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Die Erfindung geht aus von einem Optikmodul mit einer Bildmaske, einer Leuchte mit dem Optikmodul, einem Scheinwerfer mit dem Optikmodul, einem Fahrzeug mit dem Optikmodul und einem Verfahren zur Herstellung des Optikmoduls.
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Statische Projektoren sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden verwendet, um ein Lichtbild, wie z. B. ein Firmenlogo, eine Form, ein Symbol oder eine Botschaft auf eine Ebene, wie z. B. eine Wand, einen Fußboden oder eine Straße, zu projizieren. Inzwischen kommen die Projektoren auch vermehrt in Fahrzeugen zum Einsatz, um beispielsweise Firmenlogos oder einfache Symbole, wie z. B. Warnsymbole auf die Straße zu projizieren. Es ist auch möglich, Symbole oder Botschaften auf Bereiche zu projizieren, die ein Fahrer des Fahrzeugs beim Abbiegen vor dem Fahrzeug sieht oder Symbole in den Innenraum zu projizieren. Die Projektoren müssen mit sehr geringen Toleranzen gefertigt werden, so dass das projizierte Lichtbild eine gute Auflösung aufweist und zudem bieten die Bereiche, in denen die Projektoren eingebaut werden sollen, häufig wenig Bauraum, das heißt die Projektoren sollten nur geringe Ausmaße aufweisen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein vorrichtungstechnisch einfaches und kostengünstiges Optikmodul zu schaffen, das in einem kleinen Bauraum montierbar ist und widerstandsfähig ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakte und kostengünstige Leuchte mit einem Optikmodul, einen kompakten und kostengünstigen Scheinwerfer mit einem Optikmodul, ein vorrichtungstechnisch einfaches und kostengünstig ausgestaltetes Fahrzeug mit einem Optikmodul und ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung des Optikmoduls zu schaffen.
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Diese Aufgabe hinsichtlich des Optikmoduls wird gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich der Leuchte gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10, hinsichtlich des Scheinwerfers gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11, hinsichtlich des Fahrzeugs gemäß den Merkmalen des Anspruchs 12 und hinsichtlich des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Anspruchs 13.
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Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß ist ein Optikmodul vorgesehen, das zumindest eine Bildmaske aufweist. Die Bildmaske hat zwei Seiten, die voneinander wegweisen, wobei eine Seite eine Einkoppelseite für das Licht einer Lichtquelle ist und die andere Seite eine Auskoppelseite für das Licht der Lichtquelle. Mit anderen Worten kann das Optikmodul von dem Licht einer Lichtquelle durchstrahlt werden. Des Weiteren ist die Bildmaske zumindest teilweise oder vollständig von einem lichtdurchlässigen Gussmaterial umschlossen. Das lichtdurchlässige Gussmaterial kann beispielsweise Silikon und/oder ein anderer lichtdurchlässiger Kunststoff sein. Das lichtdurchlässige Gussmaterial ist derart ausgebildet, so dass aus diesem ein zumindest erstes optisches Element ausgebildet ist, das der Einkoppelseite der Bildmaske vorgeschaltet ist. Zusätzlich oder alternativ ist ein zweites optisches Element aus lichtdurchlässigen Gussmaterial ausgebildet, das der Auskoppelseite der Bildmaske nachgeschaltet ist. Mit anderen Worten kann die Bildmaske durch das lichtdurchlässige Gussmaterial umschlossen sein, wobei das Gussmaterial zumindest ein optisches Element ausbildet. Die Bildmaske kann eine Dicke von 0,1 bis 0,5 mm aufweisen, oder dicker.
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Eine solche Bildmaske wird auch als Graphical Optical Blackout (Gobo) bezeichnet. Das Gobo kann kreisförmig oder polygonal flach ausgeformt sein, mit jeweils ebenen Eintritts- und Austrittsflächen. Es ist aber auch denkbar, ein konvex oder konkav gekrümmtes Gobo oder ein Gobo zu verwenden, das stufenförmige Abschnitte, also Erhebung oder Vertiefungen, im Material aufweist. Mit einer solchen Anordnung lassen sich beispielsweise Bildfehler korrigieren oder Bildeffekte generieren.
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Ein Vorteil dieser Erfindung ist es, dass somit das Optikmodul, das beispielsweise in einem Projektor eingesetzt werden kann, sehr kostengünstig herstellbar ist, da beispielsweise keine Einzelelemente wie Optiken mit sehr kleinen Toleranzen montiert werden müssen, um eine gute Bildqualität zu gewährleisten. Zusätzlich ist durch das lichtdurchlässige Gussmaterial, das die Bildmaske zumindest teilweise umgibt, die Bildmaske vor Staubpartikeln und sonstigen Verunreinigungen geschützt. Ein weiterer Vorteil ist es, dass das Optikmodul durch das Bilden von optischen Elementen durch das lichtdurchlässige Gussmaterial besonders klein herstellbar ist, da die optischen Elemente direkt auf der Bildmaske aufliegen können. Zusätzlich ist/sind das optische Element und/oder die optischen Elemente, die durch das lichtdurchlässige Gussmaterial gebildet sind, besonders einfach und kostengünstig und zusätzlich besonders toleranzgenau fertigbar. Mit anderen Worten sind die Toleranzen bei der Fertigung durch z. B. Gießen sehr gering und somit entfällt eine Justierung, die beispielsweise bei gewöhnlichen Optiken notwendig ist. Zusammengefasst entfällt ein Fertigungsschritt, bei dem die Optiken eines gewöhnlichen Projektors ausgerichtet werden, was dazu führt, dass das Optikmodul besonders günstig fertigbar ist. Dadurch, dass das Optikmodul ein Bauteil ist, das ohne sonstige Fügemittel auskommt, d. h. form- und/oder stoffschlüssig gefertigt ist, kann bei der Verwendung und/oder beim Betrieb des Optikmoduls keine Verschiebung der optischen Elemente oder des optischen Elements zu der Bildmaske durch beispielsweise Erschütterung und/oder sonstige Bewegungen ausgelöst werden. Das heißt, dass das Optikmodul auch in Anwendungsbereichen einsetzbar ist, bei denen starke Erschütterungen auftreten. Mit anderen Worten kann das Optikmodul bei Anwendungen zum Einsatz kommen, bei denen sowohl Flüssigkeiten und/oder Schmutz und/oder Erschütterungen vorkommen.
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Vorzugsweise ist das Optikmodul als Projektionsmodul ausgebildet. Das heißt, wenn Licht einer Lichtquelle durch das Optikmodul scheint, wird ein Lichtbild, wie z. B. ein Firmenlogo und/oder ein Symbol oder eine Botschaft, an eine Fläche projiziert, die vorzugsweise dem Projektionsmodul gegenübersteht. Durch das Auswählen des Optikmoduls als ein Projektionsmodul können leicht Symbole oder Botschaften beispielsweise auf eine Fahrbahn projiziert werden, wenn das Optikmodul in einem Fahrzeug angeordnet ist. Ein Vorteil davon ist es außerdem, dass das Optikmodul auch an Orten im Fahrzeug anordenbar ist, die nicht durch eine Dichtung geschützt sind, da die Bildmaske durch das Gussmaterial geschützt ist. Das heißt, das Optikmodul kann nicht nur in einem geschützten Bereich einer Tür eines Fahrzeugs eingebaut werden, die geschlossen werden kann, womit der Abschnitt abgedichtet ist, sondern kann auch beispielsweise im Unterboden und/oder im Schweller eines Fahrzeugs verbaut sein. Da der Unterboden und/oder oder der Schweller nicht vor Staub, Schmutz oder Flüssigkeiten abgedichtet sind und bei der Fahrt des Fahrzeugs Staub, Schmutz oder Flüssigkeiten hochgewirbelt werden, können keine gewöhnlichen Projektionsmodule eingesetzt werden, die herkömmliche Optiken aufweisen, da diese zerstört oder verschmutzt werden. Aufgrund seiner kleinen Baugröße und den optischen Eigenschaften der Linsenkappe kann ein Projektionsabstand sehr kurz ausgeführt werden, beispielsweise im Bereich von 100 bis 350 mm. Je nach Linsenform können aber auch längere Projektionsabstände realisiert werden, beispielsweise von 130 cm, was in etwa einem Projektionsabstand von einem Fahrzeug-Außenspiegel auf den Boden entspricht.
