WO2020038790A1

WO2020038790A1 - Lichtleitvorrichtung und eine beleuchtungsvorrichtung mit einer lichtleitvorrichtung

Info

Publication number: WO2020038790A1
Application number: PCT/EP2019/071785
Authority: WO
Inventors: Ralf Häussler
Original assignee: Seereal Technologies S.A.
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2019-08-14
Publication date: 2020-02-27
Also published as: US20210318481A1; DE112019004231A5; CN112888898A; KR20210047921A; CN112888898B; TW202016593A; US11506828B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lichtleitvorrichtung zum Leiten von Licht. Die Lichtleitvorrichtung weist wenigstens einen Lichtleiter, wenigstens ein Strahlteilerelement und wenigstens eine Lichtauskopplungseinrichtung auf. Der wenigstens eine Lichtleiter weist wenigstens zwei Schichten auf. Das wenigstens eine Strahlteilerelement ist zwischen den wenigstens zwei Schichten des wenigstens einen Lichtleiters vorgesehen, wobei das wenigstens eine Strahlteilerelement zum teilweisen Transmittieren und Reflektieren von auftreffendem im wenigstens einen Lichtleiter propagierenden Licht ausgebildet ist. Die wenigstens eine Lichtauskopplungseinrichtung ist dabei zum Auskoppeln von auftreffendem Licht aus dem wenigstens einen Lichtleiter vorgesehen. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Beleuchtungseinrichtung und eine Anzeigevorrichtung zur Darstellung von zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Informationen mit einer derartigen Lichtleitvorrichtung.

Description

Lichtleitvorrichtung und eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Lichtleitvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtleitvorrichtung zum Leiten und Führen von Licht. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung mit wenigstens einer Lichtquelle und einer erfindungsgemäßen Lichtleitvorrichtung. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Anzeigevorrichtung, insbesondere eine holographische Anzeigevorrichtung, die eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung aufweist. Mit der Anzeigevorrichtung oder Display können zweidimensionale und/oder dreidimensionale Bildinformationen dargestellt werden.

Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Lichtleitvorrichtungen und Beleuchtungsvorrichtungen, die zur Beleuchtung wenigstens einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung eingesetzt werden können, die wiederum vorzugsweise in einer Anzeigevorrichtung zur Darstellung von zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Informationen, wie Objekten und Szenen, verwendet wird.

Lichtleitvorrichtungen kommen häufig in Beleuchtungsvorrichtungen zur Anwendung, um dort das von einer Lichtquelle ausgesandte Licht entsprechend gewisser Vorgaben zu führen. Beleuchtungsvorrichtungen können als Hintergrundbeleuchtungsvorrichtungen (backlight devices) oder auch als Vordergrundbeleuchtungsvorrichtungen (frontlight devices) vorgesehen werden. Sie dienen allgemein zum Beleuchten einer transmissiven oder reflektiven räumlichen Lichtmodulationseinrichtung in einer Anzeigevorrichtung. Das dort eingesetzte Licht kann sowohl inkohärent als auch kohärent sein. Inkohärentes Licht wird vorzugsweise in zweidimensionalen Anzeigevorrichtungen verwendet, die autostereoskopisch dreidimensionale Informationen darstellen. Kohärentes Licht hingegen wird bei der holographischen Darstellung von Informationen gefordert.

In einer Anzeigevorrichtung zur Darstellung einer zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Information ist es wichtig, dass eine helle und homogene Beleuchtung der gesamten Fläche der in der Anzeigevorrichtung vorgesehenen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung bei einer möglichst hohen Auflösung vorliegt. Die räumliche Lichtmodulationseinrichtung, die als Displaypanel dient, soll das Licht in einem großen Winkelbereich aussenden, so dass die dargestellte Information in diesem großen Winkelbereich betrachtbar bzw. beobachtbar ist.

Es sind hierbei Beleuchtungsvorrichtungen bekannt, die zur Beleuchtung der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung einen Lichtleiter oder Wellenleiter aufweisen. Lichtleiter weisen im Allgemeinen einen Lichtleiterkern und eine Mantelschicht auf. Es sind jedoch auch Lichtleiter bekannt, die keine Mantelschicht aufweisen. Das in den Lichtleiter eingekoppelte Licht propagiert im Lichtleiter in Form von Lichtstrahlen oder Wellenfeldern, die dann ausgekoppelt werden, um beispielsweise eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung flächig zu beleuchten.

Insbesondere für die Beleuchtung einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung müssen spezielle Anforderungen erfüllt sein. Die für wenigstens einen Betrachter darzustellende Information wird in die räumliche Lichtmodulationseinrichtung eingeschrieben bzw. kodiert. Das von einer Lichtquelle ausgesandte Licht wird mit der in der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung kodierten Information moduliert. Die Information wird in Form von Amplituden- und Phasenwerten in die Pixel der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung kodiert. Daher wird ein paralleler Lichteinfall auf die räumliche Lichtmodulationseinrichtung gefordert. Somit ist die Anforderung an den Lichtleiter, dass dieser kollimiertes Licht abgibt. Das bedeutet insbesondere bei einer holographisch zu erzeugenden Information, um eine hohe Qualität hinsichtlich der darzustellenden vorzugsweisen dreidimensionalen Information zu erreichen, muss eine definierte Kollimation der aus dem Lichtleiter ausgekoppelten Lichtstrahlen vorliegen. Zudem muss eine möglichst homogene Beleuchtung der gesamten Fläche der räumlichen Lichtmodulationseinrichtung erreicht werden.

Es sind verschiedene Ansätze bekannt, um eine homogene Beleuchtung, insbesondere für eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung, zu realisieren.

Aus der US 2017/0363793 A1 ist beispielsweise eine Hintergrundbeleuchtungseinheit bekannt, die einen Lichtleiter und eine Barriereschicht in Lichtausbreitungsrichtung über dem Lichtleiter aufweist. Die Barriereschicht definiert ein Blendengebiet, wobei ein aktives Gebiet, von welchem Licht vom Lichtleiter ausgegeben wird, angrenzend zum Blendengebiet ist. Eine Prismenstruktur dient zum Einkoppeln von Licht in den Lichtleiter.

Die US 2006/0255346 A1 beschreibt eine Beleuchtungseinrichtung mit zwei übereinander angeordnete Lichtleiter-Platten. Jede Lichtleiter-Platte ist mit einer Punktlichtquelle gekoppelt, die Licht einer Wellenlänge ausgibt. Das in die Lichtleiter-Platten eingekoppelte Licht wird über einen Lichtausgabemechanismus derartig geführt, dass die Farbheterogenität unterdrückt wird.

Ferner ist aus der US 2017/01391 16 A1 eine Lichtleiter-Platte bekannt, die zwei keilförmige Lichtleiterschichten aufweist, die so zusammengefügt sind, dass sich eine planparallele Lichtleiter-Platte ergibt. Zwischen den keilförmigen Lichtleiterschichten ist eine Verbindungsschicht vorgesehen, die als Reflexionsschicht ausgebildet ist und ineinandergreifende Punkte aufweist, die auf zwei gegenüberliegenden Flächen der Verbindungsschicht angeordnet sind. Licht tritt in die erste keilförmige Lichtleiterschicht und in die Verbindungsschicht ein und wird an den ineinandergreifenden Punkten der Verbindungsschicht reflektiert. Das derart reflektierte Licht wird wieder durch die erste keilförmige Lichtleiterschicht zu einer lichtaustretenden Fläche der ersten keilförmigen Lichtleiterschicht geführt, wo es aus der Lichtleiter-Platte austritt. Dadurch wird die Lichtausbeute erhöht.

Eine konstante Ausgabeleistung des Lichts nach dem Austritt bzw. der Auskopplung des Lichts aus den Lichtleitern und somit eine homogene Beleuchtung kann jedoch mit derartigen, im Stand der Technik bekannten Beleuchtungseinrichtungen nicht erreicht werden. Dies ist jedoch insbesondere bei einer Beleuchtung einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung für eine holographische Rekonstruktion von Informationen notwendig.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der eine homogene Beleuchtung und eine konstante Lichtleistung auf einfache Weise mit wenigen Bauelementen und kosteneffizient erreichbar ist. Ferner soll hierfür eine in ihrem Bauraum kompakte und flache Vorrichtung geschaffen werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lichtleitvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Es ist erfindungsgemäß eine Lichtleitvorrichtung vorgesehen, mit der die oben genannten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können. Die Lichtleitvorrichtung weist wenigstens einen Lichtleiter, wenigstens ein Strahlteilerelement und wenigstens eine Lichtauskopplungseinrichtung auf. Der wenigstens eine Lichtleiter weist hierbei wenigstens zwei Schichten auf. Dabei ist das wenigstens eine Strahlteilerelement zwischen den wenigstens zwei Schichten des wenigstens einen Lichtleiters vorgesehen. Das wenigstens eine Strahlteilerelement ist zum teilweisen Transmittieren und Reflektieren von auftreffendem im wenigstens einen Lichtleiter propagierenden Licht ausgebildet. Das bedeutet, das wenigstens eine Strahlteilerelement ist teilreflektierend ausgebildet, so dass ein gewisser Teil des auf das wenigstens eine Strahlteilerelement im wenigstens einen Lichtleiter auftreffende Licht reflektiert wird und der andere verbleibende Teil des Lichts vom wenigstens einen Strahlteilerelement transmittiert wird. Der transmittierte Teil des Lichts gelangt somit in die weitere vorliegende Schicht des wenigstens einen Lichtleiters, in der das Licht dann ebenfalls entsprechend propagiert. Die wenigstens eine Lichtauskopplungseinrichtung ist zum Auskoppeln von auftreffendem Licht aus dem wenigstens einen Lichtleiter vorgesehen.

Durch das erfindungsgemäße Vorsehen oder Anordnen wenigstens eines Strahlteilerelements zwischen den wenigstens zwei Schichten des wenigstens einen Lichtleiters kann das Licht im wenigstens einen Lichtleiter derart propagieren und mittels der wenigstens einen Lichtauskopplungseinrichtung aus dem wenigstens einen Lichtleiter ausgekoppelt werden, dass das ausgekoppelte Licht eine hohe Homogenität aufweist bzw. eine homogene Intensitätsverteilung des ausgekoppelten Lichts vorliegt. Zudem liegt eine hohe Lichtausgabeleistung in Lichtausbreitungsrichtung nach der Lichtleitvorrichtung vor.

Ferner kann durch einen derartigen Aufbau der erfindungsgemäßen Lichtleitvorrichtung diese kompakt und zudem flach gehalten werden, so dass diese Lichtleitvorrichtung besonders gut für eine Beleuchtungseinrichtung in einer Anzeigevorrichtung zur zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Darstellung von Informationen wie Objekten und Szenen geeignet ist.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Lichtleitvorrichtung wenigstens einen Lichtleiter aufweisen, der wenigstens drei Schichten aufweist. In dieser Ausgestaltung sind wenigstens zwei Strahlteilerelemente vorgesehen, die jeweils zwischen zwei Schichten des wenigstens einen Lichtleiters angeordnet bzw. vorgesehen sind. Auf diese Weise kann eine noch höhere Homogenität der ausgekoppelten Lichtintensität erreicht werden bzw. die Homogenität weiter optimiert werden.

Das Licht kann sich erfindungsgemäß innerhalb des wenigstens einen Lichtleiters, d.h. innerhalb der wenigstens zwei Schichten, über eine Reflexion an Grenzflächen des wenigstens einen Lichtleiters ausbreiten. Vorzugsweise kann sich das Licht im wenigstens einen Lichtleiter, insbesondere innerhalb der wenigstens zwei Schichten, über Totalreflexion ausbreiten. Das bedeutet, dass der Winkel des eingekoppelten Lichtstrahls bzw. Lichtbündels zur Normalen auf der Lichteinkopplungsfläche des wenigstens einen Lichtleiters größer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion.

Die erfindungsgemäße Lichtleitvorrichtung kann beispielsweise in Direktsicht-Displays, in Projektionsanzeigevorrichtungen, in Head-Up-Display oder aber auch in Head-Mounted-Display eingesetzt werden, wobei andere Anwendung hierdurch nicht ausgeschlossen sein sollen. Die Lichtleitvorrichtung kann somit überall dort eingesetzt und verwendet werden, wo eine homogene Beleuchtung oder Auskopplung von Licht gefordert wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Lichtleiter quaderförmig ausgebildet ist, wobei das wenigstens eine Strahlteilerelement flächig ausgebildet und im Wesentlichen parallel zu den Grenzflächen des Lichtleiters vorgesehen ist.

Der wenigstens eine Lichtleiter der erfindungsgemäßen Lichtleitvorrichtung ist quaderförmig ausgebildet, d.h. der Querschnitt des Lichtleiters ist rechteckig ausgebildet. Vorzugsweise weist der Lichtleiter vier lange Seitenflächen und zwei dazu kürzere Seitenflächen auf. Das wenigstens eine Strahlteilerelement ist hierbei flächig, vorzugsweise als sehr dünne Schicht, ausgebildet. Zudem ist das wenigstens eine Strahlteilerelement im Wesentlichen parallel zu den Grenzflächen, d.h. vorzugsweise zu den langen Seitenflächen, des Lichtleiters zwischen den wenigstens zwei Schichten angeordnet. Auf diese Weise trennt somit das wenigstens eine Strahlteilerelement den Lichtleiter in die wenigstens zwei Schichten.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das in den wenigstens zwei Schichten des wenigstens einen Lichtleiters propagierende Licht über das wenigstens eine Strahlteilerelement miteinander gekoppelt ist. Das in den wenigstens einen Lichtleiter einfallende und auf das wenigstens einen Strahlteilerelement auftreffende Licht propagiert durch Strahlteilung bei jedem Auftreffen des Lichts auf einen Ort des wenigstens einen Strahlteilerelements in der einen Schicht, z.B. der unteren Schicht, wie auch in der anderen Schicht, z.B. der oberen Schicht, des Lichtleiters, wodurch eine starke Kopplung zwischen den wenigstens zwei Schichten entsteht und die propagierenden Lichtstrahlen im Lichtleiter gemischt werden.

Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass ein geeignetes Verhältnis von Transmission zu Reflexion des wenigstens einen Strahlteilerelements für eine im Wesentlichen homogene und effiziente Auskopplung des Lichts aus dem wenigstens einen Lichtleiter wählbar ist. Beispielsweise kann ein Verhältnis von Transmission zu Reflexion des wenigstens einen Strahlteilerelements von 50% zu 50% gewählt werden. Das bedeutet, dass das wenigstens eine Strahlteilerelement das auftreffende Licht zu 50% reflektiert und zu 50% transmittiert, so dass die Hälfte des auftreffenden Lichts am wenigstens einen Strahlteilerelement reflektiert wird und in der einen Schicht des Lichtleiters weiterpropagiert und die andere Hälfte des auftreffenden Lichts durchdringt das wenigstens eine Strahlteilerelement und gelangt somit in die andere Schicht des Lichtleiter, in der es ebenfalls weiter propagiert.

Selbstverständlich sind auch andere geeignete Verhältnisse von Transmission zu Reflexion möglich, wie z.B. 60% Transmission zu 40% Reflexion oder auch 40% Transmission zu 60% Reflexion. Als besonders geeignet hat sich ein Verhältnis der Reflexion von 38,2% zu einer Transmission von 61 ,8% herausgestellt. Die Erfindung soll jedoch nicht auf derartige Verhältnisse beschränkt sein.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Lichtauskopplungseinrichtung wenigstens ein diffraktives optisches Element, vorzugsweise ein Volumengitter oder ein Oberflächengitter, aufweist.

Zur Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter der erfindungsgemäßen Lichtleitvorrichtung kann die wenigstens eine Lichtauskopplungseinrichtung wenigstens ein diffraktives optisches Element aufweisen. Das wenigstens eine diffraktive optische Element kann als ein Element auf einer Lichtauskopplungsfläche des Lichtleiters aufgebracht oder im Lichtleiter vorgesehen sein. Es ist jedoch auch möglich, dass das wenigstens eine diffraktive optische Element in einzelne Segmente unterteilt ist, die auf einer Lichtauskopplungsfläche des Lichtleiters aufgebracht oder im Lichtleiter vorgesehen sind. Die einzelnen Segmente des wenigstens einen diffraktiven optischen Elements sind dabei derart auf der Lichtauskopplungsseite des Lichtleiters vorgesehen oder aufgebracht oder im Lichtleiter vorgesehen, dass diese Segmente lückenlos aneinander angrenzen oder auch sich teilweise im Randbereich überlagern, so dass eine Auskopplung des Lichts in diesem Bereich des Lichtleiters nicht gestört ist.

Es ist ferner möglich, dass die wenigstens eine Lichtauskopplungseinrichtung auch mehrere diffraktive optische Elemente aufweist, d.h. wenigstens zwei diffraktive optische Elemente. Beispielsweise für eine farbige Darstellung von Informationen mittels einer Anzeigevorrichtung, vorzugsweise einer holographischen Anzeigevorrichtung, die eine Beleuchtungseinrichtung mit der erfindungsgemäßen Lichtleitvorrichtung aufweist, ist es vorteilhaft für jede verwendete Wellenlänge bzw. darzustellende Farbe ein dafür geeignetes diffraktives optisches Element in der Lichtauskopplungseinrichtung vorzusehen. Das bedeutet, dass für eine farbige Darstellung von Informationen in RGB (rot, grün, blau) die Lichtleitvorrichtung wenigstens drei diffraktive optische Elemente aufweist, die an die jeweilige Wellenlänge bzw. Farbe angepasst sind. Auch diese diffraktiven optischen Elemente können wieder in einzelne Segmente unterteilt sein.

Als diffraktive(s) optische(s) Element(e) sind hier insbesondere Volumengitter oder Oberflächengitter geeignet. Volumengitter können eine kollimierte Abgabe von insbesondere kohärentem Licht vorsehen. Volumengitter stellen einen Stapel von transparenten oder auch reflektiven Schichten dar und können als modulierte Verteilungen der Brechungsindexe in x- und y-Richtung beschrieben werden. Ein Volumengitter ist dabei derart ausgestaltet, dass ein definierter Teil der Lichtenergie bzw. des Lichts in einen vorgegebenen bzw. festgelegten Winkelbereich ausgekoppelt wird. Das oder die Volumengitter der Lichtauskopplungseinrichtung richten das auftreffende im Lichtleiter unter einem Winkel a propagierende Licht bei der Auskopplung in eine Richtung senkrecht zur Grenzfläche des Lichtleiters.

Vorteilhafterweise kann dabei vorgesehen sein, dass eine teilreflektierende Schicht vorgesehen ist, die zwischen einer Grenzfläche des wenigstens einen Lichtleiters und dem wenigstens einen diffraktiven optischen Element angeordnet ist.

Eine teilreflektierende Schicht kann zwischen einer Grenzfläche des wenigstens einen Lichtleiters und dem wenigstens einen diffraktiven optischen Element bzw. der Lichtauskopplungseinrichtung vorgesehen und angeordnet sein. Sie könnte auch Bestandteil der Lichtauskopplungseinrichtung sein. Diese teilreflektierende Schicht kann hierzu beispielsweise auf das wenigstens eine diffraktive optische Element aufgebracht und zur Grenzfläche des Lichtleiters hin gerichtet sein. Die teilreflektierende Schicht reflektiert auftreffendes Licht teilweise, wobei der andere nicht reflektierte Teil von der teilreflektierenden Schicht transmittiert und somit durch diese hindurchgelassen wird. Das von der teilreflektierenden Schicht transmittierte Licht trifft danach auf die Lichtauskopplungseinrichtung, mittels der es aus dem Lichtleiter und somit aus der Lichtleitvorrichtung ausgekoppelt wird. Beispielsweisen werden ca. 80% des Lichts von der teilreflektierenden Schicht reflektiert, so dass dieses Licht weiter im Lichtleiter propagieren kann. Ca. 20% des Lichts wird daher von der teilreflektierenden Schicht transmittiert und entsprechend aus dem Lichtleiter ausgekoppelt.

Auf vorteilhafte Weise kann vorgesehen sein, dass die Reflektivität der teilreflektierenden Schicht hinsichtlich der Homogenität und der Effizienz des mittels der Lichtauskopplungseinrichtung aus dem wenigstens einen Lichtleiter ausgekoppelten Lichts optimiert ist.

Um die Homogenität und die Effizienz des aus dem wenigstens einen Lichtleiter ausgekoppelten Lichts zu erhöhen, kann die Reflektivität der teilreflektierenden Schicht angepasst und optimiert werden. Die Reflektivität der teilreflektierenden Schicht wird derart definiert und festgelegt, so dass mit ihr eine hohe Homogenität und Effizienz des ausgekoppelten Lichts erreicht wird.

Zudem kann vorteilhaft sein, wenn die Reflektivität der teilreflektierenden Schicht und die Reflektivität des wenigstens einen Strahlteilerelements aufeinander abgestimmt sind.

Auf diese Weise kann die Homogenität des ausgekoppelten Lichts weiterhin erhöht werden.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die teilreflektierende Schicht eine ortsabhängige Transmission und Reflexion aufweist.

Die teilreflektierende Schicht kann somit als Gradientenschicht ausgebildet sein. Diese teilreflektierende Schicht mit ortsabhängiger Transmission und Reflexion kann derart aufgebaut sein, dass im Bereich der Lichteinkopplung in den Lichtleiter die teilreflektierende Schicht eine niedrige Transmission und eine hohe Reflexion des Lichts aufweist, wobei hingegen in Ausbreitungsrichtung des Lichts im Lichtleiter in einem Endbereich des Lichtleiters, d.h. in einem dem Lichteinkopplungsbereich des Lichtleiters entgegengesetzten Bereich, eine hohe Transmission und eine niedrige Reflexion vorliegt.

Eine Gradientenschicht bzw. eine ortsabhängige Transmission und Reflexion in einer Schicht kann vorteilhaft dann verwendet werden, wenn die Lichtleitvorrichtung mit wenigstens einer Lichtquelle von einer Seite beleuchtet wird. Das bedeutet, das Licht wird von einer Seite in den Lichtleiter eingekoppelt. Eine Lichtquelle kann mehrere Unterlichtquellen aufweisen. Beispielsweise kann eine Lichtquelle mehrere Unterlichtquellen der gleichen Wellenlänge oder mit unterschiedlichen Wellenlängen aufweisen, z.B. im RGB (rot-grün-blau)-Spektralbereich. Selbstverständlich kann unter einer Lichtquelle auch nur eine lichtabgebende Einheit verstanden werden. In einer dazu alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine diffraktive optische Element eine Beugungseffizienz von h < 100% aufweist, oder dass das wenigstens eine diffraktive optische Element eine ortsabhängige Beugungseffizienz aufweist.

Das wenigstens eine diffraktive optische Element mit ortsabhängiger Beugungseffizienz kann derart ausgebildet sein, dass im Bereich der Lichteinkopplung in den Lichtleiter das wenigstens eine diffraktive optische Element eine niedrige Beugungseffizienz aufweist, wobei hingegen in Ausbreitungsrichtung des Lichts im Lichtleiter in einem Endbereich des Lichtleiters, d.h. in einem dem Lichteinkopplungsbereich des Lichtleiters entgegengesetzten Bereich, eine hohe Beugungseffizienz vorliegt.

Das wenigstens eine diffraktive optische Element mit ortsabhängiger Beugungseffizienz kann vorteilhaft dann verwendet werden, wenn die Lichtleitvorrichtung mit wenigstens einer Lichtquelle von einer Seite beleuchtet wird. Das bedeutet, das Licht wird von einer Seite in den Lichtleiter eingekoppelt.

In einer weiteren besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Lichtauskopplungseinrichtung einen über ihre Fläche vorgesehenen konstanten Reflexionsgrad aufweist.

Das Vorsehen einer konstanten Reflexion über die Fläche der wenigstens einen Lichtauskopplungseinrichtung der Lichtleitvorrichtung ist besonders von Vorteil, wenn die Lichtleitvorrichtung von zwei zueinander entgegengesetzt angeordneten Lichtquellen beleuchtet wird. Hierbei kann Licht von zwei Seiten in den Lichtleiter eingekoppelt werden, so dass ein Teil des im Lichtleiter propagierenden Lichts bei jedem Auftreffen auf die Lichtauskopplungseinrichtung aus dem Lichtleiter ausgekoppelt und der an diesem Ort reflektierende Teil des Lichts weiter im Lichtleiter propagiert und an nachfolgenden Stellen bzw. Orten des Lichtleiters aus diesem ausgekoppelt wird. Durch die Einkopplung des Lichts von zwei Seiten propagiert das Licht zueinander entgegengesetzt, so dass das jeweilige ausgekoppelte Licht zueinander entgegengesetzte Intensitätsfehler oder Inhomogenitäten aufweist, die sich jedoch aufgrund der zweitseitigen Lichteinkopplung wenigstens teilweise einander kompensieren. Auf diese Weise kann ein konstanter Reflexionsgrad über die Fläche der Lichtauskopplungseinrichtung erreicht werden. Mit anderen Worten, durch eine Einkopplung des Lichts von zwei Seiten in den Lichtleiter kann eine gute bzw. hohe Homogenität des ausgekoppelten Lichts auch mit einem konstanten Reflexionsgrad der Lichtauskopplungseinrichtung erreicht werden. Eine Lichtauskopplungseinrichtung mit konstantem Reflexionsgrad ist besonders vorteilhaft in Bezug auf die Herstellung der teilreflektierenden Schicht. Die teilreflektierende Schicht lässt sich einfacher hersteilen, wobei diese zugleich kostengünstiger gefertigt werden kann. Vorteilhafterweise kann die wenigstens eine Lichtauskopplungseinrichtung transmissiv oder reflektiv ausgebildet sein.

Um die Intensität des ausgekoppelten Lichts zu erhöhen, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass wenigstens ein Spiegelelement an einer in Lichtausbreitungsrichtung vorliegenden Seitenfläche des wenigstens einen Lichtleiters vorgesehen ist.

Hierbei kann auf wenigstens einer Seitenfläche des wenigstens einen Lichtleiters ein Spiegelelement oder auch mehrere Spiegelelemente vorgesehen sein. Es ist auch möglich, dass beide Seitenflächen, von und/oder zu der sich das Licht im Lichtleiter ausbreitet, ein Spiegelelement oder auch mehrere Spiegelelemente aufweisen. Dieses oder diese Spiegelelement(e) ist/sind zur Reflexion des nicht aus dem Lichtleiter ausgekoppelten Lichts vorgesehen, so dass das reflektierte Licht weiterhin im Lichtleiter propagieren und ausgekoppelt werden kann. Auf diese Weise kann die Effizienz der Lichtleitvorrichtung erhöht werden.

Um eine hohe Homogenität und eine hohe Effizienz des aus der Lichtleitvorrichtung ausgekoppelten und ausgehenden Lichts zu schaffen und zu gewährleisten, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass ein Lichtpropagationswinkel im wenigstens einen Lichtleiter in einem Bereich zwischen 60 Grad bis 85 Grad, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 70 Grad und 80 Grad, liegt.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass Intensitätsfehler in der Lichtausgabeleistung, die aus dem wenigstens einen Lichtleiter ausgekoppelt wird, mittels einer ortsabhängigen Eingangsintensitätsverteilung des Lichts, das in den Lichtleiter einkoppelbar ist, kompensierbar ist.

Zur Erzeugung einer ortsabhängigen Eingangsintensitätsverteilung des Lichts, die in den wenigstens einen Lichtleiter eingekoppelt wird, kann beispielsweise ein Grauverlaufsfilter eingesetzt werden, der die auf den Lichtleiter auftreffende Intensitätsverteilung entsprechend einstellt bzw. anpasst. Es könnte jedoch auch ein diffraktives optisches Element zur Erzeugung einer ortsabhängigen Eingangsintensitätsverteilung des Lichts verwendet werden, das die Intensität des Lichts entsprechend umverteilt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Lichteinkopplungseinrichtung vorgesehen ist, die am wenigstens einen Lichtleiter angeordnet und zur Einkopplung von auftreffendem Licht in den Lichtleiter vorgesehen ist.

Vorteilhafterweise wird zur Einkopplung des Lichts in den wenigstens einen Lichtleiter wenigstens eine Lichteinkopplungseinrichtung vorgesehen. Hierzu kann die Lichteinkopplungseinrichtung wenigstens ein diffraktives optisches Element, vorzugsweise ein Volumengitter oder ein Oberflächengitter, oder wenigstens ein Spiegelelement oder wenigstens ein Prismenelement aufweisen. Die Lichteinkopplungseinrichtung ist dabei derart ausgebildet, dass mit dieser Lichteinkopplungseinrichtung das auf den Lichtleiter auftreffende Lichtbündel, das aus einer Vielzahl von Lichtstrahlen besteht, vollständig in den Lichtleiter einkoppelbar ist. Die Lichtauskopplungseinrichtung ist somit in ihrer Größe derart ausgestaltet, dass das von wenigstens einer Lichtquelle ausgesandte Licht vollständig auf die Fläche der Lichtauskopplungseinrichtung auftrifft und dieses auftreffende Licht mittels der Lichteinkopplungseinrichtung in den Lichtleiter einkoppelbar ist.

Vorteilhafterweise kann das Profil der in den wenigstens einen Lichtleiter eintretenden Lichtintensitätsverteilung ein Gauß-Profil, ein Sägezahn-Profil oder ein Rechteck-Profil sein. Simulationen haben gezeigt, dass ein Gauß-Profil, ein Sägezahn-Profil oder ein Rechteck-Profil sich besonders gut eignen als Profil für eine in den Lichtleiter eintretende Lichtintensitätsverteilung in Verbindung mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Lichtauskopplungseinrichtung, um eine homogene und effiziente Intensitätsverteilung des aus der Lichtleitvorrichtung ausgekoppelten Lichts zu erzielen.

Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Lichtauskopplungseinrichtung zum Auskoppeln von im wenigstens einen Lichtleiter propagierenden Licht jeweils bei jedem Auftreffen auf die Lichtauskopplungseinrichtung ausgebildet ist, so dass Lichtsegmente erzeugbar sind, die aus dem Lichtleiter auskoppelbar sind. Die wenigstens eine Lichtauskopplungseinrichtung ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass jeweils ein bestimmter Teil des Lichts, das auf die Lichtauskopplungseinrichtung während der Propagation des Lichts in den Schichten des wenigstens einen Lichtleiters auftrifft, mittels dieser Lichtauskopplungseinrichtung ausgekoppelt wird. Der Anteil des Lichts, der mittels der Lichtauskopplungseinrichtung ausgekoppelt werden soll, wird durch die Ausbildung der Lichtauskopplungseinrichtung, d.h. durch das vorgesehene bzw. definierte Verhältnis von Transmission zu Reflexion, bestimmt. Da an jedem Ort, an dem das im Lichtleiter propagierende Licht auf die Lichtauskopplungseinrichtung auftrifft, ein bestimmter bzw. definierter Teil des Lichts aus dem Lichtleiter der Lichtleitvorrichtung ausgekoppelt wird, werden mehrere Lichtsegmente erzeugt, die zusammen gesehen eine homogene und effiziente Lichtintensitätsverteilung darstellen.

Die erzeugten Lichtsegmente können vorteilhafterweise lückenlos nebeneinander oder zueinander überlappend angeordnet sein.

Besonders bevorzugt ist, wenn die einzelnen Lichtsegmente nebeneinander überlappend zueinander angeordnet sind. Dadurch können in jedem Fall mögliche auftretende Lücken oder Spalten zwischen den einzelnen Lichtsegmenten, die z.B. durch die wenigstens eine Lichteinkopplungseinrichtung erzeugte Effekte oder Fehler bewirkt werden, vermieden werden, so dass die Homogenität des ausgekoppelten Lichts nicht nachteilig beeinträchtigt wird.

Es kann von großem Vorteil sein, wenn eine Breite eines in den wenigstens einen Lichtleiter einzukoppelnden Lichtbündels am Einkopplungsort des Lichtleiters schon derart bestimmt ist, dass eine homogene und effiziente Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter erreichbar ist. Eine derartig vorab bestimmte bzw. definierte Breite eines in den Lichtleiter einzukoppelnden Lichtbündels lässt sich über mathematische Rechnungen vorab ermitteln.

Die maximale Breite U_n des eingekoppelten Lichts am Einkopplungsort des Lichtleiters wird bestimmt durch L_n = 2d/tan(a), wobei d die Gesamtdicke des Lichtleiter und der Winkel a der Propagationswinkel des Lichts im Lichtleiter, unter dem das Licht auf den Lichtleiter auftrifft, ist. Die Breite von jedem ausgekoppelten Lichtsegment ist ebenfalls U_n.

Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass der Abstand der einzelnen ausgekoppelten Lichtsegmente zueinander durch die einzelnen Dicken der wenigstens zwei Schichten des Lichtleiters bestimmt ist.

Der Abstand der einzelnen Lichtsegmente zueinander kann durch die Dicken der wenigstens zwei Schichten des Lichtleiters beeinflusst und somit definiert und festgelegt werden. Daher ist es möglich, die Dicken der wenigstens zwei Schichten des Lichtleiters derart auszugestalten, dass die einzelnen aus dem Lichtleiter ausgekoppelten Lichtsegmente sich gegenseitig überlappen, so dass keine Spalten oder Lücken zwischen diesen Lichtsegmenten entstehen können und eine hohe Homogenität des ausgekoppelten Lichts vorliegt.

Die maximale Breite von jedem Lichtsegment wird durch die Gesamtdicke des Lichtleiters bestimmt, somit durch die bereits erwähnte Formel ü_n = 2d/tan(a). Jedoch wird der Abstand der einzelnen Lichtsegmente zueinander durch die Dicken der wenigstens zwei Schichten des Lichtleiters bestimmt. Somit können die Dicken der wenigstens zwei Schichten derart definiert und gebildet werden, dass der Abstand zwischen den wenigstens zwei Schichten kleiner als die maximale Breite U_n des eingekoppelten Lichts ist und somit ein Überlapp der einzelnen Lichtsegmente entsteht bzw. dadurch erzeugt wird.

In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann zudem vorgesehen sein, dass die Lichtleitvorrichtung mit wenigstens einer Lichtquelle gekoppelt ist, die Licht aussendet und auf die Lichtleitvorrichtung richtet.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwei Lichtquellen mit der Lichtleitvorrichtung gekoppelt sind, wobei die Lichtleitvorrichtung mittels einer ersten Lichtquelle von einer ersten Seite beleuchtbar ist und die Lichtleitvorrichtung mittels einer zweiten Lichtquelle von einer zweiten Seite beleuchtbar ist. Durch eine derartige Kopplung der erfindungsgemäßen Lichtleitvorrichtung mit zwei Lichtquellen, wobei eine Lichtquelle jeweils auf einer Seite der Lichtleitvorrichtung angeordnet ist, so dass sich die beiden Lichtquellen gegenüber zueinander im Bereich der Lichtleitvorrichtung befinden, kann auf einfache Weise und ohne hohe Kosten eine im Vergleich zur Verwendung von nur einer Lichtquelle verbesserte Homogenität und eine hohe Effizienz der ausgekoppelten Lichtintensitätsverteilung erreicht werden.

Die Lichtquellen können in Propagationsrichtung auf einer Oberseite oder einer Unterseite des Lichtleiters an gegenüberliegenden Endabschnitten des Lichtleiters angeordnet sein. Darüber hinaus gibt es weitere Möglichkeiten die Lichtquellen bezüglich der Oberseite und der Unterseite des Lichtleiters anzuordnen. Beispielsweise können beide Lichtquellen auf einer Oberseite oder Unterseite des Lichtleiters oder eine Lichtquelle auf der Oberseite und die andere Lichtquelle auf der Unterseite angeordnet sein.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Lichtleiter zur Aufweitung des Lichts in zwei zueinander unterschiedlichen Richtungen vorgesehen sind. Vorzugsweise sind drei Lichtleiter vorgesehen.

Zur Aufweitung von Licht in zwei zueinander unterschiedlichen Richtungen, vorzugsweise in zwei zueinander senkrechten Richtungen, kann die erfindungsgemäße Lichtleitvorrichtung zwei, vorzugsweise drei, Lichtleiter aufweisen. Hierbei kann ein Lichtleiter davon stabförmig und ein Lichtleiter quaderförmig oder flächig ausgebildet sein. Der quaderförmig ausgebildete Lichtleiter kann dem stabförmig ausgebildeten Lichtleiter in Lichtausbreitungsrichtung nachgeordnet sein bzw. folgen. Bei Vorsehen von drei Lichtleitern können vorteilhafterweise zwei Lichtleiter davon stabförmig und ein Lichtleiter quaderförmig oder flächig ausgebildet sein. Der quaderförmig ausgebildete Lichtleiter kann den stabförmig ausgebildeten Lichtleitern in Lichtausbreitungsrichtung nachgeordnet sein bzw. folgen. Auf diese Weise kann mittels dem(n) einen(zwei) stabförmig ausgebildeten Lichtleiter(n) eine eindimensionale Aufweitung des Lichts erfolgen, d.h. in einer Richtung, z.B. der horizontalen Richtung, liegt eine streifenförmige homogene Lichtintensitätsverteilung vor. Mittels des dem(n) einen(zwei) stabförmig ausgebildeten Lichtleiter(n) nachfolgend angeordneten quaderförmig oder flächig ausgebildeten Lichtleiters können vorteilhaft die auftreffende(n) streifenförmig ausgebildete(n) Lichtintensitätsverteilung(en) nun in diesen eingekoppelt und in einer weiteren Richtung aufgeweitet werden. Das bedeutet, das mit dem quaderförmig ausgebildeten Lichtleiter eine Aufweitung des Lichts in einer Richtung annähernd senkrecht zur Richtung der streifenförmigen bzw. eindimensionalen Lichtintensitätsverteilung erzielt werden kann, so dass in Lichtausbreitungsrichtung nach dem quaderförmig ausgebildeten Lichtleiter eine flächige bzw. zweidimensionale Lichtintensitätsverteilung erzeugt wird bzw. vorliegt. Eine derartig aufgebaute Lichtleitvorrichtung kann somit vorteilhaft verwendet werden, wenn eine flächige bzw. zweidimensionale homogene Lichtintensitätsverteilung gewünscht oder gefordert wird.

Die vorliegende Aufgabe der Erfindung wird ferner durch eine Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 28 gelöst.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung weist wenigstens eine Lichtquelle zum Aussenden von Licht und eine erfindungsgemäße Lichtleitvorrichtung auf. Die erfindungsgemäße Lichtleitvorrichtung ist dabei zum Führen des von der wenigstens einen Lichtquelle ausgesandten Lichts ausgebildet.

Die erfindungsgemäße Lichtleitvorrichtung kann vorteilhaft in einer Beleuchtungsvorrichtung eingesetzt werden, die vorgesehen ist, eine homogene und effiziente Auskopplung von Licht zu erzeugen und auszusenden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Kollimationseinheit zur Kollimation des von der wenigstens einen Lichtquelle ausgesandten Lichts aufweist.

Die vorliegende Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 30 gelöst.

Erfindungsgemäß weist die Anzeigevorrichtung wenigstens eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung, die wenigstens eine erfindungsgemäße Lichtleitvorrichtung aufweist, wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung und wenigstens ein optisches System auf. Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung dient zur Darstellung von zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Informationen. Diese zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Informationen können auf stereoskopischem, insbesondere auf autostereoskopischem, Wege oder auch vorzugsweise auf holographischem Wege erzeugt werden. Die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung ist dazu von der Beleuchtungsvorrichtung beleuchtbar. Das in der Anzeigevorrichtung vorgesehene optische System dient zusammen mit der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung zum Erzeugen der darzustellenden Information.

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung kann als Direktsicht-Display, als Projektionsanzeigevorrichtung, als Head-Up-Display oder auch als Head-Mounted-Display ausgebildet sein. Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und/oder die beschriebenen Ausführungsbeispiele bzw. Ausgestaltungen miteinander zu kombinieren. Dazu ist einerseits auf die den nebengeordneten Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen zu verweisen, in denen auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen der Lehre erläutert werden. Die Erfindung wird dabei anhand der beschriebenen Ausführungsbeispiele prinzipmäßig erläutert, soll jedoch nicht auf diese beschränkt sein.

Die Figuren zeigen:

Fig. 1 : in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lichtleitvorrichtung;

Fig. 2: eine graphische Darstellung einer ausgegebenen Intensitätsverteilung des Lichts aus einer Lichtleitvorrichtung gemäß Fig. 1 ;

Fig. 3: in einer schematischen Darstellung eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lichtleitvorrichtung;

Fig. 4: eine prinzipmäßige Darstellung der Lichtleitvorrichtung gemäß Fig. 3 mit der

Darstellung des Lichtverlaufs innerhalb der Lichtleitvorrichtung;

Fig. 5: eine prinzipmäßige Darstellung der Lichtleitvorrichtung gemäß der Figuren 3 und

4 mit der Vorgehensweise der Lichtauskopplung aus der Lichtleitvorrichtung;

Fig. 6: in einer schematischen Darstellung eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtleitvorrichtung, mit einer Einkopplung des Lichts von zwei Seiten;

Fig. 7: in einer schematischen Darstellung eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtleitvorrichtung, wobei die Lichtleitvorrichtung reflektiv ausgeführt ist;

Fig. 8: eine graphische Darstellung einer in die erfindungsgemäße Lichtleitvorrichtung eingekoppelten Lichtintensitätsverteilung und einer aus der Lichtleitvorrichtung ausgekoppelten Lichtintensitätsverteilung; Fig. 9: eine graphische Darstellung einer weiteren in die erfindungsgemäße

Lichtleitvorrichtung eingekoppelten Lichtintensitätsverteilung und einer weiteren aus der Lichtleitvorrichtung ausgekoppelten Lichtintensitätsverteilung;

Fig. 10 in einer graphischen Darstellung die Lichtintensität einer aus einer erfindungsgemäßen Lichtleitvorrichtung ausgekoppelten

Lichtintensitätsverteilung, wobei die Lichtleitvorrichtung von einer Seite beleuchtet wird;

Fig. 1 1 : in einer graphischen Darstellung die Lichtintensität einer aus einer erfindungsgemäßen Lichtleitvorrichtung ausgekoppelten

Lichtintensitätsverteilung, wobei die Lichtleitvorrichtung von zwei Seiten beleuchtet wird;

Fig. 12: eine prinzipmäßige Darstellung einer erfindungsgemäßen

Beleuchtungsvorrichtung; und

Fig. 13: eine prinzipmäßige Darstellung einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung mit einer Beleuchtungsvorrichtung nach Fig. 12.

Es soll kurz erwähnt werden, dass gleiche Elemente/Bauteile/Komponenten auch die gleichen Bezugszeichen in den Figuren aufweisen können.

In Fig. 1 ist eine Lichtleitvorrichtung dargestellt, die einen Lichtleiter 10 und eine Lichtauskopplungseinrichtung 1 1 aufweist. Eine derartige Lichtleitvorrichtung kann beispielsweise für eine Beleuchtungseinrichtung in einer Anzeigevorrichtung zur Darstellung von zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Informationen wie z.B. Objekten oder Szenen, eingesetzt werden. Der Lichtleiter 10 ist hier aus einer einzelnen lichtleitenden Schicht aufgebaut und kann eine Mantelschicht aufweisen, die in Fig. 1 nicht dargestellt ist. Der Lichtleiter 10 kann beispielsweise aus Kunststoff, wie z.B. PMMA oder Polycarbonat, oder Glas hergestellt sein. Zudem ist der Lichtleiter 10 quaderförmig ausgebildet, d.h. der Querschnitt des Lichtleiters 10 ist rechteckig bzw. rechteckförmig. Grenzflächen 12 und 13 des Lichtleiters sind somit in einer parallelen Anordnung zueinander vorgesehen. Das von einer Lichtquelle 14 ausgehende Licht wird mittels einer Lichteinkopplungseinrichtung 15 in den Lichtleiter 10 der Lichtleitvorrichtung eingekoppelt. Die Lichteinkopplungseinrichtung 15 kann wenigstens ein diffraktives optisches Element aufweisen. Das wenigstens eine diffraktive optische Element könnte z.B. ein Volumengitter oder auch ein Oberflächengitter sein. Ferner könnte die Lichteinkopplungseinrichtung 15 zur Einkopplung des Lichts in den Lichtleiter 10 auch wenigstens ein Prismenelement oder wenigstens ein Spiegelelement aufweisen. Bevorzugt wird jedoch zur Lichteinkopplung in den Lichtleiter 10 wenigstens ein Volumengitter. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, wird das von der Lichtquelle 14 ausgesandte Licht auf den Lichtleiter 10 geführt. Hierbei ist es erforderlich, dass die Lichteinkopplungseinrichtung 15 eine dementsprechende Größe aufweist, damit das komplette Licht, das auf den Lichtleiter 10 auftrifft, auch in den Lichtleiter 10 eingekoppelt werden kann. Das bedeutet, dass die Lichteinkopplungseinrichtung 15 an den Querschnitt des einfallenden Lichts angepasst ist. Die Ausbreitung des Lichts im Lichtleiter 10 erfolgt nun vorzugsweise über Totalreflexion, d.h. der Einfallswinkel a des Lichts auf die Lichteinkopplungseinrichtung 15 und somit auf den Lichtleiter 10 ist, bezogen auf die Normale zur Oberfläche des Lichtleiters, größer als der Grenzwinkel der Totalreflexion. Es ist jedoch auch möglich, dass eine oder beide Grenzflächen 12 und 13 des Lichtleiters 10 eine reflektierende Beschichtung aufweist(en), um das Licht entsprechend im Lichtleiter 10 propagieren zu lassen. Das im Lichtleiter 10 propagierende Licht breitet sich zigzag-förmig aus, wie mittels der dargestellten Pfeile kenntlich gemacht werden soll.

Bei jedem Auftreffen des Lichts im Lichtleiter 10 auf die Grenzfläche 13, die mit der Lichtauskopplungseinrichtung 1 1 versehen ist, wird ein Teil des Lichts aus dem Lichtleiter 10 mittels der Lichtauskopplungseinrichtung 1 1 ausgekoppelt. Hierfür ist die Lichtauskopplungseinrichtung 1 1 flächig ausgebildet und über einen Bereich der Grenzfläche 13 bzw. einer Fläche des Lichtleiters 10 vorgesehen. Dieser zur Lichtauskopplung vorgesehene Bereich, der mit der Lichtauskopplungseinrichtung 1 1 versehen ist, erstreckt sich vom Ende des Bereichs der Lichteinkopplungseinrichtung 15 bis zum in Lichtausbreitungsrichtung gesehenen äußeren Endbereich des Lichtleiters 10, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Lichtauskopplungseinrichtung 1 1 weist wenigstens ein diffraktives optisches Element auf. Das diffraktive optische Element kann auch hier als Beugungsgitter, insbesondere als Volumengitter oder Oberflächengitter, ausgebildet sein. Ferner weist die Lichtleitvorrichtung eine teilreflektierende Schicht 16 auf, die Teile des auf ihr auftreffenden Lichts reflektiert und verbleibende Teile des Lichts transmittiert bzw. durchlässt. Die teilreflektierende Schicht 16 ist bevorzugt zwischen dem Lichtleiter 10, d.h. zwischen der Grenzfläche 13 des Lichtleiters 10, und der Lichtauskopplungseinrichtung 1 1 angeordnet und ist aus einem Vielfachschichtstapel gebildet, der Schichten mit hohen und niedrigen Brechzahlen aufweist. Die Reflektivität und folglich auch die Transmission der teilreflektierenden Schicht 16 sind definierbar und entsprechend der gewünschten Effizienz und Homogenität des aus der Lichtleitvorrichtung ausgekoppelten Lichts variierbar und optimierbar. Beispielsweise kann die teilreflektierende Schicht 16 derart ausgebildet sein, dass jeweils an den jeweiligen Lichtauftrefforten der teilreflektierenden Schicht ca. 80% des auftreffenden Lichts reflektiert und ca. 20% des auftreffenden Lichts transmittiert bzw. durchgelassen werden. Diese Aussage zur Reflektivität soll hier nur als Beispiel dienen. Selbstverständlich sind auch andere Verhältnisse der Reflektivität zur Transmission möglich und geeignet. Das Verhältnis der Reflektivität zur Transmission sollte jedoch so eingestellt bzw. definiert sein, dass eine möglichst hohe Homogenität und hohe Effizienz des aus der Lichtleitvorrichtung ausgekoppelten Lichts erzielbar ist. Um dies zu erreichen, weist die teilreflektierende Schicht 16 eine ortsabhängige Transmission und Reflexion auf, d.h. die teilreflektierende Schicht 16 ist als eine Gradientenschicht ausgebildet. Mit anderen Worten, die teilreflektierende Schicht 16 weist einen Gradienten auf und weist hier im Bereich der Lichteinkopplungseinrichtung 15 eine hohe Reflexion und eine niedrige Transmission auf, wobei in Lichtausbreitungsrichtung im Endbereich des Lichtleiters 10 die teilreflektierende Schicht 16 eine niedrige Reflexion und eine hohe Transmission aufweist. Um eine hohe Homogenität und eine konstante Ausgabeleistung des ausgekoppelten Lichts bzw. der ausgekoppelten Lichtintensitätsverteilung zu erreichen, sollte die Transmission T der teilreflektierenden Schicht 16 wie folgt beschrieben definiert sein. Es wird eine konstante Ausgabeleistung dP/dx gefordert. Daher sollte die Leistung des Lichts im Lichtleiter einem linearen Verlauf entsprechen.

Mit den Randbedingungen, dass P(0) = 1 und P(1 ) = r ist, wobei r die verbleibende Leistung des Lichts im Lichtleiter ist, und den dimensionslosen Koordinaten x = x‘/L ergibt sich eine Leistung von:

P(x) = 1 - (1 - r) x .

Der Auskopplungskoeffizient des Lichts ist dabei gegeben durch:

dP/dx _ i-r

P l-(l -r)-x

Damit kann auf die skalierte Transmission T und Reflexion R der teilreflektierenden Schicht 16 geschlossen werden, die wie folgt definiert sind:

. . , tan(a) 1-r

T(x ) = 2 · a - - -— und

L 1-(1 -r)-x

R(X) = 1 - T(x),

wobei L die Länge des verwendeten Lichtleiters ist.

Mittels einer derartigen teilreflektierenden Schicht mit ortsabhängiger T ransmission und Reflexion kann die Homogenität des ausgekoppelten Lichts erhöht und wesentlich verbessert werden. Beispielsweise könnte hiermit die Reflexion im Bereich der Lichteinkopplungseinrichtung 15 auf ca. 90% definiert und eingestellt werden, wobei die Reflexion dann kontinuierlich in Lichtausbreitungsrichtung entlang der teilreflektierenden Schicht 16 bis zum Endbereich des Lichtleiters 10 auf ca. 50% abfällt bzw. abnimmt.

Das von der teilreflektierenden Schicht 16 transmittierte Licht trifft dann auf die Lichtauskopplungseinrichtung 1 1 . Die Lichtauskopplungseinrichtung 1 1 lenkt das auftreffende Licht dann ab, z.B. von einem im Lichtleiter 10 unter einem Winkel a propagierenden Lichtstrahl in einen Lichtstrahl, der unter einem senkrechten Winkel zur Oberfläche des Lichtleiters 10 aus der Lichtleitvorrichtung austritt. In Fig. 1 ist diese senkrechte Lichtauskopplung aus der Lichtleitvorrichtung mittels der dargestellten Pfeile gezeigt. Bei jedem Auftreffen des im Lichtleiter 10 propagierenden Lichts bzw. Lichtbündels auf die teilreflektierende Schicht 16 wird ein definierter Teil des Licht transmittiert und trifft auf die Lichtauskopplungseinrichtung 1 1 , die diesen definierten Teil des Lichts aus dem Lichtleiter und somit aus der Lichtleitvorrichtung auskoppelt. Auf diese Weise werden einzelne Lichtsegmente 17 am Auskopplungsort der Lichtauskopplungseinrichtung 1 1 gebildet bzw. erzeugt, die ausgekoppelt werden.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist die Breite des in den Lichtleiter 10 einzukoppelnden Lichtbündels, das hier durch den Pfeil und dem Pfeil grau hinterlegten Bereich dargestellt sein soll, am Lichteinkopplungsort bzw. am Lichtauftreffort des Lichtleiters 10 mit dem Parameter L_n gekennzeichnet. Eine maximale Breite eines einzukoppelnden Lichtbündels in den Lichtleiter 10 sollte bevorzugt L_n = 2d/tan(a) sein, wobei d die Dicke der Schicht des Lichtleiters und a der Auftreffwinkel des Lichts auf die Oberfläche des Lichtleiters ist. Ein Lichteinfallsbündel, dessen Breite größer ist als U_n = 2d/tan(a) würde folglich, wie in Fig. 1 gezeigt, einen Teil der Lichtauskopplungseinrichtung 1 1 treffen, wodurch es zu störenden Reflexionen kommen könnte. Wie bereits beschrieben, besteht das aus dem Lichtleiter 10 bzw. der Lichtleitvorrichtung ausgekoppelte Licht aus Lichtsegmenten 17. Diese Lichtsegmente 17 besitzen ebenfalls jeweils eine Breite von L_n = 2d/tan(a) und eine Periodizität oder Periode von L = 2d/tan(a). Da U_n < L ist, liegt keine Überlappung der einzelnen Lichtsegmente 17 in deren Randbereichen vor. Jedoch werden die einzelnen Lichtsegmente 17 derart aus dem Lichtleiter 10 ausgekoppelt, dass diese Lichtsegmente 17 lückenlos nebeneinander erzeugt und ausgekoppelt werden. Inhomogenitäten des ausgekoppelten Lichts können entstehen, wenn zwischen den einzelnen Lichtsegmenten 17 Spalten oder Lücken vorliegen. Um diese sichtbaren Spalten oder Lücken zwischen den einzelnen ausgekoppelten Lichtsegmenten 17 zu vermeiden und somit die Homogenität des ausgekoppelten Lichts zu verbessern, sollte die Breite des eingekoppelten Lichtbündels entsprechend angepasst sein.

In Fig. 2 ist in einer graphischen Darstellung eine ausgegebene Lichtintensität einer Lichtleitvorrichtung gemäß Fig. 1 gezeigt. Diese Lichtintensität wurde durch Simulationen für eine Lichtleitvorrichtung mit einem Lichtleiter einer Länge L von 80 mm und einer Dicke d von 2 mm erhalten, wobei der Lichtpropagationswinkel a im Lichtleiter 70° ist. Das Transmissionsprofil der teilreflektierenden Schicht wurde derart gewählt, dass ungefähr 20% des eingekoppelten Lichts im Lichtleiter verbleibt. Hierbei wurde ein rechteckförmiges Profil der in den Lichtleiter eintretenden Lichtintensitätsverteilung verwendet. Die Breite U_n des auf den Lichtleiter auftreffenden Lichtbündels mit dem Rechteck-Profil am Auftreffort des Lichtleiters liegt bei 10 mm. Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, entstehen jeweils zwischen den einzelnen erzeugten bzw. gebildeten Lichtsegmenten Lücken oder Spalten mit verschwindender bzw. gegen Null gehender Lichtintensität. Diese Lücken oder Spalten resultieren aus der Tatsache, dass die Breite der Lichtsegmente etwas kleiner als deren Periode gewählt wurde, um zu vermeiden, dass die Lichtsegmente den Rand der Lichtauskopplungseinrichtung treffen und störende Reflexionen oder Beugungseffekte entstehen. Das bedeutet, dass U_n kleiner als L ist und folglich kein lückenloses Aneinanderreihen der Lichtsegmente erfolgt. Daher kann keine gute Homogenität des ausgekoppelten Lichts erreicht werden.

In Simulationen wurden Reflexionsprofile berechnet und dargestellt, mit denen eine bessere konstante Lichtausgabeleistung der Lichtleitvorrichtung erreicht werden kann. Hierbei hat sich gezeigt, dass ein Lichtleiter mit einer hohen Lichteffizienz einen größeren Abfall der Reflexion im Endbereich des Lichtleiters verlangt. Das bedeutet wiederum, dass eine teilreflektierende Schicht für eine Lichtleitvorrichtung mit einer hohen Effizienz in ihrer Herstellung anspruchsvoller wird. Hinsichtlich der Empfindlichkeit des Lichtleiters auf Beschichtungsfehler oder Beschichtungseigenschaften hat sich gezeigt, dass Lichtleiter, in denen das Licht unter einem kleineren Propagationswinkel, z.B. 60°, propagiert, empfindlicher auf Beschichtungsfehler reagieren als Lichtleiter, in denen das Licht unter einem größeren Winkel, z.B. 80° oder 85°, propagiert. Daher ist ein Lichtleiter bevorzugt, in dem sich das Licht unter einem relativ großen Winkel, d.h. zwischen 75° und 85°, ausbreitet. Das heißt auch, für einen Lichtleiter, in dem sich das Licht unter einem kleinen Winkel, wie z.B. 60°, ausbreitet, vollzieht das propagierende Licht im Lichtleiter mehr Reflexionen als für Licht, das sich unter einem größeren Winkel ausbreitet. Deshalb muss die Reflektivität der teilreflektierenden Schicht höher sein, d.h. im Bereich der Einkopplung des Lichts in den Lichtleiter sollte die Reflektivität beispielsweise bei einem Propagationswinkel von 60° ungefähr 98% betragen. Die Ausgabeleistung des Lichts reagiert jedoch empfindlicher auf Veränderungen der Reflektivität. Große Propagationswinkel im Lichtleiter erfordern jedoch auch einen großen Beugungswinkel im diffraktiven optischen Element der Lichtauskopplungseinrichtung. Hierbei hat sich ebenfalls durch Simulationen und Beleuchtungen eines Volumengitters, das als diffraktives optisches Element zur Lichtauskopplung aus dem Lichtleiter gedient hat, gezeigt, dass beispielsweise eine Beugung des Lichts von 84° zu 0° in Photopolymer als Material für das Volumengitter relativ schwer zu erreichen ist. Daher wird bevorzugt, ein Lichtpropagationswinkel im Lichtleiter von ca. 80° und folglich auch ein Beugungswinkel von 80° im diffraktiven optischen Element der Lichtauskopplungseinrichtung für die erfindungsgemäße Lichtleitvorrichtung verwendet. Selbstverständlich sind auch andere geeignete Winkel möglich.

Zur Verbesserung der Homogenität der ausgekoppelten Lichtintensitätsverteilung und zur Kompensation von Intensitätsfehler in der Lichtausgabeleistung kann anstatt einer üblichen bzw. normalen Eingangsintensitätsverteilung des Lichts eine ortsabhängige Eingangsintensitätsverteilung des Lichts verwendet werden. Die Eingangsintensitätsverteilung bzw. die Intensitätsverteilung des Lichts, die in den Lichtleiter eingekoppelt wird, weist somit einen Gradienten auf. Um dies zu erreichen, kann ein Grauverlaufsfilter eingesetzt oder auch ein diffraktives optisches Element verwendet werden, das die Intensität des Lichts entsprechend umverteilt.

Um die Homogenität des ausgekoppelten Lichts weiter zu verbessern bzw. zu erhöhen, kann die Lichtleitvorrichtung einen Lichtleiter aufweisen, der wenigstens zwei Schichten aufweist. Eine derartige Lichtleitvorrichtung ist prinzipmäßig in Fig. 3 dargestellt. Die dort gezeigte Lichtleitvorrichtung weist einen Lichtleiter 30 und eine Lichtauskopplungseinrichtung 34 auf. Der Lichtleiter 30 ist auch hier wieder beispielsweise aus Kunststoff, wie z.B. PMMA oder Polycarbonat, oder Glas hergestellt. Auch dieser Lichtleiter 30 ist quaderförmig ausgebildet, d.h. der Querschnitt des Lichtleiters 30 ist rechteckig bzw. rechteckförmig. Somit sind Grenzflächen 35 und 36 des Lichtleiters 30 in einer parallelen Anordnung zueinander vorgesehen. Der Lichtleiter 30 weist hier zwei Schichten 31 und 32 auf, die über ein Strahlteilerelement 33 miteinander verbunden sind. Beide Schichten 31 und 32 sind parallel zueinander ausgerichtet, wobei zwischen den beiden Schichten 31 und 32 das Strahlteilerelement 33 angeordnet ist. Die Schicht 31 weist die Dicke d1 auf, wobei die Schicht 32 die Dicke d2 aufweist. Die Gesamtdicke des Lichtleiters 30 ergibt sich somit aus den einzelnen Dicken d1 und d2 der beiden Schichten 31 und 32. Die Dicke des Strahlteilerelements 33 ist jedoch so gering, dass sie für Berechnungen vernachlässigbar ist. Das Strahlteilerelement 33 ist flächig ausgebildet und im Wesentlichen parallel zu den Grenzflächen 35 und 36 des Lichtleiters zwischen den zwei Schichten 31 und 32 angeordnet. Das Strahlteilerelement 33 ist dabei zum teilweisen Transmittieren und Reflektieren von auftreffendem im Lichtleiter propagierenden Licht ausgebildet. Das bedeutet, das Strahlteilerelement 33 ist teilreflektierend ausgebildet, so dass ein definierter Teil des auftreffenden Lichts reflektiert und ein verbleibender Teil des auftreffenden Lichts vom Strahlteilerelement 33 transmittiert wird. Beispielsweise könnte das Strahlteilerelement 33 derart ausgebildet sein, dass es ca. 40% des auftreffenden Lichts reflektiert und ca. 60% des auftreffenden Lichts transmittiert. Das Strahlteilerelement 33 kann aus einer Mehrzahl von Schichten bestehen, um auf unterschiedlich einfallende Wellenlängen entsprechend reagieren zu können.

Die Lichtauskopplungseinrichtung 34 weist auch in dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtleitvorrichtung wenigstens ein diffraktives optisches Element zur Lichtauskopplung auf. Zwischen der Lichtauskopplungseinrichtung 34 und dem Lichtleiter 30 bzw. der Grenzfläche 36 des Lichtleiters 30 ist auch hier eine teilreflektierende Schicht 37 vorgesehen, deren Reflektivität hinsichtlich der Homogenität und Effizienz des ausgekoppelten Lichts angepasst und optimiert ist. Hierzu soll auf die Aussagen gemäß Fig. 1 verwiesen werden, die hier ebenso gelten. Der Verlauf der Lichtausbreitung in einem derart aufgebauten Lichtleiter 30 der Lichtleitvorrichtung ist in Fig. 4 dargestellt. Die Einkopplung des Lichts in den Lichtleiter 30 ist hier jedoch nicht mit dargestellt. Wie zu erkennen ist, teilt das Strahlteilerelement 33 den Lichtleiter 30 in die zwei Schichten 31 und 32, die über diesen miteinander verbunden sind. Das in den Lichtleiter 30 eingekoppelte Licht 38 trifft auf das Strahlteilerelement 33 auf, durch das es teilweise reflektiert und teilweise transmittiert wird. Das Licht wird somit durch das Strahlteilerelement 33 in zwei Lichtteile aufgespaltet. Der Anteil des reflektierten Lichts und der Anteil des transmittierten Lichts wird durch die Reflektivität des Strahlteilerelements 33 definiert und bestimmt. Das reflektierte Licht propagiert dann weiter in der Schicht 31 und das transmittierte Licht propagiert weiter in der Schicht 32. Das in der Schicht 32 propagierende Licht trifft dann wieder auf das Strahlteilerelement 33, an dem es wieder in zwei Lichtteile gespalten wird. Dabei wird ein Lichtteil wieder reflektiert und ein Lichtteil wird vom Strahlteilerelement 33 durchgelassen und dringt in die Schicht 31 zur weiteren Propagation ein. Das am Strahlteilerelement 33 reflektierte und somit in der Schicht 31 verbleibende Licht trifft auf eine teilreflektierende Schicht 37, die eine ortsabhängige Transmission und Reflexion aufweist, auf, an der ebenfalls ein Lichtanteil reflektiert wird und im Lichtleiter 30 weiter in der Schicht 31 propagiert und dann auf das Strahlteilelement 33 auftrifft, das das Licht wieder in zwei Teile spaltet. Der nicht reflektierte Lichtanteil des auf die teilreflektierende Schicht 37 auftreffenden Lichts durchdringt die teilreflektierende Schicht 37 und trifft auf die Lichtauskopplungseinrichtung 34, die diesen Lichtanteil dann aus dem Lichtleiter 30 der Lichtleitvorrichtung auskoppelt. Diese Vorgehensweise wiederholt sich mehrmals entlang der Länge des Lichtleiters 30, so dass das in der Schicht 31 und in der Schicht 32 propagierende Licht aufgrund der Strahlteilung bei jedem Auftreffen des Lichts auf das Strahlteilerelement 33 miteinander gekoppelt und gemischt wird. Auf diese Weise wird an mehreren Orten der Lichtauskopplungseinrichtung 34 das Licht aus dem Lichtleiter 30 ausgekoppelt, wodurch Lichtsegmente erzeugt bzw. gebildet werden.

Die Erzeugung von Lichtsegmenten mittels der Lichtleitvorrichtung gemäß den Figuren 3 und 4 ist in Fig. 5 dargestellt. Das von einer Lichtquelle 39 ausgesandte Licht 38 wird über eine Lichteinkopplungseinrichtung 41 in den Lichtleiter 30 der Lichtleitvorrichtung eingekoppelt. Dann propagiert das eingekoppelte Licht in den zwei Schichten 31 und 32 des Lichtleiters 30 gemäß der Darstellung in den Figuren 4 und 5. Bei jedem Auftreffen des Lichts auf die teilreflektierende Schicht 37 wird ein definierter Lichtanteil von dieser Schicht 37 transmittiert und trifft auf die Lichtauskopplungseinrichtung 34, über die dann das Licht aus dem Lichtleiter 30 ausgekoppelt wird. Die so erzeugten Lichtsegmente S1 , S2, ..., SN entstehen nun nicht nur angrenzend nebeneinander wie in Fig. 1 gezeigt, sondern überlappen sich nun. In Fig. 5 sind beispielhaft nur zwei derartige Lichtsegmente S1 und S2 gezeigt. Diese Segmente S1 und S2 werden hauptsächlich durch in der Schicht 31 propagierendes Licht erzeugt, wobei jedoch bei jedem Auftreffen von in der Schicht 32 propagierendem Licht auf das Strahlteilerelement 33 auch Licht in die Schicht 31 transmittiert und das Licht dadurch gemischt wird, so dass auch propagierendes Licht aus der Schicht 32 aus dem Lichtleiter 30 ausgekoppelt wird und weitere Lichtsegmente gebildet werden. Alle aus dem Lichtleiter 30 ausgekoppelten Lichtsegmente werden somit überlappend aneinandergereiht, wodurch eine hoch homogene ausgekoppelte Lichtintensitätsverteilung erzeugt bzw. geschaffen wird.

Die Breite eines jeden Lichtsegments S1 , ... SN ist weiterhin gegeben durch U_n ^ 2d/tan(a), wie bei einem Lichtleiter mit nur einer Schicht gemäß Fig. 1. Das bedeutet, dass die Breite durch die Gesamtdicke des Lichtleiters 30 bestimmt wird. Jedoch wird die Periodizität der ausgekoppelten Lichtsegmente S1 , ... SN durch die einzelnen Dicken d1 und d2 der zwei Schichten 31 und 32 des Lichtleiters 30 bestimmt. Da somit die Periodizität kleiner ist als die Breite des eingekoppelten Lichts bzw. Lichtbündels am Auftreffort des Lichtleiters, entsteht eine Überlappung bzw. Überlagerung der einzelnen ausgekoppelten Lichtsegmente S1 , ... SN. Durch die Überlappung der einzelnen Lichtsegmente S1 , ... SN kann eine hohe Homogenität des ausgekoppelten Lichts geschaffen werden. Ein Abfall der Lichtintensität im Bereich zwischen zwei Segmente kann somit verhindert werden.

Es wurden Untersuchungen zur Ausgabeintensität des Lichts durchgeführt. Hierzu wurde eine Lichteingangsintensitätsverteilung mit einem dreieckigen Profil verwendet und in einen Lichtleiter eingekoppelt. Zudem wurden die Dicken d1 und d2 des Lichtleiters derart gewählt, dass sie der Bedingung: d1 = 2 d2 genügen. Dadurch treffen die im Lichtleiter propagierenden Lichtstrahlen, die eine zusätzliche zigzag-Propagation in der Schicht mit der Dicke d2 ausführen, die teilreflektierende Schicht und die Lichtauskopplungseinrichtung ziemlich exakt zwischen zwei Lichtstrahlen, die nur in der Schicht mit der Dicke d1 propagieren. Es werden dadurch im Falle einer dreieckig ausgebildeten Eingangsintensitätsverteilung zwei dreieckig ausgebildete Intensitätsbeiträge zu einer Gesamtintensität des Lichts erzeugt, die einander überlagert werden, wobei diese beiden dreieckig ausgebildeten Intensitätsbeiträge jedoch zueinander um eine halbe Periode versetzt überlagert werden. Durch diese zueinander versetzt überlagerten Intensitätsbeiträge kann eine Gesamtintensität des Lichts erzeugt werden, die konstant ist. Auf diese Weise wird eine hohe Homogenität des ausgekoppelten Lichts aus der Lichtleitvorrichtung erreicht.

Selbstverständlich ist es möglich, auch andere Profile für die Eingangsintensitätsverteilung des Lichts in den Lichtleiter zu verwenden, um eine hohe Homogenität der Ausgangsintensitätsverteilung des Lichts zu schaffen. Hierauf wird später noch detaillierter eingegangen.

In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lichtleitvorrichtung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform der Lichtleitvorrichtung wird Licht von zwei Seiten in den Lichtleiter eingekoppelt. Ein Lichtleiter 50 weist auch hier wieder zwei Schichten 51 und 52 auf, zwischen denen ein Strahlteilerelement 53 vorgesehen ist. Der Lichtleiter 50 ist hier ebenfalls quaderförmig ausgebildet, wobei die zwei Schichten 51 und 52 parallel zueinander angeordnet sind. Das Strahlteilerelement 53 ist im Lichtleiter 50 wieder parallel zu Grenzflächen des Lichtleiters 50 angeordnet. Es ist auch hier zur Auskopplung des im Lichtleiter 50 propagierenden Licht im Bereich einer Grenzfläche des Lichtleiters 50 eine Lichtauskopplungseinrichtung 54 vorgesehen. Zwischen der Lichtauskopplungseinrichtung 54 und dem Lichtleiter 50 ist eine teilreflektierende Schicht 55 vorgesehen. Diese teilreflektierende Schicht 55 weist hier jedoch im Gegensatz zu den Figuren 3 bis 5 keine ortsabhängige Transmission und Reflexion auf. Das bedeutet, die hier eingesetzte teilreflektierende Schicht 55 ist keine Gradientenschicht. Es kann jedoch trotzdem in bestimmten Fällen vorteilhaft sein, wenn eine teilreflektierende Schicht als Gradientenschicht ausgebildet ist und diese in einer Lichtleitvorrichtung gemäß Fig. 6 eingesetzt wird.

Bei dieser Ausführung der Lichtleitvorrichtung sind zwei Lichtquellen 56 und 57 vorgesehen. Diese beiden Lichtquellen 56 und 57 sind jeweils im Bereich eines Endabschnitts des Lichtleiters 50 angeordnet, so dass Licht von zwei Seiten in den Lichtleiter 50 einkoppelbar ist. Die Lichteinkopplung in den Lichtleiter 50 erfolgt hier über zwei Lichteinkopplungseinrichtungen 58 und 59. Die Lichteinkopplungseinrichtungen 58 und 59 können wieder wenigstens ein diffraktives optisches Element, ein Spiegelelement oder ein Prismenelement aufweisen. Da hier Licht von zwei Seiten in den Lichtleiter 50 eingekoppelt wird und somit das Licht zueinander entgegengesetzt im Lichtleiter propagiert, muss die Lichtauskopplungseinrichtung 54 auch für eine Auskopplung des so im Lichtleiter propagierenden Lichts ausgebildet sein. Die Lichtauskopplungseinrichtung 54 weist hierzu zwei diffraktive optische Elemente, vorzugsweise zwei Volumengitter, auf, die für die entsprechenden Lichteinfallswinkel des im Lichtleiter propagierenden Lichts ausgebildet sind. Das bedeutet, ein diffraktives optisches Element ist für den Lichteinfallswinkel ausgebildet, mit dem das Licht auftrifft, dass von der Lichtquelle 56 ausgesandt wird und über die Lichteinkopplungseinrichtung 58 in den Lichtleiter 50 eingekoppelt wird. Das andere vorgesehene diffraktive optische Element der Lichtauskopplungseinrichtung ist dementsprechend für den anderen Lichteinfallswinkel ausgebildet, mit dem das Licht auftrifft, dass von der Lichtquelle 57 ausgesandt wird und über die Lichteinkopplungseinrichtung 59 in den Lichtleiter 50 eingekoppelt wird.

Das nun von der Lichtquelle 56 ausgesandte Licht wird über die Lichteinkopplungseinrichtung 58 in den Lichtleiter 50 eingekoppelt und propagiert nun in den beiden Schichten 51 und 52 des Lichtleiters 50 vom linken Endabschnitt zum rechten Endabschnitt des Lichtleiters 50, wie in Fig. 6 an den schwarzen Pfeilen ersichtlich ist. Das von der Lichtquelle 57 ausgesandte Licht wird gleichzeitig über die Lichteinkopplungseinrichtung 59 in den Lichtleiter 50 eingekoppelt und propagiert ebenfalls in den zwei Schichten 51 und 52 des Lichtleiters 50. Dieses eingekoppelte Licht propagiert nun aufgrund der Anordnung der Lichtquelle 57 auf der anderen Seite des Lichtleiters 50 in entgegengesetzter Richtung zum Licht, das über die Lichteinkopplungseinrichtung 58 in den Lichtleiter 50 eingekoppelt wird. Das heißt, das über die Lichteinkopplungseinrichtung 59 in den Lichtleiter 50 eingekoppelte Licht breitet sich nun vom rechten Endabschnitt zum linken Endabschnitt des Lichtleiters 50 aus, wie durch die gepunkteten Pfeile im Lichtleiter 50 der Fig. 6 dargestellt. Beide Lichtbündel treffen bei der Propagation wieder auf das Strahlteilerelement 53, welches das Licht in reflektierte und transmittierte Teile aufspaltet, die in den Schichten 51 und 52 weiterpropagieren, wie zu den Fig. 4 und 5 erläutert. Ein definierter Lichtanteil des propagierenden Lichts wird bei jedem Auftreffen auf die teilreflektierende Schicht 55 transmittiert und mittels des dafür vorgesehenen diffraktiven optischen Elements der Lichtauskopplungseinrichtung 54 aus dem Lichtleiter 50 der Lichtleitvorrichtung ausgekoppelt. Die ausgekoppelte Intensität des über die Lichteinkopplungseinrichtung 58 eingekoppelten Lichts und somit die Helligkeit des Lichts ist im Bereich der Lichteinkopplungseinrichtung 58 höher als im Endabschnitt des Lichtleiters 50, in Lichtausbreitungsrichtung gesehen. Das gleiche gilt für die ausgekoppelte Intensität des über die Lichteinkopplungseinrichtung 59 eingekoppelten Lichts. Diese zwei Intensitätsverteilungen des Lichts propagieren im Lichtleiter 50 somit in entgegengesetzter Richtung zueinander und werden dann mittels der wenigstens zwei diffraktiven optischen Elemente der Lichtauskopplungseinrichtung 54 aus dem Lichtleiter 50 ausgekoppelt. Die Lichtauskopplungseinrichtung 54 weist hierbei einen über ihre Fläche vorgesehenen konstanten Reflexionsgrad auf, so dass die beiden ausgekoppelten Intensitätsverteilungen des Lichts jeweils einen Gradienten aufweisen, die zueinander entgegengesetzt sind. Auf diese Weise kompensieren sich die erzeugten inhomogenen Intensitätsverteilungen des Lichts zumindest teilweise. Die zwei ausgekoppelten Intensitätsverteilungen besitzen die gleichen Intensitätsprofile, jedoch mit entgegengesetztem Gradienten, so dass die daraus hervorgehende Gesamtintensitätsverteilung des Lichts eine konstante Intensitätsverteilung darstellt.

In der in Fig. 6 dargestellten Lichtleitvorrichtung, bei der Licht von zwei Seiten in den Lichtleiter 50 einkoppelbar ist, wird somit eine konstante Auskopplungsintensität des Lichts verwendet, um eine homogene Lichtintensitätsverteilung zu erreichen.

Diese Ausführung einer Lichtleitvorrichtung gemäß Fig. 6 soll eine Alternative zur Lichtleitvorrichtung gemäß der Figuren 3 bis 5, die eine teilreflektierende Schicht mit einer ortsabhängigen Transmission und Reflexion vorsehen, darstellen. Da teilreflektierende Schichten mit einem Gradienten in ihrer Herstellung meist recht aufwendig und kostenintensiv sind, kann die Lichtleitvorrichtung gemäß der Fig. 6 eine kostengünstigere und einfachere Alternative darstellen.

In Fig. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Lichtleitvorrichtung gezeigt. Diese Lichtleitvorrichtung ist im Vergleich zu den Lichtleitvorrichtungen der Figuren 1 , 3 bis 6 nicht transmissiv ausgebildet, sondern reflektiv. Der Aufbau der Lichtleitvorrichtung gemäß Fig. 7 entspricht dabei grundsätzlich dem Aufbau der Lichtleitvorrichtung gemäß der Fig. 6, jedoch mit der Ausnahme, dass eine andere Lichtauskopplungseinrichtung verwendet wird. Die Lichtleitvorrichtung nach Fig. 7 weist ebenfalls einen Lichtleiter 60, der zwei Schichten 61 und 62 aufweist, zwischen denen ein Strahlteilerelement 63 vorgesehen ist, zwei Lichteinkopplungseinrichtungen 68 und 69, auf die Licht von zwei Lichtquellen 66 und 67 auftrifft und in den Lichtleiter 60 einkoppelbar ist, eine Lichtauskopplungseinrichtung 64 und eine teilreflektierende Schicht 65 zwischen dem Lichtleiter 60 und der Lichtauskopplungseinrichtung auf. Die Lichtauskopplungseinrichtung 64 weist nun hier jedoch keine transmissiv ausgebildeten diffraktiven optischen Elemente auf, sondern reflektiv ausgebildete diffraktive optische Elemente, wie z.B. Volumengitter.

Die Einkopplung des Lichts in den Lichtleiter 60, die Propagation des Lichts im Lichtleiter 60 sowie die Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter 60 erfolgt wie zur Fig. 6 beschrieben. Da jedoch die Lichtauskopplungseinrichtung 64 reflektiv ausgebildet ist und somit reflektiv arbeitet, trifft nun das von der teilreflektierenden Schicht 65 durchgelassene bzw. transmittierte Licht auf die Lichtauskopplungseinrichtung 64, insbesondere auf die wenigstens zwei diffraktiven optischen Elemente, derart auf, dass dieses Licht, das jeweils in zwei entgegensetzte Seiten des Lichtleiters

60 propagiert, nun nicht von der Lichtauskopplungseinrichtung 64, d.h. von den wenigstens zwei diffraktiven optischen Elementen, transmittiert sondern reflektiert wird, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Das von der Lichtauskopplungseinrichtung 64 reflektierte Licht durchläuft nun die zwei Schichten

61 und 62 des Lichtleiter 60 und tritt aus dem Lichtleiter 60 auf der entgegengesetzten Seite zur Seite der Lichtauskopplungseinrichtung 64 aus, wie in Fig. 7 durch die Pfeile dargestellt ist.

Auch für eine reflektiv ausgebildete Lichtleitvorrichtung kann auf diese Weise eine hohe Homogenität und Effizienz des ausgekoppelten Lichts erreicht werden.

Eine reflektiv ausgebildete Lichtleitvorrichtung kann selbstverständlich auch mit nur einer Lichtquelle ausgestaltet sein. Hierbei sollte jedoch eine teilreflektierende Schicht verwendet werden, die eine ortsabhängige Transmission und Reflexion aufweist, somit einen Gradienten besitzt, so dass für das ausgekoppelte Licht eine hohe Homogenität und hohe Effizienz erreicht wird.

In den folgenden Figuren 8 und 9 werden zwei Beispiele für eine in den Lichtleiter einer erfindungsgemäßen Lichtleiteinrichtung einzukoppelnde Lichtintensitätsverteilung gezeigt, die bevorzugt anwendbar sind, um die Homogenität und Effizienz des auszukoppelnden Lichts zu optimieren. Hierbei wurde der Lichtleiter nur von einer Lichtquelle beleuchtet.

Fig. 8 zeigt in der oberen Darstellung eine in den Lichtleiter eingekoppelte Lichtintensitätsverteilung, wobei in der unteren Darstellung die daraus resultierende ausgekoppelte Lichtintensität jeweils gegen den Koordinatenwert y dargestellt ist. Hierfür wurde ein Lichtleiter der Länge L = 40 mm und der Schichtdicken d 1 = 1 ,333 mm und d2 = 0,667 mm verwendet. Der Lichtpropagationswinkel im Lichtleiter betrug a = 70°, wobei das Reflexions- Transmissionsverhältnis eines im Lichtleiter angeordneten Strahlteilerelements bei 38,197% zu 61 ,803% liegt. Es kann zur Lichteinkopplung in den Lichtleiter vorzugsweise eine Lichtintensitätsverteilung mit einem rechteckigen Profil verwendet werden, wie in der oberen Darstellung der Fig. 8 gezeigt ist. Das rechteckige Eingangsprofil besitzt eine Breite von 7,32 mm, wobei somit die halbe Breite des Eingangsprofil 3,66 mm beträgt. Dieses rechteckige Eingangsprofil des Lichts erzeugt eine ausgekoppelte Lichtintensität mit einem wellenartigen oder zackenartigen Profil der Ausgabeintensität des Lichts, wie in der unteren Darstellung der Fig. 8 gezeigt. Dieses wellenartige oder zackenartige Profil der Ausgabeintensität des Lichts resultiert aus der ansteigenden bzw. zunehmenden Transmission einer in der Lichtleitvorrichtung vorgesehenen teilreflektierenden Schicht während der Propagation des Lichts im Lichtleiter. Die Wellen oder Zacken des rechteckigen Profils haben eine Periode von 1 ,8 mm.

Um die ansteigende Ausgabeeffizienz des Lichts der teilreflektierenden Schicht, d.h. auch die Wellen oder Zacken, hierbei zu kompensieren und somit die Homogenität des Lichts zu erhöhen, kann das Eingangsprofil des Lichts eine ortsabhängige Intensitätsverteilung aufweisen. Dies kann beispielsweise über ein Profil der einzukoppelnden Lichtintensitätsverteilung erfolgen, das einen Gradienten aufweist. Ein Gradient könnte zum Beispiel mittels eines Grauverlaufsfilters oder auch mittels eines diffraktiven optischen Elements erzeugt werden, das für eine entsprechende Umverteilung des Lichts ausgebildet ist. Die nahezu dreieckig ausgebildeten Wellen oder Zacken des Profils der Ausgabeintensität des Lichts werden durch die Anwendung eines Gradienten im Profil der eingekoppelten Lichtintensitätsverteilung in rechteckförmige Wellen oder Zacken umgewandelt. In dem obigen Ausführungsbeispiel würde dann die halbe Periode der Wellen oder Zacken bei ungefähr 1 ,8 mm liegen.

In Fig. 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines bevorzugten Profils einer in einen Lichtleiter einer Lichtleitvorrichtung einzukoppelnden Lichtintensitätsverteilung dargestellt. Auch hier ist wieder in der oberen Darstellung die Eingangsintensitätsverteilung des Lichts und in der unteren Darstellung die daraus resultierende Ausgabeintensität des Lichts gezeigt. Hierbei wird eine Lichtintensitätsverteilung mit einem Gauß-Profil zur Lichteinkopplung in den Lichtleiter verwendet. Die Parameter des Lichtleiter, des Propagationswinkels des Lichts im Lichtleiter und des Strahlteilerelements entsprechen den Parametern zum beschriebenen Rechteckprofil nach Fig. 8. Hier wird wieder eine teilreflektierende Schicht mit einer ortsabhängigen Transmission und Reflexion verwendet. Die halbe Breite des Eingangsprofils des Lichts gemäß der oberen Darstellung in Fig. 9 beträgt 3,66 mm mit einem 1/e²-Radius von 3,5 mm. Wie in der unteren Darstellung der Fig. 9 zu erkennen ist, verbleiben auch mit einem Gauß-Profil der in den Lichtleiter eingekoppelten Lichtintensitätsverteilung Wellen oder Zacken im Profil der Ausgabeintensität des Lichts. Die Ausgabeintensität des Lichts erscheint jedoch gleichmäßiger bzw. fließender bei den Übergängen zwischen den einzelnen ausgekoppelten Lichtsegmenten bei einer eingekoppelten Lichtintensitätsverteilung mit einem Gauß-Profil als bei einer Lichtintensitätsverteilung mit einem Rechteck-Profil, wobei jedoch die Unterschiede in der Ausgangsintensität des Lichts nur minimal sind. Zudem liegt auch hier eine leicht höhere Lichtintensität im Bereich der Lichteinkopplung wie bei einem einzukoppelnden Rechteck-Profil gemäß der unteren Darstellung der Fig. 8 vor, da in diesem Bereich das Licht, das in den zwei Schichten des Lichtleiters propagiert, noch nicht direkt miteinander vermischt ist. Allerdings ist die Ausgabeintensität des Lichts in den weiteren Bereichen des Lichtleiters ausreichend konstant, so dass eine hohe Homogenität und hohe Effizienz des ausgekoppelten Lichts erzielt werden kann.

Somit kann auch mit einem Gauß-Profil der einzukoppelnden Lichtintensitätsverteilung die Homogenität des ausgekoppelten Lichts verbessert werden.

Auch ein Sägezahn-Profil der einzukoppelnden Lichtintensitätsverteilung kann angewandt werden, um die Homogenität des auszukoppelnden Lichts aus dem Lichtleiter zu erhöhen. Selbstverständlich können auch andere Profilarten, wie z.B. ein Dreieck-Profil, für die einzukoppelnde Lichtintensitätsverteilung verwendet werden.

Auch können diese hier genannten und beschriebenen Profilarten der einzukoppelnden Lichtintensitätsverteilung in Verbindung mit einer Lichtleitvorrichtung angewandt werden, die zwei Lichtquellen an zwei unterschiedlichen Orten des Lichtleiters verwendet, um Licht in den Lichtleiter einzukoppeln, wie z.B. in den Figuren 6 und 7 dargestellt.

In den Figuren 10 und 1 1 sind zwei Ausführungsbeispiele einer Ausgabeintensität des Lichts dargestellt, die durch Simulationen erhalten wurden, bei der die Reflektivität der teilreflektierenden Schicht in der Lichtleitvorrichtung variiert und ihre Wirkung auf die ausgekoppelte Lichtintensität untersucht wurde. Hierbei wurde ein Lichtleiter mit zwei Schichten, deren Dicken d1 = 1 ,33 mm und d2 = 0,67mm sind, so dass eine Gesamtdicke des Lichtleiters von d = 2 mm vorliegt, eine Lichtauskopplungseinrichtung der Länge L = 36 mm und ein Lichtpropagationswinkel a = 70° verwendet. Das Strahlteilerelement ist somit 1 ,33 mm von der Grenzfläche des Lichtleiters, die durch die Schicht mit der Dicke d1 gebildet wird, angeordnet, wobei dieses Strahlteilerelement eine Reflektivität von ca. 38% aufweist.

In Fig. 10 ist die Ausgabeintensität des Lichts gegen den Parameter x für eine eingekoppelte Lichtintensitätsverteilung mit einem Rechteck-Profil für verschiedene Werte der Reflektivität der teilreflektierenden Schicht dargestellt. Die halbe Breite des Eingangsprofils der Lichtintensitätsverteilung beträgt hier 3,66 mm. Das Licht wird nur von einer Seite in einen Lichtleiter einer erfindungsgemäßen Lichtleitvorrichtung eingekoppelt, wie beispielsweise in den Figuren 4 und 5 dargestellt ist, woraus die dargestellten Ausgabeintensitäten des Lichts resultieren. Für die teilreflektierende Schicht wurden dabei Reflektivitäten von 50%, 60%, 70%, 80% und 90% verwendet. Bei Betrachtung der einzelnen Ausgabeintensitäten des Lichts für alle dargelegten Reflexionsgrade bzw. Reflektivitätswerte der teilreflektierenden Schicht ist zu erkennen, dass bei der Einkopplung des Lichts in den Lichtleiter von nur einer Seite die ausgegebene Lichtintensität über die Fläche der Lichtauskopplungseinrichtung bzw. des Lichtleiters inhomogen ist. Wie aus Fig. 10 zu erkennen ist, ist im Bereich der Lichteinkopplung die Lichtintensität hoch, wohingegen die ausgekoppelte Lichtintensität in einem gegenüberliegenden Endabschnitt des Lichtleiters sehr niedrig ist. Dies gilt für jede dargelegte Reflektivität der teilreflektierenden Schicht. Die Ausgabeintensität des Lichts ist daher nicht konstant über die Fläche der Lichtauskopplungseinrichtung der Lichtleitvorrichtung, wodurch keine ausreichend homogene Lichtintensitätsverteilung nach der Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter vorliegt. Um eine derartige Inhomogenität des ausgekoppelten Lichts zu vermeiden bzw. zu verhindern, kann die teilreflektierende Schicht mit einem Gradienten versehen werden. Das bedeutet, die teilreflektierende Schicht sollte derart ausgebildet sein, dass diese eine ortsabhängige Transmission und Reflexion aufweist.

Eine konstante Ausgabeintensität des Lichts ohne den Einsatz einer teilreflektierenden Schicht mit einer ortsabhängigen Transmission und Reflexion lässt sich erreichen, indem der Lichtleiter der Lichtleitvorrichtung mit zwei Lichtquellen beleuchtet wird. Das bedeutet, dass der Lichtleiter über eine erste Lichtquelle von einer ersten Seite und über eine zweite Lichtquelle von einer zweiten Seite beleuchtet wird, wie in den Figuren 6 und 7 gezeigt ist. Hierbei propagiert das Licht jeweils entgegensetzt zueinander, so dass zwei Lichtintensitätverteilungen ähnlich wie in Fig. 10 ausgekoppelt werden. Die zwei Lichtintensitätsverteilungen überlagern sich dann zu einer Lichtintensitätsverteilung mit einer nahezu konstanten Intensität über die Fläche der Lichtauskopplung aus dem Lichtleiter.

In Fig. 1 1 ist eine derartige Ausgabeintensität des Lichts gegen den Parameter x für eine eingekoppelte Lichtintensitätsverteilung mit einem Rechteck-Profil für verschiedene Werte der Reflektivität der teilreflektierenden Schicht dargestellt. Die halbe Breite des Eingangsprofils der Lichtintensitätsverteilung beträgt hier wieder 3,66 mm. Wie schon erwähnt, wird das Licht hier nun von zwei Seiten in den Lichtleiter einer erfindungsgemäßen Lichtleitvorrichtung eingekoppelt, woraus die dargestellten Ausgabeintensitäten des Lichts resultieren. Für die teilreflektierende Schicht wurden dabei wieder Reflektivitäten von 50%, 60%, 70%, 80% und 90% verwendet. Wie ersichtlich, führen die beiden zueinander entgegengesetzt propagierenden Lichtbündel im Lichtleiter entsprechend der dargestellten Reflektivität der teilreflektierenden Schicht jeweils zu Lichtintensitätsverteilungen, die sich zu einer Gesamtintensitätsverteilung des Lichts überlagern, die eine wesentlich bessere Homogenität aufweist als die Ausgabeintensität des Licht gemäß der Fig. 10. Das bedeutet, dass die Homogenität des ausgekoppelten Lichts erhöht wird, wenn Licht von zwei Seiten in den Lichtleiter der Lichtleitvorrichtung eingekoppelt wird.

Um die Homogenität des aus der Lichtleitvorrichtung ausgekoppelten Lichts weiter durch eine Vermeidung der Trogform der gemäß Fig. 1 1 erzeugten und dargestellten Gesamtintensitätsverteilungen zu verbessern, kann die teilreflektierende Schicht eine ortsabhängige Reflexion und Transmission aufweisen, d.h. als Gradientenschicht ausgebildet sein.

Allgemein gesehen beeinflussen unterschiedliche Parameter der Lichtleitvorrichtung die Homogenität der Ausgabeintensität des Lichts. Diese Parameter können somit verwendet werden, um die gesamte Lichtleitvorrichtung zu optimieren und zu verbessern. Zu den optimierbaren Parametern der Lichtleitvorrichtung, die die Größe und Position der ausgekoppelten Lichtsegmente und auch die ausgekoppelte Intensitätsverteilung des Lichts beeinflussen, gehören:

die Dicke des Lichtleiter oder die Dicke der einzelnen Schichten des Lichtleiters das Profil der einzukoppelnden Lichtintensitätsverteilung

der Propagationswinkel des Lichts im Lichtleiter

die Länge der Lichtauskopplungseinrichtung

die Anordnung des wenigstens einen Strahlteilerelements im Lichtleiter, d.h. der Abstand des wenigstens einen Strahlteilerelements von den Grenzflächen des Lichtleiters die Reflektivität des Strahlteilerelements

die Reflektivität bzw. das Transmissionsprofil der teilreflektierenden Schicht, wobei die Reflektivität räumlich konstant oder auch abhängig von den Koordinaten des Lichtleiters sein kann, z.B. gemäß einer Gradientenschicht.

Beispielsweise können die Dicken der Schichten des Lichtleiters derart optimiert werden, dass ausgekoppelte Lichtsegmente, die aus der Schicht mit der Dicke d2 ausgekoppelt werden, möglichst genau die Lücke bzw. den Spalt zwischen den Lichtsegmenten, die aus der Schicht mit der Dicke d1 ausgekoppelt werden, füllen, so dass ein Überlapp der einzelnen Lichtsegmente vorliegt. Die Dicke d1 sollte dabei zweimal die Dicke d2 sein. Denn dann trifft ein Lichtstrahl, der eine zusätzliche Reflexion in der Schicht mit der Dicke d2 ausführt, die Lichtauskopplungseinrichtung im Wesentlichen genau zwischen zwei Lichtauskopplungspositionen eines Lichtstrahls, der nur in der Schicht mit der Dicke d1 propagiert. Selbstverständlich können die Dicken d1 und d2 der zwei Schichten des Lichtleiters auch andere Maße besitzen.

Auch die Intensitäten der einzelnen ausgekoppelten Lichtsegmente sollten übereinstimmen bzw. zueinander passen. Hierbei spielt die Reflektivität des wenigstens einen Strahlteilerelements eine wichtige Rolle. Die Reflektivität des Strahlteilerelements soll hierbei mit R gekennzeichnet sein. Ein Lichtstrahl mit einfallender Leistung P, der vom Strahlteilerelement einmal reflektiert wird und auf die Lichtauskopplungseinrichtung auftrifft, hat die Leistung P R. Ein Lichtstrahl, der vom Strahlteilerelement transmittiert wird, dann in Totalreflexion reflektiert und wieder vom Strahlteilerelement transmittiert wird, hat die Leistung P (1 -R)². Beide Leistungen sind gleich, wenn die Bedingung erfüllt ist:

R = ^(3— V5) = 0,38197 = 38,197%.

Die Reflektivität von ca. 38% hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da dann die beiden Intensitäten der Lichtverteilungen gleich sind und somit eine hohe Homogenität gewährleistet werden kann. Die Erfindung soll jedoch nicht auf eine Reflektivität von ca. 38% beschränkt sein.

Ferner kann die Lichtleitvorrichtung auch mehrere Strahlteilerelemente, d.h. wenigstens zwei Strahlteilerelemente, aufweisen, so dass ein Lichtleiter der Lichtleitvorrichtung mehrere Schichten, d.h. wenigstens drei Schichten, aufweist. Dies gilt sowohl für eine Lichtleitvorrichtung, bei der das Licht nur von einer Seite in den Lichtleiter eingekoppelt wird, als auch für eine Lichtleitvorrichtung, bei der das Licht von zwei Seiten in den Lichtleiter eingekoppelt wird. Das somit in den wenigstens drei Schichten des Lichtleiters propagierende Licht ist über die wenigstens zwei Strahlteilerelemente untereinander gekoppelt und somit gemischt. Durch die Verwendung von mehr als ein Strahlteilerelement im Lichtleiter kann die Homogenität der ausgekoppelten Lichtintensität weiter verbessert werden.

Zudem kann die teilreflektierende Schicht in die Lichtauskopplungseinrichtung integriert sein.

In weiteren Ausgestaltungen einer Lichtleitvorrichtung kann die Lichtauskopplungseinrichtung auch wenigstens ein diffraktives optisches Element, wie z.B. ein Volumengitter, aufweisen, das eine Beugungseffizienz von h < 100% vorsieht oder das einen Gradienten in der Beugungseffizienz besitzt. Für beide Ausgestaltungen der Lichtauskopplungseinrichtung benötigt die Lichtleitvorrichtung keine teilreflektierende Schicht. Die Funktion der Teilreflexion und Transmission des Lichts übernimmt dann das wenigstens eine diffraktive optische Element der Lichtauskopplungseinrichtung. Die Lichtauskopplungseinrichtung ist somit derart ausgebildet, dass Teile des auftreffenden Lichts reflektiert werden und weiter im Lichtleiter propagieren und die verbliebenen Teile des Lichts umgelenkt und aus dem Lichtleiter ausgekoppelt werden.

Ferner kann ein Lichtleiter der erfindungsgemäßen Lichtleitvorrichtung auf wenigstens einer Seitenfläche ein Spiegelelement oder auch mehrere Spiegelelemente aufweisen. Das heißt, wenigstens ein Spiegelelement kann an einer in Lichtausbreitungsrichtung vorliegenden Seitenfläche des Lichtleiters vorgesehen sein. Es ist auch möglich, dass beide Seitenflächen, von und/oder zu der sich das Licht im Lichtleiter ausbreitet, ein Spiegelelement oder auch mehrere Spiegelelemente aufweisen. Dieses oder diese Spiegelelement(e) ist/sind zur Reflexion des nicht aus dem Lichtleiter ausgekoppelten Lichts vorgesehen, so dass das reflektierte Licht weiterhin im Lichtleiter propagieren und ausgekoppelt werden kann. Auf diese Weise kann die Effizienz der Lichtleitvorrichtung und die Intensität des ausgekoppelten Lichts erhöht werden. Eine erfindungsgemäße Lichtleitvorrichtung ist in einer Beleuchtungsvorrichtung einsetzbar, um beispielsweise wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung gleichmäßig zu beleuchten. In Fig. 12 ist eine derartige Beleuchtungsvorrichtung mit wenigstens einer Lichtleitvorrichtung dargestellt.

Die Beleuchtungsvorrichtung weist wenigstens eine Lichtquelle 80 auf, die Licht aussendet, welches auf eine nachfolgende Kollimationseinheit 81 auftrifft. Die Kollimationseinheit 81 kollimiert das von der wenigstens einen Lichtquelle 80 ausgesandte und auftreffende Licht. Dieses kollimierte Licht trifft dann auf die nachfolgend angeordnete Lichtleitvorrichtung 82, in die das Licht einkoppelbar ist. Die Lichtleitvorrichtung 82 kann hierbei gemäß den Figuren 1 bis 7 ausgebildet und gemäß den Figuren 8 bis 11 weiter optimiert sein. Die Lichtleitvorrichtung 82 ist zur möglichst gleichmäßigen und homogenen Beleuchtung einer der Beleuchtungsvorrichtung nachfolgenden Einrichtung oder Element 83 vorgesehen. Die Einrichtung oder das Element 82 könnte beispielsweise wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung oder auch ein anderes Element sein, das eine gleichmäßige und homogene Beleuchtung fordert. Die Beleuchtungsvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Lichtleitvorrichtung 82 kann neben einer Kollimationseinheit selbstverständlich auch noch andere Elemente oder Komponenten, wie z.B. Linsen, aufweisen.

Solch eine Beleuchtungsvorrichtung kann insbesondere in Anzeigevorrichtungen zur zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Darstellung von Informationen, wie Objekten oder Szenen, eingesetzt werden. Eine derartige Anzeigevorrichtung kann beispielsweise ein Head-Up-Display, ein Direktsicht-Display oder auch ein Head-Mounted-Display oder eine Projektionseinrichtung sein. Zur Veranschaulichung soll nun eine derartige Beleuchtungsvorrichtung mit Bezug auf ein Head-Up-Display und deren bzw. dessen Funktionsweise beschrieben werden. Selbstverständlich sind derartige Beleuchtungsvorrichtungen mit einer erfindungsgemäßen Lichtleitvorrichtung auch besonders vorteilhaft einsetzbar in Direktsicht-Displays, die in ihrer Größe relativ große (z.B. eine Kantenlänge von wenigstens 10 cm) räumliche Lichtmodulationseinrichtungen aufweisen, da mit der Lichtleitvorrichtung der Querschnitt des in die Lichtleitvorrichtung eingekoppelten Gesamtlichts wesentlich vergrößert werden kann, bei gleichzeitig kompakter Bauform.

In Fig. 13 ist nun beispielhaft ein Head-Up-Display dargestellt, das eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Fig. 12 aufweist. Head-Up-Displays werden vorzugsweise in Fortbewegungsmittel, wie z.B. in Kraftfahrzeugen oder Luftfahrzeugen, eingesetzt, um dem Bediener oder Fahrzeugführer Informationen in Form von Bildinformationen direkt ins Sichtfeld zu projizieren bzw. einzublenden. Das Head-Up-Display, das in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs oder eines Luftfahrzeugs vorgesehen ist und Licht projiziert, weist eine Beleuchtungsvorrichtung 91 gemäß der Fig. 12 auf, die wenigstens eine Lichtquelle, eine Kollimationseinheit und wenigstens eine Lichtleitvorrichtung aufweist. Der Beleuchtungsvorrichtung 91 folgt in Lichtausbreitungsrichtung eine Projektionseinrichtung 92, die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung 93 und ein optisches System 94, das abbildende Elemente, wie beispielsweise Linsen, enthält, aufweist. Das optische System 94 ist hier aus Übersichtlichkeitsgründen nicht näher dargestellt. Die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung 93 moduliert das von der Beleuchtungsvorrichtung 91 ausgesandte Licht entsprechend einer zu erzeugenden Information, die auf der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung 93 dargestellt ist. Das von der Projektionseinrichtung 92 ausgesandte Licht wird auf eine Ablenkeinrichtung 95, die als Projektionsfläche dient, projiziert, so dass die Abbildung der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung 93 als virtuelle Information einem Betrachter 96, der sich im Kraftfahrzeug oder im Luftfahrzeug befindet und hier durch ein Auge dargestellt ist, dargestellt wird. Die Ablenkeinrichtung 95 weist wenigstens ein Ablenkelement auf und ist hier Bestandteil des optischen Systems des Head-Up- Displays und teilreflektiv ausgebildet. Die Information kann auf bekannte Weise zweidimensional erzeugt und in einem Sichtfeld des Betrachters 96 dargestellt werden. Der Betrachter 96 kann dann die dargestellte Information durch einen Sichtbarkeitsbereich 97 hindurch betrachten. Das wenigstens eine Ablenkelement der Ablenkeinrichtung 95 ist hier als Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs oder Luftfahrzeugs ausgebildet.

In die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung 93 kann jedoch auch ein Hologramm kodiert sein, um die darzustellende Information holographisch zu erzeugen. Die Beleuchtungsvorrichtung 91 sollte dann hinreichend kohärentes Licht, beispielsweise ausgehend von einem Laser oder einer LED (light emitting diode)-Lichtquelle, aussenden, um mittels des in die wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung 93 kodierten Hologramms das auftreffende Licht in Amplitude und Phase derart zu modulieren, dass die geforderte Information holographisch im Sichtfeld des Betrachters 96 erzeugt werden kann. Die Information kann somit zweidimensional oder auch dreidimensional erzeugt und dargestellt werden. In einem holographischen Head-Up-Display wird dabei ein Sichtbarkeitsbereich 97 erzeugt. Dieser Sichtbarkeitsbereich 97 wird dann jedoch durch eine Fourier-Transformierte des in der wenigstens einen räumlichen Lichtmodulationseinrichtung 93 kodierten Hologramms gebildet und kann beispielsweise eine Größe von ungefähr 2 mm bis 15 mm aufweisen. Da dieser Sichtbarkeitsbereich 97 nur eine begrenzte Größe aufweist, kann dieser bei Bewegung des Betrachters 96 der neuen Position des Betrachters 96 nachgeführt werden.

Mit anderen Worten, das aus der Projektionseinrichtung 92 austretende und durch den schwarzen Pfeil dargestellte Licht wird an einer Windschutzscheibe 95, die als Ablenkeinrichtung dient, in Richtung eines Sichtbarkeitsbereichs 97 reflektiert. Der Sichtbarkeitsbereich 97 wird im Bereich mindestens eines Auges des Betrachters 96 positioniert. Die richtige Positionierung des Sichtbarkeitsbereichs 97 zum Betrachter kann über eine entsprechende Einrichtung im Head-Up- Display vorgenommen werden. Die dargestellte virtuelle Information wird in einem Raumbereich eingeblendet, der vom Sichtbarkeitsbereich 97 bis zur Windschutzscheibe 95 und darüber hinaus aufgespannt wird. Die Windschutzscheibe 95 ist lichtdurchlässig ausgeführt, so dass der Betrachter 96 die dargestellte Information oder das dargestellte Bild in die Umgebung eingeblendet beobachten kann.

Die erfindungsgemäße Lichtleitvorrichtung kann ebenfalls zur Aufweitung des Lichts nicht nur in einer Richtung eingesetzt werden, sondern auch zur Aufweitung des auf ihr auftreffenden Lichts in zwei zueinander senkrechten Richtungen. Eine derartige Lichtleitvorrichtung kann insbesondere vorteilhaft in Anzeigevorrichtungen zur Darstellung von Informationen eigesetzt werden, in denen eine Aufweitung des Lichts in horizontaler und vertikaler Richtung gefordert wird, beispielsweise in Direktsicht-Displays, Head-Mounted-Displays oder auch in Head-Up- Displays gemäß der Fig. 13. Eine Aufweitung des Lichts in zwei zueinander nahezu senkrechten Richtungen ist in Fig. 14 dargestellt. Zur Veranschaulichung der Aufweitung des Lichts mittels der Lichtleitvorrichtung ist diese im Zusammenhang mit einer räumlichen Lichtmodulationseinrichtung dargestellt, die mittels der Lichtleitvorrichtung großflächig und homogen beleuchtet werden kann.

Eine Lichtleitvorrichtung 100 weist hier nun drei Lichtleiter 101 , 102 und 103 auf, die gemäß den Figuren 1 , 3 bis 6 ausgebildet sein können. Hierbei sind die beiden Lichtleiter 101 und 102 stabförmig ausgebildet, wohingegen der Lichtleiter 103 flächig bzw. quaderförmig ausgebildet ist. Wie in Fig. 14 ersichtlich ist, sind die zwei Lichtleiter 102 und 103 jeweils in einem Bereich eines Endabschnitts des flächigen Lichtleiters 103 angeordnet, so dass das von dem jeweiligen Lichtleiter 101 , 102 ausgekoppelte Licht streifenförmig oder eindimensional auf den flächigen Lichtleiter 103 auftrifft und in diesen eingekoppelt wird. Jeder Lichtleiter 101 , 102 wird über zwei Lichtquellen 104, 105 und 106, 107 mit Licht beleuchtet, so dass das von den jeweiligen Lichtquellen 104, 105, 106, 107 ausgesandte Licht jeweils von zwei Seiten in den Lichtleiter 101 , 102 eingekoppelt wird. Die Einkopplung und Auskopplung des Lichts in die Lichtleiter 101 und 102 erfolgt dabei gemäß dem beschriebenen Prinzip der Lichteinkopplung und Lichtauskopplung nach der Fig. 6. Das dann über die Lichtleiter 101 und 102 ausgekoppelte Licht ist gemäß dem in diese Lichtleiter 101 , 102 eingekoppelte Licht in einer Richtung aufgeweitet, beispielsweise in horizontaler Richtung H gemäß dem dargestellten Pfeil. Das bedeutet, dass nach der Auskopplung des Lichts aus den Lichtleitern 101 und 102 jeweils eine eindimensionale Lichtintensitätsverteilung vorliegt, die jeweils eine hohe Homogenität und Effizienz aufweist. Diese beiden eindimensionalen Lichtintensitätsverteilungen treffen nun gemäß Fig. 14 auf den flächigen Lichtleiter 103 jeweils in seinen Endabschnitten auf und werden in diesen eingekoppelt. Die Einkopplung und Auskopplung des Lichts in den Lichtleiter 103 erfolgt nun wieder nach dem dargestellten und beschriebenen Prinzip gemäß der Fig. 6. Das bedeutet, das Licht wird in den flächigen Lichtleiter 103 von zwei Seiten eingekoppelt und propagiert zickzack-förmig, vorteilhafterweise unter Totalreflexion, in diesem und wird dann mittels einer Lichtauskopplungseinrichtung aus dem Lichtleiter 103 ausgekoppelt. Auf diese Weise wird eine Aufweitung des Lichts in einer zweiten Richtung erreicht, d.h. in einer Richtung senkrecht zur Aufweitungsrichtung des Lichts, die mittels der Lichtleiter 101 und 102 erreicht wird. Dies bedeutet, dass mittels des Lichtleiters 103 eine Aufweitung des Lichts hier nun in vertikaler Richtung V gemäß dem dargestellten Pfeil erzielt werden kann. Somit liegt nun in Lichtausbreitungsrichtung nach dem Lichtleiter 103 eine zweidimensionale Lichtintensitätsverteilung vor, die weiterhin eine hohe Homogenität und Effizienz aufweist. Diese zweidimensionale Lichtintensitätsverteilung trifft nun auf ein nachfolgendes Element, hier eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung 108. Die räumliche Lichtmodulationseinrichtung 108 kann somit mittels der von der Lichtleitvorrichtung 100 erzeugten zweidimensionalen Lichtintensitätsverteilung großflächig beleuchtet werden. Selbstverständlich können mit der Lichtleitvorrichtung 100 auch andere Elemente zweidimensional beleuchtet werden.

Für einen Einsatz einer derartigen Lichtleitvorrichtung 100 gemäß der Fig. 14 in einer Anzeigevorrichtung, beispielsweise in einer holographischen Anzeigevorrichtung, kann diese Lichtleitvorrichtung in einer Beleuchtungsvorrichtung Verwendung finden, die ähnlich aufgebaut ist, wie in Fig. 12 dargestellt ist. Eine derartige Beleuchtungsvorrichtung kann wieder eine Kollimationseinheit, eine Lichtleitvorrichtung 100 und selbstverständlich auch weitere optische Elemente aufweisen.

In einer vereinfachten Ausgestaltung einer Lichtleitvorrichtung, mit der das Licht in zwei zueinander unterschiedlichen Richtungen, z.B. in horizontaler und vertikaler Richtung, aufgeweitet werden kann, weist diese Lichtleitvorrichtung zwei Lichtleiter gemäß dem Prinzip und den beschriebenen Ausführungen zu Fig. 5 auf. Hierbei wird jeweils Licht nur von einer Seite des Lichtleiters in diesen eingekoppelt. Der Aufbau einer derartigen Lichtleitvorrichtung ähnelt im Grunde genommen dem Aufbau der Lichtleitvorrichtung gemäß Fig. 14. Allerdings weist die vereinfacht aufgebaute Lichtleitvorrichtung zur Aufweitung des Lichts in zwei Richtungen dann nur noch den stabförmigen Lichtleiter 101 in Verbindung mit der Lichtquelle 104 oder 105 zur Aufweitung des Lichts in eine erste Richtung und den quaderförmigen Lichtleiter 103 zur Aufweitung des Lichts in eine zweite Richtung auf. Das bedeutet, in der vereinfachten Ausgestaltung der Lichtleitvorrichtung kommen der zweite stabförmige Lichtleiter 102 und die Lichtquellen 106, 107 und 104 oder 105 (je nachdem welche Lichtquelle in Verbindung mit dem Lichtleiter 101 verwendet wird) nicht zum Einsatz. Das Prinzip der Aufweitung des Lichts in zwei unterschiedlichen Richtungen entspricht dabei dem zur Fig. 14 beschriebenen Prinzip.

Die Erfindung ist nicht auf die hier dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es sind zudem weitere Ausführungsformen bzw. Ausführungsbeispiele möglich. Abschließend sei noch ganz besonders darauf hingewiesen, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dienen, sich diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränken soll.

Claims

Ansprüche

1. Lichtleitvorrichtung zum Leiten von Licht, aufweisend:

wenigstens einen Lichtleiter, der wenigstens zwei Schichten aufweist,

wenigstens ein Strahlteilerelement, das zwischen den wenigstens zwei Schichten des wenigstens einen Lichtleiters vorgesehen ist, wobei das wenigstens eine Strahlteilerelement zum teilweisen Transmittieren und Reflektieren von auftreffendem im wenigstens einen Lichtleiter propagierenden Licht ausgebildet ist, und

wenigstens eine Lichtauskopplungseinrichtung zum Auskoppeln von auftreffendem Licht aus dem wenigstens einen Lichtleiter.

2. Lichtleitvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich das Licht innerhalb des wenigstens einen Lichtleiters über eine Reflexion an Grenzflächen des Lichtleiters, vorzugsweise über Totalreflexion, ausbreitet.

3. Lichtleitvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Lichtleiter quaderförmig ausgebildet ist, wobei das wenigstens eine Strahlteilerelement flächig ausgebildet und im Wesentlichen parallel zu den Grenzflächen des Lichtleiters vorgesehen ist.

4. Lichtleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in den wenigstens zwei Schichten des wenigstens einen Lichtleiters propagierende Licht über das wenigstens eine Strahlteilerelement miteinander gekoppelt ist.

5. Lichtleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein geeignetes Verhältnis von Transmission zu Reflexion des wenigstens einen Strahlteilerelements für eine im Wesentlichen homogene und effiziente Auskopplung des Lichts aus dem wenigstens einen Lichtleiter wählbar ist.

6. Lichtleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lichtauskopplungseinrichtung wenigstens ein diffraktives optisches Element, vorzugsweise ein Volumengitter oder ein Oberflächengitter, aufweist.

7. Lichtleitvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine teilreflektierende Schicht vorgesehen ist, die zwischen einer Grenzfläche des wenigstens einen Lichtleiters und dem wenigstens einen diffraktiven optischen Element angeordnet ist.

8. Lichtleitvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektivität der teilreflektierenden Schicht hinsichtlich der Homogenität und der Effizienz des mittels der Lichtauskopplungseinrichtung aus dem wenigstens einen Lichtleiter ausgekoppelten Lichts optimiert ist.

9. Lichtleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektivität der teilreflektierenden Schicht und die Reflektivität des wenigstens einen Strahlteilerelements aufeinander abgestimmt sind.

10. Lichtleitvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die teilreflektierende Schicht eine ortsabhängige Transmission und Reflektion aufweist.

1 1. Lichtleitvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine diffraktive optische Element eine Beugungseffizienz von h < 100% aufweist, oder dass das wenigstens eine diffraktive optische Element eine ortsabhängige Beugungseffizienz aufweist.

12. Lichtleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lichtauskopplungseinrichtung einen über ihre Fläche vorgesehenen konstanten Reflexionsgrad aufweist.

13. Lichtleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lichtauskopplungseinrichtung transmissiv oder reflektiv ausgebildet ist.

14. Lichtleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Spiegelelement an einer in Lichtausbreitungsrichtung vorliegenden Seitenfläche des wenigstens einen Lichtleiters vorgesehen ist.

15. Lichtleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lichtpropagationswinkel im wenigstens einen Lichtleiter in einem Bereich zwischen 60 Grad bis 85 Grad, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 70 Grad und 80 Grad, liegt.

16. Lichtleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Intensitätsfehler in der Lichtausgabeleistung, die aus dem wenigstens einen Lichtleiter ausgekoppelt wird, mittels einer ortsabhängigen Eingangsintensitätsverteilung des Lichts, das in den Lichtleiter einkoppelbar ist, kompensierbar ist.

17. Lichtleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Lichteinkopplungseinrichtung vorgesehen ist, die am wenigstens einen Lichtleiter angeordnet und zur Einkopplung von auftreffendem Licht in den Lichtleiter vorgesehen ist.

18. Lichtleitvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die

Lichteinkopplungseinrichtung wenigstens ein diffraktives optisches Element, vorzugsweise ein Volumengitter oder ein Oberflächengitter, oder wenigstens ein Spiegelelement oder wenigstens ein Prismenelement aufweist.

19. Lichtleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der in den wenigstens einen Lichtleiter eintretenden

Lichtintensitätsverteilung ein Gauß-Profil, ein Sägezahn-Profil oder ein Rechteck-Profil ist.

20. Lichtleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lichtauskopplungseinrichtung zum Auskoppeln von im wenigstens einen Lichtleiter propagierenden Licht jeweils bei jedem Auftreffen auf die Lichtauskopplungseinrichtung ausgebildet ist, so dass Lichtsegmente erzeugbar sind, die aus dem Lichtleiter auskoppelbar sind.

21. Lichtleitvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtsegmente lückenlos nebeneinander oder zueinander überlappend angeordnet sind.

22. Lichtleitvorrichtung nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite eines in den wenigstens einen Lichtleiter einzukoppelnden Lichtbündels am

Einkopplungsort des Lichtleiters derart bestimmt ist, dass eine homogene und effiziente Auskopplung des Lichts aus dem Lichtleiter erreichbar ist.

23. Lichtleitvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der einzelnen ausgekoppelten Lichtsegmente zueinander durch die einzelnen Dicken der wenigstens zwei Schichten des wenigstens einen Lichtleiters bestimmt ist.

24. Lichtleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitvorrichtung mit wenigstens einer Lichtquelle gekoppelt ist, die Licht aussendet und auf die Lichtleitvorrichtung richtet.

25. Lichtleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Lichtquellen mit der Lichtleitvorrichtung gekoppelt sind, wobei die Lichtleitvorrichtung mittels einer ersten Lichtquelle von einer ersten Seite beleuchtbar ist und die Lichtleitvorrichtung mittels einer zweiten Lichtquelle von einer zweiten Seite beleuchtbar ist.

26. Lichtleitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Lichtleiter zur Aufweitung des Lichts in zwei zueinander unterschiedlichen Richtungen vorgesehen sind.

27. Lichtleitvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lichtleiter stabförmig und ein Lichtleiter quaderförmig ausgebildet ist, wobei der quaderförmig ausgebildete Lichtleiter dem stabförmig ausgebildeten Lichtleiter in Lichtausbreitungsrichtung nachgeordnet ist.

28. Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend:

- wenigstens eine Lichtquelle zum Aussenden von Licht, und

- eine Lichtleitvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, ausgebildet zum Führen des von der wenigstens einen Lichtquelle ausgesandten Lichts.

29. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine

Kollimationseinheit zur Kollimation des von der wenigstens einen Lichtquelle ausgesandten Lichts vorgesehen ist.

30. Anzeigevorrichtung zur Darstellung von zweidimensionalen und/oder dreidimensionalen Informationen, aufweisend:

- wenigstens eine Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 28,

- wenigstens eine räumliche Lichtmodulationseinrichtung, die von der

Beleuchtungsvorrichtung beleuchtbar ist, und

- wenigstens ein optisches System zum Erzeugen der darzustellenden Information.