wobei Mikrospiegel des ersten Mikrospiegelarrays zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung umschaltbar sind und eine den in ihrer ersten Stellung befindlichen Mikrospiegeln des ersten Mikrospiegelarrays optisch nachgeschaltete erste Auskopplungsoptik. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Scheinwerfer, insbesondere Fahrzeugscheinwerfer, Scheinwerfer zur Effektbeleuchtung oder Scheinwerfer zur Bühnenbeleuchtung.
• Subtraktive Lichtsysteme (z.B. beruhend auf Mikrospiegelarrays, LCDs usw.) für Scheinwerfer haben die Eigenschaft, dass die bildgebenden optischen Komponenten (z.B. ein Mikrospiegelarray) vollständig beleuchtet werden müssen, um durch Ausblenden von Bildpunkten die gewünschte Lichtverteilung zu erzeugen. Das Ausblenden von Bildpunkten bei Mikrospiegelarray-basierten Systemen bedeutet, dass das auf die entsprechenden Mikrospiegel gerichtete Licht nicht genutzt wird, sondern in einem so genannten „Beam Dump“ vernichtet (absorbiert) wird. Für die ausgeblendeten Bildpunkte wird somit elektrische und thermische Leistung bei der Lichterzeugung und thermische Leistung bei der Lichtvernichtung erzeugt. Daraus ergibt sich nachteiligerweise ein verminderter Wirkungsgrad für das von dem Scheinwerfer ausgekoppelte Licht. Zudem muss der Kühlkörper größer dimensioniert werden.
• Die Effizienz eines Mikrospiegelarray-basierten Scheinwerfers kann verbessert werden, wenn die ausgekoppelte Lichtverteilung bereits als ähnliche Intensitätsverteilung auf dem Mikrospiegelarray vorliegt. Allerdings sind dann keine Markierungslicht- und/oder Kurvenlichtfunktionen mehr umsetzbar.
• Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere einen Mikrospiegelarray-basierten Scheinwerfer mit einem höheren Wirkungsgrad und einem kleineren Kühlkörper bereitzustellen, der vielgestaltige Lichtverteilungen erzeugen kann.
• Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
• Die Aufgabe wird gelöst durch eine Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend
• - ein erstes Mikrospiegelarray, das mittels mindestens einer Lichtquelle beleuchtbar ist, wobei Mikrospiegel des ersten Mikrospiegelarrays zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung umschaltbar sind,
• - eine den in ihrer ersten Stellung befindlichen Mikrospiegeln des ersten Mikrospiegelarrays optisch nachgeschaltete erste Auskopplungsoptik,
• - ein den in ihrer zweiten Stellung befindlichen Mikrospiegeln optisch nachgeschaltetes zweites Mikrospiegelarray, wobei Mikrospiegel des zweiten Mikrospiegelarrays zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung umschaltbar sind,
• - eine den in ihrer ersten Stellung befindlichen Mikrospiegeln des zweiten Mikrospiegelarrays optisch nachgeschaltete zweite Auskopplungsoptik.
• Diese Beleuchtungsvorrichtung ergibt den Vorteil, dass durch die Verwendung des zweiten Mikrospiegelarrays das Licht, das bisher von dem ersten Mikrospiegelarray in den Beam Dump geleitet worden ist, als Nutzlicht nutzbar ist. Insbesondere kann so Weißlicht genutzt werden, das aufgrund des subtraktiven Projektionsverfahrens von Mikrospiegelarrays ansonsten ausgeblendet würde. Diese Beleuchtungsvorrichtung steigert folglich den Wirkungsgrad und verringert eine Wärmebildung.
