产生分支的发光面用的用于光源的前置光学系统的制作方法

本发明涉及一种产生分支的发光面用的用于光源的前置光学系统(vorsatzoptik)。

此外，本发明涉及一种用于机动车前照灯的光模块，该光模块包括至少一个光源和开头所提及的类型的与该至少一个光源相关联的附加光学系统。

此外，本发明涉及一种带有这样的光模块或带有开头所提及的前置光学系统的机动车前照灯。

此外，本发明涉及一种带有至少一个该类型的机动车前照灯的机动车。

背景技术：

在现代的机动车结构中造型方面越来越重要。在此，在开发例如机动车前照灯和/或其构件(例如光模块或其他构件)的新设计时不能忽视功能方面。特别是对于次级灯功能、例如信号灯功能(日间行车灯、航行灯(positionslicht)和行驶方向指示灯)，由于对于由相应的光模块(例如信号灯模块)所产生的光图的较少的在法律上规定的标准可能在技术上以最不同的方式实现光模块。通过这样的光模块的形状和外观常常赋予机动车可明确地推断出该机动车的制造商的外观。

应用光导体以产生线性伸展的、分支的发光面在实践中证实为特别可行。已知地，光导体可在一定的范围中弯曲或弯折地来实施，而不导致在弯曲部位处或在弯折的区段中光射出。此外可使光从光导体针对性地在一个或多个规定的部位处射出。如果光例如在曲线形弯曲的光导体的多个部位处出来，对于观察者产生均匀发光的蜿蜒的不中断的线的观感。使用光导体的一缺点在于，这些光导体一件式地来构造。出于该原因，例如对于每个信号灯模块开发和制造光导体或光导体组件，其仅可非常受限制地甚至完全不能被用于其他信号灯模块。光导体的另一已知缺点是其仅可在一定程度上弯曲或弯曲地来实施。从一定的角度或曲率半径起，在变弯部位处或在弯曲的区段中由于光从光导体中射出可产生较大的光损失。这常常导致，不再获得所期望的发光观感(leuchteindruck)，例如均匀发光的蜿蜒的细带。克服该问题的可能的措施是不使光导体弯曲。然而这常常导致，在其中使用光导体的光模块需要更大的结构空间并且因此不能顾及结构空间技术上的要求。

技术实现要素：

因此本发明的目的是提供一种附加光学系统，其克服了现有技术的上述缺点，并且例如为机动车前照灯光模块提供一种前置光学系统，该前置光学系统可模块化地来构建、可任意地且基本上无光损失地弯曲并且当光穿过该前置光学系统时对于观察者产生均匀的发光观感。

根据本发明，该目的利用开头所提及的前置光学系统由此来实现，即前置光学系统至少包括多个导光的光学元件，其中，每个导光的光学元件具有光射入区域、光射出区域和侧表面(mantelflaeche)，其中，侧表面连接光射入区域和光射出区域，光射出区域与光射入区域相对而置并且与光射出面相关联，该光射出面由环绕的分界线来限制，其中，分界线邻接光射出区域，并且光学元件彼此排列成使得所有光学元件的光射出面位于共同的基本上平的面中，其中，每个光学元件具有一定数目(一个、两个或更多个)的最接近的相邻件(nachbar)(最接近的相邻元件)，其中，其分界线具有一定数目(一个、两个或更多个)的区段，这些区段分别与最接近的相邻件的分界线的区段相关联，其中，彼此相关联的区段彼此贴靠并且具有彼此相应的曲线走向。

“基本上平的面”被理解成也可以是弯曲的/拱曲的面，其中，表征该弯曲/拱曲的参量(例如曲率半径)与光学元件的特征参量(例如与光射出面直径)相比或大或小，例如曲率半径/曲率与光学元件的光射出面的直径相比较大/较小。

术语“前置光学系统”在本发明的范围中不应限制性地来解释。前置光学系统例如可构造为光学元件-系统，其包括多个上述类型的光学元件并且可置于一个或多个光源或光敏元件之前。

