CN109642713B - 照明装置、尤其是用于机动车的照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种照明装置、尤其是用于机动车(1)的照明装置，其包括多孔投影显示器(7)，其具有用于照明多个图像区段(11、11’)的发光器件(10)以及一阵列的投影透镜(12、12’)，每个投影透镜(12、12’)配设有一个图像区段(11、11’)，该图像区段借助于所属的投影透镜(12、12’)被投影到投影平面(13)中，从而在由所有投影的图像区段(11、11’)组成的投影平面(13)中产生光分布(LV)。所述阵列的投影透镜(12、12’)包括多个子阵列(14、14’)，子阵列(14、14’)各自包括相同的投影透镜(12、12’)并且不同子阵列(14、14’)的投影透镜(12、12’)彼此不同，使得每个子阵列(14、14’)在光分布(LV)中生成一个面区域(FB、FB’)并且在各子阵列(14、14’)之间所产生的面区域(FB、FB')的大小和/或位置是不同的。

Description

照明装置、尤其是用于机动车的照明装置
技术领域
本发明涉及一种照明装置、尤其是用于机动车的照明装置。
背景技术
由现有技术已知多孔投影显示器，所述多孔投影显示器利用包括多个光学通道的相应投影透镜将图像区段成像到投影平面中。这样的投影显示器例如在文献DE 10 2009024 894 A1中描述。
上述投影显示器例如被用作在机动车中的环境照明装置。在文献DE 10 2013 211877 A1中公开一种多孔投影显示器，该多孔投影显示器安装在机动车的车门槛中并且根据光地毯的类型侧向地在机动车附近的地面上生成光分布。
在常规的多孔投影显示器中，在每个光学通道中使用相同的投影透镜，其中，每个投影透镜在投影平面中产生相同的单像。所述单像相应地将整个光分布覆盖在投影平面中，使得所述光分布是单像的叠加。这具有如下缺点：在投影平面相对于投影透镜倾斜的情况下无法确保光分布的恒定亮度，因为光分布的亮度近似地以投影平面的面区域距投影显示器的距离的三次幂减少。
为了确保对于倾斜投影平面而言的均匀亮度分布，在多孔显示器的单个图像区段中的确定区域可被遮暗，以便由此减少在投影的光分布中接近投影显示器区域的亮度。然而，这导致光损失以及因此导致投影显示器的低效率。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种具有多孔投影显示器的照明装置，所述多孔投影显示器能够简单且高效地将具有预定亮度分布的光投影在投影平面中。
为此，本发明提出一种照明装置，其包括多孔投影显示器，该多孔投影显示器具有用于照明多个图像区段的发光器件以及一投影透镜阵列，其中，每个投影透镜配设有一个图像区段，该图像区段借助于所属的投影透镜被投影到投影平面中，从而在由所有投影的图像区段组成的投影平面中产生光分布，其特征在于，所述投影透镜阵列包括多个子阵列，其中，子阵列各自包括相同的投影透镜并且不同子阵列的投影透镜彼此不同，使得每个子阵列在光分布中生成一个面区域并且在各子阵列之间所生成的面区域的大小和/或位置是不同的，所述投影透镜阵列的所有投影透镜基于一种具有预定形状和大小的预先确定的透镜类型，其中，所述子阵列中的一个或多个子阵列的投影透镜在其俯视图中各自呈现所述预先确定的透镜类型的一个子区域，所述预先确定的透镜类型的子区域是如下区域：所述区域从所述预先确定的透镜类型的面在其俯视图中借助于一条或多条线分出。
按照本发明的、优选设置用于机动车的照明装置包括多孔投影显示器，该多孔投影显示器具有用于照明多个图像区段的发光器件以及一投影透镜阵列，其中，每个投影透镜配设有一个图像区段，该图像区段借助于所属的投影透镜被投影到投影平面中，从而在由所有经投影的图像区段组成的投影平面中产生光分布。在一种优选的变型方案中，所述发光器件包括一个或多个LED(例如RGB-LED)和/或激光二极管。所述投影透镜优选是微透镜，该微透镜在俯视图中具有2000μm或更小的最大尺寸。根据实施方案，投影透镜的数量可变化。优选地，所述阵列具有100至400个投影透镜。优选地，所有的投影透镜位于一个共同的平面中。通过发光器件照明的图像区段例如可以通过铬掩模或成像器(例如LED显示器)产生。
