Die Erfindung betrifft einen Lichtmustererzeuger nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art, eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem solchen Lichtmustererzeuger, ein Fahrzeug mit einer solchen Beleuchtungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Ansteuern der Beleuchtungsvorrichtung. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Ansprüchen.

Beleuchtungsvorrichtungen spielen für die Ästhetik und Sicherheit von Fahrzeugen eine bedeutende Rolle. Dank Tagfahrlicht sowie eingeschalteter Heckleuchten lassen sich Fahrzeuge nicht nur bei Dunkelheit oder schlechten Sichtverhältnissen, bspw. Nebel oder Starkregen, sondern auch tagsüber besser erkennen. Mittels eines zusätzlichen Bremslichts sowie durch das extra helle Aufleuchten der Heckleuchten kann ein Fahrzeug weiteren Verkehrsteilnehmern vermitteln, dass es bremst. Mit Hilfe eines Fahrtrichtungsanzeigers wie einem Blinker kann ein Spurwechsel angedeutet werden oder kann ein Warnhinweis ausgegeben werden. Zudem lassen sich durch das besondere Design von Leuchtelementen Akzente in der Ästhetik und dem charakteristischen Auftreten von Fahrzeugen setzen.

Ein gewöhnliches Rücklicht wie eine Heckleuchte oder Bremsleuchte ist dabei lediglich dazu in der Lage ein Dauerleuchten, gegebenenfalls mit unterschiedlichen Helligkeitsstufen, durchzuführen. Die Möglichkeiten auf verschiedene Ereignisse hinzuweisen oder Funktionalitäten bereitzustellen sind hierdurch stark begrenzt. Eine kontinuierlich mit gleicher Helligkeit betriebene Leuchteinrichtung ist zudem kein „Hingucker“. Im Prototypenbau ist das Ersetzen gewöhnlicher Heckleuchten durch ein nach Art eines Displays ausgeführtes Pixellicht bekannt. So hat bspw. die Firma Audi das als „Swarm- Matrix“ bezeichnete OLED Display vorgestellt. Es handelt sich hierbei um ein vergleichsweises großes OLED Display, auf dem sich wie ein Insektenscharm bewegende rote bzw. orangene Leuchtpunkte dargestellt werden. Die so angezeigten Lichtmuster sind animiert, wodurch als zusätzliche Funktionalität Informationen durch das Anzeigen verschiedener Lichtmuster vermittelt werden können. Zudem lassen sich Kunden durch diese Neuheit begeistern. Aufgrund der Verwendung von OLEDs ist ein entsprechendes Display jedoch vergleichsweise teuer. Zudem altern OLEDs vergleichsweise schnell, was zu einer begrenzten Einsatzdauer führt.

Aus der DE 10 2016 208 959 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Projizieren eines Lichtmusters bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Lasereinrichtung welche dazu in der Lage ist durch Kombinieren eines roten, grünen und blauen Lasers weißes Laserlicht zu erzeugen. Ein entsprechender Laserstrahl wird mittels einer Ablenkeinrichtung zum „Abrastern“ eines zweidimensionalen Feldes bewegt. Hierdurch lassen sich diverse Beleuchtungseinrichtungen für Fahrzeuge realisieren wie ein Matrixscheinwerfer oder eine Heckleuchte. Nachteilig ist dabei jedoch der Aufwand zum Ansteuern der Ablenkeinrichtung und der Lasereinrichtung, um den Laser gemäß des zweidimensionalen Rasters zu führen. Die entsprechenden Hardwarekomponenten müssen dazu ausgelegt sein, den Laserstrahl zur Erzeugung eines Pixellichts zu bewegen, was einen komplexen Aufbau erfordert und damit die Herstellungskosten der Vorrichtung in die Höhe treibt.

Die DE 10 2015 013 462 A1 offenbart ferner ein Leuchtelement an einem Fahrzeug sowie ein Fahrzeug mit einem entsprechenden Leuchtelement. Eine Lichtstärke, Lichtfarbe, Lichtfrequenz und/oder ein mittels des Leuchtelements dargestelltes Leuchtmuster wird dabei in Abhängigkeit von mindestens einem Fahrzeugparameter verändert. Hierdurch können neue Funktionalitäten bereitgestellt werden, wie eine von der Fortbewegungsgeschwindigkeit, Motorleistung, Tageszeit, Umgebungshelligkeit oder sonstige abhängige Beleuchtung. Eine fahrzeugführende Person des Fahrzeugs kann dabei über das Leuchtelement präferiert anzuzeigende Muster aus einem Katalog von vordefinierten Mustern auswählen. Als Leuchtmittel umfasst das Leuchtelement eine oder mehrere LEDs, was die Möglichkeiten zur Darstellung komplexer Lichtmuster einschränkt.

Ferner offenbart die GB 2 135 536 A ein geräuschempfindliches Beleuchtungssystem und eine Vorrichtung mit einem solchen Beleuchtungssystem.

Zudem offenbart die DE 10 2020 213 059 A1 ein Verfahren zur Umfelderfassung, eine Erfassungseinrichtung und ein Kraftfahrzeug. Die Erfassungseinrichtung weist einen Laserscheinwerfer auf, welcher wiederum eine Laserlichtquelle und einen im Strahlengang des Lasers angeordneten Spiegel umfasst. Der Spiegel lässt sich unabhängig voneinander um zwei senkrecht aufeinander stehende Schwenkachsen verschwenken. Hierdurch ist das Erzeugen von Lissajous-Mustern möglich.

Ferner offenbart die DE 44 06 339 A1 eine optische Auffahrwarnvorrichtung für ein Fahrzeug. Droht ein Auffahrunfall auf das Fahrzeug durch ein folgendes Fahrzeug, so können im Fahrzeug rückwärtige Leuchten, wie die Bremslichter, Blinker oder Nebelschlussleuchte aktiviert werden, um den Fahrer des folgenden Fahrzeugs auf den drohenden Auffahrunfall hinzuweisen.

