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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Interieurteilsystem für ein Kraftfahrzeug, das ein Interieurteil aufweist, dessen Aussehen bzw. visuelle Anmutung verändert werden kann.
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Das Interieur eines Fahrzeugs umfasst Interieurteile (wie etwa ein Armaturenbrett, eine Mittelkonsole, eine Türinnenverkleidung oder eine Dachinnenverkleidung), und mit diesen Interieurteilen verbundene Bedienelemente (wie etwa Bedienknöpfe, Schieberegler, Tastaturen, foliierte Tastaturen oder Touchscreens) und Anzeigeelemente (wie etwa Displays, Kontrollleuchten oder eine Skalen- oder Ziffernanzeige eines Messgeräts). Die visuelle Anmutung der Interieurteile, einschließlich das Aussehen von deren Oberflächen, und deren Haptik sind derzeit durch das Material (wie etwa Leder, Holz, Metall oder Kunststoff), aus dem die Oberfläche hergestellt ist, und durch die Endbearbeitung der Oberfläche dieses Materials bestimmt. Eine Endbearbeitung kann beispielsweise für Holz in der Form einer Glanzlackierung und für Metall in der Form eines Bürstens oder eines Polierens ausgeführt sein.
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Die visuelle Anmutung dieses Interieurteils kann beispielsweise hinsichtlich der Farbe und der Textur der Oberfläche und dadurch, ob die Oberfläche glänzt oder matt ist, charakterisiert werden. Die Haptik einer Oberfläche kann hinsichtlich ihrer Härte oder Weichheit und ihrer Haftung mit der Oberfläche eines berührenden Gegenstands oder der Haut eines Benutzers charakterisiert werden.
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Weil die visuelle Anmutung und die Haptik eines Interieurteils durch das verwendete Material von dessen Oberfläche und der Endbearbeitung des Materials bestimmt ist, ist ein Nachteil eines herkömmlichen Interieurteils, dass die Anmutung und die Haptik vor dem Einbau des Interieurteils in das Kraftfahrzeug festgelegt und nach dem Einbau unveränderlich sind.
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In modernen Kraftfahrzeugen gibt es verschiedene Fahrzustände, die sich durch ihren Automationsgrad unterscheiden. So sind einerseits ein herkömmlicher, im Wesentlichen vollständig von einem Benutzer gesteuerter Fahrzeugzustand und andererseits ein vollautomatischer Fahrzeugzustand bekannt, und des Weiteren dazwischen verschiedene teilweise automatisierte (sogenannte halbautomatisierte) Fahrzustände. Für manche Oberflächenabschnitte von Interieurteilen ist es wünschenswert, dass deren visuelle Anmutung, Haptik und/oder Funktion nicht – wie bisher – nach dem Einbau unveränderlich sind, sondern verändert, beispielsweise in Abhängigkeit vom Fahrzeugzustand des Kraftfahrzeugs gewählt oder eingestellt, werden können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Interieurteil für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das es ermöglicht, zumindest dessen visuelle Anmutung und nach Möglichkeit auch dessen Haptik zu verändern.
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Diese Aufgabe wird durch ein Interieurteilsystem mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.
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Wie beansprucht, wird ein Interieurteilsystem für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Das Interieurteilsystem umfasst ein sich zumindest abschnittsweise flächig erstreckendes Interieurteil, das eine Basisschicht mit einem einem Benutzer zuwendbaren Oberflächenabschnitt aufweist.
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Erfindungsgemäß umfasst das System ferner eine auf zumindest einem Teilabschnitt des Oberflächenabschnitts angeordnete, 2-dimensionale Anordnung von einer Mehrzahl von optisch wirksamen Elementen (hierin Elementenanordnung genannt), und Einwirkmittel zum Verändern der optisch wirksamen Elemente. Die Elementenanordnung und der Oberflächenabschnitt sind dazu ausgebildet, auftreffendes Licht, insbesondere Licht mit einer Wellenlänge im Spektrum des sichtbaren Lichts, zu reflektieren. Jedes optisch wirksame Element der Elementenanordnung ist aus einem Formgedächtnispolymer (SMP, shape memory polymer), beispielsweise einem reversiblen, 2-Wege-Formgedächtnispolymer, hergestellt. Die Einwirkmittel sind in zumindest einem Teilabschnitt auf einer Seite oder auf beiden Seiten der Basisschicht angeordnet und dazu ausgebildet, mindestens eine physikalische Eigenschaft der optisch wirksamen Elemente zu verändern.
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Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, auf dem Oberflächenabschnitt die Anordnung von optisch wirksamen Elementen, die aus einem mit einer vorbestimmten physikalischen Eigenschaft, wie etwa der Temperatur, als Stimulierungsgröße ansteuerbaren Formgedächtnispolymer hergestellt sind, und die Einwirkmittel zum Verändern der optisch wirksamen Elemente, insbesondere deren Form, bereitzustellen. Über die Veränderung der optisch wirksamen Elemente, insbesondere von deren Form, kann die visuelle Anmutung der mit den optisch wirksamen Elementen bestückten Oberfläche beeinflusst, bestimmt und/oder verändert werden, und somit die gestellte Aufgabe gelöst werden.
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In bevorzugten Ausführungsformen kann die physikalische Eigenschaft der optisch wirksamen Elemente deren Temperatur umfassen. Ferner kann das Formgedächtnispolymer eine Umwandlungstemperatur aufweisen, die im Bereich von +0°C bis 80°C, bevorzugt im Bereich von +10°C bis 70°C, mehr bevorzugt im Bereich von +15°C bis 60°C und noch mehr bevorzugt im Bereich von +15°C bis 50°C ist.
