WO2015018729A1 - Beleuchtungsanordnung - Google Patents

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WO2015018729A1
WO2015018729A1 PCT/EP2014/066463 EP2014066463W WO2015018729A1 WO 2015018729 A1 WO2015018729 A1 WO 2015018729A1 EP 2014066463 W EP2014066463 W EP 2014066463W WO 2015018729 A1 WO2015018729 A1 WO 2015018729A1
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light
arrangement
dimensional
illumination
lighting arrangement
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PCT/EP2014/066463
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Stefan GRÖTSCH
Uli Hiller
Michael Brandl
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2033—LED or laser light sources

Definitions

  • Beieuchtungsan extract The present invention relates to a lighting arrangement according to claim 1.
  • German priority application DE 10 2013 215 374.0 which expressly forms part of the disclosure of the present application, also describes a lighting arrangement .
  • Design headlights with a plurality of discretely controlled light-emitting diode components that can be switched on or off individually depending on the geometry of ge ⁇ desired illumination.
  • An object of the present invention is to provide a lighting arrangement. This object is achieved by a lighting arrangement having the features of claim 1.
  • the dependent claims specify various developments.
  • An illumination arrangement comprises a light source, a taper and a two-dimensional imager.
  • the taper is intended to guide light from the light source to the two-dimensional imager.
  • the two-dimensional image generator of the illumination arrangement can use a spatial light generated by the light source Create light field with variable geometry.
  • the saudimensio ⁇ dimensional imager enables a great variability and precise adjustability of the geometry of the generated
  • the light source comprises a laser diode.
  • the light source of the illumination arrangement can thereby be designed to generate a high luminous flux.
  • the light source may have compact dimensions and be inexpensive to produce.
  • the light source comprises a light-emitting diode.
  • the light source can thereby also be designed to generate a high luminous flux, have compact dimensions and be inexpensive to produce.
  • a diaphragm is arranged between the light source and the taper.
  • a side facing the taper of the aperture on a reflective coating.
  • this comprises a converter material for the conversion of a wavelength an electromagnetic radiation.
  • the converter material may for example be adapted to electromag netic ⁇ radiation having a first wavelength to absorbie ⁇ ren and electromagnetic radiation having a second, larger Typically, to emit wavelength.
  • the converter material may be formed, emitted by the light source of the lighting arrangement ⁇ electromagnetic ⁇ specific radiation (e.g., visible light) to absorb at least partially and to convert electromagnetic radiation of a different wavelength.
  • the converter material of the illumination arrangement is suitable for modifying a light color of a light generated by the light source of the illumination system.
  • the light source of the illumination arrangement can be designed, for example, to emit electromagnetic radiation having a wavelength from the blue spectral range.
  • the converter material of the illumination arrangement may be configured, this electromagnetic radiation to Conver ⁇ animals in white light.
  • a polarization-dependent reflective film is arranged in the optical beam path of the illumination arrangement between the taper and the two-dimensional image generator.
  • the polarization-dependent reflective film may be formed so that light can penetrate the film with a first polarization direction, while light with a second polarization ⁇ direction is reflected by the film. Through the film ge ⁇ long light may then comprise a substantially uniform polarization direction.
  • Light reflected by the polarization-dependent reflective film can be returned to the converter material, scattered there and / or reabsorbed ⁇ biert and then with a certain probability with a polarization direction to polarisationsab- pendent reflective film, the transmission through the polarization-dependent reflective film made ⁇ light ,
  • This polarization direction can be matched, for example, to a polarization direction which is preferred by the two-dimensional imager.
  • a retardation plate is arranged in the optical beam path of the illumination arrangement between the taper and the polarization-dependent reflective film.
  • the retardation plate can also be referred to as an optical retarder.
  • the retardation plate may be formed, a polarization of the retardation plate passing through
  • the two-dimensional imager is designed as a liquid crystal arrangement.
  • the liquid crystal device may be formed as a two-dimensional pixel matrix.
  • the two-dimensional imager can be characterized by the
  • Light source of the illumination device generated a two-dimensional light field with a predeterminable by the pixel matrix of the liquid crystal array geometry.
  • the illumination arrangement of the two-dimensional image sensor is designed as a monochrome, so not farbse ⁇ -selective, liquid crystal array.
  • the liquid crystal device does not have to have separate cells for different light colors. Thereby advantageously reduced light losses in the liquid crystal ⁇ arrangement of the two-dimensional imager.
  • the two-dimensional imager can be produced inexpensively.
  • the illumination arrangement of the two-dimensional image sensor is designed as a transparent remplissigkristalla ⁇ UTHORISATION.
  • the two-dimensional imager can then also be referred to as an LCD.
  • the transparency of the two-dimensional image generator is advantageously adjustable, whereby the light passing through the two-dimensional image generator configured as a transparent liquid crystal arrangement can be modulated two-dimensionally.
  • the two-dimensional imager is designed as a reflective liquid crystal arrangement.
  • the two-dimensional imager can then also be referred to as LCOS.
  • the saudimensio ⁇ dimensional imager allows then to modulate a polarization direction of a light reflected on the two-dimensional imager light two-dimensionally.
  • a polarization direction of a reflecting light can either be rotated or not rotated as desired.
  • a polarization beam splitter is arranged in the optical beam path of the illumination arrangement between the taper and the two-dimensional image generator.
  • a beam can be divided polarization-dependent by means of the polarization beam splitter.
  • This allows a reflected at the reflectors formed as ⁇ animal type liquid crystal two-dimensional array imager light hen those shares at entzie- whose polarization has not been rotated by the reflective liquid crystal designed as a two-dimensional array imager.
  • This allows the saudimensio ⁇ dimensional imager to modulate one emerging from the polarization beam splitter light two-dimensionally.
  • the two-dimensional imager is designed as a micromirror arrangement.
  • the micromirror arrangement can also be called digital
  • Micromirror Device can have a two dimensional array of micro-mechanical mirror designed as a micro-mirror array dimensional image ⁇ encoder.
  • Each of the micromechanical mirrors makes it possible to reflect light incident on the two-dimensional imager in the form of a micromirror arrangement in an adjustable direction. This makes it possible to two-dimensionally modulate a light reflected at the two-dimensional imager formed as a micromirror arrangement.
  • the prism of the illumination arrangement can advantageously serve to light generated by the light source of the lighting arrangement ⁇ tion and passed through the taper of the lighting arrangement to the prism directed to the light as
  • Micromirror array formed two-dimensional imager and directed by the designed as a micromirror arrangement. the two-dimensional imager to relay reflected light within the illumination arrangement.
  • the prism can have an interface that either totally reflects or transmits a light incident on the interface as a function of an angle of incidence.
  • this comprises projection optics which are arranged downstream of the two-dimensional image generator in the optical beam path of the illumination arrangement.
  • the projection optics can thereby ⁇ example, comprise a projection lens.
  • the projection optics of the illumination arrangement can serve to image a light generated by the illumination arrangement and modulated two-dimensionally into a spatial region to be illuminated by the illumination arrangement.
  • this is designed as a headlight for a motor vehicle. ⁇ advantageous way allows enough, the lighting arrangement then an illumination of a variable part of an environment of the motor vehicle.
  • the two-dimensional imager has a higher resolution in a first spatial direction than in a second spatial direction.
  • the two-dimensional imager higher resolution may have, as in the horizontal direction, for example at least twice or, preferably, at least three times as high resolution.
  • vertical direction This has the advantage that the illumination arrangement in vertical allows a finer variation of illumination generated by the illumination arrangement than in the horizontal direction. If the lighting arrangement is designed as a headlight for a motor vehicle, a particularly fine variation in the height and distance direction of the radiated light is made possible.
  • the two-dimensional imager comprises pixels of different sizes.
  • pixels may have a smaller size and thus closer to each other in a Mittenbe ⁇ reaching the imaging device be arranged as in an outer region of the two-dimensional imager.
  • Lighting arrangement is designed as a headlight for a motor vehicle, thereby enabling a particularly important central region of the light cone particularly fine variation of the emitted light.
  • Figure 1 is a view of a first lighting arrangement
  • Figure 2 is a view of a laser diode light source of a lighting arrangement Be ⁇ ;
  • FIG. 3 shows a view of a light-emitting diode light source of a lighting arrangement
  • Figure 4 is a view of a second illumination arrangement
  • Figure 5 is a view of a third illumination arrangement.
  • FIG. 1 shows a highly schematic view of a first illumination arrangement 10.
  • the first illumination arrangement 10 can be used, for example, as a headlight, in particular as a frontlight. Headlight to serve a motor vehicle.
  • the first illumination arrangement 10 enables adaptive illumination of an environment of the motor vehicle which, for example, can be adapted to a driving situation of the motor vehicle.
  • the adjustment of the illumination may, for example, a horizontal and / or vertical shift and / or change in size and / or shape change of an illuminated by the first illumination assembly 10 area in the vicinity of the motor vehicle umfas ⁇ sen.
  • the adaptation of the lighting can depend, for example, on a driving speed of the motor vehicle, a
  • the first illumination arrangement 10 has a light source 100.
  • the light source 100 is intended to generate visible light.
  • the light source 100 is configured to visible light with white light to erzeu ⁇ gene comprising electromagnetic radiation of different wavelengths.
  • the light source 100 of the first lighting arrangement 10 Be ⁇ generated light leaves substantially in a first beam direction 110th
  • the first illumination system 10 has an optical taper 200 that the first light source is such nachgeord ⁇ net 100, passes that light emanating from the light source 100 in the first direction 110 ⁇ beam light to the taper 200th
  • the taper 200 may be formed as a fiber optic component.
  • the taper 200 includes a light source 100 facing a ⁇ input side 210 and a side facing away from the light source 100 on output side 220. 200 at its output side 220 has the taper has a greater diameter than at its input side 210. Between the input side 210, and its output side 220 widens the taper 200 thus ⁇ pyramid frustum or a truncated cone on.
  • the taper 200 serves to guide light generated by the light source 100 from the input side 210 to the output side 220 of the table 200 and to output it on the output side 220.
  • the taper 200 serves to reduce beam divergence of the light emitted at the output side 220 of the taper 200 against beam divergence of the light generated by the light source 100 and coupled to the input side 210 of the tap 200 in the taper 200. This can be done by reflection on the lateral surfaces of the tapers 200, for example, by total internal reflection or by reflection ⁇ reflection on a reflective coating of the lateral surfaces of the tapers 200.
  • the generated by the light source 100 and on the input side 210 of the tap 200 in the taper 200 ⁇ coupled light for example, have a divergence of +/- 90 0 .
  • On the output side 220 of the tapers 200 is made from the output side 220 of the tapers 200 .
  • ⁇ peltes light for example, have a divergence of +/- 10 0 .
  • the light source 100 of the first illumination arrangement 10 may for example comprise one or more opto-electronic semi-conductor chips ⁇ which are intended to emit light.
  • Figures 2 and 3 show possible embodiments of the light source 100.
  • Figure 2 shows a schematic representation of a Laserdio ⁇ denlichtario 1100.
  • the laser diode light source 1100 has a laser diode 1110 on.
  • the laser diode 1110 may be insbeson ⁇ particular a semiconductor laser diode.
  • the laser diode 1110 is configured to generate a laser beam.
  • the laser diode 1110 may be configured to generate a laser beam having a wavelength from the blue spectral range.
  • the laser diode light source 1110 further includes a shutter 1130 with an aperture 1140.
  • Aperture 1140 may also be referred to as an aperture.
  • the aperture 1140 may be formed, for example, circular disk-shaped.
  • an optic 1120 which is intended to image a laser beam emitted by the laser diode 1110 laser beam in the aperture 1140.
  • the optics 1120 may, for example, have a converging lens.
  • the laser diode 1110 could alternatively also be arranged as close to the panel 1130, the light emitted by the laser diode 1110 ⁇ laser beam reaches directly into the aperture of the 1140th In this case, the optics 1120 can be omitted.
  • the panel 1130 may be formed as a cooling plate or be thermally conductively connected with egg ⁇ ner suitable cooling device to dissipate in the aperture 1130 waste heat.
