EP4658500A1 - Verbundglasscheibe für ein fahrzeug und beleuchtungssystem für ein fahrzeug mit einer verbundglasscheibe - Google Patents

Verbundglasscheibe für ein fahrzeug und beleuchtungssystem für ein fahrzeug mit einer verbundglasscheibe

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Publication number
EP4658500A1
EP4658500A1 EP24702759.2A EP24702759A EP4658500A1 EP 4658500 A1 EP4658500 A1 EP 4658500A1 EP 24702759 A EP24702759 A EP 24702759A EP 4658500 A1 EP4658500 A1 EP 4658500A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pane
coupling
radiation
laminated glass
glass pane
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
EP24702759.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Siemen KÜHL
Johann-Christoph Von Saldern
Nadin BRUENNER
Stefan Schwedat
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.)
Jenoptik AG
Carl Zeiss Jena GmbH
Original Assignee
VEB Carl Zeiss Jena GmbH
Carl Zeiss Jena 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
Priority claimed from DE102023102166.4A external-priority patent/DE102023102166A1/de
Application filed by VEB Carl Zeiss Jena GmbH, Carl Zeiss Jena GmbH filed Critical VEB Carl Zeiss Jena GmbH
Publication of EP4658500A1 publication Critical patent/EP4658500A1/de
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    • G02B6/0095—Light guides as housings, housing portions, shelves, doors, tiles, windows, or the like

Definitions

  • the present invention relates to a laminated glass pane for a vehicle and a lighting system for a vehicle with such a laminated glass pane.
  • the laminated glass pane according to the invention for a vehicle can have an inner pane and an outer pane which is connected to the inner pane via an adhesive layer.
  • the inner pane has a first side facing away from or away from the outer pane, a second side facing or towards the outer pane, a coupling region and at least one coupling-out region spaced therefrom.
  • the coupling-in region can be designed such that it couples radiation coming from a light source into the inner pane in such a way that the coupled-in radiation is guided in the inner pane by reflections to the at least one coupling-out region, wherein the at least one coupling-out region deflects at least part of the coupled-in radiation in such a way that the deflected part of the coupled-in radiation exits the inner pane through the first side of the inner pane as diffuse (or non-directional) or directed radiation.
  • the inner disk is used as a waveguide for the coupled radiation, so that the position of the at least one coupling-out region can be freely selected and does not depend on the position of the coupling-in region.
  • This provides a great deal of design freedom, so that the laminated glass pane according to the invention can be individually designed for the respective vehicle or the respective vehicle type.
  • the inner pane has a plurality of spaced-apart coupling-out regions, each of which deflects at least a portion of the coupled-in radiation such that the deflected portion of the coupled-in radiation exits the inner pane through the first side of the inner pane as diffuse or directed radiation.
  • the plurality of spaced-apart coupling-out regions are designed such that the coupled-out radiation each exits as diffuse radiation, this can create the impression of a starry sky, for example.
  • the output coupling areas can also be designed in such a way that they have identical output coupling efficiencies.
  • the at least one coupling-out region can be designed, for example, as a hologram.
  • the coupling-out areas can be designed as separate sub-holograms, so that no part of the hologram is formed between the sub-holograms.
  • the hologram comprises the sub-holograms that are not connected in terms of surface area.
  • the coupling-out areas are spaced apart from one another, but are all part of a single, surface-connected hologram; the hologram therefore has no separate sub-holograms, but is designed as a single hologram with the coupling-out areas spaced apart from one another.
  • each output region can create exactly one star of the starry sky to be created.
  • at least one output region e.g. each sub-hologram
  • the output regions can be spaced apart from one another but all be part of a single, surface-connected output region (e.g. a single, surface-connected image hologram) that creates the starry sky to be created.
  • the outer pane can be tinted, for example. This tinting of the outer pane has no influence on the guidance of the coupled radiation in the inner pane and is completely independent of it.
  • the outer pane can also be completely transparent.
  • the inner pane and the adhesive layer can also be completely transparent.
  • the at least one coupling-out region is designed in such a way that the coupled-out radiation exits as directed radiation, this can be used, for example, to realize a reading lamp or reading lighting.
  • the laminated glass pane can be designed in such a way that all of the output regions output the radiation as diffuse radiation or as directed radiation. It is also possible for one or more of the output regions to output the radiation as diffuse radiation and one or more of the output regions to output the radiation as directed radiation.
  • the inner pane can in particular be designed as a glass pane with a thickness of more than 2 mm.
  • the inner pane is preferably not thicker than 5 mm. The same applies to the outer pane.
  • An edge connecting the first and second sides of the inner pane can in particular be curved (preferably convexly curved). This increases the mechanical stability of the inner pane (in particular in the area of the edge).
  • the edge surface can have a round cut or a so-called C-cut.
  • a C-cut is understood here in particular to mean that, seen in cross section, the edge surface is round or C-shaped or, for example, has the shape of an arc of a circle or an elliptical arc.
  • the curvature of the edge can preferably be such that a curved, continuous and continuous edge surface is present. This means that there is an edge surface without kinks, cracks and/or holes. The same applies to the edge of the outer pane.
  • the refractive index of the material of the adhesive layer and the refractive index of the material of the inner pane can be selected such that the reflections of the coupled radiation at an interface between the inner pane and the adhesive layer are total internal reflections. Furthermore, the reflections at the interface between the first side and the environment (usually air) can also be total internal reflections.
  • the at least one coupling-out region can be formed on the first side of the inner pane.
  • the at least one coupling-out region is formed on the second side of the inner pane.
  • the at least one coupling-out region is formed on both the first side and the second side of the inner pane.
  • the at least one coupling-out region can have a microstructure or a microstructuring. This can bring about the desired coupling-out through reflective, diffractive and/or diffractive effects. In particular, it can be a structuring of the first and/or second side in this region and thus a surface structure. Furthermore, the at least one coupling-out region can have scattering centers. Such scattering centers can be realized through surface roughness or through volume diffusers (for example introduced air inclusions). Furthermore, it is possible for the at least one coupling-out region to have a volume grating (for example a hologram) and/or a surface grating (for example a relief grating).
  • a volume grating for example a hologram
  • a surface grating for example a relief grating
  • the at least one coupling-out region can be designed, for example, to be reflective and/or transmissive.
  • a perceptible image can be generated when the at least one output region is exposed to the coupled-in radiation.
  • the image information of the generated image is therefore preferably contained in the design and/or arrangement of the at least one output region (preferably completely).
  • the coupled-in radiation is free of image information.
  • the coupled-in radiation can therefore also be referred to as illumination radiation.
  • the inner disc may have a coupling region protruding from the first side.
  • the coupling area can have a flat or a curved entrance surface. Furthermore, the coupling region can have a deflection element which deflects at least a portion of the radiation coming from the light source in such a way that the deflected portion of the coupled-in radiation is guided in the inner pane by reflections to at least one coupling-out region.
  • the deflection element can be designed, for example, as a reflective deflection element or as a transmissive deflection element. Furthermore, the deflection element can be designed, for example, on the first side or second side of the inner pane. If the deflection element is designed on the first side of the inner pane, it is preferably designed as a transmissive deflection element. If the deflection element is designed on the second side of the inner pane, it is designed, in particular, as a reflective deflection element.
  • the deflection element can be designed as a volume or surface grating and thus in particular as a hologram or relief grating.
  • the coupling region (or the deflection element) can be formed on the first side of the inner pane, on the second side of the inner pane and/or on an edge connecting the first and second sides of the inner pane.
  • the coupling region (or the deflection element) can have a diffractive element (reflective and/or transmissive), a hologram (reflective and/or transmissive), a volume hologram (reflective and/or transmissive), an imaging element (such as a lens and/or a curved mirror) and/or a deflection element (such as a flat deflection surface).
  • the coupling region (or the deflection element) is preferably formed on the first side of the inner pane and/or on the second side of the inner pane.
  • the laminated glass pane can have at least one further pane that is connected to the inner pane, for example by means of a further adhesive layer.
  • the refractive index of the further adhesive layer can be selected such that the light is reflected at the interface between the further pane and the further adhesive layer and at the interface between the inner pane and the further adhesive layer due to total internal reflection.
  • the further pane can be designed in the same way as the inner pane, so that the further pane and the inner pane can each be referred to as light guides.
  • two or more further panes with corresponding adhesive layers can be formed as a layer stack on the inner pane, wherein the further panes can be formed in the same way as the inner pane.
  • the at least one coupling-out region can, for example, be essentially point-shaped in order to be able to create the starry sky described, for example. However, it is also possible for the at least one coupling-out region to have a larger surface area.
  • the at least one coupling-out region can be designed as an image hologram that contains an exposed image.
  • the image is then reconstructed together with the coupled-in radiation in such a way that a viewer can perceive the image.
  • the image hologram can be designed as an image plane hologram in which the reconstructed image can be perceived as a (substantially flat) image in the inner pane. If the image hologram has several coupling-out regions spaced apart from one another, these can each contain a part of the exposed image.
  • the laminated glass pane according to the invention can be designed in particular as a pane for a vehicle roof through which a person in the vehicle can, for example, look through.
  • the laminated glass pane according to the invention can also be designed as another pane for a vehicle.
  • the vehicle can be a vehicle on land, water and/or air.
  • it can be a car or a truck.
  • the laminated glass pane according to the invention can be designed as a functionalized waveguide which has a transparent base body with a front side and a back side.
  • the transparent base body comprises the inner and outer panes as well as the adhesive layer connecting the two panes.
  • the functionalized waveguide can be designed as a waveguide for displaying an image.
  • a Such a functionalized waveguide or such a waveguide for displaying an image can, but does not have to, be designed as a window for a vehicle.
  • the laminated glass pane according to the invention can also be designed to display an image.
  • the displayable image can be provided (preferably exclusively) by the design (e.g. as an image hologram) and/or the arrangement (e.g. starry sky) of the at least one output region.
  • the image information of the displayable image is therefore preferably contained in the design and/or the arrangement of the at least one output region (preferably completely).
  • the coupled-in radiation can therefore also be referred to as illumination radiation.
  • the material used for the inner and outer panes can be, for example, an amorphous material, glass, float glass, transparent thermoplastics such as PMMA (polymethyl methacrylate), PC (polycarbonate), PVC (polyvinyl chloride), COC (cycloolefin copolymers), PET (polyethylene terephthalate), etc., as well as thermosets.
  • the material used for the adhesive layer can be, for example, PVB (polyvinyl butyral) or EVA (ethylene-vinyl acetate copolymer).
  • the lighting system for a vehicle can comprise a laminated glass pane according to the invention (including the described further developments) and a light source for emitting radiation onto the coupling region of the laminated glass pane.
  • the light source is preferably designed such that it emits radiation from the visible wavelength range.
  • the radiation can be white light and/or colored light (such as red, green and/or blue light).
  • the light source can be designed such that it can generate and emit several different colors. This is preferably controllable or adjustable.
  • the light source can comprise one or more LEDs.
  • LEDs can emit radiation or light of the same color and/or of different colors.
  • the radiation coupled in can propagate collimated or non-collimated at different angles (e.g. stochastic angular distribution).
  • the lighting system can further comprise a control unit for controlling the light source.
  • the lighting system can be designed in such a way that the light from the light source hits the laminated glass pane directly and enters it without passing through further optical elements.
  • the lighting system it is also possible for the lighting system to have at least one optical element (such as a lens) arranged between the light source and the laminated glass pane, so that the light from the light source passes through this optical element and only then hits the laminated glass pane.
  • the present invention further relates to a transparent pane (in particular for a vehicle or a building) and to a lighting system with such a transparent pane.
  • the transparent pane according to the invention comprises a transparent base body which has a first side and a second side opposite the first side, wherein the transparent base body has a coupling region and a scattering film connected to the second side, which forms a coupling-out region.
  • the coupling-out region is preferably spaced apart from the coupling region.
  • the pane can be a single pane, a single glass pane or a laminated glass pane.
  • Radiation coming from a light source can be coupled into the transparent base body via the coupling area in such a way that the coupled-in radiation is guided by reflections to the coupling-out area and then further and thus hits the coupling-out area several times, whereby with each impact a part of the incident radiation is deflected in such a way that the deflected part of the incident radiation exits via the scattering film as diffuse radiation.
  • the coupling region can be formed on the first side of the pane, on the second side of the pane and/or on an edge connecting the first and second sides of the pane.
  • the coupling region can have a diffractive element (reflective and/or transmissive), a hologram (reflective and/or transmissive), a volume hologram (reflective and/or transmissive), an imaging element (such as a lens and/or a curved mirror) and/or a deflection element (such as a flat deflection surface).
  • Fig. 1 is a sectional view of an embodiment of the laminated glass pane 1 according to the invention together with a light source 20;
  • Fig. 2 is a diagram of the wavelength-dependent refractive index curve of the inner pane 2 and the adhesive layer 4;
  • Fig. 3 is a diagram showing the wavelength dependence of the critical angle for total internal reflection at the boundary between the inner pane 2 and the adhesive layer 4;
  • Fig. 4 is a sectional view according to Fig. 1 of a further embodiment of the laminated glass pane 1 according to the invention.
  • Fig. 5 is a sectional view according to Fig. 1 of a further embodiment of the laminated glass pane 1 according to the invention.
  • Fig. 6 is a sectional view according to Fig. 1 of a further embodiment of the laminated glass pane 1 according to the invention
  • Fig. 7 is a sectional view according to Fig. 1 of a further embodiment of the laminated glass pane 1 according to the invention
  • Fig. 8 is a sectional view according to Fig. 1 of a further embodiment of the laminated glass pane 1 according to the invention.
  • Fig. 9 is a sectional view according to Fig. 1 of a further embodiment of the laminated glass pane 1 according to the invention.
  • Fig. 10 is a sectional view according to Fig. 1 of a further embodiment of the laminated glass pane 1 according to the invention.
  • Fig. 11 is an enlarged detailed view of another embodiment of the laminated glass pane 1 according to the invention.
  • Fig. 12 is an enlarged detailed view of another embodiment of the laminated glass pane 1 according to the invention.
  • Fig. 13 is a plan view of the inner side 9 of the laminated glass pane 1 according to Fig. 1;
  • Fig. 14 is a view according to Fig. 13 of a further embodiment of the laminated glass pane according to the invention.
  • Fig. 15 shows a further embodiment of the laminated glass pane 1 according to the invention.
  • Fig. 16 is a sectional view of an embodiment of a transparent pane 101 according to the invention together with a light source 120, and
  • Fig. 17 is a sectional view according to Fig. 16 of a further embodiment of the transparent pane 1 according to the invention together with a light source 20.
  • the laminated glass pane 1 for a vehicle comprises an inner pane 2 and an outer pane 3 which is connected to the inner pane 2 via an adhesive layer 4.
  • the laminated glass pane 1 shown schematically and not to scale in Fig. 1 can be designed in particular as a pane for a vehicle roof through which a The outer pane 3 can be tinted. However, it can also be completely transparent.
  • the inner pane 2 is preferably completely transparent. The same applies to the adhesive layer 4.
  • the inner pane 2 has a first side 5 facing away from the outer pane 3 (or a first side 5 facing away from the outer pane 3) and a second side 6 facing the outer pane 3 (or a second side 6 facing the outer pane 3).
  • the outer pane 3 has a third side 7 facing the inner pane 2 and a fourth side 8 facing away from the inner pane 2.
  • the two panes 2, 3 are connected via the sides 6, 7 facing each other by means of the adhesive layer 4.
  • the first side 5 of the inner pane 2 faces the interior of the vehicle and can therefore also be referred to as the inner side 9 of the laminated glass pane 1.
  • the fourth side 8 of the outer pane 3 faces away from the interior of the vehicle and can therefore be referred to as the outer side 10 of the laminated glass pane 1.
  • the inner pane 2 also has a first edge 11 connecting the first and second sides 5, 6, which is curved (preferably convex).
  • the edge has a so-called C-cut.
  • a C-cut is understood here in particular to mean that the edge surface has a round cut. Seen in cross section, the edge surface is thus round or C-shaped or the edge surface has, for example, the shape of an arc of a circle or an elliptical arc.
  • the outer pane 3 has a second edge 12 connecting the third and fourth sides 7, 8, which is curved.
  • the second edge 12 can also have a C-cut.
  • the inner pane 2 further comprises a coupling region 15 on which a transmission grating 16 is provided. Furthermore, the inner pane 2 comprises a first, a second and a third coupling-out region 17, 18 and 19, which are spaced apart from the coupling region 15 and which are spaced apart from one another. In the embodiment shown in Fig. 1, the coupling-out regions 17 to 19 are formed on the first side 5 of the inner pane 2.
  • the laminated glass pane 1 forms a lighting system 21 for a vehicle.
  • the light source 20 emits radiation 22 (e.g. white light) which strikes the coupling area 15 with the transmission grating 16.
  • the transmission grating 16 deflects the radiation 22 in such a way that that it propagates as coupled-in radiation 23 through reflections on the first and second sides 5, 6 of the inner pane 2 to the coupling-out regions 17 to 19.
  • the reflections on the first and second sides 5, 6 are preferably total internal reflections.
  • the refractive indices of the adhesive layer 4 and the inner pane 2 are selected accordingly.
  • the refractive index of the adhesive layer 4 is therefore smaller than the refractive index of the material of the inner pane 2.
  • the adhesive layer 4 can be designed, for example, as a PVB layer (polyvinyl butyral layer). In this case, the refractive index profile of the adhesive layer 4 shown in Fig. 2 with the solid line K1 is present in a wavelength range of 400 to 1000 nm.
  • Fig. 2 the wavelength A in nm is plotted along the abscissa and the refractive index along the ordinate.
  • a typical glass for car windows has the refractive index curve shown as a dashed line (curve K2) in Fig. 2.
  • curve K2 the refractive index curve
  • Fig. 3 the wavelength A in nm is plotted along the abscissa and the critical angle ⁇ G in° is plotted along the ordinate (curve K3). This means that at angles of incidence greater than this critical angle on the second side 6, the coupled-in radiation 23 is totally reflected at the interface between the second side 6 and the adhesive layer 4.
  • the adjacent medium on the first side 5 is air with a refractive index of approximately 1, so that the corresponding critical angle for total reflection is smaller than that described for the second side 6. If total internal reflection for the coupled radiation takes place on the second side 6, this also applies to the reflection on the first side 5.
  • the coupled radiation 23 guided in the inner pane 2 then hits the output regions 17, 18, 19, which are designed here in such a way that they output at least a portion of the radiation impinging on them as diffuse radiation, as indicated by the arrow bundles 24, 25 and 26 in Fig. 1.
  • the output regions 17, 18 and 19 are illuminated points. With appropriate distribution of the output regions 17 to 19 on the inner side 9, the impression of a starry sky can be created, for example.
  • the coupling-out regions 17 to 19 can be designed such that they have different coupling efficiencies, so that the coupled-out light intensities are different at the individual output areas 17, 18 and 19. This allows brighter and darker stars to be displayed.
  • the propagation direction of the radiation 22 coming from the light source 20 is such that it strikes the first side 5 perpendicularly.
  • the propagation direction of the radiation 22 it is also possible for the propagation direction of the radiation 22 to have an angle of other than 90° to the first side 5, as shown in Fig. 4.
  • the grating 16 is always designed as a transmission grating.
  • the grating 16 can be designed as a reflection grating.
  • the preferred arrangement of the grating 16 is on the second side 6. This is shown in Figs. 5 and 6 for a perpendicular incidence of the radiation 22 on the first side 5 (Fig. 5) and for an angle of incidence of the radiation on the side 5 of not equal to 90° (Fig. 6).
  • Fig. 7 shows a modification of the laminated glass pane 1 of Fig. 5, in which the coupling-out regions 17-19 are designed in such a way that the coupled-out radiation is emitted as directed radiation. This can be used, for example, to create a reading light or reading lighting for a person inside the vehicle.
  • Fig. 8 shows a modification of the laminated glass pane of Fig. 6.
  • the second coupling-out region 18 is designed such that it couples out the radiation 23 as directed radiation, which in turn makes it possible to create a reading light.
  • the first and third coupling-out regions 17 and 19 are designed such that the radiation 23 is emitted as diffuse radiation.
  • the grating 16 in Fig. 1 and 4 to 8 can be designed, for example, as a volume hologram or as a relief grating.
  • a modification is shown in which the inner disk 2 has a section 30 protruding from the first side 5 with a flat entry surface 31.
  • the inner disk 2 has a greater thickness in the area of the protruding section 30 than, for example, in the area in which the coupling-out areas 17-19 are located. Due to the protruding section 30 the inner pane 2 has a cross-sectional expansion in this area compared to, for example, the area in which the coupling-out areas 17-19 are located.
  • the inclination of the flat entry surface 31 to the first side 5 is preferably selected such that radiation 22 entering perpendicularly via the flat entry surface 31 has such an angle relative to the second side 6 that the desired total internal reflection takes place on the second side 6.
  • Fig. 10 shows a further development of the embodiment according to Fig. 9.
  • a lens 32 is arranged between the light source 20 and the entrance surface 31.
  • Fig. 11 shows a modification of the laminated glass pane 1 of Fig. 9, with an enlarged detailed view being shown.
  • the inwardly projecting section 30 is designed as an inverted collector in such a way that the radiation 22 coming from the light source 20 is formed as a substantially parallel beam 23 that hits the second side 6 at the necessary angle of incidence in order to be reflected by means of total internal reflection.
  • a parabolic light collecting lens compound parabolic concentrator
  • a collimation optic compound parabolic collimator
  • Such a collimation optic is preferably reflective and non-imaging. It comprises at least one rotationally symmetrical parabolic surface that collects or collects the light from a light source with a defined angular spectrum.
  • the length of the collimation optic can be used to set which angular spectrum of the radiation 22 coming from the light source 20 can be formed as a substantially parallel beam 23.
  • Fig. 12 shows a modification of the laminated glass pane of Fig. 11, in which a lens-shaped entrance surface 35 with an annular projection 36 is formed instead of the flat entrance surface 31.
  • the part of the radiation 22 that runs through the inner side 37 of the annular projection 36 is reflected on the outer side 38 of the annular projection 36 by total internal reflection and is thus deflected towards the second side 6.
  • TIR lens is an optical component that combines a reflector and a lens. In the center there is a lens that is ring-shaped and surrounded by a (possibly free-form) paraboloid. The transition area between the lens and the paraboloid is usually arranged concentrically around the light source. However, there can also be a deviation from the concentric shape in combination with a free-form paraboloid. The deflection over the parabolic surface occurs via total reflection.
  • Fig. 13 shows a schematic view of the inner side 9 of the laminated glass pane 1 of Fig. 1.
  • the coupling-out regions are indicated by "x".
  • the coupling-out regions 17 to 19 are designed such that they are not visible but transparent when the light source 20 does not emit any radiation 22.
