DE102019111451A1 - Laserprojektor mit wenigstens einem Laser sowie Fluoreszenzschirm für einen Laserprojektor - Google Patents

Laserprojektor mit wenigstens einem Laser sowie Fluoreszenzschirm für einen Laserprojektor Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Laserprojektor (10) mit wenigstens einem Laser (36), welcher zum Erzeugen eines Laserlichts (16) dient, einer Ablenkeinrichtung (38), zum definierten Leiten des Laserlichts (16) auf eine Projektionsseite (26) eines Fluoreszenzschirms (12), welcher ein durch Laserlicht (16) zur Lumineszenz anregbares Fluoreszenzmaterial (14) aufweist, wobei der Fluoreszenzschirm (12) eine Trägerstruktur (20) mit einer Mehrzahl von Zellen (22) aufweist, welche jeweils eine umlaufende Trennwand (24) aufweisen und wenigstens zur Projektionsseite (26) des Fluoreszenzschirms (12) offen ausgebildet sind, und in welchen das Fluoreszenzmaterial (14) angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Fluoreszenzschirm (12).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Laserprojektor mit wenigstens einem Laser, welcher zum Erzeugen eines Laserlichts dient, wobei der Laserprojektor insbesondere in einem Kraftfahrzeug verwendet werden kann, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Fluoreszenzschirm für einen Laserprojektor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.
  • Ein Laserprojektor kann für verschiedene Aufgaben verwendet werden, beispielsweise kann er für eine Videoprojektion verwendet werden oder aber auch als Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug. Bei der Verwendung als Scheinwerfer ergibt sich für diesen der Vorteil, dass beispielsweise variable Lichtkonturen dargestellt werden können.
  • Ein Laserprojektor ist häufig derart aufgebaut, dass ein fliegender Laserpunkt, welcher beispielsweise mittels einer geeigneten Ablenkeinrichtung steuerbar ist, auf ein fluoreszierendes Substrat, insbesondere in Form eines Fluoreszenzschirms gelenkt wird. Das Substrat umfasst ein lumineszierendes, insbesondere fluoreszierendes, Material, welches durch spontane Emission von Licht zum Leuchten angeregt wird, wobei die Emission darauf beruht, dass das Material durch eine externe Energiequelle, wie beispielsweise das Laserlicht, angeregt worden ist. Dieses fluoreszierende Substrat wird dann partiell an dem Ort an dem der Laserpunkt auf das Substrat trifft zum Leuchten angeregt, wodurch auf dem Fluoreszenzschirm ein Bild entsteht. Häufig wird dieses Bild über ein Linsensystem beispielsweise auf eine Oberfläche projiziert.
  • So zeigt die US 5,442,254 eine Fluoreszenzvorrichtung, welche mit einem Fluoreszenzschirm gebildet ist, der ein optisch transparentes Trägersubstrat und ein auf dem Substrat aufgebrachte Fluoreszenzschicht enthält. Dabei enthält die fluoreszierende Schicht eine Vielzahl von Partikeln, von denen jedes Quantum durch eine Größe begrenzt ist, die durch eine bestimmte gewünschte Farbe des emittierten Lichts vorgegeben wird.
  • Die DE 21 2009 000 221 U1 zeigt ein Projektionssystem. Das System umfasst eine Leinwand und einen Laserprojektor, welcher ein Laserlichtquellenmodul, ein Lasersignalmodulationsmodul, ein rotierendes Spiegelmodul, einen rotierenden Spiegel und ein Signalkonversionsmodul aufweist. Ferner weist das System eine lichtemittierende Schicht mit mindestens einem lichtemittierenden Material auf.
  • Schließlich zeigt die AT 513 916 B1 einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer modulierbaren Laserlichtquelle deren Laserstrahl über einen verschwenkbaren, von einer Spiegelansteuerung angesteuerten Mikrospiegel auf ein Lichtkonversionsmittel gelenkt wird und mit einem Projektionssystem zur Projektion des an dem Lichtkonversionsmittel erzeugten Lichtbilds auf die Fahrbahn.
  • Generell haben die Laserprojektoren nach Stand der Technik den Nachteil, dass insbesondere je kleiner die fluoreszierende Substratoberfläche im Vergleich zum Laserpunkt wird, die Schärfe des erzeugten Lichtpunkts nachlässt, da das angeregte Substrat intern streuen kann. Zudem kann der thermische Energieeintrag des Lasers in das fluoreszierende Substrat zum Verschleiß und Versagen desselben führen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Laserprojektor und einen Fluoreszenzschirm bereitzustellen, bei welchem ein internes Streuen des eingestrahlten und/oder emittierten Lichts, insbesondere auch bei großen Strahlintensitäten und/oder großen Strahlquerschnitten, im Fluoreszenzschirm besonders gering ist, bei gleichzeitiger besonders großer Lebensdauer des Fluoreszenzschirms.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
  • Eine erfindungsgemäßer Laserprojektor weist wenigstens einen Laser, welcher zum Erzeugen eines Laserlichts, insbesondere wenigstens einer Wellenlänge, dient, eine Ablenkeinrichtung, zum definierten Leiten des Laserlichts auf eine Projektionsseite eines Fluoreszenzschirms, welcher ein durch Laserlicht zur Lumineszenz anregbares Fluoreszenzmaterial aufweist, auf.
