CN107270212A - 用于机动车辆的后照明和/或信号指示装置以及设置有该装置的后照明和/或信号指示灯 - Google Patents

用于机动车辆的后照明和/或信号指示装置以及设置有该装置的后照明和/或信号指示灯 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种尤其是用于机动车辆的后照明和/或信号指示装置,包括光源(12)、透射表面(11)和用于将来自光源(12)的光的至少一部分分布在透射表面(11)上的设备,分布设备包括微反射镜的矩阵(14),所述微反射镜的矩阵的每一个微反射镜能够按照至少两个不同的倾斜位置被驱动。出现有另一个光源(32),并且操作模式允许光源(12)照射微反射镜的一部分,并且光源(32)照射另一部分。

Description

用于机动车辆的后照明和/或信号指示装置以及设置有该装 置的后照明和/或信号指示灯
技术领域
本发明尤其是涉及一种用于机动车辆的后照明和/或信号指示装置,并且涉及一种设置有该装置的后照明和/或信号指示灯。
优选的应用涉及用于装备车辆的机动车辆产业,尤其是用于制造能够发射光束的装置,也被称为通常满足车辆的后部法规的照明和/或信号指示功能。例如,本发明可以允许制造像素化类型的高分辨率的光束,尤其是用于在车辆的后部的信号指示。非排他性地,其可被用于在嵌入在车辆中的投影表面上显示图形。
背景技术
位于在车辆的后部的机动车辆的信号指示灯为灯装置,所述灯装置包括一个或多个光源和封闭灯的外透镜。简单地说,光源发射光线以形成光束,所述光束被朝向外透镜引导,以便产生将光传出车辆的照明带。照明带的颜色以灯的功能或类型为特征。因而,已知的是白色的照明带表示该灯为倒车灯,琥珀色的照明带为方向指示器,并且红色的照明带为后位置灯或停车灯,所述停车灯具有更强的亮度。也有红色的雾灯,所述雾灯的强度甚至更强,以在恶劣天气条件下可见,例如雾、大雨或下雪天气。除了颜色,这些灯必须满足尤其是关于光强度和能见角的法规。
然而,虽然每一个尾灯具有规定的特定含义,但是这可能对观察者来说表现得不足够详细或准确。需要解码被操纵的灯的颜色和类型,以试图理解车辆的司机的意图,例如他或她正在遭遇的紧急状况。因而,当车辆在行驶中时,当车辆的灯中的一个打开时,精确地理解车辆所遭遇的状况不是显而易见或可能的。实际上,即使尾随车辆的司机观察到在他或她前方的车辆上的停车灯开启时,灯的简单的开启不会给他或她任何关于刹车 的确切原因的指示。
此外,由于不同的尾灯的数量限于前述的那些因素,因此一些状况很难用该受限数量的信息描述。在许多状况下,车辆不能准确地警告其它车辆正在发生的事件。
车辆的后照明系统是已知的,其包括布置在光源和屏幕之间的微反射镜的矩阵。输入透镜组件被插入到光源和矩阵之间,并且输出透镜组件被插入到矩阵和屏幕之间。该组件允许光的投影,所述光的分布可以通过驱动每一个微反射镜而改变。因而,能够增加作为来自适当地装备的灯的输出而供应的信息,通过产生例如在屏幕上的不同的显示光形式。然而,考虑它的应用,由此提出的组件是复杂的,其本质上受限于形成待投影到屏幕上的独特的光束的图案。
发明内容
需要比现有的装置具有更少的限制应用的后照明和/或信号指示装置。
本发明旨在至少部分地满足该目标。
为此,本发明尤其是涉及一种尤其是用于机动车辆的后照明和/或信号指示装置,包括光源、透射表面和用于将来自光源的光的至少一部分分布在透射表面上的设备,分布设备包括微反射镜的矩阵,所述微反射镜的矩阵的每一个微反射镜能够按照至少两个不同的倾斜位置被驱动,所述至少两个不同的倾斜位置包括来自光源的光线被微反射镜反射至透射表面的第一位置和来自光源的光线不被微反射镜反射至透射表面的第二位置。有利地,所述装置包括至少一个附加的光源,所述至少一个附加的光源被配置为使得来自附加的光源的光线在所述微反射镜处于第二位置时被微反射镜反射至透射表面,并且在所述微反射镜处于第一位置时不被微反射镜反射至透射表面。
优选地,并且以非限制性的方式,分布设备包括至少一个混合操作模式,在混合操作模式下,光源和附加的光源同时发射,并且微反射镜的至少一部分处于第一位置而微反射镜的至少另一部分处于第二位置。
因而具有远比目前的技术更全面的装置,因为微反射镜的矩阵为每一束从不同的光源发射的多束光束采用,而不是单独地专用于单一的光源。 而且,在反射镜的全部位置使用矩阵,而在现有技术中所述位置中的一个是非有效的。
使用有利的混合操作模式,离开矩阵的光同时源于至少两个光源,所述至少两个光源允许更多的功能。例如,红色的尾灯可以与闪烁的方向改变等同时有效,它们都采用微反射镜的矩阵作为用于分布待通过透射表面透射的光束的元件。
根据本发明的优选的方面,光源和附加的光源具有不同的光发射波长区间。因而能够产生多种输出功能。光源可以被配置为发射红色波长的光。并且,附加的光源可以被配置为发射橙色波长的光。
根据本发明的替代的方面,光源和/或附加的光源被控制以发射不同颜色波长的光。
根据第一替代例,光源为RGB(红色、绿色、蓝色的首字母缩写)电致发光二极管,并且包括三个发光表面,所述三个发光表面分别发射红色、绿色和蓝色波长的光。通过混合由三个发光表面发射的颜色获得光源发射的颜色。
根据其它替代例,光源为具有至少两个发光表面的电致发光二极管,所述至少两个发光表面发射从红色、橙色和白色之间选择的不同颜色波长的光。通过选择性地激活与想要的颜色对应的发光表面获得光源发射的颜色。
光源和附加的光源中的至少一个的辐射功率有利地小于1W。这与通常对于后照明和/或信号指示功能足够的功率一致。由该功率导致的加热也被限制,其大大地简化了装置的设计。
在一个实施例中,光源和附加的光源共用相同的主光源,所述装置包括位于光源和附加的光源之间的来自主光源的光线的分光器。在该实例中,光源和附加的光源为次级光源。这简化了光的发生的设计,因为可以采用单一的主光源。万一故障,只需更换一个光源,并且该主光源比增加完全的主光源(例如涉及机械支撑件、电源的增加)体积更小。其可以为白色的主光源,而且转换设备能够被用于获得与白色不同的颜色作为输出。光纤可以将光从主光源传导至分光器。附加地或者替代地,光源和附加的光源中的至少一个包括传导从分光器输出的光的光纤,并且光纤的远端被朝 向矩阵引导。因而,具有用于光的朝向矩阵的通道的路径。该布置体积较小。
有利地,光源和附加的光源中的至少一个包括转换装置,所述转换装置被配置为从主光源接收光并且再发射被转换为与来自主光源的光的波长区间不同的波长区间的光。因而,获得上述颜色的改变
转换装置可以包括发光体元件。
根据本发明的另一个可能的实施例,散光器被配置为从主光源接收光线并且将它们至少部分地返回至透射表面,而不在矩阵上反射。其可以为如下的散光器,所述散光器从放置在来自主光源的光线的路径上并且朝向微反射镜的矩阵的光纤拾取一部分光线。这样,其尤其是能够在尾灯上产生风格照明和/或在光度上参与法规功能,可能不变的。
分布设备可选地包括至少一个其它操作模式,在其它操作模式下,光源发射而附加的光源不发射,并且微反射镜的至少一部分处于第一位置,而微反射镜的至少另一部分处于第二位置。然后,单一的光束被投影在透射表面上,以从光源产生单一的功能。
根据替代的或者附加的可能例,分布设备包括至少一个其它操作模式,在其它操作模式下,光源不发射而附加的光源发射,并且微反射镜的至少一部分处于第一位置,而微反射镜的至少另一部分处于第二位置。然后,单一的光束被投影在透射表面上,以从附加的光源产生单一的功能。
另一个可能例是,分布设备包括至少一个其它混合操作模式,在其它混合操作模式下,光源和附加的光源同时发射,并且微反射镜的至少一部分处于第一位置,而微反射镜的至少另一部分处于第二位置,在其它混合操作模式下处于第一位置和/或处于第二位置的微反射镜的数量与混合操作模式的处于第一位置和/或处于第二位置的微反射镜的数量不同。因而,能够改变照到透射表面上的所产生的光束的形式和/或强度。
光源和附加的光源中的至少一个有利地被配置为发射作为源输出穿过其较大尺寸小于100μm的表面的光束。这里可能采用的术语半径不意味着光束在该点具有圆形截面,并且该术语被采用以表示光束的尺寸的估计值。通常地,光源有利地为准点光源,以直接照到微反射镜的矩阵上,尤其是没有中间的光学器件。在该背景下,光束可能是发散的和/或直接照 射微反射镜的矩阵。
光源和附加的光源中的至少一个可以包括下述器件中的至少一个:发光二极管、激光发射器、包括多个亚毫米级尺寸的发光单元的半导体光源,所述单元被分布在不同的、可选择性激活的光区内。具体地,亚毫米级尺寸的发光光单元中的每一个采取棒的形式。而且,棒在同一个基板上,所述基板优选地包括硅。
本发明的另一个方面设计一种机动车辆的后照明和/或信号指示灯,装备有至少一个根据本发明的照明和/或信号指示装置。优选地,本发明的另一个方面涉及一种机动车辆的后信号指示灯,装备有至少一个后信号指示装置。
该灯可以包括用于输出光并且封闭灯的外透镜,所述外透镜包括透射表面。
根据本发明的光源中的至少一个的实施例的附加的可能例,所述可能例可以单独地或者根据全部组合采用,所述装置为:
·光源和/或附加的光源被配置为发射光束,所述光束的源输出半径小于求解下述方程的值Rs:
其中:-x(其为所考虑的光源的输出表面的中部与包括微反射镜的旋转轴线的平面之间的距离)为下述方程的解:
其中:-l为在透射表面上产生的像的宽度;
-L为微反射镜的矩阵的纵向或横向尺寸(优选地为两者中的较大者);
-D为分开透射表面和微反射镜的矩阵的距离;
-α为微反射镜相对于包括微反射镜的旋转轴线的平面的最大倾斜角。
此外:-y对应于中央微反射镜的中部与光源的输出的中部在与透射表面平行的平面上的正投影之间的距离。
·中央微反射镜为微反射镜的矩阵中的位于最接近于微反射镜的矩阵的几何中心的微反射镜;
·根据特别有利的实施例,半径Rs小于100μm。根据该方面(该方面可以与本发明的其它方面分离),直径被选择为非常小,使得光源可以比作准点光源。
·此外有利地,光束是发散的。具体地,圆锥形的光束形状使得能够在通常具有矩形轮廓的微反射镜的矩阵周围不损失太多光。
·有利地,光束直接照射微反射镜的矩阵。根据该方面(该方面可以与本发明的其它方面分离),然后避免了求助于输入光学器件。