• Das von dem zweiten Mikrospiegelarray als Nutzlicht ausgekoppelte Licht kann zudem vorteilhafterweise ohne zusätzliche Wärmeerzeugung zur Erweiterung einer, z.B. horizontalen, Lichtverteilung des von dem ersten Mikrospiegelarray ausgekoppelten Nutzlichtmusters verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann das von dem zweiten Mikrospiegelarray als Nutzlicht ausgekoppelte Licht zur Realisierung von Lichtfunktionen verwendet werden, beispielsweise in einem Nahfeld vor der Beleuchtungsvorrichtung, z.B. in Form eines Begrenzungslichts bei Autobahn-Baustelleneinfahrt, einer Anzeige einer erlaubten Geschwindigkeit, usw.
• Es ist eine Ausgestaltung, dass
• - der zweite Bildgeber ein zweites Mikrospiegelarray ist,
• - Mikrospiegel des zweiten Mikrospiegelarrays zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung umschaltbar sind und
• - die Beleuchtungsvorrichtung eine den in ihrer ersten Stellung befindlichen Mikrospiegeln des zweiten Mikrospiegelarrays optisch nachgeschaltete zweite Auskopplungsoptik aufweist.
• Es ist eine Ausgestaltung, dass der zweite Bildgeber einen Flüssigkristallbildschirm aufweist, z.B. ein LCD oder ein LCoS.
• Es ist eine Ausgestaltung, dass die Beleuchtungsvorrichtung ferner eine Lichtmesseinrichtung zur Messung eines Lichts des von in ihrer zweiten Stellung befindlichen Mikrospiegeln des ersten Mikrospiegelarrays reflektierten Lichts aufweist. Dies ergibt den Vorteil, dass eine Intensitätsstabilisierung des aus dem zweiten Bildgeber ausgekoppelten „zweiten“ Lichtmusters besonders einfach und zuverlässig umsetzbar ist. Die Intensitätsstabilisierung kann insbesondere bewirken, dass das zweite Lichtmuster nicht oder weniger von dem aktuell von dem ersten Mikrospiegelarray über den ersten Lichtpfad ausgekoppelten „ersten“ Lichtmuster abhängig ist oder eine Änderung weniger wahrgenommen wird. Unter einer Intensitätsstabilisierung kann insbesondere eine Multiplikation von Grauwerten des von dem zweiten Bildgeber erzeugten bildpunktartigen Lichtmusters bzw. von dessen Bildpunkten abhängig von der zur Verfügung stehenden Lichtintensität verstanden werden. Die Lichtmesseinrichtung kann z.B. eine Helligkeit, einen Lichtstrom usw. des auf den zweiten Bildgeber einfallenden Lichts und/oder des von dem zweiten Bildgeber auf mindesten einem Lichtpfad abgegebenen Lichts messen, und zwar für alle entsprechend eingestellten Mikrospiegel („integrale Lichtmessung“). Die Lichtmessung kann z.B. radiometrisch oder photometrisch erfolgen.
• Die Messung des Lichts kann beispielsweise eine Messung eines Lichtstroms, einer Helligkeit einer Lichtstärke oder einer anderen quantitativen Größe umfassen.
• Es ist eine Ausgestaltung, dass die Lichtmesseinrichtung mindestens eine Fotodiode aufweist.
• Es ist eine Ausgestaltung, dass die Lichtmesseinrichtung eine Lichtmischeinrichtung, insbesondere Ulbricht-Kugel, aufweist, welche der mindestens einen Fotodiode optisch vorgeschaltet ist. Die Fotodiode kann z.B. seitlich an der Ulbricht-Kugel angeordnet sein. Die Fotodiode kann mit oder ohne Filter genutzt werden.
• Es ist eine Ausgestaltung, dass die Beleuchtungsvorrichtung einen in einem Lichtpfad zwischen dem ersten Mikrospiegelarray und dem zweiten Bildgeber optisch eingebrachten Strahlteiler, welcher der mindestens einen Fotodiode optisch vorgeschaltet ist, aufweist. Der Strahlteiler kann ein eigenständiges optische Bauteil sein.
• Es ist eine Ausgestaltung, dass die Lichtmesseinrichtung zur Messung der von in ihrer zweiten Stellung befindlichen Mikrospiegeln des zweiten Mikrospiegelarrays reflektierten Lichts eingerichtet und angeordnet ist.
• Allgemein kann das zur Lichtmessung zu nutzende Licht auch direkt von der Lichtquelle (LARP, LED, Entladungslampe, usw.) abgezweigt werden.
• Es ist eine Ausgestaltung, dass mittels des Strahlteilers ein Polarisationsanteil des auf dem Lichtpfad zwischen dem ersten Mikrospiegelarray und dem zweiten Bildgeber laufenden Lichts auskoppelbar ist.
• Es ist eine Ausgestaltung, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Ansteuereinrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine Intensitätsstabilisierung des von dem zweiten Lichtgeber abgestrahlten Lichts durchzuführen.
• Es ist eine Ausgestaltung, dass die Beleuchtungsvorrichtung ein Scheinwerfer ist. Der Scheinwerfer kann einen Teil eines Fahrzeugs, einer Effektbeleuchtung, eine Bühnenbeleuchtung usw. sein.
• Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Fahrzeug mit mindestens einer Beleuchtungsvorrichtung wie oben beschrieben, insbesondere falls die Beleuchtungsvorrichtung als ein Scheinwerfer ausgebildet ist.
• 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 eine Skizze einer herkömmlichen Beleuchtungsvorrichtung mit einem Mikrospiegelarray;
• 2 zeigt eine Skizze einer erfinderischen Beleuchtungsvorrichtung mit zwei optisch seriell geschalteten Mikrospiegelarrays;
• 3 zeigt als Blockschaltbild ein Schaltungsdiagramm zum Schalten der Beleuchtungsvorrichtung aus 2; und
• 4 zeigt ein mögliches durch die Beleuchtungsvorrichtung aus 2 erzeugtes Lichtabstrahlmuster.
• 1 zeigt eine Skizze einer herkömmlichen Beleuchtungsvorrichtung 101 mit einem Mikrospiegelarray 102, das typischerweise mehrere tausend einzelnen Mikrospiegel aufweist, von denen hier repräsentativ ein einzelner Mikrospiegel 103 gezeigt ist. Der Mikrospiegel 103 ist zwischen zwei Endstellungen verschwenkbar.
• Von mindestens einer Lichtquelle 104 auf den in seiner ersten Endstellung befindlichen Mikrospiegel 103 gestrahltes Licht L wird von diesem so reflektiert, dass das Licht L entlang eines ersten Lichtpfads P1 verläuft und als Nutzlicht N1 aus der Beleuchtungsvorrichtung 101 auskoppelbar ist, typischerweise über eine Auskopplungsoptik 105. Die Art der Lichtquelle 104 ist nicht beschränkt und kann beispielsweise ein oder mehrere LEDs, ein oder mehrere LARP-Lichtquellen oder ein oder mehrere Entladungslampen aufweisen.
• In der zweiten Endstellung wird auf den Mikrospiegel 103 einfallendes Licht L entlang eines zweiten Lichtpfads P2 in eine Lichtfalle wie einen Beam Dump 106 reflektiert und dort vernichtet.