  • Die Ablenkeinrichtung ist beispielsweise als Mikrospiegelaktor ausgebildet, welcher wenigstens einen Spiegel aufweist, welcher durch einen Aktor verfahrbar ist, sodass das Laserlicht, insbesondere beispielsweise zeilenweise, auf den Fluoreszenzschirm derart gelenkt werden kann, dass es beispielsweise analog zu einem Röhrenfernsehgerät, beispielsweise zeilenweise eine Fläche des Fluoreszenzschirms überschreitet und dort an entsprechender, gewünschter Stelle den Fluoreszenzschirm zur Lumineszenz anregen kann. Dabei ist unter Lumineszenz insbesondere eine Fluoreszenz und/oder eine Phosphoreszenz zu verstehen. Bei der Fluoreszenz erfolgt eine spontane Emission eines Lichts wenigstens einer Wellenlänge durch das Fluoreszenzmaterial, welches durch das Laserlicht angeregt wurde. Das angeregte Material befindet sich aufgrund der Einstrahlung des Laserlichts in einem angeregten Zustand und sendet die durch die Anregung aufgenommene Energie mittels eines Photons mit charakteristischer Wellenlänge aus, welche für die Lumineszenz (insbesondere Fluoreszenz beziehungsweise Phosphoreszenz) charakterisiert. Das Fluoreszenzmaterial des Fluoreszenzschirms kann dafür beispielsweise Phosphor und/oder wenigstens einen anderen fluoreszierenden Farbstoff, wie beispielsweise IAEDANS, aufweisen. Phosphoreszenz und Fluoreszenz unterscheiden sich durch die Art des durch das Licht angeregten Zustands, beide sind jedoch Unterarten der Lumineszenz.
  • Um nun den Laserprojektor besonders vorteilhaft betreiben zu können, um beispielsweise insbesondere ein internes Streuen des Laserlichts und/oder des durch die Lumineszenz erzeugten Lichts besonders gering zu halten, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Fluoreszenzschirm eine Trägerstruktur mit einer Mehrzahl von Zellen aufweist, welche jeweils eine umlaufende Trennwand aufweisen und zumindest zur Projektionsseite des Fluoreszenzschirms offen ausgebildet sind. Erfindungsgemäß ist das Fluoreszenzmaterial in den Zellen angeordnet.
  • Mit anderen Worten umschließt jeweils wenigstens eine Trennwand eine Zelle, welche von dem Fluoreszenzmaterial zumindest teilweise insbesondere jedoch vollständig ausgefüllt ist. Die jeweilige zumindest Trennwand umschließt einen Zellinnenraum, welcher von dem Fluoreszenzmaterial zumindest teilweise ausgefüllt ist. Dabei sind die Zellen derart aneinander angeordnet, dass sich benachbarte Zellen berühren. Vorteilhafterweise sind die Zellen derart angeordnet, dass sie mit ihrer jeweils zur Projektionsseite offenen Fläche die Fläche des Fluoreszenzschirms, welche zur Erzeugung des durch den Laserprojektor darstellbaren Bilds verwendet wird, ausbilden. Der Fluoreszenzschirm weist somit eine Trägerstruktur auf, an welcher das Fluoreszenzmaterial in mehreren Zellen angeordnet ist, welche jeweils durch wenigstens eine Trennwand der Trägerstruktur eingefasst sind. An wenigstens jeweils einem Zellenteilbereich der jeweiligen Zelle bildet das Fluoreszenzmaterial eine Fluoreszenzoberfläche der jeweiligen Zelle. Um den Fluoreszenzschirm, beziehungsweise dessen Projektionsfläche auf der Projektionsseite, zu bilden ist die Mehrheit der jeweiligen Zellteilbereiche der Mehrheit der Zellen gleich orientiert.
  • Der Laserprojektor, welcher durch die Ablenkeinrichtung einen quasi fliegenden Laserpunkt auf den Fluoreszenzschirm lenken und diesen partiell zum Leuchten beziehungsweise Selbstlumineszenz anregen kann, dient beispielsweise für eine Videoprojektion oder einen Scheinwerfer, mit insbesondere variablen Lichtkonturen. Dabei kann das von dem Fluoreszenzschirm durch die Lumineszenz erzeugte Bild beispielsweise mittels eines Linsensystems auf eine Oberfläche projiziert werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Fluoreszenzschirm, insbesondere in Abhängigkeit von der Projektionsseite, beziehungsweise einer weiteren offenen Seite, welche keine Trennwand aufweist und insbesondere der Projektionsseite gegenüberliegt, mittels Transmission des Lichts betrieben werden. Das heißt die Lumineszenz beziehungsweise das durch die punktuelle in der jeweiligen Zelle hervorrufbare Lumineszieren kann an einer Seite der Zelle abgegriffen werden, welche nicht der Seite des jeweils in die Zelle einfallenden Laserlichts beziehungsweise der Richtung des jeweiligen einfallenden Laserlichts entspricht.
  • Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Laserprojektors ist beispielsweise, insbesondere wenn die zur Fluoreszenz anregbare Projektionsfläche des Fluoreszenzschirms im Verhältnis des durch den Laser erzeugten Laserpunkts klein ist, dass eine Schärfe des durch den Laserprojektor erzeugten Bilds besonders groß sein kann. Dies rührt daher, dass durch die Zellen das jeweilige Fluoreszenzmaterial aufgrund der Trennwand nicht außerhalb der Zelle gestreut werden kann, da es die Trennwand nicht durchdringt. Trifft der Laserpunkt das sich in der Zelle befindende Fluoreszenzmaterial, wird nur dieses innerhalb der Zelle angeregt. Dabei wird die Annahme gemacht, dass der Laserpunkt kleiner als die zur Projektionsseite offen ausgebildete Fläche der Zelle ist. Die jeweilige Zelle kann somit als jeweiliges Pixel des Fluoreszenzschirms aufgefasst werden, wodurch durch die Größe der Zelle, beziehungsweise insbesondere durch die Größe der offen ausgebildeten Projektionsseite, die Auflösung beziehungsweise Schärfe des Laserprojektors definierbar ist.
  • Ferner ergibt sich der Vorteil, dass Alterungsprozesse aufgrund von thermischen Energieeintrag des Laserlichts beispielsweise besonders gering ausfallen können, da die eingebrachte thermische Energie über die Trägerstruktur abgeführt werden kann. Dazu sind die Trennwände beziehungsweise ist die Trägerstruktur vorteilhafterweise zumindest aus einem Werkstoff mit einer besonders großen Wärmeleitfähigkeit ausgebildet.
  • Durch den erfindungsgemäßen Projektor ergibt sich ferner der Vorteil, dass eine theoretische Lichtleistung des Laserprojektors erhöht werden kann, da insbesondere aufgrund der Reduzierung der Streuung im Fluoreszenzmaterial aufgrund der Trennwände die einzelne Zelle besonders stark zur Lumineszenz angeregt werden kann. So können durch den erfindungsgemäßen Laserprojektor wenigstens die Schärfe, die Lebensdauer und/oder die theoretische Lichtleistung im Vergleich zu einem konventionellen Laserprojektor erhöht werden.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Trägerstruktur aus wenigstens einem metallischen Werkstoff ausgebildet, beziehungsweise umfasst die Trägerstruktur wenigstens den einen metallischen Werkstoff. Dabei ist insbesondere auch die jeweilige Trennwand der jeweiligen Zelle aus dem metallischen Werkstoff gebildet. Zusätzlich oder alternativ kann die Trägerstruktur auch einen nichtmetallischen Werkstoff aufweisen, welcher sich vorteilhafterweise durch eine besonders hohe Stabilität und/oder durch eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit auszeichnet. Die Verwendung eines metallischen Werkstoffs für die Trägerstruktur ergibt den Vorteil, dass die Trägerstruktur besonders stabil und langlebig ausgebildet werden kann. Ferner ergibt sich der Vorteil, dass ein metallischer Werkstoff in der Regel eine besonders große Wärmeleitfähigkeit aufweist, sodass eine durch die Energie des Laserlichts in die jeweilige Zelle eingetragene Wärmeenergie besonders vorteilhaft über die Trennwand aufgrund des verwendeten Werkstoffs abgeführt werden kann.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Laserprojektor eine zum Kühlen der Trägerstruktur ausgebildete Kühlvorrichtung auf. Die Trägerstruktur steht somit mit der Kühlvorrichtung in einer Wirkverbindung, wodurch die Trägerstruktur kühlbar ist, beziehungsweise durch die Kühlvorrichtung gekühlt werden kann. Durch die Kühlvorrichtung ist es auf besonders vorteilhafte Weise möglich, den thermischen Energieeintrag aus der jeweiligen Zelle abzutransportieren, wodurch das Fluoreszenzmaterial besonders geringen Alterungsprozessen ausgesetzt ist und dadurch der Laserprojektor besonders langlebig ausgebildet werden kann.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Kühlvorrichtung einen Kühlkörper, welcher, insbesondere an einem Flächenbereich, des Fluoreszenzschirms angeordnet ist. Mit anderen Worten ist der Kühlkörper beispielsweise auf der der Projektionsseite abgewandten Seite des Fluoreszenzschirms angeordnet, was insbesondere möglich ist, wenn der Fluoreszenzschirm nicht mittels Transmission betrieben wird. Für den Fall eines Transmissionsbetriebs könnte jedoch der Kühlkörper beispielsweise Perforationen an einer jeweiligen offenen Zellseite, an welcher das jeweilige Fluoreszenzmaterial der jeweiligen Zelle freiliegt aufweisen. Durch den Kühlkörper, welcher insbesondere flächig an dem Fluoreszenzschirm angeordnet werden kann, ist ein besonders großer Wärmeübertrag von dem Fluoreszenzschirm auf die Kühlvorrichtung beziehungsweise den Kühlkörper möglich, wodurch der Laserprojektor besonders langlebig ausgebildet werden kann.