按照本发明的照明装置的特征在于，所述投影透镜阵列包括多个子阵列，其中，子阵列各自包括相同的投影透镜并且不同子阵列的投影透镜彼此不同，使得每个子阵列在光分布中生成一个面区域并且在各子阵列之间所生成的面区域的大小和/或位置是不同的。根据实施方案，所述子阵列的面区域可相互重叠或彼此不相交。通过使用不同的投影透镜能以简单的方式实现，在投影的光分布中的面区域以不同的强度被照明，而没有出现光损失。
在一种特别优选的实施方式中，所述子阵列包括第一子阵列和第二子阵列，第一子阵列生成的面区域与光分布在投影平面中的总面一致，第二子阵列生成的面区域是光分布在投影平面中的子面。由此，光分布的确定的子面能专门被较强地照明。在另一种实施方式中，通过所述第一子阵列也仅生成光分布的一个子面，其中，该子面必要时与第二子阵列生成的子面重叠。
在按照本发明的照明装置的一种特别优选的实施方式中，所述阵列的所有投影透镜基于一种具有预定形状和大小的预先确定的透镜类型，其中，所述子阵列中的一个或多个子阵列的投影透镜在其俯视图中分别呈现所述预先确定的透镜类型的一个子区域。由此以简单的方式能够实现在投影平面中生成清晰的光分布。此外，优选地，所述子阵列中的一个子阵列这样构型：使得所述子阵列的投影透镜相应地与所述预先确定的透镜类型一致。在一种特别优选的变型方案中，所述子阵列是上述第一子阵列，其生成的面区域与光分布在投影平面中的总面一致。
在另一种优选的实施方案中，所述预先确定的透镜类型的上述部分区域是如下区域：所述区域从所述预先确定的透镜类型的面在其俯视图中借助一条或多条线分出。这些线根据实施方式是至少局部直的和/或至少局部弯曲的。在所述预先确定的透镜类型在俯视图中具有圆形边缘的情况中，这些线例如可以表示圆的弦。
在按照本发明的照明装置的另一种变型方案中，所述图像区段分别包括一个对象结构，该对象结构通过所属的投影透镜投影到投影平面中。所述对象结构例如可以由铬掩模构成。通过相同子阵列的投影透镜投影的图像区段的对象结构这样构型：使得所述对象结构在投影平面中在对应的面区域中产生相同的单像。
在上述实施方式的一种特别优选的变型方案中，上述第二子阵列的相应对象结构这样构成上述第一子阵列的相应对象结构中的一个局部：使得在第一和第二子阵列的所生成的面区域的重叠区域中，这两个子阵列的图像互相一致。由此，确保第一和第二子阵列的单像全等地叠加。
根据实施方案，按照本发明的照明装置在机动车中承担不同的功能。例如，该照明装置可集成在机动车的前照灯或发光体中。然而，在一种特别优选的变型方案中，所述照明装置是环境照明装置，该环境照明装置用于在机动车的周围环境中的地面上产生光分布。在该意义中，所述地面构成用于多孔投影显示器的投影平面。
在一种优选的变型方案中，在该变型方案中照明装置是环境照明装置，子阵列的投影透镜这样构型：使得在机动车中的环境照明装置的倾斜安装位置中，多孔投影显示器在第一角度范围内的光辐射的光强度高于多孔投影显示器在第二角度范围内的光辐射的光强度，所述第一角度范围相比于第二角度范围而言落到地面的距多孔投影显示器较大距离的区域上。所述倾斜安装位置的特征在于，地面相对于其中设置有投影透镜的平面是倾斜的，也就是说地面不垂直于所述平面并且不平行于所述平面延伸。借助本发明的所述变型方案可抑制在地面的倾斜投影面上的光分布的亮度减小。
除上述照明装置以外，本发明还涉及一种机动车，该机动车包括一个或多个按照本发明的照明装置或所述照明装置的优选变型方案。
附图说明
以下将借助附图详细描述本发明的各实施例。其中：
图1示出具有按照本发明的环境照明装置的机动车的侧视图；
图2示出图1的机动车的俯视图；
图3示出在图1中所示出的环境照明装置的示意性详细视图；
图4和图5示出根据本发明的两种实施方式的一投影透镜阵列的俯视图；
图6和图7示出示意性的侧视图，该侧视图说明不同的面区域，这些面区域在光分布中通过图4和图5中不同子阵列的投影透镜覆盖；
图8示出根据本发明的另一实施方式的一投影透镜阵列的俯视图；
图9至图11示出示意图，这些示意图描述如何由图8的投影透镜12产生投影透镜12’。
具体实施方式
