Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein ent sprechendes Kraftfahrzeug.

Es sind Beleuchtungsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge bekannt, die eine Multiapertur-Pro- jektionseinheit aus einem Array von Projektionslinsen verwenden, um hierdurch Lichtpro jektionen zu erzeugen, die über einen großen Bereich scharf wiedergegeben werden. Sol che Projektionen sind häufig statisch und können im Betrieb nicht verändert werden.

Um die Lichtprojektion der Beleuchtungsvorrichtung verändern zu können, wurde eine Multiapertur-Projektionseinheit entwickelt, die dazu eingerichtet ist, aus dem Licht einer Leuchteinrichtung mit mehreren Leuchteinheiten eine Projektion zu einem vorgegebenen Projektionsflächenbereich zu generieren. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst ein Array aus Projektionslinsen. Jeder Projektionslinse ist eine Objektstruktur zugeordnet, welche durch die jeweilige Projektionslinse in den vorgegebenen Projektionsflächenbereich proji ziertwird. Jede projizierte Objektstruktur deckt dabei im Wesentlichen den gesamten vor gegebenen Projektionsflächenbereich ab. Die Lichtprojektion ist somit eine Überlagerung von gleich großen projizierten Einzelbildern der Objektstrukturen, die über die Leuchtein richtung beleuchtet werden. Das Array aus Projektionslinsen umfasst mehrere disjunkte Teilarrays aus jeweils einer oder mehreren Projektionslinsen, wobei die zugeordneten Ob jektstrukturen für Projektionslinsen zwischen verschiedenen Teilarrays unterschiedlich sind und für Projektionslinsen im gleichen Teilarray miteinander übereinstimmen.

Jedem Teilarray ist separat eine Leuchteinheit der Leuchteinrichtung und ein optischer Trichter zugeordnet. Letzterer leitet Licht der Leuchteinheit von einem ersten Ende des optischen Trichters zu einem zweiten Ende des optischen Trichters. Der optische Trichter ist dazu konfiguriert, das darin geleitete Licht bei Austritt aus einer Austrittsfläche am zweiten Ende des optischen Trichters ausschließlich auf das jeweilige Teilarray zu richten und eine Homogenisierung des darin geleiteten Lichts mittels Streuung an seiner Licht streuenden Oberfläche zu bewirken. Durch die Homogenisierung wird erreicht, dass das an der Austrittsfläche austretende Licht eine Leuchtdichte und einen Farbort aufweist, die über die Austrittsfläche hinweg im Wesentlichen konstant sind. Jeder Projektionslinse der Multiapertur-Projektionseinheit ist separat einer Sammellinse zugeordnet, um aus dem darauf fallenden Licht der Leuchteinrichtung, das durch den optischen Trichter homogeni siert wurde, kollimiertes Licht zu erzeugen, das für die Projektion durch die jeweilige Pro jektionslinse auf die Objektstruktur fällt, die der jeweiligen Projektionslinse zugeordnet ist.

Die bekannte Beleuchtungsvorrichtung mit einer Multiapertur-Projektionseinheit ermög licht eine wechselnde Darstellung von projizierten Bildern, weist jedoch eine hohe Kom plexität auf und benötigt vergleichsweise viel Bauraum. Darüber hinaus ist die optische Ef fizienz mangelhaft.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine baulich und/oder funktional verbesserte Beleuchtungs vorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer verbesserten Multiapertur-Projektionseinheit zu schaffen, welche eine hohe Gesamteffizienz aufweist und einen nur geringen Bauraum benötigt.

Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Pa tentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, wo bei das Kraftfahrzeug vorzugsweise ein PKW ist, jedoch ggf. auch ein LKW oder Motorrad sein kann. Sofern im Folgenden und insbesondere in den Patentansprüchen Wechselwir kungen zwischen der Beleuchtungsvorrichtung und Komponenten des Kraftfahrzeugs bzw. der für das Kraftfahrzeug erzeugten Lichtprojektion beschrieben werden, so ist dies immer dahingehend zu verstehen, dass die Wechselwirkung bei Anordnung bzw. Einbau der Beleuchtungsvorrichtung im Kraftfahrzeug auftritt.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Multiapertur-Projektionsein- heit und eine Leuchteinrichtung mit mehreren Leuchteinheiten, die einzeln zur Variation ihrer Helligkeit ansteuerbar sind und zur Beleuchtung der Multiapertur-Projektionseinheit vorgesehen sind. Mit anderen Worten gehört zu der Beleuchtungsvorrichtung eine Steuer einrichtung, mit der die Leuchteinheiten separat angesteuert werden können, um deren Helligkeit zu variieren. Die Variation der Helligkeit umfasst auch das An- und Abschalten der Leuchteinheiten. Vorzugsweise umfassen die einzelnen Leuchteinheiten jeweils eine oder mehrere LEDs und/oder Laserdioden. Die Multiapertur-Projektionseinheit ist dazu eingerichtet, aus dem Licht der Leuchteinrich tung eine Projektion in einem vorgegebenen Projektionsflächenbereich zu generieren, und sie umfasst ein Array aus Projektionslinsen, wobei jeder Projektionslinse eine Objektstruk tur zugeordnet ist, welche durch die jeweilige Projektionslinse in den vorgegebenen Pro jektionsflächenbereich projiziert wird. Vorzugsweise deckt dabei jede projizierte Objekt struktur im Wesentlichen den gesamten vorgegebenen Projektionsflächenbereich ab. Mit anderen Worten ist die Lichtprojektion eine Überlagerung von gleich großen projizierten Einzelbildern der Objektstrukturen, die über die Leuchteinrichtung beleuchtet werden.

Das Array aus Projektionslinsen umfasst mehrere disjunkte Teilarrays aus jeweils einer oder mehreren Projektionslinsen, wobei die zugeordneten Objektstrukturen für Projekti onslinsen zwischen verschiedenen Teilarrays unterschiedlich sind und für Projektionslin sen im gleichen Teilarray miteinander übereinstimmen. Die Anzahl der Projektionslinsen des Arrays kann unterschiedlich gewählt werden. Vorzugsweise enthält das Array 100 bis 200 Projektionslinsen, jedoch kann auch eine größere oder geringere Anzahl an Projekti onslinsen vorgesehen sein. Darüber hinaus kann auch die Anzahl der Projektionslinsen pro Teilarray verschieden sein, vorzugsweise liegt sie zwischen 5 und 10 Linsen pro Teil array.

Multiapertur-Projektionseinheiten, die eine Überlagerung von einzelnen projizierten Ob jektstrukturen zu einer Gesamtprojektion bewirken, sind an sich bekannt. Die Technologie der gemeinsamen Überlagerung von Objektstrukturen mittels einer Projektion über ein Ar ray aus Projektionslinsen wird auch bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Beleuch tungsvorrichtung eingesetzt.

In der Beleuchtungsvorrichtung ist jedem Teilarray separat eine Leuchteinheit der Leucht einrichtung und eine Lichtleiteinheit zugeordnet. Dabei leitet die Lichtleiteinheit Licht der Leuchteinheit von einem ersten Ende der Lichtleiteinheit zu einem zweiten Ende der Licht leiteinheit. Mit anderen Worten gehört zu jedem Teilarray eine andere Leuchteinheit und eine andere Lichtleiteinheit.

Die Lichtleiteinheit umfasst eine erste optische Einheit an deren erstem Ende und eine zweite optische Einheit an deren zweitem optischen Ende, wobei die Lichtleiteinheit als einstückiges Bauteil ausgebildet ist. Die Lichtleiteinheit ist dazu konfiguriert, in der ersten optischen Einheit eine Homogenisierung des darin geleiteten Lichts zu bewirken, so dass das in Lichtausbreitungsrichtung an einem Ende der ersten optischen Einheit erzeugte und in die zweite optische Einheit eintretende Licht eine Leuchtdichte und einen Farbort aufweist, die am Ende der ersten optischen Einheit im Wesentlichen konstant sind. Durch die Homogenisierung wird erreicht, dass das am Ende der ersten optischen Einheit er zeugte Licht eine Leuchtdichte und einen Farbort aufweist, die über die „Austrittsfläche“ hinweg im Wesentlichen konstant sind. Mit anderen Worten hat das Licht an der Austritts fläche eine konstante Flächenhelligkeit mit fester Farbe bzw. Farbmischung. Der Farbort kann beispielsweise durch Koordinaten im an sich bekannten CIE-XYZ-Farbraum angege ben sein.

Die Lichtleiteinheit ist weiter dazu konfiguriert, das in der zweiten optischen Einheit gelei tete und homogenisierte Licht bei Austritt an einer Austrittsfläche am zweiten Ende der Lichtleiteinheit zu kollimieren und ausschließlich auf das jeweilige Teilarray zu richten.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht wie bei der bekannten Be leuchtungsvorrichtung, dass durch die separate Ansteuerung der Leuchteinheiten unter schiedliche Bilder entsprechend den Objektstrukturen des jeweiligen Teilarrays erzeugt werden können, wodurch die Projektion flexibel angepasst werden kann.

