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Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit zumindest einer Lichtquelle, mit einer Scheinwerferlinse aus transparentem Kunststoff und mit einer zwischen der Lichtquelle und der Scheinwerferlinse angeordneten Blende gelöst, wobei eine Kante der Blende mittels der Scheinwerferlinse als eine Hell-Dunkel-Grenze abbildbar ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die lichttechnische Eigenschaften eines vorgenannten Fahrzeugscheinwerfers zu verbessern. Dabei sollen insbesondere die lichttechnischen Eigenschaften in Bezug auf die Hell-Dunkel-Grenze verbessert werden. Es ist insbesondere wünschenswert, chromatische Schwankungen an der Hell-Dunkel-Grenze zu verringern bzw. zu vermeiden.
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Vorgenannte Aufgabe wird durch einen Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit zumindest einer Lichtquelle, mit einer Scheinwerferlinse aus transparentem Kunststoff und mit einer zwischen der Lichtquelle und der Scheinwerferlinse angeordneten Blende gelöst, wobei eine Kante der Blende mittels der Scheinwerferlinse als eine Hell-Dunkel-Grenze abbildbar ist, wobei die Scheinwerferlinse eine Oberflächenstruktur und/oder in ihrem Innern eine Licht streuende Struktur aufweist, und wobei die Scheinwerferlinse mittels zumindest eines (thermischen) Dehnungselementes, insbesondere derart, mechanisch mit der Blende verbunden ist, dass die Scheinwerferlinse mittels des (thermischen) Dehnungselementes gegenüber der Blende entlang der optischen Achse der Scheinwerferlinse verschiebbar ist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Abstand zwischen der Blende und der Lichtquelle bzw. zwischen der Blende und einem der Lichtquelle zugeordneten Reflektor (im Wesentlichen) temperaturunabhängig ist.
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Ein Fahrzeugscheinwerfer im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Projektionsscheinwerfer bzw. ein PES-Scheinwerfer. Einzelheiten zu diesen Scheinwerfern können zum Beispiel den Seiten 743 bis 745 des Buches „Bosch, Kraftfahrtechnisches Taschenbuch", 23. Auflage, Vieweg, 1999, ISBN 3-528-03876-4 entnommen werden. Ein Fahrzeugscheinwerfer im Sinne der Erfindung kann (auch) ein Projektionsmodul für einen Projektionsscheinwerfer bzw. einen PES-Scheinwerfer sein bzw. umfassen.
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Ein (thermisches) Dehnungselement im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Element, dessen Länge und/oder Krümmung temperaturabhängig ist. Ein (thermisches) Dehnungselement im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein Bimetallstreifen oder ein wie ein Bimetallstreifen wirkendes Element. Ein (thermisches) Dehnungselement im Sinne der Erfindung ist insbesondere als Bimetallstreifen oder als ein wie ein Bimetallstreifen wirkendes Element ausgestaltet. Ein (thermisches) Dehnungselement im Sinne der Erfindung umfasst insbesondere einen Bimetallstreifen oder ein wie ein Bimetallstreifen wirkendes Element. Ein (thermisches) Dehnungselement im Sinne der Erfindung ist insbesondere derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass sich der Abstand zwischen der Blende und der Scheinwerferlinse verringert, wenn die Temperatur des (thermischen) Dehnungselements sinkt. Ein (thermisches) Dehnungselement im Sinne der Erfindung ist insbesondere derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass sich der Abstand zwischen der Blende und der Scheinwerferlinse vergrößert, wenn die Temperatur des (thermischen) Dehnungselements steigt.
