WO2017097508A1 - Headlamp for illumination - Google Patents

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WO2017097508A1
WO2017097508A1 PCT/EP2016/076684 EP2016076684W WO2017097508A1 WO 2017097508 A1 WO2017097508 A1 WO 2017097508A1 EP 2016076684 W EP2016076684 W EP 2016076684W WO 2017097508 A1 WO2017097508 A1 WO 2017097508A1
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liquid crystal
pump radiation
light
crystal modulator
beams
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PCT/EP2016/076684
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Ricarda Schoemer
Jürgen HAGER
Jenny Trommer
Jasmin Muster
Oliver Hering
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Osram Gmbh
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/30—Semiconductor lasers

Definitions

  • the present invention relates to a headlamp having a pump radiation source for emitting pump radiation and a phosphor element spaced therefrom for at least partial conversion of the pump radiation into a conversion light.
  • a pump radiation source of high power density for example, a UV radiation or blue light emitting laser
  • a spaced-apart thereto arranged phosphor element can be realized light sources high luminance.
  • the phosphor element thus converts the pump radiation at least in part, emit ⁇ advantage to the suggestion, a conversion light. This can then form the illumination light on its own or as a mixture with an unconverted part of the pump radiation.
  • the present invention is based on the technical problem of specifying a particularly advantageous headlight with pump radiation source and phosphor element.
  • a headlight for illumination which comprises: a pump radiation source for emitting pump radiation; one to the pumping lungsán spaced apart arranged phosphor element for at least partial conversion of the pump radiation in a conversion light; a liquid crystal modulator with a plurality of segments whose transmittance is adjustable in each case, wherein a beam with the pump ⁇ radiation falls on a Einstrahl sampling the Leuchtscherle ⁇ ment, which emits a beam bundle with an illumination ⁇ light on this excitation out at a Ab ⁇ beam surface, the at least proportionally contains the conversion light, and wherein one of the radiation beam passes through the liquid crystal modulator for beam forming.
  • the headlight according to the invention has a liquid crystal modulator for beam shaping, which is arranged either upstream of the phosphor element for adapting the radiation beam to the pump radiation (pump radiation beam) or downstream for adapting the radiation beam to the illumination light (illumination light beam).
  • a liquid crystal modulator for beam shaping which is arranged either upstream of the phosphor element for adapting the radiation beam to the pump radiation (pump radiation beam) or downstream for adapting the radiation beam to the illumination light (illumination light beam).
  • pump radiation beam pump radiation
  • illumination light beam illumination light beam
  • the so the getssigkris ⁇ tallmodulator can be angeord ⁇ net the phosphor element relatively close, about even without a separate optical Between the seats ⁇ rule; If, on the other hand, a reflective surface light modulator, such as a micromirror array, were provided, the optical paths would be longer in themselves and an optical system would also be required in order, for example, to guide as much of the divergently emitted illumination light over the reflective surface light modulator.
  • the “liquid crystal modulator” corresponds in its construction to a liquid crystal display (LCD), also referred to as an LCD display, and is composed of a large number of segments, for example at least 100, 500, 1,000, 5,000, 10,000 or 30,000 segments and ( thereof irrespective) no more than 1-10 8 1-10 7 1-10 or 6 segments (depending ⁇ wells increasingly before ⁇ Trains t), constructed in the order of mention, wherein the transmittance of the Segmen ⁇ te each adjustable is, for example, digitally between "transmissive” and “blocking” or else multi-stage or infinitely variable In spite of this separately adjustable adjustability, a plurality of segments can be combined in terms of circuit technology. The segments are preferably arranged in matrix form in a regular grid.
  • liquid crystal displays in current commercial LCD displays of up to 550 dpi (dots per inch) can be achieved with an LCD panel or display pixel density, eg., a high Bestrah ⁇ lung pixel density on achieved the phosphor element ⁇ who.
  • a Nutzlicht radiation pattern can be achieved with high spatial resolution.
  • a basic principle of liquid crystal displays is that the liquid crystals affect the polarization direction of light and their orientation per segment can be influenced by an applied electrical voltage.
  • an exit surface of the liquid-crystal modulator forms a polarizer, which then allows the light or the radiation to pass or block just as a function of the polarization direction set with the liquid crystals.
  • the liquid crystal modulator is operated in transmission, an entrance surface on which the respective radiation beam enters into the liquid crystal modulator, that is an exit surface to which it then emerges as ⁇ the opposite. Also for the Leuchtstof ⁇ felement operation in transmission is preferred lie ⁇ gen so the single beam and the radiating surface preferably opposite.
  • Laser can be read on both a one zelne laser source and an arrangement with several ⁇ ren laser sources, as the laser source is a laser diode preferred. In case of multiple laser sources, these can generally differ in their dominant wavelength, is preferable this for all Same laser sources, particularly preferably the laser ⁇ sources are identical.
  • the conversion is preferably a Dora conversion, so the conversion light is longer wavelength than the pump radiation; the conversion light has at least one überwie ⁇ constricting portion in the visible spectral region, preferably it is a whole in the visible.
  • the conversion of light alone forms the BL LEVEL ⁇ tung light, in the preferred case of a partial conversion it forms proportionately together with a non-converted part of the pump radiation, the illumination light.
  • the Be ⁇ leuchtungslicht is preferred white light.
  • a preferred embodiment which precisely relates to the variant "upstream” arrangement passes through the pumping radiation beam bundle the viassigkristallmo ⁇ dulator before it impinges on the phosphor elements.
  • An advantage of this arrangement for example. Are that the pump radiation preferably already polarized is so is emitted in polarized form, which can help prevent possible loss of efficiency by a polarization preceded by the liquid ⁇ crystal modulator required polarization (see Figure 2a, b with associated description for illustration).
  • the headlamp is then arranged such that the radiation beam falls Pumpstrahlungs- ortsunver selectedlich on the entrance surface of the liquid crystal modulator, via the A ⁇ position of the transmittance of the segments differed ⁇ Liche excitation pattern on the input surface of the light-emitting Fabric element can be generated.
  • an excitation pattern is generated on the input surface, whether the illumination light at the emission is then discharged with egg ⁇ nem corresponding pattern, preferably with an optical system (see below in detail) emitted at different points of the radiating illumination light is directed into different directions in space.
  • the pump radiation / the BL LEVEL ⁇ tung light corresponding to and / or the liquid ⁇ crystal modulator is wired accordingly.
  • the individual components Nenten then so arranged relative to each other, that spread the beam accordingly.
  • the headlights generally to a control unit to which the connection of the segments (transmissive / blocking) steu ⁇ ert.
  • a reflective, adjustable deflecting means is arranged in the path of the pump radiation between the liquid crystal modulator and the phosphor element, which may, for example, be a micromirror array (Digital Mirror Device, DMD).
  • a reflective liquid-crystal modulator liquid Crystal on Silicon, LCoS
  • a micro-scanner mirror scanning mirror
  • the upstream the deflection remplissigkristallmodula ⁇ tor can supply in communication with the micro-scanner mirror on the one hand, the pumping radiation beam bundle as a whole in dependence on the respective position on the input surface and disconnecting, soda If the excitation pattern then results in the course of time with the scanning motion.
  • the diessigkristallmo ⁇ dulator example can.
  • the function of an adaptive diaphragm so the pumping radiation ray beam, for example. depending on a respective operating state of the deflection different limit.
  • the pumping radiation beam bundle The pumping radiation beam is moved across the entrance surface of the liquid crystal modulator and its wiring, at least temporarily synchronized with this movement. So is, for example, scan ⁇ Nend on. entrance surface moves, with a transmission window, in which the segments are connected transmissive moved, (outside of the transmission ⁇ window segments are blocking).
  • the transmission ⁇ window is preferably slightly smaller than a with the pumping radiation beam onto the entrance face er Weg- ter Spot, functionally, this arrangement thus corresponds ge ⁇ to a certain extent with the spot mitbewegten aperture.
  • Such a moving diaphragm can, for example, be advantageous insofar insofar as the spot as a rule does not have a sharply delimited edge, but the intensity drops with a certain profile, for example with a Gaussian or Lorentz-shaped profile. Illuminated light side, this can figuratively speaking in a "washed-out” light-dark transition show and, for example, a delivery of illumination light in spatial directions have the result lent actually no longer be supplied (see the example "low beam”).
  • the inventors have found that the effect of such "blurring" in a moving pump radiation beam in particular can come to fruition because in particular the human eye or integrated human perception in terms of the emission of useful light from adjacent illumination points of the phosphor element and thus the Gauss or Lorentz-shaped foothills of the moving Nutzlichtabstrahlungsprofile of adjacent illumination points of the phosphor element as verwa ⁇ cal spot and thus perceives as blurring.
  • the transmission window is moved along are preferably has an at least 5%, more preferably at least 10%, smaller average re extent than the spot on the entry surface ⁇ , with possible limits, for example. A maximum of 40% and 30%.
  • the "average dimension" is taken in each case as the mean of the smallest and largest Clearre ⁇ ckung on the entrance surface and corresponds in the preferred case of a circular geometry the Kreis penmes ⁇ ser.
  • the headlamp may also include a plurality of liquid crystal modulators, ie a can forward the phosphor element and at the other ⁇ rer be arranged downstream of a. already mentioned at the outset, reflected on reflective spatial light modulators, for example. a DMD or LCoS.
  • the liquid-crystal modulator is arranged downstream of the phosphor element and intersperses it with the illuminating light beam.
  • the radiation beam falls Pumpstrahlungs- thereby ortunver selectedlich to the single beam ⁇ surface of the phosphor element, and will be accordingly the illumination light beam bundle ortsunver selected ⁇ Lich at the emission of the phosphor element till ⁇ .
  • the entrance surface of the liquid crystal modulator is supplied in operation, a correspondingly large area with BL LEVEL ⁇ tung light, and then (the transmittance) of the segments generated by the SET ⁇ lung differing ⁇ che emission pattern on the exit surface of the liquid ⁇ crystal modulator.
  • the local distribution to be implemented on the exit surface of the remplissigkristallmodula ⁇ tors in a solid angle distribution (only output the spatial distribution on the exit surface of the flues ⁇ sigkristallmodulators instead that on the Abstrahlflä ⁇ surface of the phosphor member) ,
  • the pumping radiation beams (the spot) is moved over the input surface of the fluorescent element and moves accordingly the lighting ⁇ light-beams (the emission spot) on the Ab ⁇ radiating surface.
  • the setting of the transmittance of the segments is thereby at least temporarily synchronized with the movement of the illumination light beam, so it will once again analogous to the above description, a transmission window / a diaphragm moved (in this case with the illumination light beam before ⁇ standing with Pumpstrahlungs- Radiation beam).
  • the illumination light beams from optionally one Between the seats ⁇ rule arranged polarizer (see below) apart right of the liquid crystal modulator from the emitting surface of the fluorescent member to the entry face ge ⁇ long, so interspersed no optics, "direct” means so far from possibly a polarizer and possibly the transition into a surrounding gas medium (usually air) refraction and reflection-free.
  • the pumping radiation beam is guided with a tiltable between different ⁇ union mirror positions microscanner mirror to the irradiation surface of the fluorescent member, and this moves (see. The above Offenba ⁇ tion to "micro-scanner mirror").
  • a DMD or LCoS could also be provided for moving the pump radiation beam.
  • an optics for converting the spatial into a spatial angle distribution is provided, which in the case of the upstream Liquid crystal modulator of the emission surface of the luminescent ⁇ material element and is assigned in the downstream arrangement of the exit surface of the liquid crystal modulator. In the latter case, the illumination light emitted from a respective segment is then directed into a respective solid angle range. If the optics are assigned to the emission surface of the phosphor element, light emitted at different points thereof is directed into different spatial directions; The said phosphor element upstream made modu lation ⁇ determined (movement of the pumping radiation beam and / or modulation with the liquid crystal modulator) at which points of the radiating illumination light is emitted and which spatial directions are supplied accordingly.
  • the optics and the respective surface are disposed ⁇ telecentric each other, so is the light emanating from different locations of the respective surface illumination light collimated each for itself (ie per site).
  • the "optics” can generally be reflective (in particular via total reflection) and / or refractive, preferably it is refractive, particularly preferably constructed from a plurality of individual lenses (spherical or aspherical).
