用于生成光束和全息3d图像的汽车照明单元的制作方法

专利名称：用于生成光束和全息3d图像的汽车照明单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括反射器和光源的汽车照明单元，该汽车照明单元进一步包括 全息图(hologram)。
背景技术：
照明应用中全息图的使用在本领域是已知的。例如，US5497251公开了一种用在 车辆的全息中央高位停车灯(stoplight)系统中的全息图结构。该全息图结构包括用于提 供重构束的照明源、非重叠全息图单元(cell)和非全息图单元的第一阵列以及非重叠全 息图单元和非全息图单元的第二阵列。第一阵列的每个全息图单元产生依照重构束的一部 分的衍射以第一预定视场可见的镜像(specular image)，并且第二阵列的每个全息图单元 产生依照重构束的一部分的衍射以第二预定视场可见的漫射图像。由第一和第二全息图产 生的镜像和漫射图像形成停车灯照明。以此方式，应当提供输出的外观相似于常规头灯的 透镜状输出的停车灯。US4722037公开了一种用于提供照明的光学组件，其包括(a)提供第一波长光的 第一人造光源，(b)提供不同于所述第一波长的第二波长光的第二人造光源，以及(C)全息 光学元件，其适于以不同的波束图衍射所述第一和第二波长的光并且以这样的方式定位 使得来自所述第一和第二光源的光以所述不同波束图被衍射以提供对空间中两个不同区 域的照明。根据US4722037的光学组件应当通过(使用多个不同光谱特性的光源和适于将 来自两个光源的光衍射成不同波束图的全息光学元件)产生多个波束图来提供改进的效 率和减少的眩光。根据US4722037的光学组件应当能够用作机动车头灯以产生对道路的远 光或近光照明，这取决于打开哪一个光源。US5571277公开了一种汽车信号灯，其包括提供照明源的第一光；着色透镜，其 在该透镜的第一侧上接收通过第一光源的照明，该透镜将由第一光源给出的照明着色为第 一期望频率；透射的全息图，其与透镜邻近，用于仅当第一光源被激励时提供第一图像，该 透射的全息图被处于第一期望频率的光激励；以及反射的全息图，其与透射全息图邻近，用 于提供不同于第一图像的图像，仅当第一光源未被激励时和当透镜被透镜侧上通常与第一 光源相对的第二光源照射时，第二图像是可见的。

发明内容
这些现有技术的灯具有一个或多个缺陷，所述缺陷在于，它们不适合用于根据指 定的规范生成光束，该光束用于照明或发信号(即光信号发送功能)，并同时用于生成可以 例如用于提供信息的全息3D图像。现有技术的灯的另一个缺陷可以是例如没有能力在灯 未被打开(即未运行)时生成全息图像。本发明的目的是提供可替代的汽车照明单元，其优选地进一步消除上面提及的缺 陷的一个或多个。根据本发明的第一方面，提供一种汽车照明单元，其包括反射器和被设置为生成光的光源，其中该反射器沿着圆周环绕光源并且具有反射器开口，该反射器被设置为通过 反射器开口反射至少一部分来自光源的光，该汽车照明单元进一步包括被设置为接收日光 并通过日光生成源无关的全息3D图像的源无关3D全息图，其中该源无关3D全息图是反射 器所包含的反射的3D全息图，该反射器进一步包括被设置作为全息图馈送光将来自光源 的至少部分光引导离去的光学开口，该汽车照明单元进一步包括源相关的3D全息图，其在 反射器的外部并且被设置为经由光学开口接收全息图馈送光并且生成源相关的全息3D图 像，该汽车照明单元被构造为通过来自所述光源的光生成光束和源相关全息3D图像。被设置并用于生成束的光源在本文中也被用于生成源相关的3D全息图像；不存 在分别生成束和3D全息图像的单独的光源。使用源光的一部分(即，至少一部分全息图馈 送光)的3D全息图因此被称为“源相关的3D全息图”；同样，由3D全息图在接收至少一部 分源光(即至少部分全息图馈送光)时生成的3D全息图像被称为“源相关3D全息图像”。有利地，来自光源的部分光照射源相关全息图，从而生成虚拟的或真实的全息3D 图像(例如，标识语、汽车商标)(源相关全息3D图像)；源相关全息图的特征和源相关全 息图像本身的意图不是用于信号发送，尽管它们当然是信号的一部分。来自光源的光的另 一部分将被反射器反射以用于信号发送。以此方式，一个灯(照明单元)可以同时应用于 生成源相关全息3D图像和期望的光束，该光束为了其特定信号发送的目的而可以完全遵 守所述规范。该照明单元优选地被构造为提供信号功能(信号发送)来代替照明功能(照 明)。因此，该汽车照明单元优选地被设计用于提供光信号发送功能(信号发送照明设备)。 这样的照明单元的特性实例是停车灯、方向指示器、尾灯等等。源无关的全息图在本文中被设置为接收日光并反射/折射该日光，使得该3D全息 图生成3D全息图像。使用日光的3D全息图因此被称为“源无关3D全息图”，并且也可以被 称为“日光全息图”；同样，由3D全息图在接收日光(即至少一部分全息图馈送光)时生成 的3D全息图像被称为“源无关3D全息图像”。该源无关3D全息图像可以在光源被打开或 关闭时创建。在后一种情况下，3D全息图像可以比前一种状态中更容易可见。所述反射的 源无关全息图被特别设置为在光源关闭时提供源无关3D全息图。以此方式，甚至当光源关 闭时也可以创建全息图像。由源相关全息图创建的3D全息图像可以具有与由源无关3D全 息图创建的源无关3D全息图像相同的内容或不同的内容。同样，源无关全息图可以有利地能够在日光撞击在源无关3D全息图上时生成虚 拟的或真实的全息3D图像(例如，标识语、汽车商标)(源无关全息3D图像)；在一个实施 例中，源无关全息图的特征和源无关全息图像本身的意图不是用于信号发送。当所述汽车 照明单元未被打开时，即光源未被打开时，源无关全息图像可以仍然是可见的，因为它被设 置为通过撞击的日光生成源无关3D全息图像。因此，源无关全息图特别地是反射的3D全 息图。源无关3D全息图被反射器所包含，而源相关3D全息图在反射器外部。使用日光的反射的3D全息图因此被指示为源无关全息图；同样，由反射的3D全息 图在接收日光时生成的3D全息图像被指示为源无关3D全息图像。对于汽车应用，信号发送照明通常以坎德拉(Cd)(发光强度)表示，而对于照明 这通常以勒克斯(Ix)(照度)并且有时以坎德拉表示(例如新的前雾应用(Front Fog application))，如本领域技术人员所知。反射器和在一个实施例中还有的可选(透射)光学元件(参看下文)被设置为成形照明单元的束，即反射器和可选地(透射)光学元件是束成形元件。相对照而言，源相关 和/源无关全息图基本上不被设置为成形束，而是分别被基本设置为除光束之外还提供源 相关3D全息图像，该光束和更有优选地包含全息3D图像的整个光束优选地满足照明单元 (例如停车灯、雾灯等)(也可参见下文)预期使用的所需规范，和/或被设置为当照明单元 未被打开时提供源无关全息3D图像。因此根据本发明的优选实施例的照明单元具有以下 功能同时提供依照例如针对停车灯或方向指示器等的所需规范的束，和全息图像(源相 关3D全息图像)，其附加于所述束。更优选地，根据本发明的优选实施例的照明单元具有以 下功能同时提供依照针对例如停车灯或方向指示器等的所需规范的束，和附加于所述束 的全息图像，所述照明单元被构造为提供包含依照指定的规范(特别是依照本文中所提及 规则中的一个或多个)的3D全息图像的束(该3D全息图像优选地在指定的束内)。而且， 根据本发明的优选实施例的照明单元具有提供全息3D图像(即源无关3D全息图像)的功 能，甚至当光源未被打开时也是如此，这是由于日光对源无关3D全息图的影响造成的，由 此生成源无关3D全息图像。在特定实施例中，反射器开口具有反射器开口面积(其可选地可以包括光学元 件)，源无关3D全息图具有全息图表面积，且反射器开口面积与全息图表面积之间的比率 彡1，优选地彡2，更优选地彡4，例如在大约1到10的范围内，优选地在大约2到10范围 内，更优选地在大约4到10范围内。特别地在这些条件下，照明单元适合生成指定的光束， 同时基本上不受源无关全息图(其被反射器所包含)的存在的影响。在照明单元的使用期间，与源相关全息3D图像相关的发光强度相对于总发光强 度(即包含3D全息图像的束中的发光强度)的比率优选地在大约0.002到0.3的范围内， 更优选地在大约0. 01到0. 1的范围内。汽车照明单元可以选自由以下构成的组后方向指示器灯、前方向指示器灯、侧方 向指示器灯(侧转向信号灯)、停车灯、前位(侧)灯、后位(侧)灯(尾灯)、端部轮廓标记 灯、后雾灯(雾尾灯)>CHMSL(中央高位停车灯)、HMSL(高位停车灯(后转向灯))、DRL(白 天运行灯)、倒转灯(倒车灯)和停车灯。光源可以包括选自由以下构成的组的一个或多 个光源LED (发光设备)、OLED (包含例如聚合物LED (polyLED)和单分子0LED)、灯丝光源 (例如白炽灯和卤素灯)以及气体放电光源，例如高强度放电灯。所述光源优选地包括选自 由LED (例如顶LED和/或侧LED)和白炽灯构成的组的一个或多个光源。在优选实施例中，根据本发明的汽车照明单元被构造为在到反射器开口大约Om 到5m的范围中的距离内生成源相关全息3D图像。该距离优选地处于大约Om到2m的范围 内，更优选地在大约Om到0. 5m的范围内，更优选地在大约Om到0. Im的范围内。以此方式， 源相关全息3D图像基本上没有被来自照明单元的光束混合，并且对于观看者(例如另一个 道路使用者)来说是可见的。而且，以此方式，道路的其他使用者将同时且基本在相同位置 看到照明单元(即，特别是其信号)和全息图像这二者。同样，根据本发明的汽车照明单元的优选实施例被构造为在到反射器开口大约Om 到5m的范围中的距离内生成源无关全息3D图像。该距离优选处于大约Om到2m的范围内， 更优选地在大约Om到0. 5m的范围内，更优选地在大约0到0. Im的范围内。在特定实施例中，源相关3D全息图是透射全息图。在另一个特定实施例中，源相 关3D全息图是反射全息图。源相关3D全息图像可以包含诸如一个或多个符号或一个或多个字母、文字、缩写等等或其组合或图形表示、图案或对象之类的信息。也可以使用这些内 容的组合。例如，图像可以是汽车商标的标识语和/或汽车类型的3D图像，但是它也可以 表示例如箭头的信息(例如，用于用作方向指示器的照明单元)或例如商标名称或警告信 息的文字等等。因此，本发明提供了将信息等加入到汽车(或其他交通工具)的照明单元 (“灯”)的束的可能性。同样，源无关3D全息图像可以包含诸如一个或多个符号或一个或多个字母、文 字、缩写等等或其组合或图形表示、图案或对象之类的信息。也可以使用这些内容的组合。 例如，图像可以是汽车商标的标识语/汽车类型的3D图像，但是它也可以表示例如箭头的 信息(例如，用于用作方向指示器的照明单元)或例如商标名称或警告信息的文字等等。因 此，本发明因此提供了甚至当汽车(或其他交通工具)的照明单元(“灯”)关闭也将信息 等添加到所述照明单元的可能性。反射器具有被设置为反射至少一部分由光源生成的光的反射表面。原则上，可以 应用不具有反射器的照明单元并且其被认为合并于此，但是根据本发明的照明单元优选地 包括这样的反射器。反射器的存在允许光束成形。而且，本发明也适用于光导准直器或其 他类型的准直光学器件。这样的光学器件可以用于使光对准反射器开口(例如，纤维尖)。在实施例中，汽车照明单元进一步包括具有光学腔(chamber)的光学单元，该光 学腔被设置为经由光学开口接收全息图馈送光，其中该光学腔进一步包括被设置为在源相 关3D全息图的方向上反射至少部分全息图馈送光的反射器。