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Transparenter Kunststoff kann PMMA sein. Transparenter Kunststoff ist im Sinne der Erfindung insbesondere transparenter thermoplastischer Kunststoff. Transparenter Kunststoff ist im Sinne der Erfindung insbesondere Polycarbonat, insbesondere LED 2643, bzw. ein thermoplastisches Harz wie z. B. ein Polycarbonatharz, ein Polyacrylharz oder ein modifiziertes Polyolefinharz. Bespiele für geeignete thermoplastische Kunststoffe bzw. thermoplastische Harze können insbesondere der
DE 699 23 847 T2 und der
DE 10 2007 037 204 A1 entnommen werden. So offenbart die
DE 699 23 847 T2 als Polycarbonatharz die geeignete Verwendung von aromatischem Polycarbonatharz, das durch Umsetzung eines Diphenols und eines Carbonatvorläufers erhalten worden ist.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich das (thermische) Dehnungselement bzw. die Längsrichtung (Richtung der längsten Ausdehnung des (thermischen) Dehnungselementes) des (thermischen) Dehnungselementes tangential zu einem (insbesondere orthogonal zur optischen Achse der Scheinwerferlinse ausgerichteten und/oder zentrischen) Kreis um die optische Achse der Scheinwerferlinse.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Scheinwerferlinse mittels des (thermischen) Dehnungselementes gegenüber der Blende (entlang der optischen Achse der Scheinwerferlinse) um zumindest 5 μm pro °C Temperaturveränderung, insbesondere um zumindest 10 μm pro °C, Temperaturveränderung verschiebbar. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Scheinwerferlinse mittels des (thermischen) Dehnungselementes gegenüber der Blende (entlang der optischen Achse der Scheinwerferlinse) um nicht mehr als 20 μm pro °C Temperaturveränderung, insbesondere um nicht mehr als 15 μm pro °C Temperaturveränderung, verschiebbar.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Fahrzeugscheinwerfer zumindest ein Führungselement, entlang dessen die Scheinwerferlinse gegenüber der Blende in Richtung der bzw. entlang der optischen Achse der Scheinwerferlinse verschiebbar ist. Ein Führungselement im Sinne der Erfindung ist insbesondere als Stift ausgebildet. Ein solcher Stift erstreckt sich insbesondere parallel zur optischen Achse der Scheinwerferlinse.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Fahrzeugscheinwerfer einen Träger zur, insbesondere derartigen, mechanischen Aufnahme der Scheinwerferlinse, dass die Scheinwerferlinse zusammen mit dem Täger mittels des (thermischen) Dehnungselementes gegenüber der Blende entlang der optischen Achse der Scheinwerferlinse verschiebbar ist. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Träger zumindest eine Bohrung bzw. ein Loch oder eine Kerbe, Kerbung oder Nut zur Aufnahme des Führungselementes. Ein Träger im Sinne der Erfindung ist insbesondere ringförmig ausgebildet bzw. ausgestaltet. In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Träger eine Nut zur Aufnahme des (thermischen) Dehnungselementes. Es ist insbesondere vorgesehen, dass sich die Nut tangential zu einem (insbesondere orthogonal zur optischen Achse der Scheinwerferlinse ausgerichteten) Kreis um die optische Achse der Scheinwerferlinse erstreckt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass das (thermische) Dehnungselement bzw. dessen eine Ende innerhalb der Nut gleitend bzw. verschiebbar bzw. beweglich gelagert ist, beziehungsweise dass das (thermische) Dehnungselement bzw. dessen eine Ende in (Längsrichtung) der Nut gleiten kann.
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Die Scheinwerferlinse kann eine mittels Blankpressen und/oder Injektionspressen hergestellte Linse sein. Unter Blankpressen soll im Sinne der Erfindung insbesondere verstanden werden, eine optisch wirksame Oberfläche derart zu pressen, dass eine anschließende Nachbearbeitung der Kontur dieser optisch wirksamen Oberfläche entfallen kann bzw. entfällt bzw. nicht vorgesehen ist.
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In einer Ausgestaltung ist insbesondere vorgesehen, dass der Träger Teil der Scheinwerferlinse ist. Es kann vorgesehen sein, dass der Träger und die Scheinwerferlinse in einem Stück bzw. gemeinsam gefertigt bzw. gepresst bzw. injektionsgepresst werden bzw. sind. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Träger Teil eines Randes der Scheinwerferlinse ist oder einen Rand der Scheinwerferlinse bildet.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Lichtquelle eine Lampe, insbesondere eine Gasentladungslampe oder eine Glühlampe, oder ist als eine Lampe, insbesondere eine Gasentladungslampe oder eine Glühlampe, ausgestaltet. Die Lichtquelle kann z. B. eine Halogenlampe oder eine Xenonleuchte sein. Geeignete Ausgestaltungen für die erste Lichtquelle können z. B. den Seiten 739 bis 753 des Buches „Bosch, Kraftfahrtechnisches Taschenbuch", 23. Auflage, Vieweg, 1999, ISBN 3-528-03876-4 entnommen werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Lichtquelle eine LED bzw. eine Anordnung von LEDs ist. Eine Lichtquelle kann auch ein Laser sein. Ein verwendbarer Laser ist in ISAL 2011 Proceedings, Seite 271ff offenbart.
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Vorgenannte Aufgabe wird zudem durch ein Kraftfahrzeug mit einem vorgenannten Fahrzeugscheinwerfer gelöst, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Hell-Dunkel-Grenze auf eine Fahrbahn, auf der das Kraftfahrzeug anordenbar ist, abbildbar ist.
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Kraftfahrzeug im Sinne der Erfindung ist insbesondere ein individuell im Straßenverkehr benutzbares Landfahrzeug. Kraftfahrzeuge im Sinne der Erfindung sind insbesondere nicht auf Landfahrzeuge mit Verbrennungsmotor beschränkt.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel für ein Kraftfahrzeug,
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2 eine schematische Darstellung eines Projektionsmoduls eines beispielhaften Fahrzeugscheinwerfers,
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3 eine beispielhafte Leuchtverteilung des Fahrzeugscheinwerfers mit dem Projektionsmodul gemäß 2,
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4 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Scheinwerferlinse für ein Projektionsmodul gemäß 2,
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5 einen Ausschnitt des Querschnitts gemäß 4,
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6 das Projektionsmodul gemäß 2 in einer perspektivischen Seitenansicht,
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7 einen Optikträger des Projektionsmoduls gemäß 6,
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8 einen Führungsring des Projektionsmoduls gemäß 6 und
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9 eine ausschnittsweise Seitenansicht des Projektionsmoduls gemäß 6.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 100 mit einem Fahrzeugscheinwerfer 101, der ein in 2 schematisch dargestelltes Projektionsmodul 1 mit einer Lichtquelle 10 zum Erzeugen von Licht, einem Reflektor 12 zum Reflektieren von mittels der Lichtquelle 10 erzeugbarem Licht und eine Blende 14 umfasst. Das Projektionsmodul 1 umfasst zudem eine Scheinwerferlinse 2 zur Veränderung der Strahlrichtung von mittels der Lichtquelle 10 erzeugbarem Licht und insbesondere zur Abbildung einer in 2 mit Bezugszeichen 15 bezeichneten Kante der Blende 14 als Hell-Dunkel-Grenze 25, wie sie beispielhaft in 3 in einer Graphik 20 und in einer Fotographie 21 dargestellt ist. Wichtige lichttechnische Richtwerte sind dabei der Gradient G der Hell-Dunkel-Grenze 25 und der Blendwert HV des Fahrzeugscheinwerfers 1, in den die Scheinwerferlinse 2 eingebaut ist.
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Die Scheinwerferlinse 2 umfasst einen Linsenkörper 3 aus einem transparenten Kunststoff, der eine der Lichtquelle 10 zugewandte im Wesentlichen plane optisch wirksame Oberfläche 5 und eine der Lichtquelle 10 abgewandte konvex gekrümmte optisch wirksame Oberfläche 4 umfasst. Die Scheinwerferlinse 2 umfasst zudem einen Rand 6, mittels dessen die Scheinwerferlinse 2 in dem Projektionsmodul 1 befestigbar ist.
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4 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Scheinwerferlinse 2 für das Projektionsmodul 1 gemäß 2. 5 zeigt einen in 4 durch einen strichpunktierten Kreis markierten Ausschnitt der Scheinwerferlinse 2. Die im Wesentlichen plane optisch wirksame Oberfläche 5 ragt in Form einer Stufe 60 in Richtung der optischen Achse 30 der Scheinwerferlinse 2 über den Linsenrand 6 bzw. über die der Lichtquelle 10 zugewandte Oberfläche 61 des Linsenrandes 6 hinaus, wobei die Höhe h der Stufe 60 nicht mehr als 1 mm, vorteilhafterweise nicht mehr als 0,5 mm, beträgt. Der Nennwert der Höhe h der Stufe 60 beträgt vorteilhafterweise 0,2 mm.
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Die Dicke r des Linsenrandes 6 beträgt zumindest 2 mm jedoch nicht mehr als 5 mm. Der Durchmesser DL der Scheinwerferlinse 2 beträgt zumindest 40 mm jedoch nicht mehr als 100 mm. Der Durchmesser DB der im Wesentlichen planen optisch wirksamen Oberfläche 5 ist gleich dem Durchmesser DA der konvex gekrümmten optisch wirksamen Oberfläche 4. In vorteilhafter Ausgestaltung beträgt der Durchmesser DB der im Wesentlichen planen optisch wirksamen Oberfläche 5 nicht mehr als 110% des Durchmessers DA der konvex gekrümmten optisch wirksamen Oberfläche 4. Zudem beträgt der Durchmesser DB der im Wesentlichen planen optisch wirksamen Oberfläche 5 vorteilhafterweise zumindest 90% des Durchmessers DA der konvex gekrümmten optisch wirksamen Oberfläche 4. Der Durchmesser DL der Scheinwerferlinse 2 ist vorteilhafterweise in etwa 5 mm größer als der Durchmesser DB der im Wesentlichen planen optisch wirksamen Oberfläche 5 bzw. als der Durchmesser DA der konvex gekrümmten optisch wirksamen Oberfläche 4.
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Die Scheinwerferlinse 2 weist optional im Innern des transparenten Körpers 3 eine Licht streuende Struktur 35 auf. Die Licht streuende Struktur 35 ist vorteilhafterweise eine mittels eines Lasers erzeugte Struktur. Sie umfasst dabei vorteilhafterweise eine Anzahl von punktförmigen Defekten, die insbesondere zu einer zur optischen Achse 30 orthogonalen Ebene ausgerichtet sind. Es kann vorgesehen sein, dass die Licht streuende Struktur 35 ringförmig ausgestaltet ist oder ringförmige Bereiche umfasst bzw. dass die punktförmigen Defekte in Ringen angeordnet sind. Es kann vorgesehen sein, dass die punktförmigen Defekte, insbesondere innerhalb der gewählten Struktur, zufällig verteilt sind.
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Geeignete Verfahren zur Erzeugung der Licht streuenden Struktur
35 im Innern des transparenten Körpers
3 können zum Beispiel der
SU 1838163 A3 , der
SU 1818307 A1 , dem
Artikel, „Optical applications of laser-induced gratings in Eudoped glasses", Edward G. Behrens, Richard C. Powell, Douglas H. Blackburn, 10. April 1990/Vol. 29, No. 11/APPLIED OPTICS, dem
Artikel, „Relationship between laser-induced gratings and vibrational properties of Eu-doped glasses", Frederic M. Durville, Edward G. Behrens, Richard C. Powell, 35, 4109, 1987,
The American Physical Society, dem Artikel, „Laser-induced refractive-index gratings in Eu-doped glasses", Frederic M. Durville, Edward G. Behrens, Richard C. Powell, 34, 4213, 1986,
The American Physical Society, dem Artikel, „Innenbearbeitung von Glas mit Nd: YAG-Laser", Klaus Dickmann, Elena Dik, Laser Magazin sowie dem in der
US 6 992 804 B2 zitierten Stand der Technik entnommen werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Scheinwerferlinse
2 Oberflächenstrukturen aufweist, insbesondere wie sie in den
6 bis
10 der
DE 10 2007 037 204 A1 offenbart sind.
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6 zeigt das Projektionsmodul 1 in einer perspektivischen Seitenansicht. Dabei bezeichnet Bezugszeichen 40 einen in 7 dargestellten Optikträger und Bezugszeichen 42 einen in 8 dargestellten Führungsring. Der Führungsring 42 ist ein Ausführungsbeispiel für einen Träger im Sinne der Ansprüche. Der Führungsring 42 und die Scheinwerferlinse 2 sind beispielhaft einstückig aus transparentem Kunststoff gefertigt. Der Optikträger 40 ist mechanisch mittels eines Bimetallstreifens 41 mit dem Führungsring 42 verbunden. Zudem weist der Objektträger 40 Führungsstifte 401, 402 und 403 auf, die in Löchern 421, 422, 423 mit Gleitführung des Führungsrings 42 geführt sind.
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Der Optikträger 40 weist zudem eine Nut 405 auf, in der das eine Ende des Bimetallstreifens 41 arretiert ist. Das andere Ende des Bimetallstreifens 41 ist gleitend in einer Nut 425 des Führungsrings 42 gelagert. Die Führungsstifte 401, 402, 403 sind Ausführungsbeispiele für Führungselemente im Sinne der Ansprüche. In Verbindung mit den Führungsstiften 401, 402, 403 bzw. den Löchern 421, 422, 423 verschiebt der Bimetallstreifen 41 den Führungsring 42 zusammen mit der Scheinwerferlinse 2 in Abhängigkeit der Temperatur entlang der optischen Achse 30 der Scheinwerferlinse 2. Dabei wird der Abstand zwischen dem Führungsring 42 und dem Optikträger 40 und damit der Scheinwerferlinse 2 und der Blende 14 um 0,8 mm verringert, wenn sich die Temperatur des Bimetallstreifens 41 von 20° auf –40°C verringert. Der Abstand zwischen dem Führungsring 42 und dem Optikträger 40 und damit der Scheinwerferlinse 2 und der Blende 14 wird um 0,8 mm vergrößert, wenn sich die Temperatur des Bimetallstreifens 41 von 20° auf 90°C erhöht. Ein verwendbarer Bimetallstreifens umfasst die Werkstoffpaarung FeNi20Mn6 und FeNi6 und ist 1 mm dick, 5 mm breit und 20 mm lang.
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Es hat sich gezeigt, dass es mittels der Erfindung möglich ist, chromatische Schwankungen im Projektionsscheinwerfer bzw. Projektionsmodulen mit Kunststofflinsen, selbst chromatische Schwankungen zwischen blau und rot, (nahezu) vollständig einzudämmen bzw. zu verhindern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007037204 A1 [0002, 0007, 0034]
- DE 69923847 T2 [0007, 0007]
- SU 1838163 [0032]
- SU 1818307 A1 [0032]
- US 6992804 B2 [0032]
- WO 03/087893 A1 [0033]
- DE 20320546 U1 [0033]
- EP 1495347 A1 [0033]
- DE 10216706 A1 [0033]
- EP 1645545 [0033]
- DE 102004048500 A1 [0033]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Seiten 743 bis 745 des Buches „Bosch, Kraftfahrtechnisches Taschenbuch”, 23. Auflage, Vieweg, 1999, ISBN 3-528-03876-4 [0005]
- Seiten 739 bis 753 des Buches „Bosch, Kraftfahrtechnisches Taschenbuch”, 23. Auflage, Vieweg, 1999, ISBN 3-528-03876-4 [0014]
- ISAL 2011 Proceedings, Seite 271ff [0014]
- Artikel, „Optical applications of laser-induced gratings in Eudoped glasses”, Edward G. Behrens, Richard C. Powell, Douglas H. Blackburn, 10. April 1990/Vol. 29, No. 11/APPLIED OPTICS [0032]
- Artikel, „Relationship between laser-induced gratings and vibrational properties of Eu-doped glasses”, Frederic M. Durville, Edward G. Behrens, Richard C. Powell, 35, 4109, 1987 [0032]
- The American Physical Society, dem Artikel, „Laser-induced refractive-index gratings in Eu-doped glasses”, Frederic M. Durville, Edward G. Behrens, Richard C. Powell, 34, 4213, 1986 [0032]
- The American Physical Society, dem Artikel, „Innenbearbeitung von Glas mit Nd: YAG-Laser”, Klaus Dickmann, Elena Dik, Laser Magazin [0032]