WO2022069734A1

WO2022069734A1 - Vorrichtung zum ausleuchten eines zielbereichs und verfahren

Info

Publication number: WO2022069734A1
Application number: PCT/EP2021/077167
Authority: WO
Inventors: Ulrich Streppel
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2020-10-02
Filing date: 2021-10-01
Publication date: 2022-04-07
Anticipated expiration: 2023-04-02
Also published as: DE102020125893A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausleuchten eines Zielbereichs, insbesondere in Form eines Objektes, wobei der Zielbereich in auszuleuchtende Kanäle unterteilt ist, und jeder Kanal in Unterbereiche unterteilt ist, wobei jedem Unterbereich eine Position in einer ersten Matrix zugeordnet ist. Die Vorrichtung umfasst eine Lichtquellenanordnung, die eine Vielzahl in einer Lichtmatrix angeordneten Lichtquellen umfasst; wobei jede Lichtquelle einem der Kanäle zugeordnet ist. Eine Abbildungsvorrichtung ist im Strahlengang einer jeden Lichtquelle angeordnet, und weist eine Vielzahl von in einer zweiten Matrix angeordneten Abbildungsoptiken auf. Jede Abbildungsoptik ist ausgebildet, einen Unterbereich des Kanals auszuleuchten und jeder Abbildungsoptik ist eine Position in der zweiten Matrix zugeordnet. Wenigstens eine Abbildungsoptik der zweiten Matrix ist bezüglich ihrer Position in der zweiten Matrix unterschiedlich zu einer Position des Unterbereichs in der ersten Matrix.

Description

VORRICHTUNG ZUM AUSLEUCHTEN EINES ZIELBEREICHS UND VERFAHREN

Diese Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2020 125 893 . 3 vom 02 . Oktober 2020 in Anspruch dessen Offenbarungsgehalt hiermit durch expliziten Rückbezug in diese Anmeldung auf genommen wird .

Die vorliegende Erfindung betrifft eine zum Ausleuchten eines Zielbereichs , insbesondere in Form eines Obj ektes . Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Ausleuchten eines Zielbereichs .

HINTERGRUND

Für verschiedene Anwendungen, unter anderem im Automotivebe- reich sind sogenannte time of flight Messungen von großer Bedeutung . Hierbei werden ein Obj ekt bzw . eine Szene mit einem Licht , beispielsweise aus einem Laser kurz angeleuchtet bzw . illuminiert und die Zeitspanne erfasst , die der Puls benötigt , um wieder zu einem Sensor zu gelangen . Darüber hinaus kann anhand einer Frequenzverschiebung auch eine Relativgeschwindigkeit des Obj ektes zu dem Sensor erfasst werden . Neben Anwendungen im Automotivebereich sind auch Anwendungen mit sogenannten Laserscanner zu nennen, bei der die Form eines Obj ektes erfasst wird . Hierbei kann durch einen Phasenunterschied zwischen verschiedenen Positionen auf dem Obj ekt auf eine Tiefe geschlossen werden . Eine Phaseninformation erlaubt so , eine Tiefeninformation zu erhalten .

Jedoch spielt bei time of flight Anwendungen die Form des Obj ektes eine gewisse Rolle , dadurch eine unspezifische Ausleuchtung der Sensor zum einen nur ungenügend ein Signal erfassen kann . Zudem kann durch zusätzliche Reflexionen das Signal verfälscht und damit die Messung beeinträchtigt werden . Entsprechend geht man dazu über, ein Obj ekt nicht vollständig aus zuleuchten, sondern das Obj ekt als Zielbereich in Teilbereiche zu unterteilen und diese einzeln zu vermessen . Dadurch kann eine aktive Anpassung der Ausleuchtung an einen speziell dafür vorgesehenen Sensor bzw . an die Obj ektgeometrie erreicht werden .

Je nach Anwendung kann dabei durch eine selektive Ausleuchtung eines Obj ektes Moireeffekte vermieden und sogenanntes Speckelrauschen reduziert werden . Zudem lassen sich zusätzliche Maßnahmen zur Energieeinsparung realisieren und somit der Stromverbrauch des Sensors als auch des Beleuchtungsinstrumentes verringern .

Jedoch benutzen bisherige Lösungen oftmals mechanisch bewegliche Elemente , die bei unsachgemäßer Handhabung und auch durch äußere Umwelteinflüsse beschädigt werden können . Dadurch wird die Lebensdauer des gesamten Moduls beeinträchtigt . Zudem können Farbfehler oder Interferenzmuster in den bisher bekannten Lösungen auftreten, die die Qualität des Messergebnisses weiter einschränken . Es besteht daher das Bedürfnis , Lösungen vorzuschlagen, die eine verbesserte Signalqualität erreichen .

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diesem Bedürfnis wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche Rechnung getragen . Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche .

Dabei wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Zielbereich in verschiedene Kanäle zu unterteilen und j eden einzelnen Kanal mittels einer dafür vorgesehenen speziellen unbeweglichen Optik einzelnen auszuleuchten . Hierzu kann eine doppelseitige Strahlungsoptik verwendet werden, die einerseits Licht bündelt oder kollimiert und andererseits eine definierte Lichtverteilung auf einen Teil des Zielbereichs leitet . Hierzu wird vorgeschlagen, die Ausleuchtungsoptik in verschiedene Kanäle zu unterteilen, wobei j edem Kanal ein aus zuleuchtender Bereich im Zielfeld zugeordnet ist .

Zusätzlich wird j edes Zielfeld, d . h . j eder Kanal in Unterbereiche unterteilt , die von einer Lichtquelle und nachgeschalteten Optiken ansteuerbar sind . Nach dem vorgeschlagenen Prinzip ist nun vorgesehen, eine Zuordnung der einzelnen Optiken zu den Unterbereichen eines j eden Kanals abhängig von einer gewünschten Zielverteilung sowie Lichtverteilung der Lichtquelle auszuwählen . Mit anderen Worten, werden zwischen der Lichtquelle und den Unterbereichen eine Anzahl von Optiken angeordnet derart , dass j ede Optik einen Unterbereich des Zielfeldes ausleuchtet . Dabei muss j edoch keine direkte Zuordnung erfolgen, d . h . die Ausleuchtung kann und soll j e nach gewünschter Ausleuchtung des Zielfeldes und Intensitätsverteilung der Lichtquelle über Kreuz erfolgen . Anders ausgedrückt korrespondiert die Position einer Optik innerhalb der verschiedenen Optiken für j eden Kanal nicht notwendigerweise zu der j eweiligen Position des ausgeleuchteten Unterbereichs innerhalb des Kanals .