  • the grid 16 is also preferably designed such that it is transparent to an observer.
  • Fig. 14 shows a modification of the laminated glass pane 1 according to Fig. 13 or of the lighting system 21 in the same way as in Fig. 13.
  • a further light source 40 a further coupling grating 41 and further coupling-out areas 42, 43 and 44 are provided.
  • more than two light sources can also be provided. It is also possible for the light from a further light source to run not from left to right in the inner pane 2 as seen in Fig. 14, but from bottom to top or from top to bottom in the inner pane 2.
  • Fig. 15 shows a modification of the embodiments described, in which a further pane 50 is connected to the inner pane 2 by means of a further adhesive layer 51.
  • This can be used to guide the light of a further light source 52, which is coupled into the further pane 50 via a coupling element 53, and to emit it as directed or non-directed radiation via corresponding coupling-out regions 55, 56 and 57.
  • the other structure of the further pane 50 and the corresponding coupling-in region 53 and the further coupling-out regions 55-57 can be as described in connection with the inner pane 2.
  • the inner pane 2 and the further pane 50 can therefore also be referred to as the first and second light guides.
  • the different light guides can also be used to guide and emit light of different wavelengths.
  • the light sources 20 and 52 are designed accordingly for this purpose.
  • different coupling structures or different coupling areas can be present on the light guides. This makes it possible to create different light signatures or images, for example. In particular, these can be switched on and off individually.
  • the coupling-out region can be designed such that it couples out the coupled-in radiation diffusely or in a directed manner.
  • the flat coupling-out region can be designed as a volume grid into which image information has been exposed.
  • the image can then be reconstructed so that a person in the vehicle can perceive the exposed image.
  • the coupling-out region can be designed as an image hologram.
  • the image hologram can be designed such that it is designed as an image plane hologram so that it is perceptible to the person in the vehicle as an image in the inner pane 2.
  • the laminated glass pane 1 is shown with a flat outer side 10 and a flat inner side 9.
  • the laminated glass pane 1 can be curved.
  • the outer side 10 and/or the inner side 9 can be curved.
  • the two panes 2, 3 can each have two curved sides 5-8, with the second and third sides 6 and 7 of the inner pane 2 and the outer pane 3 facing each other preferably having complementary curvatures, so that the thinnest possible laminated glass pane 1 can be produced.
  • the thickness of the inner pane 2 and the outer pane 3 can in particular be in the range from greater than 2 mm up to 5 mm.
  • the transparent pane 101 comprises a transparent base body 102 which has a first side 103 and a second side 104 opposite the first side 103.
  • a coupling region 106 is formed, via which radiation 109 coming from a light source 107 can be coupled into the transparent base body 102.
  • the light source 107 can comprise, for example, an LED or several LEDs (each with or without a lens). If several LEDs are provided, they can emit radiation or light of the same color and/or of different colors.
  • the coupled radiation can propagate collimated or non-collimated at different angles (e.g. stochastic angular distribution).
  • the transparent pane further comprises a scattering film 109 connected to the second side 104, which forms a coupling-out region 110.
  • the coupling-out region 110 is preferably spaced apart from the coupling-in region.
  • the radiation 108 coming from the light source 107 is not coupled in via the coupling-out region 110.
  • the scattering film 109 is preferably a microstructured film 109, wherein the microstructuring can be formed on a surface of the scattering film 109, a material interface of the scattering film 109 (in particular if the scattering film 109 is formed in multiple layers) and/or in the volume of the scattering film 109.
  • a microstructuring on a surface/interface can have, for example, a surface grid and/or a thin scattering layer (for example a stochastic scattering lacquer layer).
  • a microstructuring in the volume can, for example, comprise nanoparticles distributed throughout the volume (see, for example, DE 11 2006 002 934 T5), a Bragg grating and/or a volume hologram.
  • the scattering film 109 has a carrier film 111 made of polyester, a stochastic scattering lacquer layer 112 formed thereon and a polyacrylate adhesive layer 113 by means of which the scattering film 109 is glued to the second side 104.
  • the RearProjection Transparent ASLAN RP 36 film from ASLAN Disklebefolien GmbH, Oberauel 2, 51491 Overath, Germany (www.aslanfolien.de) can be used as the scattering film 109.
  • Glass in particular borosilicate glass (e.g. Borofloat from SCHOTT AG, Hattenbergerstrasse 10, 55122 Mainz, Germany, www.schott.com) or soda-lime glass can be used as the material for the transparent base body 102.
  • the refractive indices of the material of the transparent base body 102 and the materials of the scattering film 109 are very similar, which advantageously means that the light coupled into the transparent base body 102 via the coupling section 110 and the light guided by reflections are coupled out evenly (due to the multiple impacts on the scattering film 109, with a portion of the radiation being emitted with each impact) over the entire scattering film 109 as diffuse radiation 120.
  • This provides a uniformly luminous surface, which is desirable, for example, for applications in vehicles and/or buildings.
  • the use of more than one light source and more than one coupling area 106 makes it possible, for example, to generate targeted signatures of the luminous surface. It is possible for a separate coupling area 106 to be provided for each light source 107. Furthermore, a coupling area 106 can be provided for two or more light sources.
  • Borofloat has a refractive index of 1.47 and soda-lime glass has a refractive index of 1.5 - 1.6.
  • the refractive index of the polyacrylate adhesive layer 113 is 1.49 and the refractive index of the polyester carrier film 110 is 1.6. This represents an excellent index match.
  • the transparent pane 101 forms an illumination system according to the invention.
  • Fig. 17 shows a modification of the transparent pane 101 according to Fig. 16, wherein identical elements are designated with identical reference numerals and are not described again.
  • an electrochromic layer 113 is attached to the first side 103 with an adhesive layer 114.
  • the transparent pane 101 can thus be selectively switched to be completely transparent or darkened or tinted by means of the electrochromic layer 113.
  • the refractive index of the adhesive layer 114 is preferably selected such that the light at the interface to the adhesive layer 114 is guided by total internal reflection (and thus in the same way as in the embodiment according to Fig. 16, since there is an interface to air).
  • the refractive index of the adhesive layer 114 is thus smaller than the refractive index of the base body 102.
  • an air gap can also be provided between the electrochromic layer 113 and the base body 102.
  • the electrochromic layer 113 can also be provided in the transparent pane 101 according to Fig. 16.
  • a deflection element 115 is preferably provided, which can be or have, for example, a prism, a grating (preferably transmissive), a relief grating (preferably transmissive) or holographic optical element (preferably transmissive) and/or a volume hologram (preferably transmissive).
  • the deflection element 115 is preferably reflective and can be or have, for example, a prism, a grating, a relief grating or holographic optical element and/or a volume hologram.
  • the coupling via the second side 104 or first side 103 can also be provided in the transparent pane 101 according to Fig. 16.
  • the transparent pane 101 forms an illumination system according to the invention.
  • the transparent base body 102 can, as described, be designed as a single glass or as a single pane or as a laminated glass pane.
  • the laminated glass pane can have an inner pane and an outer pane that is connected to the inner pane via an adhesive layer.
  • the inner pane has a first side facing away from the outer pane, a second side facing towards the outer pane, the coupling region and the coupling-out region spaced apart from it.
  • the coupling-in region can be designed such that it couples radiation coming from the light source into the inner pane in such a way that the coupled-in radiation is guided in the inner pane by reflections to the coupling-out region and then further and thus hits the coupling-out region several times, with part of the incident radiation being deflected with each impact in such a way that the deflected part of the incident radiation exits via the scattering film 109 as diffuse radiation 120.
  • Sentence 2 Transparent pane according to sentence 1, wherein the scattering film has a microstructuring in a surface.
  • Sentence 3 Transparent pane according to sentence 1 or 2, wherein the scattering film has a microstructuring in the volume of the scattering film.
  • Sentence 4 Transparent pane according to one of the sentences 1 to 3, wherein the scattering film is designed such that with increasing distance from the coupling region a larger part of the incident radiation is deflected such that the deflected part of the incident radiation exits via the scattering film as diffuse radiation.
  • Sentence 5 Transparent pane according to one of sentences 1 to 4, wherein the transparent base body is designed as a glass pane, in particular borosilicate glass or soda-lime glass.
  • Sentence 6 Transparent pane according to one of sentences 1 to 5, wherein an electrochromic layer (13) is connected to the first side (3) of the transparent base body (2).
  • Sentence 8 Transparent pane according to one of sentences 1 to 7, wherein the transparent base body is designed as a laminated glass pane.
  • Sentence 9 Transparent pane according to one of sentences 1 to 8, wherein the transparent pane is designed as a pane for a vehicle or as a pane for a building.
  • Sentence 10 Transparent pane according to one of sentences 1 to 9, wherein the coupling region is formed on the second side of the transparent base body.
  • Sentence 12 Lighting system with a transparent pane (1) according to one of sentences 1 to 11 and a light source (7) for emitting radiation onto the coupling area

Landscapes

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Abstract

Es wird eine Verbundglasscheibe für ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei die Verbundglasscheibe (1) eine innere Scheibe (2) und eine äußere Scheibe (3), die über eine Klebeschicht (4) mit der inneren Scheibe (2) verbunden ist, aufweist, wobei die innere Scheibe (2) eine von der äußeren Scheibe (3) wegweisende erste Seite (5), eine zur äußeren Scheibe (3) hinweisende zweite Seite (6), einen Einkoppelbereich (15) und mindestens einen davon beabstandeten Auskoppelbereich (17, 18, 19) aufweist, wobei über den Einkoppelbereich (15) von einer Lichtquelle (20) kommende Strahlung (22) so in die innere Scheibe (2) einkoppelbar ist, dass die eingekoppelte Strahlung (23) in der inneren Scheibe (2) durch Reflexionen bis zum mindestens einen Auskoppelbereich (17, 18, 19) geführt wird, wobei der mindestens eine Auskoppelbereich (17, 18, 19) mindestens einen Teil der eingekoppelten Strahlung (22) so umlenkt, dass der umgelenkte Teil der eingekoppelten Strahlung (23) durch die erste Seite (5) der inneren Scheibe (2) aus der inneren Scheibe (2) als diffuse oder gerichtete Strahlung austritt.

Description

Verbundglasscheibe für ein Fahrzeug und Beleuchtunqssvstem für ein Fahrzeug mit einer Verbundglasscheibe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbundglasscheibe für ein Fahrzeug sowie ein Beleuchtungssystem für ein Fahrzeug mit einer solchen Verbundglasscheibe.
Es besteht der anhaltende Bedarf, Fahrzeug-Verbundglasscheiben bei der Beleuchtung des Innenraums des Fahrzeugs zu nutzen.
Ausgehend hiervon ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Verbundglasscheibe für ein Fahrzeug bereitzustellen, die bei der Innenraumbeleuchtung eines Fahrzeugs genutzt werden kann. Ferner soll ein entsprechendes Beleuchtungssystem für ein Fahrzeug bereitgestellt werden.