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Formgedächtnispolymere werden in der Kraftfahrzeugtechnik der Klasse der sogenannten Smart Materials zugeordnet. Das Formgedächtnispolymer kann insbesondere ein reversibles, 2-Wege-Formgedächtnispolymer (reversible two-way SMP) sein, bei dem die Form des Materials bei einem durch eine externe Stimulierung induzierten Phasenübergang zwischen einer ersten Form (Grundform) und einer zweiten Form (eingeprägte Form) reversibel verändert werden kann.
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Die externe Stimulierungsgröße ist vorzugsweise die Temperatur. Der Phasenübergang zwischen den beiden verschiedenen Formen kann bei einer Umwandlungstemperatur vonstattengehen, die im Bereich von +0°C bis 80°C, bevorzugt von +10°C bis 70°C, mehr bevorzugt von +15°C bis 60°C und noch mehr bevorzugt von +15°C bis 50°C ist. Diese Ausgestaltungen ermöglichen, dass die Elementenanordnung ihre Mikroform und entsprechend ihre optische Reflexionscharakteristik, mithin ihre visuelle Anmutung, reversibel zwischen zwei Ausprägungen (hin und her) wechseln kann, wobei ein Wechsel insbesondere über eine Temperaturänderung der Elementenanordnung induziert werden kann.
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Die Anordnung der optisch wirksamen Elemente, d.h. die Elementenanordnung, kann eine Mehrzahl von Linsen, Prismen oder linearen Gitterelementen umfassen. Die Elementenanordnung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, auftreffendes Licht spiegelnd und/oder diffus zu reflektieren. Die Formen der optisch wirksamen Elemente können also durch Veränderung der Temperatur der Elemente der Elementenanordnung verändert werden. Insbesondere können die veränderbaren Formen der optisch wirksamen Elemente eine veränderbare optische Reflexionscharakteristik der Elementenanordnung bestimmen.
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Die Elementenanordnung kann als eine Folie ausgebildet sein. Die aus einem Formgedächtnispolymer ausgebildete Elementenanordung kann als eine Folie (Smart Material Folie) ausgebildet sein.
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Alternativ oder zusätzlich zu einer Temperaturveränderung als die einen Phasenübergang des Formgedächtnispolymers induzierender, externer Stimulus (oder Stimulierung) kann eine Stimulierung auch durch Einwirken von Elektrizität, insbesondere durch einen Durchfluss eines elektrischen Stroms oder ein Anlegen eines elektrischen Feldes, durch Einstrahlung von Licht oder UV-Licht, durch Anlegen eines magnetischen Feldes, durch Einwirken eines chemischen Potentials, durch eine mechanische Einwirkung, durch einen Kontakt mit Wasser, durch einen Kontakt mit einem Lösungsmittel, oder durch irgendeine Kombination von zwei oder mehreren Stimuli aus den vorgenannten, bewirkt werden. Eigenschaften, Herstellungsmöglichkeiten und Anwendungsgebiete von Formgedächtnispolymeren sind beispielsweise in dem
Artikel von Jinsong Leng et al., „Shape-memory polymers and their composites: Stimulus methods and applications", („Formgedächtnispolymere und ihre Verbundstoffe: Anregungsverfahren und Anwendungen"), Progress in Material Science 56 (2011), Seiten 1077–1135, und in dem
Artikel von L.Sun et al., „Stimulus-responsive shape memory materials: A review", (Auf Anregung reagierende Formgedächtnismaterialien: Ein Überblick), Materials and Design 33 (2012), Seiten 577–640, beschrieben. Anwendungen von Formgedächtnispolymeren in der Mikrooptik sind beispielsweise in dem
Artikel von Hangxun Xu et al., „Deformable, Programmable, and Shape-Memorizing Micro-Optic", (Verformbare, programmierbare und formeinprägende Mikro-Optik), Advanced Functional Materials 23 (2013), Seiten 3299–3306, beschrieben. Derartige Ausgestaltungen des Formgedächtnispolymers ermöglichen, dass alternativ oder zusätzlich zur Temperatur Wechsel zwischen Ausprägungen der visuellen Anmutung der Elementenanordnung auch durch andere Stimulierungen, etwa durch Stimulierung mit Elektrizität, d.h. elektrischen Strom, Einstrahlung von Licht oder Anlegen eines Magnetfelds, bewirkt werden können.
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Unter den oben genannten, möglichen Stimulierungen zum Bewirken des Phasenübergangs eines Formgedächtnispolymers ist die Temperatur bei der erfindungsgemäßen Verwendung des Formgedächtnispolymers in der Kraftfahrzeugtechnik eine besonders einfach handzuhabende und zu implementierende Stimulierungsform.
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In einer Ausführungsform können die Einwirkmittel in zumindest einem Teilabschnitt auf einer Seite der Basisschicht, die einer einem Benutzer zuwendbaren Seite gegenüberliegt, angeordnet sein. In einer dazu alternativen Ausführungsform können die Einwirkmittel in zumindest einem Teilabschnitt auf einer einem Benutzer zuwendbaren Seite der Basisschicht angeordnet und zumindest für das von der Elementenanordnung zu reflektierende Licht transparent ausgebildet sein.