• Da das von der Lichtquelle 104 abgestrahlte Licht L das gesamte Mikrospiegelarray 2 typischerweise ganzflächig beleuchtet, wird gleichzeitig das Licht aller sich in der ersten Endstellung befindlichen Mikrospiegel 103 über den ersten Lichtpfad P1 als Nutzlicht N1 aus der Beleuchtungseinrichtung 101 ausgekoppelt (z.B. zur Erzeugung eines Beleuchtungsmusters DMD1) und gleichzeitig das Licht aller sich in der zweiten Endstellung befindlichen Mikrospiegel 103 als „Restlicht“ R zum Beam Dump 106 reflektiert. Ändert sich das durch das Nutzlicht N1 erzeugte Lichtmuster DMD1 vor der Beleuchtungseinrichtung 1, ändert sich auch die Intensität bzw. der Lichtstrom des Restlichts R, der auf den Beam Dump 106 reflektiert wird.
• 2 zeigt eine Skizze einer erfinderischen Beleuchtungsvorrichtung 1 mit zwei optisch seriell geschalteten Mikrospiegelarrays, nämlich dem ersten Mikrospiegelarray 102 und einem zweiten Mikrospiegelarray 2, von welchem hier nur ein einzelner Mikrospiegel 3 gezeigt ist.
• Die Beleuchtungsvorrichtung 1 erweitert die Beleuchtungsvorrichtung 101 dahingehend, dass sich das zweite Mikrospiegelarray 2 anstelle des Beam Dumps 106 in dem zweiten Lichtpfad P2 des ersten Mikrospiegelarrays 102 befindet.
• In der gezeigten Variante befinden sich in dem zweiten Lichtpfad P2 zwischen dem ersten Mikrospiegelarray 102 und dem zweiten Mikrospiegelarray 2 in Ausbreitungsrichtung des Lichts L - in dieser Reihenfolge - rein beispielhaft eine Kollimationsoptik 4, ein Mehrfachlinsenfeld 5 (auch als Multi-Lens-Array, MLA, bezeichnet), ein Umlenkspiegel 6 und eine Zwischenlinse 7, z.B. eine Feldlinse. Jedoch kann auch auf jede der Komponenten 4 bis 7 verzichtet werden. Insbesondere dienen die zwischen dem ersten Mikrospiegelarray 102 und dem zweiten Mikrospiegelarray 2 befindlichen optischen Komponenten dazu, dass von dem ersten Mikrospiegelarray 102 abgestrahlte Restlicht R aufzusammeln und zu homogenisieren und das zweite Mikrospiegelarray 2 mit dem Restlicht R ganzflächig zu beleuchten.
• Auf den in seiner ersten Endstellung befindlichen Mikrospiegel 3 gestrahltes Restlicht R des zweiten Lichtpfads P2 wird von diesem so reflektiert, dass das Restlicht R entlang eines dritten Lichtpfads P3 verläuft und als zweites Nutzlicht N2 aus der Beleuchtungsvorrichtung 1 auskoppelbar ist, typischerweise über eine Auskopplungsoptik 8. Die Auskopplungsoptik 8 kann der Auskopplungsoptik 105 entsprechen oder eine davon separate Optik sein. Mittels des zweiten Nutzlichts N2 kann ein zweites „Zusatz“-Lichtmuster DMD2 vor die Beleuchtungseinrichtung 1 projiziert werden.
• Falls das Restlicht R auf den Mikrospiegel 3 einfällt, wenn sich dieser in seiner zweiten Endstellung befindet, wird das Restlicht R2 von dem Mikrospiegel 3 entlang eines vierten Lichtpfads P4 reflektiert. In einer ersten Variante kann sich in dem vierten Lichtpfad P4 ein Beam Dump 106 befinden.
• In der hier gezeigten zweiten Variante befindet sich in dem zweiten Lichtpfad P4 eine Lichtmischeinrichtung 9, z.B. eine kleine Ulbricht-Kugel, der optisch eine Fotodiode 10 nachgeschaltet ist. Die Fotodiode 10 kann mit einem optischen Filter ausgerüstet sein. Die Fotodiode 10 ist mit einer Ansteuereinrichtung 11 zur Ansteuerung der mindestens einen Lichtquelle 104 sowie beider Mikrospiegelarrays 102 und 2 verbunden.
• Die Ansteuereinrichtung 11 ist dazu eingerichtet, eine Intensitätsstabilisierung des von dem zweiten Mikrospiegelarray 2 abgestrahlten zweiten Nutzlichts N2 durchzuführen.