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Des Weiteren ist das erste optische Element, das der Einkoppelseite vorgeschaltet ist und/oder auf dieser angeordnet ist, vorzugsweise eine TIR-Kondensoroptik (TIR = Total Internal Reflection), welcher als Lichtleiter (Light Taper) ausgeformt ist. Mit anderen Worten ist das erste optische Element derart konfiguriert, dass es das Licht einer Lichtquelle sammeln kann und für eine homogene Ausleuchtung der Bildmaske dient. Des Weiteren vermindert das erste optische Element vorzugweise Streulicht, das die Effizienz eines Projektors, der das Projektionsmodul enthält, mindern kann. Dies hat den Vorteil, dass die Ausleuchtung durch das erste optische Element besonders homogen ist und somit das Lichtbild, das durch einen Projektor, der das Optikmodul enthält, besonders gleichmäßig ist. Besonders im Fernfeld, d. h., wenn das Lichtbild in einer größeren Entfernung zu dem Projektor, der das Optikmodul enthält, projiziert wird, besonders im Vergleich zu der Größe des Projektors, kann das erste optische Element, das als eine TIR-Kondensoroptik ausgebildet ist, eine homogene Ausleuchtung gewährleisten.
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Vorzugsweise ist das zweite optische Element eine Optik, d. h. das zweite optische Element dient vorzugsweise dazu, dass das Bild der Bildmaske so zu beeinflussen, dass das Lichtbild, das auf eine Ebene, die dem Optikmodul gegenübersteht, projiziert ist, eine gute Auflösung aufweist. Dazu kann das zweite optische Element beispielsweise als Linse ausgebildet sein. Die Linse kann konvex, konkav oder freiförmig ausgestaltet sein, je nach Anwendungsfall des Optikmoduls. Wird das Optikmodul beispielsweise in einem Projektor als Projektionsmodul eingesetzt, so ist es vorteilhaft, wenn die Linse konkav ausgestaltet ist, um das projizierte Lichtbild zu vergrößern. Auch eine freiförmige Ausgestaltung ist in diesem Fall möglich, um so beispielsweise Abbildungsfehler zu vermeiden.
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Die Bildmaske ist vorzugsweise aus einem lichtdurchlässigen Material, wie z. B. Glas und/oder Plexiglas oder Kunststoff gebildet, wobei das lichtdurchlässige Material zumindest mit teilweise lichtundurchlässigen oder vollständig lichtundurchlässigen Materialien zumindest teilweise beschichtet ist. Als Glasmaterial kann beispielsweise ein optisches Bor-Kronglas BK7 oder ein geeignetes Float-Glas verwendet werden. Das lichtundurchlässige Material kann z. B. Chrom und/oder Aluminium und/oder zumindest eine dichroitische Schicht sein. Die Bildmaske kann auch, insbesondere abschnittsweise, derart ausgebildet sein, dass sie Licht einer bestimmten Wellenlänge filtert, so dass das von dem Projektor, der das Optikmodul aufweist, projizierte Lichtbild eine bestimmte Farbe und/oder mehrere Farben aufweist. Dazu kann die Bildmaske mit einer dichroitischen Beschichtung versehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Bildmaske, zumindest bereichsweise, mit einer Dünnfilm- oder Dickfilm-Farbschicht beschichtet sein. Die Abmessungen einer quadratischen Bildmaske kann im Bereich von 2×2 mm2 bis 3×3 mm2 sein, oder größer.
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Die Bildmaske kann auch als ein Shutter ausgebildet sein, um eine geformte Lichtverteilung zu erzielen. Mit anderen Worten kann die Bildmaske derart ausgebildet sein, dass beispielsweise ein Projektor, der das Optikmodul enthält, ein Lichtbild erzeugen, das beispielsweise eine längliche Rechteckform und/oder eine runde Form hat.
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Das erste optische Element kragt vorzugsweise von der Einkoppelseite der Bildmaske weg. Mit anderen Worten ist eine Einkoppelseite des ersten optischen Elements von der Einkoppelseite der Bildmaske beabstandet. Das erste optische Element kann auf ein Kundenbedürfnis und/oder einen Kundenwunsch angepasst werden. Mit anderen Worten kann die Größe und/oder Form des ersten optischen Elements einem Anwendungsfall angepasst sein.
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Insbesondere kann das erste optische Element eine eckige Einkoppelseite, beispielsweise eine viereckige und/oder rechteckige Grundfläche aufweisen. Dies ist vorteilhaft, da beispielsweise LED-Chips oft viereckig ausgebildet sind und somit das Licht optimal durch das erste optische Element gesammelt werden kann und die Ausleuchtung somit optimal sein kann. Sammelt das erste optische Element von zumindest zwei Lichtquellen das Licht und leitet es zu der Bildmaske weiter, so ist es auch möglich, dass das erste optische Element zweigeteilt ist und/oder eine entsprechend größere Einkoppelseite aufweist, so dass das erste optische Element das Licht optimal homogenisieren und weiterleiten kann. Eine Grundfläche des ersten optischen Elements, die der Einkoppelseite der Bildmaske zugewandt ist, kann dem Anwendungsfall entsprechend ausgebildet sein. Beispielsweise kann diese ebenfalls eckig ausgebildet sein, sodass das erste optische Element quaderförmig ausgebildet ist. Die Anpassung des ersten optischen Elements wird derart vorgenommen, dass Kundenbedürfnisse und/oder Anwendungsbedürfnisse optimal erfüllt werden können.
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Das zweite optische Element ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass es eine runde Grundfläche aufweist, wobei die Grundfläche der Auskoppelseite der Bildmaske zugewandt ist. Die runde Grundfläche erstreckt sich zudem kuppelförmig von der Auskoppelseite der Bildmaske weg, d. h. der Durchmesser der Grundfläche wird immer geringer, je weiter der Abschnitt, der die Grundfläche aufweist, von der Bildmaske entfernt ist. Somit wird durch das zweite optische Element eine Linse gebildet und das Licht kann von der Linse derart beeinflusst sein, dass eine scharfe Projektion mit guter Auflösung entsteht, wenn das Optikmodul als ein Teil eines Projektors eingesetzt ist.
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Es ist aber auch möglich, Teilbereiche der Linsenoberfläche diffus streuend auszuführen.
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Vorzugsweise ist eine Leuchte vorgesehen, wobei diese das Optikmodul und eine Lichtquelle aufweist, deren Licht in die Einkoppelseite des ersten optischen Elements oder in die Einkoppelseite der Bildmaske einkoppelt und durch die Auskoppelseite der Bildmaske oder durch die Auskoppelseite des zweiten optischen Elements auskoppelt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Leuchte zumindest zwei Optikmodule aufweisen, wobei das Licht einer Lichtquelle in die zwei Optikmodule einkoppelbar ist. Alternativ kann die Leuchte auch eine jeweilige Lichtquelle für eine jeweilige Leuchte aufweisen.
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Des Weiteren ist ein Scheinwerfer mit dem Optikmodul vorgesehen. Der Scheinwerfer kann beispielsweise Symbole und/oder Botschaften für einen Fahrer eines Fahrzeugs, an dem der Scheinwerfer angeordnet ist, projizieren. Dies ist vorteilhaft, da beispielsweise Warnsymbole und/oder beispielsweise Geschwindigkeitsbegrenzungen durch den Scheinwerfer mit dem Optikmodul dem Fahrer angezeigt werden können.
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Des Weiteren ist ein Fahrzeug mit einem Optikmodul vorgesehen. Das Optikmodul kann beispielsweise in einer Tür eines Fahrzeugs angeordnet sein, so dass beim Öffnen der Tür ein Symbol auf den Grund, auf dem das Fahrzeug angeordnet ist, projizierbar ist. Des Weiteren kann das Optikmodul auch im Innenraum eines Fahrzeugs angeordnet sein, um beispielsweise Symbole an eine Scheibe zu projizieren. Beispielsweise kann das Optikmodul ein Teil eines Head-up Displays sein, bei dem Informationen beispielsweise auf einen Abschnitt einer Windschutzscheibe eines Fahrzeugs projiziert werden können.
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Die Bildmaske kann auch als ein Shutter ausgebildet sein, um eine geformte Lichtverteilung zu erzielen. Mit anderen Worten kann die Bildmaske derart ausgebildet sein, dass beispielsweise ein Projektor, der das Optikmodul enthält, ein Lichtbild erzeugen, das beispielsweise eine längliche Rechteckform und/oder eine runde Form hat.