  • the laser diode light source 1100 could also include more than one laser diode 1110.
  • the aperture 1130 per laser diode 1110 may include an aperture 1140.
  • the laser beams of all the laser diodes 1110 could be imaged into a common aperture 1140.
  • the aperture 1140 could also be designed as a longer slot.
  • a converter 1160 is arranged between a side facing away from the laser diode 1110 of the aperture 1130 and the input side 210 of the tapers 200.
  • Laser light from laser diode 1110 passing through aperture 1140 of aperture 1130 thus encounters converter 1160.
  • Converter 1160 is configured to absorb at least a portion of the laser diode 1110 incident on converter 1160 and light with another, typically larger, light To emit wavelength.
  • a mixture of an emitted and from the laser diode 1110 is not absorbed by the converter 1160 with a light emitted by the converter 1160, light can have, for example, a white light color on ⁇ .
  • the converter 1160 may comprise, for example, a phosphor, such as an organic or an inorganic phosphor.
  • the converter 1160 may also have quantum dots.
  • Light exiting the converter 1160 may enter the taper 200 at the input side 210 of the tap 200. The light leaving the converter 1160 can have a large beam divergence and a randomly distributed polar
  • the Ver ⁇ mirror 1150 may be used to from the converter 1160 to reflect in the direction of the aperture 1130 for light emerging in the direction of the taper 200th
  • the reflective coating 1150 can also be used, from the taper 200 towards the aperture 1130 retroreflected light back to the taper 200 to reflec ⁇ ren.
  • the aperture 1140 of the aperture 1130 preferably has a significantly smaller cross-sectional area than the A ⁇ output side 210 of the taper 200. As a result, light losses are kept low by light reflected back in the direction of the diaphragm 1130.
  • Figure 3 shows a schematic representation of a Leuchtdio ⁇ denlichtario 2100.
  • the LED light source 2100 includes a plurality of LEDs 2110 are arranged in the example shown, a two-dimensional field near the input side 210 of the taper 200th
  • the light-emitting diodes 2110 could also be arranged differently. It is also mög ⁇ Lich to form the light-emitting diode light source 2100 with only a single light-emitting diode 2110th
  • the light-emitting diodes 2110 are designed to emit electromagnetic radiation, for example visible light having a wavelength from the blue spectral range.
  • Each light-emitting diode 2110 has, on its side facing the input side 210 of the person 200, a converter 2120 which is designed to convert a light color of the electromagnetic radiation emitted by the light-emitting diode 2110.
  • the Converter may be formed 2120, to produce white light from the light emitted by the light emitting diode 2110 of electromagnetic radiation ⁇ tables.
  • the Converter 2120 absorb a portion of the electromagnetic radiation emitted by the light emitting diode 2110 and emit electromagnetic radiation for this purpose with a different wavelength.
  • the converter 2120 may be constructed like the converter 1160 of the laser diode light source 1100 of FIG. 2.
  • Light exiting the converter 2120 may enter the taper 200 at the input side 210 of the tap 200.
  • the 2120 light leaving the converter can have a large beam divergence ⁇ and a randomly distributed polarization direction.
  • a surface of each luminous diode 2110 of the light-emitting diode light source 2100 facing the converter 2120 can be designed to be optically reflective at least in sections .
  • the first illumination arrangement 10 shown schematically in FIG. 1 has a first two-dimensional image generator 500.
  • the first two-dimensional imager 500 is configured as a trans ⁇ parente liquid crystal array.
  • the first two ⁇ dimensional imager 500 may also referred to as LCD ⁇ to.
  • the first two-dimensional imager 500 is preferably designed as a monochrome transparent liquid crystal arrangement.
  • the first two-dimensional image ⁇ encoder 500 only one type of liquid crystal cells, no separate liquid crystal cells for different light colors. In this way may have a high transmittance, designed as a monochrome transparent flues ⁇ sigkristallanssen first two-dimensional imager 500th
  • the first two-dimensional imager 500 has a saudimen ⁇ dimensional array of liquid crystal cells, which constitute a pixel matrix ⁇ .
  • the pixels of the first two-dimensional imager 500 formed by the liquid crystal cells may also be referred to as pixels.
  • the pixel matrix of the first two-dimensional imager 500 is perpendicular to the first one Beam direction 110 and parallel to the output side 220 of the tar 200 arranged.
  • Each pixel of the first two-dimensional imager 500 can be adjusted independently of the other pixels so that from the taper 200 to the respective pixel of the first two-dimensional imager 500 incident light of a given polarization direction can either penetrate the respective pixel of the first two-dimensional imager or absorbed.
  • the first two-dimensional imager 500 can, for example, have two polarization filters arranged on both sides of the first two-dimensional imager 500, which are rotated by 90 ° relative to one another.
  • Each pixel of the first two-dimensional imaging device 500 may then be set to rotate a polarization- ⁇ onsraum of the pixel light passing therethrough by 90 ° or not rotate.
  • a polarization-dependent reflection sheet 400 is arranged in the first illumination assembly 10 gear side between the initial 220 of the taper 200 and the first Wegdimensiona ⁇ len imager 500.
  • the polarization dependent reflec ⁇ Rende film 400 is oriented perpendicular to the first beam direction 110th
  • the polarization dependent reflective film 400 is formed to reflect the polarization-dependent re ⁇ inflected film 400 incident light depending on the polarization direction of light either the o- pass.
  • the polarization-dependent reflecting film 400 is oriented so that the polarization direction of the light passing through the polarization-dependent reflecting film 400 corresponds to the polarization direction which is also defined by the first two-dimensional image can reach over 500.
  • the polarization-dependent reflective film 400 may also be referred to as a film and may be formed, for example, as an inorganic film.
  • Light reflected by the polarization-dependent reflective film 400 with the polarization direction not suitable for the first two-dimensional imager 500 returns to the taper 200, passes through it from the output side 220 to the input side 210 and can be at least partially absorbed in the converter 1160, 2120 of the light source 100 and with under certain circumstances changed polarization direction are emitted again.
  • the newly emitted light passes through the taper 200 to the polarization-dependent reflecting film 400 and there receives another opportunity to penetrate the polarization-dependent reflective film 400 and to reach the first two-dimensional image generator 500.
  • the polarization-dependent reflective film 400 increases the proportion of the light generated by the light source 100, which reaches the first two-dimensional image generator 500 with the polarization direction suitable for the first two-dimensional image generator 500.
  • a delay plate 300 is arranged between the output side 220 of the tap 200 and the polarization-dependent reflective film 400.
  • the retarder plate 300 may also be referred to as an optical retarder.
  • the retardation plate 300 is oriented perpendicular to the first beam direction 110 and thus parallel to the output side 220 of the tapers 200 and to the polarization-dependent reflective film 400.
  • the retardation plate 300 is adapted to rotate a Po ⁇ larisa tion direction of the retardation plate 300 by passing light by 45 °. Thereby, the retardation plate 300, the proportion of the light generated by the light source 100 of the first illumination assembly 10, the with the direction of polarization suitable for the first two-dimensional imager 500 reaches the first two-dimensional imager 500.
  • light generated by the light source 100 undergoes a rotation of its polarization direction by 45 °. Since the directions of polarization of light emanating from the light source 100 light are substantially randomly distributed, this does not change the size of the portion of light that can penetrate the polarisationsabPSn ⁇ gig reflective film 400, in Wesentli ⁇ chen.
  • the portion of the light reflected on the polarization-dependent reflecting film 400 passes through the delay plate 300 a further time and undergoes a further rotation of its polarization direction by 45 °.
  • the light reflected at the polarization-dependent reflecting film 400 passes through the taper 200 back to the light source 100. If it is not absorbed there in the converter 1160, 2120, the light at the mirror 1150 of the aperture 1130 of the laser diode light source 1100 or at the top of ⁇ light diode 2110 of the LED light source 2100 reflects ⁇ to without changing the polarization direction of this change.
  • the light thus reflected passes once more through the Ta ⁇ per 200 and the delay plate 300, wherein it undergoes a wei ⁇ tere rotation of its polarization direction by 45 °. Since the polarization direction of this light has now rotated by 90 ° compared with its last impact on the polarization-dependent reflecting film 400, the light can pass through the polarization-dependent reflecting film 400 this time and with the polarization direction suitable for the first two-dimensional image generator 500 to the first two-dimensional Imager 500 arrive.
  • the polarization-dependent reflective film 400 and the retardation plate 300 can thus the proportion of the light generated by the light source 100, with that for the first two-dimensional imager 500 suitable polarization direction to the first two-dimensional imager 500, increase to over 50%.
  • the delay plate 300 may also be omitted.
  • the polarization-dependent reflecting film 400 can also be dispensed with.
  • the first two-dimensional imager 500 can only happen ei ⁇ NEN part of the light incident on the first two-dimensional imager 500 light. It can be used for each pixel of the two-dimensional image sensor 500 individually wrapped ⁇ represents whether can pass through the first two-dimensional imager 500 on the respective pixel incident light. As a result, the first two-dimensional imager 500 effects a two-dimensional modulation of the light distribution.
  • the first illumination assembly 10 includes a Giionsop ⁇ policy 600, which is 500 downstream of the first two-dimensional image sensor in the optical path of the first illumination arrangement 10th
  • the projection optical system 600 may beispiels-, a projection lens, and / or one or more Spie ⁇ gel.
  • the projection optics 600 are designed to image the light which has passed through the first two-dimensional image generator 500 and modulates it in two dimensions into a spatial region to be illuminated by the first illumination arrangement 10.
  • the projection optical system 600 may be configured to map the modulated by the first two-dimensional imager 500 light on a road in front of a motor vehicle ⁇ .
  • the projection optics 600 can be dispensed with.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a second illumination arrangement 20.
  • the second illumination arrangement 20 has correspondences with the first illumination arrangement 10 of FIG. Components of the first illumination arrangement 10, which are also present in the second illumination arrangement 20, are provided with the same reference symbols in FIG. 4 as in FIG. 1 and will not be described again in detail below. In the following, only the differences between the second illumination arrangement 20 and the first illumination arrangement 10 will be explained.
  • the second illumination arrangement 20 has a light source
  • the light source 100 which is intended to emit light in a first beam ⁇ direction 110 and coupled to an input side 210 in a Taper 200, which transports it to an output side 220.
  • the light source 100 may be formed, for example, like the laser diode light source 1100 of FIG. 2 or the light-emitting diode light source 2100 of FIG.
  • the second illumination arrangement 20 has a polarization-dependent reflecting film 400.
  • a delay plate 300 is not present in the second illumination arrangement 20 shown by way of example in FIG. 4, but could be present between the output side 220 of the taper 200 and the polarization-dependent reflective film 400.
  • a second two-dimensional imager 1500 is provided in the second illumination arrangement 20.
  • the second two-dimensional imager 1500 is designed as a reflective liquid crystal arrangement , preferably as a monochrome reflective liquid crystal arrangement.
  • the designed as a reflective remplissigkris ⁇ tallan angle second two-dimensional imager 1500 may also be referred to as LCoS display.
  • the second two-dimensional imager 1500 includes a saudi ⁇ dimensional field optically reflective remplissigkristallzel ⁇ len, which form a matrix of pixels or image points. For each pixel of the second two-dimensional imager 1500 is individually adjustable whether a polarization direction of a light reflected at the respective pixel to be rotated by 90 ° or not.
  • the second two-dimensional imager 1500 is oriented parallel to the first beam direction 110, ie perpendicular to the off ⁇ output side 220 of the taper 200th
  • a polarization beam splitter 700 is arranged in the optical beam path of the second illumination arrangement 20 between the output side 220 of the tapers 200 and the second two-dimensional imager 1500.
  • the polarization beam splitter 700 has a splitter plane 710 is deflected at the end succeeded in ⁇ first beam direction 110 of the output side 220 of the taper 200 to the splitter plane 710 light in the direction perpendicular to the second two-dimensional imager 1500th
  • the reaching to the second two-dimensional imager 1500 light is reflected at the pixels of the second saudimensio ⁇ cal imager 1500, wherein depending on the settings of the individual pixels, a polarization ⁇ direction of the reflected light is either rotated by 90 ° or remains unchanged.
