DE102018108927A1

DE102018108927A1 - Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102018108927A1
Application number: DE102018108927.9A
Authority: DE
Inventors: Marc Kaup; Bernd Fischer; Alexander Klarius; Benjamin WILLEKE; Jan-Henning Willrodt
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2019-10-17
Also published as: US20190317319A1; CN110388594A

Abstract

Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug, die an andere Verkehrsteilnehmer Informationen in Form von Lichtsignalen übermitteln kann, wobei die Kommunikationsvorrichtung mindestens eine Lichtquelle (14), aus der im Betrieb der Kommunikationsvorrichtung Licht (2) austritt, und ansteuerbare Lichtbeeinflussungsmittel (1) umfasst, die selektiv mindestens einen Anteil des von der mindestens einen Lichtquelle (14) ausgehenden Lichts (2) so ablenken oder reflektieren oder abschatten können, dass der mindestens eine Anteil des Lichts (2) als Lichtsignal aus der Kommunikationsvorrichtung austritt, oder wobei die Kommunikationsvorrichtung ein Array von Lichtquellen umfasst, die selektiv Licht erzeugen können, das zumindest teilweise als Lichtsignal aus der Kommunikationsvorrichtung austritt, wobei die Kommunikationsvorrichtung ein abbildendes optisches System (3) aufweist, durch das sich der mindestens eine von den Lichtbeeinflussungsmitteln (1) abgelenkte oder reflektierte oder abgeschattete Anteil des Lichts (2) oder das von dem Array von Lichtquellen erzeugte Licht vor dem Austritt aus der Kommunikationsvorrichtung zumindest teilweise hindurch bewegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Beleuchtungsvorrichtung für Lichtbeeinflussungsmittel einer Kommunikationsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Eine Kommunikationsvorrichtung und eine Beleuchtungsvorrichtung der vorgenannten Art sind aus der DE 10 2016 113 913 A1 bekannt. Die darin beschriebenen Kommunikationsvorrichtungen sind insbesondere für ein autonomes oder teilautonomes Fahrzeug vorgesehen und umfassen Mittel zur Erzeugung von Lichtsignalen, die an nichtautonome Verkehrsteilnehmer Informationen übermitteln können. Die Lichtsignale können beispielsweise eine grüne oder eine rote Farbe aufweisen. In einer der in dieser Druckschrift beschriebenen Ausführungsform ist eine als Lichtbeeinflussungsmittel dienende hinterleuchtete LCD-Blende vorgesehen, aus der in unterschiedliche Richtungen Licht austreten kann.
Als nachteilig bei diesem Ausführungsbeispiel der in dieser Druckschrift beschriebenen Kommunikationsvorrichtungen ist einerseits ein relativ kleiner, adressierbarer Raumwinkel des Außenraums des Fahrzeugs und andererseits eine vergleichsweise schlechte Kanaltrennung von in unterschiedliche Richtungen ausgegebenen Lichtsignalen anzusehen. Weiterhin wird bei der genannten Ausführungsform die LCD-Blende mit divergentem Licht hinterleuchtet, so dass auf der Austrittsseite der LCD-Blende keine abbildende Optik verwendet werden kann, deren Eintrittsapertur kleiner als die Diagonale der LCD-Blende ist.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Kommunikationsvorrichtung der eingangs genannten Art, die effektiv Lichtsignale in unterschiedliche Richtungen ausgeben kann, wobei trotz eines relativ großen, adressierbaren Raumwinkels eine gute Kanaltrennung ermöglicht wird. Weiterhin soll eine Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art geschaffen werden, die Lichtbeeinflussungsmittel so ausleuchten kann, dass auf der Austrittsseite der Lichtbeeinflussungsmittel eine Optik verwendet werden kann, deren Eintrittsapertur kleiner als die Diagonale der Lichtbeeinflussungsmittel ist.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine Kommunikationsvorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 10 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Kommunikationsvorrichtung ein abbildendes optisches System aufweist, durch das sich der mindestens eine von den Lichtbeeinflussungsmitteln abgelenkte oder reflektierte oder abgeschattete Anteil des Lichts oder das von dem Array von Lichtquellen erzeugte Licht vor dem Austritt aus der Kommunikationsvorrichtung zumindest teilweise hindurch bewegt. Insbesondere ist dabei das optische System so gestaltet, dass das aus der Kommunikationsvorrichtung austretende Licht in einen horizontalen Öffnungswinkel von 50° bis 120° insbesondere 60° bis 100°, beispielsweise von mindestens 70° abgebildet werden kann. Das abbildende optische System kann insbesondere die Ebene der Lichtbeeinflussungsmittel beziehungsweise die Ebene des Arrays von Lichtquellen in den Außenraum des Fahrzeugs abbilden. Durch das verwendete abbildende Prinzip wird im Einsatzbereich von 1 m bis 25 m eine scharfe Kanaltrennung ermöglicht.
