CN111108323A - 投影装置、后视设备和机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将光学信息投影到投影面(48)上的投影装置(36)，所述光学信息特别是以图标或者警告信号的形式，所述投影装置具有：光源(38)，所述光源在第一波长处具有最大发射；设置在光源(38)的光路中的蔽光框(40)，所述蔽光框具有至少一个提供光学信息的开口；以及至少一个设置在光路中的光学透镜(46、50)，其中，所述蔽光框(40)和/或所述透镜(46、50)具有包括至少一种发光材料的涂层(44)，所述发光材料的激发波长相应于所述第一波长并且所述发光材料在至少一个第二波长上发射光。本发明还涉及一种具有这样的投影装置(36)的后视设备以及机动车。

Description

投影装置、后视设备和机动车
技术领域
本发明涉及一种用于投影图标的投影装置以及一种具有这样的投影装置的后视设备和机动车。
背景技术
用于机动车的后视设备提供了机动车后部区域的至少符合法律规定的图像，并且属于用于间接视野的设备的子集。所述后视设备提供不处于驾驶员的直接视野中的(亦即在对于驾驶员视线方向相反、左侧、右侧、下方和/或上方的方向上的)物体的图像和视图。驾驶员的视线、特别是即使沿视线方向也无法完全令人满意，例如可能由自身车辆的车辆部件(例如由车身部件、特别是A柱、车顶结构和/或发动机盖)产生视线障碍，并且可能由其它车辆和/或车辆之外的对象产生视线障碍，所述视线障碍可能这样阻碍视线，使得驾驶员无法完全令人满意地或仅能不完全地检测行驶情况。此外可能的是，驾驶员无法如根据情况地控制车辆所必需的那样检测对于所述驾驶员出现在视线内或旁边的情况。因此，也可以这样设计后视设备，使得所述后视设备根据驾驶员的能力来处理信息，以便能使驾驶员实现尽可能最好地检测所述情况。
可以在后视设备中集成和/或借助于后视设备控制不同的功能和装置，其中，特别是也包括摄像机。特别有利的是，在正常或者极端情况下用于改进、扩展和/或维持后视设备的功能性的功能和装置。在此，可以包括加热和/或冷却装置、清洁器件(如刮水器、液体和/或气体喷雾器)、用于使后视设备或其部件(例如显示器、摄像机系统和/或摄像机系统的部件)运动的执行器件，所述摄像机系统例如包括透镜、滤光镜、光源，适配的光学器件(例如镜、传感器和/或可变形的镜)和/或用于感应其它物体(例如车辆部件和/或围绕车辆的对象)运动的执行器件。
在后视设备中可以集成其它装置，和/或可以借助于后视设备控制其它装置，例如各种类型的灯模块，包括外部灯模块、内部灯模块、前灯、尾灯、雾灯、制动灯、加速灯、闪烁灯、图标灯、车前区照明装置、地面灯、水坑灯、闪光灯、导航灯、位置灯、紧急灯、前照灯、绿灯、红灯、警告灯、闪光灯模块、接近灯、搜索灯、信息灯、显示器和/或诸如此类。对于集成在后视设备中的和/或借助于后视设备控制的功能和装置的其它示例例如可以包括疲劳识别系统、瞬间睡眠识别系统、距离和/或速度确定系统、例如LIDAR(光探测和距离检测)系统、死角指示系统、车道变换辅助系统、导航辅助系统、跟踪辅助系统、人机交互系统、机机交互系统、紧急和预防措施辅助系统(如事故避免辅助系统)、对策辅助系统、制动辅助系统、转向辅助系统、加速辅助系统、逃生辅助系统(例如包括弹射座椅系统)、方向指示器、死角指示器、接近系统、紧急制动系统、充电状态显示器、车辆模式系统(例如包括运动模式系统、经济模式系统、自主行驶模式系统、睡眠模式系统和/或防盗系统)、车辆锁定指示系统、车辆被盗指示器、警告信号系统、温度指示系统、天气指示系统、交通灯信号系统、燃料状态系统和/或其中的任意组合。
在各申请人的德国专利申请102012108488中、在德国专利申请102012104529中、在德国专利申请102012107833中、在德国专利申请102012107834中、在欧洲专利2738043中、在欧洲专利2947378中、在国际专利申请2015/173695中、在欧洲专利申请3045944中、在美国专利申请15/228,566中、在美国专利申请15/000,733中、在国际专利申请2016/147154中、在美国专利申请15/256,532中、在德国专利申请102015115555中、在欧洲专利申请3144183中，描述了用于后视设备的照明装置和/或对此的光导体。