  • the light reflected by the second two-dimensional imager 1500 in a second direction of the beam 720 of light he meets ⁇ neut on the divider plane 710 of the polarization beam splitter.
  • Those portions of the re-impinging on the splitter plane 710 of the polarization while ⁇ tion beam splitter 700 light, whose polarization- ⁇ onsraum was not rotated upon reflection on the second two-dimensional imager 1500 will be reflected again on the divider plane 710 of the polarization beam splitter 700, and thereby in the direction perpendicular to the output side 220 of the distracted 200 pers.
  • the non-deflected during the second pass through the polarization beam splitter 700 and exiting in second beam Rich ⁇ tung 720 from the polarization beam splitter 700 is light-modulated two-dimensionally by the image points of the second two-dimensional imager 1500th
  • the two-dimensionally modulated light can be deflected by the secondsubsequentlysanord ⁇ voltage 20 to be illuminated space to, for example, on a road ahead of a motor vehicle. That part of the second two-dimensional imager
  • the light passes via the input side 210 to the light source 100 of the second illumination arrangement 20, where it can be reflected or reabsorbed and re-emitted.
  • a re-absorption and new emission can take place, for example, in the converter 1160, 2120.
  • a reflection can be made, for example, on the reflective coating 1150 of the diaphragm 1130 or on the reflective surface of the light-emitting diodes 2110.
  • the reflected or re-emitted light then passes as ⁇ to the input side 210 of the tapers 200 and is guided by the taper 200 again to the second two-dimensional imager 1500.
  • the second lighting arrangement 20 can have a particularly high efficiency.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a third illumination arrangement 30.
  • the third illumination arrangement 30 has correspondences with the first illumination arrangement 10 of FIG. Components of the first illumination arrangement 10, which are also present in the third illumination arrangement 30, are provided with the same reference symbols in FIG. 5 as in FIG. 1 and will not be described again in detail below. In the following, only the differences between the third illumination arrangement 30 and the first illumination arrangement 10 are explained.
  • the third illumination assembly 30 includes a light source ⁇ 100 which is provided to radiate light into a first beam direction 110th
  • the light source 100 may be formed, for example, as the laser diode light source 1100 of FIG. 2 or as the light-emitting diode light source 2100 of FIG. From the light source 100 to the first
  • Beam direction radiated light 110 is applied to a one ⁇ output side 210 into a taper 200 and is carried to these an output side 220 out.
  • the retardation plate 300 and the polarization-dependent reflective film 400 are preferably omitted in the case of the third illumination arrangement 30.
  • the third illumination arrangement 30 has a third two-dimensional imager 2500 instead of the first two-dimensional imager 500.
  • the third two-dimensional Schmge ⁇ over 2500 is designed as a micro-mirror array. Designed as a micro-mirror array third two-dimensional image encoder 2500 includes a two dimensional array of mikrome ⁇ chanical mirrors which a matrix of pixels or
  • Each micromechanical micromirror can be adjusted independently of the other micromirrors in order to reflect light incident on the respective micromirror in one of at least two different spatial directions.
  • the two-dimensional array of micromirrors of the mirror array designed as a micro ⁇ third two-dimensional image sensor 2500 of the third illumination assembly 30 is parallel to the first beam direction 110 and thus oriented perpendicular to the output side 220 of the taper 200th
  • a prism 800 is arranged in the optical beam path of the third illumination arrangement 30 between the output side 220 of the tapers 200 and the third two-dimensional imager 2500.
  • the prism 800 serves to deflect in the first direction ⁇ beam 110 at the output side 220 of the taper 200 till ⁇ projected light toward the third two-dimensional image sensor 2500th
  • the prism 800 has an interface 810, which totally reflects the light coming from the output side 220 of the taper 200 in the direction of the third two-dimensional imager 2500.
  • the light coming from the prism 800 is reflected and from each pixel formed by a micromirror either in a second beam direction 820 back in the direction of the prism 800 or steered in a different direction.
  • the steered in other rich ⁇ tung light can for example be sorbed onto an absorber from ⁇ .
  • light reflected toward the prism 800 in the second beam direction 820 may pass through the prism 800, striking the interface 810 at an angle where no total reflection occurs.
  • the light reflected by the third two-dimensional imager 2500 in the second beam direction 820 is two-dimensionally modulated by the array of micromirrors.
  • the third illumination arrangement 30 again has a projection optical unit 600 which transmits the light reflected by the third two-dimensional imager 2500 into the second beam direction 820 into an environment to be illuminated by the third illumination arrangement 30 third illumination arrangement 30 images, for example, on a road in an environment of a motor vehicle.
  • the first illumination assembly 10, the second illumination ⁇ arrangement 20 and the third illumination assembly 30 may serve as a headlight, in particular as a front headlight of a motor vehicle. This application requires single ⁇ lich a radiation of monochromatic light.
  • the imagers 500, 1500, 2500 can advantageously be made particularly simple, robust, compact and cost- effective .
  • monochrome imager 500, 1500, 2500 is that this effect only ge ⁇ rings light losses.
  • the light sources 100 of the first illumination arrangement 10, the second illumination arrangement 20 and the third illumination When using the lighting arrangements 10, 20, 30 as a headlight of a lighting arrangement 30 must be used.
  • Motor vehicle advantageously only monochromatic light he testify ⁇ , whereby the light sources 100 can be made simple, compact and inexpensive.
  • the two-dimensional imagers 500, 1500, 2500 of the first illumination arrangement 10, the second illumination arrangement 20 and the third illumination arrangement 30 can each have the same resolutions in both mutually perpendicular spatial directions.
  • the individual dots (pixels) of the saudi ⁇ dimensional imager 500, 1500, 2500 can thereby ⁇ example, be formed square.
  • the two-dimensional imager 500, 1500, 2500 train with each vertical in both directions each other space differing ⁇ chen resolutions.
  • the pixels of the two-dimensional imagers 500, 1500, 2500 may be rectangular and non-square, for example.
  • the lighting arrangements 10, 20, 30 When using the lighting arrangements 10, 20, 30 as the adaptive headlights of a motor vehicle, it can ⁇ play, be low in the two-dimensional imager 500, 1500, 2500 form with a higher in vertical direction up solution than in horizontal direction, for example with at least double or, preferably, at least three times higher resolution.
  • the vertical direction designates that the direction of the two-dimensional Jardinge ⁇ bers 500, 1500, 2500 which in the figure by the projection optics tion 600 of the direction of the motor vehicle corresponds to continue.
  • the two-dimensional imagers 500, 1500, 2500 of the first illumination arrangement 10, the second illumination arrangement 20 and the third illumination arrangement 30 can each have constant resolutions over their entire area.
  • the individual pixels of saudimensiona ⁇ len imager 500, 1500, 2500 all the same size.
  • the pixels of the two-dimensional imagers 500, 1500, 2500 may, for example, have different sizes in the center regions of the two-dimensional imagers 500, 1500, 2500 than in the outer regions of the two-dimensional imagers 500, 1500, 2500.
  • the pixels of the two-dimensional imagers 500, 1500, 2500 in the center regions of the two-dimensional imagers 500, 1500, 2500 may have smaller sizes than in the outer regions of the two-dimensional imagers 500, 1500, 2500, resulting in an increased resolution in the center regions ,
  • the illumination arrangements 10, 20, 30 as headlights of a motor vehicle, central areas of the illumination generated by the illumination arrangements 10, 20, 30 can be varied more finely than edge areas of the illumination generated by the illumination arrangements 10, 20, 30.
  • the light emitting diodes 2110 is an ge ⁇ ringere size and have a higher density in vertical direction of the two-dimensional array of light emitting diodes 2110 of the LED light source 2100 as in hori- zontal direction. Additionally or alternatively, the
  • Light-emitting diodes 2110 in the central region of the two-dimensional field of the light-emitting diode light source 2100 have a smaller size and a higher density than in outer regions of the two-dimensional field of the light-emitting diode light source 2100.

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Abstract

Eine Beleuchtungsanordnung umfasst eine Lichtquelle, einen Taper und einen zweidimensionalen Bildgeber. Dabei ist der Taper dazu vorgesehen, Licht von der Lichtquelle zu dem zweidimensionalen Bildgeber zu leiten.

Description

Beschreibung
Beieuchtungsanordnung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsanordnung gemäß Patentanspruch 1.
Die deutsche Prioritätsanmeldung DE 10 2013 215 374.0, die ausdrücklich einen Teil der Offenbarung der vorliegenden An- meidung bildet, beschreibt ebenfalls eine Beleuchtungsanord¬ nung .
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Kraftfahrzeuge mit Front-Scheinwerfern auszustatten, deren Licht sich einer je- weiligen Fahrsituation des Kraftfahrzeugs anpasst. Derartige Systeme werden auch als Adaptive Front-Lighting System oder als Active Forward Lighting (AFS) bezeichnet. Solche Schein¬ werfer können beispielsweise bewegliche Linsen aufweisen, um eine verbesserte Ausleuchtung einer Kurve während einer Kur- venfahrt zu erreichen. Ebenfalls bekannt ist, derartige
Scheinwerfer mit einer Mehrzahl diskret angesteuerter Leuchtdioden-Bauelemente auszubilden, die je nach Geometrie der ge¬ wünschten Ausleuchtung einzeln zu- oder abgeschaltet werden können .
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Beleuchtungsanordnung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschie- dene Weiterbildungen angegeben.
Eine Beleuchtungsanordnung umfasst eine Lichtquelle, einen Taper und einen zweidimensionalen Bildgeber. Dabei ist der Taper dazu vorgesehen, Licht von der Lichtquelle zu dem zwei- dimensionalen Bildgeber zu leiten. Vorteilhafterweise kann der zweidimensionale Bildgeber der Beleuchtungsanordnung aus einem von der Lichtquelle erzeugten Licht ein räumliches Lichtfeld mit variabler Geometrie erzeugen. Der zweidimensio¬ nale Bildgeber ermöglicht dabei eine große Variabilität und eine genaue Einstellbarkeit der Geometrie des erzeugten
Lichtfeldes. Um das durch die Beleuchtungsanordnung erzeugte Lichtfeld zu variieren, ist dabei keine Änderung an der
Lichtquelle erforderlich. Dies ermöglicht es, die Lichtquelle als kostengünstige und leistungsstarke Punkt- oder Flächen¬ lichtquelle auszubilden. In einer Ausführungsform der Beleuchtungsanordnung umfasst die Lichtquelle eine Laserdiode. Vorteilhafterweise kann die Lichtquelle der Beleuchtungsanordnung dadurch zur Erzeugung eines hohen Lichtstroms ausgebildet sein. Dabei kann die Lichtquelle kompakte Abmessungen aufweisen und kostengünstig herstellbar sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Beleuchtungsanordnung umfasst die Lichtquelle eine Leuchtdiode. Vorteilhafterweise kann die Lichtquelle auch dadurch zur Erzeugung eines hohen Lichtstroms ausgebildet sein, kompakte Abmessungen aufweisen und kostengünstig herstellbar sein.
In einer Ausführungsform der Beleuchtungsanordnung ist zwischen der Lichtquelle und dem Taper eine Blende angeordnet. Dabei weist eine dem Taper zugewandte Seite der Blende eine Verspiegelung auf. Dadurch kann in der Beleuchtungsanordnung in Richtung der Lichtquelle rückgestreutes oder reflektiertes Licht an der Verspiegelung der Blende erneut reflektiert und dadurch einer Nutzung zugeführt werden. Vorteilhafterweise werden dadurch in der Beleuchtungsanordnung Helligkeitsverluste durch in Richtung der Lichtquelle zurückreflektiertes oder -gestreutes Licht reduziert oder eliminiert. Dadurch kann die Beleuchtungsanordnung vorteilhafterweise mit einem hohen Wirkungsgrad und zur Erzeugung einer hohen optischen Leistung ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform der Beleuchtungsanordnung umfasst diese ein Konvertermaterial zur Konversion einer Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung. Dabei kann das Konvertermaterial beispielsweise dazu ausgebildet sein, elektromag¬ netische Strahlung mit einer ersten Wellenlänge zu absorbie¬ ren und elektromagnetische Strahlung mit einer zweiten, typi- scherweise größeren, Wellenlänge zu emittieren. Insbesondere kann das Konvertermaterial ausgebildet sein, durch die Licht¬ quelle der Beleuchtungsanordnung emittierte elektromagneti¬ sche Strahlung (beispielsweise sichtbares Licht) zumindest teilweise zu absorbieren und in elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge zu konvertieren. Dadurch eignet sich das Konvertermaterial der Beleuchtungsanordnung, eine Lichtfarbe eines durch die Lichtquelle der Beleuchtungsanord¬ nung erzeugten Lichts abzuändern. Die Lichtquelle der Beleuchtungsanordnung kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge aus dem blauen Spektralbereich zu emittieren. Das Konvertermaterial der Beleuchtungsanordnung kann dazu ausgebildet sein, diese elektromagnetische Strahlung in weißes Licht zu konver¬ tieren .
In einer Ausführungsform der Beleuchtungsanordnung ist im optischen Strahlengang der Beleuchtungsanordnung zwischen dem Taper und dem zweidimensionalen Bildgeber eine polarisationsabhängig reflektierende Folie angeordnet. Die polarisations- abhängig reflektierende Folie kann so ausgebildet sein, dass Licht mit einer ersten Polarisationsrichtung die Folie durchdringen kann, während Licht mit einer zweiten Polarisations¬ richtung von der Folie reflektiert wird. Durch die Folie ge¬ langendes Licht kann dann eine im Wesentlichen einheitliche Polarisationsrichtung aufweisen. An der polarisationsabhängig reflektierenden Folie reflektiertes Licht kann zurück zum Konvertermaterial gelangen, dort gestreut und/oder reabsor¬ biert werden und anschließend mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit mit einer Polarisationsrichtung zur polarisationsab- hängig reflektierenden Folie gelangen, die eine Transmission durch die polarisationsabhängig reflektierende Folie ermög¬ licht. Vorteilhafterweise kann dadurch insgesamt mehr als die Hälfte des auf die polarisationsabhängig reflektierende Folie treffenden Lichts die polarisationsabhängig reflektierende Folie durchlaufen und weist nach dem Durchlaufen der Folie eine im Wesentlichen einheitliche Polarisationsrichtung auf. Diese Polarisationsrichtung kann beispielsweise auf eine von dem zweidimensionalen Bildgeber bevorzugte Polarisationsrichtung abgestimmt sein.
In einer Ausführungsform der Beleuchtungsanordnung ist im optischen Strahlengang der Beleuchtungsanordnung zwischen dem Taper und der polarisationsabhängig reflektierenden Folie ein Verzögerungsplättchen angeordnet. Das Verzögerungsplättchen kann dabei auch als optischer Retarder bezeichnet werden. Das Verzögerungsplättchen kann dabei ausgebildet sein, eine Polarisation eines das Verzögerungsplättchen durchlaufenden
Lichts um 45° zu drehen. Von der Lichtquelle der Beleuchtungsanordnung erstmals zur polarisationsabhängig reflektierenden Folie gelangendes Licht mit zufällig verteilten Pola¬ risationsrichtungen erfährt dann beim erstmaligen Durchlaufen des Verzögerungsplättchens eine Drehung seiner Polarisation um 45°. Der an der polarisationsabhängig reflektierenden Folie transmittierte Anteil dieses Lichts ändert sich dadurch im Wesentlichen nicht. An der polarisationsabhängig reflektierenden Folie reflektiertes Licht durchläuft das Verzöge¬ rungsplättchen ein weiteres Mal und kann beispielsweise in der Lichtquelle oder an der Verspiegelung der Blende reflektiert werden, woraufhin es das Verzögerungsplättchen ein drittes Mal durchläuft, bevor es wieder zu der polarisations¬ abhängig reflektierenden Folie gelangt. Durch das zweimalige weitere Durchlaufen des Verzögerungsplättchens hat sich die Polarisationsrichtung dieses Lichts nun um 90° gedreht, wodurch es die polarisationsabhängig reflektierende Folie diesmal durchdringen kann. Vorteilhafterweise kann sich auch hierdurch ein Anteil des die polarisationsabhängig reflektierende Folie insgesamt durchdringenden Lichts erhöhen, wodurch sich ein hoher Wirkungsgrad der Beleuchtungsanordnung ergibt. n
5
In einer Ausführungsform der Beleuchtungsanordnung ist der zweidimensionale Bildgeber als Flüssigkristallanordnung ausgebildet. Dabei kann die Flüssigkristallanordnung als zweidimensionale Pixelmatrix ausgebildet sein. Vorteilhafterweise kann der zweidimensionale Bildgeber dadurch aus von der
Lichtquelle der Beleuchtungsanordnung erzeugtem Licht ein zweidimensionales Lichtfeld mit einer durch die Pixelmatrix der Flüssigkristallanordnung vorgebbaren Geometrie erzeugen. In einer Ausführungsform der Beleuchtungsanordnung ist der zweidimensionale Bildgeber als monochrome, also nicht farbse¬ lektive, Flüssigkristallanordnung ausgebildet. Dadurch muss die Flüssigkristallanordnung keine getrennten Zellen für unterschiedliche Lichtfarben aufweisen. Hierdurch reduzieren sich vorteilhafterweise Lichtverluste in der Flüssigkristall¬ anordnung des zweidimensionalen Bildgebers. Außerdem ist der zweidimensionale Bildgeber dadurch kostengünstig herstellbar.
In einer Ausführungsform der Beleuchtungsanordnung ist der zweidimensionale Bildgeber als transparente Flüssigkristalla¬ nordnung ausgebildet. Der zweidimensionale Bildgeber kann dann auch als LCD bezeichnet werden. Die Transparenz des zweidimensionalen Bildgebers ist dabei vorteilhafterweise einstellbar, wodurch das den als transparente Flüssigkris- tallanordnung ausgebildeten zweidimensionalen Bildgeber durchlaufende Licht zweidimensional moduliert werden kann.
In einer Ausführungsform der Beleuchtungsanordnung ist der zweidimensionale Bildgeber als reflektierende Flüssigkris- tallanordnung ausgebildet. Der zweidimensionale Bildgeber kann dann auch als LCOS bezeichnet werden. Der zweidimensio¬ nale Bildgeber ermöglicht es dann, eine Polarisationsrichtung eines an dem zweidimensionalen Bildgeber reflektierten Lichts zweidimensional zu modulieren. An jedem Pixel der Pixelmatrix des als reflektierende Flüssigkristallanordnungy ausgebilde¬ ten zweidimensionalen Bildgebers kann eine Polarisationsrichtung eines reflektierenden Lichts wahlweise entweder gedreht oder nicht gedreht werden. In einer Ausführungsform der Beleuchtungsanordnung ist im optischen Strahlengang der Beleuchtungsanordnung zwischen dem Taper und dem zweidimensionalen Bildgeber ein Polarisations- Strahlteiler angeordnet. Vorteilhafterweise kann mittels des Polarisationsstrahlteilers ein Strahl polarisationsabhängig geteilt werden. Dies ermöglicht es, einem an dem als reflek¬ tierende Flüssigkristallanordnung ausgebildeten zweidimensionalen Bildgeber reflektierten Licht jene Anteile zu entzie- hen, deren Polarisation durch den als reflektierende Flüssigkristallanordnung ausgebildeten zweidimensionalen Bildgeber nicht gedreht wurde. Dadurch ermöglicht es der zweidimensio¬ nale Bildgeber, ein aus dem Polarisationsstrahlteiler austretendes Licht zweidimensional zu modulieren.
In einer Ausführungsform der Beleuchtungsanordnung ist der zweidimensionale Bildgeber als Mikrospiegelanordnung ausgebildet. Die Mikrospiegelanordnung kann auch als Digital
Micromirror Device (DMD) bezeichnet werden. Dabei kann der als Mikrospiegelanordnung ausgebildete zweidimensionale Bild¬ geber ein zweidimensionales Feld mikromechanischer Spiegel aufweisen. Jeder der mikromechanischen Spiegel ermöglicht es, auf den als Mikrospiegelanordnung ausgebildeten zweidimensionalen Bildgeber auftreffendes Licht in eine einstellbare Richtung zu reflektieren. Dies ermöglicht es, ein an dem als Mikrospiegelanordnung ausgebildeten zweidimensionalen Bildgeber reflektiertes Licht zweidimensional zu modulieren.
In einer Ausführungsform der Beleuchtungsanordnung ist im op- tischen Strahlengang der Beleuchtungsanordnung zwischen dem
Taper und dem zweidimensionalen Bildgeber ein Prisma angeordnet. Das Prisma der Beleuchtungsanordnung kann dabei vorteilhafterweise dazu dienen, von der Lichtquelle der Beleuch¬ tungsanordnung erzeugtes und durch den Taper der Beleuch- tungsanordnung zu dem Prisma geleitetes Licht auf den als
Mikrospiegelanordnung ausgebildeten zweidimensionalen Bildgeber zu lenken und von dem als Mikrospiegelanordnung ausgebil- deten zweidimensionalen Bildgeber reflektiertes Licht innerhalb der Beleuchtungsanordnung weiterzuleiten. Das Prisma kann hierfür eine Grenzfläche aufweisen, die ein auf die Grenzfläche auftreffendes Licht abhängig von einem Auftreff- winkel entweder totalreflektiert oder durchlässt.
In einer Ausführungsform der Beleuchtungsanordnung umfasst diese eine Projektionsoptik, die dem zweidimensionalen Bildgeber im optischen Strahlengang der Beleuchtungsanordnung nachgeordnet ist. Die Projektionsoptik kann dabei beispiels¬ weise eine Projektionslinse aufweisen. Die Projektionsoptik der Beleuchtungsanordnung kann dazu dienen, ein durch die Beleuchtungsanordnung erzeugtes und zweidimensional moduliertes Licht in einen durch die Beleuchtungsanordnung zu beleuchten- den Raumbereich abzubilden.
In einer Ausführungsform der Beleuchtungsanordnung ist diese als Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug ausgebildet. Vorteil¬ hafterweise ermöglicht die Beleuchtungsanordnung dann eine Ausleuchtung eines variablen Teils einer Umgebung des Kraftfahrzeugs .
In einer Ausführungsform der Beleuchtungsanordnung weist der zweidimensionale Bildgeber in eine erste Raumrichtung eine höhere Auflösung auf als in eine zweite Raumrichtung. Bei¬ spielsweise kann der zweidimensionale Bildgeber in vertikale Richtung eine höhere Auflösung aufweisen als in horizontale Richtung, beispielsweise mit eine mindestens doppelt oder, bevorzugt, eine mindestens dreimal so hohe Auflösung. Dies hat den Vorteil, dass die Beleuchtungsanordnung in vertikale eine feinere Variation einer durch die Beleuchtungsanordnung erzeugten Beleuchtung erlaubt als in horizontale Richtung. Falls die Beleuchtungsanordnung als Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist, wird dadurch eine in Höhen- und Entfernungsrichtung besonders feine Variation des abgestrahlten Lichts ermöglicht. In einer Ausführungsform der Beleuchtungsanordnung umfasst der zweidimensionale Bildgeber Bildpunkte unterschiedlicher Größe. Beispielsweise können Bildpunkte in einem Mittenbe¬ reich des Bildgebers eine geringere Größe aufweisen und dadurch dichter zueinander angeordnet sein als in einem Außenbereich des zweidimensionalen Bildgebers. Dies hat den Vorteil, dass die Beleuchtungsanordnung im Mittenbereich einer durch die Beleuchtungsanordnung erzeugten Beleuchtung eine feinere Variation erlaubt als im Außenbereich der durch die Beleuchtungsanordnung erzeugten Beleuchtung. Falls die
Beleuchtungsanordnung als Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist, wird dadurch eine im besonders wichtigen Zentralbereich des Lichtkegels besonders feine Variation des abgestrahlten Lichts ermöglicht.