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Die Einwirkmittel können eine Anordnung von einem oder mehreren sich flächig erstreckenden Einwirkmitteln umfassen. Ein Einwirkmittel kann, je nach Stimulus, ein Heizelement, ein Kühlelement, ein Heiz- und/oder Kühlelement, eine Heizfolie, eine Kühlfolie, einen UV-Lichtleiter oder ein Piezoelement umfassen.
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In einer Ausführungsform können die Einwirkmittel Temperaturveränderungsmittel, wie etwa ein Heizelement, ein Kühlelement, ein Heiz- und/oder Kühlelement oder auch eine Heizfolie oder eine Kühlfolie, umfassen. Eine derartige Heiz- oder Kühlfolie kann mit einer die Elementenanordnung ausbildenden Smart Material Folie, insbesondere flächig, verbunden sein, so dass dieser Folienverbund gesondert hergestellt und in einem gesonderten weiteren Herstellungsschritt mit der Basisschicht (oder Trägerschicht) des Interieurteils verbunden werden kann. Dabei kann die Basisschicht in der für die bestimmte Verwendung im Fahrzeuginterieur vorgesehenen, äußeren Form ausgeformt sein.
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In dem Interieurteilsystem können die Formen der optisch wirksamen Elemente durch Veränderung der Temperatur der Elemente verändert werden. Dies insbesondere, wenn das Interieurteilsystem die vorgenannten Temperaturveränderungsmittel aufweist.
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Das Interieurteilsystem kann ferner eine Übertragungseinrichtung aufweisen. Die Übertragungseinrichtung ist dazu ausgebildet, eine 2-dimensionale Verteilung von Licht, insbesondere Licht mit einer oder mehreren Wellenlängen im Spektrum des sichtbaren Lichts, auf, hinter oder in zumindest einen Teilabschnitt der Elementenanordnung zu übertragen. Über die mittels der Übertragungseinrichtung in die Elementenanordnung übertragene (oder eingestrahlte) Lichtverteilung kann – ergänzend zur Veränderung der Form der aus dem Formgedächtnispolymer hergestellten, optisch wirksamen Elemente – die visuelle Anmutung der Oberfläche beeinflusst, bestimmt und/oder verändert werden.
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Die von der Übertragungseinrichtung übertragene (beispielsweise projizierte) Lichtverteilung kann zumindest hinsichtlich eines Merkmals der Lichtverteilung veränderbar sein. Dieses Merkmal kann zumindest eines der folgenden umfassen: die Wellenlänge des Lichts, insbesondere zur Veränderung der Farbe der übertragenen Lichtverteilung, die räumliche Verteilung der Intensität des projizierten Lichts, beispielsweise zur Veränderung einer durch die Lichtverteilung angezeigten Information, und ein durch die räumliche Verteilung der Intensität dargestelltes Bildmotiv, etwa zur Veränderung der visuellen Anmutung des von der Lichtverteilung bestrahlten Oberflächenabschnitts, die beispielsweise zwischen einer Anmutung als gebürstete Metalloberfläche oder als Holzoberfläche gewechselt werden kann. Die übertragene 2-dimensionale Lichtverteilung kann ein Bild oder ein Bildmotiv darstellen, etwa ein insbesondere veränderbares Bild einer Struktur einer Oberfläche eines Materials, wie etwa oberflächenbearbeitetes Holz, oberflächenbearbeitetes Metall, Leder oder Kunststoff.
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In dem vorgeschlagenen Interieurteilsystem kann die von der Übertragungseinrichtung übertragene, beispielsweise projizierte, Lichtverteilung in Abhängigkeit von einem Fahrzeugzustand veränderbar sein.
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Zumindest sind in dem erfindungsgemäßen Interieurteilsystem die Formen der optisch wirksamen Elemente in Abhängigkeit von einem Fahrzeugzustand veränderbar.
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Die beiden vorgenannten Ausgestaltungen ermöglichen, eine Oberfläche eines Interieurteils für mehrere verschiedene Zwecke, insbesondere in Abhängigkeit vom Fahrzeugzustand verschiedene Zwecke, zu verwenden. Beispielsweise kann ein Oberflächenabschnitt eines Interieurteils in einem im Wesentlichen von einem Benutzer gesteuerten (d.h. nicht automatisierten) Fahrzeugzustand als Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen von Information verwendet werden, und derselbe Oberflächenabschnitt in einem vollständig automatisierten Fahrzeugzustand, wenn der Benutzer seine Aufmerksamkeit auf andere Tätigkeiten gerichtet hat, als dekorative Interieurteil-Oberfläche erscheinen kann.
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Der Fahrzeugzustand des Kraftfahrzeugs kann durch einen Automationsgrad des Fahrzeugzustands des Kraftfahrzeugs gekennzeichnet sein, und kann insbesondere zumindest einen der folgenden umfassen: einen im Wesentlichen vollständig von einem Benutzer gesteuerten Fahrzeugzustand, einen teilweise automatisierten Fahrzeugzustand und einen vollständig automatisierten Fahrzeugzustand.
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In dem Interieurteilsystem kann die visuelle Anmutung der Oberfläche der Elementenanordnung in zumindest einem Teilbereich derselben auch durch eine Kombination von Änderungen der Formen der optisch wirksamen Elemente mit zumindest einem Merkmal der von der Übertragungseinrichtung übertragenen (oder eingestrahlten) Lichtverteilung, wie etwa die Wellenlänge oder ein durch die Lichtverteilung dargestelltes Bild, veränderbar sein. In dieser Ausgestaltung gibt es also zwei voneinander unabhängige Möglichkeiten, die visuelle Anmutung und/oder die Haptik eines Oberflächenabschnitts eines Interieurteils zu beeinflussen bzw. zu verändern: einerseits über die Form der optisch aktiven Elemente und damit über deren Reflexionscharakteristik und andererseits über Merkmale der eingestrahlten Lichtverteilung.