Zudem offenbart die US 2009/0185251 A1 einen oszillierenden Spiegel zur Bildprojektion. Der Spiegel vollführt Rotationsoszillationen um zwei zueinander versetzte Achsen mit zwei unterschiedlichen Rotationsfrequenzen. Hierdurch lassen sich Lissajous-M uster erzeugen. Der Spiegel kann eine gekrümmte Oberfläche aufweisen.

Ferner offenbart die DE 10 2009 058 762 A1 eine Ablenkeinrichtung für eine Projektionsvorrichtung, eine Projektionsvorrichtung zum Projizieren eines Bildes und ein Verfahren zum Ansteuern der Ablenkeinrichtung. Mittels der Projektionsvorrichtung lassen sich Lissajous-Muster erzeugen. Die Ablenkeinrichtung umfasst ein gedämpft aufgehängtes Ablenkelement.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen verbesserten Lichtmustererzeuger anzugeben, mit welchem das Erzeugen komplexer und dynamischer Lichtmuster mit einem geringen Steuerungsaufwand möglich ist und welches kostengünstig hergestellt werden kann. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Lichtmustererzeuger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einen Lichtmustererzeuger mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem solchen Lichtmustererzeuger, ein Fahrzeug mit einer solchen Beleuchtungsvorrichtung und ein Verfahren zum Ansteuern der entsprechenden Beleuchtungsvorrichtung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Ansprüchen.

Bei einem Lichtmustererzeuger der eingangs genannten Art, umfassend: einen Lasergenerator zur Erzeugung eines Laserstrahls, einen für den Laserstrahl zumindest teilweise transparenten Schirm, wenigstens einen im Strahlengang des Laserstrahls angeordneten beweglichen Spiegel zum Ablenken des Laserstrahls in Richtung des Schirms, je einen Aktor zur Betätigung des Spiegels und ein Steuergerät zum Ansteuern des jeweiligen Aktors, sind das Steuergerät, der Aktor und der wenigstens eine Spiegel dazu eingerichtet den Laserstrahl so auf den Schirm abzulenken, dass der Laserstrahl auf dem Schirm kontinuierlich entlang einer in sich geschlossenen Bahn führbar ist, sodass der Laserstrahl auf dem Schirm ein Knotenmuster erzeugt, wobei das Steuergerät den Aktor mittels wenigstens eines Steuersignals mit einer charakteristischen Frequenz ansteuert, im Steuergerät sich durch zumindest unterschiedliche charakteristische Frequenzen unterscheidende Steuersignale vorgehalten werden oder durch das Steuergerät erzeugbar sind und ein jeweiliges Steuersignal zum Ansteuern des Aktors vom Steuergerät in Abhängigkeit einer Auswahlvariable auswählbar ist.

Der erfindungsgemäße Lichtmustererzeuger ist so aufgebaut und ausgeführt, dass mittels des Laserstrahls auf dem Schirm Knotenmuster erzeugt werden. Als Knotenmuster wird eine in sich geschlossene Linie mit wenigstens einem Schnittpunt verstanden. Beispiele für Knotenmuster sind eine Linie, eine Schleife, eine Acht oder das Zeichen für Unendlichkeit. Das Knotenmuster muss dabei nicht zwangsweise symmetrisch sein, sondern kann auch chaotisch verlaufen. Das Knotenmuster kann statisch sein, also seine Form über die Zeit beibehalten, oder auch animiert sein, sich also über die Zeit bewegen und/oder die Form ändern. Ein solches Knotenmuster ist mit einem vergleichsweise geringen Konstruktionsaufwand und Steuerungsaufwand erzeugbar, was die Herstellungskosten des erfindungsgemäßen Lichtmustererzeugers niedrig hält. Aufgrund der besonderen Ausgestaltung von Knotenmustern, insbesondere animierter und/oder bewegter Knotenmuster, sind diese von einer Person besonders leicht erfassbar, was für eine verbesserte Wahrnehmung durch Menschen führt. Es lassen sich in Abhängigkeit der Auswahlvariable und entsprechend des in Abhängigkeit der unterschiedlichen Frequenzen ausgestalteten Steuersignals unterschiedliche Knotenmuster mittels dem Lichtmustererzeuger darstellen, wobei insbesondere für verschiedene Einsatzszenarios das dargestellte Knotenmuster verändert wird. So kann die Auswahlvariable für verschiedene Situationen geändert und entsprechend das dargestellte Knotenmuster variiert werden. Dies ermöglicht die Bereitstellung unterschiedlichster Funktionalitäten zum situationsspezifischen Reagieren und Anpassen des Lichtmusters, worauf im Folgenden im Zusammenhang mit einem Fahrzeug noch näher eingegangen wird.

Das Steuergerät ist hardware- und/oder softwareseitig so ausgeführt, dass der Aktor und der wenigstens eine Spiegel zur Erzeugung der Knotenmuster auf dem Schirm angesteuert werden. So kann im Steuergerät eine entsprechende Steuerungssoftware vorgehalten werden. Ein jeweiliges Steuersignal kann besonders einfach ausgestaltet sein, beispielsweise als Sinus- oder Kosinusschwingung, Sägezahnimpuls, Rechteckimpuls oder dergleichen. Ein jeweiliges Signal weist dabei eine individuelle charakteristische Frequenz auf. Diese Frequenz kann beliebig ausgewählt werden und beispielsweise im Bereich zwischen 0,1 Hz bis 10 kHz liegen. Es sind jedoch auch andere Frequenzen möglich. Der Aktor wird dann entsprechend des Steuersignals angesprochen, um den Spiegel zu Schwingungen anzuregen bzw. auszulenken. Es können dabei auch mehrere Steuersignale mit jeweils unterschiedlichen charakteristischen Frequenzen überlagert werden. Beispielsweise kann ein erstes Steuersignal mit einer charakteristischen Frequenz von 1 Hz mit einem zweiten Steuersignal mit einer charakteristischen Frequenz von 5 Hz und einem dritten Steuersignal mit einer charakteristischen Frequenz von 100 Hz überlagert werden. Entsprechende Steuersignale können auch moduliert werden. Insbesondere werden für mehrere Bewegungsfreiheitsgrade zur Bewegung des Spiegels oder der Spiegel durch den Aktor oder die Aktoren jeweils individuelle Steuersignale je Bewegungsfreiheitsgrad verwendet. Beispielsweise erfolgt eine Bewegung des Spiegels mittels des Aktors in eine X-Richtung mittels eines ersten Steuersignals und in eine auf der X-Richtung orthogonal stehende Y-Richtung mittels eines zweiten Steuersignals. Das Steuergerät kann auch ein Audiofile, beispielsweise ein MP3-File, ein WAV-File oder dergleichen einlesen und aus dem Audiofile die charakteristischen Frequenzen zur Erzeugung von Steuersignalen ableiten. Hierzu kann beispielsweise eine FFT Analyse des Audiosignals erfolgen. Das Audiofile kann auch unmittelbar als Steuersignal verwendet werden.