Während bei der bekannten Beleuchtungsvorrichtung die Lichtmischung und Kollimation auf mehrere Bauteile aufgeteilt ist, sieht die Erfindung vor, die Farbmischung und Homo genisierung sowie die Kollimation mit einem einzigen Bauteil, nämlich der Lichtleiteinheit, zu realisieren. Die im Stand der Technik beschriebene Realisierung der Beleuchtungsvor richtung mit mehreren optischen Bauteilen reduziert die Effizienz des Gesamtsystems, da an jeder Grenzfläche ein Teil des Lichts reflektiert wird. Dieser Effekt wird teilweise durch Beschichtungen (z.B. Antireflexbeschichtungen) oder durch Anpassung eines Zwischen mediums (Glas, Wasser, usw.) reduziert. Jedoch können durch diese Maßnahmen die ne gativen Wirkungen nicht vollständig kompensiert werden. Der Effizienzverlust resultiert aus Reflexionen an der Grenzfläche zweier Medien mit unterschiedlichem Brechungsin dex (z.B. Luft und Glas). Somit ergibt sich am Anfang und Ende jedes Bauteils ein Sprung im Brechungsindex. Bei mehreren optischen Bauteilen addieren sich diese Verluste und beeinflussen die Effizienz des optischen Systems. Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Beleuchtungsvorrichtung führt die Reduktion der Anzahl von optischen Bauteilen zu einer im Vergleich höheren Effizienz. Gleichzeitig wird die Anzahl der benötigten optischen Werkzeuge zur Herstellung reduziert. Die verrin gerte mechanische Komplexität resultiert zudem in einem verringerten Bauraum. Darüber hinaus lassen sich Montage- und Justagetoleranzen zu weiteren Komponenten minimie ren, da im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten Beleuchtungsvorrich tung weniger Bauteile vorgesehen sind.

Die Lichtleiteinheit ist bevorzugt aus lichtdurchlässigem Vollmaterial gebildet, wobei insbe sondere PMMA (Polymethylmethacrylat) oder PC (Polycarbonat) in Betracht kommen. Die genannten Kunststoffe eignen sich aufgrund besonders guter Handhabbarkeit während des Herstellungsprozesses und der guten physikalischen, optischen Eigenschaften zur Ausbildung der Lichtleiteinheit. Die Homogenisierung basiert auf dem Snelliusschen Bre chungsgesetz (Snelliussches Gesetz oder Snellius-Gesetz): durch Interaktionen an der Grenzfläche der Lichtleiteinheit werden die in sie eingeleiteten Lichtstrahlen an Seiten wänden reflektiert, im Material der Lichtleiteinheit absorbiert oder an Einkoppel- und Aus koppelflächen transmittiert. Durch die Geometrie, insbesondere Form und/oder Länge, der Lichtleiteinheit werden die in sie eingeleiteten Lichtstrahlen gesammelt und homogeni siert. Eine homogene Verteilung (im Raumwinkel) wird erreicht durch Überlagerung einer ausreichenden Anzahl an Lichtstrahlen mit unterschiedlicher Farbe und Intensität.

Die genaue Ausgestaltung der Lichtleiteinheit zur Homogenisierung des darin geleiteten Lichts sowie zu deren Kollimation liegt im Rahmen von fachmännischem Handeln. Es ist jedoch bevorzugt, wenn die erste optische Einheit, die eine Homogenisierung des darin geleiteten Lichts bewirkt, stabförmig ausgebildet ist. Durch eine ausreichende Länge des stabförmigen Abschnitts der ersten optischen Einheit ist gewährleistet, dass homogenes Licht mit konstanter Leuchtdichte und konstantem Farbort am Ende der ersten optischen Einheit erzeugt ist und in die zweite optische Einheit eintritt.

Zweckmäßigerweise weist die erste optische Einheit in einer Ebene senkrecht zur Licht ausbreitungsrichtung einen polygonalen Querschnitt mit zumindest vier Ecken auf. Insbe sondere kann der Querschnitt quadratisch oder im Wesentlichen quadratisch ausgebildet sein. Auch andere Querschnittsformen, wie z.B. die Form eines Kreises, Sechsecks oder Achtecks sind denkbar. Voraussetzung für eine effiziente Einleitung in der optischen Ein heit ist bei allen Querschnitt-Geometrien eine ausreichend große Fläche, um die gesamte Energiemenge aus der Lichteinheit im optischen System einzuleiten.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass die erste optische Einheit in ei ner Ebene der Lichtausbreitungsrichtung einen sich verjüngenden Querschnitt aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist es zweckmäßig, wenn die erste optische Einheit an ihren in Lichtausbreitungsrichtung liegenden Ende eine Einschnürung aufweist. Durch den sich verjüngenden Querschnitt, insbesondere in Verbindung mit der Einschnürung, kann eine besonders gute Homogenisierung des in der ersten optischen Einheit geleiteten Lichts be wirkt werden.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Austrittsfläche des zweiten optischen Elements eine refraktive Oberfläche des Vollmaterials. Insbesondere ist die re- fraktive Oberfläche asphärisch. Alternativ oder zusätzlich ist die refraktive Oberfläche kreissymmetrisch.

Durch die Gestalt der Austrittsfläche des zweiten optischen Elements wird die Kollimation des Lichts bewirkt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass Licht bei Austritt an der Austrittsfläche kollimiert und ausschließlich auf das zugeordnete Teilarray gerichtet wird. Insbesondere ist es hierdurch möglich, bei der Multiapertur-Projektionseinheit auf separate Sammellinsen zu Kollimation zu verzichten, was zur Erhöhung der optischen Ef fizienz und Reduktion der Komplexität der Beleuchtungsvorrichtung beiträgt.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass mehrere Lichtleiteinheiten, die in einer Reihe benachbarten Teilarrays zugeordnet sind, ein Array aus Lichtleiteinheiten bil den und einstückig ausgebildet sind. Hierdurch kann die Herstellung weiter vereinfacht werden, da mehrere Lichtleiteinheiten als ein Bauteil ausgebildet sind. Zudem ist keine gesonderte Ausrichtung der Lichtleiteinheiten zueinander und zu den in der Reihe be nachbarten Teilarrays, zu denen diese zugeordnet sind, erforderlich. Insbesondere kann das Array aus Lichtleiteinheiten im Spritzgussverfahren auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt sein. Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn die Lichtleiteinheit oder das Array aus Lichtleiteinhei ten von einem Rand aus lichtundurchlässigem Material umgeben sind. Vorzugsweise sind der Rand aus lichtundurchlässigem Material und die Lichtleiteinheit oder das Array aus Lichtleiteinheiten einstückig als ein Bauteil ausgebildet. Insbesondere kann die Baueinheit durch ein Zweikomponenten-Spritzgussverfahren auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt sein. Als Material für den Rand kann eingefärbtes PMMA oder PC verwendet werden.

Es ist ferner zweckmäßig, wenn der Rand aus lichtundurchlässigem Material so konfigu riert ist, dass dieser das der jeweiligen Lichtleiteinheit zugeordnete Teilarray aus einer oder mehreren Projektionslinsen in einer vorgegebenen Position zu dem zweiten Ende der Lichtleiteinheit mechanisch trägt. Unter dem Begriff des „mechanischen Tragens“ ist insbesondere eine kraft- und/oder formschlüssige Halterung von Teilarrays zu verstehen. Auf diese Weise kann die Beleuchtungsvorrichtung nicht nur mit verringertem Bauraum bereitgestellt werden, es entfallen ferner Justagetoleranzen, wodurch die optische Effizi enz ferner gesteigert wird.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, dass der Rand aus lichtundurchlässi gem Material so konfiguriert ist, dass dieser relativ zu einer die Leuchteinheiten tragenden Platine positioniert und an dieser befestigt ist, wodurch die Leuchteinheiten in einer vorge gebenen Positionsbeziehung zu Lichteintrittsflächen jeweiliger erster optische Einheiten der Lichtleiteinheit oder des Arrays aus Lichtleiteinheiten stehen. Neben einer einfachen Fertigung können so auch Justagetoleranzen minimiert werden. Dadurch ist auf einfache Weise eine definierte Einkopplung des von den mehreren Leuchteinheiten der Leuchtein richtung in die Lichtleiteinheit eingekoppelten Lichts gegeben. Auch wird hierdurch eine hohe optische Effizienz ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung kann für verschiedene Einsatzzwecke an einem Kraftfahrzeug vorgesehen sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Be leuchtungsvorrichtung ein Innenlicht zur Anbringung im Innenraum des Kraftfahrzeugs. In einer Variante ist die Beleuchtungsvorrichtung im Dachhimmel des Kraftfahrzeugs verbaut und kann im Innenraum des Kraftfahrzeugs, z.B. an Bedienelementen, entsprechende Lichtprojektionen generieren. In einerweiteren Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ein Außenlicht zur Anbringung an der Außenseite des Kraftfahrzeugs, d.h. die Beleuchtungs vorrichtung erzeugt Lichtprojektionen außerhalb des Kraftfahrzeugs. Vorzugsweise ist das Außenlicht eine Umfeldbeleuchtungsvorrichtung, um am Boden in der Umgebung des Kraftfahrzeugs eine Lichtprojektion im vorgegebenen Projektionsflächenbereich zu gene rieren. Hierdurch können ansprechende Lichtszenarien im Umfeld des Kraftfahrzeugs rea lisiert werden.

