DE102019125264A1 - Optical device and vehicle - Google Patents

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Abstract

Erfindungsgemäß ist eine optische Vorrichtung geschaffen, die zumindest eine Lichtquelle und zumindest ein optisches Element aufweist, wobei über das optische Element das Licht der Lichtquelle zu einer Bildmaske führbar ist. Des Weiteren ist ein Fahrzeug mit einer optischen Vorrichtung geschaffen.According to the invention, an optical device is created which has at least one light source and at least one optical element, the light from the light source being able to be guided to an image mask via the optical element. Furthermore, a vehicle with an optical device is created.

Description

Die Erfindung geht aus von einer optischen Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einem Fahrzeug mit optischer Vorrichtung.The invention is based on an optical device according to the preamble of claim 1 and a vehicle with an optical device.

Projektoren sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise benutzt, um ein konstantes Abbild, wie zum Beispiel Firmenlogos und/oder Formen und/oder Symbole und/oder Animationen auf eine Ebene, wie zum Beispiel auf eine Wand und/oder auf eine Straße zu projizieren. Im Automobilbereich kommen Projektoren vermehrt zum Einsatz, um beispielsweise Firmenlogos oder einfache Symbole, wie zum Beispiel Warnsymbole auf die Straße und/oder auf Bereiche zum Abbiegen vor dem Fahrzeug und/oder auf eine Seite des Fahrzeugs, zu projizieren.Projectors are known from the prior art and are used, for example, to project a constant image, such as company logos and / or shapes and / or symbols and / or animations, onto a plane, such as, for example, a wall and / or a street to project. In the automotive sector, projectors are increasingly used, for example, to project company logos or simple symbols, such as warning symbols, onto the road and / or onto areas for turning in front of the vehicle and / or onto one side of the vehicle.

Anforderungen an einen Projektor sind eine hohe Qualität, zuverlässiger Betrieb, kompakte Bauweise und eine kostengünstige Herstellung. Gerade im Automobilbereich ist letzteres besonders wichtig, da die Stückzahlen sehr groß sein können. Jedoch ist auch eine gute Qualität der Projektion, besonders im automobilen Premiumsegment, notwendig.Requirements for a projector are high quality, reliable operation, compact design and inexpensive manufacture. The latter is particularly important in the automotive sector, as the quantities can be very large. However, a good quality of the projection is also necessary, especially in the premium automotive segment.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine vorrichtungstechnische einfache und kostengünstige optische Vorrichtung zu schaffen, die im Vergleich zum Stand der Technik verbessert ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es ein vorrichtungstechnisch einfaches und kostengünstiges Fahrzeug mit der optischen Vorrichtung zu schaffen.One object of the invention is to create a simple and inexpensive optical device in terms of device technology, which is improved in comparison with the prior art. Another object of the invention is to create a vehicle with the optical device that is simple and inexpensive in terms of device technology.

Die Aufgabe hinsichtlich der optischen Vorrichtung wird gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruch 1 und die Aufgabe hinsichtlich des Fahrzeugs wird gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 15.The object with regard to the optical device is achieved according to the features of claim 1 and the object with regard to the vehicle is achieved according to the features of claim 15.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.Particularly advantageous configurations can be found in the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist eine optische Vorrichtung mit zumindest einer Lichtquelle vorgesehen. Des Weiteren weist die optische Vorrichtung zumindest ein optisches Element auf, in das das Licht der Lichtquelle einkoppelbar ist. Das Licht, das in das optische Element einkoppelbar ist, ist über das optische Element zu einer Bildmaske führbar. Die optische Vorrichtung kann somit ein Abbild der Bildmaske projizieren.According to the invention, an optical device with at least one light source is provided. Furthermore, the optical device has at least one optical element into which the light from the light source can be coupled. The light that can be coupled into the optical element can be guided to an image mask via the optical element. The optical device can thus project an image of the image mask.

Das optische Element kann beispielsweise eine Linse sein. Insbesondere kann das optische Element eine Sammellinse und/oder ein Kollimator sein, so dass die Bildmaske optimal durch das Licht der Lichtquelle ausgeleuchtet sein kann. Der Kollimator und/oder die Sammellinse können das Licht der Lichtquelle vorzugsweise vollständig zu der Bildmaske leiten und somit ist eine Gesamteffizienz der optischen Vorrichtung optimal.The optical element can be a lens, for example. In particular, the optical element can be a converging lens and / or a collimator, so that the image mask can be optimally illuminated by the light from the light source. The collimator and / or the converging lens can preferably guide the light from the light source completely to the image mask and thus an overall efficiency of the optical device is optimal.

Insbesondere kann die optische Vorrichtung zumindest zwei optische Elemente, die insbesondere Linsen, insbesondere Sammellinsen und/oder Kollimatoren sind, aufweisen. Das Licht der Lichtquelle koppelt dabei vorzugsweise von dem einen optischen Element in das weitere zweite optische Element ein. Mit anderen Worten ist ein optisches Element dem anderen optischen Element nachgeschaltet. Dies ist vorteilhaft, da somit eine Effizienz der optischen Vorrichtung für eine kleine Lichtquelle, beispielsweise eine Lichtquelle, die eine LED (light emitting diodes) mit einer kleinen Abstrahlfläche ist, besonders hoch ist. Beispielsweise kann in der optischen Vorrichtung, die zwei optische Elemente aufweist, die Systemeffizienz für eine LED mit einer Abstrahlfläche von größer sein, das gilt sowohl für eine LED mit einer Abstrahlfläche von 0,5 mm2 als auch für eine LED mit einer Abstrahlfläche von 1 mm2.In particular, the optical device can have at least two optical elements, which are in particular lenses, in particular converging lenses and / or collimators. The light from the light source is preferably coupled from the one optical element into the further second optical element. In other words, one optical element is connected downstream of the other optical element. This is advantageous because the efficiency of the optical device for a small light source, for example a light source which is an LED (light emitting diodes) with a small emitting area, is particularly high. For example, in the optical device having two optical elements, the system efficiency for an LED with a radiating area can be greater, this applies to both an LED with a radiating area of 0.5 mm 2 and an LED with a radiating area of 1 mm 2 .

Der Abstand zwischen einer Lichtquelle und dem optischen Element, das insbesondere eine Sammellinse und/oder ein Kollimator ist, ist vorzugsweise so klein wie möglich. Mit anderen Worten sind kleine Abstände bevorzugt. Beispielsweise kann der Abstand 10 - 150 µm betragen.The distance between a light source and the optical element, which is in particular a converging lens and / or a collimator, is preferably as small as possible. In other words, small distances are preferred. For example, the distance can be 10-150 µm.