  • the beam passes through (preferably the BL LEVEL ⁇ tung light-ray bundle) the liquid crystal modulator upstream a polarizer.
  • a polarizer preferably the emitting surface of the Leuchtscherle- ment and the entrance surface of wellssigkristallmodula ⁇ tors.
  • the respective locked segments can be completely blanked out.
  • such an arrangement but not necessarily, can in fact also a certain residual transmission in the state case ( "gray area") of interest.
  • the remplissigkristallmodula ⁇ tor no separate polarizer is preceded preferably provided because the pump radiation is anyway usually issued in polarized form.
  • "Po ⁇ larisator" within the scope of this disclosure a linear polarizer, an i ⁇ ire-grid polarizer may be preferred.
  • An ireire grid polarizer can also be embedded or integrated in the irradiation and / or emission surface of the phosphor element.
  • the fluorescent member and the Pumpstrah ⁇ radiation source are spatially in a preferred embodiment and rotatably arranged relative to each other, they thus be rela tively ⁇ not moved toward each other.
  • the invention also relates to the use of a vorlie ⁇ quietly disclosed headlight for lighting, in particular for motor vehicle lights, in particular in a motor vehicle headlamp, in particular in an automobile headlight. Preference may special also be an adaptive lighting, in which a total of the headlights accessible solid angle range is situationally only partially illuminated. Ei ⁇ ne comparatively simple application can be the change between high and low beam described above.
  • more complex, matrix-shaped emission patterns can also be generated with the structure according to the invention, these spatial distributions then corresponding to solid angle distributions.
  • the spatial distribution that is to say switching off the emission from certain areas, it is possible, for example, selectively to exclude an oncoming and / or preceding vehicle. This can take place, for example, as a function of recordings of the illumination area recorded with a camera which, for example, can be mounted in the interior mirror or its suspension.
  • Each partial area of the illumination area can be assigned a solid angle range and therefore just, for example, a segment of the liquid crystal modulator.
  • Figure 1 shows a first inventive headlamp in a schematic representation with pump radiation source and phosphor element, wherein the phosphor element is a remplissigkristallmodula ⁇ tor upstream;
  • Figure 3 shows a second headlamp according to the invention in a schematic representation, wherein between
  • FIG. 4 shows a third headlight according to the invention with a to the phosphor element nachgelager ⁇ th liquid crystal modulator wherein the phosphor element upstream of a micro scan ⁇ nerspiegel is disposed;
  • FIG. 5 shows a fourth headlamp according to the invention, in which the liquid crystal modulator of FIG.
  • Embodiment according to Figure 4 comparable to the phosphor element downstream angeord ⁇ net is, however, the pump radiation falls stationary on the phosphor element.
  • Preferred embodiment of the invention is, however, the pump radiation falls stationary on the phosphor element.
  • FIG. 1 shows a first headlamp according to the invention in a schematic view from the side or in section.
  • a laser diode as a pump radiation source 1 emits a beam 2 with pump radiation, namely blue laser light.
  • the pump radiation beam 2 is collimated with a primary optics 3 and passes through a liquid ⁇ crystal modulator 4 before it falls on a Einstrahl Structure 5 of a phosphor element 6 (in the present case cerium-doped yttrium aluminum garnet, YAG: Ce).
  • the phosphor element 6 emits a Konversi ⁇ onslicht to this suggestion, wherein not all of the pump radiation is converted in the phosphor element (part conversion).
  • the pump radiation beam 2 which impinges on the irradiation surface 5, can be adapted in its circumference or its shape.
  • the segment elements are in a lower half of copessigkristallmodula ⁇ tors 4 locked, this therefore transmits only in an upper half and arrives accordingly the lungs Pumpstrah--ray beam 2 only in this upper half of the input surface 5 Consequently, illuminating light is then also emitted only in the upper half of the emitting surface 7, ie the emission from the lower half is switched off.
  • This situation can, for example, an operating state "Starting ⁇ blinding light” match, while a transmissive liquid crystal modulator as a whole and would correspond to operation ⁇ state "high beam” a blanket excitation / emission accordingly.
  • One of the radiating ⁇ surface 7 associated optics 9 sets the spatial distribution on the radiating surface 7 in a solid angle distribution around, that leads the light emitted at different positions of the radiating surface 7 light each for itself collimated in different spatial directions (one-sided telecentric arrangement).
  • FIGS. 1 and 3 illustrate the operation of the liquid crystal modulator 4 in a schematic representation.
  • the liquid crystal modulator 4 is divided into a unit 4a with the liquid crystals, which influence the polarization- ⁇ on the light passing through them and their orientation on an externally applied electric Voltage can be changed ( Figure 2b), and a downstream polarizing filter 4b. Polarized light strikes the liquid crystal unit 4a.
  • the pump radiation is already polarized per se; in the embodiments according to FIGS. 4 and 5, a polarization filter 20 is arranged in front of the liquid crystal modulator 4 for this purpose.
  • the primary optics 3 are initially designed such that they are located downstream Pump radiation beam 2 propagates with a smaller cross-section.
  • This pump radiation beam 2 then does not impinge directly on the liquid crystal modulator 4, but is guided via a microscope scanner 30, that is to say via an axis perpendicular to two mutually perpendicular axes (one of which is inclined) between different mirror positions.
  • the Pumpstrahlungs- ray beam 2 falls the micro-scanner mirror 30 downstream from then on a different site of a practicessflä ⁇ surface 31 of the liquid crystal modulator 4.
  • dashed lines ⁇ indicated in the schematic representation of the deflection of the two maximum tilt positions the same axis.
  • the pumping radiation ray beam 2 can be moved line by line over the entrance surface 31 of the liquid crystal modulator 4, and thereby to a certain extent offset from row to row ⁇ the, so that a matrix-shaped scanning pattern results.
  • a two-dimensional excitation pattern can be generated.
  • the structure of the pump radiation source 1, the primary optics 3 and Mic corresponds roscannerapt 30 that 3 according to FIG
  • the moving pumping radiation ray beam 2 is each ⁇ but fed directly to the input surface 5 of the Leuchtscherle- member 6,
  • an excitation pattern is generated directly on the irradiation surface 5.
  • the copessigkristallmodula ⁇ gate 4 is arranged nachge ⁇ 6 superimposed on the fluorescent member in this case, therefore, light emitted from the at Abstrahlflä ⁇ surface 7 of the fluorescent lighting element 6 passes through.
  • a transmission window which is in turn moved with the spot on the emission surface 7, from which illumination light is emitted, is nevertheless generated. This again forms a diaphragm, the contour of the illumination light beam is sharply delimited.
  • the local distribution formed on the exit surface 40 of the off ⁇ liquid crystal modulator 4 is converted into an angular distribution in this case, the illumination light beam bundle of clarity is not shown (but in principle corresponds to that according to FIG. 1). Since the light emitted at the emission 7 of the fluorescent element 6 BL LEVEL ⁇ tung light in contrast to the pumping radiation is not sawn already in linearly polarized, the polarizer is in the exporting ⁇ approximate shape according to Figure 4 in addition 20 disposed upstream of the liquid crystal modulator 4, between phosphor elements 6 and liquid crystal module 4, cf. also FIGS. 2a, b.
  • the arrangement of the pump radiation source 1 and the primary optics 3 corresponds to each ⁇ ner according to FIG 1, that is the primary optics 3 nachgela ⁇ Gert before a collimated pump radiation ray beam 2 having a comparatively large cross-section.
  • Liquid crystal unit with liquid crystals 4a Liquid crystal unit with liquid crystals 4a

Abstract

The invention relates to a headlamp for illumination, comprising a pump radiation source (1) for emitting pump radiation and a luminescent element (6) arranged at a distance therefrom for at least partially converting the pump radiation into a conversion light, wherein a beam (2) having the pump radiation hits an irradiation surface (5) of the luminescent element (6), which, in response to this excitation, emits a beam (8) having an illumination light at an emission surface (7), which beam at least partly contains the conversion light, and wherein one of the beams (2, 8) passes through a liquid crystal modulator (4) for beam forming.

Description

SCHEINWERFER ZUR BELEUCHTUNG  HEADLIGHTS FOR LIGHTING
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Technisches Gebiet Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scheinwerfer mit einer Pumpstrahlungsquelle zur Emission von Pumpstrahlung und einem beabstandet dazu angeordneten Leuchtstoffele¬ ment zur zumindest teilweisen Konversion der Pumpstrahlung in ein Konversionslicht. The present invention relates to a headlamp having a pump radiation source for emitting pump radiation and a phosphor element spaced therefrom for at least partial conversion of the pump radiation into a conversion light.
Stand der Technik State of the art
Mit der Kombination aus einer Pumpstrahlungsquelle hoher Leistungsdichte, bspw. einem UV-Strahlung oder blaues Licht emittierenden Laser, und einem beabstandet dazu angeordneten Leuchtstoffelement lassen sich Lichtquellen hoher Leuchtdichte realisieren. Das Leuchtstoffelement konvertiert die Pumpstrahlung zumindest teilweise, emit¬ tiert auf die Anregung hin also ein Konversionslicht. Dieses kann dann für sich oder auch in Mischung mit einem nicht konvertierten Teil der Pumpstrahlung das Beleuchtungslicht bilden. With the combination of a pump radiation source of high power density, for example, a UV radiation or blue light emitting laser, and a spaced-apart thereto arranged phosphor element can be realized light sources high luminance. The phosphor element thus converts the pump radiation at least in part, emit ¬ advantage to the suggestion, a conversion light. This can then form the illumination light on its own or as a mixture with an unconverted part of the pump radiation.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, einen besonders vorteilhaften Scheinwerfer mit Pumpstrahlungsquelle und Leuchtstoffelement anzugeben. The present invention is based on the technical problem of specifying a particularly advantageous headlight with pump radiation source and phosphor element.
Erfindungsgemäß löst diese Aufgabe ein Scheinwerfer zur Beleuchtung, welcher aufweist: eine Pumpstrahlungsquelle zur Emission von Pumpstrahlung; ein zu der Pumpstrah- lungsquelle beabstandet angeordnetes Leuchtstoffelement zur zumindest teilweisen Konversion der Pumpstrahlung in ein Konversionslicht; einen Flüssigkristallmodulator mit einer Vielzahl Segmente, deren Transmissionsgrad jeweils einstellbar ist, wobei ein Strahlenbündel mit der Pump¬ strahlung auf eine Einstrahlfläche des Leuchtstoffele¬ ments fällt, welches auf diese Anregung hin an einer Ab¬ strahlfläche ein Strahlenbündel mit einem Beleuchtungs¬ licht emittiert, das zumindest anteilig das Konversions- licht enthält, und wobei eines der Strahlenbündel den Flüssigkristallmodulator zur Strahlbündelformung durchsetzt . According to the invention, this object is achieved by a headlight for illumination, which comprises: a pump radiation source for emitting pump radiation; one to the pumping lungsquelle spaced apart arranged phosphor element for at least partial conversion of the pump radiation in a conversion light; a liquid crystal modulator with a plurality of segments whose transmittance is adjustable in each case, wherein a beam with the pump ¬ radiation falls on a Einstrahlfläche the Leuchtstoffele ¬ ment, which emits a beam bundle with an illumination ¬ light on this excitation out at a Ab ¬ beam surface, the at least proportionally contains the conversion light, and wherein one of the radiation beam passes through the liquid crystal modulator for beam forming.
Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten Offenbarung, wobei in der Darstellung nicht immer im Einzelnen zwischen Vorrich- tungs- und Verfahrens- bzw. Verwendungsaspekten unterschieden wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsichtlich sämtlicher Anspruchskategorien zu lesen. Preferred embodiments can be found in the dependent claims and the entire disclosure, wherein the presentation does not always differentiate in detail between device and process or use aspects; In any case, implicitly, the disclosure must be read with regard to all categories of claims.