• 3 zeigt als Blockschaltbild ein Schaltungsdiagramm zum Schalten der Beleuchtungsvorrichtung 1 mittels der Ansteuereinrichtung 11.
• Die Ansteuereinrichtung 11 weist einen „Host“ 12, zum Beispiel einen Mikroprozessor, auf, welcher mit einem Controller 13 zum Ansteuern des ersten Mikrospiegelarrays 102 verbunden ist. Insbesondere kann der Host 12 Bilddaten B1a zum Aussehen des durch das erste Nutzlicht N1 erzeugten ersten Lichtmusters DMD1 an den Controller 13 übertragen. Der Controller 13 rechnet die Bilddaten B1a in Stellungen der Mikrospiegel 103 um und steuert die Mikrospiegel 103 durch Ausgabe von Steuer- oder Bilddaten B1b entsprechend an. Der Controller 13 gibt auch Steuersignale an einen Lichtquellentreiber 14 zur Ansteuerung der mindestens einen Lichtquelle 104 aus, beispielsweise PWM-Signale und Ausgangspegel.
• Der Host 12 ist ferner mit einer Bilddaten-Berechnungseinrichtung 15 verbunden, an welche er Bilddaten B2a zum Aussehen des durch das zweite Nutzlicht N2 erzeugten zweiten Bildmusters DMD2 überträgt. Die Berechnungseinrichtung 15 empfängt auch vom Controller 13 die Bilddaten B1b sowie von der Fotodiode 10 entsprechende Messdaten M2a.
• Alternativ oder zusätzlich zu den Messdaten M2a kann die Berechnungseinrichtung 15 auch an anderer Stelle durch entsprechende Leistungsdetektoren (o. Abb.) abgegriffene oder gemessene Messdaten zur Größe eines Lichtstroms empfangen. Beispielsweise kann die Berechnungseinrichtung 15 auch Messdaten M2b empfangen, die einer Stärke des Restlichts R im Lichtpfad P2 entsprechen. Beispielsweise kann zur Aufnahme der Messdaten M2b eine Fotodiode hinter dem nun teildurchlässig ausgestalteten Umlenkspiegel 6 angeordnet sein.
• Zusätzlich oder alternativ kann die Berechnungseinrichtung 15 auch Messdaten M1 empfangen, die einer Stärke des Lichts L in einem Lichtpfad P0 zwischen der mindesten seinen Lichtquelle 104 und dem ersten Mikrospiegelarray 102 entspricht. Beispielsweise kann zur Aufnahme der Messdaten M1 eine Fotodiode 17 optisch hinter einem in dem Lichtpfad P0 angeordneten Strahlteiler angeordnet sein.
• Die Bilddaten-Berechnungseinrichtung 15 berechnet Bilddaten B2b beruhend auf den Bilddaten B2a, B1b sowie den Messdaten M1, M2a und/oder M2b und übermittelt die Bilddaten B2b an einen Controller 16. Der Controller 16 berechnet aus den Bilddaten B2b entsprechende Steuer- oder Bilddaten B2c zur Einstellung der Mikrospiegel 3 des zweiten Mikrospiegelarrays 2. In der Bilddaten-Berechnungseinrichtung 15 erfolgt somit eine Neuberechnung des Bildinhaltes des mittels des zweiten Nutzlichts N2 erzeugten Zusatzlichtmusters DMD2.
• Die in dieser Figur eingezeichneten Funktionsblöcke 12 bis 16 der Ansteuereinrichtung 11 können beliebig in gemeinsamen Bauteilen oder Baugruppen integriert sein und/oder als eigenständige Bauteile (beispielsweise Mikrocontroller, FPGA, ASIC) ausgebildet sein.
• Die Neuberechnung des Bildinhalts des durch das zweite Nutzlichts N2 erzeugten Zusatzlichtmusters DMD2 skaliert die Bilddaten B2a gemäß einem aus den Bilddaten B1a, B1b sowie den Messdaten M1, M2a und/oder M2b ermittelten Faktor. Dies wird im Folgenden anhand eines möglichen Ausführungsbeispiels näher erläutert:
• Es gelte:

  B1b = c1 *B1a;	c1: Konstante
  B2c = c2 * B2b;	c2: Konstante
  M2a = k1 *M1 * B1b;	k1: Konstante
  M2b = k2 * M2a * B2c;	k2: Konstante
  B2b = f * B2a;	f = f(t): dynamischer Korrekturfaktor der Bildhelligkeit des Restlichts R

  $$\text{B1a}={\displaystyle \int \text{B1a}\left(\text{x},\text{y}\right)\text{ dx dy};\text{ analog für B1b};\text{ B2a};\text{ B2b};\text{ B2c}}$$

  

  mit den Annahmen:
• Bildinhalt von Lichtpfad P3 ist konstant: $$\text{B2a}\left(\text{t2}\right)=\text{B2a}\left(\text{t1}\right)$$

  
• Bildinhalt von Lichtpfad P3 ist zeitlich veränderlich: $$\text{B1a}\left(\text{t2}\right)\ne \text{B1a}\left(\text{t1}\right)$$

  

  mit
• t1: Zeitpunkt einer Darstellung eines Bildframes n-1
• t2: Zeitpunkt einer Darstellung eines Bildframes n
• Damit das dargestellte Bild im Lichtpfad P3 konstant bleibt, muss M2b(t2) == M2b(t1) erfüllt sein.
• Daraus lassen sich für den Korrekturfaktor f(t2) folgende Zusammenhänge bilden:
• i) $$\text{f}\left(\text{t2}\right)=\text{M2a}\left(\text{t1}\right)/\text{M2a}\left(\text{t2}\right)*\text{f}\left(\text{t1}\right)$$
  
  und
• ii) $$\text{f}\left(\text{t2}\right)=\text{B1a}\left(\text{t1}\right)/\text{B1a}\left(\text{t2}\right)*\text{f}\left(\text{t1}\right)*\text{M1}\left(\text{t1}\right)/\text{M1}\left(\text{t2}\right)$$
  
• Für aufeinanderfolgende Bildframes ist M1(t2) = M1(t1), da die Lichtquelle 104 kurzzeitig keine Schwankungen erwarten lässt. $$\to \text{f}\left(\text{t2}\right)=\text{B1a}\left(\text{t1}\right)/\text{B1a}\left(\text{t2}\right)*\text{f}\left(\text{t1}\right)$$

  
• Formel i) ist praktisch nicht anwendbar, da M2a(t2) erst vorliegt, wenn B2c(t2) bereits dargestellt wird und somit zur Berechnung von f(t2) nicht mehr herangezogen werden kann.
• f(t0) wird initial (z.B. nach Einschalten der Lichtquelle 104) auf 1 gesetzt, wobei sowohl für B1a und für B2a jeweils eine fest definierte Standard-Lichtverteilung dargestellt wird. Dies ergibt den Vorteil, dass die Bildintensität des Lichtpfads P3 ohne Verwendung der Messsignale M2a, M2b und/oder M1 stabilisiert wird. Die Messsignale M2a, M2b und/oder M1 können jedoch zur Überprüfung der Stabilisierung und gegebenenfalls zur Korrektur des Faktors f eingesetzt werden.
• Im Folgenden wird ein Lichtbudget für die Beleuchtungseinrichtung 1 genauer beschrieben:
• Lichtstrom: Beispiel LARP-Lichtquelle 104:
• 0,3" Mikrospiegelarray
• 20 Watt Pumpleistung blau
• Konvertereffizienz 180 lm/W
• → 3600 Im aus Konverter
• Effizienz Scheinwerfer (von Konverter zu Straße): 0,2-0,3
• → Lichtstrom auf Straße von dem ersten Mikrospiegelarray 102: -700-1100 Im (bezogen auf eine Einzelscheinwerfer)
• Effizienz Optik vor dem ersten Mikrospiegelarray 102: ~0,85
• Überstrahlung Mikrospiegelarray 102: ~0,9
• Effizienz Mikrospiegelarray 102: ~0,6
• Effizienz Projektionsobjektiv 105: ~0,9
• Transmission Abschlussscheibe: 0,85
• Gesamteffizienz Lichtpfad P3 des zweiten Mikrospiegelarrays 2 DMD 2: ~35%
• Typischerweise werden im Lichtpfad P1 nur 50% des Lichts für Lichtverteilung genutzt. Die zweiten 50% des Lichtstroms gehen in den Lichtpfad P2. Als Eingangslichtstrom stehen daher für das zweite Mikrospiegelarray 2 ca. 350-550 Im zur Verfügung
• → Lichtstrom des Nutzlichts N2: -120-200 Im (bezogen auf einen Einzelscheinwerfer).
• Im Folgenden werden einige beispielhafte durch die Beleuchtungseinrichtung 1 erzeugbare Lichtmuster beschrieben:
• Annahme: Lichtstrom von Nutzlicht N1: ~700-1100 Im (bezogen auf Einzelscheinwerfer); Lichtstrom von Nutzlicht N2: -120-200 Im (bezogen auf Einzelscheinwerfer). Tab.1: Mögliche Szenarien für Einstellungen von Lichtmustern der Mikrospiegelarrays 102, 2.

  Szenario ID	Mikrospiegelarray	Lichtstrom [Im]	Beleuchtungsstärke [lux]	Aspektverhältnis	Hor. Winkel [°]	Vert. Winkel [°]
  1	102	700	100	4:1	12,1	3
  2	102	1100	100	6,5:1	19,2	3
  3	102	700	125	3,2:1	9,7	3
  4	102	1100	125	5:1	15,1	3
  5	102	700	150	2,8:1	8,3	3
  6	102	1100	150	4,2:1	12,7	3
  7	2	120	50	1,4:1	4,2	3
  8	2	200	50	2,3:1	6,9	3
  9	2	120	75	0,95:1	2,8	3
  10	2	200	75	1,6:1	4,7	3
  11	2	120	100	0,7:1	2,1	3
  12	2	200	100	1,2:1	3,6	3
  13	2	120	100	16:9	3,4	1,9
  14	2	200	100	16:9	4,3	2,4
  15	2	120	100	1:1	2,5	2,5
  16	2	200	100	1:1	3,2	3,2

• 4 zeigt ein mögliches durch die Beleuchtungsvorrichtung 1 erzeugtes Lichtabstrahlmuster, aufgetragen in einem Raster über einen horizontalen Winkel und einen vertikalen Winkel. Da durch das erste Nutzlicht N1 erzeugte erste Lichtabstrahlmuster DMD1 wird horizontal durch das sich daran unmittelbar anschließende zweite Lichtabstrahlmuster DMD2 ergänzt, z.B. um eine Kurvenlichtfunktion zu erlangen. Dies entspricht z.B. bei einem linken Scheinwerfer eines Fahrzeugs der Kombination der Szenarien 4 und 12 aus Tab.1.
• Obwohl die Erfindung im Detail durch das gezeigte Ausführungsbeispiel 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.
• 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