Durch das Verwenden besonders einfacher und simpel ausgestalteter Steuersignale bzw. das direkte Verwenden eines Audiofiles zum Ansteuern des jeweiligen Aktors lässt sich der Steuerungsaufwand zur Erzeugung der Knotenmuster vereinfachen.

Bei dem Lasergenerator kann es sich beispielsweise um eine Laserdiode handeln. Diese erzeugt Laserlicht mit einem vergleichsweise engen Wellenlängenspektrum, insbesondere mit einer festen Wellenlänge. Der Laserstrahl kann beispielsweise eine dem sichtbaren Spektrum zuordbare Farbe aufweisen, beispielsweise rot, grün oder blau.

Es kann sich auch um einen Infrarotlaser oder bevorzugt einen UV-Laser handeln. So kann der Schirm mit einem fluoreszenzfähigen Material beschichtet sein und/oder dieses Material in den Schirm eingebettet sein. Das fluoreszenzfähige Material wird dann durch den UV-Laser zur Fluoreszenz angeregt, was das Erzeugen besonders heller und bunter Knotenmuster erlaubt. Ein Nachleuchteffekt lässt sich durch die Integration eines zu Phosphoreszenz fähigen Materials realisieren. So können insbesondere unterschiedliche zur Fluoreszenz fähigen Materialen in unterschiedlichen örtlichen Regionen des Schirms angebracht sein. So lassen sich mit dem gleichen Laserstrahl unterschiedliche Farben in verschiedenen Regionen des Schirms erzeugen. Wie im Folgenden noch dargestellt werden wird, kann der erfindungsgemäße Lichtmustererzeuger beispielsweise in ein Fahrzeug integriert werden. Es können dann beispielsweise im Bereich eines Blinkers ein solches zur Fluoreszenz fähiges Material im Schirm angebracht sein, welches gelb oder orange fluoresziert und im Bereich einer Heckleuchte und/oder Bremsleuchte ein solches zu Fluoreszenz fähiges Material angebracht sein, welches bei einer Anregung durch den UV-Laserstrahl rot leuchtet. Durch die Verwendung von Infrarot- bzw. UV- Lasern wird das Risiko minimiert, dass Lebewesen durch den Laserstrahl geblendet werden. Bei dem Siegel muss es sich nicht zwangsweise um einen physischen Spiegel handeln. Als Spiegel wird eine Oberfläche bzw. ein Oberflächenabschnitt verstanden, welcher ein ausreichendes Reflektionsvermögen zum Ablenken des Laserstrahls in Richtung des Schirms aufweist, beispielsweise ein Metallblech.

Der Schirm weist dabei eine ausreichende Transparenz zum Hindurchlassen von Licht auf, sodass das Knotenmuster von der Seite auf die der Laserstrahl trifft gegenüberliegenden Seite aus wahrgenommen werden kann. Die Transparenz ist dabei aber so niedrig, dass ein auf den Schirm blickendes Lebewesen durch den durch den Schirm hindurchtretenden Laserstrahl nicht geblendet wird.

Der Aktor ist erfindungsgemäß dazu eingerichtet den Spiegel oder ein den Spiegel tragendes Halteelement translatorisch zu bewegen, wobei insbesondere der Aktor von einem Piezoelement oder einem Lautsprecher ausgebildet wird. Hierdurch lässt sich ein besonders simpler und kostengünstiger Aufbau des Lichtmustererzeugers realisieren. Der Spiegel kann unmittelbar auf den Aktor aufgebracht sein oder auch mittelbar über ein entsprechendes Halteelement. Durch eine translatorische Auslenkung regt der Aktor dann den Spiegel zu Schwingungen an bzw. lenkt diesen aus. Eine translatorische Auslenkung kann in eine Bewegungsrichtung erfolgen oder auch in zwei unterschiedliche Bewegungsrichtungen. Es kann auch für jede Bewegungsrichtung ein individuelles Paar von Spiegel und Aktor vorgesehen werden.

Es ist also auch generell möglich den Laserstrahl ausgehend vom Lasergenerator bis zum Auftreffen auf dem transparenten Schirm mehrmals, beispielsweise zwei- oder dreimal, abzulenken.

