DE102020101601A1 - Automotive comfort projection device - Google Patents

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Matthias Brendle
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung mit einer Lichtquelle und einem Projektionsobjektiv. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Projektionsvorrichtung einen konischen Lichtleiter, eine als Feldlinse dienende Sammellinse und ein Flüssigkristallmatrixdisplay als bildgebendes Element und ein zur Abbildung des Flüssigkristalldisplays eingerichtetes Projektionsobjektiv aufweist.The invention relates to a motor vehicle comfort projection device with a light source and a projection lens. The invention is characterized in that the projection device has a conical light guide, a converging lens serving as a field lens and a liquid crystal matrix display as the imaging element and a projection lens set up for imaging the liquid crystal display.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 102 15 893 C1 bekannt.The present invention relates to a motor vehicle comfort projection device according to the preamble of claim 1. Such a device is from US Pat DE 102 15 893 C1 famous.

Die Ausbreitung der Digitaltechnik in Fahrzeugen führt dazu, dass auch über Jahrzehnte etablierte Funktionen wie die Fahrzeuginnenraumbeleuchtung künftig adaptiv und berührungslos gesteuert werden sollen.The spread of digital technology in vehicles means that functions that have been established for decades, such as vehicle interior lighting, are to be controlled adaptively and without contact in the future.

Dabei geht es nicht nur darum, den Ausleuchtbereich des Fahrgastraums in Form, Größe und Farbtemperatur in weiten Bereichen dem Fahrgastwunsch anzupassen; auch das Projizieren von Begrüßungsanimationen und Zeigefunktionen sollen dazu beitragen, die Interaktion zwischen Fahrgast und Fahrzeug zu verbessern und für den Reisenden eine in jeder Hinsicht angenehme und komfortable Atmosphäre zu schaffen.It is not just a matter of adapting the illuminated area of the passenger compartment in terms of shape, size and color temperature to the passenger's wishes over a wide range; The projecting of greeting animations and display functions should also help to improve the interaction between passenger and vehicle and to create a pleasant and comfortable atmosphere for the traveler in every respect.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Formen von Videoprojektoren in LCD- (LCD: Liquid Crystal Display) und DLP-Technik (DLP: Digital Light Processing) bekannt, die sich in Hinblick auf Systemkosten und die Möglichkeiten zur Miniaturisierung jedoch kaum für den Einsatz als digitale Komfortbeleuchtung für Kraftfahrzeuge eignen. Zwar sind LCD-Projektoren im Hinblick auf die Systemkosten den für Automotive-Anwendungen geeigneten DLP-Systemen überlegen, jedoch ist der Aufwand für die Farbprojektion auch hier beträchtlich, da üblicherweise für jede Grundfarbe getrennte Beleuchtungsstrahlengänge vorgesehen werden müssen, die dann über dichroitische Spiegel zusammengeführt werden.Various forms of video projectors in LCD (LCD: Liquid Crystal Display) and DLP (DLP: Digital Light Processing) technology are known from the prior art, which are, however, hardly suitable for use in terms of system costs and the possibilities for miniaturization digital comfort lighting suitable for motor vehicles. Although LCD projectors are superior to DLP systems suitable for automotive applications in terms of system costs, the effort for color projection is also considerable here, since separate illumination beam paths usually have to be provided for each primary color, which are then brought together via dichroic mirrors .

Eine weitere Vereinfachung wäre die Verwendung von Farb-LCD-Displays, die für jede Grundfarbe Pixel mit entsprechenden Farbfiltern vorsehen und nur noch weiß hinterleuchtet werden müssen. Diese Farbfilter führen allerdings zu hohen Verlustleistungen, weshalb solche Projektoren nicht nur ineffizient und lichtschwach sind, sondern auch an einer hohen Eigenerwärmung des LCD-Displays leiden, das sich nur schwer passiv kühlen lässt und den Arbeitsbereich des Systems stark einschränkt.A further simplification would be the use of color LCD displays, which provide pixels with corresponding color filters for each basic color and only have to be backlit in white. However, these color filters lead to high power losses, which is why such projectors are not only inefficient and faint, but also suffer from a high level of self-heating of the LCD display, which is difficult to cool passively and severely restricts the working range of the system.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe einer Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung, die einen gewünschten Ausleuchtbereich in Form, Größe und Farbtemperatur als ein Farbvideoprojektionssystem variabel beleuchten kann.Against this background, the object of the invention is to provide a motor vehicle comfort projection device that can illuminate a desired illumination area in terms of shape, size and color temperature as a color video projection system.

Die Vorrichtung soll eine sehr breitbandige Lichtquelle aufweisen, um eine gute Farbwiedergabe zu gewährleisten. Um konventionelle Leselampen ersetzen zu können, muss sich die Vorrichtung stark miniaturisieren lassen, gute Effizienzen aufweisen und darüber hinaus kostengünstig sein.The device should have a very broadband light source in order to ensure good color rendering. In order to be able to replace conventional reading lamps, the device must be capable of being greatly miniaturized, have good efficiencies and, moreover, be inexpensive.

Diese Forderungen werden mit der Summe der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These requirements are solved with the sum of the features of claim 1.

Von dem eingangs genannten Stand der Technik unterscheidet sich die vorliegende Erfindung dadurch, dass die Projektionsvorrichtung einen konischen Lichtleiter, eine als Feldlinse dienende Sammellinse, ein Flüssigkristallmatrixdisplay als bildgebendes Element und ein zur Abbildung des Flüssigkristalldisplays eingerichtetes Projektionsobjektiv aufweist.The present invention differs from the prior art mentioned at the beginning in that the projection device has a conical light guide, a converging lens serving as a field lens, a liquid crystal matrix display as the imaging element and a projection lens set up for imaging the liquid crystal display.

Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung eignet sich als eine digital steuerbare Kraftfahrzeuginnenraum-Beleuchtungsvorrichtung. Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung kann aber ebenso dazu eingerichtet sein, bewegte Bilder in eine außerhalb des Kraftfahrzeugs liegende Beleuchtungszone zu projizieren, beispielsweise zur Begrüßung des Fahrers (Welcome Carpet) bei einer Annäherung an das Kraftfahrzeug usw. Wegen seiner geringen Größe lässt sich die Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung auf einfache Weise in eine Tür oder auch in einen Außenspiegel des Kraftfahrzeugs integrieren. Gegenüber Multi-Led Lösungen bietet die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung weit bessere Bildqualitäten mit wesentlich höheren Farbwiedergabewerten und mit der Möglichkeit, Farbvideos zu projizieren. Der beschriebene Flüssigkristallprojektor lässt sich besonders kostengünstig herstellen (kostengünstiges Display, relativ wenige Bauteile).The motor vehicle comfort projection device according to the invention is suitable as a digitally controllable motor vehicle interior lighting device. The motor vehicle comfort projection device according to the invention can, however, also be set up to project moving images into a lighting zone outside the motor vehicle, for example to greet the driver (welcome carpet) when approaching the motor vehicle, etc. Because of its small size, the motor vehicle comfort Integrate the projection device in a simple manner in a door or in an exterior mirror of the motor vehicle. Compared to multi-Led solutions, the motor vehicle comfort projection device according to the invention offers far better image quality with significantly higher color rendering values and with the possibility of projecting color videos. The liquid crystal projector described can be manufactured particularly inexpensively (inexpensive display, relatively few components).

Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichtquelle LEDs mit mindestens zwei unterschiedlichen Lichtfarben aufweist.A preferred embodiment is characterized in that the light source has LEDs with at least two different light colors.

