投影装置和用于驱动投影装置的方法

1.投影装置(1；24)，具有基底(2)、支承体(3)和投影头(4；27)，其中所述支承体(3)能够相对于所述基底(2)和相对于所述投影头(4；27)转动，其中
-在所述支承体(3)中安装有光引导装置(10-18)，
-在所述投影头(4；27)中安装有至少一种波长转换的发光材料(22)，以用于转换由至少一个光源(5)产生的光束(L)中的至少一部分，
-能够调整所述发光材料(22)的密度和/厚度，使得所述发光材料(22)仅对射到其上的原始光束的限定的部分进行波长转换，
-在至少一种所述发光材料(22)的上游设置有导光棒(21)，
-所述投影头(4；27)构成为：在所述投影头(4；27)中安装有多种波长转换的发光材料，所述发光材料将入射的光转换为分别具有不同的波长的光，其中这些不同的发光材料中的每种发光材料能够与一个导光棒相关联，并且
-其中所述投影头具有至少一个分色镜，所述分色镜将从所述支承体(3)入射到所述投影头中的光的至少一部分定向到至少一种波长转换的所述发光材料(22)上，其中所述至少一个分色镜对于借助于所述发光材料进行波长转换的光而言是可透过的；或者-其中所述投影头(27)具有至少一个微型镜(26)，所述微型镜将从所述支承体(3)入射到所述投影头(27)中的光(L)的至少一部分定向到至少一种波长转换的所述发光材料(22)上，其中所述微型镜(26)位于由相应的所述发光材料(22)射回的、波长转换的光束(Lw)中。
2.根据权利要求1所述的投影装置(1；24)，其中在所述基底(2)中安装有至少一个初级光产生单元(5，5a)。
3.根据权利要求1或2所述的投影装置(1；24)，其中所述支承体(3)能够相对于所述基底(2)在第一平面中转动，并且能够相对于所述投影头(4)在垂直于所述第一平面的平面中转动。
4.根据权利要求1或2所述的投影装置(1；24)，其中所述支承体(3)中的所述光引导装置(10-18)具有至少一个镜(11，14，17)。
5.根据权利要求1或2所述的投影装置(1；24)，其中所述支承体(3)中的所述光引导装置具有至少一个光波导。
6.根据权利要求1或2所述的投影装置(1；24)，其中能够从所述投影头(4；27)中放射出仅波长转换的光。
7.根据权利要求1或2所述的投影装置(1；24)，其中至少一种所述发光材料(22)安置在所述导光棒(21)的端面上。
8.根据权利要求1或2所述的投影装置(1；24)，其中所述发光材料设置在旋转的盘上或设置在可线性运动的条带上。
9.根据权利要求1或2所述的投影装置(1；24)，其中所述投影装置(1；24)构造为房间照明单元、放映机、摇头聚光灯、汽车前照灯或构造为手术灯。
10.用于驱动投影装置(1；24)的方法，至少具有下面的步骤：
-将光(L)馈送到与基底(2)可转动地连接的支承体(3)中；
-引导所述光(L)穿过所述支承体(3)；
-将在所述支承体(3)中引导的所述光(L)转移到与所述支承体(3)可转动地连接的投影头(4；27)中；
-在所述投影头(4；27)中，将转移到所述投影头(4；27)中的所述光(L)的至少一部分转换成至少一种波长转换的光(Lw)，以及
-将至少所述波长转换的光(Lw)从所述投影头(4；27)输出，其中所述转换步骤具有下面的部分步骤：
-用转移到所述投影头(4；27)中的光(L)的至少一部分辐照至少一个分色镜(20)或微型镜(26)，其中所述镜(20；26)将射入的光(L)偏转到至少一种发光材料(22)上，以及-借助于至少所述一种发光材料(22)产生波长转换的光(Lw)，
其中能够调整所述发光材料(22)的密度和/厚度，使得所述发光材料(22)仅对射到其上的原始光束的限定的部分进行波长转换，
其中在至少一种所述发光材料(22)的上游设置有导光棒(21)，
其中所述投影头(4；27)构成为：在所述投影头(4；27)中安装有多种波长转换的发光材料，所述发光材料将入射的光转换为分别具有不同的波长的光，其中这些不同的发光材料中的每种发光材料能够与一个导光棒相关联。

投影装置和用于驱动投影装置的方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种投影装置，其具有基底、支承体和投影头，其中投影装置具有波长转换的发光材料，以用于转换由光源产生的光束。本发明还涉及一种用于驱动投影装置的方法。\n背景技术\n[0002] 已知的是具有紧凑壳体的上述类型的投影装置或放映机，其中光产生单元借助于发光机构产生混合光。混合光经由设置在前方的投影光学设备作为限定的光束放射。借助于调整支腿至少能够粗略地定向在前方放射的光线。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的是，至少部分地消除现有技术的缺点，并且尤其是提供可简单构造的且可定向的投影装置。\n[0004] 所述目的根据一种投影装置和一种用于驱动投影装置的方法来实现。优选的实施形式尤其能够从下面的描述中得出。\n[0005] 所述目的通过具有基底、支承体和投影头的投影装置来实现，其中支承体不仅能够相对于基底而且也能够相对于投影头转动，其中在支承体中安装有光引导装置，并且在投影头中安装至少一种波长转换的发光材料(Leuchtstoff)，以用于转换由至少一个光源产生的光束的至少一部分。\n[0006] 基底尤其能够构造为用于固定和/或设置投影装置以及例如能够构造为用于安置到底座上的(立式)支脚、构造为墙式托架、构造为顶部保持装置等等。\n[0007] 支承体尤其能够构造为臂或枢转臂。\n[0008] 通过投影头能够将由投影装置产生的光向外定向地放射。\n[0009] 因此，在投影装置中存在至少一条光学路径，所述光学路径通过支承体的光引导装置引至投影头中的至少一种发光材料并且继续向外引导或引至投影头中的光出射口。在投影装置之内还能够存在其他的光学路径。因此，光能够至少在支承体中并且继续从支承体导入投影头中。\n[0010] 如果光在基底中产生或从外部耦合输入到基底中，那么光学路径能够始于基底中。替选地，能够例如由外部的初级光产生单元直接将光耦合输入到支承体中。为此，支承体尤其能够具有可从外部触及的光界面。\n[0011] 在仅由至少一个光源放射的(原始的)光从支承体进入投影头中期间，由于通过发光材料引起的波长转换，纯波长转换的光或由原始的光和由波长转换的光组成的混合光能够从投影头中射出。因此，能够产生具有良好限定的总色坐标的混合光，例如白光。\n[0012] 所述投影装置具有的优点是，到投影头的光引导装置能够简单地和低成本地构造，因为在最简单的情况下，仅能够引导一个单色的光束。由于将支承体在两侧可转动地固定，投影头可以简单地在宽阔的空间区域中定向。\n[0013] 有利地，至少一个光源包括至少一个发光二极管。由至少一个光源放射的光能够是可见光、红外光(IR-LED)或紫外光(UV-LED)。至少一个发光二极管能够以至少一个单独封装的发光二极管的形式或以至少一个LED芯片的形式存在。多个LED芯片能够装配在共同的基板(“基座”)上。至少一个发光二极管能够配设有至少一个用于射束引导的、独立的和/或共同的光学装置，例如至少一个菲涅尔透镜、准直仪等等。代替或者除了例如基于InGaN或AlInGaP的无机发光二极管之外，通常也能够使用有机LED(OLED，例如聚合物LED)。替选地，至少一个光源例如能够具有至少一个二极管激光器或其他激光器。激光器优选是半导体激光器。\n[0014] 一个设计方案是，在基底中安装至少一个光源和/或控制设备(例如用于至少一个光源的驱动器)。光源和控制设备能够在随后安装在基底中的初级光产生单元中组装而成。由此，提供尤其紧凑的投影装置，所述投影装置尤其能够独立地或以独立运行的方式被驱动。\n[0015] 替选地，至少一个光源和/或控制设备(例如组合成初级光产生单元)能够远离基底设置，并且例如通过光导体、尤其是光波导与投影装置、尤其与基底连接。这例如可以在用于医学应用的手术灯中是有利的，因为因此通过将初级光产生单元远距离地设置在手术室之外能够将由于光源和/或控制设备的工作而产生的干扰辐射保持在外。在汽车应用中，初级光产生单元也可以例如远离汽车前照灯等地设置在行李箱中或发动机舱中。\n[0016] 初级光产生单元也能够设计和设置用于连接到多个投影装置上。\n[0017] 又一设计方案是，支承体能够相对于基底在第一平面中转动并且能够相对于投影头在与其垂直的平面中转动。由此，投影头能够以任何任意的空间角定向。可转动性例如能够通过应用相应的开口的转动铰链来实现。\n[0018] 再一设计方案是，在支承体中的光引导装置具有至少一个镜。\n[0019] 一个改进方案是，在支承体中的光引导装置具有至少一个形成光束的光学元件，尤其是至少一个透镜。\n[0020] 此外，一个设计方案是，在支承体中的光引导装置具有至少一个光波导。特别地，在支承体中的光引导装置能够具有刚好一个光波导，所述光波导在光学界面或例如到基底的过渡部和光学界面或到投影头的过渡部之间延伸。由此实现可尤其简单实施的和耐用的光引导装置。\n[0021] 再一设计方案是，投影头具有至少一个分色镜，所述分色镜将从支承体入射到投影头中的光的至少一部分定向到至少一种波长转换的发光材料上，其中至少一个分色镜对于借助于发光材料进行波长转换的光而言是可透过的。\n[0022] 因此，能够以简单的方式将原始光的至少一部分定向到发光材料上，并且仅以少量损失再次放射或者耦合输出波长转换的光。\n[0023] 又一设计方案是，投影头具有至少一个微型镜，所述微型镜将从支承体入射到投影头中的光的至少一部分定向到至少一种波长转换的发光材料上，其中微型镜位于由相应的发光材料射回的、已波长转换的光束中。所述装置得到的优点是光损耗是极其低。因此，原始光的设计用于通过特定的发光材料进行波长转换的部分能够例如借助于相应地设置在上游的透镜聚焦(强烈地)到微型镜上。微型镜尤其能够使入射到其上的光束扩宽并且偏转到发光材料上。发光材料吸收原始光并且至少部分地发射波长转换的光。波长转换的光会聚成光束，所述光束具有比微型镜的在射束方向上投影的面明显更大的射束横截面。\n至少在微型镜的位置上的波长转换的光束的射束横截面是微型镜的在射束方向上投影的面的至少5倍，尤其是至少10倍，特别是至少20倍。\n[0024] 一个改进形式是，射入到投影头中的(原始的)光的预设的部分不定向到至少一种发光材料上，而是直接或不转换地从投影头或从其光出射口中放射。由此，能够以高的精度调整从投影头中放射的原始光的颜色组分，进而能够调节由原始光和波长转换的光产生的混合光的总色坐标。例如，光源能够发射蓝光，并且发光材料将蓝光转换为黄光，使得由投影头放射由蓝色的和黄色的颜色组分组成的白色的混合光。\n[0025] 此外，一个设计方案是，在投影头中安装有多个波长转换的发光材料，所述发光材料将入射的光分别转换为波长不同的光。由此，能够覆盖特别大的颜色空间(“色域”)。\n[0026] 例如，原始的蓝色的光束能够部分地保持不变，部分地通过能蓝/红转换的发光材料转换为红光(例如借助于将蓝光偏转和使红光透过的分色镜或适当设置的微型镜)并且部分地通过蓝/绿转换的发光材料转换为绿光(例如借助于将蓝光偏转和使绿光透过的分色镜或适当设置的微型镜)。因此，能够在RGB色彩空间之内产生混合光。\n[0027] 此外，一个设计方案是，在投影头中安装有多种波长转换的发光材料，并且仅波长转换的光能够从投影头中放射出。由此，例如也能够使用UV光源。从UV光源中发射的UV光例如能够借助于适当的发光材料转换为可见光，例如转换为蓝光和黄光或转换为红光、蓝光和绿光。\n[0028] 又一设计方案是，在至少一种发光材料上游设置导光棒。导光棒能够用作为用于产生沿着准直仪的纵向轴线基本上平行的射束走向的准直仪，以至于将首先未定向地由发光材料或发光材料体积部放射的光进行定向。由此，光能够以良好限定的射束从投影头中放射。导光棒也能够用作光混合棒。\n[0029] 导光棒例如能够设置在分色镜或微型和由其照射的发光材料之间。\n[0030] 又一设计方案是，至少一种发光材料安装在导光棒的端面上。由此，能够实现将光从发光材料尤其有效地耦合输入到导光棒中。也获得简单的结构。在导光棒的其他覆盖面或端面上能够入射原始光，并且能够放射波长转换的光。\n[0031] 一个改进形式是，发光材料设置在旋转的圆盘上。因此，能够通过圆盘以可预设转速转动和根据颜色组分还有不同长度的、用不同发光材料占据的区段产生混合光。又一改进方案是，发光材料设置在可线性运动的条带等等上。因此，也能够通过条带以预设的周期率移动和根据颜色组分还有不同长度的、用不同发光材料占据的区段产生混合光。原始光能够从圆盘或从条带中射回(反射工作方式)或辐射穿过圆盘或条带(发射工作方式)。\n原始光的颜色组分例如能够在反射工作方式中通过镜反射的区段混合，并且在发射工作方式中通过透明的区段混合。\n[0032] 投影装置例如能够是用于空间照明的灯。投影装置此外能够构造为放映机。此外，投影装置能够设置用于使用在所谓的娱乐领域中，例如作为摇头照射灯(“Moving Head”)。\n投影装置此外能够用作汽车前照灯，尤其用于或用作AFL(“自适应前照明(Adaptive Forward Lighting)”系统/AFS(“自适应前照明系统(Adaptive Forwardlighting System)”)。投影装置此外也能够用作为手术灯。然而，本发明不限于所述应用和应用领域。\n[0033] 然而，尤其在用作为摇头照射灯或汽车前照灯的情况下，通常也能够以电机驱动的方式调节投影装置。为此，铰链尤其能够在基底与支承体之间和/或在支承体和投影头之间与相应的伺服电机耦联。支承体自身能够多件式地构成有在所述部分之间的相应的、尤其可以电机驱动的方式运动的铰链。\n[0034] 所述目的也通过一种用于驱动投影装置的方法实现，其中所述方法至少具有下面的步骤：\n[0035] -将光馈送到与基底可转动地连接的支承体中；\n[0036] -引导光穿过支承体；\n[0037] -将在支承体中引导的光转移到与支承体可转动地连接的投影头上；\n[0038] -在投影头中，将转移到投影头中的光的至少一部分转换为至少一种波长转换的光，并且\n[0039] -将至少波长转换的光从投影头输出。\n[0040] 例如，如果射入的光是UV光，那么将至少波长转换的光从投影头输出能够包括仅输出波长转换的光。从投影头中输出的光或放射的光尤其能够是混合光。\n[0041] 例如，如果射入的光是蓝光，那么将至少波长转换的光从投影头中输出能够包括将波长转换的光的和不定向到发光材料上的光部分输出。从投影头中输出的光尤其能够是混合光。\n[0042] 将至少波长转换的光输出能够包括输出一种波长的光(例如相当于在一种发光材料上进行转换)或输出多种波长的光(例如相当于在多种发光材料上进行转换)。\n[0043] 一个设计方案是，所述方法至少具有下面的步骤：\n[0044] -在投影装置的基底中产生光；\n[0045] -将在基底中产生的光转移到与基底可转动地连接的支承体上；\n[0046] -引导光穿过支承体；\n[0047] -将在支承体中引导的光转移到与支承体可转动地连接的投影头上；\n[0048] -在投影头中，将转移到投影头中的光的至少一部分转换为至少一种波长转换的光，以及\n[0049] -将至少波长转换的光从投影头输出。\n[0050] 又一设计方案是，转换步骤具有下面的部分步骤：\n[0051] -用转移到投影头中的光的至少一部分辐照至少一个分色镜或微型镜，其中镜将射入的光偏转到至少一种发光材料上，并且\n[0052] -借助于至少一种发光材料产生波长转换的光。\n附图说明\n[0053] 在接下来的附图中根据实施例示意更详细地描述本发明。在此，为了清晰性，相同的或其起同作用的元件设有相同的附图标记。\n[0054] 图1示出根据第一实施形式的投影装置的结构图；以及\n[0055] 图2示出根据第二实施形式的投影装置的局部。\n具体实施方式\n[0056] 图1概略地示出投影装置1的结构，所述投影装置具有(立式)支脚2的形式的基底、支承体3和投影头4。支脚2支撑支承体3和投影头4。因此，投影装置1借助于支脚2安置。在支脚2中存在例如半导体激光器的激光器5形式的光源。激光器5由共同形成初级光产生单元5、5a的控制装置5a控制。初级光产生单元能够是预制的单元。由激光器5射出的光L在支脚2中借助于透镜6聚焦到偏转镜7上。偏转镜7将入射到其上的光L定向到支脚2的另一透镜8上，所述另一透镜适当地将光束成型为从支脚2中射出并且进入到支承体3中。\n[0057] 支脚2和支承体3经由转动铰链9在第一转动平面(例如xy平面)中可转动地彼此连接。转动铰链9构造为是开口的，以至于光束能够从支脚2穿过转动铰链9进入支承体3中。\n[0058] 在支承体3中，穿过转动铰链9进入的或入射的光束首先借助于透镜10偏转到支承体3的第一偏转镜11上，并且从那里起继续穿过透镜12和透镜13偏转到第二偏转镜14上。第二偏转镜14再次将入射到其上的光穿过两个透镜15和16定向到第三偏转镜17上，其中偏转镜17将光L穿过另一透镜18从支承体3中射出。\n[0059] 更准确地说，光L从支承体3中穿过另一转动铰链19辐射到投影头4中。转动铰链19又构造为开口的转动铰链，以至于光束能够从支承体3中穿过转动铰链19进入到投影头4中。转动铰链19的(第二)转动平面(例如z平面)基本上垂直于转动铰链9的(第一)转动平面。换言之，两个转动铰链9、19的转动轴线也处于彼此垂直。由此，投影头\n4基本上能够在所有空间方向上定向。\n[0060] 从支承体3进入到投影头4中的(原始的)光L至少部分地射到分色镜20上，并且从所述分色镜穿过例如能够由普勒克西玻璃(Plexiglas)制成的导光棒21偏转到发光材料22上或发光材料体积部上。发光材料22尤其能够安装在导光棒21的下部的覆盖面或端面上，由此得到特别有效的光耦合输入和光耦合输出。\n[0061] 入射到发光材料22上的原始光至少部分被吸收，并且作为不同波长的光被再发射。被再发射的、波长转换的光借助于导光棒21校准并且辐射到分色镜20上。因此，导光棒21一方面用于射束成形而且也用作准直仪。\n[0062] 入射到分色镜20上的波长转换的光穿过并且借助于位于光出射口中的出射光学装置23从投影头4中输出，所述出射光学装置例如能够包括用于聚焦的透镜系统。\n[0063] 投影头4尤其能够构造成，使得其具有能够将原始光或已经波长转换的光进行波长转换的多种发光材料或发光材料体积部。所述不同的发光材料中的每种发光材料能够与一个导光棒相关联。激光器5例如能够是UV激光器，所述激光器的光在投影头中定向到三种不同的发光材料上，在那里UV光转换为红光、绿光或蓝光。在该情况下，相应的分色镜对于UV光是不可透过的，而是仅对于从相应的发光材料中再发射的可见光而言是可透过的。\n[0064] 替选地，由激光器5产生的光是可见的光，例如蓝光。所述原始光能够在投影头中至少部分地转换为其他长波的光。在此，原本从支承体3中射入到投影头4中的光的一部分尤其能够发射到出射光学装置23上，而不必之前定向到发光材料上。由此，从出射光学装置23中射出混合光，所述混合光由波长转换的光和由耦合输出的原始光组成。\n[0065] 发光材料22(或多种发光材料)能够被冷却，更确切地说主动地(例如借助于风扇或热管)或被动地(例如通过连接到冷却体上)被冷却。通过冷却，能够限制发光材料\n22由于通过波长转换而产生的斯托克斯损失(Stokes Verlust)所引起的变热，以至于也能够限制通过所述加热引起的波长偏移。\n[0066] 图2示出作为剖面图的、根据第二实施形式的投影装置24的局部的侧视图。所述投影装置24在其投影头27中具有微型镜26代替分色镜20，强折射的透镜25在投影头27内在朝支承体3的方向上设置在所述微型镜的上游。微型镜26具有极其小的面积并且将通过透镜25强烈聚焦到其上的原始光L通过导光棒21偏转到发光材料22上。\n[0067] 由发光材料22产生的波长转换的光通过导光棒21准直，并且基本上从上端面21o的整个宽度范围中射出。波长转换的光束Lw的射束直径显著大于微型镜26的在其辐射方向上投影的面积。因此，微型镜26不明显地将波长转换的光束Lw遮暗。波长转换的光束Lw能够由此基本上不衰减地穿过最终光学设备23射出。\n[0068] 在此也能够将原始光束L的一部分预先地，尤其在进入到强折射的透镜25之前耦合输出，以便能够同样穿过最终光学设备23，进而能够产生相应的混合光。然而，例如也可能的是，调整发光材料22的密度和/厚度，使得发光材料22仅对射到其上的原始光束L的限定的部分进行波长转换，进而已经从导光棒21的上端面21o中射出混合光，所述混合光具有原始光和波长转换的光的限定的部分。在所述改进形式中，发光材料22尤其能够是蓝/黄转换的发光材料，而原始光束是蓝光束。因此，所得到的蓝/黄混合光尤其能够是白光。\n[0069] 显然，本发明不限于所示出的实施例。\n[0070] 因此，在一个导光棒或多个导光棒的端部上也能够具有线性地或旋转地运动的发光材料载体，以用于主动地改变当前辐照的发光材料，进而改变从投影头4中放射的光的总色坐标。代替导光棒(准直仪/光混合棒)，也能够应用具有高的折射能力的透镜。\n[0071] 非常普遍地，代替例如是透镜和镜的单个的光学元件，射束引导装置也能够至少部分地具有或应用至少一个导光体，例如光波导。\n[0072] 显然，本发明不限于所示出的实施例。\n[0073] 附图标记列表\n[0074] 1 投影装置\n[0075] 2 支脚\n[0076] 3 支承体\n[0077] 4 投影头\n[0078] 5 激光器\n[0079] 5a 控制装置\n[0080] 6 透镜\n[0081] 7 偏转镜\n[0082] 8 透镜\n[0083] 9 转动铰链\n[0084] 10 透镜\n[0085] 11 偏转镜\n[0086] 12 透镜\n[0087] 13 透镜\n[0088] 14 偏转镜\n[0089] 15 透镜\n[0090] 16 透镜\n[0091] 17 偏转镜\n[0092] 18 透镜\n[0093] 19 转动铰链\n[0094] 20 分色镜\n[0095] 21 导光棒\n[0096] 22 发光材料\n[0097] 23 出射光学装置\n[0098] 24 投影装置\n[0099] 25 透镜\n[0100] 26 微型镜\n[0101] 27 投影头\n[0102] L 光\n[0103] Lw 波长转换的光束