Es kann vorgesehen sein, dass das optische System in Ausbreitungsrichtung des Lichts mehrere hintereinander angeordnete Linsen aufweist, vorzugsweise mindestens eine erste äußere Linse, eine erste innere Linse, eine zweite innere Linse und eine zweite äußere Linse aufweist, insbesondere wobei die äußeren Linsen einen größeren Durchmesser aufweisen als die inneren Linsen. Die Linsen können aus Kunststoff bestehen, insbesondere aus PMMA. Insbesondere können sämtliche Linsen aus dem gleichen Material bestehen. Dadurch wird die Fertigung vereinfacht.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das optische System dem Typ Retrofokus entspricht oder dass das optische System hinsichtlich der Anordnung der äußeren und der inneren Linsen symmetrisch aufgebaut ist, insbesondere wobei das optische System dem Typ Angulon entspricht. Durch die Verwendung eines symmetrischen Konstruktionsprinzips vom Typ Angulon werden Abbildungsfehler zumindest teilweise vermieden, so die Trennung der adressierbaren Kanäle verbessert wird.
Es besteht die Möglichkeit, dass zwischen den beiden inneren Linsen eine Blende angeordnet ist, wobei die Blende insbesondere etwa in der Symmetrieebene des optischen Systems angeordnet ist. Eine derartige Blende kann die Trennung der adressierbaren Kanäle weiter verbessern. Eine Blende, die in der Mitte des symmetrischen Systems platziert wird, bestimmt die Lichtintensität und die Kanalschärfe. Je kleiner der Blendendurchmesser, desto schärfer werden die Kanalabbildungen, desto weniger Licht wird jedoch auch in den Raumwinkel abgebildet. Geeignete Blendendurchmesser können beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 10,0 mm liegen.
Es kann vorgesehen sein, dass die beiden inneren Linsen als sammelnde Linsen, insbesondere als plankonvexe Linsen ausgebildet sind. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die beiden äußeren Linsen als Menisken, insbesondere als zerstreuende Menisken, oder als plankonvexe Linsen ausgebildet sind. Durch eine derartige Gestaltung der Linsen lässt sich das symmetrische Konstruktionsprinzips vom Typ Angulon realisieren.
Es besteht die Möglichkeit, dass auf einer der Linsen, insbesondere auf der von den anderen Linsen abgewandten Außenseite der zweiten äußeren Linse, eine Struktur angeordnet ist, die das durch das optische System hindurchtretende Licht in vertikaler Richtung aufweitet, vorzugsweise in einen Öffnungswinkel von mindestens 90°. Da bei Kommunikationsvorrichtungen der vorliegenden Art in der Vertikalen Öffnungswinkel von bis zu 90° wünschenswert sind, kann durch das Vorsehen einer geeigneten Struktur auf einer Grenzfläche des optischen Systems eine vertikale Streuung verursacht werden, die eine Aufweitung des Signals in vertikaler Richtung auf beispielsweise 90° bewirkt. Dabei kann durch Ausgestaltung der Struktur Einfluss auf die Größe der Aufweitung genommen werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Lichtbeeinflussungsmittel als digitale Mikrospiegelvorrichtung oder als LCoS oder als LC-Display ausgebildet sind oder dass die Lichtbeeinflussungsmittel eine digitale Mikrospiegelvorrichtung oder ein LCoS oder ein LC-Display umfassen. Die vorgenannten Ausführungsformen der Lichtbeeinflussungsmittel ermöglichen die Ausbildung kleiner Adressierungssegmente, die auf sie auftreffendes Licht geeignet beeinflussen, insbesondere ablenken beziehungsweise reflektieren oder abschatten können. Beispielsweise können dabei unterschiedlichen Spalten von Adressierungssegmenten eines LC-Displays unterschiedliche Adressierungskanäle für die auszugebenden Lichtsignale zugeordnet werden. Dadurch kann durch Anwahl einer bestimmten Spalte von Adressierungssegmenten ein bestimmter Adressierungskanal ausgewählt werden, in den das Lichtsignal ausgestrahlt wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Lichtbeeinflussungsmittel mindestens eine Blende umfassen, die insbesondere verschiebbar und/oder in ihrer Größe veränderbar ist. Beispielsweise können auch mehrere Blenden vorgesehen sein, die gegeneinander verschiebbar sind und/oder hintereinander angeordnet sind.