Der erfindungsgemäße Scheinwerfer weist einen Flüssig- kristallmodulator zur Strahlbündelformung auf, welcher entweder dem Leuchtstoffelement vorgelagert zur Anpassung des Strahlenbündels mit der Pumpstrahlung (Pumpstrah- lungs-Strahlenbündel ) oder nachgelagert zur Anpassung des Strahlenbündels mit dem Beleuchtungslicht (Beleuchtungs- licht-Strahlenbündel ) angeordnet ist. Je nach Anordnung ergeben sich unterschiedliche Vorteile, siehe unten im Detail. Ein genereller Vorteil des von dem entsprechenden Strahlenbündel durchsetzten, also in Transmission betriebenen Flüssigkristallmodulators ist bspw. der damit mög- liehe, kompakte Gesamtaufbau. So kann der Flüssigkris¬ tallmodulator relativ nahe am Leuchtstoffelement angeord¬ net werden, etwa auch ohne eine gesonderte Optik dazwi¬ schen; wäre hingegen ein reflektiver Flächenlichtmodula- tor, wie bspw. ein Mikrospiegelarray, vorgesehen, wären die optischen Pfade schon an sich länger und wäre auch eine Optik erforderlich, um bspw. von dem divergent abgegebenen Beleuchtungslicht einen möglichst großen Teil über den reflektiven Flächenlichtmodulator zu führen. Der „Flüssigkristallmodulator" entspricht in seinem Aufbau einer Flüssigkristallanzeige (Liquid Crystal Display, LCD), auch als LCD-Display bezeichnet. Er ist aus einer Vielzahl Segmente, bspw. mindestens 100, 500, 1.000, 5.000, 10.000 bzw. 30.000 Segmenten und (davon unabhän- gig) nicht mehr als 1-108, 1-107 bzw. 1-106 Segmenten (je¬ weils in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevor¬ zugt) , aufgebaut, wobei der Transmissionsgrad der Segmen¬ te jeweils einstellbar ist, bspw. digital zwischen „transmissiv" und „sperrend" oder auch mehrstufig bzw. stufenlos. Trotz dieser an sich gesonderten Einstellbarkeit können mehrere Segmente schaltungstechnisch zusam- mengefasst sein. Die Segmente sind bevorzugt matrixförmig in einem regelmäßigen Raster angeordnet. Aufgrund der hohen, mit einem LCD-Panel bzw. -Display erzielbaren Pixel- dichte, bspw. in derzeit handelsüblichen LCD-Displays von bis zu 550 dpi (dots per inch) , kann eine hohe Bestrah¬ lungspunktdichte auf dem Leuchtstoffelement erzielt wer¬ den. Somit lässt sich ein Nutzlicht-Abstrahlungsmuster mit hoher Orts-Auflösung erreichen. Ein Grundprinzip von Flüssigkristallanzeigen ist, dass die Flüssigkristalle die Polarisationsrichtung von Licht beeinflussen und ihre Ausrichtung je Segment mit einer angelegten elektrischen Spannung beeinflusst werden kann. Zur technischen Umsetzung gibt es dann im Einzelnen unterschiedliche Möglichkeiten, wobei auf die kommerziell verfügbaren LCD-Bauformen zurückgegriffen werden kann. Eine Austrittsfläche des Flüssigkristallmodulators bildet in der Regel ein Polarisator, der das Licht bzw. die Strahlung dann eben in Abhängigkeit von der mit den Flüssigkristallen eingestellten Polarisationsrichtung passieren lässt oder sperrt. The headlight according to the invention has a liquid crystal modulator for beam shaping, which is arranged either upstream of the phosphor element for adapting the radiation beam to the pump radiation (pump radiation beam) or downstream for adapting the radiation beam to the illumination light (illumination light beam). Depending on the arrangement, there are different advantages, see below in detail. A general advantage of the liquid beam modulator penetrated by the corresponding beam, that is to say operated in transmission, is, for example, the possibility of this. Lean, compact overall design. So the Flüssigkris ¬ tallmodulator can be angeord ¬ net the phosphor element relatively close, about even without a separate optical Between the seats ¬ rule; If, on the other hand, a reflective surface light modulator, such as a micromirror array, were provided, the optical paths would be longer in themselves and an optical system would also be required in order, for example, to guide as much of the divergently emitted illumination light over the reflective surface light modulator. The "liquid crystal modulator" corresponds in its construction to a liquid crystal display (LCD), also referred to as an LCD display, and is composed of a large number of segments, for example at least 100, 500, 1,000, 5,000, 10,000 or 30,000 segments and ( thereof irrespective) no more than 1-10 8 1-10 7 1-10 or 6 segments (depending ¬ weils increasingly before ¬ Trains t), constructed in the order of mention, wherein the transmittance of the Segmen ¬ te each adjustable is, for example, digitally between "transmissive" and "blocking" or else multi-stage or infinitely variable In spite of this separately adjustable adjustability, a plurality of segments can be combined in terms of circuit technology.The segments are preferably arranged in matrix form in a regular grid. in current commercial LCD displays of up to 550 dpi (dots per inch) can be achieved with an LCD panel or display pixel density, eg., a high Bestrah ¬ lung pixel density on achieved the phosphor element ¬ who. Thus, a Nutzlicht radiation pattern can be achieved with high spatial resolution. A basic principle of liquid crystal displays is that the liquid crystals affect the polarization direction of light and their orientation per segment can be influenced by an applied electrical voltage. For technical implementation, there are then in detail different possibilities, whereby the commercially available LCD designs can be used. As a rule, an exit surface of the liquid-crystal modulator forms a polarizer, which then allows the light or the radiation to pass or block just as a function of the polarization direction set with the liquid crystals.
Der Flüssigkristallmodulator wird in Transmission betrieben, eine Eintrittsfläche, an welcher das jeweilige Strahlenbündel in den Flüssigkristallmodulator eintritt, liegt also einer Austrittsfläche, an welcher es dann wie¬ der austritt, entgegengesetzt. Auch für das Leuchtstof¬ felement ist ein Betrieb in Transmission bevorzugt, lie¬ gen also die Einstrahl- und die Abstrahlfläche bevorzugt einander entgegengesetzt. The liquid crystal modulator is operated in transmission, an entrance surface on which the respective radiation beam enters into the liquid crystal modulator, that is an exit surface to which it then emerges as ¬ the opposite. Also for the Leuchtstof ¬ felement operation in transmission is preferred lie ¬ gen so the single beam and the radiating surface preferably opposite.
Wie bereits eingangs erwähnt, ist als Pumpstrahlungsquel¬ le vorzugsweise ein Laser vorgesehen, der bspw. UV- Strahlung oder vorzugsweise blaues Licht als Pumpstrah¬ lung emittiert. „Laser" kann dabei sowohl auf eine ein- zelne Laserquelle als auch auf eine Anordnung mit mehre¬ ren Laserquellen zu lesen sein, als Laserquelle ist eine Laserdiode bevorzugt. Im Falle mehrerer Laserquellen können sich diese im Allgemeinen auch in ihrer Dominantwellenlänge unterscheiden, bevorzugt ist diese für sämtliche Laserquellen gleich, besonders bevorzugt sind die Laser¬ quellen baugleich. As already mentioned above, is preferably provided as a laser Pumpstrahlungsquel ¬ le emitting eg. UV radiation or preferably blue light as Pumpstrah ¬ lung. "Laser" can be read on both a one zelne laser source and an arrangement with several ¬ ren laser sources, as the laser source is a laser diode preferred. In case of multiple laser sources, these can generally differ in their dominant wavelength, is preferable this for all Same laser sources, particularly preferably the laser ¬ sources are identical.
Die Konversion ist bevorzugt eine Dora-Konversion, das Konversionslicht ist also längerwellig als die Pumpstrah- lung; das Konversionslicht hat zumindest einen überwie¬ genden Anteil im sichtbaren Spektralbereich, bevorzugt liegt es insgesamt im Sichtbaren. Im Falle einer Vollkonversion bildet das Konversionslicht alleine das Beleuch¬ tungslicht, im bevorzugten Fall einer Teilkonversion bil- det es anteilig gemeinsam mit einem nicht konvertierten Teil der Pumpstrahlung das Beleuchtungslicht. Das Be¬ leuchtungslicht ist bevorzugt Weißlicht. The conversion is preferably a Dora conversion, so the conversion light is longer wavelength than the pump radiation; the conversion light has at least one überwie ¬ constricting portion in the visible spectral region, preferably it is a whole in the visible. In the case of a full conversion, the conversion of light alone forms the BL LEVEL ¬ tung light, in the preferred case of a partial conversion it forms proportionately together with a non-converted part of the pump radiation, the illumination light. The Be ¬ leuchtungslicht is preferred white light.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform, welche eben die Variante „vorgelagerte Anordnung" betrifft, durchsetzt das Pumpstrahlungs-Strahlenbündel den Flüssigkristallmo¬ dulator bevor es auf das Leuchtstoffelement trifft. Ein Vorteil dieser Anordnung kann bspw. darin bestehen, dass die Pumpstrahlung vorzugsweise bereits polarisiert ist, also in polarisierter Form emittiert wird, was möglichen Effizienzverlusten durch eine anderenfalls dem Flüssig¬ kristallmodulator vorgelagert erforderliche Polarisation vorbeugen helfen kann (siehe Figur 2a, b mit zugehöriger Beschreibung zur Illustration) . In a preferred embodiment, which precisely relates to the variant "upstream" arrangement passes through the pumping radiation beam bundle the Flüssigkristallmo ¬ dulator before it impinges on the phosphor elements. An advantage of this arrangement, for example. Are that the pump radiation preferably already polarized is so is emitted in polarized form, which can help prevent possible loss of efficiency by a polarization preceded by the liquid ¬ crystal modulator required polarization (see Figure 2a, b with associated description for illustration).
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Scheinwerfer dann dazu eingerichtet, dass das Pumpstrahlungs- Strahlenbündel ortsunveränderlich auf die Eintrittsfläche des Flüssigkristallmodulators fällt, wobei über die Ein¬ stellung des Transmissionsgrads der Segmente unterschied¬ liche Anregungsmuster auf der Einstrahlfläche des Leucht- Stoffelements erzeugt werden können. Indem auf der Einstrahlfläche ein Anregungsmuster erzeugt wird, wird dann auch das Beleuchtungslicht an der Abstrahlfläche mit ei¬ nem entsprechenden Muster abgegeben, wobei bevorzugt mit einer Optik (siehe unten im Detail) an unterschiedlichen Stellen der Abstrahlfläche abgegebenes Beleuchtungslicht in unterschiedliche Raumrichtungen gelenkt wird. In a preferred embodiment of the headlamp is then arranged such that the radiation beam falls Pumpstrahlungs- ortsunveränderlich on the entrance surface of the liquid crystal modulator, via the A ¬ position of the transmittance of the segments differed ¬ Liche excitation pattern on the input surface of the light-emitting Fabric element can be generated. By an excitation pattern is generated on the input surface, whether the illumination light at the emission is then discharged with egg ¬ nem corresponding pattern, preferably with an optical system (see below in detail) emitted at different points of the radiating illumination light is directed into different directions in space.
Im Ergebnis können so mit unterschiedlichen Anregungsmus¬ tern unterschiedliche Raumwinkelbereiche mit Beleuch- tungslicht versorgt werden, oder eben nicht. Ein Beispiel für ein bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Kraftfahrzeug- Frontscheinwerfer, wobei dann bspw. in einem ersten Betriebszustand „Fernlicht" an der gesamten Abstrahlfläche Beleuchtungslicht emittiert wird, wozu entsprechend die gesamte Einstrahlfläche mit Pumpstrahlung bestrahlt wird, also sämtliche Segmente des Flüssigkristallmodulators transmissiv geschaltet sind. In einem zweiten Betriebszu¬ stand „Abblendlicht" kann dann die Beleuchtungslichtabga¬ be für einen Teil der Abstrahlfläche weggeschaltet wer- den, indem entsprechende Segmente des Flüssigkristallmo¬ dulators sperrend geschaltet werden, womit dann nur noch ein Abblendlichtkegel mit Beleuchtungslicht versorgt wird . As a result, different solid angle ranges can be as different Anregungsmus ¬ tern are supplied with light-tung lighting, or not. An example of a preferred field of application are motor vehicle front headlamps, in which case illuminating light is emitted, for example, in a first operating state "high beam" on the entire radiating surface, for which purpose the entire radiating surface is irradiated with pump radiation, ie all segments of the liquid crystal modulator are switched transmissively a second can Betriebszu ¬ stand "low beam" then the Beleuchtungslichtabga be ¬ be switched off for a portion of the emission surface by corresponding segments of the Flüssigkristallmo ¬ Demodulator are turned off, which then is supplied with illumination light only a Abblendlichtkegel.