与本发明相联系，术语光射入区域被理解成为由一个或多个光源所产生的且指向前置光学系统的光侵入相应的导光的光学元件中所提供的区域。在此，不射到光射入区域上的光基本上不侵入前置光学系统中。

此外，与本发明相联系，术语光射出区域被理解成通过相应的光射入区域侵入的并且基本上无损失地在导光的光学元件中传播的光射出的区域。仅少量的光可通过连接光射入区域和光射出区域的侧表面射出。在此，术语少量的光被理解成基本上不影响在使用前置光学系统的情况下产生的光图的光量。

光射出区域与光射出面相关联。光射出面是所想象的大致垂直于光学元件的光轴取向的面，其由环绕的分界线限制并且沿着该分界线邻接到光射出区域处。在此，光射出面可以是平的或者拱曲/弯曲的，其中，光射出面的曲率半径与光学元件的特征参量相比较大。此外，光射出区域与光射出面相关联成使得所有通过射出区域射出的光穿过光射出面。与本发明相联系，光学元件的特征参量被理解成其光射出面的直径。因为光射出面不一定是圆，直径的定义应在普遍的意义上、也就是说在公制的空间中的量的直径的意义上来理解。光学元件的彼此排列实施成使得在最接近的相邻件之间的距离与相邻件的特征参量相比较小、优选地微小。

与本发明相联系，如果未明确另外说明，术语(多个)相邻件始终被理解成(多个)最接近的相邻件。

各个光学元件的光射出面的共同的面例如可平地或弯曲/拱曲地(按照规定凸状/凹状地)来构造并且具有与光学元件的特征参量相比较小的曲率。

具有多个光学元件的前置光学系统具有该技术效果，即前置光学系统模块化地来构建并且由此可考虑结构空间技术上的和/或造型的要求。前置光学系统的模块性造成，其形状可通过替换/代替/添加单个光学元件和/或整个光学元件-模块来非常快速地改变。各个光学元件根据本发明的形式彼此排列负责使在光射过整个前置光学系统时产生均匀的发光观感并且前置光学系统看上去为一整体，而不会注意到单个光学元件和/或光源。

关于光学元件的光射出面和/或光射出区域的无缝彼此排列，，当彼此相关联的、彼此贴靠的区段彼此等同地来构造时可以是适宜的。在此，各个光射出面可互补并且形成无缝的总光射出面，其是该共同的面的一部分。在说明书中下面另外还更详细地来研究总光射出面的可能的优选的形式(带有或不带回环的分支的链、环等等)。对于光学元件的无缝地彼此拼合的/彼此排列的光射出面和/或光射出区域可借助于前置光学系统获得特别均匀的发光观感，其例如通过减少总光射出面的收缩(einschnuerung)而得到。

为了实现基本上恒定的厚度的长形伸展的条带的发光观感，可以是适宜的是，侧表面具有一定数目的区域，这些区域分别与最接近的相邻件的侧表面的区域相关联，其中，彼此相关联的区域彼此贴靠并且具有彼此相应的面走向(flaechenverlauf)。由此可减少例如分支的总光射出面的通过光学元件彼此排列而产生的收缩并且获得更好的发光观感。

关于光学元件的无缝彼此排列，可以是适宜的是，侧表面具有一定数目的区域，这些区域分别与最接近的相邻件的侧表面的区域相关联，其中，彼此相关联的、彼此贴靠的区域彼此等同地来构造。