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In einer Ausführungsform kann die Übertragungseinrichtung eine Projektionseinrichtung sein. Letztere kann eine Hintergrundbeleuchtungseinrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet sein kann, die Lichtverteilung als Hintergrundlicht auf die Elementenanordnung zu projizieren, wie etwa bei einer Displayeinrichtung, die auf der Grundlage von LED-Zellen, Plasmazellen oder TFT-Zellen funktioniert. Die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung kann in zumindest in einem Teilabschnitt des Oberflächenabschnitts auf einer Seite, die der dem Benutzer zuwendbaren Seite gegenüberliegt, angeordnet sein. Ferner kann die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung dazu ausgebildet sein, die Lichtverteilung in Richtung zu der dem Benutzer zuwendbaren Seite, insbesondere durch die Elementenanordnung hindurch, abzustrahlen.
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In einer anderen Ausführungsform kann die Übertragungseinrichtung eine Projektionseinrichtung sein, die dazu ausgebildet ist, die Lichtverteilung als Auflicht auf die Elementenanordnung zu projizieren.
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Das Interieurteilsystem kann ferner einen optischen Sensor aufweisen. Der optische Sensor kann dazu ausgebildet sein, die Form von zumindest einem optisch wirksamen Element zu beobachten oder die Richtungscharakteristik des von der Elementenanordnung reflektierten Lichts zu messen. Dabei kann das Interieurteilsystem dazu ausgebildet sein, auf der Grundlage der beobachteten Form oder der gemessenen Charakteristik eine Form von zumindest einem der optisch wirksamen Elemente einzustellen oder zu verändern. Insbesondere kann in der Ausgestaltung der Elementenanordnung mit temperatur-stimulierbarem Formgedächtnispolymer die Temperatur zumindest in dem von dem optischen Sensor überwachten Oberflächenabschnitt so eingestellt werden, dass die optisch wirksamen Elemente eine bestimmte Form, und insbesondere eine mit der Form verknüpfte Reflexionscharakteristik, ausbilden.
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen in Einzelheiten beschrieben. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Interieurteilsystems mit einem Interieurteil, das schematisch im Querschnitt gezeigt ist, und einer als Projektionseinrichtung für die Auflichtprojektion einer Lichtverteilung auf das Interieurteil ausgebildeten Übertragungseinrichtung, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine schematische Darstellung eines Interieurteilsystems mit einem Interieurteil, das schematisch im Querschnitt gezeigt ist, und einer als Projektionseinrichtung für die Hintergrundprojektion einer Lichtverteilung auf das Interieurteil ausgebildeten Übertragungseinrichtung, gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
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3A eine schematische Aufsicht auf einen Oberflächenabschnitt einer Elementenanordnung, bei der die wirksamen optischen Elemente als Prismen ausgebildet sind, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
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3B eine schematische Querschnittansicht der Elementenanordnung in der 3A, geschnitten in der in 3A gezeigten Ebene 3B-3B, wobei die Elemente eine Form aufweisen, derart dass wesentliche Anteile von eingestrahltem Licht reflektiert werden,
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3C eine schematische Querschnittansicht der Elementenanordnung in der 3A, geschnitten in der gleichen Ebene wie 3B, wobei die Elemente eine Form aufweisen, derart dass wesentliche Anteile von eingestrahltem Licht transmittiert werden,
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4A eine schematische Aufsicht auf einen Oberflächenabschnitt einer Elementenanordnung, bei der die wirksamen optischen Elemente als Linsen ausgebildet sind, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
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4B eine schematische Querschnittansicht der Elementenanordnung in der 4A, geschnitten in der in 4A gezeigten Ebene 4B-4B, wobei die Elemente eine Form aufweisen, derart dass wesentliche Anteile von eingestrahltem Licht reflektiert werden,
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4C eine schematische Querschnittansicht der Elementenanordnung in der 4A, geschnitten in der gleichen Ebene wie 4B, wobei die Elemente eine Form aufweisen, derart dass wesentliche Anteile von eingestrahltem Licht transmittiert werden,
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5A eine schematische Aufsicht auf einen Oberflächenabschnitt einer Elementenanordnung, bei der die wirksamen optischen Elemente als lineare Gitterelemente ausgebildet sind, gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
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5B eine schematische Querschnittansicht der Elementenanordnung in der 5A, geschnitten in der in 5A gezeigten Ebene 5B-5B, wobei die Elemente eine Form aufweisen, derart dass wesentliche Anteile von eingestrahltem Licht reflektiert werden, und
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5C eine schematische Querschnittansicht der Elementenanordnung in der 5A, geschnitten in der gleichen Ebene wie 5B, wobei die Elemente eine Form aufweisen, derart dass wesentliche Anteile von eingestrahltem Licht transmittiert werden.