Es wird somit bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie dem Verfahren vorgeschlagen, einen Kanal , d . h . einen Ausschnitt des Zielbereichs nochmals in mehrere Unterbereiche zu unterteilen . Jeder dieser Unterbereiche , in einer Matrixform angeordnet , wird nun einer Optik zugeordnet . Die Optik bildet Teil der Vorrichtung und dient dazu, Licht von einer Lichtquelle auf diesen Unterbereich des Zielbereichs zu leiten . Dabei ist die Optik j edoch so ausgestaltet , dass auch eine Lichtleitung über Kreuz stattfindet bzw . stattfinden kann . Die Unterbereiche eines Kanals eines Zielbereichs werden somit nicht mit Lichtstrahlen ausgeleuchtet , die im Wesentlichen parallel zwischen

den einzelnen Unterbereichen verlaufen, sondern die Hauptstrahlrichtung des Lichtes für einen Unterbereich überkreuzt sich mit der Hauptstrahlrichtung für Licht in einem zweiten Unterbereich . Daneben kann auch eine Zuordnung die Kanäle zu den Bereichen des Zielfeldes vermischt werden, d . h . auch hier kann eine Ausleuchtung der Kanäle über Kreuz erfolgen .

In einem Aspekt ist eine Vorrichtung zum Ausleuchten eines Zielbereichs vorgesehen, insbesondere in Form eines Obj ektes , wobei der Zielbereich in auszuleuchtende Kanäle unterteilt ist , und j eder Kanal in Unterbereiche unterteilt ist , wobei j edem Unterbereich eine Position in einer ersten Matrix zugeordnet ist . Die Vorrichtung umfasst eine Lichtquellenanordnung, die eine Vielzahl in einer Lichtmatrix angeordnete Lichtquellen aufweist , wobei j ede Lichtquelle einem der Kanäle zugeordnet ist . Eine Abbildungsvorrichtung ist im Strahlengang einer j eden Lichtquelle angeordnet und weist eine Vielzahl von in einer zweiten Matrix angeordneten Abbildungsoptiken auf . Jede Abbildungsoptik ist ausgebildet , einen Unterbereich des Kanals auszuleuchten und j eder Abbildungsoptik ist eine Position in der zweiten Matrix zugeordnet . Erfindungsgemäß ist wenigstens eine Abbildungsoptik der zweiten Matrix bezüglich ihrer Position in der zweiten Matrix unterschiedlich zu einer Position des Unterbereichs in der ersten Matrix .

Auf diese Weise lässt sich eine Lichtintensitätsverteilung einer Lichtquelle an eine gewünschte Verteilung in einem Zielbereich anpassen . Dabei kann durch die Abbildungsoptik auch eine Lichtverteilung verändert werden, so dass beispielsweise eine Aufstreuung der einlaufenden Intensität in eine TopHat-Vertei- lung erfolgen kann . Auch eine Umwandlung einer Gaußschen Verteilung in eine andere Verteilung ist möglich . Mit der vorgeschlagenen Anordnung wird eine flexible adaptierbare Ausleuchtung ohne eine Änderung der Strahlenoptik geschaffen . Die Bautiefe der Optik kann darüber hinaus verkleinert werden, so dass damit insgesamt die Modulgröße reduzierbar ist . Dabei ist es möglich, die Dicke der Optiken in einem Bereich von 100pm bis 400pm herzustellen, wodurch eine Massenfertigung derartiger Optiken auf Basis von Foliensubstraten bei geringen Kosten möglich wird .

In einem Aspekt ist eine Position einer j eden Abbildungsoptik durch einen Zeilen- und Spaltenwert in der zweiten Matrix gegeben . Entsprechend ist eine Position des Unterbereichs durch einen Zeilen- und Spaltenwert in der ersten Matrix gegeben . Die Zuordnung erfolgt nun derart , dass mindestens eine Abbildungsoptik einen Zeilen- und Spaltenwert aufweist , der anders ist als der Zeilen- und Spaltenwert des Unterbereichs , der durch die Abbildungsoptik ausgeleuchtet wird . Andere Abbildungsoptiken können die gleichen Zeilen- und Spaltenwert wie die ihnen zugeordneten Unterbereiche aufweisen . Ein solcher Fall wird als direkte Zuordnung bezeichnet . In einem Aspekt sind wenigstens zwei Abbildungsoptiken dem gleichen Unterbereich zugeordnet . Dies kann dann zweckmäßig sein, wenn der Unterbereich besonders ausgeleuchtet werden muss und hierzu mehrere Lichtführungen notwendig sind .

In einem weiteren Aspekt ist vorgesehen, dass j ede Abbildungsoptik der zweiten Matrix bezüglich seiner Position in der zweiten Matrix unterschiedlich ist zu einer Position des Unterbereichs in der ersten Matrix . Mit anderen Worten gibt es in einer derartigen Vorrichtung keine direkte Zuordnung zwischen den Abbildungsoptiken und den Unterbereichen .

Neben einer mehrfachen Zuordnung einer Abbildungsoptik zu einem Unterbereich kann in einer Ausführung auch vorgesehen sein, wenigstens zwei Lichtquellen einem der Kanäle zuzuordnen . Auch

hier kann eine solche Anwendung notwendig sein, wenn eine besondere Ausleuchtung des Kanals wünschenswert ist . Die Zuordnung der Lichtquelle zu dem Kanal kann ebenfalls direkt sein, d . h . in Analogie zu Abbildungsoptiken und Unterbereichen, ist j ede Lichtquelle hinsichtlich ihrer Position in der Lichtmatrix korrespondierend zu der Position eines Kanals in einer Zielbereichsmatrix . Alternativ kann eine Position des Kanals in dem Zielbereich hinsichtlich einer Position der Lichtquelle in der Lichtmatrix unterschiedlich sein . Somit wird eine nochmalige Flexibilität erreicht und die Abbildungsoptiken können mit einer Vielzahl verschiedener Lichtquellen eingesetzt bzw . auf diese angepasst werden .

Ein anderer Gesichtspunkt betrifft die Ausgestaltung der Abbildungsoptiken . In einem Aspekt weist die Abbildungsvorrichtung eine Kollimationslinse auf , die zwischen der Lichtquelle und den in einer zweiten Matrix angeordneten Abbildungsoptiken angeordnet ist . Die Kollimationslinse dient zur Kollimierung des von der Lichtquelle abgegebenen Strahlenbündels und Ablenkung auf die Abbildungsoptik . Die Kollimationslinse kann als eine TIR Linse ausgebildet sein . In einem Aspekt ist die Kollimationslinse von einer Prismenstruktur zu einer Streulichtunterdrückung umgeben . In einem Aspekt sind Kollimationslinsen benachbarter Lichtquellen von einer derartigen Prismenstruktur getrennt .

In einer Ausführung ist die Kollimationslinse gegenüber der Lichtquelle seitlich dezentriert angeordnet . Ebenso kann die Kollimationslinse hinsichtlich einer Austrittsfläche der Lichtquelle verkippt angeordnet sein . Durch eine Verkippung oder Dezentrierung wird ein Hauptstrahl der Lichtquelle aufgrund der Dezentrierung der Kollimationslinse in Richtung des zugeordneten Kanals abgelenkt . Ein anderer Aspekt betrifft die Abbildungsvorrichtung , die eine pixelierte Diffusorstruktur umfassen kann . Diese bildet in einem Aspekt die Abbildungsoptik . In einem anderen Aspekt ist die Diffusorstruktur zwischen der Lichtquelle und den in einer zweiten Matrix angeordneten Abbildungsoptiken angeordnet , wobei j edes Pixel zu einer einfallswinkelabhängigen Strahlformung ausgebildet ist und vor der korrespondierenden Abbildungsoptik sitzt .

In einigen Ausgestaltungen weist j edes Pixel und/oder j ede Abbildungsoptik ein prismatisches Element auf , wobei eine Lichtaustrittsfläche des Prismas so angeordnet ist , dass eine Ecke der Lichtaustrittsfläche eine Ebene , in der das Prisma eingebaut ist , berührt oder benachbart ist . Bei mehreren Abbildungsoptiken, die als prismatische Elemente ausgebildet und den j eweiligen Unterbereichen zugeordnet sind ( ein prismatisches Element für j eden Unterbereich) berühren die Ecken der prismatischen Elemente die gleiche Ebene . Ebenso kann die gleiche Ebene von den Ecken der pixelierten Diffusorstruktur oder der zweiten Matrix berührt werden oder von dieser benachbart sein .

Ebenso kann ein erstes prismatisches Element als Pixel und ein zweites prismatisches Element als Abbildungsoptik ausgeführt sein, die beidseitig eines Trägers angeordnet sein , in einem anderen Aspekt umfasst die Abbildungsvorrichtung einen Träger, wobei auf der der Lichtquelle zugwandten Seite des Trägers die pixelierte Diffusorstruktur angeordnet ist . In einem weiteren Gesichtspunkt ist Lichtquelle und die Abbildungsvorrichtung über eine niedrigbrechende transparente Schicht miteinander verbunden, insbesondere mit einer Schicht , deren Brechzahlunterschied größer als 0 , 02 bezogen auf das Optikelement ist .

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail erläutert . So zeigen

Figur 1 eine Intensitätsverteilung in einem Zielbereich, sowie die Unterteilung des Zielbereichs in eine Matrix von 3x3 Kanälen;

Figur 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Ausleuchten eines Obj ektes ;

Figur 3 eine Draufsicht auf eine Lichtquellenanordnung zum Ausleuchten eines Obj ektes in einer Vorrichtung nach dem vorgeschlagenen Prinzip;

Figur 4 eine perspektivische schematische Ansicht eines Ausschnitts einer Vorrichtung zum Ausleuchten eines Obj ektes ;

Figur 5 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels zur Erläuterung einiger Aspekte einer Vorrichtung zum Ausleuchten eines Obj ektes ;

Figur 6 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels zur Erläuterung einiger Aspekte einer Vorrichtung zum Ausleuchten eines Obj ektes ;

Figur 7 eine perspektivische schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels zur Erläuterung einiger Aspekte einer Vorrichtung zum Ausleuchten eines Obj ektes ;

Figur 8 eine perspektivische schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels zur Erläuterung einiger Aspekte einer Vorrichtung zum Ausleuchten eines Obj ektes ;

Figur 9 eine perspektivische Ansicht eines prismatischen Elementes in einer Ebene zur Erläuterung einiger Aspekte des vorgeschlagenen Prinzips ;

Figur 10 ein Beispiel einer Abbildungsoptik mit prismatischen Elementen, wie sie in einer vorgeschlagenen Vorrichtung einsetzbar ist sowie eine beispielhafte Ausleuchtung in einem Kanal ;

Figur 11a ) bis d) verschiedene Querschnittsdarstellungen einer Vorrichtung nach dem vorgeschlagenen Prinzip;

Figur 12a ) bis d) verschiedene Querschnittsdarstellungen einer Vorrichtung nach dem vorgeschlagenen Prinzip;

Figur 13 eine beispielhafte Ausführung einer Kollimatorlinsenanordnung mit mehreren prismatischen Strukturen zu deren Trennung;

Figur 14 eine beispielhafte Ausführung des vorgeschlagenen Verfahrens .

DEATILLIERTE BESCHREIBUNG

Die folgenden Ausführungsbeispiele betreffen verschiedene Aspekte und deren Kombinationen nach dem vorgeschlagenen Prinzip . Dabei sind die Ausführungsbeispiele nicht grundsätzlich maßstabsgetreu dargestellt . Ebenso können verschiedene Elemente vergrößert oder verkleinert dargestellt werden, um einzelne Aspekte zu betonen . Es versteht sich von selbst , dass die einzelnen Gesichtspunkte der in den obigen Figuren dargestellten Ausführungen ohne weiteres miteinander kombiniert werden können, ohne dass dies dem erfindungsgemäßen Prinzip widerspricht . Einige Aspekte zeigen eine regelmäßige Struktur oder Form . Hierbei ist anzumerken, dass in der Praxis leichte Unterschiede und Abweichungen von der idealen Form auftreten, ohne dass dies dem erfinderischen Gedanken j edoch widerspricht . Zudem sind die einzelnen Figuren und Aspekte nicht notwendigerweise in rieh- tiger Größe dargestellt , ebenso wenig müssen die Größenverhältnisse zwischen einzelnen Elementen im Wesentlichen korrekt sein . Einige Aspekte sind hervorgehoben, in dem diese vergrößert dargestellt sind . Jedoch sind Begriffe wie „über" , „oberhalb" „unter" , "unterhalb" „größer" , „kleiner" und dergleichen mit Blick auf die Elemente in den Figuren korrekt dargestellt . Insofern ist es möglich, basierend auf den Figuren derartige Beziehungen zwischen den Elementen zu entnehmen .

Figur 1 zeigt eine Intensitätsverteilung in einem Zielbereich sowie die Unterteilung des Bereichs in verschiedene Kanäle in einer 3 * 3 Matrix . Diese sogenannte Zielverteilung 10 dient zur Ausleuchtung eines Obj ektes . Die Zielverteilung zeigt in dem Beispiel eine Überhöhung zu den Ecken hin . Es wird zu den Ecken hin heller ausgeleuchtet , weil die üblichen Abbildungsobj ektive der Empfängersensoren zum Rand des Gesichtsfeldes hin weniger Lichtdurchsatz haben . Dies soll die bewusst inhomogene Beleuchtung kompensieren mit dem Ziel , dass das vom Sensor empfangene Licht weitgehend homogen ist . Eine derartige Zielverteilung 10 kann somit abhängig von dem Obj ekt gewählt werden, doch auch abhängig von der j eweiligen Anwendung sein . Im vorliegenden Beispiel ist eine Zielverteilung gewählt , die in ihren Außenbereichen im Wesentlichen quadratisch ist und im Randbereich zunächst ansteigt und dann stark abfällt . In einem Zentralbereich besitzt sie eine eher oval-förmig gestaltete Zielverteilung, die zum Zentrum hin ebenfalls etwas abnimmt . In einer Schnittdarstellung ( die hier nicht dargestellt ist ) entlang der Achse X würde der Intensitätsverlauf der Zielverteilung somit zwei Maxima aufweisen, die von einem relativ tiefen Tal ( entspricht dem ovalen Verlauf ) voneinander getrennt sind . Nach außen zu den Rändern hin fallen die beiden Maxima j edoch stark ab . In der rechten Darstellung der Figur 1 ist nun die Unterteilung der Zielverteilung in verschiedene Kanäle 100 dargestellt. Dabei ist die Anzahl der Kanäle sowie die Form der Matrix frei wählbar. Hier ist eine 3 x 3 Matrix 100 gezeigt, wobei jede Matrixposition jeweils einen Kanal der Zielverteilung umfasst. Zur vereinfachten Nomenklatur wird nun jeder Kanal durch eine X und eine Y Koordinate gekennzeichnet. Beispielsweise ist der linke obere Kanal durch die Koordinaten (1;1) gekennzeichnet, der Kanal im rechten unteren Bereich durch die Koordinaten (3; 3) . Somit sind die einzelnen Kanäle versehen mit den Bezugszeichen 10 und durch deren Koordinatendarstellung eindeutig identifizierbar .

Neben der hier dargestellten 3 x 3 Matrix sind auch andere Formen und Matrizen möglich. Dabei kann eine Unterteilung des Zielfeldes in verschiedene Kanäle sowohl regelmäßig, wie in Figur 1 dargestellt, als auch unregelmäßig und sogar zufällig erfolgen. Der Einfachheit halber wird nun im Folgenden und wenn erforderlich ein Kanal beispielsweise der Kanal 10(l;l) für die weitere Erläuterung der Erfindung verwendet.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Ausleuchten eines Objektes nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Das Objekt ist dabei durch das Zielfeld 10 gekennzeichnet, und umfasst in seiner Querschnittsdarstellung insgesamt fünf Kanäle 10a, 10b bis lOe, welche untereinander angeordnet sind. Für ein zweidimensionales Zielfeld können weitere Kanäle vorgesehen werden, die in die Zeichenebene hinein bzw. aus der Zeichenebene hinaus reichen. Das Objekt auf dem Zielfeld soll nun anhand einer vorgegebenen Verteilung ausgeleuchtet werden. Hierzu umfasst die Vorrichtung eine Lichtquellenanordnung 20, die ihrerseits eine Vielzahl einzelner Lichtquellen 201a bis 201g aufweist. Jeder Lichtquelle ist ein Teil einer Abbildungsvorrichtung 30 zugeordnet. Die Abbildungsvorrichtung 30 umfasst ein erstes Abbildungselement 31a bis 31e sowie eine nachgeordnete Abbildungsoptik 32a bis 32e . Dabei ist j eder Bereich der Abbildungsvorrichtung , d . h . ein Abbildungselement 31 und eine Optik 32 , die einer Lichtquelle zugeordnet sind, so ausgestaltet , dass sie das Licht der Lichtquelle einerseits kollimieren und anschließend mittels der zugeordneten Abbildungsoptik auf einen der dargestellten Kanäle 10a bis lOe umlenken .

Dabei erfolgt , wie dargestellt , j edoch keine direkte Zuordnung der Abbildungsoptiken auf den j eweiligen Kanal , sondern die Abbildungsoptiken lenken das von der Lichtquelle abgegebene Licht auf einen anderen Kanal um . Beispielsweise dienen die Abbildungsoptik 31a und 32a dazu, dass Licht der Lichtquelle 2001a auf den Kanal 10b umzulenken . Demgegenüber wird das Licht der Lichtquelle 201b durch die Abbildungsoptik 31b und 32b auf den Kanal 10a umgelenkt .

In dem vorliegenden Beispiel ist die Abbildungsvorrichtung mit mehreren Elementen 31a und 32a in j eweils einer Matrixanordnung ausgeführt . Diese Matrixanordnung entspricht der Matrixanordnung der Kanäle 10 sowie der Lichtmatrix der Lichtquellenanordnung 20 . Unter Berücksichtigung der in Figur 1 gezeigten Koordinatenschreibweise für Elemente einer Matrix kann somit j ede Lichtquelle direkt einer Optik der Abbildungsanordnung 30 zugeordnet werden . Die Zuordnung erfolgt derart , dass eine Position der Lichtquelle innerhalb der Lichtquellenanordnung , angegeben durch die Koordinatenschreibweise (X; Y ) der gleichen Position (X; Y ) einer Optik in der Abbildungsvorrichtung entspricht . Eine direkte Übereinstimmung einer derartigen Zuordnung, d . h . bei denen die Spalten- und Zeilenposition j eweils identisch sind, wird als direkte Zuordnung bezeichnet . Demgegenüber spricht man von einer nicht direkten Zuordnung, wenn entweder die Zeilenposition bzw . die Spaltenposition zwischen den einzelnen zugeordneten Elementen unterschiedlich ist . Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 wird das Licht der Abbildungsoptik 32a auf den Kanal 10b umgelenkt . Der Kanal 10b ist in der zweiten Zeile der Kanalmatrix 10 angeordnet , sodass sich die Zeilenkoordinate des Kanals 10b von der Zeilenkoordinate der Abbildungsoptik 32a in der Abbildungsvorrichtung 30 unterscheidet . Ebenso unterscheiden sich die Zeilenkoordinaten der Kanäle 10a, 10c , lOd und lOe von den Zeilenkoordinaten der Abbildungsoptiken, die die j eweiligen Kanäle ausleuchten . Diese Ausführungsform bewirkt somit eine Ausleuchtung des Zielbereichs , die über Kreuz erfolgt . Eine derartige Überkreuzausleuchtung ist immer dann zweckmäßig, wenn sich die Lichtintensität der einzelnen Lichtquellen in der Lichtmatrix von der gewünschten Verteilung der Intensität im Zielfeld unterscheidet . Durch die gekreuzte Ausleuchtung kann somit dennoch eine gewünschte Intensitätsverteilung im Zielfeld auch bei vorgegebenen Lichtquellen und einer vorgegebenen Lichtmatrix 10 realisiert werden .

Figur 3 zeigt eine Ausgestaltung einer Lichtquellenanordnung in einer Matrixdarstellung mit insgesamt 9 verschiedenen Lichtquellen . Wie bereits oben erläutert , ist j eder Lichtquelle eine Koordinatendarstellung zugewiesen, welche die Lichtquelle innerhalb der Lichtmatrix eindeutig identifizierbar macht . Diese besteht aus der Zeilen- und Spaltenposition der j eweiligen Lichtquelle innerhalb der Lichtquellenanordnung . Jede Lichtquelle ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Lambert ' scher Strahler ausgebildet und von einer benachbarten Lichtquelle innerhalb der Matrix beabstandet .

Der Abstand ist dabei so gewählt , dass die vor der Lichtquelle , d . h . in diesem Ausführungsbeispiel aus der Zeichenebene heraus angeordnete Abbildungsvorrichtung , das von der j eweiligen Lichtquelle abgegebene Licht auf nimmt , kollimiert und in den j eweiligen Kanal des Zielfeldes umlenkt . Hierbei ist vorgesehen, dass der Abstand zwischen zwei benachbarten Lichtquellen beispielsweise zwischen der Lichtquelle 1 und der Lichtquelle 2 mindestens dem doppelten eines Durchmessers einer j eden Lichtquelle entspricht . Dadurch kann beispielsweise eine vorgelagerte Optik einen Durchmesser aufweisen, der etwas kleiner als der dreifache Durchmesser einer j eden der Optik zugeordneten Lichtquelle ist .