对于在实践中证实的实施形式可设置成，至少一个区段构造成弧形。在此可以是特别有利的是，该至少一个弧形的区段向光射出面的内部、即在光射出面内部的方向上拱曲。对于光射出面的分界线的弧形的区段，光学元件例如可围绕一轴线可摆动/可旋转地贴靠在其最接近的相邻件处。在此，光学元件的在光射出面内部的方向上拱曲的弧形的区段可关联有最接近的相邻件的在光射出面外部的方向上拱曲的弧形的区段且与其相对应。在此特别有利的是，弧形的区段例如构造为圆弧。在该情况中圆的半径可被选择成使得光学元件和相应的最接近的相邻件布置成彼此可围绕垂直于圆面伸延通过圆的中心的轴线摆动和/或旋转。在此，该轴线与两个光学元件的光轴大致平行地伸延。这例如具有该优点，即对于彼此排列的/彼此拼合的光学元件的链可几乎任意地改变该链的走向。作必要的修正，这在传统的光导体的情况下将相应于光导体变弯并且常常导致不期望的效应如光损失和/或光散射。这些效应在此不出现，因为光学元件彼此的旋转不影响光传播方向：如上面已提及的那样，光大致垂直于光射出面的共同的面传播(在该共同的面中彼此排列的光学元件的布置(例如链)的形状变化(例如变弯)可通过例如刚刚所说明的旋转来实现)，并且因此与形状变化脱耦。

此外可考虑，至少一个区段构造为直线。构造为直线的区段的彼此排列例如带来该优点，即减少了例如直线取向的总光射出面的缩颈并且由此获得(例如直线取向的条带)的更均匀的发光观感。

在制造光学元件方面可以是有利的是，所有光学元件基本上相同地来构造。以该方式可例如通过注塑方法在使用唯一的工具的情况下来制造所有光学元件。

在结构空间技术方面，可以是适宜的是，彼此排列的光学元件形成链。

在前置光学系统-光射出面、即所有光学元件的共同的光射出面的尺寸方面，当链分支时可以是有利的。

在此，可以是适宜的是，链具有至少一个回环(schleife)。

为了能够以前置光学系统包围(umranden)例如机动车前照灯光模块，当链环形地、尤其o形地闭合时可以是适宜的。

对于在实践中证实的实施形式可以是有利的是，光学元件构造为tir-透镜(英文totalinternalreflection的缩写)、优选地为(围绕透镜的光轴)旋转对称的tir-透镜。

利用tir-透镜可产生大致平行于透镜的光轴指向的光线并且还进一步提高射出的光的均匀性。

此外有利地可设置成，侧表面具有多个衬垫光学系统(polsteroptik)。在此可以是有利的是，衬垫光学系统的至少一部分相应布置在侧表面的面向最接近的相邻件的侧面处。

与本发明相联系，术语衬垫光学系统被理解成光学元件、例如透镜，其具有比光学元件的特征参量明显更小的特征参量并且可设立成使例如通过在侧表面处穿过(durchstritt)和/或散射并且/或者传输通过侧表面所产生的缺陷光(fehllicht)\即不平行于光学元件的光轴传播的光转向成大致平行于光轴。这样的衬垫光学系统例如可构造为在侧表面处的小突起并且由与相应的光学元件相同的材料(其优选地在光学上比空气更密)来构造。

通过装设衬垫光学系统可在前置光学系统的彼此贴靠的光学元件之间产生与光学元件的尺寸相比较小的气隙。鉴于该气隙的变小，当衬垫光学系统的至少一部分接触最接近的相邻件的侧表面时可以是适宜的。

为了减小前置光学系统的尺寸，当光学元件相互接触地彼此排列时可以是适宜的。

对于在实践中证实的实施形式可设置成，彼此排列的光学元件相互间隔。

前置光学系统的光学元件的(与光学元件的特征参量相比)较小的间隔(也就是说光学元件不接触)带来该优点，即在前置光学系统应用在机械上可动的环境中(例如在机动车前照灯中)时不例如由于摩擦和/或相互碰撞造成各个光学元件的光学特性的损害和磨损。

在前置光学系统的稳定性方面，可以是适宜的是，在彼此排列的光学元件之间设置有粘合剂层，该粘合剂层将每个光学元件与其最接近的相邻件相连接。

此外，上述目的根据本发明利用一种用于机动车前照灯的光模块由此来实现，即基本上所有由该至少一个光源所产生的光通过光射入区域进入前置光学系统中并且优选地基本上无损失地从光射出区域从前置光学系统中射出。

在此术语光源不应狭隘地来解释。与本发明相联系，术语光源被理解成一个或多个可提供可到达根据本发明的前置光学系统上的光的机构或装置。这样的光源例如可包括：不仅初级发光的元件，例如灯泡、led、oled、激光光源，而且次级发光的元件例如光转化器件，光转向元件例如镜子、(可控制的)微镜阵列(mikrospiegelarray)、棱镜，形成光线的元件例如玻璃纤维、光圈，以及光成像元件例如透镜-机构。这样的“光源”在前置光学系统方面被视为光源：其给前置光学系统提供光，该光映射前置光学系统。

此外关于，由光模块射出的光的均匀性可以是有利的是，从前置光学系统射出的光构造为包括彼此大致平行地指向的光线的、即具有较小光展量的光束。

对于在实践中所证实的实施形式可设置成，该至少一个光源构造为led。

在此特别有利的是，光模块包括多个光源，其中，光源数量大于光学元件数量或等于光学元件数量并且每个光学元件关联有至少两个、优选地三个、尤其多于三个光源或者关联有刚好一个光源。在该实施形式中光源、例如led可非常近地布置在光学元件例如tir-透镜的光射入面处。在此可将每个单个光源的基本上所有光馈入属于此的光学元件中。由此例如可减少光损失(光传输损失)或保持其较小。在光源数量例如是光学元件数量的整数多倍的实施形式中，其中，每个光学元件例如关联相同数量的光源，与一光学元件相关联的光源可以是可分开操控的并且射出不同的颜色的光。以该形式，不同的灯功能如行驶方向指示灯和日间行车灯可在(同)一光模块中实现。

特别是在机动车照明方面可以是适宜的的，光模块构造为信号灯模块。

此外，上述目的利用一种带有根据本发明的前置光学系统和/或带有根据本发明的光模块的机动车前照灯来实现。

上面提及的有利的实施形式当然可分开地或相组合地出现。上述实施形式的组合属于专业人员的例行常规，可以在没有其创造性的情况下来实现并且因此属于本发明的公开内容。

附图说明

接下来根据示例性实施形式(其不应限制性地来解释)更详细地来阐述本发明，这些实施形式在附图中说明。其中：

图1以透视图示出了前置光学系统，

图2示出了图1中的前置光学系统的前视图，

图3(a)和(b)示出了带有不同光射入-和射出区域的tir-透镜，

图4示出了带有分支的发光面的前置光学系统，

图5示出了机动车前照灯，

图6(a)-(d)示出了带有平的侧表面区域的tir-透镜，

图7示出了由图6(a)到图6(d)的tir-透镜形成的前置光学系统，以及

图8示出了带有衬垫光学系统的两个相邻的tir-透镜。

具体实施方式

首先参考图1。图1示出了前置光学系统1，其可相应于根据本发明的前置光学系统。前置光学系统1构造为链式地相互拼合的(无缝地彼此排列的)tir-光学系统(tir-透镜)2，其可相应于导光的光学元件。tir-透镜2彼此等同地来构造，具有10到20mm的特征尺寸并且例如可在注塑方法中以唯一的工具来制造。在此还可使用在尺寸和形状上有区别的tir-透镜。此外可考虑使用其他导光的光学元件，例如光导体纤维、光导体管、光导体棒等。每个tir-透镜2具有光射入区域3，与光射入区域相对而置的光射出区域4和将光射入区域3与光射出区域4连接的侧表面5。光射出区域4分别与光射出面6相关联。对于在图1中示出的tir-透镜2，其光射出区域和光射出面相一致。所有tir-透镜的光射出面形成总光射出面60，其处于面f中并且构造为线性伸展的、长形的具有收缩部61的带(还见图2)。在此，光射出面6和面f可平地或轻微弯曲地来构造。轻微弯曲应被理解成，面f具有与tir-透镜的特征参量相比较小的曲率。对于其他tir-透镜类型不发生这样的一致性(参见图3(a)和图3(b))，因为如由现有技术已知的那样可使光射出区域的形状例如匹配于光射入区域的形状(例如参见jin-jiachen,chin-tanglin“freeformsurfacedesignforalight-emittingdiode-basedcollimatinglens”,opticalengineering49(9),093001(2010年9月)和donglinma,zexinfeng以及rongguangliang“freeformilluminationlensdesignusingcompositeraymapping”,appliedopticsvol.54,no.3,2015年1月20日)。光射出面6由环绕的、例如镰刀形的(如图所示)分界线7来限制并且该分界线7邻接光射出区域4。

tir-透镜2的侧表面5构造成抛物面形。完全可设想tir-透镜的构造成其它形式的侧表面。例如侧表面可具有小平面，其中，每个小平面可具有抛物面走向。在此，在每个侧表面5中可设置有一个或多个凹口8，其优选地相应于侧表面5的例如抛物面形的面走向。该(多个)凹口8相应于分别与最接近的相邻件5a的侧表面的区域相关联的区域，其中，彼此相关联的区域可彼此贴靠并且具有彼此相应的面走向。以该方式可将tir-透镜彼此排列成使得凹口8接触相应的侧表面区域5a且优选地基本上无缝地/紧密地贴靠在其处。凹口8从侧表面5延伸直至光射出区域4，其中，凹口与光射出面6的分界线7具有共同的分界线区段7b。如图1和图2所示，每个tir-透镜2在所示的链布置中具有两个最接近的相邻件。相应地，每个分界线7具有两个区段7a、7b，其分别与最接近的相邻件的分界线7的区段相关联。在此，彼此相关联的区段7a，7b相互贴靠并且具有彼此相应的曲线走向。就此而言须注意的是，每个tir-透镜以及还有每个光学元件可具有任意数量(0、1、2、3、4、5、6等)的最接近的相邻件，在此，每个最接近的相邻件关联有分界线7的一区段。由此可实现近乎任意分支的链(带有回环、环、椭圆等的链)。对于在图2中示出的最接近的相邻件2a、2b，tir-透镜2a的光射出面的分界线的区段7b与区段7a相关联。在此可设置成，区段7a、7b彼此等同地来构造，从而可将其一致地彼此靠放。特别有利的是，区段7a、7b构造成使得最接近的相邻件围绕大致垂直于面f伸延的轴线可摆动地、尤其可旋转地来布置。图2示出了圆弧形的区段7a、7b，其中，这些区段具有相同的曲率半径，其大致等于tir-透镜(在侧表面中不带凹口)的光射出区域的半径r。在该情况中，tir-透镜2b关于相邻的tir-透镜2a围绕其光轴oa可旋转地来布置(图2)。这具有该优点，即可改变链的走向，而不需要tir-透镜的其他形式，这造成前置光学系统的高灵活性和高适应性。通过这样的旋转例如可在期望时改变链在两个规定的点之间的走向。为了例如改变在图2中示出的链在点p1与p4之间的走向以将其例如实施为直线区段，首先可使tir-透镜2d(其光轴伸延通过点p2)逆时针方向围绕其光轴旋转角度α2并且接着使tir-透镜2e逆时针方向围绕其光轴旋转另外的角度α1。为了对于前置光学系统提供连续的链的而非单个的彼此排列的光学元件的观感，可以是适宜的是，在最接近的相邻件之间的距离不超过光学元件的光射出面的两个特征参量的值。在图2中示出的实施形式中，距离d处于tir-透镜(如果tir-透镜不具有凹口)的光射出面的半径与和直径之间的范围中。

图3(a)和(b)示出了根据现有技术的许多tir-透镜中的两个，其具有不同的光射入区域3和光射出区域4。由现有技术可得悉，光射入区域的形状与光射出区域的形状相关。如此例如图3(b)示出了传统的tir-透镜2'，在其中根据从tir-透镜2'射出的光线平行于tir-透镜2'的光轴伸延的条件和光射入区域3'的圆的形状来确定光射出区域4'的形状。此外，图3(b)的tir-透镜2'是tir-透镜的一示例，在其中光射出面6'和光射出区域4'不重合。