在实施例中，光学开口包括被设置为在源相关3D全息图的方向上引导全息图馈 送光的波导。这种波导可以用于将来自光源的光(即全息图馈送光)馈送到源相关3D全 息图。该光可以被直接馈送到源相关3D全息图，而且其他光学器件(例如反射器等)可以 被设置在出口(或波导的“尖”或“下游侧”)和源相关3D全息图之间。在另一个实施例中，汽车照明单元进一步包括具有光学腔的光学单元，该光学腔 被设置为经由光学开口接收全息图馈送光，其中该光学腔进一步包括腔开口，该源相关3D 全息图是透射全息图，并且该腔开口包括源相关3D全息图。一般地，该腔开口(或出口窗) 可以由源相关3D全息图和可选地其他光学器件、层或窗组成。上文中提及的光学腔可以具有反射壁，以便利于将来自光源的光传输到源相关3D 全息图。在另一个实施例中，源无关3D全息图被设置在反射器表面上。在另一个实施例 中，反射器开口包括光学元件，并且该源无关3D全息图可以设置在优选地透射光学元件 上。在实施例中，源无关3D全息图被设置在至少一部分腔壁上。在该实施例中全息图 是反射的。在另一个实施例中，光学腔开口包括光学元件，优选地包括透射光学元件，并且 源无关3D全息图可以设置在优选地透射的光学元件上。在特定实施例中，源无关3D全息图是动态全息图。这有利地提供这样的可能性 提供诸如关于商标和/或类型等的商业类信息(也可以参看上文)之类的信息，该信息可 以随时间变化。例如，源无关全息图像可以以(预定的)频率投影，或可以交替地提供不同 的信息。3D全息图像的内容可以由驾驶员、乘务员(crew)或乘客改变，但是也可以可选地 为传感器信号(例如具有这样的照明单元的汽车与具有所述照明单元的该汽车后面或前
7面的另一辆汽车之间的距离)的函数，所述传感器信号由一个或多个距离传感器提供。在特定实施例中，源相关3D全息图是动态全息图。这再次有利地提供这样的可能 性提供例如关于商标和/或类型等的商业类信息(也可以参看上文)之类的信息，该信息 可以随时间变化。同样，全息图像可以以(预定的)频率投影，或可以交替地提供不同的信 息。3D全息图像的内容可以由驾驶员、乘务员(crew)或乘客改变，但是也可以可选地为传 感器信号(例如具有这样的照明单元的汽车与具有所述照明单元的该汽车后面或前面的 另一辆汽车之间的距离)的函数，该传感器信号由一个或多个距离传感器提供。因此，在实施例中，源无关3D全息图和/或源相关全息图是动态全息图。在实施例中，汽车照明单元被构造为在光束内生成源相关全息图像，即光源、反射 器和源相关全息图被设置为生成特定角度内的光束(根据针对特定照明单元的规则)并且 源相关全息图像也在这些角度内找到。在可替代实施例中，源相关全息图像也可以在光束 之外或至少部分在光束之外生成。例如，源相关全息图像在属于照明单元的束的束形状的规范(即束规格)内可以 是可见的。例如，停车灯的束形状根据用于美洲本地的SAE J 586、根据用于欧洲的ECE规 范7和用于日本的JSD5500调整(regulated)。源相关全息图像可以优选地在由这种规范 定义的束内找到(依赖于旨在被遵照的规则)，但在另一个实施例中也可以在这样的束之 外找到。然而源相关3D全息图像优选在束内，如针对特定灯所指定(见下页)，并且优选地 也靠近反射器开口(即5m之内)被投影。以此方式，同时(并且在基本相同位置中)，其他 道路用户者将看到信号发送光及其根据本发明的伴随源相关3D全息图像这二者。根据又一个方面，本发明提供3D全息图(即源相关全息图)用于在汽车照明单元 运行期间将全息3D图像(即源相关3D全息图像)添加到汽车照明单元的光束的用途。有 利地，本发明提供这种用途，同时保持光束所需的规范。在一个实施例中，特别地当反射器 表面积与光学开口面积之间的比率彡1，特别地彡5，更特别地彡10，例如在5到100的范围 内时，情况特别如此，在另一个实施例中，本发明提供源相关3D全息图用于在到反射器开口大约Om到 5m的范围中的距离内生成源相关全息3D图像的用途，和/或源无关3D全息图用于在到反 射器开口大约Om到5m范围中的距离内生成源无关全息3D图像的用途。在满足灯(照明单元)所需束规格的同时，通过灯(照明单元)有利地生成(源 相关)3D全息图像，附加于所述束。该(源相关)3D全息图像可以包含任何期望的信息，例 如标识语、商标名称、图形等。而且该信息内容可以随时间变化和/或可以由驾驶员(或乘 务员)、可选的乘客和可选的传感器(动态全息图)中一个或多个确定。根据又一个方面，本发明提供照明单元所包含的源无关3D全息图用于在汽车照 明单元不运行时生成全息3D图像(即源相关3D全息图像)的用途。


现在将仅仅通过实例并参照所附的示意图描述本发明的实施例，在附图中相应的 参考符号表示相应的部件。图1以侧视图示意性示出根据本发明的照明单元的实施例；图2a_e以侧视图示意性示出根据本发明的照明单元的一些实施例；
图3a_c示意性示出根据本发明的例如作为后停车灯的照明单元的实施例；图4以透视图示意性示出根据本发明的照明单元的实施例；以及图5示意性示出借助于根据本发明的灯的实施例生成的3D全息图像的实例(为 了清楚起见，束未示出)。
具体实施例方式图1以侧视图示意性示出根据本发明的汽车照明单元或设备1。为了清楚起见，示 意图(一个或多个)中没有包含外部装备，例如源、灯座、连接器、镇流器、光学传感器等等。 照明单元1包括反射器10和被设置为生成光21的光源20。在使用照明单元1期间，光源 20生成光并且照明单元提供束22。如本领域中已知，反射器10沿圆周围绕光源20。在该 示意性示出的实施例中，反射器是具有反射器开口 11的锥形体，并且反射器10被设置为反 射来自光源20的至少部分光21通过反射器开口 11。例如，反射器10也可以用作准直器。 该类型的反射器在本领域中是已知的。反射器10不必是中心对称的，但是可以具有任意的 锥形形状。这样的反射器灯单元在本领域是已知的。例如，所述反射器也可以具有细长的 形状。至少部分由反射器10封闭的体积在本文中被指示为由附图标记105表示的反射器 腔。如上所述，原则上可以应用没有反射器的照明单元1，并且在一个实施例中它也包 含在本文中。然而，根据本发明的照明单元1优选地包括这样的反射器10。反射器的存在 允许光束成形。而且，本发明也适用于光导准直器或其他类型的准直光学器件。这样的光 学器件可以用于使得光对准反射器开口 11，并且在光导内，光在反射器开口 11的方向上被 反射(即光导的光离开该光导所处的端部(“尖端”))。在这样的实施例中，源无关全息 图(参见下文)可以被设置在所述尖端上或该尖端前面的或附接到该尖端等等的光学器件 上，这是本领域技术人员清楚的。汽车照明单元1进一步包括源无关3D全息图130。如上所述，这可以是任何用于 生成任何3D全息图像的3D全息图，例如标识语、商标名称、关于例如到具有所述照明单元1 的汽车后面的下一辆汽车的距离的信息等等。在该实施例中，源无关3D全息图130是由反 射器开口 11包含的。源无关3D全息图被设置为例如在到反射器开口 11距离LlOl处提供 源无关3D全息图像131。由附图标记121表示的日光撞击在源无关3D全息图130上，并且 由此创建了源无关3D全息图像131，特别是当光源20关闭时(即当照明单元1不运行时) 该源无关3D全息图像131是可见的。当照明单元1运行时，束22可能相对太强而不能实 现源无关3D全息图像131的可见性。在该实施例中，汽车照明单元进一步包括全息图单元200，其包括光学腔205。在 所示的实施例中，这个单元200和腔205在反射器10外部并且在反射器腔105外部。然而， 一般地，这两个腔将是邻近的，尽管它们彼此不同。反射器10进一步包括光学开15。术语 光学开口 15用于指示光源20的至少部分光21能够通过该光学开口 15 (而不是通过开口 11)逸出反射器10。逸出光源20的光21被用作源相关全息图的馈送光(feed light)，其 由附图标记30表示。该馈送光被指示为全息图馈送光221。在该实施例中，反射器10中的 光学开口 15也是向全息图单元200的开口 ；即向腔205的开口。光学开15可以是物理开 口，但是也可以包括波导，参见下文。光学腔205被设置为经由光学开口 15接收全息图馈送光221。在该实施例中，光学腔205进一步包括反射器213，其被设置为在源相关3D全息图 30的方向上反射至少一部分全息图馈送光221。这里，在该实施例中，反射器213可被设置 在光学腔205的至少一部分壁(由参考数字212表示)处。在该实施例中，光学腔205具 有包括源相关全息图30的腔开口 211，从而该全息图在该实施例中是透射全息图。一般地， 反射器开口 11与腔开口 211之间的距离L2在Imm到800mm范围内，特别地在2mm到500mm 的范围内。汽车照明单元1被构造为通过来自光源20的光21生成光束22和源相关全息3D 图像31。因此，与现有技术灯不同，3D全息图不被用于生成束22，但是本质上用于生成源相 关3D全息图像31，所述束22由光源20和反射器10生成。术语“构造”、“装配”和“设计”在本文中具体是指照明单元1，其具有特定反射器 10和特定光源20，它们一起提供用作交通工具中的灯(特别是信号发送灯)的照明单元1， 优选地根据本文提及的至少一个规范(参见下文)，该灯被设计并构造用于其特定目的。术语“照明单元”也可以被理解为表示灯。在一些实施例中，光源和反射器可以是 单个单元。在其他实施例中，例如，光源20和反射器10可以是容易可分离的，因为光源20 和反射器10通过可移动的物理附接装置(例如螺丝或螺纹)或(可移动)钩(catch)而 保持在一起，如本领域技术人员所知。作为单元，照明单元1可以集成在汽车中并且同样可 以在市场上购得。光源20(也)可以是可代替的光源。术语“汽车(car) ”在本文中具体表示机动车(automobile)，但是在一个实施例中 也可以表示选自由机动车、货车、卡车(载重汽车)和公共汽车构成的组的交通工具。在 实施例中，它还包括这些车的拖车。在又一个实施例中，术语“汽车”也可以表示选自由机 动车、货车、机动大篷车、卡车(载重汽车)、公共汽车、拖车、活动房屋等构成的组的交通工 具。然而，在实施例中，术语“汽车”也可以表示公路上允许行驶的任何其他机动交通工具， 例如拖拉机、机动三轮车、四灯汽车、机动滑车(motor skelter)等等。然而根据本发明的 照明单元1也可以应用在摩托车(机动脚踏车)、机动脚踏两用车、火车、飞机、甚至轮船、船 舶、船只等等中。因此，在实施例中，术语“汽车”也可以被解释为交通工具。汽车照明单元优选地被设计为提供信号发送功能，即发射光信号到其他道路使用 者(暂时地或永久地)。这意味着，光源10和反射器20(即照明单元1)和可选地其他组件 被选择并被组装成在使用汽车期间(至少暂时地，例如在方向指示、倒车或停车期间)提供 信号发送功能。根据本发明的汽车照明单元1可以选自由以下构成的组后方向指示器灯、前方 向指示器灯、侧方向指示器灯(侧转向信号灯)、停车灯、前位(侧)灯、后位(侧)灯(尾 灯)、端部轮廓标记灯、后雾灯(雾尾灯)、CHMSL(中央高位停车灯)、HMSL(高位停车灯 (后转向灯))、DRL(白天运行灯)、倒转灯(倒车灯)和驻车灯，并且特别地选自由以下构 成的组停车灯、指示器灯(例如后、前和侧方向指示器灯)、后雾灯、高位停车灯(CHMSL和 HMSL)和白天运行灯。根据ECE规则48 “方向指示器灯”在本文中被理解为表示用于指示其他道路使用 者驾驶员想要向右或向左改变方向的灯；“停车灯”被理解为表示用于指示该交通工具后面 的其他道路使用者该交通工具的纵向移动将被故意减速的灯；“前位灯”被理解为表示用于指示当从前方观看时交通工具的存在和宽度的灯；“后位灯”被理解为表示用于指示当从后 部观看时交通工具的存在和宽度的灯；“危险警告信号”被理解为表示所有交通工具的方向 指示器灯的同时运行以显示该交通工具暂时构成了对其他道路使用者的特别危险；“后雾 灯”被理解为表示用于使在浓雾中交通工具更容易从后面可见的灯；“倒转灯”被理解为表 示用于照射交通工具后面的道路并警告其他道路使用者该交通工具正在倒转或将要倒转 的灯；“驻车灯”被理解为表示用于引起对建成(built-up)区中固定交通工具的存在的注 意的灯。在这种情况下，它代替了前和后位灯；“端部轮廓标记灯”被理解为表示安装在极 端外部边缘附近并尽可能接近交通工具顶部的并且清楚地指示该交通工具的整个宽度的 灯。对于某些交通工具和拖车，该灯旨在通过引起对其体积的特别注意补充交通工具的前 和后位灯；“侧标记灯”被理解为表示用于指示当从该侧观看时交通工具的存在；以及“白 天运行灯”被理解为表示面向向前方向的用于使得当在白天驾驶时该交通工具更容易可见 的灯。这样的照明单元优选地满足例如在用于美洲本地(native America)(即美国和加 拿大)的 SAE J 186、SAE J 585、SAE J586、SAE J588、SAE J593、SAE J599、SAE J914、SAE J1319、SAE J1957 和 SAE J2087 中、在用于欧洲的 ECE 规则 6、7、23、38、48、77 和 87 以及在 用于日本的JIS D5500中找到的灯的光束要求，这些文献通过引用合并于此；也可参见表 1。ECE规则是联合国欧洲经济委员会(UNECE)的“Agreement concerning the adoption of uniform technical prescriptions for wheeled vehicles, equipment and parts which can be fitted and/or be used on wheeled vehicles and the conditions for reciprocal recognition of approvals granted on the basis of theseprescriptions"的一部分(包括对这些ECE规则的勘误表、修改和附录)，也被称为 E/ECE/324E/ECE/TRANS/505，这是本领域技术人员公知的并且可以在http://www. unece. org/找到。这些规则(包括对这些ECE规则的勘误表、修改和附录)通过引用合并于此。本 发明的照明单元有效地满足上面提及的要求中描述的至少一种类型的灯的要求(规范)。术语“光源20”在本文中也指示“至少一个光源20”。因此，术语“至少一个光源 20”或“光源20”表示一个或多个光源20。为了简单起见，本文的附图仅仅示出一个光源 20。光源20可以包括选自由以下构成的组的一个或多个光源LED、灯丝光源(例如白炽灯 和卤素灯)和气体放电光源(例如高强度放电灯)。反射器10优选地容纳或沿圆周围绕仅 仅一个光源20，即一个单个灯或一个单个LED。术语“光”在本文中尤其表示可见辐射(VIS)，即大约380nm到780nm范围内的辐 射。当光源20包括不止一个光源20时，例如多个LED，各个光源20可以生产不同颜色的辐 射。例如，一组蓝色、绿色和红色LED可以用作光源20，但是也可以使用多个单色光源20， 例如(发射红色光)LED的阵列。术语“全息图”和“全息图像”在本领域是已知的并且表示包含用于复制三维图像 (表示)的信息和图像(表示)本身的中间照片(或照片记录)。术语“全息图”和“全息 图像”也可以表示多个全息图和全息图像。在本文中也被简称为“全息图”的术语“3D全息 图”表示被设计用于生成3D图像(简称为“图像”)的全息图。“3D全息图像”在本文中也 被称为“全息图像”或“图像”。
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如在图1中看出，光源20生成光21，其可以至少部分地在反射器10的反射表面13 上被反射。光源20和反射器10允许照明单元1从源自光源20的光生成光束22。此外，由 于存在3D全息图30，来自光源20的部分光21被用于生成3D全息图像31。通过实例，一 些环被示意性描绘为3D全息图像31 (见下文)。反射器开口 11具有反射器开口面积12，并且源无关3D全息图130具有全息图表 面积132。在优选实施例中，反射器开口面积12与全息图表面积132之间的比率>1。特 别地在这种条件下，照明单元1适合用于生成指定光束22并且同时生成源无关全息3D图 像131。反射器开口面积12与源无关全息图130的全息图表面积132之间的比率优选地在 大约2到20的范围内，更优选地在大约2到10的范围内，甚至更优选地在大约4到10的 范围内。在优选实施例中，在使用照明单元1期间，与源相关全息3D图像31相关的发光 强度相对于总发光强度的比率在大约0. 002到0. 3的范围内，更优选地在大约0. 01到0. 1 的范围内。因此，在优选实施例中，照明单元被设计并构造为在使用期间生成光，该光的与 源相关全息3D图像31相关的发光强度相对于总发光强度的比率在大约0. 002到0. 3的范 围内，更优选地在大约0. 01到0. 1的范围内。在特定实施例中，由光源20生成的光的总光 通量的至少5%被源相关全息图30使用，从而在使用照明单元1期间创建源相关全息图像 31。源相关全息图像31优选地具有大约0.04到IOOcd的发光强度。而且，在表1中指示 了特定的优选实施例。如上所述，照明单元1优选地满足至少一种类型的灯的要求，该灯的 规范落在一个或多个上述规则中。因此，整个照明单元1 (即光源20和反射器10的布置) 优选地与至少一个规则规范一致；并且照明单元1在使用期间优选地产生包含源相关3D全 息图像的束，其发光强度和角分布依照落在一个或多个文本所提及的规则中的规范。在实施例中，反射器表面积(即反射器10的反射表面13的表面积)与光学开口 面积之间的比率彡1，特别地彡5，更特别地彡10，例如在5到100的范围内。以此方式，光 源20的光21基本上用于生成束22，并且只有一部分光经由光学开口 15作为全息图馈送光 221而逃脱。图1示意性示出束22，其是由光源20生成的束并且只是部分地通过具有反射表面 13的反射器10和在距离Ll内的全息图31成形的。在优选实施例中，汽车照明单元1被构 造为在到反射器开口 11距离Ll内生成源相关全息3D图像31，该距离Ll在大约Om到5m 的范围内，优选地在大约Om到0. 5m的范围内，更优选地在大约Om到0. Im的范围内。这里， 距离Ll是从反射器10的开口 11到源相关全息图像31的离源20或反射器开口 11最远的 部分的最短距离。图2a_2e示出根据本发明的照明单元1的无限制数量的可能实施例。注意到，每 个实施例示出不同的变型，这些变型也可以组合；权利要求不受限于示意性描绘的变型和 实施例。例如，与图1中相似，图2a示出反射的源无关全息图130，其“在轴上”被对准。图 2a-2e示出轴100，其在圆周对称反射器11中为纵轴。它特别地表示如用在上述规则中的 参考轴或0°，0°轴，参见例如ECE规则No 6，第18页，图和第32页和33页(方向指示 器)；ECE规则No 7，第22页，图(前位(侧)灯和后位(侧)灯参考轴)，第23页和37页， 图(停车灯)，和ECE规则48。
在图2a中，光学开口 15包括波导16。全息图馈送光221被引导至源相关全息图 30。在该实施例中，源相关全息图30是反射全息图，被设置在光学腔205的至少一部分壁 212(即内壁)处。光学腔205进一步包括腔开口 211，通过该腔开口可以投影全息图像。在图2b中，源无关全息图130是离轴的(off-axis)。在该实施例中，光学开口 15 是反射器壁13中的物理开口，允许部分光21逸出反射器10(即逸出反射器腔105)并且将 被用作全息图馈送光221。在该实施例中，也应用光学腔205。这样的光学腔205包括源相 关全息图30和两个开口，即用于接收来自光学开口 15的光的开口(在这些实施例中，反射 器10的光学开口 15也是光学腔205的开口)和腔开口 211，其允许将源相关全息图像30 投影到汽车照明单元1的外部。源相关全息图30可以由腔开口 211包含，并且可以被设置在腔开口 211所包含的 透明窗217的上游侧或设置在腔开口 211所包含的该透明窗217的下游侧，或者它可以集 成在这样的透明窗217中。在图l、2b和2d中，腔开211可以包括透明窗217。在其他示意 性示出的实施例中，也可以应用透明窗。透明窗217也可以看包括透镜或另一种光学元件。在图2b示意性示出的实施例中，应用了反射器213，其被设置为接收来自光源20 的光并在源相关全息图30的方向上反射光221，在该实施例中该源相关全息图30由腔开口 211包含(也可以参见上文)。在图2c中，源无关全息图130被设置在反射器10的反射表面13上。在这种情况 下，源无关全息图130特别地可以是反射的。因此，在实施例中，反射器10具有反射器表面 13，并且源无关3D全息图130被设置在该反射器表面13上，该源无关3D全息图130优选 地是反射的。在图2c所示的实施例中，源相关全息图30被设置在光学腔205的至少一部分壁 212 处。因此，源相关3D全息图30是透射的或反射的全息图。在图2d示意性示出的又一个实施例中，反射器开11包括光学元件14，例如前玻璃 或透镜(该透镜可以可选地也充当前玻璃)。在这样的实施例中，源无关全息图130可以 与光学元件14(例如前玻璃)集成。例如，源无关全息图130可以附着或印刻在所述表面 上，例如印刻在指向光源20的表面(上游侧)上或印刻在光学元件14的外表面上(如图 2d所示)(下游侧)，或它可以包含在光学元件14中。全息图130再次可以是离轴的或轴 上的并且优选地是透射的。源相关全息图30可以被如上所述地设置并且在所示的实施例中被设置为被腔开 口 211所包含。在实施例中，腔开口 211和反射器开口 11包括一个单个透明窗，即光学元件14和 透明窗217可以是一个集成的透明窗。图2e示出其中没有应用光学腔的实施例，但是其中至少部分光21 (即全息图馈送 光211)经由波导16而被放出，该波导16被光学开口 15所包含。波导16将全息图馈送光 211引导到源相关全息图30，该全息图可以例如设置在波导16的尖端，即波导可以被认为 是“光学腔”并且该尖端可以被认为是这种腔的开口。因此，该尖端(波导下游侧)在这里 被称为腔开口 211。注意到，在所有实施例中(这里示出的)，光源20可以基本在反射器开口 11的方向上发射光，但是也可以基本上间接地发射光(未示出)，即光源20基本上在反射器10的 方向上发射光。例如，参照图1和2，光源20被示意性示出为LED。在这些图中，光源20基 本上在反射器开口 11的方向上发射光。然而，在可替代实施例中，LED的发射表面也可以 被导向反射器10的方向，例如，光源20可以没有光到反射器开口 11的直接发射，而是来自 光源的光的所有发射入射在反射表面13上，该反射表面基本上在反射器开口 11的方向上 反射所述光。在实施例中，光源20被设置为基本上在反射器10的锥形(taper)的方向上 发射光。因此，在实施例中，反射器开口 11包括透射的光学元件14，并且源无关3D全息图 130被设置在透射的光学元件14上(如示意性所示)或该元件中。根据本发明的另一个方面，本发明提供源相关3D全息图30用于将全息3D图像31 加入到汽车照明单元1(在其运行期间)的光束22的用途。这可以在没有偏离光束22的 期望规范的情况下完成。术语“在运行期间”在本文中表示使用中的照明单元1。在特定实施例中，本发明提供汽车照明单元1的实施例，其中源相关3D全息图30 是动态全息图。以此方式，标识语、信息、图形等等可以显示为选自由以下构成的组的一个 或多个参数的函数时间、驾驶员、乘务员和可选的乘客中的一个或多个的输入、传感器信 号(例如具有这种照明单元的汽车与具有所述照明单元1的汽车后面或前面的另一辆汽车 之间的距离)等等。因此，源相关全息图像31可以在在照明单元1运行期间的特定(预定 的)时间段期间生成。同样，源无关3D全息图可以是动态全息图。图3是根据本发明的具有照明单元1’和1”的汽车50的实施例的示意性顶视图。 照明单元1，和1”被设置为分别提供束22，和22”。照明单元1，和1”可以是例如后停车 灯。除了这些束22’和22”之外，照明单元1’和1”在该示意性实施例中生成源相关全息图 像31，和31”，如图中可以看出，该源相关全息图像31，和31”处于涉及角分布的束规范内。 束22’和22”优选地由这些灯的所需规范定义，并且分别在角度α ’、α 2’和α ”、α 2” 内找到。角度α ’、α 2’可以不同，同样角度α 1”、α 2”可以不同，例如也参见ECE规则 No. 6的第18-22页上和ECE规则No. 48的第33-38页上(方向指示器)、ECE规则No. 7的 第23页和ECE规则No. 48的第40-43页(尤其是停车灯)上的图，和例如ECE规则No. 48 之类的规则中的其他图和规定。因此，除了方向指示器、后灯等的规定束之外，源相关全息 图像31可以在使用照明单元1期间被加入。汽车照明单元1优选地被构造为在束22内生 成源相关全息图像31’和31”，但是在另一个实施例中(图3c中示意性示出的)，源相关全 息图像31可以在光束22之外。超出角度α 1’、α 2’、α 1”、α 2”，即在束22’和22”之外， 相应的光源具有优选地等于或小于最大发光强度约0. 1倍的发光强度，如本领域技术人员 所知。因为，在优选实施例中，源相关全息图像31处于束22内，例如束22’中的源相关全 息3D图像31，和束22”中的源相关全息3D图像31，，所以包含一个或多个源相关全息3D 图像的一条或多条束遵守本文中提及的至少一个规则中定义的规范，而全息图像已经被添 加至束。在示意性示出的情况中，源相关全息图像分别在距离L’ 1和L” 1内被投影。图3b示意性示出其中汽车50已经关闭其灯，至少关闭了根据本发明的照明单元1 的情况。由于日光的原因，全息图像仍然可以投影，如分别由源无关全息图像131’和131” 所示。在示意性示出的实施例中，图像分别被在照明单元1的右后投影，但是如上所述它们 也可以在其他地方投影，在照明单元的束规范之内或之外。这里，源无关全息图像131’和131”分别在距离L，101和L” 101内投影。图3c示意性示出其中照明单元1’和/或1”被设置为提供在束规范之外的一个 或多个源相关全息图像的实施例，这里该源相关全息图像再次用附图标记30表示。图4以透视图示意性示出根据本发明的照明单元1的实施例。该图示出了具有用 于容纳带有反射表面13的反射器10的外壳60的照明单元1。反射器10具有反射器开口 11，其具有反射器开口面积12。开口 11包括光学元件14，在这里，举个例子，该光学元件是 前玻璃。附着到光学元件14的是具有全息图面积132的源无关全息图130。而且，照明单 元1包括具有腔开口 211的全息图单元200 (这里附着到反射器10或反射器外壳)，该单 元包括源相关全息图30 (未示出)。举个例子，图5示出可以生成的源相关3D全息图像31 的实例。照明单元1可以进一步包括用于特别是当应用源相关动态全息图30和/或源无 关动态全息图130时分别控制源相关全息图像30和/或源无关全息图像130的内容的控 制器(未示出)。该控制器可以是具有例如开关的“仅硬件”系统，该开关例如为触控、滑动 开关等，以控制3D全息图像的期望的内容和可选地其显示时间和/或显示频率，这依赖于 用户的希望(驾驶员和/或任何可选的一个或多个乘客)。而且，所述内容可选地可以依赖 于外部参数，例如时间、温度、速度、交通密度、到在照明单元1前面的下一辆汽车(特别是 在照明单元被构造为前灯的情况下)或照明单元旁边的下一辆汽车(特别是在照明单元被 构造为侧灯的情况下)或照明单元后面的下一辆汽车(特别是在照明单元被构造为后灯的 情况下)的距离，所述距离可以通过传感器(未示出)测量。控制器可以经由遥控器来操 作。在又一个实施例中，控制器可以包括具有可执行指令的存储器；输入输出单元，其被 配置为(i)接收来自一个或多个选自由(1) 一个或多个传感器和(2)用户输入设备构成的 组的设备的一个或多个输入信号，以及(ii)发送一个或多个输出信号以控制源相关3D全 息图像31和/或源无关动态全息图像131的内容；以及处理器，其被设计用于基于可执行 指令将所述一个或多个输入信号处理为一个或多个输出信号。应当理解，上述实施例说明而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计出 许多可替代实施例而不脱离所附权利要求的范围。在权利要求中，置于括号之间的任何附 图标记不应当被解释为限制该权利要求。动词“包括”及其变形的使用不排除除权利要求 中所叙述的之外的元件或步骤的存在。元件前面的冠词“一”不排除多个这样的元件的存 在。本发明可以借助于包括若干个不同元件的硬件实现，并且借助于适当编程的计算机实 现。在列举了若干装置的设备权利要求中，这些装置的若干个可以通过同一项硬件来体现。 在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施这一起码事实不表示这些措施的组合不能被 有利地使用。表1 根据本发明实施例的用于汽车(和它们的拖车)的照明单元1(灯)的综述，
包含规则
权利要求
一种汽车照明单元(1)，包括反射器(10)和被设置为生成光(21)的光源(20)，其中所述反射器(10)沿着圆周环绕所述光源(20)并且具有反射器开口(11)，该反射器(10)被设置为反射来自光源(20)的至少部分光(21)通过所述反射器开口(11)，所述汽车照明单元(1)进一步包括被设置为接收日光(121)并通过日光(121)生成源无关全息3D图像(131)的源无关3D全息图(130)，其中该源无关3D全息图(130)是反射器(10)所包含的反射的3D全息图，所述反射器(10)进一步包括被设置为将来自所述光源(20)的至少部分光(21)作为全息图馈送光(221)引导离去的光学开口(15)，所述汽车照明单元(1)进一步包括源相关3D全息图(30)，其在反射器(10)的外部并且被设置为经由光学开口(15)接收全息图馈送光(221)并且生成源相关全息3D图像(31)，所述汽车照明单元(1)被构造为通过来自光源(20)的光(21)生成光束(22)和源相关全息3D图像(31)。
2.根据权利要求1的汽车照明单元(1)，其中所述反射器开口(11)具有反射器开口面 积(12)，所述源无关3D全息图(130)具有全息图表面积(132)，且反射器开口面积(12)与 全息图表面积(132)之间的比率彡1，优选地彡2。
3.根据前述权利要求中任一项的汽车照明单元(1)，其中该汽车照明单元(1)选自由 以下构成的组后方向指示器灯、前方向指示器灯、侧方向指示器灯、停车灯、前位(侧)灯、 后位(侧)灯、端部轮廓标记灯、后雾灯、中央高位停车灯、高位停车灯、白天运行灯、倒转灯 和驻车灯。
4.根据前述权利要求中任一项的汽车照明单元(1)，其中所述汽车照明单元(1)被 构造为在到反射器开口(Il)Om到0. Im的范围中的距离LlOl内生成源无关全息3D图像 (131)，和/或其中所述汽车照明单元⑴被构造为在到反射器开口(11) Om到0. Im的范围 中的距离Ll内生成源相关全息3D图像(31)。
5.根据前述权利要求中任一项的汽车照明单元(1)，其中，在使用期间，与源相关全息 3D图像(31)相关的发光强度相对于总发光强度的比率在0. 01到0. 1的范围内。
6.根据前述权利要求中任一项的汽车照明单元(1)，其中，在使用期间，与源相关全息 3D图像(31)相关的发光强度处于0. 04cd到IOOcd的范围内。
7.根据前述权利要求中任一项的汽车照明单元(1)，其中汽车照明单元(1)进一步包 括具有光学腔(205)的光学单元(200)，所述光学腔(205)被设置为经由光学开口(15)接 收全息图馈送光(221)，其中该光学腔(205)进一步包括被设置为在源相关3D全息图(30) 的方向上反射至少部分全息图馈送光(221)的反射器(213)。
8.根据前述权利要求中任一项的汽车照明单元(1)，其中所述光学开口(15)包括被设 置为在源相关3D全息图(30)的方向上引导全息图馈送光(221)的波导(16)。
9.根据前述权利要求中任一项的汽车照明单元(1)，其中该汽车照明单元(1)进一步 包括具有光学腔(205)的光学单元(200)，该光学腔(205)被设置为经由光学开口(15)接 收全息图馈送光(221)，其中所述光学腔(205)进一步包括腔开口(211)，该源相关3D全息 图(30)是透射全息图，并且该腔开口(211)包括源相关3D全息图(30)。
10.根据权利要求1-8中任一项的汽车照明单元(1)，其中所述源相关3D全息图(30) 是反射的全息图。
11.根据前述权利要求中任一项的汽车照明单元(1)，其中所述反射器(10)具有反射 器表面(13)，并且其中所述源无关3D全息图(130)被设置在反射器表面(13)上。
12.根据前述权利要求中任一项的汽车照明单元(1)，其中所述反射器开口(11)包括 透射的光学元件(14)，并且其中所述源无关3D全息图(130)与透射的光学元件(14)集成。
13.根据前述权利要求中任一项的汽车照明单元(1)，其中所述源无关3D全息图(130) 是动态全息图，和/或其中所述源相关全息图(30)是动态全息图。
全文摘要
本发明提供一种包括反射器和被布置为生成光的光源的汽车照明单元。该反射器沿圆周环绕光源并且具有反射器开口。该反射器被布置为反射来自光源的至少部分光通过反射器开口。该汽车照明单元进一步包括源相关3D全息图和源无关3D全息图。该汽车照明单元被构造为在照明单元运行期间使用来自光源的光生成光束和源相关全息3D图像并且在照明单元不运行时生成源无关3D全息图像。
文档编号G03H1/22GK101932874SQ200980103751
公开日2010年12月29日 申请日期2009年1月30日 优先权日2008年2月1日
发明者E·W·J·L·乌门, L·王 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司