接下来借助机动车中的环境照明装置解释按照本发明的照明装置的一种实施方式。所述环境照明装置集成在机动车的车门槛中并且设置用于侧向地照明机动车人员入口门附近的区域。
图1示出以轿车1形式的机动车的侧视图，该轿车停在地面13上。所述轿车在示出的左侧上包括驾驶员车门2和后门3。类似地，在车辆相对置的那侧上(图2)设置有副驾驶员车门2’和位于其后面的后门3’。在图1的实施方式中，在车门2和3下方的车门槛4中设置有以多孔投影显示器7形式的环境照明装置。所述照明装置在包围车轮6的车轮罩5的区域中位于车门槛4的前端部上。所述多孔投影显示器包括以微透镜形式的一投影透镜12、12’阵列，如尤其是由图4和图5可看出的那样。利用所述多孔投影显示器，预定的光分布在机动车车门2和3附近投影到地面13上。
由DE 10 2013 211 877 A1已知使用多孔投影显示器作为环境照明装置，其投影透镜都具有相同的大小。在此，尤其是使用在文献DE 10 2009 024 894 A1中描述的多孔投影显示器。在所述显示器中，各个投影透镜产生相同的单像，其中，经投影的整个图像由这些单像叠加在一起。与此不同地，在本文描述的环境照明装置中使用具有不同投影透镜的多孔投影显示器，以便由此补偿在投影的光分布中的亮度差，如接下来还将进一步阐释的那样。
在图1中，多孔投影显示器7的投到地面13上的光的传播方向用附图标记8表示。通过所述光，光分布LV投影在车辆1附近的地面上，所述光分布由图2的俯视图可看出。所述光分布产生光地毯的效果。在此应注意，所述光分布不同于在图1中的情况描述右侧相邻于车门2’和3’的车辆1附近。这是可行的，因为在机动车中多孔投影显示器7对称地安装在右侧和左侧上。换句话说，不仅在车辆左侧上而且在车辆右侧上相邻于入口门产生相应镜像的光分布。出于清楚原因，在图2中仅描述相邻于车门2’和3’的光分布。
在图2的实施例中，光分布LV呈现由平行条纹组成的图案，这些条纹倾斜于车辆的纵轴线延伸。所述条纹暗地示出并且在实际的光分布中代表在车辆附近的地面上的亮条。如由图2可看出，所述光分布从前门2’朝向门3’后面的区域扩展。因为多孔投影显示器7的光倾斜地落到机动车1附近的地面13上，在使用上述常规的具有相同投影透镜的多孔投影显示器时存在如下问题：随着距多孔投影显示器的距离增大而光图案LV的亮度减小。这是因为，所有相同构造的投影透镜以相同的角度范围发射。与此不同，本文描述的多孔投影显示器7包括不同种类的投影透镜，这些投影透镜以不同的角度范围发射，从而随着距多孔投影显示器的距离增大而实现光分布的均匀亮度，如接下来还将进一步阐述的那样。
图3以剖面示出图1中多孔投影显示器的详细视图。相邻于车轮罩5集成在车门槛4中的显示器7包括示意性示出的发光器件10，该发光器件作为光源包括LED以及准直光学器件，以便由此基本上生成平行的光。所述光落到多个图像区段或幻灯片(Dia)11、11’上，这些图像区段或幻灯片在图3中仅示意性地示出。所述幻灯片包括相应的对象结构，以便产生条纹状的光分布LV。在幻灯片11、11’的前面设有一投影透镜12、12’阵列，这些投影透镜在图3中同样仅示意性地描述。在此，每个幻灯片配设有一个投影透镜，该投影透镜将幻灯片的对象结构投影到机动车1附近的地面13上，从而所有投影透镜的经投影的图像产生光分布LV。多孔投影显示器7设置在倾斜向后延伸的光井9中，从而确保发光器件不能直接被看到里面，由此考虑到法律上的要求。
图4以示意性俯视图示出一投影透镜阵列的一种变型方案，所述阵列可被用于图3的多孔投影显示器7中。所述阵列包括圆的投影透镜12以及半圆的投影透镜12’。出于清楚原因，仅一些所述投影透镜设有附图标记12或12’。投影透镜12构成第一子阵列14，该第一子阵列由所示出阵列的第一、第三和第五行构成。与此相对地，阵列的第二行和第四行形成具有半圆投影透镜12’的第二子阵列14’。第一子阵列14的所有投影透镜12构造成相同的。类似地，第二子阵列的所有投影透镜12’也构造成相同的。在每个投影透镜12、12’的后面设有幻灯片，其中，示例性地通过打点的矩形示出用于投影透镜12的单独的幻灯片11以及用于投影透镜12’的单独的幻灯片11’。半圆的投影透镜12’在所述构造中恰好对应于投影透镜12的上半部。因此，所有的投影透镜12和12’具有相同的焦距。类比在上述文献DE 102009 024 894 A1中示出的投影显示器，投影透镜与所配设的幻灯片之间的距离对应于投影透镜的焦距。此外，必要时在上述文献中示出的场透镜也设置在相应的幻灯片的前面。
所有属于投影透镜12的幻灯片11包括相同的对象结构，该对象结构这样构型，使得在机动车车门附近的地面13上产生条纹状光分布LV。在此，投影透镜12各自产生一个单像，所述单像对应于整个光分布LV的大小。因此，通过投影透镜12实现相同单像的叠加。如上面已经描述的，在单独使用投影透镜12时由于投影显示器相对于地面倾斜地定向随着距投影显示器的距离增大而光分布的亮度减小。为了抑制所述减小，投影透镜12’仅将光投影到光分布LV的远离投影显示器的区域中。在此，幻灯片11’的相应的对象结构构成在幻灯片11中相应对象结构的上半部，从而实现两种类型的投影透镜12和12’的图像的重合。
投影透镜12和12’以各子阵列的精确划分由于地面13距投影显示器7的大距离相比于透镜12和12’的尺寸是次要的。因此，所述子阵列也能以不同的方式划分。在图5中示出另一种子阵列划分。在所述阵列中的投影透镜12和12’与在图4中的阵列完全一样地构造。区别于图4的阵列，图5的阵列然而仅在最上面和最下面的行中包括投影透镜12，其构成第一子阵列14。在所述两行之间设有四行投影透镜12’，其构成第二子阵列14’。利用该阵列产生的光分布与利用图4的阵列生成的光分布仅稍有不同。
图6和图7以示意性侧视图示出不同的面区域，这些面区域由图4和图5的两种投影透镜12和12’覆盖。图6示例性地示出其中一个投影透镜12，其具有经过透镜之后相应的光路，所述光路通过多条实线L示出。如可以看出的，在地面13上所述面区域FB沿车辆的纵向方向由该投影透镜的光覆盖。
图7示出相应的投影透镜12’覆盖的面区域。经过透镜12’之后相应的光路通过虚线L’示出。因为与图6的投影透镜12相比仅有光通过一半那么大的透镜12’的区域，明显较小的面区域FB’被照明，该面区域与面区域FB的后部区段重叠。以这种方式实现光分布LV的后部区域比所述光分布的前部部分更强地被照明，使得由此随着距投影透镜的距离增大而抑制亮度的减小。因此，在光分布LV中可产生具有很大程度上恒定亮度的条纹。
图8示出投影透镜阵列的另一实施方式的俯视图。类比图4和图5，所述阵列包括由圆形透镜12组成的子阵列14。所述子阵列14包围子阵列14’，该子阵列14’区别于图4和图5的实施方式不是由半圆形透镜，而是由具有四个弯曲边缘的透镜12’组成。出于清楚原因，又仅一部分投影透镜设有附图标记12或12’。
图9至图11示出透镜12’如何由图8的透镜12产生。图9首先示出图8的阵列中圆形的透镜12。从所述圆形透镜切割下具有在图10中所示的弯曲透镜的区域。所切割下的区域然后变成透镜12’，该透镜在图11中立体地示出。
在上文中所描述的本发明的实施方式具有一系列优点。尤其是，通过在多孔投影显示器中使用多个不同的投影透镜可在没有损失并且显示器结构紧凑的情况下确保合适地调节在投影的光分布中的亮度。在此，本发明不限于上述的环境照明装置。必要时，按照本发明的多孔投影显示器也可在机动车的前照灯或发光体中使用。
附图标记列表
1 机动车
2、2’、3、3’ 车辆车门
4 车门槛
5 车轮罩
6 车轮
7 多孔投影显示器
8 光传播
9 光井
10 发光器件
11、11’ 图像区段
12、12’ 投影透镜
13 地面
14、14’ 子阵列
LV 光分布
FB、FB’ 面区域
L、L’ 线

Claims (11)

1.照明装置，其包括多孔投影显示器(7)，该多孔投影显示器具有用于照明多个图像区段(11、11’)的发光器件(10)以及一投影透镜(12、12’)阵列，其中，每个投影透镜(12、12’)配设有一个图像区段(11、11’)，该图像区段借助于所属的投影透镜(12、12’)被投影到投影平面(13)中，从而在由所有投影的图像区段(11、11’)组成的投影平面(13)中产生光分布(LV)，
其特征在于，所述投影透镜(12、12’)阵列包括多个子阵列(14、14’)，其中，子阵列(14、14’)各自包括相同的投影透镜(12、12’)并且不同子阵列(14、14’)的投影透镜(12、12’)彼此不同，使得每个子阵列(14、14’)在光分布(LV)中生成一个面区域(FB、FB’)并且在各子阵列(14、14’)之间所生成的面区域(FB、FB’)的大小和/或位置是不同的，所述投影透镜阵列的所有投影透镜(12、12’)基于一种具有预定形状和大小的预先确定的透镜类型，其中，所述子阵列中的一个或多个子阵列(14’)的投影透镜(12’)在其俯视图中各自呈现所述预先确定的透镜类型的一个子区域，所述预先确定的透镜类型的子区域是如下区域：所述区域从所述预先确定的透镜类型的面在其俯视图中借助于一条或多条线分出。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述子阵列(14、14’)包括第一子阵列(14)和第二子阵列(14’)，所述第一子阵列生成的面区域(FB)与光分布(LV)在投影平面(13)中的总面一致，所述第二子阵列生成的面区域(FB’)是光分布(LV)在投影平面(13)中的子面。
3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于，所述子阵列中的一个子阵列(14)的投影透镜(12)各自与所述预先确定的透镜类型一致。
4.根据权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于，所述线是至少局部直的和/或至少局部弯曲的。
5.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述图像区段(11、11’)各自包括一个对象结构，该对象结构通过所属的投影透镜(12、12’)投影到投影平面(13)中，其中，通过相同的子阵列(14、14’)的投影透镜(12、12’)投影的图像区段(11、11’)的对象结构这样构型：使得所述对象结构在投影平面(13)中在相应的面区域(FB、FB’)中产生相同的单像。
6.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，所述图像区段(11、11’)各自包括一个对象结构，该对象结构通过所属的投影透镜(12、12’)投影到投影平面(13)中，其中，通过相同的子阵列(14、14’)的投影透镜(12、12’)投影的图像区段(11、11’)的对象结构这样构型：使得所述对象结构在投影平面(13)中在相应的面区域(FB、FB’)中产生相同的单像。
7.根据权利要求6所述的照明装置，其特征在于，第二子阵列(14’)的相应对象结构这样构成第一子阵列(14)的相应对象结构中的一个局部：使得在第一和第二子阵列(14、14’)的所生成的面区域(FB、FB’)的重叠区域中这两个子阵列(14、14’)的图像在光分布(LV)中相互一致。
8.根据权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于，该照明装置是环境照明装置，该环境照明装置用于在机动车(1)的周围环境中的地面上产生光分布(LV)。
9.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于，所述子阵列(14、14’)的投影透镜(12、12’)这样构型：使得在机动车中的环境照明装置的倾斜安装位置中，所述多孔投影显示器(7)在第一角度范围内的光辐射的光强度高于所述多孔投影显示器(7)在第二角度范围内的光辐射的光强度，所述第一角度范围相比于第二角度范围而言落到地面(13)的距多孔投影显示器(7)较大距离的区域上，其中，在所述倾斜安装位置中，地面(13)相对于设置有投影透镜(12、12’)的平面是倾斜的。
10.根据权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置是用于机动车(1)的照明装置。
11.机动车辆，其具有一个或多个根据权利要求1至10之一所述的照明装置。
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