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Das in der 1 gezeigte Interieurteilsystem 10 für ein Kraftfahrzeug umfasst ein sich zumindest abschnittsweise flächig erstreckendes Interieurteil 12, das eine Basisschicht 14 umfasst, die einen einem Benutzer zuwendbaren Oberflächenabschnitt aufweist, eine auf zumindest einem Teilabschnitt des Oberflächenabschnitts angeordnete, 2-dimensionale Anordnung 16 von einer Mehrzahl von optisch wirksamen Elementen 18 (Elementenanordnung), eine Übertragungseinrichtung 20 zum Übertragen (oder Einstrahlen) von einer Lichtverteilung auf die Elementenanordnung, Einwirkmittel 38, die hier als Mittel zum Verändern der Temperatur der optisch wirksamen Elemente 18 (Temperaturveränderungsmittel) ausgebildet sind, und einen optischen Sensor 52 zum Beobachten der Form von zumindest einem optisch wirksamen Element 18 und/oder zum Messen der Richtungscharakteristik des von der Elementenanordnung 16 reflektierten Lichts.
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Das Interieurteilsystem 10 umfasst ferner eine Steuerungseinrichtung 42 zum Steuern von mehreren verschiedenen Funktionen des Interieurteilsystems 10 sowie einen Leitungsbus 58, d.h. ein Bündel von elektrischen Versorgungsleitungen und Steuerungsleitungen, über den die Steuerungseinrichtung 42 mit verschiedenen, ansteuerbaren Elementen des Interieurteilsystems 10, einschließlich der Projektionseinrichtung 20, den Temperaturveränderungsmitteln 38 und dem optischen Sensor 52, funktionell verbunden ist.
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Die optisch wirksamen Elemente 18 der Elementenanordnung 16 sind aus einem Formgedächtnispolymer hergestellt, das beispielsweise über die Temperatur als externe Stimulierung reversibel über einen Phasenübergang hinweg zwischen zumindest zwei Formzuständen oder -ausprägungen hin und her gewechselt werden kann. Die stoffliche Zusammensetzung (Mischung) des Formgedächtnispolymers ist so gewählt, dass der Phasenübergang bei einer Umwandlungstemperatur im Bereich von +0°C bis 80°C, bevorzugt im Bereich von +10°C bis 70°C, mehr bevorzugt im Bereich von +15°C bis 60°C und noch mehr bevorzugt im Bereich von +15°C bis 50°C vonstattengeht. Aufgrund der Ausgestaltung der Elementenanordnung 16 aus einem über die Temperatur stimulierbaren Formgedächtnispolymer sind die Formen der optisch wirksamen Elemente 18 – und damit die visuelle Anmutung der Elementenanordung 16 – durch Veränderung der Temperatur der Elemente 18 veränderbar, wie dies in den 3B und 3C, 4B und 4C sowie 5B und 5C veranschaulicht ist.
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Die Formen der optisch wirksamen Elemente 18 beeinflussen eine optische Reflexionscharakteristik der Elementenanordnung 16. Wie untenstehend mit Verweis auf die 3A bis 5C gezeigt, sind für die Elementenanordnung 16 verschiedene Ausführungsformen denkbar. So kann die Elementenanordnung 16 eine Mehrzahl von Prismen 46 (siehe 3A bis 3C), eine Mehrzahl von Linsen 44 (siehe 4A bis 4C) oder eine Mehrzahl von linearen Gitterelementen 48 (siehe 5A bis 5C) umfassen. Auf diese Weise ist die Elementenanordnung 16 dazu ausgebildet, auftreffendes Licht spiegelnd und/oder diffus, d.h. mit verschiedenen Reflexionscharakteristiken, zu reflektieren und (zusätzlich zu der eingestrahlten Lichtverteilung 22) ebenfalls die visuelle Anmutung des Oberflächenabschnitts des Interieurteils 12 zu beeinflussen.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, sind die Einwirkmittel 38 als Mittel 38 zum Verändern der Temperatur der optisch wirksamen Elemente 18 (die Temperaturveränderungsmittel 38), und sind angeordnet auf der Seite der Basisschicht 14, die der dem Benutzer zuwendbaren Seite bzw. der Seite, auf der die Elementenanordnung 16 angeordnet ist, gegenüberliegt. Die Temperaturveränderungsmittel 38 dienen dazu, die Temperatur der optischen Elemente 18, und über die Temperatur auch deren Form und damit die visuelle Anmutung der Elementenanordnung 16, im Bereich der Umwandlungstemperatur des Formgedächtnispolymers zu verändern. Bei den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen umfassen die Temperaturveränderungsmittel 38 eine Anordnung von einem oder mehreren sich flächig erstreckenden Heizelementen 40, die über gesonderte Stromzuführungen angesteuert (betrieben) werden. Die Ansteuerung der gesonderten Stromzuführungen bzw. die Versorgung der Heizelemente 40 mit elektrischem Strom (Heizstrom) wird mittels der Steuereinrichtung 42 über den Leitungsbus 58 bewirkt.
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Die Übertragungseinrichtung 20 ist als eine Projektionseinrichtung 20 ausgebildet, und ist dazu ausgebildet, eine 2-dimensionale Verteilung 22 von Licht auf oder in zumindest einen Teilabschnitt der Elementenanordnung 16 zu übertragen (oder zu projizieren). Das übertragene Licht hat eine oder mehrere Wellenlängen im Spektrum des sichtbaren Lichts, so dass das übertragene Licht die visuelle Anmutung des von der Lichtverteilung 22 bestrahlten Oberflächenabschnitts der Elementenanordung 16 beeinflusst. Die Elementenanordnung 16 und der Oberflächenabschnitt der Basisschicht 14 sind dazu ausgebildet, auftreffendes Licht, zumindest einen Anteil der übertragenen (oder eingestrahlten) Lichtverteilung 22, der eine Wellenlänge im Spektrum des sichtbaren Lichts aufweist, zu reflektieren.
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Die von der Übertragungseinrichtung 20 auf bzw. in die Elementenanordnung eingestrahlte Lichtverteilung 22 ist hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale der Lichtverteilung 22 veränderbar. Das veränderbare Merkmal umfasst zumindest eines der folgenden: die Wellenlänge des Lichts, die räumliche Verteilung der Intensität des übertragenen (oder projizierten) Lichts sowie ein durch die räumliche Verteilung der Intensität dargestelltes Bildmotiv. Über die Wellenlänge des eingestrahlten Lichts 22 wird die Farbe der übertragenen Lichtverteilung verändert. Über die räumliche Verteilung der Intensität des übertragenen Lichts, d.h. die räumliche Lichtverteilung 22, kann eine durch die Lichtverteilung angezeigte Information verändert werden. Alternativ oder zusätzlich wird durch die räumliche Verteilung der übertragenen bzw. eingestrahlten Lichtintensität ein durch diese auf dem Oberflächenabschnitt dargestelltes bzw. projiziertes Bild oder Bildmotiv verändert. Auf diese Weise kann die visuelle Anmutung des Oberflächenabschnitts über die von der Projektionseinrichtung 20 eingestrahlte Lichtverteilung 22 verändert werden.
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In einer Ausführungsform stellt die von der Übertragungseinrichtung 20 übertragene, d.h. die von der Projektionseinrichtung eingestrahlte, 2-dimensionale Lichtverteilung 22 ein Bild dar. Dieses Bild ist veränderbar, und es kann das Abbild einer Struktur einer Oberfläche eines Materials, wie etwa oberflächenbearbeitetes Holz, oberflächenbearbeitetes Metall, Leder oder Kunststoff, sein. Auf diese Weise kann beispielsweise zwischen einer Anmutung des Oberflächenabschnitts als gebürstete Metalloberfläche oder als Holzoberfläche gewechselt werden.
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Die von der Übertragungseinrichtung 20 übertragene, d.h. die von der Projektionseinrichtung 20 projizierte, Lichtverteilung 22 ist in Abhängigkeit von einem Fahrzeugzustand veränderbar. Der Fahrzeugzustand ist unter anderem durch einen Automationsgrad des Fahrzeugzustands des Kraftfahrzeugs gekennzeichnet, und umfasst einen der folgenden: einen im Wesentlichen vollständig von einem Benutzer gesteuerten Fahrzeugzustand, einen teilweise automatisierten Fahrzeugzustand und einen vollständig automatisierten Fahrzeugzustand.
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In einer Ausführungsform ist die visuelle Anmutung der Oberfläche der Elementenanordnung 16, zumindest in einem Teilbereich derselben, durch eine Kombination von Änderungen der Formen der optisch wirksamen Elemente 18 mit zumindest einem Merkmal der von der Übertragungseinrichtung (Projektionseinrichtung) 20 eingestrahlten Lichtverteilung 22 veränderbar.
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In der in 1 gezeigten Ausführungsform des Interieurteilsystems 10 ist die Übertragungseinrichtung 20 als eine Projektionseinrichtung 20, und insbesondere als eine Auflichtprojektionseinrichtung 24 ausgeführt, und ist dazu ausgebildet, die Lichtverteilung als Auflicht auf die Elementenanordnung 16 zu projizieren. Dabei umfasst die Projektionseinrichtung 20 eine Lichtquelle 26, eine Kollimatorlinsenoptik 28, eine Durchlichtmodulationseinrichtung 30 und eine Projektionslinsenoptik 32. Die Lichtquelle 26 ist über die Steuereinrichtung 42 ansteuerbar, d.h. einschaltbar, ausschaltbar und hinsichtlich der ausgestrahlten Lichtintensität steuerbar. Die Durchlichtmodulationseinrichtung 30 ist ebenfalls von der Steuereinrichtung 42 ansteuerbar. Die Durchlichtmodulationseinrichtung 30 wirkt ähnlich wie ein in der Optik bekanntes Diapositiv, jedoch ist das durch die Einrichtung 30 dargestellte Bildmotiv nicht statisch, sondern über die Steuereinrichtung 42 ansteuerbar veränderbar. Die Durchlichtmodulationseinrichtung 30 umfasst eine 2-dimensionale Anordnung von optisch transparenten, jedoch hinsichtlich ihrer Transparenz einzeln ansteuerbaren Zellen zur Modulation des durchgelassenen Lichts, vergleichbar, wie oder ausgeführt als, eine LCD(liquid crystal display)-Anzeigeeinrichtung. In der in 1 gezeigten Ausführungsform funktioniert die Projektionseinrichtung 20 wie ein bekannter, sogenannter Beamer.
