DE102009014660A1 - Display device i.e. head-up display, for use in motor vehicle, has waveguide with inlet and outlet, where lights discharge at outlet distributed over cross-sectional area of waveguide in changing spatial arrangement opposite to inlet - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Anzeigegerät, insbesondere eine Mehrfaserlichtleiter-Beleuchtungseinrichtung, insbesondere für ein Head-Up-Display, das zum Einsatz in einem Transportmittel, etwa einem Kraftfahrzeug bestimmt ist.The The invention relates to a display device, in particular a Multi-fiber optic lighting device, in particular for a head-up display that can be used in a means of transport, such as intended for a motor vehicle.
Head-Up-Displays sind in vielfältigen Ausgestaltungen am Markt vorhanden und werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um dem Fahrer graphische Informationen in seinen Sichtbereich einzublenden.Head-up displays are available in a variety of designs on the market and are used for example in motor vehicles to the driver display graphical information in its field of view.
Es
sind aus den Druckschriften
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Anzeigegerät, insbesondere für Fahrzeuge, zu schaffen, bei dem eine variable Positionierung der Lichtquelle – insbesondere von Hochleistungs-LED-Modulen – möglich ist und somit eine erhöhte Flexibilität bei der Konzeption des Anzeigegeräts sowie eine besser Bauraumoptimierung erzielt werden kann.task The invention is a display device, in particular for Vehicles, in which a variable positioning of the Light source - in particular of high-power LED modules - possible is and thus an increased flexibility in the conception of the display device and a better space optimization can be achieved.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Anzeigegerät, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer erstes Licht abstrahlenden ersten Lichtquelle und mit einer zweites Licht abstrahlenden zweiten Lichtquelle sowie mit einem Mittel zur Bilderzeugung, wobei das Anzeigegerät einen zwischen den Lichtquellen einerseits und dem Mittel zur Bilderzeugung andererseits angeordneten Lichtwellenleiter aufweist, wobei das erste und zweite Licht das Mittel zur Bilderzeugung durchstrahlt, wobei der Lichtwellenleiter wenigstens einen Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei am Ausgang über die Querschnittsfläche des Lichtwellenleiters verteilt erstes und zweites Licht gegenüber dem wenigstens einen Eingang des Lichtwellenleiters zum Austritt in geänderter räumlicher Anordnung vorgesehen ist.The The object is achieved by a display device, in particular for a motor vehicle, with a first light radiating first light source and with a second light radiating second Light source and with a means for image generation, wherein the display device one between the light sources on the one hand and the imaging means on the other hand arranged optical waveguide, wherein the first and second light irradiates the image forming means, wherein the optical waveguide at least one input and one output having, at the exit over the cross-sectional area of the optical waveguide distributed first and second light opposite the at least one input of the optical waveguide to the outlet provided in a changed spatial arrangement is.
Es ist hierdurch in vorteilhafter Weise möglich, dass das von zwei Lichtquellen ausgehende erste und zweite Licht auf der Austrittsseite bzw. dem Ausgang des Lichtwellenleiters derart (räumlich) gemischt wird, dass ausgangsseitig des Lichtwellenleiters für einen Betrachter der Eindruck einer homogenen Lichtquelle entsteht. Beim erfindungsgemäßen Aufbau des Anzeigegeräts ist es – neben einer quasi beliebigen Positionierbarkeit der Lichtquellen relativ zum Ausgang des Lichtwellenleiters – ferner auch vorteilhaft, dass am Ausgang des Lichtwellenleiters eine höhere räumliche Konzentration des Lichtaustritts erzielt werden kann, als wenn alle den Lichtwellenleiter speisenden Lichtquellen am Ort des Ausgangs des Lichtwellenleiters angeordnet wären.It This makes it possible in an advantageous manner that the from two light sources outgoing first and second light on the Exit side or the output of the optical waveguide in such a way (spatially) is mixed, that the output side of the optical waveguide for a viewer the impression of a homogeneous light source arises. In the inventive construction of the display device It is - in addition to a virtually arbitrary positioning the light sources relative to the output of the optical waveguide - further also advantageous that at the output of the optical waveguide a higher spatial concentration of the light emission can be achieved can, as if all the light waveguide feeding light sources would be arranged at the location of the output of the optical waveguide.
Besonders bevorzugt ist es erfindungsgemäß, dass der Lichtwellenleiter aus einer Vielzahl einzelner Fasern, insbesondere einzelnen Glasfasern oder einzelnen Kunststofffasern, gebildet ist. Hierdurch kann eine besonders wenig verlustbehaftete Übertragung des Lichts vom Eingang des Lichtwellenleiters (bzw. von der Mehrzahl von Eingängen des Lichtwellenleiters) zum Ausgang des Lichtwellenleiters realisiert werden.Especially According to the invention, it is preferred that the optical waveguide from a multiplicity of individual fibers, in particular individual glass fibers or individual plastic fibers. This can be a especially little lossy transmission of light from the input of the optical waveguide (or of the plurality of inputs of the Optical waveguide) implemented to the output of the optical waveguide become.
Erfindungsgemäß ist es weiterhin von Vorteil, dass Mehrzahlen von Fasern Gruppen ausbilden, bei denen die Fasern jeweils einer Gruppe am Eingang des Lichtwellenleiters benachbart zueinander liegen und am Ausgang des Lichtwellenleiters über die Querschnittsfläche des Lichtwellenleiters verteilt, insbesondere gleichmäßig oder statistisch oder zufällig verteilt, angeordnet sind. Es ist hierdurch beispielsweise möglich, dass bei Verwendung (am Eingang des Lichtwellenleiters) von Lichtquellen, die in verschiedenen Farben abstrahlen, trotzdem am Ausgang eine über dessen Querschnittsfläche derart (räumliche) vermischte Anordnung der verschiedenfarbiges Licht transportierenden Fasern zu realisieren, dass am Ausgang der Eindruck einer Mischfarbe vorherrscht.According to the invention it is furthermore advantageous that multiple numbers of fibers form groups, in which the fibers each belong to a group at the entrance of the optical waveguide adjacent to each other and at the output of the optical waveguide on distributes the cross-sectional area of the optical waveguide, especially evenly or statistically or randomly distributed, are arranged. It is thereby for example possible that when used (at the entrance of the fiber optic cable) of light sources that radiate in different colors, nevertheless on Output one over its cross-sectional area so (spatial) mixed arrangement of differently colored Light transporting fibers realize that at the output of the Impression of a mixed color prevails.
Erfindungsgemäß ist es ferner bevorzugt, dass die erste Lichtquelle wenigstens eine Leuchtdiode ist und dass die zweite Lichtquelle wenigstens eine Leuchtdiode ist. Hierdurch kann die Lichterzeugung besonders energieeffizient gestaltet werden. Insbesondere ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die erste und zweite Lichtquelle auf einer gemeinsamen Trägerstruktur, insbesondere einem Cluster, angeordnet sind. Es handelt sich dabei beispielsweise um eine LED-Einheit bzw. ein LED-Modul, welches eine Mehrzahl von Hochleistungs-Leuchtdioden aufweist, d. h. die erste und zweite Lichtquelle befinden sich in diesem Fall in räumlicher Nähe und es ist erfindungsgemäß möglich, dass der Lichtwellenleiter lediglich einen Eingang aufweist.According to the invention it is further preferred that the first light source at least one Is light emitting diode and that the second light source at least one LED is. This makes the generation of light particularly energy efficient be designed. In particular, it is preferred according to the invention that the first and second light source on a common support structure, in particular a cluster, are arranged. These are For example, to an LED unit or an LED module, which is a Has a plurality of high-power LEDs, d. H. the first and second light source are in this case in spatial Proximity and it is possible according to the invention that the optical waveguide has only one input.
Erfindungsgemäß ist es ebenfalls bevorzugt, dass die erste und zweite Lichtquelle auf unterschiedlichen Trägerstrukturen angeordnet sind. In diesem Fall sind die Lichtquellen nicht mehr (zumindest nicht mehr notwendigerweise) derart in räumlicher Nähe angeordnet, dass ein einziger Eingang des Lichtwellenleiters sinnvoll (d. h. ohne zu große Verluste bei der Einkoppelung des Lichts in den Lichtwellenleiter in Kauf nehmen zu müssen) zur Lichteinkoppelung von den unterschiedlichen Trägerstrukturen vorgesehen sein kann. Daher weist der Lichtwellenleiter bei einer solchen Konfiguration wenigstens zwei Eingänge auf.According to the invention it is also preferable that the first and second light sources are on different carrier structures are arranged. In this Case the light sources are not anymore (at least not necessarily anymore) arranged in close proximity to that one single input of the optical waveguide makes sense (ie without too large losses in the coupling of the light in the optical waveguide to have to accept) for light coupling of the different support structures can be provided. Therefore, the optical fiber has such a configuration at least two inputs.