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Des Weiteren kann die Bildmaske derart ausgebildet sein, sodass mit dem Optikmodul veränderbare Lichtbilder erzeugbar sind. Beispielsweise kann die Bildmaske durch elektrische Impulse veränderbar sein. Dazu kann die Bildmaske beispielsweise als schaltbare Flüssigkristallanzeige (LCD) oder als elektrophoretische Schicht ausgeführt sein. Wird die Bildmaske derart ausgestaltet, so ist es vorteilhaft, die Prozesstemperaturen bei der Umspritzung (Injection Molding) in einem Spritzgussverfahren mit einem silikonhaltigen Material niedriger zu halten, beispielsweise im Bereich von kleiner als 60 °C, gegenüber der sonst üblichen höheren Spritzguss-Prozesstemperaturen von ca. 140 °C, da somit die Bildmaske nicht beschädigt wird.
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Bei einem Verfahren zur Herstellung des Optikmoduls können die folgenden Schritte angewandt werden. Zuerst wird die Bildmaske in einer Matrize angeordnet, wobei die Matrize eine Gussform für lichtdurchlässiges Gussmaterial ist. Danach wird die Bildmaske ausgerichtet, beispielsweise indem die Matrize Nuten aufweist, in die die Bildmaske passgenau einführbar ist. In einem weiteren Schritt wird dann die Bildmaske von dem lichtdurchlässigen Gussmaterial umgossen. Das lichtdurchlässige Gussmaterial bildet dann das erste optische Element und/oder das zweite optische Element. Dieses Verfahren ist vorteilhaft, da durch das Umgießen der Bildmaske eine präzise Montage durch Formschluss möglich ist. Es entsteht ein kompaktes versiegeltes Optikmodul.
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Es ist denkbar, zwei in kurzem Abstand hintereinander angebrachte Bildmasken zu verwenden. So kann beispielsweise die weiter außenliegende Bildmaske im Mittenbereich transparent sein und in den Außenbereichen eine Maskierung aufweisen.
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Es ist denkbar, das oben beschriebene Optikmodul und das Verfahren zur Herstellung des Optikmoduls auf eine optische Anordnung von mehreren solcher Optikmodulen zu erweitern, so dass eine Mehrzahl von lateral beabstandeten Optikmodulen, also eine matrixförmige Anordnung, mit dem oben beschriebene Spritzgussverfahren ausgeformt werden kann. Die Matrix kann eindimensional, also linear, ausgeformt sein, oder in Form von quadratischen oder polygonalen oder beliebig angeordneten Optikmodulen. Auch ist es denkbar, für jedes dieser in einem gemeinsamen, also einstückigen, Verbund ausgeformten Optikelemente eine individuelle Linsenform auszubilden. Auch ist es denkbar, für jedes dieser in einem gemeinsamen, also einstückigen, Verbund ausgeformten Optikelemente eine individuelle Gobo-Maske zu verwenden. Damit lassen sich dann gleichzeitig unterschiedliche Lichtbilder projizieren (Größe, Farbe, Inhalt).
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Es ist denkbar, für die Herstellung der Kuppenlinse ein gefärbtes Silikonmaterial zu verwenden, um damit Farbeffekte zu erzeugen.
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Es ist denkbar, dass die Symmetrieachse der Linse gegenüber der Symmetrieachse der TIR-Kondensoroptik verkippt ist.
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Das Fahrzeug kann ein Luftfahrzeug oder ein wassergebundenes Fahrzeug oder ein landgebundenes Fahrzeug sein. Das landgebundene Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug oder ein Fahrrad sein. Besonders bevorzugt ist das Fahrzeug ein Lastkraftwagen oder ein Personenkraftwagen oder ein Kraftrad. Das Fahrzeug kann des Weiteren als nicht-autonomes oder teil-autonomes oder autonomes Fahrzeug ausgestaltet sein.
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Erfindungsgemäß ist ein Scheinwerfer mit einer Beleuchtungsanordnung gemäß einem der vorhergehenden Aspekte vorgesehen. Der Scheinwerfer wird vorzugsweise bei einem Fahrzeug eingesetzt. Wird der Scheinwerfer für ein Fahrzeug eingesetzt, so handelt es sich dann bei diesem vorzugsweise um einen Frontscheinwerfer.