Es besteht die Möglichkeit, dass das Array von Lichtquellen ein eindimensionales oder ein zweidimensionales Array von Lichtquellen ist, insbesondere wobei die Lichtquellen als Leuchtdioden (LED) ausgebildet sind. Die Leuchtdioden können insbesondere einzeln oder spaltenweise ansteuerbar sein, so dass sie selektiv Licht in einen Adressierungskanal aussenden können.
Gemäß Anspruch 10 ist vorgesehen, dass die Beleuchtungsvorrichtung mindestens einen elliptischen Spiegel umfasst, der das von der mindestens einen Lichtquelle ausgehende Licht auf die Lichtbeeinflussungsmittel reflektiert. Durch einen elliptischen Spiegel kann erreicht werden, dass hinter den Lichtbeeinflussungsmitteln ein optisches System zur Auskopplung des Lichts verwendet werden kann, das eine Eintrittsapertur aufweist, die kleiner als die Diagonale der Lichtbeeinflussungsmittel ist. Insbesondere verlaufen die aus den Randbereichen der Lichtbeeinflussungsmittel austretenden Lichtstrahlen in Richtung auf die optische Achse des optischen Systems. Durch eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung kann somit eine effektive Hinterleuchtung eines LC-Displays zur anschließenden Einkopplung in ein vom Durchmesser her kleineres optisches System erreicht werden. Damit kann der von der mindestens einen Lichtquelle erzeugte Lichtstrom effektiver genutzt werden, so dass insbesondere die Zahl der verwendeten Lichtquellen reduziert werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Lichtquelle in einem ersten der beiden Brennpunkte des mindestens einen elliptischen Spiegels angeordnet ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der zweite der beiden Brennpunkte des mindestens einen elliptischen Spiegels in oder in Ausbreitungsrichtung des Lichts hinter einem optischen System der Kommunikationsvorrichtung angeordnet ist, durch das sich das von den Lichtbeeinflussungsmitteln ausgehende Licht vor dem Austritt aus der Kommunikationsvorrichtung zumindest teilweise hindurch bewegt. Auf diese Weise wird erreicht, dass das aus den Lichtbeeinflussungsmitteln austretende Licht effektiv in das optische System eingekoppelt wird.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Beleuchtungsvorrichtung zwei elliptische Spiegel umfasst, die zusammen das von der mindestens einen Lichtquelle ausgehende Licht auf die Lichtbeeinflussungsmittel reflektieren. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die beiden elliptischen Spiegel seitlich zueinander versetzt sind und/oder zueinander geneigt sind. Durch die Verwendung mehrerer Spiegel können die Lichtbeeinflussungsmittel homogener ausgeleuchtet werden. Es besteht durchaus die Möglichkeit mehr als zwei Spiegel vorzusehen.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine schematische Seitenansicht eines Teils einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kommunikationsvorrichtung;
2 eine Prinzipskizze zur Verdeutlichung einer Hinterleuchtung von Lichtbeeinflussungsmitteln;
3 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
4 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kommunikationsvorrichtung mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
5 eine perspektivische Ansicht eines elliptischen Spiegels und einer davor angeordneten Lichtquelle einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
6 eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kommunikationsvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, die zwei elliptische Spiegel aufweist;
7 einen Teil der Lichtstärkeverteilung des aus einer erfindungsgemäßen Kommunikationsvorrichtung ausgegebenen Lichts bei Nutzung von sechs Kanälen;
8 einen Teil der Lichtstärkeverteilung des aus einer erfindungsgemäßen, mit einer Struktur zur vertikalen Aufweitung versehenen Kommunikationsvorrichtung ausgegebenen Lichts bei Nutzung von sechs Kanälen;
9 die Lichtstärkeverteilung des aus einer Kommunikationsvorrichtung ausgegebenen Lichts bei Nutzung aller Kanäle und Beleuchtung der Lichtbeeinflussungsmittel mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, die zwei elliptische Spiegel aufweist;
10 die Lichtstärkeverteilung des aus einer Kommunikationsvorrichtung ausgegebenen Lichts bei Nutzung eines mittleren Kanals und Beleuchtung der Lichtbeeinflussungsmittel mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, die zwei elliptische Spiegel aufweist;
11 die Lichtstärkeverteilung des aus einer Kommunikationsvorrichtung ausgegebenen Lichts bei Nutzung eines randseitigen Kanals und Beleuchtung der Lichtbeeinflussungsmittel mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, die zwei elliptische Spiegel aufweist.

