EP4627395A1 - Projektionsvorrichtung zum erzeugen dynamischer projektionen - Google Patents

Projektionsvorrichtung zum erzeugen dynamischer projektionen

Info

Publication number
EP4627395A1
EP4627395A1 EP23813552.9A EP23813552A EP4627395A1 EP 4627395 A1 EP4627395 A1 EP 4627395A1 EP 23813552 A EP23813552 A EP 23813552A EP 4627395 A1 EP4627395 A1 EP 4627395A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lenses
projection
microlens array
projection device
focal length
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23813552.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Felix VON LAFFERT
Martin Mueller
Alf RIEDEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FEV Group GmbH
Original Assignee
FEV Group GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FEV Group GmbH filed Critical FEV Group GmbH
Publication of EP4627395A1 publication Critical patent/EP4627395A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/20—Soft-focus objectives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/10—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by the light source
    • F21S43/13—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S43/14—Light emitting diodes [LED]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/20—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S43/26—Refractors, transparent cover plates, light guides or filters not provided in groups F21S43/235 - F21S43/255
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0062—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/001—Slide projectors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2013—Plural light sources
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/208—Homogenising, shaping of the illumination light
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2103/00—Exterior vehicle lighting devices for signalling purposes
    • F21W2103/60—Projection of signs from lighting devices, e.g. symbols or information being projected onto the road

Definitions

  • the invention relates to a projection device for generating dynamic projections and a projection method for generating dynamic projections.
  • the light sources are arranged linearly or in a matrix. This enables a high level of dynamization in one or two directions.
  • the lenses are arranged in a square, rectangular or hexagonal manner. This enables a further reduction in stray light.
  • the microlens array arrangement comprises a microlens array with a carrier and a matrix-shaped arrangement of a plurality of lenses. This enables simplified production of the microlens array.
  • Fig. 2 shows another schematic representation of a projection device with a microlens array.
  • the microlens array 115-1 divides the illumination light into individual channels. Within each individual channel in direct proximity to the lens 109-1, there is a respective microimage in the slide plane 113. Due to the proximity to the lens 109-1, the microimage is illuminated as evenly as the illumination light is at the location of the lens 109-1.
  • the individual microimage is projected by the lens 109-2 onto the Projection side 111-2 is projected onto the three-dimensionally arranged projection geometry 119, for example in the form of a flat surface or a road.
  • the respective microimages in the slide plane 113 have strong similarities to one another. In general, these are small shifts in the position of the microimage within the channel dimensions compared to that within a neighboring channel. The extent of the difference in the image information in the individual channels results from the typical distances between the individual channels in the order of about 1000 pm and typical projection distances between 10 cm and 10 m.
  • the projected images are superimposed both as a light field and on the projection geometry.
  • a projected detail sharpness can result that resolves finer details than would be possible with a projection using a single channel.
  • a geometry of the highest image sharpness can be constructed by integrally superimposing the individual channels, which corresponds exactly to the projection geometry 119.
  • the sum of the locations of the highest image sharpness in an integral photo when looking at the lenses 109-1 is located on the three-dimensionally arranged geometry of the objects.
  • the three-dimensional position of the projection geometry 119 relative to the microlens array arrangement 107 is stored as part of the image construction.
  • Individual light sources 103-1, ..., 103-n positioned at different locations are projected from one or more lenses into different angular ranges by means of the collimation optics 105 and illuminate the microlens array 115-1, in which the lenses 109-1 have a distance from the slide plane 113 that corresponds at most to the focal length of the lenses 109-1.
  • image information of the slide plane 113 is illuminated differently at different locations and projected onto the projection geometry 119.
  • the softening effect can make gaps in the images less visible when the light sources 103-1, ..., 103-n are arranged at a distance from one another, and on the other hand, when the light sources 103-1 103-n are switched dynamically, less jerky or more constant changes in the illumination of the image contents can be achieved.
  • the collimation optics 105 With the help of the collimation optics 105, these are imaged in the angular space.
  • the lenses 109-1 the images of the LEDs near the slide plane 113 appeared with the micro images.
  • the values for the thickness of the microlens array 115-2 on the projection side 111-2 and the focal length of the lenses 109-2 match.
  • the invention enables a variable projection in the form of a locally variable illumination of the image content on the projection geometry 119.
  • the additional effort is reduced compared to a conventional projector with a microlens array. This is achieved by selecting a thickness of the microlens array 115-1 smaller than the focal length of the lenses 109-1 and by using several light sources 103-1, ...103-n.
  • the projection device 100 can be used to create welcome scenarios or security-related dynamizations in a projection. For example, projected zebra crossings could be projected from one side to the other be switched on and off one after the other. Due to its dimensions, the projection device 100 is particularly suitable for the automotive sector, for example as a light for a light carpet or as a projected indicator, as a dynamic symbol projection in hotels or airplane displays, as effect lighting, as a guidance projection or as a danger zone projection in buildings.
  • All features explained and shown in connection with individual embodiments of the invention can be provided in different combinations in the object according to the invention in order to simultaneously realize their advantageous effects.
  • All method steps can be implemented by devices that are suitable for carrying out the respective method step.
  • All functions that are carried out by object features can be a method step of a method.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)

Abstract

Projektionsvorrichtung (100) zum Erzeugen dynamischer Projektionen, mit einer Anordnung (101) von mehreren räumlich getrennten Lichtquellen (103-1 103-n); einer Kollimationsoptik (105) zum Erzeugen eines parallelen Strahlengangs aus den Lichtquellen (103-1, 103-n); und einer Mikrolinsenarrayanordnung (107) im Strahlengang der Kollimationslinse (105), bei der die Brennweite der Linsen (109-1 ) auf der Beleuchtungsseite (111-1) im Material größer als der Abstand der Linsen (109- 1) zu einer Diaebene (113) ist.

Description

PROJEKTIONSVORRICHTUNG ZUM ERZEUGEN DYNAMISCHER PROJEKTIONEN
Die Erfindung betrifft eine Projektionsvorrichtung zum Erzeugen dynamischer Projektionen und ein Projektionsverfahren zum Erzeugen dynamischer Projektionen.
Es gibt die Möglichkeit nacheinander verschiedene Bereiche einer Projektionsgeometrie mit unterschiedlichen Projektoren zu beleuchten, die nacheinander angeschaltet werden. Dabei müssen die Projektionsrichtungen der Projektoren für einen nahtlosen Übergang der Bildinhalte genau aufeinander ausgerichtet sein. Trotzdem entstehen hierbei bei zusammenhängenden Grafikinhalten oft Helligkeitsartefakte in den Übergängen der Projektionen. Mehrere Projektoren haben einen erhöhten Platzbedarf und führen zu höheren Kosten.
Die Druckschrift DE 10 2009 024 894 A1 betrifft ein Projektionsdisplay mit einer Lichtquelle sowie regelmäßig angeordneten optischen Kanälen. Die optischen Kanäle enthalten eine Feldlinse, der jeweils eine abzubildende Objektstruktur sowie eine Projektionslinse zugeordnet sind. Der Abstand der Projektionslinsen zu den zugeordneten Objektstrukturen entspricht der Brennweite der Projektionslinsen, während der Abstand der abzubildenden Objektstrukturen zu der zugeordneten Feldlinse derart gewählt wird, dass eine Köhlersche Beleuchtung der zugeordneten Projektionslinse ermöglicht wird. Es kommt dann zu einer Überlagerung der einzelnen Projektionen zum Gesamtbild.
Die erfindungsgemäße Projektionsvorrichtung zum Erzeugen dynamischer Projektionen, mit einer Anordnung von mehreren räumlich getrennten Lichtquellen; einer Kollimationslinse zum Erzeugen eines parallelen Strahlengangs aus den Lichtquellen; und einer Mikrolinsenarrayanordnung im Strahlengang der Kollimationslinse, bei der die Brennweite der Linsen auf der Beleuchtungsseite im Material größer als der Abstand der Linsen zu einer Diaebene ist, ermöglicht den technischen Vorteil, dass eine Projektion mit Hilfe eines Mikrolinsenarrays Bildinformation örtlich unterschiedlich ausleuchten kann. Auf diese Weise kann eine Dynamisierung der Projektion erreicht werden, die über die bloße globale Helligkeitsänderung hinausgeht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Projektionsvorrichtung sind die Lichtquellen linear oder matrixförmig angeordnet. Dadurch wird eine hohe Dynamisierung in einer oder zwei Richtungen ermöglicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Projektionsvorrichtung sind die Linsen vollflächig ausgeführt. Dadurch wird ermöglicht, dass Streulicht vermieden werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Projektionsvorrichtung sind die Linsen quadratisch, rechteckig oder hexagonal angeordnet. Dadurch wird eine weitere Verringerung von Streulicht ermöglicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Projektionsvorrichtung ist die Brennweite der Linsen auf der Beleuchtungsseite größer als eine Brennweite der Linsen auf einer Projektionsseite. Dadurch wird ermöglicht, dass weniger Licht in Nachbarkanäle eindringt.
In einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform der Projektionsvorrichtung umfasst die Mikrolinsenarrayanordnung ein Mikrolinsenarray mit einem Träger und einer matrixförmigen Anordnung einer Vielzahl von Linsen. Dadurch wird eine vereinfachte Herstellung des Mikrolinsenarrays ermöglicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Projektionsvorrichtung sind der Träger und die Linsen einstückig ausgebildet. Dadurch wird eine noch weiter vereinfachte Herstellung des Mikrolinsenarrays ermöglicht.
In einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform der Projektionsvorrichtung umfasst die Mikrolinsenarrayanordnung ein erstes Mikrolinsenarray auf einer Beleuchtungsseite und ein zweites Mikrolinsenarray auf einer Projektionsseite. Dadurch wird eine Vielzahl von getrennten Kanälen ermöglicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Projektionsvorrichtung entspricht die Brennweite der Linsen auf der Beleuchtungsseite der Summe der Dicke des Mikrolinsenarrays auf der Beleuchtungsseite und der Dicke des Mikrolinsenarrays auf der Projektionsseite. Dadurch wird ein höherer Akzeptanzwinkel der Beleuchtungsoptik ermöglicht.
Das erfindungsgemäße Projektionsverfahren mit dem Schritt eines Beleuchtens einer Mikrolinsenarrayanordnung, bei der die Brennweite der Linsen auf der Beleuchtungsseite im Material größer als der Abstand der Linsen zu einer Diaebene ist, durch mehrere, räumlich getrennte Lichtquellen dient zum Erzeugen dynamischer Projektionen. Durch das Verfahren werden die gleichen technischen Vorteile wie durch das Mikrolinsenarray erreicht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung mit einem Mikrolinsenarray; und
Fig. 2 eine weitere schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung mit einem Mikrolinsenarray.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung 100 mit einer Mikrolinsenarrayanordnung 107. Die Mikrolinsenanordnung 107 umfasst zwei transparente Mikrolinsenarrays 115-1 und 115-2, zwischen denen eine Diaebene 113 angeordnet ist. In der Diaebene 113 ist eine entsprechende Bildinformation für die Projektion abgelegt. Die Mikrolinsenarrays 115-1 und 115-2 umfassen eine matrixförmige Anordnung einer Vielzahl von Linsen 109-1 und 109-2, die auf einem jeweiligen Träger 117-1 und 117-2 angeordnet sind. Die Projektionsvorrichtung 100 ist so aufgebaut, dass der Ort einer Lichtquelle 103-1 103-n mit Hilfe einer Kollimationsoptik 105 grob in den Winkelraum projiziert wird und einzelne Bereiche der Lichteintrittsfläche aus diesem Licht mittels der Linsen 109-1 auf der Beleuchtungsseite 111-1 ausgeschnitten werden.
Durch das Mikrolinsenarray 115-1 wird das Beleuchtungslicht in einzelne Kanäle aufgeteilt. Innerhalb des einzelnen Kanals in direkter Nähe zur Linse 109-1 befindet sich ein jeweiliges Mikrobild in der Diaebene 113. Aufgrund der Nähe zur Linse 109-1 ist das Mikrobild so gleichmäßig ausgeleuchtet, wie das Beleuchtungslicht an der Stelle der Linse 109-1 ist. Das einzelne Mikrobild wird von der Linse 109-2 auf der Projektionsseite 111-2 auf die dreidimensional angeordnete Projektionsgeometrie 119 projiziert, beispielsweise in Form einer ebenen Fläche oder einer Straße.
Da die Projektionsvorrichtung 100 einzelne Kanäle aufweist, die aus ähnlichen Perspektiven auf die Projektionsgeometrie 119 projizieren, weisen die jeweiligen Mikrobilder in der Diaebene 113 zueinander starke Ähnlichkeiten auf. Im Allgemeinen handelt es sich hierbei um kleine Verschiebungen der Position des Mikrobildes innerhalb der Kanalabmessungen im Vergleich zu derjenigen innerhalb eines Nachbarkanals. Das Ausmaß der Unterschiedlichkeit der Bildinformationen in den einzelnen Kanälen ergibt sich aus den typischen Abständen der einzelnen Kanäle in einer Größenordnung von etwa 1000 pm und typischen Projektionsentfernungen zwischen 10 cm und 10m.
Nach dem optischen Prinzip der Integralfotografie überlagern sich die projizierten Bilder sowohl als Lichtfeld, als auch auf der Projektionsgeometrie. Auf diese Weise kann sich eine projizierte Detailschärfe ergeben, die feinere Details auflöst, als es mit einer Projektion mittels eines einzelnen Kanals möglich wäre. Außerdem kann per integraler Überlagerung der einzelnen Kanäle eine Geometrie der höchsten Bildschärfe konstruiert werden, die genau der Projektionsgeometrie 119 entspricht. In ähnlicher Weise befindet sich die Summe der Orte der höchsten Bildschärfe in einem Integralfoto bei Betrachtung der Linsen 109-1 auf der dreidimensional angeordneten Geometrie der Objekte. Insofern ist die dreidimensionale Lage der Projektionsgeometrie 119 relativ zur Mikrolinsenarrayanordnung 107 als Teil der Bildkonstruktion gespeichert.
Einzelne örtlich unterschiedlich positionierte Lichtquellen 103-1 , ..., 103-n werden mittels der Kollimationsoptik 105 aus einer oder mehreren Linsen in unterschiedliche Winkelbereiche projiziert und beleuchten das Mikrolinsenarray 115-1 , bei dem die Linsen 109-1 einen Abstand zur Diaebene 113 aufweisen, der höchstens der Brennweite der Linsen 109-1 entspricht. Durch die Aktivierung einzelner Lichtquellen 103-1 103-n wird eine Bildinformation der Diaebene 113 örtlich unterschiedlich ausgeleuchtet und auf die Projektionsgeometrie 119 projiziert.
Ein Teil des Lichtes eines Kanals in einer Linse 109-2 auf der Projektionsseite 111-2 kann in einen anderen Kanal eindringen, so dass ein sogenanntes Geisterbild entsteht (Kanalübersprechen). Deshalb ist es vorteilhaft, die Brennweite der Linsen 109 auf der Beleuchtungsseite 111-1 etwas größer als die Dicke des Mikrolinsenarrays 115-1 auf der Beleuchtungsseite 111-1 zu wählen. Auf diese Weise dringt weniger Licht in den Nachbarkanal ein. Je weiter die Ebene der Abbildungen der Lichtquelle 103-1 103-n von der Diaebene 113 entfernt ist, desto weniger lokal ist die Ausleuchtung. Dadurch kann ein Weichzeichnungseffekt ermöglicht werden. Durch den Weichzeichnungseffekt können einerseits Lücken bei beabstandeter Anordnung der Lichtquellen 103-1 , ..., 103-n zueinander in den Abbildern weniger sichtbar werden, andererseits können bei dynamischer Schaltung der Lichtquellen 103-1 103-n weniger ruckartige oder stetigere Änderungen in den Ausleuchtungen der Bildinhalte erreicht werden.
Die Lichtquellen 103-1 , ..., 103-n können durch sechs Leuchtdioden gebildet werden, die rechteckig geformt sind und linear und nebeneinander in einer Richtung angeordnet sind. Mit Hilfe der Kollimationsoptik 105 werden diese in den Winkelraum abgebildet. Durch die Linsen 109-1 erschienen die Abbilder der Leuchtdioden in der Diaebene 113.
In diesem Beispiel stimmen die Werte für eine Dicke des Mikrolinsenarrays 115-1 auf der Beleuchtungsseite 111-1 , eine Brennweite der Linsen 109-1 auf der Beleuchtungsseite 111-1 , eine Dicke des Mikrolinsenarrays 115-2 auf der Projektionsseite 111-2 und Brennweite der Linsen 109-2 auf der Projektionsseite 111-2 überein. Mit der Dicke des Mikrolinsenarrays 115-2 auf der Projektionsseite 111-2 ist der Abstand zwischen den Linsen 109-2 auf der Projektionsseite 111-2 und der Diaebene 113 gemeint. Mit der Dicke des Mikrolinsenarrays 115-1 auf der Beleuchtungsseite 111-1 ist der Abstand zwischen den Linsen 109-1 auf der Beleuchtungsseite 111-1 und der Diaebene 113 gemeint.
Allerdings kann es vorteilhaft sein, die Brennweite der Linsen 109-1 auf der Beleuchtungsseite 111-1 größer zu wählen als die Brennweite der Linsen 109-2 auf der Projektionsseite 111-2. Wenn die Brennweite der Linsen 109-2 auf der Projektionsseite 111-2 im Wesentlichen der Dicke des Mikrolinsenarrays 115-2 auf der Projektionsseite 111-2 entspricht, ist die Brennweite der Linsen 109-1 auf der Beleuchtungsseite 111-1 größer als die Dicke des Mikrolinsenarrays 115-2 auf der Projektionsseite 111-2. Auf diese Weise gelangt weniger Licht in Nachbarkanäle. Je näher die Brennweite der Linsen 109-1 auf der Beleuchtungsseite 111-1 der Summe der Dicke des Mikrolinsenarrays 115-1 auf der Beleuchtungsseite 111-1 und der Dicke des Mikrolinsenarrays 115-2 auf der Projektionsseite 111-2 entspricht, umso höher ist der Akzeptanzwinkel der Beleuchtungsoptik und es entstehen weniger Geisterbilder. Eine Abbildung der Lichtquellen 103-1 . 103-n erfolgt in die Linsen 109-2 der
Projektionsseite 111-2. Wird stärker auf die Diaebene 113 fokussiert, werden kleinere Winkelbilder der Lichtquellen 103-1 , ..., 103-n verwendet. Dies kann durch eine größere Kollimationsoptik 105 oder kleinere Lichtquellen 103-1 , ..., 103-n erreicht werden.
Durch die Abbildung des Beleuchtungslichtes auf die Diaebene 113 werden die Lichtquellen 103-1. 103-n nicht punktuell, sondern in Bereiche der Mikrobilder in der Diaebene 113 abgebildet. Da jedoch die Mikrobilder in den einzelnen Kanälen leicht gegenübereinander verschoben sind, ist auch deren Ausleuchtung relativ zum Bildinhalt leicht verschoben. Auf diese Weise ist die Ausleuchtung unschärfer auf der ansonsten gleichen Position der Bildinhalte auf der Projektionsgeometrie. In diesem Fall beleuchtet jede einzelne Lichtquelle 103-1, ..., 103-n einen zugeordneten Bereich in den Mikrobildern und so mittelbar einen entsprechend zugeordneten Bereich auf der Projektionsgeometrie.
Durch die Projektionsvorrichtung 100 wird eine Projektion mit Hilfe einer Mikrolinsenarrayanordnung 107 ermöglicht, die eine projizierte Bildinformation aus der Diaebene je nach aktivierter Lichtquelle 103-1 . 103-n örtlich unterschiedlich ausleuchten kann. Auf diese Weise kann eine Dynamisierung der Projektion erreicht werden, die über die bloße globale Helligkeitsänderung der Projektion hinausgeht. Diese dynamische Ausleuchtung kann zum Beispiel in der Art der Beleuchtung der unterschiedlichen Bereiche eines projizierten Wischblinkers eines Kraftfahrzeugs erfolgen, ermöglicht aber auch viele weitere denkbare Arten.
Vorteilhaft ist es die Linsen 109-1 auf der Beleuchtungsseite 111-1 vollflächig auszuführen, beispielsweise in quadratischer, rechteckiger oder hexagonaler Anordnung. Hierdurch kann Streulicht vermeiden werden, das entstehen kann, wenn bei kreisrunden Linsen 109-1 Licht mit verschiedenen Winkeln in dem Bereich zwischen einzelnen Linsen 109-1 in das Mikrolinsenarray 115-1 eintritt und die Mikrobilder weniger lokal beleuchtet als die Abbilder der Lichtquellen 103-1 . 103-n.
Vorteilhaft ist es zudem auch die Linsen 109-2 auf der Projektionsseite 111-1 vollflächig auszuführen, beispielsweise in quadratischer, rechteckiger oder hexagonaler Anordnung. Hierdurch kann Streulicht vermieden werden, das entstehen kann, wenn Licht zwischen den Linsen 109-2 austritt und mangels Fokussierung auf die Projektionsgeometrie zum Kanalübersprechen beiträgt. Die Anordnung der Lichtquellen 103-1 , ...103-n kann beispielsweise durch 5 Leuchtdioden in einer Richtung nebeneinander oder in einer Matrix aus 10 mal 10 Leuchtdioden gegeben sein.
Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Anordnung von 3 mal 6 Leuchtdioden als Lichtquellen 103-1 , ...103-n, die quadratisch geformt sind und in einer Matrix angeordnet sind. Leuchtende Lichtquellen 103-1 , ...103-n sind sowohl in der Ebene der Leuchtdioden als auch in der Ebene der projizierten Bilder auf der Projektionsgeometrie schraffiert dargestellt. Der Bildinhalt der Mikrobilder aus der Diaebene 113 ist nicht dargestellt. Ein Weichzeichnungseffekt in Folge der Defokussierung der Leuchtdioden auf die Mikrobilder ist ebenfalls nicht dargestellt.
Mit Hilfe der Kollimationsoptik 105 werden diese in den Winkelraum abgebildet. Durch die Linsen 109-1 erschienen die Abbilder der Leuchtdioden in der Nähe der Diaebene 113 mit den Mikrobildern. In diesem Beispiel stimmen die Werte für Dicke des Mikrolinsenarrays 115-2 auf der Projektionsseite 111-2 und die Brennweite der Linsen 109-2 überein.
Die Dicke des Mikrolinsenarrays 115-1 auf der Beleuchtungsseite 111-1 ist größer als die Dicke des Mikrolinsenarrays 115-2 auf der Projektionsseite 111-2. Die Brennweite der Linsen 109-1 auf der Beleuchtungsseite 111-1 ist größer als Die Dicke des Mikrolinsenarrays 115-1 auf der Beleuchtungsseite 111-1.
Die Erfindung ermöglicht eine veränderliche Projektion in Form einer lokal veränderlichen Ausleuchtung des Bildinhaltes auf der Projektionsgeometrie 119. Gleichzeitig ist hierbei der Mehraufwand gegenüber einem herkömmlichen Projektor mit Mikrolinsenarray verringert. Dies wird dadurch erreicht, dass eine Dicke des Mikrolinsenarrays 115-1 kleiner als die Brennweite der Linsen 109-1 gewählt wird und mehrere Lichtquellen 103-1 , ...103-n verwendet werden.
Durch die Projektionsvorrichtung 100 können Willkommens-Szenarien oder sicherheitsrelevante Dynamisierungen in einer Projektion realisiert werden. Beispielsweise könnten projizierte Zebrastreifen von einer Seite zur anderen nacheinander an- und ausgeschaltet werden. Die Projektionseinrichtung 100 eignet sich aufgrund der Abmessungen insbesondere für den Automobilbereich, beispielsweise als Leuchte für einen Lichtteppich oder als projizierter Blinker, als dynamische Symbolprojektion in Hotels oder Flugzeigen, als Effektbeleuchtung, als Guidance-Projektion oder als Gefahrenbereichsprojektion in Gebäuden.
Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren. Alle Verfahrensschritte können durch Vorrichtungen implementiert werden, die zum Ausführen des jeweiligen Verfahrensschrittes geeignet sind. Alle Funktionen, die von gegenständlichen Merkmalen ausgeführt werden, können ein Verfahrensschritt eines Verfahrens sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Projektionsvorrichtung (100) zum Erzeugen dynamischer Projektionen, mit: einer Anordnung (101) von mehreren räumlich getrennten Lichtquellen (103-1, ..., 103-n); einer Kollimationsoptik (105) zum Erzeugen eines parallelen Strahlengangs aus den Lichtquellen (103-1 , 103-n); und einer Mikrolinsenarrayanordnung (107) im Strahlengang der Kollimationslinse (105), bei der die Brennweite der Linsen (109-1 ) auf der Beleuchtungsseite (111-1 ) im Material größer als der Abstand der Linsen (109-1) zu einer Diaebene (113) ist.
2. Projektionsvorrichtung (100) nach Anspruch 1 , wobei die Lichtquellen (103-1 , ..., 103-n) linear oder matrixförmig angeordnet sind.
3. Projektionsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Linsen (109-1) vollflächig ausgeführt sind.
4. Projektionsvorrichtung (100) nach Anspruch 3, wobei die Linsen (109-1 ) quadratisch, rechteckig oder hexagonal angeordnet sind.
5. Projektionsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Brennweite der Linsen (109-1) auf der Beleuchtungsseite (111-1) größer als eine Brennweite der Linsen (109-2) auf einer Projektionsseite (111-2) ist.
6. Projektionsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Mikrolinsenarrayanordnung (107) ein Mikrolinsenarray (115-1) mit einem Träger (117-1) und einer matrixförmigen Anordnung einer Vielzahl von Linsen (109-1, 109-2) umfasst.
7. Projektionsvorrichtung (100) nach Anspruch 6, wobei der Träger (117-1 ) und die Linsen (109-1 , 109-2) einstückig ausgebildet sind.
8. Projektionsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Mikrolinsenarrayanordnung (107) ein erstes Mikrolinsenarray (115-1) auf einer Beleuchtungsseite (111-1) und ein zweites Mikrolinsenarray (115-1 ) auf einer Projektionsseite (111-2) umfasst. Projektionsvorrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Brennweite der Linsen (107-1) auf der Beleuchtungsseite (111-1) der Summe der Dicke des Mikrolinsenarrays (115-1 ) auf der Beleuchtungsseite (111-1 ) und der Dicke des Mikrolinsenarrays (115-2) auf der Projektionsseite (111-2) entspricht. Projektionsverfahren zum Erzeugen dynamischer Projektionen, mit dem Schritt:
Beleuchten einer Mikrolinsenarrayanordnung, bei der die Brennweite der Linsen (109-1) auf der Beleuchtungsseite (111-1) im Material größer als der Abstand der Linsen (109-1 ) zu einer Diaebene (113) ist, durch mehrere räumlich getrennte Lichtquellen (103-1 103-n).
EP23813552.9A 2022-12-01 2023-11-13 Projektionsvorrichtung zum erzeugen dynamischer projektionen Pending EP4627395A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022131869.9A DE102022131869A1 (de) 2022-12-01 2022-12-01 Projektionsvorrichtung zum erzeugen dynamischer projektionen
PCT/DE2023/100867 WO2024114855A1 (de) 2022-12-01 2023-11-13 Projektionsvorrichtung zum erzeugen dynamischer projektionen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4627395A1 true EP4627395A1 (de) 2025-10-08

Family

ID=85773352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23813552.9A Pending EP4627395A1 (de) 2022-12-01 2023-11-13 Projektionsvorrichtung zum erzeugen dynamischer projektionen

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20250271745A1 (de)
EP (1) EP4627395A1 (de)
JP (1) JP2025538546A (de)
CN (1) CN120225921A (de)
DE (2) DE102022131869A1 (de)
WO (1) WO2024114855A1 (de)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009024894A1 (de) 2009-06-15 2010-12-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Projektionsdisplay und dessen Verwendung
WO2010150149A2 (en) * 2009-06-25 2010-12-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multi-beam illumination system and method of illumination
AT514967B1 (de) * 2013-10-25 2015-08-15 Zizala Lichtsysteme Gmbh Mikroprojektions-Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer
AT517885B1 (de) * 2015-10-23 2018-08-15 Zkw Group Gmbh Mikroprojektions-Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer zur Erzeugung von abbildungsfehlerfreien Lichtverteilungen
US10232763B1 (en) * 2017-11-27 2019-03-19 Atieva, Inc. Solid state adaptive headlight
WO2020071413A1 (ja) * 2018-10-05 2020-04-09 株式会社小糸製作所 車両用灯具
CN110260186B (zh) * 2019-07-02 2024-05-07 杭州欧光芯科技有限公司 一种大面积清晰均匀的倾斜投影照明装置
KR102716294B1 (ko) * 2019-12-26 2024-10-14 현대모비스 주식회사 차량용 헤드램프
KR20210108553A (ko) * 2020-02-25 2021-09-03 현대자동차주식회사 복수의 빔패턴 이미지를 갖는 광원 장치
KR102924135B1 (ko) * 2020-12-30 2026-02-06 에스엘 주식회사 차량용 램프

Also Published As

Publication number Publication date
US20250271745A1 (en) 2025-08-28
JP2025538546A (ja) 2025-11-28
DE102022131869A1 (de) 2023-04-20
WO2024114855A1 (de) 2024-06-06
CN120225921A (zh) 2025-06-27
DE112023005003A5 (de) 2025-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3282182B1 (de) Kraftfahrzeugscheinwerfer mit geringer bautiefe
EP2847999B1 (de) Bildprojektion mit mehrkanaloptik mit nicht kreisförmiger gesamtapertur
DE102012107424A1 (de) Head-Up-Displayeinrichtung, Bildschirmelement, Herstellungsverfahren dafür, und Bildprojektionsverfahren
WO2014053573A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur beleuchtung und messung eines objektes
DE102017112971A1 (de) Kraftfahrzeugscheinwerfer mit wenigstens zwei Ausgangsteillinsen aufweisenden Mikroprojektionsmodulen
DE112013004337T5 (de) Head-up-Display-Vorrichtung
EP1403695A1 (de) Vorrichtung zum Aufbelichten einer Vorlage mittels einer Vielzahl homogenisierter und überlagerter Punktlichtquellen
DE112016006305T5 (de) Head-Up-Anzeigevorrichtung und Herstellungsverfahren der Head-Up-Anzeigevorrichtung
DE102016124612A1 (de) Segmentierte Optik für ein Beleuchtungsmodul zur winkelselektiven Beleuchtung
WO2017045672A2 (de) Leuchteinrichtung für den innenraum eines fahrzeugs
DE102019125571A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102022127905A1 (de) Mikrolinsenarray für einen bildprojektor
DE102008019850A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Beleuchten einer Objektszene
DE102013002399B4 (de) Vorrichtung zur Generierung von Lichtmustern mit einer eindimensional fokussierten Beleuchtungseinrichtung
WO2024114855A1 (de) Projektionsvorrichtung zum erzeugen dynamischer projektionen
EP3655812A1 (de) Projektionsanzeigevorrichtung mit einer darstellung in mehreren anzeigenebenen
DE102008047728A1 (de) Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge
WO2018114558A1 (de) System, verfahren, computerprogrammprodukt und computerlesbares medium zur lichtformung für eine fahrzeugaussenleuchte
EP3356886B1 (de) Bilderzeugungsvorrichtung und verfahren zur herstellung eines arrays bildgebender elemente
DE102021207138A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102021101279A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Scheinwerfer
DE102016121438A1 (de) Scheinwerfer, insbesondere Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs
DE102022131317B4 (de) Projektor für ein fahrzeug
DE102018108927A1 (de) Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug
DE102008036569A1 (de) Wabenkondensor und Vorrichtung zum Aufschmelzen von Schichten auf ein Substrat

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250513

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)