DE112009001681B4

DE112009001681B4 - Flächenprojektionssystem zur Abbildung eines viesuellen Signals auf einer Oberfläche

Info

Publication number: DE112009001681B4
Application number: DE112009001681.2T
Authority: DE
Inventors: Carsten Vogel; Detlef Heym
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2008-08-06
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2020-01-02
Anticipated expiration: 2029-08-06
Also published as: US8616704B2; US20110157557A1; DE102008036616A1; DE112009001681T9; WO2010015661A1; DE112009001681T5

Abstract

Flächenprojektionssystem (20) zur Abbildung eines visuellen Signals (2) auf einer Oberfläche (1), umfassend
eine Lichtquelle (4);
ein Faserelement (5), aufweisend eine Mehrzahl von Lichtleiterelementen (3);
ein Trägerelement (6); und
eine Abbildungsoptik (7);
bei dem ein erstes Ende (8a) des Faserelementes (5) an der Lichtquelle (4) und ein zweites Ende (8b) des Faserelementes (5) am Trägerelement (6) angeordnet ist; wobei die Abbildungsoptik (7) am zweiten Ende (8b) des Faserelementes (5) angeordnet ist;
welches eingerichtet ist, ein visuelles Signal (2) von Lichtquelle (4) zu Faserelement (5) und nachfolgend zu Abbildungsoptik (7) zu übermitteln;
wobei die Abbildungsoptik (7) eingerichtet ist, das visuelle Signal (2) auf einer Oberfläche (1) abzubilden, und
wobei das Trägerelement (6) eingerichtet ist, das abzubildende visuelle Signal (2) derart vorzuverzerren, so dass eine entzerrte Darstellung auf der Oberfläche (1) ermöglicht wird.

Description

Bezug auf zugehörige Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der US Provisional Patentanmeldung Nr. 61/188,048 , eingereicht am 6. August 2008 und der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2008 036 616.1, eingereicht am 6. August 2008, deren Inhalte hierin durch Referenz inkorporiert werden.
Die Erfindung betrifft ein Flächenprojektionssystem zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche, ein Flugzeug mit einem erfindungsgemäßen Flächenprojektionssystem zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche sowie eine Verwendung eines Flächenprojektionssystems zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche in einem Flugzeug.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2004 031 700 beschreibt ein Informationsanzeigesystem für Flugzeuge zur Darstellung einer Information, umfassend eine Lichtquelle, ein Projektionsmittel und ein Gehäuse. Das Projektionsmittel mag hierbei in Form eines Flüssigkristall-Displays ausgeführt sein, so dass, in Kombination mit einer Hochleistungs-Leuchtdiode und einer geeigneten Optik Informationen auf einer Projektionsfläche darstellbar sind.
DE 36 41 049 A1 beschreibt einen Projektor für eine Fixsternprojektion mit verschiedenen Projektionseinheiten, die konzentrisch um eine zentrale Lichtquelle angeordnet sind. Der Projektor ist dazu ausgelegt, auf eine Innenseite einer Kugeloberfläche zu projizieren, wie in einem Planetarium.
DE 10 2004 051 062 A1 betrifft einen Monitor mit einem Glasfaserprojektor zur Großbilddarstellung. Bildgebende Elemente eines Bildschirms sind mit Lichtwellenleitern verbunden und realisieren so die einzelnen Bildelemente des Bildschirms.
DE 601 02 672 T2 zeigt ein Bildprojektionssystem für eine Anzeigeeinrichtung unter Verwendung von LEDs als Lichtquellen und optischen Fasern.
DE 10 2007 027 421 A1 offenbart eine Bildanpassungsvorrichtung und ein -verfahren für eine Bildprojektion in einem Luftfahrzeug, bei der vibrationsbedingte Auslenkungen zwischen einer Projektionsvorrichtung und einer dazugehörigen Projektionsfläche durch entsprechende Erfassung der Ort-Zeit-Zustände derart kompensiert werden, dass ein auf einer Darstellungsfläche dargestelltes Bild im Wesentlichen unverändert bleibt.
DE 10 2007 038 881 A1 offenbart einen Projektor eines Informationsanzeigesystems in Flugzeugen, wobei als Lichtquelle LEDs verwendet wird, die einzeln ansteuerbar sind. Eine Separationsbox mit mehreren Kammern ist zwischen den LEDs und einem Projektionsobjektiv angeordnet, wobei die Kammern jeweils einer LED zugeordnet sind. Die Kammern beeinflussen mit ihrer Form das Erscheinungsbild des die Informationen wiedergebenden Bildes.
Herkömmliche Flächenprojektionssysteme ermöglichen die Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche. Mitunter mag das visuelle Signal jedoch nur erschwert wahrgenommen werden, beispielsweise weil die Helligkeit des Flächenprojektionssystems aufgrund der Umgebungslichtbedingungen zu gering für ein komfortables Erkennen des abgebildeten visuellen Signals sein mag oder aber die Abbildungsschärfe des visuellen Signals für ein komfortables Erkennen des visuellen Signals nicht ausreichend sein mag.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein benutzerfreundliches Flächenprojektionssystem bereitzustellen, das über eine gesteigerte Abbildungsschärfe sowie erhöhte Helligkeit zur Abbildung eines visuellen Signals, beispielsweise die Abbildung eines Sternenhimmels, auf einer Oberfläche verfügt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Flächenprojektionssystem zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche, durch ein Flugzeug aufweisend ein Flächenprojektionssystem sowie durch die Verwendung eines Flächenprojektionssystems zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche in einem Flugzeug gemäß den unabhängigen Patentansprüchen.
Gemäß einer exemplarischen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein Flächenprojektionssystem zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche geschaffen, aufweisend eine Lichtquelle, ein Faserelement, das Faserelement aufweisend eine Mehrzahl von Lichtleiterelementen, ein Trägerelement und eine Abbildungsoptik. Das Faserelement weist ein erstes Ende sowie ein zweites Ende auf, wobei das erste Ende des Faserelementes an der Lichtquelle und das zweite Ende des Faserelementes am Trägerelement angeordnet ist. Die Abbildungsoptik ist am zweiten Ende des Faserelementes angeordnet. Das Flächenprojektionssystem eingerichtet ist, ein visuelles Signal von Lichtquelle zu Faserelement und nachfolgend zu Abbildungsoptik zu übermitteln, wobei die Abbildungsoptik eingerichtet ist, das visuelle Signal auf einer Oberfläche abzubilden, und wobei das Trägerelement eingerichtet ist, das abzubildende visuelle Signal derart vorzuverzerren, so dass eine entzerrte Darstellung auf der Oberfläche ermöglicht wird.
Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Flugzeug geschaffen, aufweisend ein Flächenprojektionssystem zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche.
Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Flächenprojektionssystem zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche in einem Flugzeug verwendet.
Im Rahmen der weiteren Ausführungen werden die folgenden Begriffe verwendet.
Lichtleiterelement:
Als Lichtleiterelement im Rahmen der weiteren Ausführungen mag jedwedes Element verstanden werden, das geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu leiten bzw. zu propagieren. Die elektromagnetische Strahlung mag hierbei bevorzugt eine Wellenlänge im Bereich von 380 nm bis 780 nm aufweisen und somit dem für Menschen sichtbaren Bereich des Lichts entsprechen. Lichtleiterelemente mögen bevorzugt Lichtwellenleiter, Glasfasern, polymere optische Fasern, Licht leitende Bauteile aus Kunststoff sowie Faseroptikkomponenten sein.
Faserelement:
Als Faserelement im Rahmen der weiteren Ausführungen mag jedwede Ansammlung von Lichtleiterelementen verstanden werden. Die Lichtleiterelemente des Faserelementes mögen zu einer kompakten Einheit verbunden sein, mögen jedoch auch nur im Nahbereich zueinander angeordnet sein, ohne beispielsweise mechanisch untereinander gekoppelt zu sein. Auch mag eine ausschließliche mechanische Kopplung an den beiden Enden des Faserelementes denkbar sein.
Trägerelement:
Als Trägerelement im Rahmen der weiteren Ausführungen mag jedwedes Element verstanden werden, das geeignet ist, eine Komponente, insbesondere ein Ende des Faserelementes bzw. zumindest ein Lichtleiterelement zumindest teilweise aufzunehmen bzw. zu halten. Das Halten mag hierbei durch Formschluss oder aber auch durch Kraftschluss erfolgen. Aufnehmen bzw. Halten mag durch eine angepasste Geometrie erfolgen, auf/in die eine der Komponenten, z.B. ein Faserelement bzw. ein Lichtleiterelement, ein- bzw. aufgesetzt wird. Das Trägerelement mag hierbei die Komponente im Wesentlichen umschließen, um so einen Durchtritt der Komponente durch das Trägerelement zu ermöglichen bzw. hierfür eine Öffnung bereitzustellen. Das Trägerelement mag hierbei bevorzugt kreisförmig, elliptisch, rechteckig, quadratisch oder ein beliebiges geometrisch regelmäßiges Vieleck sein. Insbesondere mag das Trägerelement eine Fläche aufweisen, welche kleiner als 315 cm², bevorzugt kleiner als 200 cm², weiter bevorzugt kleiner als 80 cm², noch weiter bevorzugt kleiner als 50 cm², noch weiter bevorzugt kleiner als 30 cm², noch weiter bevorzugt kleiner als 12 cm², noch weiter bevorzugt kleiner als 3 cm² ist.
Abbildungsoptik:
Als Abbildungsoptik im Rahmen der weiteren Ausführungen mag jedwede Vorrichtung verstanden werden, die geeignet ist, elektromagnetische Strahlung im Allgemeinen und sichtbares Licht im Besonderen gezielt zu beeinflussen. Insbesondere mag die Abbildungsoptik dazu eingerichtet sein, aus dem zweiten Ende des Faserelements austretendes Licht auf eine Oberfläche, beispielsweise eine Projektionsfläche innerhalb eines Flugzeuges, zu projizieren bzw. zu fokussieren. Die Abbildungsoptik mag hierbei ein optisches System, beispielsweise eine oder eine Mehrzahl von optischen Linsen oder ein Objektiv mit einstellbarem Fokus sein.
Anschaulich mag gemäß einer exemplarischen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Abbilden eines visuellen Signals auf einer Oberfläche, beispielsweise eine Oberfläche einer Flugzeuginnenausstattung, z.B. die Decke einer Flugzeugkabine, geschaffen sein. Das visuelle Signal mag hierbei beispielsweise ein Muster, ein Bild, eine Fläche, einfarbig, mehrfarbig oder mit Graustufen, eine Simulation eines Sternenhimmels, mit real existierenden oder künstlichen erdachten Sternbildern sein.
Weiterhin mag das visuelle Signal beispielsweise auf die Oberfläche eines Teils der Flugzeuginnenausstattung, zum Beispiel die Kabinendecke projiziert werden. Die Projektion mag hierbei (direkt) von unten kommend in Form einer Aufprojektion ausgeführt sein oder aber rückseitig, d.h. von hinten, auf die Oberfläche projiziert werden, welche in diesem Fall zumindest teilweise transparent sein mag. Die zumindest teilweise transparente Oberfläche, beispielsweise die Kabinendecke, mag somit von einem erfindungsgemäßen Flächenprojektionssystem beleuchtet bzw. durchleuchtet werden.
Gleichfalls mag das Flächenprojektionssystem im Bereich der Hatracks, der Overhead Bins, also des Staubereiches für Handgepäck in einem Flugzeug angeordnet sein. Hierbei mag eine Korrektur erfolgen, um trotz eines möglicherweise flachen Einfallswinkels eine optisch bevorzugte Projektion des visuellen Signals zu erzielen.
Das Flächenprojektionssystem verwendet eine Lichtquelle, bevorzugt eine Hochleistungslichtquelle mit möglichst geringen thermischen Verlusten und/oder reduziertem Energieverbrauch, beispielsweise eine High-Power LED, um eine unnötige Erhitzung des Flugzeuginnenraums wirksam zu vermeiden.
Der Lichtquelle ist nachfolgend ein Faserelement angeordnet. Das Faserelement selbst weist eine Mehrzahl von Lichtleiterelementen auf, welche das Licht der Lichtquelle aufgreifen und definiert weiterleiten.
Das zweite, von der Lichtquelle weg weisende Ende des Faserelementes ist an einem Trägerelement befestigt. Insbesondere mögen die einzelnen Lichtleiterelemente einzeln oder in Gruppen, jeweils beabstandet, auf dem Trägerelement angeordnet sein und dieses durchdringen. Somit mag ein zumindest teilweises unregelmäßiges Muster an hellen Lichtpunkten, den Austrittsöffnungen der Lichtleiterelemente, bereitgestellt werden. Das Trägerelement mag bevorzugt eine dunkle Farbe oder schwarz an der der Lichtquelle abgewandten Austritts- bzw. Durchtrittsoberfläche der Lichtleiterelemente aufweisen, um beispielsweise Streulicht zu reduzieren bzw. zu minimieren.
Die Verwendung von Lichtleiterelementen mag es ermöglichen, einen wesentlich höheren Anteil des von der Lichtquelle emittierten Lichtes als bei herkömmlichen Projektionssystemen zu verwenden und somit eine erhöhte Lichtausbeute bzw. Wirkungsgrad zu erzielen.
Ein Träger eines abzubildenden Signals bzw. einer abzubildenden Information mag hierbei nicht mehr durchleuchtet und ein Teil des Lichts zur Darstellung herausgefiltert werden müssen, was in einer reduzierten Helligkeit aufgrund von Filterverlusten resultiert. Vielmehr ist es denkbar, die gewünschte Information, z.B. ein Abbild eines Sternenhimmels, durch die Lichtleiterelemente nur gezielt an den Stellen zu erzeugen,, welche zwingend für die Abbildung benötigt werden.
Die Lichtenergie, die am ersten Ende in das Faserelement und somit in die einzelnen Lichtleiterelemente eingekoppelt wird, mag an der Gesamtheit der am zweiten Ende, am Trägerelement austretenden Lichtleiterelemente im Wesentlichen unverändert zur Verfügung stehen. Dies resultiert daraus, dass aufgrund der lichtleitenden Eigenschaft der einzelnen Lichtleiterelemente die Gesamtheit der eingekoppelten Lichtenergie ausschließlich diejenigen Stellen, also Öffnungen in dem Trägerelement, erhellt, welche nachfolgend für die Projektion der einzelnen Lichtpunkte verwendet werden. Ein möglicherweise signifikanter Verlust an Lichtenergie durch eine Projektion eines Sternenhimmels unter Verwendung eines Filterelementes, beispielsweise eines Films oder einer gedruckten Folie (z.B. eines Dias) oder unter Verwendung von Gobo-Elementen, z.B. aus Metall, Stahl oder Glas, welche nur an den Stellen der Sterne lichtdurchlässig ist, mag somit vermieden werden. Gleichzeitig mögen Aufweitungseffekte der einzelnen Lichtpunkte auf dem Trägerelement vermieden werden, da die einzelnen Lichtleiterelemente an Ihrem ersten Ende und an Ihrem zweiten Ende im Regelfall gleiche Dimensionen, d.h. einen gleiche Durchmesser, aufweisen.
Durch geeignete, optimierte Wahl der Packungsdichte der einzelnen Lichtleiterelemente, lässt sich ein Verlust an Lichtenergie weiter verringern. Die Packungsdichte entspricht hierbei dem Verhältnis der kumulierten, für den Lichtempfang wirksamen (Einzel-) Aufnahmeeintrittsoberflächen der einzelnen Lichtleiterelemente zur Gesamtoberfläche des Faserelements.
Die Gesamtoberfläche des Faserelements mag hierbei die Fläche der kleinsten geometrisch regelmäßigen Form sein, die die Gesamtheit der einzelnen Lichtleiterelemente umschließt. Diese geometrische Form mag bevorzugt eine Kreis- oder Ellipsoidform aufweisen, mag aber auch beispielsweise ein Rechteck, Quadrat, Trapez oder ein beliebiges geometrisch regelmäßiges Vieleck sein.
Die Packungsdichte lässt sich somit für das erste als auch das zweite Ende des Faserelementes bestimmen. Die Gesamtoberfläche des Faserelements am zweiten Ende mag die Gesamtheit der austretenden Lichtleiterelemente bzw. die zugehörigen Öffnungen im Trägerelement umschließen. Bevorzugt mag die Gesamtoberfläche des Faserelements am zweiten Ende auch die Oberfläche des Trägerelementes sein, da dieses im Wesentlichen in seiner Gesamtheit für eine nachfolgende Projektion verwendet wird.
Eine Optimierung der Packungsdichte erfolgt durch Reduzierung der nicht Licht aufnehmenden Bereiche des Faserelementes. Hierunter mögen unter anderem Randbereich bzw. Ummantelung der einzelnen Lichtleiterelemente sowie im Wesentlichen freie Bereiche zwischen den einzelnen Lichtleiterelementen verstanden werden, die aufgrund der geometrischen Form der Lichtleiterelemente nicht ausgefüllt sind. Diese freien Bereiche bzw. Zwischenräume mögen auch verwendet werden, um die einzelnen Lichtleiterelemente zu einem kompakten Strang zu verbinden, beispielsweise durch ein geeignetes Klebemittel.
Weiterhin mag der mittlere Abstand benachbarter Lichtleiterelemente am zweiten Ende größer sein als am ersten Ende. Insbesondere mag der Abstand benachbarter Lichtleiterelemente am ersten Ende im Wesentlichen gleich null sein.
Die Lichtleiterelemente mögen sehr helle, scharf abgegrenzte, diskrete Lichtpunkte bereitstellen, welche sich nachfolgend einfach abbilden bzw. projizieren lassen. Durch eine geeignete Anpassung der Lichtquelle an das erste Ende des Faserelementes, d.h. dem der Lichtquelle zugewandten Ende, mag ein wesentlich höherer Wirkungsgrad als bei einem herkömmlichen Projektionssystem mit beispielsweise einem durchleuchteten Sternenhimmelmotiv in Form einer Folie erzielt werden. Dies mag der Tatsache geschuldet sein, dass bei einem herkömmlichen Projektionssystem ein flächiger Bereich ausgeleuchtet wird, wobei das Licht überall dort, wo keine Sterne abgebildet werden sollen, das Licht absorbiert wird.
Im Vergleich hierzu beleuchtet das erfindungsgemäße Flächenprojektionssystem ausschließlich der Bereich, welcher direkt für die Realisierung der Lichtpunkte Verwendung findet. Insbesondere mag die Lichtquelle optimiert auf das erste Ende des Faserelementes, somit auf die kumulierte Gesamtfläche der Lichtleiterelemente, angepasst sein. Hieraus mag eine optimierte Einkopplung der von der Lichtquelle emittierten Lichtenergie in das Faserelement resultieren.
Weiterhin mag es denkbar sein, die Lichtquelle nicht in unmittelbarer Nähe von dem Trägerelement mit angekoppeltem Faserelement anzuordnen. Vielmehr mag die Lichtquelle separat an anderer Stelle in der Kabine angeordnet und das Faserelement mit seinen Lichtleiterelementen entsprechend lang ausgestaltet sein. Auch mag die Lichtquelle mit einem Lichtleiterelement, welches längere Strecken überbrücken mag, separat angeordnet sein und durch Verwendung dieses Lichtleiterelements Licht am ersten Ende in das Faserelement einkoppeln.
Weiterhin sind mehrere erfindungsgemäße Flächenprojektionssysteme denkbar, welche derart aufeinander ein- bzw. ausgerichtet sind, um eine im Wesentlichen kontinuierliche Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche, zum Beispiel die kontinuierliche Abbildung eines Sternenhimmels auf der Kabinendecke zu gewährleisten.
Als Lichtquelle mag beispielsweise ein LED Ray mit 50 LEDs verwendet werden. Die LEDs der Lichtquelle mögen einzeln aktivierbar sein, so dass Sternbilder verändert werden mögen, so dass es hierdurch möglich ist, dynamische Sternbilder bereitzustellen.
Die LEDs mögen unterschiedliche Schattierungen von weiß aufweisen, zum Beispiel warmweiß, neutralweiß oder kaltweiß. Warmweiß mag eine Farbtemperatur im Bereich von 2500 K bis 3500 K aufweisen, insbesondere 3000 K, neutralweiß mag eine Farbtemperatur im Bereich von 3500 K bis 4500 K aufweisen, insbesondere 4000 K, und kaltweiß mag eine Farbtemperatur im Bereich von 4500 K bis 10.000 K, insbesondere 5400 K aufweisen.
In diesem Zusammenhang mag eine Mischung von soviel als möglich unterschiedlichen Farbtemperaturen verwendet werden, um einen realistischen Sternenhimmel abzubilden.
Ein Separationselement mag unterschiedliche Montierlöcher oder Aufnahmebohrungen aufweisen, um unterschiedlicher Faserdurchmesser aufnehmen zu können.
Für das Bereitstellen einer realistischen Sternenkonstellation mag eine Kombination von verschiedenen Faktoren oder Parametern benötigt werden, wie zum Beispiel unterschiedliche Leuchtintensitäten, Lichtfarben, Größen und Status wie zum Beispiel blinkend oder konstant. Weitere exemplarische Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Im Weiteren werden Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Flächenprojektionssystems zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche beschrieben. Diese Ausgestaltungen greifen jedoch ebenso für das Flugzeug aufweisend ein Flächenprojektionssystem zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche sowie für die Verwendung eines Flächenprojektionssystems zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche in einem Flugzeug.
Gemäß einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag die Abbildungsoptik eingerichtet sein, das abgebildete Signal definiert zu korrigieren.
Korrigieren mag hierbei als ein lineares oder nicht lineares Verändern, beispielsweise Entzerren der Abbildung verstanden werden.
So mag es notwendig sein, für den Fall, dass die Flächennormale einer für die Abbildung verwendeten Oberfläche nicht parallel zur Projektionsachse des Flächenprojektionssystems liegt, die Abbildung auf der Oberfläche zu korrigieren bzw. zu entzerren. Beispielsweise mag eine Trapezentzerrung notwendig sein, wenn Projektionsebene und Oberfläche nicht parallel angeordnet sind. Hierbei mag nicht jeder denkbare Punkt des projizierten visuellen Signals den gleichen Abstand zur Lichtquelle, zum Faserelement, Trägerelement bzw. zur Abbildungsoptik haben, so dass hieraus eine nicht gleichförmige Projektion resultieren vermag. Durch eine geeignet ausgestaltete Vorverzerrung, beispielsweise des Trägerelementes, mag das resultierende, projizierte visuelle Signal auf einer Oberfläche im Wesentlichen korrekt abgebildet werden. Auch mag eine Korrektur des abgebildeten Signals durch die Abbildungsoptik oder die geeignete Anordnung der Öffnungen/Lichtleiterelemente auf dem Trägerelement erfolgen.
Eine Korrektur mag auch durch eine geeignete Anordnung der Öffnungen, somit der Lichtleiterelemente auf dem Trägerelement erfolgen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag die Lichtquelle als High-Power LED eingerichtet sein.
Eine High-Power LED oder Hochleistungs-LED mag als eine LED (Light Emitting Diode) mit einer besonders hohen Ausgangsleistung und somit einer besonders hohen Lichtstärke bzw. Lichtenergie verstanden werden. Ausgangsleistungen von High-Power-LEDs mögen im Bereich von einem bis drei Watt liegen. Jedoch mögen auch Ausgestaltungen mit zehn Watt, 15 Watt oder mehr denkbar sein. Bekannte Hersteller von High-Power-LEDs sind die Firmen Osram, Kingbright, Ledtech, Aculed, Nichia sowie Philips. High-Power-LEDs ermöglichen das Zur-Verfügung-Stellen einer kompakten, äußerst lichtstarken sowie energiesparenden Lichtquelle, die weiterhin durch eine lange Lebensdauer sowie geringere Wärmeverluste charakterisiert sein mag.
Weiterhin denkbar ist die Verwendung von regulären LEDs bzw. Standard Power LEDs, die für die Erzeugung eines realistischen Nachthimmels in einer abgedunkelten Passagierkabine ausreichen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag das Flächenprojektionssystem weiterhin einen Aktuator aufweisen, wobei der Aktuator eingerichtet ist, die Abbildungsoptik definiert zu beeinflussen, wodurch die Abbildung des visuellen Signals beeinflussbar ist.
Hiermit mag es möglich sein, beispielsweise den Fokus des Flächenprojektionssystems gezielt zu beeinflussen und somit das abzubildende visuelle Signal adaptiv auf einer Oberfläche scharf zu stellen. Der Aktuator mag hierbei manuell, elektrisch bzw. pneumatisch eingerichtet sein und die Abbildungsoptik bzw. Teile davon gezielt direkt oder indirekt beeinflussen.
Weiterhin mag durch den Aktuator die Entfernung einer Linse zu Trägerelement und/oder Oberfläche oder aber in einem Linsensystem bzw. Objektiv einzelne Anstände der Linsen untereinander einstellbar sein.
Der Aktuator mag an einzelne Linsen oder weitere Elemente direkt angekoppelt sein oder aber mag über eine Gestänge- oder Hebelkonstruktion Lage bzw. Position der zumindest einzelner Linsen relativ zu Trägerelement, Oberfläche und/oder weiteren Linsen eines Linsensystems bzw. Objektivs einstellen.
Somit mag beispielsweise einfach und komfortabel eine scharfe, d.h. klar definierte Abbildung eines visuellen Signals auf der Oberfläche erzielbar sein.
Weiterhin mag dem Scharf stellen des abgebildeten Signals eine gewünschte, definierte oder zufällige Bewegung des visuellen Signals überlagert werden. Hierdurch mag ein „wanderndes“, sich bewegendes visuelles Signal generiert werden.
Gemäß einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag das Flächenprojektionssystem weiterhin ein Bilderzeugungselement aufweisen, welches Bilderzeugungselement eine Mehrzahl von Bildelementen aufweist, wobei jedes Lichtleiterelement genau einem Bildelement zugeordnet sein mag.
Das Bilderzeugungselement mag ein bekanntes Bilderzeugungselement sein, wie es beispielsweise in herkömmlichen LCD-, DLP- oder vergleichbaren Projektoren Verwendung finden mag, oder aber es mag beispielsweise ein durchleuchtetes TFT-Element sein. Jedes Bildelement oder Pixel des Bilderzeugungselementes mag exklusiv mit genau einem Lichtleiterelement verbunden sein. Somit mag es möglich sein, jedem Lichtleiterelement eine definierte, gewünschte Helligkeit und/oder Farbe zuzuordnen. Auch mögen sich auf einfache Weise dynamisch ändernde Signale in die Lichtleiterelemente einspeisen und nachfolgend abbilden lassen. Lichtpunkte bzw. Einzelsterne mögen sich so individuell ansteuern lassen.
Gemäß einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag das Flächenprojektionssystem weiterhin eine Mehrzahl zumindest eines der Elemente der Gruppe bestehend aus Lichtquelle, Bilderzeugungselement, Kollimationselement, Fokussierungselement, kombiniertes Kollimations- und Fokussierungselement, Reflexionselement, optisch aktives Element, Abbildungsoptik, Linse, Linsensystem, Objektiv, Optik, Lochscheibe und Ellipsoid-Reflektor aufweisen. Auch mag das Flächenprojektionssystem zumindest eines der angeführten Elemente aufweisen.
Hierdurch mögen sich Teile des Flächenprojektionssystems mehrfach, insbesondere parallel ausgestalten lassen. So mögen zwei Lichtquellen bereitgestellt werden, welche beispielsweise eine unterschiedliche Helligkeit oder Farbe aufweisen, um somit das visuelle Signal gezielt zu beeinflussen. Weiterhin mag denkbar sein, durch zwei Abbildungsoptiken zumindest einen Teil des visuellen Signals auf verschiedene Oberflächen unabhängig voneinander abzubilden bzw. zu projizieren.
Gemäß einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag eine Teilmenge der Lichtleiterelemente eingerichtet sein, exklusiv mit einem der Mehrzahl von Lichtquellen und/oder Bildelementen verbindbar zu sein.
Somit mögen sich die einzelnen Teilmengen jeweils individuell, diskret unter Verwendung einer Lichtquelle bzw. eines Bildelementes getrennt ansteuern bzw. einstellen lassen. Eine blinkende Teilmenge mag z.B. funkelnde Sterne simulieren, welche ihre Helligkeit ändern.
Gemäß einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag das Flächenprojektionssystem weiterhin ein Separationselement aufweisen, angeordnet zwischen der Mehrzahl von Lichtquellen und/oder Bildelementen und dem Faserelement.
Ein Separationselement mag es auf einfache Weise ermöglichen, eine Beeinflussung der mehreren Lichtquellen und/oder Bildelementen untereinander beim Eintritt des visuellen Signals in das Faserelement zu minimieren bzw. zu unterbinden. Das Separationselement mag somit die Mehrzahl von Lichtquellen und/oder Bildelementen gegeneinander abschotten bzw. diese gegenseitig ausblenden. Ein Separationselement mag auch als ein Kollimationselement verstanden werden. Somit mag eine scharfe Abgrenzung von Lichtquellen und/oder Bildelementen zueinander und den Lichtleiterelementen des Faserelements erfolgen.
Gemäß einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag eine Teilmenge der Lichtleiterelemente im Vergleich zu einer weiteren Teilmenge der Lichtleiterelemente unterschiedliche Abmessungen aufweisen, z.B. um Sterne unterschiedlicher Größe abzubilden, z.B. klein/groß oder dunkle/helle Sterne).
Hierbei mögen die Lichtleiterelemente keinen gleichen Querschnitt bzw. Durchmesser aufweisen. So mögen sich unterschiedliche Austrittsöffnungen und somit unterschiedlich große Lichtpunkte auf der Oberfläche des Trägerelementes realisieren lassen. Das nachfolgend abgebildete visuelle Signal mag nicht ausschließlich Lichtpunkte in annähernd gleicher Größe aufweisen, sondern Lichtpunkte in unterschiedlicher Größe und/oder unterschiedlicher Helligkeit.
Gemäß einer weiteren exemplarischen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mag die Packungsdichte der Lichtleiterelemente am ersten Ende größer sein als die Packungsdichte der Lichtleiterelemente am zweiten Ende.
Somit mag sich eine Auffächerung der einzelnen Lichtleiterelemente und damit der einzelnen Lichtpunkte auf der Oberfläche des Trägerelementes realisieren lassen. Die Lichtenergie der kumulierten Lichtpunkte auf dem Trägerelement am zweiten Ende mag im Wesentlichen derjenigen entsprechen, die am ersten Ende in das Faserelement eingekoppelt wird. Weiterhin mag hierdurch bei einer beliebigen Vergrößerung eine Aufweitung der einzelnen Lichtpunkte bzw. Abschwächung der Helligkeit der einzelnen Lichtpunkte vom ersten Ende zum zweiten Ende vermieden werden.
Eine Vergrößerung mag hierbei einerseits durch das Verhältnis von Gesamtoberfläche des Faserelements am zweiten Ende zu Gesamtoberfläche des Faserelements am ersten Ende beschrieben werden, andererseits auch durch das Verhältnis der Packungsdichte am ersten Ende zur Packungsdichte am zweiten Ende. Weiterhin mag eine größere Fläche am ersten Ende im Verhältnis zu einer kleineren Fläche am zweiten Ende eine Verstärkung der Lichtintensität bewirken.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in den Figuren dargestellt und im Weiteren näher erläutert. Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellung in den Figuren ist schematisch und nicht maßstäblich, mag jedoch qualitative Größenverhältnisse wiedergeben.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung und dem erfindungsgemäßen Prinzip auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführungsform Gebrauch machen.
Es zeigen:

1a,b eine exemplarische Ausgestaltung eines Sternenhimmels in einem Flugzeug,
2a,b eine exemplarische Ausgestaltung eines Flächenprojektionssystems zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung,
3a,b eine weitere exemplarische Ausgestaltungen eines Flächenprojektionssystems zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung,
4a-h weitere exemplarische Ausgestaltungen eines Flächenprojektionssystems zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung,
5 eine weitere exemplarische Ausgestaltung eines Flächenprojektionssystems zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung mit Separationselement,
6 eine weitere exemplarische Ausgestaltung eines Flächenprojektionssystems zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung mit Korrektur der Abbildung durch das Trägerelement.
7 eine weitere exemplarische Ausgestaltung eines Flächenprojektionssystems zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung unter Berücksichtigung des Scheimpflugprinzips;
8 eine exemplarische Ausgestaltung einer Lichtquellenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
9a,b eine exemplarische Ausgestaltung eines Separationselementes gemäß der vorliegenden Erfindung.

1a

1a zeigt exemplarisch eine Oberfläche 1 in einem Flugzeug, einer Flugzeuginneneinrichtung, insbesondere die Decke einer Flugzeugkabine. Auf der Oberfläche 1 aufgebracht bzw. integriert ist ein visuelles Signal 2, bestehend aus einer Vielzahl von Lichtpunkten. Das visuelle Signal 2, die Mehrzahl der Lichtpunkte, simuliert einen Sternenhimmel an der Decke der Flugzeugkabine.
1b zeigt eine Innenansicht bzw. Rückansicht der Oberfläche 1 der Flugzeugkabine von 1a. Unter der Oberfläche 1, der Kabinendecke, der vom Passagierraum abgewendeten Seite, sind eine Vielzahl von Lichtleiterelementen 3 angeordnet, von denen in 1b nur exemplarisch drei gekennzeichnet sind. Die Lichtleiterelemente 3 ragen an mehreren Stellen durch das Material der Kabinendecke, hier ein Kunststoffmaterial, in die Passagierkabine.
Im Weiteren wird Bezug nehmend auf 2a und b eine exemplarische Ausgestaltung eines Flächenprojektionssystems zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
2a zeigt ein Flächenprojektionssystem 20, bestehend aus einer Lichtquelle 4, welche mit einer nicht näher bezeichneten Energiequelle, dargestellt durch die beiden Anschlüsse „+“ und „-“, verbunden ist. Nachfolgend der Lichtquelle 4 ist ein Faserelement 5 angeschlossen, welches aus einer Vielzahl von Lichtleiterelementen 3 besteht. Das Faserelement 5 weist ein erstes Ende 8a, angeordnet an/bei der Lichtquelle 4 auf. Das Faserelement 5 bzw. die Lichtleiterelemente 3 sind an einem zweiten Ende 8b mit dem Trägerelement 6 verbunden. Das Trägerelement 6 weist hierbei Öffnungen auf, an die die einzelnen Lichtleiterelemente 3 angeordnet sind bzw. durch diese Öffnungen das Trägerelement zumindest teilweise durchragen.
Weiterhin ist eine Abbildungsoptik 7, in 2a nur schematisch dargestellt, vorhanden. Das Flächenprojektionssystem 20 mag in einem Gehäuse 9 angeordnet sein. Die Lichtquelle 4 mag in das Faserelement 5 eingekoppelt werden, welches aus Lichtleiterelementen 3 besteht. Die Lichtleiterelemente 3 mögen in einer Scheibe, einem Trägerelement 6 mit Löchern enden. Das Trägerelement 6 ist in Richtung der Abbildungsoptik 7 schwarz bzw. dunkel.
Die Anordnung der Löcher im Trägerelement 6, somit die Anordnung der Endpunkte der Lichtleiterelemente 3 am zweiten Ende, mögen bevorzugt einem gewünschten, real existierenden Sternbild entsprechen. Durch das Einkoppeln des Lichtes in die Lichtleiterelemente 3 mögen an den Löchern des Trägerelements 6 extrem helle Punkte entstehen. Die Größe der Löcher mag der Größe der eingebrachten Lichtleiterelemente 3 und somit auch einer relativen Größe von Sternen in einem gewünschten Sternbild entsprechen.
Die Abbildungsoptik 7 bildet das Trägerelement 6 und damit das Sternbild auf einer Oberfläche 1 ab. Da die Lichtleiterelemente 3 extrem dünn sein mögen, mag auf der Projektionsoberfläche eine scharfe Abbildung eines Sternenbildes erscheinen.
In 2b dargestellt ist das Trägerelement 6 mit unterschiedlichen Öffnungen für die Lichtleiterelemente 3. Die Öffnungen unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Größe bzw. ihres Durchmessers. Hieran anschließen mögen sich Lichtleiterelemente 3 unterschiedlicher Größe bzw. unterschiedlichen Durchmessers oder aber gleicher Größe, wobei nur nachfolgend die Öffnungen im Trägerelement 6 unterschiedliche Dimensionen aufweisen.
Die Oberfläche des Trägerelements 6 ist bevorzugt dunkel bzw. schwarz ausgebildet, wie in 2b dargestellt. Das so entstandene Muster heller Punkte auf dem Trägerelement 6 wird nachfolgend durch die Abbildungsoptik 7 auf einer Oberfläche 1 abgebildet. Die Abbildungsoptik 7 mag hierbei eine optische Vergrößerung des Abbildes des Trägerelementes 6 mit den einzelnen Lichtleiterelementen 3 vornehmen. Eine entsprechende Vergrößerung mag beispielsweise Faktor 5, Faktor 10, Faktor 15, Faktor 20, Faktor 25, Faktor 30, Faktor 40 oder Faktor 50 sein. Letztendlich mögen nur die erleuchteten Enden der Lichtleiterelemente 3 bzw. die hellen Punkte auf dem Trägerelement 6 als projizierte Lichtpunkte auf der Oberfläche 1 sichtbar sein.
Weiter Bezug nehmend auf 3a und b wird eine weitere exemplarische Ausgestaltung eines Flächenprojektionssystems 20 zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Das Flächenprojektionssystem 20 besteht wiederum aus Lichtquelle 4, Faserelement 5 mit Lichtleiterelementen 3, die auf einem Trägerelement 6 angebracht sind. Eine Abbildungsoptik 7 ermöglicht die nachfolgende Projektion auf eine Oberfläche 1.
Im Unterschied zu dem Flächenprojektionssystem 20 der 2 ist ein Bilderzeugungselement 10 eingebracht, angeordnet zwischen Lichtquelle 4 und Faserelement 5 am ersten Ende 8a des Faserelements 5. Das Bilderzeugungselement 10 wird, wie in 3a dargestellt, von der Lichtquelle 4 durchleuchtet. Das Bilderzeugungselement 10 weist einzelne Bildelemente (nicht näher dargestellt) auf. Jedes Bildelement des Bilderzeugungselements 10 (jedes Pixel) ist exklusiv einem Lichtleiterelement 3 des Faserelements 5 zugeordnet.
Die Lichtquelle 4 mag als einfarbige High-Power LED ausgeführt sein oder aber mag eine RGB-LED sein, also eine LED, die ihrerseits Elemente für alle drei Grundfarben, rot, grün und blau, zur Verfügung stellt, um hierdurch eine beliebige Mischfarbe zu erzeugen. Das Bilderzeugungselement 10 mag weiterhin bzw. zusätzlich in Farbe und/oder Helligkeit je Bildelement einstellbar sein. Die einzelnen Lichtleiterelemente 3 mögen ebenfalls wie in 2b dargestellt, mit dem Trägerelement 6 verbunden sein und unterschiedliche Durchmesser von Lichtleiterelement 3 und/oder Öffnung im Trägerelement 6 aufweisen.
Weiterhin mag eine Öffnungsanordnung mit Lichtleiterelementen 3 wie in 3b dargestellt realisiert werden. Die einzelnen Lichtleiterelemente 3 sind in 3b in einem regulären Muster auf der Oberfläche des Trägerelements 6 angeordnet. Jedes durch das Trägerelement 6 durchscheinende Lichtleiterelement 3 mag nun aufgrund der direkten Kopplung mit den Bildelementen des Bilderzeugungselements 10 einzeln angesteuert und in Farbe und/oder Helligkeit definiert eingestellt werden. Durch einzelnes, gezieltes Ansteuern der einzelnen Bildpunkte bzw. Lichtleiterelemente 3 mag ein der 2a vergleichbarer visueller Effekt/Eindruck erzielt werden. Durch eine dynamische Ansteuerung der einzelnen Bildelemente mag auf diese Weise sogar z.B. ein „wandernder“, sich dynamisch verändernder Sternenhimmel dargestellt werden.
Das Bilderzeugungselement 10 mag mit Videobildern angesteuert werden. Diese mögen über das Trägerelement 6 mit Löchern durch die Abbildungsoptik 7 auf einer Oberfläche 1 abgebildet werden. Das Trägerelement 6 mag in diesem Fall eine einem Sternbild entsprechende Anordnung an Löchern bzw. Lichtleiteraustrittsöffnungen aufweisen. Diese mögen einen äquidistanten Abstand oder eine sonstige regelmäßige geometrische Anordnung aufweisen. Helligkeit und Farbe einer Öffnung im Trägerelement 6, z.B. einem darzustellenden Stern, mag von dem dem Bilderzeugungselement 10 zugeführten Bildinhalt abhängen. Bekannte Videofilme mögen mit einer derart gestalteten Anordnung nicht dargestellt werden, jedoch mag sie sich für die Abbildung von extrem scharf, hoch fokussiert abgebildeten Punkten bzw. Sternbildern eignen.
Weiter Bezug nehmend auf die 4a bis h werden weitere exemplarische Ausgestaltungen eines Flächenprojektionssystems zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
4a zeigt ein zuvor beschriebenes Flächenprojektionssystem 20 zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung. Weiterhin ist in 4a ein Kollimationselement 11 sowie ein Fokussierungselement 12 bezeichnet. Das Kollimationselement 11 empfängt im Wesentlichen das vollständig von der LED emittierte Licht und schattet hierbei Randbereiche ab. Somit mag Streulicht wirksam unterdrückt und im Weiteren hierdurch auftretende Reflexionen vermieden werden. Das kollimierte Licht wird nachfolgend durch das Fokussierungselement 12, hier dargestellt als Linse, derart auf das erste Ende 8a des Faserelements 5 fokussiert, so dass dieses maximal ausgeleuchtet werden mag und somit ein Maximum an Lichtenergie in das Faserelement 5 und somit die einzelnen Lichtleiterelemente 3 einzukoppeln vermag.
Weiter Bezug nehmend auf 4b wird ein kombiniertes Kollimations- und Fokussierungselement 13 gezeigt, welches die wie zuvor in 4a beschriebene Funktionalität der einzelnen Elemente Kollimationselement 11 und Fokussierungselement 12 übernehmen mag. Durch eine Ausgestaltung in einem gemeinsamen Gehäuse mag ein einfacher und robuster Aufbau möglich sein.
In 4c dargestellt ist u.a. ein Ellipsoid-Reflektor 14. Der Ellipsoid-Reflektor 14 weist zwei Brennpunkte auf. Im ersten Brennpunkt angeordnet ist die Lichtquelle 4, im zweiten Brennpunkt angeordnet ist das erste Ende 8a des Trägerelements 6 und somit der Lichtleiterelemente 3. Durch geringfügige mechanische Verschiebungen der Lichtquelle 4 im Brennpunkt des Ellipsoid-Reflektors 14 mag eine Justage bzw. dynamische Ausleuchtung des Faserelements 5 an seinem ersten Ende 8a möglich sein.
In 4d dargestellt ist die direkte Einkopplung des durch die Lichtquelle 4 emittierten Lichts am ersten Ende 8a in das Faserelement 5.
Durch einen relativ breiten Abstrahlwinkel der Lichtquelle 4, beispielsweise im Bereich von 90 bis 150 Grad, mag es möglich sein, dass die optische Achse 15a der Lichtquelle 4 und die optische Achse 15b des Faserelements 5 nicht, wie in 4d dargestellt, im Wesentlichen parallel eingerichtet sein müssen. Aufgrund des großen Abstrahlwinkels der Lichtquelle 4 mag es möglich sein, die beiden optischen Achsen 15a,b voneinander abweichen zu lassen, beispielsweise im Bereich von 30 Grad, 45 Grad, 60 Grad oder 90 Grad. Eine direkte Einkopplung mag einen wesentlich kompakteren Aufbau ermöglichen und mag in einem leichteren System mit weniger Gewicht resultieren. Es werden weniger Elemente benötigt, somit mögen Kosten reduziert werden werden.
In 4e dargestellt sind exemplarisch zwei Lichtquellen 4 sowie zwei Kollimationselemente 11, die gemeinsam auf ein Fokussierungselement 12 wirken. Beide Lichtquellen 4 zusammen mit dem Kollimationselement 11 mögen im Wesentlichen vollständig auf das Fokussierungselement 12 einwirken oder aber nur einen Teilbereich des Fokussierungselements 12. Weiterhin mag das nach dem Fokussierungselement 12 auf dem ersten Ende 8a auftreffende Licht einer einzelnen Lichtquelle 4 jeweils vollständige das erste Ende des Faserelements 5 beleuchten oder aber nur einen Teilbereich. Hierdurch mag dadurch eine intelligente Steuerung der Lichtpunkte auf dem Trägerelement 6 möglich sein. Die Lichtquellen 4 mögen unterschiedliche Intensität und/oder eine unterschiedliche Farbgebung aufweisen. Auch mag eine Lichtquelle 4 blinkend, eine weitere permanent leuchtend ausgestaltet sein. Weiterhin mag das Fokussierungselement 12 ebenfalls mehrteilig ausgebildet sein, wobei jedes Teilfokussierungselement 12 exklusiv zu einer Lichtquelle 4 und zugehörigem Kollimationselement 11 zugeordnet sein mag.
In 4f dargestellt ist eine Mehrzahl von Lichtquellen 4, hier exemplarisch 3. Das Faserelement 5 mit seinen Lichtleiterelementen 3 ist in drei Gruppen aufgeteilt, welche jeweils exklusiv einer Lichtquelle 4 zugeordnet und bei dieser angeordnet sind. Die Lichtquellen 4 sind direkt an die jeweiligen Gruppen des Faserelements 5 angeordnet und koppeln das emittierte Licht auf direktem Wege ein. Beliebige andere Ausgestaltungen mit Kollimationselement(en) 11, Fokussierungselement(en) 12, kombiniertem Kollimations- und Fokussierungselement(en) 13, Ellipsoidreflektor(en) 14 gemäß vorfolgenden und nachfolgenden Ausgestaltungen sind denkbar.
In 4g dargestellt ist eine zweidimensionale Anordnung von mehreren Lichtquellen 4. Eine entsprechend zweidimensionale Anordnung ermöglicht bei Verwendung mehrerer Gruppen, wie in 4e und f dargestellt, einen kompakten Aufbau. Beliebige Anordnungen sind denkbar, wie 2 mal 2, 2 mal 3, 3 mal 3, 3 mal 4, 3 mal 5, 4 mal 5, etc.
4h zeigt exemplarisch eine Lichtquelle 4 mit direkt eingekoppeltem Faserelement 5. Das Faserelement 5 weist hierbei Lichtleiterelemente 3 unterschiedlicher Dicke bzw. unterschiedlichen Durchmessers 3a,b auf. Somit mögen sich, wie zuvor auch in 2a dargestellt, Sterne bzw. Lichtpunkte unterschiedlicher Größe und/oder unterschiedlicher Intensität, Helligkeit realisieren lassen. Die einzelnen Lichtleiterelemente 3 mögen unterschiedliche optische Eigenschaften aufweisen, wodurch sich beispielsweise eine individuelle Helligkeit einzelner Lichtpunkte bzw. Sterne einstellen und/oder verändern lassen mag.
Weiter Bezug nehmend auf 5 wird eine weitere exemplarische Ausgestaltung eines Flächenprojektionssystems 20 zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Separationselement beschrieben.
Exemplarisch findet in 5 eine Lichtquelle 4, ein LED-Array gemäß 4g, Anwendung. Das Lichtquellen-Array bzw. LED-Array besteht hierbei aus 3 mal 3, insgesamt 9 Lichtquellen 4. Den Lichtquelle 4 nachgeschaltet ist ein Separationselement 16, welches individuelle Kammern 17 aufweist, die im Wesentlichen mit den einzelnen Lichtquellen 4 des Lichtquellen-Arrays korrespondieren und diese gegenseitig voneinander abschirmen bzw. das Licht, emittiert von den Lichtquellen 4, jeweils exklusiv zu einem Lichtleiterelement 3 des Faserelements 5, weiterleiten. Die Lichtleiterelemente 3 am ersten Ende 8a des Faserelements 5 sind hierbei exemplarisch ebenfalls in Form eines quadratischen Arrays angeordnet.
Gleichfalls denkbar ist ebenso eine Anordnung mit einer höheren Packungsdichte. Durch das Separationselement 16 wird jeweils das Licht einer Lichtquelle 4 exklusiv in jeweils ein Lichtleiterelement des Faserelements 5 weitergegeben. Die einzelnen Lichtquellen 4 werden von jeweils allen anderen, nicht über die Kammern 17 des Separationselements 16 direkt mit dem jeweiligen Lichtleiterelement 3 verbundenen Kammern 17 abgeschirmt, um so eine im Wesentlichen vollständig unabhängige Operationsweise zu ermöglichen. So mag das Separationselement 13 insbesondere dazu verwendet werden, sicherzustellen, dass ausschließlich Licht einer Lichtquelle 4 jeweils in das korrespondierende Lichtleiterelement 3 eingekoppelt wird.
Das Separationselement 16 mag gleichfalls auch als ein Kollimationselement 11 bzw. eine Mehrzahl von Kollimationselementen 11 angesehen werden. Die (Innen-) Geometrie jeder einzelnen Kammer 17 des Separationselements 16 mag sich kontinuierlich, stetig oder auch sprunghaft von Lichtquelle 4 zu zugeordnetem Lichtleiterelement 3 verändern, um so eine optimierte Kollimation bereitzustellen. Weiterhin mag es denkbar sein, einzelne Kollimationselemente 11, Fokussierungselemente 12, kombinierte Kollimations- und Fokussierungselemente 13, Reflexionselemente, insbesondere Ellipsoidreflektoren 14, aber auch Farbfilter oder Diffusoren, wie beispielsweise Milchglaselemente, in zumindest einigen Kammern 17 des Separationselements 16 vorzusehen. Als nachfolgendes Faserelement 5 sowie Abbildungsoptik 7 mag jedwede zuvor besprochene exemplarische Ausgestaltung verwendet werden.
Gleichfalls ist es möglich, einer Kammer 17 des Separationselements 16 auch eine Mehrzahl von Lichtleiterelementen 3 des Faserelements 5 zuzuordnen. Beispielsweise wird als Lichtquelle 4 ein 3 mal 3-Array aus Lichtquellen 4 bzw. High-Power LEDs verwendet. Nachfolgend wird jedem der Lichtquellen 4, voneinander abgeschottet durch die Kammern 17 des Separationselements 16, beispielsweise 7, 9 oder 11 Lichtleiterelemente 2 des Faserelements 5 zugeordnet. Somit mögen sich im vorliegenden Beispiel 63 bzw. 81 oder 99 Lichtpunkte in insgesamt 9 Gruppen aufteilen lassen, welche Gruppen jeweils separat von anderen Gruppen in Helligkeit, Intensität und/oder Farbe ansteuerbar sind.
Weiter Bezug nehmend auf 6 wird eine weitere exemplarische Ausgestaltung eines Flächenprojektionssystems zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben mit Korrektur der Abbildung durch ein Trägerelement.
Das Trägerelement, dargestellt in 6, ist abgeschrägt dargestellt bezüglich ihrer Ortsebene senkrecht zur Projektionsebene zur weiteren Erläuterung und bevorzugter Darstellung. Im normalen Operationsmodus wäre das Trapezelement abgeschrägt angeordnet sein bezüglich seiner Achse A, so dass es senkrecht zur Projektionsebene angeordnet wäre, und demgemäß würde nur eine Linie mit Länge b₃ auf Achse A dargestellt sein.
In 6 ist eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mit einer Lichtquelle 4 beschrieben. Zwischen Lichtquelle 4 und Faserelement 5 mit Lichtleiterelementen 3 sind Kollimations- bzw. Fokussierungselemente 11, 12, 13 angeordnet. Das Trägerelement 6 weist in 6 eine speziell angepasste Geometrie auf, welche hierbei insbesondere an die Geometrie der Oberfläche 1 angepasst ist, um in Zusammenschau mit der Geometrie der Oberfläche 1 eine vollständig entzerrte Darstellung zu ermöglichen. Die Flächennormale 18 der Oberfläche 1 ist hierbei nicht parallel zur Projektionsachse 19 des Flächenprojektionssystems 20.
Beispielsweise wird nach der 6 exemplarisch ein Trapezelement als Trägerelement 6 verwendet, zur Vorverzerrung des darzustellenden Bildes. Die Seite b1 mag hierbei kürzer als die Seite b2 ausgebildet sein, da jeweils der Projektionsabstand, also der Abstand, nach dem das projizierte Signal auf die Oberfläche auftrifft, im Abstand d2, zugeordnet zu b2, geringer ist als im Abstand d1, zugeordnet zu b1. Die Abbildungsoptik 7 wiederum ist alternativ oder zusätzlich eingerichtet, über die gesamte Oberfläche 1 eine scharfe, fokussierte Abbildung des visuellen Signals 2 zu gewährleisten. Für anders geartete Oberflächen 1 mag das Trägerelement 6 und/oder die Abbildungsoptik 7 weiter speziell angepasst sein.
Ein weiteres Beispiel einer Vorverzerrung mag eine elliptisch geformte Öffnung des zumindest einen Faserelements 5 am Trägerelement 6 sein, welche im Wesentlichen kreisförmig abgebildet werden mag nach Abbildung auf einer geneigten Oberfläche.
Weiter Bezug nehmend auf 7, ist eine weitere exemplarische Ausgestaltung eines Flächenprojektionssystems zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche gemäß der vorliegenden Erfindung unter Berücksichtigung des Scheimpflugprinzips dargestellt.
Wie in 7 dargestellt, bezogen auf eine geneigte bzw. angewinkelte Projektion, wird ein Ausführungsbeispiel bevorzugt, welches das Scheimpflugprinzip berücksichtigt. Gemäß dem Scheimpflugprinzip, um eine bevorzugte Projektion und insbesondere eine scharfe, fokussierte Projektion zu erzielen, mögen die Projektebene, die Linsenebene (oder Objektivebene) als auch die Bildebene in einem einzelnen Punkt, hier Punkt S, konvergieren.
In diesem Zusammenhang mag das Trägerelement 6 insbesondere ohne eine trapezförmige Vorverzerrung eingerichtet sein, mag jedoch eine rechteckige oder quadratische Kontur aufweisen. Diese Kontur mag, trotz einer gewinkelten Oberfläche, eine im Wesentlichen wiederum rechteckige oder quadratische Reproduktion auf dem Trägerelement ermöglichen.
Spezielle Ausgestaltungen der Oberfläche mögen eine Kombination der Projektion gemäß 6 und 7 benötigen.
Weiter Bezug nehmend auf 8 ist eine exemplarische Ausgestaltung einer Lichtquellenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
8 zeigt eine Anordnung von Lichtquellen 4. Die Lichtquellen 4, hier beispielsweise dargestellt als LEDs, insbesondere Halbleiter-LEDs auf einer Leiterplatte (Printed circuit board), sind angeordnet als ein Array oder eine Matrixstruktur, aufweisend Spalten und Zeilen. Exemplarisch sind in 8 50 LEDs oder Lichtquellen 4 dargestellt, welche insbesondere individuell oder in Gruppen aktiviert werden mögen durch Kontakte auf der Rückseite der Leiterplatte, welche Kontakte nicht dargestellt sind. Aktivierung mag verstanden werden als eine Änderung der respektiven Beleuchtungsintensität, Lichtfarbe, zum Beispiel warmweiß oder kaltweiß, oder den Status wie zum Beispiel permanent beleuchtet, blinkend, aus oder kontinuierlich dimmen oder steigern der Lichtintensität.
Insbesondere mögen die individuellen Lichtquellen 4 unterschiedliche Weißschattierungen aufweisen, wie beispielsweise warmweiß oder kaltweiß, welche auch dynamisch durch die Aktivierung verändert werden mögen, inklusive eines crossfadings bzw. ineinander Überblendens.
Weiter Bezug nehmend auf 9a,b ist eine exemplarische Ausgestaltung eines Separationselementes gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Separationselement 16, dargestellt in 9a, mag mit einer Lichtquellenanordnung gemäß 8 verwendet werden. Das Separationselement 16 weist exemplarisch 50 Kammern 17 auf, welche wiederum in fünf Reihen zu je zehn Spalten angeordnet sind.
Insgesamt sind drei unterschiedlich große Kammern 17 in 9a dargestellt. So mag eine Kammer 17a beispielsweise eine Größe oder einen Durchmesser von 0,50 mm aufweisen, eine Kammer 17b einen Durchmesser von 0,75 mm aufweisen, und eine Kammer 17c mag einen Durchmesser von 1,00 mm aufweisen.
Die Kammern 17 des Separationselements 16 der 9a mögen einen gleichförmigen Durchmesser aufweisen oder mögen, wie in 9b dargestellt, einen vergrößerten Durchmesser auf einer Seite des Separationselementes 16 aufweisen. Die unterschiedlichen Aufnahmebohrungen oder Öffnungsdurchmesser der Kammern 17 des Separationselements 16 mögen auf die äußeren Dimensionen der Lichtleiterelemente 3 derart angepasst sein, so dass die Lichtleiterelemente 3 in den Aufnahmebohrungen der Kammer 17 des Separationselements 16 im Wesentlichen stielfrei montierbar oder verbindbar sind.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „aufweisend“ oder „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte und das „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele bzw. exemplarischen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Elementen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele oder exemplarische Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als einschränkend anzusehen bzw. auszulegen.
Bezugszeichenliste

1: Oberfläche
2: visuelles Signal
3a,b: Lichtleiterelement
4: Lichtquelle
5: Faserelement
6: Trägerelement
7: Abbildungsoptik
8a,b: erstes, zweites Ende
9: Gehäuse
10: Bilderzeugungselement
11: Kollimationselement
12: Fokussierungselement
13: kombiniertes Kollimations- und Fokussierungselement
14: Ellipsoidreflektor
15a,b: optische Achse Lichtquelle, optische Achse Faserelement
16: Separationselement
17a,b,c: Kammer des Separationselementes
18: Flächennormale
19: Projektionsachse
20: Flächenprojektionssystem

Claims

Flächenprojektionssystem (20) zur Abbildung eines visuellen Signals (2) auf einer Oberfläche (1), umfassend eine Lichtquelle (4); ein Faserelement (5), aufweisend eine Mehrzahl von Lichtleiterelementen (3); ein Trägerelement (6); und eine Abbildungsoptik (7); bei dem ein erstes Ende (8a) des Faserelementes (5) an der Lichtquelle (4) und ein zweites Ende (8b) des Faserelementes (5) am Trägerelement (6) angeordnet ist; wobei die Abbildungsoptik (7) am zweiten Ende (8b) des Faserelementes (5) angeordnet ist; welches eingerichtet ist, ein visuelles Signal (2) von Lichtquelle (4) zu Faserelement (5) und nachfolgend zu Abbildungsoptik (7) zu übermitteln; wobei die Abbildungsoptik (7) eingerichtet ist, das visuelle Signal (2) auf einer Oberfläche (1) abzubilden, und wobei das Trägerelement (6) eingerichtet ist, das abzubildende visuelle Signal (2) derart vorzuverzerren, so dass eine entzerrte Darstellung auf der Oberfläche (1) ermöglicht wird.
Flächenprojektionssystem gemäß Anspruch 1, wobei die Abbildungsoptik (7) eingerichtet ist, das abgebildete visuelle Signal (2) definiert zu korrigieren.
Flächenprojektionssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Lichtquelle (4) als High-Power LED eingerichtet ist.
Flächenprojektionssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, aufweisend einen Aktuator; wobei der Aktuator eingerichtet ist, die Abbildungsoptik (7) definiert zu beeinflussen, wodurch die Abbildung des visuellen Signals (2) beeinflussbar ist.
Flächenprojektionssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, aufweisend ein Bilderzeugungselement (10), mit einer Mehrzahl von Bildelementen, wobei jedes Lichtleiterelement (3) genau einem Bildelement zugeordnet ist.
Flächenprojektionssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, aufweisend eine Mehrzahl zumindest eines der Elemente der Gruppe, die aus Lichtquelle (4), Bilderzeugungselement (10), Kollimationselement (11), Fokussierungselement (12), kombiniertes Kollimations- und Fokussierungselement (13), Reflexionselement (14), optisch aktives Element (4,10,11,12,13,14), Abbildungsoptik (7), Linse, Linsensystem, Objektiv, Optik, Lochscheibe und Ellipsoidreflektor (14) bestehend ist.
Flächenprojektionssystem gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei eine Teilmenge der Lichtleiterelemente (3) eingerichtet ist, so dass exklusiv eine Verbindung mit einer der Mehrzahl von Lichtquellen (4) und/oder Bildelementen realisierbar ist.
Flächenprojektionssystem gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, weiterhin aufweisend ein Separationselement (16), das zwischen der Mehrzahl von Lichtquellen (4) und/oder Bildelementen und dem Faserelement (5) angeordnet ist.
Flächenprojektionssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Teilmenge der Lichtleiterelemente (3) im Vergleich zu einer weiteren Teilmenge der Lichtleiterelemente (3) unterschiedliche Abmessungen aufweist.
Flächenprojektionssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Packungsdichte der Lichtleiterelemente (3) am ersten Ende größer als die Packungsdichte der Lichtleiterelemente (3) am zweiten Ende ist.
Flächenprojektionssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das visuelle Signal (2) ein Sternenhimmel und die Oberfläche (1) eine Decke einer Flugzeugkabine ist.
Flugzeug, aufweisend ein Flächenprojektionssystem zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.
Verwendung eines Flächenprojektionssystems zur Abbildung eines visuellen Signals auf einer Oberfläche gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 in einem Flugzeug.