Bevorzugt ist auch, dass die Lichtfarben Kalt Weiß und Gelb sind. Weiter ist bevorzugt, dass, die Lichtfarben Blau, Rot und Grün sind. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichtfarben Blau, Rot, Grün und Weiß sind.It is also preferred that the light colors are cold white and yellow. It is further preferred that the light colors are blue, red and green. Another preferred embodiment is characterized in that the light colors are blue, red, green and white.

Bevorzugt ist auch, dass die Lichtfarben zusätzlich Gelb und/oder Orange und/oder Cyan und/oder Violett sind.It is also preferred that the light colors are additionally yellow and / or orange and / or cyan and / or violet.

Weiter ist bevorzugt, dass, für die Erzeugung der verschiedenen Farben blaues Licht emittierende LED Chips verwendet werden, deren Licht durch entsprechende Phosphorschichten in die jeweiligen Farben konvertiert wird.It is further preferred that LED chips which emit blue light are used to generate the different colors, the light of which is converted into the respective colors by appropriate phosphor layers.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die LEDs unabhängig bzw. nach Farben getrennt ansteuerbar sind.Another preferred embodiment is characterized in that the LEDs can be controlled independently or separately according to color.

Bevorzugt ist auch, dass der konische Lichtleiter ein Pyramidenstumpf ist.It is also preferred that the conical light guide is a truncated pyramid.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung im Lichtleiter liegende Querschnitt des Lichtleiters rechteckig oder quadratisch ist.Another preferred embodiment is characterized in that the cross section of the light guide, which is perpendicular to the main direction of propagation in the light guide, is rectangular or square.

Bevorzugt ist auch, dass der Lichtleiter aus Glas, insbesondere aus einem anorganischen Kronglas besteht.It is also preferred that the light guide consists of glass, in particular an inorganic crown glass.

Weiter ist bevorzugt, dass Lichteintritts- und Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters parallel zueinander sind.It is further preferred that the light entry and light exit surfaces of the light guide are parallel to one another.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Länge des Lichtleiters in der Hauptausbreitungsrichtung des Lichtes das 2- bis 8-fache der Diagonale der Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters beträgt.Another preferred embodiment is characterized in that the length of the light guide in the main direction of propagation of the light is 2 to 8 times the diagonal of the light exit surface of the light guide.

Bevorzugt ist auch, dass zueinander korrespondierende Seitenlängen von Lichteintrittsfläche und Lichtaustrittsfläche sich um einen ganzzahligen Faktor unterscheiden, wobei der Faktor die Werte Wert 2 bis 8 besitzen kann und die Lichtaustrittsseite länger als die zu ihr korrespondierende Lichteintrittsseite ist.It is also preferred that mutually corresponding side lengths of the light entry surface and light exit surface differ by an integer factor, the factor being able to have the values 2 to 8 and the light exit side being longer than the light entry side corresponding to it.

Weiter ist bevorzugt, dass der Lichtleiter zwei Symmetrieebenen aufweist, die die optische Achse enthalten und die jeweils senkrecht zu zwei Seitenflächen und zur Lichteintrittsfläche und zur Lichtaustrittsfläche liegen.It is further preferred that the light guide has two planes of symmetry which contain the optical axis and which are each perpendicular to two side faces and to the light entry face and to the light exit face.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichteintrittsfläche und die Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters mit einer Antireflexbeschichtung entspiegelt sind.Another preferred embodiment is characterized in that the light entry surface and the light exit surface of the light guide are coated with an anti-reflective coating.

Bevorzugt ist auch, dass die Feldlinse lichtstromaufwärts unmittelbar vor dem Flüssigkristalldisplay zwischen Lichtleiter und Flüssigkristalldisplay angeordnet ist.It is also preferred that the field lens is arranged upstream of the light flow directly in front of the liquid crystal display between the light guide and the liquid crystal display.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Feldlinse unmittelbar lichtstromabwärts von dem Flüssigkristalldisplay zwischen Display und Projektionsobjektiv angeordnet ist.Another preferred embodiment is characterized in that the field lens is arranged directly downstream of the light flow from the liquid crystal display between the display and the projection lens.

Bevorzugt ist auch, dass die Feldlinse eine Fresnellinse ist.It is also preferred that the field lens is a Fresnel lens.

Weiter ist bevorzugt, dass die Fresnelzonen der Fresnellinse in Richtung des einfallenden Lichts zeigen. Die Fresnelzonen (bzw. Fresnelflächen) sind Bereiche auf einer nicht glatten Lichteintrittsfläche der Fresnellinse. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Fresnelflächen Kegelflächen, Kugelflächen oder asphärische Flächen mit einer gemeinsamen Rotationsachse sind.It is further preferred that the Fresnel zones of the Fresnel lens point in the direction of the incident light. The Fresnel zones (or Fresnel surfaces) are areas on a non-smooth light entry surface of the Fresnel lens. Another preferred embodiment is characterized in that the Fresnel surfaces are conical surfaces, spherical surfaces or aspherical surfaces with a common axis of rotation.

Bevorzugt ist auch, dass die Fresnellinse aus Glas, insbesondere aus einem organischen Glas besteht.It is also preferred that the Fresnel lens consists of glass, in particular an organic glass.

Weiter ist bevorzugt, dass die Fresnellinse aus PMMA (Polymethylmethacrylat), PC (Polycarbonat), PEI (Polyetherimid), COC (Cyclo-OlefinCopolymeristat) oder COP (Cyclo-Olefin Polymer) besteht.It is further preferred that the Fresnel lens consists of PMMA (polymethyl methacrylate), PC (polycarbonate), PEI (polyetherimide), COC (cyclo-olefin copolymer) or COP (cyclo-olefin polymer).

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Brennweite der Feldlinse größer oder gleich der Brennweite des Projektionsobjektivs ist.Another preferred embodiment is characterized in that the focal length of the field lens is greater than or equal to the focal length of the projection objective.

Bevorzugt ist auch, dass die optischen Flächen der Feldlinse mit einer Antireflexbeschichtung entspiegelt sind.It is also preferred that the optical surfaces of the field lens are coated with an anti-reflective coating.

Weiter ist bevorzugt, dass das Flüssigkristalldisplay eine Matrix aus Flüssigkristallzellen aufweist, welche die Polarisationsrichtung des transmittierten Lichts spannungsabhängig in jeder Flüssigkristallzelle drehen, und dass je ein linearer Polarisationsfilter lichtstromaufwärts (Polarisator) und lichtstromabwärts (Analysator) von den Flüssigkristallzellen angeordnet ist, wobei die Polarisationsfilter so um 90° gegeneinander verdreht sind, dass Licht, dessen Polarisationsrichtung in den Flüssigkristallzellen nicht gedreht wurde, im nachfolgenden Polarisationsfilter (Analysator) absorbiert wird.It is further preferred that the liquid crystal display has a matrix of liquid crystal cells, which rotate the polarization direction of the transmitted light voltage-dependently in each liquid crystal cell, and that a linear polarization filter is arranged upstream of the light flow (polarizer) and downstream of the light flow (analyzer) of the liquid crystal cells, the polarization filter so are rotated by 90 ° in relation to each other so that light whose polarization direction has not been rotated in the liquid crystal cells is absorbed in the subsequent polarization filter (analyzer).

Bevorzugt ist auch, dass parallel ausgerichtete lineare Polarisationsfilter beiderseits der Flüssigkristallzellen angeordnet sind, so dass nur Licht transmittiert wird, dessen Polarisationsrichtung in den Flüssigkristallzellen nicht gedreht wurde. Damit wird eine höhere Lichtausbeute bei allerdings geringerem Kontrast erzielt.It is also preferred that linear polarization filters aligned in parallel are arranged on both sides of the liquid crystal cells, so that only light is transmitted whose polarization direction has not been rotated in the liquid crystal cells. This results in a higher light yield with, however, lower contrast.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens einer der Polarisationsfilter ein Brightness Enhancement Film ist, insbesondere der lichtstromaufwärts von den Flüssigkristallzellen angeordnete Polarisationsfilter.Another preferred embodiment is characterized in that at least one of the polarization filters is a brightness enhancement film, in particular the polarization filter arranged upstream of the liquid crystal cells for the light flow.