Erfindungsgemäß ist es ferner bevorzugt, dass die Trägerstruktur mit dem Eingang des Lichtwellenleiters unter Verwendung eines optischen Klebers verbunden ist oder dass die Mehrzahl von Trägerstrukturen mit der Mehrzahl von Eingängen des Lichtwellenleiters unter Verwendung eines optischen Klebers verbunden sind. Hierdurch kann die Anbindung zwischen der Trägerstruktur und dem Eingang bzw. den Eingängen des Lichtwellenleiters in besonders einfacher und effizienter Weise gestaltet werden.According to the invention it is further preferred that the support structure with the input of the light waveguide is connected using an optical adhesive or that the plurality of support structures are connected to the plurality of inputs of the optical waveguide using an optical adhesive. In this way, the connection between the support structure and the input or the inputs of the optical waveguide can be designed in a particularly simple and efficient manner.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß auch bevorzugt, dass die Querschnittsfläche des Eingangs des Lichtwellenleiters an die Abstrahlfläche der ersten Lichtquelle oder an die Abstrahlfläche der zweiten Lichtquelle angepasst ist und insbesondere eine quadratische oder rechteckige Form aufweist. Es kann hierdurch die Lichttransportkapazität des Lichtwellenleiters weiter verbessert werden.Farther It is also preferred according to the invention that the Cross-sectional area of the input of the optical waveguide to the emitting surface of the first light source or to the Radiating surface of the second light source is adapted and in particular has a square or rectangular shape. It can thereby the light transport capacity of the optical waveguide be further improved.
Ferner ist es erfindungsgemäß insbesondere zusätzlich bevorzugt, dass die Ausgangsquerschnittsfläche des Lichtwellenleiters an ein dem Lichtwellenleiter nachgeordnetes optisches Element, insbesondere eine Linse, angepasst ist, insbesondere eine quadratische oder rechteckige Form mit gegebenenfalls einem bestimmten Seitenverhältnis aufweist. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, dass die Ausleuchtung des nachgeordneten Mittels zur Bilderzeugung (bzw. der nachgeordneten Anzeigeeinrichtung) homogener erfolgen kann.Further it is particularly according to the invention in addition preferred that the output cross-sectional area of the optical waveguide to an optical element downstream of the optical waveguide, in particular a lens adapted, in particular a square or rectangular Shape with possibly a certain aspect ratio having. As a result, it is advantageously possible that the illumination the subordinate means for image generation (or the downstream Display device) can be made more homogeneous.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung eines erfindungsgemäßen Anzeigegeräts als Head-up Display, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, wobei ein Bild auf eine teiltransparente Fläche, insbesondere eine Windschutzscheibe, projiziert wird. Insbesondere bei einer solchen Verwendung des erfindungsgemäßen Anzeigegeräts ist es besonders bevorzugt, dass dem Mittel zur Bilderzeugung eine Projektionseinrichtung zugeordnet ist, wobei das Mittel zur Bilderzeugung insbesondere eine Durchlicht-Anzeigeeinrichtung ist.One Another object of the present invention relates to the use a display device according to the invention as a head-up display, in particular in a motor vehicle, wherein an image on a semi-transparent surface, in particular a windshield is projected. Especially with a Such use of the display device according to the invention it is particularly preferred that the means for image formation a Projection device is assigned, wherein the means for image formation in particular is a transmitted-light display device.
Die Figuren stellen beispielhaft und schematisch verschiedene Ausführungen der Erfindung dar.The Figures represent examples and schematically different versions of the invention.
Es zeigen:It demonstrate:
Im
dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Beleuchtungseinheit
Homogenes
mischfarbiges Licht
Betriebsmodus der Lichtleiterbeleuchtung:Operating mode of fiber optic illumination:
Der
Lichtleiter
Beispielweise ist zwischen der Lichtquelle und dem Faserlichtleiter eine Linse (Lichtkoppeloptik) angeordnet, um das Licht zu kollimieren und die Effizienz der Lichtkopplung zu erhöhen.for example is a lens between the light source and the fiber optic cable (Light coupling optics) arranged to collimate the light and the efficiency to increase the light coupling.
Selbstverständlich beschränken sich die Lichtquellen nicht auf Ostar- Vorrichtungen. Auch jede andere Art von Hochleistungs-LEDLichtquellen ist grundsätzlich geeignet.Of course The light sources are not limited to Ostar devices. Any other type of high power LED light sources is basically suitable.
Um
eine homogene Mischung des in den Lichtleiter eingekoppelten Lichtes
zu erreichen, ist es erforderlich, die Fasern im Lichtleiter in
einem zufälligen oder regellosen Muster (random pattem)
oder auch in einem regelmäßigen Muster anzuordnen. Ferner
ist es wichtig, nicht die Regel der Totalreflexion zu verletzen,
indem die Faserrichtung des Lichtleiters
Das Ende des Lichtleiters ist vor dem optischen System positioniert und wirkt wie eine wirkliche Lichtquelle mit den gleichen Winkeleigenschaften wie die original Ostar-LED jedoch mit homogen gemischter Farbe.The End of the light guide is positioned in front of the optical system and acts like a real light source with the same angle characteristics as The original Ostar LED, however, with homogeneously mixed color.
