DE102021210914A1 - SIMPLE HOLOGRAPHIC LIGHT GUIDE - Google Patents
SIMPLE HOLOGRAPHIC LIGHT GUIDE Download PDFInfo
- Publication number
- DE102021210914A1 DE102021210914A1 DE102021210914.4A DE102021210914A DE102021210914A1 DE 102021210914 A1 DE102021210914 A1 DE 102021210914A1 DE 102021210914 A DE102021210914 A DE 102021210914A DE 102021210914 A1 DE102021210914 A1 DE 102021210914A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- light guide
- spectrum
- holographic
- decoupling
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 433
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims abstract description 173
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 105
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 105
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 75
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 72
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 51
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 37
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims description 15
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 27
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 22
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 3
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 2
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- ILJSQTXMGCGYMG-UHFFFAOYSA-N triacetic acid Chemical compound CC(=O)CC(=O)CC(O)=O ILJSQTXMGCGYMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000003708 edge detection Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 description 1
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 description 1
- 238000001093 holography Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 1
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 1
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 1
- 229920006289 polycarbonate film Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229940035637 spectrum-4 Drugs 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
- H03K17/941—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated using an optical detector
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
- B60K35/10—Input arrangements, i.e. from user to vehicle, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
- B60K35/20—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
- B60K35/21—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
- B60K35/212—Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays displaying on manual operation elements, e.g. on a knob
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
- G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
- G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
- G06F3/0421—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by interrupting or reflecting a light beam, e.g. optical touch-screen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
- B60K2360/143—Touch sensitive instrument input devices
- B60K2360/1434—Touch panels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
- B60K2360/20—Optical features of instruments
- B60K2360/29—Holographic features
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
- B60K2360/20—Optical features of instruments
- B60K2360/33—Illumination features
- B60K2360/336—Light guides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K2360/00—Indexing scheme associated with groups B60K35/00 or B60K37/00 relating to details of instruments or dashboards
- B60K2360/92—Manufacturing of instruments
- B60K2360/96—Manufacturing of instruments by assembling
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
- G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
- G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
- G02B6/003—Lens or lenticular sheet or layer
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
- G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
- G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
- G02B6/0058—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide
- G02B6/006—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide to produce indicia, symbols, texts or the like
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
- G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
- G06F2203/04109—FTIR in optical digitiser, i.e. touch detection by frustrating the total internal reflection within an optical waveguide due to changes of optical properties or deformation at the touch location
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
- H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
- H03K2217/96—Touch switches
- H03K2217/96042—Touch switches with illumination
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Abstract
In einem Aspekt betrifft die Erfindung eine Lichtleiterstruktur für eine Beleuchtung, eine Detektion und/oder eine holographische Darstellung mit mindestens einem flächigen Lichtleiter für eine Leitung elektromagnetischer Strahlung zumindest eines ersten Spektrums, mindestens eine an der ersten Seitenfläche des Lichtleiters angeordnete Beleuchtungsanordnung, mindestens eine holographische Auskoppelstruktur zur Auskopplung von in der Lichtleiterstruktur geleitete elektromagnetische Strahlung. Das von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlte Licht kann dabei ein großes Winkelspektrum aufweisen, wobei die holographische Auskoppelstruktur ein kleines Winkelspektrum aufweist.Ebenso betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine solche Lichtleiterstruktur und ein Bedienelement umfassend eine Lichtleiterstruktur.In one aspect, the invention relates to a light guide structure for lighting, detection and/or holographic representation with at least one flat light guide for conducting electromagnetic radiation of at least one first spectrum, at least one lighting arrangement arranged on the first side surface of the light guide, at least one holographic decoupling structure for coupling out electromagnetic radiation guided in the light guide structure. The light radiated in by the lighting arrangement can have a large angular spectrum, with the holographic decoupling structure having a small angular spectrum. The invention also relates to a manufacturing method for such a light guide structure and a control element comprising a light guide structure.
Description
In einem Aspekt betrifft die Erfindung eine Lichtleiterstruktur für eine Beleuchtung, eine Detektion und/oder eine holographische Darstellung mit mindestens einem flächigen Lichtleiter für eine Leitung elektromagnetischer Strahlung zumindest eines ersten Spektrums, mindestens eine an der ersten Seitenfläche des Lichtleiters angeordnete Beleuchtungsanordnung, mindestens eine holographische Auskoppelstruktur zur Auskopplung von in der Lichtleiterstruktur geleitete elektromagnetische Strahlung. Das von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlte Licht kann dabei ein großes Winkelspektrum aufweisen, wobei die holographische Auskoppelstruktur ein kleines Winkelspektrum aufweist.In one aspect, the invention relates to a light guide structure for lighting, detection and/or holographic representation with at least one flat light guide for conducting electromagnetic radiation of at least one first spectrum, at least one lighting arrangement arranged on the first side surface of the light guide, at least one holographic decoupling structure for coupling out electromagnetic radiation guided in the light guide structure. The light radiated in by the lighting arrangement can have a large angular spectrum, with the holographic decoupling structure having a small angular spectrum.
Ebenso betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine solche Lichtleiterstruktur und ein Bedienelement umfassend eine Lichtleiterstruktur.The invention also relates to a manufacturing method for such a light guide structure and an operating element comprising a light guide structure.
Hintergrund und Stand der Technik:Background and state of the art:
Erste holographische Beleuchtungskonzepte sind im Stand der Technik bereits bekannt, beispielsweise aus der
Holographische Elemente können jedoch überraschenderweise auch auf bislang unbekannten Einsatzgebieten innerhalb eines Fahrzeugs zum Einsatz kommen und so die Sicherheit und die Bedienbarkeit erhöhen.Surprisingly, however, holographic elements can also be used in hitherto unknown areas of application within a vehicle and thus increase safety and operability.
Ein Nachteil der bislang bekannten holographischen Leuchtkonzepte liegt in der aufwendigen Beleuchtung der holografischen Strukturen, die benötigt wird, um eine ausreichende Qualität der gewünschten holographischen Leuchtfunktion zu gewährleisten. Dafür ist bislang vor allem erforderlich, dass die Lichtquelle vom Frequenzspektrum und Winkelspektrum ausreichend auf das zu beleuchtende Hologramm abgestimmt ist, wozu oftmals hochwertige und teure Lichtquellen und aufwendige Strahlformungskomponenten verwendet werden müssen. Die Herstellung ist daher oft teuer. Ebenso die Kopplungseffizienz von Lichtquelle und Hologramm ist von den o. g. Größen abhängig. Daher waren holographische Lösungen oftmals zu teuer, um sie in der Masse zu produzieren.A disadvantage of the previously known holographic lighting concepts lies in the complex lighting of the holographic structures, which is required to ensure a sufficient quality of the desired holographic lighting function. Up to now, this has primarily required that the frequency spectrum and angular spectrum of the light source are sufficiently matched to the hologram to be illuminated, for which purpose high-quality and expensive light sources and complex beam-shaping components often have to be used. The production is therefore often expensive. The coupling efficiency of the light source and the hologram is also different from the above. sizes dependent. As a result, holographic solutions have often been too expensive to mass produce.
Auf der anderen Seite stoßen klassische Leuchtanzeigen und Bedienelemente, welche ohne holographische Elemente auskommen, oftmals an ihre Grenzen was Bedienbarkeit und Sicherheit angeht. Neue Funktionalitäten können durch die klassischen Konzepte nicht mehr erschlossen werden.On the other hand, classic illuminated displays and control elements, which do not require holographic elements, often reach their limits in terms of usability and safety. New functionalities can no longer be developed using the classic concepts.
Aufgabe der Erfindung:Object of the invention:
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung ohne die Nachteile des Standes der Technik bereitzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen einfachen und preiswerten holographischen Lichtleiter sowie ein kostengünstiges Herstellungsverfahren bereitzustellen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein besonders bedienungsfreundliches und sicheres holographisches Bedienelement zur Verfügung zu stellen, welches gleichzeitig robust und kostengünstig und für die Massenproduktion geeignet ist.It is an object of the invention to provide a device without the disadvantages of the prior art. In particular, it is an object of the invention to provide a simple and inexpensive holographic light guide and an inexpensive manufacturing method. It is a further object of the invention to provide a particularly user-friendly and secure holographic operating element which is at the same time robust and inexpensive and suitable for mass production.
Zusammenfassung der Erfindung:Summary of the invention:
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object is solved by the features of the independent claims. Preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims.
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Lichtleiterstruktur für eine Beleuchtung, eine Detektion und/oder eine holographische Darstellung, umfassend mindestens einen flächigen Lichtleiter, welcher eingerichtet ist für eine Leitung elektromagnetischer Strahlung zumindest eines ersten Spektrums, mindestens eine an der ersten Seitenfläche des Lichtleiters angeordnete Beleuchtungsanordnung umfassend mindestens eine Lichtquelle zur Emission von elektromagnetischer Strahlung mit einem ersten Spektrum zur Einstrahlung von elektromagnetischer Strahlung mit dem ersten Spektrum in den Lichtleiter, mindestens eine bevorzugt von der ersten Seitenfläche beabstandete holographische Auskoppelstruktur, welche eingerichtet ist für eine Auskopplung von in der Lichtleiterstruktur geleitete elektromagnetische Strahlung, bevorzugt des ersten Spektrums, der Beleuchtungsanordnung innerhalb eines Akzeptanzwinkelspektrums der Auskoppelstruktur aus einer ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur, wobei die Beleuchtungsanordnung keine strahlformende Komponente umfasst und wobei vorzugsweise das Akzeptanzwinkelspektrum des holographischen Elements betragsmäßig höchstens 10° besonders bevorzugt höchstens 5° beträgt.In a first aspect, the invention relates to a light guide structure for illumination, detection and/or holographic display, comprising at least one flat light guide, which is set up for conducting electromagnetic radiation of at least one first spectrum, at least one arranged on the first side surface of the light guide Lighting arrangement comprising at least one light source for emitting electromagnetic radiation with a first spectrum for irradiating electromagnetic radiation with the first spectrum into the light guide, at least one holographic decoupling structure, preferably spaced apart from the first side surface, which is set up for decoupling electromagnetic radiation guided in the light guide structure Radiation, preferably of the first spectrum, of the lighting arrangement within an acceptance angle spectrum of the decoupling structure from a first main surface of the light guide structure, where in which the illumination arrangement does not include a beam-shaping component and in which the acceptance angle spectrum of the holographic element is preferably at most 10°, particularly preferably at most 5°.
Ein solcher Lichtleiter ist besonders einfach und preisgünstig herzustellen.Such a light guide is particularly easy and inexpensive to produce.
Dabei ist die mindestens eine holographische Auskoppelstruktur vorzugsweise eingerichtet für eine holographische Darstellung durch Erzeugung eines reellen und/oder virtuellen Bildes innerhalb und/oder außerhalb der Lichtleiterstruktur und insbesondere innerhalb der ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur. Die Erzeugung eines Bildes innerhalb der ersten Hauptfläche wird vorzugsweise auch als „in-plane“ Darstellung bezeichnet.The at least one holographic decoupling structure is preferably set up for a holographic display by generating a real and/or virtual image inside and/or outside the light guide structure and in particular inside the first main area of the light guide structure. The generation of an image within the first main area is preferably also referred to as an “in-plane” representation.
Insbesondere durch Verwendung eines wie beschrieben begrenzten Akzeptanzwinkelspektrums und/oder eine „in-plane“ Darstellung sind die Anforderungen an die Strahlhomogenität (bspw. Kollimation, Winkelspektrum) der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung gering und es kann trotz eines einfachen Aufbaus eine den Anforderungen an Qualität und/oder Helligkeit entsprechende Bilddarstellung realisiert werden. Bei einem Akzeptanzwinkelspektrum von höchstens 10° in Kombination mit einem in-plane Hologramm kann ein guter Kompromiss zwischen Qualität und Helligkeit gefunden werden, da bei einem in-plane Hologramm aufgrund der fehlenden „Tiefe“ der Darstellung die Ansprüche an die Beleuchtung gering sind. Bei einem Akzeptanzwinkelspektrum von höchstens 5° kann die Qualität der Darstellung vorteilhafterweise verbessert werden. Für eine etwaige Anpassung der Helligkeit kann eine ausreichende Zahl an Lichtquellen und/oder eine ausreichend starke Lichtquelle verwendet werden.In particular, by using an acceptance angle spectrum that is limited as described and/or an "in-plane" representation, the requirements for the beam homogeneity (e.g. collimation, angle spectrum) of the electromagnetic radiation radiated in are low and, despite a simple structure, one can meet the requirements for quality and/or or brightness corresponding image display can be realized. A good compromise between quality and brightness can be found with an acceptance angle spectrum of no more than 10° in combination with an in-plane hologram, since the demands on the lighting are low with an in-plane hologram due to the lack of “depth” of the display. With an acceptance angle spectrum of at most 5°, the quality of the display can advantageously be improved. A sufficient number of light sources and/or a sufficiently strong light source can be used for any adjustment of the brightness.
Es kann auch insbesondere in Kombination mit einer „in-plane“ Darstellung bevorzugt werden, dass das Akzeptanzwinkelspektrum der Auskoppelstruktur mindestens 1 °, stärker bevorzugt mindestens 2°, noch stärker bevorzugt mindestens 3°, vor allem bevorzugt mindestens 4° und insbesondere mindestens 5° beträgt. Da bei der „in-plane“ Darstellung die Anforderungen an die Beleuchtungsqualität für eine akzeptable Darstellung besonders niedrig sind, kann das Akzeptanzwinkelspektrum vorteilhafterweise möglichst groß sein, um einen einfachen Aufbau der Lichtleiterstruktur ohne strahlformende Komponenten zu realisieren, welcher eine gute Darstellungsqualität mit einer hohen Effizienz und/oder Helligkeit verbindet.It can also be preferred, especially in combination with an "in-plane" display, that the acceptance angle spectrum of the decoupling structure is at least 1°, more preferably at least 2°, even more preferably at least 3°, especially preferably at least 4° and in particular at least 5° amounts to. Since the lighting quality requirements for an acceptable display are particularly low with the "in-plane" display, the acceptance angle spectrum can advantageously be as large as possible in order to implement a simple construction of the light guide structure without beam-shaping components, which provides a good display quality with high efficiency and/or brightness connects.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mehr als eine holographische Auskoppelstruktur umfasst, sind insbesondere bis zu fünf holographische Auskoppelstrukturen umfasst, wobei jede holographische Auskoppelstruktur einen unterschiedlichen Rekonstruktionswinkel innerhalb des Winkelspektrums der von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten und/oder von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung aufweist.In a further preferred embodiment of the invention, more than one holographic decoupling structure is included, in particular up to five holographic decoupling structures are included, each holographic decoupling structure having a different reconstruction angle within the angular spectrum of the light emitted by the lighting arrangement and / or emitted by the light source in the direction of the light guide has electromagnetic radiation.
Die einzelnen holographischen Auskoppelstrukturen und deren Kombination können dabei vorzugsweise jede der in diesem Dokument beschriebenen Eigenschaften, z. B. in Bezug auf das Akzeptanzwinkelspektrum, aufweisen.The individual holographic decoupling structures and their combination can preferably have any of the properties described in this document, e.g. B. in relation to the acceptance angle spectrum.
Dabei ist jede holographische Auskoppelstruktur vorzugsweise eingerichtet für eine untereinander übereinstimmende holographische Darstellung durch Erzeugung eines untereinander übereinstimmenden reellen und/oder virtuellen Bildes innerhalb und/oder außerhalb der Lichtleiterstruktur und insbesondere innerhalb der ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur.Each holographic decoupling structure is preferably set up for a mutually matching holographic representation by generating a mutually matching real and/or virtual image inside and/or outside the light guide structure and in particular inside the first main surface of the light guide structure.
So kann die Effizienz der Lichtleiterstruktur bei gleichbleibender Darstellungsqualität vorteilhafterweise gesteigert werden.In this way, the efficiency of the light guide structure can advantageously be increased while the display quality remains the same.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Lichtleiterstruktur für eine Beleuchtung, eine Detektion und/oder eine holographische Darstellung, umfassend mindestens einen flächigen Lichtleiter, welcher eingerichtet ist für eine Leitung elektromagnetischer Strahlung zumindest eines ersten Spektrums, mindestens eine an der ersten Seitenfläche des Lichtleiters angeordnete Beleuchtungsanordnung umfassend mindestens eine Lichtquelle zur Emission von elektromagnetischer Strahlung mit einem ersten Spektrum zur Einstrahlung von elektromagnetischer Strahlung mit dem ersten Spektrum in den Lichtleiter, mindestens eine bevorzugt von der ersten Seitenfläche beabstandete holographische Auskoppelstruktur, welche eingerichtet ist für eine Auskopplung von in der Lichtleiterstruktur geleitete elektromagnetische Strahlung, bevorzugt des ersten Spektrums, der Beleuchtungsanordnung innerhalb eines Akzeptanzwinkelspektrums der Auskoppelstruktur aus einer ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur, wobei bevorzugt das Winkelspektrum der von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten und/oder von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung betragsmäßig mindestens 15°, vorzugsweise mindestens 20°, stärker bevorzugt mindestens 30° und insbesondere mindestens 40° beträgt und wobei das im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleitete Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung und/oder das Akzeptanzwinkelspektrum des holographischen Elements betragsmäßig höchstens 5° beträgt.In a second aspect, the invention relates to a light guide structure for illumination, detection and/or holographic display, comprising at least one flat light guide, which is set up for conducting electromagnetic radiation of at least one first spectrum, at least one arranged on the first side surface of the light guide Lighting arrangement comprising at least one light source for emitting electromagnetic radiation with a first spectrum for irradiating electromagnetic radiation with the first spectrum into the light guide, at least one holographic decoupling structure, preferably spaced apart from the first side surface, which is set up for decoupling electromagnetic radiation guided in the light guide structure Radiation, preferably of the first spectrum, of the lighting arrangement within an acceptance angle spectrum of the decoupling structure from a first main surface of the light guide structure, w preferably the angular spectrum of the electromagnetic radiation radiated in by the lighting arrangement and/or emitted by the light source in the direction of the light guide is at least 15°, preferably at least 20°, more preferably at least 30° and in particular at least 40°, and the Lighting arrangement for the holographic decoupling structure conducted angle spectrum of the radiated electromagnetic radiation and / or the acceptance angle spectrum of the holographic element is a maximum of 5 ° in terms of amount.
Dem Fachmann ist ersichtlich, dass Vorteile, Definitionen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt ebenso für die beanspruchte erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt gelten und umgekehrt.It is obvious to a person skilled in the art that advantages, definitions and embodiments of the device according to the invention according to the first aspect also apply to the claimed device according to the invention according to the second aspect and vice versa.
Eine Lichtleiterstruktur für eine Beleuchtung, eine Detektion und/oder holographische Darstellung umfasst bevorzugt mindestens ein für das zu leitende Licht transparentes Element, z. B. mindestens einen flächigen Lichtleiter, welches das Licht über eine gewisse Distanz in seinem Inneren leitet. Das kann beispielsweise bedeuten, dass das Licht mit und/oder ohne interne Reflektionen (z. B. totale interne Reflektion aufgrund einer Reflektion des Lichtes unter einem Winkel größer als der kritische Winkel der Totalreflektion) an den Grenzflächen des Lichtleiters eine gewisse Distanz innerhalb des Elementes zurücklegt, z. B. von der Einkopplung des Lichtes bis zu einem Ort der gewünschten Auskopplung.A light guide structure for illumination, detection and/or holographic representation preferably comprises at least one element that is transparent to the light to be guided, e.g. B. at least one flat light guide, which directs the light over a certain distance in its interior. This can mean, for example, that the light with and/or without internal reflections (e.g. total internal reflection due to reflection of the light at an angle greater than the critical angle of total reflection) at the interfaces of the light line ters travels a certain distance within the element, e.g. B. from the coupling of the light to a location of the desired decoupling.
Es ist mindestens ein Lichtleiter von der Lichtleiterstruktur umfasst, es können also demnach neben einem einzigen Lichtleiter auch 2 Lichtleiter, 3 Lichtleiter, 4 Lichtleiter, 5 Lichtleiter, 6 Lichtleiter, 7 Lichtleiter, 8 Lichtleiter, 9 Lichtleiter, 10 Lichtleiter oder mehr als 10 Lichtleiter umfasst sein. Vorzugsweise sind mehrere Lichtleiter innerhalb der Lichtleiterstruktur parallel zueinander angeordnet und weisen insbesondere parallel zueinander angeordnete Hauptflächen auf.At least one light guide is included in the light guide structure, so in addition to a single light guide, there can also be 2 light guides, 3 light guides, 4 light guides, 5 light guides, 6 light guides, 7 light guides, 8 light guides, 9 light guides, 10 light guides or more than 10 light guides be included. A plurality of light guides are preferably arranged parallel to one another within the light guide structure and in particular have main surfaces arranged parallel to one another.
Ein flächiger Lichtleiter ist bevorzugt ein solches vorstehend beschriebenes Element, welches flächig ist. Flächig bedeutet dabei insbesondere eine breitere Fläche bildend, abgeflacht und/oder sich auf einer Fläche ausdehnend. Flächig kann beispielsweise bedeuten, dass der Lichtleiter eine große Ausdehnung entlang einer Ebene oder Fläche aufweist und eine verhältnismäßig deutlich kleinere Ausdehnung in einer hierzu senkrechten Richtung. Dabei kann die Ebene oder Fläche auch eine gekrümmte Ebene oder Fläche sein. Deutlich kleinere Ausdehnung bedeutet vorzugsweise eine um mindestens einen Faktor zwei kleinere Ausdehnung als die kleinste Ausdehnung entlang der Fläche oder Ebene. Bevorzugt weist der flächige Lichtleiter eine große Ausdehnung entlang zweier paralleler Hauptflächen auf und eine deutlich kleinere Ausdehnung entlang der Seitenflächen. Die Seitenflächen dehnen sich vorzugsweise entlang der Dicke des flächigen Lichtleiters aus. Es kann dabei beispielsweise großflächigere Seitenflächen geben und kleinflächigere Seitenflächen, vorzugsweise bei einem quaderförmigen Lichtleiter.A flat light guide is preferably such an element as described above, which is flat. In this context, flat means in particular forming a broader surface, flattened and/or expanding on a surface. Two-dimensional can mean, for example, that the light guide has a large extent along a plane or surface and a relatively significantly smaller extent in a direction perpendicular thereto. The plane or surface can also be a curved plane or surface. Significantly smaller extent preferably means an extent smaller by at least a factor of two than the smallest extent along the surface or plane. The planar light guide preferably has a large extent along two parallel main surfaces and a significantly smaller extent along the side surfaces. The side faces preferably extend along the thickness of the planar light guide. In this case, for example, there can be side surfaces with a larger surface area and side surfaces with a smaller surface area, preferably in the case of a cuboid light guide.
Der flächige Lichtleiter ist eingerichtet für eine Leitung elektromagnetischer Strahlung zumindest eines ersten Spektrums. Das heißt bevorzugt, dass der flächige Lichtleiter im Wesentlichen transparent ist für die elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums.The planar light guide is set up for conducting electromagnetic radiation of at least one first spectrum. This preferably means that the planar light guide is essentially transparent to the electromagnetic radiation of the first spectrum.
Transparent bedeutet bevorzugt, dass der Lichtleiter für das elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums durchsichtig ist. Transparent bedeutet insbesondere, dass der Basiskörper einen auf die Intensität der elektromagnetischen Strahlung bezogenen Transmissionsgrad von mindestens 40%, mindestens 45%, mindestens 50%, mindestens 55%, mindestens 60%, mindestens 65%, mindestens 70%, mindestens 75%, mindestens 80%, mindestens 85%, mindestens 90% und/oder mindestens 95% aufweist.Transparent preferably means that the light guide is transparent to the electromagnetic radiation of the first spectrum. Transparent means in particular that the base body has a transmittance, based on the intensity of the electromagnetic radiation, of at least 40%, at least 45%, at least 50%, at least 55%, at least 60%, at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90% and/or at least 95%.
Begriffe wie im Wesentlichen, ungefähr, etwa, ca. etc. beschreiben bevorzugt einen Toleranzbereich von weniger als ± 20%, bevorzugt weniger als ± 10 %, noch stärker bevorzugt weniger als ± 5% und insbesondere weniger als ± 1%. Angaben von im Wesentlichen, ungefähr, etwa, ca. etc. offenbaren und umfassen stets auch den exakten genannten Wert.Terms such as essentially, approximately, about, approx. etc. preferably describe a tolerance range of less than ±20%, preferably less than ±10%, even more preferably less than ±5% and in particular less than ±1%. Statements of essentially, roughly, about, approx. etc. always reveal and include the exact stated value.
Die elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums umfasst bevorzugt sichtbares Licht und insbesondere Licht in einem Wellenlängenbereich zwischen 420 Nanometer (nm) und 750 nm. Vorzugsweise wird die elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums in diesem Dokument auch als Licht bezeichnet. Die elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums kann den gesamten sichtbaren Wellenlängenbereich, sie kann jedoch auch beliebig schmale spektrale Teilbereiche dessen umfassen.The electromagnetic radiation of the first spectrum preferably includes visible light and in particular light in a wavelength range between 420 nanometers (nm) and 750 nm. The electromagnetic radiation of the first spectrum is preferably also referred to as light in this document. The electromagnetic radiation of the second spectrum can cover the entire visible wavelength range, but it can also include any narrow spectral sub-ranges thereof.
Insbesondere die holografische Auskoppelstruktur kann auf einen relativ schmalen spektralen Teilbereich des sichtbaren Lichtes gerichtet sein, so dass diese im Wesentlichen nur diesen Teilbereich beugt und/oder auskoppelt.In particular, the holographic decoupling structure can be aimed at a relatively narrow spectral sub-range of the visible light, so that it essentially only diffracts and/or decouples this sub-range.
Bevorzugt umfasst der Lichtleiter ein transparentes Substrat. Der Lichtleitkörper kann bspw. ein transparentes Glas oder PMMA Substrat umfassen.The light guide preferably comprises a transparent substrate. The light-guiding body can, for example, comprise a transparent glass or PMMA substrate.
Dass der Lichtleiter eingerichtet ist für eine Leitung elektromagnetischer Strahlung zumindest eines ersten Spektrums bedeutet darüber hinaus vorzugsweise, dass er die Leitung durch eine entsprechende geometrische Ausformung ermöglicht. Das kann beispielsweise bedeuten, dass er entsprechend angeordnete äußere Grenzflächen aufweist, welche eine Lichtleitung bei einer gewünschten Einkopplung durch totale interne Reflektion zumindest eines Teils des eingekoppelten Lichtes ermöglichen.The fact that the light guide is set up for conducting electromagnetic radiation of at least one first spectrum also preferably means that it enables the conduction through a corresponding geometric shape. This can mean, for example, that it has correspondingly arranged outer boundary surfaces, which allow light to be guided when coupling is desired by total internal reflection of at least part of the coupled light.
Die mindestens eine an der ersten Seitenfläche des Lichtleiters angeordnete Beleuchtungsanordnung umfassend mindestens eine Lichtquelle zur Emission von elektromagnetischer Strahlung mit einem ersten Spektrum zur Einstrahlung von elektromagnetischer Strahlung mit dem ersten Spektrum in den Lichtleiter kann entsprechend der Formulierung eine Beleuchtungsanordnung oder mehrere, also mindestens zwei Beleuchtungsanordnung umfassen. Es können 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, ..., 25, ... 30, ... 40, ..., 50 oder mehr Beleuchtungsanordnungen umfasst sein, wobei die nicht aufgeführten Anzahlen zwischen den aufgeführten Anzahlen vorzugsweise als ebenfalls umfasst gelten.The at least one lighting arrangement arranged on the first side surface of the light guide, comprising at least one light source for emitting electromagnetic radiation with a first spectrum for irradiating electromagnetic radiation with the first spectrum into the light guide, can, according to the wording, comprise one lighting arrangement or several, i.e. at least two, lighting arrangements . 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, ..., 25, ... 30, . .. 40, .
Ebenso kann jede Beleuchtungsanordnung eine Lichtquelle oder mehrere, also mindestens zwei Lichtquellen umfassen. Es können 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, ..., 25, ... 30, ... 40, ..., 50 oder mehr Lichtquellen umfasst sein, wobei die nicht aufgeführten Anzahlen zwischen den aufgeführten Anzahlen vorzugsweise als ebenfalls umfasst gelten.Likewise, each lighting arrangement can comprise one light source or several, ie at least two, light sources. It can be 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, ..., 25, ... 30, ... 40, ..., 50 or more light sources be included, wherein the non-listed numbers between the listed numbers are preferably also included.
In der Mindestkonfiguration umfasst die Beleuchtungsanordnung mindestens eine Lichtquelle und sonst keine weiteren Elemente. Es kann jedoch ebenfalls bevorzugt sein, dass eine Beleuchtungsanordnung neben der mindestens einen Lichtquelle weitere Elemente oder Komponenten umfasst.In the minimum configuration, the lighting assembly includes at least one light source and no other elements. However, it can also be preferred that a lighting arrangement comprises further elements or components in addition to the at least one light source.
Die erste Seitenfläche ist bevorzugt eine Seitenfläche des Lichtleiters. Es kann bevorzugt sein, dass der Lichtleiter genau eine Seitenfläche umfasst. Es kann ebenso bevorzugt sein, dass der Lichtleiter mehr als eine Seitenfläche, also mindestens zwei Seitenflächen, drei Seitenflächen, vier Seitenflächen oder noch mehr Seitenflächen umfasst. Dabei ist vorzugsweise jede Seitenfläche durch begrenzende Kanten definiert, an denen die Seitenfläche sich mit anderen Flächen des Lichtleiters berührt. Bei einem quaderförmigen Lichtleiter ist die erste Seitenfläche vorzugsweise eine der beiden kleinflächigen Seitenflächen, es kann sich jedoch auch um eine der beiden großflächigen Seitenflächen handeln. Vorzugsweise ist eine Seitenfläche des Lichtleiters eine Fläche des Lichtleiters, die keine Hauptfläche des Lichtleiters ist.The first side surface is preferably a side surface of the light guide. It can be preferred that the light guide includes exactly one side surface. It can also be preferred that the light guide comprises more than one side surface, ie at least two side surfaces, three side surfaces, four side surfaces or even more side surfaces. In this case, each side surface is preferably defined by delimiting edges at which the side surface touches other surfaces of the light guide. In the case of a cuboid light guide, the first side surface is preferably one of the two small-surface side surfaces, but it can also be one of the two large-surface side surfaces. Preferably, a side surface of the light guide is a surface of the light guide that is not a main surface of the light guide.
Eine Beleuchtungsanordnung zur Einstrahlung von elektromagnetischer Strahlung mit dem ersten Spektrum in den Lichtleiter strahlt vorzugsweise zumindest einen Teil der emittierten Strahlung des ersten Spektrums in den Lichtleiter ein. Sie ist demnach vorzugsweise entsprechend zum Lichtleiter ausgerichtet und angeordnet und weist eine geeignete Abstrahlcharakteristik auf. Der Fachmann weiß, wie er bspw. mit Standardkomponenten diese Anforderungen erfüllen kann.An illumination arrangement for radiating electromagnetic radiation with the first spectrum into the light guide preferably radiates at least part of the emitted radiation of the first spectrum into the light guide. It is therefore preferably aligned and arranged in accordance with the light guide and has a suitable emission characteristic. The person skilled in the art knows how to meet these requirements with standard components, for example.
Eine holografische Auskoppelstruktur umfasst insbesondere ein Hologramm. Bei der Holografie werden im Gegensatz zu gewöhnlichen Abbildungen, bspw. der Fotografie, neben der Intensität vom abgebildeten Objekt zusätzlich Phasenbeziehungen des vom Objekt kommenden Lichtes abgespeichert. Diese Phasenbeziehungen enthalten zusätzliche räumliche Informationen, wodurch ein dreidimensionaler Eindruck der Abbildung erzeugt werden kann. Dies geschieht mit Hilfe von Interferenz von Lichtstrahlen während der Aufnahme des Objekts. Das Objekt wird mit kohärentem Licht beleuchtet und vom Objekt reflektiert und gestreut. Das entstandene Wellenfeld, die sogenannte Objektwelle, wird mit zu der Objektwelle kohärentem Licht (die sogenannte Referenzwelle - typischerweise von derselben Lichtquelle, z. B. einem Laser) überlagert und die Wellenfelder interferieren als Funktion ihrer Phasenbeziehung miteinander. Das entstehende Interferenzmuster wird bspw. mittels einer lichtempfindlichen Schicht aufgenommen und somit wird auch die in der Phase enthaltene Information gespeichert. Zur Rekonstruktion beleuchtet man das entstandene Hologramm mit einer zur Referenzwelle identischen bzw. ähnlichen Lichtwelle, welche sodann durch die aufgezeichneten Interferenzmuster gebeugt wird. So kann die ursprüngliche Wellenfront der Objektwelle rekonstruiert werden.A holographic decoupling structure includes, in particular, a hologram. In holography, in contrast to normal images, e.g. photography, in addition to the intensity of the imaged object, phase relationships of the light coming from the object are also stored. These phase relationships contain additional spatial information, which means that a three-dimensional impression of the image can be generated. This is done with the help of interference of light rays during shooting of the object. The object is illuminated with coherent light and is reflected and scattered by the object. The resulting wave field, the so-called object wave, is superimposed with light coherent with the object wave (the so-called reference wave - typically from the same light source, e.g. a laser) and the wave fields interfere with each other as a function of their phase relationship. The resulting interference pattern is recorded, for example, by means of a light-sensitive layer, and the information contained in the phase is thus also stored. For the reconstruction, the resulting hologram is illuminated with a light wave that is identical or similar to the reference wave, which is then diffracted by the recorded interference pattern. In this way, the original wavefront of the object wave can be reconstructed.
Die Ähnlichkeit der zur Rekonstruktion verwendeten Lichtstrahlen mit den zur Aufnahme verwendeten Lichtstrahlen der Referenzwelle und/oder die Eigenschaften der zur Aufnahme des Hologramms verwendeten Lichtstrahlen sind vorteilhafterweise entscheidende Größen bei der Qualität der durch das Hologramm erzeugten holografischen Leuchtfunktion, bspw. der Genauigkeit bei der Umlenkung und/oder Strahlformung des Hologramms und/oder die Schärfe und/oder räumliche Tiefe bei der Erzeugung eines Bildes durch das Hologramm. Die Ähnlichkeit bzw. die Eigenschaften der Lichtstrahlen kann insbesondere beschrieben werden in Bezug auf das Frequenzspektrum, das Winkelspektrum und/oder Kohärenzeigenschaften der Lichtstrahlen. Das Winkelspektrum beschreibt bevorzugt die Winkelanteile der beleuchtenden Lichtstrahlen bzw. Strahlenbündel in Bezug auf eine Referenzgerade und/oder Referenzebene. Das Winkelspektrum wird bspw. charakterisiert durch die Form der Wellenfront des propagierenden Lichts entlang des Strahlengangs. Eine ebene Welle würde z.B. bewirken, dass die Auskoppelstruktur nur aus einem Winkel beleuchtet wird bzw. das Licht ohne Divergenz entlang des Strahlengangs propagiert, das Winkelspektrum wäre somit vorteilhafterweise gleich Null.The similarity of the light beams used for the reconstruction with the light beams of the reference wave used for recording and/or the properties of the light beams used for recording the hologram are advantageously decisive variables in the quality of the holographic light function generated by the hologram, e.g. the accuracy in the deflection and /or beam shaping of the hologram and/or the sharpness and/or spatial depth in the creation of an image by the hologram. The similarity or the properties of the light beams can be described in particular in relation to the frequency spectrum, the angular spectrum and/or coherence properties of the light beams. The angular spectrum preferably describes the angular components of the illuminating light rays or bundles of rays in relation to a reference straight line and/or reference plane. The angular spectrum is characterized, for example, by the shape of the wave front of the propagating light along the beam path. A plane wave would, for example, cause the decoupling structure to be illuminated from only one angle or the light to propagate along the beam path without divergence, so the angular spectrum would advantageously be equal to zero.
Insbesondere bei einem kleinen Winkelspektrum kann vorteilhafterweise eine gute Qualität der holographischen Leuchtfunktion, insbesondere des holographische erzeugten Bildes, der durch das Hologramm vorgenommenen Strahlformung und/oder der holographisch erzeugten Lichtumlenkung erreicht werden.In particular with a small angular spectrum, a good quality of the holographic lighting function, in particular the holographically generated image, the beam shaping performed by the hologram and/or the holographically generated light deflection can advantageously be achieved.
Es gibt verschiedene Typen von Hologrammen, z. B. sogenannte Volumenhologramme. Volumenhologramme weisen vorzugsweise eine Dicke auf, die ebenfalls zur Speicherung von holografischen Bildinformationen genutzt werden kann.There are different types of holograms, e.g. B. so-called volume holograms. Volume holograms preferably have a thickness that can also be used to store holographic image information.
Hologramme können beispielsweise Transmissions- und Reflexionshologramme sein, die diese Rekonstruktion jeweils entweder in Transmission oder in Reflektion erzeugen. Befindet man sich z. B. bei einem Transmissionshologramm auf einer der Lichtquelle gegenüberliegenden Seite des Hologramms und betrachtet dieses, erscheint z. B. das abgebildete Objekt dreidimensional vor einem. Bei einem Reflexionshologramm muss man sich hierzu bevorzugt auf der gleichen Seite befinden wie die Lichtquelle. Reflexionshologramme weisen vorzugsweise eine Wellenlängenselektive Effizienz auf, das Licht in eine bestimmte Richtung (entlang eines bestimmten Winkels) zu effizient beugen.For example, holograms can be transmission and reflection holograms, which produce this reconstruction either in transmission or in reflection. If you are z. B. in a transmission hologram on a light source opposite side of the holo gram and looks at it, e.g. B. the imaged object in three dimensions in front of you. In the case of a reflection hologram, one must preferably be on the same side as the light source. Reflection holograms preferably have a wavelength selective efficiency that diffracts light in a certain direction (along a certain angle) efficiently.
Hologramme können neben der dreidimensionalen Darstellung in Form sogenannter Holografisch-optische Bauelemente (HOE) verwendet werden, deren holografische Eigenschaften für die Optik von Geräten verwendet werden kann. Beispielsweise lassen sich durch HOE herkömmliche Linsen, Spiegel und Prismen ersetzen. In anderen Fällen werden HOEs als spezielle Diffraktionsgitter verwendet. HOEs weisen zum Beispiel eine spektrale Selektivität und/oder eine Selektivität in Bezug auf den Einfallswinkel auf. Gleichzeitig können sie für andere Spektralbereiche und/oder Einfallswinkel vollkommen oder teilweise transparent sein.In addition to the three-dimensional representation, holograms can be used in the form of so-called holographic-optical components (HOE), whose holographic properties can be used for the optics of devices. For example, HOE can replace conventional lenses, mirrors and prisms. In other cases, HOEs are used as special diffraction gratings. For example, HOEs exhibit spectral selectivity and/or incident angle selectivity. At the same time, they can be completely or partially transparent for other spectral ranges and/or angles of incidence.
Hologramme, insbesondere technische Hologramme, können durch diverse holografische Verfahren direkt aufgenommen oder mit Hilfe von Wellenfrontdruckern bzw. Stereoholographiedruckern aus computergenerierten Daten gedruckt werden. Für eine Massenfertigung optischer Funktionen in Form von Hologrammen eignen sich diese Herstellungsverfahren, wegen des hohen Zeitaufwandes jedoch nicht. Hierfür bieten sich geeignete Replikationsverfahren an.Holograms, in particular technical holograms, can be recorded directly using various holographic processes or printed from computer-generated data using wavefront printers or stereo holographic printers. These production methods are suitable for mass production of optical functions in the form of holograms, but not because of the high expenditure of time. Suitable replication methods are available for this purpose.
Eine holografische Auskoppelstruktur kann bevorzugt als ein solches HOE verwendet werden, welches die auf sie auftreffende elektromagnetische Strahlung der Beleuchtungsanordnung, welche durch den Lichtleiter zu ihr gelangt, insbesondere des ersten Spektrums oder für Teile des ersten Spektrums, entsprechend umlenkt, so dass diese aus einer ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur ausgekoppelt wird. Dabei kann die Auskoppelstruktur dem auf sie auftreffenden Licht, welches von der Beleuchtungsanordnung durch den Lichtleiter zu ihr gelangt, vorzugsweise eine Richtung geben und/oder Strahlformung des Strahls bzw. Strahlenbündels des Lichtes vornehmen. Gleichzeitig kann die holographische Auskoppelstruktur vorzugsweise auch eine Hologrammfunktion übernehmen, indem bei einer entsprechenden Beleuchtung der Beleuchtungsanordnung durch den Lichtleiter ein virtuelles und/oder reelles Bild erzeugt wird, welches insbesondere eine dreidimensionale Anmutung aufweist. All dies oder Teile des vorstehenden sind vorzugsweise gemeint mit dem Merkmal, dass die holographische Auskoppelstruktur eingerichtet ist für eine Auskopplung von in der Lichtleiterstruktur geleitete elektromagnetische Strahlung der Beleuchtungsanordnung aus einer ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur. Dies wird vorzugsweise auch als holographische Leuchtfunktion der holographischen Auskoppelstruktur bezeichnet. Dabei gilt dies insbesondere für elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums oder zumindest für spektrale Teilbereiche des ersten Spektrums. Es ist bevorzugt, dass die Auskoppelstruktur nur selektiv für diese Teilbereiche die gewünschten Eigenschaften aufweist, beispielsweise für einen Spektralbereich von 5 nm oder kleiner, 10 nm oder kleiner oder einen breiteren Spektralbereich.A holographic decoupling structure can preferably be used as such an HOE, which accordingly deflects the electromagnetic radiation of the lighting arrangement that impinges on it, which reaches it through the light guide, in particular of the first spectrum or for parts of the first spectrum, so that it consists of a first Main surface of the light guide structure is coupled out. In this case, the decoupling structure can preferably give a direction to the light impinging on it, which reaches it from the lighting arrangement through the light guide, and/or carry out beam shaping of the beam or bundle of rays of the light. At the same time, the holographic decoupling structure can preferably also assume a hologram function, in that a virtual and/or real image is generated by the light guide when the lighting arrangement is correspondingly illuminated, which image has a three-dimensional appearance in particular. All of this or parts of the above are preferably meant with the feature that the holographic decoupling structure is set up for decoupling guided in the light guide structure electromagnetic radiation of the lighting arrangement from a first main surface of the light guide structure. This is preferably also referred to as the holographic light function of the holographic decoupling structure. This applies in particular to electromagnetic radiation of the first spectrum or at least to spectral sub-ranges of the first spectrum. It is preferred that the decoupling structure has the desired properties only selectively for these partial areas, for example for a spectral range of 5 nm or smaller, 10 nm or smaller or a broader spectral range.
Vorzugsweise ist die holografische Auskoppelstruktur im Lichtleiter angeordnet. Beispielsweise kann die holografische Auskoppelstruktur in den Lichtleiter durch entsprechende, dem Fachmann bekannte Techniken eingeschrieben und/oder eingebracht werden.The holographic decoupling structure is preferably arranged in the light guide. For example, the holographic decoupling structure can be written into and/or introduced into the light guide by appropriate techniques known to those skilled in the art.
Es kann ebenso bevorzugt sein, dass die Auskoppelstruktur von mindestens einer auf das transparente Substrat, stärker bevorzugt auf einer Hauptfläche, insbesondere auf einer ersten Hauptfläche aufgebrachten Schicht umfasst ist. Diese Schicht ist dann vorzugsweise gleichsam vom Lichtleiter umfasst und insbesondere ebenso transparent. Die mindestens eine Schicht umfasst bevorzugt eine oder mehrere der folgenden Schichten: Hologrammschicht, welche bevorzugt die holografische Struktur umfasst, Schicht umfassend Triacetat, transparente Klebeschicht bzw. Klebefolie (z. B. OCA) und/oder Schicht/Folie umfassend Polycarbonat (PC.) Die Schicht kann insbesondere eine Folie umfassen, z. B. eine Hologrammfolie, eine Triacetatfolie, eine Klebefolie und/oder eine Polycarbonatfolie. Dabei ist die Schicht und die von der Schicht umfasste Auskoppelstruktur vorzugsweise flächig und umfasst eine Hauptfläche des Lichtleiters bzw. ist parallel zu dieser. Dies kann beispielsweise auch als Anordnung der Auskoppelstruktur am Lichtleiter bezeichnet werden.It can also be preferred that the decoupling structure is comprised of at least one layer applied to the transparent substrate, more preferably to a main surface, in particular to a first main surface. This layer is then preferably encompassed by the light guide, so to speak, and in particular is just as transparent. The at least one layer preferably comprises one or more of the following layers: hologram layer, which preferably comprises the holographic structure, layer comprising triacetate, transparent adhesive layer or adhesive film (e.g. OCA) and/or layer/foil comprising polycarbonate (PC.) The layer can in particular comprise a foil, e.g. B. a hologram film, a triacetate film, an adhesive film and / or a polycarbonate film. The layer and the decoupling structure comprised by the layer are preferably two-dimensional and comprise a main surface of the light guide or are parallel to it. This can also be referred to, for example, as an arrangement of the decoupling structure on the light guide.
Vorzugsweise ist die Auskoppelstruktur flächig.The decoupling structure is preferably flat.
Vorzugsweise ist die holografische Auskoppelstruktur parallel zur Hauptfläche, insbesondere parallel zur ersten Hauptfläche angeordnet. Die Parallelität bezieht sich insbesondere auf strukturelle Elemente der Auskoppelstruktur, bspw. die Anordnung von Modulationen des Brechungsindizes innerhalb der Auskoppelstruktur und oder die flächige Ausdehnung der Auskoppelstruktur.The holographic decoupling structure is preferably arranged parallel to the main surface, in particular parallel to the first main surface. The parallelism relates in particular to structural elements of the decoupling structure, for example the arrangement of modulations of the refractive index within the decoupling structure and/or the areal extent of the decoupling structure.
Die erste Hauptfläche der Lichtleiterstruktur ist vorzugsweise eine Hauptfläche eines Lichtleiters. Jeder umfasste Lichtleiter weist vorzugsweise mindestens eine erste Hauptfläche, vorzugsweise mehrere Hauptflächen, also auch mindestens eine zweite Hauptfläche auf. Bei mehreren, vorzugsweise parallel zueinander angeordneten Lichtleitern umfasst die Hauptfläche insbesondere eine Außenfläche der Lichtleiterstruktur, welche wiederum eine außenliegende, insbesondere erste Hauptfläche eines Lichtleiters der Lichtleiterstruktur umfasst. Eine außenliegende Hauptfläche eines von mehreren Lichtleitern der Lichtleiterstruktur ist insbesondere eine Hauptfläche einer Lichtleiterstruktur, welche nicht zu einem weiteren Lichtleiter hin orientiert ist. Wenn die Lichtleiterstruktur beispielsweise zwei parallel angeordnete Lichtleiter umfasst, welche im Wesentlichen quaderförmig sind und jeweils zwei Hauptflächen aufweisen, sind zwei Hauptflächen der Lichtleiter, jeweils eine des einen Lichtleiters und die andere des anderen Lichtleiters, zueinander bzw. direkt nebeneinander angeordnet und vorzugsweise innenliegend in Bezug auf die gesamte Lichtleiterstruktur. Dabei handelt es sich vorzugsweise um die zweite Hauptfläche der jeweiligen Lichtleiter Die beiden anderen Hauptflächen der beiden Lichtleiter sind dabei in Bezug auf die gesamte Lichtleiterstruktur vorzugsweise außenliegend und voneinander weg orientiert. Diese Hauptflächen werden vorzugsweise als Hauptflächen der Lichtleiterstruktur bezeichnet. Dabei handelt es sich vorzugsweise um die jeweils erste Hauptfläche des Lichtleiters. Wenn beispielsweise nur ein einziger Lichtleiter von der Lichtleiterstruktur umfasst ist, bildet vorzugsweise jede der Hauptflächen des Lichtleiters, also insbesondere dessen erste und zweite Hauptfläche, eine Hauptfläche der Lichtleiterstruktur. Dabei kann die Lichtleiterstruktur vorzugsweise mehrere Hauptflächen, insbesondere zwei Hauptflächen aufweisen, welche insbesondere durch jeweils eine Hauptfläche des mindestens einen umfassten Lichtleiters gebildet wird. Eine dieser Hauptflächen ist vorzugsweise die erste Hauptfläche, die andere die zweite Hauptfläche der Lichtleiterstruktur.The first main surface of the light guide structure is preferably a main surface of a light guide. Each included light guide preferably has at least one first main surface, preferably several main surfaces, ie also at least one second main surface. With several, preferably parallel With the light guides arranged relative to one another, the main surface comprises, in particular, an outer surface of the light guide structure, which in turn comprises an outer, in particular first, main surface of a light guide of the light guide structure. An external main surface of one of several light guides of the light guide structure is in particular a main surface of a light guide structure which is not oriented towards a further light guide. If the light guide structure comprises, for example, two light guides arranged in parallel, which are essentially cuboid and each have two main surfaces, two main surfaces of the light guides, one of one light guide and the other of the other light guide, are arranged to one another or directly next to each other and preferably on the inside in relation to each other to the entire light guide structure. This is preferably the second main surface of the respective light guides. The other two main surfaces of the two light guides are preferably on the outside and oriented away from one another in relation to the entire light guide structure. These main surfaces are preferably referred to as the main surfaces of the light guide structure. This is preferably the respective first main surface of the light guide. If, for example, only a single light guide is comprised by the light guide structure, each of the main surfaces of the light guide, ie in particular its first and second main surface, preferably forms a main surface of the light guide structure. In this case, the light guide structure can preferably have a plurality of main surfaces, in particular two main surfaces, which are formed in particular by a respective main surface of the at least one included light guide. One of these main surfaces is preferably the first main surface and the other the second main surface of the light guide structure.
Eine von der ersten Seitenfläche beabstandete holographische Auskoppelstruktur weist einen Abstand von der ersten Seitenfläche auf, an der die Beleuchtungsanordnung vorliegt. Dieser Abstand kann beispielsweise im Zentimeterbereich liegen. Somit wird der Lichtleiter vorzugsweise funktional strukturiert in einen Bereich an der ersten Seitenfläche, an der die Beleuchtung vorgenommen wird und einen von dieser Seitenfläche beabstandeten Bereich, an der die Auskopplung aus der ersten Hauptfläche durch die holographische Auskoppelstruktur stattfindet.A holographic decoupling structure spaced apart from the first side surface is spaced apart from the first side surface on which the lighting arrangement is present. This distance can be in the centimeter range, for example. Thus, the light guide is preferably functionally structured into an area on the first side surface, where the illumination is carried out, and an area spaced apart from this side surface, at which the decoupling from the first main surface takes place through the holographic decoupling structure.
Es kann jedoch auch bevorzugt sein, dass die holographische Auskoppelfläche direkt an der ersten Seitenfläche vorliegt bzw. angrenzt.However, it can also be preferable for the holographic coupling-out surface to be present or adjacent directly to the first side surface.
Vorzugsweise weist die Auskoppelstruktur ein Akzeptanzwinkelspektrum auf. Dies bedeutet bevorzugt, dass die Auskoppelstruktur die gewünschten, z. B. vorstehend beschriebenen Eigenschaften, insbesondere dass die Auskoppelstruktur wie hierin beschrieben eingerichtet ist für eine Auskopplung von in der Lichtleiterstruktur geleitete elektromagnetische Strahlung der Beleuchtungsanordnung aus einer ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur, nur erfüllt, wenn das durch den Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zu ihr gelangende Licht innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs in Bezug auf die Auskoppelstruktur, auf eine von der Auskoppelstruktur umfassten Fläche und/oder in Bezug auf die erste Hauptfläche der Lichtleiterstruktur liegt. Somit kann vorteilhafterweise gelten, dass das Akzeptanzwinkelspektrum die Winkel umfasst, die eine gute holographische Funktion/ein gutes Bild generieren. Dieser Winkel bzw. Winkelbereich wird bevorzugt anhand eines Lichtstrahls in Bezug auf eine Gerade oder eine Ebene gemessen, wie in diesem Dokument beschrieben. Die von der Auskoppelstruktur umfasste Fläche kann insbesondere eine Fläche betreffen, innerhalb derer strukturelle Elemente der Auskoppelstruktur angeordnet vorliegen, bspw. die Anordnung von Modulationen des Brechungsindizes innerhalb der Auskoppelstruktur. Es kann ebenso die Fläche entlang der flächigen Ausdehnung der Auskoppelstruktur gemeint sein.The decoupling structure preferably has an acceptance angle spectrum. This preferably means that the decoupling structure has the desired, e.g. B. the above-described properties, in particular that the decoupling structure is set up as described herein for decoupling guided in the light guide structure electromagnetic radiation of the lighting arrangement from a first main surface of the light guide structure, only fulfilled if the light coming through the light guide from the lighting arrangement to it inside of a specific angular range with respect to the decoupling structure, on a surface comprised by the decoupling structure and/or with respect to the first main surface of the light guide structure. Thus, advantageously, it can be said that the acceptance angle spectrum comprises the angles that generate a good holographic function/image. This angle or range of angles is preferably measured using a light beam in relation to a straight line or a plane, as described in this document. The area encompassed by the decoupling structure can relate in particular to an area within which structural elements of the decoupling structure are arranged, for example the arrangement of modulations of the refractive index within the decoupling structure. It can also mean the area along the planar extent of the decoupling structure.
Dieser Winkelbereich wird vorzugsweise Akzeptanzwinkelspektrum genannt und umfasst insbesondere den Winkelbereich, für den das Auskoppelfhologramm für das erste Spektrum und/oder Teile des ersten Spektrums die gewünschten und hier beschriebenen Eigenschaften aufweist. Insbesondere ist das Akzeptanzwinkelspektrum in Bezug auf die Effizienz der holographischen Auskoppelstruktur, insbesondere in Bezug auf die Auskoppeleffizienz definiert, welche abhängig vom vorstehend beschriebenen Winkelbereich betrachtet wird. Die Effizienz kann dabei bevorzugt Werte zwischen 0 (z. B. kein Licht wird ausgekoppelt) und 1 (alles Licht wird ausgekoppelt) annehmen. Das Akzeptanzwinkelspektrum ist dabei vorzugsweise dadurch definiert, dass für den umfassten Winkelbereich die Auskoppeleffizienz 0,1 oder größer, stärker bevorzugt mindestens 0,5 ist.This angular range is preferably called the acceptance angle spectrum and includes in particular the angular range for which the decoupling hologram for the first spectrum and/or parts of the first spectrum has the desired properties described here. In particular, the acceptance angle spectrum is defined with regard to the efficiency of the holographic decoupling structure, in particular with regard to the decoupling efficiency, which is considered as a function of the angle range described above. The efficiency can preferably assume values between 0 (e.g. no light is coupled out) and 1 (all light is coupled out). In this case, the acceptance angle spectrum is preferably defined in that the decoupling efficiency for the angle range encompassed is 0.1 or greater, more preferably at least 0.5.
Das Akzeptanzwinkelspektrum wird insbesondere in Bezug zur Flächennormalen der Auskoppelstruktur, zur Flächennormalen der von der Auskoppelstruktur umfassten Fläche und/oder der Flächennormaler zur ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur gemessen.The acceptance angle spectrum is measured in particular in relation to the surface normal of the decoupling structure, the surface normal of the surface encompassed by the decoupling structure and/or the surface normal to the first main surface of the light guide structure.
Das Akzeptanzwinkelspektrum kann ebenso in Bezug auf den Rekonstruktionswinkel gemessen bzw. um diesen herum definiert sein. Der Rekonstruktionswinkel ist vorzugsweise der Winkel, unter dem die holographische Auskoppelstruktur aufgenommen wurde und/oder bei dem die Auskoppeleffizienz maximal ist. Das Akzeptanzwinkelspektrum wird vorzugsweise durch die Verteilung der Auskoppeleffizienz um den Rekonstruktionswinkel herum bestimmt. Der Rekonstruktionswinkel kann vorzugsweise in Bezug zur Flächennormalen der Auskoppelstruktur, zur Flächennormalen der von der Auskoppelstruktur umfassten Fläche und/oder der Flächennormaler zur ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur gemessen werden.The acceptance angle spectrum can also be measured in relation to or defined around the reconstruction angle. The reconstruction angle is preferably the angle at which the holographic decoupling structure was recorded and/or at which the decoupling efficiency is at a maximum. The acceptance angle spectrum is preferably determined by the distribution of the Auskop pelefficiency around the reconstruction angle is determined. The reconstruction angle can preferably be measured in relation to the surface normal of the decoupling structure, to the surface normal of the surface comprised by the decoupling structure and/or the surface normal to the first main surface of the light guide structure.
Das auf die Auskoppelstruktur auftreffende Winkelspektrum kann vorzugsweise ermittelt werden, indem das quadratische Mittel der Differenz aller Winkel von Soll-Rekonstruktionswinkel bestimmt wird (bevorzugt sogenannter RMS-Radius). Dieses kann dann mit dem Akzeptanzwinkelspektrum verglichen werden.The angle spectrum impinging on the decoupling structure can preferably be determined by determining the square mean of the difference of all angles from the target reconstruction angle (preferably the so-called RMS radius). This can then be compared to the acceptance angle spectrum.
Grundsätzlich kann bevorzugt das das (Akzeptanz-) Winkelspektrum in vertikaler Richtung gemeint sein, also bevorzugt das (Akzeptanz-) Winkelspektrum oder dessen Projektion in Bezug auf eine Querschnittsebene des Lichtleiters und/oder das (Akzeptanz-) Winkelspektrum in horizontaler Richtung, also bevorzugt das Winkelspektrum oder dessen Projektion in Bezug auf eine Längsschnittebene des Lichtleiters bzw. senkrecht zur Einkoppelfläche (zur ersten Seitenfläche). Je nachdem wird vorzugsweise der Winkel in Bezug auf die jeweilige Ebene gemessen.In principle, this can preferably mean the (acceptance) angle spectrum in the vertical direction, i.e. preferably the (acceptance) angle spectrum or its projection in relation to a cross-sectional plane of the light guide and/or the (acceptance) angle spectrum in the horizontal direction, i.e. preferably that Angular spectrum or its projection in relation to a longitudinal section plane of the light guide or perpendicular to the coupling surface (to the first side surface). Depending on this, the angle is preferably measured in relation to the respective plane.
Vorzugsweise ist mit dem (Akzeptanz-) Winkelspektrum in diesem Dokument das (Akzeptanz-) Winkelspektrum in horizontaler Richtung gemeint.In this document, the (acceptance) angular spectrum preferably means the (acceptance) angular spectrum in the horizontal direction.
Es kann auch bevorzugt sein, ganz allgemein das Akzeptanzwinkelspektrum in Bezug zur vorgenannten Flächennormale zu messen, ohne sich dabei auf eine der genannten Richtungen zu beziehen.It can also be preferred to measure the acceptance angle spectrum in general in relation to the aforementioned surface normal, without referring to one of the directions mentioned.
Die Querschnittsebene ist beispielsweise definiert als eine zur ersten Seitenfläche parallele Ebene. Die Querschnittsebene wird vorzugsweise von eingekoppelten Lichtstrahlen durchstrahlt und steht bspw. senkrecht zu einer Hauptstrahlrichtung der der in den Lichtleiter eingekoppelten Lichtstrahlen der Beleuchtungsanordnung.The cross-sectional plane is defined, for example, as a plane parallel to the first side face. The cross-sectional plane is preferably radiated through by coupled light beams and is, for example, perpendicular to a main beam direction of the light beams of the lighting arrangement coupled into the light guide.
Eine Hauptstrahlrichtung ist bevorzugt eine Richtung, in der eine maximale oder über alle Richtungen gemittelte Intensität des Lichtstrahls oder Strahlenbündels vorliegt. Der Begriff Hauptstrahl bzw. Hauptstrahlrichtung bezeichnet dabei bevorzugt den zentralen Strahl eines Strahlenbündels bzw. dessen Richtung. Die Richtung des Hauptstrahls gibt dabei insbesondere die Richtung des Strahlenbündels an. Im Falle eines kollimierten Strahlenbündels verlaufen die übrigen Strahlen des Strahlenbündels im Wesentlichen parallel zur Hauptstrahlrichtung, so dass die Hauptstrahlrichtung vorzugsweise repräsentativ für die Strahlen eines Strahlenbündels ist. Im Falle eines nicht kollimierten Strahlenbündels spannen die Strahlen des Strahlenbündels einen definierten Raumwinkel ein, in dessen Zentrum die Hauptstrahlrichtung verläuft.A main beam direction is preferably a direction in which there is a maximum intensity or intensity of the light beam or bundle of rays that is averaged over all directions. The term main ray or main ray direction preferably designates the central ray of a bundle of rays or its direction. The direction of the principal ray indicates in particular the direction of the bundle of rays. In the case of a collimated beam of rays, the remaining rays of the beam of rays run essentially parallel to the main beam direction, so that the main beam direction is preferably representative of the rays of a beam of rays. In the case of a non-collimated beam of rays, the rays of the beam of rays span a defined solid angle, in the center of which runs the main beam direction.
Die Längsschnittebene ist beispielsweise definiert als eine zur ersten Seitenfläche senkrechte Ebene, in der die Flächennormale der Auskoppelstruktur, der von der Auskoppelstruktur umfassten Fläche und/oder der ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur. Die Längsschnittebene kann bevorzugt eine zur Querschnittsebene senkrechte Fläche sein. Die Längsschnittebene liegt vorzugsweise entlang oder parallel zu einer Hauptstrahlrichtung der in den Lichtleiter eingekoppelten Lichtstrahlen der Beleuchtungsanordnung vor.The longitudinal sectional plane is defined, for example, as a plane perpendicular to the first side surface, in which the surface normal of the decoupling structure, the surface encompassed by the decoupling structure and/or the first main surface of the light guide structure. The longitudinal section plane can preferably be a surface perpendicular to the cross-sectional plane. The longitudinal sectional plane is preferably along or parallel to a main beam direction of the light beams of the lighting arrangement coupled into the light guide.
Dabei beträgt bevorzugt das Winkelspektrum der von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten und/oder von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung betragsmäßig mindestens 15°, bevorzugt mindestens 20°, stärker bevorzugt mindestens 30° und insbesondere mindestens 40°. Mit diesem Winkelspektrum ist vorzugsweise die Winkelverteilung des eingestrahlten und/oder oder von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung in Bezug auf eine Flächennormale, in Bezug auf den Schwerpunktswinkel der eingestrahlten und/oder oder von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung und/oder in Bezug auf den Rekonstruktionswinkel der Auskoppelstruktur gemeint.The angular spectrum of the electromagnetic radiation radiated in by the lighting arrangement and/or emitted by the light source in the direction of the light guide is preferably at least 15°, preferably at least 20°, more preferably at least 30° and in particular at least 40°. With this angular spectrum is preferably the angular distribution of the electromagnetic radiation that is irradiated and/or emitted by the light source in the direction of the light guide in relation to a surface normal, in relation to the centroid angle of the electromagnetic radiation that is irradiated and/or emitted by the light source in the direction of the light guide and/or in relation to the reconstruction angle of the decoupling structure.
Der Schwerpunktswinkel ist vorzugsweise der in Bezug auf eine Flächennormale gemessene Winkel, bei dem die eingestrahlte und/oder emittierte Lichtintensität am größten ist.The centroid angle is preferably the angle measured in relation to a surface normal at which the incident and/or emitted light intensity is greatest.
Das eingestrahlte Winkelspektrum bezeichnet vorzugsweise das in den Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlte Winkelspektrum, welches vorzugsweise in der gleichen Weise (mit der gleichen Bezugsgerade und/oder -ebene) gemessen wird wie vorstehend beschrieben das Akzeptanzwinkelspektrum der Auskoppelstruktur, wobei vorzugsweise ebenso unterschieden werden kann zwischen Winkelspektrum in vertikaler Richtung und Winkelspektrum in horizontaler Richtung oder auch nicht. Das eingestrahlte Winkelspektrum kann vorzugsweise ebenso in Bezug auf eine Hauptstrahlrichtung des eingestrahlten Lichtes gemessen werden. Es kann auch bevorzugt sein, dass das eingestrahlte Winkelspektrum analog zum Akzeptanzwinkelspektrum der Auskoppelstruktur gemessen wird, wobei bevorzugt die Bezugsgerade, die Normale bzw. Ebene, anhand derer das Winkelspektrum gemessen wird, so parallelverschoben wird, dass an bspw. am Einstrahlungsort (an der ersten Seitenfläche) oder im Bereich des Einstrahlungsortes gemessen wird. Das eingestrahlte Winkelspektrum ist bevorzugt der Winkelbereich, indem eine eingestrahlte Intensität messbar ist und/oder aufgrund von Berechnungen vorhanden sein müsste. Das eingestrahlte Winkelspektrum kann beispielsweise in Bezug auf eine Zahl zwischen 0 und 1 bestimmt werden, welche relative eingestrahlte Intensität genannt wird. Dabei bestimmt diese Zahl, ob innerhalb eines bestimmten Winkels oder Winkelbereichs, welcher wie vorstehend beschrieben gemessen wird, eine relative, eingestrahlte Intensität vorhanden ist. Beispielsweise kann diese relative eingestrahlte Intensität in Bezug auf die maximal eingestrahlte Intensität bei einem bestimmten Winkel oder Winkelbereich innerhalb des Winkelspektrums normiert sein. Dann nimmt die relative eingestrahlte Intensität bei dem mindestens einen Winkel innerhalb des Winkelbereichs, an dem die eingestrahlte Intensität maximal ist, den Wert 1 an und der Wert 0 wird angenommen, wenn gar keine messbare Intensität eingestrahlt wird. Das eingestrahlte Winkelspektrum ist dabei vorzugsweise dadurch definiert, dass für den umfassten Winkelbereich die relative eingestrahlte Intensität 0,1 oder größer ist. Alternativ kann das eingestrahlte Winkelspektrum dadurch definiert sein, dass dort eine eingestrahlte Intensität unter Berücksichtigung etwaiger Mess- und/oder Berechnungsunsicherheiten (z. B. Rauschen) größer als 0, bevorzugt größer als 0,1 Im ist.The radiated angle spectrum preferably denotes the angle spectrum radiated into the light guide by the lighting arrangement, which is preferably measured in the same way (with the same reference straight line and/or plane) as described above for the acceptance angle spectrum of the decoupling structure, whereby a distinction can preferably also be made between angle spectrums in vertical direction and angular spectrum in horizontal direction or not. The radiated angular spectrum can preferably also be measured in relation to a main beam direction of the radiated light. It can also be preferred that the radiated angle spectrum is measured analogously to the acceptance angle spectrum of the decoupling structure, with the reference line, the normal or plane, on the basis of which the angle spectrum is measured, being shifted in parallel such that, for example, at the irradiation location (at the first side surface) or in the area of the irradiation location acc will sen. The irradiated angular spectrum is preferably the angular range in which an irradiated intensity can be measured and/or should be present based on calculations. The radiated angular spectrum can be determined, for example, in relation to a number between 0 and 1, which is called the relative radiated intensity. This number determines whether there is a relative irradiated intensity within a specific angle or angle range, which is measured as described above. For example, this relative irradiated intensity can be normalized in relation to the maximum irradiated intensity at a specific angle or angle range within the angle spectrum. The relative irradiated intensity then assumes the
Das Winkelspektrum der von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung bezeichnet bevorzugt das Winkelspektrum der von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung vor der Einstrahlung in den Lichtleiter und/oder vor einer etwaigen Strahlformung. „In Richtung des Lichtleiters“ bezeichnet vorzugsweise die emittierten Lichtstrahlen, welche in Richtung eines durch die erste Seitenfläche definierten Halbraums innerhalb des Lichtleiters zeigt. Damit wird vorzugsweise das von der Lichtquelle emittierte Winkelspektrum bezeichnet, welches potentiell, je nach Beschaffenheit der Beleuchtungsanordnung, der zwischen Lichtquelle und Lichtleiter vorliegenden Elemente und/oder des Lichtleiters in den Lichtleiter eingestrahlt werden kann, weil dies grundsätzlich von der Richtung her möglich ist. Dieses Winkelspektrum wird vorzugsweise analog zum Akzeptanzwinkelspektrum der Auskoppelstruktur gemessen, wobei bevorzugt die Bezugsgerade, die Normale bzw. Ebene, anhand derer das Winkelspektrum gemessen wird, so parallelverschoben wird, dass an dem Anordnungsort der Lichtquelle und/oder der ersten Seitenfläche gemessen wird. Das Winkelspektrum der von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung kann vorzugsweise ebenso in Bezug auf eine Hauptstrahlrichtung der von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung gemessen werden. Bei diesem Winkelspektrum kann vorzugsweise ebenso unterschieden werden zwischen Winkelspektrum in vertikaler Richtung und Winkelspektrum in horizontaler Richtung oder auch nicht. Dieses Winkelspektrum ist bevorzugt der Winkelbereich, indem eine in Richtung des Lichtleiters emittierte Intensität messbar ist und/oder aufgrund von Berechnungen vorhanden sein müsste. Dieses Winkelspektrum kann beispielsweise in Bezug auf eine Zahl zwischen 0 und 1 bestimmt werden, welche relative in Richtung des Lichtleiters emittierte Intensität genannt wird. Dabei bestimmt diese Zahl, ob innerhalb eines bestimmten Winkels oder Winkelbereichs, welcher wie vorstehend beschrieben gemessen wird, eine relative, in Richtung des Lichtleiters emittierte Intensität vorhanden ist. Beispielsweise kann diese relative, in Richtung des Lichtleiters emittierte Intensität in Bezug auf die maximale, in Richtung des Lichtleiters emittierte Intensität bei einem bestimmten Winkel oder Winkelbereich innerhalb des Winkelspektrums normiert sein. Dann nimmt die relative, in Richtung des Lichtleiters emittierte Intensität bei dem mindestens einen Winkel innerhalb des Winkelbereichs, an dem die eingestrahlte Intensität maximal ist, den Wert 1 an und der Wert 0 wird angenommen, wenn gar keine messbare Intensität eingestrahlt wird. Das in Richtung des Lichtleiters emittierte Winkelspektrum ist dabei vorzugsweise dadurch definiert, dass für den umfassten Winkelbereich die relative, in Richtung des Lichtleiters emittiere Intensität 0,1 oder größer ist. Alternativ kann das eingestrahlte Winkelspektrum dadurch definiert sein, dass dort eine in Richtung des Lichtleiters emittierte Intensität unter Berücksichtigung etwaiger Mess- und/oder Berechnungsunsicherheiten (z. B. Rauschen) größer als 0, bevorzugt größer als 0,1 Im ist.The angular spectrum of the electromagnetic radiation emitted by the light source in the direction of the light guide preferably designates the angular spectrum of the electromagnetic radiation emitted by the light source in the direction of the light guide before irradiation into the light guide and/or before any beam shaping. “In the direction of the light guide” preferably designates the emitted light beams, which point in the direction of a half-space defined by the first side surface within the light guide. This preferably refers to the angular spectrum emitted by the light source, which can potentially be radiated into the light guide, depending on the nature of the lighting arrangement, the elements present between the light source and the light guide and/or the light guide, because this is fundamentally possible from the direction. This angular spectrum is preferably measured in the same way as the acceptance angle spectrum of the decoupling structure, with the reference line, the normal or plane, on the basis of which the angular spectrum is measured, being shifted in parallel such that the measurement is taken at the location where the light source and/or the first side surface is arranged. The angular spectrum of the electromagnetic radiation emitted by the light source in the direction of the light guide can preferably also be measured in relation to a main beam direction of the electromagnetic radiation emitted by the light source in the direction of the light guide. In this angular spectrum, a distinction can preferably also be made between the angular spectrum in the vertical direction and the angular spectrum in the horizontal direction, or not. This angular spectrum is preferably the angular range in which an intensity emitted in the direction of the light guide can be measured and/or should be present based on calculations. This angular spectrum can be determined, for example, in relation to a number between 0 and 1, called the relative intensity emitted towards the light guide. This number determines whether there is a relative intensity emitted in the direction of the light guide within a certain angle or angular range, which is measured as described above. For example, this relative intensity emitted in the direction of the light guide can be normalized with respect to the maximum intensity emitted in the direction of the light guide at a certain angle or angular range within the angular spectrum. The relative intensity emitted in the direction of the light guide then assumes the
Die im vorstehenden Absatz genannten Winkelspektren können insbesondere durch die Wahl der Lichtquelle, der Beleuchtungsanordnung, etwaiger Verwendung von strahlformenden Komponenten, die Nicht-Verwendung von strahlformenden Komponenten etc. realisiert werden. Insbesondere bei der Wahl einer möglichst einfachen Lichtquelle ohne strahlformende Komponenten kann ein solches Winkelspektrum realisiert werden.The angular spectra mentioned in the previous paragraph can be realized in particular through the choice of the light source, the lighting arrangement, any use of beam-shaping components, the non-use of beam-shaping components, etc. Such an angle spectrum can be realized in particular when selecting a light source that is as simple as possible without beam-shaping components.
Durch die vorstehend beschriebenen Merkmale kann vorzugsweise die Stahlbündelbeschaffenheit des emittierten oder eingekoppelten Lichtes beschrieben werden und vorteilhafterweise in ein Verhältnis gesetzt werden zu dem geleiteten Winkelspektrum und/oder dem Akzeptanzwinkelspektrum der holografischen Auskoppelstruktur.The characteristics of the beam of rays of the emitted or coupled-in light can preferably be described by the features described above and can advantageously be related to the guided angle spectrum and/or the acceptance angle spectrum of the holographic decoupling structure.
Das im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleitete Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung, vor allem des ersten Spektrums ist bevorzugt das Winkelspektrum der von der Lichtquelle emittierten elektromagnetischen Strahlung, insbesondere des ersten Spektrums, welches in den Lichtleiter eingestrahlt wird und sich bis zur Auskoppelstruktur innerhalb des Lichtleiters befindet. Dieses Winkelspektrum wird vorzugsweise in der gleichen Weise gemessen wie vorstehend beschrieben das Akzeptanzwinkelspektrum der Auskoppelstruktur, wobei vorzugsweise ebenso unterschieden werden kann zwischen Winkelspektrum in vertikaler Richtung und Winkelspektrum in horizontaler Richtung oder eben nicht. Das im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleitete Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung kann ebenso in Bezug auf eine Hauptstrahlrichtung der im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleiteten elektromagnetischen Strahlung gemessen werden.The angle spectrum of the radiated electromagnetic radiation conducted in the light guide from the lighting arrangement to the holographic decoupling structure, especially the first spectrum rums is preferably the angular spectrum of the electromagnetic radiation emitted by the light source, in particular of the first spectrum, which is radiated into the light guide and is located within the light guide up to the decoupling structure. This angle spectrum is preferably measured in the same way as the acceptance angle spectrum of the decoupling structure described above, it being possible to differentiate between the angle spectrum in the vertical direction and the angle spectrum in the horizontal direction or not. The angular spectrum of the radiated electromagnetic radiation conducted in the light guide from the lighting arrangement to the holographic decoupling structure can also be measured in relation to a main beam direction of the electromagnetic radiation guided in the light guide from the lighting arrangement to the holographic decoupling structure.
Das im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleitete Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung und/oder das Akzeptanzwinkelspektrum der holographischen Auskoppelstruktur beträgt betragsmäßig höchstens 5°.The absolute value of the angular spectrum of the irradiated electromagnetic radiation and/or the acceptance angle spectrum of the holographic decoupling structure conducted in the light guide from the illumination arrangement to the holographic decoupling structure is at most 5°.
Betragsmäßig bedeutet bevorzugt, dass der Winkel um die Bezugsgerade (z. B. Flächennormale) oder Bezugsebene (z. B. Querschnittsebene und/oder Längsschnittebene) unabhängig von der jeweiligen Richtung, in die gemessen wird, immer als positiver Wert bezeichnet wird. Dabei wird vorzugsweise immer der kleinste aller möglichen Winkel gemessen, welche zwischen Bezugsgerade und/oder Bezugsebene und betrachtetem Lichtstrahl eingeschlossen liegt. Würden dabei beispielsweise Richtungen bei der Messung des Winkels beachtet, könnte ein in eine Richtung gemessener Winkel z. B. mit +3° bezeichnet werden, wobei der größentechnisch gleiche Winkel, welche in die entgegengesetzte Richtung gemessen wird, mit -3° bezeichnet wird. Betragsmäßig beträgt dieser Winkel dann bevorzugt immer +3°. Diese Definition von „betragsmäßig“ gilt vorzugsweise auch in anderen Zusammenhängen, in denen das Wort betragsmäßig verwendet wird.In absolute terms, preferably means that the angle around the reference line (e.g. surface normal) or reference plane (e.g. cross-sectional plane and/or longitudinal sectional plane) is always referred to as a positive value, regardless of the respective direction in which the measurement is made. In this case, the smallest of all possible angles which is enclosed between the reference straight line and/or reference plane and the light beam under consideration is preferably always measured. If, for example, directions were taken into account when measuring the angle, an angle measured in one direction, e.g. B. can be denoted by +3°, with the same dimensional angle measured in the opposite direction being denoted by -3°. In absolute terms, this angle is then preferably always +3°. This definition of "in terms of amount" preferably also applies in other contexts in which the word in terms of amount is used.
Das Akzeptanzwinkelspektrum der holographischen Auskoppelstruktur kann bevorzugt durch eine entsprechende Herstellung, beispielsweise eine entsprechende Beleuchtung bzw. Belichtung bei der Aufnahme realisiert werden.The acceptance angle spectrum of the holographic decoupling structure can preferably be realized by appropriate production, for example appropriate illumination or exposure during recording.
Das im Lichtleiter geleitete Winkelspektrum kann beispielsweise durch eine entsprechende Geometrie des Lichtleiters (bspw. eine Verjüngung des Lichtleiters von der Beleuchtungsanordnung zur Auskoppelfläche hin, insbesondere kombiniert mit einer entsprechend geformten Seitenfläche, z. B. eine stufenförmige Verjüngung mit Stufenabschnitten, welche eine zur Hauptstrahlrichtung im Wesentlichen senkrechte Orientierung aufweisen) und/oder eine entsprechende Gestaltung des Brechungsindizes des Lichtleiters (z. B. eine Brechzahlmodulation innerhalb des Lichtleiters, welche im Wesentlichen nicht parallel zur Hauptstrahlrichtung orientierte Lichtstrahlen entsprechend ablenkt und/oder ein geringer Brechzahlunterschied zwischen Lichtleiter an den Außenflächen und Umgebung, so dass totale interne Reflektion erschwert wird). Es kann beispielsweise eine Gradientenoptik verwendet werden.The angular spectrum conducted in the light guide can be increased, for example, by a corresponding geometry of the light guide (e.g. a tapering of the light guide from the lighting arrangement to the decoupling surface, in particular combined with a correspondingly shaped side surface, e.g. a stepped tapering with stepped sections, which are at an angle to the main beam direction in the Have an essentially vertical orientation) and/or a corresponding design of the refractive index of the light guide (e.g. a refractive index modulation within the light guide, which correspondingly deflects light beams that are not essentially parallel to the main beam direction and/or a small difference in refractive index between the light guide on the outer surfaces and the environment , making total internal reflection difficult). For example, gradient optics can be used.
Es kann bei allem bevorzugt sein, dass die spektrale Breite der von der Lichtquelle und/oder der Beleuchtungsanordnung emittierten elektromagnetischen Strahlung und/oder das Akzeptanzfrequenzspektrum (s. u. für weitere Ausführungen zum Akzeptanzfrequenzspektrum) der holographischen Auskoppelstruktur nach oben begrenzt ist, da ein zu breites ausgekoppeltes Frequenzspektrum die Qualität der Darstellung unvorteilhaft begrenzen kann.In all cases, it may be preferable for the spectral width of the electromagnetic radiation emitted by the light source and/or the lighting arrangement and/or the acceptance frequency spectrum (see below for further explanations on the acceptance frequency spectrum) of the holographic decoupling structure to have an upper limit, since too broad a decoupled frequency spectrum can adversely limit the quality of the display.
Zur Begrenzung eines breiten Emissionsspektrums der Lichtquelle durch die Beleuchtungsanordnung kann die Beleuchtungsanordnung bspw. einen entsprechenden spektralen Filter, z. B. einen Bandpassfilter aufweisen. Ein solcher ist einfach und kostengünstig zu realisieren, z. B. durch einen Film mit Filtereigenschaften zwischen Lichtquelle und erster Seitenfläche des Lichtleiters.In order to limit a broad emission spectrum of the light source through the lighting arrangement, the lighting arrangement can, for example, have a corresponding spectral filter, e.g. B. have a bandpass filter. Such is easy and inexpensive to implement, z. B. by a film with filter properties between the light source and the first side surface of the light guide.
Die spektrale Begrenzung kann dabei 20 nm oder weniger, bevorzugt 10 nm oder weniger, stärker bevorzugt 5 nm oder weniger, noch stärker bevorzugt 2 nm oder weniger und insbesondere 1 nm oder weniger betragen.The spectral limitation can be 20 nm or less, preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less, even more preferably 2 nm or less and in particular 1 nm or less.
Durch die Erfindung kann vorteilhafterweise unabhängig von der Qualität der Lichtquelle und/oder der Beleuchtungsanordnung, insbesondere in Bezug auf das Winkelspektrum der von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten und/oder von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung eine mindestens akzeptable Funktionalität der holographischen Leuchtfunktion der holographischen Auskoppelstruktur erreicht werden, indem deren Akzeptanzwinkelspektrum und/oder das zu ihr durch den Lichtleiter geleitete Winkelspektrum limitiert wird. Dies kann bevorzugt als Realisierung einer Art „Filterfunktion“ für die von der Auskoppelstruktur akzeptierten Winkel bzw. für die zur Auskoppelstruktur geleiteten Winkel verstanden werden. Dadurch kann beispielsweise ein preisgünstiger Lichtleiter realisiert werden mit einer verbesserten holographischen Leuchtfunktion.With the invention, an at least acceptable functionality of the holographic lighting function of the holographic Outcoupling structure can be achieved by limiting the acceptance angle spectrum and/or the angle spectrum guided to it through the light guide. This can preferably be understood as the realization of a type of “filter function” for the angles accepted by the decoupling structure or for the angles directed to the decoupling structure. In this way, for example, an inexpensive light guide can be realized with an improved holographic lighting function.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleitete Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung betragsmäßig höchstens 25°, bevorzugt höchstens 20°. So kann ein einfacher und preisgünstiger Lichtleiter verwendet werden, der keine aufwendigen Geometrien und/oder Gestaltungen des Brechungsindex benötigt.In a preferred embodiment of the invention, the lighting is in the light guide tion arrangement for the holographic decoupling structure conducted angle spectrum of the radiated electromagnetic radiation in terms of absolute value at most 25 °, preferably at most 20 °. A simple and inexpensive light guide can thus be used which does not require complex geometries and/or configurations of the refractive index.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt das Akzeptanzwinkelspektrum der holographischen Auskoppelstruktur betragsmäßig höchstens 5°. So kann besonders effektiv eine „Filterfunktion“ realisiert werden, welche eine hohe optische Qualität der holographischen Leuchtfunktion realisiert.In a further preferred embodiment of the invention, the absolute value of the acceptance angle spectrum of the holographic decoupling structure is at most 5°. A “filter function” can thus be implemented particularly effectively, which implements a high optical quality of the holographic lighting function.
Bei dieser Ausführungsform kann es bevorzugt sein, dass das im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleitete Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung deutlich größer ist, beispielsweise kann dieses betragsmäßig mindestens 15°, stärker bevorzugt mindestens 20°, noch stärker bevorzugt mindestens 30° und insbesondere mindestens 40° betragen.In this embodiment, it can be preferred that the angular spectrum of the radiated electromagnetic radiation conducted in the light guide from the lighting arrangement to the holographic decoupling structure is significantly larger, for example this can be at least 15°, more preferably at least 20°, even more preferably at least 30° and in particular be at least 40°.
Vorzugsweise beträgt das Akzeptanzwinkelspektrum der holographischen Auskoppelstruktur dabei betragsmäßig höchstens 4°, stärker bevorzugt höchstens 3°, noch stärker bevorzugt höchstens 2° und insbesondere höchstens 1°. So kann die optische Qualität der holographischen Auskoppelstruktur, insbesondere deren holographische Leuchtfunktion, weiter verbessert werden.The acceptance angle spectrum of the holographic decoupling structure is preferably at most 4°, more preferably at most 3°, even more preferably at most 2° and in particular at most 1°. In this way, the optical quality of the holographic decoupling structure, in particular its holographic lighting function, can be further improved.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleitete Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung betragsmäßig höchstens 25°, bevorzugt höchstens 20°, wobei das Akzeptanzwinkelspektrum der holographischen Auskoppelstruktur betragsmäßig höchstens 5° beträgt. So können die Vorteile der voranstehenden Ausführungsformen kombiniert werden.In a preferred embodiment of the invention, the absolute value of the angular spectrum of the radiated electromagnetic radiation in the light guide from the lighting arrangement to the holographic decoupling structure is at most 25°, preferably at most 20°, with the absolute value of the acceptance angle spectrum of the holographic decoupling structure being at most 5°. In this way, the advantages of the above embodiments can be combined.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die holographische Auskoppelstruktur eingerichtet für ein Maximum des Akzeptanzwinkelspektrums und/oder einen Rekonstruktionswinkel, welches und/oder welcher im Wesentlichen mit einem Maximum des Winkelspektrums des von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten Lichtes und/oder des im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleiteten Winkelspektrums der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung übereinstimmt.In a further preferred embodiment of the invention, the holographic decoupling structure is set up for a maximum of the acceptance angle spectrum and/or a reconstruction angle, which and/or which essentially correspond to a maximum of the angle spectrum of the light radiated in by the lighting arrangement and/or in the light guide of the lighting arrangement to the holographic decoupling structure conducted angle spectrum of the radiated electromagnetic radiation corresponds.
Ein Maximum des Akzeptanzwinkelspektrums bezeichnet vorzugsweise den mindestens einen Winkel oder den mindestens einen Winkelbereich innerhalb des Akzeptanzwinkelspektrums, bei dem die Effizienz der holographischen Auskoppelstruktur am größten ist. Dieses Maximum kann insbesondere als Rekonstruktionswinkel bezeichnet werden.A maximum of the acceptance angle spectrum preferably designates the at least one angle or the at least one angle range within the acceptance angle spectrum at which the efficiency of the holographic decoupling structure is greatest. This maximum can in particular be referred to as the reconstruction angle.
Das Maximum des Winkelspektrums des von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten Lichtes bezeichnet vorzugsweise den mindestens einen Winkel oder den mindestens einen Winkelbereich innerhalb des Winkelspektrums des von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten Lichtes, bei dem am meisten Licht von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlt wird. „Am meisten“ bezieht sich vorzugsweise auf die Größe der Lichtintensität oder auf die Größe des Anteils innerhalb eines Winkels oder Winkelbereichs im Bezug auf das gesamte eingestrahlte Licht innerhalb des Winkelspektrums.The maximum of the angular spectrum of the light radiated in by the lighting arrangement preferably designates the at least one angle or the at least one angular range within the angular spectrum of the light radiated in by the lighting arrangement at which the most light is radiated in by the lighting arrangement. "Most" preferably refers to the magnitude of the light intensity or to the magnitude of the proportion within an angle or angular range in relation to the total incident light within the angular spectrum.
Das Maximum des Winkelspektrums des von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten Lichtes bezeichnet vorzugsweise die Hauptstrahlrichtung des von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten Lichtes.The maximum of the angular spectrum of the light radiated in by the lighting arrangement preferably designates the main beam direction of the light radiated in by the lighting arrangement.
Das Maximum des im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleiteten Winkelspektrums der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung bezeichnet vorzugsweise den mindestens einen Winkel oder den mindestens einen Winkelbereich innerhalb des Winkelspektrums der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung, bei dem am meisten eingestrahlte elektromagnetische Strahlung von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleitet wird. „Am meisten“ bezieht sich vorzugsweise auf die Größe der Intensität der jeweiligen elektromagnetischen Strahlung oder auf die Größe des Anteils der geleiteten Strahlung innerhalb eines Winkels oder Winkelbereichs in Bezug auf die gesamte geleitete Strahlung innerhalb des Winkelspektrums. The maximum of the angular spectrum of the radiated electromagnetic radiation conducted in the light guide from the illumination arrangement to the holographic decoupling structure preferably designates the at least one angle or the at least one angular range within the angular spectrum of the radiated electromagnetic radiation in which most of the radiated electromagnetic radiation is conducted from the illumination arrangement to the holographic decoupling structure becomes. "Most" preferably refers to the magnitude of the intensity of the electromagnetic radiation concerned, or to the magnitude of the fraction of the conducted radiation within an angle or range of angles with respect to the total conducted radiation within the angular spectrum.
Das Maximum des im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleiteten Winkelspektrums bezeichnet vorzugsweise die Hauptstrahlrichtung des im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleiteten LichtesThe maximum of the angular spectrum conducted in the light guide from the lighting arrangement to the holographic decoupling structure preferably designates the main beam direction of the light guided in the light guide from the lighting arrangement to the holographic decoupling structure
Werden die Maxima wie beschrieben aufeinander abgestimmt, kann vorteilhafterweise die Effizienz der Lichtleiterstruktur verbessert werden.If the maxima are matched to one another as described, the efficiency of the light guide structure can advantageously be improved.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mehr als eine holographische Auskoppelstruktur umfasst, sind insbesondere bis zu fünf holographische Auskoppelstrukturen umfasst, wobei jede holographische Auskoppelstruktur ein unterschiedliches Akzeptanzwinkelspektrum und/oder einen unterschiedlichen Rekonstruktionswinkel innerhalb des Winkelspektrums der von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten und/oder von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung aufweist.In a further preferred embodiment of the invention, more than one holographic decoupling structure is included, in particular up to five holographic decoupling structures, each holographic decoupling structure having a different acceptance angle spectrum and/or a different reconstruction angle within the angle spectrum of the electromagnetic radiation radiated in by the illumination arrangement and/or emitted by the light source in the direction of the light guide.
Vorzugsweise weisen die Auskoppelstrukturen im Wesentlichen gleiche Auskoppeleigenschaften auf, insbesondere eine gleiche Strahllenkung und/oder Strahlformung der ausgekoppelten Lichtstrahlen.The outcoupling structures preferably have essentially the same outcoupling properties, in particular the same beam steering and/or beam shaping of the outcoupled light beams.
Vorzugsweise sind die Akzeptanzwinkelspektren der umfassten Auskoppelstrukturen im Wesentlichen direkt benachbart und/oder weisen einen teilweisen Überlapp auf. Dies bedeutet insbesondere, dass die Auskoppeleffizienz zwischen zwei benachbarten Auskoppelstrukturen nicht kleiner wird als 0,3.The acceptance angle spectra of the included decoupling structures are preferably essentially directly adjacent and/or have a partial overlap. This means in particular that the outcoupling efficiency between two adjacent outcoupling structures is not less than 0.3.
Vorzugsweise sind die Auskoppelstrukturen parallel zur Hauptfläche deckungsgleich, insbesondere in Richtung einer Flächennormalen wie vorstehend definiert übereinander angeordnet.The decoupling structures are preferably arranged parallel to the main surface congruently, in particular in the direction of a surface normal, as defined above one above the other.
Die holographische Auskoppelstrukturen können übereinander, insbesondere stapelweise übereinander, in einem sogenannten Stack angeordnet sein.The holographic decoupling structures can be arranged one above the other, in particular stacked one above the other, in a so-called stack.
Es kann ebenso bevorzugt sein, dass die Auskoppelstrukturen in einer ersten Richtung von der Beleuchtungsanordnung in Richtung der Auskoppelstruktur nebeneinander angeordnet sind.It can also be preferred that the decoupling structures are arranged next to one another in a first direction from the lighting arrangement in the direction of the decoupling structure.
Es kann bevorzugt sein, dass die holographischen Auskoppelstrukturen (ob nebeneinander oder übereinander) in einem einzigen Auskoppelhologramm vorliegen, insbesondere in einer sogenannten Hologrammfolie, in der sie gemeinsam belichtet wurden. Ein solches Auskoppelhologramm wird vorzugsweise auch als sogenanntes Multiplexhologramm bezeichnet.It can be preferred that the holographic decoupling structures (whether side by side or one above the other) are present in a single decoupling hologram, in particular in a so-called hologram film in which they were exposed together. Such a decoupling hologram is preferably also referred to as a so-called multiplex hologram.
Vorzugsweise beträgt dabei das Akzeptanzwinkelspektrum jeder einzelnen holographischen Auskoppelstruktur betragsmäßig höchstens 4°, stärker bevorzugt höchstens 3°, noch stärker bevorzugt höchstens 2° und insbesondere höchstens 1°.The acceptance angle spectrum of each individual holographic decoupling structure is preferably at most 4°, more preferably at most 3°, even more preferably at most 2° and in particular at most 1°.
Dadurch, dass bei dieser Ausführungsform mehrere Auskoppelstrukturen mit den genannten Eigenschaften umfasst sind, kann gleichzeitig ein hohe optische Qualität, bspw. verbesserte Auskoppeleigenschaften und/oder holographische Leuchtfunktionen erreicht werden dadurch, dass das Akzeptanzwinkelspektrum jedes einzelnen Auskoppelhologrammes klein bzw. schmal ist und es kann eine hohe Auskoppeleffizienz über den von den einzelnen Akzeptanzwinkelspektren der einzigen Auskoppelstrukturen umfassten Winkelbereich eine hohe Auskoppeleffizienz erzielt werden. Es werden somit vorteilhafterweise verbesserte Auskoppeleigenschaften mit einer hohen Auskoppeleffizienz gepaart.Due to the fact that in this embodiment several decoupling structures with the properties mentioned are included, a high optical quality, e.g high decoupling efficiency over the angular range encompassed by the individual acceptance angle spectra of the single decoupling structures a high decoupling efficiency can be achieved. Improved decoupling properties are thus advantageously paired with a high decoupling efficiency.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Frequenzspektrum der Lichtquelle mindestens 2 nm, stärker bevorzugt mindestens 10 nm, insbesondere mindestens 20 nm, wobei das Akzeptanzfrequenzspektrum der Auskoppelstruktur höchstens 20 nm, stärker bevorzugt höchstens 10 nm und insbesondere höchstens 2 nm umfasst und wobei die Maxima des Frequenzspektrums und des Akzeptanzfrequenzspektrums im Wesentlichen übereinstimmen.In a further preferred embodiment of the invention, the frequency spectrum of the light source comprises at least 2 nm, more preferably at least 10 nm, in particular at least 20 nm, with the acceptance frequency spectrum of the decoupling structure comprising at most 20 nm, more preferably at most 10 nm and in particular at most 2 nm and with the Maxima of the frequency spectrum and the acceptance frequency spectrum essentially match.
Das Frequenzspektrum der Lichtquelle kann beispielsweise der spektrale Bereich der emittierten elektromagnetischen Strahlung sein, indem sich wesentliche Anteile der Intensität emittierten elektromagnetischen Strahlung befinden. Wesentliche Anteile können bspw.30 % oder mehr, 40 % oder mehr, 50 % oder mehr, 60 % oder mehr, 70 % oder mehr, 80 % oder mehr oder 90 % oder mehr sein.The frequency spectrum of the light source can be, for example, the spectral range of the emitted electromagnetic radiation, in which significant portions of the intensity of the emitted electromagnetic radiation are located. For example, substantial proportions may be 30% or more, 40% or more, 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, or 90% or more.
Das Akzeptanzfrequenzspektrum der Auskoppelstruktur wird bevorzugt im Hinblick auf die spektrale Effizienz der holographischen Auskoppelstruktur, insbesondere der spektralen Auskoppeleffizienz beschrieben. Diese beschreibt vorzugsweise die Auskoppeleffizienz in Bezug auf das Frequenzspektrum der auf sie auftreffenden Lichtstrahlen, welche insbesondere innerhalb des Akzeptanzfrequenzspektrums der Auskoppelfläche sind. Diese Effizienz kann dabei bevorzugt für verschiedene Frequenzen des Lichtes Werte zwischen 0 (z. B. kein Licht wird ausgekoppelt) und 1 (alles Licht wird ausgekoppelt) annehmen. Das Akzeptanzfrequenzspektrum ist dabei vorzugsweise dadurch definiert, dass für den umfassten Frequenzbereich die Auskoppeleffizienz 0,1 oder größer, stärker bevorzugt 0,5 oder größer ist.The acceptance frequency spectrum of the decoupling structure is preferably described with regard to the spectral efficiency of the holographic decoupling structure, in particular the spectral decoupling efficiency. This preferably describes the decoupling efficiency in relation to the frequency spectrum of the light beams impinging on it, which are in particular within the acceptance frequency spectrum of the decoupling surface. This efficiency can preferably assume values between 0 (e.g. no light is coupled out) and 1 (all light is coupled out) for different frequencies of the light. In this case, the acceptance frequency spectrum is preferably defined in that the decoupling efficiency for the frequency range covered is 0.1 or greater, more preferably 0.5 or greater.
Das mindestens eine Maximum des Frequenzspektrums umfasst vorzugsweise die mindestens eine Frequenz und/oder den mindestens einen Frequenzbereich, welcher innerhalb des Frequenzspektrums die maximale Intensität aufweist.The at least one maximum of the frequency spectrum preferably includes the at least one frequency and/or the at least one frequency range which has the maximum intensity within the frequency spectrum.
Das mindestens eine Maximum des Akzeptanzfrequenzspektrums bezeichnet vorzugsweise die mindestens eine Frequenz oder den mindestens einen Frequenzbereich innerhalb des Akzeptanzfrequenzspektrums, bei dem die Effizienz der holographischen Auskoppelstruktur am größten ist.The at least one maximum of the acceptance frequency spectrum preferably designates the at least one frequency or the at least one frequency range within the acceptance frequency spectrum at which the efficiency of the holographic decoupling structure is greatest.
Je größer das von der Auskoppelstruktur ausgekoppelte Frequenzspektrum, umso geringer ist beispielsweise die Qualität der bei der Auskopplung erzeugten holographischen Funktion. Bei einer holographisch erzeugten Abbildung werden so beispielsweise die verschiedenen Frequenzbereiche in verschiedene Winkel ausgekoppelt, so dass ein verschwommenes und/oder an den Rändern mehrfarbiges Bild entstehen kann.The larger the frequency spectrum decoupled from the decoupling structure, the lower is, for example, the quality of the holographic function generated during decoupling. In the case of a holographically generated image, for example, the different frequency ranges are decoupled at different angles, so that a blurred image and/or an image that is multicolored at the edges can arise.
Durch die vorteilhafte Begrenzung des emittierten Frequenzspektrums und/oder des Akzeptfrequenzspektrums kann insbesondere die Auskopplung und/oder die Qualität der holographischen Leuchtfunktion verbessert werden. Gleichzeitig können im Wesentlichen preisgünstige Standardkomponenten für den Lichtleiter verwendet werden, insbesondere in Bezug auf die Lichtquelle.In particular, the decoupling and/or the quality of the holographic lighting function can be improved by the advantageous limitation of the emitted frequency spectrum and/or the accepted frequency spectrum. At the same time, essentially inexpensive standard components can be used for the light guide, particularly with regard to the light source.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Intensität der Beleuchtungsanordnung im Wesentlichen proportional zu einer Grundintensität der Beleuchtungsanordnung multipliziert mit einer Inversen des Auskoppelverlustes, welcher charakterisiert ist
- i. durch das Verhältnis zwischen dem Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung und dem Überlapp des Winkelspektrums der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung mit dem im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleiteten Winkelspektrum und dem Akzeptanzwinkelspektrum der holographischen Auskoppelstruktur und/oder
- ii. durch das Verhältnis zwischen dem Frequenzspektrum der Lichtquelle und dem Überlapp des Frequenzspektrums der Lichtquelle und dem Akzeptanzfrequenzspektrum der holographischen Auskoppelstruktur.
- i. by the ratio between the angular spectrum of the radiated electromagnetic radiation and the overlap of the angular spectrum of the radiated electromagnetic radiation with the angular spectrum conducted in the light guide from the lighting arrangement to the holographic decoupling structure and the acceptance angle spectrum of the holographic decoupling structure and/or
- ii. by the ratio between the frequency spectrum of the light source and the overlap of the frequency spectrum of the light source and the acceptance frequency spectrum of the holographic output coupling structure.
Die Intensität der Beleuchtungsanordnung bezeichnet vorzugsweise die Intensität der von der Beleuchtungsanordnung emittierten elektromagnetischen Strahlung des ersten Spektrums. Insbesondere wird damit die Intensität der von der Lichtquelle emittierten elektromagnetischen Strahlung des ersten Spektrums bezeichnet.The intensity of the lighting arrangement preferably designates the intensity of the electromagnetic radiation of the first spectrum emitted by the lighting arrangement. In particular, this designates the intensity of the electromagnetic radiation of the first spectrum emitted by the light source.
Proportional sind zwei Größen bevorzugt, wenn sie immer in demselben Verhältnis zueinander stehen. Dieses Verhältnis wird vorzugsweise Proportionalitätsfaktor genannt. Hier ist insbesondere gemeint, dass das die Intensität der Beleuchtungsanordnung der Grundintensität der Beleuchtungsanordnung multipliziert mit einer Inversen des Auskoppelverlustes im Wesentlichen entspricht.Two sizes are proportionally preferred if they are always in the same ratio to one another. This ratio is preferably called the proportionality factor. What is meant here in particular is that the intensity of the lighting arrangement essentially corresponds to the basic intensity of the lighting arrangement multiplied by an inverse of the decoupling loss.
Die Grundintensität der Beleuchtungsanordnung ist vorzugsweise eine Intensitätseinheit der Beleuchtungsanordnung welche eine sinnvolle Skalierung basierend auf dem Auskoppelverlust ermöglicht.The basic intensity of the lighting arrangement is preferably an intensity unit of the lighting arrangement, which enables meaningful scaling based on the decoupling loss.
Die Grundintensität der Beleuchtungsanordnung kann beispielsweise die Intensität einer einzelnen Standard-LED umfassen, welche für den Lichtleiter verwendet werden soll. Die entsprechende Anpassung an den Auskoppelverlust kann neben der Verwendung einer LED mit größerem Lichtstrom dann durch die Verwendung einer entsprechenden Anzahl an Standard-LEDs ausgeglichen werden, um den Auskoppelverlust zu kompensieren. Daher ist vorzugsweise die Grundintensität klein genug, um eine im Wesentlichen Entsprechung zu ermöglichen, da nur eine Anzahl ganzer LEDs verwendet werden kann und die Grundintensität somit die Auflösung der Anpassungsmöglichkeit der Intensität der Beleuchtungsanordnung an den Auskoppelverlust vorgibt.The basic intensity of the lighting arrangement can include, for example, the intensity of a single standard LED that is to be used for the light guide. In addition to using an LED with a larger luminous flux, the corresponding adaptation to the coupling loss can then be compensated for by using a corresponding number of standard LEDs in order to compensate for the coupling loss. Therefore, the basic intensity is preferably small enough to enable a substantial correspondence, since only a number of whole LEDs can be used and the basic intensity thus dictates the resolution of the adaptability of the intensity of the lighting arrangement to the coupling loss.
Die Grundintensität kann ebenso die Auflösung der Einstellbarkeit nur einer Lichtquelle oder auch mehrerer Lichtquellen vorgeben, bspw. gegeben durch die Regelungsmöglichkeiten der Intensität der Lichtquelle und/oder durch die Lichtquelle an sich.The basic intensity can also specify the resolution of the adjustability of only one light source or multiple light sources, for example given by the possibilities for regulating the intensity of the light source and/or by the light source itself.
Durch die Multiplikation der Grundintensität mit dem inversen Auskoppelverlust kann dieser vorteilhafterweise ausgeglichen werden, wodurch auch bei einer einfachen optischen Strahlführung und gleichzeitig einem geringen Akzeptanzwinkelspektrum und/oder Akzeptanzfrequenzspektrum eine ausreichende Intensität an durch die Auskoppelstruktur ausgekoppeltem Licht erreicht werden.By multiplying the basic intensity by the inverse decoupling loss, this can advantageously be compensated for, whereby a sufficient intensity of light decoupled by the decoupling structure can be achieved even with simple optical beam guidance and at the same time a low acceptance angle spectrum and/or acceptance frequency spectrum.
Ein Überlapp der jeweiligen Winkelspektren und des Akzeptanzwinkelspektrums beschreibt vorzugsweise alle auf die gleiche Art bemessenen und/oder berechneten Winkel, welche sowohl innerhalb der benannten Winkelspektren als auch innerhalb des Akzeptanzwinkelspektrums liegen. Dieser mindestens eine Winkelbereich stellt vorzugsweise den Überlapp dar. Wenn beispielsweise das Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung 20° beträgt, das im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleitete Winkelspektrum 15° beträgt und das Akzeptanzwinkelspektrum 5° beträgt, ist der Überlapp vorzugsweise 5°.An overlap of the respective angle spectra and the acceptance angle spectrum preferably describes all angles measured and/or calculated in the same way, which lie both within the named angle spectra and within the acceptance angle spectrum. This at least one angular range preferably represents the overlap. If, for example, the angular spectrum of the radiated electromagnetic radiation is 20°, the angular spectrum guided in the light guide from the lighting arrangement to the holographic decoupling structure is 15° and the acceptance angle spectrum is 5°, the overlap is preferably 5°.
Das Verhältnis zwischen dem Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung und dem Überlapp beschreibt vorzugsweise das anteilige Verhältnis des Überlapps mit dem eingestrahlten Winkelspektrum und ist insbesondere eine Zahl kleiner 1. Im obigen Beispiel würde sich dieses Verhältnis beispielsweise aus dem Verhältnis von 5° (dem Überlapp) und 20° (dem eingestrahlten Winkelspektrum) ergeben und 5/20, also ¼ betragen.The ratio between the angular spectrum of the radiated electromagnetic radiation and the overlap preferably describes the proportional ratio of the overlap with the radiated angular spectrum and is in particular a number less than 1. In the example above, this ratio, for example, results from the ratio of 5° (the overlap) and 20° (the radiated angle spectrum) and is 5/20, i.e. ¼.
Dieses Verhältnis würde vorzugsweise den Auskoppelverlust beschreiben, wobei das inverse des Auskoppelverlustes bevorzugt durch die Inverse des Auskoppelverlustes beschrieben wird. Im obigen Beispiel wäre diese Inverse 4.This ratio would preferably describe the decoupling loss, with the inverse of the decoupling loss preferably being described by the inverse of the decoupling loss. In the example above, this inverse would be 4.
Das Inverse oder multiplikativ Inverse des Auskoppelverlustes ist vorzugsweise der Kehrwert des Auskoppelverlustes. Das Inverse des Auskoppelverlustes ist insbesondere die Zahl, mit der man den Auskoppelverlust multiplizieren muss, um 1 zu erhalten.The inverse or multiplicative inverse of the decoupling loss is preferably the reciprocal of the decoupling loss. In particular, the inverse of the decoupling loss is the number by which the decoupling loss must be multiplied to get 1.
Durch die Multiplikation der Grundintensität mit dem Inversen des Auskoppelverlustes kann vorzugsweise dieser ausgeglichen werden und es können auch gewisse Verluste aufgrund eines einfachen Aufbaus des Lichtleiters und/oder der Beleuchtungsanordnung kompensiert werden, in dem die Intensität einfach erhöht wird.By multiplying the basic intensity by the inverse of the decoupling loss, this can preferably be compensated for and certain losses due to a simple structure of the light guide and/or the lighting arrangement can also be compensated for by simply increasing the intensity.
Der Überlapp des Frequenzspektrums der Lichtquelle und des Akzeptanzfrequenzspektrums der holographischen Auskoppelstruktur bezeichnet vorzugsweise den mindestens einen Frequenzbereich, welcher sowohl vom Frequenzspektrum der Lichtquelle als auch vom Akzeptanzfrequenzspektrum umfasst ist.The overlap of the frequency spectrum of the light source and the acceptance frequency spectrum of the holographic decoupling structure preferably designates the at least one frequency range which is covered both by the frequency spectrum of the light source and by the acceptance frequency spectrum.
Das Verhältnis zwischen dem Frequenzspektrum der Lichtquelle und dem Überlapp des Frequenzspektrums der Lichtquelle und dem Akzeptanzfrequenzspektrum der holographischen vorzugsweise das anteilige Verhältnis des Überlapps mit dem eingestrahlten Frequenzspektrum und ist insbesondere eine Zahl kleiner 1. Dieses Verhältnis gibt vorzugsweise den von der Auskoppelstruktur verwertbaren spektralen Anteil des Frequenzspektrums der Lichtquelle wieder.The ratio between the frequency spectrum of the light source and the overlap of the frequency spectrum of the light source and the acceptance frequency spectrum of the holographic preferably the proportional ratio of the overlap with the radiated frequency spectrum and is in particular a number less than 1. This ratio preferably gives the spectral component of the frequency spectrum that can be used by the decoupling structure the light source again.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Grundintensität der Beleuchtungsanordnung mindestens einen photometrischen Lichtstrom von 5 Im. Ein solcher Wert hat sich als besonders gut skalierbar und damit geeignet für die Lichtleiterstruktur ergeben. Es gibt beispielsweise einzelne Lichtquellen, insbesondere einzelne LEDs, welche einen Lichtstrom dieser Größe aussenden. Somit kann die Intensität neben der Verwendung einer LED mit größerem Lichtstrom vorteilhafterweise über die Anzahl der Lichtquellen an den Auskoppelverlust anpassen. Da insbesondere LEDs preisgünstige Massenware sind, ist die Steuerung der Intensität der ausgekoppelten Lichtstrahlen über die Anzahl der verwendeten LEDs besonders preisgünstig und einfacher und billiger als eine Steuerung der Intensität über eine aufwendige Strahlformung und/oder Einkopplung der Beleuchtungsanordnung.In a further preferred embodiment of the invention, a basic intensity of the lighting arrangement comprises at least a photometric luminous flux of 5 lm. Such a value has proven to be particularly well scalable and therefore suitable for the light guide structure. There are, for example, individual light sources, in particular individual LEDs, which emit a luminous flux of this magnitude. Thus, in addition to using an LED with a larger luminous flux, the intensity can advantageously be adapted to the coupling loss via the number of light sources. Since LEDs in particular are inexpensive mass-produced goods, controlling the intensity of the emitted light beams via the number of LEDs used is particularly inexpensive and simpler and cheaper than controlling the intensity via complex beam shaping and/or coupling of the lighting arrangement.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Lichtleiter eine maximale Dicke von 5 mm, bevorzugt 3 mm, senkrecht zur flächigen Ausdehnung auf. Ein solcher Lichtleiter hat sich für eine Vielzahl von Anwendungen, bspw. für ein Bedienelement und/oder eine Einstiegsleiste in einem Türrahmen eines Fahrzeugs, als besonders sinnvoll und einfach im Ein- und/oder Umbau erwiesen. Auch können die optischen Eigenschaften des Lichtleiters durch diese Dicke positiv beeinflusst werden. Beispielsweise kann so ein geleitetes und/oder eingestrahltes Winkelspektrum der Beleuchtungsanordnung begrenzt werden und vorteilhafterweise die optische Qualität der ausgekoppelten Lichtstrahlen erhöht werden.In a further preferred embodiment of the invention, the light guide has a maximum thickness of 5 mm, preferably 3 mm, perpendicular to the planar extent. Such a light guide has proven to be particularly useful and easy to install and/or modify for a large number of applications, for example for an operating element and/or an entry strip in a door frame of a vehicle. The optical properties of the light guide can also be positively influenced by this thickness. For example, a guided and/or irradiated angle spectrum of the lighting arrangement can be limited in this way and the optical quality of the light beams coupled out can advantageously be increased.
Optische Qualität bezeichnet hier insbesondere das Maß der Übereinstimmung von Lichtstrahlen und/oder Lichtstrahlbündeln mit gewünschten Eigenschaften, z. B. bezüglich, Kollimation, Divergenz und/oder Schärfe eines durch die Lichtstrahlen dargestellten Bildes.Optical quality refers here in particular to the extent to which light beams and/or light beam bundles match desired properties, e.g. B. regarding, collimation, divergence and / or sharpness of an image represented by the light rays.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zumindest ein Teil der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung der Beleuchtungsanordnung ohne vorherige totale interne Reflektion innerhalb des Lichtleiters zwischen Beleuchtungsanordnung und holographischer Auskoppelstruktur geleitet. Eine solche direkte Beleuchtung der holographischen Auskoppelstruktur durch die Beleuchtungsanordnung stellt besonders geringe Anforderungen bezüglich Einstrahlung in den Lichtleiter (Einkopplung), Strahlführung innerhalb des Lichtleiters und/oder Brechzahlanpassung des Lichtleiters für eine totale interne Reflektion der Lichtstrahlen im Lichtleiter. Gleichzeitig kann das Winkelspektrum der im Lichtleiter zur Auskoppelstruktur geleiteten Lichtstrahlen der Beleuchtungsanordnung begrenzt und/oder durch einfache geometrische Beziehungen bestimmt werden.In a further preferred embodiment of the invention, at least part of the electromagnetic radiation radiated in by the lighting arrangement is conducted without prior total internal reflection within the light guide between the lighting arrangement and the holographic decoupling structure. Such direct illumination of the holographic decoupling structure by the illumination arrangement places particularly low demands on radiation into the light guide (coupling), beam guidance within the light guide and/or refractive index adjustment of the light guide for total internal reflection of the light beams in the light guide. At the same time, the angular spectrum of the light beams of the lighting arrangement guided in the light guide to the decoupling structure can be limited and/or determined by simple geometric relationships.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Lichtquelle ausgesucht aus der Gruppe umfassend Laser und/oder LED. Diese Lichtquellen sind besonders geeignet für die Lichtleiterstruktur, können bzgl. ihrer Emissionseigenschaften besonders gut an die holographische Auskoppelstruktur angepasst werden und sind zugleich preisgünstige Standardkomponenten.In a further preferred embodiment of the invention, the light source is selected from the group consisting of lasers and/or LEDs. These light sources are particularly suitable for the light guide structure, their emission properties can be adapted particularly well to the holographic decoupling structure and they are also inexpensive standard components.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mehr als eine Lichtquelle umfasst, wobei die mehreren Lichtquellen nebeneinander entlang der ersten Seitenfläche angeordnet vorliegen. Nebeneinander entlang der Seitenfläche bedeutet bevorzugt in der Richtung entlang der längeren Ausdehnung der Seitenfläche nebeneinander angeordnet. Durch eine Verteilung mehrerer Lichtquellen nebeneinander kann eine besonders vorteilhafte Ausleuchtung der holografischen Auskoppelstruktur, insbesondere in vertikaler Richtung, erreicht werden. Außerdem lassen sich die Lichtquellen besonders einfach nebeneinander angeordnet werden können, insbesondere bei einem dünnen Lichtleiter.In a further preferred embodiment of the invention, more than one light source is included, with the plurality of light sources being arranged next to one another along the first side surface present. Side-by-side along the side face preferably means juxtaposed in the direction along the longer extent of the side face. A particularly advantageous illumination of the holographic decoupling structure, in particular in the vertical direction, can be achieved by distributing a plurality of light sources next to one another. In addition, the light sources can be arranged next to one another in a particularly simple manner, in particular in the case of a thin light guide.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Beleuchtungsanordnung mindestens ein zwischen Lichtquelle und erster Seitenfläche angeordnetes strahlformendes Element, welches ausgesucht ist aus der Gruppe Linse, Diffusor, Prisma, holografische Struktur und/oder Gitter. Insbesondere Kombination dieser Komponenten können umfasst sein. Bei dieser Ausführungsform können besonders einfach gewünschte Strahleigenschaften der die Auskoppelstruktur beleuchtenden Lichtstrahlen erreicht werden, wodurch eine verbesserte Auskopplung stattfinden kann.In a further preferred embodiment of the invention, the lighting arrangement comprises at least one beam-shaping element which is arranged between the light source and the first side surface and which is selected from the group consisting of a lens, diffuser, prism, holographic structure and/or grating. In particular, combinations of these components can be included. In this embodiment, desired beam properties of the light beams illuminating the outcoupling structure can be achieved in a particularly simple manner, as a result of which improved outcoupling can take place.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Beleuchtungsanordnung kein zusätzliches strahlformendes Element, wobei die Lichtquelle direkt an der ersten Seitenfläche des Lichtleiters angeordnet vorliegt. Hierdurch kann eine besonders einfache und preisgünstige Lichtleiterstruktur bereitgestellt werden. Insbesondere in Verbindung mit den hier beschriebenen Merkmalen zum Winkelspektrum und Akzeptanzwinkelspektrum kann gleichzeitig eine gute Auskopplung realisiert werden.In a further preferred embodiment of the invention, the lighting arrangement does not include any additional beam-shaping element, the light source being arranged directly on the first side surface of the light guide. As a result, a particularly simple and inexpensive light guide structure can be provided. Good decoupling can be achieved at the same time, particularly in connection with the features described here for the angle spectrum and acceptance angle spectrum.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen Lichtleiter und Beleuchtungsanordnung gemeinsam in einem monolithischen Bauteil vor.In a further preferred embodiment of the invention, the light guide and lighting arrangement are present together in a monolithic component.
Monolithisch bedeutet dabei vorzugsweise, aus einem Stück bestehend bzw. einstückig. Monolithisch kann dabei insbesondere aus einem Stück (z. B. dem Rohmaterial der Lichtleitkörper) gefertigt bedeuten. Es kann aber auch bedeuten, dass einzelne Komponenten zu einem einstückigen Bauteil zusammengesetzt werden, und zwar insbesondere so, dass nach dem Zusammensetzen keine einfache Umkehrung dieses Zusammensetzungsprozesses mehr möglich ist und/oder dass die Komponenten in möglichst kompakter und stabiler Form zusammengebracht werden. Monolithisch kann bevorzugt darüber hinaus bedeuten, dass im Wesentlichen eine Homogenität der zu einem Stück zusammengesetzten Komponenten in Bezug auf mindestens eine Eigenschaft vorherrscht, beispielsweise in Bezug auf Festigkeit, Transparenz und/oder Brechungsindex.Monolithic preferably means consisting of one piece or in one piece. In this case, monolithic can in particular mean manufactured from one piece (eg the raw material of the light-conducting body). However, it can also mean that individual components are assembled to form a one-piece component, in particular in such a way that after assembly it is no longer possible to simply reverse this assembly process and/or that the components are brought together in the most compact and stable form possible. Monolithic can preferably also mean that the components put together to form a piece are essentially homogenous with regard to at least one property, for example with regard to strength, transparency and/or refractive index.
Ein monolithisches Bauteil ist besonders robust, einfach zu verbauen und wartungsarm. Insbesondere benötigt die Beleuchtungsanordnung und/oder Beleuchtungsanordnung und Lichtleiter zueinander keine (weitere) (Re-) Justage.A monolithic component is particularly robust, easy to install and low-maintenance. In particular, the lighting arrangement and/or lighting arrangement and light guide do not require any (further) (re)adjustment in relation to one another.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Beleuchtungsanordnung durch ein Spritzgussverfahren direkt mit der ersten Seitenfläche des Lichtleiters verbunden.In a further preferred embodiment of the invention, the lighting arrangement is connected directly to the first side surface of the light guide by an injection molding process.
Ein Spritzgussverfahren ist bevorzugt ein Urformverfahren, insbesondere in der Kunststoffverarbeitung. Dabei wird bevorzugt mit einer Spritzgießmaschine der verwendete Werkstoff verflüssigt und in eine Form unter Druck eingespritzt, wo er durch Abkühlung und/oder eine Vernetzungsreaktion wieder in einen festen Zustand übergeht. Der Hohlraum bzw. die Kavität des Werkzeuges bestimmt dabei Form und/oder Oberflächenstruktur. Nach dem Öffnen der Form kann das entstandene Fertigteil entnommen werden.An injection molding process is preferably a primary shaping process, particularly in plastics processing. The material used is preferably liquefied using an injection molding machine and injected into a mold under pressure, where it returns to a solid state through cooling and/or a crosslinking reaction. The hollow space or cavity of the tool determines the shape and/or surface structure. After the mold has been opened, the resulting finished part can be removed.
Vorzugsweise wird die mindestens eine Komponente der Beleuchtungsanordnung vorher an dem Lichtleiter und/der dem Lichtleitersubstrat angeordnet und dann beim Spritzgussverfahren fest mit diesem verbunden, insbesondere zu einem monolithischen Bauteil. Dabei können die Komponenten der Beleuchtungsanordnung auch teilweise oder vollkommen durch das verwendete Spritzgussmaterial umschlossen werden.The at least one component of the lighting arrangement is preferably arranged beforehand on the light guide and/or the light guide substrate and then firmly connected thereto during the injection molding process, in particular to form a monolithic component. The components of the lighting arrangement can also be partially or completely enclosed by the injection molding material used.
Eine durch ein Spritzgussverfahren mit dem Lichtleiter verbundene Beleuchtungsanordnung ergibt vorteilhafterweise ein besonders homogenes und stabiles Bauteil. Durch den beim Spritzgussverfahren verwendeten Druck werden insbesondere etwaige Hohlräume zwischen der mindestens einen Komponente der Beleuchtungsanordnung und dem Lichtleiter geschlossen, wodurch eine gewünschte Brechzahlanpassung zwischen einzelnen Teilen erreicht werden kann. Hierdurch können insbesondere verbesserte optische Eigenschaften gegenüber anderen Arten der Verbindung realisiert werden.A lighting arrangement connected to the light guide by an injection molding process advantageously results in a particularly homogeneous and stable component. Any cavities between the at least one component of the lighting arrangement and the light guide are in particular closed by the pressure used in the injection molding process, as a result of which a desired refractive index adjustment between individual parts can be achieved. In this way, in particular, improved optical properties can be realized compared to other types of connection.
Somit kann ein Fachmann eine durch ein solches Spritzgussverfahren mit dem Lichtleiter verbundene Beleuchtungsanordnung von anderen Verbindungsarten unterscheiden.A person skilled in the art can thus distinguish a lighting arrangement connected to the light guide by such an injection molding process from other types of connection.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Lichtleitersubstrat durch ein Spitzgussverfahren hergestellt und mit der Beleuchtungsanordnung an der ersten Seitenfläche des Lichtleiters verbunden. So kann eine besonders einfache und preisgünstige monolithische Lichtleiterstruktur hergestellt werden, welche sich in Bezug auf verbesserte Stabilität und/oder Homogenität von anders hergestellten Lichtleiterstrukturen unterscheidet.In a further preferred embodiment, the light guide substrate is produced by an injection molding process and is connected to the lighting arrangement on the first side face of the light guide. A particularly simple and inexpensive monolithic light guide structure can thus be produced be made, which differs in terms of improved stability and / or homogeneity of differently manufactured light guide structures.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die erste Seitenfläche eine glatte Oberfläche auf, welche bevorzugt durch einen Polierverfahren, stärker bevorzugt eine P3-Politur, gewonnen wurde und/oder welche bevorzugt eine quadratische Rauheit Rq von weniger als 2 nm aufweist.In a further preferred embodiment of the invention, the first side surface has a smooth surface, which was preferably obtained by a polishing process, more preferably P3 polishing, and/or which preferably has a square roughness Rq of less than 2 nm.
Eine glatte Oberfläche ist insbesondere gekennzeichnet durch eine geringe Rauheit. Rauheit bezeichnet insbesondere die Unebenheit der Oberflächenhöhe. Rauheit kann beispielsweise durch eine Mittenrauheit Ra und/oder eine quadratische Rauheit Rq quantifiziert werden.A smooth surface is characterized in particular by a low level of roughness. Roughness refers in particular to the unevenness of the surface height. For example, roughness can be quantified by an average roughness R a and/or a quadratic roughness R q .
Der Fachmann weiß, wie Ra und Rq definiert sind und wie diese gemessen werden können.Those skilled in the art know how R a and R q are defined and how they can be measured.
Der Mittenrauwert Ra gibt beispielsweise einen mittleren Abstand von Oberflächenpunkten einer beschriebenen Oberfläche zur sogenannten Mittellinie der Oberfläche an. Die Mittellinie schneidet vorzugsweise innerhalb einer Bezugsstrecke der betrachteten Oberfläche das tatsächliche Oberflächenprofil so, dass eine Summe der Profilabweichungen auf der Länge der Bezugsstrecke in einer parallelen Ebene zur Mittellinie verteilt liegt. Der Mittenrauwert entspricht vorzugsweise dem arithmetischen Mittel der betragsmäßigen Abweichung der Oberfläche von der Mittellinie.The average roughness value R a indicates, for example, an average distance between surface points of a described surface and the so-called center line of the surface. The center line preferably intersects the actual surface profile within a reference distance of the surface under consideration in such a way that a sum of the profile deviations is distributed over the length of the reference distance in a plane parallel to the center line. The mean roughness value preferably corresponds to the arithmetic mean of the amount of deviation of the surface from the center line.
Die quadratische Rauheit Rq (englisch: rms-roughness oder root-mean-squared roughness, also Wurzel des Mittelquadrates) wird beispielsweise aus dem Mittel der Abweichungsquadrate berechnet und entspricht bevorzugt dem „quadratischen Mittel“ der Abweichung der Oberfläche von der Mittellinie.The squared roughness Rq (English: rms roughness or root-mean-squared roughness, i.e. root of the mean square) is calculated, for example, from the mean of the squares of deviation and preferably corresponds to the "square mean" of the deviation of the surface from the center line.
Ein Polierverfahren ist bevorzugt ein Verfahren, bei dem Material in geringen Mengen von einer Oberfläche abgetragen wird mit dem Ziel, die Oberfläche zu glätten.A polishing process is preferably a process in which material is removed in small amounts from a surface with the aim of smoothing the surface.
Eine P3-Politur schafft vorzugsweise besonders glatte, von anderen Polierflächen unterscheidbare Oberflächen. Beispielsweise weist eine mit einer P3 Politur behandelte Oberfläche eine quadratische Rauheit Rq von weniger als 2 Nanometern (nm) auf.A P3 polish preferably creates particularly smooth surfaces that can be distinguished from other polished surfaces. For example, a surface treated with a P3 polish has a square root roughness Rq of less than 2 nanometers (nm).
Bei einer Rq von weniger als 2 Nanometern (nm) können Strahlen besonders gut in den Lichtleitkörper eingestrahlt und/oder eingekoppelt werden, auch ohne zusätzliche strahlformende Komponente der Beleuchtungseinrichtung. Insbesondere finden im Wesentlichen keine unerwünschten Streu- und/oder Diffusionsvorgänge an der Seitenfläche statt.With an R q of less than 2 nanometers (nm), beams can be irradiated and/or coupled particularly well into the light guide body, even without an additional beam-shaping component of the lighting device. In particular, essentially no undesired scattering and/or diffusion processes take place on the side surface.
Vor allem in Verbindung mit einer Beleuchtungsanordnung, welche mit dem Lichtleiter ein monolithisches Bauteil umfasst, bevorzugt bei einer durch ein Spritzgussverfahren direkt mit der ersten Seitenfläche des Lichtleiters verbundenen Beleuchtungsanordnung, insbesondere wenn keine zusätzlichen strahlformenden Komponenten von der Beleuchtungsanordnung umfasst sind, kann durch eine solche glatte Oberfläche eine hohe Effizienz bei der Einstrahlung und einer guten Qualität der eingekoppelten Lichtstrahlen erreicht werden, bei einem gleichzeitig günstigen und einfachen Aufbau des Lichtleiters. Dann kann eine besonders einfache Abstimmung zwischen eingekoppeltem Winkelspektrum und Akzeptanzwinkelspektrum der Auskoppelstruktur realisiert werden.Especially in connection with a lighting arrangement that includes a monolithic component with the light guide, preferably in the case of a lighting arrangement that is directly connected to the first side surface of the light guide by an injection molding process, especially if no additional beam-shaping components are included in the lighting arrangement, such a smooth Surface high efficiency in the irradiation and a good quality of the coupled light beams can be achieved with a simultaneously cheap and simple structure of the light guide. A particularly simple matching between the coupled angle spectrum and the acceptance angle spectrum of the decoupling structure can then be implemented.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Oberfläche der ersten Seitenfläche eingerichtet, als Diffusor für die zwischen strahlformendem Element und Lichtleiter geleiteter elektromagnetischer Strahlung zu wirken und weist insbesondere eine quadratische Rauigkeit auf größer als 2 nm auf.In a further preferred embodiment of the invention, the surface of the first side surface is set up to act as a diffuser for the electromagnetic radiation conducted between the beam-shaping element and the light guide and in particular has a squared roughness greater than 2 nm.
Die Oberfläche der ersten Seitenfläche wird vorzugsweise auch als Einkoppelfläche bezeichnet.The surface of the first side surface is preferably also referred to as the coupling surface.
Ein Diffusor ist vorzugsweise eine Fläche und/oder ein Raumbereich, welcher eingerichtet ist für eine Streuung von auftreffendem Licht. Dabei kann insbesondere eine Streuung aufgrund von Totalreflektion und/oder Lichtbrechung verwendet werden. Hierfür ist insbesondere bevorzugt, dass eine Oberfläche mit einer Rauigkeit verwendet wird, so dass die durch die Oberfläche erzeugte Brechung und/oder Reflektion in eine bestimmte Richtung im Wesentlichen einer statistischen Verteilung unterliegt. Dabei hat sich insbesondere eine Rauigkeit von mehr als 2 nm als vorteilhaft erwiesen.A diffuser is preferably a surface and/or a spatial area that is set up for scattering incident light. In this case, in particular, scattering due to total reflection and/or light refraction can be used. For this purpose it is particularly preferred that a surface is used with a roughness such that the refraction and/or reflection in a specific direction generated by the surface is essentially subject to a statistical distribution. In particular, a roughness of more than 2 nm has proven to be advantageous.
Durch die Streuung an dem Diffusor kann vorteilhafterweise eine gewünschte Verteilung von Strahlrichtungen verschiedener Strahlbündel im Lichtleiter erreicht werden. Es kann vorzugsweise eine relativ gleichmäßige Beleuchtung der Auskoppelfläche in Bezug auf Intensität und/oder Winkel der Beleuchtung, insbesondere innerhalb des Akzeptanzwinkelspektrums erreicht werden.A desired distribution of beam directions of different beam bundles in the light guide can advantageously be achieved by the scattering at the diffuser. A relatively uniform illumination of the decoupling surface can preferably be achieved with regard to the intensity and/or angle of the illumination, in particular within the acceptance angle spectrum.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die holographische Auskoppelstruktur eingerichtet für eine holographische Darstellung durch Erzeugung eines reellen und/oder virtuellen Bildes in und/oder außerhalb der Lichtleiterstruktur und insbesondere innerhalb der ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur (in-plane), wobei die holographische Darstellung bevorzugt im Wesentlichen nur Strukturen darstellt, welche bei dem Akzeptanzwinkelspektrum von 5° auflösbar und/oder von einem Betrachter als solche erkennbar sind.In a further preferred embodiment of the invention, the holographic decoupling structure is set up for a holographic representation by generating a real and/or virtual image in and/or outside the light guide structure and in particular within the first main surface of the light guide structure (in-plane), wherein the holographic representation preferably essentially only represents structures which can be resolved at the acceptance angle spectrum of 5° and/or are recognizable as such by an observer.
Eine holographische Darstellung ist insbesondere eine Realisierung einer holographischen Leuchtfunktion. Die durch die holographische Darstellung erzeugten Bilder können bevorzugt bei einem Betrachter einen räumlichen Eindruck erzeugen, vor allem dadurch, dass auch Phaseninformation des Bildes und somit räumliche Tiefeninformation durch das Auskoppelhologramm dargestellt werden kann.A holographic representation is in particular a realization of a holographic lighting function. The images generated by the holographic representation can preferably generate a spatial impression for an observer, primarily because phase information of the image and thus spatial depth information can also be represented by the decoupling hologram.
Die erzeugten Bilder können vorzugsweise Strukturen umfassen, welche beispielsweise erkennbare Linien oder Formen des dargestellten Bildes umfassen bzw. durch welche das Bild erkennbar wird. Beispielsweise kann durch die ausgekoppelten Lichtstrahlen des Lichtleiters ein Pfeil dargestellt werden, wobei die Strukturen den Pfeil und vor allem die Begrenzungslinien des Pfeiles umfassen. Es werden bevorzugt nur Strukturen dargestellt, welche bei dem Akzeptanzwinkelspektrum von 5° auflösbar sind. Damit der Pfeil beispielsweise erkennbar ist, müssen die Begrenzungslinien klar erkennbar sein, insbesondere im Bezug zur dargestellten Größendimension des Pfeils. Ist der Pfeil beispielsweise klein und die Begrenzungslinien in einer Größenordnung verschwommen, die der Größenordnung des Pfeils entspricht, kann der Pfeil z. B. nicht mehr auflösbar und somit nicht erkennbar sein. Dies kann insbesondere durch ein zu großes Akzeptanzwinkelspektrum im Verhältnis zur Größe der dargestellten Strukturen stattfinden. Dann werden die ausgekoppelten Lichtstrahlen typischerweise ebenfalls ein zu großes Winkelspektrum haben und die Strukturen werden z. B. verwischt. Ein solcher Pfeil wie im obigen Beispiel soll vorteilhafterweise durch die Auskoppelstruktur nicht dargestellt werden. Vielmehr sollen die dargestellten Bilder und/oder Strukturen vorteilhafterweise an das Akzeptanzwinkelspektrum und somit auch an das ausgekoppelte Winkelspektrum angepasst sein.The images generated can preferably include structures which, for example, include recognizable lines or shapes of the displayed image or through which the image becomes recognizable. For example, an arrow can be represented by the decoupled light beams of the light guide, with the structures comprising the arrow and, above all, the boundary lines of the arrow. Only structures that can be resolved in the acceptance angle spectrum of 5° are preferably displayed. For example, in order for the arrow to be recognizable, the boundary lines must be clearly recognizable, particularly in relation to the size dimension of the arrow shown. For example, if the arrow is small and the boundary lines are blurred by a magnitude equal to the magnitude of the arrow, the arrow may e.g. B. can no longer be resolved and therefore not recognizable. This can occur in particular due to an acceptance angle spectrum that is too large in relation to the size of the structures shown. Then the decoupled light beams will typically also have an angle spectrum that is too large and the structures will become z. B. blurred. Such an arrow as in the example above should advantageously not be represented by the decoupling structure. Rather, the displayed images and/or structures should advantageously be adapted to the acceptance angle spectrum and thus also to the decoupled angle spectrum.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere holographische Auskoppelstrukturen umfasst, wobei jede holographische Auskoppelstruktur eingerichtet ist, ein gleiches Bild zu erzeugen. So kann wie beschrieben für jede Auskoppelstruktur das Akzeptanzwinkelspektrum klein gehalten werden und das Bild der jeweiligen Auskoppelstruktur kann dadurch scharf gehalten werden. Insgesamt kann ein größerer Teil des Winkelspektrums des in den Lichtleiter eingestrahlten Lichtes verwendet werden, um so die Beleuchtungseffizienz zu erhöhen. Da jede Auskoppelstruktur das gleiche Bild erzeugt, und diese gleichen Bilder überlagert werden, kann so bei gleichbleibender Beleuchtungsintensität ein helleres Bild erzeugt werden und die Effizienz der Lichtleiterstruktur kann gesteigert werden.In a further preferred embodiment of the invention, several holographic decoupling structures are included, each holographic decoupling structure being set up to generate the same image. As described, the acceptance angle spectrum can be kept small for each decoupling structure and the image of the respective decoupling structure can be kept sharp as a result. Overall, a larger part of the angular spectrum of the light radiated into the light guide can be used in order to increase the lighting efficiency. Since each decoupling structure generates the same image and these same images are superimposed, a brighter image can be generated with the same illumination intensity and the efficiency of the light guide structure can be increased.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stellt die Darstellung nur Strukturen größer als 1 mm dar und/oder die eine räumliche Tiefe der Darstellung, bevorzugt in Betrachtungsrichtung, umfasst weniger als 20 mm.In a further preferred embodiment of the invention, the display only shows structures larger than 1 mm and/or the spatial depth of the display, preferably in the viewing direction, is less than 20 mm.
Eine räumliche Tiefe der Darstellung umfasst insbesondere eine durch die dreidimensional anmutende Darstellung des Auskoppelhologramms empfundene Strukturkomponente in Betrachtungsrichtung und/oder senkrecht zur ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur. Eine bevorzugte Betrachtungsrichtung ist dabei vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur. Im Gegensatz zu klassischen, durch Lichtstrahlen erzeugte Bilder können holographische Bilder eine dreidimensionale Tiefe, z. B. in Betrachtungsrichtung aufweisen. Die Auflösung und/oder Erkennbarkeit der Darstellung dieser räumlichen Tiefe ist jedoch typischerweise abhängig vom Winkelspektrum und/oder dem Frequenzspektrum der gebeugten (hier: ausgekoppelten) Lichtstrahlen und somit insbesondere auch vom Akzeptanzwinkelspektrum und/oder Akzeptanzfrequenzspektrum des Hologramms (hier: der holographischen Auskoppelstruktur). Daher kann die hier beschriebene Begrenzung der räumlichen Tiefe der Darstellung insbesondere geeignet sein, um diese räumliche Tiefe beim beschriebenen Akzeptanzwinkelspektrum gut darzustellen.A spatial depth of the representation comprises, in particular, a structural component perceived by the seemingly three-dimensional representation of the decoupling hologram in the viewing direction and/or perpendicular to the first main surface of the light guide structure. A preferred viewing direction is preferably essentially perpendicular to the first main surface of the light guide structure. In contrast to classic images created by light rays, holographic images can have a three-dimensional depth, e.g. B. have in the viewing direction. However, the resolution and/or perceptibility of the representation of this spatial depth is typically dependent on the angle spectrum and/or the frequency spectrum of the diffracted (here: decoupled) light rays and thus in particular also on the acceptance angle spectrum and/or acceptance frequency spectrum of the hologram (here: the holographic decoupling structure). The limitation of the spatial depth of the representation described here can therefore be particularly suitable for representing this spatial depth well in the acceptance angle spectrum described.
Analog verhält es sich auch mit der Größe der dargestellten Figuren.The same applies to the size of the figures shown.
Eine solche Darstellung ist besonders gut geeignet für eine holographische Darstellung mit einfachen und preisgünstigen Mitteln wie hierin beschrieben.Such a representation is particularly well suited for a holographic representation using simple and inexpensive means as described herein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Lichtleiter, insbesondere das Substrat des Lichtleiters, ein Material, welches ein optischer Kunststoff ist und ausgesucht ist aus der Gruppe umfassend Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat, Cyclic Olefin Polymer (COP) und/oder Cycloolefin-Copolymere (COC) und/oder umfasst der Lichtleiter, insbesondere das Substrat des Lichtleiters, ein Material, welches ein optisches Glas ist und ausgesucht ist aus der Gruppe umfassend Borosilikatglas, B270, N-BK7, N-SF2, P-SF68, P-SK57Q1, P-SK58A und/oder P-BK7.In a further preferred embodiment of the invention, the light guide, in particular the substrate of the light guide, comprises a material which is an optical plastic and is selected from the group comprising polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate, cyclic olefin polymer (COP) and/or cycloolefin Copolymers (COC) and/or the light guide, in particular the substrate of the light guide, comprises a material which is an optical glass and is selected from the group consisting of borosilicate glass, B270, N-BK7, N-SF2, P-SF68, P- SK57Q1, P-SK58A and/or P-BK7.
Diese Materialien sind besonders gut für einen transparenten Lichtleiter geeignet, welcher gute optische Eigenschaften wie hohe Transparenz, Homogenität, z. B. in Bezug auf den Brechungsindex aufweist und dabei preiswert und leicht herzustellen ist. Die aufgeführten Materialien weisen zum Teil einen hohen Brechungsindex in Vergleich zur Umgebung, z. B. im Vergleich zu Luft unter Standardbedingungen auf.These materials are particularly well suited for a transparent light guide, which has good optical properties such as high transparency, homogeneity, e.g. B. in relation to the refractive index and is inexpensive and easy to manufacture. Some of the materials listed have a high refractive index compared to the environment, e.g. B. compared to air under standard conditions.
Luft unter Standardbedingungen bezeichnet insbesondere Luft gemäß ISO 2533, vor allem Luft bei 288,15 Kelvin (K) bzw. 15° C, einem Luftdruck von 1013,25 Hektopascal (hPa) und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 0 bzw. bei trockener Luft. Der Fachmann kann aber auch für Luft den üblichen Brechungsindex von etwa 1 annehmen und entsprechend den kritischen Winkel berechnen.Air under standard conditions refers in particular to air according to ISO 2533, especially air at 288.15 Kelvin (K) or 15° C, an air pressure of 1013.25 hectopascals (hPa) and a relative humidity of 0 or dry air. However, a person skilled in the art can also assume the usual refractive index of about 1 for air and calculate the critical angle accordingly.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Lichtleiterstruktur eine Detektionsanordnung, welche an einer Seitenfläche der Lichtleiterstruktur, bevorzugt einer zweiten Seite, angeordnet vorliegt und eingerichtet ist für eine Detektion von elektromagnetischer Strahlung mit mindestens einem zweiten Spektrum aus der Lichtleiterstruktur, wobei die Lichtleiterstruktur eingerichtet ist für eine Leitung elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums und wobei die Lichtleiterstruktur mindestens eine holographische Einkoppelstruktur umfasst, welche eingerichtet ist für eine Einkopplung von auf die erste Hauptfläche und/oder einer zweiten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur gerichtete elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums innerhalb eines Akzeptanzwinkelspektrums der Einkoppelstruktur in eine Richtung der Detektionsanordnung.In a further preferred embodiment of the invention, the light guide structure comprises a detection arrangement, which is arranged on a side surface of the light guide structure, preferably a second side, and is set up for detecting electromagnetic radiation with at least a second spectrum from the light guide structure, the light guide structure being set up for conducting electromagnetic radiation of the second spectrum and wherein the light guide structure comprises at least one holographic coupling structure which is set up for coupling electromagnetic radiation of the second spectrum directed onto the first main surface and/or a second main surface of the light guide structure within an acceptance angle spectrum of the coupling structure into a Direction of the detection arrangement.
Die Lichtleiterstruktur kann dabei weiterhin den einen Lichtleiter umfassen, welcher vorzugsweise auch als erster Lichtleiter bezeichnet wird, oder aber auch einen zweiten Lichtleiter. Wenn ein zweiter Lichtleiter umfasst ist und bspw. die Detektionsanordnung an diesem zweiten Lichtleiter vorliegt, dann kann es bspw. bevorzugt sein, dass der erste Lichtleiter für elektromagnetische Strahlung des ersten Lichtleiters eingerichtet ist und der zweite Lichtleiter für elektromagnetische Strahlung des zweiten Lichtleiters. Auch dann kann vorzugsweise davon gesprochen werden, dass die Lichtleiterstruktur eingerichtet ist sowohl für die Leitung elektromagnetischer Strahlung des ersten als auch des zweiten Spektrums.The light guide structure can also include one light guide, which is preferably also referred to as the first light guide, or else a second light guide. If a second light guide is included and, for example, the detection arrangement is present on this second light guide, then it can be preferred, for example, for the first light guide to be set up for electromagnetic radiation from the first light guide and the second light guide for electromagnetic radiation from the second light guide. In this case, too, it can preferably be said that the light guide structure is set up both for conducting electromagnetic radiation of the first spectrum and of the second spectrum.
Eine zweite Seitenfläche kann insbesondere eine der ersten Seitenfläche gegenüberliegende Seitenfläche umfassen.A second side surface can in particular comprise a side surface opposite the first side surface.
Das zweite Spektrum kann vorzugsweise dem ersten Spektrum entsprechen oder mit diesem Überlappen bzw. mindestens teilweise übereinstimmen. Das zweite Spektrum kann jedoch vorzugsweise ebenso ein vom ersten Spektrum unterschiedliches Spektrum sein, wobei das erste Spektrum bspw. ein sichtbares Spektrum umfasst und das zweite Spektrum ein nahinfrarotes Spektrum umfasst, welches für das menschliche Auge im Wesentlichen unsichtbar ist.The second spectrum can preferably correspond to the first spectrum or overlap or at least partially correspond to it. However, the second spectrum can preferably also be a different spectrum from the first spectrum, the first spectrum comprising, for example, a visible spectrum and the second spectrum comprising a near-infrared spectrum which is essentially invisible to the human eye.
Die mindestens eine holographische Einkoppelstruktur ist eingerichtet für eine Einkopplung von auf die erste Hauptfläche und/oder einer zweiten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur gerichtete elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums innerhalb eines Akzeptanzwinkelspektrums der Einkoppelstruktur in eine Richtung der Detektionsanordnung. Vorzugsweise bedeutet dies, dass die Einkoppelstruktur in analoger Weise zur Auskoppelstruktur funktioniert, jedoch in „umgekehrter“ Richtung und für ein zweites Spektrum. Die Einkoppelstruktur koppelt also elektromagnetische Strahlung nicht aus einer Hauptfläche raus, sondern durch eine Hauptfläche hinein in den Lichtleiter, wobei die Strahlung gleichzeitig in Richtung der Detektionsanordnung abgelenkt wird, so dass die elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise auf der Detektionsanordnung auftreffen kann und/oder von dieser detektiert werden kann. Die Umlenkung und/oder Leitung der elektromagnetischen Strahlung im Lichtleiter kann dabei auf direktem Wege ohne weitere Reflektionen erfolgen und/oder durch Mehrfachreflektionen im Lichtleiter, vorzugsweise unter einem Winkel größer als der kritische Winkel der Totalreflektion an einer Grenzfläche des Lichtleiters. Das Akzeptanzwinkelspektrum ist bevorzugt so definiert wie bei der Auskoppelfläche, wobei jedoch ein Winkel zwischen einer Bezugsgeraden oder -ebene und einem Lichtstrahl gemessen wird, welcher von außerhalb des Lichtleiters auf die Einkoppelstruktur auftrifft.The at least one holographic coupling structure is set up for coupling electromagnetic radiation of the second spectrum directed onto the first main surface and/or a second main surface of the light guide structure within an acceptance angle spectrum of the coupling structure in a direction of the detection arrangement. This preferably means that the in-coupling structure works in a manner analogous to the out-coupling structure, but in the “reverse” direction and for a second spectrum. The coupling structure therefore does not couple electromagnetic radiation out of a main surface, but through a main surface into the light guide, with the radiation being deflected at the same time in the direction of the detection arrangement, so that the electromagnetic radiation can at least partially impinge on the detection arrangement and/or be detected by it can be. The deflection and/or conduction of the electromagnetic radiation in the light guide can take place directly without further reflections and/or by multiple reflections in the light guide, preferably at an angle greater than the critical angle of the total reflection at an interface of the light guide. The acceptance angle spectrum is preferably defined as in the case of the coupling-out surface, but an angle is measured between a reference straight line or reference plane and a light beam which impinges on the coupling-in structure from outside the light guide.
Die zweite Hauptfläche ist vorzugsweise eine der ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur gegenüberliegende Hauptfläche bzw. Außenfläche der Lichtleiterstruktur.The second main surface is preferably a main surface or outer surface of the light guide structure opposite the first main surface of the light guide structure.
Vorzugsweise funktioniert die Einkoppelfläche in der vorstehend beschriebenen Weise, wenn die von außerhalb des Lichtleiters zur Einkoppelfläche gelangende elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs in Bezug auf die Einkoppelstruktur, auf eine von der Einkoppelstruktur umfassten Fläche und/oder in Bezug auf die erste Hauptfläche der Lichtleiterstruktur liegt. Dieser Winkel bzw. Winkelbereich wird bevorzugt anhand eines Lichtstrahls in Bezug auf eine Gerade oder eine Ebene gemessen, wie in diesem Dokument beschrieben. Die von der Einkoppelstruktur umfasste Fläche kann insbesondere eine Fläche betreffen, innerhalb derer strukturelle Elemente der Einkoppelstruktur angeordnet vorliegen, bspw. die Anordnung von Modulationen des Brechungsindizes innerhalb der Einkoppelstruktur. Es kann ebenso die Fläche entlang der flächigen Ausdehnung der Einkoppelstruktur gemeint sein.The coupling surface preferably functions in the manner described above if the electromagnetic radiation of the second spectrum reaching the coupling surface from outside the light guide is within a specific angular range in relation to the coupling structure, to a surface comprised by the coupling structure and/or in relation to the first main surface of the light guide structure. This angle or range of angles is preferably measured using a light beam in relation to a straight line or a plane, as described in this document. The area encompassed by the in-coupling structure can relate in particular to an area within which structural elements of the in-coupling structure are arranged, for example the arrangement of modulations of the refractive index within the in-coupling structure. It can also mean the area along the areal extension of the coupling structure.
Dieser Winkelbereich wird vorzugsweise Akzeptanzwinkelspektrum der Einkoppelstruktur genannt und umfasst insbesondere den Winkelbereich, für den das Einkoppelhologramm für das zweite Spektrum und/oder Teile des zweiten Spektrums die gewünschten und hier beschriebenen Eigenschaften aufweist. Insbesondere ist das Akzeptanzwinkelspektrum in Bezug auf die Effizienz der holographischen Einkoppelstruktur, insbesondere in Bezug auf die Einkoppeleffizienz definiert, welche abhängig vom vorstehend beschriebenen Winkelbereich betrachtet wird. Diese Einkoppeleffizienz wird vorzugsweise in Bezug auf die von außerhalb des Lichtleiters auf die Einkoppelstruktur auftreffende elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums definiert, welche in den Lichtleiter eingekoppelt wird und zur Detektionsanordnung gelangt. Die Effizienz kann dabei bevorzugt Werte zwischen 0 (z. B. kein Licht wird eingekoppelt und gelangt zur Detektionsanordnung) und 1 (alles Licht wird eingekoppelt und gelangt zur Detektionsanordnung) annehmen. Das Akzeptanzwinkelspektrum der Einkoppelstruktur ist dabei vorzugsweise dadurch definiert, dass für den umfassten Winkelbereich die Einkoppeleffizienz 0,1 oder größer ist, stärker bevorzugt 0,5 oder größer.This angular range is preferably called the acceptance angle spectrum of the in-coupling structure and includes in particular the angular range for which the in-coupling hologram has the desired properties described here for the second spectrum and/or parts of the second spectrum. In particular, the acceptance angle spectrum is defined in relation to the efficiency of the holographic in-coupling structure, in particular in relation to the in-coupling efficiency, which is considered as a function of the angle range described above. This in-coupling efficiency is preferably defined in relation to the electromagnetic radiation of the second spectrum impinging on the in-coupling structure from outside the light guide, which is coupled into the light guide and reaches the detection arrangement. In this case, the efficiency can preferably assume values between 0 (eg no light is coupled in and reaches the detection arrangement) and 1 (all light is coupled in and reaches the detection arrangement). The acceptance angle spectrum of the in-coupling structure is preferably defined in that the in-coupling efficiency for the angle range covered is 0.1 or greater, more preferably 0.5 or greater.
Das Akzeptanzwinkelspektrum der Einkoppelstruktur wird insbesondere in Bezug zur Flächennormalen der Einkoppelstruktur, zur Flächennormalen der von der Einkoppelstruktur umfassten Fläche und/oder der Flächennormalen zur ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur gemessen.The acceptance angle spectrum of the in-coupling structure is measured in particular in relation to the surface normal of the in-coupling structure, to the surface normal of the surface encompassed by the in-coupling structure and/or the surface normal to the first main surface of the light guide structure.
Dabei kann vorzugsweise das Winkelspektrum in vertikaler Richtung gemeint sein, also bevorzugt das Winkelspektrum oder dessen Projektion in Bezug auf eine Querschnittsebene des Lichtleiters und/oder das Winkelspektrum in horizontaler Richtung, also bevorzugt das Winkelspektrum oder dessen Projektion in Bezug auf eine Längsschnittebene des Lichtleiters. Je nachdem wird vorzugsweise der Winkel in Bezug auf die jeweilige Ebene gemessen.The angular spectrum can preferably be meant in the vertical direction, i.e. preferably the angular spectrum or its projection in relation to a cross-sectional plane of the light guide and/or the angular spectrum in the horizontal direction, i.e. preferably the angular spectrum or its projection in relation to a longitudinal section plane of the light guide. Depending on this, the angle is preferably measured in relation to the respective plane.
Es kann auch bevorzugt sein, ganz allgemein das Akzeptanzwinkelspektrum der Einkoppelstruktur in Bezug zur vorgenannten Flächennormale zu messen, ohne sich dabei auf eine der genannten Richtungen zu beziehen.It can also be preferred to measure the acceptance angle spectrum of the coupling structure in general in relation to the aforementioned surface normal, without referring to one of the directions mentioned.
Durch eine Lichtleiterstruktur, welche eine Detektionsanordnung umfasst, kann die Funktionalität des Lichtleiters erhöht werden, z. B. kann die Lichtleiterstruktur als holographische Bedienkomponente verwendet werden.The functionality of the light guide can be increased by a light guide structure which includes a detection arrangement, e.g. B. the light guide structure can be used as a holographic operating component.
Vorzugsweise ist die Einkoppelstruktur von der Seitenfläche, an der die Detektionsanordnung vorliegt, beabstandet. Die Einkoppelstruktur kann bspw. mit der Auskoppelstruktur zumindest teilweise überlagert angeordnet sein. Die Einkoppelstruktur kann an und/oder entlang der ersten Hauptfläche oder an und/oder entlang der zweiten Hauptfläche angeordnet vorliegen.The coupling structure is preferably spaced apart from the side surface on which the detection arrangement is present. The coupling-in structure can, for example, be arranged at least partially superimposed on the decoupling structure. The coupling structure can be arranged on and/or along the first main surface or on and/or along the second main surface.
Vorzugsweise beträgt das Akzeptanzwinkelspektrum der Einkoppelstruktur betragsmäßig höchstens 5°. So kann erreicht werden, dass die Strahlführung der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung wie gewünscht verläuft und die eingekoppelte Strahlung im Wesentlichen oder teilweise die Detektionsanordnung erreicht, so dass dort vorteilhafterweise auch ohne (aufwendige) strahlformende Komponenten detektiert werden kann.The acceptance angle spectrum of the in-coupling structure is preferably no more than 5°. In this way, it can be achieved that the beam guidance of the coupled-in electromagnetic radiation runs as desired and the coupled-in radiation essentially or partially reaches the detection arrangement, so that detection can also advantageously be carried out there without (complex) beam-shaping components.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt das Akzeptanzwinkelspektrum der holographischen Einkoppelstruktur betragsmäßig höchstens 5°, wobei mehr als eine holographische Einkoppelstruktur umfasst ist, insbesondere bis zu fünf holographische Einkoppelstrukturen umfasst sind, wobei jede holographische Einkoppelstruktur ein unterschiedliches Akzeptanzwinkelspektrum und/oder einen unterschiedlichen Rekonstruktionswinkel aufweist.In a further preferred embodiment of the invention, the acceptance angle spectrum of the holographic coupling structure is a maximum of 5°, with more than one holographic coupling structure being included, in particular up to five holographic coupling structures being included, with each holographic coupling structure having a different acceptance angle spectrum and/or a different reconstruction angle .
Der Rekonstruktionswinkel ist vorzugsweise mutatis mutandis definiert wie bei der holographischen Auskoppelstruktur.The reconstruction angle is preferably defined mutatis mutandis as in the case of the holographic outcoupling structure.
Vorzugsweise sind die Einkoppelstrukturen parallel zur Hauptfläche deckungsgleich, insbesondere in Richtung einer Flächennormalen wie vorstehend definiert übereinander angeordnet.The coupling structures are preferably arranged parallel to the main surface congruently, in particular in the direction of a surface normal, as defined above one above the other.
So kann trotz eines kleiner Akzeptanzwinkelspektrums einer einzelnen Einkoppelstruktur, durch welches vorteilhafterweise eine gute Strahlführung zur Detektionsanordnung realisiert werden kann, Licht mit verschiedenen Akzeptanzwinkelspektren eingekoppelt werden und so die Effizienz erhöht werden.Thus, despite a small acceptance angle spectrum of an individual coupling structure, which can advantageously be used to implement good beam guidance to the detection arrangement, light with different acceptance angle spectra can be coupled in and the efficiency can thus be increased.
Die holographische Einkoppelstrukturen können übereinander, insbesondere stapelweise übereinander, in einem sogenannten Stack angeordnet sein.The holographic coupling structures can be arranged one above the other, in particular stacked one above the other, in a so-called stack.
Es kann ebenso bevorzugt sein, dass die Einkoppelstrukturen in einer ersten Richtung von der Detektionsanordnung in Richtung der Einkoppelstruktur nebeneinander angeordnet sind.It can also be preferred that the in-coupling structures are arranged next to one another in a first direction from the detection arrangement in the direction of the in-coupling structure.
Es kann bevorzugt sein, dass die holographischen Einkoppelstrukturen (ob nebeneinander oder übereinander) in einem einzigen Einkoppelhologramm vorliegen, insbesondere in einer sogenannten Hologrammfolie, in der sie gemeinsam belichtet wurden. Ein solches Einkoppelhologramm wird vorzugsweise auch als sogenanntes Multiplexhologramm bezeichnet.It may be preferred that the holographic coupling structures (whether side by side or one above the other) are in a single coupling holo gram, in particular in a so-called hologram foil, in which they were exposed together. Such a coupling hologram is preferably also referred to as a so-called multiplex hologram.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Detektionsanordnung einen Detektor und mindestens ein zwischen Detektor und zweiter Seitenfläche angeordnetes strahlformendes Element, welches ausgesucht ist aus der Gruppe Linse, Diffusor, Prisma, holografische Struktur und/oder Gitter.In a further preferred embodiment of the invention, the detection arrangement comprises a detector and at least one beam-shaping element arranged between the detector and the second side surface, which element is selected from the group consisting of a lens, diffuser, prism, holographic structure and/or grating.
Der Detektor ist vorzugsweise eingerichtet, in Abhängigkeit der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung des zweiten Spektrums ein Signal, insbesondere ein elektromagnetisches Signal zu generieren. Ein Detektor kann beispielsweise eine Kamera, eine CCD-Kamera, eine Infrarotkamera, eine Photodiode, eine Avalanche-Photodiode o. ä. umfassen.The detector is preferably set up to generate a signal, in particular an electromagnetic signal, as a function of the incident electromagnetic radiation of the second spectrum. A detector can include, for example, a camera, a CCD camera, an infrared camera, a photodiode, an avalanche photodiode or the like.
Durch eine strahlformende Komponente kann eine Kopplung der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung mit dem Detektor vorteilhafterweise optimiert werden.Coupling of the coupled-in electromagnetic radiation to the detector can advantageously be optimized by a beam-shaping component.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Detektionsanordnung einen Detektor und kein zusätzliches strahlformendes Element, wobei der Detektor direkt an der zweiten Seitenfläche des Lichtleiters angeordnet vorliegt.In a further preferred embodiment of the invention, the detection arrangement comprises a detector and no additional beam-shaping element, the detector being arranged directly on the second side surface of the light guide.
Insbesondere in Kombination mit mindestens einer holographischen Einkoppelstruktur, deren Akzeptanzwinkelspektrum betragsmäßig höchstens 5° beträgt, kann in besonders einfacher und preisgünstiger Weise realisiert werden, dass ein großer Teil der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung zur Detektionsanordnung gelangt und insbesondere mit dem Detektor gekoppelt wird. Insbesondere in Kombination mit mehreren Einkoppelstrukturen, welche jeweils ein unterschiedliches Akzeptanzwinkelspektrum aufweisen, kann somit elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums mit einem großen Winkelspektrum detektiert werden.Particularly in combination with at least one holographic in-coupling structure, the acceptance angle spectrum of which amounts to a maximum of 5°, it can be realized in a particularly simple and inexpensive manner that a large part of the in-coupled electromagnetic radiation reaches the detection arrangement and in particular is coupled to the detector. Electromagnetic radiation of the second spectrum can thus be detected with a large angular spectrum, particularly in combination with a plurality of coupling structures, each of which has a different acceptance angle spectrum.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen Lichtleiter, Detektionsanordnung und/oder Beleuchtungsanordnung gemeinsam in einem monolithischen Bauteil vor. Hieraus ergeben mutatis mutandis sich die bereits vorstehend im Zusammenhang mit der Beleuchtungsanordnung und dem Lichtleiter diskutierten Ausführungsformen und Vorteile.In a further preferred embodiment of the invention, the light guide, detection arrangement and/or illumination arrangement are present together in a monolithic component. This results, mutatis mutandis, in the embodiments and advantages already discussed above in connection with the lighting arrangement and the light guide.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Detektionsanordnung durch ein Spritzgussverfahren direkt mit der Seitenfläche des Lichtleiters verbunden. Hieraus ergeben sich die bereits vorstehend im Zusammenhang mit der Beleuchtungsanordnung und dem Lichtleiter diskutierten Ausführungsformen und Vorteile, welche mutatis mutandis auch im Zusammenhang mit der Detektionsanordnung gelten.In a further preferred embodiment of the invention, the detection arrangement is connected directly to the side face of the light guide by an injection molding process. This results in the embodiments and advantages already discussed above in connection with the lighting arrangement and the light guide, which also apply mutatis mutandis in connection with the detection arrangement.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Lichtleiter ein ebener Lichtleiter ist, insbesondere ein quaderförmiger Lichtleiter. Diese Form ist besonders einfach und preisgünstig herzustellen und gleichzeitig für eine Vielzahl von Anwendungen und vorgesehenen Bauräumen geeignet.In a further preferred embodiment of the invention, the light guide is a planar light guide, in particular a cuboid light guide. This form is particularly easy and inexpensive to produce and at the same time suitable for a large number of applications and intended installation spaces.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Lichtleiter ein gekrümmter Lichtleiter. Beispielsweise kann der Lichtleiter einen Krümmungsradius in einer Ebene senkrecht zu einer Hauptfläche und/oder Seitenfläche aufweisen.In a further preferred embodiment of the invention, the light guide is a curved light guide. For example, the light guide can have a radius of curvature in a plane perpendicular to a main surface and/or side surface.
Hierdurch kann eine individuelle Anpassung an Anwendungen und/oder für den Lichtleiter vorgesehenen Bauräume erreicht werden.In this way, an individual adaptation to applications and/or installation spaces provided for the light guide can be achieved.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine Lichtleiterstruktur, vorzugsweise wie hier beschrieben, umfassend die folgenden Schritte:
- - Bereitstellung eines flächigen Lichtleiters, welcher eingerichtet ist für eine Leitung elektromagnetischer Strahlung eines ersten Spektrums
- - Bereitstellung mindestens einer Beleuchtungsanordnung zur Einstrahlung einer elektromagnetischen Strahlung mit einem ersten Spektrum in den Lichtleiter, umfassend mindestens eine Lichtquelle zur Emission von elektromagnetischer Strahlung mit dem ersten Spektrum, sowie Verbinden der Beleuchtungsanordnung mit einer ersten Seitenfläche des Lichtleiters, wobei das Winkelspektrum der von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten und/oder von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung betragsmäßig
mindestens 15°,bevorzugt mindestens 20°, stärker bevorzugtmindestens 30° und insbesondere mindestens 40° beträgt - - Anordnung mindestens einer holographischen Auskoppelstruktur am und/oder im Lichtleiter, wobei die Auskoppelstruktur eingerichtet ist für eine Auskopplung von in der Lichtleiterstruktur zur Auskoppelstruktur geleiteten elektromagnetische Strahlung der Beleuchtungsanordnung innerhalb eines Akzeptanzwinkelspektrums der Auskoppelstruktur aus einer ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur,
- - Provision of a flat light guide, which is set up for conducting electromagnetic radiation of a first spectrum
- - Provision of at least one lighting arrangement for irradiating electromagnetic radiation with a first spectrum into the light guide, comprising at least one light source for emitting electromagnetic radiation with the first spectrum, and connecting the lighting arrangement to a first side surface of the light guide, the angular spectrum of the lighting arrangement the amount of electromagnetic radiation radiated in and/or emitted by the light source in the direction of the light guide is at least 15°, preferably at least 20°, more preferably at least 30° and in particular at least 40°
- - Arrangement of at least one holographic decoupling structure on and/or in the light guide, the decoupling structure being set up for decoupling of electromagnetic radiation of the lighting arrangement guided in the light guide structure to the decoupling structure within an acceptance angle spectrum of the decoupling structure from a first main surface of the light guide structure,
Dem Fachmann ist ersichtlich, dass Vorteile, Definitionen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ebenso für das beanspruchte erfindungsgemäße Verfahren gelten.It is obvious to a person skilled in the art that advantages, definitions and embodiments of the device according to the invention also apply to the claimed method according to the invention.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Herstellungsverfahren zusätzlich den folgenden Schritt:
- Verbinden der Beleuchtungsanordnung, insbesondere der Lichtquelle, mit einer ersten Seitenfläche des Lichtleiters durch ein Spritzgussverfahren.
- Connecting the lighting arrangement, in particular the light source, to a first side surface of the light guide by an injection molding process.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mehr als eine holographische Auskoppelstruktur umfasst, sind insbesondere bis zu fünf holographische Auskoppelstrukturen umfasst, wobei jede holographische Auskoppelstruktur ein unterschiedliches Akzeptanzwinkelspektrum und/oder einen unterschiedlichen Rekonstruktionswinkel innerhalb des Winkelspektrums der von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten und/oder von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung aufweist.In a further preferred embodiment of the invention, more than one holographic decoupling structure is included, in particular up to five holographic decoupling structures are included, each holographic decoupling structure having a different acceptance angle spectrum and/or a different reconstruction angle within the angular spectrum of the irradiated by the lighting arrangement and/or by the Light source in the direction of the light guide emitted electromagnetic radiation.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Intensität der Beleuchtungsanordnung proportional zu einer Grundintensität der Beleuchtungsanordnung multipliziert mit einer Inversen des Auskoppelverlustes, welcher charakterisiert ist
- i. durch das Verhältnis zwischen dem Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung und dem Überlapp des Winkelspektrums der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung mit dem im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleiteten Winkelspektrum und dem Akzeptanzwinkelspektrum der Auskoppelstruktur und/oder
- ii. durch das Verhältnis zwischen dem Frequenzspektrum der Lichtquelle und dem Überlapp des Frequenzspektrums der Lichtquelle und dem Akzeptanzfrequenzspektrum der Auskoppelstruktur.
- i. by the ratio between the angular spectrum of the radiated electromagnetic radiation and the overlap of the angular spectrum of the radiated electromagnetic radiation with the angular spectrum conducted in the light guide from the illumination arrangement to the holographic decoupling structure and the acceptance angle spectrum of the decoupling structure and/or
- ii. by the ratio between the frequency spectrum of the light source and the overlap of the frequency spectrum of the light source and the acceptance frequency spectrum of the outcoupling structure.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Lichtleiterstruktur, hergestellt nach dem hier beschriebenen Verfahren.In a further aspect, the invention relates to a light guide structure produced by the method described here.
Dem Fachmann ist ersichtlich, dass Vorteile, Definitionen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lichtleiterstruktur nach dem ersten und zweiten Aspekt und des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenso für die beanspruchte erfindungsgemäße Lichtleiterstruktur nach diesem Aspekt gelten.It is clear to the person skilled in the art that advantages, definitions and embodiments of the light guide structure according to the invention according to the first and second aspect and of the method according to the invention also apply to the claimed light guide structure according to this aspect.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Bedienelement umfassend eine Lichtleiterstruktur wie, bevorzugt vorstehend, in diesem Dokument beschrieben umfassend eine Detektionsanordnung, wobei das erste und das zweite Spektrum unterschiedlich sind, wobei die Auskoppelstruktur insbesondere eine erste Auskoppelstruktur ist, wobei die Auskoppelstruktur eingerichtet ist zu einer Erzeugung einer holographischen Darstellung eines dreidimensionalen Bedienbereichs zum Bedienelement und wobei der Bedienbereich zum Bedienelement zumindest teilweise außerhalb der Lichtleiterstruktur liegt.In a further aspect, the invention relates to an operating element comprising a light guide structure as preferably described above in this document, comprising a detection arrangement, wherein the first and the second spectrum are different, wherein the decoupling structure is in particular a first decoupling structure, the decoupling structure being set up to a generation of a holographic representation of a three-dimensional operating area for the operating element and wherein the operating area for the operating element is at least partially outside the light guide structure.
Das erste Spektrum umfasst insbesondere spektrale Bereiche sichtbaren Lichtes, das zweite Spektrum insbesondere nahinfrarotes Licht.The first spectrum includes, in particular, spectral ranges of visible light, and the second spectrum includes, in particular, near-infrared light.
Vorzugsweise sind Einkoppelstruktur und Detektionsanordnung eingerichtet für eine Detektion von elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums aus dem Bedienbereich.The coupling structure and detection arrangement are preferably set up for detecting electromagnetic radiation of the second spectrum from the operating area.
Insbesondere ist die Detektionsanordnung eingerichtet für eine Detektion nur von elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums. Wenn erstes und zweites Spektrum unterschiedlich sind, kann so auf einfache Art verhindert werden, dass ungewollt in die Detektionsanordnung geratene elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums detektiert wird. Dies kann beispielsweise durch Wahl eines in Bezug auf erstes und zweites Spektrum geeigneten Materials realisiert werden und/oder durch Einsatz eines entsprechenden spektralen Filters.In particular, the detection arrangement is set up for detection only of electromagnetic radiation of the second spectrum. If the first and second spectrum are different, it can be prevented in a simple manner that electromagnetic radiation of the first spectrum that has accidentally gotten into the detection arrangement is detected. This can be implemented, for example, by selecting a material that is suitable in relation to the first and second spectrum and/or by using a corresponding spectral filter.