Weiter ist bevorzugt, dass mindestens ein Polarisationsfilter als reflektierender Drahtgitterpolarisator ausgeführt ist, insbesondere der lichtstromaufwärts von den Flüssigkristallzellen angeordnete Polarisationsfilter.It is further preferred that at least one polarization filter is designed as a reflective wire grid polarizer, in particular the polarization filter arranged upstream of the liquid crystal cells.

Bevorzugt ist auch, dass die Polarisationsfilter Kombinationen von in Lichtstromrichtung hintereinander angeordneten reflektierenden und absorbierenden Polarisationsfiltern sind.It is also preferred that the polarization filters are combinations of in the direction of the luminous flux reflecting and absorbing polarization filters arranged one behind the other.

Weiter ist bevorzugt, dass, das Projektionsobjektiv eine Sammellinse ist, insbesondere eine asphärische Sammellinse. It is further preferred that the projection objective is a converging lens, in particular an aspherical converging lens.

Bevorzugt ist auch, dass das Projektionsobjektiv eine refraktiv-diffraktive Hybridlinse ist.It is also preferred that the projection objective is a refractive-diffractive hybrid lens.

Weiter ist bevorzugt, dass das Projektionsobjektiv eine Steinheil Periskoplinse, also ein Weitwinkelobjektiv aus zwei Meniskenlinsen ist, die mit ihren konkaven Seiten zueinander angeordnet sind, wobei die Meniskenlinsen insbesondere asphärische Meniskenlinsen sind.It is further preferred that the projection lens is a Steinheil periscope lens, that is to say a wide-angle lens made up of two meniscus lenses which are arranged with their concave sides to one another, the meniscus lenses in particular being aspherical meniscus lenses.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass alle oder einzelne Linsen des Objektivs aus Kunststoff bestehen, insbesondere aus PMMA, PC, PEI, COC oder COP.Another preferred embodiment is characterized in that all or individual lenses of the objective are made of plastic, in particular of PMMA, PC, PEI, COC or COP.

Bevorzugt ist auch, dass die Linsen des Objektivs vergütet sind.It is also preferred that the lenses of the objective are coated.

Weiter ist bevorzugt, dass ein den Strahlengang faltender Umlenkspiegel zwischen dem Flüssigkristalldisplay und dem Projektionsobjektiv angeordnet ist, der den Strahlengang rechtwinklig abknickt.It is further preferred that a deflecting mirror which folds the beam path is arranged between the liquid crystal display and the projection lens and bends the beam path at right angles.

Bevorzugt ist auch, dass der Umlenkspiegel als reflektierende Fläche in eine Projektionslinse integriert ist.It is also preferred that the deflection mirror is integrated into a projection lens as a reflective surface.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Unteransprüchen. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Further advantages emerge from the following description, the drawings and the subclaims. It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description.

Dabei zeigen, jeweils in schematischer Form:

  • 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung;
  • 2 eine perspektivische Darstellung eines Lichtleitstabes mit einer Lichtquelle;
  • 3 Einzelheiten aus der 2 in Form von alternativen Anordnungen von Leuchtdioden;
  • 4 eine Draufsicht auf eine quadratische Anordnung von Licht verschiedener Farbe, emittierenden Leuchtdioden;
  • 5 eine Draufsicht auf eine Anordnung von zwei gelbes Licht emittierenden Leuchtdioden und von zwei weißes Licht emittierenden Leuchtdioden;
  • 6 eine Draufsicht auf eine Anordnung von sechs Leuchtdioden;
  • 7 eine Kombination von sieben Leuchtdioden;
  • 8 eine Draufsicht auf die Lichtaustrittsfläche eines Lichtleitstabes mit rechteckigem, hier insbesondere quadratischem Querschnitt;
  • 9 einen Schnitt durch den Lichtleitstab aus der 8, der in einer ersten Symmetrieebene des Lichtleitstabes liegt;
  • 10 einen Schnitt durch den Lichtleitstab aus der 8, der in einer zweiten Symmetrieebene des Lichtleitstabes liegt;
  • 11 eine perspektivische Ansicht des Lichtleitstabes aus den 8 bis 10;
  • 12 ein Ausführungsbeispiel einer Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung mit einem zusätzlichen Umlenkspiegel.
  • 13 ein Ausführungsbeispiel einer Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung mit einem anders angeordneten Umlenkspiegel.
Show, each in schematic form:
  • 1 an embodiment of a motor vehicle comfort projection device according to the invention;
  • 2 a perspective view of a light guide rod with a light source;
  • 3 Details from the 2 in the form of alternative arrangements of light emitting diodes;
  • 4th a plan view of a square arrangement of light of different colors, emitting light-emitting diodes;
  • 5 a plan view of an arrangement of two yellow light-emitting light-emitting diodes and two white light-emitting light-emitting diodes;
  • 6th a plan view of an arrangement of six light emitting diodes;
  • 7th a combination of seven light emitting diodes;
  • 8th a plan view of the light exit surface of a light guide rod with a rectangular, here in particular a square cross-section;
  • 9 a section through the light guide rod from 8th , which lies in a first plane of symmetry of the light guide rod;
  • 10 a section through the light guide rod from 8th , which lies in a second plane of symmetry of the light guide rod;
  • 11 a perspective view of the light guide rod from FIG 8th until 10 ;
  • 12th an embodiment of a motor vehicle comfort projection device with an additional deflecting mirror.
  • 13th an embodiment of a motor vehicle comfort projection device with a differently arranged deflecting mirror.

Im Einzelnen zeigt die 1 eine Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung 10, die eine Lichtquelle 12, einen konischen Lichtleiter 14, eine als Feldlinse 16 dienende Sammellinse und ein Flüssigkristalldisplay 18 als bildgebendes Element sowie ein zur Abbildung des Flüssigkristalldisplays 18 eingerichtetes Projektionsobjektiv 20 aufweist.In detail, the 1 an automotive comfort projection device 10 who have favourited a light source 12th , a conical light guide 14th , one as a field lens 16 serving converging lens and a liquid crystal display 18th as an imaging element and one for imaging the liquid crystal display 18th set up projection lens 20th having.

Die Lichtquelle 12 ist dazu eingerichtet, Licht zu emittieren, das Anteile von zumindest zwei verschiedenen Lichtfarben enthält. Die Lichtquelle 12 weist zum Beispiel mehrere Leuchtdioden auf, die sich durch ihre Lichtfarbe unterscheiden.The light source 12th is set up to emit light that contains components of at least two different light colors. The light source 12th has, for example, several light-emitting diodes that differ in their light color.

Die Lichtquelle 12 bildet zusammen mit dem konischen Lichtleiter 14 eine Mischvorrichtung, mit der die verschiedenfarbigen Lichtanteile völlig gleichmäßig gemischt werden, wodurch sich abhängig von den verwendeten Leuchtdioden und ihrer jeweiligen Ansteuerung unterschiedliche Beleuchtungsfarben zur Beleuchtung des Flüssigkristalldisplays 18 erzeugen lassen.The light source 12th forms together with the conical light guide 14th a mixing device with which the differently colored light components are mixed completely evenly, which means that different lighting colors are used to illuminate the liquid crystal display, depending on the light-emitting diodes used and their respective control 18th let generate.

Das Flüssigkristalldisplay 18 ist so zwischen der Lichtaustrittsfläche des konischen Lichtleiters 14 und dem Projektionsobjektiv 20 angeordnet, dass das Projektionsobjektiv 20 ein Bild des Flüssigkristalldisplays 18 in die Beleuchtungszone der Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung 10 projiziert. Die Beleuchtungszone kann ein Fahrzeuginnenraum sein, sie kann aber auch ein Bereich im Umfeld des Kraftfahrzeugs sein, beispielsweise ein Einstiegsbereich außen vor einer Fahrzeugtür. Die Beleuchtungszone kann dann einen Lichtteppich bilden. Die Feldlinse 16 ist unmittelbar vor oder hinter dem Flüssigkristalldisplay 18 angeordnet.The liquid crystal display 18th is so between the light exit surface of the conical light guide 14th and the projection lens 20th arranged that the projection lens 20th a picture of the Liquid crystal displays 18th into the lighting zone of the motor vehicle comfort projection device 10 projected. The lighting zone can be a vehicle interior, but it can also be an area in the surroundings of the motor vehicle, for example an entry area outside a vehicle door. The lighting zone can then form a carpet of light. The field lens 16 is immediately in front of or behind the liquid crystal display 18th arranged.

Wie 1 zeigt, ist die Feldlinse zwischen dem Lichtleitstab und dem Projektionsobjektiv und unmittelbar lichtstromaufwärts von dem bildgebenden Flüssigkristalldisplay angeordnet, also zwischen dem Lichtleitstab und dem Flüssigkristalldisplay. Alternativ dazu kann die Feldlinse auch lichtstromabwärts von dem bildgebenden Flüssigkristalldisplay angeordnet sein, also zwischen dem Flüssigkristalldisplay und dem Projektionsobjektiv.As 1 shows, the field lens is arranged between the light guide rod and the projection objective and directly upstream of the imaging liquid crystal display, that is, between the light guide rod and the liquid crystal display. As an alternative to this, the field lens can also be arranged downstream of the light flow from the imaging liquid crystal display, that is to say between the liquid crystal display and the projection objective.

Die Feldlinse ist bevorzugt eine Fresnellinse. Die konvexen Fresnelzonen zeigen in Richtung des einfallenden Lichts. Die Fresnelzonenflächen sind Kegelflächen, Kugelflächen oder asphärische Flächen, die eine gemeinsame Rotationsachse aufweisen. Das Material der Fresnellinse ist bevorzugt Glas, insbesondere ein organisches Glas. In einer alternativen Ausgestaltung besteht die Fresnellinse aus PMMA, PC, PEI, COC oder COP. Ihre Brennweite ist vorzugsweise gleich oder größer als die Brennweite des Projektionsobjektivs. Die optischen Flächen der Feldlinse sind bevorzugt mit einer Antireflexbeschichtung entspiegeltThe field lens is preferably a Fresnel lens. The convex Fresnel zones point in the direction of the incident light. The Fresnel zone surfaces are conical surfaces, spherical surfaces or aspherical surfaces that have a common axis of rotation. The material of the Fresnel lens is preferably glass, in particular an organic glass. In an alternative embodiment, the Fresnel lens consists of PMMA, PC, PEI, COC or COP. Their focal length is preferably equal to or greater than the focal length of the projection lens. The optical surfaces of the field lens are preferably coated with an anti-reflective coating

Die Funktion der Feldlinse 16 besteht darin, das aus der Lichtaustrittsfläche des konischen Lichtleiters 14 divergent (Öffnungswinkel größer 0°) austretende Licht in der Eintrittspupille des lichtstromabwärts von dem Flüssigkristalldisplay 18 angeordneten Projektionsobjektivs 20 zu bündeln. Die Feldlinse 16 wirkt somit als Kondensor.The function of the field lens 16 consists in that from the light exit surface of the conical light guide 14th divergent (opening angle greater than 0 °) emerging light in the entrance pupil of the light flow downstream from the liquid crystal display 18th arranged projection lens 20th to bundle. The field lens 16 thus acts as a condenser.

Damit zeichnet sich die Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung 10 nicht nur durch eine perfekte Lichtdurchmischung und ein vollständig homogen ausgeleuchtetes Bildfeld aus, die Kombination aus konischem Lichtleiter 14 und Feldlinse 16 ermöglicht darüber hinaus eine überragende optische Effizienz. So können über 90% des emittierten Lichts für die Projektion genutzt werden.The motor vehicle comfort projection device is thus distinguished 10 not only through a perfect mix of light and a completely homogeneously illuminated image field, the combination of a conical light guide 14th and field lens 16 In addition, it enables outstanding optical efficiency. Over 90% of the emitted light can be used for projection.

Durch die direkte Fokussierung auf die Pupille des Projektionsobjektivs 20 können für das Projektionsobjektiv 20 vergleichsweise kostengünstige, lichtschwache Optiken verwendet werden, die aufgrund des geringen Öffnungsverhältnisses auch noch eine gute Tiefenschärfe bieten.By focusing directly on the pupil of the projection lens 20th can for the projection lens 20th comparatively inexpensive, faint optics are used, which also offer a good depth of field due to the low aperture ratio.

Die Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung 10 weist weiter einen ersten Polarisationsfilter 19 (Polarisator) und einen zweiten Polarisationfilter 21 (Analysator) auf. Der erste Polarisationsfilter 19 ist lichtstromaufwärts von dem Flüssigkristalldisplay 18 angeordnet. Der zweite Polarisationsfilter 21 ist lichtstromabwärts von dem Flüssigkristalldisplay 18 angeordnet.The automobile comfort projection device 10 further comprises a first polarizing filter 19th (Polarizer) and a second polarizing filter 21 (Analyzer). The first polarizing filter 19th is upstream of the liquid crystal display 18th arranged. The second polarizing filter 21 is downstream of the liquid crystal display 18th arranged.

Die beiden Polarisationsfilter 19, 21 sind in einer ersten Alternative so angeordnet, dass sich ihre Polarisationsrichtungen (Durchlassrichtungen) kreuzen. Dabei schließen die Polarisationsrichtungen bevorzugt einen rechten Winkel ein. In einer zweiten Alternative sind die beiden Polarisationsfilter 19, 21 so angeordnet, dass ihre Polarisationsrichtungen parallel zueinander sind.The two polarizing filters 19th , 21 are arranged in a first alternative in such a way that their polarization directions (transmission directions) cross each other. The directions of polarization preferably enclose a right angle. In a second alternative are the two polarization filters 19th , 21 arranged so that their polarization directions are parallel to each other.

In einer Alternative ist wenigstens einer der beiden Polarisatoren 19, 21 ein Drahtgitterpolarisator. In einer anderen Alternative ist der Polarisator 19 ein brightness enhancement film. Die beiden Polarisatoren 19, 21 sind bevorzugt mit dem Flüssigkristalldisplay 18 verklebt, so dass das Flüssigkristalldisplay 18 zwischen den beiden Polarisatoren 19, 21 angeordnet ist. An Stelle eines Polarisationsfilters 19, 21 kann auch eine Kombination aus einem reflektierendem und einem absorbierenden Polarisationsfilter verwendet werden. Jeder der beiden Polarisationsfilter 19, 21 lässt nur Licht einer bestimmten Polarisationsrichtung passieren.In an alternative there is at least one of the two polarizers 19th , 21 a wire grid polarizer. Another alternative is the polarizer 19th a brightness enhancement film. The two polarizers 19th , 21 are preferred with the liquid crystal display 18th glued so that the liquid crystal display 18th between the two polarizers 19th , 21 is arranged. Instead of a polarization filter 19th , 21 a combination of a reflective and an absorbing polarizing filter can also be used. Each of the two polarizing filters 19th , 21 only allows light of a certain polarization direction to pass.

Die Ausführungen zu den Polarisatoren sollen für alle Ausführungsbeispiele, auch wenn die Polarisatoren 19, 21 aus Gründen der Übersichtlichkeit z.B. in den 12 und 13 nicht dargestellt sind.The statements on the polarizers are intended for all exemplary embodiments, even if the polarizers 19th , 21 for the sake of clarity, for example in the 12th and 13th are not shown.

Das Flüssigkristalldisplay 18 als bildgebendes Element besteht aus vielen in Zeilen und Spalten nebeneinander angeordneten transparenten, mit einer Flüssigkristallflüssigkeit gefüllten Zellen, an die ein elektrisches Feld anlegbar ist. Um eine gute Transmission zu erreichen, weist das Flüssigkristalldisplay keinen Farbfilter auf.The liquid crystal display 18th As an imaging element, it consists of many transparent cells, which are arranged next to one another in rows and columns and filled with a liquid crystal, to which an electric field can be applied. In order to achieve good transmission, the liquid crystal display does not have a color filter.

Da jeder der beiden Polarisationsfilter 19, 21 nur Licht einer bestimmten Polarisationsrichtung passieren lässt, wird das zwischen den beiden Polarisationsfiltern 19, 21 liegende Flüssigkristalldisplay 18 mit polarisiertem Licht beleuchtet.As each of the two polarizing filters 19th , 21 only allows light of a certain polarization direction to pass, this is between the two polarization filters 19th , 21 horizontal liquid crystal display 18th illuminated with polarized light.

In Abhängigkeit von der zellenindividuell anliegenden Spannung kann die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichtes im Flüssigkristalldisplay 18 zellenindividuell gedreht werden. Abhängig von der Polarisationsrichtung der Flüssigkristallzellen passiert unterschiedlich viel Licht den lichtstromabwärts vom Flüssigkristalldisplay angeordneten Polarisationsfilter 21 (Analysator), und es ergeben sich in Abhängigkeit der jeweils angelegten elektrischen Spannung unterschiedlich helle Zellen. Auf diese Weise lassen sich auf der Lichtaustrittsfläche des Flüssigkristalldisplays 18 farbige Bilder erzeugen.The polarization direction of the incident light in the liquid crystal display can be determined as a function of the voltage applied to the individual cells 18th can be rotated individually for each cell. Depending on the polarization direction of the liquid crystal cells, a different amount of light passes through the polarization filter arranged downstream of the liquid crystal display 21 (Analyzer), and cells of different lightness result depending on the applied electrical voltage. In this way can be found on the light exit surface of the liquid crystal display 18th create colored images.

Bei einer Anordnung der Polarisationsfilter 19, 21 mit sich kreuzenden Polarisationsrichtungen wird Licht, dessen Polarisationsrichtung in den Flüssigkristallzellen nicht gedreht wurde, im nachfolgenden Polarisationsfilter 21 (Analysator) ausgelöscht/absorbiert, während Licht, dessen Polarisationsrichtung in einer Flüssigkristallzelle gedreht wurde, durch den zweiten Polarisationsfilter 21 hindurchtritt.With an arrangement of the polarization filter 19th , 21 with intersecting polarization directions, light whose polarization direction has not been rotated in the liquid crystal cells is transmitted in the subsequent polarization filter 21 (Analyzer) extinguishes / absorbs while light whose polarization direction has been rotated in a liquid crystal cell through the second polarizing filter 21 passes through.

Bei einer Anordnung der Polarisationsfilter 19, 21 mit parallel zueinander liegenden Polarisationsrichtungen wird nur Licht transmittiert, dessen Polarisationsrichtung in den Zellen nicht gedreht wurde. Dadurch ergibt sich ein geringerer Kontrast, gleichzeitig aber auch eine höhere Lichtausbeute.With an arrangement of the polarization filter 19th , 21 with polarization directions lying parallel to one another, only light is transmitted whose polarization direction has not been rotated in the cells. This results in a lower contrast, but at the same time a higher light yield.

Das Projektionsobjektiv 20 weist eine Sammellinse, insbesondere eine asphärische Sammellinse auf. Alternativ ist das Projektionsobjektiv eine refraktiv-diffraktive Hybridlinse. In einer bevorzugten Alternative ist das Projektionsobjektiv eine Steinheil Periskoplinse. Eine solche Periskoplinse ist ein Weitwinkelobjektiv aus zwei Meniskenlinsen 20.1, 20.2, die mit ihren konkaven Seiten zueinander angeordnet sind. Die Meniskenlinsen 20.1, 20.2 sind bevorzugt asphärische Meniskenlinsen 20.1, 20.2. In einer bevorzugten Ausgestaltung bestehen alle oder einzelne Linsen 20.1, 20.2 des Projektionsobjektivs 20 aus Kunststoff, beispielsweise aus PMMA, PC, PEI, COC oder COP. Bevorzugt ist auch, dass die Linsen des Projektionsobjektivs 20 vergütet sind.The projection lens 20th has a converging lens, in particular an aspherical converging lens. Alternatively, the projection objective is a refractive-diffractive hybrid lens. In a preferred alternative, the projection objective is a Steinheil periscope lens. Such a periscope lens is a wide-angle lens made up of two meniscus lenses 20.1 , 20.2 which are arranged with their concave sides to each other. The meniscus lenses 20.1 , 20.2 aspherical meniscus lenses are preferred 20.1 , 20.2 . In a preferred embodiment, there are all or individual lenses 20.1 , 20.2 of the projection lens 20th made of plastic, for example made of PMMA, PC, PEI, COC or COP. It is also preferred that the lenses of the projection objective 20th are remunerated.

Die Funktion des Projektionsobjektivs 20 besteht darin, das Bild des Flüssigkristalldisplays 18 in den Beleuchtungsbereich der Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung 10, zum Beispiel in einen Fahrzeuginnenraum, abzubilden.The function of the projection lens 20th is the image of the liquid crystal display 18th into the lighting area of the motor vehicle comfort projection device 10 , for example in a vehicle interior.

2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines konischen Lichtleiters 14 einer Lichtquelle 12, die aus mehreren Leuchtdioden besteht. Die Leuchtdioden der Lichtquelle 12 sind unmittelbar an einer Lichteintrittsfläche des konischen Lichtleiters 14 angeordnet, berühren diesen aber nicht. Die Leuchtdioden sind insbesondere so angeordnet, dass von ihnen ausgehendes Licht über die Lichteintrittsfläche s konischen Lichtleiters 14 in den konischen Lichtleiter 14 eintritt. Die Leuchtdioden werden von einer Leiterplatte 22 mechanisch gehalten und elektrisch kontaktiert. Die Leiterplatte 22 ist an einem Kühlkörper 24 befestigt, der dazu eingerichtet ist, im Betrieb der Leuchtdioden freigesetzte Wärme aufzunehmen. 2 shows a perspective view of a conical light guide 14th a light source 12th , which consists of several light emitting diodes. The light emitting diodes of the light source 12th are directly on a light entry surface of the conical light guide 14th arranged, but do not touch it. The light-emitting diodes are in particular arranged in such a way that light emanating from them via the light entry surface s conical light guide 14th into the conical light guide 14th entry. The light emitting diodes are from a circuit board 22nd held mechanically and electrically contacted. The circuit board 22nd is on a heat sink 24 attached, which is set up to absorb heat released during operation of the light-emitting diodes.

3 zeigt Einzelheiten Z1, Z2 aus der 2 in Form von alternativen Anordnungen von Leuchtdioden 12.i. Die Lichtquelle 12 besteht aus mehreren Leuchtdioden 12.1, die dicht gepackt nebeneinander angeordnet sind und die dazu eingerichtet sind farbiges Licht zu emittieren, wobei die Lichtfarbe von Leuchtdiode zu Leuchtdiode verschieden ist. Die Leuchtdioden können unabhängig voneinander, bzw. nach Farben getrennt, angesteuert werden. 3 shows details Z1 , Z2 from the 2 in the form of alternative arrangements of light emitting diodes 12.i . The light source 12th consists of several light emitting diodes 12.1 which are arranged closely packed next to one another and which are set up to emit colored light, the light color being different from light-emitting diode to light-emitting diode. The light emitting diodes can be controlled independently of one another or separated by color.