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 Beschreibung der Ausführungsbei- spiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematischer Darstellung :
Figur 1 eine Ansicht einer ersten Beleuchtungsanordnung;
Figur 2 eine Ansicht einer Laserdiodenlichtquelle einer Be¬ leuchtungsanordnung;
Figur 3 eine Ansicht einer Leuchtdiodenlichtquelle einer Be- leuchtungsanordnung;
Figur 4 eine Ansicht einer zweiten Beleuchtungsanordnung; und
Figur 5 eine Ansicht einer dritten Beleuchtungsanordnung.
Figur 1 zeigt eine stark schematisierte Ansicht einer ersten Beleuchtungsanordnung 10. Die erste Beleuchtungsanordnung 10 kann beispielsweise als Scheinwerfer, insbesondere als Front- Scheinwerfer, eines Kraftfahrzeugs dienen. Die erste Beleuchtungsanordnung 10 ermöglicht dabei eine adaptive Beleuchtung einer Umgebung des Kraftfahrzeugs, die beispielsweise an eine Fahrsituation des Kraftfahrzeugs anpassbar ist. Die Anpassung der Beleuchtung kann beispielsweise eine horizontale und/oder vertikale Verschiebung und/oder Größenänderung und/oder Formänderung eines durch die erste Beleuchtungsanordnung 10 beleuchteten Bereichs in der Umgebung des Kraftfahrzeugs umfas¬ sen. Die Anpassung der Beleuchtung kann beispielsweise abhän- gig von einer Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, einer
Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs, einer Nick- oder Kippbewegung des Kraftfahrzeugs, einer Art einer durch das Kraftfahrzeugs befahrenen Straße, abhängig von der Anwesenheit entgegenkommender oder vorausfahrender weiterer Kraftfahrzeuge und/oder abhängig von einer Helligkeit eines Umgebungslichts erfolgen.
Die erste Beleuchtungsanordnung 10 weist eine Lichtquelle 100 auf. Die Lichtquelle 100 ist dazu vorgesehen, sichtbares Licht zu erzeugen. Bevorzugt ist die Lichtquelle 100 dazu ausgebildet, sichtbares Licht mit weißer Lichtfarbe zu erzeu¬ gen, das elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen umfasst. Durch die Lichtquelle 100 der ersten Be¬ leuchtungsanordnung 10 erzeugtes Licht verlässt die Licht¬ quelle 100 im Wesentlichen in eine erste Strahlrichtung 110.
Die erste Beleuchtungsanordnung 10 weist einen optischen Ta- per 200 auf, der der ersten Lichtquelle 100 derart nachgeord¬ net ist, dass von der Lichtquelle 100 in die erste Strahl¬ richtung 110 ausgehendes Licht zu dem Taper 200 gelangt. Der Taper 200 kann als faseroptisches Bauteil ausgebildet sein. Der Taper 200 weist eine der Lichtquelle 100 zugewandte Ein¬ gangsseite 210 und eine von der Lichtquelle 100 abgewandte Ausgangsseite 220 auf. An seiner Ausgangsseite 220 weist der Taper 200 einen größeren Durchmesser auf als an seiner Ein- gangsseite 210. Zwischen seiner Eingangsseite 210 und seiner Ausgangsseite 220 weitet sich der Taper 200 somit pyramiden¬ stumpfförmig oder kegelstumpfförmig auf. Der Taper 200 dient dazu, von der Lichtquelle 100 erzeugtes Licht von der Eingangsseite 210 zur Ausgangsseite 220 des Ta- pers 200 zu leiten und an der Ausgangsseite 220 abzugeben. Außerdem dient der Taper 200 dazu, eine Strahldivergenz des an der Ausgangsseite 220 des Tapers 200 abgegebenen Lichts gegenüber einer Strahldivergenz des durch die Lichtquelle 100 erzeugten und an der Eingangsseite 210 des Tapers 200 in den Taper 200 eingekoppelten Lichts zu reduzieren. Dies kann durch Reflexion an den Mantelflächen des Tapers 200 erfolgen, beispielsweise durch interne Totalreflexion oder durch Refle¬ xion an einer reflektierenden Beschichtung der Mantelflächen des Tapers 200. Das durch die Lichtquelle 100 erzeugte und an der Eingangsseite 210 des Tapers 200 in den Taper 200 einge¬ koppelte Licht kann beispielsweise eine Divergenz von +/-900 aufweisen. An der Ausgangsseite 220 des Tapers 200 ausgekop¬ peltes Licht kann beispielsweise eine Divergenz von +/-100 aufweisen .
Die Lichtquelle 100 der ersten Beleuchtungsanordnung 10 kann beispielsweise einen oder mehrere optoelektronische Halb¬ leiterchips aufweisen, die dazu vorgesehen sind, Licht zu emittieren. Figuren 2 und 3 zeigen mögliche Ausgestaltungen der Lichtquelle 100. Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Laserdio¬ denlichtquelle 1100. Die Laserdiodenlichtquelle 1100 weist eine Laserdiode 1110 auf. Die Laserdiode 1110 kann insbeson¬ dere eine Halbleiter-Laserdiode sein. Die Laserdiode 1110 ist dazu ausgebildet, einen Laserstrahl zu erzeugen. Beispiels- weise kann die Laserdiode 1110 dazu ausgebildet sein, einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge aus dem blauen Spektralbe¬ reich zu erzeugen.
Die Laserdiodenlichtquelle 1110 weist ferner eine Blende 1130 mit einer Blendenöffnung 1140 auf. Die Blendenöffnung 1140 kann auch als Apertur bezeichnet werden. Die Blendenöffnung 1140 kann beispielsweise kreisscheibenförmig ausgebildet sein. Zwischen der Laserdiode 1110 und der Blende 1130 ist eine Optik 1120 angeordnet, die dazu vorgesehen ist, einen von der Laserdiode 1110 emittierten Laserstrahl in die Blendenöffnung 1140 abzubilden. Die Optik 1120 kann beispielsweise eine Sammellinse aufweisen. Die Laserdiode 1110 könnte alternativ aber auch so nahe an der Blende 1130 angeordnet sein, dass der durch die Laserdiode 1110 emittierte Laser¬ strahl direkt in die Blendenöffnung 1140 gelangt. In diesem Fall kann die Optik 1120 entfallen. Die Blende 1130 kann als Kühlplatte ausgebildet oder mit ei¬ ner geeigneten Kühlvorrichtung wärmeleitend verbunden sein, um in der Blende 1130 anfallende Abwärme abzuführen.
Die Laserdiodenlichtquelle 1100 könnte auch mehr als eine La- serdiode 1110 umfassen. In diesem Fall kann die Blende 1130 pro Laserdiode 1110 eine Blendenöffnung 1140 aufweisen. Alternativ könnten die Laserstrahlen aller Laserdioden 1110 in eine gemeinsame Blendenöffnung 1140 abgebildet werden. Zu diesem Zwecke könnte die Blendenöffnung 1140 auch als längli- eher Schlitz ausgebildet sein.
Zwischen einer von der Laserdiode 1110 abgewandten Seite der Blende 1130 und der Eingangsseite 210 des Tapers 200 ist ein Konverter 1160 angeordnet. Durch die Blendenöffnung 1140 der Blende 1130 gelangendes Laserlicht der Laserdiode 1110 trifft somit auf den Konverter 1160. Der Konverter 1160 ist dazu ausgebildet, zumindest einen Teil des auf den Konverter 1160 auftreffenden Laserlichts der Laserdiode 1110 zu absorbieren und dafür Licht mit einer anderen, typischerweise größeren, Wellenlänge zu emittieren. Eine Mischung eines von der Laserdiode 1110 emittierten und nicht durch den Konverter 1160 absorbierten Lichts mit einem durch den Konverter 1160 emittierten Licht kann beispielsweise eine weiße Lichtfarbe auf¬ weisen. Der Konverter 1160 kann beispielsweise einen Leucht- Stoff aufweisen, etwa einen organischen oder einen anorganischen Leuchtstoff. Der Konverter 1160 kann auch Quantenpunkte aufweisen . Aus dem Konverter 1160 austretendes Licht kann an der Eingangsseite 210 des Tapers 200 in den Taper 200 gelangen. Das den Konverter 1160 verlassende Licht kann dabei eine große Strahldivergenz und eine zufällig verteilte Polarisation auf- weisen.
An der den Konverter 1160 zugewandten Seite der Blende 1130 ist bevorzugt eine Verspiegelung 1150 angeordnet. Die Ver¬ Spiegelung 1150 kann dazu dienen, aus dem Konverter 1160 in Richtung der Blende 1130 austretendes Licht in Richtung des Tapers 200 zu reflektieren. Die Verspiegelung 1150 kann auch dazu dienen, aus dem Taper 200 in Richtung der Blende 1130 zurückgestrahltes Licht wieder zu dem Taper 200 zu reflektie¬ ren. Die Blendenöffnung 1140 der Blende 1130 weist bevorzugt eine deutlich kleinere Querschnittfläche auf als die Ein¬ gangsseite 210 des Tapers 200. Dadurch werden Lichtverluste durch in Richtung der Blende 1130 zurückgestrahltes Licht ge¬ ring gehalten. Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Leuchtdio¬ denlichtquelle 2100. Die Leuchtdiodenlichtquelle 2100 weist eine Mehrzahl von Leuchtdioden 2110 auf, die im dargestellten Beispiel als zweidimensionales Feld nahe der Eingangsseite 210 des Tapers 200 angeordnet sind. Die Leuchtdioden 2110 könnten jedoch auch anders angeordnet sein. Es ist auch mög¬ lich, die Leuchtdiodenlichtquelle 2100 mit lediglich einer einzigen Leuchtdiode 2110 auszubilden.
Die Leuchtdioden 2110 sind dazu ausgebildet, elektromagneti- sehe Strahlung zu emittieren, beispielsweise sichtbares Licht mit einer Wellenlänge aus dem blauen Spektralbereich. Jede Leuchtdiode 2110 weist an ihrer der Eingangsseite 210 des Ta¬ pers 200 zugewandten Seite einen Konverter 2120 auf, der dazu ausgebildet ist, eine Lichtfarbe der durch die Leuchtdiode 2110 emittierten elektromagnetischen Strahlung zu konvertieren. Beispielsweise kann der Konverter 2120 ausgebildet sein, aus der durch die Leuchtdiode 2110 emittierten elektromagne¬ tischen Strahlung weißes Licht zu erzeugen. Hierzu kann der Konverter 2120 einen Teil der durch die Leuchtdiode 2110 emittierten elektromagnetischen Strahlung absorbieren und dafür elektromagnetische Strahlung mit einer anderen Wellenlänge emittieren. Der Konverter 2120 kann aufgebaut sein wie der Konverter 1160 der Laserdiodenlichtquelle 1100 der Figur 2.
Aus dem Konverter 2120 austretendes Licht kann an der Eingangsseite 210 des Tapers 200 in den Taper 200 gelangen. Das den Konverter 2120 verlassende Licht kann eine große Strahl¬ divergenz und eine zufällig verteilte Polarisationsrichtung aufweisen .
Eine dem Konverter 2120 zugewandte Oberfläche jeder Leuchtdi- ode 2110 der Leuchtdiodenlichtquelle 2100 kann zumindest ab¬ schnittsweise optisch reflektierend ausgebildet sein.
Die in Figur 1 schematisch dargestellte erste Beleuchtungsanordnung 10 weist einen ersten zweidimensionalen Bildgeber 500 auf. Der erste zweidimensionale Bildgeber 500 ist als trans¬ parente Flüssigkristallanordnung ausgebildet. Der erste zwei¬ dimensionale Bildgeber 500 kann auch als LCD bezeichnet wer¬ den. Bevorzugt ist der erste zweidimensionale Bildgeber 500 als monochrome transparente Flüssigkristallanordnung ausge- bildet. In diesem Fall weist der erste zweidimensionale Bild¬ geber 500 nur eine Art von Flüssigkristallzellen auf, keine separaten Flüssigkristallzellen für unterschiedliche Lichtfarben. Hierdurch kann der als monochrome transparente Flüs¬ sigkristallanordnung ausgebildete erste zweidimensionale Bildgeber 500 eine hohe Transmission aufweisen.
Der erste zweidimensionale Bildgeber 500 weist ein zweidimen¬ sionales Feld von Flüssigkristallzellen auf, die eine Pixel¬ matrix bilden. Die durch die Flüssigkristallzellen gebildeten Pixel des ersten zweidimensionalen Bildgebers 500 können auch als Bildpunkte bezeichnet werden. Die Pixelmatrix des ersten zweidimensionalen Bildgebers 500 ist senkrecht zu der ersten Strahlrichtung 110 und parallel zur Ausgangsseite 220 des Ta- pers 200 angeordnet.
Jeder Bildpunkt des ersten zweidimensionalen Bildgebers 500 kann unabhängig von den anderen Bildpunkten so eingestellt werden, dass aus dem Taper 200 auf den jeweiligen Bildpunkt des ersten zweidimensionalen Bildgebers 500 treffendes Licht einer vorgegebenen Polarisationsrichtung den betreffenden Bildpunkt des ersten zweidimensionalen Bildgebers entweder durchdringen kann oder absorbiert wird. Der erste zweidimensionale Bildgeber 500 kann hierzu beispielsweise zwei auf beiden Seiten des ersten zweidimensionalen Bildgebers 500 angeordnete Polarisationsfilter aufweisen, die um 90° gegeneinander gedreht sind. Jeder Bildpunkt des ersten zweidimensio- nalen Bildgebers 500 kann dann einstellbar eine Polarisati¬ onsrichtung von den Bildpunkt durchlaufendem Licht um 90° drehen oder nicht drehen.
Unabhängig von der einstellbaren Transmission der einzelnen Bildpunkte des als transparente Flüssigkristallanordnung aus¬ gebildeten ersten zweidimensionalen Bildgebers 500 kann lediglich Licht einer vorgegebenen Polarisationsrichtung den ersten zweidimensionalen Bildgeber 500 durchdringen. Bei der ersten Beleuchtungsanordnung 10 ist daher zwischen der Aus- gangsseite 220 des Tapers 200 und dem ersten zweidimensiona¬ len Bildgeber 500 eine polarisationsabhängig reflektierende Folie 400 angeordnet. Die polarisationsabhängig reflektie¬ rende Folie 400 ist senkrecht zur ersten Strahlrichtung 110 orientiert. Die polarisationsabhängig reflektierende Folie 400 ist dazu ausgebildet, auf die polarisationsabhängig re¬ flektierende Folie 400 auftreffendes Licht abhängig von der Polarisationsrichtung des Lichts entweder zu reflektieren o- der durchzulassen. Dabei ist die polarisationsabhängig reflektierende Folie 400 so orientiert, dass die Polarisations- richtung des durch die polarisationsabhängig reflektierende Folie 400 gelangenden Lichts der Polarisationsrichtung entspricht, die auch durch den ersten zweidimensionalen Bildge- ber 500 gelangen kann. Die polarisationsabhängig reflektierende Folie 400 kann auch als Film bezeichnet werden und kann beispielsweise als anorganischer Film ausgebildet sein. An der polarisationsabhängig reflektierenden Folie 400 reflektiertes Licht mit der für den ersten zweidimensionalen Bildgeber 500 nicht geeigneten Polarisationsrichtung gelangt zurück zum Taper 200, läuft durch diesen von der Ausgangsseite 220 zur Eingangsseite 210 und kann zumindest teilweise im Konverter 1160, 2120 der Lichtquelle 100 absorbiert und mit unter Umständen geänderter Polarisationsrichtung erneut emittiert werden. Das neu emittierte Licht gelangt wiederum durch den Taper 200 zur polarisationsabhängig reflektierenden Folie 400 und erhält dort eine weitere Gelegenheit, die pola- risationsabhängig reflektierende Folie 400 zu durchdringen und zum ersten zweidimensionalen Bildgeber 500 zu gelangen. Hierdurch erhöht die polarisationsabhängig reflektierende Folie 400 den Anteil des von der Lichtquelle 100 erzeugten Lichts, der mit der für den ersten zweidimensionalen Bildge- ber 500 geeigneten Polarisationsrichtung zu dem ersten zweidimensionalen Bildgeber 500 gelangt.
Bei der ersten Beleuchtungsanordnung 10 ist zwischen der Ausgangsseite 220 des Tapers 200 und der polarisationsabhängig reflektierenden Folie 400 ein Verzögerungsplättchen 300 angeordnet. Das Verzögerungsplättchen 300 kann auch als optischer Retarder bezeichnet werden. Das Verzögerungsplättchen 300 ist senkrecht zur ersten Strahlrichtung 110 und somit parallel zur Ausgangsseite 220 des Tapers 200 und zur polarisationsab- hängig reflektierenden Folie 400 orientiert.
Das Verzögerungsplättchen 300 ist dazu ausgebildet, eine Po¬ larisationsrichtung eines das Verzögerungsplättchen 300 durchlaufenden Lichts um 45° zu drehen. Hierdurch kann das Verzögerungsplättchen 300 den Anteil des von der Lichtquelle 100 der ersten Beleuchtungsanordnung 10 erzeugten Lichts, das mit der für den ersten zweidimensionalen Bildgeber 500 geeigneten Polarisationsrichtung zu dem ersten zweidimensionalen Bildgeber 500 gelangt, weiter erhöhen. Beim ersten Durchlauf durch das Verzögerungsplättchen 300 erfährt durch die Lichtquelle 100 erzeugtes Licht eine Drehung seiner Polarisationsrichtung um 45°. Da die Polarisationsrichtungen des von der Lichtquelle 100 ausgehenden Lichts im Wesentlichen zufällig verteilt sind, ändert sich hierdurch die Größe des Anteils des Lichts, das die polarisationsabhän¬ gig reflektierende Folie 400 durchdringen kann, im Wesentli¬ chen nicht.
Der an der polarisationsabhängig reflektierenden Folie 400 reflektierte Anteil des Lichts durchläuft das Verzögerungs¬ plättchen 300 ein weiteres Mal und erfährt eine weitere Dre¬ hung seiner Polarisationsrichtung um 45°. Das an der polarisationsabhängig reflektierenden Folie 400 reflektierte Licht gelangt durch den Taper 200 zurück zur Lichtquelle 100. Falls es dort nicht im Konverter 1160, 2120 absorbiert wird, so kann das Licht an der Verspiegelung 1150 der Blende 1130 der Laserdiodenlichtquelle 1100 oder an der Oberseite der Leucht¬ dioden 2110 der Leuchtdiodenlichtquelle 2100 reflektiert wer¬ den, ohne dass sich hierbei die Polarisationsrichtung ändert. Das so reflektierte Licht durchläuft ein weiteres Mal den Ta¬ per 200 und das Verzögerungsplättchen 300, wobei es eine wei¬ tere Drehung seiner Polarisationsrichtung um 45° erfährt. Da sich die Polarisationsrichtung dieses Lichts gegenüber seinem letztmaligen Auftreffen auf die polarisationsabhängig reflek- tierende Folie 400 nunmehr um 90° gedreht hat, kann das Licht die polarisationsabhängig reflektierende Folie 400 diesmal durchlaufen und mit der für den ersten zweidimensionalen Bildgeber 500 geeigneten Polarisationsrichtung zu dem ersten zweidimensionalen Bildgeber 500 gelangen.
Die polarisationsabhängig reflektierende Folie 400 und das Verzögerungsplättchen 300 können somit den Anteil des von der Lichtquelle 100 erzeugten Lichts, der mit der für den ersten zweidimensionalen Bildgeber 500 geeigneten Polarisationsrichtung zu dem ersten zweidimensionalen Bildgeber 500 gelangt, auf über 50% erhöhen. Das Verzögerungsplättchen 300 kann jedoch auch entfallen. Auch die polarisationsabhängig reflek- tierende Folie 400 kann entfallen.
Der erste zweidimensionale Bildgeber 500 lässt lediglich ei¬ nen Teil des auf den ersten zweidimensionalen Bildgeber 500 auftreffenden Lichts passieren. Dabei kann für jeden Bild- punkt des zweidimensionalen Bildgebers 500 einzeln einge¬ stellt werden, ob auf den jeweiligen Bildpunkt auftreffendes Licht den ersten zweidimensionalen Bildgeber 500 durchlaufen kann. Hierdurch bewirkt der erste zweidimensionale Bildgeber 500 eine zweidimensionale Modulierung der Lichtverteilung.
Die erste Beleuchtungsanordnung 10 weist eine Projektionsop¬ tik 600 auf, die dem ersten zweidimensionalen Bildgeber 500 im optischen Strahlengang der ersten Beleuchtungsanordnung 10 nachgeordnet ist. Die Projektionsoptik 600 kann beispiels- weise eine Projektionslinse und/oder einen oder mehrere Spie¬ gel umfassen. Die Projektionsoptik 600 ist dazu ausgebildet, das durch den ersten zweidimensionalen Bildgeber 500 gelangte und zweidimensional modulierte Licht in einen von der ersten Beleuchtungsanordnung 10 zu beleuchtenden Raumbereich abzu- bilden. Beispielsweise kann die Projektionsoptik 600 dazu ausgebildet sein, das von dem ersten zweidimensionalen Bildgeber 500 modulierte Licht auf eine Straße vor einem Kraft¬ fahrzeug abzubilden. In einer vereinfachten Ausgestaltung der ersten Beleuchtungsanordnung 10 kann die Projektionsoptik 600 entfallen.
Unter Berücksichtigung aller in der ersten Beleuchtungsanordnung 10 anfallenden Verluste können beispielsweise 20% bis 25% des durch die Lichtquelle 100 erzeugten Lichtstroms auf die Straße abgebildet werden.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Beleuchtungsanordnung 20. Die zweite Beleuchtungsanordnung 20 weist Übereinstimmungen mit der ersten Beleuchtungsanordnung 10 der Figur 1 auf. Komponenten der ersten Beleuchtungsanordnung 10, die auch bei der zweiten Beleuchtungsanordnung 20 vorhanden sind, sind in Figur 4 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Figur 1 und werden nachfolgend nicht erneut detailliert beschrieben. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede zwischen der zweiten Beleuchtungsanordnung 20 und der ersten Beleuchtungsanordnung 10 erläutert. Die zweite Beleuchtungsanordnung 20 weist eine Lichtquelle
100 auf, die dazu vorgesehen ist, Licht in eine erste Strahl¬ richtung 110 zu emittieren und an einer Eingangsseite 210 in einen Taper 200 einzukoppeln, der es zu einer Ausgangsseite 220 transportiert. Die Lichtquelle 100 kann beispielsweise wie die Laserdiodenlichtquelle 1100 der Figur 2 oder wie die Leuchtdiodenlichtquelle 2100 der Figur 3 ausgebildet sein.
Im optischen Strahlengang der zweiten Beleuchtungsanordnung 20 der Ausgangsseite 220 des Tapers 200 nachfolgend, weist die zweite Beleuchtungsanordnung 20 eine polarisationsabhängig reflektierende Folie 400 auf. Ein Verzögerungsplättchen 300 ist bei der in Figur 4 beispielhaft dargestellten zweiten Beleuchtungsanordnung 20 nicht vorhanden, könnte jedoch zwischen der Ausgangsseite 220 des Tapers 200 und der polarisa- tionsabhängig reflektierenden Folie 400 vorhanden sein. Alternativ könnte neben dem Verzögerungsplättchen 300 auch die polarisationsabhängig reflektierende Folie 400 bei der zwei¬ ten Beleuchtungsanordnung 20 entfallen. Anstelle des ersten zweidimensionalen Bildgebers 500 ist bei der zweiten Beleuchtungsanordnung 20 ein zweiter zweidimensionaler Bildgeber 1500 vorgesehen. Der zweite zweidimensionale Bildgeber 1500 ist als reflektierende Flüssigkristallanord¬ nung ausgebildet, bevorzugt als monochrome reflektierende Flüssigkristallanordnung. Der als reflektierende Flüssigkris¬ tallanordnung ausgebildete zweite zweidimensionale Bildgeber 1500 kann auch als LCoS-Display bezeichnet werden. Der zweite zweidimensionale Bildgeber 1500 weist ein zweidi¬ mensionales Feld optisch reflektierender Flüssigkristallzel¬ len auf, die eine Matrix von Pixeln bzw. Bildpunkten bilden. Für jeden Bildpunkt des zweiten zweidimensionalen Bildgebers 1500 ist einzeln einstellbar, ob eine Polarisationsrichtung eines an dem jeweiligen Bildpunkt reflektierten Lichts um 90° gedreht werden soll oder nicht.
Der zweite zweidimensionale Bildgeber 1500 ist parallel zur ersten Strahlrichtung 110 orientiert, also senkrecht zur Aus¬ gangsseite 220 des Tapers 200.
Im optischen Strahlengang der zweiten Beleuchtungsanordnung 20 zwischen der Ausgangsseite 220 des Tapers 200 und dem zweiten zweidimensionalen Bildgeber 1500 ist ein Polarisationsstrahlteiler 700 angeordnet. Der Polarisationsstrahlteiler 700 weist eine Teilerebene 710 auf, an der in erste Strahl¬ richtung 110 von der Ausgangsseite 220 des Tapers 200 zur Teilerebene 710 gelangendes Licht senkrecht in Richtung zu dem zweiten zweidimensionalen Bildgeber 1500 abgelenkt wird.
Das zu dem zweiten zweidimensionalen Bildgeber 1500 gelangende Licht wird an den Bildpunkten des zweiten zweidimensio¬ nalen Bildgebers 1500 reflektiert, wobei abhängig von den Einstellungen der einzelnen Bildpunkte eine Polarisations¬ richtung des reflektierten Lichts entweder um 90° gedreht wird oder unverändert bleibt.
Das durch den zweiten zweidimensionalen Bildgeber 1500 in eine zweite Strahlrichtung 720 reflektierte Licht trifft er¬ neut auf die Teilerebene 710 des Polarisationsstrahlteilers. Jene Anteile des erneut auf die Teilerebene 710 des Polarisa¬ tionsstrahlteilers 700 treffenden Lichts, deren Polarisati¬ onsrichtung bei der Reflexion am zweiten zweidimensionalen Bildgeber 1500 nicht gedreht wurde, werden an der Teilerebene 710 des Polarisationsstrahlteilers 700 erneut reflektiert und dadurch senkrecht in Richtung zur Ausgangsseite 220 des Ta- pers 200 abgelenkt. Jene Anteile des am zweiten zweidimensio¬ nalen Bildgeber 1500 reflektierten Lichts, deren Polarisationsrichtung bei der Reflexion am zweiten zweidimensionalen Bildgeber 1500 gedreht wurde, werden hingegen durch den Pola- risationsstrahlteiler 700 erneut abgelenkt und treten in die zur ersten Strahlrichtung 110 senkrecht orientierten zweiten Strahlrichtung 720 aus dem Polarisationsstrahlteiler 700 aus.
Das während des zweiten Durchlaufs durch den Polarisations- Strahlteiler 700 nicht abgelenkte und in zweite Strahlrich¬ tung 720 aus dem Polarisationsstrahlteiler 700 austretende Licht ist durch die Bildpunkte des zweiten zweidimensionalen Bildgebers 1500 zweidimensional moduliert. Mittels einer Pro¬ jektionsoptik 600, die dem Polarisationsstrahlteiler 700 in zweite Strahlrichtung 720 nachfolgt, kann das zweidimensional modulierte Licht in einen durch die zweite Beleuchtungsanord¬ nung 20 zu beleuchtenden Raum abgelenkt werden, beispielsweise auf eine Straße vor einem Kraftfahrzeug. Jener Teil des an dem zweiten zweidimensionalen Bildgeber
1500 reflektierten Lichts, der beim zweiten Durchlauf durch den Polarisationsstrahlteiler 700 zurück in den Taper 200 reflektiert wird, wird innerhalb des Tapers 200 homogen durch¬ mischt, also seiner durch den zweiten zweidimensionalen Bild- geber 1500 bewirkten zweidimensionalen Modulation beraubt.
Das Licht gelangt über die Eingangsseite 210 zur Lichtquelle 100 der zweiten Beleuchtungsanordnung 20, wo es reflektiert oder reabsorbiert und erneut emittiert werden kann. Eine Re- absorption und Neuemission kann beispielsweise im Konverter 1160, 2120 erfolgen. Eine Reflexion kann beispielsweise an der Verspiegelung 1150 der Blende 1130 oder an der reflektierenden Oberfläche der Leuchtdioden 2110 erfolgen. Das reflektierte oder erneut emittierte Licht gelangt anschließend wie¬ der zur Eingangsseite 210 des Tapers 200 und wird durch den Taper 200 erneut zum zweiten zweidimensionalen Bildgeber 1500 geführt . Somit wird bei der zweiten Beleuchtungsanordnung 20 zumindest ein Teil des nicht benötigten Lichts dunkel geschalteter Bildpunkte des zweiten zweidimensionalen Bildgebers 1500 zu¬ rückgewonnen und erneut zum zweiten zweidimensionalen Bildge- ber 1500 geschickt. Hierdurch kann die zweite Beleuchtungsanordnung 20 einen besonders hohen Wirkungsgrad aufweisen.
Um zu verhindern, dass eine Leuchtdichte eines durch die zweite Beleuchtungsanordnung 20 in eine zu beleuchtende Umge- bung abgebildeten Lichts mit der Anzahl der aktiven Bildpunkte des zweiten zweidimensionalen Bildgebers 1500 variiert, kann die Lichtquelle 100 der zweiten Beleuchtungsanord¬ nung 20 in Abhängigkeit von der Zahl der aktiven, also hell geschalteten, Bildpunkte des zweiten zweidimensionalen Bild- gebers 1500 geregelt werden. Hierbei können beispielsweise durch eine Variation von PWM-Frequenz und Betriebsstrom Helligkeit und Farbort der Lichtquelle 100 getrennt korrigiert werden . Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Beleuchtungsanordnung 30. Die dritte Beleuchtungsanordnung 30 weist Übereinstimmungen mit der ersten Beleuchtungsanordnung 10 der Figur 1 auf. Komponenten der ersten Beleuchtungsanordnung 10, die auch bei der dritten Beleuchtungsanordnung 30 vorhanden sind, sind in Figur 5 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Figur 1 und werden nachfolgend nicht erneut detailliert beschrieben. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede zwischen der dritten Beleuchtungsanordnung 30 und der ersten Beleuchtungsanordnung 10 erläutert.
Auch die dritte Beleuchtungsanordnung 30 weist eine Licht¬ quelle 100 auf, die dazu vorgesehen ist, Licht in eine erste Strahlrichtung 110 abzustrahlen. Die Lichtquelle 100 kann dabei beispielsweise wie die Laserdiodenlichtquelle 1100 der Figur 2 oder wie die Leuchtdiodenlichtquelle 2100 der Figur 3 ausgebildet sein. Von der Lichtquelle 100 in die erste
Strahlrichtung 110 abgestrahltes Licht gelangt an einer Ein¬ gangsseite 210 in einen Taper 200 und wird durch diesen zu einer Ausgangsseite 220 geführt. Das Verzögerungsplättchen 300 und die polarisationsabhängig reflektierende Folie 400 entfallen bei der dritten Beleuchtungsanordnung 30 bevorzugt. Die dritte Beleuchtungsanordnung 30 weist anstelle des ersten zweidimensionalen Bildgebers 500 einen dritten zweidimensionalen Bildgeber 2500 auf. Der dritte zweidimensionale Bildge¬ ber 2500 ist als Mikrospiegelanordnung ausgebildet. Der als Mikrospiegelanordnung ausgebildete dritte zweidimensionale Bildgeber 2500 weist ein zweidimensionales Feld von mikrome¬ chanischen Spiegeln auf, die eine Matrix von Pixeln bzw.
Bildpunkten bilden. Jeder mikromechanische Mikrospiegel kann unabhängig von den anderen Mikrospiegeln verstellt werden, um auf den jeweiligen Mikrospiegel auftreffendes Licht in eine von mindestens zwei unterschiedlichen Raumrichtungen zu reflektieren .
Das zweidimensionale Feld von Mikrospiegeln des als Mikro¬ spiegelanordnung ausgebildeten dritten zweidimensionalen Bildgebers 2500 der dritten Beleuchtungsanordnung 30 ist parallel zur ersten Strahlrichtung 110 und somit senkrecht zur Ausgangsseite 220 des Tapers 200 orientiert.
Im optischen Strahlengang der dritten Beleuchtungsanordnung 30 zwischen der Ausgangsseite 220 des Tapers 200 und dem dritten zweidimensionalen Bildgeber 2500 ist ein Prisma 800 angeordnet. Das Prisma 800 dient dazu, in die erste Strahl¬ richtung 110 an der Ausgangsseite 220 des Tapers 200 abge¬ strahltes Licht in Richtung des dritten zweidimensionalen Bildgebers 2500 abzulenken. Hierzu weist das Prisma 800 eine Grenzfläche 810 auf, die das von der Ausgangsseite 220 des Tapers 200 kommende Licht in Richtung des dritten zweidimensionalen Bildgebers 2500 totalreflektiert. Am dritten zweidimensionalen Bildgeber 2500 wird das vom Prisma 800 kommende Licht reflektiert und dabei von jedem durch je einen Mikrospiegel gebildeten Bildpunkt entweder in eine zweite Strahlrichtung 820 zurück in Richtung des Prismas 800 oder in eine andere Richtung gelenkt. Das in andere Rich¬ tung gelenkte Licht kann beispielsweise an einem Absorber ab¬ sorbiert werden. In die zweite Strahlrichtung 820 zu dem Prisma 800 hin reflektiertes Licht hingegen kann das Prisma 800 durchlaufen, wobei es unter einem Winkel auf die Grenzfläche 810 trifft, bei der keine Totalreflexion auftritt. Das durch den dritten zweidimensionalen Bildgeber 2500 in die zweite Strahlrichtung 820 reflektierte Licht ist durch das Feld von Mikrospiegeln zweidimensional moduliert.
In die zweite Strahlrichtung 820 dem Prisma 800 nachfolgend weist die dritte Beleuchtungsanordnung 30 wiederum eine Projektionsoptik 600 auf, die das durch den dritten zweidimensionalen Bildgeber 2500 in die zweite Strahlrichtung 820 re- flektierte Licht in eine durch die dritte Beleuchtungsanord¬ nung 30 zu beleuchtende Umgebung der dritten Beleuchtungsanordnung 30 abbildet, beispielsweise auf eine Straße in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs. Die erste Beleuchtungsanordnung 10, die zweite Beleuchtungs¬ anordnung 20 und die dritte Beleuchtungsanordnung 30 können als Scheinwerfer, insbesondere als Front-Scheinwerfer, eines Kraftfahrzeugs dienen. Dieser Einsatzzweck erfordert ledig¬ lich eine Abstrahlung von einfarbigem Licht. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, den ersten zweidimensionalen Bildgeber 500 der ersten Beleuchtungsanordnung 10, den zweiten zweidimensionalen Bildgeber 1500 der zweiten Beleuchtungsanordnung 20 und den dritten zweidimensionalen Bildgeber 2500 der dritten Beleuchtungsanordnung 30 als monochrome Bildgeber auszu- bilden. Dadurch können die Bildgeber 500, 1500, 2500 vorteilhafterweise besonders einfach, robust, kompakt und kosten¬ günstig ausgebildet sein. Ein weiterer Vorteil monochromer Bildgeber 500, 1500, 2500 besteht darin, dass diese nur ge¬ ringe Lichtverluste bewirken.
Auch die Lichtquellen 100 der ersten Beleuchtungsanordnung 10, der zweiten Beleuchtungsanordnung 20 und der dritten Be- leuchtungsanordnung 30 müssen bei einer Verwendung der Beleuchtungsanordnungen 10, 20, 30 als Scheinwerfer eines
Kraftfahrzeugs vorteilhafterweise nur einfarbiges Licht er¬ zeugen, wodurch auch die Lichtquellen 100 einfach, kompakt und kostengünstig ausgebildet werden können.
Die zweidimensionalen Bildgeber 500, 1500, 2500 der ersten Beleuchtungsanordnung 10, der zweiten Beleuchtungsanordnung 20 und der dritten Beleuchtungsanordnung 30 können jeweils in beide zueinander senkrechte Raumrichtungen gleiche Auflösungen aufweisen. Die einzelnen Bildpunkte (Pixel) der zweidi¬ mensionalen Bildgeber 500, 1500, 2500 können dabei beispiels¬ weise quadratisch ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, die zweidimensionalen Bildgeber 500, 1500, 2500 jeweils mit in beide zueinander senkrechte Raumrichtungen unterschiedli¬ chen Auflösungen auszubilden. In diesem Fall können die Bildpunkte der zweidimensionalen Bildgeber 500, 1500, 2500 beispielsweise rechteckig und nicht-quadratisch ausgebildet sein .
Bei einer Verwendung der Beleuchtungsanordnungen 10, 20, 30 als adaptive Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs kann es bei¬ spielsweise günstig sein, die zweidimensionalen Bildgeber 500, 1500, 2500 mit einer in vertikale Richtung höheren Auf- lösung auszubilden als in horizontale Richtung, beispielsweise mit einer mindestens doppelt oder, bevorzugt, einer mindestens dreimal so hohen Auflösung. Die vertikale Richtung bezeichnet dabei jene Richtung des zweidimensionalen Bildge¬ bers 500, 1500, 2500, die in der Abbildung durch die Projek- tionsoptik 600 der Richtung von dem Kraftfahrzeug fort entspricht .
Die zweidimensionalen Bildgeber 500, 1500, 2500 der ersten Beleuchtungsanordnung 10, der zweiten Beleuchtungsanordnung 20 und der dritten Beleuchtungsanordnung 30 können jeweils über ihre gesamte Fläche konstante Auflösungen aufweisen. In diesem Fall sind die einzelnen Bildpunkte der zweidimensiona¬ len Bildgeber 500, 1500, 2500 alle gleich groß. Es ist jedoch auch möglich, die zweidimensionalen Bildgeber 500, 1500, 2500 der Beleuchtungsanordnungen 10, 20, 30 mit über ihre Fläche variablen Auflösungen auszubilden. In diesem Fall können die Bildpunkte der zweidimensionalen Bildgeber 500, 1500, 2500 beispielsweise in Mittenbereichen der zweidimensionalen Bildgeber 500, 1500, 2500 anderen Größen als in Außenbereichen der zweidimensionalen Bildgeber 500, 1500, 2500 aufweisen. Insbesondere können die Bildpunkte der zweidimensionalen Bildgeber 500, 1500, 2500 in den Mittenbereichen der zweidi- mensionalen Bildgeber 500, 1500, 2500 geringere Größen als in den Außenbereichen der zweidimensionalen Bildgeber 500, 1500, 2500 aufweisen, wodurch sich eine in den Mittenbereichen erhöhte Auflösung ergibt. Bei einer Verwendung der Beleuchtungsanordnungen 10, 20, 30 als Scheinwerfer eines Kraftfahr- zeugs können dadurch zentrale Bereiche der durch die Beleuchtungsanordnungen 10, 20, 30 erzeugten Beleuchtung feiner variiert werden als Randbereiche der durch die Beleuchtungsanordnungen 10, 20, 30 erzeugten Beleuchtung. Es ist auch möglich, die als zweidimensionales Feld angeord¬ neten Leuchtdioden 2110 der Leuchtdiodenlichtquelle 2100 der ersten Beleuchtungsanordnung 10, der zweiten Beleuchtungsanordnung 20 und der dritten Beleuchtungsanordnung 30 mit in die zwei Raumrichtungen unterschiedlichen Größen oder mit über die Fläche des zweidimensionalen Felds veränderlichen Größen auszubilden. Beispielsweise können die Leuchtdioden 2110 in vertikale Richtung des zweidimensionalen Felds von Leuchtdioden 2110 der Leuchtdiodenlichtquelle 2100 eine ge¬ ringere Größe und eine höhere Dichte aufweisen als in hori- zontale Richtung. Zusätzlich oder alternativ können die
Leuchtdioden 2110 im Mittenbereich des zweidimensionalen Felds der Leuchtdiodenlichtquelle 2100 eine geringere Größe und eine höhere Dichte aufweisen als in Außenbereichen des zweidimensionalen Felds der Leuchtdiodenlichtquelle 2100.
Es ist möglich, dass während des Betriebs 2100 der ersten Be¬ leuchtungsanordnung 10, der zweiten Beleuchtungsanordnung 20 und der dritten Beleuchtungsanordnung 30 nie alle Leuchtdioden des zweidimensionalen Felds von Leuchtdioden 2110 der Leuchtdiodenlichtquelle 2100 gleichzeitig in Betrieb sind. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die erste Be- leuchtungsanordnung 10, die zweite Beleuchtungsanordnung 20 und die dritte Beleuchtungsanordnung 30 als Scheinwerfer, insbesondere als Front-Scheinwerfer, eines Kraftfahrzeugs dienen. In diesem Fall können, abhängig von einer aktuellen Fahrsituation des Kraftfahrzeugs, unterschiedliche adaptive Beleuchtung einer Umgebung des Kraftfahrzeugs erzeugt werden, für die unterschiedliche Teile des zweidimensionalen Felds von Leuchtdioden 2110 der Leuchtdiodenlichtquelle 2100 ge¬ nutzt werden, nie jedoch alle Leuchtdioden der Leuchtdiodenlichtquelle 2100 gleichzeitig. Dies ermöglicht es, eine
Stromversorgung der Leuchtdiodenlichtquelle 2100 so zu dimen¬ sionieren, dass diese nicht in der Lage ist, alle Leuchtdio¬ den der Leuchtdiodenlichtquelle 2100 gleichzeitig zu versor¬ gen. Dadurch kann die Stromversorgung besonders kompakt, kostengünstig und sparsam ausgebildet werden.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbei¬ spiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abge- leitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
Bezugs zeichenliste
10 erste Beleuchtungsanordnung
20 zweite Beleuchtungsanordnung
30 dritte Beleuchtungsanordnung
100 Lichtquelle
110 erste Strahlrichtung 200 Taper
210 Eingangsseite
220 Ausgangsseite
300 Verzögerungsplattchen
400 Polarisationsabhängig reflektierende Folie
500 erster zweidimensionaler Bildgeber
600 Projektionsoptik
700 Polarisationsstrahlteiler
710 Teilerebene
720 zweite Strahlrichtung 800 Prisma
810 Grenzfläche
820 zweite Strahlrichtung
1100 Laserdiodenlichtquelle
1110 Laserdiode
1120 Optik
1130 Blende
1140 Blendenöffnung
1150 Verspiegelung
1160 Konverter
2100 Leuchtdiodenlichtquelle
2110 Leuchtdiode 2120 Konverter
1500 zweiter zweidimensionaler Bildgeber 2500 dritter zweidimensionaler Bildgeber

Claims

Patentansprüche
1. Beleuchtungsanordnung (10, 20, 30)
mit einer Lichtquelle (100, 1100, 2100),
einem Taper (200)
und einem zweidimensionalen Bildgeber (500, 1500, 2500), wobei der Taper (200) dazu vorgesehen ist, Licht von der Lichtquelle (100, 1100, 2100) zu dem zweidimensionalen Bildgeber (500, 1500, 2500) zu leiten.
2. Beleuchtungsanordnung (10, 20, 30) gemäß Anspruch 1,
wobei die Lichtquelle (100, 1100) eine Laserdiode (1110) umfasst .
3. Beleuchtungsanordnung (10, 20, 30) gemäß Anspruch 1,
wobei die Lichtquelle (100, 2100) eine Leuchtdiode (2110) umfasst .
4. Beleuchtungsanordnung (10, 20, 30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zwischen der Lichtquelle (100, 1100) und dem Taper
(200) eine Blende (1130) angeordnet ist,
wobei eine dem Taper (200) zugewandte Seite der Blende
(1130) eine Verspiegelung (1150) aufweist.
5. Beleuchtungsanordnung (10, 20, 30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Beleuchtungsanordnung (10, 20, 30) ein Konvertermaterial (1160, 2120) zur Konversion einer Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung umfasst.
6. Beleuchtungsanordnung (10, 20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei im optischen Strahlengang der Beleuchtungsanordnung (10, 20) zwischen dem Taper (200) und dem zweidimensiona¬ len Bildgeber (500, 1500) eine polarisationsabhängig reflektierende Folie (400) angeordnet ist.
7. Beleuchtungsanordnung (10) gemäß Anspruch 6, wobei im optischen Strahlengang der Beleuchtungsanordnung (10) zwischen dem Taper (200) und der polarisationsabhängig reflektierenden Folie (400) ein Verzögerungsplättchen (300) angeordnet ist.
8. Beleuchtungsanordnung (10) gemäß Anspruch 7,
wobei das Verzögerungsplättchen (300) ausgebildet ist, eine Polarisation eines das Verzögerungsplättchen (300) durchlaufenden Lichts um 45° zu drehen.
9. Beleuchtungsanordnung (10, 20) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der zweidimensionale Bildgeber (500, 1500) als Flüssigkristallanordnung ausgebildet ist.
10. Beleuchtungsanordnung (10, 20) gemäß Anspruch 9,
wobei der zweidimensionale Bildgeber (500, 1500) als mo¬ nochrome Flüssigkristallanordnung ausgebildet ist.
11. Beleuchtungsanordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 9 und 10,
wobei der zweidimensionale Bildgeber (500) als transpa¬ rente Flüssigkristallanordnung ausgebildet ist.
12. Beleuchtungsanordnung (20) gemäß einem der Ansprüche 9 und 10,
wobei der zweidimensionale Bildgeber (1500) als reflek¬ tierende Flüssigkristallanordnung ausgebildet ist.
13. Beleuchtungsanordnung (20) gemäß Anspruch 12,
wobei im optischen Strahlengang der Beleuchtungsanordnung (20) zwischen dem Taper (200) und dem zweidimensionalen Bildgeber (1500) ein Polarisationsstrahlteiler (700) angeordnet ist.
14. Beleuchtungsanordnung (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 , wobei der zweidimensionale Bildgeber (2500) als Mikro- spiegelanordnung ausgebildet ist.
15. Beleuchtungsanordnung (30) gemäß Anspruch 14,
wobei im optischen Strahlengang der Beleuchtungsanordnung (30) zwischen dem Taper (200) und dem zweidimensionalen Bildgeber (2500) ein Prisma (800) angeordnet ist.
16. Beleuchtungsanordnung (10, 20, 30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Beleuchtungsanordnung (10, 20, 30) eine Projektionsoptik (600) umfasst, die dem zweidimensionalen Bildgeber (500, 1500, 2500) im optischen Strahlengang der Beleuchtungsanordnung (10, 20, 30) nachgeordnet ist.
17. Beleuchtungsanordnung (10, 20, 30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Beleuchtungsanordnung (10, 20, 30) als Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist.
18. Beleuchtungsanordnung (10, 20, 30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der zweidimensionale Bildgeber (500, 1500,2500) in eine erste Raumrichtung eine höhere Auflösung aufweist als in eine zweite Raumrichtung.
19. Beleuchtungsanordnung (10, 20, 30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der zweidimensionale Bildgeber (500, 1500,2500) Bildpunkte unterschiedlicher Größe umfasst.
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