In den Figuren sind gleiche oder funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei den abgebildeten Ausführungsformen von Kommunikationsvorrichtungen und mit diesen ausgestatteten Fahrzeugen soll eine neue Art der Kommunikation zwischen Mensch und Maschine bei der Integration von autonomen Fahrzeugen in das nichtautonome Verkehrsgeschehen ermöglicht werden. Insbesondere kann dabei ein einem Fahrzeug zur Verfügung stehendes, vollständiges Umgebungsmodell mit für die Fahraufgabe relevanten Informationen über Verkehrsteilnehmer und ihre Positionen sowie Intentionen vorausgesetzt werden.
Dafür kann eine Sensor-Daten-Fusion aus beliebigen Sensormitteln wie Radar, Lidar, Infrarotkamera, Kamera im sichtbaren Bereich oder Laserscanner sowie hinterlegtes Kartenmaterial verwendet werden. Eine Recheneinheit, die mit diesen Umfelddaten gespeist wird, kann ermitteln, in welchen Abstrahlwinkeln sich welcher Verkehrsteilnehmer aufhält und ob eine Kommunikation zur Verständigung und besseren Bewältigung einer bevorstehenden Verkehrssituation notwendig wird. Notwendige Abstrahlwinkel für Lichtsignale mit entsprechender Farbgebung werden nun über ein fahrzeuginternes Netzwerk transportiert und an die Kommunikationsvorrichtung oder an eine Mehrzahl von Kommunikationsvorrichtungen übermittelt. Die Kommunikationsvorrichtungen ermöglichen es, in verschiedene Richtungen verschiedene Lichtsignale zu übermitteln, so dass nur Verkehrsteilnehmer, die sich in entsprechenden Raumwinkeln befinden, das Lichtsignal wahrnehmen können. Auch das parallele Ansteuern mehrerer Raumwinkel mit verschiedenen Informationen ist möglich. So erscheint die Kommunikationsvorrichtung je nach Betrachtungswinkel in verschiedenen Farben. Grün kann dabei signalisieren, dass das autonome Fahrzeug den entsprechenden Verkehrsteilnehmer detektiert hat. Rot kann dafür stehen, dass der Verkehrsteilnehmer detektiert wurde, aber er dem autonomen Fahrzeug Vorfahrt zu gewähren hat. Soll eine Person, die im Rahmen des Carsharings in das autonome Fahrzeug zusteigen muss, auf das richtige Fahrzeug, in das sie einsteigen möchte, hingewiesen werden, ermöglicht es die Kommunikationsvorrichtung, die Person gezielt mit einem Lichtsignal anzusprechen. Es kann vorgesehen sein, neben Carsharing-Funktionen auch Begrüßungs- oder Goodbye-Funktionen zu integrieren.
Eine Kommunikationsvorrichtung lässt sich dabei an einer beliebigen Stelle am Fahrzeug platzieren. Eine Möglichkeit besteht beispielsweise in der Platzierung an der A-, B- oder C- bzw. D-Säule. Aber auch das Aufteilen der zu bedienenden Raumwinkel auf zwei oder mehrere Kommunikationsvorrichtungen, so dass beispielsweise jeweils ein 70°-Bereich abgedeckt werden kann, ist hierbei denkbar.
