DE102019209503A1 - High resolution RGB laser headlight with reduced granulation - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Laserbeleuchtungsanordnung (10), beispielsweise einen Scheinwerfer (50).Es ist vorgesehen, dass Laserlicht (32) nach dessen Erzeugung und bis zum Erreichen einer Projektionsfläche (36) zumindest auf ein Strahlformungselement (18) fällt, das neben der Stahlformung auch eine Elimination lokaler Interferenzmuster im Laserlicht (32) bewirkt.The invention relates to a laser lighting arrangement (10), for example a headlight (50). It is provided that after it has been generated and until it reaches a projection surface (36), laser light (32) falls on at least one beam-shaping element (18), which is next to the steel molding also causes an elimination of local interference patterns in the laser light (32).
Description
Die Erfindung betrifft eine Laserbeleuchtungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, einen Scheinwerfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9 und ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.The invention relates to a laser lighting arrangement according to the preamble of claim 1, a headlight according to the preamble of claim 9 and a vehicle according to the preamble of
Typischerweise kommt es beim Einsatz von kohärenter Lichtstrahlung in Beleuchtungsanwendungen zu lokalen Interferenzmustern, die allgemein als Speckle bekannt sind. Speckle ist bei der optischen Auslegung unerwünscht und muss durch entsprechende optische Komponenten reduziert beziehungsweise eliminiert werden.The use of coherent light radiation in lighting applications typically results in local interference patterns, which are generally known as speckle. Speckle is undesirable in the optical design and must be reduced or eliminated using appropriate optical components.
Bekannte Lösungen, wie beispielsweis der Einsatz eines zusätzlichen aktiven oder passiven Speckle reduzierenden Elements, erhöhen unerwünscht die Komplexität des technischen Systems, mit dem die Beleuchtungsanwendung erzeugt wird. Sie reduzieren auch den Wirkungsgrad des Gesamtsystems.Known solutions, such as the use of an additional active or passive speckle-reducing element, undesirably increase the complexity of the technical system with which the lighting application is generated. They also reduce the efficiency of the overall system.
Beispielsweise offenbart die
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine technische Lösung zu finden, mit der Speckle mit geringem technischen Aufwand, jedoch mit hoher Effizienz vermieden werden kann.The invention is based on the object of finding a technical solution with which speckle can be avoided with little technical effort, but with high efficiency.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche 1, 9 und 10 gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen und der Beschreibung.The object is achieved by the subjects of the
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Laserbeleuchtungsanordnung, umfassend:
- - eine Laserlichtquelle; und
- - einen Hauptstrahlengang, gebildet durch Strahlformungselemente.
- - a laser light source; and
- - A main beam path formed by beam shaping elements.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens eines der Strahlformungselemente mit einem Anti-Speckle-Element versehen ist.According to the invention it is provided that at least one of the beam shaping elements is provided with an anti-speckle element.
Die Laserbeleuchtungsanordnung der Erfindung kann zu vielfältigen Zwecken eingesetzt werden, in denen mit Laserlicht eine Lichtverteilung erzeugt werden soll. Als Beispiele wären hier Bereiche wie Fahrzeuge, Unterhaltungselektronik oder auch Mikroskopie zu nennen.The laser lighting arrangement of the invention can be used for a variety of purposes in which a light distribution is to be generated with laser light. Areas such as vehicles, entertainment electronics or microscopy could be named as examples.
Es können alle bekannten Laserlichtquellen vorgesehen werden. Diese können auch kombiniert werden sowie interne Lichtleitungen umfassen.All known laser light sources can be provided. These can also be combined and include internal light guides.
Als Strahlformungselemente werden hierin optische Komponenten bezeichnet, die beispielsweise den Strahl umlenken, verbreitern, verschlanken, auffächern oder zusammenführen und insoweit neben ihrer möglichen Funktion als Träger des Anti-Speckle-Elements wenigstens eine weitere Funktion im Bereich der Strahlformung übernehmen.Optical components are referred to herein as beam shaping elements which, for example, deflect, widen, slim down, fan out or merge the beam and, in addition to their possible function as a carrier of the anti-speckle element, assume at least one other function in the area of beam shaping.
Mit anderen Worten, fällt das Laserlicht nach dessen Erzeugung und bis zum Erreichen einer Projektionsfläche für die Lichtverteilung zumindest auf ein Strahlformungselement, das neben der Stahlformung auch eine Reduktion, vorzugsweise vollständige Elimination, lokaler Interferenzmuster im Laserlicht bewirkt, ohne dabei Teile des Laserlichtes selbst auszufiltern.In other words, after it has been generated and until it reaches a projection surface for light distribution, the laser light falls on at least one beam-shaping element which, in addition to shaping the steel, also causes a reduction, preferably complete elimination, of local interference patterns in the laser light without filtering out parts of the laser light itself.
Die Laserbeleuchtungsanordnung der Erfindung ist somit sehr wirksam in der Beseitigung von Speckle, ohne dabei den Wirkungsgrad gravierend zu reduzieren.The laser lighting arrangement of the invention is thus very effective in removing speckle without seriously reducing the efficiency.
Zudem werden mit besonders großem Vorteil Bestandteile der Laserbeleuchtungsanordnung mit dem Anti-Speckle-Element versehen, die ohnehin bereits in der Laserbeleuchtungsanordnung vorgesehen sind.In addition, components of the laser lighting arrangement which are already provided in the laser lighting arrangement are provided with the anti-speckle element with a particularly great advantage.
Dadurch entfällt der Aufwand für sonst notwendige zusätzliche optische Komponenten, um beispielsweise ein Zwischenbild zu erzeugen. Dadurch verringert sich auch der Montage-, insbesondere Justageaufwand und damit auch die Fehleranfälligkeit der Laserbeleuchtungsanordnung der Erfindung, da weniger optische Komponenten aufeinander abgestimmt werden müssen.This eliminates the need for additional optical components that would otherwise be required, for example to generate an intermediate image. This also reduces the assembly, in particular adjustment, effort and thus also the susceptibility to errors of the laser lighting arrangement of the invention, since fewer optical components have to be coordinated with one another.
In bevorzugter Ausgestaltung der Laserbeleuchtungsanordnung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Anti-Speckle-Element ein Merkmal aus folgender Gruppe umfasst: eine Folie; eine Beschichtung; eine in einem Strahlformungselement hergestellte oder auf diesem aufgebrachte optische Struktur.In a preferred embodiment of the laser lighting arrangement of the invention, it is provided that the anti-speckle element comprises a feature from the following group: a film; a coating; an optical structure produced in a beam-shaping element or applied to it.
Derartige Anti-Speckle-Elemente sind besonders vielfältig und einfach einsetzbar.Such anti-speckle elements are particularly versatile and easy to use.
In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung der Laserbeleuchtungsanordnung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Merkmal im Falle der Folie eine Diffusorfolie umfasst sowie im Falle der Beschichtung eine Phosphorschicht sowie im Falle der optischen Struktur eine raue Oberfläche umfasst.In a further preferred embodiment of the laser lighting arrangement of the invention, it is provided that the feature in the case of the film comprises a diffuser film and in the case of the coating comprises a phosphor layer and in the case of the optical structure a rough surface.
Die Folie lässt sich besonders gut und flexibel auf beliebigen Strahlformungselementen applizieren.The film can be applied particularly well and flexibly to any desired beam shaping element.
Die Phosphorschicht bietet insbesondere Vorteile, wenn blaues Laserlicht verwendet wird und entfernt Speckle hier besonders wirksam.The phosphor layer is particularly advantageous when blue laser light is used and is particularly effective in removing speckle.
Die raue Oberfläche bietet den Vorteil, dass sie mit dem Strahlformungselement integral herstellbar ist.The rough surface offers the advantage that it can be produced integrally with the beam shaping element.
In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung der Laserbeleuchtungsanordnung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Laserlichtquelle einen RGB-Laser umfasst.In a further preferred embodiment of the laser lighting arrangement of the invention, it is provided that the laser light source comprises an RGB laser.
Dieser vermag vorteilhafterweise weißes Laserlicht oder auch Laserlicht anderer Farben zu emittieren. Mit der Laserbeleuchtungsanordnung der Erfindung kann Laserlicht des RGB-Lasers vorteilhaft von Speckle befreit werden, ohne dass dabei bestimmte Anteile des Laserlichts ausgefiltert werden müssen.This can advantageously emit white laser light or laser light of other colors. With the laser lighting arrangement of the invention, laser light of the RGB laser can advantageously be freed from speckle without having to filter out certain portions of the laser light.
In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung der Laserbeleuchtungsanordnung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Hauptstrahlengang ein Strahlformungselement aus folgender Gruppe umfasst: eine Linse; eine Kollimationsoptik; einen Lichtmodulator; ein Lichtverteilungselement.In a further preferred embodiment of the laser lighting arrangement of the invention, it is provided that the main beam path comprises a beam shaping element from the following group: a lens; a collimation optics; a light modulator; a light distribution element.
Die Linse kann beispielsweise als Kollimationsoptik dienen oder auch Laserlicht in eine Kollimationsoptik einkoppeln, nachdem es aus der Laserlichtquelle ausgetreten ist. Auch kann die Linse verwendet werden, um Laserlicht auf andere Strahlformungselemente zu lenken oder von diesen zu empfangen.The lens can serve, for example, as collimation optics or also couple laser light into collimation optics after it has emerged from the laser light source. The lens can also be used to direct laser light onto or to receive it from other beam shaping elements.
Der Lichtmodulator kann beispielsweis einen scannenden Mikrospiegel umfassen und beispielsweise das von der Linse empfangene Laserlicht in Pfade auffächern.The light modulator can, for example, comprise a scanning micromirror and, for example, fan out the laser light received by the lens in paths.
Das Lichtverteilungselement kann beispielsweise einen Umverteilungsreflektor umfassen. Dieser kann beispielsweise von dem scannenden Mikrospiegel abgestrahltes Laserlicht empfangen und auf eine Projektionsfläche zur Erzeugung einer Lichtverteilung lenken beziehungsweise verteilen.The light distribution element can, for example, comprise a redistribution reflector. This can, for example, receive laser light emitted by the scanning micromirror and direct or distribute it onto a projection surface to generate a light distribution.
In dieser beispielhaften Ausgestaltung eignet sich die Laserbeleuchtungsanordnung der Erfindung besonders gut zur Realisierung hochauflösender Laser-Scheinwerfer, da die eben beschriebenen Komponenten dabei eine mögliche Minimalausstattung eines solchen Scheinwerfers abbilden und somit bei Scheinwerfern dieser Art ohnehin immer schon vorhanden sind.In this exemplary embodiment, the laser lighting arrangement of the invention is particularly suitable for realizing high-resolution laser headlights, since the components just described represent a possible minimum configuration of such a headlight and are therefore always present in headlights of this type.
In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung der Laserbeleuchtungsanordnung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Lichtverteilungselement mit einem Umverteilungsreflektor vorgesehen ist. Das Lichtverteilungselement kann vorzugsweise aus dem Umverteilungsreflektor bestehen.In a further preferred embodiment of the laser lighting arrangement of the invention, it is provided that a light distribution element with a redistribution reflector is provided. The light distribution element can preferably consist of the redistribution reflector.
Der Umverteilungsreflektor bietet eine besonders effiziente Möglichkeit zur Realisierung einer hochaufgelösten Lichtfunktion mit gewünschter Intensitätsverteilung.The redistribution reflector offers a particularly efficient way of realizing a high-resolution light function with the desired intensity distribution.
In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung der Laserbeleuchtungsanordnung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Umverteilungsreflektor das Anti-Speckle-Element aufweist und als letzte Strahlformungselement im Hauptstrahlengang angeordnet ist.In a further preferred embodiment of the laser lighting arrangement of the invention, it is provided that the redistribution reflector has the anti-speckle element and is arranged as the last beam shaping element in the main beam path.
Der Umverteilungsreflektor ist somit das letzte optisch wirksame Element im Hauptstrahlengang. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Laserlicht vor Verlassen der Laserbeleuchtungsanordnung frei von Speckle ist. Außerdem ist im Übrigen Hauptstrahlengang somit kein Eingriff erforderlich.The redistribution reflector is thus the last optically effective element in the main beam path. This ensures that the laser light is free of speckle before it leaves the laser lighting arrangement. In addition, no intervention is necessary for the rest of the main beam path.
In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung der Laserbeleuchtungsanordnung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Umverteilungsreflektor als Anti-Speckle-Element eine Folie oder Beschichtung umfasst.In a further preferred embodiment of the laser lighting arrangement of the invention, it is provided that the redistribution reflector comprises a film or coating as an anti-speckle element.
Da das Laserlicht sowohl vor dem Auftreffen auf den beschichteten Umverteilungsreflektor (beim Einfall), als auch nach Reflektion von der Oberfläche des Umverteilungsreflektors (beim Ausfall) die Folie beziehungsweise die Beschichtung passiert, diese also zweimal durchläuft, kann die jeweilige Dicke der Folie beziehungsweise der Beschichtung vorteilhaft reduziert werden.Since the laser light passes through the film or the coating both before it strikes the coated redistribution reflector (upon incidence) and after reflection from the surface of the redistribution reflector (upon failure), i.e. passes through it twice, the respective thickness of the film or the coating are advantageously reduced.
Es können beispielsweise auch der Kollimator oder ein Abdeckglas des Lichtmodulators mit der Folie beziehungsweise der Beschichtung versehen werden, was die Flexibilität der Laserbeleuchtungsanordnung der Erfindung unterstreicht.For example, the collimator or a cover glass of the light modulator can also be provided with the film or the coating, which underlines the flexibility of the laser lighting arrangement of the invention.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Scheinwerfer, umfassend eine erfindungsgemäße Laserbeleuchtungsanordnung gemäß der vorhergehenden Beschreibung.Another aspect of the invention relates to a headlight, comprising a laser lighting arrangement according to the invention according to the preceding description.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, umfassend einen erfindungsgemäßen Scheinwerfer gemäß der vorhergehenden Beschreibung oder eine erfindungsgemäße Laserbeleuchtungsanordnung gemäß der vorhergehenden Beschreibung.A further aspect of the invention relates to a vehicle comprising a headlight according to the invention according to the preceding description or a laser lighting arrangement according to the invention according to the preceding description.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application are Unless otherwise stated in individual cases, they can advantageously be combined with one another.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 eine erfindungsgemäße Laserbeleuchtungsanordnung; und -
2 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug.
-
1 a laser lighting arrangement according to the invention; and -
2 a vehicle according to the invention.
Die Laserbeleuchtungsanordnung
Die Laserbeleuchtungsanordnung
In diesem Beispiel ist der Hauptstrahlengang
Laserlicht
Dort wird es auf den scannenden Mikrospiegel
Von dort aus gelangt das Laserlicht
Der Umverteilungsreflektor
Im Sinne der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eines der Strahlformungselemente
In diesem Beispiel sind der Umverteilungsreflektor
Der Umverteilungsreflektor
Die Linse
Bei dem Fahrzeug
Ein Scheinwerfer
Es ist in
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- LaserbeleuchtungsanordnungLaser lighting arrangement
- 1212th
- LaserlichtquelleLaser light source
- 1414th
- RGB-LaserRGB laser
- 1616
- HauptstrahlengangMain beam path
- 1818th
- StrahlformungselementBeam shaping element
- 2020th
- Linselens
- 2222nd
- FokussieroptikFocusing optics
- 2424
- LichtmodulatorLight modulator
- 2626th
- MikrospiegelMicromirrors
- 2828
- LichtverteilungselementLight distribution element
- 3030th
- UmverteilungsreflektorRedistribution reflector
- 3232
- LaserlichtLaser light
- 3434
- ScanbewegungScanning movement
- 3636
- ProjektionsflächeProjection surface
- 3838
- Anti-Speckle-ElementAnti-speckle element
- 4040
- Foliefoil
- 4242
- DiffusorfolieDiffuser film
- 4444
- BeschichtungCoating
- 4646
- Fahrzeugvehicle
- 4848
- KraftfahrzeugMotor vehicle
- 5050
- ScheinwerferHeadlights
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102016102934 A1 [0004]DE 102016102934 A1 [0004]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019209503.8A DE102019209503A1 (en) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | High resolution RGB laser headlight with reduced granulation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019209503.8A DE102019209503A1 (en) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | High resolution RGB laser headlight with reduced granulation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019209503A1 true DE102019209503A1 (en) | 2020-12-31 |
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ID=73747699
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019209503.8A Pending DE102019209503A1 (en) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | High resolution RGB laser headlight with reduced granulation |
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Country | Link |
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DE (1) | DE102019209503A1 (en) |
-
2019
- 2019-06-28 DE DE102019209503.8A patent/DE102019209503A1/en active Pending
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