Die optische Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels mit zwei optischen Elementen kann vorzugsweise eine Systemlänge in einer Hauptabstrahlrichtung der optischen Vorrichtung von ungefähr oder von 28mm aufweisen und zusätzlich, zu der Lichtquelle, den zumindest zwei optischen Elementen und der Bildmaske, zumindest eine Projektionsoptik, insbesondere drei Projektionsoptiken, und/oder eine Apertur, die insbesondere eine Lochblende ist, aufweisen. Dabei ist/sind die Projektionsoptik/en vorzugsweise der Bildmaske nachgeschaltet und die Apertur ist vorzugsweise den/der Projektionsoptik/en nachgeschaltet. Diese Konfiguration ist vorteilhaft, da somit eine optimale Effizienz erzeugt werden kann.The optical device of this exemplary embodiment with two optical elements can preferably have a system length in a main emission direction of the optical device of approximately or 28 mm and in addition to the light source, the at least two optical elements and the image mask, at least one projection optics, in particular three projection optics, and / or an aperture, which is in particular a pinhole diaphragm. The projection optics is / are preferably connected downstream of the image mask and the aperture is / are preferably connected downstream of the projection optics / s. This configuration is advantageous because it can produce optimum efficiency.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die optische Vorrichtung zumindest zwei Lichtquellen, insbesondere eine Mehrzahl von Lichtquellen, als optisches Element aufweisen. Vorzugsweise weist die optische Vorrichtung die gleiche Anzahl von Lichtleitern auf. Mit anderen Worten hat die optische Vorrichtung vorzugsweise eine Mehrzahl von Lichtquellen und eine Mehrzahl zu den Lichtquellen zugeordneter Lichtleiter. Das Licht einer jeweiligen Lichtquelle kann somit in einen jeweiligen Lichtleiter einkoppeln und ein jeweiliger Lichtleiter führt das Licht der jeweiligen Lichtquelle zu der Bildmaske. Die Lichtquellen und die Lichtleiter können vorzugsweise benachbart zueinander, insbesondere in einer Reihe angeordnet sein. Insbesondere können die Lichtleiter aus einem Stück ausgebildet sein, ähnlich einem SMARTRIX Lichtleiter von Osram (s. Patentanmeldungen DE 10 2017 223361 und DE 10 2018 201122 ). Außerdem sind die Lichtleiter vorzugsweise aus Silikon ausgebildet.In a further exemplary embodiment, the optical device can have at least two light sources, in particular a plurality of light sources, as the optical element. The optical device preferably has the same number of light guides. In other words, the optical device preferably has a plurality of light sources and a plurality of light guides assigned to the light sources. The light from a respective light source can thus be coupled into a respective light guide and a respective light guide guides the light from the respective light source to the image mask. The light sources and the light guides can preferably be arranged adjacent to one another, in particular in a row. In particular the light guides can be formed from one piece, similar to a SMARTRIX light guide from Osram (see patent applications DE 10 2017 223361 and DE 10 2018 201122 ). In addition, the light guides are preferably made of silicone.

Der Abstand zwischen einer Lichtquelle und dem optischen Element, das insbesondere eine TIR-Linse und/oder ein Taper ist, beträgt 100 µm bis 300 µm. Dies ist vorteilhaft, da somit eine Sammeleffizienz durch die optische Vorrichtung besonders hoch ist und das System robust gegenüber thermischer Verzüge und mechanischer Toleranzen bleibt.The distance between a light source and the optical element, which is in particular a TIR lens and / or a taper, is 100 μm to 300 μm. This is advantageous because the optical device has a particularly high collection efficiency and the system remains robust against thermal distortions and mechanical tolerances.

Insbesondere weist die optische Vorrichtung eine Vielzahl von, insbesondere 9 oder mehr, Lichtquellen und, insbesondere eine entsprechende Anzahl, zugeordnete Lichtleiter auf. Es ist auch möglich, dass die Lichtleiter in mehreren Reihen, beispielsweise zwei Reihen, übereinander angeordnet sind, die jeweils 9 oder mehr Lichtleiter aufweisen können. Ein jeweiliger Lichtleiter ist vorzugsweise derart ausgebildet, so dass eine Etendue der Lichtquelle einer Etendue einer Projektionsoptik, in die das Licht, das aus der Bildmaske auskoppelbar ist, einkoppelbar ist, angepasst ist. Alternativ kann auch durch den Lichtleiter die Etendue der Lichtquelle einer Etendue des Bildes angepasst sein.In particular, the optical device has a multiplicity of, in particular 9 or more, light sources and, in particular a corresponding number, assigned light guides. It is also possible for the light guides to be arranged one above the other in several rows, for example two rows, each of which can have 9 or more light guides. A respective light guide is preferably designed in such a way that an etendue of the light source is adapted to an etendue of projection optics into which the light that can be coupled out of the image mask can be coupled. Alternatively, the light guide can also be used to match the etendue of the light source to an etendue of the image.

Insbesondere kann die Bildmaske an dem optischen Element, beispielsweise an den zumindest zwei Lichtleitern, angeordnet sein. Dies ist vorteilhaft, da somit die Bildmaske optimal ausleuchtbar ist und die Systemeffizienz der optischen Vorrichtung somit besonders hoch ist. Insbesondere ist die Bildmaske an einer Auskoppelfläche des Lichtleiters angeordnet. Es ist auch denkbar, dass die Lichtleiter eine Aussparung auf der Auskoppelfläche aufweist in die die Bildmaske zumindest teilweise einsetzbar ist. Die Aussparung kann eine in etwa gleiche Form aufweisen, wie die Querschnittsform der Bildmaske, sodass diese vorzugsweise formschlüssig in die Aussparung einsetzbar ist. Die Bildmaske kann jedoch auch in der Aussparung und/oder auf der Auskoppelseite form- und/oder stoff- und/oder kraftschlüssig mit dem Lichtleiter verbunden sein.In particular, the image mask can be arranged on the optical element, for example on the at least two light guides. This is advantageous because the image mask can thus be optimally illuminated and the system efficiency of the optical device is therefore particularly high. In particular, the image mask is arranged on a coupling-out surface of the light guide. It is also conceivable that the light guide has a cutout on the coupling-out surface into which the image mask can at least partially be inserted. The recess can have approximately the same shape as the cross-sectional shape of the image mask, so that it can preferably be inserted into the recess in a form-fitting manner. However, the image mask can also be connected to the light guide in the cutout and / or on the coupling-out side in a form-fitting and / or cohesive and / or force-fitting manner.

Um das Licht der Lichtquelle effektiv und mit wenig Verlusten zu leiten, weist ein jeweiliger Lichtleiter vorzugsweise einen TIR (total internal reflection)-Bereich auf und/oder eine jeweilige TIR-Linse kann jeweils der jeweiligen Lichtquelle nachgeschaltet und dem jeweiligen Lichtleiter vorgeschaltet sein. Mit anderen Worten kann eine jeweilige TIR-Linse zwischen einem jeweiligen Lichtleiter und einer jeweiligen Lichtquelle angeordnet sein. Der TIR-Bereich des Lichtleiters kann vorzugsweise in einer Mantelfläche des Lichtleiters angeordnet sein, sodass das Licht der Lichtquelle, das in den Lichtleiter einkoppelbar ist, nicht in einer Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung des Lichtleiters aus dem Lichtleiter auskoppelt. Mit anderen Worten ist der TIR-Bereich des Lichtleiters vorzugsweise derart ausgebildet, dass das Licht der Lichtquelle, das in die Einkoppelfläche des Lichtleiters einkoppelt, im Wesentlichen vollständig zu der Auskoppelfläche führbar ist.In order to guide the light from the light source effectively and with little loss, a respective light guide preferably has a TIR (total internal reflection) area and / or a respective TIR lens can be connected downstream of the respective light source and upstream of the respective light guide. In other words, a respective TIR lens can be arranged between a respective light guide and a respective light source. The TIR region of the light guide can preferably be arranged in a lateral surface of the light guide so that the light from the light source that can be coupled into the light guide does not couple out of the light guide in a direction perpendicular to a longitudinal direction of the light guide. In other words, the TIR region of the light guide is preferably designed in such a way that the light from the light source that is coupled into the coupling-in surface of the light guide can be guided essentially completely to the coupling-out surface.

Die optische Vorrichtung weist zudem vorzugsweise zumindest eine Projektionsoptik, insbesondere drei Projektionsoptiken, auf und dieser/diesen sind vorzugsweise eine Apertur, das heißt insbesondere eine Lochblende, nachgeschaltet. Mit anderen Worten weist die optische Vorrichtung vorzugsweise zwei Lichtquellen oder eine Mehrzahl von Lichtquellen, zumindest zwei Lichtleiter, die Bildmaske und/oder zumindest eine Projektionsoptik und/oder zumindest eine Apertur, auf. Ein jeweiliger Lichtleiter kann das Licht einer jeweiligen Lichtquelle zu der Bildmaske führen. Des Weiteren ist die Apertur zumindest einer Projektionsoptik nachgeschaltet. Die oben beschriebene Konfiguration hat den Vorteil, dass eine sehr helle und/oder regelmäßig ausgeleuchtete Projektion durch die optische Vorrichtung möglich ist.The optical device also preferably has at least one projection optics, in particular three projection optics, and this / these are preferably followed by an aperture, that is to say in particular a pinhole diaphragm. In other words, the optical device preferably has two light sources or a plurality of light sources, at least two light guides, the image mask and / or at least one projection optics and / or at least one aperture. A respective light guide can guide the light from a respective light source to the image mask. Furthermore, the aperture is connected downstream of at least one projection optics. The configuration described above has the advantage that a very bright and / or regularly illuminated projection through the optical device is possible.

Die optische Vorrichtung, die die oben beschriebene Konfiguration aufweist, kann in der Hauptabstrahlrichtung eine ungefähre Länge oder genaue Länge von 25 mm aufweisen.The optical device having the configuration described above may have an approximate length or an exact length of 25 mm in the main radiation direction.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das optische Element ein parabolischer Reflektor oder ein parabolischer Lichtleiter und/oder eine parabolische Lichtsammellinse (Compound Parabolic Concentrator (CPC)) sein. Dies ist vorteilhaft, da somit die optische Vorrichtung eine Effizienz von nahezu 100% hat. Der parabolische Lichtleiter und/oder der parabolische Reflektor haben in einem Längsschnitt des Reflektors oder des Lichtleiters eine parabolische Form. Ein jeweiliger Querschnitt senkrecht zu einer Längsrichtung des Lichtleiters oder des Reflektors ist entsprechend der Querschnittsform der Abstrahlfläche der Lichtquelle ausgebildet. Ist die Abstrahlfläche der Lichtquelle beispielsweise quadratisch ausgebildet, so ist der Querschnitt des Lichtleiters vorzugsweise ebenfalls quadratisch ausgebildet. Jedoch sind auch andere Formen, wie beispielsweise rund oder rechteckig möglich. Mit anderen Worten vergrößert sich der Radius des Querschnitts senkrecht zu der Längsrichtung des Lichtleiters oder des Reflektors von der Einkoppelfläche zu der Auskoppelfläche quadratisch. Durch den parabolischen Reflektor und/oder der parabolischen Lichtleiter kann die Lichtverteilung sehr gut an eine Form der Bildmaske und/oder an eine Projektionsoptik, die vorzugsweise der Bildmaske nachgeschaltet ist, angepasst werden. Insbesondere kann eine Winkelauflösung der Projektion durch die optische Vorrichtung, das heißt die Unterscheidbarkeit freier Strukturen der Bildmaske, und/oder die räumliche Auflösung sehr gut sein.In a further exemplary embodiment, the optical element can be a parabolic reflector or a parabolic light guide and / or a parabolic light-collecting lens (Compound Parabolic Concentrator (CPC)). This is advantageous because the optical device thus has an efficiency of almost 100%. The parabolic light guide and / or the parabolic reflector have a parabolic shape in a longitudinal section of the reflector or the light guide. A respective cross-section perpendicular to a longitudinal direction of the light guide or the reflector is formed according to the cross-sectional shape of the emitting surface of the light source. If the emitting surface of the light source is designed to be square, for example, the cross section of the light guide is preferably also designed to be square. However, other shapes, such as round or rectangular, are also possible. In other words, the radius of the cross section increases in a square manner perpendicular to the longitudinal direction of the light guide or the reflector from the coupling-in surface to the coupling-out surface. By means of the parabolic reflector and / or the parabolic light guide, the light distribution can be adapted very well to a shape of the image mask and / or to a projection optics which is preferably connected downstream of the image mask. In particular, an angular resolution of the projection by the optical device, that is to say the distinguishability of free structures of the Image mask and / or the spatial resolution can be very good.

Eine Länge der optischen Vorrichtung, die insbesondere aus der Lichtquelle, dem parabolischen Reflektor und/oder dem parabolischen Lichtleiter, der Bildmaske und/oder zumindest einer Projektionsoptik und/oder zumindest eine Apertur, die insbesondere eine Lochblende ist, gebildet ist, kann in der Hauptabstrahlrichtung der optischen Vorrichtung ungefähr oder genau 58mm betragen.A length of the optical device, which is formed in particular from the light source, the parabolic reflector and / or the parabolic light guide, the image mask and / or at least one projection optics and / or at least one aperture, which is in particular a pinhole, can be in the main emission direction of the optical device should be approximately or exactly 58mm.

Um ein möglichst effizientes System der optischen Vorrichtung zu erreichen, ist ein Abstand zwischen der Lichtquelle und dem optischen Element, das vorzugsweise der parabolische Reflektor oder der parabolischen Lichtleiter ist, insbesondere so klein wie möglich. Ist der Abstand größer, so kann nicht mehr das gesamte Licht der Lichtquelle in den optischen Reflektor einkoppeln und somit können die Effizienzverluste sehr hoch sein. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen der Lichtquelle und dem optischen Element kleiner als 200µm, da somit die Qualität ausreichend ist und ein Positionierung der Lichtquelle zu dem Reflektor oder Lichtleiter somit vorrichtungstechnisch einfach durchgeführt werden kann.In order to achieve the most efficient system of the optical device possible, a distance between the light source and the optical element, which is preferably the parabolic reflector or the parabolic light guide, is in particular as small as possible. If the distance is greater, all of the light from the light source can no longer be coupled into the optical reflector and the efficiency losses can therefore be very high. The distance between the light source and the optical element is preferably less than 200 μm, since the quality is thus sufficient and the light source can thus be easily positioned in relation to the reflector or light guide in terms of device technology.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das optische Element ein Lichtleiter mit einer Freiform sein. Insbesondere kann das optische Element eine Kombination einer TIR-Linse und einem Freiform-Lichtleiter sein. Mit anderen Worten weist das optische Element vorzugsweise eine TIR-Linse auf, in die das Licht der Lichtquelle einkoppelbar ist und ein der TIR-Linse nachgeschalteter Lichtleiter. Der Lichtleiter ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er für einen Anwendungsfall, für den die optische Vorrichtung verwendet wird, optimal einsetzbar ist. Vorzugsweise sind der Lichtleiter und/oder die TIR-Linse derart ausgebildet, dass eine Effizienz der optischen Vorrichtung optimal sein kann.In a further exemplary embodiment, the optical element can be a light guide with a free form. In particular, the optical element can be a combination of a TIR lens and a free-form light guide. In other words, the optical element preferably has a TIR lens, into which the light from the light source can be coupled, and a light guide connected downstream of the TIR lens. The light guide is preferably designed in such a way that it can be used optimally for an application for which the optical device is used. The light guide and / or the TIR lens are preferably designed in such a way that the efficiency of the optical device can be optimal.

Insbesondere kann die optische Vorrichtung, die die Lichtquelle, das optisches Element, das als Freiform-Lichtleiter ausgebildet ist, die Bildmaske und/oder zumindest die Projektionsoptik und/oder zumindest die Apertur aufweist, in Hauptabstrahlrichtung eine Länge zwischen 14 und 24 mm haben. Diese Konfiguration ist vorteilhaft für Lichtquellen mit einer kleinen Abstrahlfläche, da eine Systemeffizienz dieser optischen Vorrichtung für kleinere Lichtquellen, das heißt für Lichtquellen, die eine kleinere Abstrahlfläche aufweisen, sehr gut ist. Es ist außerdem vorteilhaft, wenn ein Abstand zwischen der Lichtquelle zu dem Lichtleiter so klein wie möglich ist. Dies ist vorteilhaft, da somit die Systemeffizienz der optischen Vorrichtung groß sein kann.In particular, the optical device, which has the light source, the optical element, which is designed as a free-form light guide, the image mask and / or at least the projection optics and / or at least the aperture, can have a length between 14 and 24 mm in the main emission direction. This configuration is advantageous for light sources with a small emitting area, since a system efficiency of this optical device is very good for smaller light sources, that is to say for light sources which have a smaller emitting area. It is also advantageous if a distance between the light source and the light guide is as small as possible. This is advantageous because the system efficiency of the optical device can be great.

Ein optisches Element, das ein Lichtleiter oder ein Freiform-Lichtleiter ist, kann in einem Ausführungsbeispiel eine hexagonale oder oktogonale oder runde oder eine höherzählige polygonale oder eine Einkoppelfläche und/oder eine runde oder oktogonale oder hexagonale oder eine höherzählige polygonale Auskoppelfläche aufweisen. Mit anderen Worten ist es möglich, das eine Einkoppelfläche des Lichtleiters und eine Auskoppelfläche des Lichtleiters die gleiche Querschnittsform aufweisen oder die Einkoppelfläche eine andere Querschnittsform aufweist, als die Auskoppelfläche. Weist die Einkoppelfläche und/oder die Auskoppelfläche eine oktogonale oder hexagonale oder eine höherzählige polygonale Form auf, so kann eine Mantelfläche des optischen Elements zumindest teilweise facettiert ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann sich zumindest ein Abschnitt in Längsrichtung des optischen Elements mit einer oktogonale oder hexagonale oder eine höherzählige polygonale Querschnittsform erstrecken, wobei sich die Querschnittsgröße in diesem Abschnitt verändern kann. Mit anderen Worten kann das optische Element beispielsweise drei Abschnitte in Längsrichtung aufweisen. Beispielsweise kann sich die Querschnittsform des Lichtleiters in einem ersten Abschnitt von der Einkoppelseite vergrößern, bis zu einem zweiten Abschnitt. Der zweite Abschnitt, der zwischen dem ersten und einem weiteren dritten Abschnitt angeordnet ist, kann ein Übergangsabschnitt sein, in dem die Querschnittsform des ersten Abschnitts in eine Querschnittsform des dritten Abschnitts übergeht. In dem zweiten Abschnitt kann sich der Querschnitt auch vergrößern oder verkleinern. Des Weiteren kann der zweite Abschnitt eine beliebige Länge aufweisen, die an den Anwendungsfall angepasst sein kann. Mit anderen Worten kann die Querschnittsform des ersten Abschnitts beinahe sprunghaft in eine Querschnittsform des dritten Abschnitts übergehen oder auch allmählich. In dem dritten Abschnitt kann sich der Querschnitt, wie auch in dem zweiten und/oder ersten Abschnitt ebenfalls verkleinern oder vergrößern.An optical element that is a light guide or a free-form light guide can, in one embodiment, have a hexagonal or octagonal or round or a higher number of polygonal or a coupling surface and / or a round or octagonal or hexagonal or a higher number of polygonal coupling surface. In other words, it is possible that a coupling-in surface of the light guide and a coupling-out surface of the light guide have the same cross-sectional shape or the coupling-in surface has a different cross-sectional shape than the coupling-out surface. If the coupling-in surface and / or the coupling-out surface has an octagonal or hexagonal or a higher-numbered polygonal shape, then a lateral surface of the optical element can be at least partially faceted. In other words, at least one section can extend in the longitudinal direction of the optical element with an octagonal or hexagonal or a higher numbered polygonal cross-sectional shape, wherein the cross-sectional size in this section can change. In other words, the optical element can have, for example, three sections in the longitudinal direction. For example, the cross-sectional shape of the light guide can increase in a first section from the coupling side up to a second section. The second section, which is arranged between the first and a further third section, can be a transition section in which the cross-sectional shape of the first section merges into a cross-sectional shape of the third section. In the second section, the cross section can also increase or decrease. Furthermore, the second section can have any length that can be adapted to the application. In other words, the cross-sectional shape of the first section can change almost abruptly into a cross-sectional shape of the third section or also gradually. In the third section, as in the second and / or first section, the cross section can also decrease or increase.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass der Lichtleiter in Längsrichtung oder in Strahlungsrichtung segmentiert ist. Das heißt, ein erstes Segment des Lichtleiters kann in Längsrichtung oder Strahlungsrichtung anders ausgebildet sein, als zumindest ein weiteres zweites Segment. Insbesondere weist der Lichtleiter eine gerade Anzahl von Segmenten auf, wobei jeweils benachbarte Segmente unterschiedlich ausgebildet sind, und die Segmente vorzugsweise abwechselnd gleich ausgebildet sind. Beispielsweise kann der Lichtleiter eine im Wesentliche runde Querschnittsform aufweisen und in beispielsweise 6 oder 8 Segmente unterteilt sein. Die Segmente sind jeweils abwechselnd gleich ausgebildet. Des Weiteren kann sich eine Querschnittsform eines jeweiligen Segments von der Einkoppelseite bis zur Auskoppelseite vergrößern. Insbesondere kann sich der Querschnitt der einen Segmente sich eher in einem Bereich nahe der Einkoppelseite vergrößern, während sich der Querschnitt der anderen Segmente im Vergleich dazu eher in einem Bereich in Richtung der Auskoppelseite vergrößert.In a further exemplary embodiment, it is possible for the light guide to be segmented in the longitudinal direction or in the radiation direction. That is, a first segment of the light guide can be designed differently in the longitudinal direction or radiation direction than at least a further second segment. In particular, the light guide has an even number of segments, each adjacent segments being designed differently, and the segments preferably being designed alternately in the same way. For example, the light guide can have an essentially round cross-sectional shape and be subdivided into 6 or 8 segments, for example. The segments are alternately designed in the same way. Furthermore, a cross-sectional shape of a respective segment can increase from the coupling-in side to the coupling-out side. In particular, the cross section of the one segment can be more in an area near the coupling side increase, while the cross-section of the other segments increases in comparison, rather in a region in the direction of the coupling-out side.

Des Weiteren ist die Einkoppelfläche des Lichtleiters vorzugsweise kleiner als die Auskoppelfläche. Somit kann eine Form eines Lichtleiters derart angepasst werden, das eine Systemeffizienz der optischen Vorrichtung besonders gut ist und eine Projektion eine besonders gute Qualität aufweist. Der Lichtleiter kann sich beispielsweise ausgehend von der Einkoppelfläche hin zu der Auskoppelfläche verbreitern.Furthermore, the coupling-in area of the light guide is preferably smaller than the coupling-out area. Thus, a shape of a light guide can be adapted in such a way that a system efficiency of the optical device is particularly good and a projection has a particularly good quality. The light guide can widen, for example, starting from the coupling-in surface towards the coupling-out surface.

Das optische Element kann einen Flansch aufweisen, der zur Befestigung des optischen Elements dienen kann. Falls das optischen Element ein Lichtleiter ist, so ist der Flansch vorzugsweise von der Einkoppelfläche des Lichtleiters beabstandet. Dies ist vorteilhaft, da somit eine Einkoppelfläche durch den Flansch, der insbesondere aus dem gleichen Material gebildet ist, wie das optische Element, nicht beeinflusst ist.The optical element can have a flange which can be used to fasten the optical element. If the optical element is a light guide, the flange is preferably spaced from the coupling surface of the light guide. This is advantageous because a coupling surface is thus not influenced by the flange, which in particular is formed from the same material as the optical element.

Vorzugsweise weist die optische Vorrichtung zumindest eine Projektionsoptik auf, die vorzugsweise der Bildmaske nachgeschaltet ist. Insbesondere weist die optische Vorrichtung eine einzelne Projektionsoptik auf, da somit die optische Vorrichtung wenige Komponenten aufweist und die Länge der optischen Vorrichtung somit kurz ist. Sowohl die Länge, als auch die Anzahl der Komponenten können die Qualität der Projektion der optischen Vorrichtung beeinflussen und somit ist dieses Ausführungsbeispiel ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel. Weist die optische Vorrichtung eine Projektionsoptik auf, so kann eine Länge der optischen Vorrichtung in der Hauptabstrahlrichtung zwischen 14 mm und 17 mm variieren, wenn die optische Vorrichtung die Lichtquelle, das optische Element, die Bildmaske, die Projektionsoptik und/oder die Apertur aufweist. Insbesondere ist eine Systemlänge der optischen Vorrichtung 15,3 mm, da somit eine optimale Qualität der Projektion erreicht werden kann und diese Systemeffizienz der optischen Vorrichtung optimal ist.The optical device preferably has at least one projection optical system, which is preferably connected downstream of the image mask. In particular, the optical device has a single projection optics, since the optical device thus has few components and the length of the optical device is thus short. Both the length and the number of components can influence the quality of the projection of the optical device and thus this exemplary embodiment is a preferred exemplary embodiment. If the optical device has projection optics, a length of the optical device in the main emission direction can vary between 14 mm and 17 mm if the optical device has the light source, the optical element, the image mask, the projection optics and / or the aperture. In particular, a system length of the optical device is 15.3 mm, since an optimal quality of the projection can thus be achieved and this system efficiency of the optical device is optimal.