Aufgrund der Flexibilität eines Faserlichtleiters ist es möglich, die Ostar-LED-Module nahezu überall im Gehäuse des Head-Up-Displays anzuordnen und das Licht zum Eingang des Linsensystems zu „führen”. Aufgrund der Tatsache, dass der Lichtleiter bereits die Farben der Ostar-LED (nur Zwei-Farben-Chip-Version) mischt, ist das Neigen des gebildeten Lichtbündels mit dichroitischen Spiegeln nicht mehr erforderlich.by virtue of The flexibility of a fiber optic cable makes it possible the Ostar LED modules almost everywhere in the case to arrange the head-up display and "lead" the light to the input of the lens system. Due to the fact that the light guide is already the colors of the Ostar LED (only two-color chip version) mixes is tipping of the formed light bundle with dichroic mirrors not necessary anymore.
In
einer im oberen Bereich der
Die
Bei
der in
Auch
die in
Bei
der in
Auch
die in
Die Erfindung weist zahlreiche Vorteile auf, von denen einige im Folgenden genannt werden:
- – Die Erfindung erlaubt
variable Positionierungsmöglichkeiten für die
LED-Module bzw. die Trägerstrukturen
9 .
- The invention allows variable positioning possibilities for the LED modules or the carrier structures
9 ,
Die
Erfindung ermöglicht eine nahezu perfekte Mischung von
Farben am Ausgang
- 11
- Beleuchtungseinheitlighting unit
- 22
- erstes Ostar®-Modulfirst Ostar ® module
- 2'2 '
- zweites Ostar®-Modulsecond Ostar ® module
- 33
- erste Lichtkoppeloptikfirst Light coupling optics
- 3'3 '
- zweite Lichtkoppeloptiksecond Light coupling optics
- 55
- erster Ortfirst place
- 5'5 '
- zweiter Ortsecond place
- 66
- erste Sekundäroptikfirst secondary optics
- 6'6 '
- zweite Sekundäroptiksecond secondary optics
- 77
- homogenes mischfarbiges Lichthomogeneous Mixed-color light
- 8, 8'8th, 8th'
- Enden (der Faserlichtleiter)end up (the fiber light guide)
- 99
- Leuchtdioden-BeleuchtungsmodulLEDs lighting module
- 11L11L
- linke erste RG-Gruppeleft first RG group
- 11R11R
- rechte erste RG-Grupperight first RG group
- 12L, 12R12L, 12R
- zweite RG-Gruppensecond RG groups
- 21L21L
- linke erste RGB-Gruppeleft first RGB group
- 21M21M
- mittlere erste RGB-Gruppemiddle first RGB group
- 21R21R
- rechte erste RGB-Grupperight first RGB group
- 22L, 22M, 22R22L, 22M, 22R
- zweite RGB-Gruppensecond RGB groups
- K11K11
- erste Konfiguration LEDs für die R-G-Beleuchtungfirst Configuration LEDs for R-G lighting
- K12K12
- zweite Konfiguration von LEDs für die R-G-Beleuchtungsecond Configuration of LEDs for R-G illumination
- K21K21
- erste Konfiguration von LEDs für die RGB-Beleuchtungfirst Configuration of LEDs for RGB lighting
- K22K22
- zweite Konfiguration von LEDs für die RGB-Beleuchtungsecond Configuration of LEDs for RGB lighting
- P1, ...P20P1, ... P20
- Strahlen des homogenen mischfarbigen Lichtsradiate of homogeneous mixed-color light
- 3030
- Anzeigegerätdisplay
- 3131
- erste Lichtquellefirst light source
- 31'31 '
- erstes Lichtfirst light
- 3232
- zweite Lichtquellesecond light source
- 32'32 '
- zweites Lichtsecond light
- 3434
- Eingang des Lichtleitersentrance of the light guide
- 34'34 '
- Eingangsquerschnittsfläche des LichtleitersInput cross-sectional area of the light guide
- 3535
- Lichtwellenleiter, erster/zweiter FaserlichtleiterOptical fiber, first / second fiber light guide
- 3636
- Ausgang des Lichtleitersoutput of the light guide
- 36'36 '
- Ausgangsquerschnittsfläche des LichtleitersInitial cross-sectional area of the light guide
- 4040
- Mittel zur Bilderzeugung/Anzeigeeinheitmedium for image generation / display unit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- - WO 2007/085242 A2 [0003] - WO 2007/085242 A2 [0003]
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DE102009014660A DE102009014660A1 (en) | 2008-03-27 | 2009-03-27 | Display device i.e. head-up display, for use in motor vehicle, has waveguide with inlet and outlet, where lights discharge at outlet distributed over cross-sectional area of waveguide in changing spatial arrangement opposite to inlet |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |