用于投影仪的照明光学装置和投影仪制造方法及图纸

公开一种供用于将图形符号投影到投影面上的投影仪用的照明光学装置和一种具有所述照明光学装置的投影仪。照明光学装置(1)包括会聚透镜和成形光的结构(7)，所述成形光的结构在投影方向上设置在会聚透镜(5)的下游并且邻接于会聚透镜(5)并且所述成形光的结构的耦合输出面具有对应于图形符号的横截面形状，其中会聚透镜(5)和成形光的结构(7)由硅树脂构成并且具有内部全反射。照明光学装置和投影仪具有小的结构尺寸，能够成本适宜地制造并且能够实现有效地使用由光源发射的光和均匀地照亮照明平面。

Illumination Optical Devices and Projectors for Projectors

【技术实现步骤摘要】
用于投影仪的照明光学装置和投影仪
本技术基于一种供用于将图形符号投影到投影面上的投影仪用的照明光学装置和一种具有所述照明光学装置的投影仪。
技术介绍
能够用于将图形符号投影到投影平面上的投影仪通常称作为静态投影仪或图标投影仪。借助这种投影仪例如能够将紧急出口信号、公司或机构的图标和/或装饰元素投影到任意的面上，即例如墙上。在机动车中，将静态投影仪主要用于投影公司图标，并且例如构建在门中或外后视镜中，使得能够将图标投影到交通工具旁边的地面上。静态投影仪通常由至少一个光源、照明光学装置、要投影的图形符号或图标和成像光学装置构成。照明光学装置具有如下任务：借助于由光源发射的光照亮图标。在下游连接的成像光学装置将被照明的图标在投影平面上成像。对照明光学装置提出如下要求：高的效率，即尽可能完全地利用由光源放射的光通量，均匀地照亮图形符号或图标，色彩逼真的成像，和尤其在汽车领域中成本适宜的制造和小的结构尺寸。在已知的静态投影仪中，通常将单个透镜或具有多个透镜的物镜用作为照明光学装置，以便将光源的、例如LED的发光面成像到要投影的物体的平面、即照明平面上，进而实现所述平面的均匀的照亮。要投影的物体能够是呈图形符号或图标的形式的掩模。物镜的各个透镜主要由不同的材料制造，以便降低彩色的成像误差，这意味着高的生产耗费和材料成本。此外，各个透镜必须以足够的机械精度彼此定位和保持。基于透镜的照明光学装置原理上构成为，使得整个照明平面尽可能恒定和均匀地被照亮。因为要投影的图形符号自然仅占据照明平面的一部分，所以照明平面的位于图形符号之外的区域是遮暗的。如果要投影的图形符号还构成为，使得在内部存在未被照亮的区域，那么照明平面中的相应的区域同样是遮暗的。在遮暗的区域中，吸收射入的光，进而效率、即由光源放射的光通量的尽可能完全的利用降低。
技术实现思路
本技术的目的是：提供一种供用于将图形符号投影到投影面上的投影仪用的照明光学装置和一种相应的投影仪，所述照明光学装置或所述投影仪具有小的结构尺寸，能够成本适宜地制造并且能够实现有效地利用由光源发射的光和均匀地照亮照明平面。所述目的通过根据本技术的照明光学装置和根据本技术的投影仪来实现。尤其有利的设计方案在于下面的描述中。根据本技术，提供一种供用于将图形符号投影到投影面上的投影仪用的照明光学装置，所述照明光学装置具有会聚透镜和成形光的结构，所述成形光的结构沿投影方向设置在会聚透镜的下游并且邻接于会聚透镜并且所述成形光的结构的耦合输出面具有对应于图形符号的横截面形状，其中会聚透镜和成形光的结构由硅树脂构成并且具有内部全反射。根据本技术的照明光学装置的会聚透镜是具有内部全反射的透镜，即所谓的TIR透镜，进而具有高的会聚效率(TIR＝“TotalInternalReflection，全内反射”)。TIR透镜具有折射的耦合输入面和折射的耦合输出面。TIR透镜的外表面以大致抛物面形的形式构成，并且构成为TIR表面。中央的光路和侧向的光路能够进入到TIR透镜中，其中辐射在侧向的光路中在TIR表面处反射。优选地，会聚透镜能够构成为具有内部全反射的准直仪(TIR准直仪)。在投影方向上在会聚透镜的下游设置有成形光的结构。投影方向限定为如下方向，在投影时，光束从光源开始沿所述方向穿过照明光学装置传播直至照明平面。所述投影方向也能够称作为射束传播方向。根据本技术的照明光学装置的成形光的结构具有耦合输入面和耦合输出面，其中耦合输出面的横截面形状对应于要投影的图形符号的形状。如果要投影的图形符号例如是三角形，那么成形光的结构的耦合输出面具有与要投影的三角形相同的比例和相同的定向的三角形横截面。此外，成形光的结构具有内部全反射。因此，在有利的设计方案中将几乎全部射入到成形光的结构中的光引导到照明平面的要投影的区域上并且用于投影。相反于已知的投影仪，不将照明平面的任何区域遮暗，使得实现最佳的效率。成形光的结构的耦合输入面优选具有与会聚透镜的耦合输出面相同的形状。根据本技术的照明光学装置的会聚透镜和成形光的结构由硅树脂、即由基于硅树脂的塑料构成。在此为也称作为光学硅树脂的光学透明的材料。光学硅树脂在可见光谱中以及在UV光谱中几乎与高品质玻璃一样透明并且还显著地比玻璃和大多数其他光学塑料更轻。光学硅树脂远比玻璃更加柔性，由此降低断裂危险，使得在光学装置会经受大量振动和碰撞的交通工具中应用时是尤其有意义的。尽管所述光学硅树脂足够柔性以不折断，然而所述光学硅树脂还足够刚性，使得由其制造的光学装置保持其光学特性。此外，所述光学硅树脂具有直至150℃的足够的耐热性，使得其也能够在高的功率密度的情况下使用。因为硅树脂通常以注塑来加工，所以还在设计时提供高的灵活性。作为硅树脂材料例如能够使用WackerChemie股份公司的LumisilLR7600/70型号的硅树脂或硅树脂橡胶，还使用甲硅烷基化的硅树脂(additionsvernetzeSilikone)，如MomentivePerformanceMaterials有限公司的RTV615型号和DowCorning公司的Sylgard184型号，还有由聚二甲基硅氧烷构成的硅树脂，还有液体硅橡胶(LiquidSiliconeRubber，LSR)材料。要投影的图形符号原则上能够任意地成形。在最简单的情况下，其形成清晰限界的面，所述面是圆形的、卵形的、三角形的或多角形的或是自由形状的。简单的图形符号的示例性的设计方案在图1中示出。根据所使用的光源的类型，具有白色的或彩色的光的投影是可行的。通过在光路中设置有适合的吸收薄膜的方式，由此也能够获得彩色的投影。优选地，将这种吸收薄膜设置在照明平面中。因为在根据本技术的照明光学装置中，成形光的结构的耦合输出面的横截面形状对应于要投影的图形符号的形状，因此在根据本技术的照明光学装置的一个优选的实施方式中，成形光的结构的耦合输出面的横截面形状是圆形的、卵形的、三角形的或多角形的或是自由形状的。因此，将全部射入到成形光的结构中的光引导到照明平面上并且用于投影。根据另一优选的实施方式，会聚透镜和成形光的结构由一个件成形。这就是说，会聚透镜和成形光的结构一件式地/一体式地由相同的硅树脂成形，使得根据本技术的照明光学装置由如下组件构成，所述组件具有在朝向光源的侧上的耦合输入面和在朝向照明平面的侧上的耦合输出面。这具有的优点是：在会聚透镜和成形光的结构之间的边界面处不出现光损失，并且照明光学装置能够简单地制造并且定位在投影仪中。为了根据本技术的照明光学装置能够更好地定位和保持在投影仪中，所述照明光学装置优选具有与其连接的固定装置。固定装置能够是机械固持件，所述固持件构成为，使得照明光学装置能够适当地安装在投影仪中。优选地，固定装置构成为，使得照明光学装置的校准是可能的。根据另一优选的实施方式，固定装置同样由硅树脂构成，并且会聚透镜、成形光的结构和固定装置由一个件成形。这就是说，会聚透镜、成形光的结构和固定装置一件式地/一体式地由相同的硅树脂成形。这具有的优点是：照明光学装置能够简单地制造并且定位在投影仪中。图形符号的在图1中示出的简单的变型形式的特征在于：其清晰限界的面被均匀地照亮。在更复杂的图形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于投影仪的照明光学装置(3)，所述投影仪用于将图形符号投影到投影面上，所述照明光学装置具有会聚透镜(5)和成形光的结构(7)，所述成形光的结构在投影方向上设置在所述会聚透镜(5)的下游，并且邻接于所述会聚透镜(5)，并且所述成形光的结构的耦合输出面具有对应于所述图形符号的横截面形状，其中所述会聚透镜(5)和所述成形光的结构(7)由硅树脂构成并且具有内部全反射。

【技术特征摘要】
2017.12.06 DE 102017222028.71.一种用于投影仪的照明光学装置(3)，所述投影仪用于将图形符号投影到投影面上，所述照明光学装置具有会聚透镜(5)和成形光的结构(7)，所述成形光的结构在投影方向上设置在所述会聚透镜(5)的下游，并且邻接于所述会聚透镜(5)，并且所述成形光的结构的耦合输出面具有对应于所述图形符号的横截面形状，其中所述会聚透镜(5)和所述成形光的结构(7)由硅树脂构成并且具有内部全反射。2.根据权利要求1所述的照明光学装置(3)，其中所述成形光的结构的所述耦合输出面的横截面形状是圆形的、卵形的、三角形的或多角形的或是自由形状的。3.根据权利要求1或2所述的照明光学装置(3)，其中所述会聚透镜(5)和所述成形光的结构(7)一件成形。4.根据权利要求1或2所述的照明光学装置(3)，所述照明光学装置具有与其连接的固定装置(6)。5.根据权利要求4所述的照明光学装置(3)，其中所述固定装置(6)由硅树脂构成，并且所述会聚透镜(5)、所述成形光的结构(7)和所述固定装置(6)一件成形。6.根据权利要求1或2所述的照明光学装置(3)，其中要投影的所述图形符号具有遮暗的区域，并且其中所述照明光学装置(3)附加地具有设置在所述成形光的结构(7)...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯·哈特曼，
申请(专利权)人：欧司朗股份有限公司，
类型：新型
国别省市：德国,DE