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Die in der in 2 gezeigte Ausführungsform eines Interieurteilsystems 10 entspricht funktionell im Wesentlichen der in 1 gezeigten Ausführungsform, unterscheidet sich jedoch durch die Ausgestaltung der Übertragungseinrichtung 20. Anstelle der Auflichtprojektionseinrichtung 24 aus der 1 ist die Übertragungseinrichtung 20 in der 2 als Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 34 ausgebildet. Letztere ist auf einer Seite der Basisschicht 14 angeordnet, die der dem Benutzer zuwendbaren und mit der Elementenanordnung 16 versehenen Seite gegenüberliegt, angeordnet. Die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 34 ist dazu ausgebildet, die Lichtverteilung 22 in Richtung zu der dem Benutzer zuwendbaren Seite, d.h. in Richtung zu der Elementenanordnung 16 und durch diese hindurch, also in Richtung zum Benutzer, abzustrahlen. Die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 34 umfasst eine 2dimensionale Anordnung von lichtemittierenden Zellen, wobei die Lichtemission von jeder Zelle zumindest hinsichtlich ihrer Intensität, und in einer Ausgestaltung als Farbdisplayeinrichtung auch hinsichtlich ihrer Farbe, gesondert ansteuerbar ist. Die Ansteuerung der Lichtemission der einzelnen Zellen erfolgt über die Steuereinrichtung 42. Die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 34 kann vergleichbar wie bekannte Flachbild-Anzeigeeinrichtungen, die etwa als LED(light emitting diode)-Anordnung, ausgeführt sein.
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Der in 1 gezeigte optische Sensor 52 dient dazu, die Form von zumindest einem optisch wirksamen Element 18, vorzugsweise jedem optisch wirksamen Element, zu beobachten. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der optische Sensor 52 die Richtungscharakteristik des von der Elementenanordnung 16 reflektierten Lichts messen. Der optische Sensor 52 umfasst einen Lichtdetektor 56, beispielsweise eine 2-dimensionale CCD-Anordnung, und eine Abbildungslinsenoptik 54, die Licht aus dem Sichtfeld des Sensors 52 auf den Lichtdetektor 56 abbildet (oder umlenkt). Die von dem Lichtdetektor 56 registrierte Lichtintensität (oder 2-dimensionale Lichtintensitätsverteilung) wird über Leitungen des Leitungsbusses 58 an die Steuereinrichtung 42 übertragen und in der Steuereinrichtung 42 ausgewertet. Auf der Grundlage der mittels des 2-dimensionalen Lichtdetektors 56 beobachteten Form oder der gemessenen Reflexionscharakteristik des von der Elementenanordnung 16 reflektierten Lichts kann die Steuereinrichtung 42 über eine Einstellung der den Heizelementen 40 zugeführten elektrischen Heizströme – und mithin über die Temperatur und somit Form der optisch wirksamen Elemente 18 – die Form der optisch wirksamen Elemente 18 auf eine bestimmte Form einstellen oder verändern.
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In der in den 3A bis 3C gezeigten Ausführungsform umfasst die Elementenanordnung 16 eine Mehrzahl von optischen Prismen 46 (Mikroprismen). Die Elementenanordnung 16 ist aus einem beispielsweise über die Temperatur reversibel ansteuerbaren Formgedächtnispolymer ausgebildet und auf einer dem Benutzer zugewandten (in den 3B und 3C oberen) Seite der Basisschicht 14 angeordnet. Jedes Prisma (Mikroprisma) 46 weist in einer Formausprägung ein im Wesentlichen dreieckförmiges Profil mit einer sich von der Basisschicht 14 weg erstreckenden Spitze auf, wie in 3B gezeigt, und in einer anderen Formausprägung anstelle des vorgenannten dreieckförmigen Profils mit der vorgenannten Spitze ein an der von der Basisschicht 14 abgewandten Seite abgeflachtes Profil, wie in 3C gezeigt. In der in 3B gezeigten Formausprägung ist die Elementenanordnung 16 in der Lage, einen an der äußeren (formveränderbaren) Grenzfläche der Elementenanordnung 16 auftreffenden Lichtstrahl, der in Richtung von außen auf die Elementenanordnung (in 3B von oben) oder in Richtung von der Basisschicht 14 nach außen (in 3B von unten) eintrifft, teilweise zu reflektieren mit einem (im Vergleich zu der Situation in 3C) vergleichsweise hohen Reflexionsgrad bzw. vergleichsweise niedrigen Transmissionsgrad. In der in 3C gezeigten Formausprägung ist die Elementenanordnung 16 in der Lage, einen an der formveränderbaren Grenzfläche der Elementenanordnung 16 auftreffenden Lichtstrahl, unabhängig von seiner Einstrahlungsrichtung (d.h. in 3C von unten oder von oben), zu transmittieren mit einem (im Vergleich zu der Situation in 3B) vergleichsweise hohen Transmissionsgrad oder mit einem vergleichsweise niedrigen Reflexionsgrad zu reflektieren.
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In der in den 4A bis 4C gezeigten Ausführungsform umfasst die Elementenanordnung 16 eine Mehrzahl von optischen Linsen 48 (Mikrolinsen). Die Elementenanordnung 16 ist aus einem beispielsweise über die Temperatur reversibel ansteuerbaren Formgedächtnispolymer ausgebildet und auf einer dem Benutzer zugewandten (in den 4B und 4C oberen) Seite der Basisschicht 14 angeordnet. Jede Linse (Mikrolinse) 48 weist in einer Formausprägung ein im Wesentlichen halbkugelförmiges Profil mit einem sich von der Basisschicht 14 weg erstreckenden Kreisbogen auf, wie in 4B gezeigt, und in einer anderen Formausprägung anstelle der vorgenannten Halbkugelform ein an der von der Basisschicht 14 abgewandten Seite abgeflachtes Profil, wie in 4C gezeigt. In der in 4B gezeigten Formausprägung ist die Elementenanordnung 16 in der Lage, einen an der formveränderbaren Grenzfläche der Elementenanordnung 16 auftreffenden Lichtstrahl, unabhängig von seiner Einstrahlungsrichtung (d.h. in 4B von unten oder von oben), zu transmittieren mit einem (im Vergleich zu der Situation in 4C) vergleichsweise niedrigen Transmissionsgrad oder mit einem vergleichsweise hohen Reflexionsgrad zu reflektieren. In der in 4C gezeigten Formausprägung ist die Elementenanordnung 16 in der Lage, einen an der Grenzfläche auftreffenden Lichtstrahl, unabhängig von seiner Einstrahlungsrichtung (d.h. in 4C von unten oder von oben), zu transmittieren mit einem (im Vergleich zu der Situation in 4B) vergleichsweise hohen Transmissionsgrad oder mit einem vergleichsweise niedrigen Reflexionsgrad zu reflektieren.
