DE102022209122A1

DE102022209122A1 - Optische Leitungsvorrichtung zur Datenübertragung

Info

Publication number: DE102022209122A1
Application number: DE102022209122.1A
Authority: DE
Inventors: Mato Mandic; Sebastian Schwärzler
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-09-02
Filing date: 2022-09-02
Publication date: 2024-03-07

Abstract

Es wird eine optische Leitungsvorrichtung zur Datenübertragung, insbesondere in einem Fahrzeug (3), vorgeschlagen, umfassend zumindest eine Lichtleitungseinheit (4a-4d, 5a; 5b), die zur Lichtleitung vorgesehen ist, und zumindest eine, in zumindest einem Endbereich (6a-6d, 7a; 7b) der Lichtleitungseinheit (4a-4d, 5a; 5b) an der Lichtleitungseinheit (4a-4d, 5a; 5b) angeordnete Lichtformungseinheit (8a-8d, 9a; 9b), die dazu vorgesehen ist, zumindest einen, in der Lichtleitungseinheit (4a-4d, 5a; 5b) geführten oder zu führenden Lichtstrahl aufzuweiten oder zu verjüngen, insbesondere bei einem Austritt oder Eintritt des Lichtstrahls aus der/in die Lichtleitungseinheit (4a-4d, 5a; 5b).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Leitungsvorrichtung zur Datenübertragung, insbesondere in einem Fahrzeug. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein optisches Leitungssystem zur Datenübertragung, insbesondere in einem Fahrzeug. Ferner bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden optischen Leitungsvorrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind optische Datenleitungen bekannt, die mittels Steckverbindern miteinander gekoppelt werden können. Diese Steckverbinder können optische Linsen zur Aufweitung oder Verjüngung von in den optischen Datenleitungen geführten oder zu führenden Lichtstrahlen aufweisen. Die Linsen können zu einer Dämpfung der Datenübertragung führen.
Es wird eine optische Leitungsvorrichtung zur Datenübertragung, insbesondere in einem Fahrzeug, vorgeschlagen. Die optische Leitungsvorrichtung umfasst zumindest eine Lichtleitungseinheit, die zur Lichtleitung vorgesehen ist. Die optische Leitungsvorrichtung umfasst zumindest eine, in zumindest einem Endbereich der Lichtleitungseinheit an der Lichtleitungseinheit angeordnete Lichtformungseinheit. Die Lichtformungseinheit ist dazu vorgesehen, zumindest einen, in der Lichtleitungseinheit geführten oder zu führenden Lichtstrahl aufzuweiten oder zu verjüngen, insbesondere bei einem Austritt oder Eintritt des Lichtstrahls aus der/in die Lichtleitungseinheit.
Die optische Leitungsvorrichtung ist vorzugsweise zu einem Einsatz in einem Fahrzeug vorgesehen. Bevorzugt ist die optische Leitungsvorrichtung zu einem Einsatz in einem elektrischen Fahrzeug vorgesehen. Unter einem „elektrischen Fahrzeug“ soll insbesondere ein Fahrzeug verstanden werden, das einen elektrischen Antrieb umfasst. Insbesondere wird das elektrische Fahrzeug zumindest teilweise von zumindest einem elektrischen Antriebsmotor angetrieben. Das elektrische Fahrzeug kann insbesondere als ein Hybrid-Fahrzeug, insbesondere als ein Plug-in-Hybrid-Fahrzeug oder als ein Gas-Hybrid-Fahrzeug, als ein batterieelektrisches Fahrzeug, als ein Brennstoffzellen-Fahrzeug, insbesondere als ein Wasserstoff-Fahrzeug, oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Fahrzeug ausgebildet sein.
Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, speziell ausgestattet und/oder speziell ausgelegt verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt die Funktion in zumindest einem Betriebszustand ausführt.
Das Fahrzeug kann insbesondere als ein automatisiert betreibbares Fahrzeug ausgebildet sein. Unter einem „automatisiert betreibbaren Fahrzeug“ soll insbesondere ein Fahrzeug mit einer der Automatisierungsstufen 1 bis 5 der Norm SAE J3016 verstanden werden. Insbesondere weist das automatisiert betreibbare Fahrzeug eine technische Ausrüstung auf, die für diese Automatisierungsstufen gefordert ist. Die technische Ausrüstung umfasst insbesondere Umfelderkennungssensoren, wie beispielsweise Radarsensoren, Lidarsensoren, Kameras und/oder Akustiksensoren, Steuergeräte o. dgl. Bevorzugt ist das automatisiert betreibbare Fahrzeug als ein Landfahrzeug ausgebildet. Das automatisiert betreibbare Fahrzeug kann insbesondere als ein PKW, bevorzugt als ein Personentransportfahrzeug, als ein LKW, als ein Baustellenfahrzeug, als ein Agrarfahrzeug oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Fahrzeug ausgebildet sein. Das automatisiert betreibbare Fahrzeug kann alternativ auch als ein Luftfahrzeug, beispielsweise als eine Drohne, als ein Flugzeug, als ein Helikopter, als ein Senkrechtstart- und -landungsflugzeug o. dgl., oder als ein Wasserfahrzeug, insbesondere als ein Schiff, als ein Boot o. dgl., ausgebildet sein.
Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die optische Leitungsvorrichtung zu einem Einsatz in Konsumentenprodukten, wie beispielsweise Haushaltsgeräten, Audio- oder Videogeräten, Unterhaltungselektronikgeräten o. dgl., vorgesehen ist. Insbesondere kann ein Konsumentenprodukt die optische Leitungsvorrichtung umfassen.
Insbesondere ist die optische Leitungsvorrichtung dazu vorgesehen, Komponenten des Fahrzeugs, wie beispielsweise Steuergeräte, Sensoren, leistungselektronische Komponenten o. dgl., datenübertragungstechnisch zu verbinden. Von der optischen Leitungsvorrichtung übertragene Daten können insbesondere Steuer- oder Regelsignale, Sensordaten, Diagnosedaten, Navigationsdaten oder andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Daten sein. Insbesondere ist die optische Leitungsvorrichtung dazu vorgesehen, Daten mittels Lichtsignalen zu übertragen. Die optische Leitungsvorrichtung ist insbesondere dazu vorgesehen, Daten mittels Lichtsignalen in einem Wellenlängenbereich zwischen 550 nm und 1000 nm, bevorzugt in einem Wellenlängenbereich zwischen 550 nm und 650 nm zu übertragen.
Die optische Leitungsvorrichtung ist insbesondere als Lichtleiter ausgebildet. Bevorzugt ist die optische Leitungsvorrichtung als Lichtwellenleiter, beispielsweise als optisches Kabel, ausgebildet. Insbesondere kann die optische Leitungsvorrichtung einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen. Beispielsweise kann die Lichtleitungseinheit von einem inneren Mantel umhüllt sein, der insbesondere umhüllt ist von einem äußeren Mantel. Die Lichtleitungseinheit kann insbesondere als eine optische Faser ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die Lichtleitungseinheit einen Durchmesser von höchstens 1 mm auf. Der Durchmesser der Lichtleitungseinheit erstreckt sich insbesondere quer, bevorzugt senkrecht, zu einer Hauptausbreitungsrichtung von Lichtsignalen, insbesondere Lichtstrahlen, die in der Lichtleitungseinheit geführt sind. Vorzugsweise ist die Lichtleitungseinheit aus einem optisch transparenten Material ausgebildet, durch das die Lichtsignale transmittiert werden können. Vorzugsweise sind/ist der innere und/oder der äußere Mantel aus einem optisch opaken Material ausgebildet, an dem die Lichtsignale insbesondere reflektiert werden.
Die Lichtformungseinheit ist vorzugsweise von der Lichtleitungseinheit in dem Endbereich gebildet und/oder als eine separate Komponente, wie beispielsweise ein optisches Element, in dem Endbereich an der Lichtleitungseinheit fixiert. Der Endbereich der Lichtleitungseinheit ist insbesondere ein äußerster Bereich der Lichtleitungseinheit entlang ihrer Längserstreckung, insbesondere Längsachse. Beispielsweise kann die Lichtleitungseinheit kreiszylinderförmig ausgebildet sein, wobei eine Grundfläche des Kreiszylinders von dem Endbereich gebildet ist. Vorzugsweise kann die Lichtleitungseinheit zwei Endbereiche aufweisen. Die Lichtformungseinheit ist insbesondere derart an der Lichtleitungseinheit angeordnet, dass sie die Lichtleitungseinheit an einer Seite abschließt. Die optische Leitungsvorrichtung kann insbesondere zumindest ein Ferrule, insbesondere zur mechanischen Kopplung mit einer Verbindungsvorrichtung, aufweisen. Das Ferrule kann insbesondere im Endbereich angeordnet sein, insbesondere den äußeren Mantel umschließend.
Die Lichtformungseinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, den in der Lichtleitungseinheit geführten oder zu führenden Lichtstrahl aufzuweiten oder zu verjüngen, um die optische Leitungsvorrichtung lichtleitungstechnisch, insbesondere datenübertragungstechnisch, mit zumindest einer weiteren Komponente, wie beispielsweise einer weiteren optischen Leitungsvorrichtung, einem Faseroptischen Transceiver, einem Elektro-optischen Wandler o. dgl., zu verbinden. Unter einem „Lichtstrahl“ soll insbesondere ein von einer Lichtquelle, wie beispielsweise einer Leuchtdiode oder einem Laser, ausgesandter Lichtstrahl verstanden werden. Insbesondere ist der Lichtstrahl verschieden von einem in der Strahlenoptik definierten Lichtstrahl. Der Lichtstrahl kann beispielsweise auch ein Lichtbündel sein. Eine Aufweitung des Lichtstrahls entspricht insbesondere einer Defokussierung des Lichtstrahls. Eine Verjüngung des Lichtstrahls entspricht insbesondere einer Fokussierung des Lichtstrahls.
Insbesondere ist die Lichtformungseinheit dazu vorgesehen, in der Lichtleitungseinheit geführte Lichtsignale aus der Lichtleitungseinheit auszukoppeln, insbesondere zur Übertragung an eine weitere Komponente, und/oder von einer weiteren Komponente empfangene Lichtsignale in die Lichtleitungseinheit einzukoppeln, insbesondere zur Führung in der Lichtleitungseinheit. Die Lichtsignale können insbesondere in Form von Lichtstrahlen vorliegen. Vorzugsweise ist die Lichtformungseinheit dazu vorgesehen, den Lichtstrahl durch das Aufweiten oder Verjüngen an die Lichtleitungsbedingungen der weiteren Komponente und/oder der Lichtleitungseinheit anzupassen. Insbesondere können unterschiedliche optische Leitungsvorrichtungen unterschiedlich weite Lichtstrahlen führen, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Durchmesser der Lichtleitungseinheiten, unterschiedlicher Brechungseigenschaften o. dgl. Die Lichtformungseinheit umfasst insbesondere zumindest ein optisches Element oder ist als ein optisches Element ausgebildet, um den Lichtstrahl aufzuweiten oder zu verjüngen. Insbesondere kann die Lichtformungseinheit den Lichtstrahl basierend auf Refraktion oder Diffraktion aufweiten oder verjüngen. Vorzugsweise verjüngt eine Lichtformungseinheit, die einen Lichtstrahl bei Austritt aus der Lichtleitungseinheit aufweitet, einen Lichtstrahl bei Eintritt in die Lichtleitungseinheit. Vorzugsweise weitet eine Lichtformungseinheit, die einen Lichtstrahl bei Eintritt in die Lichtleitungseinheit verjüngt, einen Lichtstrahl bei Austritt aus der Lichtleitungseinheit auf.
Die optische Leitungsvorrichtung kann insbesondere eine einzelne Lichtformungseinheit aufweisen, die in einem Endbereich der Lichtleitungseinheit angeordnet ist. Alternativ ist denkbar, dass die optische Leitungsvorrichtung zwei Lichtformungseinheiten aufweist, wobei eine Lichtformungseinheit in einem Endbereich der Lichtleitungseinheit und eine weitere Lichtformungseinheit in einem weiteren Endbereich der Lichtleitungseinheit angeordnet ist. Die zwei Lichtformungseinheiten können insbesondere analog zueinander oder verschieden voneinander ausgebildet sein.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der optischen Leitungsvorrichtung kann vorteilhaft eine Formung von in eine optische Leitungsvorrichtung eintretendes und/oder aus der optischen Leitungsvorrichtung austretendes Licht ermöglicht werden. Vorteilhaft kann eine optische Leitungsvorrichtung bereitgestellt werden, die unabhängig von externen optischen Bauteilen lichtleitungstechnisch koppelbar ist. Es kann eine vorteilhaft effiziente und verlustarme Lichtleitung und Datenübertragung ermöglicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Lichtformungseinheit eine konvexe Formgebung aufweist, um den Lichtstrahl beim Austritt aus der Lichtleitungseinheit aufzuweiten. Insbesondere ist die eine konvexe Formgebung aufweisende Lichtformungseinheit dazu vorgesehen, den Lichtstrahl beim Eintritt in die Lichtleitungseinheit zu verjüngen. Vorzugsweise weist die Lichtformungseinheit eine von der Lichtleitungseinheit nach außen gewölbte Oberfläche auf. Vorteilhaft kann eine Aufweitung des Lichtstrahls beim Austritt aus der Lichtleitungseinheit ermöglicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Lichtformungseinheit eine konkave Formgebung aufweist, um den Lichtstrahl beim Austritt aus der Lichtleitungseinheit zu verjüngen. Insbesondere ist die eine konkave Formgebung aufweisende Lichtformungseinheit dazu vorgesehen, den Lichtstrahl beim Eintritt in die Lichtleitungseinheit aufzuweiten. Vorzugsweise weist die Lichtformungseinheit eine in Richtung der Lichtleitungseinheit nach innen gewölbte Oberfläche auf. Vorteilhaft kann eine Verjüngung des Lichtstrahls beim Austritt aus der Lichtleitungseinheit ermöglicht werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Lichtformungseinheit einteilig mit der Lichtleitungseinheit ausgebildet ist. Unter „einteilig“ soll insbesondere in einem Stück geformt verstanden werden. Insbesondere kann die Lichtleitungseinheit in dem Endbereich eine konvexe oder konkave Formgebung aufweisen. Vorzugsweise kann die Lichtleitungseinheit in dem Endbereich behandelt sein, um die Lichtformungseinheit auszubilden. Insbesondere kann die Lichtformungseinheit durch eine urformende, umformende, trennende, fügende und/oder beschichtende Bearbeitung der Lichtleitungseinheit im Endbereich gebildet sein. Vorteilhaft kann vollständig auf externe optische Bauteile verzichtet werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Lichtformungseinheit zumindest eine an der Lichtleitungseinheit fixierte Linse aufweist. Vorzugsweise weist die Lichtformungseinheit die an der Lichtleitungseinheit fixierte Linse alternativ oder zusätzlich zu einer Ausbildung der Lichtleitungseinheit als Lichtformungseinheit in dem Endbereich auf. Die Linse kann insbesondere als eine Sammellinse oder als eine Zerstreuungslinse ausgebildet sein. Die Lichtformungseinheit kann vorzugsweise eine Mehrzahl von an der Lichtleitungseinheit fixierten Linsen aufweisen, die insbesondere ein Linsensystem oder ein Objektiv bilden können. Die Linse kann insbesondere mittels urformender, umformender, trennender, fügender und/oder beschichtender Verfahren im Endbereich an der Lichtleitungseinheit angebracht sein. Vorteilhaft kann eine alternative Möglichkeit der Lichtformung bei Eintritt oder Austritt des Lichtstrahls bereitgestellt werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass zumindest die Lichtleitungseinheit als ein Kunststoff-Lichtwellenleiter ausgebildet ist. Die Lichtleitungseinheit kann insbesondere als polymere optische Faser (POF) ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Lichtleitungseinheit als Stufenindex-Mode-Faser, insbesondere als Stufenindex-MultiMode-Faser, oder als Gradientenindex-Faser ausgebildet. Alternativ zu einer Ausbildung als Kunststoff-Lichtwellenleiter kann die Lichtleitungseinheit als ein Glasfaser-Lichtwellenleiter ausgebildet sein. Vorzugsweise kann die Lichtformungseinheit zumindest teilweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus dem gleichen Kunststoff wie die Lichtleitungseinheit, ausgebildet sein. Vorteilhaft kann eine besonders flexible und genau konfektionierbare optische Leitungsvorrichtung bereitgestellt werden.
Ferner wird ein optisches Leitungssystem zur Datenübertragung, insbesondere in einem Fahrzeug, vorgeschlagen. Das optische Leitungssystem umfasst zumindest zwei erfindungsgemäße optische Leitungsvorrichtungen. Die optischen Leitungsvorrichtungen sind über ihre Lichtformungseinheiten lichtleitungstechnisch, insbesondere datenübertragungstechnisch, miteinander koppelbar. Insbesondere ist die Lichtformungseinheit einer optischen Leitungsvorrichtung dazu vorgesehen, Lichtsignale aus einer Lichtleitungseinheit der optischen Leitungsvorrichtung auszukoppeln. Insbesondere ist die Lichtformungseinheit einer weiteren optischen Leitungsvorrichtung dazu vorgesehen, die ausgekoppelten Lichtsignale in eine Lichtleitungseinheit der weiteren optischen Leitungsvorrichtung einzukoppeln. Vorzugsweise liegen die Lichtformungseinheiten zur lichtleitungstechnischen Kopplung einander gegenüber. Insbesondere sind die Lichtformungseinheiten durch ein für Licht transparentes Medium, wie beispielsweise Luft, voneinander getrennt oder stehen in Kontakt miteinander. Denkbar ist insbesondere eine lichtleitungstechnische Kopplung mittels zweier konvex geformter Lichtformungseinheiten, mittels zweier konkav geformter Lichtformungseinheiten oder mittels einer konvex und einer konkav geformter Lichtformungseinheit. Insbesondere kann eine Lichtformungseinheit einteilig mit der Lichtleitungseinheit und eine weitere Lichtformungseinheit zumindest teilweise als Linse ausgebildet sein. Insbesondere kann das optische Leitungssystem mehr als zwei optische Leitungsvorrichtungen, bevorzugt eine gerade Anzahl von optischen Leitungsvorrichtungen, umfassen. Vorteilhaft kann eine lichtleitungstechnische Kopplung von optischen Leitungsvorrichtungen ohne Verwendung externer optischer Bauteile ermöglicht werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das optische Leitungssystem zumindest eine frei von optischen Komponenten ausgebildete Verbindungsvorrichtung umfasst, die dazu vorgesehen ist, die optischen Leitungsvorrichtungen aufzunehmen. Insbesondere ist die Verbindungsvorrichtung dazu vorgesehen, die optischen Leitungsvorrichtungen mechanisch aufzunehmen, insbesondere zu halten. Vorzugsweise kann die Verbindungsvorrichtung zumindest eine Fixiereinheit, wie beispielsweise einen Verriegelungsmechanismus, einen Klemmmechanismus o. dgl., aufweisen, um die optischen Leitungsvorrichtungen zu fixieren. Vorzugsweise ist die Verbindungsvorrichtung dazu vorgesehen, zumindest zwei optische Leitungsvorrichtungen mit ihren Lichtformungseinheiten einander gegenüberliegend aufzunehmen, insbesondere zu fixieren, um eine lichtleitungstechnische Kopplung der optischen Leitungsvorrichtungen zu ermöglichen. Insbesondere kann die Verbindungsvorrichtung auch mehr als zwei optische Leitungsvorrichtungen, vorzugsweise paarweise, aufnehmen. Alternativ ist vorstellbar, dass die Verbindungsvorrichtung dazu vorgesehen ist, eine einzelne optische Leitungsvorrichtung aufzunehmen, wobei die Verbindungsvorrichtung, beispielsweise mechanisch, magnetisch o. dgl., mit einer weiteren Verbindungsvorrichtung, die eine weitere optische Leitungsvorrichtung aufnimmt, koppelbar ist, insbesondere um eine lichtleitungstechnische Kopplung der optischen Leitungsvorrichtungen zu ermöglichen. Die Verbindungsvorrichtung kann insbesondere als ein Inline-Verbinder, als ein Steckverbinder oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Verbindungsvorrichtung ausgebildet sein. Vorteilhaft kann eine für die lichtleitungstechnische Kopplung optimale Ausrichtung von optischen Leitungsvorrichtungen zueinander ermöglicht werden.