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist wenigstens eine der Zellen eine polygonale, insbesondere hexagonale und/oder dreieckige und/oder viereckige, Grundfläche auf. Zusätzlich oder alternativ ist wenigstens eine der Zellen als Zylinder und/oder als, insbesondere würfelförmiger, Quader ausgebildet. Mit anderen Worten ist die Zelle als Polyeder ausgebildet, dessen Grundfläche ein, insbesondere gleichseitiges, Polygon ist. Dabei ist die jeweilige Grundfläche vorteilhafterweise als die Projektionsseite ausgebildet. Für den Fall dass die wenigstens eine Zelle als Zylinder ausgebildet ist, ist der Zylindermantel die Trennwand und ebenso die Grundfläche des Zylinders beziehungsweise wenigstens eine der Grundflächen des Zylinders die Projektionsseite. Für den Fall, dass die Zelle als Quader ausgebildet ist, ist wenigstens eine der Quaderflächen die Projektionsseite, welche somit keine Trennwand aufweist. Durch die genannten Formen der Grundfläche beziehungsweise der Zylinder selbst ergibt sich der Vorteil, dass diese besonders kompakt aneinander angeordnet werden können, sodass das Verhältnis der durch die Trennwände eingenommenen Flächen des Fluoreszenzschirms im Vergleich zu der von dem Fluoreszenzmaterial eingenommene Fläche des Fluoreszenzschirms besonders gering ist, wodurch die für die Erzeugung der Projektion ausgebildete Projektionsfläche besonders groß sein kann. Ferner ergibt sich durch die genannten Formen der Grundfläche beziehungsweise der Zellen selbst der Vorteil, dass die Trägerstruktur besonders stabil durch die an die Grundfläche angeordneten Trennwände ausgebildet werden kann.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die jeweilige Fluoreszenzoberfläche der jeweiligen Zelle, also zumindest die Projektionsseite, welche das Fluoreszenzmaterial aufweist, geschliffen. Dabei weisen vorteilhafter Weise benachbarte Fluoreszenzoberflächen beziehungsweise Projektionsflächen den gleichen Schliff auf. Mit anderen Worten ist die jeweilige Fluoreszenzoberfläche der jeweiligen Zelle geschliffen und benachbarte Fluoreszenzoberflächen, welche insbesondere den gleichen Schliff aufweisen, bilden die Projektionsseite. Vorteilhafterweise ist der Schliff ein ebener Schliff, sodass die Fluoreszenzoberfläche beziehungsweise die Projektionsfläche der jeweiligen Zelle glatt ist, wodurch eine besonders große Lichtausbeute der durch die Lumineszenz erzeugten Strahlung beziehungsweise des durch die Lumineszenz erzeugten Lichts möglich ist. Darüber hinaus ergibt sich dadurch, dass benachbarte Fluoreszenzoberflächen den gleichen Schliff aufweisen eine insbesondere besonders planare Projektionsseite des Fluoreszenzschirms, sodass dieser beispielsweise besonders kompakt bei gleichzeitig besonders hoher Lichtausbeute ausgebildet werden kann.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Fluoreszenzmaterial in jeweilige Zelle gegossen. Mit anderen Worten wird bei der Herstellung des Fluoreszenzschirms das Fluoreszenzmaterial insbesondere in einem zumindest zähflüssigen Zustand in die Zelle eingebracht, wodurch der Zellinnenraum der jeweiligen Zellen besonders vorteilhaft von dem Fluoreszenzmaterial eingenommen werden kann. Durch das Gießen des Fluoreszenzmaterials in die jeweilige Zelle bei der Produktion ergibt sich der Vorteil, dass das Fluoreszenzmaterial beispielsweise in einem ausgehärteten Zustand nicht in die jeweilige Zellform gebracht werden muss um dann später in die die Zellen bildende Trägerstruktur eingesetzt werden zu müssen. Somit ergibt sich für den Laserprojektor der Vorteil dass dieser besonders kostengünstig herstellbar ist.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist bei wenigstens zwei benachbarten Zellen die erste der Zellen das erste Fluoreszenzmaterial auf, also das Fluoreszenzmaterial, und die zweite der Zellen weist ein zweites Fluoreszenzmaterial auf, welches insbesondere bei der durch das Laserlicht angeregten Lumineszenz, besonders der Fluoreszenz oder der Phosphoreszenz, Licht in wenigstens einer Wellenlänge abstrahlt, welche von der Wellenlänge des von dem ersten Fluoreszenzmaterials abgestrahlten Lichts unterschiedlich ist. Mit anderen Worten ist das Fluoreszenzmaterial der ersten Zelle dazu ausgebildet, bei Anregung durch das Laserlicht Licht einer ersten Wellenlänge abzustrahlen. Demgegenüber ist das Fluoreszenzmaterial der zweiten benachbarten Zelle dazu ausgebildet, ein Licht einer Wellenlänge abzustrahlen, welche von der Wellenlänge des durch Lumineszenz erzeugbaren Lichts des ersten Fluoreszenzmaterials unterschiedlich ist. So ergibt sich die Möglichkeit, dass bei zwei benachbarten Zellen, welche insbesondere als Pixel für die durch den Laserprojektor erzeugten Bilder des Fluoreszenzschirms jeweils eine unterschiedliche Farbe darstellbar beziehungsweise erzeugbar ist. Vorteilhafterweise werden immer drei Zellen derart zusammengefasst dass jede der Zellen ein Fluoreszenzmaterial aufweist, welches Licht einer anderen Wellenlänge der beiden benachbarten Zellen abstrahlt. So kann vorteilhafterweise das Fluoreszenzmaterial der ersten Zelle beispielsweise so gewählt werden, dass es beispielsweise rotes Licht abstrahlt. Ferner wird bei der zweiten Zelle ein Fluoreszenzmaterial verwendet, welches beispielsweise Licht im blauen Wellenlängenbereich abstrahlt. Schließlich kann das Fluoreszenzmaterial der dritten Zelle derart ausgebildet sein, dass es Licht im grünen Wellenlängenbereich abstrahlt. Somit können diese drei Zellen quasi als ein Farbpixel des Projektors zusammengefasst werden, wodurch der Laserprojektor somit als Farbprojektor ausgebildet werden kann. Alternativ kann wenn das Fluoreszenzmaterial derart ausgebildet ist, dass es im Wesentlichen weißes Licht abstrahlt beispielsweise durch geeignete Farbfilter, insbesondere wenn der Fluoreszenzschirm mittels Transmission betrieben wird, ein farbiges Bild durch den Laserprojektor erhalten werden. Somit ergibt sich für den Laserprojektor der Vorteil, dass dieser insbesondere besonders farbige Bilder erzeugen kann.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Ablenkeinrichtung als mikrooptisches mechanisches System, beispielsweise insbesondere als Mikrospiegelaktor, ausgebildet. Durch die Verwendung der mikrooptischen mechanischen Systems beziehungsweise eines Mikrospiegelaktors kann das Laserlicht des Lasers besonders vorteilhaft auf den Fluoreszenzschirm geleitet werden, bei insbesondere besonders kompakter Bauform des Laserprojektors beziehungsweise zumindest der Ablenkeinrichtung.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die jeweilige Zelle wenigstens eine weitere Projektionsseite auf, welche insbesondere auf einer der ersten Projektionsseite gegenüberliegen Seite der Zelle angeordnet ist und keine Trennwand aufweist. Allgemein weist die jeweilige Zelle vorteilhafterweise wenigstens eine weitere Projektionsseite aufweist, welche auf einer anderen Seite als der ersten Projektionsseite der Zelle angeordnet ist und keine Trennwand aufweist. So verlässt das jeweilige Licht der Lumineszenz die jeweilige Zelle an einer Seite, welche dem einfallenden Laserlicht in die Zelle abgewandt ist. Mit anderen Worten wird der Laserprojektor derart betrieben dass der Fluoreszenzschirm in Transmission das Bild erzeugt, das heißt das Laserlicht fällt an einer Seite der Zelle ein und das erzeugte Bild wird an der dem Laserlicht gegenüberliegenden Seite der Zelle zur Erzeugung eines Bilds des Laserprojektors verwendet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Fluoreszenzschirm beispielsweise direkt als Display verwendet werden kann, wodurch beispielsweise auf eine zusätzlich Optik wie eine Linse verzichtet werden kann, wodurch der Laserprojektor beispielsweise besonders kompakt ausgebildet werden kann.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Laserprojektor eine Komponente eines Fahrzeugscheinwerfers und/oder eine Anzeigeeinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Mit anderen Worten dient der Laserprojektor der Erzeugung des Lichts eines Fahrzeugscheinwerfers und ist somit eine Komponente des Kraftfahrzeugs. Zusätzlich oder alternativ kann der Laserprojektor eine Anzeigeeinrichtung in dem Kraftfahrzeug ausbilden, welche beispielsweise insbesondere zum Darstellen von Informationen in dem Fahrzeuginnenraum angebracht ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Laserprojektor besonders vorteilhaft verwendet werden kann.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, welches einen Laserprojektor wie beschrieben aufweist beziehungsweise umfasst.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Fluoreszenzschirm für einen Laserprojektor, welcher ein durch Laserlicht zur Lumineszenz, insbesondere Fluoreszenz und/oder Phosphoreszenz anregbares Fluoreszenzmaterial aufweist.
  • Damit der erfindungsgemäße Fluoreszenzschirm besonders vorteilhaft ausgebildet werden kann, um beispielsweise insbesondere ein internes Streuen des durch die Lumineszenz erzeugten Lichts zu vermeiden, weist der Fluoreszenzschirm eine Trägerstruktur mit einer Mehrzahl von Zellen auf, welche jeweils eine umlaufende Trennwand aufweisen und zur Projektionsseite des Fluoreszenzschirms offen ausgebildet sind, und in welchen das Fluoreszenzmaterial angeordnet ist.
  • Dabei sind Vorteile des erfindungsgemäßen Laserprojektors als Vorteile des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und als Vorteile des erfindungsgemäßen Fluoreszenzschirms anzusehen und umgekehrt. Das heißt Vorteile des Fluoreszenzschirms sind als Vorteile des Kraftfahrzeugs und/oder des Laserprojektors anzusehen.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 eine schematische Perspektivansicht eines Fluoreszenzschirms für einen Laserprojektor gemäß dem Stand der Technik;
    • 2 eine schematische Perspektivansicht eines Fluoreszenzschirms für den Laserprojektor, welcher besonders vorteilhaft ausgebildet ist; und
    • 3 eine schematische Ansicht eines Laserprojektors mit einem Fluoreszenzschirm gemäß 2.
  • In den 2 und 3wird ein Laserprojektor 10 sowie ein Fluoreszenzschirm 12 vorgestellt, durch welche es möglich ist ein von dem Laserprojektor 10 erzeugbares Projektionsbild besonders scharf auszubilden, wobei vorteilhafterweise der Fluoreszenzschirm 12 und somit der Laserprojektor 10 eine insbesondere besonders hohe Lebensdauer und theoretische Lichtausbeute aufweisen.