Bei einer Verwendung eines Lautsprechers als Aktor lässt sich insbesondere das Audiofile bevorzugt als Steuersignal verwenden. So kann das Audiosignal direkt als Eingangsgröße auf den Lautsprecher gelegt werden, um diesen zu Schwingungen anzuregen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Lichtmustererzeugers sieht vor, dass der Spiegel eine konvexe oder konkave Krümmung aufweist. Durch das Vorsehen eines gekrümmten Spiegels lässt sich der Winkel, mit dem der Spiegel den Laserstrahl ablenkt, je nach Auslenkungsgrad variieren. Somit wird die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Laserstrahls auf dem Schirm während der Erzeugung des Knotenmusters kontinuierlich geändert. Dies sorgt für einen besonderen Leuchteffekt. So lassen sich noch komplexere Knotenmuster erzeugen, insbesondere mit einer in verschiedenen Abschnitten unterschiedlich stark wahrgenommenen Helligkeit, da sich Abschnitte des Knotenmusters entlang derer der Laserstrahl schneller bewegt wird für einen Betrachter dunkler erscheinen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Lichtmustererzeugers sieht ferner vor, dass der Spiegel über eine Halteelement in Form eines sich im Wesentlichen orthogonal von einer Translationsrichtung des Aktors vom Aktor weg erstreckenden Hebelarms an den Aktor angeschlossen ist. Durch die Ausbildung des Haltelements als Hebelarm lässt sich der Auslenkungsgrad des Spiegels bei Translation des Aktors vergrößern. Der Hebelarm wirkt hierdurch wie ein Auslenkungsverstärker. Aufgrund der Steifigkeit des Hebelarms weist dieser eine charakteristische Eigenfrequenz auf, was eine Schwingungsanregung des Spiegels mit entsprechenden charakteristischen Schwingungsmodi erlaubt. Je nach Ausführung des Hebelarms lassen sich somit die auf dem Schirm erzeugbaren Knotenmuster in ihrer Form ändern.

Dank der verstärkenden Wirkung des Hebelarms auf die Auslenkung des Spiegels lässt sich die Amplitude beim Auslenken des Aktors verringern. Hierdurch lässt sich Energie sparen und/oder eine Lärmbelästigung bei Verwendung eines Lautsprechers als Aktor reduzieren.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Lichtmustererzeugers weist der Hebelarm unterschiedliche Biegesteifigkeiten in seiner Hauptausdehnungsrichtung und eine Richtung quer hierzu auf. Bei einer Schwingungsanregung des Hebelarms durch den Aktor wird dieser je nach Ausführung nicht nur zu Biegeschwingungen entlang seiner Hauptausdehnungsrichtung angeregt, sondern auch zu quer hierzu. Insbesondere bei unterschiedlichen Biegesteifigkeiten in die entsprechenden Richtungen wird bei einer translatorischen Auslenkung des Aktors in lediglich eine Richtung, eine Auslenkung des Spiegels in zumindest zwei unterschiedliche Richtungen ermöglicht, wodurch auf besonders einfache Art und Weise Knotenmuster erzeugt werden können. Zur Beeinflussung der Biegesteifigkeit des Hebelarms kann dieser eine spezielle Formgebung aufweisen und/oder an verschiedenen Stellen unterschiedliches Material umfassen. So wirkt sich auch das E Modul eines Materials auf die Biegesteifigkeit aus.

Bevorzugt ist der Aktor über ein Dämpfungselement an eine übergeordnete Struktur angeschlossen. Die Hardwarekomponenten des Lichtmustererzeugers können beispielsweise von einem Gehäuse umgeben sein. Der Schirm kann dabei einen Abschnitt des Gehäuses ausbilden oder in das Gehäuse integriert sein. Da der Aktor zu Bewegungen angeregt wird, insbesondere zu harmonischen Schwingungen, kann der Aktor eine Geräuschquelle ausbilden. Der Aktor kann somit auch das Gehäuse zu Schwingungen anregen, was zu störenden Geräuschen führen kann. Indem der Aktor jedoch über ein Dämpfungselement an die übergeordnete Struktur angeschlossen ist, lassen sich solche Fälle vermeiden. Es können beliebige Materialien wie beispielsweise Styropor, ein ausgehärteter Kunststoffschaum, Gummi, Pappe, ein Elastomer oder dergleichen zur Ausbildung des Dämpfungselements verwendet werden. Das Dämpfungselement kann passiv oder aktiv ausgeführt sein. Somit kann das Dämpfungselement auch aktive Schwingungstilger umfassen oder einen solchen Darstellen. Bei einer Ausführung des Aktors als Lautsprecher wird durch ein aktives Dämpfungselement die Möglichkeit von Active Noise Cancelling bereitgestellt.

Entsprechend einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtmustererzeugers ist der Aktor dazu eingerichtet den Spiegel oder ein den Spiegel tragendes Haltelement rotatorisch zu bewegen, wobei der Spiegel so an den Aktor angeschlossen ist, dass er mit einem Winkel gegenüber seiner Rotationsachse geneigt ist. Erfindungsgemäß sind dabei wenigstens zwei im Strahlengang des Laserstrahls angeordnete und rotatorisch bewegte Spiegel so zueinander angeordnet und ausgerichtet, dass der Laserstrahl bei Rotation der Spiegel auf dem Schirm entlang eines Lissajou-Musters bewegt wird.

Durch Rotation eines Spiegels wird der Laserstrahl bei Rotation des Spiegels entlang einer Bahn geführt. Dies ermöglicht die Verwendung von beispielsweise Elektromotoren als Aktor, welche ebenfalls kostengünstig und leicht verfügbar sind. Umfasst der Lichtmustererzeuger mehrere Spiegel und mehrere Aktoren, so kann auch ein Spiegel translatorisch und ein Spiegel rotatorisch ausgelenkt werden. Es sind also Kombinationen möglich.

Bei einem Lissajou-M uster handelt es sich um eine Sonderform von Knotenmustern. Diese sind symmetrisch und weisen daher eine besonders hohe Ästhetik auf. Ein Lissajou-Muster wird auch als Lissajou-Figur bezeichnet. Ein entsprechendes Lissajou- Muster kann wie bereits erwähnt statisch sein oder sich bewegen. Insbesondere durch ein beweglich dargestelltes Lissajou-Muster auf dem Schirm wird ein besonders ästhetisches und leicht wahrnehmbares Lichtmuster erzeugt.

Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung umfasst wenigstens einen im vorigen beschriebenen Lichtmustererzeuger. Dabei können die einzelnen Lichtmustererzeuger über Lasergeneratoren verfügen, die jeweils einen Laserstrahl mit einer abweichenden Farbe erzeugen. Die beiden Laserstrahlen können dann auf einen gemeinsamen Schirm geworfen werden. Somit lassen sich in unterschiedlichen Raumbereichen des Schirms verschiedenfarbige Knotenmuster erzeugen. Die Knotenmuster können sich dabei auch zumindest partiell überschneiden.

Erfindungsgemäß umfasst ein Fahrzeug eine solche Beleuchtungsvorrichtung. Insbesondere ist dabei die Beleuchtungsvorrichtung als Heckleuchte ausgeführt. Bevorzugt ist jeweils eine Beleuchtungsvorrichtung zur Ausbildung eines Blinkers, einer Heckleuchte, eines Bremslichts, eines Frontscheinwerfers, einer Kühlergrillbeleuchtung oder dergleichen vorgesehen. Es lassen sich auch mehrere Fahrzeugleuchten wie beispielsweise ein Blinker und eine Heckleuchte in eine gemeinsame Beleuchtungsvorrichtung integrieren. Dieser Zusammenhang wurde bereits im Vorigen beschrieben. Bei einer Verwendung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung als Blinker kann insbesondere bei jedem neu angezeigten Blinksignal das dargestellte Knotenmuster verändert werden. Hierdurch wird ein besonders gut wahrnehmbares Blinksignal erzeugt. Die Form des Knotenmusters kann auch verändert werden, wenn beispielsweise links geblinkt wird, rechts geblinkt wird oder der Warnblinker des Fahrzeugs aktiviert ist. Dabei kann das Steuergerät des Lichtmustererzeugers durch eine Recheneinheit des Fahrzeugs ausgebildet bzw. in eine solche integriert sein. Bei einem Verfahren zum Ansteuern einer von einem im vorigen beschriebenen Fahrzeug umfassten Beleuchtungsvorrichtung wird erfindungsgemäß die Auswahlvariable in Abhängigkeit eines Fahrzeugparameters, eines vom Fahrzeug gemessenen Abstands zu einem den Fahrzeug folgenden Fremdfahrzeug und/oder einer über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle eingegebenen Bedienhandlung durch eine Recheneinheit des Fahrzeugs bestimmt. Durch das Verändern der Auswahlvariable in Abhängigkeit der erwähnten Größen lassen sich verschiedene Funktionen bereitstellen. Bei dem Fahrzeugparameter kann es sich um das Verwenden einer bestimmen Antriebsart, also beispielsweise die Nutzung eines Verbrennungsmotors oder eines Elektromotors handeln, um eine Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Betätigung des Gaspedals, also das Durchführen einer Beschleunigung, das Betätigen der Bremse, und/oder das Betreiben des Fahrzeugs in einem Komfort-, Sportoder dynamischen Fahrmodus.

Beispielsweise kann die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs fortlaufend in 10 km/h Schritten unterteilt sein, und für jeden Geschwindigkeitsabschnitt die Auswahlvariable geändert wird, wodurch ein neues Steuersignal mit einer abweichenden charakteristischen Frequenz zum Ansteuern des Aktors vom Steuergerät ausgegeben wird. Dabei werden bevorzugt solche Steuersignale durch das Ändern der Auswahlvariable zum Ansteuern des Aktors verwendet, das mit zunehmender Fortbewegungsgeschwindigkeit das über die Beleuchtungsvorrichtung dargestellte Knotenmuster dramatischer erscheint. Dramatischer meint in diesem Zusammenhang insbesondere, dass die Größe des Knotenmusters zunimmt, die Leuchtkraft zunimmt, die Bewegungsgeschwindigkeit zunimmt, mehr Knoten in das Knotenmuster aufgenommen werden und/oder das Knotenmuster blinkt.

Analog erscheint das Knotenmuster dramatischer, wenn das Fahrzeug ein Bremsmanöver durchführt. Hierdurch können dem Fahrzeug folgende Fremdfahrzeuge ähnlich eines zusätzlichen Bremslichts für das durchgeführte Bremsmanöver sensibilisiert werden.

Bevorzugt misst das Fahrzeug einen Abstand zum entsprechenden folgenden Fremdfahrzeug und passt das Knotenmuster in Abhängigkeit des gemessenen Abstands an. Hierdurch kann eine Kollisionswarnung an das dem Fahrzeug folgende Fremdfahrzeug ausgegeben werden. So kann das Fahrzeug beispielsweise in der Fahrt ein bestimmtes Knotenmuster darstellen, welches beim Betätigen der Bremse geändert wird. Nähert sich dabei das Fremdfahrzeug an, so wird das Knotenmuster weiter geändert, bis es beispielsweise bei Unterschreiten eines kritischen Abstands in seiner dramatischsten Form dargestellt wird, also beispielsweise besonders groß, hell leuchtend, viele Knoten umfassend und blinkend. Hierdurch wird die Sicherheit im Straßenverkehr verbessert, da die fahrzeugführende Person des Fremdfahrzeugs auf einen drohenden Auffahrunfall sensibilisiert wird und hierdurch zum Durchführen eines besonders starken Notbremsmanövers angeleitet wird.

Dabei ist es möglich, dass ein Nutzer des Fahrzeugs wie die fahrzeugführende Person über die Mensch-Maschine-Schnittstelle, beispielsweise ein berührungsempfindliches Display, eine Vorliebe einstellen kann, für welches Szenario bzw. welche Randbedingung welches Knotenmuster auf der Beleuchtungsvorrichtung dargestellt werden soll. Dabei kann der Nutzer des Fahrzeugs auch bei einem automatisch in Abhängigkeit der Situation unterschiedlich dargestellte Knotenmuster einstellen, für welche Situation welches Knotenmuster verwendet werden soll. Der Nutzer des Fahrzeugs kann diese Einstellung auch bevorzugt während der Fahrt mit dem Fahrzeug vornehmen. Als Mensch-Maschine-Schnittstelle kann auch ein mit dem Fahrzeug gekoppeltes mobiles Endgerät genutzt werden. Entsprechend wird auf dem mobilen Endgerät, beispielsweise einem Smartphone, eine zum Einstellen der Auswahlvariable geeignete App ausgeführt.

Bevorzugt wird das in Abhängigkeit der Auswahlvariable durch das Steuergerät ausgewählte Steuersignal visuell und/oder akustisch im Fahrzeug und/oder das in Abhängigkeit des jeweiligen Steuersignals auf dem Schirm erzeugbare Kotenmuster visuell im Fahrzeug ausgegeben.

Hierdurch werden vielfältige Möglichkeiten bereitgestellt, um dem Nutzer anzuzeigen, nach welcher Art und Weise die Darstellung der Knotenmuster über die Beleuchtungsvorrichtung erfolgt. Eine visuelle Darstellung des Steuersignals und/oder des Knotenmusters kann dabei über eine beliebige Anzeigevorrichtung im Fahrzeug oder auf dem mobilen Endgerät des Fahrzeugnutzers erfolgen. Eine akustische Ausgabe des Steuersignals, insbesondere des Audiofiles, kann über ein Soundsystem des Fahrzeugs oder einen Lautsprecher des mobilen Endgeräts erfolgen. Insbesondere bei gleichzeitiger Darstellung des Steuersignals und des Knotenmusters wird der Nutzer dazu in die Lage versetzt, den Einfluss des Steuersignals auf das erzeugbare Knotenmuster wahrzunehmen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Lichtmustererzeugers, der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, des erfindungsgemäßen Fahrzeugs und des Verfahrens zum Ansteuern einer von einem solchen Fahrzeug umfassten Beleuchtungsvorrichtung ergeben sich auch aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben werden.

Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Lichtmustererzeugers gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 ein schematisiertes Schaltdiagramm des in Fig. 1 gezeigten Lichtmustererzeugers;

Fig. 3 eine schematisierte perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lichtmustererzeugers gemäß einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 4 eine schematisierte perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;

Fig. 5 eine schematisierte Ansicht einer Heckleuchte eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs;

Fig. 6 Beispiele für diverse Lissajou-Muster;

Fig. 7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ansteuern des erfindungsgemäßen Lichtmustererzeugers;

Fig. 8 ein Ablaufdiagramm einer Nutzerauswahl zum Einstellen favorisierter, auf einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung darzustellender Knotenmuster; und

Fig. 9 eine schematisierte Darstellung einer Eingabemaske zum Einstellen der Knotenmuster durch einen Nutzer.

Wie Figur 1 entnommen werden kann, umfasst ein erfindungsgemäßer Lichtmustererzeuger 1 einen Lasergenerator 2 zur Erzeugung eines Laserstrahls 3, einen für den Laserstrahl 3 zumindest teilweise transparenten Schirm 4, wenigstens einen im Strahlengang des Laserstrahls 3 angeordneten beweglichen Spiegel 5 zum Ablenken des Laserstrahls 3 in Richtung des Schirms 4, je einen Aktor 6 für jeden Spiegel 5, um diesen zu betätigen, und ein in Figur 2 gezeigtes Steuergerät 7 zum Ansteuern des jeweiligen Aktors 6.

Das Steuergerät 7 ist dazu eingerichtet den Aktor 6 so anzusteuern, dass der Laserstrahl 3 mittels des Spiegels 5 auf dem Schirm 4 kontinuierlich entlang einer in sich geschlossenen Bahn geführt wird, sodass der Laserstrahl 3 auf dem Schirm 4 ein in Figur 3 und in den weiteren Figuren gezeigtes Knotenmuster 8 erzeugt.

Hierzu steuert das Steuergerät 7 den Aktor 6 mittels wenigstens eines Steuersignals mit einer charakteristischen Frequenz an. Im Steuergerät 7 werden sich durch zumindest unterschiedliche charakteristische Frequenzen unterscheidende Steuersignale vorgehalten, beispielsweise gespeichert auf einem physischen Speichermedium, oder durch das Steuergerät 7 erzeugt. Ein jeweiliges Steuersignal zum Ansteuern des Aktors 6 ist vom Steuergerät 7 in Abhängigkeit einer Auswahlvariable auswählbar. Die Auswahlvariable kann dem Steuergerät 7 von extern mitgeteilt werden oder auch in Abhängigkeit von verschiedenen Randbedingungen vom Steuergerät 7 bestimmt werden.

Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Aktor 6 um einen solchen Aktor 6, der den Spiegel 5 oder ein Halteelement 9, an dem der Spiegel 5 angebracht ist, translatorisch in Richtung einer Translationsrichtung T bewegen kann. Beispielsweise handelt es sich bei dem Aktor 6 um ein Piezoelement oder einen Lautsprecher. Verschiedene Komponenten des Lichtmustererzeugers 1 , wie der Lasergenerator 2 und der Aktor 6 können an einer übergeordneten Struktur 13, beispielsweise einem Gehäuse, befestigt sein. Der Schirm 4 kann dabei in das Gehäuse eingelassen sein oder dieses zum Teil ausbilden. Um zu verhindern, dass der Aktor 6 die übergeordnete Struktur 13 zu Schwingungen anregt, kann der entsprechende Aktor 6 über ein passives oder aktives Dämpfungselement 12 an die übergeordnete Struktur 13 angeschlossen sein. Bei dem Dämpfungselement 12 kann es sich beispielsweise um einen Gummi-, Elastomer- oder Kunststoffschaumdämpfer handeln. Typischerweise weisen Piezoelemente und Lautsprecher einen vergleichsweise geringen Hub auf, wobei vorteilhafterweise das Halteelement 9 als Hebelarm 10 ausgeführt ist, um dennoch eine vergleichsweise weite Auslenkung des Laserstrahls 3 zu ermöglichen. In Figur 1 ist der Hebelarm 10 in seiner Ruhestellung durch eine dicke Linie veranschaulicht. Wird das Haltelement 9 über den Aktor 6 in Richtung der Translationsrichtung T zu Schwingungen angeregt, so schwingt das Halteelement 9 gemäß sich der aus seiner Struktur ergebenden Schwingungsmodi, wobei maximale Auslenkungsstellungen in Figur 1 durch gestrichelte Linien angedeutet sind.