Es besteht auch die Möglichkeit, eine Kommunikationsvorrichtung im Fahrzeug vorne, beispielsweise im oberen Bereich der Windschutzscheibe anzuordnen. Alternativ könnte eine Kommunikationsvorrichtung auch im oberen Bereich des Hecks des Fahrzeugs angeordnet werden. Weitere Unterbringungsmöglichkeiten sind eine Platzierung im Scheinwerfer oder im Radkasten, was insbesondere in der Nacht vorteilhaft ist. Der Blick eines Fußgängers ist nachts nämlich nicht mehr unbedingt auf den Fahrer gerichtet, weil dieser sich in der Regel im Dunklen befindet.
Die aus 1 ersichtliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kommunikationsvorrichtung umfasst mindestens eine nicht abgebildete Lichtquelle. Als Lichtquelle können beispielsweise eine Leuchtdiode (LED) oder eine Laserdiode verwendet werden. Die Kommunikationsvorrichtung umfasst weiterhin Lichtbeeinflussungsmittel 1, die beispielsweise als digitale Mikrospiegelvorrichtung oder als LCoS oder als LC-Display ausgebildet sind oder eine digitale Mikrospiegelvorrichtung oder ein LCoS oder ein LC-Display umfassen. Die Lichtbeeinflussungsmittel 1 können einen bestimmten Raumwinkel adressieren, so dass in diesen Raumwinkel Licht abgestrahlt wird.
Beispielsweise können dabei unterschiedlichen Spalten von Adressierungssegmenten eines LC-Displays unterschiedliche Adressierungskanäle für die auszugebenden Lichtsignale zugeordnet werden. Dadurch kann durch Anwahl einer bestimmten Spalte von Adressierungssegmenten ein bestimmter Adressierungskanal ausgewählt werden, in den das Lichtsignal ausgestrahlt wird.
Die Beleuchtung beziehungsweise Hinterleuchtung der Lichtbeeinflussungsmittel 1 mit dem von der mindestens einen Lichtquelle ausgehenden Licht 2 kann dabei bereits die Farbe enthalten, in der die Kommunikationsvorrichtung abstrahlen soll. Die Lichtbeeinflussungsmittel 1 schalten dann die Kanäle frei, die durch das im Nachfolgenden noch detaillierter beschriebene optische System 3 in die entsprechende Richtung abgelenkt werden. Alternativ können die Lichtbeeinflussungsmittel 1 mit weißem Licht beleuchtet beziehungsweise hinterleuchtet werden und unter Verwendung von Farbfiltern die richtige Farbe erzielt werden.
Anstelle einer Kombination aus einer Lichtquelle und Lichtbeeinflussungsmitteln können auch ein nicht abgebildetes eindimensionales oder ein nicht abgebildetes zweidimensionales Array von Lichtquellen vorgesehen sein. Die Lichtquellen können insbesondere als einzeln oder spaltenweise ansteuerbare Leuchtdioden (LED) ausgebildet sein, die somit ebenfalls selektiv Licht in einen Kanal aussenden können, das dann durch das im Nachfolgenden noch detaillierter beschriebene optische System 3 in die entsprechende Richtung abgelenkt wird.
Das in Ausbreitungsrichtung des Lichts 2 hinter den Lichtbeeinflussungsmitteln 1 angeordnete optische System 3 weist im abgebildeten Ausführungsbeispiel vier Linsen 4, 5, 6, 7 auf, durch die das Licht 2 nacheinander hindurchtritt. Von links nach rechts in 1 sind eine erste äußere Linse 4, eine erste innere Linse 5, eine zweite innere Linse 6 und eine zweite äußere Linse 7 vorgesehen, wobei die äußeren Linsen 4, 7 einen größeren Durchmesser aufweisen als die inneren Linsen 5, 6. Dabei ist das optische System 3 hinsichtlich der Anordnung der äußeren und der inneren Linsen 4, 5, 6, 7 symmetrisch aufgebaut. Das optische System 3 entspricht insbesondere dem symmetrischen Konstruktionsprinzip vom Typ Angulon.
In dem in 1 abgebildeten Ausführungsbeispiel sind die beiden äußeren Linsen 4, 7 als Menisken, insbesondere als zerstreuende Menisken ausgebildet. Es besteht durchaus die Möglichkeit, anstelle von Menisken andere Formen für die äußeren Linsen 4, 7 vorzusehen, wie beispielsweise die in 4 angedeuteten plankonvexen Formen der äußeren Linsen 4, 7. Die beiden inneren Linsen 5, 6 sind als sammelnde Linsen, insbesondere als plankonvexe Linsen ausgebildet.
Zwischen den beiden inneren Linsen 5, 6 ist eine nicht abgebildete Blende vorgesehen. Eine Blende, die in der Mitte des symmetrischen Systems platziert wird, bestimmt die Lichtintensität und die Kanalschärfe. Die Blendengrößen können beispielsweise in einem Bereich von 0,1 mm bis 10,0 mm liegen. Dabei können bei kleinerem Blendendurchmesser schärfere Kanalabbildungen realisiert werden als bei größeren Blendendurchmessern.
In 7 sind zwei Quadranten der Lichtstärkeverteilung des von der in 1 abgebildeten Kommunikationsvorrichtung ausgegebenen Lichts bei Nutzung von sechs Kanälen abgebildet. Es zeigt sich dabei, dass die Kanäle in horizontaler Richtung in einem Feldwinkel von 35° und in vertikaler Richtung in einem Winkelbereich von --25° bis 25° jeweils ein scharfes und homogenes Lichtsignal 11 erzeugen. Durch Berücksichtigung der nicht abgebildeten restlichen Quadranten der Lichtstärkeverteilung kann somit in horizontaler Richtung ein Öffnungswinkel von insgesamt etwa 70° adressiert werden.
In 8 sind zwei Quadranten einer Lichtstärkeverteilung des bei Nutzung von sechs Kanälen einer Kommunikationsvorrichtung ausgegebenen Lichts abgebildet, wobei diese Kommunikationsvorrichtung von der in 1 abgebildeten verschieden ist. Der Unterschied besteht insbesondere darin, das auf der Austrittsfläche der zweiten äußeren Linse 7 eine Struktur angeordnet ist, die beispielsweise aus einer Mehrzahl sich in horizontaler Richtung erstreckenden, übereinander angeordneten Verdickungen bestehen kann. Die Struktur dient dazu, das aus der zweiten äußeren Linse 7 austretende Licht in vertikaler Richtung durch Streuung etwas aufzuweiten. Dies ist 8 entnehmbar, bei der die abgestrahlten Lichtsignale 11 in vertikaler Richtung einen Öffnungswinkel von etwa 90° aufweisen.
2 verdeutlicht eine Problematik, die sich daraus ergibt, dass die Lichtbeeinflussungsmittel 1 einen deutlich größeren Durchmesser als die erste äußere Linse 4 des optischen Systems 3 aufweist, die als Eintrittsapertur des optischen Systems 3 dient. Damit nicht ein Großteil des zur Beleuchtung beziehungsweise Hinterleuchtung der Lichtbeeinflussungsmittel 1 verwendeten Lichts 2 an dem optischen System 3 vorbeiverläuft und damit ungenutzt bleibt, sollte das von den Randbereichen der Lichtbeeinflussungsmitteln 1 ausgehende Licht 2 mindestens einen Winkel α mit der Normalen auf den Lichtbeeinflussungsmitteln 1 einschließen (siehe 2).
Dies kann durch die in 4 schematisch abgebildete Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung erreicht werden. Diese Ausführungsform umfasst einen elliptischen Spiegel 12, in dessen erstem Brennpunkt 13 die mindestens eine Lichtquelle 14 der Kommunikationsvorrichtung angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass das von der Lichtquelle 14 ausgehende Licht 2 sich in Richtung auf den zweiten Brennpunkt 15 der Ellipse 16 des elliptischen Spiegels 12 ausbreitet (siehe auch die Prinzipskizze in 3).
Aus 4 ist ersichtlich, dass durch Randbereiche der Lichtbeeinflussungsmittel 1 hindurchgetretenes Licht 2 (siehe den unteren Rand der Lichtbeeinflussungsmittel 1 in 4) einen derartigen Winkel mit der Normalen auf den Lichtbeeinflussungsmitteln 1 einschließt, dass es in die erste äußere Linse 4 eintritt und damit durch das optische System 3 aus der Kommunikationsvorrichtung austreten kann. Dabei liegt der zweite Brennpunkt 15 der Ellipse 16 des elliptischen Spiegels 12 etwa im Bereich der zweiten inneren Linse 6.
Die mindestens eine Lichtquelle 14 kann von einer in 5 schematisch angedeuteten Halterung 17 so vor dem elliptischen Spiegel 12 gehalten werden, dass sich die Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle 14 im ersten Brennpunkt des elliptischen Spiegels 12 befindet. Dabei kann ein Teil 18 der Halterung 17 durch den Spiegel 12 hindurchragen.