  • Zur Verdeutlichung zeigt die 1 eine schematische Ansicht eines Fluoreszenzschirms nach Stand der Technik, welcher im Wesentlichen aus einem Substrat in Form eines Fluoreszenzmaterials 14 gebildet ist. Das Fluoreszenzmaterial 14 weist dabei die Eigenschaft auf, dass dort wo das Laserlicht 16 auf das Fluoreszenzmaterial 14 trifft, dieses in einen angeregten Zustand versetzt wird. Dabei kann der angeregte Zustand beispielsweise ein angeregter Zustand wenigstens eines der Atome, aus welchen das Fluoreszenzmaterial 14 gebildet ist, sein. Dieser angeregte Zustand kann in Form von Lumineszenz, insbesondere in Form von Fluoreszenz und/oder Phosphoreszenz, zumindest einen Teil der durch das Laserlicht 16 aufgenommenen Energie in Form von eigenem, emittiertem Licht abgeben. Dabei ergibt sich das Phänomen, dass das als, insbesondere amorphes, Substrat auf einem geeigneten Träger aufgebrachte Fluoreszenzmaterial 14, insbesondere in Abhängigkeit der Intensität des Laserlichts 16, beim Emittieren des durch die Lumineszenz erzeugten Lichts aufgrund interner Streuung in dem Substrat eines besonders großen Lichtpunkt 18 ausbildet. Dies begrenzt das Auflösungsvermögen und somit die Schärfe eines Laserprojektors, wenn solch ein in 1 gezeigter Fluoreszenzschirms nach Stand der Technik in einem Laserprojektor verwendet wird.
  • In den 2 und 3 werden nun der Fluoreszenzschirm 12 beziehungsweise der Laserprojektor 10 vorgestellt, welche dieses Problem nicht aufweisen.
  • So zeigt die 2 in einer schematischen Perspektivansicht den Fluoreszenzschirm 12 für den Laserprojektor 10, wobei der Fluoreszenzschirm 12 ein durch das Laserlicht 16 anregbares Fluoreszenzmaterial 14 aufweist.
  • Damit der Fluoreszenzschirm 12 beziehungsweise der den Fluoreszenzschirm 12 aufweisenden Laserprojektor der 3 die in der 1 gezeigten Nachteile nicht aufweist und darüber hinaus besonders langlebig ausgebildet werden kann, weißt der Fluoreszenzschirm 12 eine Trägerstruktur 20 mit einer Mehrzahl von Zellen 22 auf. Dabei weist die jeweilige Zelle 22 jeweils eine umlaufende Trennwand 24 auf und ist zur Projektionsseite des Fluoreszenzschirms 12 offen ausgebildet. Ferner ist das Fluoreszenzmaterial 14 in den Zellen 22 angeordnet. So zeigt sich bei dem Fluoreszenzschirm 12 in 2, dass der Lichtpunkt 18 lediglich die Größe der Grundfläche 28 der Zelle 22aufweist.
  • Vorteilhafterweise ist die Grundfläche 28 der jeweiligen Zelle 22 als Polygon, insbesondere in hexagonaler und/oder dreieckiger und/oder viereckiger Form ausgebildet. Dabei ist die Grundfläche 28 vorteilhafterweise ein gleichseitiges Polyeder, wodurch sich die Zellen 22 besonders vorteilhaft nebeneinander anordnen lassen. Alternativ kann die jeweilige Zelle 22 als Zylinder ausgebildet sein, sodass die umlaufende Trennwand 24 als Zylindermantel ausgebildet ist. Alternativ wäre auch die Ausbildung wenigstens einer Zelle 22 als Quader möglich, welcher insbesondere würfelförmig ist.
  • Des Weiteren ist die Trägerstruktur 20 aus wenigstens einem metallischen Werkstoff ausgebildet, zusätzlich oder alternativ kann die Trägerstruktur 20 wenigstens einen nicht metallischen Werkstoff umfassen, welcher sich insbesondere durch eine besonders hohe Stabilität, Lichtdichte und/oder Wärmekapazität beziehungsweise Wärmeleitfähigkeit auszeichnet. Diese Eigenschaften weist der metallischen Werkstoff in der Regel bereits auf, wodurch der Fluoreszenzschirm 12 und somit der Laserprojektor 10 besonders langlebig ausgebildet werden können, da dadurch Alterungserscheinungen des Fluoreszenzmaterials 14 vermieden werden können, da die Wärme besonders vorteilhaft von der Trägerstruktur 20 insbesondere über die jeweilige Trennwand 24 aufgenommen werden kann.
  • Vorteilhafter Weise ist die Trägerstruktur 20 mit einer Kühlvorrichtung 30 in Kontakt, insbesondere über eine, insbesondere besonders großflächige, Wirkverbindung, wobei die Kühlvorrichtung 30dazu ausgebildet ist die Trägerstruktur 20 und somit den Fluoreszenzschirm 12 zu kühlen. Dabei ist es besonders vorteilhaft wenn die Kühlvorrichtung 30 einen Kühlkörper 32 umfasst, welcher, insbesondere an einem Flächenbereich 34 des Fluoreszenzschirms 12 angeordnet ist. Durch die flächige Anordnung des Kühlkörpers 32 an dem Flächenbereich 34 kann auf besonders vorteilhafte Weise Wärme, welche insbesondere durch den das Laserlicht 16 in dem Fluoreszenzschirm 12 abtransportiert werden kann.