Figur 4 zeigt nun eine perspektivische schematische Ansicht eines Ausschnitts einer Vorrichtung zum Ausleuchten eines Obj ektes . In dieser Darstellung ist eine Lichtquelle 201a der Lichtquellenanordnung dargestellt . Diese Lichtquelle ist als flächige Lichtquelle ausgeführt und so angeordnet , dass das Licht hauptsächlich in Richtung des Abbildungselements 31a abgestrahlt und von diesem aufgesammelt wird .

Das Abbildungselement 31a mit den Koordinaten ( 2 ; 3 ) ist Teil einer Abbildungselementematrix und wie auch die weiteren Abbildungselemente als Kollimatorlinse ausgeführt . Eine Kollimatorlinse dient zur Erzeugung von Licht mit einem annähernd parallelen Strahlengang aus einer divergierenden Lichtquelle . Die divergierende Lichtquelle ist durch die Lichtquelle 201 gebildet . Die Kollimatorlinse erlaubt es außerdem, dem Licht eine bestimmte Richtung zu geben . Die Kollimatorlinse 31a gemeinsam mit den weiteren in einer Matrix angeordneten Kollimatorlinsen sind als Abbildungselemente somit zwischen der Lichtquelle und der Abbildungsoptik 32a angeordnet . Die Abbildungsoptik 32a ist als Teil einer ( zweiten) Matrix von Abbildungsoptiken ausgebildet . Jede Abbildungsoptik 32a sitzt im Strahlengang der Kollimatorlinse 31a . Die Abbildungsoptik 32a dient nun dazu, dass von der Lichtquelle 201a abgestrahlte und der Kollimatorlinse 31a parallelisierte Licht in einzelne Unterbereiche aufzutrennen und diese Unterbereiche auf korrespondierende Unterbereiche in dem j eweiligen Kanal zu leiten . Hierzu wird der Kanal in seinem Zielbereich in mehrere Unterbereiche unterteilt , wobei die Unterbereiche wiederum innerhalb einer Matrix angeordnet sind . Die Matrix der Unterbereiche des j eweiligen Kanals kann so gewählt sein, dass die Zeilen- bzw . Spaltenanzahl einer Zeilen- und Spaltenanzahl der Abbildungsoptik 32a entspricht . Im Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist somit eine Abbildungsvorrichtung 30 vorgesehen, die eine Matrix 31 aus Abbildungselementen 31a und eine nachgeordnete Matrix 32 aus Abbildungsoptiken 32a umfasst . Jede Abbildungsoptik ist wiederum in eine Matrix aus Unterbereichen unterteilt . Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Unterbereiche dieser Matrix einfallendes Licht auf korrespondierende Unterbereiche im Kanal des Zielbereichs umlenkt . Dabei kann auch hier eine direkte oder indirekte Zuordnung erfolgen .

Figur 7 zeigt ein derartiges Beispiel für eine einzelne Lichtquelle 201a, ein Abbildungselement 31a sowie eine Abbildungsoptik 32a . Das Abbildungselement 31a umfasst eine Kollimatorlinse und ist zwischen der Lichtquelle 201a und der Abbildungsoptik 32a angeordnet . Die Abbildungsoptik 32a ist ihrerseits in eine 5 x 5 Matrix unterteilt , wobei j eder Unterbereich durch eine Koordinatendarstellung eindeutig identifizierbar ist . Beispielsweise ist der Unterbereich in der linken oberen Ecke durch die Koordinate ( 1 ; 1 ) identifizierbar, der Unterbereich in der rechten unteren Ecke durch die Koordinatendarstellung ( 5 ; 1 ) . Ebenso ist der Kanal im Zielbereich in eine entsprechende 5 x 5 Matrix unterteilt , wobei j eder einzelne Unterbereich des Zielbereichs ebenfalls durch die Koordinatendarstellung eindeutig identifizierbar ist . Beispielhaft sind auch hier vier Unterbereiche 100 in ihrer Koordinatendarstellung beispielhaft gekennzeichnet . Nach dem vorgeschlagenen Prinzip ist nun die Abbildungsoptik 32a derart ausgeführt, dass sie Licht, welches durch einen ihrer Unterbereiche fällt auf einen Unterbereich im Zielfeld umlenkt. Zudem ist die Abbildungsoptik 32a so ausgeführt, dass sie zumindest in einigen Unterbereichen eine indirekte Zuordnung vornimmt. Wie der Figur 7 dargestellt, lenkt die Optik im Unterbereich 32 (1;1) ein einfallendes Licht auf den Ziel-Unterbereich 100 (1;1) . Hingegen lenkt der Unterbereich 32 (2; 1) das Licht auf den Zielbereich 100 (5;2) und somit zumindest teilweise überkreuzte zu anderen Bereichen. Ein weiteres Beispiel für eine derartige überkreuzte Ablenkung ist im Unterbereich 32 (4; 1) dargestellt, welches das Licht auf dem Unterbereich 100(1; 5) Zielfeld ablenkt.

Mit anderen Worten wird so das von der Kollimatorlinse gesammelte und parallelisierte Licht durch die einzelnen Abbildungsoptiken 32 (1;1) bis 32 (5;5) auf Unterbereiche eines zugeordneten Kanals gelenkt, wobei das von der Abbildungsoptik umgelenkte Licht auf einen Unterbereich des Kanals fällt, der hinsichtlich seiner Position unterschiedlich zu der Position der Abbildungsoptik in der zweiten Matrix ist.

Figur 6 zeigt hierzu einen Querschnitt durch mehrere Abbildungselemente in Form von Kollimatorlinsen, die durch eine prismatische Struktur miteinander verbunden sind. Jede Kollimatorlinse 31a bildet Licht von einer Lichtquelle 201a auf eine Ebene 312 ab. Ebene 312 kann einerseits die Abbildungsoptik enthalten, andererseits auch eine weitere strukturierte Oberfläche aufweisen, um wie weiter unten erläutert, eine Unterdrückung von nicht gewünschtem Streulicht zu unterstützen.

Die einzelnen Kollimatorlinsen sind zudem von einer Prismenstruktur 311a umgeben, welche die einzelnen Kollimatorlinsen ebenso miteinander verbinden . Figur 13 zeigt in diesem Zusammenhang eine perspektivische Ansicht einer Ausgestaltung einer solchen Struktur mit mehreren Kollimatorlinsen in einer Matri- xanordnung, welche durch Prismenelemente voneinander beab- standet und getrennt sind . Wieder verwiesen auf Figur 6 umfasst j ede Kollimatorlinse eine zentrale Achse , die in der Figur dargestellt gestrichelt eingezeichnet ist . Dabei kann die Lichtquellenanordnung symmetrisch zu dieser zentralen Achse der Kollimatorlinse angeordnet sein, wie es für die obere Kollimatorlinse der Fall ist . Alternativ ist es j edoch auch möglich, eine Lichtquelle dezentral von der zentralen Achse der Kollimatorlinse 31a vorzusehen . Eine derartige Ausführungsform ist für die untere Kollimatorlinse in der Figur 6 dargestellt .