用于投影光学信息的投影装置例如可以应用于汽车中，以便将制造商图标或者警告信号投影到设置在汽车之外的面上。在图1中示出对于这样的已知的投影装置10的示例。光源12产生光，该光通过准直透镜14会聚并且落在蔽光框16上。所述蔽光框16例如具有与要投影的信息相对应的孔图案。穿过蔽光框16的光通过成像透镜18聚焦到投影面20、例如行驶车道上。在此出现可能损害成像质量的多个问题。
首先，通常将白色发光二极管22用作光源12。在图2中示意性地示出这样的发光二极管22。因为无法通过常见的半导体元件直接产生白光，所以这样的发光二极管22具有半导体芯片24，所述半导体芯片发射在紫外和/或蓝色光谱范围内的光。所述半导体芯片24嵌入到包括不同的发光材料、也称作磷光物质或发光物质的材料26中。所述发光材料被由半导体芯片24产生的光激发出荧光并且又自身发射具有基本上白色印象的光。
在此，存在如下问题，即由半导体芯片24产生的光穿过材料26的行进距离与相应光束28的出射角有关。因此，在材料中吸收和再发射过程的数量也与光束28的方向有关。出于此原因，发光二极管22的颜色印象根据观察角度而不同。这种效应作为“颜色关于角度(color over angle)”而已知，并且由三个在图2中示出的与角度有关的光谱30、32、34来说明，其中，针对三个不同的辐射角分别示出所发射的光相对于波长的相对强度。
如果在按照图1的投影装置10中使用这样的发光二极管22，则投影到投影面20上的图标的颜色印象因此从该图标的中心区域朝其边缘区域改变。由于透镜14、18的色彩畸变的影响还产生该成像误差。此外，在光束每次穿透在透镜14、18或蔽光框16与空气之间的分界面时由于所谓的菲涅耳反射而产生反射损失。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种克服现有技术的缺点的投影装置。特别是应当能实现以小的成像误差和高的照明强度来投影光学信息。
所述目的通过一种用于将光学信息投影到投影面上的投影装置和通过一种具有至少一个这样的投影装置的机动车照明设备来实现，所述光学信息特别是以图标或者警告信号的形式，所述投影装置具有：光源，所述光源在第一波长处具有最大发射；设置在光源的光路中的蔽光框，所述蔽光框具有至少一个提供光学信息的开口；以及至少一个设置在光路中的光学透镜，其中，所述蔽光框和/或所述透镜具有包括至少一种发光材料的涂层，所述发光材料的激发波长相应于所述第一波长并且所述发光材料在至少一个第二波长处发射光。
根据实施方式，具有所述至少一个投影装置的机动车照明设备能实现例如以图标的形式的光学信息的特定的投影，也能实现将光学信息非特定地投影到投影面上，例如作为有色面(例如作为警告信号)的投影。在一种实施方式中，机动车照明设备可以是用于机动车的后视设备。
因此，按照本发明，通过所述至少一种发光材料不是在光源自身中进行、而是仅在蔽光框和/或透镜上才进行波长变换。因为对于每个由光源发出的穿过蔽光框或者透镜的光束的路径长度基本上与来自光源的光束的射出角度无关，由此避免现有技术的所描述的与角度有关的颜色偏差。因此获得投影的特别良好的颜色稳定性。此外，根据所使用的光源可以省去准直透镜，从而由于光学器件的色彩畸变以及菲涅耳强度损失的图像误差也显现得特别低。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述涂层包含自身可以构成不同的发光材料的磷光物质，从而例如激发波长可以相应于所述发光材料的至少一种发光材料的发射波长和/或可以发射与第一波长不同的发射波长。为了改善发射光谱可以选择发光材料，从而产生对投影的光学信息特别良好的颜色印象。
在本发明的另一种优选的实施方式中，所述光源包括至少一个蓝色的激光二极管。激光二极管具有特别良好指向的辐射特性。因此，能够完全以基本上恒定的强度照射蔽光框，而无需蔽光框之前的准直透镜。通过在光路中省去透镜，反射和吸收损失保持得特别低，从而能够保证投影信息的特别高的光强度。
在此，“蓝色”应当理解为发射光谱的至少一个部分范围处于可见蓝色范围内。不言而喻地，这样的激光二极管此外还可以在紫外光谱范围内发射。