  • 3 zeigt in einer schematischen Ansicht den Laserprojektor 10, welcher den Fluoreszenzschirm 12 gemäß der 2 aufweist. Dabei weist der Laserprojektor wenigstens einen Laser 36 auf, welcher zum Erzeugen des Laserlichts 16 ausgebildet ist, wobei das Laserlicht 16 wenigstens eine erste, insbesondere feste, Wellenlänge aufweist. Ferner umfasst der Laserprojektor 10 eine Ablenkeinrichtung 38, welche zum definierten Leiten des Laserlichts 16 auf eine der Projektionsseiten, insbesondere die Projektionsseite 26, des Fluoreszenzschirms 12 dient, wobei der Fluoreszenzschirm 12 durch das Laserlicht 16 zur Lumineszenz, welche insbesondere eine Fluoreszenz und/oder Phosphoreszenz ist, ausgebildet ist. Dazu weist der Fluoreszenzschirm 12 das Fluoreszenzmaterial 14 auf.
  • Der Fluoreszenzschirm 12 des Laserprojektors 10 umfasst die Trägerstruktur 20 mit einer Mehrzahl der Zellen 22, welche jeweils die umlaufende Trennwand 24 aufweisen und wenigstens zur Projektionsseite 26 des Fluoreszenzschirms 12 offen ausgebildet sind und in welchen das Fluoreszenzmaterial 14 angeordnet ist.
  • Vorteilhafterweise ist eine jeweilige Fluoreszenzoberfläche (eine jeweilige Projektionsseite) der jeweiligen Zelle 22, welche insbesondere mit der offenen Projektionsseite 26 der jeweiligen Zelle zusammenfällt geschliffen, wodurch die Projektionsseite 26 des Fluoreszenzschirms 12 eine, insbesondere besonders glatte, Oberfläche ausbilden kann, wodurch diese besonders vorteilhaft für den Laserprojektor 10 verwendet werden kann, da dadurch beispielsweise eine besonders große Lichtausbeute realisierbar ist.
  • Vorteilhafterweise ist das Fluoreszenzmaterial 14 in die jeweilige Zelle 22 gegossen, wodurch sich der Fluoreszenzschirm 12 besonders vorteilhaft herstellen lässt, da beispielsweise das Fluoreszenzmaterial 14 nicht im festen Zustand in die jeweilige Form des Innenraums der Zelle 22 gebracht werden muss.
  • Vorteilhafterweise ist bei wenigstens zwei benachbarten Zellen 22, die erste der beiden Zellen 22 mit dem Fluoreszenzmaterial 14 befüllt und die zweite Zelle 22 weist ein zweites Fluoreszenzmaterial auf, welches von dem Fluoreszenzmaterial 14 unterschiedlich ist. Vorteilhafterweise emittiert das Fluoreszenzmaterial 14 Licht eine andere Wellenlänge als das zweite Fluoreszenzmaterial, wodurch beispielsweise eine zumindest zweifarbige Darstellung eines durch den Laserprojektor 10 projizierten Bilds ausgebildet werden kann. werden mehrere unterschiedliche Fluoreszenzmaterialen verwendet, kann dadurch ein farbiges Bild erzeugt werden. Beispielsweise sind jeweils drei benachbarte Zellen 22 zu einem Tripel zusammengeschlossen, wobei jede Zelle 22 des Tripels in unterschiedlichen Wellenlängenbereich emittiert, insbesondere in Rot, Gelb und Grün, sodass der Laserprojektor 10 als Farblaserprojektor ausgebildet werden kann.
  • Vorteilhafter Weise ist die Ablenkeinrichtung 38 als mikro-optisches-mechanisches System, beispielsweise insbesondere in Form eines Mikrospiegelaktors ausgebildet. Dadurch kann mittels der Ablenkeinrichtung 38 das Laserlicht 16 besonders vorteilhaft auf die Projektionsseite 26 der jeweiligen Zelle 22 eingebracht werden, wodurch die Projektion, also das Bild, welches mittels des Laserprojektors 10 dargestellt werden soll, besonders vorteilhaft gebildet werden kann. Darüber hinaus ergibt sich die Ausbildung der Ablenkeinrichtung 38 als mikrooptisches mechanisches System als besonders vorteilhaft für einen Bauraumbedarf des Laserprojektors 10.
  • Alternativ kann zu dem gezeigten Laserprojektor 10, bei welchem das Laserlicht 16 auf der Projektionsseite 26 in dem Fluoreszenzschirm 12 eingespeist wird, auf welcher auch das Bild generiert wird, welches durch die Linse 40 beispielsweise an einer Wand 42 projiziert dargestellt wird, auch der Gestalt sein, dass der Kühlkörper 32 beispielsweise perforiert ist und die wenigstens jeweilige Trennwand 24 der jeweiligen Zelle auf der dem einfallenden Laserlicht 16 abgewandten Seite ebenso geöffnet ist, um dort eine zweite Projektionsseite zu bilden. Durch die zweite Projektionsseite kann der Laserprojektor 10 beispielsweise direkt als Anzeigeelement verwendet werden, wodurch der Bauraumbedarf beispielsweise nochmal reduziert werden kann.