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In den in den 5A bis 5C gezeigten Ausführungsformen umfasst die Elementenanordnung 16 eine Mehrzahl von optischen linearen Gitterelementen 50 (Mikrogitter). Die Elementenanordnung 16 ist aus einem beispielsweise über die Temperatur reversibel ansteuerbaren Formgedächtnispolymer ausgebildet und auf einer dem Benutzer zugewandten (in den 5B und 5C oberen) Seite der Basisschicht 14 angeordnet. Jedes lineare Gitterelement (Mikrogitterelement) 50 weist in einer Formausprägung ein im Wesentlichen sägezahnförmiges Profil mit einer sich von der Basisschicht 14 weg erstreckenden Spitze des Sägezahnprofils auf, wie in 5B gezeigt, und in einer anderen Formausprägung anstelle des stark ausgeprägten Sägezahnprofils ein an der von Basisschicht 14 abgewandten Seite nur schwach ausgeprägtes Sägezahnprofil, wie in 5C gezeigt. In der in 5B gezeigten Formausprägung ist die Elementenanordnung 16 in der Lage, einen an der formveränderbaren Grenzfläche der Elementenanordnung 16 auftreffenden Lichtstrahl, unabhängig von seiner Einstrahlungsrichtung (d.h. in 5B von unten oder von oben), zu transmittieren mit einem (im Vergleich zu der Situation in 5C) vergleichsweise niedrigen Transmissionsgrad oder mit einem vergleichsweise hohen Reflexionsgrad zu reflektieren. In der in 5C gezeigten Formausprägung ist die Elementenanordnung 16 in der Lage, einen an der Grenzfläche auftreffenden Lichtstrahl, unabhängig von seiner Einstrahlungsrichtung (d.h. in 5C von unten oder von oben), zu transmittieren mit einem (im Vergleich zu der Situation in 5B) vergleichsweise hohen Transmissionsgrad oder mit einem vergleichsweise niedrigen Reflexionsgrad zu reflektieren.
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Die in den 3A bis 5C gezeigten Ausführungsformen der Elementenanordnung 16 mit den als Prismen 46 (siehe die 3A bis 3C), Linsen 48 (siehe die 4A bis 4C) oder linearen Gitterelementen 50 (siehe die 5A bis 5C) ausgebildeten, mikrooptischen Elementen sind in dem Artikel von Hangxun Xu et al., „Deformable, Programmable, and Shape-Memorizing Micro-Optic", (Verformbare, programmierbare und formeinprägende Mikro-Optik), Advanced Functional Materials 23 (2013), Seiten 3299–3306, beschrieben.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Interieurteilsystem
- 12
- Interieurteil
- 14
- Basisschicht
- 16
- Anordnung von optisch wirksamen Elementen
- 18
- Element
- 20
- Übertragungseinrichtung
- 22
- Lichtverteilung
- 24
- Auflichtprojektionseinrichtung
- 26
- Lichtquelle
- 28
- Kollimatorlinsenoptik
- 30
- Durchlichtmodulationseinrichtung
- 32
- Projektionslinsenoptik
- 34
- Hintergrundbeleuchtungseinrichtung
- 36
- Beleuchtungszelle
- 38
- Einwirkmittel
- 40
- Einwirkelement, z.B. Heiz- und/oder Kühlelement
- 42
- Steuereinrichtung
- 44
- Linse
- 46
- Prisma
- 48
- lineares Gitterelement
- 50
- Reflexionscharakteristik
- 52
- optischer Sensor
- 54
- Abbildungslinsenoptik
- 56
- Lichtdetektor
- 58
- Leitungsbus
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Artikel von Jinsong Leng et al., „Shape-memory polymers and their composites: Stimulus methods and applications“, („Formgedächtnispolymere und ihre Verbundstoffe: Anregungsverfahren und Anwendungen“), Progress in Material Science 56 (2011), Seiten 1077–1135 [0016]
- Artikel von L.Sun et al., „Stimulus-responsive shape memory materials: A review“, (Auf Anregung reagierende Formgedächtnismaterialien: Ein Überblick), Materials and Design 33 (2012), Seiten 577–640 [0016]
- Artikel von Hangxun Xu et al., „Deformable, Programmable, and Shape-Memorizing Micro-Optic“, (Verformbare, programmierbare und formeinprägende Mikro-Optik), Advanced Functional Materials 23 (2013), Seiten 3299–3306 [0016]
- Artikel von Hangxun Xu et al., „Deformable, Programmable, and Shape-Memorizing Micro-Optic“, (Verformbare, programmierbare und formeinprägende Mikro-Optik), Advanced Functional Materials 23 (2013), Seiten 3299–3306 [0060]