Ebenso kann die Einkoppelstruktur insbesondere nur zur Einkopplung elektromagnetischer Strahlung des ersten Spektrums geeignet sein und so die Gefahr einer versehentlichen Detektion elektromagnetischer Strahlung des ersten Spektrums vermindern.Likewise, the in-coupling structure can in particular only be suitable for in-coupling electromagnetic radiation of the first spectrum and thus reduce the risk of accidental detection of electromagnetic radiation of the first spectrum.
Ein Bedienelement ist vorzugsweise eingerichtet für eine Bedienung eines Systems oder einer Komponente und umfasst insbesondere mindestens einen Schalter für eine Eingabe durch einen Nutzer. Vorzugsweise kann die Eingabe am Schalter durch von der Detektionseinheit detektierte Lichtstrahlen, welche beispielsweise von einer Hand oder einem Finger eines Nutzers reflektiert werden, erreicht werden. Dies trifft insbesondere zu, wenn eine entsprechende Geste durch den Nutzer im Bedienbereich vorgenommen wird.An operating element is preferably set up to operate a system or a component and in particular includes at least one switch for input by a user. The input at the switch can preferably be achieved by light beams detected by the detection unit, which are reflected, for example, by a hand or a finger of a user. This applies in particular if a corresponding gesture is made by the user in the operating area.
Der Bedienbereich kann beispielsweise durch eine dreidimensionale holographische Darstellung des Bedienbereichs, bspw. in Form eines Knopfes, eines Schalters o. ä. vorgenommen werden. Es kann ein Bild dargestellt werden, welches in der Form die durch das Bedienelement bedienbare Eingabe graphisch untermalt, beispielsweise kann für die Bedienung einer Warnblinkleuchte durch das Bedienelement ein dreidimensional anmutendes, über dem Bedienelement schwebendes Warndreieck dargestellt werden.The operating area can, for example, by a three-dimensional holographic representation ment of the operating area, e.g. in the form of a button, a switch or similar. An image can be displayed which graphically underscores the input that can be operated by the operating element. For example, a warning triangle that appears three-dimensional and is floating above the operating element can be displayed for operating a hazard warning light by the operating element.
In dem Bereich, in dem das schwebende Dreieck dann von einem Nutzer erkannt wird, befindet sich im genannten Beispiel ebenfalls der Bedienbereich.In the example mentioned, the operating area is also located in the area in which the floating triangle is then recognized by a user.
Dass die voranstehend beschriebene Auskoppelstruktur als erste Auskoppelstruktur bezeichnet wird, ist vor allem der Tatsache geschuldet, dass weitere Auskoppelstrukturen mit anderen Eigenschaften und/oder Funktionalitäten umfasst sein können.The fact that the decoupling structure described above is referred to as the first decoupling structure is primarily due to the fact that further decoupling structures with other properties and/or functionalities can be included.
Dem Fachmann ist ersichtlich, dass Vorteile, Definitionen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lichtleiterstruktur nach dem ersten und zweiten Aspekt, des erfindungsgemäßen Verfahrens und dem untenstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Bedienelement nach einem anderen Aspekt ebenso für das beanspruchte erfindungsgemäße Bedienelement nach diesem Aspekt gelten.It is clear to the person skilled in the art that advantages, definitions and embodiments of the light guide structure according to the first and second aspect, the method according to the invention and the operating element according to the invention described below according to another aspect also apply to the claimed operating element according to this aspect.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Bedienelement umfassend:
- - eine flächige Lichtleiterstruktur umfassend mindestens einen ersten flächigen Lichtleiter
- - eine erste Beleuchtungsanordnung umfassend mindestens eine Lichtquelle zur Emission von elektromagnetischer Strahlung mit einem ersten Spektrum
- - eine Detektionsanordnung umfassend einen Detektor für eine Detektion von elektromagnetischer Strahlung mit einem zweiten Spektrum
- - A flat light guide structure comprising at least one first flat light guide
- - A first lighting arrangement comprising at least one light source for emitting electromagnetic radiation with a first spectrum
- - A detection arrangement comprising a detector for detecting electromagnetic radiation with a second spectrum
Dem Fachmann ist ersichtlich, dass Vorteile, Definitionen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lichtleiterstruktur nach dem ersten und zweiten Aspekt, des erfindungsgemäßen Verfahrens und dem obenstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Bedienelement nach einem anderen Aspekt ebenso für das beanspruchte erfindungsgemäße Bedienelement nach diesem Aspekt gelten.It is clear to the person skilled in the art that advantages, definitions and embodiments of the light guide structure according to the first and second aspect, the method according to the invention and the operating element according to the invention described above according to another aspect also apply to the claimed operating element according to this aspect.
Dabei können die für die obenstehende Lichtleiterstruktur beschriebenen Eigenschaften in Bezug auf die Winkelspektren und/oder Akzeptanzwinkelspektren für die Beleuchtungsanordnung, den Lichtleiter, die Auskoppelstruktur und/oder die Einkoppelstruktur zur Anwendung kommen oder auch nicht. Wenn diese nicht zum Tragen kommen, sind bezüglich der Winkelspektren und Akzeptanzwinkelspektren vorzugsweise keine besonderen Eigenschaften umfasst.The properties described for the above light guide structure in relation to the angle spectra and/or acceptance angle spectra for the lighting arrangement, the light guide, the decoupling structure and/or the incoupling structure may or may not be used. If these do not come into play, no special properties are preferably included with regard to the angle spectra and acceptance angle spectra.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Detektionsanordnung an der zweiten Seitenfläche des ersten Lichtleiters angeordnet vor. Dabei können Auskoppelstruktur und Einkoppelstruktur vorzugsweise in Bezug auf eine zur ersten Hauptfläche senkechten Richtung übereinander und/oder in einer Richtung von der Seitenfläche zur Ein- bzw. Auskoppelstruktur nebeneinander im ersten Lichtleiter angeordnet sein. Dabei sind sie vorzugsweise so eingerichtet, dass die Funktionsfähigkeit der jeweils anderen Struktur im Wesentlichen nicht beeinträchtigt wird. Sind sie übereinander angeordnet, können die Strukturen beispielsweise für das jeweils andere Spektrum der elektromagnetischen Strahlung transparent sein.In a preferred embodiment of the invention, the detection arrangement is arranged on the second side surface of the first light guide. In this case, the decoupling structure and the coupling structure can preferably be arranged one above the other in relation to a direction perpendicular to the first main surface and/or next to one another in a direction from the side surface to the coupling or decoupling structure in the first light guide. They are preferably set up in such a way that the functionality of the respective other structure is essentially not impaired. If they are arranged one above the other, the structures can be transparent, for example, to the respective other spectrum of the electromagnetic radiation.
Bei dieser Ausführungsform kann beispielsweise ein einziger Lichtleiter umfasst sein.In this embodiment, for example, a single light guide can be included.
Hierdurch kann ein Bedienelement bereitgestellt werden, welches aus besonders wenigen Elementen besteht und durch die Verwendung nur eines Lichtleiters besonders einfach in der Herstellung ist. Des Weiteren kann hierdurch vorzugsweise Bauraum für das Bedienelement gespart werden.As a result, an operating element can be provided which consists of a particularly small number of elements and is particularly simple to manufacture due to the use of only one light guide. Furthermore, space for the operating element can preferably be saved as a result.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Lichteiterstruktur einen zweiten flächigen Lichtleiter auf, welcher parallel zum ersten flächigen Lichtleiter an einer der ersten Hauptfläche gegenüberliegenden Seite des ersten flächigen Lichtleiters angeordnet vorliegt und eingerichtet ist für eine Lichtleitung elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums, wobei die Detektionsanordnung an einer ersten Seitenfläche des zweiten Lichtleiters angeordnet vorliegt und die Einkoppelstruktur vom zweiten Lichtleiter umfasst ist und wobei die erste Auskoppelstruktur vom ersten Lichtleiter umfasst und transparent ist für elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums zwischen erster Hauptfläche der Lichtleiterstruktur und Einkoppelstruktur.In a further preferred embodiment of the invention, the light conductor structure has a second flat light guide, which is arranged parallel to the first flat light guide on a side of the first flat light guide opposite the first main surface and is set up for light transmission of electromagnetic radiation of the second spectrum, the detection arrangement is arranged on a first side surface of the second light guide and the coupling structure is surrounded by the second light guide and the first decoupling structure is surrounded by the first light guide and is transparent to electromagnetic radiation of the second spectrum between the first main surface of the light guide structure and the coupling structure.
Der zweite Lichtleiter, welcher eingerichtet ist für eine Lichtleitung elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums, weist vorzugsweise mutatis mutandis für das zweite Spektrum die für den ersten Lichtleiter genannten Eigenschaften auf.The second light guide, which is set up for light conduction of electromagnetic radiation of the second spectrum, preferably has the properties mentioned for the first light guide, mutatis mutandis, for the second spectrum.
Der zweite flächige Lichtleiter liegt parallel zum ersten flächigen Lichtleiter an einer der ersten Hauptfläche gegenüberliegenden Seite, insbesondere an einer zweiten Hauptfläche des ersten flächigen Lichtleiters angeordnet vor. Die erste Hauptfläche des ersten Lichtleiters bildet dabei bevorzugt die erste Hauptfläche der ersten Lichtleiterstruktur.The second flat light guide is arranged parallel to the first flat light guide on a side opposite the first main surface, in particular on a second main surface of the first flat light guide. The first main surface of the first light guide preferably forms the first main surface of the first light guide structure.
Hierdurch ergeben sich vorzugsweise zwei innenliegende Hauptflächen der Lichtleiter in Bezug auf die Lichtleiterstruktur, wobei die des ersten Lichtleiters vorzugsweise dessen zweite Hauptfläche umfasst und die innenliegende Hauptfläche des zweiten Lichtleiters vorzugsweise als dessen zweite Hauptfläche bezeichnet wird. Die in Bezug auf die Lichtleiterstruktur außenliegenden erste Hauptfläche des ersten Lichtleiters bildet dann vorzugsweise die erste Hauptfläche der Lichtleiterstruktur und die in Bezug auf die Lichtleiterstruktur vorzugsweise ebenfalls außenliegende erste Hauptfläche des zweiten Lichtleiters bildet vorzugsweise die zweite Hauptfläche der zweiten Lichtleiterstruktur.This preferably results in two inner main surfaces of the light guides in relation to the light guide structure, with that of the first light guide preferably comprising its second main surface and the inner main surface of the second light guide being preferably referred to as its second main surface. The first main surface of the first light guide, which is on the outside in relation to the light guide structure, then preferably forms the first main surface of the light guide structure, and the first main surface of the second light guide, which is also preferably on the outside in relation to the light guide structure, preferably forms the second main surface of the second light guide structure.
Hierbei ist die Detektionsanordnung an einer ersten Seitenfläche des zweiten Lichtleiters angeordnet und die Einkoppelstruktur ist vom zweiten Lichtleiter umfasst. So kann insbesondere die Strahlung des zweiten Spektrums aus dem Bedienbereich in den zweiten Lichtleiter eingekoppelt werden und durch diesen bis zur ersten Seitenfläche des zweiten Lichtleiters geleitet werden, wo die Detektionsanordnung vorliegt. Die erste Auskoppelstruktur, welche vom ersten Lichtleiter umfasst ist, soll daher transparent für elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums zwischen erster Hauptfläche der Lichtleiterstruktur und Einkoppelstruktur sein, damit die Strahlung des zweiten Spektrums aus dem Bedienbereich die Auskoppelstruktur passieren und zur Einkoppelstruktur gelangen kann.In this case, the detection arrangement is arranged on a first side surface of the second light guide and the coupling structure is encompassed by the second light guide. In particular, the radiation of the second spectrum from the operating area can be coupled into the second light guide and guided through it to the first side surface of the second light guide, where the detection arrangement is located. The first decoupling structure, which is encompassed by the first light guide, should therefore be transparent to electromagnetic radiation of the second spectrum between the first main surface of the light guide structure and the coupling structure, so that the radiation of the second spectrum from the operating area can pass through the decoupling structure and reach the coupling structure.
Die erste und zweite Seitenfläche des zweiten Lichtleiters können analog zu den ersten und zweiten Seitenflächen des ersten Lichtleiters festgelegt werden. Die Festlegung kann bevorzugt auf einer Konvention beruhen. Insbesondere können sich auf der gleichen Seite der Lichtleiterstruktur befindlichen Seitenflächen des ersten und zweiten Lichtleiters gleich bezeichnet werden. Es kann jedoch vorzugsweise auch beliebig festgelegt werden, welche die erste und welche die zweite Seitenfläche des zweiten Lichtleiters ist, bspw. auch genau umgekehrt zu der Festlegung für den ersten Lichtleiter.The first and second side surfaces of the second light guide can be defined analogously to the first and second side surfaces of the first light guide. The definition can preferably be based on a convention. In particular, side faces of the first and second light guides located on the same side of the light guide structure can be designated the same. However, it can preferably also be arbitrarily determined which is the first and which is the second side surface of the second light guide, for example also exactly the opposite of the determination for the first light guide.
Durch diese Ausführungsform kann ein besonders einfaches und gut funktionierendes Bedienelement bereitgestellt werden, in dem mit einfachen Mitteln und störungsarm die Darstellung des Bedienelementes und die Detektion realisiert und räumlich voneinander getrennt werden können.This embodiment makes it possible to provide a particularly simple and well-functioning control element, in which the display of the control element and the detection can be implemented with simple means and with little interference and can be spatially separated from one another.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen erstem Lichtleiter und zweitem Lichtleiter ein Bereich umfasst, welcher geeignet ist, Leitung elektromagnetischer Strahlung des ersten und/oder zweiten Spektrums im ersten und zweiten Lichtleiter durch totale interne Reflektion zu ermöglichen und bevorzugt einen niedrigere Brechungsindex als die Lichtleiter aufweist.In a further preferred embodiment of the invention, a region is included between the first light guide and the second light guide, which is suitable for enabling conduction of electromagnetic radiation of the first and/or second spectrum in the first and second light guide by total internal reflection and preferably a lower refractive index than that has light guide.
Dabei ist der Bereich vorzugsweise transparent für elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums.In this case, the area is preferably transparent to electromagnetic radiation of the second spectrum.
Alternativ zu einem Bereich mit einem niedrigeren Brechungsindex als die Lichtleiter kann der Bereich vorzugsweise reflektive und/oder beugende Eigenschaften für das im jeweiligen Lichtleiter zu leitende Spektrum an einer an diesen Lichtleiten angrenzenden Grenzfläche aufweisen.As an alternative to an area with a lower refractive index than the light guide, the area can preferably have reflective and/or diffractive properties for the spectrum to be guided in the respective light guide at an interface adjacent to this light guide.
Der Bereich kann beispielsweise Luft unter Standardbedingungen umfassen und/oder ein den Anforderungen entsprechenden Feststoff, bspw. ein spezieller Kleber zur Verbindung der beiden Lichtleiter miteinander.For example, the area can include air under standard conditions and/or a solid material that meets the requirements, for example a special adhesive for connecting the two light guides to one another.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist nur ein Lichtleiter umfasst, wobei an einer zweiten Hauptfläche des ersten Lichtleiters ein Bereich umfasst ist, welcher geeignet ist, Leitung elektromagnetischer Strahlung des ersten und/oder zweiten Spektrums im ersten Lichtleiter durch totale interne Reflektion zu ermöglichen und bevorzugt einen niedrigere Brechungsindex als der Lichtleiter aufweist.In a further preferred embodiment of the invention, only one light guide is included, with a region being included on a second main surface of the first light guide, which is suitable for enabling conduction of electromagnetic radiation of the first and/or second spectrum in the first light guide by total internal reflection and preferably has a lower refractive index than the light guide.
Dies ist eine bevorzugte Ausführungsform, wenn der Lichtleiter entlang der zweiten Hauptfläche mit einem Träger verbunden wird, bspw. mit einem Mittelkonsole eines Armaturenbretts in einem Fahrzeug.This is a preferred embodiment when the light guide is connected to a carrier along the second main surface, for example to a center console of a dashboard in a vehicle.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Bedienelement eine zweite Beleuchtungsanordnung umfassend mindestens eine zweite Lichtquelle zur Emission von elektromagnetischer Strahlung mit dem zweiten Spektrum, wobei die zweite Beleuchtungsanordnung eingerichtet ist für eine Beleuchtung des Bedienbereichs mit elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums.In a further preferred embodiment of the invention, the operating element comprises a second lighting arrangement comprising at least one second light source for emitting electromagnetic radiation with the second spectrum, the second lighting arrangement being set up for illuminating the operating area with electromagnetic radiation of the second spectrum.
Während mögliche Ausführungsformen, die keine zweite Beleuchtungsanordnung zur Emission elektromagnetischer Strahlung mit dem zweiten Spektrum umfassen, eine Detektion durch Rest- und oder Umgebungslicht, welche elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums umfasst, ermöglichen, ist bei Ausführungsformen mit zweiter Beleuchtungsanordnung eine aktive Beleuchtung des Bedienbereichs vorgesehen, um von einem Objekt, z. B. von einer Hand eines Benutzer, reflektierte Strahlung zu detektieren und so eine Bedienung ggf. festzustellen.While possible embodiments that do not include a second lighting arrangement for emitting electromagnetic radiation with the second spectrum enable detection by residual and/or ambient light, which includes electromagnetic radiation of the second spectrum, active lighting of the operating area is provided in embodiments with a second lighting arrangement. to move from an object, e.g. B. from a hand of a user to detect reflected radiation and determine so an operation if necessary.
Dabei ist die Beleuchtungsanordnung vorzugsweise entsprechend angeordnet, ausgerichtet und/oder mit entsprechenden strahlformenden Komponenten versehen, um eine Beleuchtung des Bedienbereichs zu ermöglichen.In this case, the lighting arrangement is preferably arranged, aligned and/or provided with appropriate beam-shaping components in order to enable the operating area to be illuminated.
Bei dieser Ausführungsform können ein oder zwei Lichtleiter umfasst sein. Wenn zwei Lichtleiter umfasst sind, liegt die Detektionsanordnung vorzugsweise an der ersten Seitenfläche des zweiten Lichtleiters vor. Dabei ist insbesondere die Einkoppelstruktur vom zweiten Lichtleiter umfasst.In this embodiment, one or two light guides may be included. If two light guides are included, the detection arrangement is preferably present on the first side face of the second light guide. In this case, in particular, the coupling structure is encompassed by the second light guide.
Vorzugsweise ist die erste Auskoppelstruktur vom ersten Lichtleiter umfasst und transparent für elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums zwischen erster Hauptfläche der Lichtleiterstruktur und Einkoppelstruktur.The first decoupling structure is preferably encompassed by the first light guide and is transparent to electromagnetic radiation of the second spectrum between the first main surface of the light guide structure and the incoupling structure.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die zweite Beleuchtungsanordnung auf der der ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur gegenüberliegenden Seite der Lichtleiterstruktur an einer zweiten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur angeordnet vor, wobei die holographische Einkoppelstruktur und/oder die erste holographische Auskoppelstruktur in einer Richtung von der zweiten Beleuchtungsanordnung zur ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur für die elektromagnetische Strahlung mit dem zweiten Spektrum transparent ist.In a further preferred embodiment of the invention, the second lighting arrangement is arranged on the side of the light guide structure opposite the first main surface of the light guide structure on a second main surface of the light guide structure, the holographic coupling-in structure and/or the first holographic coupling-out structure in a direction from the second lighting arrangement to the first main surface of the light guide structure is transparent for the electromagnetic radiation with the second spectrum.
Bei dieser Vorzugsvariante ist die zweite Beleuchtungsanordnung bevorzugt „unter“ der Lichtleiterstruktur, auf Seiten der zweiten Hauptfläche angeordnet, während der Bedienbereich auf der anderen Seite der Lichtleiterstruktur, auf Seiten der ersten Hauptfläche angeordnet ist. So wird vorzugsweise durch die genannten Merkmale die Lichtleiterstruktur umfassend insbesondere Ein- und/oder erste Auskoppelstruktur von der Beleuchtungsanordnung in Richtung des Bedienbereichs durchstrahlt. Zumindest die erste Auskoppelstruktur wird bevorzugt auch von einem etwaigen, aus dem Bedienbereich reflektierten Licht durchstrahlt, wobei dieses durch die Einkoppelstruktur insbesondere in Richtung des Detektors abgelenkt wird.In this preferred variant, the second lighting arrangement is preferably arranged “beneath” the light guide structure, on the side of the second main surface, while the operating area is arranged on the other side of the light guide structure, on the side of the first main surface. As a result of the features mentioned, the light guide structure is preferably irradiated by the lighting arrangement in the direction of the operating area, in particular including the coupling-in and/or the first coupling-out structure. At least the first decoupling structure is preferably also irradiated by any light reflected from the operating area, with this being deflected by the coupling structure in particular in the direction of the detector.
Es können beispielsweise zweite Beleuchtungsanordnung, Bedienbereich, Einkoppelstruktur und/oder Auskoppelstruktur so zueinander angeordnet sein, dass bei der Beleuchtung des Bedienbereichs nicht durch die Einkoppelstruktur geleuchtet werden muss und diese dementsprechend nicht für das zweite Spektrum transparent sein muss (Beispiel schräge Beleuchtung). Es kann jedoch ebenso eine entsprechende Winkelselektivität für die Einkoppelstruktur vorgesehen sein, so dass nur elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums aus dem Bedienbereichs, nicht jedoch Strahlung, welche direkt von der zweiten Beleuchtungsanordnung kommt, von der Einkoppelstruktur gebeugt wird. Diese kann dann vorteilhaftweise durch die Einkoppelstruktur transmittiert werden.For example, the second lighting arrangement, operating area, in-coupling structure and/or out-coupling structure can be arranged relative to one another in such a way that when the operating area is illuminated, the in-coupling structure does not have to be illuminated and it accordingly does not have to be transparent to the second spectrum (example oblique lighting). However, a corresponding angular selectivity can also be provided for the in-coupling structure, so that only electromagnetic radiation of the second spectrum from the operating area, but not radiation that comes directly from the second lighting arrangement, is diffracted by the in-coupling structure. This can then advantageously be transmitted through the coupling structure.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Bedienelement den zweiten flächigen Lichtleiter, wobei die zweite Beleuchtungsanordnung an der zweiten Seitenfläche des ersten Lichtleiters angeordnet vorliegt für eine Einkopplung elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums in den ersten Lichtleiter, wobei der erste Lichtleiter eine zweite holographische Auskoppelstruktur aufweist, welche eingerichtet ist für eine Auskopplung der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung der zweiten Beleuchtungsanordnung aus der ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur in Richtung des Bedienbereichs und wobei die zweite Auskoppelstruktur transparent ist für elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums zwischen erster Hauptfläche der Lichtleiterstruktur und Einkoppelstruktur.In a further preferred embodiment of the invention, the control element comprises the second planar light guide, the second lighting arrangement being arranged on the second side surface of the first light guide for coupling electromagnetic radiation of the second spectrum into the first light guide, the first light guide having a second holographic decoupling structure which is set up for decoupling the coupled electromagnetic radiation of the second lighting arrangement from the first main surface of the light guide structure in the direction of the operating area and wherein the second decoupling structure is transparent to electromagnetic radiation of the second spectrum between the first main surface of the light guide structure and the coupling structure.
Dabei ist vorzugsweise die Detektionsanordnung an einer ersten Seitenfläche des zweiten Lichtleiters angeordnet und die Einkoppelstruktur ist vom zweiten Lichtleiter umfasst. Des Weiteren ist vorzugsweise die erste Auskoppelstruktur vom ersten Lichtleiter umfasst und transparent für elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums zwischen erster Hauptfläche der Lichtleiterstruktur und Einkoppelstruktur.In this case, the detection arrangement is preferably arranged on a first side surface of the second light guide and the coupling structure is encompassed by the second light guide. Furthermore, the first decoupling structure is preferably from the first The light guide includes and is transparent to electromagnetic radiation of the second spectrum between the first main surface of the light guide structure and the coupling structure.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Bedienelement den zweiten flächigen Lichtleiter, wobei die zweite Beleuchtungsanordnung an der zweiten Seitenfläche des zweiten Lichtleiters angeordnet vorliegt für eine Einkopplung elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums in den zweiten Lichtleiter, wobei der zweite Lichtleiter eine zweite holographische Auskoppelstruktur aufweist, welche eingerichtet ist für eine Auskopplung der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung der zweiten Beleuchtungsanordnung aus der ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur in Richtung des Bedienbereichs.In a further preferred embodiment of the invention, the control element comprises the second planar light guide, the second lighting arrangement being arranged on the second side face of the second light guide for coupling electromagnetic radiation of the second spectrum into the second light guide, the second light guide having a second holographic decoupling structure , which is set up for decoupling the coupled-in electromagnetic radiation of the second lighting arrangement from the first main surface of the light guide structure in the direction of the operating area.
Dabei ist vorzugsweise die Detektionsanordnung an einer ersten Seitenfläche des zweiten Lichtleiters angeordnet und die Einkoppelstruktur ist vom zweiten Lichtleiter umfasst. Des Weiteren ist vorzugsweise die erste Auskoppelstruktur vom ersten Lichtleiter umfasst und transparent für elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums zwischen erster Hauptfläche der Lichtleiterstruktur und Einkoppelstruktur.In this case, the detection arrangement is preferably arranged on a first side surface of the second light guide and the coupling structure is encompassed by the second light guide. Furthermore, the first coupling-out structure is preferably surrounded by the first light guide and is transparent to electromagnetic radiation of the second spectrum between the first main surface of the light-guide structure and the coupling-in structure.
Die zweite Auskoppelstruktur funktioniert dabei vorzugsweise, mutatis mutandis, in gleicher Weise wie die erste Auskoppelstruktur, jedoch für die elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums und/oder der zweiten Beleuchtungsanordnung.The second decoupling structure preferably works, mutatis mutandis, in the same way as the first decoupling structure, but for the electromagnetic radiation of the second spectrum and/or the second illumination arrangement.
Die Detektionsanordnung kann dabei vorzugsweise an der zweiten Seitenfläche des ersten Lichtleiters angeordnet vorliegen, wobei dann die Einkoppelstruktur bevorzugt vom ersten Lichtleiter umfasst ist oder an der ersten Seitenfläche des zweiten Lichtleiters, wobei dann die Einkoppelstruktur bevorzugt vom zweiten Lichtleiter umfasst ist.The detection arrangement can preferably be present on the second side surface of the first light guide, in which case the coupling structure is then preferably surrounded by the first light guide, or on the first side surface of the second light guide, in which case the coupling structure is preferably surrounded by the second light guide.
Wenn die Einkoppelstruktur vom ersten Lichtleiter umfasst ist, sind die Ein- und Auskoppelstruktur vorzugsweise eingerichtet, die Funktionalität der jeweils anderen Struktur nicht zu beeinträchtigen. Das kann beispielsweise durch eine Transparenz für das jeweilige Spektrum, ein geeignetes Akzeptanzwinkelspektrum und/oder ein geeignetes Akzeptanzfrequenzspektrum der jeweiligen Struktur realisiert werden. Beispielsweise könnte die erste Auskoppelstruktur transparent für die elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums sein, so dass die Auskopplung dieser Strahlung durch die zweite Auskoppelstruktur nicht beeinträchtigt wird.If the in-coupling structure is encompassed by the first light guide, the in-coupling and out-coupling structure are preferably set up so as not to impair the functionality of the respective other structure. This can be implemented, for example, through transparency for the respective spectrum, a suitable acceptance angle spectrum and/or a suitable acceptance frequency spectrum of the respective structure. For example, the first decoupling structure could be transparent to the electromagnetic radiation of the second spectrum, so that the decoupling of this radiation is not impaired by the second decoupling structure.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Lichtleiter im Wesentlichen intransparent für elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums. So kann besonders vorteilhaft realisiert werden, dass das Bedienelement optisch unauffällig in den Innenraum integriert werden kann, wenn der zweite Lichtleiter eine entsprechend geeignete Farbe aufweist. Beispielsweise könnte der zweite Lichtleiter schwarz erscheinen und somit eine Anpassung an ein schwarzes Interieur, bspw. in einem Fahrzeug ermöglichen. Außerdem kann hierdurch besonders effektiv verhindert werden, dass elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums durch eine am zweiten Lichtleiter vorliegende Detektionsanordnung versehentlich detektiert wird.In a further preferred embodiment of the invention, the second light guide is essentially opaque to electromagnetic radiation of the first spectrum. It can thus be implemented particularly advantageously that the operating element can be integrated into the interior in an optically unobtrusive manner if the second light guide has a correspondingly suitable color. For example, the second light guide could appear black and thus allow adaptation to a black interior, for example in a vehicle. In addition, it can be particularly effectively prevented in this way that electromagnetic radiation of the first spectrum is inadvertently detected by a detection arrangement present on the second light guide.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen erstem und zweiten Lichtleiter ein Blendenelement, insbesondere eine Folie umfasst, welches im Wesentlichen intransparent ist für elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums und transparent ist für elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums. Hierdurch kann ein ähnlicher Effekt wie in der voranstehenden Ausführungsform, jedoch auf besonders einfache und preisgünstige Weise erzielt werden.In a further preferred embodiment of the invention, a screen element, in particular a film, is included between the first and second light guide, which is essentially opaque to electromagnetic radiation of the first spectrum and transparent to electromagnetic radiation of the second spectrum. In this way, an effect similar to that in the previous embodiment can be achieved, but in a particularly simple and inexpensive manner.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Blendenelement einen niedrigeren Brechungsindex als die Lichtleiter auf.In a further preferred embodiment of the invention, the screen element has a lower refractive index than the light guides.
Somit kann in besonders einfacher Weise die Leitung der jeweiligen elektromagnetischen Strahlung im Lichtleiter realisiert werden.The conduction of the respective electromagnetic radiation in the light guide can thus be implemented in a particularly simple manner.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die holographische Darstellung des Bedienbereichs zum Bedienelement eine dreidimensional anmutende Darstellung des dreidimensionalen Bedienbereichs durch ein reelles und/oder virtuelles holographisches Bild.In a further preferred embodiment of the invention, the holographic representation of the operating area for the operating element includes a three-dimensional representation of the three-dimensional operating area by a real and/or virtual holographic image.
Insbesondere handelt es sich dabei um ein reelles Bild, welches außerhalb des Lichtleiters entsteht und eine freischwebende, dreidimensionale Darstellung des Bedienbereichs darstellt. Hierdurch kann eine erleichtere Bedienung mit einem hohen Bedienkomfort realisiert werden.In particular, this is a real image that is created outside of the light guide and represents a free-floating, three-dimensional representation of the operating area. In this way, easier operation with a high level of operating comfort can be implemented.
Es kann sich aber ebenso um eine „in-plane“ Darstellung handeln.However, it can also be an “in-plane” representation.
Wird das Bedienelement beispielsweise in einem Auto verwendet, kann so die Sicherheit erhöht werden, da eine besonders intuitive Bedienung vorgenommen werden kann und gezielt die Aufmerksamkeit des Bedieners kanalisiert werden kann.If the control element is used in a car, for example, safety can be increased since it can be operated particularly intuitively and the operator's attention can be channeled in a targeted manner.
Wird das Bedienelement im öffentlichen Raum benutzt, kann so beispielsweise die Hygiene verbessert werden, weil keine Flächen berührt werden müssen und somit eine Keimübertragung über eine solche Fläche verhindert wird.If the operating element is used in public space, hygiene can be improved, for example, because no surfaces are touched and thus the transmission of germs over such an area is prevented.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt ein erstes Spektrum in einem ersten Wellenlängenbereich überwiegend zwischen 380 nm und 750 nm, bevorzugt zwischen 440 nm und 660 nm liegt und/oder ein zweites Spektrum in einem zweiten Wellenlängenbereich oberhalb von 750 nm, bevorzugt zwischen 740 nm und 3 Mikrometer (µm), stärker bevorzugt zwischen 750 nm und 1,4 µm und insbesondere zwischen 800 nm und 900 nm.In a further preferred embodiment of the invention, a first spectrum is in a first wavelength range predominantly between 380 nm and 750 nm, preferably between 440 nm and 660 nm and/or a second spectrum in a second wavelength range above 750 nm, preferably between 740 nm and 3 micrometers (µm), more preferably between 750 nm and 1.4 µm and especially between 800 nm and 900 nm.
Das zweite Spektrum umfasst insbesondere nahinfrarotes Licht.The second spectrum includes, in particular, near-infrared light.
Es hat sich herausgestellt, dass sich für die vorgenannten sichtbaren Spektren eine besonders gute Sichtbarkeit und Bedienbarkeit ergeben und für die vorgenannten nahinfraroten Spektren eine besonders gute Detektierbarkeit und somit Bediensicherheit. Außerdem ist eine Vielzahl von Materialien vorhanden, welche für beide genannten Spektren besonders gut geeignet sind. Eine Detektion im nahinfraroten erlaubt insbesondere eine Detektion von für den Menschen nicht sichtbaren und somit nicht störenden elektromagnetischen Lichtes.It has been found that particularly good visibility and operability result for the aforementioned visible spectra and particularly good detectability and thus operational safety for the aforementioned near-infrared spectra. In addition, there is a large number of materials that are particularly well suited for both of the spectra mentioned. Detection in the near-infrared particularly allows detection of electromagnetic light that is not visible to humans and therefore not disruptive.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist weiterhin eine Steuerungseinrichtung umfasst, wobei die Detektionsanordnung und die Steuerungseinrichtung eingerichtet sind, ein Ereignis im Bedienbereich zum Bedienelement als Bediengeste zu erkennen und bei einem als Bediengeste erkannten Ereignis im Bedienbereich ein entsprechendes Steuersignal auszugeben.Another preferred embodiment of the invention also includes a control device, the detection arrangement and the control device being set up to recognize an event in the operating area for the operating element as an operating gesture and to output a corresponding control signal when an event in the operating area is recognized as an operating gesture.
Eine Steuerungseinrichtung ist insbesondere mindestens ein integrierter Schaltkreis, z. B. mindestens ein Mikroprozessor, mindestens einen Prozessor oder Prozessoreinheit, mindestens eine CPU, mindestens ein Rechner und/oder mindestens ein Computer. Eine Steuerungseinrichtung kann bspw. eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein Programmable Logic Device (PLD) oder ein Field Programmable Gate Array (FPGA) umfassen. Des Weiteren können dem Fachmann in diesem Zusammenhang bekannte Bauteile wie mindestens ein elektronischer Speicher, ein integrierter Schaltkreis, mindestens ein Digital-Analog-Wandler, mindestens ein Analog-Digitalwandler und/oder mindestens ein Verstärker umfasst sein.A control device is, in particular, at least one integrated circuit, e.g. B. at least one microprocessor, at least one processor or processor unit, at least one CPU, at least one computer and / or at least one computer. A control device can, for example, comprise an application-specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (PLD) or a field programmable gate array (FPGA). Furthermore, components known to the person skilled in the art in this context, such as at least one electronic memory, an integrated circuit, at least one digital-to-analog converter, at least one analog-to-digital converter and/or at least one amplifier can be included.
Detektionsanordnung und Steuerungseinrichtung sind eingerichtet, ein Ereignis im Bedienbereich zum Bedienelement als Bediengeste zu erkennen und bei einem als Bediengeste erkannten Ereignis im Bedienbereich ein entsprechendes Steuersignal auszugeben.The detection arrangement and control device are set up to recognize an event in the operating area for the operating element as an operating gesture and to output a corresponding control signal when an event is recognized as an operating gesture in the operating area.
Hierfür sollte die Detektionsanordnung geeignete Detektionen elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums vornehmen, welche hinterher zur Erkennung einer Bediengeste herangezogen werden können. Beispielsweise kann die Detektionsanordnung eine zeitliche Abfolge von Bildern aus dem Bedienbereich erstellen, auf denen eine Bediengeste erkennbar ist. Diese Bilder können beispielsweise in elektronische Signale umgewandelt und dann der Steuerungseinrichtung zugeführt werden.For this purpose, the detection arrangement should carry out suitable detections of electromagnetic radiation of the second spectrum, which can subsequently be used to recognize an operating gesture. For example, the detection arrangement can create a chronological sequence of images from the operating area, on which an operating gesture can be recognized. These images can be converted into electronic signals, for example, and then fed to the control device.
Die Steuerungseinrichtung weist vorzugsweise geeignete Algorithmen zur Objekterkennung und/oder Gestenerkennung auf, durch die z. B. eine auf den von der Detektionsanordnung erstellten Bildern sichtbare Bediengeste erkannt werden kann. Hier können beispielsweise Algorithmen zum Einsatz kommen, welches sich den Mitteln der sogenannten künstlichen Intelligenz bedienen, bspw. können künstliche neuronale Netze und/oder maschinelles Lernen zum Erkennen von Bediengesten eingesetzt werden.The control device preferably has suitable algorithms for object recognition and/or gesture recognition, by which z. B. an operating gesture visible on the images created by the detection arrangement can be recognized. Algorithms can be used here, for example, which use the means of so-called artificial intelligence, for example artificial neural networks and/or machine learning can be used to recognize operating gestures.
Bei dem Steuersignal handelt es sich insbesondere um ein elektronisches Steuersignal, welches weitere Komponenten steuern kann, die einen entsprechenden elektronischen Signaleingang aufweisen.The control signal is in particular an electronic control signal which can control further components which have a corresponding electronic signal input.
So können auch komplexe technische Komponenten, bspw. eines Fahrzeugs, intuitiv und sicher durch die Bedienkomponente bedient werden.In this way, even complex technical components, e.g. of a vehicle, can be operated intuitively and safely using the operating component.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Erkennen des Ereignisses als Bediengeste im Bedienbereich durch eine Bilderkennung und/oder eine Abstandsmessung realisiert.In a further preferred embodiment of the invention, the event is recognized as an operating gesture in the operating area by image recognition and/or a distance measurement.
Für die Bilderkennung können vorzugsweise geeignete Bilderkennungsalgorithmen eingesetzt werden, welche z. B. anhand von vergleichenden 3D-Modellen, Aufnahmen aus verschiedenen Winkeln, welche sich insbesondere der Kantenerkennung bedienen oder durch Komponenten funktionieren. Solche Algorithmen können bspw. auf Grundlage einer Vielzahl (z. B. mindestens eine Million) von Bildern mit maschinellem Lernen trainiert werden.Suitable image recognition algorithms can preferably be used for the image recognition. B. on the basis of comparative 3D models, recordings from different angles, which in particular use edge detection or work with components. Such algorithms can, for example, be trained on the basis of a large number (e.g. at least one million) of images using machine learning.
Eine Abstandsmessung umfasst insbesondere eine (elektro-) optische Abstandsmessung. Eine solche (elektro-) optische Abstandsmessung kann beispielsweise auf (optischer) Laufzeitmessung, Phasenmodulation, Interferometrie, Triangulation, Time-of-Flight (TOF) Messung bzw. TOF-Kamera und/oder Light detection and ranging bzw. Light imaging detection and ranging (LIDAR) beruhen. Dabei können bevorzugt Laser, insbesondere gepulste Laser, welche elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums emittieren, verwendet werden.A distance measurement includes in particular an (electro)optical distance measurement. Such an (electro)optical distance measurement can, for example, be based on (optical) transit time measurement, phase modulation, interferometry, triangulation, time-of-flight (TOF) measurement or TOF camera and/or light detection and ranging or light imaging detection and ranging (LIDAR). In this case, preferably lasers, in particular pulsed lasers emitting electromagnetic radiation of the second spectrum can be used.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Steuerungseinrichtung eine Bilderkennungseinheit und die Detektionsanordnung eine Infrarotkamera.In a further preferred embodiment of the invention, the control device comprises an image recognition unit and the detection arrangement comprises an infrared camera.
Hierdurch kann eine Bild- bzw. Gestenerkennung, welche durch Aufnahmen im (nah-) Infrarotbereich stattfinden, besonders gut erkannt werden.As a result, an image or gesture recognition, which takes place through recordings in the (near) infrared range, can be recognized particularly well.
Eine Bilderkennungseinheit kann bspw. einen besonders für die Bilderkennung geeigneten Prozessor (bspw. besonders leistungsfähig) und/oder entsprechende Algorithmen auf der Steuerungseinrichtung umfassen.An image recognition unit can include, for example, a processor that is particularly suitable for image recognition (eg, particularly powerful) and/or corresponding algorithms on the control device.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste und/oder zweite Lichtquelle ausgesucht ist aus der Gruppe LED und/oder Laser.In a further preferred embodiment of the invention, the first and/or second light source is selected from the group of LEDs and/or lasers.
Diese Lichtquellen sind für die Verwendung in Zusammenhang mit Hologrammen besonders geeignet und gleichzeitig einfach, kompakt, wartungsarm und preisgünstig.These light sources are particularly suitable for use in connection with holograms and at the same time are simple, compact, require little maintenance and are inexpensive.
Beschreibung der Erfindung:Description of the invention:
Die Erfindung soll im Folgenden unter Verweis auf weitere Abbildungen und Beispiele erläutert werden. Die Beispiele und Abbildungen dienen der Illustration bevorzugter Ausführungsform der Erfindung, ohne diese zu beschränken.
-
1 zeigt eine Lichtleiterstruktur mit einem einzigen Lichtleiter in einer perspektivischen Ansicht. -
2A zeigt (ausschnittsweise) die Lichtleiterstruktur mit einem einzigen Lichtleiter in einer seitlichen Ansicht. -
2B zeigt einen Ausschnitt der in2A gezeigten Lichtleiterstruktur -
3 zeigt die Beleuchtungsstärke der Hologrammfläche. -
4 zeigt die Lichtstärke der Hologrammfläche. -
5 zeigt das Multiplexing von Hologrammen für verschiedene Akzeptanzwinkelspektren. -
6 zeigt eine weitere Seitenansicht einer Lichteiterstruktur mit einem Lichtleiter. -
7 zeigt eine weitere vergrößerte Seitenansicht der Lichtleiterstruktur mit einem Lichtleiter ähnlich2B . -
8 zeigt ein Bedienelement umfassend eine Lichtleiterstruktur mit zwei Lichtleitern. -
9 zeigt ein Bedienelement mit einem Lichtleiter und nur einer Beleuchtungsanordnung für das erste Spektrum. -
10 zeigt ein Bedienelement mit einem Lichtleiter, einer Beleuchtungsanordnung für das erste Spektrum und einer Beleuchtungsanordnung für das zweite Spektrum. -
11 zeigt ein Bedienelement mit zwei Lichtleitern und nur einer Beleuchtungsanordnung für das erste Spektrum. -
12 zeigt ein Bedienelement mit zwei Lichtleitern, einer Beleuchtungsanordnung für das erste Spektrum und einer Beleuchtungsanordnung des zweiten Spektrums unterhalb des zweiten Lichtleiters. -
13 zeigt ein Bedienelement mit zwei Lichtleitern, einer Beleuchtungsanordnung für das erste Spektrum und einer Beleuchtungsanordnung des zweiten Spektrums an der zweiten Seitenfläche des ersten Lichtleiters. -
14 zeigt ein Bedienelement mit zwei Lichtleitern, einer Beleuchtungsanordnung für das erste Spektrum und einer Beleuchtungsanordnung des zweiten Spektrums an der zweiten Seitenfläche des zweiten Lichtleiters.
-
1 shows a light guide structure with a single light guide in a perspective view. -
2A shows (partially) the light guide structure with a single light guide in a side view. -
2 B shows a section of the in2A shown light guide structure -
3 shows the illuminance of the hologram surface. -
4 shows the luminous intensity of the hologram surface. -
5 shows the multiplexing of holograms for different acceptance angle spectra. -
6 Figure 12 shows another side view of a light guide structure with a light guide. -
7 Figure 12 shows another enlarged side view of the light guide structure with a light guide similar2 B . -
8th shows a control element comprising a light guide structure with two light guides. -
9 shows a control element with a light guide and only one lighting arrangement for the first spectrum. -
10 shows a control element with a light guide, an illumination arrangement for the first spectrum and an illumination arrangement for the second spectrum. -
11 shows a control element with two light guides and only one lighting arrangement for the first spectrum. -
12 shows a control element with two light guides, an illumination arrangement for the first spectrum and an illumination arrangement for the second spectrum below the second light guide. -
13 shows a control element with two light guides, an illumination arrangement for the first spectrum and an illumination arrangement for the second spectrum on the second side surface of the first light guide. -
14 shows a control element with two light guides, an illumination arrangement for the first spectrum and an illumination arrangement for the second spectrum on the second side surface of the second light guide.
Die in den Lichtleiter eingestrahlte elektromagnetische Strahlung 9 entspricht hier, da keine strahlformende Komponente verwendet wird, zum Teil einfach der von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung. Je nach Auftreffwinkel auf einer der Grenzflächen des Lichtleiters 5 (z. B. lange Seitenfläche 10), wird die in den Lichtleiter eingestrahlte elektromagnetische Strahlung 9 geleitet oder nicht. Das im Lichtleiter 5 geleitete Licht entspricht dabei in Bezug auf die Strahlungsrichtung (den Winkel) im Wesentlichen dem von der Beleuchtungsanordnung zur holografischen Auskoppelstruktur geleitete Winkelspektrum 11. Dieses Licht kann dann von der holografischen Auskoppelstruktur 7 gebeugt und somit aus der ersten Hauptfläche 8 des Lichtleiters 5 ausgekoppelt werden, welche im vorliegenden Fall ebenso die erste Hauptfläche der Lichtleiterstruktur 1 ist.The
Werden mehr als eine Lichtquelle 3 verwendet, können diese insbesondere entlang der ersten Seitenfläche 6 nebeneinander angeordnet sein. Dies bedeutet insbesondere entlang der ersten Seitenfläche entlang deren Ausdehnung von der ersten angrenzenden Seitenfläche (hier: lange Seitenfläche 10) zur zweiten angrenzenden Seitenfläche (hier „hintere“ lange Seitenfläche).If more than one
Sowohl
Bei der Simulation wurde eine einfache Lichtleiterstruktur gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt ohne strahlformende Komponenten bei der Beleuchtungsanordnung simuliert. Es zeigt sich ein Schwerpunktswinkel der Beleuchtung der holografischen Auskoppelstruktur in vertikaler Richtung von etwa 68°. Wird der Rekonstruktionswinkel der holographischen Auskoppelstruktur entsprechend gewählt, kann bei einem gegebenen Akzeptanzwinkelspektrum um diesen Rekonstruktionswinkel herum die ausgekoppelte Lichtmenge maximiert werden bei gleichzeitiger Begrenzung des Akzeptanzwinkelspektrums, um die Qualität der holographischen Darstellung zu verbessern. Es zeigt sich auch, dass das Winkelspektrum der Beleuchtung der Auskoppelfläche in vertikaler Richtung betragsmäßig mindestens 15° und den Schwerpunktswinkel, also sowohl zu höheren als auch niedrigeren Winkeln um den Schwerpunktswinkel herum, beträgt.In the simulation, a simple light guide structure according to the first or second aspect was simulated without beam-shaping components in the lighting arrangement. A focus angle of the illumination of the holographic decoupling structure in the vertical direction of approximately 68° is found. If the reconstruction angle of the holographic decoupling structure is selected accordingly, the quantity of light decoupled can be maximized around this reconstruction angle for a given acceptance angle spectrum while at the same time limiting the acceptance angle spectrum in order to improve the quality of the holographic representation. It can also be seen that the angular spectrum of the illumination of the decoupling surface is at least 15° in the vertical direction and the angle of gravity, ie at both higher and lower angles around the angle of gravity.
Dabei weisen im gezeigten Beispiel die holografische Auskoppelstrukturen jeweils einen unterschiedlichen horizontalen Rekonstruktionswinkel auf. Dies ist in der rechten Abbildung der
Diese mehrstufige „Filterung“ des Winkelspektrums zur Erhöhung der Qualität der holographischen Leuchtfunktion ist ebenfalls in
In
Eine Lichtquelle einer Beleuchtungsanordnung für das zweite Spektrum 23 ist bei dieser Ausführungsform unterhalb der zweiten Hauptfläche 24 der Lichtleiterstruktur unterhalb des zweiten Lichtleiters 21 untergebracht. Das zweite Spektrum umfasst vorzugsweise für das Auge nicht sichtbares nahinfrarotes Licht. Dieses Licht beleuchtet 37 vorzugsweise den Bedienbereich mit elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums. Findet nun eine Bediengeste 39 im Bedienbereich statt, bspw. durch einen Finger eines Benutzers, wird ein Teil 27 dieses Lichtes zurück reflektiert und kann durch die Einkoppelstruktur 25 in den zweiten Lichtleiter 21 in Richtung der Detektionsanordnung eingekoppelt 29 werden.In this embodiment, a light source of an illumination arrangement for the
Die Ausführungsform gemäß
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Lichtleiterstrukturlight guide structure
- 22
- Beleuchtungsanordnung für erstes SpektrumIllumination arrangement for the first spectrum
- 33
- Lichtquelle für erstes SpektrumLight source for first spectrum
- 44
- Bezugsgeradereference line
- 55
- (Erster) Lichtleiter(First) light guide
- 66
- Erste SeitenflächeFirst face
- 77
- (Erste) Holographische Auskoppelstruktur(First) holographic decoupling structure
- 88th
- Erste Hauptfläche des LichtleitersFirst main surface of the light guide
- 99
- In den Lichtleiter eingestrahlte elektromagnetische Strahlung (des ersten Spektrums)Electromagnetic radiation (of the first spectrum) radiated into the light guide
- 1010
- Lange SeitenflächeLong side face
- 1111
- im Lichtleiter zur holographischen Auskoppelstruktur geleitetes Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen StrahlungAngle spectrum of the radiated electromagnetic radiation guided in the light guide to the holographic decoupling structure
- 1212
- Auf die Auskoppelfläche auftreffendes LichtLight incident on the decoupling surface
- 1313
- Strahlformende KomponenteBeam shaping component
- 1414
- Flächennormale zur AuskoppelstrukturSurface normal to the decoupling structure
- 1515
- Einkoppelflächecoupling surface
- 1616
- Winkel des auf die Auskoppelfläche auftreffenden LichtstrahlsAngle of the light beam hitting the decoupling surface
- 1717
- Reelles Bild eines dreidimensionalen BedienbereichsReal image of a three-dimensional operating area
- 1818
- In den Lichtleiter eingestrahlte elektromagnetische Strahlung, welche nicht die Auskoppelstruktur trifftElectromagnetic radiation radiated into the light guide, which does not hit the decoupling structure
- 1919
- Von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierte elektromagnetische StrahlungElectromagnetic radiation emitted by the light source in the direction of the light guide
- 2020
- Rekonstruktionswinkelreconstruction angle
- 2121
- Zweiter LichtleiterSecond light guide
- 2222
- Winkel zwischen Rekonstruktionswinkel und des auf die Auskoppelfläche auftreffenden LichtstrahlsAngle between the reconstruction angle and the light beam impinging on the outcoupling surface
- 2323
- Beleuchtungsanordnung für zweites SpektrumIllumination arrangement for second spectrum
- 2424
- Zweite Hauptfläche der LichtleiterstrukturSecond major surface of the light guide structure
- 2525
- Holographische EinkoppelstrukturHolographic launch structure
- 2727
- Elektromagnetische Strahlung mit dem zweiten Spektrum aus dem BedienbereichElectromagnetic radiation with the second spectrum from the operating area
- 2929
- In die Lichtleiterstruktur in Richtung der Detektionsanordnung eingekoppelte elektromagnetische Strahlung des zweiten SpektrumsElectromagnetic radiation of the second spectrum coupled into the light guide structure in the direction of the detection arrangement
- 3131
- In den ersten Lichtleiter eingekoppelte elektromagnetische Strahlung des ersten SpektrumsElectromagnetic radiation of the first spectrum coupled into the first light guide
- 3333
- Ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung der ersten Beleuchtungsanordnung zur Erzeugung der holographischen Darstellung des dreidimensionalen BedienbereichsDecoupled electromagnetic radiation of the first lighting arrangement for generating the holographic representation of the three-dimensional operating area
- 3535
- Blendenelementaperture element
- 3737
- Beleuchtung des Bedienbereichs mit elektromagnetischer Strahlung des zweiten SpektrumsIllumination of the operating area with electromagnetic radiation of the second spectrum
- 3939
- Bediengeste (Finger eines Nutzers)Operating gesture (finger of a user)
- 4141
- Detektionsanordnungdetection arrangement
- 4343
- Zweite holographische AuskoppelstrukturSecond holographic decoupling structure
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102016117969 A1 [0003]DE 102016117969 A1 [0003]
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021210914.4A DE102021210914A1 (en) | 2021-09-29 | 2021-09-29 | SIMPLE HOLOGRAPHIC LIGHT GUIDE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021210914.4A DE102021210914A1 (en) | 2021-09-29 | 2021-09-29 | SIMPLE HOLOGRAPHIC LIGHT GUIDE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021210914A1 true DE102021210914A1 (en) | 2023-03-30 |
Family
ID=85477220
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021210914.4A Pending DE102021210914A1 (en) | 2021-09-29 | 2021-09-29 | SIMPLE HOLOGRAPHIC LIGHT GUIDE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021210914A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016117969A1 (en) | 2016-09-23 | 2018-03-29 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Lighting device for vehicles |
DE102017201707A1 (en) | 2017-02-02 | 2018-08-02 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for illuminating at least partial areas of an interior of a motor vehicle |
DE102017217193B4 (en) | 2017-09-27 | 2019-07-25 | Audi Ag | Display device, in particular for a vehicle, and vehicle with such a display device |
DE102019206374A1 (en) | 2019-05-03 | 2020-11-05 | Audi Ag | Detection device with at least one sensor device, an evaluation device, a light source and a carrier medium |
-
2021
- 2021-09-29 DE DE102021210914.4A patent/DE102021210914A1/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016117969A1 (en) | 2016-09-23 | 2018-03-29 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Lighting device for vehicles |
DE102017201707A1 (en) | 2017-02-02 | 2018-08-02 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for illuminating at least partial areas of an interior of a motor vehicle |
DE102017217193B4 (en) | 2017-09-27 | 2019-07-25 | Audi Ag | Display device, in particular for a vehicle, and vehicle with such a display device |
DE102019206374A1 (en) | 2019-05-03 | 2020-11-05 | Audi Ag | Detection device with at least one sensor device, an evaluation device, a light source and a carrier medium |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3237795B1 (en) | Lighting device for vehicles | |
EP3513253B1 (en) | Method and apparatus for producing image effects in the interior or outside of a vehicle | |
EP3814816B1 (en) | Lighting device for vehicles | |
WO2020157307A1 (en) | Functionalized waveguide for a detector system | |
DE102011075884A1 (en) | HUD with holographic optical elements | |
WO2013104781A1 (en) | Optical apparatus for illuminating a pixel matrix and/or a controllable spatial light modulator for a display | |
DE102014117842A1 (en) | Additional brake light for vehicles | |
DE69105029T2 (en) | Hologram with steered beam for raised auxiliary brake lights. | |
WO2016189149A1 (en) | Optoelectronic arrangement and depth measuring system | |
WO2022157082A1 (en) | Miniturised holographic display | |
DE102019102614A1 (en) | Screen with a transparent base | |
DE102016225994A1 (en) | Projection device for a motor vehicle and method for displaying a virtual image for a driver of a motor vehicle | |
DE102021210914A1 (en) | SIMPLE HOLOGRAPHIC LIGHT GUIDE | |
DE102021210915A1 (en) | HOLOGRAPHIC CONTROL | |
DE69405617T2 (en) | Display system with hologram, especially for use with car dashboards | |
WO2023285619A1 (en) | Holographic lighting device | |
WO2022229252A1 (en) | Optical system for floating holograms, comprising a plurality of switchable optical channels | |
WO2023161087A1 (en) | Holographic lighting device having elements arranged along a central axis, and incoupling face in the edge region | |
EP3987327A1 (en) | Optical system with a filter element | |
DE102022211264A1 (en) | Device for measuring a transit time of a measuring light beam, user terminal, detection and illumination device, method for measuring a transit time of a measuring light beam, computer program and/or computer-readable medium and data processing device | |
DE102022101316A1 (en) | Haptic hologram | |
DE102022132906A1 (en) | Lighting device for a motor vehicle | |
DE102021123515A1 (en) | OPTICAL SYSTEM FOR FLOATING HOLOGRAMS WITH MULTIPLE SWITCHABLE OPTICAL CHANNELS | |
DE102021124040A1 (en) | VISIBLE LIGHT MANIPULATING EMBLEM FOR A VEHICLE | |
WO2023165908A1 (en) | Compact photometric apparatus for reconstructing a hologram |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |