BESCHREIBUNG

In einem Aspekt betrifft die Erfindung eine Lichtleiterstruktur für eine Beleuchtung, eine Detektion und/oder eine holographische Darstellung mit mindestens einem flächigen Lichtleiter für eine Leitung elektromagnetischer Strahlung zumindest eines ersten Spektrums, mindestens eine an der ersten Seitenfläche des Lichtleiters angeordnete Beleuchtungsanordnung, mindestens eine holographische Auskoppelstruktur zur Auskopplung von in der Lichtleiterstruktur geleitete elektromagnetische Strahlung. Das von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlte Licht kann dabei ein großes Winkelspektrum aufweisen, wobei die holographische Auskoppelstruktur ein kleines Winkelspektrum aufweist.

Ebenso betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine solche Lichtleiterstruktur und ein Bedienelement umfassend eine Lichtleiterstruktur.

Hintergrund und Stand der Technik:

Erste holographische Beleuchtungskonzepte sind im Stand der Technik bereits bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2016 117 969 A1 .

Holographische Elemente können jedoch überraschenderweise auch auf bislang unbekannten Einsatzgebieten innerhalb eines Fahrzeugs zum Einsatz kommen und so die Sicherheit und die Bedienbarkeit erhöhen.

Ein Nachteil der bislang bekannten holographischen Leuchtkonzepte liegt in der aufwendigen Beleuchtung der holografischen Strukturen, die benötigt wird, um eine ausreichende Qualität der gewünschten holographischen Leuchtfunktion zu gewährleisten. Dafür ist bislang vor allem erforderlich, dass die Lichtquelle vom Frequenzspektrum und Winkelspektrum ausreichend auf das zu beleuchtende Hologramm abgestimmt ist, wozu oftmals hochwertige und teure Lichtquellen und aufwendige Strahlformungskomponenten verwendet werden müssen. Die Herstellung ist daher oft teuer. Ebenso die Kopplungseffizienz von Lichtquelle und Hologramm ist von den o. g. Größen abhängig. Daher waren holographische Lösungen oftmals zu teuer, um sie in der Masse zu produzieren.

Auf der anderen Seite stoßen klassische Leuchtanzeigen und Bedienelemente, welche ohne holographische Elemente auskommen, oftmals an ihre Grenzen was Bedienbarkeit und Sicherheit angeht. Neue Funktionalitäten können durch die klassischen Konzepte nicht mehr erschlossen werden.

Aufgabe der Erfindung:

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung ohne die Nachteile des Standes der T echnik bereitzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen einfachen und preiswerten holographischen Lichtleiter sowie ein kostengünstiges Herstellungsverfahren bereitzustellen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein besonders bedienungsfreundliches und sicheres holographisches Bedienelement zur Verfügung zu stellen, welches gleichzeitig robust und kostengünstig und für die Massenproduktion geeignet ist.

Zusammenfassung der Erfindung: Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Lichtleiterstruktur für eine Beleuchtung, eine Detektion und/oder eine holographische Darstellung, umfassend mindestens einen flächigen Lichtleiter, welcher eingerichtet ist für eine Leitung elektromagnetischer Strahlung zumindest eines ersten Spektrums, mindestens eine an der ersten Seitenfläche des Lichtleiters angeordnete Beleuchtungsanordnung umfassend mindestens eine Lichtquelle zur Emission von elektromagnetischer Strahlung mit einem ersten Spektrum zur Einstrahlung von elektromagnetischer Strahlung mit dem ersten Spektrum in den Lichtleiter, mindestens eine bevorzugt von der ersten Seitenfläche beabstandete holographische Auskoppelstruktur, welche eingerichtet ist für eine Auskopplung von in der Lichtleiterstruktur geleitete elektromagnetische Strahlung, bevorzugt des ersten Spektrums, der Beleuchtungsanordnung innerhalb eines Akzeptanzwinkelspektrums der Auskoppelstruktur aus einer ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur, wobei die Beleuchtungsanordnung keine strahlformende Komponente umfasst und wobei vorzugsweise das Akzeptanzwinkelspektrum des holographischen Elements betragsmäßig höchstens 10° besonders bevorzugt höchstens 5° beträgt.

Ein solcher Lichtleiter ist besonders einfach und preisgünstig herzustellen.

Dabei ist die mindestens eine holographische Auskoppelstruktur vorzugsweise eingerichtet für eine holographische Darstellung durch Erzeugung eines reellen und/oder virtuellen Bildes innerhalb und/oder außerhalb der Lichtleiterstruktur und insbesondere innerhalb der ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur. Die Erzeugung eines Bildes innerhalb der ersten Hauptfläche wird vorzugsweise auch als „in-plane“ Darstellung bezeichnet.

Insbesondere durch Verwendung eines wie beschrieben begrenzten Akzeptanzwinkelspektrums und/oder eine „in-plane“ Darstellung sind die Anforderungen an die Strahlhomogenität (bspw. Kollimation, Winkel Spektrum) der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung gering und es kann trotz eines einfachen Aufbaus eine den Anforderungen an Qualität und/oder Helligkeit entsprechende Bilddarstellung realisiert werden. Bei einem Akzeptanzwinkelspektrum von höchstens 10° in Kombination mit einem in-plane Hologramm kann ein guter Kompromiss zwischen Qualität und Helligkeit gefunden werden, da bei einem in-plane Hologramm aufgrund der fehlenden „Tiefe“ der Darstellung die Ansprüche an die Beleuchtung gering sind. Bei einem Akzeptanzwinkelspektrum von höchstens 5° kann die Qualität der Darstellung vorteilhafterweise verbessert werden. Für eine etwaige Anpassung der Helligkeit kann eine ausreichende Zahl an Lichtquellen und/oder eine ausreichend starke Lichtquelle verwendet werden.

Es kann auch insbesondere in Kombination mit einer „in-plane“ Darstellung bevorzugt werden, dass das Akzeptanzwinkelspektrum der Auskoppelstruktur mindestens 1 °, stärker bevorzugt mindestens 2°, noch stärker bevorzugt mindestens 3°, vor allem bevorzugt mindestens 4° und insbesondere mindestens 5° beträgt. Da bei der „in-plane“ Darstellung die Anforderungen an die Beleuchtungsqualität für eine akzeptable Darstellung besonders niedrig sind, kann das Akzeptanzwinkelspektrum vorteilhafterweise möglichst groß sein, um einen einfachen Aufbau der Lichtleiterstruktur ohne strahlformende Komponenten zu realisieren, weicher eine gute Darstellungsqualität mit einer hohen Effizienz und/oder Helligkeit verbindet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mehr als eine holographische Auskoppelstruktur umfasst, sind insbesondere bis zu fünf holographische Auskoppelstrukturen umfasst, wobei jede holographische Auskoppelstruktur einen unterschiedlichen Rekonstruktionswinkel innerhalb des Winkelspektrums der von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten und/oder von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung aufweist.

Die einzelnen holographischen Auskoppelstrukturen und deren Kombination können dabei vorzugsweise jede der in diesem Dokument beschriebenen Eigenschaften, z. B. in Bezug auf das Akzeptanzwinkelspektrum, aufweisen.

Dabei ist jede holographische Auskoppelstruktur vorzugsweise eingerichtet für eine untereinander übereinstimmende holographische Darstellung durch Erzeugung eines untereinander übereinstimmenden reellen und/oder virtuellen Bildes innerhalb und/oder außerhalb der Lichtleiterstruktur und insbesondere innerhalb der ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur.

So kann die Effizienz der Lichtleiterstruktur bei gleichbleibender Darstellungsqualität vorteilhafterweise gesteigert werden.

In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Lichtleiterstruktur für eine Beleuchtung, eine Detektion und/oder eine holographische Darstellung, umfassend mindestens einen flächigen Lichtleiter, welcher eingerichtet ist für eine Leitung elektromagnetischer Strahlung zumindest eines ersten Spektrums, mindestens eine an der ersten Seitenfläche des Lichtleiters angeordnete Beleuchtungsanordnung umfassend mindestens eine Lichtquelle zur Emission von elektromagnetischer Strahlung mit einem ersten Spektrum zur Einstrahlung von elektromagnetischer Strahlung mit dem ersten Spektrum in den Lichtleiter, mindestens eine bevorzugt von der ersten Seitenfläche beabstandete holographische Auskoppelstruktur, welche eingerichtet ist für eine Auskopplung von in der Lichtleiterstruktur geleitete elektromagnetische Strahlung, bevorzugt des ersten Spektrums, der Beleuchtungsanordnung innerhalb eines Akzeptanzwinkelspektrums der Auskoppelstruktur aus einer ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur, wobei bevorzugt das Winkelspektrum der von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten und/oder von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung betragsmäßig mindestens 15°, vorzugsweise mindestens 20°, stärker bevorzugt mindestens 30° und insbesondere mindestens 40° beträgt und wobei das im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleitete Wnkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung und/oder das Akzeptanzwinkelspektrum des holographischen Elements betragsmäßig höchstens 5° beträgt.

Dem Fachmann ist ersichtlich, dass Vorteile, Definitionen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt ebenso für die beanspruchte erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt gelten und umgekehrt.

Eine Lichtleiterstruktur für eine Beleuchtung, eine Detektion und/oder holographische Darstellung umfasst bevorzugt mindestens ein für das zu leitende Licht transparentes Element, z. B. mindestens einen flächigen Lichtleiter, welches das Licht über eine gewisse Distanz in seinem Inneren leitet. Das kann beispielsweise bedeuten, dass das Licht mit und/oder ohne interne Reflektionen (z. B. totale interne Reflektion aufgrund einer Reflektion des Lichtes unter einem Winkel größer als der kritische Winkel der Totalreflektion) an den Grenzflächen des Lichtleiters eine gewisse Distanz innerhalb des Elementes zurücklegt, z. B. von der Einkopplung des Lichtes bis zu einem Ort der gewünschten Auskopplung.

Es ist mindestens ein Lichtleiter von der Lichtleiterstruktur umfasst, es können also demnach neben einem einzigen Lichtleiter auch 2 Lichtleiter, 3 Lichtleiter, 4 Lichtleiter, 5 Lichtleiter, 6 Lichtleiter, 7 Lichtleiter, 8 Lichtleiter, 9 Lichtleiter, 10 Lichtleiter oder mehr als 10 Lichtleiter umfasst sein. Vorzugsweise sind mehrere Lichtleiter innerhalb der Lichtleiterstruktur parallel zueinander angeordnet und weisen insbesondere parallel zueinander angeordnete Hauptflächen auf.

Ein flächiger Lichtleiter ist bevorzugt ein solches vorstehend beschriebenes Element, welches flächig ist. Flächig bedeutet dabei insbesondere eine breitere Fläche bildend, abgeflacht und/oder sich auf einer Fläche ausdehnend. Flächig kann beispielsweise bedeuten, dass der Lichtleiter eine große Ausdehnung entlang einer Ebene oder Fläche aufweist und eine verhältnismäßig deutlich kleinere Ausdehnung in einer hierzu senkrechten Richtung. Dabei kann die Ebene oder Fläche auch eine gekrümmte Ebene oder Fläche sein. Deutlich kleinere Ausdehnung bedeutet vorzugsweise eine um mindestens einen Faktor zwei kleinere Ausdehnung als die kleinste Ausdehnung entlang der Fläche oder Ebene. Bevorzugt weist der flächige Lichtleiter eine große Ausdehnung entlang zweier paralleler Hauptflächen auf und eine deutlich kleinere Ausdehnung entlang der Seitenflächen. Die Seitenflächen dehnen sich vorzugsweise entlang der Dicke des flächigen Lichtleiters aus. Es kann dabei beispielsweise großflächigere Seitenflächen geben und kleinflächigere Seitenflächen, vorzugsweise bei einem quaderförmigen Lichtleiter.

Der flächige Lichtleiter ist eingerichtet für eine Leitung elektromagnetischer Strahlung zumindest eines ersten Spektrums. Das heißt bevorzugt, dass der flächige Lichtleiter im Wesentlichen transparent ist für die elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums.

Transparent bedeutet bevorzugt, dass der Lichtleiter für das elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums durchsichtig ist. Transparent bedeutet insbesondere, dass der Basiskörper einen auf die Intensität der elektromagnetischen Strahlung bezogenen T ransmissionsgrad von mindestens 40%, mindestens 45%, mindestens 50%, mindestens 55%, mindestens 60%, mindestens 65%, mindestens 70%, mindestens 75%, mindestens 80%, mindestens 85%, mindestens 90% und/oder mindestens 95% aufweist.

Begriffe wie im Wesentlichen, ungefähr, etwa, ca. etc. beschreiben bevorzugt einen Toleranzbereich von weniger als ± 20%, bevorzugt weniger als ± 10 %, noch stärker bevorzugt weniger als ± 5% und insbesondere weniger als ± 1%. Angaben von im Wesentlichen, ungefähr, etwa, ca. etc. offenbaren und umfassen stets auch den exakten genannten Wert.

Die elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums umfasst bevorzugt sichtbares Licht und insbesondere Licht in einem Wellenlängenbereich zwischen 420 Nanometer (nm) und 750 nm. Vorzugsweise wird die elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums in diesem Dokument auch als Licht bezeichnet. Die elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums kann den gesamten sichtbaren Wellenlängenbereich, sie kann jedoch auch beliebig schmale spektrale Teilbereiche dessen umfassen. Insbesondere die holografische Auskoppelstruktur kann auf einen relativ schmalen spektralen Teilbereich des sichtbaren Lichtes gerichtet sein, so dass diese im Wesentlichen nur diesen Teilbereich beugt und/oder auskoppelt.

Bevorzugt umfasst der Lichtleiter ein transparentes Substrat. Der Lichtleitkörper kann bspw. ein transparentes Glas oder PMMA Substrat umfassen.

Dass der Lichtleiter eingerichtet ist für eine Leitung elektromagnetischer Strahlung zumindest eines ersten Spektrums bedeutet darüber hinaus vorzugsweise, dass er die Leitung durch eine entsprechende geometrische Ausformung ermöglicht. Das kann beispielsweise bedeuten, dass er entsprechend angeordnete äußere Grenzflächen aufweist, welche eine Lichtleitung bei einer gewünschten Einkopplung durch totale interne Reflektion zumindest eines Teils des eingekoppelten Lichtes ermöglichen.

Die mindestens eine an der ersten Seitenfläche des Lichtleiters angeordnete Beleuchtungsanordnung umfassend mindestens eine Lichtquelle zur Emission von elektromagnetischer Strahlung mit einem ersten Spektrum zur Einstrahlung von elektromagnetischer Strahlung mit dem ersten Spektrum in den Lichtleiter kann entsprechend der Formulierung eine Beleuchtungsanordnung oder mehrere, also mindestens zwei Beleuchtungsanordnung umfassen. Es können 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1 , 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, .... 25, ... 30, ... 40, ... , 50 oder mehr Beleuchtungsanordnungen umfasst sein, wobei die nicht aufgeführten Anzahlen zwischen den aufgeführten Anzahlen vorzugsweise als ebenfalls umfasst gelten.

Ebenso kann jede Beleuchtungsanordnung eine Lichtquelle oder mehrere, also mindestens zwei Lichtquellen umfassen. Es können 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1 , 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, ... , 25, ... 30, ... 40, ... , 50 oder mehr Lichtquellen umfasst sein, wobei die nicht aufgeführten Anzahlen zwischen den aufgeführten Anzahlen vorzugsweise als ebenfalls umfasst gelten.

In der Mindestkonfiguration umfasst die Beleuchtungsanordnung mindestens eine Lichtquelle und sonst keine weiteren Elemente. Es kann jedoch ebenfalls bevorzugt sein, dass eine Beleuchtungsanordnung neben der mindestens einen Lichtquelle weitere Elemente oder Komponenten umfasst.

Die erste Seitenfläche ist bevorzugt eine Seitenfläche des Lichtleiters. Es kann bevorzugt sein, dass der Lichtleiter genau eine Seitenfläche umfasst. Es kann ebenso bevorzugt sein, dass der Lichtleiter mehr als eine Seitenfläche, also mindestens zwei Seitenflächen, drei Seitenflächen, vier Seitenflächen oder noch mehr Seitenflächen umfasst. Dabei ist vorzugsweise jede Seitenfläche durch begrenzende Kanten definiert, an denen die Seitenfläche sich mit anderen Flächen des Lichtleiters berührt. Bei einem quaderförmigen Lichtleiter ist die erste Seitenfläche vorzugsweise eine der beiden kleinflächigen Seitenflächen, es kann sich jedoch auch um eine der beiden großflächigen Seitenflächen handeln. Vorzugsweise ist eine Seitenfläche des Lichtleiters eine Fläche des Lichtleiters, die keine Hauptfläche des Lichtleiters ist.

Eine Beleuchtungsanordnung zur Einstrahlung von elektromagnetischer Strahlung mit dem ersten Spektrum in den Lichtleiter strahlt vorzugsweise zumindest einen Teil der emittierten Strahlung des ersten Spektrums in den Lichtleiter ein. Sie ist demnach vorzugsweise entsprechend zum Lichtleiter ausgerichtet und angeordnet und weist eine geeignete Abstrahlcharakteristik auf. Der Fachmann weiß, wie er bspw. mit Standardkomponenten diese Anforderungen erfüllen kann.

Eine holografische Auskoppelstruktur umfasst insbesondere ein Hologramm. Bei der Holografie werden im Gegensatz zu gewöhnlichen Abbildungen, bspw. der Fotografie, neben der Intensität vom abgebildeten Objekt zusätzlich Phasenbeziehungen des vom Objekt kommenden Lichtes abgespeichert. Diese Phasenbeziehungen enthalten zusätzliche räumliche Informationen, wodurch ein dreidimensionaler Eindruck der Abbildung erzeugt werden kann. Dies geschieht mit Hilfe von Interferenz von Lichtstrahlen während der Aufnahme des Objekts. Das Objekt wird mit kohärentem Licht beleuchtet und vom Objekt reflektiert und gestreut. Das entstandene Wellenfeld, die sogenannte Objektwelle, wird mit zu der Objektwelle kohärentem Licht (die sogenannte Referenzwelle - typischerweise von derselben Lichtquelle, z. B. einem Laser) überlagert und die Wellenfelder interferieren als Funktion ihrer Phasenbeziehung miteinander. Das entstehende Interferenzmuster wird bspw. mittels einer lichtempfindlichen Schicht aufgenommen und somit wird auch die in der Phase enthaltene Information gespeichert. Zur Rekonstruktion beleuchtet man das entstandene Hologramm mit einer zur Referenzwelle identischen bzw. ähnlichen Lichtwelle, welche sodann durch die aufgezeichneten Interferenzmuster gebeugt wird. So kann die ursprüngliche Wellenfront der Objektwelle rekonstruiert werden.

Die Ähnlichkeit der zur Rekonstruktion verwendeten Lichtstrahlen mit den zur Aufnahme verwendeten Lichtstrahlen der Referenzwelle und/oder die Eigenschaften der zur Aufnahme des Hologramms verwendeten Lichtstrahlen sind vorteilhafterweise entscheidende Größen bei der Qualität der durch das Hologramm erzeugten holografischen Leuchtfunktion, bspw. der Genauigkeit bei der Umlenkung und/oder Strahlformung des Hologramms und/oder die Schärfe und/oder räumliche Tiefe bei der Erzeugung eines Bildes durch das Hologramm. Die Ähnlichkeit bzw. die Eigenschaften der Lichtstrahlen kann insbesondere beschrieben werden in Bezug auf das Frequenzspektrum, das Winkelspektrum und/oder Kohärenzeigenschaften der Lichtstrahlen. Das Winkelspektrum beschreibt bevorzugt die Winkelanteile der beleuchtenden Lichtstrahlen bzw. Strahlenbündel in Bezug auf eine Referenzgerade und/oder Referenzebene. Das Wnkelspektrum wird bspw. charakterisiert durch die Form der Wellenfront des propagierenden Lichts entlang des Strahlengangs. Eine ebene Welle würde z.B. bewirken, dass die Auskoppelstruktur nur aus einem Winkel beleuchtet wird bzw. das Licht ohne Divergenz entlang des Strahlengangs propagiert, das Winkelspektrum wäre somit vorteilhafterweise gleich Null.

Insbesondere bei einem kleinen Winkelspektrum kann vorteilhafterweise eine gute Qualität der holographischen Leuchtfunktion, insbesondere des holographische erzeugten Bildes, der durch das Hologramm vorgenommenen Strahlformung und/oder der holographisch erzeugten Lichtumlenkung erreicht werden.

Es gibt verschiedene Typen von Hologrammen, z. B. sogenannte Volumenhologramme. Volumenhologramme weisen vorzugsweise eine Dicke auf, die ebenfalls zur Speicherung von holografischen Bildinformationen genutzt werden kann. Hologramme können beispielsweise Transmissions- und Reflexionshologramme sein, die diese Rekonstruktion jeweils entweder in Transmission oder in Reflektion erzeugen. Befindet man sich z. B. bei einem Transmissionshologramm auf einer der Lichtquelle gegenüberliegenden Seite des Hologramms und betrachtet dieses, erscheint z. B. das abgebildete Objekt dreidimensional vor einem. Bei einem Reflexionshologramm muss man sich hierzu bevorzugt auf der gleichen Seite befinden wie die Lichtquelle. Reflexionshologramme weisen vorzugsweise eine Wellenlängenselektive Effizienz auf, das Licht in eine bestimmte Richtung (entlang eines bestimmten Winkels) zu effizient beugen.

Hologramme können neben der dreidimensionalen Darstellung in Form sogenannter Holografisch-optische Bauelemente (HOE) verwendet werden, deren holografische Eigenschaften für die Optik von Geräten verwendet werden kann. Beispielsweise lassen sich durch HOE herkömmliche Linsen, Spiegel und Prismen ersetzen. In anderen Fällen werden HOEs als spezielle Diffraktionsgitter verwendet. HOEs weisen zum Beispiel eine spektrale Selektivität und/oder eine Selektivität in Bezug auf den Einfallswinkel auf. Gleichzeitig können sie für andere Spektralbereiche und/oder Einfallswinkel vollkommen oder teilweise transparent sein.

Hologramme, insbesondere technische Hologramme, können durch diverse holografische Verfahren direkt aufgenommen oder mit Hilfe von Wellenfrontdruckern bzw.

Stereoholographiedruckern aus computergenerierten Daten gedruckt werden. Für eine Massenfertigung optischer Funktionen in Form von Hologrammen eignen sich diese Herstellungsverfahren, wegen des hohen Zeitaufwandes jedoch nicht. Hierfür bieten sich geeignete Replikationsverfahren an.

Eine holografische Auskoppelstruktur kann bevorzugt als ein solches HOE verwendet werden, welches die auf sie auftreffende elektromagnetische Strahlung der Beleuchtungsanordnung, welche durch den Lichtleiter zu ihr gelangt, insbesondere des ersten Spektrums oder für Teile des ersten Spektrums, entsprechend umlenkt, so dass diese aus einer ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur ausgekoppelt wird. Dabei kann die Auskoppelstruktur dem auf sie auftreffenden Licht, welches von der Beleuchtungsanordnung durch den Lichtleiter zu ihr gelangt, vorzugsweise eine Richtung geben und/oder Strahlformung des Strahls bzw. Strahlenbündels des Lichtes vornehmen. Gleichzeitig kann die holographische Auskoppelstruktur vorzugsweise auch eine Hologrammfunktion übernehmen, indem bei einer entsprechenden Beleuchtung der Beleuchtungsanordnung durch den Lichtleiter ein virtuelles und/oder reelles Bild erzeugt wird, welches insbesondere eine dreidimensionale Anmutung aufweist. All dies oder Teile des vorstehenden sind vorzugsweise gemeint mit dem Merkmal, dass die holographische Auskoppelstruktur eingerichtet ist für eine Auskopplung von in der Lichtleiterstruktur geleitete elektromagnetische Strahlung der Beleuchtungsanordnung aus einer ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur. Dies wird vorzugsweise auch als holographische Leuchtfunktion der holographischen Auskoppelstruktur bezeichnet. Dabei gilt dies insbesondere für elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums oder zumindest für spektrale T eilbereiche des ersten Spektrums. Es ist bevorzugt, dass die Auskoppelstruktur nur selektiv für diese Teilbereiche die gewünschten Eigenschaften aufweist, beispielsweise für einen Spektralbereich von 5 nm oder kleiner, 10 nm oder kleiner oder einen breiteren Spektralbereich. Vorzugsweise ist die holografische Auskoppelstruktur im Lichtleiter angeordnet. Beispielsweise kann die holografische Auskoppelstruktur in den Lichtleiter durch entsprechende, dem Fachmann bekannte Techniken eingeschrieben und/oder eingebracht werden.

Es kann ebenso bevorzugt sein, dass die Auskoppelstruktur von mindestens einer auf das transparente Substrat, stärker bevorzugt auf einer Hauptfläche, insbesondere auf einer ersten Hauptfläche aufgebrachten Schicht umfasst ist. Diese Schicht ist dann vorzugsweise gleichsam vom Lichtleiter umfasst und insbesondere ebenso transparent. Die mindestens eine Schicht umfasst bevorzugt eine oder mehrere der folgenden Schichten: Hologrammschicht, welche bevorzugt die holografische Struktur umfasst, Schicht umfassend Triacetat, transparente Klebeschicht bzw. Klebefolie (z. B. OCA) und/oder Schicht/Folie umfassend Polycarbonat (PC.) Die Schicht kann insbesondere eine Folie umfassen, z. B. eine Hologrammfolie, eine Triacetatfolie, eine Klebefolie und/oder eine Polycarbonatfolie. Dabei ist die Schicht und die von der Schicht umfasste Auskoppelstruktur vorzugsweise flächig und umfasst eine Hauptfläche des Lichtleiters bzw. ist parallel zu dieser. Dies kann beispielsweise auch als Anordnung der Auskoppelstruktur am Lichtleiter bezeichnet werden.

Vorzugsweise ist die Auskoppelstruktur flächig.

Vorzugsweise ist die holografische Auskoppelstruktur parallel zur Hauptfläche, insbesondere parallel zur ersten Hauptfläche angeordnet. Die Parallelität bezieht sich insbesondere auf strukturelle Elemente der Auskoppelstruktur, bspw. die Anordnung von Modulationen des Brechungsindizes innerhalb der Auskoppelstruktur und oder die flächige Ausdehnung der Auskoppelstruktur.

Die erste Hauptfläche der Lichtleiterstruktur ist vorzugsweise eine Hauptfläche eines Lichtleiters. Jeder umfasste Lichtleiterweist vorzugsweise mindestens eine erste Hauptfläche, vorzugsweise mehrere Hauptflächen, also auch mindestens eine zweite Hauptfläche auf. Bei mehreren, vorzugsweise parallel zueinander angeordneten Lichtleitern umfasst die Hauptfläche insbesondere eine Außenfläche der Lichtleiterstruktur, welche wiederum eine außenliegende, insbesondere erste Hauptfläche eines Lichtleiters der Lichtleiterstruktur umfasst. Eine außenliegende Hauptfläche eines von mehreren Lichtleitern der Lichtleiterstruktur ist insbesondere eine Hauptfläche einer Lichtleiterstruktur, welche nicht zu einem weiteren Lichtleiter hin orientiert ist. Wenn die Lichtleiterstruktur beispielsweise zwei parallel angeordnete Lichtleiter umfasst, welche im Wesentlichen quaderförmig sind und jeweils zwei Hauptflächen aufweisen, sind zwei Hauptflächen der Lichtleiter, jeweils eine des einen Lichtleiters und die andere des anderen Lichtleiters, zueinander bzw. direkt nebeneinander angeordnet und vorzugsweise innenliegend in Bezug auf die gesamte Lichtleiterstruktur. Dabei handelt es sich vorzugsweise um die zweite Hauptfläche der jeweiligen Lichtleiter Die beiden anderen Hauptflächen der beiden Lichtleiter sind dabei in Bezug auf die gesamte Lichtleiterstruktur vorzugsweise außenliegend und voneinander weg orientiert. Diese Hauptflächen werden vorzugsweise als Hauptflächen der Lichtleiterstruktur bezeichnet. Dabei handelt es sich vorzugsweise um die jeweils erste Hauptfläche des Lichtleiters. Wenn beispielsweise nur ein einziger Lichtleiter von der Lichtleiterstruktur umfasst ist, bildet vorzugsweise jede der Hauptflächen des Lichtleiters, also insbesondere dessen erste und zweite Hauptfläche, eine Hauptfläche der Lichtleiterstruktur. Dabei kann die Lichtleiterstrukturvorzugsweise mehrere Hauptflächen, insbesondere zwei Hauptflächen aufweisen, welche insbesondere durch jeweils eine Hauptfläche des mindestens einen umfassten Lichtleiters gebildet wird. Eine dieser Hauptflächen ist vorzugsweise die erste Hauptfläche, die andere die zweite Hauptfläche der Lichtleiterstruktur.

Eine von der ersten Seitenfläche beabstandete holographische Auskoppelstruktur weist einen Abstand von der ersten Seitenfläche auf, an der die Beleuchtungsanordnung vorliegt. Dieser Abstand kann beispielsweise im Zentimeterbereich liegen. Somit wird der Lichtleiter vorzugsweise funktional strukturiert in einen Bereich an der ersten Seitenfläche, an der die Beleuchtung vorgenommen wird und einen von dieser Seitenfläche beabstandeten Bereich, an der die Auskopplung aus der ersten Hauptfläche durch die holographische Auskoppelstruktur stattfindet.

Es kann jedoch auch bevorzugt sein, dass die holographische Auskoppelfläche direkt an der ersten Seitenfläche vorliegt bzw. angrenzt.

Vorzugsweise weist die Auskoppelstruktur ein Akzeptanzwinkelspektrum auf. Dies bedeutet bevorzugt, dass die Auskoppelstruktur die gewünschten, z. B. vorstehend beschriebenen Eigenschaften, insbesondere dass die Auskoppelstruktur wie hierin beschrieben eingerichtet ist für eine Auskopplung von in der Lichtleiterstruktur geleitete elektromagnetische Strahlung der Beleuchtungsanordnung aus einer ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur, nur erfüllt, wenn das durch den Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zu ihr gelangende Licht innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs in Bezug auf die Auskoppelstruktur, auf eine von der Auskoppelstruktur umfassten Fläche und/oder in Bezug auf die erste Hauptfläche der Lichtleiterstruktur liegt. Somit kann vorteilhafterweise gelten, dass das Akzeptanzwinkelspektrum die Winkel umfasst, die eine gute holographische Funktion/ein gutes Bild generieren. Dieser Winkel bzw. Winkelbereich wird bevorzugt anhand eines Lichtstrahls in Bezug auf eine Gerade oder eine Ebene gemessen, wie in diesem Dokument beschrieben. Die von der Auskoppelstruktur umfasste Fläche kann insbesondere eine Fläche betreffen, innerhalb derer strukturelle Elemente der Auskoppelstruktur angeordnet vorliegen, bspw. die Anordnung von Modulationen des Brechungsindizes innerhalb der Auskoppelstruktur. Es kann ebenso die Fläche entlang der flächigen Ausdehnung der Auskoppelstruktur gemeint sein.

Dieser Winkelbereich wird vorzugsweise Akzeptanzwinkelspektrum genannt und umfasst insbesondere den Winkelbereich, für den das Auskoppelfhologramm für das erste Spektrum und/oder Teile des ersten Spektrums die gewünschten und hier beschriebenen Eigenschaften aufweist. Insbesondere ist das Akzeptanzwinkelspektrum in Bezug auf die Effizienz der holographischen Auskoppelstruktur, insbesondere in Bezug auf die Auskoppeleffizienz definiert, welche abhängig vom vorstehend beschriebenen Winkelbereich betrachtet wird. Die Effizienz kann dabei bevorzugt Werte zwischen 0 (z. B. kein Licht wird ausgekoppelt) und 1 (alles Licht wird ausgekoppelt) annehmen. Das Akzeptanzwinkelspektrum ist dabei vorzugsweise dadurch definiert, dass für den umfassten Winkelbereich die Auskoppeleffizienz 0,1 oder größer, stärker bevorzugt mindestens 0,5 ist.

Das Akzeptanzwinkelspektrum wird insbesondere in Bezug zur Flächennormalen der Auskoppelstruktur, zur Flächennormalen der von der Auskoppelstruktur umfassten Fläche und/oder der Flächennormaler zur ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur gemessen. Das Akzeptanzwinkelspektrum kann ebenso in Bezug auf den Rekonstruktionswinkel gemessen bzw. um diesen herum definiert sein. Der Rekonstruktionswinkel ist vorzugsweise der Winkel, unter dem die holographische Auskoppelstruktur aufgenommen wurde und/oder bei dem die Auskoppeleffizienz maximal ist. Das Akzeptanzwinkelspektrum wird vorzugsweise durch die Verteilung der Auskoppeleffizienz um den Rekonstruktionswinkel herum bestimmt. Der Rekonstruktionswinkel kann vorzugsweise in Bezug zur Flächennormalen der Auskoppelstruktur, zur Flächennormalen der von der Auskoppelstruktur umfassten Fläche und/oder der Flächennormaler zur ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur gemessen werden.

Das auf die Auskoppelstruktur auftreffende Winkelspektrum kann vorzugsweise ermittelt werden, indem das quadratische Mittel der Differenz aller Winkel von Soll-Rekonstruktionswinkel bestimmt wird (bevorzugt sogenannter RMS-Radius). Dieses kann dann mit dem Akzeptanzwinkelspektrum verglichen werden.

Grundsätzlich kann bevorzugt das das (Akzeptanz-) Winkelspektrum in vertikaler Richtung gemeint sein, also bevorzugt das (Akzeptanz-) Winkelspektrum oder dessen Projektion in Bezug auf eine Querschnittsebene des Lichtleiters und/oder das (Akzeptanz-) Winkelspektrum in horizontaler Richtung, also bevorzugt das Winkelspektrum oder dessen Projektion in Bezug auf eine Längsschnittebene des Lichtleiters bzw. senkrecht zur Einkoppelfläche (zur ersten Seitenfläche). Je nachdem wird vorzugsweise der Winkel in Bezug auf die jeweilige Ebene gemessen.

Vorzugsweise ist mit dem (Akzeptanz-) Winkelspektrum in diesem Dokument das (Akzeptanz-) Winkelspektrum in horizontaler Richtung gemeint.

Es kann auch bevorzugt sein, ganz allgemein das Akzeptanzwinkelspektrum in Bezug zur vorgenannten Flächennormale zu messen, ohne sich dabei auf eine der genannten Richtungen zu beziehen.

Die Querschnittsebene ist beispielsweise definiert als eine zur ersten Seitenfläche parallele Ebene. Die Querschnittsebene wird vorzugsweise von eingekoppelten Lichtstrahlen durchstrahlt und steht bspw. senkrecht zu einer Hauptstrahlrichtung der der in den Lichtleiter eingekoppelten Lichtstrahlen der Beleuchtungsanordnung.

Eine Hauptstrahlrichtung ist bevorzugt eine Richtung, in der eine maximale oder über alle Richtungen gemittelte Intensität des Lichtstrahls oder Strahlenbündels vorliegt. Der Begriff Hauptstrahl bzw. Hauptstrahlrichtung bezeichnet dabei bevorzugt den zentralen Strahl eines Strahlenbündels bzw. dessen Richtung. Die Richtung des Hauptstrahls gibt dabei insbesondere die Richtung des Strahlenbündels an. Im Falle eines kollimierten Strahlenbündels verlaufen die übrigen Strahlen des Strahlenbündels im Wesentlichen parallel zur Hauptstrahlrichtung, so dass die Hauptstrahlrichtung vorzugsweise repräsentativ für die Strahlen eines Strahlenbündels ist. Im Falle eines nicht kollimierten Strahlenbündels spannen die Strahlen des Strahlenbündels einen definierten Raumwinkel ein, in dessen Zentrum die Hauptstrahlrichtung verläuft.

Die Längsschnittebene ist beispielsweise definiert als eine zur ersten Seitenfläche senkrechte Ebene, in der die Flächennormale der Auskoppelstruktur, der von der Auskoppelstruktur umfassten Fläche und/oder der ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur. Die Längsschnittebene kann bevorzugt eine zur Querschnittsebene senkrechte Fläche sein. Die Längsschnittebene liegt vorzugsweise entlang oder parallel zu einer Hauptstrahlrichtung der in den Lichtleiter eingekoppelten Lichtstrahlen der Beleuchtungsanordnung vor.

Dabei beträgt bevorzugt das Winkelspektrum der von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten und/oder von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung betragsmäßig mindestens 15°, bevorzugt mindestens 20°, stärker bevorzugt mindestens 30° und insbesondere mindestens 40°. Mit diesem Winkelspektrum ist vorzugsweise die Winkelverteilung des eingestrahlten und/oder oder von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung in Bezug auf eine Flächennormale, in Bezug auf den Schwerpunktswinkel der eingestrahlten und/oder oder von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung und/oder in Bezug auf den Rekonstruktionswinkel der Auskoppelstruktur gemeint.

Der Schwerpunktswinkel ist vorzugsweise der in Bezug auf eine Flächennormale gemessene Winkel, bei dem die eingestrahlte und/oder emittierte Lichtintensität am größten ist.

Das eingestrahlte Winkelspektrum bezeichnet vorzugsweise das in den Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlte Winkelspektrum, welches vorzugsweise in der gleichen Weise (mit der gleichen Bezugsgerade und/oder -ebene) gemessen wird wie vorstehend beschrieben das Akzeptanzwinkelspektrum der Auskoppelstruktur, wobei vorzugsweise ebenso unterschieden werden kann zwischen Winkelspektrum in vertikaler Richtung und Winkelspektrum in horizontaler Richtung oder auch nicht. Das eingestrahlte Winkelspektrum kann vorzugsweise ebenso in Bezug auf eine Hauptstrahlrichtung des eingestrahlten Lichtes gemessen werden. Es kann auch bevorzugt sein, dass das eingestrahlte Winkelspektrum analog zum Akzeptanzwinkelspektrum der Auskoppelstruktur gemessen wird, wobei bevorzugt die Bezugsgerade, die Normale bzw. Ebene, anhand derer das Winkelspektrum gemessen wird, so parallelverschoben wird, dass an bspw. am Einstrahlungsort (an der ersten Seitenfläche) oder im Bereich des Einstrahlungsortes gemessen wird. Das eingestrahlte Winkelspektrum ist bevorzugt der Winkelbereich, indem eine eingestrahlte Intensität messbar ist und/oder aufgrund von Berechnungen vorhanden sein müsste. Das eingestrahlte Winkelspektrum kann beispielsweise in Bezug auf eine Zahl zwischen 0 und 1 bestimmt werden, welche relative eingestrahlte Intensität genannt wird. Dabei bestimmt diese Zahl, ob innerhalb eines bestimmten Winkels oder Winkelbereichs, welcher wie vorstehend beschrieben gemessen wird, eine relative, eingestrahlte Intensität vorhanden ist. Beispielsweise kann diese relative eingestrahlte Intensität in Bezug auf die maximal eingestrahlte Intensität bei einem bestimmten Winkel oder Winkelbereich innerhalb des Winkelspektrums normiert sein. Dann nimmt die relative eingestrahlte Intensität bei dem mindestens einen Winkel innerhalb des Winkelbereichs, an dem die eingestrahlte Intensität maximal ist, den Wert 1 an und der Wert 0 wird angenommen, wenn gar keine messbare Intensität eingestrahlt wird. Das eingestrahlte Winkelspektrum ist dabei vorzugsweise dadurch definiert, dass für den umfassten Winkelbereich die relative eingestrahlte Intensität 0,1 oder größer ist. Alternativ kann das eingestrahlte Winkelspektrum dadurch definiert sein, dass dort eine eingestrahlte Intensität unter Berücksichtigung etwaiger Mess- und/oder Berechnungsunsicherheiten (z. B. Rauschen) größer als 0, bevorzugt größer als 0,1 Im ist.

Das Winkelspektrum der von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung bezeichnet bevorzugt das Winkelspektrum der von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung vor der Einstrahlung in den Lichtleiter und/oder vor einer etwaigen Strahlformung. „In Richtung des Lichtleiters“ bezeichnet vorzugsweise die emittierten Lichtstrahlen, welche in Richtung eines durch die erste Seitenfläche definierten Halbraums innerhalb des Lichtleiters zeigt. Damit wird vorzugsweise das von der Lichtquelle emittierte Winkelspektrum bezeichnet, welches potentiell, je nach Beschaffenheit der Beleuchtungsanordnung, der zwischen Lichtquelle und Lichtleiter vorliegenden Elemente und/oder des Lichtleiters in den Lichtleiter eingestrahlt werden kann, weil dies grundsätzlich von der Richtung her möglich ist. Dieses Winkelspektrum wird vorzugsweise analog zum Akzeptanzwinkelspektrum der Auskoppelstruktur gemessen, wobei bevorzugt die Bezugsgerade, die Normale bzw. Ebene, anhand derer das Winkelspektrum gemessen wird, so parallelverschoben wird, dass an dem Anordnungsort der Lichtquelle und/oder der ersten Seitenfläche gemessen wird. Das Winkelspektrum der von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung kann vorzugsweise ebenso in Bezug auf eine Hauptstrahlrichtung der von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung gemessen werden. Bei diesem Winkelspektrum kann vorzugsweise ebenso unterschieden werden zwischen Winkelspektrum in vertikaler Richtung und Winkelspektrum in horizontaler Richtung oder auch nicht. Dieses Winkelspektrum ist bevorzugt der Winkelbereich, indem eine in Richtung des Lichtleiters emittierte Intensität messbar ist und/oder aufgrund von Berechnungen vorhanden sein müsste. Dieses Winkelspektrum kann beispielsweise in Bezug auf eine Zahl zwischen 0 und 1 bestimmt werden, welche relative in Richtung des Lichtleiters emittierte Intensität genannt wird. Dabei bestimmt diese Zahl, ob innerhalb eines bestimmten Winkels oder Winkelbereichs, welcher wie vorstehend beschrieben gemessen wird, eine relative, in Richtung des Lichtleiters emittierte Intensität vorhanden ist. Beispielsweise kann diese relative, in Richtung des Lichtleiters emittierte Intensität in Bezug auf die maximale, in Richtung des Lichtleiters emittierte Intensität bei einem bestimmten Winkel oder Winkelbereich innerhalb des Winkelspektrums normiert sein. Dann nimmt die relative, in Richtung des Lichtleiters emittierte Intensität bei dem mindestens einen Winkel innerhalb des Winkelbereichs, an dem die eingestrahlte Intensität maximal ist, den Wert 1 an und der Wert 0 wird angenommen, wenn gar keine messbare Intensität eingestrahlt wird. Das in Richtung des Lichtleiters emittierte Winkelspektrum ist dabei vorzugsweise dadurch definiert, dass für den umfassten Winkelbereich die relative, in Richtung des Lichtleiters emittiere Intensität 0,1 oder größer ist. Alternativ kann das eingestrahlte Winkelspektrum dadurch definiert sein, dass dort eine in Richtung des Lichtleiters emittierte Intensität unter Berücksichtigung etwaiger Mess- und/oder Berechnungsunsicherheiten (z. B. Rauschen) größer als 0, bevorzugt größer als 0,1 Im ist.

Die im vorstehenden Absatz genannten Winkelspektren können insbesondere durch die Wahl der Lichtquelle, der Beleuchtungsanordnung, etwaiger Verwendung von strahlformenden Komponenten, die Nicht-Verwendung von strahlformenden Komponenten etc. realisiert werden. Insbesondere bei der Wahl einer möglichst einfachen Lichtquelle ohne strahlformende Komponenten kann ein solches Winkelspektrum realisiert werden.

Durch die vorstehend beschriebenen Merkmale kann vorzugsweise die Stahlbündelbeschaffenheit des emittierten oder eingekoppelten Lichtes beschrieben werden und vorteilhafterweise in ein Verhältnis gesetzt werden zu dem geleiteten Winkelspektrum und/oder dem Akzeptanzwinkelspektrum der holografischen Auskoppelstruktur.

Das im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleitete Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung, vor allem des ersten Spektrums ist bevorzugt das Winkelspektrum der von der Lichtquelle emittierten elektromagnetischen Strahlung, insbesondere des ersten Spektrums, welches in den Lichtleiter eingestrahlt wird und sich bis zur Auskoppelstruktur innerhalb des Lichtleiters befindet. Dieses Winkelspektrum wird vorzugsweise in der gleichen Weise gemessen wie vorstehend beschrieben das Akzeptanzwinkelspektrum der Auskoppelstruktur, wobei vorzugsweise ebenso unterschieden werden kann zwischen Winkelspektrum in vertikaler Richtung und Winkelspektrum in horizontaler Richtung oder eben nicht. Das im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleitete Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung kann ebenso in Bezug auf eine Hauptstrahlrichtung der im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleiteten elektromagnetischen Strahlung gemessen werden.

Das im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleitete Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung und/oder das Akzeptanzwinkelspektrum der holographischen Auskoppelstruktur beträgt betragsmäßig höchstens 5°.

Betragsmäßig bedeutet bevorzugt, dass der Winkel um die Bezugsgerade (z. B. Flächennormale) oder Bezugsebene (z. B. Querschnittsebene und/oder Längsschnittebene) unabhängig von der jeweiligen Richtung, in die gemessen wird, immer als positiver Wert bezeichnet wird. Dabei wird vorzugsweise immer der kleinste aller möglichen Winkel gemessen, welche zwischen Bezugsgerade und/oder Bezugsebene und betrachtetem Lichtstrahl eingeschlossen liegt.

Würden dabei beispielsweise Richtungen bei der Messung des Winkels beachtet, könnte ein in eine Richtung gemessener Winkel z. B. mit +3° bezeichnet werden, wobei der größentechnisch gleiche Winkel, welche in die entgegengesetzte Richtung gemessen wird, mit -3° bezeichnet wird. Betragsmäßig beträgt dieser Winkel dann bevorzugt immer +3°. Diese Definition von „betragsmäßig“ gilt vorzugsweise auch in anderen Zusammenhängen, in denen das Wort betragsmäßig verwendet wird.

Das Akzeptanzwinkelspektrum der holographischen Auskoppelstruktur kann bevorzugt durch eine entsprechende Herstellung, beispielsweise eine entsprechende Beleuchtung bzw. Belichtung bei der Aufnahme realisiert werden.

Das im Lichtleiter geleitete Winkelspektrum kann beispielsweise durch eine entsprechende Geometrie des Lichtleiters (bspw. eine Verjüngung des Lichtleiters von der Beleuchtungsanordnung zur Auskoppelfläche hin, insbesondere kombiniert mit einer entsprechend geformten Seitenfläche, z. B. eine stufenförmige Verjüngung mit Stufenabschnitten, welche eine zur Hauptstrahlrichtung im Wesentlichen senkrechte Orientierung aufweisen) und/oder eine entsprechende Gestaltung des Brechungsindizes des Lichtleiters (z. B. eine Brechzahlmodulation innerhalb des Lichtleiters, welche im Wesentlichen nicht parallel zur Hauptstrahlrichtung orientierte Lichtstrahlen entsprechend ablenkt und/oder ein geringer Brechzahlunterschied zwischen Lichtleiter an den Außenflächen und Umgebung, so dass totale interne Reflektion erschwert wird). Es kann beispielsweise eine Gradientenoptik verwendet werden.

Es kann bei allem bevorzugt sein, dass die spektrale Breite der von der Lichtquelle und/oder der Beleuchtungsanordnung emittierten elektromagnetischen Strahlung und/oder das Akzeptanzfrequenzspektrum (s. u. für weitere Ausführungen zum Akzeptanzfrequenzspektrum) der holographischen Auskoppelstruktur nach oben begrenzt ist, da ein zu breites ausgekoppeltes Frequenzspektrum die Qualität der Darstellung unvorteilhaft begrenzen kann.

Zur Begrenzung eines breiten Emissionsspektrums der Lichtquelle durch die Beleuchtungsanordnung kann die Beleuchtungsanordnung bspw. einen entsprechenden spektralen Filter, z. B. einen Bandpassfilter aufweisen. Ein solcher ist einfach und kostengünstig zu realisieren, z. B. durch einen Film mit Filtereigenschaften zwischen Lichtquelle und erster Seitenfläche des Lichtleiters.

Die spektrale Begrenzung kann dabei 20 nm oder weniger, bevorzugt 10 nm oder weniger, stärker bevorzugt 5 nm oder weniger, noch stärker bevorzugt 2 nm oder weniger und insbesondere 1 nm oder weniger betragen.

Durch die Erfindung kann vorteilhafterweise unabhängig von der Qualität der Lichtquelle und/oder der Beleuchtungsanordnung, insbesondere in Bezug auf das Winkelspektrum der von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten und/oder von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung eine mindestens akzeptable Funktionalität der holographischen Leuchtfunktion der holographischen Auskoppelstruktur erreicht werden, indem deren Akzeptanzwinkelspektrum und/oder das zu ihr durch den Lichtleiter geleitete Winkelspektrum limitiert wird. Dies kann bevorzugt als Realisierung einer Art „Filterfunktion“ für die von der Auskoppelstruktur akzeptierten Winkel bzw. für die zur Auskoppelstruktur geleiteten Winkel verstanden werden. Dadurch kann beispielsweise ein preisgünstiger Lichtleiter realisiert werden mit einer verbesserten holographischen Leuchtfunktion.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleitete Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung betragsmäßig höchstens 25°, bevorzugt höchstens 20°. So kann ein einfacher und preisgünstiger Lichtleiter verwendet werden, der keine aufwendigen Geometrien und/oder Gestaltungen des Brechungsindex benötigt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt das Akzeptanzwinkelspektrum der holographischen Auskoppelstruktur betragsmäßig höchstens 5°. So kann besonders effektiv eine „Filterfunktion“ realisiert werden, welche eine hohe optische Qualität der holographischen Leuchtfunktion realisiert.

Bei dieser Ausführungsform kann es bevorzugt sein, dass das im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleitete Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung deutlich größer ist, beispielsweise kann dieses betragsmäßig mindestens 15°, stärker bevorzugt mindestens 20°, noch stärker bevorzugt mindestens 30° und insbesondere mindestens 40° betragen. Vorzugsweise beträgt das Akzeptanzwinkelspektrum der holographischen Auskoppelstruktur dabei betragsmäßig höchstens 4°, stärker bevorzugt höchstens 3°, noch stärker bevorzugt höchstens 2° und insbesondere höchstens 1 °. So kann die optische Qualität der holographischen Auskoppelstruktur, insbesondere deren holographische Leuchtfunktion, weiter verbessert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleitete Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung betragsmäßig höchstens 25°, bevorzugt höchstens 20°, wobei das Akzeptanzwinkelspektrum der holographischen Auskoppelstruktur betragsmäßig höchstens 5° beträgt. So können die Vorteile der voranstehenden Ausführungsformen kombiniert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die holographische Auskoppelstruktur eingerichtet für ein Maximum des Akzeptanzwinkelspektrums und/oder einen Rekonstruktionswinkel, welches und/oder welcher im Wesentlichen mit einem Maximum des Winkelspektrums des von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten Lichtes und/oder des im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleiteten Wnkelspektrums der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung übereinstimmt.

Ein Maximum des Akzeptanzwinkelspektrums bezeichnet vorzugsweise den mindestens einen Wnkel oder den mindestens einen Winkelbereich innerhalb des Akzeptanzwinkelspektrums, bei dem die Effizienz der holographischen Auskoppelstruktur am größten ist. Dieses Maximum kann insbesondere als Rekonstruktionswinkel bezeichnet werden.

Das Maximum des Winkelspektrums des von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten Lichtes bezeichnet vorzugsweise den mindestens einen Winkel oder den mindestens einen Winkelbereich innerhalb des Winkelspektrums des von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten Lichtes, bei dem am meisten Licht von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlt wird. „Am meisten“ bezieht sich vorzugsweise auf die Größe der Lichtintensität oder auf die Größe des Anteils innerhalb eines Winkels oder Winkelbereichs im Bezug auf das gesamte eingestrahlte Licht innerhalb des Winkelspektrums.

Das Maximum des Winkelspektrums des von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten Lichtes bezeichnet vorzugsweise die Hauptstrahlrichtung des von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten Lichtes.

Das Maximum des im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleiteten Winkelspektrums der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung bezeichnet vorzugsweise den mindestens einen Winkel oder den mindestens einen Winkelbereich innerhalb des Winkelspektrums der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung, bei dem am meisten eingestrahlte elektromagnetische Strahlung von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleitet wird. „Am meisten“ bezieht sich vorzugsweise auf die Größe der Intensität der jeweiligen elektromagnetischen Strahlung oder auf die Größe des Anteils der geleiteten Strahlung innerhalb eines Winkels oder Winkelbereichs in Bezug auf die gesamte geleitete Strahlung innerhalb des Winkelspektrums. Das Maximum des im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleiteten Winkelspektrums bezeichnet vorzugsweise die Hauptstrahlrichtung des im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleiteten Lichtes

Werden die Maxima wie beschrieben aufeinander abgestimmt, kann vorteilhafterweise die Effizienz der Lichtleiterstruktur verbessert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mehr als eine holographische Auskoppelstruktur umfasst, sind insbesondere bis zu fünf holographische Auskoppelstrukturen umfasst, wobei jede holographische Auskoppelstruktur ein unterschiedliches Akzeptanzwinkelspektrum und/oder einen unterschiedlichen Rekonstruktionswinkel innerhalb des Winkelspektrums der von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten und/oder von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung aufweist.

Vorzugsweise weisen die Auskoppelstrukturen im Wesentlichen gleiche Auskoppeleigenschaften auf, insbesondere eine gleiche Strahllenkung und/oder Strahlformung der ausgekoppelten Lichtstrahlen.

Vorzugsweise sind die Akzeptanzwinkelspektren der umfassten Auskoppelstrukturen im Wesentlichen direkt benachbart und/oder weisen einen teilweisen Überlapp auf. Dies bedeutet insbesondere, dass die Auskoppeleffizienz zwischen zwei benachbarten Auskoppelstrukturen nicht kleiner wird als 0,3.

Vorzugsweise sind die Auskoppelstrukturen parallel zur Hauptfläche deckungsgleich, insbesondere in Richtung einer Flächennormalen wie vorstehend definiert übereinander angeordnet.

Die holographische Auskoppelstrukturen können übereinander, insbesondere stapelweise übereinander, in einem sogenannten Stack angeordnet sein.

Es kann ebenso bevorzugt sein, dass die Auskoppelstrukturen in einer ersten Richtung von der Beleuchtungsanordnung in Richtung der Auskoppelstruktur nebeneinander angeordnet sind.

Es kann bevorzugt sein, dass die holographischen Auskoppelstrukturen (ob nebeneinander oder übereinander) in einem einzigen Auskoppelhologramm vorliegen, insbesondere in einer sogenannten Hologrammfolie, in der sie gemeinsam belichtet wurden. Ein solches Auskoppelhologramm wird vorzugsweise auch als sogenanntes Multiplexhologramm bezeichnet.

Vorzugsweise beträgt dabei das Akzeptanzwinkelspektrum jeder einzelnen holographischen Auskoppelstruktur betragsmäßig höchstens 4°, stärker bevorzugt höchstens 3°, noch stärker bevorzugt höchstens 2° und insbesondere höchstens 1 °.

Dadurch, dass bei dieser Ausführungsform mehrere Auskoppelstrukturen mit den genannten Eigenschaften umfasst sind, kann gleichzeitig ein hohe optische Qualität, bspw. verbesserte Auskoppeleigenschaften und/oder holographische Leuchtfunktionen erreicht werden dadurch, dass das Akzeptanzwinkelspektrum jedes einzelnen Auskoppelhologrammes klein bzw. schmal ist und es kann eine hohe Auskoppeleffizienz über den von den einzelnen Akzeptanzwinkelspektren der einzigen Auskoppelstrukturen umfassten Winkelbereich eine hohe Auskoppeleffizienz erzielt werden. Es werden somit vorteilhafterweise verbesserte Auskoppeleigenschaften mit einer hohen Auskoppeleffizienz gepaart.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Frequenzspektrum der Lichtquelle mindestens 2 nm, stärker bevorzugt mindestens 10 nm, insbesondere mindestens 20 nm, wobei das Akzeptanzfrequenzspektrum der Auskoppelstruktur höchstens 20 nm, stärker bevorzugt höchstens 10 nm und insbesondere höchstens 2 nm umfasst und wobei die Maxima des Frequenzspektrums und des Akzeptanzfrequenzspektrums im Wesentlichen übereinstimmen.

Das Frequenzspektrum der Lichtquelle kann beispielsweise der spektrale Bereich der emittierten elektromagnetischen Strahlung sein, indem sich wesentliche Anteile der Intensität emittierten elektromagnetischen Strahlung befinden. Wesentliche Anteile können bspw.30 % oder mehr, 40 % oder mehr, 50 % oder mehr, 60 % oder mehr, 70 % oder mehr, 80 % oder mehr oder 90 % oder mehr sein.

Das Akzeptanzfrequenzspektrum der Auskoppelstruktur wird bevorzugt im Hinblick auf die spektrale Effizienz der holographischen Auskoppelstruktur, insbesondere der spektralen Auskoppeleffizienz beschrieben. Diese beschreibt vorzugsweise die Auskoppeleffizienz in Bezug auf das Frequenzspektrum der auf sie auftreffenden Lichtstrahlen, welche insbesondere innerhalb des Akzeptanzfrequenzspektrums der Auskoppelfläche sind. Diese Effizienz kann dabei bevorzugt für verschiedene Frequenzen des Lichtes Werte zwischen 0 (z. B. kein Licht wird ausgekoppelt) und 1 (alles Licht wird ausgekoppelt) annehmen. Das Akzeptanzfrequenzspektrum ist dabei vorzugsweise dadurch definiert, dass für den umfassten Frequenzbereich die Auskoppeleffizienz 0,1 oder größer, stärker bevorzugt 0,5 oder größer ist.

Das mindestens eine Maximum des Frequenzspektrums umfasst vorzugsweise die mindestens eine Frequenz und/oder den mindestens einen Frequenzbereich, welcher innerhalb des Frequenzspektrums die maximale Intensität aufweist.

Das mindestens eine Maximum des Akzeptanzfrequenzspektrums bezeichnet vorzugsweise die mindestens eine Frequenz oder den mindestens einen Frequenzbereich innerhalb des Akzeptanzfrequenzspektrums, bei dem die Effizienz der holographischen Auskoppelstruktur am größten ist.

Je größer das von der Auskoppelstruktur ausgekoppelte Frequenzspektrum, umso geringer ist beispielsweise die Qualität der bei der Auskopplung erzeugten holographischen Funktion. Bei einer holographisch erzeugten Abbildung werden so beispielsweise die verschiedenen Frequenzbereiche in verschiedene Winkel ausgekoppelt, so dass ein verschwommenes und/oder an den Rändern mehrfarbiges Bild entstehen kann.

Durch die vorteilhafte Begrenzung des emittierten Frequenzspektrums und/oder des Akzeptfrequenzspektrums kann insbesondere die Auskopplung und/oder die Qualität der holographischen Leuchtfunktion verbessert werden. Gleichzeitig können im Wesentlichen preisgünstige Standardkomponenten für den Lichtleiter verwendet werden, insbesondere in Bezug auf die Lichtquelle. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Intensität der Beleuchtungsanordnung im Wesentlichen proportional zu einer Grundintensität der Beleuchtungsanordnung multipliziert mit einer Inversen des Auskoppelverlustes, welcher charakterisiert ist i. durch das Verhältnis zwischen dem Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung und dem Überlapp des Winkelspektrums der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung mit dem im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleiteten Winkelspektrum und dem Akzeptanzwinkelspektrum der holographischen Auskoppelstruktur und/oder ii. durch das Verhältnis zwischen dem Frequenzspektrum der Lichtquelle und dem Überlapp des Frequenzspektrums der Lichtquelle und dem Akzeptanzfrequenzspektrum der holographischen Auskoppelstruktur.

Die Intensität der Beleuchtungsanordnung bezeichnet vorzugsweise die Intensität der von der Beleuchtungsanordnung emittierten elektromagnetischen Strahlung des ersten Spektrums. Insbesondere wird damit die Intensität der von der Lichtquelle emittierten elektromagnetischen Strahlung des ersten Spektrums bezeichnet.

Proportional sind zwei Größen bevorzugt, wenn sie immer in demselben Verhältnis zueinander stehen. Dieses Verhältnis wird vorzugsweise Proportionalitätsfaktor genannt. Hier ist insbesondere gemeint, dass das die Intensität der Beleuchtungsanordnung der Grundintensität der Beleuchtungsanordnung multipliziert mit einer Inversen des Auskoppelverlustes im Wesentlichen entspricht.

Die Grundintensität der Beleuchtungsanordnung ist vorzugsweise eine Intensitätseinheit der Beleuchtungsanordnung welche eine sinnvolle Skalierung basierend auf dem Auskoppelverlust ermöglicht.

Die Grundintensität der Beleuchtungsanordnung kann beispielsweise die Intensität einer einzelnen Standard-LED umfassen, welche für den Lichtleiter verwendet werden soll. Die entsprechende Anpassung an den Auskoppelverlust kann neben der Verwendung einer LED mit größerem Lichtstrom dann durch die Verwendung einer entsprechenden Anzahl an StandardLEDs ausgeglichen werden, um den Auskoppelverlust zu kompensieren. Daher ist vorzugsweise die Grundintensität klein genug, um eine im Wesentlichen Entsprechung zu ermöglichen, da nur eine Anzahl ganzer LEDs verwendet werden kann und die Grundintensität somit die Auflösung der Anpassungsmöglichkeit der Intensität der Beleuchtungsanordnung an den Auskoppelverlust vorgibt.

Die Grundintensität kann ebenso die Auflösung der Einsteilbarkeit nur einer Lichtquelle oder auch mehrerer Lichtquellen vorgeben, bspw. gegeben durch die Regelungsmöglichkeiten der Intensität der Lichtquelle und/oder durch die Lichtquelle an sich.

Durch die Multiplikation der Grundintensität mit dem inversen Auskoppelverlust kann dieser vorteilhafterweise ausgeglichen werden, wodurch auch bei einer einfachen optischen Strahlführung und gleichzeitig einem geringen Akzeptanzwinkelspektrum und/oder Akzeptanzfrequenzspektrum eine ausreichende Intensität an durch die Auskoppelstruktur ausgekoppeltem Licht erreicht werden. Ein Überlapp der jeweiligen Winkelspektren und des Akzeptanzwinkelspektrums beschreibt vorzugsweise alle auf die gleiche Art bemessenen und/oder berechneten Winkel, welche sowohl innerhalb der benannten Winkelspektren als auch innerhalb des Akzeptanzwinkelspektrums liegen. Dieser mindestens eine Winkelbereich stellt vorzugsweise den Überlapp dar. Wenn beispielsweise das Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung 20° beträgt, das im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleitete Winkelspektrum 15° beträgt und das Akzeptanzwinkelspektrum 5° beträgt, ist der Überlapp vorzugsweise 5°.

Das Verhältnis zwischen dem Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung und dem Überlapp beschreibt vorzugsweise das anteilige Verhältnis des Überlapps mit dem eingestrahlten Winkelspektrum und ist insbesondere eine Zahl kleiner 1. Im obigen Beispiel würde sich dieses Verhältnis beispielsweise aus dem Verhältnis von 5° (dem Überlapp) und 20° (dem eingestrahlten Winkel Spektrum) ergeben und 5/20, also betragen.

Dieses Verhältnis würde vorzugsweise den Auskoppelverlust beschreiben, wobei das inverse des Auskoppelverlustes bevorzugt durch die Inverse des Auskoppelverlustes beschrieben wird. Im obigen Beispiel wäre diese Inverse 4.

Das Inverse oder multiplikativ Inverse des Auskoppelverlustes ist vorzugsweise der Kehrwert des Auskoppelverlustes. Das Inverse des Auskoppelverlustes ist insbesondere die Zahl, mit der man den Auskoppelverlust multiplizieren muss, um 1 zu erhalten.

Durch die Multiplikation der Grundintensität mit dem Inversen des Auskoppelverlustes kann vorzugsweise dieser ausgeglichen werden und es können auch gewisse Verluste aufgrund eines einfachen Aufbaus des Lichtleiters und/oder der Beleuchtungsanordnung kompensiert werden, in dem die Intensität einfach erhöht wird.

Der Überlapp des Frequenzspektrums der Lichtquelle und des Akzeptanzfrequenzspektrums der holographischen Auskoppelstruktur bezeichnet vorzugsweise den mindestens einen Frequenzbereich, welcher sowohl vom Frequenzspektrum der Lichtquelle als auch vom Akzeptanzfrequenzspektrum umfasst ist.

Das Verhältnis zwischen dem Frequenzspektrum der Lichtquelle und dem Überlapp des Frequenzspektrums der Lichtquelle und dem Akzeptanzfrequenzspektrum der holographischen vorzugsweise das anteilige Verhältnis des Überlapps mit dem eingestrahlten Frequenzspektrum und ist insbesondere eine Zahl kleiner 1 . Dieses Verhältnis gibt vorzugsweise den von der Auskoppelstruktur verwertbaren spektralen Anteil des Frequenzspektrums der Lichtquelle wieder.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Grundintensität der Beleuchtungsanordnung mindestens einen photometrischen Lichtstrom von 5 Im. Ein solcher Wert hat sich als besonders gut skalierbar und damit geeignet für die Lichtleiterstruktur ergeben. Es gibt beispielsweise einzelne Lichtquellen, insbesondere einzelne LEDs, welche einen Lichtstrom dieser Größe aussenden. Somit kann die Intensität neben der Verwendung einer LED mit größerem Lichtstrom vorteilhafterweise über die Anzahl der Lichtquellen an den Auskoppelverlust anpassen. Da insbesondere LEDs preisgünstige Massenware sind, ist die Steuerung der Intensität der ausgekoppelten Lichtstrahlen über die Anzahl der verwendeten LEDs besonders preisgünstig und einfacher und billiger als eine Steuerung der Intensität über eine aufwendige Strahlformung und/oder Einkopplung der Beleuchtungsanordnung.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Lichtleiter eine maximale Dicke von 5 mm, bevorzugt 3 mm, senkrecht zur flächigen Ausdehnung auf. Ein solcher Lichtleiter hat sich für eine Vielzahl von Anwendungen, bspw. für ein Bedienelement und/oder eine Einstiegsleiste in einem Türrahmen eines Fahrzeugs, als besonders sinnvoll und einfach im Ein- und/oder Umbau erwiesen. Auch können die optischen Eigenschaften des Lichtleiters durch diese Dicke positiv beeinflusst werden. Beispielsweise kann so ein geleitetes und/oder eingestrahltes Winkelspektrum der Beleuchtungsanordnung begrenzt werden und vorteilhafterweise die optische Qualität der ausgekoppelten Lichtstrahlen erhöht werden.

Optische Qualität bezeichnet hier insbesondere das Maß der Übereinstimmung von Lichtstrahlen und/oder Lichtstrahlbündeln mit gewünschten Eigenschaften, z. B. bezüglich, Kollimation, Divergenz und/oder Schärfe eines durch die Lichtstrahlen dargestellten Bildes.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zumindest ein Teil der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung der Beleuchtungsanordnung ohne vorherige totale interne Reflektion innerhalb des Lichtleiters zwischen Beleuchtungsanordnung und holographischer Auskoppelstruktur geleitet. Eine solche direkte Beleuchtung der holographischen Auskoppelstruktur durch die Beleuchtungsanordnung stellt besonders geringe Anforderungen bezüglich Einstrahlung in den Lichtleiter (Einkopplung), Strahlführung innerhalb des Lichtleiters und/oder Brechzahlanpassung des Lichtleiters für eine totale interne Reflektion der Lichtstrahlen im Lichtleiter. Gleichzeitig kann das Winkelspektrum der im Lichtleiter zur Auskoppelstruktur geleiteten Lichtstrahlen der Beleuchtungsanordnung begrenzt und/oder durch einfache geometrische Beziehungen bestimmt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Lichtquelle ausgesucht aus der Gruppe umfassend Laser und/oder LED. Diese Lichtquellen sind besonders geeignet für die Lichtleiterstruktur, können bzgl. ihrer Emissionseigenschaften besonders gut an die holographische Auskoppelstruktur angepasst werden und sind zugleich preisgünstige Standardkomponenten.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mehr als eine Lichtquelle umfasst, wobei die mehreren Lichtquellen nebeneinander entlang der ersten Seitenfläche angeordnet vorliegen. Nebeneinander entlang der Seitenfläche bedeutet bevorzugt in der Richtung entlang der längeren Ausdehnung der Seitenfläche nebeneinander angeordnet. Durch eine Verteilung mehrerer Lichtquellen nebeneinander kann eine besonders vorteilhafte Ausleuchtung der holografischen Auskoppelstruktur, insbesondere in vertikaler Richtung, erreicht werden. Außerdem lassen sich die Lichtquellen besonders einfach nebeneinander angeordnet werden können, insbesondere bei einem dünnen Lichtleiter.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Beleuchtungsanordnung mindestens ein zwischen Lichtquelle und erster Seitenfläche angeordnetes strahlformendes Element, welches ausgesucht ist aus der Gruppe Linse, Diffusor, Prisma, holografische Struktur und/oder Gitter. Insbesondere Kombination dieser Komponenten können umfasst sein. Bei dieser Ausführungsform können besonders einfach gewünschte Strahleigenschaften der die Auskoppelstruktur beleuchtenden Lichtstrahlen erreicht werden, wodurch eine verbesserte Auskopplung stattfinden kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Beleuchtungsanordnung kein zusätzliches strahlformendes Element, wobei die Lichtquelle direkt an der ersten Seitenfläche des Lichtleiters angeordnet vorliegt. Hierdurch kann eine besonders einfache und preisgünstige Lichtleiterstruktur bereitgestellt werden. Insbesondere in Verbindung mit den hier beschriebenen Merkmalen zum Winkelspektrum und Akzeptanzwinkelspektrum kann gleichzeitig eine gute Auskopplung realisiert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen Lichtleiter und Beleuchtungsanordnung gemeinsam in einem monolithischen Bauteil vor.

Monolithisch bedeutet dabei vorzugsweise, aus einem Stück bestehend bzw. einstückig. Monolithisch kann dabei insbesondere aus einem Stück (z. B. dem Rohmaterial der Lichtleitkörper) gefertigt bedeuten. Es kann aber auch bedeuten, dass einzelne Komponenten zu einem einstückigen Bauteil zusammengesetzt werden, und zwar insbesondere so, dass nach dem Zusammensetzen keine einfache Umkehrung dieses Zusammensetzungsprozesses mehr möglich ist und/oder dass die Komponenten in möglichst kompakter und stabiler Form zusammengebracht werden. Monolithisch kann bevorzugt darüber hinaus bedeuten, dass im Wesentlichen eine Homogenität der zu einem Stück zusammengesetzten Komponenten in Bezug auf mindestens eine Eigenschaft vorherrscht, beispielsweise in Bezug auf Festigkeit, Transparenz und/oder Brechungsindex.

Ein monolithisches Bauteil ist besonders robust, einfach zu verbauen und wartungsarm. Insbesondere benötigt die Beleuchtungsanordnung und/oder Beleuchtungsanordnung und Lichtleiter zueinander keine (weitere) (Re-) Justage.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Beleuchtungsanordnung durch ein Spritzgussverfahren direkt mit der ersten Seitenfläche des Lichtleiters verbunden.

Ein Spritzgussverfahren ist bevorzugt ein Urformverfahren, insbesondere in der Kunststoffverarbeitung. Dabei wird bevorzugt mit einer Spritzgießmaschine der verwendete Werkstoff verflüssigt und in eine Form unter Druck eingespritzt, wo er durch Abkühlung und/oder eine Vernetzungsreaktion wieder in einen festen Zustand übergeht. Der Hohlraum bzw. die Kavität des Werkzeuges bestimmt dabei Form und/oder Oberflächenstruktur. Nach dem Öffnen der Form kann das entstandene Fertigteil entnommen werden.

Vorzugsweise wird die mindestens eine Komponente der Beleuchtungsanordnung vorher an dem Lichtleiter und/der dem Lichtleitersubstrat angeordnet und dann beim Spritzgussverfahren fest mit diesem verbunden, insbesondere zu einem monolithischen Bauteil. Dabei können die Komponenten der Beleuchtungsanordnung auch teilweise oder vollkommen durch das verwendete Spritzgussmaterial umschlossen werden.

Eine durch ein Spritzgussverfahren mit dem Lichtleiter verbundene Beleuchtungsanordnung ergibt vorteilhafterweise ein besonders homogenes und stabiles Bauteil. Durch den beim Spritzgussverfahren verwendeten Druck werden insbesondere etwaige Hohlräume zwischen der mindestens einen Komponente der Beleuchtungsanordnung und dem Lichtleiter geschlossen, wodurch eine gewünschte Brechzahlanpassung zwischen einzelnen Teilen erreicht werden kann. Hierdurch können insbesondere verbesserte optische Eigenschaften gegenüber anderen Arten der Verbindung realisiert werden.

Somit kann ein Fachmann eine durch ein solches Spritzgussverfahren mit dem Lichtleiter verbundene Beleuchtungsanordnung von anderen Verbindungsarten unterscheiden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Lichtleitersubstrat durch ein Spitzgussverfahren hergestellt und mit der Beleuchtungsanordnung an der ersten Seitenfläche des Lichtleiters verbunden. So kann eine besonders einfache und preisgünstige monolithische Lichtleiterstruktur hergestellt werden, welche sich in Bezug auf verbesserte Stabilität und/oder Homogenität von anders hergestellten Lichtleiterstrukturen unterscheidet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die erste Seitenfläche eine glatte Oberfläche auf, welche bevorzugt durch einen Polierverfahren, stärker bevorzugt eine PS- Politur, gewonnen wurde und/oder welche bevorzugt eine quadratische Rauheit R _q von weniger als 2 nm aufweist.

Eine glatte Oberfläche ist insbesondere gekennzeichnet durch eine geringe Rauheit. Rauheit bezeichnet insbesondere die Unebenheit der Oberflächenhöhe. Rauheit kann beispielsweise durch eine Mittenrauheit R _a und/oder eine quadratische Rauheit R _q quantifiziert werden.

Der Fachmann weiß, wie R _a und R _q definiert sind und wie diese gemessen werden können.

Der Mittenrauwert R _a gibt beispielsweise einen mittleren Abstand von Oberflächenpunkten einer beschriebenen Oberfläche zur sogenannten Mittellinie der Oberfläche an. Die Mittellinie schneidet vorzugsweise innerhalb einer Bezugsstrecke der betrachteten Oberfläche das tatsächliche Oberflächenprofil so, dass eine Summe der Profilabweichungen auf der Länge der Bezugsstrecke in einer parallelen Ebene zur Mittellinie verteilt liegt. Der Mittenrauwert entspricht vorzugsweise dem arithmetischen Mittel der betragsmäßigen Abweichung der Oberfläche von der Mittellinie.

Die quadratische Rauheit R _q (englisch: rms-roughness oder root-mean-squared roughness, also Wurzel des Mittelquadrates) wird beispielsweise aus dem Mittel der Abweichungsquadrate berechnet und entspricht bevorzugt dem „quadratischen Mittel“ der Abweichung der Oberfläche von der Mittellinie.

Ein Polierverfahren ist bevorzugt ein Verfahren, bei dem Material in geringen Mengen von einer Oberfläche abgetragen wird mit dem Ziel, die Oberfläche zu glätten.

Eine P3-Politur schafft vorzugsweise besonders glatte, von anderen Polierflächen unterscheidbare Oberflächen. Beispielsweise weist eine mit einer P3 Politur behandelte Oberfläche eine quadratische Rauheit R _q von weniger als 2 Nanometern (nm) auf.

Bei einer R _q von weniger als 2 Nanometern (nm) können Strahlen besonders gut in den Lichtleitkörper eingestrahlt und/oder eingekoppelt werden, auch ohne zusätzliche strahlformende Komponente der Beleuchtungseinrichtung. Insbesondere finden im Wesentlichen keine unerwünschten Streu- und/oder Diffusionsvorgänge an der Seitenfläche statt. Vor allem in Verbindung mit einer Beleuchtungsanordnung, welche mit dem Lichtleiter ein monolithisches Bauteil umfasst, bevorzugt bei einer durch ein Spritzgussverfahren direkt mit der ersten Seitenfläche des Lichtleiters verbundenen Beleuchtungsanordnung, insbesondere wenn keine zusätzlichen strahlformenden Komponenten von der Beleuchtungsanordnung umfasst sind, kann durch eine solche glatte Oberfläche eine hohe Effizienz bei der Einstrahlung und einer guten Qualität der eingekoppelten Lichtstrahlen erreicht werden, bei einem gleichzeitig günstigen und einfachen Aufbau des Lichtleiters. Dann kann eine besonders einfache Abstimmung zwischen eingekoppeltem Winkelspektrum und Akzeptanzwinkelspektrum der Auskoppelstruktur realisiert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Oberfläche der ersten Seitenfläche eingerichtet, als Diffusor für die zwischen strahlformendem Element und Lichtleiter geleiteter elektromagnetischer Strahlung zu wirken und weist insbesondere eine quadratische Rauigkeit auf größer als 2 nm auf.

Die Oberfläche der ersten Seitenfläche wird vorzugsweise auch als Einkoppelfläche bezeichnet.

Ein Diffusor ist vorzugsweise eine Fläche und/oder ein Raumbereich, welcher eingerichtet ist für eine Streuung von auftreffendem Licht. Dabei kann insbesondere eine Streuung aufgrund von Totalreflektion und/oder Lichtbrechung verwendet werden. Hierfür ist insbesondere bevorzugt, dass eine Oberfläche mit einer Rauigkeit verwendet wird, so dass die durch die Oberfläche erzeugte Brechung und/oder Reflektion in eine bestimmte Richtung im Wesentlichen einer statistischen Verteilung unterliegt. Dabei hat sich insbesondere eine Rauigkeit von mehr als 2 nm als vorteilhaft erwiesen.

Durch die Streuung an dem Diffusor kann vorteilhafterweise eine gewünschte Verteilung von Strahlrichtungen verschiedener Strahlbündel im Lichtleiter erreicht werden. Es kann vorzugsweise eine relativ gleichmäßige Beleuchtung der Auskoppelfläche in Bezug auf Intensität und/oder Winkel der Beleuchtung, insbesondere innerhalb des Akzeptanzwinkelspektrums erreicht werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die holographische Auskoppelstruktur eingerichtet für eine holographische Darstellung durch Erzeugung eines reellen und/oder virtuellen Bildes in und/oder außerhalb der Lichtleiterstruktur und insbesondere innerhalb der ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur (in-plane), wobei die holographische Darstellung bevorzugt im Wesentlichen nur Strukturen darstellt, welche bei dem Akzeptanzwinkelspektrum von 5° auflösbar und/oder von einem Betrachter als solche erkennbar sind.

Eine holographische Darstellung ist insbesondere eine Realisierung einer holographischen Leuchtfunktion. Die durch die holographische Darstellung erzeugten Bilder können bevorzugt bei einem Betrachter einen räumlichen Eindruck erzeugen, vor allem dadurch, dass auch Phaseninformation des Bildes und somit räumliche Tiefeninformation durch das Auskoppelhologramm dargestellt werden kann.

Die erzeugten Bilder können vorzugsweise Strukturen umfassen, welche beispielsweise erkennbare Linien oder Formen des dargestellten Bildes umfassen bzw. durch welche das Bild erkennbar wird. Beispielsweise kann durch die ausgekoppelten Lichtstrahlen des Lichtleiters ein Pfeil dargestellt werden, wobei die Strukturen den Pfeil und vor allem die Begrenzungslinien des Pfeiles umfassen. Es werden bevorzugt nur Strukturen dargestellt, welche bei dem Akzeptanzwinkelspektrum von 5° auflösbar sind. Damit der Pfeil beispielsweise erkennbar ist, müssen die Begrenzungslinien klar erkennbar sein, insbesondere im Bezug zur dargestellten Größendimension des Pfeils. Ist der Pfeil beispielsweise klein und die Begrenzungslinien in einer Größenordnung verschwommen, die der Größenordnung des Pfeils entspricht, kann der Pfeil z. B. nicht mehr auflösbar und somit nicht erkennbar sein. Dies kann insbesondere durch ein zu großes Akzeptanzwinkelspektrum im Verhältnis zur Größe der dargestellten Strukturen stattfinden. Dann werden die ausgekoppelten Lichtstrahlen typischerweise ebenfalls ein zu großes Winkelspektrum haben und die Strukturen werden z. B. verwischt. Ein solcher Pfeil wie im obigen Beispiel soll vorteilhafterweise durch die Auskoppelstruktur nicht dargestellt werden. Vielmehr sollen die dargestellten Bilder und/oder Strukturen vorteilhafterweise an das Akzeptanzwinkelspektrum und somit auch an das ausgekoppelte Winkelspektrum angepasst sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere holographische Auskoppelstrukturen umfasst, wobei jede holographische Auskoppelstruktur eingerichtet ist, ein gleiches Bild zu erzeugen. So kann wie beschrieben für jede Auskoppelstruktur das Akzeptanzwinkelspektrum klein gehalten werden und das Bild der jeweiligen Auskoppelstruktur kann dadurch scharf gehalten werden. Insgesamt kann ein größerer Teil des Winkelspektrums des in den Lichtleiter eingestrahlten Lichtes verwendet werden, um so die Beleuchtungseffizienz zu erhöhen. Da jede Auskoppelstruktur das gleiche Bild erzeugt, und diese gleichen Bilder überlagert werden, kann so bei gleichbleibender Beleuchtungsintensität ein helleres Bild erzeugt werden und die Effizienz der Lichtleiterstruktur kann gesteigert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stellt die Darstellung nur Strukturen größer als 1 mm dar und/oder die eine räumliche Tiefe der Darstellung, bevorzugt in Betrachtungsrichtung, umfasst weniger als 20 mm.

Eine räumliche Tiefe der Darstellung umfasst insbesondere eine durch die dreidimensional anmutende Darstellung des Auskoppelhologramms empfundene Strukturkomponente in Betrachtungsrichtung und/oder senkrecht zur ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur. Eine bevorzugte Betrachtungsrichtung ist dabei vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur. Im Gegensatz zu klassischen, durch Lichtstrahlen erzeugte Bilder können holographische Bilder eine dreidimensionale Tiefe, z. B. in Betrachtungsrichtung aufweisen. Die Auflösung und/oder Erkennbarkeit der Darstellung dieser räumlichen Tiefe ist jedoch typischerweise abhängig vom Winkelspektrum und/oder dem Frequenzspektrum der gebeugten (hier: ausgekoppelten) Lichtstrahlen und somit insbesondere auch vom Akzeptanzwinkelspektrum und/oder Akzeptanzfrequenzspektrum des Hologramms (hier: der holographischen Auskoppelstruktur). Daher kann die hier beschriebene Begrenzung der räumlichen Tiefe der Darstellung insbesondere geeignet sein, um diese räumliche Tiefe beim beschriebenen Akzeptanzwinkelspektrum gut darzustellen.

Analog verhält es sich auch mit der Größe der dargestellten Figuren.

Eine solche Darstellung ist besonders gut geeignet für eine holographische Darstellung mit einfachen und preisgünstigen Mitteln wie hierin beschrieben. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Lichtleiter, insbesondere das Substrat des Lichtleiters, ein Material, welches ein optischer Kunststoff ist und ausgesucht ist aus der Gruppe umfassend Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat, Cyclic Olefin Polymer (COP) und/oder Cycloolefin-Copolymere (COC) und/oder umfasst der Lichtleiter, insbesondere das Substrat des Lichtleiters, ein Material, welches ein optisches Glas ist und ausgesucht ist aus der Gruppe umfassend Borosilikatglas, B270, N-BK7, N-SF2, P-SF68, P- SK57Q1 , P-SK58A und/oder P-BK7.

Diese Materialien sind besonders gut für einen transparenten Lichtleiter geeignet, welcher gute optische Eigenschaften wie hohe Transparenz, Homogenität, z. B. in Bezug auf den Brechungsindex aufweist und dabei preiswert und leicht herzustellen ist. Die aufgeführten Materialien weisen zum Teil einen hohen Brechungsindex in Vergleich zur Umgebung, z. B. im Vergleich zu Luft unter Standardbedingungen auf.

Luft unter Standardbedingungen bezeichnet insbesondere Luft gemäß ISO 2533, vor allem Luft bei 288,15 Kelvin (K) bzw. 15° C, einem Luftdruck von 1013,25 Hektopascal (hPa) und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 0 bzw. bei trockener Luft. Der Fachmann kann aber auch für Luft den üblichen Brechungsindex von etwa 1 annehmen und entsprechend den kritischen Winkel berechnen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Lichtleiterstruktur eine Detektionsanordnung, welche an einer Seitenfläche der Lichtleiterstruktur, bevorzugt einer zweiten Seite, angeordnet vorliegt und eingerichtet ist für eine Detektion von elektromagnetischer Strahlung mit mindestens einem zweiten Spektrum aus der Lichtleiterstruktur, wobei die Lichtleiterstruktur eingerichtet ist für eine Leitung elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums und wobei die Lichtleiterstruktur mindestens eine holographische Einkoppelstruktur umfasst, welche eingerichtet ist für eine Einkopplung von auf die erste Hauptfläche und/oder einerzweiten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur gerichtete elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums innerhalb eines Akzeptanzwinkelspektrums der Einkoppelstruktur in eine Richtung der Detektionsanordnung.

Die Lichtleiterstruktur kann dabei weiterhin den einen Lichtleiter umfassen, welcher vorzugsweise auch als erster Lichtleiter bezeichnet wird, oder aber auch einen zweiten Lichtleiter. Wenn ein zweiter Lichtleiter umfasst ist und bspw. die Detektionsanordnung an diesem zweiten Lichtleiter vorliegt, dann kann es bspw. bevorzugt sein, dass der erste Lichtleiter für elektromagnetische Strahlung des ersten Lichtleiters eingerichtet ist und der zweite Lichtleiter für elektromagnetische Strahlung des zweiten Lichtleiters. Auch dann kann vorzugsweise davon gesprochen werden, dass die Lichtleiterstruktur eingerichtet ist sowohl für die Leitung elektromagnetischer Strahlung des ersten als auch des zweiten Spektrums.

Eine zweite Seitenfläche kann insbesondere eine der ersten Seitenfläche gegenüberliegende Seitenfläche umfassen.

Das zweite Spektrum kann vorzugsweise dem ersten Spektrum entsprechen oder mit diesem Überlappen bzw. mindestens teilweise übereinstimmen. Das zweite Spektrum kann jedoch vorzugsweise ebenso ein vom ersten Spektrum unterschiedliches Spektrum sein, wobei das erste Spektrum bspw. ein sichtbares Spektrum umfasst und das zweite Spektrum ein nahinfrarotes Spektrum umfasst, welches für das menschliche Auge im Wesentlichen unsichtbar ist.

Die mindestens eine holographische Einkoppelstruktur ist eingerichtet für eine Einkopplung von auf die erste Hauptfläche und/oder einer zweiten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur gerichtete elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums innerhalb eines Akzeptanzwinkelspektrums der Einkoppelstruktur in eine Richtung der Detektionsanordnung. Vorzugsweise bedeutet dies, dass die Einkoppelstruktur in analoger Weise zur Auskoppelstruktur funktioniert, jedoch in „umgekehrter“ Richtung und für ein zweites Spektrum. Die Einkoppelstruktur koppelt also elektromagnetische Strahlung nicht aus einer Hauptfläche raus, sondern durch eine Hauptfläche hinein in den Lichtleiter, wobei die Strahlung gleichzeitig in Richtung der Detektionsanordnung abgelenkt wird, so dass die elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise auf der Detektionsanordnung auftreffen kann und/oder von dieser detektiert werden kann. Die Umlenkung und/oder Leitung der elektromagnetischen Strahlung im Lichtleiter kann dabei auf direktem Wege ohne weitere Reflektionen erfolgen und/oder durch Mehrfachreflektionen im Lichtleiter, vorzugsweise unter einem Winkel größer als der kritische Winkel der Totalreflektion an einer Grenzfläche des Lichtleiters. Das Akzeptanzwinkelspektrum ist bevorzugt so definiert wie bei der Auskoppelfläche, wobei jedoch ein Winkel zwischen einer Bezugsgeraden oder -ebene und einem Lichtstrahl gemessen wird, welcher von außerhalb des Lichtleiters auf die Einkoppelstruktur auftrifft.

Die zweite Hauptfläche ist vorzugsweise eine der ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur gegenüberliegende Hauptfläche bzw. Außenfläche der Lichtleiterstruktur.

Vorzugsweise funktioniert die Einkoppelfläche in der vorstehend beschriebenen Weise, wenn die von außerhalb des Lichtleiters zur Einkoppelfläche gelangende elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs in Bezug auf die Einkoppelstruktur, auf eine von der Einkoppelstruktur umfassten Fläche und/oder in Bezug auf die erste Hauptfläche der Lichtleiterstruktur liegt. Dieser Winkel bzw. Winkelbereich wird bevorzugt anhand eines Lichtstrahls in Bezug auf eine Gerade oder eine Ebene gemessen, wie in diesem Dokument beschrieben. Die von der Einkoppelstruktur umfasste Fläche kann insbesondere eine Fläche betreffen, innerhalb derer strukturelle Elemente der Einkoppelstruktur angeordnet vorliegen, bspw. die Anordnung von Modulationen des Brechungsindizes innerhalb der Einkoppelstruktur. Es kann ebenso die Fläche entlang der flächigen Ausdehnung der Einkoppelstruktur gemeint sein.

Dieser Winkelbereich wird vorzugsweise Akzeptanzwinkelspektrum der Einkoppelstruktur genannt und umfasst insbesondere den Winkel be re ich, für den das Einkoppelhologramm für das zweite Spektrum und/oder Teile des zweiten Spektrums die gewünschten und hier beschriebenen Eigenschaften aufweist. Insbesondere ist das Akzeptanzwinkelspektrum in Bezug auf die Effizienz der holographischen Einkoppelstruktur, insbesondere in Bezug auf die Einkoppeleffizienz definiert, welche abhängig vom vorstehend beschriebenen Winkelbereich betrachtet wird. Diese Einkoppeleffizienz wird vorzugsweise in Bezug auf die von außerhalb des Lichtleiters auf die Einkoppelstruktur auftreffende elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums definiert, welche in den Lichtleiter eingekoppelt wird und zur Detektionsanordnung gelangt. Die Effizienz kann dabei bevorzugt Werte zwischen 0 (z. B. kein Licht wird eingekoppelt und gelangt zur Detektionsanordnung) und 1 (alles Licht wird eingekoppelt und gelangt zur Detektionsanordnung) annehmen. Das Akzeptanzwinkelspektrum der Einkoppelstruktur ist dabei vorzugsweise dadurch definiert, dass für den umfassten Winkel be re ich die Einkoppeleffizienz 0, 1 oder größer ist, stärker bevorzugt 0,5 oder größer.

Das Akzeptanzwinkelspektrum der Einkoppelstruktur wird insbesondere in Bezug zur Flächennormalen der Einkoppelstruktur, zur Flächennormalen der von der Einkoppelstruktur umfassten Fläche und/oder der Flächennormalen zur ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur gemessen.

Dabei kann vorzugsweise das Winkelspektrum in vertikaler Richtung gemeint sein, also bevorzugt das Winkelspektrum oder dessen Projektion in Bezug auf eine Querschnittsebene des Lichtleiters und/oder das Winkelspektrum in horizontaler Richtung, also bevorzugt das Winkelspektrum oder dessen Projektion in Bezug auf eine Längsschnittebene des Lichtleiters. Je nachdem wird vorzugsweise der Winkel in Bezug auf die jeweilige Ebene gemessen.

Es kann auch bevorzugt sein, ganz allgemein das Akzeptanzwinkelspektrum der Einkoppelstruktur in Bezug zur vorgenannten Flächennormale zu messen, ohne sich dabei auf eine der genannten Richtungen zu beziehen.

Durch eine Lichtleiterstruktur, welche eine Detektionsanordnung umfasst, kann die Funktionalität des Lichtleiters erhöht werden, z. B. kann die Lichtleiterstruktur als holographische Bedienkomponente verwendet werden.

Vorzugsweise ist die Einkoppelstruktur von der Seitenfläche, an der die Detektionsanordnung vorliegt, beabstandet. Die Einkoppelstruktur kann bspw. mit der Auskoppelstruktur zumindest teilweise überlagert angeordnet sein. Die Einkoppelstruktur kann an und/oder entlang der ersten Hauptfläche oder an und/oder entlang der zweiten Hauptfläche angeordnet vorliegen.

Vorzugsweise beträgt das Akzeptanzwinkelspektrum der Einkoppelstruktur betragsmäßig höchstens 5°. So kann erreicht werden, dass die Strahlführung der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung wie gewünscht verläuft und die eingekoppelte Strahlung im Wesentlichen oder teilweise die Detektionsanordnung erreicht, so dass dort vorteilhafterweise auch ohne (aufwendige) strahlformende Komponenten detektiert werden kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt das Akzeptanzwinkelspektrum der holographischen Einkoppelstruktur betragsmäßig höchstens 5°, wobei mehr als eine holographische Einkoppelstruktur umfasst ist, insbesondere bis zu fünf holographische Einkoppelstrukturen umfasst sind, wobei jede holographische Einkoppelstruktur ein unterschiedliches Akzeptanzwinkelspektrum und/oder einen unterschiedlichen Rekonstruktionswinkel aufweist.

Der Rekonstruktionswinkel ist vorzugsweise mutatis mutandis definiert wie bei der holographischen Auskoppelstruktur.

Vorzugsweise sind die Einkoppelstrukturen parallel zur Hauptfläche deckungsgleich, insbesondere in Richtung einer Flächennormalen wie vorstehend definiert übereinander angeordnet. So kann trotz eines kleiner Akzeptanzwinkelspektrums einer einzelnen Einkoppelstruktur, durch welches vorteilhafterweise eine gute Strahlführung zur Detektionsanordnung realisiert werden kann, Licht mit verschiedenen Akzeptanzwinkelspektren eingekoppelt werden und so die Effizienz erhöht werden.

Die holographische Einkoppelstrukturen können übereinander, insbesondere stapelweise übereinander, in einem sogenannten Stack angeordnet sein.

Es kann ebenso bevorzugt sein, dass die Einkoppelstrukturen in einer ersten Richtung von der Detektionsanordnung in Richtung der Einkoppelstruktur nebeneinander angeordnet sind.

Es kann bevorzugt sein, dass die holographischen Einkoppelstrukturen (ob nebeneinander oder übereinander) in einem einzigen Einkoppelhologramm vorliegen, insbesondere in einer sogenannten Hologrammfolie, in der sie gemeinsam belichtet wurden. Ein solches Einkoppelhologramm wird vorzugsweise auch als sogenanntes Multiplexhologramm bezeichnet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Detektionsanordnung einen Detektor und mindestens ein zwischen Detektor und zweiter Seitenfläche angeordnetes strahlformendes Element, welches ausgesucht ist aus der Gruppe Linse, Diffusor, Prisma, holografische Struktur und/oder Gitter.

Der Detektor ist vorzugsweise eingerichtet, in Abhängigkeit der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung des zweiten Spektrums ein Signal, insbesondere ein elektromagnetisches Signal zu generieren. Ein Detektor kann beispielsweise eine Kamera, eine CCD-Kamera, eine Infrarotkamera, eine Photodiode, eine Avalanche-Photodiode o. ä. umfassen.

Durch eine strahlformende Komponente kann eine Kopplung der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung mit dem Detektor vorteilhafterweise optimiert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Detektionsanordnung einen Detektor und kein zusätzliches strahlformendes Element, wobei der Detektor direkt an der zweiten Seitenfläche des Lichtleiters angeordnet vorliegt.

Insbesondere in Kombination mit mindestens einer holographischen Einkoppelstruktur, deren Akzeptanzwinkelspektrum betragsmäßig höchstens 5° beträgt, kann in besonders einfacher und preisgünstiger Weise realisiert werden, dass ein großer Teil der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung zur Detektionsanordnung gelangt und insbesondere mit dem Detektor gekoppelt wird. Insbesondere in Kombination mit mehreren Einkoppelstrukturen, welche jeweils ein unterschiedliches Akzeptanzwinkelspektrum aufweisen, kann somit elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums mit einem großen Winkelspektrum detektiert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen Lichtleiter, Detektionsanordnung und/oder Beleuchtungsanordnung gemeinsam in einem monolithischen Bauteil vor. Hieraus ergeben mutatis mutandis sich die bereits vorstehend im Zusammenhang mit der Beleuchtungsanordnung und dem Lichtleiter diskutierten Ausführungsformen und Vorteile.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Detektionsanordnung durch ein Spritzgussverfahren direkt mit der Seitenfläche des Lichtleiters verbunden. Hieraus ergeben sich die bereits vorstehend im Zusammenhang mit der Beleuchtungsanordnung und dem Lichtleiter diskutierten Ausführungsformen und Vorteile, welche mutatis mutandis auch im Zusammenhang mit der Detektionsanordnung gelten.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Lichtleiter ein ebener Lichtleiter ist, insbesondere ein quaderförmiger Lichtleiter. Diese Form ist besonders einfach und preisgünstig herzustellen und gleichzeitig für eine Vielzahl von Anwendungen und vorgesehenen Bauräumen geeignet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Lichtleiter ein gekrümmter Lichtleiter. Beispielsweise kann der Lichtleiter einen Krümmungsradius in einer Ebene senkrecht zu einer Hauptfläche und/oder Seitenfläche aufweisen.

Hierdurch kann eine individuelle Anpassung an Anwendungen und/oder für den Lichtleiter vorgesehenen Bauräume erreicht werden.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine Lichtleiterstruktur, vorzugsweise wie hier beschrieben, umfassend die folgenden Schritte:

Bereitstellung eines flächigen Lichtleiters, welcher eingerichtet ist für eine Leitung elektromagnetischer Strahlung eines ersten Spektrums

Bereitstellung mindestens einer Beleuchtungsanordnung zur Einstrahlung einer elektromagnetischen Strahlung mit einem ersten Spektrum in den Lichtleiter, umfassend mindestens eine Lichtquelle zur Emission von elektromagnetischer Strahlung mit dem ersten Spektrum, sowie Verbinden der Beleuchtungsanordnung mit einer ersten Seitenfläche des Lichtleiters, wobei das Winkelspektrum der von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten und/oder von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung betragsmäßig mindestens 15°, bevorzugt mindestens 20°, stärker bevorzugt mindestens 30° und insbesondere mindestens 40° beträgt

Anordnung mindestens einer holographischen Auskoppelstruktur am und/oder im Lichtleiter, wobei die Auskoppelstruktur eingerichtet ist für eine Auskopplung von in der Lichtleiterstruktur zur Auskoppelstruktur geleiteten elektromagnetische Strahlung der Beleuchtungsanordnung innerhalb eines Akzeptanzwinkelspektrums der Auskoppelstruktur aus einer ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur, wobei das im Lichtleiter von einer ersten Seitenfläche zur holographischen Auskoppelstruktur geleitete Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung und/oder das Akzeptanzwinkelspektrum der holographischen Auskoppelstruktur betragsmäßig höchstens 5° beträgt.