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Die mindestens eine Lichtquelle der Leuchte, deren Licht in das Optikmodul einkoppelbar ist, kann jeweils als eine Licht emittierende Diode (LED), beispielsweise eine OSRAM OSTAR Projection Power LED oder eine OSRAM Black Flat LED, und/oder als eine organische LED (OLED), und/oder als eine Laserdiode und/oder als ein nach einem Laser Activated Remote Phosphor (LARP)-Prinzip arbeitendes Leuchtmittel, und/oder als eine Halogenlampe, und/oder als eine Gasentladungslampe (High Intensity Discharge (HID)), und/oder in Verbindung mit einem nach einem Digital Light Processing (DLP)-Prinzip arbeitenden Projektor ausgebildet sein. Somit steht eine Vielzahl von Alternativen als eine Lichtquelle für die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung zur Verfügung.
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Erfindungsgemäß ist ein Optikmodul vorgesehen, das zumindest eine Bildmaske aufweist. Die Bildmaske hat zumindest eine Auskoppelseite und zumindest eine Einkoppelseite für das Licht einer Lichtquelle. Des Weiteren ist die Bildmaske zumindest teilweise von einem lichtdurchlässigen Gussmaterial umschlossen, so dass das Gussmaterial zumindest ein erstes optisches Element ausbildet, das der Einkoppelseite der Bildmaske vorgeschaltet ist und/oder ein zweites optisches Element ausbildet, das der Auskoppelseite der Bildmaske nachgeschaltet ist.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Optikmoduls mit einer Lichtquelle,
- 2 ein Lichtbild eines Optikmoduls mit Lichtquelle und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Optikmoduls.
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In 1 ist ein Optikmodul 1 mit einer Bildmaske 2 dargestellt. Die Bildmaske 2 ist plattenförmig ausgebildet und hat eine viereckige Form.
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Des Weiteren weist die Bildmaske 2 zwei großflächige Seiten auf, wovon eine Seite eine Einkoppelseite 4 für das Licht einer Lichtquelle 6 ist und eine Seite eine Auskoppelseite 8 für das Licht der Lichtquelle 6 ist. Die Lichtquelle 6 ist in einer Entfernung zu der Einkoppelseite 4 der Bildmaske 2 angeordnet. Die Lichtquelle 6 und das Optikmodul 1 bilden eine Leuchte 9. Die Abstand zwischen der Einkoppelseite der Kondensoroptik und dem oberste Punkt der Linsenkuppe liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 8 bis 12 mm. Die Dicke der Bildmaske beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 0,5 mm.
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Auf der Auskoppelseite 8 der Bildmaske 2 weist diese eine runde Erhebung 10 oder einen zylindrischen Abschnitt 10 auf, die oder der im Durchmesser etwas kleiner ist, wie eine Seitenlänge der Auskoppelseite 8. In der Erhebung 10, d. h. innerhalb eines runden Abschnitts 12, der von der Erhebung 10 begrenzt ist, oder auf einer Fläche 12 des zylindrischen Abschnitt 10 weist die Bildmaske 2 eine Struktur mit einer Vielzahl von lichtdurchlässigen Löchern bzw. Durchlassbereichen auf, d. h., an dieser Stelle kann ein Material, das auf einen lichtdurchlässigen Grundkörper 13 der Bildmaske 2 aufgetragen ist, abgetragen sein. Durch diese Löcher bzw. Durchlassbereiche kann das Licht der Lichtquelle 6 strahlen.
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Auf dem runden Abschnitt 12 oder der Fläche 12 ist ein zweites optisches Element 14 angeordnet. Mit anderen Worten hat das zweite optische Element 14 eine runde Grundfläche, die an die Erhebung 10 oder an den zylindrischen Abschnitt 10 eingepasst ist. Des Weiteren ist das zweite optische Element 14 kuppelförmig ausgebildet und erstreckt sich von der Auskoppelseite 8 weg. Mit anderen Worten ist das zweite optische Element 14 linsenförmig ausgebildet, d. h., der Durchmesser des zweiten optischen Elements wird immer kleiner, je weiter der betrachtete Durchmesser von der Auskoppelseite 8 entfernt ist.
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Auf der Einkoppelseite 4 der Bildmaske 2 ist ein erstes optische Element 16 angeordnet. Dieses weist verschiedene Abschnitte auf, wobei ein mittlerer Abschnitt 18, der in der Mitte der Einkoppelseite 4 angeordnet ist, sich zu der Lichtquelle 6 hin erstreckt. Das erste optische Element 16 bildet mit dem mittleren Abschnitt 18 eine TIR-Kondensoroptik aus, der das Licht der Lichtquelle 6 sammelt und homogenisiert. Der mittlere Abschnitt 18 ist zudem turmförmig ausgebildet, d .h. er weist eine viereckige Grundfläche auf, die sich zu der Lichtquelle 6 hin verkleinert, und kragt von der Einkoppelseite 4 bis zu der Lichtquelle 6. Des Weiteren weist das erste optische Element 16 weitere Abschnitte 20 auf, die um den mittleren Abschnitt 18 angeordnet sind und diesen umgeben. Die Abschnitte 20 können beispielsweise die Bildmaske 2 vor Staub und/oder Schmutz schützen.
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Das Optikmodul 1 hat eine gesamte Längenausdehnung, ausgehend von der Lichtemissionsfläche des verwendeten Leuchtmittels bis zur Linsenkuppe, von nur wenigen Millimetern, beispielsweise im Bereich von 6 bis 12 mm. Dadurch kann eine äußerst kompakte optische Anordnung für Projektionszwecke geschaffen werden
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Ein Scheinwerfer 21, der durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, kann das Optikmodul 1 aufweisen.
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Alternativ kann auch ein Fahrzeug 22, das durch eine Strichzweipunktlinie angedeutet ist, das Optikmodul 1 aufweisen.
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In 2 ist ein Lichtbild 23 dargestellt, das durch ein Optikmodul und eine Lichtquelle erzeugt ist. Wenn das Licht der Lichtquelle 6, der 1, in das erste optische Element 16 eintritt und von diesem gesammelt und homogenisiert wird, danach durch die Bildmaske 2 durchstrahlt und anschließend durch das zweite optische Element 14 das Optikmodul 1 verlässt, entsteht das Lichtbild 23. Das Lichtbild 23 zeigt die Struktur der Bildmaske 2, d. h. es ist dargestellt, dass die Bildmaske 2 über einen Großteil der Fläche mit einen lichtundurchlässigen Material, wie beispielsweise Aluminium oder Chrom, beschichtet ist und dieses das Licht der Lichtquelle 6 absorbiert und/oder reflektiert, sodass das Licht in diesem Bereich nicht das Optikmodul 1 verlässt. In der Bildmaske 2 sind eine Mehrzahl von lichtdurchlässigen, beispielsweise von abgetragenen, Punkten, die auch in 1 dargestellt sind, d. h. die Beschichtung aus Aluminium oder Chrom kann punktförmig abgetragen sein.
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In 3 ist ein Verfahren zur Herstellung des Optikmoduls dargestellt, wobei in einem ersten Schritt 24 die Bildmaske, die beispielsweise in 1 dargestellt ist, in eine Matrize und/oder in eine Gussform eingelegt wird. Danach wird die Bildmaske in einem Schritt 26 ausgerichtet, so dass die Toleranzen bei einem Gussvorgang möglichst klein sind und ein möglichst scharfes Projektionsbild erzeugt werden kann, wenn das Optikmodul in einem Projektor eingesetzt wird. Ist die Bildmaske ausgerichtet, so wird diese in einem Schritt 28 mit einem lichtdurchlässigen Gussmaterial umgossen. Das lichtdurchlässige Gussmaterial umschließt dabei die Bildmaske zumindest teilweise oder vorzugsweise vollständig und bildet das erste optische Elemente und/oder das zweite optische Element aus.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Optikmodul
- 2
- Bildmaske
- 4
- Einkoppelseite
- 6
- Lichtquelle
- 8
- Auskoppelseite
- 9
- Leuchte
- 10
- Erhebung
- 12
- Abschnitt
- 13
- Grundkörper
- 14
- Zweites optisches Element
- 16
- Erstes optisches Element
- 18
- Mittlerer Abschnitt
- 20
- Abschnitt
- 21
- Scheinwerfer
- 22
- Fahrzeug
- 23
- Lichtbild
- 24, 26, 28
- Schritte