In einem Fall einer dezentralen Anordnung bewirkt die Kollimatorlinse eine Verkippung des von der Lichtquelle 201a abgegebenen Hauptstrahls in eine definierte Richtung . Dadurch kann die in Figur 2 dargestellte Überkreuzausleuchtung der einzelnen Kanäle erreicht werden . Die Dezentrierung erfolgt zweckmäßigerweise bis zu einem maximalen Abstand, der in etwa einem 0 , 75- fachen der Breite der Emissionsfläche der Lichtquelle 201 entspricht .

Die von der Lichtquelle 201a abgegebene Strahlung als Lambert- strahler kann einerseits auf die Fläche der Kollimatorlinse 31a , aber andererseits auch auf die daneben angeordnete Prismenstruktur 311 fallen . In letzterem Fall erfolgt eine Reflexion des Lichtes an der Prismenstruktur , sodass Streupflicht möglichst gut unterdrückt wird . Eine weitere Verbesserung und Unterdrückung des Streulichts ist zudem durch eine totale Reflexion an der Ebene 312 erreichbar, welche mittels eines Brechungsindexsprungs gegenüber dem umgebende Medium Strahlen ab einem bestimmten Einfallswinkel total-ref lektiert . Die zwischen den einzelnen Linsen angebrachten prismatische Strukturen dienen so zur Ausblendung von Streulicht aufgrund einer Überkopplung und einer Verringerung von Übersprechen in benachbarte Kanäle .

Eine weitere Ausgestaltung mit einer unterschiedlichen Abbildungsoptik zeigen die Figuren 5 und 8 . In dieser Ausgestaltung wird die Abbildungsvorrichtung zwischen dem Zielfeld und der Lichtquelle durch eine Diffusor- bzw . Ablenkungsstruktur rea- lisiert . Figur 5 zeigt eine Ausgestaltung einer derartigen Diffusorstruktur , die Teil der Abbildungsvorrichtung ist . Dabei ist eine Lichtquelle 201 in einem Halbleiterkörper 202 angeordnet . Der Lichtquelle im Strahlengang folgend ist eine Diffusorstruktur als Abbildungselement 31a angeordnet . Der Dif- fusorstruktur im Strahlengang nachgeordnet ist die Abbildungsoptik 32a, die gemeinsame mit der Struktur 31a die Abbildungsvorrichtung bildet .

Figur 8 zeigt in schematischer Darstellung die Ausgestaltung einer derartigen Ausführung , bei der eine Lichtumlenkung auf einen gewünschten Unterbereich im Kanal des Zielfeldes mittels einer Diffusor- und Ablenkstruktur erreicht wird . Die Lichtquelle 201a erzeugt ein Lichtbündel und strahlt dieses auf eine Diffusorstruktur 31a . Diffusorstruktur 31a ist ähnlich wie die Abbildungsoptik in Unterbereiche unterteilt , wobei hier auch von einer Pixelierung der Strahlablenkungs- bzw . Diffusorstruktur gesprochen wird . Jedes Pixel , dessen Position in Koordinatenschreibweise darstellbar ist , bündelt und lenkt das Licht in Richtung auf einen Unterbereich des Kanals im Zielfeld . Die Kollimationsgüte eines j eden Pixels der Diffusorstruktur ist durch die Größe des Unterbereichs gegeben . Dabei ist die Winkelcharakteristik der Lichtquelle 201a von Bedeutung . Ein Unterbereich der Diffusorstruktur lässt somit lediglich einen bestimmten Winkelbereich der einfallenden Strahlung durch und bündelt diesen auf einen korrespondierenden zugeordneten Unterbereich im Kanal des Zielfelds .

Im vorliegenden Beispiel der Figur 8 sind die Unterbereiche der Diffusorstruktur 31a so ausgeführt , dass sie eine Überkreuzausleuchtung der Unterbereiche des Kanals im Zielfeld bewirken . Ähnlich wie in der Ausführung der Figur 7 bündelt und lenkt der Unterbereich 31a ( 2 ; 1 ) das einfallende Licht auf den Unterbereich 100 ( 5 ; 2 ) im Kanal des Zielfelds . Eine weitere Bündelung bzw . auch Verbesserung der Umlenkung kann durch die nachgeschaltete Abbildungsoptik 32a erreicht werden . Je nach Ausgestaltung ist es somit möglich, lediglich eine Diffusorstruktur , aber auch zwei oder mehrere Diffusor und Ablenkungsstrukturen als Abbildungselemente und Abbildungsoptiken vorzusehen .

Dabei kann die Ablenkungs- und Diffusorstruktur in der Figur 8 als auch die Abbildungsoptik in den verschiedenen Ausgestaltungen auf verschiedene Arten und Weisen ausgebildet werden .

Figur 9 zeigt eine Ausgestaltung einer derartigen Diffusorstruktur bzw . Abbildungsoptik mittels sogenannter prismatischer Elemente . Ein prismatisches Element ist dabei durch eine transparente prismenförmige Struktur gebildet , deren Fläche verkippbar und rotierbar um eine Hochachse ausgeführt ist . Das prismatische Element wird mit einer Grundfläche im Raum, in dem Unterbereich so orientiert , dass eine Ecke die Grundfläche berührt , in die das prismatische Element eingebaut ist . In der Darstellung der Figur 9 ist die Grundfläche 325 eine planare Ebene , auf die die einzelnen Prismenelemente 320 mit ihrer j eweiligen Grundfläche aufgesetzt sind . Die Ecke 321 ist dabei die Seite des prismatischen Elements , die der Grundfläche 325 am nächsten ist bzw . die die Grundfläche berührt . Die Oberfläche des Prismas , d . h . die Fläche 324 des Prismas , die der Ebene 325 abgewandt ist , kann konvex gekrümmt , sphärisch oder in Freiform ausgebildet sein . Dadurch wird die gewünschte Ablenkung und Strahlformung für j edes prismatische Element als Abbildungsoptik bewirkt . In einer besonderen Implementierung ist die Fläche 324 als Freiform implementiert , wobei eine Höhe über der Flächenmitte vorgegeben ist . Die Berandungen dieser Fläche bleiben in einem ideal Model ohne Krümmung . Bei realer Umsetzung entstehen aufgrund der j eweiligen Herstellungsmethode eventuell Verrundungsradien . Kleine Verrundungsradien der Kanten und Spitzen des Prismas sind zulässig, soweit der Verrun- dungsradius kleiner als 1 /5 der Breite der Grundfläche ist .

Jedes prismatische Element bildet somit eine Abbildungsoptik und ist in dem korrespondierenden Unterbereich der Matrix aus Abbildungsoptiken 32a angeordnet . Eine Ausgestaltung einer derartigen 5 x 5 Matrix aus Abbildungsoptiken, wobei j eder Unterbereich, d . h . j edes Matrixelement durch ein prismatisches Element 320 realisiert ist , zeigt die Darstellung in Figur 10 .