Soweit generell von einem „Eingerichtetsein" des Schein- werfers die Rede ist, meint dies bspw., dass sich im Be¬ trieb des Scheinwerfers die Pumpstrahlung / das Beleuch¬ tungslicht entsprechend ausbreitet und/oder der Flüssig¬ kristallmodulator entsprechend beschaltet ist. Soweit es also um die Strahlführung geht, sind die einzelnen Kompo- nenten dann also derart relativ zueinander angeordnet, dass sich die Strahlenbündel entsprechend ausbreiten. Für den Betrieb des Flüssigkristallmodulators weist der Scheinwerfer in der Regel eine Steuereinheit auf, welcher die Beschaltung der Segmente ( transmissiv/sperrend) steu¬ ert . Insofar as a "Eingerichtetsein" of the headlamp is mentioned in general, this means, for example. That propagates in the Be ¬ operating the headlight, the pump radiation / the BL LEVEL ¬ tung light corresponding to and / or the liquid ¬ crystal modulator is wired accordingly. As far as So when it comes to beam guidance, the individual components Nenten then so arranged relative to each other, that spread the beam accordingly. For the operation of the liquid crystal modulator, the headlights generally to a control unit to which the connection of the segments (transmissive / blocking) steu ¬ ert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform, welche ebenfalls die „vorgelagerte Anordnung" betrifft, ist in dem Pfad der Pumpstrahlung zwischen dem Flüssigkristallmodulator und dem Leuchtstoffelement ein reflektives, einstellbares Umlenkmittel angeordnet. Hierbei kann es sich bspw. um ein Mikrospiegelarray (Digital Mirror Device, DMD) , einen reflektiven Flüssigkristallmodulator (Liquid Crystal on Silicon, LCoS) oder einen Mikroscannerspiegel (Scanning Mirror) handeln. Mit dem Umlenkmittel wird das eigentli¬ che Anregungsmuster auf der Einstrahlfläche des Leucht¬ stoffelements erzeugt, bspw. indem das Pumpstrahlungs- Strahlenbündel mit einem Mikroscannerspiegel als Umlenk¬ mittel über die Einstrahlfläche bewegt wird. Der dem Umlenkmittel vorgelagerte Flüssigkristallmodula¬ tor kann in Verbindung mit dem Mikroscannerspiegel einerseits das Pumpstrahlungs-Strahlenbündel im Gesamten in Abhängigkeit von der jeweiligen Position auf der Einstrahlfläche zu- und wegschalten, sodass sich das Anre- gungsmuster dann im zeitlichen Verlauf mit der scannenden Bewegung ergibt. Andererseits kann der Flüssigkristallmo¬ dulator bspw. auch die Funktion einer adaptiven Blende übernehmen, also das Pumpstrahlungs-Strahlenbündel bspw. in Abhängigkeit von einem jeweiligen Betriebszustand des Umlenkmittels unterschiedlich begrenzen. In a preferred embodiment, which also relates to the "upstream arrangement", a reflective, adjustable deflecting means is arranged in the path of the pump radiation between the liquid crystal modulator and the phosphor element, which may, for example, be a micromirror array (Digital Mirror Device, DMD). a reflective liquid-crystal modulator (liquid Crystal on Silicon, LCoS) or a micro-scanner mirror (scanning mirror) act. by deflecting the eigentli ¬ che excitation pattern is generated on the input surface of the light ¬ material elements, for example. by the Pumpstrahlungs- beam having a micro-scanner mirror as a deflection ¬ is moving medium via the input surface. the upstream the deflection Flüssigkristallmodula ¬ tor can supply in communication with the micro-scanner mirror on the one hand, the pumping radiation beam bundle as a whole in dependence on the respective position on the input surface and disconnecting, soda If the excitation pattern then results in the course of time with the scanning motion. On the other hand, the Flüssigkristallmo ¬ dulator example can. Also assume the function of an adaptive diaphragm, so the pumping radiation ray beam, for example. depending on a respective operating state of the deflection different limit.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform, welche wiederum die „vorgelagerte Anordnung" betrifft, wird das Pump- strahlungs-Strahlenbündel über die Eintrittsfläche des Flüssigkristallmodulators bewegt und dessen Beschaltung zumindest zeitweilig mit dieser Bewegung synchronisiert. Das Pumpstrahlungs-Strahlenbündel wird also bspw. scan¬ nend über die Eintrittsfläche bewegt, wobei sich ein Transmissionsfenster, in dem die Segmente transmissiv geschaltet sind, mitbewegt (außerhalb des Transmissions¬ fensters sind die Segmente sperrend) . Das Transmissions¬ fenster ist bevorzugt etwas kleiner als ein mit dem Pumpstrahlungs-Strahlenbündel auf der Eintrittsfläche erzeug- ter Spot, funktional entspricht diese Anordnung also ge¬ wissermaßen einer mit dem Spot mitbewegten Blende. In a preferred embodiment, which in turn relates to the "upstream" arrangement, the pumping radiation beam bundle The pumping radiation beam is moved across the entrance surface of the liquid crystal modulator and its wiring, at least temporarily synchronized with this movement. So is, for example, scan ¬ Nend on. entrance surface moves, with a transmission window, in which the segments are connected transmissive moved, (outside of the transmission ¬ window segments are blocking). the transmission ¬ window is preferably slightly smaller than a with the pumping radiation beam onto the entrance face erzeug- ter Spot, functionally, this arrangement thus corresponds ge ¬ to a certain extent with the spot mitbewegten aperture.
Eine solche mitbewegte Blende kann bspw. insoweit vor¬ teilhaft sein, als der Spot in der Regel keinen scharf begrenzten Rand hat, sondern die Intensität mit einem ge- wissen Verlauf abfällt, bspw. mit einem Gauß- oder Lor- entz-förmigen Profil. Beleuchtungslichtseitig kann sich dies bildlich gesprochen in einem „verwaschenen" Hell- Dunkel-Übergang zeigen und bspw. eine Abgabe von Beleuchtungslicht in Raumrichtungen zur Folge haben, die eigent- lieh nicht mehr versorgt werden sollen (vgl. das Beispiel „Abblendlicht") . Die Erfinder haben festgestellt, dass der Effekt eines solchen „Verwaschens" bei einem bewegten Pumpstrahlungs-Strahlenbündel im Besonderen zum Tragen kommen kann, weil insbesondere das menschliche Auge bzw. die menschliche Perzeption zeitlich über die Abstrahlung von Nutzlicht von nebeneinander liegenden Beleuchtungspunkten des Leuchtstoffelements integriert und somit die Gauß- oder Lorentz-förmigen Ausläufer der sich bewegenden Nutzlichtabstrahlungsprofile von nebeneinander liegenden Beleuchtungspunkten des Leuchtstoffelements als verwa¬ schenen Spot und damit als Unschärfe wahrnimmt. Such a moving diaphragm can, for example, be advantageous insofar insofar as the spot as a rule does not have a sharply delimited edge, but the intensity drops with a certain profile, for example with a Gaussian or Lorentz-shaped profile. Illuminated light side, this can figuratively speaking in a "washed-out" light-dark transition show and, for example, a delivery of illumination light in spatial directions have the result lent actually no longer be supplied (see the example "low beam"). The inventors have found that the effect of such "blurring" in a moving pump radiation beam in particular can come to fruition because in particular the human eye or integrated human perception in terms of the emission of useful light from adjacent illumination points of the phosphor element and thus the Gauss or Lorentz-shaped foothills of the moving Nutzlichtabstrahlungsprofile of adjacent illumination points of the phosphor element as verwa ¬ cal spot and thus perceives as blurring.
Das mitbewegte Transmissionsfenster hat bevorzugt eine um mindestens 5 %, weiter bevorzugt mindestens 10 %, kleine- re mittlere Erstreckung als der Spot auf der Eintritts¬ fläche, wobei mögliche Obergrenzen bspw. bei höchstens 40 % bzw. 30 % liegen. Die „mittlere Erstreckung" wird jeweils als Mittelwert der kleinsten und größten Erstre¬ ckung über die Eintrittsfläche genommen und entspricht im bevorzugten Fall einer Kreisgeometrie dem Kreisdurchmes¬ ser . The transmission window is moved along are preferably has an at least 5%, more preferably at least 10%, smaller average re extent than the spot on the entry surface ¬, with possible limits, for example. A maximum of 40% and 30%. The "average dimension" is taken in each case as the mean of the smallest and largest Erstre ¬ ckung on the entrance surface and corresponds in the preferred case of a circular geometry the Kreisdurchmes ¬ ser.
In bevorzugter Ausgestaltung des über die Eintrittsfläche des Flüssigkristallmodulators bewegten Pumpstrahlungs- Strahlenbündels wird dieses dem Flüssigkristallmodulator vorgelagert über einen Mikroscannerspiegel geführt, die¬ ser ist zwischen unterschiedlichen Spiegelstellungen verkippbar, und das Pumpstrahlungs-Strahlenbündel kann mit diesem Verkippen über die Eintrittsfläche bewegt werden, bspw. zeilen- bzw. matrixförmig . Die Spiegelfläche des Mikroscannerspiegels wird dabei im Gesamten verkippt. In a preferred embodiment of the moving across the entrance face of the liquid crystal modulator Pumpstrahlungs- beam that the liquid crystal modulator is passed upstream through a micro-scanner mirror which is ¬ ser tiltable between different mirror positions, and the pumping radiation beam can be moved with this tilting on the entrance surface, eg. Lines - or matrix-shaped. The mirror surface of the microscanner mirror is tilted as a whole.
Bislang wurde vorrangig die Variante „vorgelagerte Anord¬ nung" diskutiert, bei welcher das Pumpstrahlungs- Strahlenbündel den Flüssigkristallmodulator durchsetzt; nachstehend wird nun schwerpunktmäßig die „nachgelagerte Anordnung" dargestellt. Im Allgemeinen kann der Scheinwerfer auch mehrere Flüssigkristallmodulatoren aufweisen, kann also einer dem Leuchtstoffelement vor- und ein ande¬ rer nachgelagert angeordnet sein; bevorzugt weist der Scheinwerfer genau einen Flüssigkristallmodulator auf. Alternativ zu dem transmissiven Flüssigkristallmodulator haben die Erfinder auch, wie bereits eingangs erwähnt, über reflektive Flächenlichtmodulatoren nachgedacht, bspw. ein DMD oder ein LCoS. Wenngleich diese reflektiven Flächenlichtmodulatoren vorliegend nicht Anspruchsgegenstand sind, sollen entsprechende Aufbauten mit Pumpstrah¬ lungsquelle, beabstandet dazu angeordnetem Leuchtstof¬ felement und reflektivem Flächenlichtmodulator gleichwohl ausdrücklich offenbart sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Flüssigkristallmodulator dem Leuchtstoffelement nachgelagert an¬ geordnet und durchsetzt ihn das Beleuchtungslicht- Strahlenbündel . So far, the variant has been primarily discussed "upstream Anord ¬ voltage," wherein the Pumpstrahlungs--ray beam passes through the liquid crystal modulator, and the 'will be referred to now mainly downstream . Alternatively, preferably, the headlight exactly a liquid-crystal modulator on to the transmissive liquid crystal modulator, the inventors have also like; illustrated arrangement "In general, the headlamp may also include a plurality of liquid crystal modulators, ie a can forward the phosphor element and at the other ¬ rer be arranged downstream of a. already mentioned at the outset, reflected on reflective spatial light modulators, for example. a DMD or LCoS. Although this reflective spatial light modulators are presently not claim subject matter, are appropriate bodies with Pumpstrah ¬ radiation source, to arranged Leuchtstof ¬ felement and reflective spatial light modulator spaced nevertheless expressly disclosed to be. In a In the preferred embodiment, the liquid-crystal modulator is arranged downstream of the phosphor element and intersperses it with the illuminating light beam.
In bevorzugter Ausgestaltung fällt das Pumpstrahlungs- Strahlenbündel dabei ortunveränderlich auf die Einstrahl¬ fläche des Leuchtstoffelements und wird dementsprechend auch das Beleuchtungslicht-Strahlenbündel ortsunveränder¬ lich an der Abstrahlfläche des Leuchtstoffelements abge¬ geben. Die Eintrittsfläche des Flüssigkristallmodulators wird im Betrieb entsprechend großflächig mit Beleuch¬ tungslicht versorgt, und es werden dann über die Einstel¬ lung (des Transmissionsgrads) der Segmente unterschiedli¬ che Emissionsmuster auf der Austrittsfläche des Flüssig¬ kristallmodulators erzeugt. Wie vorstehend für die Ab- strahlfläche des Leuchtstoffelements beschrieben, kann dann auch in diesem Fall mit einer Optik die Ortsverteilung auf der Austrittsfläche des Flüssigkristallmodula¬ tors in eine Raumwinkelverteilung umgesetzt werden (nur eben die Ortsverteilung auf der Austrittsfläche des Flüs¬ sigkristallmodulators anstelle jener auf der Abstrahlflä¬ che des Leuchtstoffelements ) . Soweit generell von einem „ortsunveränderlich" einfallenden/abgegebenen Strahlenbündel die Rede ist, meint dies, dass der jeweilige Spot auf der jeweiligen Fläche im Betrieb unbewegt ist (nicht bewegt wird) und auch eine gleichbleibende Größe hat. In a preferred embodiment, the radiation beam falls Pumpstrahlungs- thereby ortunveränderlich to the single beam ¬ surface of the phosphor element, and will be accordingly the illumination light beam bundle ortsunveränder ¬ Lich at the emission of the phosphor element abge ¬. The entrance surface of the liquid crystal modulator is supplied in operation, a correspondingly large area with BL LEVEL ¬ tung light, and then (the transmittance) of the segments generated by the SET ¬ lung differing ¬ che emission pattern on the exit surface of the liquid ¬ crystal modulator. As described above for the described beam area of the phosphor element, can then also in this case with an optical system, the local distribution to be implemented on the exit surface of the Flüssigkristallmodula ¬ tors in a solid angle distribution (only output the spatial distribution on the exit surface of the flues ¬ sigkristallmodulators instead that on the Abstrahlflä ¬ surface of the phosphor member) , As far as a "stationary" incident / emitted beam is mentioned, this means that the respective spot on the respective area in operation is immobile (not moved) and also has a constant size.
In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des dem Leuchtstoffelement nachgelagerten Flüssigkristallmodula¬ tors wird das Pumpstrahlungs-Strahlenbündel (der Spot) über die Einstrahlfläche des Leuchtstoffelements bewegt und bewegt sich dementsprechend auch das Beleuchtungs¬ licht-Strahlenbündel (der Emissions-Spot) über die Ab¬ strahlfläche. Die Einstellung des Transmissionsgrads der Segmente wird dabei zumindest zeitweilig mit der Bewegung des Beleuchtungslicht-Strahlenbündels synchronisiert, es wird also wiederum analog der vorstehenden Beschreibung ein Transmissionsfenster / eine Blende mitbewegt (in diesem Fall mit dem Beleuchtungslicht-Strahlenbündel, vor¬ stehend mit dem Pumpstrahlungs-Strahlenbündel) . Es wird auf die vorstehend für das mitbewegte Transmissionsfens¬ ter angegebenen Vorteile und auch bevorzugten Größenverhältnisse verwiesen. In another preferred embodiment of the downstream of the fluorescent element Flüssigkristallmodula ¬ tors the pumping radiation beams (the spot) is moved over the input surface of the fluorescent element and moves accordingly the lighting ¬ light-beams (the emission spot) on the Ab ¬ radiating surface. The setting of the transmittance of the segments is thereby at least temporarily synchronized with the movement of the illumination light beam, so it will once again analogous to the above description, a transmission window / a diaphragm moved (in this case with the illumination light beam before ¬ standing with Pumpstrahlungs- Radiation beam). Reference is made to the advantages and preferred ratios given above for the co-moving transmission aperture .
Bei der Anordnung des Flüssigkristallmodulators dem Leuchtstoffelement nachgelagert kann ein Vorteil generell (auch im Falle des statischen Aufbaus) darin bestehen, dass mit einem möglichst nahe an dem Leuchtstoffelement angeordneten Flüssigkristallmodulator auch ohne eine gesonderte Optik dazwischen ein vergleichsweise großer Teil des divergent abgegebenen Beleuchtungslichts „aufgesam¬ melt" werden kann. Somit ist ein zugleich effizienter, aber auch kompakter und kostengünstiger Aufbau möglich. Im Falle des dem Leuchtstoffelement nachgelagerten Flüs¬ sigkristallmodulators ist generell bevorzugt, dass das Beleuchtungslicht-Strahlenbündel von ggf. einem dazwi¬ schen angeordneten Polarisator (siehe unten) abgesehen direkt von der Abstrahlfläche des Leuchtstoffelements zu der Eintrittsfläche des Flüssigkristallmodulators ge¬ langt, also dazwischen keine Optik durchsetzt; „direkt" meint insoweit von ggf. einem Polarisator und ggf. dem Übergang in ein umgebendes Gasmedium (in der Regel Luft) abgesehen brechungs- und reflexionsfrei. In the arrangement of the liquid crystal modulator downstream of the phosphor element, an advantage may be general exist (in the case of the static structure) is that even without a separate optical therebetween can be "aufgesam ¬ melt" with a close as possible arranged on the phosphor element liquid-crystal modulator, a comparatively large part of the divergent emitted illumination light. Thus, a yet more efficient, but also more compact and inexpensive construction is possible. In the case of downstream the phosphor element flues ¬ sigkristallmodulators is generally preferred that the illumination light beams from optionally one Between the seats ¬ rule arranged polarizer (see below) apart right of the liquid crystal modulator from the emitting surface of the fluorescent member to the entry face ge ¬ long, so interspersed no optics, "direct" means so far from possibly a polarizer and possibly the transition into a surrounding gas medium (usually air) refraction and reflection-free.
In bevorzugter Ausgestaltung des dem Leuchtstoffelement nachgelagerten Flüssigkristallmodulators wird das Pump- strahlungs-Strahlenbündel mit einem zwischen unterschied¬ lichen Spiegelstellungen verkippbaren Mikroscannerspiegel zu der Einstrahlfläche des Leuchtstoffelements geführt und über diese bewegt (vgl. auch die vorstehende Offenba¬ rung zu „Mikroscannerspiegel") . Im Allgemeinen könnte zur Bewegung des Pumpstrahlungs-Strahlenbündel aber auch ein DMD oder LCoS vorgesehen sein. In a preferred embodiment of the downstream of the phosphor element liquid crystal modulator the pumping radiation beam is guided with a tiltable between different ¬ union mirror positions microscanner mirror to the irradiation surface of the fluorescent member, and this moves (see. The above Offenba ¬ tion to "micro-scanner mirror"). In In general, however, a DMD or LCoS could also be provided for moving the pump radiation beam.
Wie bereits erwähnt, ist in bevorzugter Ausgestaltung eine Optik zur Umsetzung der Orts- in eine Raumwinkelverteilung vorgesehen, welche im Falle des vorgelagerten Flüssigkristallmodulators der Abstrahlfläche des Leucht¬ stoffelements und bei der nachgelagerten Anordnung der Austrittsfläche des Flüssigkristallmodulators zugeordnet ist. Im letztgenannten Fall wird dann also das aus einem jeweiligen Segment abgegebene Beleuchtungslicht in einen jeweiligen Raumwinkelbereich gelenkt. Ist die Optik der Abstrahlfläche des Leuchtstoffelements zugeordnet, wird an unterschiedlichen Stellen davon abgegebenes Licht in unterschiedliche Raumrichtungen gelenkt; dabei bestimmt die dem Leuchtstoffelement vorgelagert vorgenommene Modu¬ lation (Bewegung des Pumpstrahlungs-Strahlenbündel und/oder Modulation mit dem Flüssigkristallmodulator) an welchen Stellen der Abstrahlfläche Beleuchtungslicht emittiert wird und welche Raumrichtungen dementsprechend versorgt werden. As already mentioned, in a preferred embodiment, an optics for converting the spatial into a spatial angle distribution is provided, which in the case of the upstream Liquid crystal modulator of the emission surface of the luminescent ¬ material element and is assigned in the downstream arrangement of the exit surface of the liquid crystal modulator. In the latter case, the illumination light emitted from a respective segment is then directed into a respective solid angle range. If the optics are assigned to the emission surface of the phosphor element, light emitted at different points thereof is directed into different spatial directions; The said phosphor element upstream made modu lation ¬ determined (movement of the pumping radiation beam and / or modulation with the liquid crystal modulator) at which points of the radiating illumination light is emitted and which spatial directions are supplied accordingly.
In bevorzugter Ausgestaltung sind die Optik und die jeweilige Fläche (Abstrahlfläche oder Austrittsfläche) ein¬ seitig telezentrisch zueinander angeordnet, wird also das von den unterschiedlichen Stellen der jeweiligen Fläche ausgehende Beleuchtungslicht jeweils für sich kollimiert (also je Stelle) . Die „Optik" kann generell reflektiv (insbesondere über Totalreflexion) und/oder refraktiv sein, bevorzugt ist sie refraktiv, besonders bevorzugt aus einer Mehrzahl Einzellinsen (sphärisch oder asphä- risch) aufgebaut. In a preferred embodiment, the optics and the respective surface (emission surface or exit surface) are disposed ¬ telecentric each other, so is the light emanating from different locations of the respective surface illumination light collimated each for itself (ie per site). The "optics" can generally be reflective (in particular via total reflection) and / or refractive, preferably it is refractive, particularly preferably constructed from a plurality of individual lenses (spherical or aspherical).
Bei einer bevorzugten Ausführungsform, welche insbesondere den nachgelagerten Flüssigkristallmodulator betrifft, durchsetzt das Strahlenbündel (vorzugsweise das Beleuch¬ tungslicht-Strahlenbündel) dem Flüssigkristallmodulator vorgelagert einen Polarisator. Dieser ist dann also bevorzugt zwischen der Abstrahlfläche des Leuchtstoffele- ments und der Eintrittsfläche des Flüssigkristallmodula¬ tors angeordnet. Mit zwei um 90° zueinander verdrehten Polarisationsfiltern, wovon der eine Teil des Flüssigkristallmodulators ist (siehe vorne), können die jeweilig gesperrten Segmente vollständig ausgeblendet werden. Im Allgemeinen ist eine solche Anordnung aber nicht zwingend, kann nämlich auch eine gewisse Rest-Transmission im Sperrfall („Graubereich") von Interesse sein. Wird der Flüssigkristallmodulator von dem Pumpstrahlungs- Strahlenbündel durchsetzt, ist dem Flüssigkristallmodula¬ tor vorgelagert bevorzugt kein gesonderter Polarisator vorgesehen, weil die Pumpstrahlung in der Regel ohnehin in polarisierter Form emittiert wird. Generell meint „Po¬ larisator" im Rahmen dieser Offenbarung einen linearen Polarisator, wobei ein i¥ire-Grid-Polarisator bevorzugt sein kann. Ein i¥ire-Grid-Polarisator kann auch in die Einstrahl- und/oder Abstrahlfläche des Leuchtstoffele- ments eingebettet bzw. integriert sein. In a preferred embodiment which relates in particular to the downstream liquid-crystal modulator, the beam passes through (preferably the BL LEVEL ¬ tung light-ray bundle) the liquid crystal modulator upstream a polarizer. This, then, is preferably arranged between the emitting surface of the Leuchtstoffele- ment and the entrance surface of Flüssigkristallmodula ¬ tors. With two polarization filters twisted by 90 ° to each other, which is part of the liquid crystal modulator (see above), the respective locked segments can be completely blanked out. In general, such an arrangement but not necessarily, can in fact also a certain residual transmission in the state case ( "gray area") of interest. If the liquid crystal modulator penetrated by the Pumpstrahlungs- beam the Flüssigkristallmodula ¬ tor no separate polarizer is preceded preferably provided because the pump radiation is anyway usually issued in polarized form. generally, "Po ¬ larisator" within the scope of this disclosure, a linear polarizer, an i ¥ ire-grid polarizer may be preferred. An ireire grid polarizer can also be embedded or integrated in the irradiation and / or emission surface of the phosphor element.
Generell sind das Leuchtstoffelement und die Pumpstrah¬ lungsquelle in bevorzugter Ausgestaltung orts- und drehfest relativ zueinander angeordnet, werden sie also rela¬ tiv zueinander nicht bewegt. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines vorlie¬ gend offenbarten Scheinwerfers zur Beleuchtung, insbesondere zur Kraftfahrzeug-Beleuchtung, insbesondere in einem Kraftfahrzeug-Frontscheinwerfer, insbesondere in einem Automobil-Frontscheinwerfer. Bevorzugt kann dabei insbe- sondere auch eine adaptive Beleuchtung sein, bei welcher ein mit dem Scheinwerfer insgesamt zugänglicher Raumwinkelbereich situativ nur teilweise ausgeleuchtet wird. Ei¬ ne vergleichsweise einfache Anwendung kann der vorstehend beschriebene Wechsel zwischen Fern- und Abblendlicht sein . In general, the fluorescent member and the Pumpstrah ¬ radiation source are spatially in a preferred embodiment and rotatably arranged relative to each other, they thus be rela tively ¬ not moved toward each other. The invention also relates to the use of a vorlie ¬ quietly disclosed headlight for lighting, in particular for motor vehicle lights, in particular in a motor vehicle headlamp, in particular in an automobile headlight. Preference may special also be an adaptive lighting, in which a total of the headlights accessible solid angle range is situationally only partially illuminated. Ei ¬ ne comparatively simple application can be the change between high and low beam described above.
Wie sich aus der vorstehenden Offenbarung ergibt, können mit dem erfindungsgemäßen Aufbau aber auch komplexere, matrixförmig aufgebaute Emissionsmuster erzeugt werden, wobei diesen Ortsverteilungen dann Raumwinkelverteilungen entsprechen. Durch eine Anpassung der Ortsverteilung, also das Wegschalten der Emission aus bestimmten Bereichen, kann bspw. selektiv ein entgegenkommendes und/oder vorausfahrendes Fahrzeug ausgenommen werden. Dies kann bspw. in Abhängigkeit von mit einer Kamera, die bspw. im Innenspiegel bzw. dessen Aufhängung angebracht sein kann, erfassten Aufnahmen des Beleuchtungsbereichs erfolgen. Jedem Teilbereich des Beleuchtungsbereichs kann ein Raumwinkelbereich und damit eben bspw. einem Segment des Flüssigkristallmodulators zugeordnet werden. As can be seen from the above disclosure, more complex, matrix-shaped emission patterns can also be generated with the structure according to the invention, these spatial distributions then corresponding to solid angle distributions. By adapting the spatial distribution, that is to say switching off the emission from certain areas, it is possible, for example, selectively to exclude an oncoming and / or preceding vehicle. This can take place, for example, as a function of recordings of the illumination area recorded with a camera which, for example, can be mounted in the interior mirror or its suspension. Each partial area of the illumination area can be assigned a solid angle range and therefore just, for example, a segment of the liquid crystal modulator.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs¬ beispielen näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale im Rahmen der nebengeordneten Ansprüche auch in anderer Kombination erfindungswesentlich sein können und auch weiterhin nicht im Einzelnen zwischen den Anspruchskategorien unterschieden wird. Im Einzelnen zeigt In the following, the invention will be explained in more detail with reference to exemplary ¬ examples, the individual features in the context of the independent claims in another combination may be essential to the invention and continue to distinguish not in detail between the claim categories. In detail shows
Figur 1 einen ersten erfindungsgemäßen Scheinwerfer in schematischer Darstellung mit Pumpstrahlungsquelle und Leuchtstoffelement , wobei dem Leuchtstoffelement ein Flüssigkristallmodula¬ tor vorgelagert ist; Figure 1 shows a first inventive headlamp in a schematic representation with pump radiation source and phosphor element, wherein the phosphor element is a Flüssigkristallmodula ¬ tor upstream;
Figur 2a, b die Funktionsweise eines Flüssigkristallmodu¬ lators in schematischer Darstellung; 2a, b, the operation of a Flüssigkristallmodu ¬ lator in a schematic representation;
Figur 3 einen zweiten erfindungsgemäßen Scheinwerfer in schematischer Darstellung, wobei zwischenFigure 3 shows a second headlamp according to the invention in a schematic representation, wherein between
Pumpstrahlungsquelle und Flüssigkristallmodu¬ lator zusätzlich ein Mikroscannerspiegel angeordnet ist; Pump radiation source and Flüssigkristallmodu ¬ lator additionally a microscanner mirror is arranged;
Figur 4 einen dritten erfindungsgemäßen Scheinwerfer mit einem dem LeuchtStoffelement nachgelager¬ ten Flüssigkristallmodulator, wobei dem Leuchtstoffelement vorgelagert ein Mikroscan¬ nerspiegel angeordnet ist; 4 shows a third headlight according to the invention with a to the phosphor element nachgelager ¬ th liquid crystal modulator wherein the phosphor element upstream of a micro scan ¬ nerspiegel is disposed;
Figur 5 einen vierten erfindungsgemäßen Scheinwerfer, bei welchem der Flüssigkristallmodulator derFIG. 5 shows a fourth headlamp according to the invention, in which the liquid crystal modulator of FIG
Ausführungsform gemäß Figur 4 vergleichbar dem Leuchtstoffelement nachgelagert angeord¬ net ist, die Pumpstrahlung jedoch ortsunveränderlich auf das Leuchtstoffelement fällt. Bevorzugte Ausführung der Erfindung Embodiment according to Figure 4 comparable to the phosphor element downstream angeord ¬ net is, however, the pump radiation falls stationary on the phosphor element. Preferred embodiment of the invention
Figur 1 zeigt einen ersten erfindungsgemäßen Scheinwerfer in schematischer Ansicht von der Seite bzw. im Schnitt. Eine Laserdiode als Pumpstrahlungsquelle 1 emittiert ein Strahlenbündel 2 mit Pumpstrahlung, nämlich blauem Laser- licht. Das Pumpstrahlungs-Strahlenbündel 2 wird mit einer Primäroptik 3 kollimiert und durchsetzt einen Flüssig¬ kristallmodulator 4, bevor es auf eine Einstrahlfläche 5 eines Leuchtstoffelements 6 (vorliegend mit Cer dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat, YAG:Ce) fällt. Das Leuchtstof- felement 6 emittiert auf diese Anregung hin ein Konversi¬ onslicht, wobei nicht die gesamte Pumpstrahlung in dem Leuchtstoffelement konvertiert wird (Teilkonversion) . Figure 1 shows a first headlamp according to the invention in a schematic view from the side or in section. A laser diode as a pump radiation source 1 emits a beam 2 with pump radiation, namely blue laser light. The pump radiation beam 2 is collimated with a primary optics 3 and passes through a liquid ¬ crystal modulator 4 before it falls on a Einstrahlfläche 5 of a phosphor element 6 (in the present case cerium-doped yttrium aluminum garnet, YAG: Ce). The phosphor element 6 emits a Konversi ¬ onslicht to this suggestion, wherein not all of the pump radiation is converted in the phosphor element (part conversion).
Im Ergebnis wird an einer der Einstrahlfläche 5 entgegen¬ gesetzten Abstrahlfläche 7 ein Strahlenbündel 8 mit Be- leuchtungslicht emittiert (dargestellt sind zwei von un¬ terschiedlichen Stellen der Abstrahlfläche 7 abgegebene, jeweils für sich kollimierte Teil-Strahlenbündel), wel¬ ches anteilig nicht konvertierte Pumpstrahlung und Kon¬ versionslicht enthält. Das Beleuchtungslicht ist Weiß- licht. Das Leuchtstoffelement 6 ist dabei üblicherweise an der Einstrahlfläche 5 mit einer dichroitischen Schicht versehen (nicht dargestellt) , welche für die Pumpstrah¬ lung transmissiv ist, sodass die Pumpstrahlung in das Leuchtstoffelement 6 gelangt; für das bspw. gelbe Konver- sionslicht ist die dichroitische Schicht hingegen reflek- tiv, was die Abstrahleffizienz zur Beleuchtungsanwendung hin erhöht. Mit dem Flüssigkristallmodulator 4 kann das Pumpstrah- lungs-Strahlenbündel 2, das auf die Einstrahlfläche 5 trifft, in seinem Umfang bzw. seiner Form angepasst werden. In der in Figur 1 gezeigten Situation sind die Seg- mente in einer unteren Hälfte des Flüssigkristallmodula¬ tors 4 gesperrt, transmittiert dieser also nur in einer oberen Hälfte und gelangt dementsprechend das Pumpstrah- lungs-Strahlenbündel 2 nur in dieser oberen Hälfte auf die Einstrahlfläche 5. Folglich wird dann auch nur in der oberen Hälfte der Abstrahlfläche 7 Beleuchtungslicht emittiert, ist die Emission aus der unteren Hälfte also weggeschaltet . As a result, contrary ¬ set radiating 7 a beam 8 (two output from un ¬ terschiedlichen points of the radiating surface 7, collimated each case on their part-beams are shown) wel ¬ ches is leuchtungslicht with loading on one of the input surface 5 emits proportionately unconverted Pump radiation and Kon ¬ version light contains. The illumination light is white light. The phosphor element 6 is usually provided at the input surface 5 with a dichroic layer (not shown) which is transmissive for the Pumpstrah ¬ lung, so that the pump radiation enters the phosphor element 6; for the yellow conversion light, on the other hand, the dichroic layer is reflective, which increases the emission efficiency for the illumination application. With the liquid-crystal modulator 4, the pump radiation beam 2, which impinges on the irradiation surface 5, can be adapted in its circumference or its shape. In the situation shown in Figure 1, the segment elements are in a lower half of Flüssigkristallmodula ¬ tors 4 locked, this therefore transmits only in an upper half and arrives accordingly the lungs Pumpstrah--ray beam 2 only in this upper half of the input surface 5 Consequently, illuminating light is then also emitted only in the upper half of the emitting surface 7, ie the emission from the lower half is switched off.
Diese Situation kann bspw. einem Betriebszustand „Ab¬ blendlicht" entsprechen, wohingegen ein im Gesamten transmissiver Flüssigkristallmodulator und dementsprechend eine ganzflächige Anregung/Emission einem Betriebs¬ zustand „Fernlicht" entsprechen würde. Eine der Abstrahl¬ fläche 7 zugeordnete Optik 9 setzt die Ortsverteilung auf der Abstrahlfläche 7 in eine Raumwinkelverteilung um, führt also das an unterschiedlichen Stellen der Abstrahlfläche 7 abgegebene Licht jeweils für sich kollimiert in unterschiedliche Raumrichtungen (einseitig telezentrische Anordnung) . This situation can, for example, an operating state "Starting ¬ blinding light" match, while a transmissive liquid crystal modulator as a whole and would correspond to operation ¬ state "high beam" a blanket excitation / emission accordingly. One of the radiating ¬ surface 7 associated optics 9 sets the spatial distribution on the radiating surface 7 in a solid angle distribution around, that leads the light emitted at different positions of the radiating surface 7 light each for itself collimated in different spatial directions (one-sided telecentric arrangement).
Die Figuren 2a, b illustrieren die Funktionsweise des Flüssigkristallmodulators 4 in schematischer Darstellung. Der Flüssigkristallmodulator 4 gliedert sich in eine Einheit 4a mit den Flüssigkristallen, welche die Polarisati¬ on des sie durchsetzenden Lichts beeinflussen und deren Orientierung über eine von außen angelegte elektrische Spannung verändert werden kann (Figur 2b) , und einen nachgeordneten Polarisationsfilter 4b. Auf die Flüssigkristall-Einheit 4a trifft polarisiertes Licht. Im Falle der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 und 3 ist die Pumpstrahlung bereits an sich polarisiert, bei den Aus¬ führungsformen gemäß den Figuren 4 und 5 wird dazu dem Flüssigkristallmodulator 4 vorgelagert ein Polarisationsfilter 20 angeordnet. Figures 2a, b illustrate the operation of the liquid crystal modulator 4 in a schematic representation. The liquid crystal modulator 4 is divided into a unit 4a with the liquid crystals, which influence the polarization-¬ on the light passing through them and their orientation on an externally applied electric Voltage can be changed (Figure 2b), and a downstream polarizing filter 4b. Polarized light strikes the liquid crystal unit 4a. In the case of the embodiment according to FIGS. 1 and 3, the pump radiation is already polarized per se; in the embodiments according to FIGS. 4 and 5, a polarization filter 20 is arranged in front of the liquid crystal modulator 4 for this purpose.
Ist im Falle von Figur 2a keine äußere Spannung an die Flüssigkristall-Einheit gelegt, drehen die Flüssigkris¬ talle die Schwingungsebene des Lichts bei dem Durchgang um genau 90° (die Dicke des Flüssigkristalls ist entspre¬ chend gewählt) , sodass das Licht dann genau passend auf den Polarisationsfilter 4b trifft und hindurchgeht. Der Flüssigkristallmodulator 4 ist also transmissiv geschaltet. Durch Anlegen einer äußeren Spannung (Figur 2b) richten sich die Flüssigkristallmoleküle parallel zum an¬ gelegten elektrischen Feld aus und drehen sie die Polarisationsrichtung des Lichts nicht mehr. Dementsprechend sperrt der Polarisationsfilter 4b das auftreffende Licht, der Flüssigkristallmodulator 4 ist sperrend geschaltet. In den schematischen Darstellungen ist eine Zelle gezeigt, tatsächlich ist der Flüssigkristallmodulator 4 aus einer Vielzahl solcher Zellen, deren Transmissionsgrad jeweils durch Anlegen einer Spannung entsprechend einge¬ stellt werden kann, aufgebaut. In the case of Figure 2a, no external voltage applied to the liquid crystal unit, rotate the Flüssigkris ¬ metals the oscillation plane of the light at the passage by exactly 90 ° (the thickness of the liquid crystal is entspre ¬ accordingly selected) so that the light then snugly meets the polarizing filter 4b and passes. The liquid crystal modulator 4 is thus switched transmissive. By applying an external voltage (FIG. 2 b), the liquid crystal molecules align themselves parallel to the applied electric field and no longer rotate the polarization direction of the light. Accordingly, the polarizing filter 4b blocks the incident light, the liquid crystal modulator 4 is turned off. In the schematic representations, a cell is shown, in fact, the liquid crystal modulator 4 of a plurality of such cells whose transmittance can be set according to ¬ each by applying a voltage built up.
Bei der zweiten Ausführungsform gemäß Figur 3 ist im Unterschied zu jener gemäß Figur 1 zunächst die Primäroptik 3 dahingehend ausgelegt, dass sich ihr nachgelagert ein Pumpstrahlungs-Strahlenbündel 2 mit kleinerem Querschnitt ausbreitet. Dieses Pumpstrahlungs-Strahlenbündel 2 trifft dann nicht direkt auf den Flüssigkristallmodulator 4, sondern wird über einen Mikroscannerspiegel 30 geführt, also über einen um zwei zueinander senkrechte Achsen (eine davon ist geneigt) zwischen unterschiedlichen Spiegelstellungen verkippbaren Spiegel. In the second embodiment according to FIG. 3, in contrast to that according to FIG. 1, the primary optics 3 are initially designed such that they are located downstream Pump radiation beam 2 propagates with a smaller cross-section. This pump radiation beam 2 then does not impinge directly on the liquid crystal modulator 4, but is guided via a microscope scanner 30, that is to say via an axis perpendicular to two mutually perpendicular axes (one of which is inclined) between different mirror positions.
Je nach Spiegelstellung fällt das Pumpstrahlungs- Strahlenbündel 2 dem Mikroscannerspiegel 30 nachgelagert dann auf eine unterschiedliche Stelle einer Eintrittsflä¬ che 31 des Flüssigkristallmodulators 4. Strichliert ange¬ deutet ist in der schematischen Darstellung die Auslenkung für die zwei maximalen Kippstellungen derselben Achse. Mit der Verkippung des Mikroscannerspiegels 30 kann das Pumpstrahlungs-Strahlenbündel 2 zeilenweise über die Eintrittsfläche 31 des Flüssigkristallmodulators 4 bewegt und dabei von Zeile zu Zeile ein Stück weit versetzt wer¬ den, sodass sich ein matrixförmiges Scanmuster ergibt. Indem nun die Pumpstrahlungsquelle 1 in Abhängigkeit von der jeweiligen Winkelstellung des Mikroscannerspiegels 30 ein- oder ausgeschaltet wird, kann ein zweidimensionales Anregungsmuster erzeugt werden. Depending on the mirror position, the Pumpstrahlungs- ray beam 2 falls the micro-scanner mirror 30 downstream from then on a different site of a Eintrittsflä ¬ surface 31 of the liquid crystal modulator 4. dashed lines ¬ indicated in the schematic representation of the deflection of the two maximum tilt positions the same axis. With the tilt of the micro-scanner mirror 30, the pumping radiation ray beam 2 can be moved line by line over the entrance surface 31 of the liquid crystal modulator 4, and thereby to a certain extent offset from row to row ¬ the, so that a matrix-shaped scanning pattern results. By switching the pump radiation source 1 on or off as a function of the respective angular position of the microscanner mirror 30, a two-dimensional excitation pattern can be generated.
Dieses wird bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 nicht direkt auf die Einstrahlfläche 5 des Leuchtstoffelements 6 aufgebracht, sondern eben zunächst auf die Eintritts¬ fläche 31 des Flüssigkristallmodulators 4. Mit diesem wird dann ein mit dem Spot, welchen das Pumpstrahlungs- Strahlenbündel 2 auf der Eintrittsfläche 31 erzeugt, mit¬ wanderndes Transmissionsfenster generiert, gewissermaßen also eine sich mit dem Spot mitbewegende Blende. Deren Durchmesser ist etwas kleiner als jener des Spots, sodass im Ergebnis ein scharf begrenzter Anregungsbereich auf der Einstrahlfläche 5 des Leuchtstoffelements 6 erzeugt wird. Dem Anregungsmuster auf der Einstrahlfläche 5 des Leuchtstoffelements 6 entspricht wiederum ein Emissions¬ muster auf der Abstrahlfläche 7, welches mit einer (in Figur 3 nicht dargestellten) Optik in eine Raumwinkelverteilung umgesetzt wird. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 entspricht der Aufbau von Pumpstrahlungsquelle 1, Primäroptik 3 und Mik- roscannerspiegel 30 jenem gemäß Figur 3. Im Unterschied dazu wird das bewegte Pumpstrahlungs-Strahlenbündel 2 je¬ doch direkt auf die Einstrahlfläche 5 des Leuchtstoffele- ments 6 geführt, wird also direkt auf der Einstrahlfläche 5 ein Anregungsmuster erzeugt. Der Flüssigkristallmodula¬ tor 4 ist in diesem Fall dem Leuchtstoffelement 6 nachge¬ lagert angeordnet, wird also von dem an der Abstrahlflä¬ che 7 des Leuchtstoffelements 6 abgegebenen Beleuchtungs- licht durchsetzt. Mit dem Flüssigkristallmodulator 4 wird dann aber wiederum gleichwohl ein mit dem Spot auf der Abstrahlfläche 7, aus welchem heraus Beleuchtungslicht emittiert wird, mitbewegtes Transmissionsfenster erzeugt. Dieses bildet wiederum eine Blende, die Kontur des Be- leuchtungslicht-Strahlenbündels wird scharf begrenzt. This is not applied in the embodiment of Figure 3 directly to the input surface 5 of the fluorescent element 6, but just initially on entry ¬ surface 31 of the liquid crystal modulator 4. This is then a with the spot, which the Pumpstrahlungs- ray beam 2 on the incident surface 31 generated with ¬ migrating transmission window generated, so to speak So a moving with the spot aperture. Its diameter is slightly smaller than that of the spot, so that, as a result, a sharply delimited excitation area is produced on the irradiation surface 5 of the phosphor element 6. The excitation pattern on the input surface 5 of the fluorescent element 6 in turn corresponds to an emission pattern on the emission surface ¬ 7, which is reacted with a (not shown in Figure 3) optics in a solid angle distribution. In the embodiment of Figure 4, the structure of the pump radiation source 1, the primary optics 3 and Mic corresponds roscannerspiegel 30 that 3 according to FIG In contrast, the moving pumping radiation ray beam 2 is each ¬ but fed directly to the input surface 5 of the Leuchtstoffele- member 6, Thus, an excitation pattern is generated directly on the irradiation surface 5. The Flüssigkristallmodula ¬ gate 4 is arranged nachge ¬ 6 superimposed on the fluorescent member in this case, therefore, light emitted from the at Abstrahlflä ¬ surface 7 of the fluorescent lighting element 6 passes through. With the liquid crystal modulator 4, however, a transmission window which is in turn moved with the spot on the emission surface 7, from which illumination light is emitted, is nevertheless generated. This again forms a diaphragm, the contour of the illumination light beam is sharply delimited.
Mit der Optik 9 wird in diesem Fall die auf der Aus¬ trittsfläche 40 des Flüssigkristallmodulators 4 erzeugte Ortsverteilung in eine Winkelverteilung umgesetzt, wobei das Beleuchtungslicht-Strahlenbündel der Übersichtlich- keit halber nicht eingezeichnet ist (aber vom Prinzip her jenem gemäß Figur 1 entspricht) . Da das an der Abstrahlfläche 7 des Leuchtstoffelements 6 abgegebene Beleuch¬ tungslicht im Unterschied zu der Pumpstrahlung nicht be- reits an sich linear polarisiert ist, ist bei der Ausfüh¬ rungsform gemäß Figur 4 zusätzlich der Polarisator 20 dem Flüssigkristallmodulator 4 vorgelagert angeordnet, also zwischen Leuchtstoffelement 6 und Flüssigkristallmodula¬ tor 4, vgl. auch die Figuren 2a, b. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 5 entspricht die Anordnung von Pumpstrahlungsquelle 1 und Primäroptik 3 je¬ ner gemäß Figur 1, liegt also der Primäroptik 3 nachgela¬ gert ein kollimiertes Pumpstrahlungs-Strahlenbündel 2 mit vergleichsweise großem Querschnitt vor. Dieses trifft je- doch nicht auf den Flüssigkristallmodulator 4, sondern direkt auf die Einstrahlfläche 5 des Leuchtstoffelements 6. Dementsprechend großflächig wird an der entgegenge¬ setzten Abstrahlfläche 7 Beleuchtungslicht abgegeben. Dieses durchsetzt zunächst den Polarisator 20 und trifft dann dementsprechend linear polarisiert auf den Flüssig¬ kristallmodulator 4. Durch eine entsprechende Transmis- siv-/Sperrend-Schaltung der einzelnen Segmente des Flüssigkristallmodulators 4 wird auf dessen Austrittsfläche 40 ein Emissionsmuster erzeugt, das dann wiederum in eine Raumwinkelverteilung umgesetzt wird (z. B. Abbiend- und Fernlicht oder auch komplexer, vgl. die Beschreibungseinleitung) . BEZUGSZEICHENLISTE With the optics 9, the local distribution formed on the exit surface 40 of the off ¬ liquid crystal modulator 4 is converted into an angular distribution in this case, the illumination light beam bundle of clarity is not shown (but in principle corresponds to that according to FIG. 1). Since the light emitted at the emission 7 of the fluorescent element 6 BL LEVEL ¬ tung light in contrast to the pumping radiation is not sawn already in linearly polarized, the polarizer is in the exporting ¬ approximate shape according to Figure 4 in addition 20 disposed upstream of the liquid crystal modulator 4, between phosphor elements 6 and liquid crystal module 4, cf. also FIGS. 2a, b. In the embodiment of Figure 5, the arrangement of the pump radiation source 1 and the primary optics 3 corresponds to each ¬ ner according to FIG 1, that is the primary optics 3 nachgela ¬ Gert before a collimated pump radiation ray beam 2 having a comparatively large cross-section. This applies JE but not to the liquid crystal modulator 4, but directly to the input surface 5 of the fluorescent element 6. Accordingly, a large area 7 illumination light is emitted to the entgegenge ¬ put radiating. This passes first through the polarizer 20 and then applies linearly polarized on the liquid ¬ crystal modulator 4. By a corresponding Transmis- siv- / Sperrend circuit of the individual segments of the liquid crystal modulator 4, an emission pattern is generated on the exit surface 40, which then turn into a Solid angle distribution is implemented (eg, driving lights and high beam or even more complex, see the introduction to the description). LIST OF REFERENCE NUMBERS
Pumpstrahlungsquelle 1Pump radiation source 1
Pumpstrahlungs-Strahlenbündel 2Pump radiation beam 2
Primäroptik 3 Flüssigkristallmodulator 4Primary optics 3 Liquid crystal modulator 4
Flüssigkristall-Einheit mit Flüssigkristallen 4aLiquid crystal unit with liquid crystals 4a
Nachgeordneter Polarisationsfilter 4bSubordinated polarization filter 4b
Einstrahlfläche 5Inlet area 5
Leuchtstoffelement 6 Abstrahlfläche 7Fluorescent element 6 emitting surface 7th
Beleuchtungslicht-Strahlenbündel 8Illumination light beam 8
Optik 9Optics 9
Polarisator 20Polarizer 20
Mikroscannerspiegel 30 Eintrittsfläche 31Microscanner mirror 30 entrance surface 31
Austrittsfläche 40 Exit surface 40

Claims

ANSPRÜCHE
Scheinwerfer zur Beleuchtung, welcher aufweist: Illuminator for lighting, comprising:
eine Pumpstrahlungsquelle (1) zur Emission von Pumpstrahlung;  a pump radiation source (1) for emitting pump radiation;
ein zu der Pumpstrahlungsquelle (1) beabstandet angeordnetes Leuchtstoffelement (6) zur zumin¬ dest teilweisen Konversion der Pumpstrahlung in ein Konversionslicht; in to the pump radiation source (1) spaced apart arranged fluorescent element (6) for at least partial ¬ conversion of the pump radiation in a conversion light;
einen Flüssigkristallmodulator (4) mit einer Vielzahl Segmente, deren Transmissionsgrad je¬ weils einstellbar ist, a liquid crystal modulator (4) having a plurality segments whose transmittance depending ¬ weils adjustable,
wobei ein Strahlenbündel (2) mit der Pumpstrahlung auf eine Einstrahlfläche (5) des Leuchtstoffelements (6) fällt, welches auf diese Anregung hin an einer Abstrahlfläche (7) ein Strahlenbündel (8) mit einem Beleuchtungslicht emittiert, das zumindest anteilig das Konversionslicht enthält, wherein a radiation beam (2) with the pumping radiation falls onto an incident surface (5) of the phosphor element (6) which, in response to this excitation, emits at a radiation surface (7) a beam (8) with an illuminating light which at least partially contains the conversion light,
und wobei eines der Strahlenbündel (2, 8) den Flüs¬ sigkristallmodulator (4) zur Strahlbündelformung durchsetzt . and wherein one of the beams (2, 8) the flues ¬ sigkristallmodulator (4) passes through beamforming.
Scheinwerfer nach Anspruch 1, bei welchem der Flüssigkristallmodulator (4) dem Leuchtstoffelement (6) vorgelagert angeordnet ist und das Pumpstrahlungs- Strahlenbündel (2) den Flüssigkristallmodulator (4) durchsetzt und dann auf die Einstrahlfläche (5) des Leuchtstoffelements (6) trifft. Scheinwerfer nach Anspruch 2, der dazu eingerichtet ist, dass das Pumpstrahlungs-Strahlenbündel (2) ortsunveränderlich auf eine Eintrittsfläche (31) des Flüssigkristallmodulators (4) fällt und dass in Ab¬ hängigkeit von einer Einstellung des Transmissions¬ grads der Segmente unterschiedliche Anregungsmuster auf der Einstrahlfläche (5) des Leuchtstoffelements (6) erzeugt werden. Headlamp according to Claim 1, in which the liquid crystal modulator (4) is arranged upstream of the phosphor element (6) and the pump radiation beam (2) passes through the liquid crystal modulator (4) and then impinges on the irradiation surface (5) of the phosphor element (6). Headlamp according to claim 2, which is configured such that the pumping radiation beams (2) falls ortsunveränderlich on an entrance face (31) of the liquid crystal modulator (4) and that different in rate from ¬ dependence of a setting of the transmission ¬ degree of segments excitation pattern on the Einstrahlfläche (5) of the phosphor element (6) are generated.
Scheinwerfer nach Anspruch 2 mit einem dem Flüssigkristallmodulator (4) nachgelagerten und der Einstrahlfläche (5) des Leuchtstoffelements (6) vorge¬ lagerten, reflektiven und einstellbaren Umlenkmittel, wobei der Scheinwerfer so eingerichtet ist, dass das Pumpstrahlungs-Strahlenbündel (2) ortsun¬ veränderlich auf eine Eintrittsfläche (31) des Flüs¬ sigkristallmodulators (4) fällt und dass mit dem Um¬ lenkmittel unterschiedliche Anregungsmuster auf der Einstrahlfläche (5) des Leuchtstoffelements (6) er¬ zeugt werden. Headlamp according to claim 2 with a the liquid crystal modulator (4) downstream and the irradiation surface (5) of the phosphor element (6) pre ¬ stored, reflective and adjustable deflection, wherein the headlight is set up so that the pump radiation beam (2) ortsun ¬ changeable for an entrance surface (31) of the flues ¬ sigkristallmodulators (4) drops and that the order ¬ steering means different excitation pattern on the input surface (5) of the fluorescent element (6) are generated he ¬.
Scheinwerfer nach Anspruch 2, der dazu eingerichtet ist, dass das Pumpstrahlungs-Strahlenbündel (2) über eine Eintrittsfläche (31) des Flüssigkristallmodula¬ tors (4) bewegt wird, wobei im Betrieb eine Einstel¬ lung des Transmissionsgrads der Segmente zumindest zeitweilig mit der Bewegung des Pumpstrahlungs- Strahlenbündels (2) synchronisiert ist. Scheinwerfer nach Anspruch 5, bei welchem das Pumpstrahlungs-Strahlenbündel (2) über einen zwischen unterschiedlichen Spiegelstellungen verkippbaren Mikroscannerspiegel (30) zu der Eintrittsfläche (31) des Flüssigkristallmodulators (4) geführt wird und in Abhängigkeit von den Spiegelstellungen über diese bewegbar ist. Headlamp according to claim 2, which is configured such that the pumping radiation beams (2) through an entrance face (31) of Flüssigkristallmodula ¬ gate (4) is moved, whereby in operation a SET ¬ development of the transmittance of the segments at least temporarily with the movement of the pump radiation beam (2) is synchronized. Headlight according to Claim 5, in which the pump radiation beam (2) is guided to the entrance surface (31) of the liquid crystal modulator (4) via a microscanner mirror (30) which can be tilted between different mirror positions and is movable over the latter in dependence on the mirror positions.
Scheinwerfer nach Anspruch 1, bei welchem der Flüssigkristallmodulator (4) dem Leuchtstoffelement (6) nachgelagert angeordnet ist und das Beleuchtungs¬ licht-Strahlenbündel (8) den Flüssigkristallmodula¬ tor (4) durchsetzt. Headlamp according to claim 1, wherein the liquid crystal modulator (4) is disposed to the fluorescent element (6) and downstream of the illumination ¬ light-beams (8) passes through the Flüssigkristallmodula ¬ gate (4).
Scheinwerfer nach Anspruch 7, der dazu eingerichtet ist, dass das Pumpstrahlungs-Strahlenbündel (2) ortsunveränderlich auf die Einstrahlfläche (5) des Leuchtstoffelements (6) fällt, womit das Beleuch¬ tungslicht-Strahlenbündel (8) entsprechend ortsun¬ veränderlich an der Abstrahlfläche (7) des Leucht¬ stoffelements (6) abgegeben wird, wobei in Abhängig¬ keit von einer Einstellung des Transmissionsgrads der Segmente unterschiedliche Emissionsmuster auf einer Austrittsfläche (40) des Flüssigkristallmodu¬ lators (4) erzeugt werden. Headlamp according to claim 7, which is configured such that the pumping radiation beams (2) falls, making the BL LEVEL ¬ tung light-beams (8) in accordance ortsun ¬ variable (at the emission ortsunveränderlich to the input surface (5) of the fluorescent element (6) 7) of the luminous element ¬ (6) is discharged, wherein depending on ¬ speed of an adjustment of the transmittance of the segments different emission patterns on an exit surface (40) of the Flüssigkristallmodu ¬ lator (4) are generated.
Scheinwerfer nach Anspruch 7, der dazu eingerichtet ist, dass das Pumpstrahlungs-Strahlenbündel über die Einstrahlfläche (5) des Leuchtstoffelements (6) be¬ wegt wird, womit sich das Beleuchtungslicht- Strahlenbündel (8) entsprechend über die Abstrahl¬ fläche (7) des Leuchtstoffelements (6) bewegt, wobei im Betrieb eine Einstellung des Transmissionsgrads der Segmente zumindest zeitweilig mit der Bewegung des Beleuchtungslicht-Strahlenbündels (8) synchroni¬ siert ist. Headlamp according to claim 7, which is configured such that the pumping radiation ray beam on the irradiation surface (5) of the fluorescent element (6) be ¬ is moved, bringing the illumination light Beam bundle (8) according to the Abstrahl ¬ surface (7) of the phosphor element (6) moves, wherein in operation, an adjustment of the transmittance of the segments at least temporarily synchronized with the movement of the illumination light beam (8) Siert synchroni ¬ Siert.
Scheinwerfer nach Anspruch 9, bei welchem das Pump- strahlungs-Strahlenbündel (2) über einen zwischen unterschiedlichen Spiegelstellungen verkippbaren Mikroscannerspiegel (30) zu der Einstrahlfläche (5) des Leuchtstoffelements (6) geführt wird und in Ab¬ hängigkeit von den Spiegelstellungen über diese bewegbar ist. Headlamp according to claim 9, wherein the pump radiation beams (2) via a tiltable between different mirror positions micro-scanner mirror (30) to the input surface (5) of the fluorescent element (6) is guided and can be moved in from ¬ dependence of the mirror positions of these is.
Scheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Optik (9), welche im Falle der Ansprüche 2 bis 6 der Abstrahlfläche (7) des Leuchtstoffelements (6) zugeordnet ist und im Falle der Ansprüche 7 bis 10 einer Austrittsfläche (40) des Flüssigkristallmo¬ dulators (4) zugeordnet ist, wobei die Optik (9) von unterschiedlichen Stellen der jeweilig zugeordneten Fläche (7, 40) ausgehendes Beleuchtungslicht in un¬ terschiedliche Raumrichtungen lenkt. Headlight according to one of the preceding claims with an optical system (9), which is assigned to the case of the claims 2 to 6 of the radiating surface (7) of the fluorescent element (6) and in the case of claims 7 to 10 an exit surface (40) of Flüssigkristallmo ¬ Demodulator (4) is assigned, wherein the optical system (9) of different locations of the respective associated surface (7, 40) outgoing illuminating light in un ¬ ferent spatial directions.
Scheinwerfer nach Anspruch 11, bei welchem die Optik (9) und die jeweilig zugeordnete Fläche (7, 40) ein¬ seitig telezentrisch zueinander angeordnet sind, al¬ so das von den unterschiedlichen Stellen der jewei- lig zugeordneten Fläche (7, 40) ausgehende Beleuchtungslicht jeweils für sich kollimiert sind. Headlamp according to claim 11, wherein the optical system (9) and the respectively associated surface (7, 40) are arranged in a ¬ telecentric each other, so that the jewei- al ¬ from the different locations Lig associated surface (7, 40) outgoing illumination light are each collimated by itself.
Scheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das den Flüssigkristallmodulator (4) durchsetzende Strahlenbündel (2, 8) dem Flüssigkris¬ tallmodulator (4) vorgelagert einen Polarisator (20) durchsetzt . Headlight according to one of the preceding claims, wherein the liquid crystal modulator (4) passing through beams (2, 8) the Flüssigkris ¬ tallmodulator (4) upstream of a polarizer (20) traversed.
Scheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Leuchtstoffelement (6) relativ zu der Pumpstrahlungsquelle (1) orts- und drehfest an¬ geordnet ist. Headlight according to one of the preceding claims, wherein the phosphor element (6) relative to the pump radiation source (1) is arranged in a fixed and rotationally fixed ¬ .
Verwendung eines Scheinwerfers nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Beleuchtung, insbesondere zur Kraftfahrzeug-Beleuchtung, insbesondere in einem Kraftfahrzeug-Frontscheinwerfer, insbesondere in einem Automobil-Frontscheinwerfer. Use of a headlamp according to one of the preceding claims for illumination, in particular for motor vehicle lighting, in particular in a motor vehicle headlight, in particular in an automobile headlight.
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