·优选地,照到微反射镜的矩阵上的光束的直径等于微反射镜的矩阵的最大尺寸。这样,并且优选地不具有中间元件,光源使用光束尺寸在矩阵的点处产生矩阵的最优效率的照射,刚好足够照射所有反射镜。例如,光束的直径可以等于(其覆盖例如+/-10%的尺寸偏差)或略微大于优选地为矩形的也称为DMD(Digital Micromirror Device、数字微反射镜装置)的矩阵的对角线。更具体地,圆锥形的光束与DMD的平面的交叉可以为椭圆形的。理想地,该椭圆形穿过DMD的四个角。实际上,由于系统的不对称性,它穿过DMD的两个角并且覆盖其所有表面。
·可选地,分布设备由微反射镜的矩阵组成。根据该方面(该方面可以与本发明的其它方面分离),事实上在光源和透射表面之间没有其它元件是绝对必要的。
·有利地,微反射镜的矩阵被配置为产生直接投影到透射表面上的输出光束。根据该方面(该方面可以与本发明的其它方面分离),避免了求助于中间透射元件,例如一个或多个透镜,而中间透射元件的出现将造成像模糊的问题,或者至少增加了特定的光学器件的选择。
·优选地,光源相对于输出光束的平均方向偏移地就位,以便不与所述输出光束干涉。
·有利地,光源包括下述器件中的至少一个:发光二极管、激光发射器、发光棒微源。
·优选地,光源包括用于产生输出光束的装置和被配置为减小输出光束的半径的转化元件。
·有利地,转化元件包括如下器件中的至少一个:光圈、透镜、反射器、光纤。
·可选地,微反射镜的矩阵的平面与透射表面的法线形成严格小于40°(优选地小于30°)的非零值的角度。
·优选地,所述角度为零。
因而,根据本发明的这些方面,所考虑的光源可以足够接近理想的点光源,以在避免系统性地求助于矩阵和透射表面之间的光学元件以及特别是透镜的情况下准确地照射微反射镜的矩阵。除了一些简化,该透镜的减除避免了由于透镜距离矩阵的反射镜的距离差导致的到目前为止在所观察的屏幕的边缘处的模糊现象,其中所述矩阵相对于透射表面的法线倾斜。即使没有倾斜,如果像的中心和DMD的中心没有沿着两个平面的法线对齐,那么这意味着等光程的光学器件的更大孔径以及因此在像的整个表面上更难清晰。
在结构上,光源和/或附加的光源可以相对于透射表面与矩阵的侧面偏移,以便在将来自光源的光会聚在矩阵上时不对来自矩阵的光线的输出形成障碍,以损失最少的可能的光。借助于本发明,光源可以横向地距离开,同时具有以微反射镜的矩阵为目标的照射。
附图说明
通过示例性的描述和附图将更好地理解本发明的其它特点和优点,在附图中:
图1示出了具有微反射镜的矩阵的照明装置的现有的构造;
图2示意性地表示根据本发明的实施例的设置有具有图形显示的两个信号指示装置的车辆;
图3一般地图示了在一个实施例中的本发明的部件;
图4示出了本发明的另一个实施例;
图5图示了用于确定至少一个光源的直径的非限制性的方法;
图6-9示出了用于产生小尺寸的光源的可能例;
图10-12给出了本发明的实施例的示例。
具体实施方式
除非另有相反指示,针对给定的实施例详细地描述的技术特征可以与以示例性和非限制方式描述的其它实施例的文中描述的技术特征组合。
图1表示根据现有技术的光束投影结构的示例,其具有至少一个由至少一个发光二极管形成的光源2和体积较大的反射器3、限定投影区1的透射表面以及微反射镜的矩阵4,所述微反射镜的矩阵被配置为将来自光源的光线反射向透射表面。
来自光源2的光束被用于照射投影表面1。还设置有准直设备和光学系统6,所述准直设备由光学透镜5形成,以便将来自光源2的光线准直在微反射镜的矩阵4上,所述光学系统用于将由微反射镜的矩阵4反射的光线朝向投影表面1聚焦,以便发射的光束形成图形以很好地聚焦在表面上,以便图形表现为很好地被限定并且清晰。
图2表示设置有两个信号指示装置10的车辆的后视图,所述两个信号指示装置这里被采用以显示图形。每一个信号指示装置10包括透射表面11,所述透射表面基本上在后信号指示灯通常被布置的点处被布置在车辆的后部。透射表面11的功能尤其是用以显示图形。图形形成在透射表面11上。然后它表现为很好地被限定并且非常清晰。
诸如位置灯、方向指示器、停车灯或雾灯的后信号指示灯的法规图形特征被很好地限定。它们尤其是涉及功能的待被观察到的最小和最大光强度范围、光束的能见角、光束的颜色、灯表面的表面面积,或者甚至不同功能之间的最小距离。例如,雾灯必须距离停车灯至少10cm,以避免它们混淆。
显示有利地被配置为至少一束发射的光束单独地实现限定的信号指示功能的法规光度特征。在具有图形显示的实施例中,每一个显示的图形被参数化以发射满足所有上述的法规要求的光束。单一的图形尤其是可以同时地或者交替地实现几个功能,例如闪光灯和位置灯。也可以同时地或 者交替地显示几个图形,每一个图形实现信号指示灯的不同的功能的光度特征。
优选地或者有利地,产生有一个或多个图形的后信号指示功能为下述功能中的至少一个功能:位置灯(或侧面标志灯)或组合的侧面标志灯和停车灯功能。
图3示出了本发明的示例性实施例。光源12被示意性地表示在图的左边部分中,并且构成产生将在装置的其余部分被转化的光的部分。装置还包括光分布设备,所述光分布设备使其能够产生几个光输出构造。这些设备包括微反射镜的矩阵14或者由微反射镜的矩阵形成。根据反射镜的激活状态,反射镜15允许光朝向透射表面11反射。所述透射表面11是装置的下游元件。其为如下区,即被矩阵14反射的光通过该区被带到外部。
根据本发明,被称为附加的光源32的另一个光源被提供以照射矩阵14。在图3的图示中,与光源12分开的光源32布置在矩阵14的与出现光源12的一侧相反的一侧上。具体地,可以限定矩阵的中面,所述中面穿过其长度或宽度尺寸中的一个的中部并且与矩阵的支撑部呈直角(沿着矩阵的厚度方向切割矩阵的平面),光源12和32位于该中面的每一侧上。光源12、32的放置可以关于该平面对称。
光源12、32可以具有不同的颜色,例如一个为红色,另一个为橙色。或者不然,一个光源可以为白色,另一个为红色或橙色。也可以设置对于两个的光源,例如白色光源、红色光源和橙色光源。这三个光源中的两个可以以如下方式提供,即它们被放置为使得当反射镜处于相同的位置时光照射矩阵14以便朝向透射表面反射,并且所述两个光源交替地发射。附加的光源因此例如被分成两个,并且两个光源出现在矩阵14的该侧上。也可以仅提供两个光源,但是具有它们中的一个的颜色的可变性,以便例如至少根据待实现的功能从橙色切换为红色,反之亦然。该可变性可以通过切换装置完成,所述切换装置根据指令将光线(例如初始的白色的光线)引导至两个颜色转换装置中的一个或另一个,由再发射的颜色区分。下面给出转换装置的示例。
在图3的实例中,光源12、32为完全不同的光源,因为它们投影到矩阵上的光不是来自相同的原始光源。
通常地,本发明可以使用可以包括(或者整体地由它们构成)发光二极管类型(也常被称为LED)的发光器的光源。具体地,这些LED可以设置有至少一个芯片,所述至少一个芯片能够发射可以有利地根据待产生的照明和/或信号指示功能被调整的强度的光。而且,术语光源或发光器这里被理解为覆盖至少一个基础光源的组,例如能够产生导致至少一束光束被生成为来自本发明的装置的输出的通量的LED。光源例如由至少一个发光二极管形成。有利地,其为光源组,多芯片发光二极管类型的组,也就是说,单一的包括多个发光发射器的电子器件。
根据一个特征,由这些发光二极管发射的光为红色的、琥珀色的或者白色的。在本发明中也可以设想其它类型的光源,例如一个或多个激光源,例如激光二极管。在该激光二极管的实例中,该类型的发射器与如下元件关联是有利的,该元件对从形成光源的该组件射出的光授予较小的相干性,例如发光体,例如再发射的,例如磷光层。
根据一个可能例,光源12(例如红色的)为激光类型的,优选地与根据上一段的再发射装置连接,并且光源32(例如橙色的)为LED类型的。
红色的光优选地被理解为是指其波长在光谱对人眼可见的波长范围内并且在600nm以上(优选地在620nm至750nm之间)的光。
橙色的光优选地被理解为是指其波长在光谱对人眼可见的波长范围内介于584nm至605nm之间的光。此外或者替代地可以参考用于颜色的定义的AFNOR X08-010标准。
这里设想的光源的一个或多个还可以为单色的。因而,诸如波长区间的术语被理解为覆盖由单一的波长值组成的区间。
根据本发明的有利方面,光源12被配置为朝向分布设备(典型地为微反射镜的矩阵14)发射光束,以便覆盖所有的反射镜,而无论如何在光源12的输出处不产生明显的光束尺寸。优选地,该光束具有锥形的和发散的外形。本发明使其能够避免求助于作为光束准直器(例如合适的透镜)操作的光学元件,并且光束可以直接照到微反射镜的矩阵14上,这不排除求助于特定的元件(尤其是光学的)以形成光源本身。
在后面的说明中给出优选地可与主或次级点光源相当的光源12的尺寸和具有减小的尺寸的光源的物理实施例的示例。这些后续的示例以及上 面的评论对于所述至少一个附加的光源32也是有效的。
在图3的实施例中,光分布设备包括微反射镜的矩阵14(也通过首字母缩写DMD(Digital Micromirror Device、数字微反射镜装置)被知晓),所述微反射镜的矩阵通过反射引导光线。来自光源12、32中的一个的光线沿两个可能的方向反射:或者朝向透射表面11,或者沿不同的方向。
为此,每一个反射镜可以围绕轴线在两个固定位置之间枢转,即来自给定的光源12、32的光线被朝向透射表面反射的第一位置和光线沿与光学聚焦系统不同的方向反射的第二位置。对于所有的微反射镜,两个固定位置优选地以相同的方式定向,并且两个固定位置相对于微反射镜的矩阵的参考支撑平面形成限定在其说明书中、表示微反射镜的矩阵14的特性的角度。该角度通常小于20°并且例如具有约12°的值。
在所表示的实例中,微反射镜的矩阵14的参考平面与透射表面11的光束被投影到的区的平面平行。图3图示了该选择。在中位置,微反射镜与参考平面16平行,并且因而与垂直于透射表面11的轴线呈直角。根据一个变形例,矩阵14的参考平面16与透射表面11不平行,而是略微倾斜例如小于20°的角度。
优选地,光源12相对于分开微反射镜的矩阵14和透射表面11的空间横向地偏移地就位,并且沿垂直于透射表面11的方向比矩阵14距离更近的距离。具体地,根据该优选的方面,本发明降低了、甚至消除了该倾斜度,其有利于在其整个表面上(包括在其边缘处)输出像的清晰度。
通常地,每一个微反射镜反射来自光源12并且入射到矩阵14上的光线的一小部分,位置的改变的致动使其能够改变由聚焦系统发射的并且最终在透射表面11上的光束的形状。在图形显示的实例中,由微反射镜返回的光线参与由显示设备显示的图形。此外,来自光源12并且被微反射镜沿不同的方向返回的光线不参与该图形。
该系统例如为矩形轮廓的微反射镜的矩阵14,具有测量为10μm的侧边的微反射镜。应当注意该尺寸非常小并且可以被忽略,这为下文中给定的计算方法。通常地,下面的值Rp为反射镜的尺寸的递增函数。每一个微反射镜优选地具有两个操作位置。称为第一位置的位置对应于微反射镜的允许来自光源12的入射光束向输出屈光部(例如透射表面11)反射的定向。 称为第二位置的位置对应于微反射镜的允许来自光源12的入射光束朝向吸收表面(也就是说朝向不同的输出方向)反射的定向。实际上,每一个反射镜可以呈不变的运动的方式,在两个位置之间摆动,并且时间比最多地花费在位置中的在该状况下被比作固定位置的一个上。
图5涉及中央反射镜15b,所述中央反射镜作为矩阵的其中心位于矩阵14的中心或者最接近矩阵14的中心的反射镜延伸。
根据本发明,至少一个其它光源32被布置为使得其光线照到矩阵14上。而且,光源32的布置使得在反射镜的第一位置来自光源32的光线不朝向透射表面11引导。相反地,当反射镜处于第二位置时来自光源32的光线朝向透射表面11引导。因此,对于光源12来说处于有效位置的反射镜对于光源32来说处于无效位置,反之亦然。图3表示该状况的示例,在透射表面11的点13处形成来自两个光源12、32的组合投影。
在发散的圆形截面的光束和矩形(方形)的矩阵的示例中,优选的是,照到矩阵上的光束的直径被布置为与矩阵的较大对角线相同,并且光束定心在矩阵的对角线的交叉点上。
有利地,通过驱动电子器件执行微反射镜的矩阵14的驱动。该驱动包括微反射镜的定向的驱动以及光的子束的重叠比。微反射镜的驱动因此使得能够改变光的子束的实体动画。
透射表面11优选地直接地从微反射镜接收光。该表面根据形状参数确保光束的投影,所述形状参数由微反射镜的矩阵14的指定的构造和/或随后显示在透射表面11上的图形的产生而确定。该表面是透射的,并且例如布置在灯的封闭的外透镜上,或者不然由放置在该封闭的外透镜之后的半透明屏幕形成。具体地,透射表面11由光扩散材料制造,所述光扩散材料可以为衍射扩散器(DOE-diffractive optical element、衍射光学元件),所述衍射扩散器提供了如下优点,即允许产生自定义的双向透射分布功能或BTDF(bidirectionaltransmittance distribution function),尤其是具有非常小的向光源的扩散和朝向装置的外部扩散的大部分光。有利地,透射表面11是半透明的并且颜色中立的;然后显示的图形的颜色取决于光源12的颜色。从美观原因考虑,该表面11可以具有与光源相同的颜色,或者甚至具有去饱和的或者包括光源的颜色的组分的另一种颜色。为简单起 见,已经表示了平坦表面,但是其不是限制性的。
这种类型的装置使得每一个光源12、32具有高分辨率的光束作为输出,所述高分辨率的光束被像素化和数字化使得形成该光束的每一个像素或像素化的光线对应于微反射镜,然后能够通过简单地驱动微反射镜激活或无效这些微像素。该特有的特征然后使得能够根据需要设计根据本发明的需要的输出光束的形状。
图5给出对于光源12的半径待选择的最大尺寸的确定的示例,但是该示例可以直接移用于附加的光源32。通常地,光源12优选地具有小于150μm的半径,有利地小于100μm。下面的计算是非限制性的。图5的原理与图3相似,但是出于简单的考虑集中于单一的光源12。其示出了根据给定的角度在本发明的装置中行进的光线。这里微反射镜的矩阵根据其最大尺寸(其长度,这里平行于透射表面11)的平均方向以横截面示出。
以与图3相似的方式表示透射表面11,并且透射表面有利地总体上由屏幕平面承载。以与图3相似的方式,微反射镜布置在微反射镜的矩阵装置上。图5仅示出了沿图3中的矩阵的纵向方向在一排微反射镜上仅有三个特征微反射镜15a、15b、15c。前两个为两个端部反射镜15a、15c。由这些反射镜反射的光线的路径将确定在透射表面11上产生的像的宽度“1”。
图示的第三微反射镜15b为中央的、位于矩阵14的中部。
对于前两个反射镜15a、15c,对于所关心的反射镜的形成在由光源12的中心发射的并且照到所述反射镜的中心的中央光线和穿过所述反射镜的中心的平行于屏幕平面的平面之间的角度在图5中已经被称为β和β’。
角度γ和γ’对应于形成在源于中央光线的反射光线和与屏幕平面平行的平面之间的角度。关于中央反射镜15b,这些相同的角度已经用采用下标“0”的相同的字母标识。因而,β0为形成在来自光源并且照到中央微反射镜的中部的中央光线和与透射表面平行的平面之间的角度。
通过应用在反射镜上的反射原理,其尤其是能够写为:
γ=β+2ε
=β+π-2α-2β
=π-β-2α
γ′=π-β′-2α
γ0=π-β0-2α
与图像的尺寸“l”关联的矩阵的尺寸“L”也已经被限定。这里,“L”为两个端部反射镜的中心之间的距离。应当注意微反射镜具有典型地小于10μm的小尺寸。
如上所示,光源被布置为发射在其起始处具有小尺寸并且尤其是具有这里被称为Rs的小半径的光束。应当理解,减小的该尺寸然而产生由光源的中心发射的并且到达反射镜的光线和由光源的边缘发射的(在其起始处在其宽半径上)并且到达反射镜的中部的光线之间的角度偏移。
基于上面示出的两个半径,通过在由反射镜反射的光线中的对称性发现该偏移。该偏移在图5中被称为“η”。其中也给出了与值“Rs”的相关性。
应当理解,由该微反射镜产生的像素(Tp)的尺寸为η和对应于沿透射表面的法线分开所述表面和微反射镜的矩阵的参考平面的距离的值D的函数。Tp本身基本上等于Rp的两倍,Rp为光源12的半径尺寸在透射表面11上的投影。
然后可以写出如下的表达式:
对于固定的横向偏差y,光源距离DMD的距离x(x)为如下方程的解:
其中:-l是在透射表面11上产生的像的宽度;
-L为微反射镜的矩阵的长度或宽度尺寸(优选地为两者中的较大者);
-D为分开透射表面11和微反射镜的矩阵14的距离;该距离优选地沿穿过中央反射镜15b的中心的透射表面11的发现截取。
-α为微反射镜相对于包括微反射镜的旋转轴线的平面的最大倾斜角。
此外:-y对应于中央微反射镜15b的中部与光源12的输出的中部在与透射表面11平行的平面上的正投影之间的距离。
-x对应于光源12的输出表面的中部与包括微反射镜的旋转轴线的平面之间的距离。
-中央微反射镜15b为微反射镜的矩阵14中的位于最接近于微反射镜的矩阵14的几何中心的微反射镜;
0为形成在来自光源12并且照到中央微反射镜15b的中部的中央光线和与透射表面11平行的平面之间的角度。
因而,在该示例性实施例中,能够根据待构造的装置的参数限定来自光源12的原始光束的最大尺寸,以产生本发明。如前所示,微反射镜的尺寸相对于光源的尺寸是可忽略的,其允许上面的计算的近似。
附加地或者替代地,并且如前所引入的,光源可以具有小于100μm的半径。
对于光源12和另一个光源的形成,图3的示例和图5中给出的细节图示了根据本发明的第一实施例的所述光源的形成。具体地,在该恰当的实例 中,光源12、32是不同的。
在下文中,不同的非详尽的方案被描述以产生所述光源。首先回顾光源12、32可以为主光源,也就是说光发生器(发光器)直接产生合适尺寸的光束。
在另一个实例中,转化系统基于非直接相配的发光器产生该光束。所采用的照到矩阵DMD上的光源然后是次级的。
在图6中,例如具有至少一个LED的发光器17朝向会聚透镜19引导主光束,所述会聚透镜的像焦点位于孔径18的中心上或者接近该孔径的中心,所述孔径优选地为圆形的,作为光圈。孔径18的孔的尺寸以来自因而构造的光源的光束的尺寸为条件,并且作为次级光源照射微反射镜的矩阵14。
图7表示图6的变形例,其中透镜19已经被优选地为椭圆体的反射器20取代,使其能够使来自发射器的光线朝向孔径18会聚。
相似地,图8示出了发射器17与屈光准直器21的协作。诸如LED的发射器17被容纳在光收集空腔内。凸的输出部分使这些光线朝向孔径会聚。其它控制光点的尺寸的孔径系统是可行的。
图9的实例采用光纤23。优选地,光纤从会聚光学器件接收朝向其输入部会聚的光束的光线,会聚光学器件例如为双凸透镜22,其本身从发射器17接收光。
另一个可能性在于采用通过构造为小尺寸的激光源以及可能的与它相关联的降低其相干性的转换设备。该转换设备可以包括发光体和尤其是磷光的颗粒,或者量子点(Q点)(quantum dots(Q Dot))。
图4表示光源12、32的产生的替代方案。实际上,在该图中,主光源33被采用为处于下游由光源12、32供应的所有光线的起始处。主光源33可以对应于在前述示例中提供的光源中的一个。根据该示例,其可以为激光源,可能地设置有用于减小光束的尺寸的装置的LED光源,例如参照图6-9所述的。
在图示的构造中,来自主光源33的光通过光路径透射分光器34,在该示例中光路径为光纤35。在本发明的上下文中,使得能够朝向分光器34引导光线的任何其它布置给予满意度。分光器34被配置为将来自主光源33的光分成一束或多束输出光束。每一束输出光束被配置为投影在矩阵14上以便产生光源12、32中的一个。因而,在图4中,在分光器34的输出处通过光纤37产生光源32,并且光纤的远端对应于来自光源32的光束的发射区。相似地,通过光纤36产生光源12,光纤的近端从分光器34接收光线,并且 光纤的远端被布置为朝向矩阵14提供投影。保证光线从分光器34到光源12、32的路线的任何其它布置落入本发明的范围内。如前所示,对于光源12、32在矩阵14上的投影优选地是直接的,但是这不是本发明的独有特征,诸如反射器或透镜的中间器件可以被布置。
总之,在图4的实施例中,一部分用于光源12、32的设备是共用的。这特别针对具有主光源33、光线35和分光器34的实例。诸如光纤36、37和转换装置38、39的其它部件可以专用于光源12、32中的一个。术语光源因此在这里被理解为覆盖主光源和次级光源。来自光源的光束被理解为在形成光源(无论主光源还是次级光源)的组件的输出处产生的光束。
有利地,分光器34能够调制供应给光源中的一个或另一个的光的量,例如范围从零到100%的比率。作为一个示例,分光器34可以使用分别表示在图10中和在图11和12中的方案中的一个产生。
在图10中,光纤35照射光学器件,例如透镜40,以便朝向包括顶反射镜43和低反射镜44的有斜面的反射镜的表面处理优选地被准直的光线,所述顶反射镜朝向光纤37反射光,所述低反射镜朝向光纤36反射光。例如,反射镜43、44可以为平坦的并且以90°倾斜,反射镜43、44的斜面的顶部沿透镜40或者任何其它的光学器件的光轴定向地延伸。优选地,被反射镜43、44中的一个和/或另一个反射的光线被诸如会聚透镜41、42的光学器件会聚。此外,为了允许来自光纤35的光通量的分布,所关心的光学器件中的至少一个允许改变进入对应的光纤36、37中的通量。在该示例中,呈透镜形式的器件42呈现可电力地改变的焦距,以便改变尤其是准许进入光纤36中的光的量。尤其地,可以使用具有以注册商标为人所知的可电力地改变的焦距的透镜。因而,应用于透镜42的电指令使其能够改变进入光纤36中的光通量。
在图12中呈现的变形实施例中,准许进入光纤36中的光的量通过光纤和面向它的反射镜44之间的相对移动被控制。非常小的时间量(尤其是从几十到几百微秒(micros))可以足够根据可能地被器件42透射的来自反 射镜44的光线的平均方向放置光纤36的嘴部,或者移位光纤36使得较少的光或者没有更多的光进入其中。
本发明不限于上述引用的示例。而且,光纤36、37中的一个和/或另一个可以利用该分光设备。而且可以组合不同的分光设备。而且,上面给出的示例以及图10-12的图示不应被认为限制反射镜的类型或沿着光线的路径的光学器件的类型。
无论什么实施例,光源12、32中的至少一个装备有转换装置可以是有用的,所述转换装置被配置为接收在给定波长区间内的输入光并且发射在另一个波长区间内的光。对于在图4中图示的特别是这样,在光纤36、37的输出处分别具有转换装置39、38,所述转换装置能够转化从主光源33接收的光的颜色,以便使其适应于由光源12、32产生的一个或多个功能。因而,例如,主光源33可以发射呈白色波长的光,并且转换装置38、39能够获得其它颜色作为输出,尤其是颜色红色和橙色。
为此,转换装置38或39可以为具有透光矩阵的复合板,尤其是透明的,并且呈发光体颗粒或者成为“Q点”的量子点的形式装入。矩阵典型地为诸如上述的PMMA或聚碳酸酯的聚合物材料。该装置有利地还包括放置在转换装置的输出处的反射器。该反射器保证从转换装置射出的光线的过滤,以便禁止还没有经历转换的光线透射。该反射器可以为分色滤光器。
根据本发明的替代的方面,光源12和/或附加的光源32被控制以发射不同颜色波长的光。
根据第一替代例,光源为RGB(红色、绿色、蓝色的首字母缩写)电致发光二极管,并且包括三个发光表面,所述三个发光表面分别发射红色、绿色和蓝色波长的光。通过混合由三个发光表面发射的颜色获得光源发射的颜色。
根据其它替代例,光源为具有至少两个发光表面的电致发光二极管,所述至少两个发光表面发射从红色、橙色和白色之间选择的不同颜色波长的光。通过选择性地激活与想要的颜色对应的发光表面获得光源发射的颜色。
如前所示,装置具有混合操作模式是有利的,在混合操作模式中,光源12、32同时有效。本发明可以具有几个混合操作模式,所述几个混合操 作模式通过分配给来自这些光源12、32中的一个或另一个的光线向透射表面11反射的反射镜15的数量区分开。而且,所述装置可以包括其它操作模式,在其它操作模式中,光源12、32中的一个或另一个是无效的,也就是说,没有光线从这些光源中的一个获得。
根据另一个可能例,图4中图示的主光源33可以被用于光束的直接朝向投影表面11的发射,而不涉及在矩阵14上的反射,所述光束可以是不变的。该实施例在灯的输出外透镜上的风格效果被期望时是特别有利的,所述风格效果可以是连续的,即使来自光源12和32的照明和信号指示功能根据期望的操作模式和根据待提供的照明或信号指示功能被控制。例如,基于图4的光纤路径35、36、37,一个或多个分支光纤可以与这些光纤中的一个连接,并且被配置为直接将光引导向透射表面11。该分支光纤或这些分支光纤可以与光纤35连接。该表达直接意味着不穿过矩阵14,在透射表面11上的投影能够使用中间元件和尤其是波导或者甚至光学反射装置或屈光部被提供。附加的光线尤其是可以为通过灯的输出表面观察到的发散光纤。
本发明不限于所描述的实施例,而是延伸至遵循本发明的精神的任何实施例。
附图标记
1.投影区
2.光源
3.反射器
4.矩阵
5.透镜
6.光学系统
10.装置
11.透射表面
12.光源
13.点
14.矩阵
15a、15b、15c.微反射镜
16.参考平面
17.发光器或发射器
18.孔径
19.透镜
20.反射器
21.屈光准直器
22.透镜
23.光纤
32.附加的光源
33.主光源
34.分光器
35.光纤
36.光纤
37.光纤
38.转换装置
39.转换装置

Claims (19)

1.一种尤其是用于机动车辆的后照明和/或信号指示装置(10),包括光源(12)、透射表面(11)和用于将来自光源(12)的光的至少一部分分布在透射表面(11)上的设备,分布设备包括微反射镜的矩阵(14),所述微反射镜的矩阵的每一个微反射镜能够按照至少两个不同的倾斜位置被驱动,所述至少两个不同的倾斜位置包括来自光源(12)的光线被微反射镜反射至透射表面的第一位置和来自光源(12)的光线不被微反射镜反射至透射表面的第二位置,其特征在于,所述装置包括至少一个附加的光源(32),所述至少一个附加的光源被配置为使得来自附加的光源(32)的光线在所述微反射镜处于第二位置时被微反射镜反射至透射表面,并且在所述微反射镜处于第一位置时不被微反射镜反射至透射表面,分布设备包括至少一个混合操作模式,在混合操作模式下,光源(12)和附加的光源(32)同时发射,并且微反射镜的至少一部分处于第一位置而微反射镜的至少另一部分处于第二位置。
2.根据权利要求1所述的装置,其中光源(12)和附加的光源(32)具有不同的光发射波长区间。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中光源(12)被配置为发射红色波长的光。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中附加的光源(32)被配置为发射橙色波长的光。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中光源(12)和附加的光源(32)中的至少一个的辐射功率小于1W。
6.根据权利要求5所述的装置,其中光源(12)和附加的光源(32)共用相同的主光源(33),所述装置包括位于光源(12)和附加的光源(32)之间的来自主光源(33)的光线的分光器(34)。
7.根据权利要求6所述的装置,包括从主光源(33)向分光器(34)传导光的光纤(35)。
8.根据权利要求6或7所述的装置,其中光源(12)和附加的光源(32)中的至少一个包括传导从分光器(34)输出的光的光纤,并且光纤的远端被朝向矩阵(14)引导。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的装置,其中光源(12)和附加的光源(32)中的至少一个包括转换装置,所述转换装置被配置为从主光源(33)接收光并且再发射被转换为与来自主光源(33)的光的波长区间不同的波长区间的光。
10.根据权利要求9所述的装置,其中转换装置包括发光体元件。
11.根据权利要求6-10中任一项所述的装置,包括散光器,所述散光器被配置为从主光源(33)接收光线并且将它们至少部分地返回至透射表面,而不在矩阵(14)上反射。
12.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中分布设备包括至少一个其它操作模式,在其它操作模式下,光源(12)发射而附加的光源(32)不发射,并且微反射镜的至少一部分处于第一位置,而微反射镜的至少另一部分处于第二位置。
13.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中分布设备包括至少一个其它操作模式,在其它操作模式下,光源(12)不发射而附加的光源(32)发射,并且微反射镜的至少一部分处于第一位置,而微反射镜的至少另一部分处于第二位置。
14.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中分布设备包括至少一个其它混合操作模式,在其它混合操作模式下,光源(12)和附加的光源(32)同时发射,并且微反射镜的至少一部分处于第一位置,而微反射镜的至少另一部分处于第二位置,在其它混合操作模式下处于第一位置和/或处于第二位置的微反射镜的数量与混合操作模式的处于第一位置和/或处于第二位置的微反射镜的数量不同。
15.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10),其中光源(12)和附加的光源(32)中的至少一个被配置为发射源输出半径小于100μm的光束。
16.根据权利要求15所述的装置(10),其中所述光束是发散的并且直接照射微反射镜的矩阵(14)。
17.根据前述权利要求中任一项所述的装置(10),其中光源(12)和附加的光源(32)中的至少一个包括下述器件中的至少一个:发光二极管、激光发射器、包括多个亚毫米级尺寸的发光单元的半导体光源。
18.一种机动车辆的后照明和/或信号指示灯,装备有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的照明和/或信号指示装置(10)。
19.根据权利要求18所述的尾灯,包括用于从灯输出光的外透镜,所述外透镜包括透射表面(11)。
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