Es ist jedoch auch möglich, dass die optische Vorrichtung zumindest zwei, insbesondere drei Projektionsoptiken aufweist. Diese können insbesondere unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise kann einer Einkoppelfläche einer ersten Projektionsoptik, in die das Licht, das durch die Bildmaske strahlt, einkoppelbar ist, plan sein und die Auskoppelfläche kann konvex ausgebildet sein. Eine zweite Projektionsoptik, die der ersten Projektionsoptik nachgeschaltet ist, kann insbesondere eine Einkoppelfläche aufweisen, die konvex ausgebildet ist und eine Auskoppelfläche, die plan ausgebildet ist. Diese Projektionsoptik kann einer weiteren Projektionsoptik nachgeschaltet sein, die ähnlich ausgebildet ist, wie die zweite Projektionsoptik. Weist die optische Vorrichtung drei Projektionsoptiken auf, so kann die Länge der optischen Vorrichtung in der Hauptabstrahlrichtung zwischen 22 und 30 mm variieren, wenn die optische Vorrichtung die Lichtquelle, das optische Element, die Bildmaske, die Projektionsoptik und/oder die Apertur aufweist.However, it is also possible for the optical device to have at least two, in particular three, projection optics. These can in particular be designed differently. For example, a coupling-in surface of a first projection optics, into which the light that radiates through the image mask can be coupled, can be planar, and the coupling-out surface can be convex. A second projection optics, which is connected downstream of the first projection optics, can in particular have a coupling-in surface that is convex and a coupling-out surface that is planar. These projection optics can be connected downstream of further projection optics which are designed similarly to the second projection optics. If the optical device has three projection optics, the length of the optical device in the main emission direction can vary between 22 and 30 mm if the optical device has the light source, the optical element, the image mask, the projection optics and / or the aperture.

Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen einer Abstrahlfläche der Lichtquelle und einer Einkoppelfläche des optischen Elements zwischen 0,1 mm und 0,5 mm. Insbesondere ist ein Abstand 0,3 mm, da somit die Effizienz der optischen Vorrichtung optimal ist.A distance between an emitting surface of the light source and a coupling surface of the optical element is preferably between 0.1 mm and 0.5 mm. In particular, a distance is 0.3 mm, since the efficiency of the optical device is thus optimal.

Insbesondere weist das optische Element ein TIR-Bereich und/oder ein Teil des optischen Elements kann eine TIR-Linse sein. Dies ist vorteilhaft, da somit die Effizienz der optischen Vorrichtung optimal ist. Die TIR-Linse ist vorzugsweise dem optischen Element vorgeschaltet und der Lichtquelle nachgeschaltet, so dass das Licht der Lichtquelle optimal von der TIR-Linse gesammelt sein kann. Weist das optische Element einen TIR-Bereich auf, so ist dieser vorzugsweise derart ausgebildet, so dass Licht vorzugsweise nicht in einer Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung aus dem optischen Element auskoppelt, sondern, dass das Licht, das in die Einkoppelfläche des optischen Elements einkoppelt im Wesentlichen vollständig zu der Auskoppelfläche geführt ist. Mit anderen Worten ist ein Bereich des optischen Elements, der nicht die Einkoppelfläche und/oder die Auskoppelfläche umfasst, vorzugsweise ein TIR-Bereich.In particular, the optical element has a TIR region and / or part of the optical element can be a TIR lens. This is advantageous because the efficiency of the optical device is thus optimal. The TIR lens is preferably connected upstream of the optical element and downstream of the light source, so that the light from the light source can be optimally collected by the TIR lens. If the optical element has a TIR range, this is preferably designed in such a way that light preferably does not couple out of the optical element in a direction perpendicular to a longitudinal direction, but that the light that couples into the coupling surface of the optical element in Is essentially completely led to the decoupling surface. In other words, a region of the optical element that does not include the coupling-in surface and / or the coupling-out surface is preferably a TIR region.

Insbesondere ist das optische Element, das ein Lichtleiter ist, aus Silikon, insbesondere aus Silikon mit einem niedrigen Brechungsindex, gebildet. Ist das optische Element eine Linse, so ist das optische Element vorzugsweise aus Polymethylmethacrylat (PMMA) gebildet und die zumindest eine Projektionsoptik ist vorzugsweise ebenfalls aus PMMA gebildet. Falls die optische Vorrichtung eine Apertur, die insbesondere eine Lochblende ist, aufweist, so ist diese vorzugsweise als maskenförmige Struktur auf Polycarbonat (PC)-Substrat aufgebracht.In particular, the optical element, which is a light guide, is formed from silicone, in particular from silicone with a low refractive index. If the optical element is a lens, the optical element is preferably made of polymethyl methacrylate (PMMA) and the at least one projection optic is preferably also made of PMMA. If the optical device has an aperture, which is in particular a pinhole, this is preferably applied as a mask-shaped structure to the polycarbonate (PC) substrate.

In einem Ausführungsbeispiel kann eine Größe der Bildmaske vorzugsweise 5mm x 6mm x 0,5mm betragen. Ein abzubildender Teil der Bildmaske, das heißt eine Teilfläche der Bildmaske, die insbesondere ein Symbol und/oder ein Logo, wie beispielsweise ein Logo eines Fahrzeugherstellers aufweist, ist vorzugsweise 0,8mm x 2,4mm oder 3mm x 3mm, abhängig davon, wie das Logo und/oder das Symbol ausgebildet ist. Insbesondere ist die Bildmaske aus einem N-BK7/B270-Substrat gebildet und mit Chrom beschichtet.In one exemplary embodiment, the size of the image mask can preferably be 5 mm × 6 mm × 0.5 mm. A part of the image mask to be mapped, that is, a partial area of the image mask, which in particular has a symbol and / or a logo, such as a logo of a vehicle manufacturer, is preferably 0.8mm x 2.4mm or 3mm x 3mm, depending on how that Logo and / or the symbol is formed. In particular, the image mask is formed from an N-BK7 / B270 substrate and coated with chrome.

Die Projektionsoptik hat vorzugsweise eine Brennweite von 3,4 mm und einen Durchmesser von 6 mm.The projection optics preferably have a focal length of 3.4 mm and a diameter of 6 mm.

Weist die optische Vorrichtung einer Apertur auf, die eine Lochblende ist, so kann ein Durchmesser der Lochblende insbesondere 3,6 mm oder 6 mm betragen.If the optical device has an aperture which is a perforated diaphragm, a diameter of the perforated diaphragm can in particular be 3.6 mm or 6 mm.

Die mindestens eine Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung kann jeweils als eine Licht emittierende Diode (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. Ein Lichtstrom der Lichtquelle beträgt bei einer Projektionsdistanz von 500 mm vorzugsweise 113 Lumen bei einer angelegten Spannung von 2,95 V und einer Stromstärke von 350 mAh.The at least one light source of the lighting device can each be a light emitting diode (LED) and / or an organic LED (OLED) and / or a laser diode and / or a laser activated remote phosphor (LARP) principle working light source, and / or as a halogen lamp, and / or as a gas discharge lamp (High Intensity Discharge (HID)), and / or in connection with a projector working according to a digital light processing (DLP) principle. A luminous flux of the light source at a projection distance of 500 mm is preferably 113 lumens with an applied voltage of 2.95 V and a current intensity of 350 mAh.

Des Weiteren ist vorzugsweise ein Fahrzeug mit der optischen Vorrichtung vorgesehen, wobei die optische Vorrichtung insbesondere dazu benutzt werden kann, Fahrzeuglogos und oder Markenlogos eines Fahrzeugs zu projizieren. Insbesondere kann die optische Vorrichtung derart angeordnet sein, so dass eine Projektion auf eine Fläche, welche an das Fahrzeug angrenzt, möglich ist.Furthermore, a vehicle with the optical device is preferably provided, wherein the optical device can in particular be used to project vehicle logos and / or brand logos of a vehicle. In particular, the optical device can be arranged in such a way that a projection onto a surface which is adjacent to the vehicle is possible.

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.The vehicle can be an aircraft or a water-based vehicle or a land-based vehicle. The land-based vehicle can be a motor vehicle or a rail vehicle or a bicycle. The vehicle is particularly preferably a truck or a passenger car or a motorcycle. The vehicle can also be designed as a non-autonomous or partially autonomous or autonomous vehicle.

Die Bildmaske kann zum Beispiel ein GOBO (Graphical optical blackout) und/oder eine einfach Logo Linse und/oder ein räumlicher Modulator für Licht sein. Der räumliche Modulator für Licht (Special Light Modulator (SLM)) ist insbesondere ein räumlicher Mikrospiegelaktor (Digital Micromirror Device (DMD)). Jedoch kann der Modulator auch beispielsweise ein Liquid Crystal Display (LCD) oder ein oder mehrere Mikro-Elektro-Mechanical Systems (MEMS) oder Liquid Crystal-on-silicon (LCOS) und/oder Monomaterialien sein. Des Weiteren kann der Modulator digital oder analog ausgebildet sein. Alternativ kann die Bildmaske ein diffraktives optisches Element (DOE) sein.The image mask can be, for example, a GOBO (graphical optical blackout) and / or a simple logo lens and / or a spatial modulator for light. The spatial modulator for light (Special Light Modulator (SLM)) is in particular a spatial micro-mirror actuator (Digital Micromirror Device (DMD)). However, the modulator can also be, for example, a liquid crystal display (LCD) or one or more micro-electro-mechanical systems (MEMS) or liquid crystal-on-silicon (LCOS) and / or monomaterials. Furthermore, the modulator can be digital or analog. Alternatively, the image mask can be a diffractive optical element (DOE).

Erfindungsgemäß ist eine optische Vorrichtung geschaffen, die zumindest eine Lichtquelle und zumindest ein optisches Element aufweist, wobei über das optische Element das Licht der Lichtquelle zu einer Bildmaske führbar ist. Des Weiteren ist ein Fahrzeug mit einer optischen Vorrichtung geschaffen.According to the invention, an optical device is created which has at least one light source and at least one optical element, the light from the light source being able to be guided to an image mask via the optical element. Furthermore, a vehicle with an optical device is created.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer optischen Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 2 eine perspektivische Darstellung eines optischen Elements gemäß einem Ausführungsbeispiel,
  • 3 eine schematische Darstellung einer optischen Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
  • 4 eine schematische Darstellung einer optischen Vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
In the following, the invention is to be explained in more detail using exemplary embodiments. The figures show:
  • 1 a schematic representation of an optical device according to a first embodiment,
  • 2 a perspective illustration of an optical element according to an embodiment,
  • 3rd a schematic representation of an optical device according to a second embodiment, and
  • 4th a schematic representation of an optical device according to a third embodiment.

1 zeigt eine optische Vorrichtung 1, die eine Lichtquelle 2 und zwei Linsen 4, 5, die optische Elemente sind, aufweist. Die Linsen führen das Licht der Lichtquelle 2 zu einer Bildmaske 6. Das Licht der Lichtquelle 2 koppelt in eine planare Einkoppelfläche 8 der Linse 4 ein und koppelt aus einer konvex geformten Auskoppelfläche 10 der ersten Linse 4 aus. Die zweite Linse 5 ist ebenso, wie die erste Linse 4 ausgebildet ist. Das Licht der Lichtquelle koppelt zuerst in die erste Linse 4 ein und danach in die der ersten Linse nachgeschalteten zweite Linse 5. Die Linsen 4, 5 sind in Reihe geschaltet und koaxial zueinander angeordnet. 1 shows an optical device 1 who have favourited a light source 2 and two lenses 4th , 5, which are optical elements. The lenses guide the light from the light source 2 to an image mask 6th . The light of the light source 2 coupled into a planar coupling surface 8th the lens 4th and couples from a convex shaped coupling-out surface 10 the first lens 4th out. The second lens 5 is the same as the first lens 4th is trained. The light from the light source couples first into the first lens 4th in and then into the second lens 5 downstream of the first lens. The lenses 4th , 5 are connected in series and arranged coaxially to one another.

Das Licht, das aus der zweiten Auskoppelfläche 10 der zweiten Linsen 5 auskoppelt, scheint durch die nachgeschaltete Bildmaske 6 hindurch und trifft danach auf eine erste Projektionsoptik 12. Die Projektionsoptik 12 weist eine planare Einkoppelfläche 14 auf und eine Auskoppelfläche 16, die konvex ist. Der ersten Projektionsoptik 12 ist eine weitere Projektionsoptik 18 nachgeschaltet, die anders als die erste Projektionsoptik 12 eine konvexe Einkoppelfläche 20 aufweist und eine planare Auskoppelfläche 22. Danach koppelt das Licht, in eine weitere Projektionsoptik 24 ein, die der Projektionsoptik 18 nachgeschaltet ist und die, wie die Projektionsoptik 18, eine konvexe Einkoppelfläche 26 und eine planare Auskoppelfläche 28 aufweist. Die Linsen 4, 5 sowie die Projektionsoptik 24 weisen auf der konkaven Fläche einen etwas größeren Krümmungsradius auf, als die Projektionsoptiken 12 und 18. In einem weiteren Ausführungsbeispiel können auch mehr Projektionsoptiken vorgesehen sein, wobei diese aus zumindest zwei Materialien hergestellt sein können, damit chromatische Aberrationen korrigiert werden können. Die Projektionsoptiken können in einem weiteren Ausführungsbeispiel als ein klassisches Cooke-Triplet ausgebildet sein.The light coming from the second decoupling surface 10 the second lens 5 is coupled out, shines through the downstream image mask 6th through and then meets a first projection optics 12th . The projection optics 12th has a planar coupling surface 14th on and a decoupling surface 16 that is convex. The first projection optics 12th is another projection optic 18th downstream, which is different from the first projection optics 12th a convex coupling surface 20th has and a planar coupling-out surface 22nd . Then the light is coupled into another projection lens 24 one that of the projection optics 18th is downstream and how the projection optics 18th , a convex coupling surface 26th and a planar coupling-out surface 28 having. The lenses 4th , 5 as well as the projection optics 24 have a slightly larger radius of curvature on the concave surface than the projection optics 12th and 18th . In a further exemplary embodiment, more projection optics can also be provided, wherein these can be made from at least two materials so that chromatic aberrations can be corrected. The In a further exemplary embodiment, projection optics can be designed as a classic Cooke triplet.

Der Projektionsoptik 24 ist eine Lochblende 30 nachgeschaltet, die eine Apertur ist.The projection optics 24 is a pinhole 30th downstream, which is an aperture.

In 2 ist ein optisches Element 32 dargestellt, das eine SMARTRIX ist, und eine Mehrzahl von Lichtleitern, in diesem Fall 10 Lichtleiter 34 aufweist. Das optische Element 32 mit der Vielzahl von Lichtleitern kann beispielsweise an Stelle der Linsen 4, 5 in 1 angeordnet sein. Dann würde die optische Vorrichtung 1 der 1 auch die entsprechende Anzahl von Lichtquellen 2 aufweisen. Die Lichtleiter 34 sind jeweils gleich ausgebildet, das heißt diese weisen jeweils die gleiche Form auf. In einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Lichtleiter unterschiedlich ausgebildet sein. Das heißt sie können eine unterschiedliche Form aufweisen.In 2 is an optical element 32 shown, which is a SMARTRIX, and a plurality of light guides, in this case 10 Light guide 34 having. The optical element 32 With the multitude of light guides, for example, instead of the lenses 4th .5 in 1 be arranged. Then the optical device would 1 of the 1 also the corresponding number of light sources 2 exhibit. The light guides 34 are each designed the same, that is, they each have the same shape. In a further exemplary embodiment, the light guides can be designed differently. That is, they can have a different shape.

Ein jeweiliger Lichtleiter 34 weist eine TIR-Einkoppelfläche 35 auf, wobei nur eine TIR-Einkoppelfläche 35 aus Übersichtlichkeitsgründen mit einem Bezugszeichen versehen ist. Ein jeweiliger Lichtleiter 34 weist zudem jeweils einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 36 auf, welcher sich an die TIR-Einkoppelfläche 35 anschließt, exemplarisch ist nur ein Abschnitt 36 mit einem Bezugszeichen versehen. Der Abschnitt 36 ist jeweils beispielsweise als totale interne Reflexionslinse (TIR) ausgebildet.A respective light guide 34 has a TIR coupling surface 35, only one TIR coupling surface 35 being provided with a reference number for reasons of clarity. A respective light guide 34 also each has a frustoconical section 36 which adjoins the TIR coupling surface 35, only one section is exemplary 36 provided with a reference number. The section 36 is in each case designed, for example, as a total internal reflection lens (TIR).

Eine jeweilige Auskoppelfläche (nicht gezeigt) der Lichtleiter 34 ist etwa rechteckförmig ausgestaltet und mündet in einem Verbindungsabschnitt 37 des optischen Elements. Der Verbindungsabschnitt 37 verbindest die Lichtleiter 34 miteinander, so dass das optische Element 32 einstückig ausgebildet ist. Die Lichtleiter 34 sind im Parallelabstand zueinander angeordnet, wobei ihre TIR-Einkoppelflächen 35 in einer Ebene liegen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Abstände unregelmäßig sind.A respective decoupling surface (not shown) of the light guides 34 is approximately rectangular in shape and opens into a connecting section 37 of the optical element. The connecting section 37 connects the light guides 34 with each other so that the optical element 32 is formed in one piece. The light guides 34 are arranged at a parallel distance from one another, their TIR coupling surfaces 35 lying in one plane. However, it is also possible that the intervals are irregular.

Des Weiteren weist ein jeweiliger Lichtleiter 34 einen weiteren sich dem Abschnitt 36 anschließenden Abschnitt 38 auf, der eine rechteckige Querschnittsform hat. Nur ein Abschnitt 38 ist aus Übersichtlichkeitsgründen mit einem Bezugszeichen versehen. Die Querschnittsform des Abschnitts 38 vergrößert sich von dem Abschnitt 36 bis zu dem Verbindungsabschnitt 37.Furthermore, a respective light guide has 34 another join the section 36 subsequent section 38 which has a rectangular cross-sectional shape. Just one section 38 is provided with a reference number for reasons of clarity. The cross-sectional shape of the section 38 enlarges from the section 36 up to the connecting section 37.

In 3 ist eine optische Vorrichtung 40 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei diese, wie auch die optische Vorrichtung 1 der 1, eine Lichtquelle 42 aufweist und drei Projektionsoptiken 44, 46, 48, wobei diese wie die Projektionsoptiken 12, 18, 24 der der Ausführungsform in 1 ausgebildet sind.In 3rd is an optical device 40 shown according to a further embodiment, this, like the optical device 1 of the 1 , a light source 42 has and three projection optics 44 , 46 , 48 , these like the projection optics 12th , 18th , 24 that of the embodiment in 1 are trained.

Das Licht der Lichtquelle 42 koppelt in eine parabolische Lichtsammellinse (CPC) 50 ein, die ein optisches Element ist und das Licht der Lichtquelle 42 zu einer Bildmaske 52 führt. Die parabolische Lichtsammellinse 50 ist zwischen der Lichtquelle 42 und der Projektionsoptik 44 angeordnet. Die Bildmaske ist dabei an der parabolische Lichtsammellinse 50 angeordnet, sodass dieser der Projektionsoptik 44 vorgeschaltet ist. Mit anderen Worten wird das Licht der Lichtquelle 42 über die parabolische Lichtsammellinse 50 zu der Bildmaske 52 geführt und der Bildmaske 52 ist die Projektionsoptik 44 nachgeschaltet. Die parabolische Lichtsammellinse 50 ist ein parabolischer Freiform-Lichtleiter, dessen Querschnittsform sich von einer Querschnittsform einer Einkoppelfläche 54 bis zu einer Auskoppelfläche 56 verändert. Die Querschnittsform der parabolische Lichtsammellinse 50 ist jeweils rund, wobei die Form abhängig sein kann von einer Querschnittsform der Bildmaske. Die Fläche der Einkoppelfläche 54 ist kleiner ist als die der Auskoppelfläche 56. Da die parabolische Lichtsammellinse 50 parabolisch ist, ist ein Querschnitt in Richtung der Hauptabstrahlachse des Lichtleiters 50 zumindest teilweise parabelförmig ausgebildet.The light of the light source 42 couples into a parabolic light collecting lens (CPC) 50 one that is an optical element and the light of the light source 42 to an image mask 52 leads. The parabolic light collecting lens 50 is between the light source 42 and the projection optics 44 arranged. The image mask is on the parabolic light collecting lens 50 arranged so that this of the projection optics 44 is upstream. In other words, the light becomes the light source 42 via the parabolic light collecting lens 50 to the image mask 52 led and the image mask 52 is the projection optics 44 downstream. The parabolic light collecting lens 50 is a parabolic free-form light guide whose cross-sectional shape differs from the cross-sectional shape of a coupling surface 54 changed up to a decoupling surface 56. The cross-sectional shape of the parabolic light collecting lens 50 is round in each case, whereby the shape can depend on a cross-sectional shape of the image mask. The area of the coupling area 54 is smaller than that of the coupling-out surface 56. Because the parabolic light-collecting lens 50 is parabolic is a cross section in the direction of the main emission axis of the light guide 50 at least partially parabolic.

Wie auch die optische Vorrichtung 1, weist die optische Vorrichtung 40 eine Lochblende 58 auf, die den Projektionsoptiken 44, 46, 48 nachgeschaltet ist.As does the optical device 1 , has the optical device 40 a pinhole 58 on the projection optics 44 , 46 , 48 is downstream.

In 4 ist eine weitere optische Vorrichtung 60 gezeigt, die eine Lichtquelle 62 und eine Lochblende 64 aufweist. Ein optisches Element, das das Licht der Lichtquelle 62 zu einer Bildmaske 66 führt, ist ein Freiform-Lichtleiter 68. Dieser hat einer Einkoppelfläche 70, die hexagonal ausgebildet ist und eine Auskoppelfläche 71, die rund oder rechteckig oder quadratisch ausgebildet ist. Der Lichtleiter 68 kann in drei Abschnitte eingeteilt werden. Von der Auskoppelfläche 70, die eine hexagonale oder oktogonale Querschnittsform aufweist, vergrößert sich in einem Abschnitt 72 die Querschnittsform des Lichtleiters von der Einkoppelfläche 70 in Richtung der Auskoppelfläche 71, wobei die Querschnittsform weiterhin hexagonal ist. Der Querschnitt entlang in der Strahlungsrichtung des Abschnitts 72 zeigt eine Freiform-Kurve. Der daran anschließende Abschnitt 74 ist eine Übergangszone für eine Anpassung des hexagonalen Querschnitts zu einem runde, wenn seitens Logo notwendig ist. In einem daran anschließenden Abschnitt 75, der die Auskoppelfläche 71 enthält, vergrößert sich der Querschnitt des Lichtleiters 68 sprunghaft auf ca. die doppelte Querschnittsgröße, wobei sich eine Querschnittsform ändern kann oder nicht. Mit anderen Worten kann ein Querschnitt des Abschnitts 75 rund oder polygonal oder freiförmig sein.In 4th is another optical device 60 shown having a light source 62 and a pinhole 64 having. An optical element that produces light from the light source 62 to an image mask 66 is a free-form light guide 68 . This has a coupling surface 70 , which is hexagonal and has a coupling-out surface 71 that is round or rectangular or square. The light guide 68 can be divided into three sections. From the decoupling surface 70 , which has a hexagonal or octagonal cross-sectional shape, increases in a portion 72 the cross-sectional shape of the light guide from the coupling surface 70 in the direction of the decoupling surface 71 where the cross-sectional shape is still hexagonal. The cross section along in the radiation direction of the section 72 shows a free-form curve. The next section 74 is a transition zone for adapting the hexagonal cross-section to a round one if a logo is required. In a subsequent section 75 , which is the decoupling surface 71 contains, the cross section of the light guide increases 68 by leaps and bounds to about twice the cross-sectional size, whereby a cross-sectional shape may or may not change. In other words, a cross section of the section 75 be round or polygonal or free-shaped.

Weiteren weist der Abschnitt 75 eine Aussparung auf, die vorzugsweise die Form der Bildmaske 66 hat und die Bildmaske 66 ist vorzugsweise in der Aussparung, insbesondere vollständig, eingefügt, so dass die Bildmaske 66 eine ebene Fläche mit dem Abschnitt 75 bildet. Es ist zudem vorteilshaft, wenn einen Luftspalt zwischen der Auskopplungsfläche 71 und der Bildmaske 66 vorgesehen ist.Furthermore, the section 75 a recess, which is preferably the shape of the image mask 66 has and the image mask 66 is preferably inserted in the recess, in particular completely, so that the image mask 66 a flat surface with the section 75 forms. It is also advantageous if there is an air gap between the coupling-out surface 71 and the image mask 66 is provided.

Wenn das Licht der Lichtquelle 62, das durch den Lichtleiter 68 zu der Bildmaske 66 geführt ist, durch die Bildmaske 66 strahlt, koppelt das Licht danach in eine Projektionsoptik 78 ein, die eine konvexe Linse ist. Die Projektionsoptik 78 kann je nach Imagegröße und Projektionsabstand des Lichtbildes der optischen Vorrichtung 60 vorzugsweise zwischen 3 mm und 6 mm betragen.When the light of the light source 62 that through the light guide 68 to the image mask 66 is guided through the image mask 66 shines, then couples the light into a projection lens 78 one that is a convex lens. The projection optics 78 can depending on the image size and projection distance of the light image of the optical device 60 preferably between 3 mm and 6 mm.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1, 40, 601, 40, 60
Optische VorrichtungOptical device
2, 42, 62, 942, 42, 62, 94
LichtquelleLight source
44th
Linselens
6, 52, 666, 52, 66
BildmaskeImage mask
8, 14, 20, 26, 36, 54, 70, 808, 14, 20, 26, 36, 54, 70, 80
EinkoppelflächeCoupling surface
10, 16, 22, 28, 65, 71, 8210, 16, 22, 28, 65, 71, 82
AuskoppelflächeDecoupling surface
12, 18, 24, 44, 46, 48, 7812, 18, 24, 44, 46, 48, 78
ProjektionsoptikProjection optics
30, 58, 6430, 58, 64
LochblendePinhole
3232
SMATRIXSMATRIX
3838
TIR-LinseTIR lens
3434
LichtleiterLight guide
50, 6850, 68
LichtleiterLight guide
72, 73, 74, 7572, 73, 74, 75
Abschnittsection

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Optische Vorrichtung mit zumindest eine Lichtquelle (2, 42, 62, 94) und mit zumindest einem optischen Element (4, 32, 50, 68, 88), in das das Licht der Lichtquelle (2, 42, 62, 94) einkoppelbar ist, wobei die optische Vorrichtung zumindest eine Bildmaske (6, 52, 66) aufweist und das Licht der Lichtquelle (2, 42, 62, 94) über das optische Element (4, 32, 50, 68, 88) zu der Bildmaske (6, 52, 66) führbar ist, sodass das ein Abbild der Bildmaske (6, 52, 66) projizierbar ist.Optical device with at least one light source (2, 42, 62, 94) and with at least one optical element (4, 32, 50, 68, 88) into which the light from the light source (2, 42, 62, 94) can be coupled , wherein the optical device has at least one image mask (6, 52, 66) and the light from the light source (2, 42, 62, 94) via the optical element (4, 32, 50, 68, 88) to the image mask (6 , 52, 66) is feasible so that an image of the image mask (6, 52, 66) can be projected. Optische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die optische Vorrichtung zumindest zwei Lichtquellen (2, 42, 62, 94) und zumindest die gleiche Anzahl von Lichtleitern (34) aufweist, die das optische Element bilden, wobei das Licht einer jeweiligen Lichtquelle (2, 42, 62, 94) in einen jeweiligen Lichtleiter (34) einkoppelbar ist und zu der Bildmaske (6, 52, 66) führbar ist.Optical device according to Claim 1 , wherein the optical device has at least two light sources (2, 42, 62, 94) and at least the same number of light guides (34) which form the optical element, the light from a respective light source (2, 42, 62, 94) can be coupled into a respective light guide (34) and can be guided to the image mask (6, 52, 66). Optische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das optische Element ein Reflektor oder ein Lichtleiter (50) ist, der in einem Querschnitt in Längsrichtung des Lichtleiters eine parabolische Form aufweist, so dass sich ein Querschnitt des Lichtleiters senkrecht zu der Längsrichtung von einer Einkoppelfläche zu einer Auskoppelfläche des Lichtleiters oder des Reflektors vergrößert.Optical device according to Claim 1 , wherein the optical element is a reflector or a light guide (50) which has a parabolic shape in a cross section in the longitudinal direction of the light guide, so that a cross section of the light guide perpendicular to the longitudinal direction extends from a coupling surface to a coupling surface of the light guide or the reflector enlarged. Optische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das optische Element eine Linse (4) ist.Optical device according to Claim 1 , wherein the optical element is a lens (4). Optische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das optische Element ein Lichtleiter (68, 88) ist und eine hexagonale oder oktogonale oder runde Einkoppelfläche (8, 14, 20, 26, 36, 54, 70, 80, 86) und/oder eine runde oder oktogonale oder hexagonale Auskoppelfläche (10, 16, 22, 28, 65, 71, 82, 88) aufweist.Optical device according to Claim 1 , wherein the optical element is a light guide (68, 88) and a hexagonal or octagonal or round coupling surface (8, 14, 20, 26, 36, 54, 70, 80, 86) and / or a round or octagonal or hexagonal coupling surface (10, 16, 22, 28, 65, 71, 82, 88). Optische Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Lichtleiter (68, 88) segmentiert ist und ein Teil der Segmente (90, 92) in der Längsrichtung des Lichtleiters (68, 88) jeweils axial versetzt ist.Optical device according to Claim 5 wherein the light guide (68, 88) is segmented and some of the segments (90, 92) are each axially offset in the longitudinal direction of the light guide (68, 88). Optische Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei diese zumindest eine Projektionsoptik (12, 18, 24, 44, 46, 48, 78) aufweist, die der Bildmaske (6, 52, 66) nachgeschaltet ist.Optical device according to one of the Claims 1 to 6th , this having at least one projection optics (12, 18, 24, 44, 46, 48, 78) which is connected downstream of the image mask (6, 52, 66). Optische Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei diese zumindest zwei Projektionsoptiken (12, 18, 24, 44, 46, 48, 78) aufweist, die jeweils unterschiedlich ausgebildet sind und einander nachgeschaltet sind.Optical device according to one of the Claims 1 to 7th , this having at least two projection optics (12, 18, 24, 44, 46, 48, 78) which are each designed differently and are connected downstream of one another. Optische Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Abstand zwischen einer Abstrahlfläche der Lichtquelle (2, 42, 62, 94) und einer Einkoppelfläche (8, 14, 20, 26, 36, 54, 70, 80, 86) des optischen Elements (4, 32, 50, 68, 88) 0,1 mm bis 0,5 mm beträgt.Optical device according to one of the Claims 1 to 8th , wherein a distance between an emitting surface of the light source (2, 42, 62, 94) and a coupling surface (8, 14, 20, 26, 36, 54, 70, 80, 86) of the optical element (4, 32, 50, 68, 88) is 0.1 mm to 0.5 mm. Fahrzeug mit der optischen Vorrichtung (1, 40, 60) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.Vehicle with the optical device (1, 40, 60) according to one of the Claims 1 to 9 .
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