Insbesondere ist der Hebelarm 10 bzw. das Haltelement 9 so ausgeführt, dass bei einer Anregung in lediglich eine Richtung eine Schwingung in zumindest zwei Richtungen durch den Spiegel 5 vollzogen werden.

Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Lasergenerator 2 um einen UV-Laser oder Infrarotlaser, wobei der Schirm 4 auf der in Richtung des Spiegels 5 zeigenden Seite mit einem zu Fluoreszenz fähigen Material beschichtet ist und/oder ein entsprechendes Material oder Materialgemisch in den Schirm 4 eingebettet ist. Hierdurch wird das Risiko gesenkt, dass eine den Schirm 4 betrachtende Person durch den Laserstrahl 3 geblendet wird und dabei dennoch das Erzeugen besonders ästhetischer und heller Knotenmuster 8 ermöglicht wird.

Eine Betrachtungsrichtung ist dabei durch ein Auge 16 angedeutet.

Figur 2 zeigt das entsprechende Schaltdiagramm des in Figur 1 gezeigten Lichtmustererzeugers 1. Der Aktor 6 ist über eine Leitung 17 an einen Verstärker 18 angeschlossen. Der Verstärker 18 wiederum ist über eine Leitung 17 an eine Gleichspannungsquelle wie eine Batterie 19 zur Stromversorgung angeschlossen. Dabei kann es sich auch um einen Akkumulator handeln. Ein Eingangssignal empfängt der Verstärker 18 über ein Steuergerät 7, welches der Übersichtlichkeit halber in Figur 1 nicht dargestellt ist. Das Steuergerät 7 kann sich bezogen auf Figur 1 außerhalb eines durch die übergeordnete Struktur 13 begrenzten Hohlraums befinden. Insbesondere wenn es sich bei dem Aktor 6 um einen Lautsprecher handelt, kann der Verstärker 18 über einen Klinkenstecker 20 an das Steuergerät 7 angeschlossen sein. Bei einer Ausführung des Lichtmustererzeugers 1 durch einen anderen Aktor 6 kann auch auf den Verstärker 18 verzichtet werden und der Aktor 6 direkt durch das Steuergerät 7 angesprochen werden.

Das Steuergerät 7 kann von extern eine Auswahlvariable 21 empfangen oder diese auch in Abhängigkeit einer gemessenen Größe selbst bestimmen. In Abhängigkeit der Auswahlvariable 21 wählt das Steuergerät 7 ein passendes Steuersignal zum Ansteuern des Aktors 6 aus. Dabei werden im Steuergerät 7 wie bereits erwähnt verschiedene Signale mit jeweils charakteristischen Frequenzen vorgehalten oder sind durch diesen erzeugbar.

Ferner dargestellt ist der über eine Leitung 17 an eine Batterie 19 angeschlossene Lasergenerator 2.

Figur 3 zeigt eine alternative Ausführung des erfindungsgemäßen Lichtmustererzeugers 1. Als Aktor 6 umfasst hier der Lichtmustererzeuger 1 zwei Elektroantriebe, welche dazu in der Lage sind, die beiden dargestellten Spiegel 5 in Rotation zu versetzen. Dabei sind die beiden Spiegel 5 so angeordnet und zueinander ausgerichtet, dass der Laserstrahl 3 auf dem Schirm 4 entlang eines sogenannten Lissajou-Musters 11 geführt wird. Hierzu sind die Spiegel 5 jeweils gekippt an dem jeweiligen Elektromotor angeschlossen. So ist eine Mittelachse M eines jeweiligen Spiegels 5 gegenüber einer Rotationsachse R des jeweiligen Elektromotors um einen Winkel a gekippt. Dies führt dazu, dass der Laserstrahl 3 beim Auftreffen auf den Spiegel 5 je nach Rotationsstellung um einen leicht abgeänderten Winkel abgelenkt wird. Dabei sind die jeweiligen Spiegel 5 so zueinander ausgerichtet, dass der Laserstrahl 3 auf dem Schirm 4 durch einen der Spiegel entlang einer ersten Richtung X und durch einen zweiten der Spiegel 5 um eine orthogonal auf der ersten Richtung X stehende zweiten Richtung Y ausgelenkt wird.

Figur 4 zeigt die Anordnung von zwei erfindungsgemäßen Lichtmustererzeugern 1 in einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 14. Dabei können die beiden Lasergeneratoren 2 jeweils einen Laserstrahl 3 der gleichen Farbe oder auch abweichender Farben erzeugen. Auch kann der in Figur 4 dargestellte Schirm 4 in Abhängigkeit einer örtlichen Position unterschiedlich ausgeführt sein, beispielsweise in einer unterschiedlichen Farbe und/oder aufweisend ein unterschiedliches zu Fluoreszenz fähiges Material. So kann beispielsweise ein erstes Knotenmuster 8 bei einer Integration der Beleuchtungsvorrichtung 14 in ein erfindungsgemäßes und in Figur 5 gezeigtes Fahrzeug 15 zur Ausbildung einer Heckleuchte dienen und ein zweites Knotenmuster 8 zur Ausbildung eines Fahrtrichtungsanzeigers wie eines Blinkers. Während der Erzeugung eines Knotenmusters 8 wird dabei ein jeweiliger Laserstrahl 3 kontinuierlich entlang einer jeweiligen geschlossenen Bahn geführt. Der Lasergenerator 2 kann dann jedoch auch abgestellt werden und dann wieder aktiviert werden. Nach einem Reaktivieren des Lasergenerators 2 kann dann beispielsweise durch Ansteuern des jeweiligen Aktors 6 mit einem abweichenden Steuersignal ein unterschiedliches Knotenmuster 8 erzeugt werden oder auch das gleiche wie vorher.