Wie zu erkennen liegen alle Grundflächen der einzelnen prismatischen Elemente in einer Ebene und bilden somit die Grundfläche 325 , in der die prismatischen Elemente eingebaut sind . Gerade für die untere Matrixreihe ist deutlich zu erkennen, dass j eweils eine Ecke der prismatischen Elemente die Grundfläche 325 berührt . Gleiches gilt auch für die prismatischen Elemente der j eweils anderen Unterbereiche in der Matrix der Abbildungsoptik . Im unteren Bereich der Figur 10 ist nun die gezielte Ausleuchtung mittels des oben dargestellten Prismenarrays für den linken oberen Kanal gezeigt .

Jedes prismatische Element kann durch einen Neigungswinkel , eine Rotation sowie Linsen durch Biegung charakterisiert werden . Diese Charakterisierung bestimmt dann auch die Ablenkung des Lichts und damit den Zielbereich im Kanal des Zielfeldes .

Neben einer Ausgestaltung der Abbildungsoptik bzw . der Diffusorstruktur durch ein Prismenarray kann auch j eder Unterbereich mit einer Diffusor- bzw . Ablenkungsstruktur ausgebildet sein . Diese bewirkt eine Ablenkung, Rotation oder Verkippung der einlaufenden Intensität und eine Umverteilung der einlaufenden Intensität mit einer vordefinierten Verteilung . Dabei kann die Verteilung beispielsweise eine sogenannte TopHat-Ver- teilung sein, aber auch eine Gaußverteilung oder j ede andere mögliche Ausgestaltung . Als Abbildungsoptik können neben einer segmentierten, pixelierten Ablenkungs- und Diffusorstruktur auch ein zusätzliches Mikrolinsen Array eingesetzt werden .

Durch die Ausgestaltung der Abbildungsvorrichtung mit einem ersten Abbildungselement sowie einem zweiten Abbildungselement kann eine gleichmäßige Verteilung der Ablenkfunktionalität erreicht werden . Dabei kann das Abbildungselement auf einer Vorderseite und die Abbildungsoptik auf einer Rückseite eines Trägers ausgeführt werden . Die Figuren 11a bis l ld zeigen verschiedene Ausgestaltungsform für Diffusorstrukturen und Prismenarrays nach dem vorgeschlagenen Prinzip .

Dabei ist die Abbildungsvorrichtung durch eine Trägerstruktur 300 gebildet , auf dessen Vorderseite bzw . Rückseite die Abbildungselemente eingesetzt werden . Figur 11a zeigt eine derartige Ausgestaltung mit einem Träger 202 , auf den in definierten Abständen mehrere Lichtquellen 201a angeordnet sind . Die Abstände der Lichtquellen 201a sind so gewählt , dass das von ihnen abgegebene Licht in einem Abbildungselement 31a gesammelt wird . Von diesem wird das Licht durch eine transparente Trägerstruktur 300 in Richtung auf den j eweiligen Kanal des Zielfeldes bzw . den j eweiligen Unterbereich des Zielfeldes abgegeben . Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Figur 11 ist j eder Lichtquelle 201 ein Kanal zugeordnet . Dieser Kanal ist wiederum in Unterbereiche unterteilt , die zu Unterbereichen der Abbildungselemente 31a korrespondieren . Dabei ist wie vorstehend erläutert , zwischen den Unterbereichen der Abbildungselemente 31a und den Unterbereichen eines Kanals eine direkte , eine Überkreuz zuordnung oder eine Kombination aus beiden realisiert .

Der transparente Träger 300 ermöglicht einerseits eine Befestigung der Abbildungselemente in einem vordefinierten Abstand zu den Lichtquellen und verbessert andererseits die Lichtauskopplung in das umgebende Medium. Zu diesem Zweck kann die Trägerstruktur 300 ein hochbrechendes Material aufweisen . Zwischen der Lichtquelle 201a und den Abbildungselementen 31a ist in den Ausführungsbeispielen eine niedrigbrechende Schicht , beispielsweise eine Kleberschicht angeordnet . Diese Kleberschicht weist gegenüber den Abbildungselementen 31a einen niedrigen Brechungsindex auf .

In den Figuren 11a bis l ld sind verschiedene Ausgestaltungsform für Abbildungselemente 31a und Optikelemente 32a dargestellt . Dabei zeigen die Figuren 11a und 11c j eweils Diffusorstrukturen, während in den Figuren 11b und lld Prismen bzw . prismatische Elemente angeordnet sind . Für die Abbildungselemente bzw . der Abbildungsoptiken ist eine Unterteilung in einer 4 * 4 Matrix vorgesehen . In Figuren 11b und l ld wird der Kanal des Zielbereichs in eine 6 * 6 Matrix unterteilt , wobei j edem Matrixelement des Zielfeldes in dem Kanal ein prismatisches Element 31a bzw . 32a zugeordnet ist .

In den Figuren 11c und lld ist auf der Rückseite der transparenten Trägerstruktur 300 eine Abbildungsoptik 32a als Diffusor- bzw . prismatische Struktur aufgebracht . Die Strahlablenkungsoptik auf der Rückseite ist in Luft realisiert . Hingegen ist das Abbildungselement 31a in den Figuren 11c und lld in einer niedrig brechenden Kleberschicht eingebettet .

Die Abbildungsoptik bzw . das Abbildungselement kann als Spritzgussteil als Polymer in einem Moldprozess auf dem Optiksubstrat 300 mit Dicken im Bereich von 500 pm ausgeführt werden . Ebenso ist es denkbar, Abbildungsoptiken und Abbildungselemente zu prägen oder in UV abgefassten Folien mit einer Dicke von 200 pm bis 400 pm vorzusehen .

Figuren 12a bis 12d zeigen weitere Ausgestaltungsformen einer Vorrichtung zum Ausleuchten eines Zielfeldes . Hierbei sind j eweils als Abbildungselement bzw . als Abbildungsoptik unterschiedliche Strukturen auf dem Träger 300 aufgebracht . Figuren 12a und 12b zeigen, beispielsweise prismatische Elemente als diffuse und Ablenkungsstruktur auf der Vorderseite der Trägerstruktur 301 diffus war Struktur, auf dessen Rückseite . Figuren 12c und 12d besitzen als Abbildungsoptiken 32a j eweils Prismenstrukturen und als vorderseitigen angeordnete Abbildungselemente beispielsweise eine Diffusorstruktur . Zudem kann, wie in den Figuren 12b und 12d dargestellt , auch die Rückseite der Trägerstruktur 300 , d . h . die dem Zielfeld und dem Kanal zugewandte Seite mit einer zusätzlichen Materialschicht bedeckt sein, sodass die Abbildungsoptiken darin eingebettet sind .

Figur 14 zeigt schließlich eine Ausgestaltung eines Verfahrens zum Ausleuchten eines Zielbereichs , insbesondere in Form eines Obj ektes . Dabei ist der Zielbereich in verschiedene aus zuleuchtende Kanäle unterteilt . Jeder Kanal ist weiterhin in Unterbereiche aufgeteilt , wobei j edem Unterbereich eine Position in einer ersten Matrix zugeordnet ist . Mit anderen Worten ist somit j eder Kanal in verschiedene Unterbereiche in Matrixform aufgeteilt .

Das Verfahren umfasst nun Schritt S1 ein Erzeugen eines Lichtbündels und Lenken dieses Lichtbündels auf einen Zwischenbereich . Der Zwischenbereich weist eine Vielzahl von Teilbereichen auf , die in einer Matrix angeordnet sind . In einem Ausführungsbeispiel ist dieser Zwischenbereich durch eine Abbildungsvorrichtung realisiert , die mehrere in einer zweiten Matrix angeordnete Abbildungsoptiken aufweisen kann .

In Schritt S2 wird das so auf den Zwischenbereich gelenkte Lichtbündel von diesem in die Vielzahl von Teilbereiche aufgeteilt . Für j eden dieser Teilbereiche wird nun das durch den Teilbereich fallende Lichtbündel in Schritt S3 auf einen Unterbereich des Kanals gelenkt . Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, dass eine Position des Teilbereichs in der zweiten Matrix , durch den das Licht fällt , bezüglich einer Position des Unterbereichs des Kanals der ersten Matrix unterschiedlich ist . Mit anderen Worten wird somit das Licht in dem Teilbereich der zweiten Matrix umgelenkt , dass es auf einen Unterbereich des Kanals fällt , dessen Position unterschiedlich von der Position des Teilbereichs ist .

BEZUGSZEICHENLISTE

10 Zielfeld

10a , 10b, ..., lOe Kanal

20 Lichtquellenanordnung

100 Unterbereich eines Kanals

201 , 201a ..., 201e Lichtquelle

30 Abbildungsvorrichtung

31a , ..., 31e Abbildungselement , Kollimatorlinse

31 , 32 Matrix

32a , ..., 32e Abbildungsoptik

300 optische Trägerstruktur

311a prismatische Struktur

312 Ebene

320 prismatisches Element

321 Ecke

325 Grundfläche

Claims

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PATENTANS PRÜCHE Vorrichtung zum Ausleuchten eines Zielbereichs , insbesondere in Form eines Obj ektes , wobei der Zielbereich in auszuleuchtende Kanäle unterteilt ist , und j eder Kanal in Unterbereiche unterteilt ist , wobei j edem Unterbereich eine Position in einer ersten Matrix zugeordnet ist , die Vorrichtung umfassend :

- eine Lichtquellenanordnung, die eine Vielzahl in einer Lichtmatrix angeordneten Lichtquellen umfasst ; wobei j ede Lichtquelle einem der Kanäle zugeordnet ist ;

- eine Abbildungsvorrichtung angeordnet im Strahlengang einer j eden Lichtquelle , die Abbildungsvorrichtung aufweisend eine Vielzahl von in einer zweiten Matrix angeordneten Abbildungsoptiken, wobei j ede Abbildungsoptik ausgebildet ist , einen Unterbereich des Kanals auszuleuchten und j eder Abbildungsoptik eine Position in der zweiten Matrix zugeordnet ist ; wobei wenigstens eine Abbildungsoptik der zweiten Matrix bezüglich ihrer Position in der zweiten Matrix unterschiedlich ist zu einer Position des Unterbereichs in der ersten Matrix . Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei j ede Abbildungsoptik der zweiten Matrix bezüglich seiner Position in der zweiten Matrix unterschiedlich ist zu einer Position des Unterbereichs in der ersten Matrix . Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , wobei eine Position einer j eden Abbildungsoptik durch einen Zeilen- und Spaltenwert in der zweiten Matrix gegeben ist und eine Position des Unterbereichs durch einen Zeilen- und Spaltenwert in der ersten Matrix gegeben ist . Vorrichtung nach Anspruch 3 , wobei die wenigstens eine Abbildungsoptik einen Zeilen- und Spaltenwert aufweist der unterschiedlich ist zu einem Zeilen- und Spaltenwert des von der Abbildungsoptik ausgeleuchteten Unterbereichs . Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei wenigstens zwei Lichtquellen einem der Kanäle zugeordnet sind . Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei eine Position des Kanals in dem Zielbereich hinsichtlich einer Position der Lichtquelle in der Lichtmatrix unterschiedlich ist . Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei die Abbildungsvorrichtung eine Kollimationslinse aufweist , die zwischen der Lichtquelle und den in einer zweiten Matrix angeordneten Abbildungsoptiken angeordnet ist . Vorrichtung nach Anspruch 7 , bei der die Kollimationslinse als eine TIR Linse ausgebildet ist , optional umgeben von einer Prismenstruktur zu einer Streulichtunterdrückung . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 8 , bei der die Kollimationslinse gegenüber der Lichtquelle seitlich de- zentriert angeordnet ist , so dass ein Hauptstrahl der Lichtquelle aufgrund der Dezentrierung der Kollimationslinse in Richtung des zugeordneten Kanals ablenkt . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , bei der die Abbildungsvorrichtung eine pixelierte Diffusorstruktur umfasst , die zwischen der Lichtquelle und den in einer zweiten Matrix angeordneten Abbildungsoptiken angeordnet ist , wobei j edes Pixel zu einer einfallswinkelabhängigen Strahlformung ausgebildet und vor der korrespondierenden Abbildungsoptik sitzt . Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , bei der j edes Pixel und/oder j ede Abbildungsoptik ein prismatisches Element aufweist , wobei eine Lichtaustrittsfläche des Prismas so angeordnet ist , dass eine Ecke der Lichtaustrittsfläche eine Ebene , in der das Prisma eingebaut ist , berührt oder benachbart ist . Vorrichtung nach Anspruch 11 , bei der die gleiche Ebene von den Ecken der prismatischen Elemente der pixelierten Diffusorstruktur oder der zweiten Matrix berührt wird oder benachbart ist . Vorrichtung nach einem der Ansprüche bis 12 , bei der die Abbildungsvorrichtung einen Träger umfasst , wobei auf der der Lichtquelle zugwandten Seite des Trägers die pixelierte Diffusorstruktur angeordnet ist . Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei Lichtquelle und die Abbildungsvorrichtung über eine niedrigbrechende transparente Schicht miteinander verbunden ist , insbesondere mit einer Schicht , deren Brechzahlunterschied größer als 0 , 02 bezogen auf das Optikelement ist . Verfahren zur Ausleuchten eines Zielbereichs , insbesondere in Form eines Obj ektes , wobei der Zielbereich in auszuleuchtende Kanäle unterteilt ist , und j eder Kanal in Unterbereiche unterteilt ist , wobei j edem Unterbereich eine Position in einer ersten Matrix zugeordnet ist , Verfahren umfassend für einen j eden Kanal :

- Erzeugen eines Lichtbündels und Lenken des Lichtbündels auf einen Zwischenbereich, wobei der Zwischenbereich eine 29

Vielzahl in einer zweiten Matrix angeordnete Teilbereiche aufweist ;

- Aufteilen des gelenkten Lichtbündels in die Vielzahl von Teilbereichen; und für j eden Teilbereich - Lenken des durch den Teilbereich fallenden Lichtbündels auf einen Unterbereich des Kanals , wobei eine Position eines Teilbereichs in der zweiten Matrix unterschiedlich ist von einer Position des Unterbereichs des Kanals in der ersten Matrix auf den das durch den Teilbereich fallenden Lichtbündel gelenkt wird .