在本发明的另一种优选的实施方式中，所述光源包括至少一个蓝色的发光二极管。作为激光二极管的备选项，也可以使用发光二极管。所述发光二极管大部分是更为成本有利的备选项，但是需要准直透镜，因为发光二极管具有比激光二极管更宽的辐射角。在这种情况下，通过将光路会聚到蔽光框上的准直透镜可以获得改善的光效率。然而，在使用激光二极管的情况下也可以省去准直透镜。
还可以规定，所述至少一个透镜包括在光路中在蔽光框之后的的成像透镜，其中，特别是当光源包括所述至少一个蓝色的发光二极管时，优选在光路中在光源与蔽光框之间设置准直透镜。
在本发明的另一种优选的实施方式中，当被光源激发时，通过涂层发出的发射光谱对于观察者呈现基本上白色。由此获得光学信息的特别清晰且良好可见的投影。这可以通过在涂层中适当地混合发光材料来实现。
在此，“白色”应该理解为，在照明技术领域中人类颜色感知的常见特征之一。例如可以涉及色温在3000K至5000K之间的发射光，或者也可以涉及在CIE或三刺激颜色空间的白点区域内的发射光。
所述光学信息可以涉及符号、图标、文本或诸如此类。由此，不仅可以投影纯装饰的信息、必要时也具有广告作用的信息、例如制造商图标、而且可以向其他交通参与者投影信号、例如以三角形警告标志的形状的信息。
在一种实施方式中，所述投影装置设置为，将如下光学信息投影到投影面上，所述光学信息作为图标灯、警告灯、接近灯、搜索灯、显示器、地面灯、水坑灯、闪光灯、位置灯、紧急灯、加速灯、视线灯、装饰信息、广告信息、制造商图标和/或三角形警告标志。
本发明还涉及一种具有按照本发明的投影装置的后视设备以及一种机动车。在此已经阐明的优点也起作用。
本发明还涉及一种机动车，所述机动车具有包括至少一个投影装置的至少一个机动车照明设备。在此已经阐明的优点也起作用。
在本发明另一种优选的实施方式中，所述投影装置设计成用于将图标投影到设置在机动车之外的表面、特别是行驶车道表面上。因此，无需特别的外部的投影面来显示所期望的光学信息。因此，可以在每个任意地点进行所述投影。
在本发明的另一种优选的实施方式中，所述投影装置设置在外后视镜或者其它后视设备内或上，或者也设置在汽车的外部的摄像机支架内或上。
按照这种方式，所述投影装置可以集成到机动车的本来存在的外部构件中，从而无需在机动车上的其他外部附加件。
附图说明
以下借助于各附图示例性地更详细地阐述本发明及其实施方式。
图中：
图1示出按照现有技术的投影装置的示意图；
图2示出白色发光二极管的辐射特性的示意图；
图3示出按照本发明的具有激光二极管作为光源的投影装置的一种实施例的示意图；以及
图4示出按照本发明的具有发光二极管作为光源的投影装置的另一种实施例的示意图。
具体实施方式
在图3中总体上用36标记的按照本发明的投影装置包括一个蓝色的激光二极管形式的光源38，所述激光二极管照射蔽光框40。不言而喻地，也可以使用多个激光二极管。
所述蔽光框40包括蔽光框层42，所述蔽光框层具有多个在图3中未示出的开口，所述开口限定要投影的光学信息。所述蔽光框40还包括包含至少一种发光材料的涂层44。在所示的示例中，所述涂层设置在蔽光框40的面向光源38的一侧上；然而，涂层44也可以安装在蔽光框40的另一侧上或者也可以两侧地安装，特别是如果蔽光框40是部分光学上透明的话。
涂层44的一个或多种发光材料被由光源38发出的光激发成荧光和/或磷光。通过适当地混合发光材料能够实现：所发射的光基本上具有白色的颜色特性。
所述发光材料例如可以涉及掺有稀土金属、特别是镧系元素如钇、铕、铒或者铽的结晶无机氧化物或者硫化物。不言而喻地，也可以使用其它无机或有机发光材料，只要其具有期望的激发和发射特性。
必要时还可以在涂层44上施加未示出的保护层，所述保护层是透明的并且保护涂层44不受环境影响。
由涂层44发射的且被蔽光框层42以所期望的光学信息的形式掩盖的光在继续的光路中通过成像透镜46聚焦到投影面48上。
附加于或替代于在蔽光框40上的涂层44，成像透镜46也可以具有在此未示出的包括上面提到的发光材料的涂层。
由于涂层44的光谱恒定的发射，因此在投影面48上产生光学信息的图像，所述投影面从图像的中心区域至边缘区域具有特别良好的强度和恒定的光颜色。
所述投影面48例如可以涉及设置在车辆之外的任意表面。特别有利的是，将图标、信号、文本消息或诸如此类投影到车辆的附近环境中的行驶车道上。