Die Erfindung ist den unabhängigen Ansprüchen 1 und 15 definiert. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Verbundglasscheibe für ein Fahrzeug kann eine innere Scheibe und eine äußere Scheibe, die über eine Klebeschicht mit der inneren Scheibe verbunden ist, aufweisen. Die innere Scheibe weist eine von der äußeren Scheibe wegweisende bzw. abgewandte erste Seite, eine zu der äußeren Scheibe hinweisende bzw. zugewandte zweite Seite, einen Einkoppelbereich und mindestens einen davon beabstandeten Auskoppelbereich auf. Der Einkoppelbereich kann so ausgebildet sein, dass er von einer Lichtquelle kommende Strahlung so in die innere Scheibe einkoppelt, dass die eingekoppelte Strahlung in der inneren Scheibe durch Reflexionen bis zum mindestens einen Auskoppelbereich geführt wird, wobei der mindestens eine Auskoppelbereich mindestens einen Teil der eingekoppelten Strahlung so umlenkt, dass der umgelenkte Teil der eingekoppelten Strahlung durch die erste Seite der inneren Scheibe aus der inneren Scheibe als diffuse (bzw. ungerichtete) oder gerichtete Strahlung austritt.
Somit wird erfindungsgemäß die innere Scheibe als Wellenleiter für die eingekoppelte Strahlung genutzt, so dass die Position des mindestens einen Auskoppelbereichs frei wählbar ist und nicht von der Position des Einkoppelbereichs abhängt. Dies gibt eine große Designfreiheit, so dass die erfindungsgemäße Verbundglasscheibe individuell für das jeweilige Fahrzeug bzw. den jeweiligen Fahrzeugtyp gestaltet werden kann.
Insbesondere weist die innere Scheibe mehrere voneinander beabstandete Auskoppelbereiche auf, die jeweils mindestens einen Teil der eingekoppelten Strahlung so umlenken, dass der umgelenkte Teil der eingekoppelten Strahlung durch die erste Seite der inneren Scheibe aus der inneren Scheibe als diffuse oder gerichtete Strahlung austritt. Wenn die mehreren voneinander beabstandeten Auskoppelbereiche so ausgebildet sind, dass die ausgekoppelte Strahlung jeweils als diffuse Strahlung austritt, kann damit beispielsweise der Eindruck eines Sternenhimmels erzeugt werden. Insbesondere ist es möglich, dass die mehreren Auskoppelbereiche so ausgebildet sind, dass sie zwei oder mehr unterschiedliche Auskoppeleffizienzen aufweisen. Dies kann dazu genutzt werden, dass an den einzelnen Auskopppelbereichen Strahlung mit unterschiedlicher Intensität ausgekoppelt wird. Somit können beispielsweise hellere und nicht so hell erscheinende Sterne für den gewünschten Sternenhimmel dargestellt werden.
Natürlich können die Auskoppelbereiche auch so ausgebildet sein, dass sie identische Auskoppeleffizienzen aufweisen.
Der mindestens eine Auskoppelbereich kann z.B. als Hologramm ausgebildet sein.
Die Auskoppelbereiche können dabei als separate Sub-Hologramme ausgebildet sein, so dass zwischen den Sub-Hologrammen kein Teil des Hologramms ausgebildet ist. In diesem Fall umfasst das Hologramm die flächig nicht zusammenhängenden Sub-Hologramme. Es ist aber auch möglich, dass die Auskoppelbereiche zwar voneinander beabstandet sind, aber alle Teil eines einzigen flächig zusammenhängenden Hologramms sind; somit weist das Hologramm keine separaten Sub-Hologramme auf, sondern ist als einziges Hologramm mit den voneinander beabstandeten Auskoppelbereichen ausgebildet.
Für die Erzeugung eines Sternenhimmels kann beispielsweise jeder Auskoppelbereich (z.B. jedes Sub-Hologramm) genau einen Stern des zu erzeugenden Sternenhimmels erzeugen. Es ist aber auch möglich, dass mindestens ein Auskoppelbereich (z.B. jedes Sub-Hologramm) zwei oder mehr Sterne des zu erzeugenden Sternenhimmels erzeugt. Ferner können die Auskoppelbereiche zwar voneinander beabstandet aber alle Teil eines einzigen flächig zusammenhängenden Auskoppelbereiches (z.B. eines einzigen flächig zusammenhängenden Bild-Hologramms) sein, das den zu erzeugenden Sternenhimmel erzeugt. Da die eingekoppelte Strahlung in der inneren Scheibe geführt wird, kann die äußere Scheibe beispielsweise getönt ausgebildet werden. Diese Tönung der äußeren Scheibe hat keinerlei Einfluss auf die Führung der eingekoppelten Strahlung in der inneren Scheibe und ist von dieser völlig unabhängig.
Die äußere Scheibe kann auch völlig transparent sein. Auch die innere Scheibe und die Klebeschicht können völlig transparent sein.
Wenn der mindestens eine Auskoppelbereich so ausgebildet ist, dass die ausgekoppelte Strahlung als gerichtete Strahlung austritt, kann dies z.B. zur Realisierung einer Leseleuchte bzw. einer Lesebeleuchtung genutzt werden.
Die Verbundglasscheibe kann so ausgebildet werden, dass alle Auskoppelbereiche die Strahlung als diffuse Strahlung oder als gerichtete Strahlung auskoppeln. Es ist auch möglich, dass einer oder mehrere der Auskoppelbereiche die Strahlung als diffuse Strahlung und einer oder mehrere der Auskoppelbereiche die Strahlung als gerichtete Strahlung auskoppeln.
Die innere Scheibe kann insbesondere als Glasscheibe mit einer Dicke von größer als 2 mm ausgebildet sein. Bevorzugt ist die innere Scheibe nicht dicker als 5 mm. Gleiches gilt für die äußere Scheibe.
Eine die erste und zweite Seite der inneren Scheibe verbindende Kante kann insbesondere gekrümmt (bevorzugt konvex gekrümmt) ausgebildet sein. Dies erhöht die mechanische Stabilität der inneren Scheibe (insbesondere im Bereich der Kante). Insbesondere kann die Kantenfläche einen runden Schliff oder einen sogenannten C-Schliff aufweisen. Unter einem C- Schliff wird hier insbesondere verstanden, dass, im Querschnitt gesehen, die Kantenfläche rund bzw. C-förmig ist oder z.B. die Form eines Kreisbogens oder Ellipsenbogens aufweist. Die Krümmung der Kante kann bevorzugt so sein, dass eine gekrümmte, stetige und durchgehende Kantenfläche vorliegt. Es liegt damit eine Kantenfläche ohne Knicke, Sprünge und/oder Löcher vor. Gleiches gilt für die Kante der äußeren Scheibe.
Die Brechzahl des Materials der Klebeschicht und die Brechzahl des Materials der inneren Scheibe können so gewählt sein, dass die Reflexionen der eingekoppelten Strahlung an einer Grenzfläche zwischen der inneren Scheibe und der Klebeschicht innere Totalreflexionen sind. Ferner können die Reflexionen an der Grenzfläche zwischen der ersten Seite und der Umgebung (in der Regel Luft) ebenfalls innere Totalreflexionen sein. Der mindestens eine Auskoppelbereich kann an der ersten Seite der inneren Scheibe ausgebildet sein.
Ferner ist es möglich, dass der mindestens eine Auskoppelbereich an der zweiten Seite der inneren Scheibe ausgebildet ist.
Natürlich ist es ebenfalls möglich, dass der mindestens eine Auskoppelbereich sowohl an der ersten Seite als auch an der zweiten Seite der inneren Scheibe ausgebildet ist.
Es sind alle Ausbildungen des mindestens einen Auskoppelbereiches möglich, die zu der gewünschten Auskopplung der Strahlung als diffuse Strahlung oder als gerichtete Strahlung führen.
So kann der mindestens eine Auskoppelbereich eine Mikrostruktur oder eine Mikrostrukturierung aufweisen. Diese kann durch reflektive, beugende und/oder diffraktive Effekte die gewünschte Auskopplung bewirken. Insbesondere kann es sich um eine Strukturierung der ersten und/oder zweiten Seite in diesem Bereich und somit um eine Oberflächenstruktur handeln. Ferner kann der mindestens eine Auskoppelbereich Streuzentren aufweisen. Solche Streuzentren können durch Oberflächenrauheiten oder durch Volumendiffusoren (beispielsweise eingebrachte Lufteinschlüsse) realisiert werden. Des Weiteren ist es möglich, dass der mindestens eine Auskoppelbereich ein Volumengitter (beispielsweise ein Hologramm) und/oder ein Oberflächengitter (beispielsweise ein Reliefgitter) aufweist.
Der mindestens eine Auskoppelbereich kann z.B. reflektive und/oder transmissiv ausgebildet sein.
Durch die Ausbildung (z.B. als Bild-Hologramm) und/oder die Anordnung (z.B. Sternenhimmel) des mindestens einen Auskoppelbereiches kann ein wahrnehmbares Bild erzeugt werden, wenn der mindestens eine Auskoppelbereich mit der eingekoppelten Strahlung beaufschlagt wird. Bevorzugt sind somit die Bildinformationen des erzeugten Bildes in der Ausbildung und/oder der Anordnung des mindestens einen Auskoppelbereiches (bevorzug vollständig) enthalten. In diesem Fall kann man sagen, dass die eingekoppelte Strahlung frei von Bildinformationen ist. Die eingekoppelte Strahlung kann somit auch als Beleuchtungsstrahlung bezeichnet werden.
Die innere Scheibe kann einen von der ersten Seite vorstehenden Einkoppelbereich aufweisen.
Der Einkoppelbereich kann eine plane oder eine gekrümmte Eintrittsfläche aufweisen. Ferner kann der Einkoppelbereich ein Umlenkelement aufweisen, das mindestens einen Teil der von der Lichtquelle kommenden Strahlung so umlenkt, dass der umgelenkte Teil der eingekoppelten Strahlung in der inneren Scheibe durch Reflexionen bis zum mindestens einen Auskoppelbereich geführt wird.
Das Umlenkelement kann z.B. als reflektives Umlenkelement oder als transmissives Umlenkelement ausgebildet sein. Ferner kann das Umlenkelement z.B. auf der ersten Seite oder zweiten Seite der inneren Scheibe ausgebildet sein. Wenn das Umlenkelement auf der ersten Seite der inneren Scheibe ausgebildet ist, ist es bevorzugt als transmissives Umlenkelement ausgebildet. Wenn das Umlenkelement auf der zweiten Seite der inneren Scheibe ausgebildet ist, ist es insbesondere als reflektives Umlenkelement ausgebildet.
Das Umlenkelement kann als Volumen- oder Oberflächengitter und somit insbesondere als Hologramm- oder als Reliefgitter ausgebildet sein.
Der Einkoppelbereich (bzw. das Umlenkelement ) kann an der ersten Seite der inneren Scheibe, an der zweiten Seite der inneren Scheibe und/oder an einer die erste und zweite Seite der inneren Scheibe verbindenden Kante ausgebildet sein. Der Einkoppelbereich (bzw. das Umlenkelement ) kann ein diffraktives Element (reflektiv und/oder transmissiv), eine Hologramm (reflektiv und/oder transmissiv), ein Volumenholgramm (reflektiv und/oder transmissiv), ein abbildendes Element (wie z.B. eine Linse und/oder ein gekrümmter Spiegel) und/oder eine Umlenkelement (wie z.B. eine plane Umlenkfläche) aufweisen.
Wenn die die erste und zweite Seite der inneren Scheibe verbindende Kante gekrümmt ausgebildet ist, ist der Einkoppelbereich (bzw. das Umlenkelement ) bevorzugt an der ersten Seite der inneren Scheibe und/oder an der zweiten Seite der inneren Scheibe ausgebildet.
Die Verbundglasscheibe kann mindestens eine weitere Scheibe, die mit der inneren Scheibe z.B. mittels einer weiteren Klebeschicht verbunden ist, aufweisen. Die Brechzahl der weiteren Klebeschicht kann so gewählt sein, dass das Licht an der Grenzfläche der weiteren Scheibe zur weiteren Klebeschicht sowie an der Grenzfläche der inneren Scheibe zur weiteren Klebeschicht jeweils aufgrund innerer Totalreflexion reflektiert wird. Die weitere Scheibe kann in gleicher Weise wie die innere Scheibe ausgebildet sein, so dass die weitere Scheibe und die innere Scheibe jeweils als Lichtleiter bezeichnet werden können. Ferner können auf der inneren Scheibe zwei oder mehrere weiteren Scheiben mit entsprechenden Klebeschichten als Schichtstapel ausgebildet sein, wobei die weiteren Scheiben in gleicher Weise wie die innere Scheibe ausgebildet sein können.
Somit können zwei oder mehr Lichtleiter in der Verbundglasscheibe integriert sein, so dass weitere Gestaltungsräume für die gewünschten Beleuchtungseffekte vorliegen.
Der mindestens eine Auskoppelbereich kann beispielsweise im Wesentlichen punktförmig ausgebildet sein, um den beispielsweise beschriebenen Sternenhimmel erzeugen zu können. Es ist jedoch auch möglich, dass der mindestens eine Auskoppelbereich eine größere flächige Ausdehnung aufweist.
Ferner ist es möglich, dass der mindestens eine Auskoppelbereich als Bild-Hologramm ausgebildet ist, das ein einbelichtetes Bild enthält. Zusammen mit der eingekoppelten Strahlung erfolgt dann die Rekonstruktion des Bildes derart, dass ein Betrachter das Bild wahrnehmen kann. Insbesondere kann das Bild-Hologramm als Bildebenen-Hologramm ausgebildet sein, bei dem das rekonstruierte Bild als (im Wesentlichen ebenes) Bild in der inneren Scheibe wahrnehmbar ist. Wenn das Bild-Hologramm mehrere voneinander beabstandete Auskoppelbereiche aufweist, können diese jeweils einen Teil des einbelichteten Bildes enthalten.
Die erfindungsgemäße Verbundglasscheibe kann insbesondere als Scheibe für ein Fahrzeugdach ausgebildet sein, durch das eine sich im Fahrzeug befindende Person z.B. hindurchblicken kann.
Die erfindungsgemäße Verbundglasscheibe kann ferner als sonstige Scheibe für ein Fahrzeug ausgebildet sein.
Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Fahrzeug auf Land, im Wasser und/oder in der Luft handeln.
Insbesondere kann es sich um einen PKW oder einen LKW handeln.
Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Verbundglasscheibe als funktionalisierter Wellenleiter ausgebildet sein, der einen transparenten Basiskörper mit einer Vorderseite und einer Rückseite aufweist. Der transparente Basiskörper umfasst die innere und äußere Scheibe sowie die die beiden Scheiben verbindende Klebeschicht. Insbesondere kann der funktionalisierte Wellenleiter als Wellenleiter zum Anzeigen eines Bildes ausgebildet sein. Ein solcher funktionalisierter Wellenleiter bzw. ein solcher Wellenleiter zum Anzeigen eines Bildes kann, muss aber nicht, als Scheibe für ein Fahrzeug ausgebildet sein.
Des Weiteren kann auch die erfindungsgemäße Verbundglasscheibe zum Anzeigen eines Bildes ausgebildet sein.
Das anzeigbare Bild kann (bevorzug ausschließlich) durch die Ausbildung (z.B. als Bild- Hologramm) und/oder die Anordnung (z.B. Sternenhimmel) des mindestens einen Auskoppelbereiches bereitgestellt werden. Bevorzugt sind somit die Bildinformationen des anzeigbaren Bildes in der Ausbildung und/oder der Anordnung des mindestens einen Auskoppelbereiches (bevorzug vollständig) enthalten. In diesem Fall kann man sagen, dass die eingekoppelte Strahlung frei von Bildinformationen ist. Die eingekoppelte Strahlung kann somit auch als Beleuchtungsstrahlung bezeichnet werden.
Als Material für die innere und äußere Scheibe können z.B. ein amorphes Material, Glas, Floatglas, transparente thermoplastische Kunststoffe, wie z.B. PMMA (Polymethylmethacrylat), PC (Polycarbonat), PVC (Polyvinylchlorid), COC (Cycloolefin-Copolymere), PET (Polyethylenterephthalat), etc., sowie Duroplaste verwendet werden. Als Material für die Klebeschicht kann z.B. PVB (Polyvinylbutyral) oder EVA (Ethylen-Vinyl-Acetat-Copolymer) verwendet werden.
Ferner kann das Beleuchtungssystem für ein Fahrzeug eine erfindungsgemäße Verbundglasscheibe (einschließlich der beschriebenen Weiterbildungen) sowie eine Lichtquelle zur Abgabe von Strahlung auf den Einkoppelbereich der Verbundglasscheibe aufweisen.
Die Lichtquelle ist bevorzugt so ausgebildet, dass sie Strahlung aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich abgibt. Insbesondere kann die Strahlung weißes Licht und/oder farbiges Licht (wie z.B. rotes, grünes und/oder blaues Licht) sein. Ferner kann die Lichtquelle so ausgebildet sein, dass sie mehrere unterschiedliche Farben erzeugen und abgeben kann. Dies ist bevorzugt steuerbar bzw. einstellbar. Die Lichtquelle kann eine oder mehrere LEDs umfassen.
Wenn mehrere LEDs vorgesehen sind, können sie Strahlung oder Licht mit gleicher Farbe und/oder mit unterschiedlichen Farben abgeben. Die jeweils eingekoppelte Strahlung kann kollimiert oder nicht kollim iert unter verschiedenen Winkeln propagieren (z. B. stochastische Winkelverteilung).
Wenn mehrere LEDs vorgesehen sind, kann für jede LED ein separater Einkoppelbereich (bzw. ein separates Umlenkelement ) vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, dass ein Einkoppelbereich (bzw. ein Umlenkelement ) für zwei oder mehr LEDs vorgesehen ist. Das Beleuchtungssystem kann ferner eine Steuereinheit zur Steuerung der Lichtquelle aufweisen.
Das Beleuchtungssystem kann so ausgebildet sein, dass das Licht der Lichtquelle ohne Durchlaufen weiterer optischer Elemente direkt auf die Verbundglasscheibe trifft und in diese eintritt. Es ist jedoch auch möglich, dass das Beleuchtungssystem mindestens ein optisches Element (wie z.B. eine Linse) aufweist, die zwischen der Lichtquelle und der Verbundglasscheibe angeordnet ist, so dass das Licht der Lichtquelle durch dieses optische Element läuft und erst dann auf die Verbundglasscheibe trifft.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine transparente Scheibe (insbesondere für ein Fahrzeug oder ein Gebäude) sowie ein Beleuchtungssystem mit einer solchen transparenten Scheibe.
Es besteht der anhaltende Bedarf, transparenten Scheiben mit weiteren Funktionen bereitzustellen.
Die erfindungsgemäße transparente Scheibe umfasst einen transparenten Grundkörper, der eine erste Seite und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite aufweist, wobei der transparente Grundkörper einen Einkoppelbereich und eine mit der zweiten Seite verbundene Streufolie, die einen Auskoppelbereich bildet, aufweist. Der Auskoppelbereich ist bevorzugt beabstandet zum Einkoppelbereich. Die Scheibe kann eine Einfachscheibe, eine einzelne Glasscheibe oder eine Verbundglasscheibe sein.
Über den Einkoppelbereich kann von einer Lichtquelle kommende Strahlung so in transparenten Grundkörper eingekoppelt werden, dass die eingekoppelte Strahlung durch Reflexionen bis zum Auskoppelbereich und dann auch weiter geführt wird und so mehrfach auf den Auskoppelbereich trifft, wobei bei jedem Auftreffen ein Teil der auftreffenden Strahlung so umgelenkt wird, dass der umgelenkte Teil der auftreffenden Strahlung über die Streufolie als diffuse Strahlung austritt.
Der Einkoppelbereich kann an der ersten Seite der Scheibe, an der zweiten Seite der Scheibe und/oder an einer die erste und zweite Seite der Scheibe verbindenden Kante ausgebildet sein. Der Einkoppelbereich kann ein diffraktives Element (reflektiv und/oder transmissiv), eine Hologramm (reflektiv und/oder transmissiv), ein Volumenholgramm (reflektiv und/oder transmissiv), ein abbildendes Element (wie z.B. eine Linse und/oder ein gekrümmter Spiegel) und/oder eine Umlenkelement (wie z.B. eine plane Umlenkfläche) aufweisen. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe 1 zusammen mit einer Lichtquelle 20;
Fig. 2 ein Diagramm des wellenlängenabhängigen Brechzahlverlaufs der inneren Scheibe 2 und der Klebeschicht 4;
Fig. 3 ein Diagramm zur Wellenlängenanhängigkeit des Grenzwinkels für innere Totalreflexion an der Grenze zwischen innerer Scheibe 2 und Klebeschicht 4;
Fig. 4 eine Schnittansicht gemäß Fig. 1 einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe 1 ;
Fig. 5 eine Schnittansicht gemäß Fig. 1 einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe 1 ;
Fig. 6 eine Schnittansicht gemäß Fig. 1 einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe 1 ; Fig. 7 eine Schnittansicht gemäß Fig. 1 einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe 1 ;
Fig. 8 eine Schnittansicht gemäß Fig. 1 einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe 1 ;
Fig. 9 eine Schnittansicht gemäß Fig. 1 einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe 1 ;
Fig. 10 eine Schnittansicht gemäß Fig. 1 einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe 1 ;
Fig. 11 eine vergrößerte Detailansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe 1 ;
Fig. 12 eine vergrößerte Detailansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe 1 ;
Fig. 13 eine Draufsicht auf die Innenseite 9 der Verbundglasscheibe 1 gemäß Fig. 1 ;
Fig. 14 eine Ansicht gemäß Fig. 13 einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe, und
Fig. 15 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe 1 ;
Fig. 16 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen transparenten Scheibe 101 zusammen mit einer Lichtquelle 120, und
Fig. 17 eine Schnittansicht gemäß Fig. 16 einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen transparenten Scheibe 1 zusammen mit einer Lichtquelle 20..
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform umfasst die Verbundglasscheibe 1 für ein Fahrzeug eine innere Scheibe 2 sowie eine äußere Scheibe 3, die über eine Klebeschicht 4 mit der inneren Scheibe 2 verbunden ist.
Die in Fig. 1 schematisch und nicht maßstabsgetreu gezeigte Verbundglasscheibe 1 kann insbesondere als Scheibe für ein Fahrzeugdach ausgebildet sein, durch das eine sich im Fahrzeug befindende Person hindurchblicken kann. Die äußere Scheibe 3 kann getönt ausgebildet sein. Sie kann jedoch auch vollkommen transparent sein.
Die innere Scheibe 2 ist bevorzugt vollständig transparent. Gleiches gilt für die Klebeschicht 4.
Die innere Scheibe 2 weist eine von der äußeren Scheibe 3 wegweisende erste Seite 5 (bzw. eine von der äußeren Scheibe 3 abgewandte erste Seite 5) sowie eine zur äußeren Scheibe 3 hinweisende zweite Seite 6 (bzw. eine der äußeren Scheibe 3 zugewandte zweite Seite 6) auf. Die äußere Scheibe 3 weist eine zur inneren Scheibe 2 hinweisende dritte Seite 7 sowie eine von der inneren Scheibe 2 wegweisende vierte Seite 8 auf. Die Verbindung der beiden Scheiben 2, 3 erfolgt über die einander zugewandten Seiten 6, 7 mittels der Klebeschicht 4.
Bei Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Verbundglasscheibe 1 in einem Fahrzeugdach weist die erste Seite 5 der inneren Scheibe 2 zum Innenraum des Fahrzeugs und kann daher auch als Innenseite 9 der Verbundglasscheibe 1 bezeichnet werden. Die vierte Seite 8 der äußeren Scheibe 3 weist vom Innenraum des Fahrzeugs weg und kann daher als Außenseite 10 der Verbundglasscheibe 1 bezeichnet werden.
Die innere Scheibe 2 weist ferner eine die erste und zweite Seite 5, 6 verbindende erste Kante 11 auf, die gekrümmt (bevorzugt konvex) ausgebildet ist. Insbesondere weist die Kante einen sogenannten C-Schliff auf. Unter einem C-Schliff wird hier insbesondere verstanden, dass die Kantenfläche einen runden Schliff aufweist. Im Querschnitt gesehen ist die Kantenfläche somit rund bzw. C-förmig oder weist die Kantenfläche z.B. die Form eines Kreisbogens oder Ellipsenbogens auf. In gleicher Weise weist die äußere Scheibe 3 eine die dritte und vierte Seite 7, 8 verbindende zweite Kante 12 auf, die gekrümmt ausgebildet ist. Die zweite Kante 12 kann ebenfalls einen C-Schliff aufweisen.
Die innere Scheibe 2 umfasst ferner einen Einkoppelbereich 15, an dem ein Transmissionsgitter 16 vorgesehen ist. Des Weiteren umfasst die innere Scheibe 2 einen ersten, einen zweiten und einen dritten Auskoppelbereich 17, 18 und 19, die vom Einkoppelbereich 15 beabstandet sowie die untereinander beabstandet sind. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform sind die Auskoppelbereiche 17 bis 19 an der ersten Seite 5 der inneren Scheibe 2 ausgebildet.
Zusammen mit der in Fig. 1 gezeigten Lichtquelle 20 bildet die Verbundglasscheibe 1 ein Beleuchtungssystem 21 für ein Fahrzeug.
Die Lichtquelle 20 gibt Strahlung 22 (z.B. weißes Licht) ab, die auf den Einkoppelbereich 15 mit dem Transmissionsgitter 16 trifft. Das Transmissionsgitter 16 lenkt die Strahlung 22 so um, dass sie als eingekoppelte Strahlung 23 durch Reflexionen an der ersten und zweiten Seite 5, 6 der inneren Scheibe 2 bis zu den Auskoppelbereichen 17 bis 19 propagiert. Die Reflexionen an der ersten und zweiten Seite 5, 6 sind bevorzugt innere Totalreflexionen. Dazu sind die Brechzahlen der Klebeschicht 4 und der inneren Scheibe 2 entsprechend gewählt. Die Brechzahl der Klebeschicht 4 ist daher kleiner als die Brechzahl des Materials der inneren Scheibe 2. Die Klebeschicht 4 kann beispielsweise als PVB-Schicht (Polyvinylbutyral-Schicht) ausgebildet sein. In diesem Fall liegt der in Fig. 2 mit der durchgezogenen Linie K1 dargestellte Brechzahlverlauf der Klebeschicht 4 bei einem Wellenlängenbereich von 400 bis 1000 nm vor.
In Fig. 2 ist entlang der Abszisse die Wellenlänge A in nm und entlang der Ordinate die Brechzahl aufgetragen. Bei einem typischen Glas für Autoglasscheiben liegt der als gestrichelte Linie (Kurve K2) in Fig. 2 gezeigte Brechzahlverlauf vor. Wie der Darstellung zu entnehmen ist, ist eine Brechzahldifferenz von ungefähr 0,03 (in Abhängigkeit der Wellenlänge) vorhanden. Dies führt zu einem Grenzwinkel für die innere Totalreflexion, der in Fig. 3 für die Wellenlängen von 400 bis 1000 nm dargestellt ist. Dieser Grenzwinkel beträgt etwa 78,7° bis 79,4° (in Abhängigkeit der Wellenlänge).
In Fig. 3 ist entlang der Abszisse die Wellenlänge A in nm und entlang der Ordinate der Grenzwinkel 0G in° aufgetragen (Kurve K3). Das bedeutet, dass bei größeren Einfallswinkeln als dieser Grenzwinkel auf die zweite Seite 6 die eingekoppelte Strahlung 23 an der Grenzfläche zwischen der zweiten Seite 6 und der Klebeschicht 4 totalreflektiert wird.
Das angrenzende Medium an der ersten Seite 5 ist Luft mit einer Brechzahl von ungefähr 1 , so dass der entsprechende Grenzwinkel für die Totalreflexion kleiner ist als der beschriebene für die zweite Seite 6. Wenn somit an der zweiten Seite 6 eine innere Totalreflexion für die eingekoppelte Strahlung stattfindet, trifft dies dann auch für die Reflexion an der ersten Seite 5 zu.
Die so in der inneren Scheibe 2 geführte eingekoppelte Strahlung 23 trifft dann auf die Auskoppelbereiche 17, 18, 19, die hier so ausgebildet sind, dass sie von der auf sie auftreffenden Strahlung mindestens einen Teil als diffuse Strahlung auskoppeln, wie durch die Pfeilbündel 24, 25 und 26 in Fig. 1 angedeutet ist. Für eine sich im Fahrzeug befindende Person, die auf die Innenseite 9 blickt, sind die Auskoppelbereiche 17, 18 und 19 aufleuchtende Punkte. Bei entsprechender Verteilung der Auskoppelbereiche 17 bis 19 auf der Innenseite 9 kann somit z.B. der Eindruck eines Sternenhimmels erzeugt werden.
Insbesondere können die Auskoppelbereiche 17 bis 19 so ausgebildet sein, dass sie unterschiedliche Auskoppeleffizienzen aufweisen, so dass die ausgekoppelten Lichtintensitäten an den einzelnen Auskoppelbereichen 17, 18 und 19 unterschiedlich sind. Damit können hellere und dunklere Sterne dargestellt werden.
Natürlich ist es auch möglich, die Auskoppeleffizienzen der Auskoppelbereich 17-19 so einzustellen, dass die ausgekoppelten Lichtintensitäten an zwei oder mehreren Auskoppelbereichen 17-19 gleich sind.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beleuchtungssystem 21 ist die Ausbreitungsrichtung der von der Lichtquelle 20 kommenden Strahlung 22 so, dass sie senkrecht auf die erste Seite 5 trifft. Es ist jedoch auch möglich, dass die Ausbreitungsrichtung der Strahlung 22 einen Winkel von ungleich 90° zur ersten Seite 5 aufweist, wie in Fig. 4 dargestellt ist.
Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und 4 ist das Gitter 16 stets als Transmissionsgitter ausgebildet.
Ferner kann das Gitter 16 als Reflexionsgitter ausgebildet sein. In diesem Fall ist die bevorzugte Anordnung des Gitters 16 an der zweiten Seite 6. Dies ist in Fig. 5 und 6 für einen senkrechten Einfall der Strahlung 22 auf die erste Seite 5 (Fig. 5) sowie für einen Einfallswinkel der Strahlung auf der Seite 5 von ungleich 90° (Fig. 6) gezeigt.
In Fig. 7 ist eine Abwandlung der Verbundglasscheibe 1 von Fig. 5 gezeigt, bei der die Auskoppelbereiche 17-19 so ausgebildet sind, dass die ausgekoppelte Strahlung als gerichtete Strahlung abgegeben wird. Damit kann beispielsweise eine Leseleuchte bzw. eine Lesebeleuchtung für eine Person innerhalb des Fahrzeugs realisiert werden.
In Fig. 8 ist eine Abwandlung der Verbundglasscheibe der Fig. 6 gezeigt. Bei dieser Abwandlung ist der zweite Auskoppelbereich 18 so ausgebildet, dass er die Strahlung 23 als gerichtete Strahlung auskoppelt, wodurch wiederum eine Leseleuchte realisiert werden kann. Der erste und dritte Auskoppelbereich 17 und 19 sind so ausgebildet, dass die Strahlung 23 als diffuse Strahlung abgegeben wird.
Das Gitter 16 in Fig. 1 und 4 bis 8 kann beispielsweise als Volumenhologramm oder als Reliefgitter ausgebildet sein.
In Fig. 9 ist eine Abwandlung gezeigt, bei der die innere Scheibe 2 einen von der ersten Seite 5 vorstehenden Abschnitt 30 mit einer planen Eintrittsfläche 31 aufweist. Somit weist die innere Scheibe 2 im Bereich des vorstehenden Abschnitts 30 eine größere Dicke auf als z.B. im Bereich, in dem die Auskoppelbereiche 17-19 liegen. Aufgrund des vorstehenden Abschnitts 30 weist die innere Scheibe 2 in diesem Bereich eine Querschnittsaufweitung im Vergleich z.B. zum Bereich, in dem die Auskoppelbereiche 17-19 liegen, auf. Die Neigung der planen Eintrittsfläche 31 zur ersten Seite 5 ist dabei bevorzugt so gewählt, dass senkrecht über die plane Eintrittsfläche 31 eintretende Strahlung 22 einen solchen Winkel relativ zur zweiten Seite 6 aufweist, dass die gewünschte innere Totalreflexion an der zweiten Seite 6 stattfindet.
In Fig. 10 ist eine Weiterbildung der Ausführungsform gemäß Fig. 9 gezeigt. Bei dieser Weiterbildung ist zwischen der Lichtquelle 20 und der Eintrittsfläche 31 eine Linse 32 angeordnet.
In Fig. 11 ist eine Abwandlung der Verbundglasscheibe 1 von Fig. 9 gezeigt, wobei eine vergrößerte Detailansicht dargestellt ist. Der nach innen vorstehende Abschnitt 30 ist als umgedrehter Kollektor in der Art ausgebildet, dass die von der Lichtquelle 20 kommende Strahlung 22 als im Wesentlichen paralleles Strahlenbündel 23 geformt wird, das mit dem notwendigen Einfallswinkel auf die zweite Seite 6 trifft, um mittels innerer Totalreflexion reflektiert zu werden. So kann z.B. eine parabolische Lichtsammellinse (Compound Parabolic Concentrator) umgedreht als Kollimationsoptik verwendet werden (Compound Parabolic Collimator). Eine solche Kollimationsoptik ist bevorzugt reflektierend sowie nicht-abbildendend. Sie umfasst mindestens eine rotationssymmetrische parabolische Fläche, welche das Licht einer Lichtquelle mit einem definierten Winkelspektrum sammelt bzw. sammeln. Über die Länge der Kollimationsoptik kann eingestellt werden, welches Winkelspektrums der von der Lichtquelle 20 kommenden Strahlung 22 als im Wesentlichen paralleles Strahlenbündel 23 geformt werden kann.
In Fig. 12 ist eine Abwandlung der Verbundglasscheibe von Fig. 11 gezeigt, bei der statt der planen Eintrittsfläche 31 eine linsenförmige Eintrittsfläche 35 mit einem ringförmigen Vorsprung 36 ausgebildet ist. Der Teil der Strahlung 22, der durch die Innenseite 37 des ringförmigen Vorsprungs 36 läuft, wird an der Außenseite 38 des ringförmigen Vorsprungs 36 durch innere Totalreflexion reflektiert und so zur zweiten Seite 6 hin umlenkt.
Man kann auch sagen, dass der Einkoppelbereich 15 eine TIR-Linse (TIR = total internal reflection = innere Totalreflexion) aufweist. Eine TIR-Linse ist ein optisches Bauteil, welches Reflektor und Linse kombiniert. Im Zentrum befindet sich eine Linse, die ringförmig von einem (ggf. freigeformten) Paraboloiden umschlossen ist. Der Übergangsbereich zwischen Linse und Paraboloid ist in der Regel konzentrisch um die Lichtquelle angeordnet. Es kann aber auch eine Abweichung von der konzentrischen Form in Kombination mit einem freigeformten Paraboloiden vorliegen. Die Umlenkung über die parabolischen Mantelflächen erfolgt über Totalreflexion. In Fig. 13 ist eine schematische Ansicht auf die Innenseite 9 der Verbundglasscheibe 1 von Fig. 1 gezeigt. Die Auskoppelbereiche sind durch „x“ angedeutet. Natürlich sind die Auskoppelbereiche 17 bis 19 so ausgebildet, dass sie, wenn die Lichtquelle 20 keine Strahlung 22 abgibt, nicht sichtbar sondern transparent sind. Auch das Gitter 16 ist bevorzugt so ausgebildet, dass es für einen Betrachter transparent ist.
In Fig. 14 ist eine Abwandlung der Verbundglasscheibe 1 gemäß Fig. 13 bzw. des Beleuchtungssystems 21 in gleicher Weise wie in Fig. 13 dargestellt. Bei dieser Abwandlung gemäß Fig. 14 sind eine weitere Lichtquelle 40, ein weiteres Einkoppelgitter 41 sowie weitere Auskoppelbereiche 42, 43 und 44 vorgesehen. Natürlich können auch mehr als zwei Lichtquellen vorgesehen sein. Auch ist es möglich, dass das Licht einer weiteren Lichtquelle nicht wie in Fig. 14 gesehen, von links nach rechts in der inneren Scheibe 2 sondern von unten nach oben oder von oben nach unten in der inneren Scheibe 2 läuft.
In Fig. 15 ist eine Abwandlung in der Art und Weise von den beschriebenen Ausführungsformen beschrieben, dass auf der inneren Scheibe 2 eine weitere Scheibe 50 mittels einer weiteren Klebeschicht 51 verbunden ist. Dies kann dazu benutzt werden, das Licht einer weiteren Lichtquelle 52, das über ein Einkoppelelement 53 in die weitere Scheibe 50 eingekoppelt wird, zu führen und über entsprechende Auskoppelbereiche 55, 56 und 57 als gerichtete oder ungerichtete Strahlung abzugeben. Der sonstige Aufbau der weiteren Scheibe 50 sowie des entsprechenden Einkoppelbereichs 53 und der weiteren Auskoppelbereiche 55-57 kann so sein, wie dies im Zusammenhang mit der inneren Scheibe 2 beschrieben wurde. Die innere Scheibe 2 sowie die weitere Scheibe 50 können somit auch als erster und zweiter Lichtleiter bezeichnet werden. Die unterschiedlichen Lichtleiter können ferner dazu benutzt werden, dass sie Licht unterschiedlicher Wellenlängen führen und abgeben. Dazu sind die Lichtquellen 20 und 52 entsprechend ausgebildet.
Natürlich können nicht nur zwei Lichtleiter vorgesehen sein. Es können auch drei oder mehr Lichtleiter in gleicher Art und Weise aufeinander als Stapel ausgebildet sein.
Mit den zwei oder mehr Lichtleitern können z.B. unterschiedliche Auskoppelstrukturen bzw. unterschiedliche Auskoppelbereiche auf den Lichtleitern vorhanden sein. So können z.B. verschiedene Leuchtsignaturen oder z.B. Bilder realisiert werden. Insbesondere können diese einzeln an- und ausgeschaltet werden
Bei den bisher beschriebenen Auskoppelbereichen wurde von im Wesentlichen punktförmigen Auskoppelbereichen 17-19, 41 -43 und 55-57 bzw. von Auskoppelbereichen 17-19, 42-44 und 55-57 mit geringer lateraler Ausdehnung im Vergleich zum Abstand der Auskoppelbereiche 17- 19, 42-44 und 55-57 untereinander ausgegangen. Es ist jedoch auch möglich, einen flächig ausgebildeten Auskoppelbereich oder auch mehrere flächig ausgebildete Auskoppelbereiche vorzusehen.
Wenn der Auskoppelbereich flächig ausgebildet ist, kann er so ausgebildet sein, dass er die eingekoppelte Strahlung diffus oder gerichtet auskoppelt. Insbesondere ist es möglich, dass der flächige Auskoppelbereich als Volumengitter ausgebildet ist, in das eine Bildinformation einbelichtet wurde. Bei Beleuchtung mit der eingekoppelten Strahlung kann dann das Bild rekonstruiert werden, so dass eine sich im Fahrzeug befindende Person das einbelichtete Bild wahrnehmen kann. In diesem Fall kann der Auskoppelbereich als Bild-Hologramm ausgebildet sein. Insbesondere kann das Bild-Hologramm so ausgebildet sein, dass es als Bildebene- Hologramm ausgebildet ist, so dass es für die Person in Fahrzeug als Bild in der inneren Scheibe 2 wahrnehmbar ist.
In den beschriebenen Ausführungsformen ist die Verbundglasscheibe 1 mit planer Außenseite 10 und planer Innenseite 9 dargestellt. Natürlich kann die Verbundglasscheibe 1 gekrümmt ausgebildet sein. In diesem Fall können die Außenseite 10 und/oder die Innenseite 9 gekrümmt ausgebildet sein. Insbesondere können auch die beiden Scheiben 2, 3 jeweils zwei gekrümmte Seiten 5-8 aufweisen, wobei die einander zugewandte zweite und dritte Seite 6 und 7 der inneren Scheibe 2 und der äußeren Scheibe 3 bevorzugt komplementäre Krümmungen aufweisen, so dass eine möglichst dünne Verbundglasscheibe 1 hergestellt werden kann.
Die Dicke der inneren Scheibe 2 sowie der äußeren Scheibe 3 kann insbesondere im Bereich von größer als 2 mm bis zu 5 mm liegen.
Bei der in Fig. 16 gezeigten Ausführungsform umfasst die transparente Scheibe 101 einen transparenten Grundkörper 102, der eine erste Seite 103 und eine der ersten Seite 103 gegenüberliegende zweite Seite 104 aufweist. An einer die beiden Seiten 103, 104 verbindenden Kante 105 ist ein Einkoppelbereich 106 ausgebildet, über den von einer Lichtquelle 107 kommende Strahlung 109 in den transparenten Grundkörper 102 einkoppelbar ist. Die Lichtquelle 107 kann z.B. eine LED oder mehrere LEDs (jeweils mit oder ohne Linse) umfassen. Wenn mehrere LEDs vorgesehen sind, können sie Strahlung oder Licht mit gleicher Farbe und/oder mit unterschiedlichen Farben abgeben. Die eingekoppelte Strahlung kann kollimiert oder nicht kollim iert unter verschiedenen Winkeln propagieren (z. B. stochastische Winkelverteilung). Ferner umfasst die transparente Scheibe eine mit der zweiten Seite 104 verbundene Streufolie 109, die einen Auskoppelbereich 110 bildet. Der Auskoppelbereich 110 ist bevorzugt beabstandet zum Einkoppelbereich. Insbesondere findet über den Auskoppelbereich 110 keine Einkopplung der von der Lichtquelle 107 kommenden Strahlung 108 statt. Die Streufolie 109 ist bevorzugt eine mikrostrukturierte Folie 109, wobei die Mikrostrukturierung an einer Oberfläche der Streufolie 109, einer Materialgrenzfläche der Streufolie 109 (insbesondere wenn die Streufolie 109 mehrlagig ausgebildet ist) und/oder im Volumen der Streufolie 109 ausgebildet sein kann. Eine Mikrostrukturierung an einer Oberfläche/Grenzfläche kann z.B. ein Oberflächengitter und/oder eine dünne streuende Schicht (z.B. eine stochastische streuende Lackschicht) aufweisen. Eine Mikrostrukturierung im Volumen kann z.B. im Volumen verteilt angeordnete Nanopartikel (siehe z.B. DE 11 2006 002 934 T5), ein Bragg-Gitter und/oder ein Volumenhologramm aufweisen.
Bei der in Fig. 16 schematisch und nicht maßstabsgetreu gezeigten transparenten Scheibe 101 weist die Streufolie 109 eine T rägerfolie 111 aus Polyester, eine darauf ausgebildete stochastische streuende Lackschicht 112 und eine Polyacrylatkleberschicht 113 auf, mittels der die Streufolie 109 mit der zweiten Seite 104 verklebt ist. Als Streufolie 109 kann z.B. die Folie RearProjection Transparent ASLAN RP 36 der Firma ASLAN Selbstklebefolien GmbH, Oberauel 2, 51491 Overath, Deutschland (www.aslanfolien.de) verwendet werden.
Als Material für den transparenten Grundkörper 102 kann z.B. Glas, insbesondere Borosilikatglas (z.B. Borofloat der Firma SCHOTT AG, Hattenbergerstrasse 10, 55122 Mainz, Deutschland, www.schott.com) oder Kalk-Soda-Glas verwendet werden. In diesem Fall sind die Brechzahlen des Materials des transparenten Grundkörpers 102 und der Materialien der Streufolie 109 sehr ähnlich, was in vorteilhafter Weise dazu führt, dass das über den Einkoppelabschnitt 110 in den transparenten Grundkörper 102 eingekoppelte Licht und durch Reflexionen geführte Licht gleichmäßig (aufgrund des mehrfachen Auftreffens auf die Streufolie 109, wobei bei jedem Auftreffen ein Teil der Strahlung) über die gesamte Streufolie 109 als diffuse Strahlung 120 ausgekoppelt wird. Dadurch wird eine gleichmäßig leuchtende Fläche bereitgestellt, was z.B. bei Anwendungen in Fahrzeugen und/oder Gebäuden gewünscht ist.
Es ist mögliche, mehrere Lichtquellen 107 vorzusehen, die über unterschiedliche Einkoppelbereiche 106 die Strahlung in den transparenten Grundkörper 102 einkoppeln. Die Verwendung von mehr als eine Lichtquelle und mehr als einem Einkoppelbereich 106 ermöglicht z.B. gezielte Signaturen der leuchtenden Fläche zu erzeugen. Es ist möglich, dass für jede Lichtquelle 107 ein separater Einkoppelbereich 106 vorgesehen ist. Ferner kann ein Einkoppelbereich 106 für zwei oder mehrere Lichtquellen vorgesehen sein. Borofloat weist eine Brechzahl von 1 ,47 auf und Kalk-Soda-Glas weist eine Brechzahl von 1 ,5 - 1 ,6 auf. Die Brechzahl der Polyacrylatkleberschicht 113 beträgt 1 ,49 und die Brechzahl der Polyesterträgerfolie 110 beträgt 1 ,6. Damit liegt ein ausgezeichneter Indexmatch vor.
Zusammen mit der in Fig. 16 gezeigten Lichtquelle 107 bildet die transparente Scheibe 101 ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem.
In Fig. 17 ist eine Abwandlung der transparenten Scheibe 101 gemäß Fig. 16 gezeigt, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und nicht erneut beschrieben werden. Einerseits ist auf der ersten Seite 103 eine elektrochrome Schicht 113 mit einer Kleberschicht 114 befestigt. Damit kann selektiv die transparente Scheibe 101 komplett transparent oder abgedunkelt bzw. getönt mittels der elektrochromen Schicht 113 geschaltet werden.
Die Brechzahl der Kleberschicht 114 ist bevorzugt so gewählt, dass das Licht an der Grenzfläche zur Kleberschicht 114 durch innere Totalreflexion (und somit in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 16, da dort eine Grenzfläche zu Luft vorliegt) geführt ist. Somit ist die Brechzahl der Kleberschicht 114 kleiner als die Brechzahl des Grundkörpers 102. Alternativ kann auch eine Luftspalt zwischen der elektrochromen Schicht 113 und dem Grundkörper 102 vorgesehen sein.
Die elektrochrome Schicht 113 kann auch bei der transparenten Scheibe 101 gemäß Fig. 16 vorgesehen sein.
Ferner erfolgt die Einkopplung über die zweite Seite 104, wie in Fig. 17 gezeigt ist. Dazu ist bevorzugt ein Umlenkelement 115 vorgesehen, dass z.B. ein Prisma, ein Gitter (bevorzugt transmissiv), ein Reliefgitter (bevorzugt transmissiv) oder holographisches optisches Element (bevorzugt transmissiv) und/oder ein Volumenhologramm (bevorzugt transmissiv) sein oder aufweisen kann. Es ist aber auch eine Einkopplung über die erste Seite 103 möglich. In diesem Fall ist das Umlenkelement 115 bevorzugt reflektiv und kann z.B. ein Prisma, ein Gitter, ein Reliefgitter oder holographisches optisches Element und/oder ein Volumenhologramm sein oder aufweisen.
Die Einkopplung über die zweite Seite 104 oder erste Seite 103 kann auch bei der transparenten Scheibe 101 gemäß Fig. 16 vorgesehen sein.
Zusammen mit der in Fig. 17 gezeigten Lichtquelle 107 bildet die transparente Scheibe 101 ein erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem. Der transparente Grundkörper 102 kann, wie beschrieben, als Einfachglas bzw. als einzelne Scheibe oder auch als Verbundglasscheibe ausgebildet sein. Die Verbundglasscheibe kann eine innere Scheibe und eine äußere Scheibe, die über eine Klebeschicht mit der inneren Scheibe verbunden ist, aufweisen. Die innere Scheibe weist eine von der äußeren Scheibe wegweisende bzw. abgewandte erste Seite, eine zu der äußeren Scheibe hinweisende bzw. zugewandte zweite Seite, den Einkoppelbereich und den davon beabstandeten Auskoppelbereich auf. Der Einkoppelbereich kann so ausgebildet sein, dass er von der Lichtquelle kommende Strahlung so in die innere Scheibe einkoppelt, dass die eingekoppelte Strahlung in der inneren Scheibe durch Reflexionen bis zum Auskoppelbereich und dann auch weiter geführt wird und so mehrfach auf den Auskoppelbereich trifft, wobei bei jedem Auftreffen ein Teil der auftreffenden Strahlung so umgelenkt wird, dass der umgelenkte Teil der auftreffenden Strahlung über die Streufolie 109 als diffuse Strahlung 120 austritt.
Die Ausführungsformen gemäß Fig. 16 und 17 und/oder Teile davon können mit den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 -15 kombiniert werden
Es wird ferner die folgende Erfindung bereitgestellt:
Satz 1 . Transparente Scheibe mit einem transparenten Grundkörper (2), der eine erste Seite (3) und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite (4) aufweist, wobei der transparente Grundkörper (2) einen Einkoppelbereich und eine mit der zweiten Seite verbundene Streufolie (9), die einen Auskoppelbereich bildet, aufweist, wobei über den Einkoppelbereich von einer Lichtquelle (7) kommende Strahlung (8) so in transparenten Grundkörper einkoppelbar ist, dass die eingekoppelte Strahlung (8) durch Reflexionen bis zum Auskoppelbereich geführt wird und mehrfach auf den Auskoppelbereich trifft, wobei bei jedem Auftreffen ein Teil der auftreffenden Strahlung so umgelenkt wird, dass der umgelenkte Teil der auftreffenden Strahlung über die Streufolie (9) als diffuse Strahlung (20) austritt.
Satz 2. Transparente Scheibe nach Satz 1 , wobei die Streufolie eine Mikrostrukturierung in einer Oberfläche aufweist.
Satz 3. Transparente Scheibe nach Satz 1 oder 2, wobei die Streufolie eine Mikrostrukturierung im Volumen der Streufolie aufweist.
Satz 4. Transparente Scheibe nach einem der Sätze 1 bis 3, wobei die Streufolie so ausgebildet ist, dass mit zunehmendem Abstand zum Einkoppelbereich ein größerer Teil der auftreffenden Strahlung so umgelenkt wird, dass der umgelenkte Teil der auftreffenden Strahlung über die Streufolie als diffuse Strahlung austritt.
Satz 5. Transparente Scheibe nach einem der Sätze 1 bis 4, wobei der transparente Grundkörper als Glasscheibe ausgebildet ist, insbesondere Borosilikatglas oder Kalk-Soda-Glas.
Satz 6. Transparente Scheibe nach einem der Sätze 1 bis 5, wobei eine elektrochrome Schicht (13) mit der ersten Seite (3) des transparenten Grundkörpers (2) verbunden ist.
Satz 7. Transparente Scheibe nach Satz 6, wobei die elektrochrome Schicht mit der ersten Seite des transparenten Grundkörpers so verbunden ist, dass an der Grenzfläche des transparenten Grundkörpers zur elektrochromen Schicht die eingekoppelte Strahlung durch innere Totalreflexion geführt wird.
Satz 8. Transparente Scheibe nach einem der Sätze 1 bis 7, wobei der transparente Grundkörper als Verbundglasscheibe ausgebildet ist.
Satz 9. Transparente Scheibe nach einem der Sätze 1 bis 8, wobei die transparente Scheibe als Scheibe für ein Fahrzeug oder als Scheibe für ein Gebäude ausgebildet ist.
Satz 10. Transparente Scheibe nach einem der Sätze 1 bis 9, wobei der Einkoppelbereich an der zweiten Seite des transparenten Grundkörpers ausgebildet ist.
Satz 11 . Transparente Scheibe nach einem der Sätze 1 bis 10, wobei der transparente Grundkörper eine die erste Seite und die zweite Seite verbindende erste Kante aufweist, und wobei der der Einkoppelbereich an der ersten Kante ausgebildet ist.
Satz 12. Beleuchtungssystem mit einer transparenten Scheibe (1 ) nach einem der Sätze 1 bis 11 und einer Lichtquelle (7) zur Abgabe von Strahlung auf den Einkoppelbereich

Claims

Patentansprüche
1 . Verbundglasscheibe für ein Fahrzeug, wobei die Verbundglasscheibe (1 ) eine innere Scheibe (2) und eine äußere Scheibe (3), die über eine Klebeschicht (4) mit der inneren Scheibe (2) verbunden ist, aufweist, wobei die innere Scheibe (2) eine von der äußeren Scheibe (3) wegweisende erste Seite (5), eine zur äußeren Scheibe (3) hinweisende zweite Seite (6), einen Einkoppelbereich (15) und mindestens einen davon beabstandeten Auskoppelbereich (17, 18, 19) aufweist, wobei über den Einkoppelbereich (15) von einer Lichtquelle (20) kommende Strahlung (22) so in die innere Scheibe (2) einkoppelbar ist, dass die eingekoppelte Strahlung (23) in der inneren Scheibe (2) durch Reflexionen bis zum mindestens einen Auskoppelbereich (17, 18, 19) geführt wird, wobei der mindestens eine Auskoppelbereich (17, 18, 19) mindestens einen Teil der eingekoppelten Strahlung (22) so umlenkt, dass der umgelenkte Teil der eingekoppelten Strahlung (23) durch die erste Seite (5) der inneren Scheibe (2) aus der inneren Scheibe (2) als diffuse oder gerichtete Strahlung austritt.
2. Verbundglasscheibe nach Anspruch 1 , wobei die innere Scheibe (2) mehrere voneinander beabstandete Auskoppelbereiche (17, 18, 19) aufweist, die jeweils mindestens einen Teil der eingekoppelten Strahlung so umlenken, dass der umgelenkte Teil der eingekoppelten Strahlung durch die erste Seite (5) der inneren Scheibe (2) aus der inneren Scheibe (2) als diffuse oder gerichtete Strahlung austritt.
3. Verbundglasscheibe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mehreren voneinander beabstandeten Auskoppelbereiche (17, 18, 19) so angeordnet sind, dass der Eindruck eines Sternenhimmels erzeugt werden kann.
4. Verbundglasscheibe nach einem der obigen Ansprüche, wobei die innere Scheibe (2) als Glasscheibe mit einer Dicke von größer als 2 mm ausgebildet ist.
5. Verbundglasscheibe nach einem der obigen Ansprüche, wobei die innere Scheibe (2) einen die erste Seite (5) und die zweite Seite (6) verbindende erste Kante (11 ) aufweist, die gekrümmt ausgebildet ist.
6. Verbundglasscheibe nach einem der obigen Ansprüche, wobei die äußere Scheibe (3) getönt ausgebildet ist.
7. Verbundglasscheibe nach einem der obigen Ansprüche, wobei die Brechzahlen des Materials der Klebeschicht (4) und des Materials der inneren Scheibe (2) so gewählt sind, dass die Reflexionen der eingekoppelten Strahlung (23) an der Grenzfläche zwischen der inneren Scheibe (2) und der Klebeschicht (4) innere Totalreflexion sind.
8. Verbundglasscheibe nach einem der obigen Ansprüche, wobei der mindestens eine Auskoppelbereich (17, 18, 19) an der ersten Seite (5) der inneren Scheibe (2) ausgebildet ist.
9. Verbundglasscheibe nach einem der obigen Ansprüche, wobei der mindestens eine Auskoppelbereich (17, 18, 19) an der zweiten Seite (6) der inneren Scheibe (2) ausgebildet ist.
10. Verbundglasscheibe nach einem der obigen Ansprüche, wobei der mindestens eine Auskoppelbereich (17, 18, 19) eine Mikrostruktur aufweist.
11 . Verbundglasscheibe nach einem der obigen Ansprüche, wobei der mindestens eine Auskoppelbereich mehrere Streuzentren aufweist.
12. Verbundglasscheibe nach einem der obigen Ansprüche, wobei der mindestens eine Auskoppelbereich (17, 18, 19) eine diffraktive Struktur, insbesondere ein Volumen- oder Oberflächengitter, aufweist.
13. Verbundglasscheibe nach einem der obigen Ansprüche, wobei die innere Scheibe (2) einen von der ersten Seite (5) vorstehenden Einkoppelbereich (30) aufweist.
14. Verbundglasscheibe nach einem der obigen Ansprüche, wobei der Einkoppelbereich (15) ein Umlenkelement aufweist, das mindestens einen Teil der von der Lichtquelle (20) kommenden Strahlung (22) so umlenkt, dass er als eingekoppelte Strahlung (23) in der inneren Scheibe (2) durch Reflexionen bis zum mindestens einen Auskoppelbereich (17, 18, 19) geführt wird.
15. Beleuchtungssystem für ein Fahrzeug, wobei das Beleuchtungssystem eine Verbundglasscheibe (1 ) nach einem der obigen
Ansprüche und eine Lichtquelle (20) zur Abgabe von Strahlung auf den Einkoppelbereich (12) aufweist.
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