3 zeigt insbesondere verschiedene Ausgestaltungen einer Anordnung von verschiedenfarbigen Leuchtdioden 12.i, bspw. als 2x2 Array, wie in Einzelheit Z1, mit i = 1 bis 4, oder als 2-3-2 Anordnung, wie in Einzelheit Z2, mit i = i bis 7. 3 shows in particular different configurations of an arrangement of differently colored light-emitting diodes 12.i , e.g. as a 2x2 array, as in detail Z1 , with i = 1 to 4, or as a 2-3-2 arrangement, as in detail Z2 , with i = i to 7.

4 zeigt eine Anordnung aus drei Leuchtdioden 12.1 bis 12.3, mit denen Licht einer ersten Lichtfarbe, wie zum Beispiel weißes Licht emittierbar ist, und einer Leuchtdiode 12.4, mit der Licht einer zweiten Lichtfarbe, zum Beispiel gelbes Licht emittierbar ist. Die Leuchtdioden 12.1 bis 12.4 sind so angeordnet, dass sich in der Summe der Leuchtdioden ein Quadrat ergibt. 4th shows an arrangement of three light-emitting diodes 12.1 until 12.3 with which light of a first light color, such as white light, can be emitted, and a light-emitting diode 12.4 , with which light of a second light color, for example yellow light, can be emitted. The light emitting diodes 12.1 until 12.4 are arranged in such a way that the sum of the LEDs results in a square.

5 zeigt eine Draufsicht auf eine Anordnung von zwei gelbes Licht emittierenden Leuchtdioden 12.1, 12.2 und von zwei weißes Licht emittierenden Leuchtdioden 12.3, 12.4, die zusammen ein Quadrat bilden und bei dem die Licht gleicher Farbe emittierenden Leuchtdioden jeweils längs einer Diagonale des Quadrats angeordnet sind. 5 shows a plan view of an arrangement of two yellow light-emitting light-emitting diodes 12.1 , 12.2 and two white light emitting light emitting diodes 12.3 , 12.4 which together form a square and in which the light-emitting diodes emitting light of the same color are each arranged along a diagonal of the square.

6 zeigt eine Draufsicht auf eine Anordnung von sechs Leuchtdioden 12.1 bis 12.6, die in einer 3x2 Matrix angeordnet sind und von denen jeweils eine rotes Licht (Leuchtdiode 12.1), eine grünes Licht (Leuchtdiode 12.2), eine blaues Licht (Leuchtdiode 12.3), eine violettes Licht (Leuchtdiode 12.4), eine weißes Licht (Leuchtdiode 12.5) und eine gelbes Licht (Leuchtdiode 12.6) emittieren kann. 6th shows a plan view of an arrangement of six light-emitting diodes 12.1 until 12.6 , which are arranged in a 3x2 matrix and each of which has a red light (light-emitting diode 12.1 ), a green light (light-emitting diode 12.2 ), a blue light (light-emitting diode 12.3 ), a purple light (light-emitting diode 12.4 ), a white light (light-emitting diode 12.5 ) and a yellow light (light emitting diode 12.6 ) can emit.

7 zeigt eine Kombination von sieben Leuchtdioden 12.1 bis 12.7, von denen sechs um eine zentrale siebte Leuchtdiode 12.7 herum angeordnet sind. Zwei der Leuchtdioden (Leuchtdioden 12.1, 12.2) sind zur Emission von weißem Licht eingerichtet. Die anderen Leuchtdioden 12.3 bis 12.6 sind zur Emission von Licht einer einzelnen Farbe eingerichtet, wobei die Farbe von Leuchtdiode zur Leuchtdiode verschieden ist. Eine Leuchtdiode 12.3 ist dazu eingerichtet, blaues Licht zu emittieren. Eine weitere Leuchtdiode 12.4 ist dazu eingerichtet, gelbes Licht zu emittieren. Eine weitere Leuchtdiode 12.5 ist dazu eingerichtet, cyan-farbiges Licht zu emittieren. Eine weitere Leuchtdiode 12.6 ist schließlich dazu eingerichtet, cyan-farbiges Licht zu emittieren. 7th shows a combination of seven light-emitting diodes 12.1 until 12.7 , of which six around a central seventh light-emitting diode 12.7 are arranged around. Two of the light emitting diodes (light emitting diodes 12.1 , 12.2 ) are set up to emit white light. The other LEDs 12.3 until 12.6 are set up to emit light of a single color, the color of the light-emitting diode being different from the light-emitting diode. A light emitting diode 12.3 is set up to emit blue light. Another light emitting diode 12.4 is set up to emit yellow light. Another light emitting diode 12.5 is set up to emit cyan-colored light. Another light emitting diode 12.6 is finally set up to emit cyan-colored light.

Für die Erzeugung der verschiedenen Farben werden vorzugsweise blaues Licht emittierende LED-Chips verwendet, deren Licht durch entsprechende Phosphorschichten in die jeweiligen Farben konvertiert wird. Durch Verwendung von Leuchtdioden in den Grundfarben Rot, Grün und Blau (und gegebenenfalls weiteren ergänzenden Farben), lässt sich nicht nur der Farbort des daraus gemischten Lichts in weiten Grenzen variieren, sondern man erhält zusätzlich auch eine Beleuchtung mit großer spektraler Bandbreite und sehr guten Farbwiedergabewerten, was insbesondere für eine anspruchsvolle Innenraumbeleuchtung von Kraftfahrzeugen von Bedeutung ist.Blue light-emitting LED chips are preferably used to generate the different colors, the light of which is converted into the respective colors by appropriate phosphor layers. By using light-emitting diodes in the basic colors red, green and blue (and If necessary, additional additional colors), not only can the color location of the light mixed from it vary within wide limits, but lighting with a large spectral bandwidth and very good color rendering values is also obtained, which is particularly important for sophisticated interior lighting in motor vehicles.

Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung eine Erzeugung schneller Folgen von Einzelbildern in den Grundfarben, die dann vom Betrachter als farbige Laufbilder wahrgenommen werden können. Es lassen sich also Farbvideos projizieren.In addition, the motor vehicle comfort projection device according to the invention enables the generation of rapid sequences of individual images in the primary colors, which can then be perceived by the viewer as colored moving images. So color videos can be projected.

8 zeigt eine Draufsicht auf die Lichtaustrittsfläche 14.1 eines konischen Lichtleiters 14 der Länge L mit rechteckigem Querschnitt (Seitenlängen B, H). Die Lichteintrittsfläche hat die Seitenlängen b < B und h < H. 8th shows a plan view of the light exit surface 14.1 a conical light guide 14th of length L with a rectangular cross-section (side lengths B, H). The light entry surface has the side lengths b <B and h <H.

9 zeigt einen Schnitt durch den konischen Lichtleiter 14 aus der 8, der senkrecht zu einer ersten Symmetrieebene 14.2 des Lichtleitstabes liegt. 10 zeigt einen Schnitt durch den konischen Lichtleiter aus der 8, der senkrecht zu einer zweiten Symmetrieebene 14.3 des konischen Lichtleiters 14 liegt. 9 shows a section through the conical light guide 14th from the 8th that is perpendicular to a first plane of symmetry 14.2 of the light guide rod. 10 shows a section through the conical light guide from FIG 8th that is perpendicular to a second plane of symmetry 14.3 of the conical light guide 14th lies.