图4示出按照本发明的投影装置36的替代的实施方式。代替激光二极管，在此使用一个蓝色的发光二极管或者多个蓝色的发光二极管作为光源38。
其中，所述投影装置36的基本结构保持不变。因此，相同的构件标记有相同的附图标记。然而，由于发光二极管比激光二极管具有更宽的辐射角，因此在该情况下有利的是，在光源38与蔽光框40之间附加地设置准直透镜50。由此提高射入到涂层44上的光的强度，这改善了投影的光效率。
整体上，这样得到投影装置36，利用所述投影装置获得光学信息的颜色特别恒定的投影、同时获得特别高的光强。
本发明的在上述说明书、权利要求书以及各附图中公开的特征可以不仅单独地、也以各种任意组合的形式对于实现本发明在其不同的实施方式中是重要的。
附图标记列表
10 投影装置
12 光源
14 准直透镜
16 蔽光框
18 成像透镜
20 投影面
22 白色发光二极管
24 半导体芯片
26 材料
28 光束
30 光谱
32 光谱
34 光谱
36 投影装置
38 光源
40 蔽光框
42 蔽光框层
44 涂层
46 成像透镜
48 投影面
50 准直透镜

Claims (10)

1.具有至少一个用于将光学信息投影到投影面(48)上的投影装置(36)的机动车照明设备，所述光学信息特别是图标或者警告信号的形式，所述投影装置具有
光源(38)，所述光源在第一波长处具有最大发射，
设置在光源(38)的光路中的蔽光框(40)，所述蔽光框具有至少一个提供所述光学信息的开口，以及
至少一个设置在光路中的光学透镜(46、50)，
其中，所述蔽光框(40)和/或所述透镜(46、50)具有包括至少一种发光材料的涂层(44)，所述发光材料的激发波长相应于所述第一波长并且所述发光材料在至少一个第二波长上发射光。
2.按照权利要求1所述的机动车照明设备，其特征在于，所述涂层包含磷光物质作为发光材料。
3.按照权利要求1或2所述的机动车照明设备，其特征在于，
所述光源(38)包括至少一个蓝色的激光二极管或者至少一个蓝色的发光二极管或者所述光源发射紫外光。
4.按照上述权利要求之一所述的机动车照明设备，其特征在于，
当被光源(38)激发时，通过涂层(44)发出的发射光谱对于观察者基本上呈现白色。
5.按照上述权利要求之一所述的机动车照明设备，其特征在于，
所述至少一个透镜包括在蔽光框(40)之后的光路中的成像透镜(46)，
其中优选地，特别是当光源(38)包括所述至少一个蓝色发光二极管时，在光源(38)与蔽光框(40)之间的光路中设置准直透镜(50)。
6.按照上述权利要求之一所述的机动车照明设备，其特征在于，
所述涂层(44)施加在蔽光框(40)的面向光源(28)的一侧上，或者被蔽光框(40)的面向光源(28)的一侧包围。
7.按照上述权利要求之一所述的机动车照明设备，其特征在于，所述投影装置(36)设置为用于，将如下光学信息投影到投影面上，所述光学信息作为图标灯、警告灯、接近灯、搜索灯、显示器、地面灯、水坑灯、闪光灯、位置灯、紧急灯、加速灯、视线灯、装饰信息、广告信息、制造商图标和/或三角形警告标志。
8.机动车，所述机动车具有包括至少一个用于将光学信息投影到投影面(48)上的投影装置(36)的机动车照明设备，所述投影装置具有
光源(38)，所述光源在第一波长上具有最大发射，
设置在光源(38)的光路中的蔽光框(40)，所述蔽光框具有至少一个提供光学信息的开口，以及
至少一个设置在光路中的光学透镜(46、50)，
其中，所述蔽光框(40)和/或所述透镜(46、50)具有包括至少一种发光材料的涂层(44)，所述发光材料的激发波长相应于所述第一波长并且所述发光材料在至少一个第二波长上发射光。
9.按照权利要求8所述的机动车，其特征在于，
所述投影面(48)设置在机动车之外，特别是由临近于所述机动车的地面、如行驶车道表面提供。
10.按照权利要求8或9所述的机动车，其特征在于，
所述投影装置(36)设置在后视设备内或上，所述后视设备特别是包括机动车的外后视镜和/或外部的摄像机支架。
CN201880050451.2A 2017-07-27 2018-07-25 投影装置、后视设备和机动车 Pending CN111108323A (zh)

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