Dem Fachmann ist ersichtlich, dass Vorteile, Definitionen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ebenso für das beanspruchte erfindungsgemäße Verfahren gelten.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Herstellungsverfahren zusätzlich den folgenden Schritt: Verbinden der Beleuchtungsanordnung, insbesondere der Lichtquelle, mit einer ersten Seitenfläche des Lichtleiters durch ein Spritzgussverfahren.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mehr als eine holographische Auskoppelstruktur umfasst, sind insbesondere bis zu fünf holographische Auskoppelstrukturen umfasst, wobei jede holographische Auskoppelstruktur ein unterschiedliches Akzeptanzwinkelspektrum und/oder einen unterschiedlichen Rekonstruktionswinkel innerhalb des Winkelspektrums der von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten und/oder von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung aufweist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Intensität der Beleuchtungsanordnung proportional zu einer Grundintensität der Beleuchtungsanordnung multipliziert mit einer Inversen des Auskoppelverlustes, welcher charakterisiert ist i. durch das Verhältnis zwischen dem Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung und dem Überlapp des Winkelspektrums der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung mit dem im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleiteten Winkelspektrum und dem Akzeptanzwinkelspektrum der Auskoppelstruktur und/oder ii. durch das Verhältnis zwischen dem Frequenzspektrum der Lichtquelle und dem Überlapp des Frequenzspektrums der Lichtquelle und dem Akzeptanzfrequenzspektrum der Auskoppelstruktur.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Lichtleiterstruktur, hergestellt nach dem hier beschriebenen Verfahren.

Dem Fachmann ist ersichtlich, dass Vorteile, Definitionen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lichtleiterstruktur nach dem ersten und zweiten Aspekt und des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenso für die beanspruchte erfindungsgemäße Lichtleiterstruktur nach diesem Aspekt gelten.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Bedienelement umfassend eine Lichtleiterstruktur wie, bevorzugt vorstehend, in diesem Dokument beschrieben umfassend eine Detektionsanordnung, wobei das erste und das zweite Spektrum unterschiedlich sind, wobei die Auskoppelstruktur insbesondere eine erste Auskoppelstruktur ist, wobei die Auskoppelstruktur eingerichtet ist zu einer Erzeugung einer holographischen Darstellung eines dreidimensionalen Bedienbereichs zum Bedienelement und wobei der Bedienbereich zum Bedienelement zumindest teilweise außerhalb der Lichtleiterstruktur liegt.

Das erste Spektrum umfasst insbesondere spektrale Bereiche sichtbaren Lichtes, das zweite Spektrum insbesondere nahinfrarotes Licht.

Vorzugsweise sind Einkoppelstruktur und Detektionsanordnung eingerichtet für eine Detektion von elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums aus dem Bedienbereich.

Insbesondere ist die Detektionsanordnung eingerichtet für eine Detektion nur von elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums. Wenn erstes und zweites Spektrum unterschiedlich sind, kann so auf einfache Art verhindert werden, dass ungewollt in die Detektionsanordnung geratene elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums detektiert wird. Dies kann beispielsweise durch Wahl eines in Bezug auf erstes und zweites Spektrum geeigneten Materials realisiert werden und/oder durch Einsatz eines entsprechenden spektralen Filters.

Ebenso kann die Einkoppelstruktur insbesondere nur zur Einkopplung elektromagnetischer Strahlung des ersten Spektrums geeignet sein und so die Gefahr einer versehentlichen Detektion elektromagnetischer Strahlung des ersten Spektrums vermindern.

Ein Bedienelement ist vorzugsweise eingerichtet für eine Bedienung eines Systems oder einer Komponente und umfasst insbesondere mindestens einen Schalter für eine Eingabe durch einen Nutzer. Vorzugsweise kann die Eingabe am Schalter durch von der Detektionseinheit detektierte Lichtstrahlen, welche beispielsweise von einer Hand oder einem Finger eines Nutzers reflektiert werden, erreicht werden. Dies trifft insbesondere zu, wenn eine entsprechende Geste durch den Nutzer im Bedienbereich vorgenommen wird.

Der Bedienbereich kann beispielsweise durch eine dreidimensionale holographische Darstellung des Bedienbereichs, bspw. in Form eines Knopfes, eines Schalters o. ä. vorgenommen werden. Es kann ein Bild dargestellt werden, welches in der Form die durch das Bedienelement bedienbare Eingabe graphisch untermalt, beispielsweise kann für die Bedienung einer Warnblinkleuchte durch das Bedienelement ein dreidimensional anmutendes, über dem Bedienelement schwebendes Warndreieck dargestellt werden.

In dem Bereich, in dem das schwebende Dreieck dann von einem Nutzer erkannt wird, befindet sich im genannten Beispiel ebenfalls der Bedienbereich.

Dass die voranstehend beschriebene Auskoppelstruktur als erste Auskoppelstruktur bezeichnet wird, ist vor allem der Tatsache geschuldet, dass weitere Auskoppelstrukturen mit anderen Eigenschaften und/oder Funktionalitäten umfasst sein können.

Dem Fachmann ist ersichtlich, dass Vorteile, Definitionen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lichtleiterstruktur nach dem ersten und zweiten Aspekt, des erfindungsgemäßen Verfahrens und dem untenstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Bedienelement nach einem anderen Aspekt ebenso für das beanspruchte erfindungsgemäße Bedienelement nach diesem Aspekt gelten.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Bedienelement umfassend: eine flächige Lichtleiterstruktur umfassend mindestens einen ersten flächigen Lichtleiter eine erste Beleuchtungsanordnung umfassend mindestens eine Lichtquelle zur Emission von elektromagnetischer Strahlung mit einem ersten Spektrum eine Detektionsanordnung umfassend einen Detektor für eine Detektion von elektromagnetischer Strahlung mit einem zweiten Spektrum wobei das erste und das zweite Spektrum unterschiedlich sind, wobei der erste Lichtleiter eingerichtet ist für eine Leitung elektromagnetischer Strahlung des ersten und zweiten Spektrums, wobei die erste Beleuchtungsanordnung an einer ersten Seitenfläche des ersten Lichtleiters angeordnet vorliegt und eingerichtet ist für die Einkopplung der emittierten elektromagnetischen Strahlung des ersten Spektrums in den ersten Lichtleiter, wobei die Detektionsanordnung an einer Seitenfläche der Lichtleiterstruktur angeordnet vorliegt und eingerichtet ist für eine Detektion von in die Lichtleiterstruktur eingekoppelter elektromagnetischen Strahlung des zweiten Spektrums, wobei die Lichtleiterstruktur mindestens eines von der ersten Seitenfläche beabstandete erste holographische Auskoppelstruktur und eine von der Seitenfläche beabstandete holographische Einkoppelstruktur aufweist, wobei die erste Auskoppelstruktur eingerichtet ist für eine Auskopplung der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung der ersten Beleuchtungsanordnung aus einer ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur zu einer Erzeugung einer holographischen Darstellung eines dreidimensionalen Bedienbereichs zum Bedienelement, wobei der Bedienbereich zum Bedienelement zumindest teilweise außerhalb der Lichtleiterstruktur liegt und wobei die Einkoppelstruktur eingerichtet ist für eine Einkopplung elektromagnetischer Strahlung mit dem zweiten Spektrum aus dem Bedienbereich in die Lichtleiterstruktur in eine Richtung der Detektionsanordnung.

Dem Fachmann ist ersichtlich, dass Vorteile, Definitionen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lichtleiterstruktur nach dem ersten und zweiten Aspekt, des erfindungsgemäßen Verfahrens und dem obenstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Bedienelement nach einem anderen Aspekt ebenso für das beanspruchte erfindungsgemäße Bedienelement nach diesem Aspekt gelten und umgekehrt, nämlich dass Vorteile, Definitionen und Ausführungsformen des im folgenden beschriebenen Bedienelementes ebenso für die erfindungsgemäße Lichtleiterstruktur nach dem ersten und zweiten Aspekt, für das erfindungsgemäßen Verfahren und für das obenstehend beschriebene, erfindungsgemäße Bedienelement gelten.

Dabei können die für die obenstehende Lichtleiterstruktur beschriebenen Eigenschaften in Bezug auf die Winkelspektren und/oder Akzeptanzwinkelspektren für die Beleuchtungsanordnung, den Lichtleiter, die Auskoppelstruktur und/oder die Einkoppelstruktur zur Anwendung kommen oder auch nicht. Wenn diese nicht zum Tragen kommen, sind bezüglich der Winkelspektren und Akzeptanzwinkelspektren vorzugsweise keine besonderen Eigenschaften umfasst.

Der Bedienbereich zum Bedienelement liegt zumindest teilweise, vorzugsweise sogar in Gänze, außerhalb des Bedienelementes. Hierzu ist die erste Auskoppelstruktur vorzugsweise eingerichtet zur Erzeugung eines reellen, vorzugsweise dreidimensionalen und zumindest teilweise außerhalb des Bedienelementes liegenden Bildes, welches den dreidimensionalen Bedienbereich darstellt.

Vorzugsweise weist die Einkoppelstruktur, welche eingerichtet ist für eine Einkopplung elektromagnetischer Strahlung mit dem zweiten Spektrum aus dem Bedienbereich in die Lichtleiterstruktur in eine Richtung der Detektionsanordnung mindestens eine Fokalebene innerhalb des Bedienbereichs auf. Hierdurch kann eine Detektion von Ereignissen im Bedienbereich besonders gut vorgenommen werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Detektionsanordnung an der zweiten Seitenfläche des ersten Lichtleiters angeordnet vor. Dabei können Auskoppelstruktur und Einkoppelstruktur vorzugsweise in Bezug auf eine zur ersten Hauptfläche senkechten Richtung übereinander und/oder in einer Richtung von der Seitenfläche zur Ein- bzw. Auskoppelstruktur nebeneinander im ersten Lichtleiter angeordnet sein. Dabei sind sie vorzugsweise so eingerichtet, dass die Funktionsfähigkeit der jeweils anderen Struktur im Wesentlichen nicht beeinträchtigt wird. Sind sie übereinander angeordnet, können die Strukturen beispielsweise für das jeweils andere Spektrum der elektromagnetischen Strahlung transparent sein.

Bei dieser Ausführungsform kann beispielsweise ein einziger Lichtleiter umfasst sein.

Hierdurch kann ein Bedienelement bereitgestellt werden, welches aus besonders wenigen Elementen besteht und durch die Verwendung nur eines Lichtleiters besonders einfach in der Herstellung ist. Des Weiteren kann hierdurch vorzugsweise Bauraum für das Bedienelement gespart werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Lichteiterstruktur einen zweiten flächigen Lichtleiter auf, welcher parallel zum ersten flächigen Lichtleiter an einer der ersten Hauptfläche gegenüberliegenden Seite des ersten flächigen Lichtleiters angeordnet vorliegt und eingerichtet ist für eine Lichtleitung elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums, wobei die Detektionsanordnung an einer ersten Seitenfläche des zweiten Lichtleiters angeordnet vorliegt und die Einkoppelstruktur vom zweiten Lichtleiter umfasst ist und wobei die erste Auskoppelstruktur vom ersten Lichtleiter umfasst und transparent ist für elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums zwischen erster Hauptfläche der Lichtleiterstruktur und Einkoppelstruktur.

Der zweite Lichtleiter, welcher eingerichtet ist für eine Lichtleitung elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums, weist vorzugsweise mutatis mutandis für das zweite Spektrum die für den ersten Lichtleiter genannten Eigenschaften auf.

Der zweite flächige Lichtleiter liegt parallel zum ersten flächigen Lichtleiter an einer der ersten Hauptfläche gegenüberliegenden Seite, insbesondere an einer zweiten Hauptfläche des ersten flächigen Lichtleiters angeordnet vor. Die erste Hauptfläche des ersten Lichtleiters bildet dabei bevorzugt die erste Hauptfläche der ersten Lichtleiterstruktur.

Hierdurch ergeben sich vorzugsweise zwei innenliegende Hauptflächen der Lichtleiter in Bezug auf die Lichtleiterstruktur, wobei die des ersten Lichtleiters vorzugsweise dessen zweite Hauptfläche umfasst und die innenliegende Hauptfläche des zweiten Lichtleiters vorzugsweise als dessen zweite Hauptfläche bezeichnet wird. Die in Bezug auf die Lichtleiterstruktur außenliegenden erste Hauptfläche des ersten Lichtleiters bildet dann vorzugsweise die erste Hauptfläche der Lichtleiterstruktur und die in Bezug auf die Lichtleiterstruktur vorzugsweise ebenfalls außenliegende erste Hauptfläche des zweiten Lichtleiters bildet vorzugsweise die zweite Hauptfläche der zweiten Lichtleiterstruktur.

Hierbei ist die Detektionsanordnung an einer ersten Seitenfläche des zweiten Lichtleiters angeordnet und die Einkoppelstruktur ist vom zweiten Lichtleiter umfasst. So kann insbesondere die Strahlung des zweiten Spektrums aus dem Bedienbereich in den zweiten Lichtleiter eingekoppelt werden und durch diesen bis zur ersten Seitenfläche des zweiten Lichtleiters geleitet werden, wo die Detektionsanordnung vorliegt. Die erste Auskoppelstruktur, welche vom ersten Lichtleiter umfasst ist, soll daher transparent für elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums zwischen erster Hauptfläche der Lichtleiterstruktur und Einkoppelstruktur sein, damit die Strahlung des zweiten Spektrums aus dem Bedienbereich die Auskoppelstruktur passieren und zur Einkoppelstruktur gelangen kann. Die erste und zweite Seitenfläche des zweiten Lichtleiters können analog zu den ersten und zweiten Seitenflächen des ersten Lichtleiters festgelegt werden. Die Festlegung kann bevorzugt auf einer Konvention beruhen. Insbesondere können sich auf der gleichen Seite der Lichtleiterstruktur befindlichen Seitenflächen des ersten und zweiten Lichtleiters gleich bezeichnet werden. Es kann jedoch vorzugsweise auch beliebig festgelegt werden, welche die erste und welche die zweite Seitenfläche des zweiten Lichtleiters ist, bspw. auch genau umgekehrt zu der Festlegung für den ersten Lichtleiter.

Durch diese Ausführungsform kann ein besonders einfaches und gut funktionierendes Bedienelement bereitgestellt werden, in dem mit einfachen Mitteln und störungsarm die Darstellung des Bedienelementes und die Detektion realisiert und räumlich voneinander getrennt werden können.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen erstem Lichtleiter und zweitem Lichtleiter ein Bereich umfasst, welcher geeignet ist, Leitung elektromagnetischer Strahlung des ersten und/oder zweiten Spektrums im ersten und zweiten Lichtleiter durch totale interne Reflektion zu ermöglichen und bevorzugt einen niedrigere Brechungsindex als die Lichtleiter aufweist.

Dabei ist der Bereich vorzugsweise transparent für elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums.

Alternativ zu einem Bereich mit einem niedrigeren Brechungsindex als die Lichtleiter kann der Bereich vorzugsweise reflektive und/oder beugende Eigenschaften für das im jeweiligen Lichtleiter zu leitende Spektrum an einer an diesen Lichtleiten angrenzenden Grenzfläche aufweisen.

Der Bereich kann beispielsweise Luft unter Standardbedingungen umfassen und/oder ein den Anforderungen entsprechenden Feststoff, bspw. ein spezieller Kleber zur Verbindung der beiden Lichtleiter miteinander.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist nur ein Lichtleiter umfasst, wobei an einer zweiten Hauptfläche des ersten Lichtleiters ein Bereich umfasst ist, welcher geeignet ist, Leitung elektromagnetischer Strahlung des ersten und/oder zweiten Spektrums im ersten Lichtleiter durch totale interne Reflektion zu ermöglichen und bevorzugt einen niedrigere Brechungsindex als der Lichtleiter aufweist.

Dies ist eine bevorzugte Ausführungsform, wenn der Lichtleiter entlang der zweiten Hauptfläche mit einem T räger verbunden wird, bspw. mit einem Mittelkonsole eines Armaturenbretts in einem Fahrzeug.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Bedienelement eine zweite Beleuchtungsanordnung umfassend mindestens eine zweite Lichtquelle zur Emission von elektromagnetischer Strahlung mit dem zweiten Spektrum, wobei die zweite Beleuchtungsanordnung eingerichtet ist für eine Beleuchtung des Bedienbereichs mit elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums.

Während mögliche Ausführungsformen, die keine zweite Beleuchtungsanordnung zur Emission elektromagnetischer Strahlung mit dem zweiten Spektrum umfassen, eine Detektion durch Rest- und oder Umgebungslicht, welche elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums umfasst, ermöglichen, ist bei Ausführungsformen mit zweiter Beleuchtungsanordnung eine aktive Beleuchtung des Bedienbereichs vorgesehen, um von einem Objekt, z. B. von einer Hand eines Benutzer, reflektierte Strahlung zu detektieren und so eine Bedienung ggf. festzustellen.

Dabei ist die Beleuchtungsanordnung vorzugsweise entsprechend angeordnet, ausgerichtet und/oder mit entsprechenden strahlformenden Komponenten versehen, um eine Beleuchtung des Bedienbereichs zu ermöglichen.

Bei dieser Ausführungsform können ein oder zwei Lichtleiter umfasst sein. Wenn zwei Lichtleiter umfasst sind, liegt die Detektionsanordnung vorzugsweise an der ersten Seitenfläche des zweiten Lichtleiters vor. Dabei ist insbesondere die Einkoppelstruktur vom zweiten Lichtleiter umfasst.

Vorzugsweise ist die erste Auskoppelstruktur vom ersten Lichtleiter umfasst und transparent für elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums zwischen erster Hauptfläche der Lichtleiterstruktur und Einkoppelstruktur.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die zweite Beleuchtungsanordnung auf der der ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur gegenüberliegenden Seite der Lichtleiterstruktur an einer zweiten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur angeordnet vor, wobei die holographische Einkoppelstruktur und/oder die erste holographische Auskoppelstruktur in einer Richtung von der zweiten Beleuchtungsanordnung zur ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur für die elektromagnetische Strahlung mit dem zweiten Spektrum transparent ist.

Bei dieser Vorzugsvariante ist die zweite Beleuchtungsanordnung bevorzugt „unter“ der Lichtleiterstruktur, auf Seiten der zweiten Hauptfläche angeordnet, während der Bedienbereich auf der anderen Seite der Lichtleiterstruktur, auf Seiten der ersten Hauptfläche angeordnet ist. So wird vorzugsweise durch die genannten Merkmale die Lichtleiterstruktur umfassend insbesondere Ein- und/oder erste Auskoppelstruktur von der Beleuchtungsanordnung in Richtung des Bedienbereichs durchstrahlt. Zumindest die erste Auskoppelstruktur wird bevorzugt auch von einem etwaigen, aus dem Bedienbereich reflektierten Licht durchstrahlt, wobei dieses durch die Einkoppelstruktur insbesondere in Richtung des Detektors abgelenkt wird.

Es können beispielsweise zweite Beleuchtungsanordnung, Bedienbereich, Einkoppelstruktur und/oder Auskoppelstruktur so zueinander angeordnet sein, dass bei der Beleuchtung des Bedienbereichs nicht durch die Einkoppelstruktur geleuchtet werden muss und diese dementsprechend nicht für das zweite Spektrum transparent sein muss (Beispiel schräge Beleuchtung). Es kann jedoch ebenso eine entsprechende Winkelselektivität für die Einkoppelstruktur vorgesehen sein, so dass nur elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums aus dem Bedienbereichs, nicht jedoch Strahlung, welche direkt von der zweiten Beleuchtungsanordnung kommt, von der Einkoppelstruktur gebeugt wird. Diese kann dann vorteilhaftweise durch die Einkoppelstruktur transmittiert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Bedienelement den zweiten flächigen Lichtleiter, wobei die zweite Beleuchtungsanordnung an der zweiten Seitenfläche des ersten Lichtleiters angeordnet vorliegt für eine Einkopplung elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums in den ersten Lichtleiter, wobei der erste Lichtleiter eine zweite holographische Auskoppelstruktur aufweist, welche eingerichtet ist für eine Auskopplung der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung der zweiten Beleuchtungsanordnung aus der ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur in Richtung des Bedienbereichs und wobei die zweite Auskoppelstruktur transparent ist für elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums zwischen erster Hauptfläche der Lichtleiterstruktur und Einkoppelstruktur.