Eine Lichtstärkeverteilung des aus einer Kommunikationsvorrichtung ausgegebenen Lichts bei Nutzung aller Kanäle und Beleuchtung der Lichtbeeinflussungsmittel 1 mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, die im Wesentlichen 4 entspricht, ist vergleichsweise inhomogen und weist ein mittiges Maximum auf.
Die Lichtstärkeverteilung kann dadurch homogenisiert werden, dass anstelle eines elliptischen Spiegels 12 zwei oder mehr als zwei elliptische Spiegel verwendet werden. 6 zeigt eine Kommunikationsvorrichtung mit einer Beleuchtungsvorrichtung, bei der zwei elliptische Spiegel 20, 21 vorgesehen sind. Die elliptischen Spiegel 20, 21 sind seitlich zueinander versetzt und zueinander geneigt. In 6 sind zusätzlich zu den Lichtbeeinflussungsmitteln 1 und dem optischen System 3 auch Lichtquellen 22, 23 angedeutet, die in den ersten Brennpunkten der beiden elliptischen Spiegel 20, 21 angeordnet sein können.
9 zeigt die Lichtstärkeverteilung des aus einer Kommunikationsvorrichtung ausgegebenen Lichts bei Nutzung aller Kanäle und Beleuchtung der Lichtbeeinflussungsmittel 1 mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung die im Wesentlichen 6 entspricht. Es zeigt sich, dass bei dieser Ausführungsform die Lichtstärkeverteilung wesentlich homogener ist und zwei außermittige Maxima 24, 25 aufweist.
10 und 11 verdeutlichen ebenfalls, dass die Ausführungsform mit zwei elliptischen Spiegeln 20, 21 zu relativ scharfen, wenig verbreiterten Lichtsignalen 26, 27 führt. Die Kanalstabilität ist bei Ausführungsform mit zwei Spiegeln besser als bei der Ausführungsform mit einem Spiegel.
Durch die Erhöhung der Anzahl der elliptischen Spiegel über zwei hinaus können die Homogenität der Beleuchtung beziehungsweise der Hinterleuchtung weiter vergrößert und damit die Kanalstabilität weiter verbessert werden.
Bezugszeichenliste

1: Lichtbeeinflussungsmittel
2: von der mindestens einen Lichtquelle ausgehendes Licht
3: optisches System
4: erste äußere Linse
5: erste innere Linse
6: zweite innere Linse
7: zweite äußere Linse
11: Lichtsignal
12: elliptischer Spiegel
13: erster Brennpunkt des elliptischen Spiegels
14: Lichtquelle
15: zweiter Brennpunkt des elliptischen Spiegels
16: Ellipse
17: Halterung der Lichtquelle
18: Teil der Halterung
20: elliptischer Spiegel
21: elliptischer Spiegel
22: Lichtquelle
23: Lichtquelle
24: Maximum einer Lichtstärkeverteilung
25: Maximum einer Lichtstärkeverteilung
26: Lichtsignal
27: Lichtsignal
α: Winkel zwischen dem vom Randbereich der Lichtbeeinflussungsmittel ausgehenden Licht und der Normalen auf den Lichtbeeinflussungsmitteln

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016113913 A1 [0002]

Claims

Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug, die an andere Verkehrsteilnehmer Informationen in Form von Lichtsignalen übermitteln kann, wobei die Kommunikationsvorrichtung mindestens eine Lichtquelle (14, 22, 23), aus der im Betrieb der Kommunikationsvorrichtung Licht (2) austritt, und ansteuerbare Lichtbeeinflussungsmittel (1) umfasst, die selektiv mindestens einen Anteil des von der mindestens einen Lichtquelle (14, 22, 23) ausgehenden Lichts (2) so ablenken oder reflektieren oder abschatten können, dass der mindestens eine Anteil des Lichts (2) als Lichtsignal (11, 26, 27) aus der Kommunikationsvorrichtung austritt, oder wobei die Kommunikationsvorrichtung ein Array von Lichtquellen umfasst, die selektiv Licht erzeugen können, das zumindest teilweise als Lichtsignal (11, 26, 27) aus der Kommunikationsvorrichtung austritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsvorrichtung ein abbildendes optisches System (3) aufweist, durch das sich der mindestens eine von den Lichtbeeinflussungsmitteln (1) abgelenkte oder reflektierte oder abgeschattete Anteil des Lichts (2) oder das von dem Array von Lichtquellen erzeugte Licht vor dem Austritt aus der Kommunikationsvorrichtung zumindest teilweise hindurch bewegt.
Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (3) so gestaltet ist, dass das aus der Kommunikationsvorrichtung austretende Licht in einen horizontalen Öffnungswinkel von 50° bis 120° insbesondere 60° bis 100°, beispielsweise von mindestens 70° abgebildet werden kann.
Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (3) in Ausbreitungsrichtung des Lichts (2) mehrere hintereinander angeordnete Linsen (4, 5, 6, 7) aufweist, vorzugsweise mindestens eine erste äußere Linse (4), eine erste innere Linse (5), eine zweite innere Linse (6) und eine zweite äußere Linse (7) aufweist, insbesondere wobei die äußeren Linsen (4, 7) einen größeren Durchmesser aufweisen als die inneren Linsen (5, 6).
Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System dem Typ Retrofokus entspricht oder dass das optische System (3) hinsichtlich der Anordnung der äußeren und der inneren Linsen (4, 5, 6, 7) symmetrisch aufgebaut ist, insbesondere wobei das optische System (3) dem Typ Angulon entspricht.
Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden inneren Linsen (5, 6) eine Blende angeordnet ist, wobei die Blende insbesondere etwa in der Symmetrieebene des optischen Systems (3) angeordnet ist.
Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden inneren Linsen (5, 6) als sammelnde Linsen, insbesondere als plankonvexe Linsen ausgebildet sind und/oder dass die beiden äußeren Linsen (4, 7) als Menisken, insbesondere als zerstreuende Menisken, oder als plankonvexe Linsen ausgebildet sind.
Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer der Linsen (4, 5, 6, 7), insbesondere auf der von den anderen Linsen (4, 5, 6) abgewandten Außenseite der zweiten äußeren Linse (7), eine Struktur angeordnet ist, die das durch das optische System (3) hindurchtretende Licht (2) in vertikaler Richtung aufweitet, vorzugsweise in einen Öffnungswinkel von mindestens 90°.
Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbeeinflussungsmittel (1) als digitale Mikrospiegelvorrichtung oder als LCoS oder als LC-Display ausgebildet sind oder dass die Lichtbeeinflussungsmittel (1) eine digitale Mikrospiegelvorrichtung oder ein LCoS oder ein LC-Display umfassen.
Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Array von Lichtquellen ein eindimensionales oder ein zweidimensionales Array von Lichtquellen ist, insbesondere wobei die Lichtquellen als Leuchtdioden ausgebildet sind.
Beleuchtungsvorrichtung für Lichtbeeinflussungsmittel (1) einer Kommunikationsvorrichtung, insbesondere für Lichtbeeinflussungsmittel (1) einer Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend mindestens eine Lichtquelle (14, 22, 23), dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung mindestens einen elliptischen Spiegel (12, 20, 21) umfasst, der das von der mindestens einen Lichtquelle (14, 22, 23) ausgehende Licht (2) auf die Lichtbeeinflussungsmittel (1) reflektiert.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lichtquelle (14, 22, 23) in einem ersten der beiden Brennpunkte (13, 15) des mindestens einen elliptischen Spiegels (12, 20, 21) angeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite der beiden Brennpunkte (13, 15) des mindestens einen elliptischen Spiegels (12, 20, 21) in oder in Ausbreitungsrichtung des Lichts (2) hinter einem optischen System (3) der Kommunikationsvorrichtung angeordnet ist, durch das sich das von den Lichtbeeinflussungsmitteln (1) ausgehende Licht (2) vor dem Austritt aus der Kommunikationsvorrichtung zumindest teilweise hindurch bewegt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung zwei elliptische Spiegel (20, 21) umfasst, die zusammen das von der mindestens einen Lichtquelle (22, 23) ausgehende Licht (2) auf die Lichtbeeinflussungsmittel (1) reflektieren.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden elliptischen Spiegel (20, 21) seitlich zueinander versetzt sind und/oder zueinander geneigt sind.
Kommunikationsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere Kommunikationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend eine Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15.