图4示出了带有分支的总光射出面60'的前置光学系统1'。前置光学系统1'具有多个tir-透镜2，其中，tir-透镜2''具有三个最接近的相邻件并且用于实现分支。在此应注意的是，前置光学系统1'的所有tir-透镜相同地来构造。这对于图1和图2的前置光学系统1也是这种情况。此外可设置成，根据本发明的前置光学系统具有多个分支。在使用tir-透镜2的情况下可设计不同形状的前置光学系统(例如本身闭合的、具有一个或多个回环的等)。通过分支的总光射出面60'在例如在机动车前照灯光模块中应用前置光学系统1'时实现同样分支的发光面。

图5示意性地示出了机动车前照灯100的示例，其具有至少一个光模块101。光模块具有多个例如布置在导体板102处的led103，其可相应于该至少一个光源。在此，可利用其他光源来代替led。完全可考虑，代替led使用oled或以激光照射的光转化器件。由led产生的光被耦入前置光学系统1''中。在此，前置光学系统1''可构造为图1或图4的上述前置光学系统1、1'中的一个或相应于与根据本发明的前置光学系统相应的其他前置光学系统。在同时接通led103时产生s-形伸延的发光面，其相应于总光射出面60''的形状，其中，总光射出面60''由各个构造为tir-透镜2的光学元件的光射出面6形成。应注意的是，在不同时接通led时可实现不同的发光场景(leuchtszenarien)，这例如应用在信号灯模块中。

图6(a)到图6(d)示出了tir-透镜，其侧表面个具有两个基本上平的、大致平行于tir-透镜的光轴oa伸延的区域10a、10b。相应地，这些tir-透镜的光射出面的分界线7同样具有两个直线区段7c、7d。如上面已说明的那样，有利的是，这些区段的数量相应于最接近的相邻件的数量并且这些区段构造成使得其可与最接近的相邻件的相应的区段相关联。区段7c、7d可彼此平行地伸延。在该情况中，可非常快速地形成构造为直线伸延的链的前置光学系统，利用其可特别有利地提供发光的条带的观感。备选地，直线的区段7c、7d可彼此倾斜地伸延并且是角β1、β2的相应的边的部分(图6(c)和图6(d))。图7示出了前置光学系统1'的一实施形式，其具有带有分界线的多个tir-透镜，分界线分别具有两个直线区段7c、7d，这些区段7c、7d彼此成角β1、β2(作为角的相应的边的部分)布置。由图7另外可得出，由相同构造的tir-透镜(其侧表面具有平的区域并且其分界线分别具有两个直线的不彼此平行地伸延的区段7c、7d，它们彼此处于相同的角度、例如处于角β1)特别有利地可形成环形的、o形的前置光学系统。

图8示出了两个相邻的tir-透镜2c、2d，其中，tir-透镜2c在侧表面处包括具有多个衬垫光学系统11的凹口8。tir-透镜2c关联有led103'，其可相应于该至少一个光源。衬垫光学系统11例如可设立成使从前置光学系统射出的光平行地指向并且以避免散射光/缺陷光12。在此特别有利的是，衬垫光学系统11布置在凹口8的区域中，该区域在平行于tir-透镜的光轴的方向上观察不被相邻的tir-透镜的侧表面遮盖。在该情况中，借助于衬垫光学系统11平行于光轴指向的光线13可从前置光学系统射出，而不在另外的面处经历折射和/或反射。在此，tir-透镜2c和2d彼此相间隔，由此减少tir-透镜的磨损。

通常，在光学元件(例如tir-透镜)彼此排列的情况下可设置成，光学元件相间隔地彼此排列或者相互接触地彼此排列。在光学元件相间隔的情况下有利的是，该间距与光学元件的特征参量(例如光射出面的直径)相比被保持得较小。在此，前置光学系统的单个光学元件不被识别为这样的，前置光学系统被感知为整体并且产生例如分支的发光面的均匀的发光观感。