Dabei ist vorzugsweise die Detektionsanordnung an einer ersten Seitenfläche des zweiten Lichtleiters angeordnet und die Einkoppelstruktur ist vom zweiten Lichtleiter umfasst. Des Weiteren ist vorzugsweise die erste Auskoppelstruktur vom ersten Lichtleiter umfasst und transparent für elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums zwischen erster Hauptfläche der Lichtleiterstruktur und Einkoppelstruktur.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Bedienelement den zweiten flächigen Lichtleiter, wobei die zweite Beleuchtungsanordnung an der zweiten Seitenfläche des zweiten Lichtleiters angeordnet vorliegt für eine Einkopplung elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums in den zweiten Lichtleiter, wobei der zweite Lichtleiter eine zweite holographische Auskoppelstruktur aufweist, welche eingerichtet ist für eine Auskopplung der eingekoppelten elektromagnetischen Strahlung der zweiten Beleuchtungsanordnung aus der ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur in Richtung des Bedienbereichs.

Dabei ist vorzugsweise die Detektionsanordnung an einer ersten Seitenfläche des zweiten Lichtleiters angeordnet und die Einkoppelstruktur ist vom zweiten Lichtleiter umfasst. Des Weiteren ist vorzugsweise die erste Auskoppelstruktur vom ersten Lichtleiter umfasst und transparent für elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums zwischen erster Hauptfläche der Lichtleiterstruktur und Einkoppelstruktur.

Die zweite Auskoppelstruktur funktioniert dabei vorzugsweise, mutatis mutandis, in gleicher Weise wie die erste Auskoppelstruktur, jedoch für die elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums und/oder der zweiten Beleuchtungsanordnung.

Die Detektionsanordnung kann dabei vorzugsweise an der zweiten Seitenfläche des ersten Lichtleiters angeordnet vorliegen, wobei dann die Einkoppelstruktur bevorzugt vom ersten Lichtleiter umfasst ist oder an der ersten Seitenfläche des zweiten Lichtleiters, wobei dann die Einkoppelstruktur bevorzugt vom zweiten Lichtleiter umfasst ist.

Wenn die Einkoppelstruktur vom ersten Lichtleiter umfasst ist, sind die Ein- und Auskoppelstruktur vorzugsweise eingerichtet, die Funktionalität der jeweils anderen Struktur nicht zu beeinträchtigen. Das kann beispielsweise durch eine Transparenz für das jeweilige Spektrum, ein geeignetes Akzeptanzwinkelspektrum und/oder ein geeignetes Akzeptanzfrequenzspektrum der jeweiligen Struktur realisiert werden. Beispielsweise könnte die erste Aus koppel Struktur transparent für die elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums sein, so dass die Auskopplung dieser Strahlung durch die zweite Auskoppelstruktur nicht beeinträchtigt wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Lichtleiter im Wesentlichen intransparent für elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums. So kann besonders vorteilhaft realisiert werden, dass das Bedienelement optisch unauffällig in den Innenraum integriert werden kann, wenn der zweite Lichtleiter eine entsprechend geeignete Farbe aufweist. Beispielsweise könnte der zweite Lichtleiter schwarz erscheinen und somit eine Anpassung an ein schwarzes Interieur, bspw. in einem Fahrzeug ermöglichen. Außerdem kann hierdurch besonders effektiv verhindert werden, dass elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums durch eine am zweiten Lichtleiter vorliegende Detektionsanordnung versehentlich detektiert wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen erstem und zweiten Lichtleiter ein Blendenelement, insbesondere eine Folie umfasst, welches im Wesentlichen intransparent ist für elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums und transparent ist für elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums. Hierdurch kann ein ähnlicher Effekt wie in der voranstehenden Ausführungsform, jedoch auf besonders einfache und preisgünstige Weise erzielt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Blendenelement einen niedrigeren Brechungsindex als die Lichtleiter auf.

Somit kann in besonders einfacher Weise die Leitung der jeweiligen elektromagnetischen Strahlung im Lichtleiter realisiert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die holographische Darstellung des Bedienbereichs zum Bedienelement eine dreidimensional anmutende Darstellung des dreidimensionalen Bedienbereichs durch ein reelles und/oder virtuelles holographisches Bild.

Insbesondere handelt es sich dabei um ein reelles Bild, welches außerhalb des Lichtleiters entsteht und eine freischwebende, dreidimensionale Darstellung des Bedienbereichs darstellt. Hierdurch kann eine erleichtere Bedienung mit einem hohen Bedienkomfort realisiert werden.

Es kann sich aber ebenso um eine „in-plane“ Darstellung handeln.

Wird das Bedienelement beispielsweise in einem Auto verwendet, kann so die Sicherheit erhöht werden, da eine besonders intuitive Bedienung vorgenommen werden kann und gezielt die Aufmerksamkeit des Bedieners kanalisiert werden kann.

Wird das Bedienelement im öffentlichen Raum benutzt, kann so beispielsweise die Hygiene verbessert werden, weil keine Flächen berührt werden müssen und somit eine Keimübertragung über eine solche Fläche verhindert wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt ein erstes Spektrum in einem ersten Wellenlängenbereich überwiegend zwischen 380 nm und 750 nm, bevorzugt zwischen 440 nm und 660 nm liegt und/oder ein zweites Spektrum in einem zweiten Wellenlängenbereich oberhalb von 750 nm, bevorzugt zwischen 740 nm und 3 Mikrometer ( m), stärker bevorzugt zwischen 750 nm und 1 ,4 pm und insbesondere zwischen 800 nm und 900 nm.

Das zweite Spektrum umfasst insbesondere nahinfrarotes Licht.

Es hat sich herausgestellt, dass sich für die vorgenannten sichtbaren Spektren eine besonders gute Sichtbarkeit und Bedienbarkeit ergeben und für die vorgenannten nahinfraroten Spektren eine besonders gute Detektierbarkeit und somit Bediensicherheit. Außerdem ist eine Vielzahl von Materialien vorhanden, welche für beide genannten Spektren besonders gut geeignet sind. Eine Detektion im nahinfraroten erlaubt insbesondere eine Detektion von für den Menschen nicht sichtbaren und somit nicht störenden elektromagnetischen Lichtes.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist weiterhin eine Steuerungseinrichtung umfasst, wobei die Detektionsanordnung und die Steuerungseinrichtung eingerichtet sind, ein Ereignis im Bedienbereich zum Bedienelement als Bediengeste zu erkennen und bei einem als Bediengeste erkannten Ereignis im Bedienbereich ein entsprechendes Steuersignal auszugeben.

Eine Steuerungseinrichtung ist insbesondere mindestens ein integrierter Schaltkreis, z. B. mindestens ein Mikroprozessor, mindestens einen Prozessor oder Prozessoreinheit, mindestens eine CPU, mindestens ein Rechner und/oder mindestens ein Computer. Eine Steuerungseinrichtung kann bspw. eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein Programmable Logic Device (PLD) oder ein Field Programmable Gate Array (FPGA) umfassen. Des Weiteren können dem Fachmann in diesem Zusammenhang bekannte Bauteile wie mindestens ein elektronischer Speicher, ein integrierter Schaltkreis, mindestens ein Digital- Analog-Wandler, mindestens ein Analog-Digitalwandler und/oder mindestens ein Verstärker umfasst sein.

Detektionsanordnung und Steuerungseinrichtung sind eingerichtet, ein Ereignis im Bedienbereich zum Bedienelement als Bediengeste zu erkennen und bei einem als Bediengeste erkannten Ereignis im Bedienbereich ein entsprechendes Steuersignal auszugeben.

Hierfür sollte die Detektionsanordnung geeignete Detektionen elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums vornehmen, welche hinterher zur Erkennung einer Bediengeste herangezogen werden können. Beispielsweise kann die Detektionsanordnung eine zeitliche Abfolge von Bildern aus dem Bedienbereich erstellen, auf denen eine Bediengeste erkennbar ist. Diese Bilder können beispielsweise in elektronische Signale umgewandelt und dann der Steuerungseinrichtung zugeführt werden.

Die Steuerungseinrichtung weist vorzugsweise geeignete Algorithmen zur Objekterkennung und/oder Gestenerkennung auf, durch die z. B. eine auf den von der Detektionsanordnung erstellten Bildern sichtbare Bediengeste erkannt werden kann. Hier können beispielsweise Algorithmen zum Einsatz kommen, welches sich den Mitteln der sogenannten künstlichen Intelligenz bedienen, bspw. können künstliche neuronale Netze und/oder maschinelles Lernen zum Erkennen von Bediengesten eingesetzt werden.

Bei dem Steuersignal handelt es sich insbesondere um ein elektronisches Steuersignal, welches weitere Komponenten steuern kann, die einen entsprechenden elektronischen Signaleingang aufweisen.

So können auch komplexe technische Komponenten, bspw. eines Fahrzeugs, intuitiv und sicher durch die Bedienkomponente bedient werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Erkennen des Ereignisses als Bediengeste im Bedienbereich durch eine Bilderkennung und/oder eine Abstandsmessung realisiert. Für die Bilderkennung können vorzugsweise geeignete Bilderkennungsalgorithmen eingesetzt werden, welche z. B. anhand von vergleichenden 3D-Modellen, Aufnahmen aus verschiedenen Winkeln, welche sich insbesondere der Kantenerkennung bedienen oder durch Komponenten funktionieren. Solche Algorithmen können bspw. auf Grundlage einer Vielzahl (z. B. mindestens eine Million) von Bildern mit maschinellem Lernen trainiert werden.

Bei der Bilderkennung kann insbesondere im Zusammenhang mit der Ausführungsform, bei der die Einkoppelstruktur mindestens eine Fokalebene innerhalb des Bedienbereichs aufweist, ein vereinfachtes und verbessertes Erkennen einer Bediengeste realisiert werden. Es kann durch diese Kombination von Merkmalen gleichsam eine Art „Abstandsmessung“ dadurch realisiert werden, dass eine scharfe Aufnahme einer Bediengeste nur realisiert werden kann, wenn die Bediengeste im Bereich der Fokalebene stattfindet. Die Bilderkennung kann entsprechend eingerichtet sein, nur Gesten, welche im Bereich oder in der Nähe der Fokalebene stattfinden, als Bediengesten zu erkennen, da nur diese eine scharfe Aufnahme ergeben. Dazu kann die Bilderkennung eingerichtet sein, die „Schärfe“ eines erkannten Bildes zu erkennen. So kann auch durch einen einzelnen Detektor eine Art Abstandsmessung realisiert werden, welche die Sicherheit der Bedienbarkeit des Bedienelementes erhöht und das Risiko einer Fehlbedienung verringert.

Eine Abstandsmessung umfasst insbesondere eine (elektro-) optische Abstandsmessung. Eine solche (elektro-) optische Abstandsmessung kann beispielsweise auf (optischer) Laufzeitmessung, Phasenmodulation, Interferometrie, Triangulation, Time-of-Flight (TOF) Messung bzw. TOF-Kamera und/oder Light detection and ranging bzw. Light imaging detection and ranging (LIDAR) beruhen. Dabei können bevorzugt Laser, insbesondere gepulste Laser, welche elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums emittieren, verwendet werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Steuerungseinrichtung eine Bilderkennungseinheit und die Detektionsanordnung eine Infrarotkamera.

Hierdurch kann eine Bild- bzw. Gestenerkennung, welche durch Aufnahmen im (nah-) Infrarotbereich stattfinden, besonders gut erkannt werden.

Eine Bilderkennungseinheit kann bspw. einen besonders für die Bilderkennung geeigneten Prozessor (bspw. besonders leistungsfähig) und/oder entsprechende Algorithmen auf der Steuerungseinrichtung umfassen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste und/oder zweite Lichtquelle ausgesucht ist aus der Gruppe LED und/oder Laser.

Diese Lichtquellen sind für die Verwendung in Zusammenhang mit Hologrammen besonders geeignet und gleichzeitig einfach, kompakt, wartungsarm und preisgünstig.

Beschreibung der Erfindung:

Die Erfindung soll im Folgenden unter Verweis auf weitere Abbildungen und Beispiele erläutert werden. Die Beispiele und Abbildungen dienen der Illustration bevorzugter Ausführungsform der Erfindung, ohne diese zu beschränken. Figur 1 zeigt eine Lichtleiterstruktur mit einem einzigen Lichtleiter in einer perspektivischen Ansicht.

Figur 2A zeigt (ausschnittsweise) die Lichtleiterstruktur mit einem einzigen Lichtleiter in einer seitlichen Ansicht.

Figur 2B zeigt einen Ausschnitt der in Figur 2A gezeigten Lichtleiterstruktur

Figur 3 zeigt die Beleuchtungsstärke der Hologrammfläche.

Figur 4 zeigt die Lichtstärke der Hologrammfläche.

Figur 5 zeigt das Multiplexing von Hologrammen für verschiedene Akzeptanzwinkelspektren.

Figur 6 zeigt eine weitere Seitenansicht einer Lichteiterstruktur mit einem Lichtleiter.

Figur 7 zeigt eine weitere vergrößerte Seitenansicht der Lichtleiterstruktur mit einem Lichtleiter ähnlich Fig. 2B.

Figur 8 zeigt ein Bedienelement umfassend eine Lichtleiterstruktur mit zwei Lichtleitern.

Figur 9 zeigt ein Bedienelement mit einem Lichtleiter und nur einer Beleuchtungsanordnung für das erste Spektrum.

Figur 10 zeigt ein Bedienelement mit einem Lichtleiter, einer Beleuchtungsanordnung für das erste Spektrum und einer Beleuchtungsanordnung für das zweite Spektrum.

Figur 11 zeigt ein Bedienelement mit zwei Lichtleitern und nur einer Beleuchtungsanordnung für das erste Spektrum.

Figur 12 zeigt ein Bedienelement mit zwei Lichtleitern, einer Beleuchtungsanordnung für das erste Spektrum und einer Beleuchtungsanordnung des zweiten Spektrums unterhalb des zweiten Lichtleiters.

Figur 13 zeigt ein Bedienelement mit zwei Lichtleitern, einer Beleuchtungsanordnung für das erste Spektrum und einer Beleuchtungsanordnung des zweiten Spektrums an der zweiten Seitenfläche des ersten Lichtleiters.

Figur 14 zeigt ein Bedienelement mit zwei Lichtleitern, einer Beleuchtungsanordnung für das erste Spektrum und einer Beleuchtungsanordnung des zweiten Spektrums an der zweiten Seitenfläche des zweiten Lichtleiters.

Figur 1 zeigt eine Lichtleiterstruktur 1 umfassend einen flächigen Lichtleiter 5 gemäß einem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht. Die Flächigkeit wird vor allem durch die erste Hauptfläche 8 des Lichtleiters und die zweite Hauptfläche (untenliegend und nicht direkt sichtbar, durch gestrichelte Linien angedeutet) begründet. Die zur Hauptfläche senkrechten Seitenflächen umfassen zwei lange Seitenflächen, die eine weist das Bezugszeichen 10 auf, die andere ist nicht sichtbar und nur durch gestrichelte Linien angedeutet. Außerdem sind zwei kurze Seitenflächen umfasst, die im Bild rechte Seitenfläche ist aufgrund der perspektivischen Ansicht nicht direkt erkennbar und nur durch gestrichelte Linien angedeutet, die in der Darstellung linke Seitenfläche ist im vorliegenden Beispiel die erste Seitenfläche 6 des Lichtleiters. Diese Festlegung ist allerdings vor dem Anbringen der Beleuchtungsanordnung für das erste Spektrum 2 reine Konvention und wird vorzugsweise erst mit dem Anbringen der Beleuchtungsanordnung für das erste Spektrum 2 festgelegt. Vorliegend besteht die Beleuchtungsanordnung für das erste Spektrum 2 einfach aus einer Lichtquelle 3, welche sich auf der ersten Seitenfläche 6 ohne zusätzliche strahlformende Komponenten befindet. Die holographische Auskoppelstruktur 7 ist vorliegend auf der ersten Hauptfläche 8 angeordnet und ist von der ersten Seitenfläche 6 beabstandet.

Die in den Lichtleiter eingestrahlte elektromagnetische Strahlung 9 entspricht hier, da keine strahlformende Komponente verwendet wird, zum Teil einfach der von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung. Je nach Auftreffwinkel auf einer der Grenzflächen des Lichtleiters 5 (z. B. lange Seitenfläche 10), wird die in den Lichtleiter eingestrahlte elektromagnetische Strahlung 9 geleitet oder nicht. Das im Lichtleiter 5 geleitete Licht entspricht dabei in Bezug auf die Strahlungsrichtung (den Winkel) im Wesentlichen dem von der Beleuchtungsanordnung zur holografischen Auskoppelstruktur geleitete Winkelspektrum 11. Dieses Licht kann dann von der holografischen Auskoppelstruktur 7 gebeugt und somit aus der ersten Hauptfläche 8 des Lichtleiters 5 ausgekoppelt werden, welche im vorliegenden Fall ebenso die erste Hauptfläche der Lichtleiterstruktur 1 ist.

Werden mehr als eine Lichtquelle 3 verwendet, können diese insbesondere entlang der ersten Seitenfläche 6 nebeneinander angeordnet sein. Dies bedeutet insbesondere entlang der ersten Seitenfläche entlang deren Ausdehnung von der ersten angrenzenden Seitenfläche (hier: lange Seitenfläche 10) zur zweiten angrenzenden Seitenfläche (hier „hintere“ lange Seitenfläche).

Figur 2A zeigt den Lichtleiter 5 in einer seitlichen Ansicht oder auch Querschnittsansicht. Der Lichtleiter ist hier etwas verkürzt dargestellt, ein mittlerer Abschnitt zwischen Beleuchtungsanordnung und Auskoppelfstruktur 7 ist vorzugsweise nicht gezeigt. Die Lichtquelle 3 der Beleuchtungsanordnung wirkt hier stark vergrößert eingezeichnet, es kann sich jedoch vorzugsweise dabei auch um eine maßstabsgetreue Darstellung handeln. Die von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierten elektromagnetischen Strahlung 19 wird hier nur teilweise in den Lichtleiter eingestrahlt 9. Von dieser eingestrahlten Strahlung 9 wird wiederum nur ein Teil durch den Lichtleiter zur Auskoppelstruktur geleitet 11. Diese Leitung kann auf direktem Wege von der Beleuchtungsanordnung 3 zur Auskoppelstruktur 7 verfolgen (Bsp.: durch gepunktete Linie hervorgehobener Lichtstrahl mit Bezugszeichen 11) oder auf dem Wege der ein- oder mehrfachen Totalreflektion innerhalb des Lichtleiters 5 (Bsp.: durch gestrichelte Linie hervorgehobener Lichtstrahl mit Bezugszeichen 11 und 12). Es können auch eingestrahlte Lichtstrahlen 9 nicht zur Auskoppelstruktur gelangen, weil sie entweder vor Erreichen der Auskoppelstruktur 7 den Lichtleiter verlassen oder aber an dieser vorbei durch den Lichtleiter strahlen, ohne auf die Auskoppelstruktur zu treffen (Lichtstrahlen 18).

Figur 2A enthält darüber hinaus eine Darstellung zur Verdeutlichung des (Akzeptanz-) Winkelspektrums. Der im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur Auskoppelstruktur geleitete Lichtstrahl 11 , welcher als Lichtstrahl auf die Auskoppelfläche auftrifft 12, nimmt in der gezeigten Querschnittsebene einen Winkel 16 mit der Bezugsgeraden 4 ein. Die Bezugsgerade 4 wiederum ist eine in zur Fläche der holografischen Auskoppelstruktur 7 senkrechte Gerade oder Flächennormale 14. Liegt dieser Winkel 16 innerhalb des (vorzugsweise horizontalen) Akzeptanzwinkelspektrums der holographischen Auskoppelstruktur 7, wird der Lichtstrahl von der Auskoppelstruktur 7 gebeugt und aus der ersten Hauptfläche 8 ausgekoppelt. Bei der Darstellung in Bezug auf Figur 2A wird das Akzeptanzwinkelspektrum direkt in Bezug auf die Flächennormale zur Auskoppelstruktur 14 gemessen (hier: Bezugsgerade 4).

Figur 2B zeigt einen Ausschnitt des in 2A gezeigten Lichtleiters. Hier jedoch ist die Bezugsgerade für das Akzeptanzwinkelspektrum nicht die Flächennormale zur Auskoppelstruktur 14, sondern der Rekonstruktionswinkel 20. Liegt der auf die Auskoppelstruktur auftreffende Lichtstrahl 12 innerhalb des Akzeptanzwinkelspektrums um diesen Rekonstruktionswinkel 20, wird der Lichtstrahl 12 durch die holographische Auskoppelstruktur 7 gebeugt und aus dem Lichtleiter ausgekoppelt.

Sowohl Figur 2A als auch Figur 2B verdeutlichen das (Akzeptanz-) Winkelspektrum in horizontaler Richtung, also (Akzeptanz-) Winkelspektrum in Bezug auf eine Längsschnittebene des Lichtleiters oder dessen Projektion in Bezug auf die Längsschnittebene des Lichtleiters

Figur 3 zeigt für die Lichtleiterstruktur eine Simulation der räumlichen Verteilung der Beleuchtungsstärke der holographischen Auskoppelstruktur in einer Draufsicht in Lux (Ix). Die Maßeinheit Lux ist bevorzugt definiert als die photometrische Beleuchtung, die ein Lichtstrom von 1 Lumen (Im) erzeugt, wenn er sieh gleichmäßig über eine Fläche von 1 Quadratmeter verteilt.

Figur 4 zeigt für die Lichtleiterstruktur eine Simulation der Verteilung der Lichtstärke der beleuchteten holographischen Auskoppelfläche in Abhängigkeit vom Winkelspektrum der Beleuchtung der Auskoppelfläche in Candela. Dies entspricht vorzugsweise dem Winkelspektrum der von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung und/oder dem im Lichtleiter von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur geleiteten Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung. In vertikaler Richtung ist das horizontale Winkelspektrum dargestellt und in horizontaler Richtung das vertikale Wnkelspektrum. Die Lichtstärke gibt vorzugsweise den auf den Raumwinkel bezogenen Lichtstrom an. Ihre SI-Einheit ist die Candela (cd). Lichtstrom ist bevorzugt eine photometrische Größe, welche das für das menschliche Auge wahrnehmbare abgestrahlte Licht einer Lichtquelle pro Zeiteinheit angibt. Er berücksichtigt vorzugsweise neben der physikalischen (radiometrischen) Strahlungsleistung die Empfindlichkeit des menschlichen Auges. Er wird in der Maßeinheit Lumen (Im) angegeben. Die Lichtstärke ist vorzugsweise definiert durch d<t>v/dQ, wobei dQ bevorzugt ein infinitesimales Raumwinkelelement beschreibt und d t>v den Lichtstromanteil in dem Raumwinkelelement dQ. Aus der Darstellung der Lichtstärke lässt sich das Winkelspektrum (und das Maß der Kollimation) bestimmen. Zur Bewertung wird aus diesen Daten ein Schwerpunktswinkel und ein RMS-Radius bestimmt.

Bei der Simulation wurde eine einfache Lichtleiterstruktur gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt ohne strahlformende Komponenten bei der Beleuchtungsanordnung simuliert. Es zeigt sich ein Schwerpunktswinkel der Beleuchtung der holografischen Auskoppelstruktur in vertikaler Richtung von etwa 68°. Wird der Rekonstruktionswinkel der holographischen Auskoppelstruktur entsprechend gewählt, kann bei einem gegebenen Akzeptanzwinkelspektrum um diesen Rekonstruktionswinkel herum die ausgekoppelte Lichtmenge maximiert werden bei gleichzeitiger Begrenzung des Akzeptanzwinkelspektrums, um die Qualität der holographischen Darstellung zu verbessern. Es zeigt sich auch, dass das Winkelspektrum der Beleuchtung der Auskoppelfläche in vertikaler Richtung betragsmäßig mindestens 15° und den Schwerpunktswinkel, also sowohl zu höheren als auch niedrigeren Winkeln um den Schwerpunktswinkel herum, beträgt.

Figur 5 zeigt eine in Bezug auf den Rekonstruktionswinkel gemultiplexte holographische Lichtleiterstruktur. Die linke Abbildung der Figur 6 zeigt wiederum die Verteilung der Lichtstärke der beleuchteten holographischen Auskoppelfläche in Abhängigkeit vom Winkelspektrum der Beleuchtung der Auskoppelfläche. Die gestrichelten Linien zeigen das Akzeptanzwinkelspektrum in horizontaler Richtung (vertikale Linien) und vertikaler Richtung (horizontale Linien).

Dabei weisen im gezeigten Beispiel die holografische Auskoppelstrukturen jeweils einen unterschiedlichen horizontalen Rekonstruktionswinkel auf. Dies ist in der rechten Abbildung der Figur 6 ersichtlich. Hier sind die Auskoppeleffizienzen (auf einer Skala von 0 bis 1 ) für sechs holografische Auskoppelstrukturen gezeigt, welche zwischen einem horizontalen Winkel von - 70° und - 60° ein um jeweils ca. 2° verschobenen Rekonstruktionswinkel aufweisen. Die Breite der jeweils um den Rekonstruktionswinkel herum verteilten Auskoppeleffizienz der einzelnen Auskoppelstrukturen ist vorzugsweise durch das Akzeptanzwinkelspektrum (bzw. ursächlich durch die Größe der Brechzahlmodulation) gegeben, welches im vorliegenden Fall etwa 3° beträgt. Durch diese Ausführungsform kann ein insgesamt breiteres Winkelspektrum ausgekoppelt werden (hier z. B. von ca. -58° bis ca. -72°), welches sich beispielsweise bei einer direkt ohne strahlformende Komponenten auf die Seitenfläche des Lichtleiters aufgebrachte Lichtquelle im Lichtleiter ergibt. Gleichzeitig kann durch das geringe Akzeptanzwinkelspektrum der jeweils einzelnen Auskoppelstruktur eine hochwertige holographische Leuchtfunktion erzeugt werden. Dabei zeigen bevorzugt alle Auskoppelstrukturen dasselbe Motiv, bspw. ein Bedienelement.

Figur 6 zeigt ähnlich zur Figur 1 eine Lichtleiterstruktur mit einem Lichtleiter 5, bei der die Beleuchtungsanordnung Lichtquelle 3 und strahlformende Komponente 13 umfasst. Diese sind direkt auf der ersten Seitenfläche des Lichtleiters 5 angebracht, welche auch als Einkoppelfläche 15 bezeichnet wird. Die Komponenten der Beleuchtungsanordnung, also Lichtquelle 3 und strahlformende Komponente 15 weisen dabei vorzugsweise eine ideal angepasste und platzsparende Bauweise auf. Vorliegend sind diese Komponenten beispielsweise flach ausgebildet und weisen eine zur Seitenfläche/Einkoppelfläche 15 passende Dimensionierung auf. Nach dem Zusammenfügen können die Komponenten der Beleuchtungsanordnung mit dem Lichtleiter 5 ein monolithisches Bauteil bilden. Die strahlformende Komponente umfasst dabei insbesondere eine einfache Linse zur Kollimation. In diesem Fall wird zwar vorzugsweise das von der Lichtquelle 3 in Richtung des Lichtleiters emittierte Licht ein relativ großes Winkelspektrum von mindestens 15, stärker bevorzugt mindestens 20°, noch stärker bevorzugt mindestens 30° oder gar mindestens 40° aufweisen, jedoch wird nach der Kollimation durch die strahlformende Komponente 15 das Winkelspektrum der von der Beleuchtungsanordnung eingestrahlte Winkelspektrum deutlich geringer sein. Eine Sicherstellung der Qualität der durch Auskopplung erzeugten holographischen Leuchtfunktion, hier des symbolisch durch einen Stern dargestellten reellen Bildes des dreidimensional anmutenden Bedienbereichs 17, wird hier zusätzlich durch das geringe Akzeptanzwinkelspektrum der holographischen Auskoppelstruktur 7 erreicht, insbesondere unter der Voraussetzung, dass das ausgekoppelte Frequenzspektrum begrenzt ist wie in diesem Dokument beschrieben.

Diese mehrstufige „Filterung“ des Winkel Spektrums zur Erhöhung der Qualität der holographischen Leuchtfunktion ist ebenfalls in Figur 8 ersichtlich. Figur 8 stellt eine vergrößerte Seitenansicht der Lichtleiterstruktur aus Figur 7 dar, bei der ein Mittelteil des Lichtleiters zwischen Einkoppelfläche 15 und holographische Auskoppelstruktur 7 ausgeschnitten wurde, um die wesentlichen Teile zeigen zu können. Eine erste „Filterung“ des großen Winkelspektrums 19, welches von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittiert wird, findet durch die strahlformende Komponente 13 statt. Das danach durch die Beleuchtungsanordnung in den Lichtleiter eingestrahlte Licht 9 weist bereits ein deutlich geringeres Winkelspektrum auf. Als nächste mögliche Filterstufe (wenn nötig) wird nur ein Anteil dieses Winkelspektrums von der Beleuchtungsanordnung zur holographischen Auskoppelstruktur 7 im Lichtleiter 5 geleitet 11. Schlussendlich kann demgegenüber das Akzeptanzwinkelspektrum der holographische Auskoppelstruktur 7 noch einmal deutlich kleiner sein.

In Figur 8 ist ein Bedienelement aufweisend eine Lichtleiterstruktur 1 gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung dargestellt. Dabei kann eine Lichtleiterstruktur gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt zur Anwendung kommen. Hier sind ein erster Lichtleiter 5 für ein erstes Spektrum und ein zweiter Lichtleiter für ein zweites Spektrum 21 umfasst, zwischen denen sich eine Blendenelement 35 befindet, das einen niedrigeren Brechungsindex aufweist als die Lichtleiter 5 und 21 und welches durch den oberen, für Licht vorzugsweise transparenten Lichtleiter 5 sichtbar ist und somit die Optik des Bedienelementes aus Benutzersicht bestimmen kann. Der erste Lichtleiter 5 wird dabei für die Darstellung des Bedienbereichs 17 verwendet, welche sich aus Betrachtersicht schwebend über dem ersten Lichtleiter 5 befinden kann. Der zweite Lichtleiter 21 wird für die Detektion von elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums aus dem Bedienbereich 27 verwendet. An der ersten Seitenfläche des ersten Lichtleiters 5 befindet sich hierzu eine Lichtquelle 3 der Beleuchtungsanordnung. Diese koppelt in den ersten Lichtleiter 5 Strahlung 31 ein. Diese wird zumindest teilweise durch die erste holographische Auskoppelfläche 7 ausgekoppelt und sorgt dadurch für eine holographische Darstellung des Bedienbereichs 17.

Eine Lichtquelle einer Beleuchtungsanordnung für das zweite Spektrum 23 ist bei dieser Ausführungsform unterhalb der zweiten Hauptfläche 24 der Lichtleiterstruktur unterhalb des zweiten Lichtleiters 21 untergebracht. Das zweite Spektrum umfasst vorzugsweise für das Auge nicht sichtbares nahinfrarotes Licht. Dieses Licht beleuchtet 37 vorzugsweise den Bedienbereich mit elektromagnetischer Strahlung des zweiten Spektrums. Findet nun eine Bediengeste 39 im Bedienbereich statt, bspw. durch einen Finger eines Benutzers, wird ein Teil 27 dieses Lichtes zurück reflektiert und kann durch die Einkoppelstruktur 25 in den zweiten Lichtleiter 21 in Richtung der Detektionsanordnung eingekoppelt 29 werden.

Figuren 9 bis 14 zeigen verschiedene mögliche Ausführungsformen des Bedienelementes gemäß einem Aspekt der Erfindung. Die Ausführungsform gemäß Figur 9 zeigt ein Bedienelement mit einer Lichtleiterstruktur umfassend nur den ersten Lichtleiter. An einer ersten Seitenfläche des ersten Lichtleiters ist die Beleuchtungsanordnung für das erste Spektrum 2 in Form einer Lichtquelle (nicht dargestellt) angeordnet. Diese koppelt Strahlung des ersten Spektrums in den Lichtleiter ein, welches dann von der ersten holographischen Auskoppelstruktur 7 ausgekoppelt wird. Durch die ausgekoppelte Strahlung wird eine dreidimensionale, holographische Darstellung eines Bedienbereichs 17 erzeugt. Bei der gezeigten Ausführungsform wird keine Beleuchtungsanordnung für elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums verwendet. Eine Bediengeste 39 kann vielmehr durch von bspw. von einem Finger kommende elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums detektiert werden, welche sich beispielsweise aus Umgebungslicht speist. Die vom Bedienbereich kommende elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums 27 kann dann von einer Einkoppelstruktur 25 in den Lichtleiter in Richtung der Detektionsanordnung 41 eingekoppelt werden 29. Die Detektionsanordnung 41 kann bspw. eine Infrarotkamera sein, welche den Finger im Bedienbereich und somit die Bediengeste 39 erkennt.

Figur 10 zeigt eine ansonsten übereinstimmende Ausführungsform zur Figur 11 , welche jedoch eine aktive Beleuchtung des Bedienbereichs 37 durch eine Beleuchtungsanordnung für elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums 23 umfasst. Die emittierten Strahlen können dabei bspw. durch eine entsprechende Anpassung des Akzeptanzwinkelspektrums der Einkoppelstruktur 25 diese passieren. Ebenso ist die erste Auskoppelstruktur 7 für diese Beleuchtungsstrahlen 37 transparent.

Figur 11 zeigt eine Ausführungsform mit zwei Lichtleitern 5 und 21 , jedoch nur einer Beleuchtungsanordnung 2 für das erste Spektrum. Die Einkoppelstruktur 25 befindet sich hier im zweiten Lichtleiter 21 , welche die elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums aus dem Bedienbereich 27 in den zweiten Lichtleiter 21 einkoppelt. Die Detektionsanordnung 41 befindet sich an einer ersten Seitenfläche des zweiten Lichtleiters. Man sieht hier, dass die Festlegung, welche die erste und welche die zweite Seitenfläche ist, arbiträr sein kann und die erste Seitenfläche des ersten Lichtleiters 5 und die erste Seitenfläche des zweiten Lichtleiters 21 nicht an der „gleichen Seite“ vorliegen müssen.

Figur 12 zeigt ebenfalls eine Ausführungsform mit zwei Lichtleitern 5 und 21 und einer zweiten Beleuchtungsanordnung 23 für die Beleuchtung des Bedienbereichs 37 mit dem zweiten Spektrum. Die zweite Beleuchtungsanordnung 23 liegt dabei auf der der ersten Hauptfläche 8 der Lichtleiterstruktur 1 gegenüberliegenden Seite der Lichtleiterstruktur 1 an einerzweiten Hauptfläche 24 der Lichtleiterstruktur angeordnet vor und durchstrahlt beide Lichtleiter 21 und 5 sowie die dort angeordneten Einkoppel- 25 und Auskoppelstrukturen 7. Dies kann bspw. durch eine entsprechende Abstimmung der Akzeptanzwinkelspektren und/oder der Akzeptanzfrequenzspektren geschehen. Ansonsten funktioniert diese Ausführungsform im Wesentlichen wie die Ausführungsform gemäß Figur 11 .

Figur 13 zeigt eine Ausführungsform mit zwei Lichtleitern 5 und 21 und einer zweiten Beleuchtungsanordnung 23 für die Beleuchtung des Bedienbereichs 37 mit dem zweiten Spektrum. In dem gezeigten Beispiel liegt diese Beleuchtungsanordnung 23 an der zweiten Seitenfläche des ersten Lichtleiters 5 angeordnet vor. Das Licht dieser Beleuchtungsanordnung 23 wird teilweise in den Lichtleiter 5 eingekoppelt und durch eine zweite Auskoppelstruktur 43 aus der ersten Hauptfläche der Lichtleiterstruktur in Richtung des Bedienbereichs ausgekoppelt. Die erste holographische Auskoppelstruktur 7 muss dabei in diesem Beispiel für das zweite Spektrum, welches durch die unter der ersten Auskoppelstruktur 7 liegende zweite Auskoppelstruktur 43 ausgekoppelt wird, transparent sein, bspw. durch Anpassung des Akzeptanzwinkel- und/oder -frequenzspektrums. Die Anordnung könnte natürlich auch umgekehrt sein, dass müsste die zweite Auskoppelstruktur 43 transparent für das von der ersten Auskoppelstruktur 7 ausgekoppelte Licht sein. In ähnlicher Weise müssen die beiden Auskoppelstrukturen im vorliegenden Beispiel für die elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums aus dem Bedienbereich 27 transparent sein.

Figur 14 zeigt eine Ausführungsform, bei der die zweite Beleuchtungsanordnung 23 an der zweiten Seite des zweiten Lichtleiters 21 vorliegt. Daher ist hier auch die zweite Auskoppelstruktur 43 am/im zweiten Lichtleiter 23 angeordnet. Daher muss die erste Auskoppelstruktur 7 für die Beleuchtung des Bedienbereichs 37 mit Strahlung des zweiten Spektrums transparent sein und sowohl erste 7 als auch zweite Auskoppelstruktur 43 müssen für Licht des zweiten Spektrums aus dem Bedienbereich 27 transparent sein. Natürlich ist die Anordnung der zweiten Auskoppelstruktur 43 oberhalb der Einkoppelstruktur 25 beispielhaft, die Anordnung könnte ebenso umgekehrt sein, mit der der Einkoppelstruktur 25 oberhalb der zweiten Auskoppelstruktur 43.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Lichtleiterstruktur

2 Beleuchtungsanordnung für erstes Spektrum

3 Lichtquelle für erstes Spektrum

4 Bezugsgerade

5 (Erster) Lichtleiter

6 Erste Seitenfläche

7 (Erste) Holographische Auskoppelstruktur

8 Erste Hauptfläche des Lichtleiters

9 In den Lichtleiter eingestrahlte elektromagnetische Strahlung (des ersten Spektrums)

10 Lange Seitenfläche

11 im Lichtleiter zur holographischen Auskoppelstruktur geleitetes Winkelspektrum der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung

12 Auf die Auskoppelfläche auftreffendes Licht

13 Strahlformende Komponente

14 Flächennormale zur Auskoppelstruktur

15 Einkoppelfläche

16 Winkel des auf die Auskoppelfläche auftreffenden Lichtstrahls

17 Reelles Bild eines dreidimensionalen Bedienbereichs

18 In den Lichtleiter eingestrahlte elektromagnetische Strahlung, welche nicht die Auskoppelstruktur trifft

19 Von der Lichtquelle in Richtung des Lichtleiters emittierte elektromagnetische Strahlung

20 Rekonstruktionswinkel

21 Zweiter Lichtleiter

22 Winkel zwischen Rekonstruktionswinkel und des auf die Auskoppelfläche auftreffenden Lichtstrahls

23 Beleuchtungsanordnung für zweites Spektrum

24 Zweite Hauptfläche der Lichtleiterstruktur

25 Holographische Einkoppelstruktur

27 Elektromagnetische Strahlung mit dem zweiten Spektrum aus dem Bedienbereich

29 In die Lichtleiterstruktur in Richtung der Detektionsanordnung eingekoppelte elektromagnetische Strahlung des zweiten Spektrums

31 In den ersten Lichtleiter eingekoppelte elektromagnetische Strahlung des ersten Spektrums

33 Ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung der ersten Beleuchtungsanordnung zur Erzeugung der holographischen Darstellung des dreidimensionalen Bedienbereichs Blendenelement Beleuchtung des Bedienbereichs mit elektromagnetischer Strahlung des zweiten

Spektrums Bediengeste (Finger eines Nutzers) Detektionsanordnung Zweite holographische Auskoppelstruktur