Zudem wird ein Fahrzeug vorgeschlagen. Das Fahrzeug umfasst zumindest eine erfindungsgemäße optische Leitungsvorrichtung oder zumindest ein erfindungsgemäßes optisches Leitungssystem. Das Fahrzeug kann insbesondere eine Mehrzahl von optischen Leitungsvorrichtungen oder eine Mehrzahl von optischen Leitungssystemen umfassen. Vorteilhaft kann ein besonders betriebssicheres, zuverlässiges und gewichtseffizientes Fahrzeug bereitgestellt werden.
Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen optischen Leitungsvorrichtung vorgeschlagen. Zur Ausbildung der Lichtformungseinheit wird die Lichtleitungseinheit in zumindest einem Endbereich behandelt und/oder wird zumindest eine Linse in dem zumindest einen Endbereich an der Lichtleitungseinheit fixiert. Vorteilhaft kann eine unabhängig von externen optischen Bauteilen lichtleitungstechnisch koppelbare optische Leitungsvorrichtung hergestellt werden.
Die Erfindung wird an vier Ausführungsbeispielen in den folgenden Figuren verdeutlicht. Es zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug in einer schematischen Darstellung,
2 ein erfindungsgemäßes optisches Leitungssystem des erfindungsgemäßen Fahrzeugs aus 1 in einer schematischen Darstellung,
3 eine Detailansicht einer erfindungsgemäßen optischen Leitungsvorrichtung des erfindungsgemäßen optischen Leitungssystems aus 2 in einer schematischen Darstellung,
4 eine Detailansicht einer alternativen erfindungsgemäßen optischen Leitungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
5 ein alternatives erfindungsgemäßes optisches Leitungssystem in einer schematischen Darstellung,
6 ein weiteres alternatives erfindungsgemäßes optisches Leitungssystem in einer schematischen Darstellung,
7 eine Detailansicht einer weiteren alternativen erfindungsgemäßen optischen Leitungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung und
8 eine Detailansicht einer zusätzlichen alternativen erfindungsgemäßen optischen Leitungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung.

1 zeigt ein Fahrzeug 3 in einer schematischen Darstellung. Das Fahrzeug 3 ist beispielhaft als ein Landfahrzeug, insbesondere als ein PKW, ausgebildet. Das Fahrzeug 3 kann beispielhaft als ein elektrisches Fahrzeug ausgebildet sein. Das Fahrzeug 3 kann beispielhaft als ein automatisiert betreibbares Fahrzeug ausgebildet sein. Das Fahrzeug 3 umfasst zumindest ein optisches Leitungssystem 11 zur Datenübertragung.
2 zeigt das optische Leitungssystem 11 des Fahrzeugs 3 aus 1 in einer schematischen Darstellung. Das optische Leitungssystem 11 umfasst zumindest zwei optische Leitungsvorrichtungen 1a, 1b, 2a, 2b zur Datenübertragung. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das optische Leitungssystem 11 beispielhaft vier optische Leitungsvorrichtungen 1a, 1b, 2a, 2b. Zur Unterscheidung unterschiedlicher Ausführungsbeispiele der optischen Leitungsvorrichtungen 1a, 1b, 2a, 2b sind in der 2 und den folgenden Figuren den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele unterschiedliche Buchstaben, insbesondere die Buchstaben a bis d, nachgestellt. Zur Unterscheidung unterschiedlicher Ausführungsbeispiele der optischen Leitungssysteme 11, 11', 11" sind den Bezugszeichen von sich von dem in 2 gezeigten optischen Leitungssystem 11 unterscheidendenden optischen Leitungssystemen 11', 11" in den folgenden Figuren Apostrophe, insbesondere ein einzelner oder ein doppelter Apostroph, nachgestellt.
Die optischen Leitungsvorrichtungen 1a, 1b, 2a, 2b umfassen jeweils zumindest eine Lichtleitungseinheit 4a, 4b, 5a, 5b, die zur Lichtleitung vorgesehen ist. Die optischen Leitungsvorrichtungen 1a, 1b, 2a, 2b umfassen jeweils zumindest eine, in zumindest einem Endbereich 6a, 6b, 7a, 7b der Lichtleitungseinheit 4a, 4b, 5a, 5b an der Lichtleitungseinheit 4a, 4b, 5a, 5b angeordnete Lichtformungseinheit 8a, 8b, 9a, 9b. Die Lichtformungseinheiten 8a, 8b, 9a, 9b sind jeweils dazu vorgesehen, zumindest einen, in der Lichtleitungseinheit 4a, 4b, 5a, 5b geführten oder zu führenden Lichtstrahl aufzuweiten oder zu verjüngen, insbesondere bei einem Austritt oder Eintritt des Lichtstrahls aus der/in die Lichtleitungseinheit 4a, 4b, 5a, 5b.
Die optischen Leitungsvorrichtungen 1a, 1b, 2a, 2b sind über ihre Lichtformungseinheiten 8a, 8b, 9a, 9b lichtleitungstechnisch, insbesondere datenübertragungstechnisch, miteinander koppelbar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind beispielhaft eine erste optische Leitungsvorrichtung 1a mit einer zweiten optischen Leitungsvorrichtung 1b und eine weitere erste optische Leitungsvorrichtung 2a mit einer weiteren zweiten optischen Leitungsvorrichtung 2b lichtleitungstechnisch gekoppelt.
Beispielsweise ist eine Lichtformungseinheit 8a der ersten optischen Leitungsvorrichtung 1a dazu vorgesehen, Lichtsignale aus einer Lichtleitungseinheit 4a der ersten optischen Leitungsvorrichtung 1a auszukoppeln. Beispielsweise ist eine Lichtformungseinheit 8b der zweiten optischen Leitungsvorrichtung 1b dazu vorgesehen, die ausgekoppelten Lichtsignale in eine Lichtleitungseinheit 4b der zweiten optischen Leitungsvorrichtung 1b einzukoppeln. Die Lichtformungseinheiten 8a, 8b der ersten und der zweiten optischen Leitungsvorrichtung 1a, 1b liegen zur lichtleitungstechnischen Kopplung einander gegenüber. Beispielsweise ist eine Lichtformungseinheit 9a der weiteren ersten optischen Leitungsvorrichtung 2a dazu vorgesehen, Lichtsignale aus einer Lichtleitungseinheit 5a der weiteren ersten optischen Leitungsvorrichtung 2a auszukoppeln. Beispielsweise ist eine Lichtformungseinheit 9b der weiteren zweiten optischen Leitungsvorrichtung 2b dazu vorgesehen, die ausgekoppelten Lichtsignale in eine Lichtleitungseinheit 5b der weiteren zweiten optischen Leitungsvorrichtung 2b einzukoppeln. Die Lichtformungseinheiten 9a, 9b der weiteren ersten und der weiteren zweiten optischen Leitungsvorrichtung 2a, 2b liegen zur lichtleitungstechnischen Kopplung einander gegenüber.
Das optische Leitungssystem 11 umfasst zumindest eine frei von optischen Komponenten ausgebildete Verbindungsvorrichtung 12, die dazu vorgesehen ist, die optischen Leitungsvorrichtungen 1a, 1b, 2a, 2b aufzunehmen. Die Verbindungsvorrichtung 12 ist dazu vorgesehen, die optischen Leitungsvorrichtungen 1a, 1b, 2a, 2b mechanisch aufzunehmen, insbesondere zu halten. Die Verbindungsvorrichtung 12 weist zumindest eine Fixiereinheit 13 auf, um die optischen Leitungsvorrichtungen 1a, 1b, 2a, 2b zu fixieren. Die optischen Leitungsvorrichtungen 1a, 1b, 2a, 2b umfassen jeweils zumindest ein Ferrule 14a, 14b, 15a, 15b zur mechanischen Kopplung mit der Verbindungsvorrichtung 12, insbesondere über die Fixiereinheit 13. Die Ferrule 14a, 14b, 15a, 15b sind jeweils in den Endbereichen 6a, 6b, 7a, 7b der Lichtleitungseinheiten 4a, 4b, 5a, 5b angeordnet. Die Verbindungsvorrichtung 12 ist dazu vorgesehen, die optischen Leitungsvorrichtungen 1a, 1b, 2a, 2b paarweise mit ihren Lichtformungseinheiten 8a, 8b, 9a, 9b einander gegenüberliegend aufzunehmen, insbesondere zu fixieren, um eine lichtleitungstechnische Kopplung der optischen Leitungsvorrichtungen 1a, 1b, 2a, 2b zu ermöglichen.
Die optischen Leitungsvorrichtungen 1a, 1b, 2a, 2b sind dazu vorgesehen, Komponenten des Fahrzeugs 3 datenübertragungstechnisch zu verbinden. Die optischen Leitungsvorrichtungen 1a, 1b, 2a, 2b sind dazu vorgesehen, Daten mittels Lichtsignalen, insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 550 nm und 1000 nm, zu übertragen. Die optischen Leitungsvorrichtungen 1a, 1b, 2a, 2b sind als Lichtleiter, insbesondere als Lichtwellenleiter, ausgebildet.
3 zeigt eine Detailansicht der ersten optischen Leitungsvorrichtung 1a des optischen Leitungssystems 11 aus 2 in einer schematischen Darstellung. Insbesondere ist ein Endbereich 6a der Lichtleitungseinheit 4a der ersten optischen Leitungsvorrichtung 1a dargestellt. Die Beschreibung gilt analog zumindest auch für die weitere erste optische Leitungsvorrichtung 2a. Die Lichtformungseinheit 8a der ersten optischen Leitungsvorrichtung 1a weist eine konvexe Formgebung auf, um den Lichtstrahl beim Austritt aus der Lichtleitungseinheit 4a aufzuweiten. Die Lichtformungseinheit 8a ist dazu vorgesehen, den Lichtstrahl beim Eintritt in die Lichtleitungseinheit 4a zu verjüngen.
Die Lichtformungseinheit 8a ist einteilig mit der Lichtleitungseinheit 4a ausgebildet. Die Lichtleitungseinheit 4a weist in dem Endbereich 6a eine konvexe Formgebung auf. Die Lichtleitungseinheit 4a ist als ein Kunststoff-Lichtwellenleiter ausgebildet. Die Lichtleitungseinheit 4a ist als polymere optische Faser ausgebildet.
4 zeigt eine Detailansicht einer alternativen, insbesondere der zweiten, optischen Leitungsvorrichtung 1b in einer schematischen Darstellung. Insbesondere ist ein Endbereich 6b der Lichtleitungseinheit 4b der zweiten optischen Leitungsvorrichtung 1b dargestellt. Die Beschreibung gilt analog zumindest auch für die weitere zweite optische Leitungsvorrichtung 2b. Die Lichtformungseinheit 8b der zweiten optischen Leitungsvorrichtung 1b weist eine konkave Formgebung auf, um den Lichtstrahl beim Austritt aus der Lichtleitungseinheit 4b zu verjüngen. Die Lichtformungseinheit 8b ist dazu vorgesehen, den Lichtstrahl beim Eintritt in die Lichtleitungseinheit 4b aufzuweiten.
Die Lichtformungseinheit 8b ist einteilig mit der Lichtleitungseinheit 4b ausgebildet. Die Lichtleitungseinheit 4b weist in dem Endbereich 6b eine konkave Formgebung auf. Die Lichtleitungseinheit 4b ist als ein Kunststoff-Lichtwellenleiter ausgebildet. Die Lichtleitungseinheit 4b ist als polymere optische Faser ausgebildet.
Die erste optische Leitungsvorrichtung 1a, die weitere erste optische Leitungsvorrichtung 2a, die zweite optische Leitungsvorrichtung 1b und die weitere zweite optische Leitungsvorrichtung 2b können in einem Verfahren hergestellt sein, bei dem zur Ausbildung der jeweiligen Lichtformungseinheiten 8a, 8b, 9a, 9b die jeweiligen Lichtleitungseinheiten 4a, 4b, 5a, 5b in den jeweiligen Endbereichen 6a, 6b, 7a, 7b behandelt werden. Die Lichtformungseinheiten 8a, 8b, 9a, 9b können durch eine urformende, umformende, trennende, fügende und/oder beschichtende Bearbeitung der Lichtleitungseinheiten 4a, 4b, 5a, 5b in den Endbereichen 6a, 6b, 7a, 7b gebildet werden.
5 zeigt ein alternatives optisches Leitungssystem 1' in einer schematischen Darstellung. Das alternative optische Leitungssystem 1' umfasst die erste optische Leitungsvorrichtung 1a und die weitere erste optische Leitungsvorrichtung 2a. Eine Verbindungsvorrichtung und Ferrule sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Beim alternativen optischen Leitungssystem 1' erfolgt eine lichtleitungstechnische Kopplung der optischen Leitungsvorrichtungen 1a, 2a mittels der zwei konvex geformten Lichtformungseinheiten 8a, 9a. Beim in der 2 gezeigten optischen Leitungssystem 1 erfolgt eine lichtleitungstechnische Kopplung jeweils mittels einer konvex und einer konkav geformten Lichtformungseinheit 8a, 8b, 9a, 9b.
6 zeigt ein weiteres alternatives optisches Leitungssystem 1" in einer schematischen Darstellung. Das weitere alternative optische Leitungssystem 1" umfasst die zweite optische Leitungsvorrichtung 1b und die weitere zweite optische Leitungsvorrichtung 2b. Eine Verbindungsvorrichtung und Ferrule sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Beim weiteren alternativen optischen Leitungssystem 1" erfolgt eine lichtleitungstechnische Kopplung der optischen Leitungsvorrichtungen 1b, 2b mittels der zwei konkav geformten Lichtformungseinheiten 8b, 9b.
7 zeigt eine Detailansicht einer weiteren alternativen, insbesondere einer dritten, optischen Leitungsvorrichtung 1c in einer schematischen Darstellung. Insbesondere ist ein Endbereich 6c einer Lichtleitungseinheit 4c der dritten optischen Leitungsvorrichtung 1c dargestellt. Eine Lichtformungseinheit 8c der dritten optischen Leitungsvorrichtung 1c weist eine konvexe Formgebung auf, um einen Lichtstrahl beim Austritt aus der Lichtleitungseinheit 4c aufzuweiten. Die Lichtformungseinheit 8c ist dazu vorgesehen, den Lichtstrahl beim Eintritt in die Lichtleitungseinheit 4c zu verjüngen.
Die Lichtformungseinheit 8c weist zumindest eine an der Lichtleitungseinheit 4c fixierte Linse 10c auf. Die Linse 10c weist eine konvexe Formgebung auf. Die Lichtleitungseinheit 4c ist als ein Kunststoff-Lichtwellenleiter ausgebildet. Die Lichtleitungseinheit 4c ist als polymere optische Faser ausgebildet.
8 zeigt eine Detailansicht einer zusätzlichen alternativen, insbesondere einer vierten, optischen Leitungsvorrichtung 1d in einer schematischen Darstellung. Insbesondere ist ein Endbereich 6d einer Lichtleitungseinheit 4d der dritten optischen Leitungsvorrichtung 1d dargestellt. Eine Lichtformungseinheit 8d der dritten optischen Leitungsvorrichtung 1d weist eine konkave Formgebung auf, um einen Lichtstrahl beim Austritt aus der Lichtleitungseinheit 4d zu verjüngen. Die Lichtformungseinheit 8d ist dazu vorgesehen, den Lichtstrahl beim Eintritt in die Lichtleitungseinheit 4c aufzuweiten.
Die Lichtformungseinheit 8d weist zumindest eine an der Lichtleitungseinheit 4d fixierte Linse 10d auf. Die Linse 10d weist eine konkave Formgebung auf. Die Lichtleitungseinheit 4d ist als ein Kunststoff-Lichtwellenleiter ausgebildet. Die Lichtleitungseinheit 4d ist als polymere optische Faser ausgebildet.
Die dritte optische Leitungsvorrichtung 1c und die vierte optische Leitungsvorrichtung 1d können in einem Verfahren hergestellt sein, bei dem zur Ausbildung der jeweiligen Lichtformungseinheiten 8c, 8d die jeweiligen Linsen 10c, 10d in den jeweiligen Endbereichen 6c, 6d an den jeweiligen Lichtleitungseinheiten 4c, 4d fixiert werden. Die Linsen 10c, 10d können mittels urformender, umformender, trennender, fügender und/oder beschichtender Verfahren in den Endbereichen 6c, 6d an den Lichtleitungseinheiten 4c, 4d angebracht werden.
Bezugszeichen

1: optische Leitungsvorrichtung
2: optische Leitungsvorrichtung
3: Fahrzeug
4: Lichtleitungseinheit
5: Lichtleitungseinheit
6: Endbereich
7: Endbereich
8: Lichtformungseinheit
9: Lichtformungseinheit
10: Linse
11: optisches Leitungssystem
12: Verbindungsvorrichtung
13: Fixiereinheit
14: Ferrule
15: Ferrule

Claims

Optische Leitungsvorrichtung zur Datenübertragung, insbesondere in einem Fahrzeug (3), umfassend zumindest eine Lichtleitungseinheit (4a-4d, 5a; 5b), die zur Lichtleitung vorgesehen ist, und zumindest eine, in zumindest einem Endbereich (6a-6d, 7a; 7b) der Lichtleitungseinheit (4a-4d, 5a; 5b) an der Lichtleitungseinheit (4a-4d, 5a; 5b) angeordnete Lichtformungseinheit (8a-8d, 9a; 9b), die dazu vorgesehen ist, zumindest einen, in der Lichtleitungseinheit (4a-4d, 5a; 5b) geführten oder zu führenden Lichtstrahl aufzuweiten oder zu verjüngen, insbesondere bei einem Austritt oder Eintritt des Lichtstrahls aus der/in die Lichtleitungseinheit (4a-4d, 5a; 5b).
Optische Leitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtformungseinheit (8a; 8c, 9a) eine konvexe Formgebung aufweist, um den Lichtstrahl beim Austritt aus der Lichtleitungseinheit (4a; 4c, 5a) aufzuweiten.
Optische Leitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lichtformungseinheit (8b; 8d, 9b) eine konkave Formgebung aufweist, um den Lichtstrahl beim Austritt aus der Lichtleitungseinheit (4b; 4d, 5b) zu verjüngen.
Optische Leitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtformungseinheit (8a; 8b, 9a; 9b) einteilig mit der Lichtleitungseinheit (4a; 4b, 5a; 5b) ausgebildet ist.
Optische Leitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtformungseinheit (8c; 8d) zumindest eine an der Lichtleitungseinheit (4c; 4d) fixierte Linse (10c; 10d) aufweist.
Optische Leitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest die Lichtleitungseinheit (4a-4d, 5a; 5b) als ein Kunststoff-Lichtwellenleiter ausgebildet ist.
Optisches Leitungssystem zur Datenübertragung, insbesondere in einem Fahrzeug (3), umfassend zumindest zwei optische Leitungsvorrichtungen (1a-1d, 2a; 2b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optischen Leitungsvorrichtungen (1a-1d, 2a; 2b) über ihre Lichtformungseinheiten (8a-8d, 9a; 9b) lichtleitungstechnisch miteinander koppelbar sind.
Optisches Leitungssystem nach Anspruch 7, umfassend zumindest eine frei von optischen Komponenten ausgebildete Verbindungsvorrichtung (12), die dazu vorgesehen ist, die optischen Leitungsvorrichtungen (1a; 1b, 2a; 2b) aufzunehmen.
Fahrzeug, umfassend zumindest eine optische Leitungsvorrichtung (1a-1d, 2a; 2b) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder zumindest ein optisches Leitungssystem (11; 11'; 11") nach Anspruch 7 oder 8.
Verfahren zur Herstellung einer optischen Leitungsvorrichtung (1a-1d, 2a; 2b) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zur Ausbildung der Lichtformungseinheit (8a-8d, 9a; 9b) die Lichtleitungseinheit (4a; 4b, 5a; 5b) in zumindest einem Endbereich (6a; 6b, 7a; 7b) behandelt wird und/oder zumindest eine Linse (10c; 10d) in dem zumindest einen Endbereich (6c; 6d) an der Lichtleitungseinheit (4c; 4d) fixiert wird.