11 zeigt eine perspektivische Ansicht des Lichtleitstabes aus den 8 bis 10. 11 FIG. 13 shows a perspective view of the light guide rod from FIG 8th until 10 .

Die Verhältnisse der Seiten B und H der Lichtaustrittsfläche 14.1 zu den Seiten b und h der Lichteintrittsfläche 14.4 werden möglichst ganzzahlig ausgeführt und liegen bevorzugt im Bereich von einschließlich 2 bis einschließlich 8. Die Länge L des konischen Lichtleiters 14 sollte das einschließlich 2-bis einschließlich 8-fache der Diagonale D der Lichtaustrittsfläche 14.1 betragen.The ratios of sides B and H of the light exit surface 14.1 to the sides b and h of the light entry surface 14.4 are made as whole numbers as possible and are preferably in the range from 2 to 8 inclusive. The length L of the conical light guide 14th should be 2 up to and including 8 times the diagonal D of the light emitting surface 14.1 be.

Zusammengenommen zeigen die 8 bis 11 einen stabförmigen konischen Lichtleiter 14 mit einer Lichteintrittsfläche 14.4 und einer Lichtaustrittsfläche 14.1, wobei die Lichteintrittsfläche 14.4 von der Lichtaustrittsfläche 14.1 durch eine Mantelfläche getrennt ist, die sich aus vier Seitenflächen 14.5 zusammensetzt. Die Lichteintrittsfläche 14.4 und die Lichtaustrittsfläche 14.1 sind parallel zueinander. Der konische Lichtleiter 14 ist ein Pyramidenstumpf, dessen quer zur Hauptlichtausbreitungsrichtung im konischen Lichtleiter 14 liegende Querschnitte alle rechteckig oder quadratisch sind. Der konische Lichtleiter 14 besteht bevorzugt aus Glas, insbesondere aus einem anorganischen Kronglas.Taken together, they show 8th until 11 a rod-shaped conical light guide 14th with a light entry surface 14.4 and a light exit surface 14.1 , where the light entry surface 14.4 from the light emitting surface 14.1 is separated by a lateral surface, which is made up of four side surfaces 14.5 composed. The light entry surface 14.4 and the light exit surface 14.1 are parallel to each other. The conical light guide 14th is a truncated pyramid, its transverse to the main direction of light propagation in the conical light guide 14th lying cross-sections are all rectangular or square. The conical light guide 14th consists preferably of glass, in particular of an inorganic crown glass.

Die einander korrespondierenden Seitenlängen von Lichteintrittsfläche und Lichtaustrittsfläche bilden vorzugsweise ganzzahlige Vielfache, insbesondere das 2- bis 8-fache, so das eine Seitenlänge der Lichtaustrittsfläche zum Beispiel 4-mal so lang ist wie eine zu dieser Seitenlänge parallele Seitenlänge der Lichteintrittsfläche. Der konischere Lichtleiter weist vorzugsweise zwei Symmetrieebenen 14.2, 14.3 auf, die die optische Achse enthalten und die jeweils senkrecht zu zwei Seitenflächen und der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche stehen. Die Lichteintrittsfläche 14.4 und die Lichtaustrittsfläche 14.1 des konischen Lichtleiters sind vorzugsweise mit einer Antireflexbeschichtung entspiegelt.The mutually corresponding side lengths of the light entry surface and light exit surface are preferably integral multiples, in particular 2 to 8 times, so that one side length of the light exit surface is, for example, 4 times as long as one side length of the light entry surface parallel to this side length. The more conical light guide preferably has two planes of symmetry 14.2 , 14.3 which contain the optical axis and which are each perpendicular to two side surfaces and the light entry surface and the light exit surface. The light entry surface 14.4 and the light exit surface 14.1 of the conical light guide are preferably coated with an anti-reflective coating.

Der konischer Lichtleiter 14 dient als Lichtmischer und als Konzentrator. Das Licht der Licht verschiedener Farbe emittierenden Lichtquelle 12 wird in dem konischen Lichtleiter 14, dessen quer zur Hauptlichtausbreitungsrichtung liegender Querschnitt mit zunehmendem Abstand von der Lichteintrittsfläche 14.4 anwächst, durch interne Totalreflexionen durchmischt. Gleichzeitig wird der Öffnungswinkel des Lichtes als Folge von Reflexionen an den Seitenflächen des konischen Lichtleiters verkleinert.The conical light guide 14th serves as a light mixer and as a concentrator. The light of the light source emitting light of different colors 12th is in the conical light guide 14th , whose cross-section lying transversely to the main direction of light propagation with increasing distance from the light entry surface 14.4 grows, mixed by total internal reflections. At the same time, the opening angle of the light is reduced as a result of reflections on the side surfaces of the conical light guide.

12 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung 10, die sich von der Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung 10 der 1 durch einen zusätzlichen Umlenkspiegel 26 unterscheidet. Der Umlenkspiegel liegt hier im Strahlengang zwischen dem Flüssigkristalldisplay 18 und dem Projektionsobjektiv 20, bzw. zwischen dem zweiten Polarisationsfilter 21 und dem Projektionsobjektiv 20 und knickt den Strahlengang um einen Knickwinkel ab. Der Knickwinkel beträgt bevorzugt 70° bis 110°, insbesondere 90°. 12th shows an embodiment of a motor vehicle comfort projection device 10 that differs from the automobile comfort projection device 10 the 1 through an additional deflecting mirror 26th differs. The deflecting mirror is here in the beam path between the liquid crystal display 18th and the projection lens 20th , or between the second polarization filter 21 and the projection lens 20th and bends the beam path by a bend angle. The kink angle is preferably 70 ° to 110 °, in particular 90 °.

13 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung 10, die sich von der Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung der 12 durch eine andere Anordnung des Umlenkspiegels 26 unterscheidet. Im Unterschied zum Gegenstand der 12 liegt der Umlenkspiegel 26 im Strahlengang lichtstromabwärts von dem Projektionsobjektiv 20 und knickt den Strahlengang um einen Knickwinkel ab. Der Knickwinkel beträgt auch hier beträgt bevorzugt 70° bis 110°, insbesondere 90°. 13th shows an embodiment of a motor vehicle comfort projection device 10 that differs from the automotive comfort projection device of the 12th by a different arrangement of the deflecting mirror 26th differs. In contrast to the subject of 12th is the deflection mirror 26th in the beam path downstream of the projection lens 20th and bends the beam path by a bend angle. Here too, the kink angle is preferably 70 ° to 110 °, in particular 90 °.

Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Umlenkspiegel als reflektierende Fläche in eine Linse des Projektionsobjektivs integriert ist.Another embodiment is characterized in that the deflecting mirror is integrated as a reflective surface in a lens of the projection objective.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 10215893 C1 [0001]DE 10215893 C1 [0001]

Claims (20)

Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10), aufweisend, eine Lichtquelle (12) und ein Projektionsobjektiv, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10) einen konischen Lichtleiter (14), eine als Feldlinse (16) dienende Sammellinse und ein Flüssigkristallmatrixdisplay (18) als bildgebendes Element und ein zur Abbildung des Flüssigkristalldisplays (18) eingerichtetes Projektionsobjektiv (20) aufweist.Motor vehicle comfort projection device (10), comprising a light source (12) and a projection lens, characterized in that the motor vehicle comfort projection device (10) has a conical light guide (14), a converging lens serving as a field lens (16) and a liquid crystal matrix display (18) as an imaging element and a projection lens (20) set up for imaging the liquid crystal display (18). Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (12) Leuchtdioden (12.i) mit mindestens zwei unterschiedlichen Lichtfarben aufweist.Motor vehicle comfort projection device (10) according to Claim 1 , characterized in that the light source (12) has light-emitting diodes (12.i) with at least two different light colors. Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdioden (12.i) unabhängig voneinander, bzw. nach Farben getrennt ansteuerbar sind.Motor vehicle comfort projection device (10) according to Claim 2 , characterized in that the light-emitting diodes (12.i) can be controlled independently of one another or separately according to color. Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der senkrecht zur Hauptausbreitungsrichtung im konischen Lichtleiter (14) liegende Querschnitt des konischen Lichtleiters (14) rechteckig oder quadratisch ist.Motor vehicle comfort projection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the cross section of the conical light guide (14) lying perpendicular to the main direction of propagation in the conical light guide (14) is rectangular or square. Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des konischen Lichtleiters (14) in der Hauptausbreitungsrichtung des Lichtes das 2- bis 8-fache der Diagonale (D) der Lichtaustrittsfläche (14.1) des konischen Lichtleiters (14) beträgt.Motor vehicle comfort projection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the length of the conical light guide (14) in the main direction of propagation of the light is 2 to 8 times the diagonal (D) of the light exit surface (14.1) of the conical light guide ( 14) is. Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zueinander korrespondierende Seitenlängen von Lichteintrittsfläche (14.4) und Lichtaustrittsfläche (14.1) des konischen Lichtleiters (14) sich um einen ganzzahligen Faktor unterscheiden, wobei der Faktor die Werte 2 bis 8 besitzen kann und die Lichtaustrittsseite länger als die zu ihr korrespondierende Lichteintrittsseite ist.Motor vehicle comfort projection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that mutually corresponding side lengths of the light entry surface (14.4) and light exit surface (14.1) of the conical light guide (14) differ by an integral factor, the factor being the values 2 to 8 and the light exit side is longer than the light entry side that corresponds to it. Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der konische Lichtleiter (14) zwei Symmetrieebenen (14.2, 14.3) aufweist, die die optische Achse enthalten und die jeweils senkrecht zu zwei Seitenflächen und zur Lichteintrittsfläche (14.4) und zur Lichtaustrittsfläche (14.1) des konischen Lichtleiters (14) liegen.Motor vehicle comfort projection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the conical light guide (14) has two planes of symmetry (14.2, 14.3) which contain the optical axis and which are each perpendicular to two side surfaces and to the light entry surface (14.4) and to the light exit surface (14.1) of the conical light guide (14). Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldlinse (16) lichtstromaufwärts vor dem Flüssigkristalldisplay (18) zwischen dem konischen Lichtleiter (14) und dem Flüssigkristalldisplay (18) oder zwischen dem konischen Lichtleiter (14) und einem ersten Polarisator (19) angeordnet ist.Motor vehicle comfort projection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the field lens (16) upstream of the liquid crystal display (18) between the conical light guide (14) and the liquid crystal display (18) or between the conical light guide (14) and a first polarizer (19) is arranged. Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldlinse (16) lichtstromabwärts von dem Flüssigkristalldisplay zwischen dem Flüssigkristalldisplay und dem Projektionsobjektiv (20) oder zwischen einem zweiten Polarisator und dem Projektionsobjektiv (20) angeordnet ist.Motor vehicle comfort projection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the field lens (16) is arranged downstream of the liquid crystal display between the liquid crystal display and the projection lens (20) or between a second polarizer and the projection lens (20). Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldlinse (16) eine Fresnellinse (16.1) ist und dass Fresnelzonen der Fresnellinse (16.1) in Richtung des einfallenden Lichts zeigen.Motor vehicle comfort projection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the field lens (16) is a Fresnel lens (16.1) and that Fresnel zones of the Fresnel lens (16.1) point in the direction of the incident light. Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Brennweite der Feldlinse (16) größer oder gleich der Brennweite des Projektionsobjektivs (20) ist.Motor vehicle comfort projection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a focal length of the field lens (16) is greater than or equal to the focal length of the projection lens (20). Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flüssigkristalldisplay (18) eine Matrix aus Flüssigkristallzellen aufweist, welche die Polarisationsrichtung des transmittierten Lichts spannungsabhängig in jeder Flüssigkristallzelle drehen, und dass je ein Polarisationsfilter (19) lichtstromaufwärts (Polarisator) und ein Polarisationsfilter (21) lichtstromabwärts von dem Flüssigkristalldisplay (18) angeordnet ist, wobei die Polarisationsfilter (19, 21) so um 90° gegeneinander verdreht sind, dass Licht, dessen Polarisationsrichtung in dem Flüssigkristalldisplay (18) nicht gedreht wurde, im nachfolgenden Polarisationsfilter (21) (Analysator) absorbiert wird.Motor vehicle comfort projection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid crystal display (18) has a matrix of liquid crystal cells which rotate the direction of polarization of the transmitted light in each liquid crystal cell depending on the voltage, and that in each case a polarization filter (19) upwards of the light flow (polarizer ) and a polarization filter (21) is arranged downstream of the light flow from the liquid crystal display (18), the polarization filters (19, 21) being rotated by 90 ° with respect to one another so that light whose polarization direction in the liquid crystal display (18) has not been rotated in the following Polarization filter (21) (analyzer) is absorbed. Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass parallel ausgerichtete lineare Polarisationsfilter (19, 21) beiderseits des Flüssigkristalldisplays (18) angeordnet sind, so dass nur Licht transmittiert wird, dessen Polarisationsrichtung in dem Flüssigkristalldisplay (18) nicht gedreht wurde.Motor vehicle comfort projection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that linear polarization filters (19, 21) aligned in parallel are arranged on both sides of the liquid crystal display (18) so that only light is transmitted whose polarization direction is not in the liquid crystal display (18) was filmed. Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtstromaufwärts von dem Flüssigkristalldisplay (18) angeordnete Polarisationsfilter (19) ein Brightness Enhancement Film ist.Motor vehicle comfort projection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the polarization filter (19) arranged upstream of the liquid crystal display (18) is a brightness enhancement film. Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsfilter (19, 21) Kombinationen von in Lichtstromrichtung hintereinander angeordneten reflektierenden und absorbierenden Polarisationsfiltern sind.Motor vehicle comfort projection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the polarization filters (19, 21) are combinations of reflective and absorbent polarization filters arranged one behind the other in the direction of the light flow. Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv (20) eine Sammellinse aufweist, insbesondere eine asphärische Sammellinse.Motor vehicle comfort projection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the projection objective (20) has a converging lens, in particular an aspherical converging lens. Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv (20) eine refraktiv-diffraktive Hybridlinse ist.Motor vehicle comfort projection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the projection lens (20) is a refractive-diffractive hybrid lens. Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsobjektiv (20) eine Steinheil Periskoplinse, also ein Weitwinkelobjektiv aus zwei Meniskenlinsen (20.1, 20.2) ist, die mit ihren konkaven Seiten zueinander angeordnet sind, wobei die Meniskenlinsen (20.1, 20.2) insbesondere asphärische Meniskenlinsen (20.1, 20.2) sind.Motor vehicle comfort projection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the projection lens (20) is a Steinheil periscope lens, i.e. a wide-angle lens made up of two meniscus lenses (20.1, 20.2) which are arranged with their concave sides to one another, the meniscus lenses (20.1, 20.2) are in particular aspherical meniscus lenses (20.1, 20.2). Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Strahlengang faltender Umlenkspiegel (26) zwischen dem Flüssigkristalldisplay (18) und dem Projektionsobjektiv (20) angeordnet ist, der den Strahlengang abknickt.Motor vehicle comfort projection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a deflecting mirror (26) folding the beam path is arranged between the liquid crystal display (18) and the projection lens (20) which kinks the beam path. Kraftfahrzeugkomfort-Projektionsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Strahlengang faltender Umlenkspiegel als reflektierende Fläche in eine Linse des Projektionsobjektivs integriert ist.Motor vehicle comfort projection device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a deflecting mirror folding the beam path is integrated as a reflecting surface in a lens of the projection objective.
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