光学元件和具有光学元件的盖片制造技术

本发明专利技术涉及一种用于对预给定区域照明的光学元件（1），其中所述光学元件（1）被构造为使得从至少一个光源（10）入射到所述光学元件中的光束的一部分通过全反射在所述光学元件内的界面（2）处被反射，然后在出射平面（4）中从所述光学元件向优选方向出射，其中所述光学元件在所述出射平面（4）中的横截面（22、24、26）具有两个或更少的对称轴。两个或更少的对称轴。两个或更少的对称轴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学元件和具有光学元件的盖片


[0001]本专利技术涉及一种用于对预给定区域照明的光学元件，以及一种集成有这种光学元件的盖片和一种驾驶员观察系统。

技术介绍

[0002]存在各种类型的照明光学器件利用光的全反射以便能将具有例如半球形辐射特性的近似点状产生的光均匀地辐射到优选的方向上。通过这种方式可以形成也以TIR透镜（total internal reflection，全内反射）已知并且特别适合作为诸如发光二极管（light emitting diode，LED）的固态光源的光学器件的光学元件，因为这些固态光源是粗略近似于点状的光源。根据实施方式，在此也可以实现光束的部分或完全准直。
[0003]均匀的照射对于许多照明应用而言都是期望的。一个具体的应用领域是与机动车辆中的内部空间观察或驾驶员观察相关的驾驶员辅助系统。在这样的系统中，用来自合适光源的红外光照射驾驶员，并且用对应安装的相机检测反射的光。对相机图像进行评估，以例如监视驾驶员是睁眼还是闭眼，或者驾驶员正在看哪个方向。由此，该系统可以推断出疲倦状态、分心和其他状态，并启动对应的信号或进一步干预驾驶行为。
[0004]这样的系统应当随时对驾驶员进行良好的照射，并且还应当以不复杂且不显眼的方式集成到车辆中。

技术实现思路

[0005]根据本专利技术，提出了一种用于对预给定区域照明的光学元件，其中所述光学元件被构造为使得从至少一个光源入射到所述光学元件中的光束的一部分通过全反射在所述光学元件内的界面处被反射，然后在出射平面中从所述光学元件向优先方向出射，其中所述光学元件在所述出射平面中的横截面具有两个或更少的对称轴。通过这种方式，可以以简单的方式均匀地照射矩形或伸长的区域。
[0006]此外，提出了一种盖片单元，其包括具有平坦或弯曲表面的盖片和一体式成型在所述盖片上的光学元件。这种与光学元件组合的盖片允许所述光学元件的简单且成本有利的安装。
[0007]有利的设计是从属权利要求和以下描述的主题。
[0008]根据示例性实施方式，所述光学元件在所述出射平面中的横截面可以是例如椭圆、矩形或圆角矩形。根据本专利技术的光学元件的横截面的示例性膨胀比，特别是纵横比可以在1.05:1和4:1之间，优选在1.1:1和3:1之间。利用这种非圆形对称的横截面，获得对应的、同样伸长的照明区域。
[0009]可选地，如果期望红外照明，则所述光学元件可以由在可见光范围内至少部分不透明并且在红外范围中透明的材料制成。对于使用其他波长的照明，可以对应地选择其他材料透明度。
[0010]例如，所述光学元件可以通过注塑成型或注塑压缩成型制成。这样的方法使得这
些光学元件能够成本有利且精确地制造。
[0011]在一个实施方式中，所述光学元件可以包括一个或多个输入耦合区域，所述输入耦合区域被构造为使得至少两个单独的光源（例如两个或更多个LED）可以用于将光输入耦合到所述光学元件中。在此，所述输入耦合区域例如可以是在所述光学元件中的对应维度尺寸的凹部，所述光源布置在所述凹部中。
[0012]具有如上所述的集成光学元件的盖片可以形成例如用于车辆驾驶舱的区段的覆盖件，例如在仪表板或中控台的区域中，或用于单独安装的驾驶员观察系统的覆盖件。
[0013]如同单独的光学元件一样，与所述光学元件共同构造的盖片也可以通过注塑成型或注塑压缩成型制成。
[0014]还提出了一种驾驶员观察系统，其包括以下组件：这样的盖片单元、将红外光入射到所述盖片单元的光学元件中的至少一个光源以及检测从由所述光学元件照明的区域反射和/或散射的红外光的相机。所述驾驶员观察系统在此优选地布置在车辆驾驶舱中，例如在乘用车或卡车中，并且用于监视特定驾驶员特性。在此，在这样的系统中所述相机和所述照明元件同样可以布置在所述盖片单元的盖片后面。
[0015]本专利技术的其他优点和设计从说明书和附图中得出。
[0016]本专利技术基于在附图中的实施例示意性地示出并且在下面参照附图加以描述。
附图说明
[0017]图1示出了并非本专利技术主题的具有全反射的光学元件；图2示出了光学元件在出射平面中的三个根据本专利技术的示例性横截面；图3示出了根据本专利技术的示例性光学元件的横截面，其中图3a示出了具有模拟的光束路径的第一元件在X
‑
Z平面中的横截面，图3b示出了具有模拟的光束路径的第一元件在Y
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Z平面中的横截面，图3c示出了第二元件在X
‑
Y平面中的俯视图；图4示出了根据本专利技术成型到盖片上的示例性光学元件的三维示意图，其中图4a示出了图3a和图3b中的第一元件，而图4b示出了图3c的第二元件；图5a以草图示出了根据本专利技术具有盖片的光学元件在车辆驾驶舱中的布置；图5b示出了具有相机和盖片的光学元件的放大图；以及图5c示出了图5b的元件的详细俯视图。
具体实施方式
[0018]图1示出了并非本专利技术主题的常规全反射或TIR（全内反射）元件的示例。这些光学器件利用了以下事实，即从光学较密介质入射到与光学较薄介质的界面上的光束由于光学原理而以折射角折射，该折射角大于入射角。因此，如果所述入射角超过特定边界角，则在界面处发生全反射。
[0019]在此，在实心设计的TIR元件1中，光首先从诸如发光二极管的光源10输入耦合到光学元件1的主体中。这些光源向许多方向辐射，大致呈半球形。TIR元件然后在相关的侧界面2处成形，使得侧向辐射的光束6被反射并向优先方向偏转，而已经例如向优先方向发射的光束8不再或仅略微通过光学元件1偏转。侧面2在此可以被实施为倾斜的或弯曲的，从而形成杯状形状；取决于实施方式，整个出射面4也可以形成为平面的、近似平面的或倾斜的
或弯曲的，而在光源10上方的元件中心通常将凹部12设置在光学元件1的主体中，因为这个方向上的光应当基本上不变地继续被引导。然而，取决于材料和波长，所述凹部也可以不存在并且此时所述光学元件的主体可以是构造为直到出射面为止都是实心的，或者也可以包括凸起的凸面。另外，通常在输入耦合侧形成凹部14，光源10可以匹配地或有距离地插入所述凹部中。
[0020]从而所产生的总光强的最大份额基本上偏转到所述优先方向，其中所达到的辐射角和准直度取决于所述光学元件的准确设计。在任何情况下，通过这种方式可以在期望的有限照明区域内实现良好的亮度输出，而不会在此过程中损失太多光到周围区域中。可以在光的输入耦合面和光的出射面上形成透镜状特性14、18，并且可以设置诸如菲涅耳元件或微观表面设计的其他特殊形状以进一步影响光束整形。这种TIR元件的横截面和照明区域是圆形的，从而所述照明区域也是圆形的。
[0021]现在有利地改变TIR元件，使得实现具有均匀照射的伸长照明区域。为此，在保持如上所述的基本特性的条件下改变所述光学元件在出射平面4中的横截面，使得该横截面仅具有两个、一个或没有对称轴。图2示出了横截面的多个替代选项。例如，可以设置具有不同边长的矩形横截面26，或者椭圆形或近似椭本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对预给定区域照明的光学元件（1），其中所述光学元件（1）被构造为使得从至少一个光源（10）入射到所述光学元件中的光束的一部分通过全反射在所述光学元件内的界面（2）处被反射，然后在出射平面（4）中从所述光学元件向优先方向出射，其中所述光学元件在所述出射平面（4）中的横截面（22、24、26）具有两个或更少的对称轴。2.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述光学元件在所述出射平面中的横截面是以下之一：椭圆（22）、矩形（24）或圆角矩形（26）。3.根据权利要求1或2所述的光学元件，其中所述光学元件在所述输出平面中的横截面（22、24、26）具有在1.05:1和4:1之间，优选在1.1:1和3:1之间的膨胀比。4.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，所述光学元件由在可见光范围内至少部分不透明并且在红外范围中透明的材料制成。5.根据前述权利要求中任一项所述的光学元件，所述光学元件通过注塑成型或注塑压缩成型制成。6.根据前述权利要求中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：