• Beleuchtungsvorrichtung	1
  Zweites Mikrospiegelarray	2
  Mikrospiegel	3
  Kollimationsoptik	4
  Mehrfachlinsenfeld	5
  Umlenkspiegel	6
  Zwischenlinse	7
  Auskopplungsoptik	8
  Lichtmischeinrichtung	9
  Fotodiode	10
  Ansteuereinrichtung	11
  Host	12
  Controller	13
  Lichtquellentreiber	14
  Bilddaten-Berechnungseinrichtung	15
  Controller	16
  Fotodiode	17
  Beleuchtungsvorrichtung	101
  Erstes Mikrospiegelarray	102
  Mikrospiegel	103
  Lichtquelle	104
  Auskopplungsoptik	105
  Beam Dump	106
  Bilddaten	B1a
  Bilddaten	B1b
  Bilddaten	B2a
  Bilddaten	B2b
  Bilddaten	B2c
  Erstes Lichtmuster	DMD1
  Zweites Lichtmuster	DMD2
  Licht	L
  Messdaten	M1
  Messdaten	M2a
  Messdaten	M2b
  Erstes Nutzlicht	N1
  Zweites Nutzlicht	N2
  Lichtpfad	P0
  Erster Lichtpfad	P1
  Zweiter Lichtpfad	P2
  Dritter Lichtpfad	P3
  Vierter Lichtpfad	P4
  Restlicht	R
  Restlicht	R2

Claims (11)

1. Beleuchtungsvorrichtung (1), aufweisend - ein erstes Mikrospiegelarray (102), das mittels mindestens einer Lichtquelle (104) beleuchtbar ist, wobei Mikrospiegel (103) des ersten Mikrospiegelarrays (3) zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung umschaltbar sind, - eine den in ihrer ersten Stellung befindlichen Mikrospiegeln (103) des ersten Mikrospiegelarrays (102) optisch nachgeschaltete erste Auskopplungsoptik (105) und - einen den in ihrer zweiten Stellung befindlichen Mikrospiegeln (103) optisch nachgeschalteten zweiten Bildgeber (2).
2. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei - der zweite Bildgeber ein zweites Mikrospiegelarray (2) ist, - Mikrospiegel (3) des zweiten Mikrospiegelarrays (2) zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung umschaltbar sind und - die Beleuchtungsvorrichtung (1) eine den in ihrer ersten Stellung befindlichen Mikrospiegeln (3) des zweiten Mikrospiegelarrays (2) optisch nachgeschaltete zweite Auskopplungsoptik (8) aufweist.
3. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der zweite Bildgeber (2) einen Flüssigkristallbildschirm aufweist.
4. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1) ferner eine Lichtmesseinrichtung (9, 10) zur Messung eines Lichts (R, R2) des von in ihrer zweiten Stellung befindlichen Mikrospiegeln (103) des ersten Mikrospiegelarrays (102) reflektierten Lichts (R) aufweist.
5. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei die Lichtmesseinrichtung (9, 10) mindestens eine Fotodiode (10) aufweist.
6. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei die Lichtmesseinrichtung (9, 10) eine Lichtmischeinrichtung (9), insbesondere Ulbricht-Kugel, aufweist, welche der mindestens einen Fotodiode (10) optisch vorgeschaltet ist.
7. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3 in Kombination mit einem der Ansprüche 4 bis 6, aufweisend einen in einem Lichtpfad (P2) zwischen dem ersten Mikrospiegelarray (102) und dem zweiten Bildgeber (2) optisch eingebrachten Strahlteiler (6), welche der mindestens einen Fotodiode optisch vorgeschaltet ist.
8. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7 in Kombination mit Anspruch 3, wobei mittels des Strahlteilers (6) ein Polarisationsanteil des auf dem Lichtpfad (P2) zwischen dem ersten Mikrospiegelarray (102) und dem zweiten Bildgeber (2) laufenden Lichts (R) auskoppelbar ist.
9. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7 in Kombination mit Anspruch 2, wobei die Lichtmesseinrichtung (9, 10) zur Messung des von in ihrer zweiten Stellung befindlichen Mikrospiegeln (3) des zweiten Mikrospiegelarrays (2) reflektierten Lichts (R2) eingerichtet und angeordnet ist.
10. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3 in Kombination mit einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1) eine Ansteuereinrichtung (11) aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine Intensitätsstabilisierung des von dem zweiten Lichtgeber (2) abgestrahlten Lichts (N2) durchzuführen.
11. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1) ein Scheinwerfer ist.

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