Figur 5 zeigt eine beispielhafte Außensicht des bereits erwähnten erfindungsgemäßen Fahrzeugs 15. In der in Figur 5 gezeigten Darstellung wird die Anwendung des erfindungsgemäßen Lichtmustererzeugers 1 und entsprechend der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 14 zur Ausbildung einer Fahrzeugheckleuchte deutlich.

Figur 6 zeigt beispielhaft verschiedene Lissajou-M uster 11. Je nach Anwendungsfall und gewünschtem Muster können diese dann mittels einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 14 dargestellt werden. Jeweilige Lissajou-Muster 11 bzw. Knotenmuster 8 können dabei statisch erscheinen oder auch bewegt, sprich animiert.

Figur 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ansteuern der Beleuchtungsvorrichtung 14, also entsprechend des oder der Lichtmustererzeuger(s) 1. In einem Verfahrensschritt 701 wird dem Steuergerät 7 mitgeteilt, welche Auswahlvariable 21 ausgegeben werden soll. Entsprechende Vorgaben können dem Steuergerät 7 von extern beispielsweise über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle mitgeteilt werden, oder aber auch in Abhängigkeit eines Fahrzeugparameters, beispielsweise werden für verschiedene Fortbewegungsgeschwindigkeitsbereiche des Fahrzeugs 15 individuelle Auswahlvariablen 21 bestimmt.

In einem Verfahrensschritt 702 wählt das Steuergerät 7 in Abhängigkeit der Auswahlvariablen 21 verschiedene Steuersignale mit jeweils unterschiedlichen charakteristischen Frequenzen aus und übergibt diese zum Ansteuern im Verfahrensschritt 703 an den Aktor 6. Im Verfahrensschritt 704 wird hierdurch der Spiegel 5 bewegt bzw. zu Schwingungen angeregt.

Im Verfahrensschritt 705 wird ein entsprechendes Knotenmuster 8 bzw. Lissajou-Muster 11 auf dem Schirm 4 projiziert.

Figur 8 verdeutlicht den Ablauf zum Einstellen des Verhaltens des Steuergeräts 7 unter welchen Randbedingungen welche Auswahlvariable 21 ausgewählt werden soll.

In einem Verfahrensschritt 801 stellt ein Nutzer des Fahrzeugs 15 über eine Mensch- Maschine-Schnittstell ein, welches Steuersignal im Steuergerät 7 für welche Randbedingungen ausgegeben werden soll. Dabei können dem Nutzer visuell die hierdurch einstellbaren Knotenmuster 8 angezeigt werden. Gemäß einer Einstellung 802 wählt der Nutzer ein während der Fahrt mit dem Fahrzeug 15 dauerhaft statisch leuchtendes Knotenmuster 8 aus. Dabei kann er selbst festlegen, welches Steuersignal hierzu verwendet werden soll, sprich der Nutzer kann die jeweilige charakteristische Frequenz des Steuersignals auswählen oder einstellen.

Gemäß einer Einstellung 803 wählt das Fahrzeug 15 das jeweilige Steuersignal automatisch in Abhängigkeit eines eingestellten Fahrmodus, wie ein Komfort-, Sportoder dynamischer Fahrmodus, aus.

Gemäß einer Einstellung 804 wählt das Fahrzeug 15 in Abhängigkeit eines rückwärtig gemessenen Abstands zu einem dem Fahrzeug 15 folgenden Fremdfahrzeug das jeweilige Steuersignal selbst aus. So wird vom Steuergerät 7 die Auswahlvariable 21 geändert, wenn sich der Abstand zwischen dem Fahrzeug 15 und dem folgenden Fremdfahrzeug ändert.

Gemäß einer Einstellung 805 erfolgt das Anpassen der Auswahlvariable 21 und entsprechend der Steuersignale in Abhängigkeit der Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 15. Die Geschwindigkeitsbereiche zu denen jeweils das gleiche Knotenmuster angezeigt wird können beliebig definiert werden, beispielsweise: Stillstand, Tastgeschwindigkeit, Schrittgeschwindigkeit, Schrittgeschwindigkeit bis 30 km/h, 30 km/h bis 50 km/h, 50 km/h bis 100 km/h und größer als 100 km/h. Es kann auch ein Geschwindigkeitsbereich für eine Rückwärtsfahrt existieren.

Figur 9 zeigt eine schematisierte Darstellung einer Eingabemaske 22 zum Einstellen der darzustellenden Knotenmuster 8 durch den Nutzer des Fahrzeugs 15. Über ein Auswahlfeld 23 kann der Nutzer die Art des Steuersignals auswählen, beispielsweise eine harmonische Schwingung, ein Rechteckimpuls oder ein Sägezahnimpuls.

Über einen Regler 24 kann der Nutzer die Amplitude des Steuersignals, sprich bei einem Audiofile die Lautstärke, einstellen.

Über einen Regler 25 kann der Nutzer verschiedene Modulationen für das Steuersignal einstellen.

Über einen Regler 26 kann der Nutzer die charakteristische Frequenz einstellen. Eine Rasterung kann gemäß beliebiger Schrittweiten erfolgen, beispielsweise in 1 Hz Schritten.

Über ein Auswahlfeld 27 kann der Nutzer das so erzeugbare Steuersignal akustisch und/oder visuell über einen Anzeigebereich 28 ausgeben. Im Anzeigebereich 28 kann auch das entsprechend darstellbare Knotenmuster 8 visualisiert werden. Über ein Auswahlfeld 29 können fertiggestellte Steuersignale gespeichert und/oder geladen werden.

In dem Beispiel in Figur 9 sind Einstellfelder 30 für drei unterschiedliche Steuersignale dargestellt. Der Nutzer kann auswählen, dass die entsprechenden Steuersignale zur Erzeugung eines gemeinsamen Steuersignals fusioniert werden sollen. Eine Ansteuerung kann jedoch auch mit einem einzigen der dargestellten Steuersignale erfolgen.