  • Vorteilhafter Weise wird der Laserprojektor 10 als eine Komponente eines Fahrzeugscheinwerfers und/oder einer Anzeigeeinrichtung eines Kraftfahrzeugs verwendet.
  • Durch den gezeigten Fluoreszenzschirm 12 und den gezeigten Laserprojektor 10 ergibt sich jeweils der Vorteil dass insbesondere beispielsweise die fluoreszierende erste Projektionsfläche 26 die Schärfe des durch den Laserprojektor 10 zu erzeugenden Bildes besonders groß sein kann. Ferner kann beispielsweise die aufgrund der Kühlvorrichtung 30 in dem Fluoreszenzschirm 12 eingetragene thermische Energie besonders vorteilhaft abgeführt werden, wodurch der Verschleiß des Fluoreszenzschirms 12 und des Laserprojektors 10 besonders gering sein können, sodass Laserprojektors 10 besonders langlebig ausgebildet werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Laserprojektor
    12
    Fluoreszenzschirm
    14
    Fluoreszenzmaterial
    16
    Laserlicht
    18
    Lichtpunkt
    20
    Trägerstruktur
    22
    Zelle
    24
    Trennwand
    26
    Projektionsseite
    28
    Grundfläche
    30
    Kühlvorrichtung
    32
    Kühlkörper
    34
    Flächenbereich
    36
    Laser
    38
    Ablenkeinrichtung
    40
    Linse
    42
    Fläche
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 5442254 [0004]
    • DE 212009000221 U1 [0005]
    • AT 513916 B1 [0006]

Claims (12)

  1. Laserprojektor (10) mit wenigstens einem Laser (36), welcher zum Erzeugen eines Laserlichts (16) dient, einer Ablenkeinrichtung (38), zum definierten Leiten des Laserlichts (16) auf eine Projektionsseite (26) eines Fluoreszenzschirms (12), welcher ein durch Laserlicht (16) zur Lumineszenz anregbares Fluoreszenzmaterial (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluoreszenzschirm (12) eine Trägerstruktur (20) mit einer Mehrzahl von Zellen (22) aufweist, welche jeweils eine umlaufende Trennwand (24) aufweisen und wenigstens zur Projektionsseite (26) des Fluoreszenzschirms (12) offen ausgebildet sind, und in welchen das Fluoreszenzmaterial (14) angeordnet ist.
  2. Laserprojektor (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (22) aus wenigstens einem metallischen Werkstoff ausgebildet ist.
  3. Laserprojektor (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserprojektor (10) eine zum Kühlen der Trägerstruktur (22) ausgebildete Kühlvorrichtung (30) aufweist.
  4. Laserprojektor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (30) einen Kühlkörper (32) umfasst, welcher an dem Fluoreszenzschirm (12), insbesondere an einem Flächenbereich (34), angeordnet ist.
  5. Laserprojektor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Zellen (22) eine polygonale, insbesondere hexagonale und/oder dreieckige und/oder viereckige, Grundfläche (28) aufweist und/oder als Zylinder und/oder als, insbesondere würfelförmiger, Quader ausgebildet ist.
  6. Laserprojektor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Fluoreszenzoberfläche der jeweiligen Zelle (22) geschliffen ist und benachbarte Fluoreszenzoberflächen, welche insbesondere den gleichen Schliff aufweisen, die Projektionsseite (26) ausbilden.
  7. Laserprojektor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluoreszenzmaterial (14) in die jeweilige Zelle (22) gegossen ist.
  8. Laserprojektor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens zwei benachbarten Zellen (22) die erste der Zellen (22) das erste Fluoreszenzmaterial (14) aufweist und die zweite der Zellen (22) ein zweites Fluoreszenzmaterial aufweist, welches bei der Lumineszenz Licht in wenigsten einer Wellenlänge abstrahlt, welche von der Wellenlänge des von dem ersten Fluoreszenzmaterial (14) abgestrahlten Licht unterschiedlich ist.
  9. Laserprojektor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinrichtung (38) als Mikro-Optisches-Mechanisches-System ausgebildet ist.
  10. Laserprojektor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die jeweilige Zelle (22) wenigstens eine weitere Projektionsseite aufweist, welche auf einer anderen Seite als der ersten Projektionsseite (26) der Zelle (22) angeordnet ist und keine Trennwand (24) aufweist.
  11. Laserprojektor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserprojektor (10) eine Komponente eines Fahrzeugscheinwerfers und/oder einer Anzeigeeinrichtung eines Kraftfahrzeugs ist.
  12. Fluoreszenzschirm (12) für einen Laserprojektor (10), welcher ein durch Laserlicht (16) zur Lumineszenz anregbares Fluoreszenzmaterial (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluoreszenzschirm (12) eine Trägerstruktur (20) mit einer Mehrzahl von Zellen (22) aufweist, welche jeweils eine umlaufende Trennwand (24) aufweisen und zur Projektionsseite (26) des Fluoreszenzschirms (12) offen ausgebildet sind, und in welchen das Fluoreszenzmaterial (14) angeordnet ist.
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