Neben der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung betrifft die Erfindung ein Kraft fahrzeug, das eine oder mehrere der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtungen bzw. eine oder mehrere bevorzugte Varianten der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvor richtung umfasst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beleuch tungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Beleuchtungsvorrichtung, wobei eine Multiapertur-Projekti onseinheit nicht gezeigt ist;

Fig. 3 eine geschnittene Querschnittsansicht eines Arrays aus Lichtleiteinheiten;

Fig. 4 eine Ansicht auf das Array von Lichtleiteinheiten von unten; und

Fig. 5 eine perspektivische Querschnittsdarstellung des Arrays von Lichtleiteinheiten.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Beleuchtungsvor richtung für ein Kraftfahrzeug beschrieben, die dazu vorgesehen ist, eine Lichtprojektion zu generieren, die auf eine Projektionsfläche, entweder im Innenraum des Kraftfahrzeugs oder ein Umfeld des Kraftfahrzeugs außerhalb davon, fällt. Die Lage der nachfolgend beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung im Raum ist durch ein x-, y- und z-Koordinatensystem illustriert. Eine Lichtausbreitungsrichtung P liegt dabei pa rallel zu der z-Achse des Koordinatensystems.

Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Multiapertur-Projektionseinheit 1 in der Form eines Mikrolinsen-Arrays (MLA), das in der geschnittenen Perspektivdarstellung aus Fig. 1 ersichtlich ist. Man erkennt eine Vielzahl von Projektionslinsen 7, die aus Übersichtlich keitsgründen nur teilweise mit diesem Bezugszeichen bezeichnet sind. Das Mikrolinsen- Array ist matrixförmig aufgebaut und enthält allgemein n x m Projektionslinsen, wobei n = m oder n m sein kann. Das Array ist beispielhaft in vier Teilarrays TA von jeweils o x p Projektionslinsen 7 aufgeteilt, wobei gilt: o < n und p < m. Die vier Teilarrays TA sind in ei ner Reihe in x-Richtung angeordnet. Jedem der vier Teilarrays TA ist eine separate RGB- LED-Leuchteinheit 3 (kurz: RGB-LED-Einheit 3) einer Leuchteinrichtung 2 zugeordnet, wobei jede RGB-LED-Einheit 3 ausschließlich für die Beleuchtung eines einzelnen Teil arrays TA vorgesehen ist.

Jedes der Teilarrays TA der Multiapertur-Projektionseinheit 1 umfasst ein Glassubstrat 6, auf dessen Oberseite die bereits erwähnten Projektionslinsen 7 angeordnet sind. Die Un terseite des Glassubstrats 6 ist entweder plan ausgebildet oder mit (Sammel-)Linsen ver sehen, wobei dann jeder Projektionslinse 7 eine (Sammel-)Linse zugeordnet ist. Jeder der Projektionslinsen 7 ist in dem Glassubstrat 6 eine nicht näher dargestellte Objektstruktur bzw. ein Dia zugeordnet. Die Objektstrukturen werden bei Beleuchtung mittels der nach folgend beschriebenen Leuchteinrichtung 2 über die gegenüberliegende Projektionslinse 7 in einen Projektionsflächenbereich PF projiziert, was schematisch durch den Pfeil P, dessen Richtung der Lichtausbreitungsrichtung entspricht, angedeutet ist. Hierdurch ent steht eine Lichtprojektion in dem Projektionsflächenbereich PF, der schematisch durch eine Ellipse angedeutet ist.

Die Multiapertur-Projektionseinheit 1 bzw. deren Teilarrays TA sind derart ausgestaltet, dass die Objektstrukturen bevorzugt Einzelbilder gleicher Größen generieren, wobei jedes Einzelbild den Projektionsflächenbereich PF abdeckt. Die durch die Objektstrukturen er zeugten Einzelbilder überlagern sich somit zu einem Gesamtbild in dem Projektionsflä chenbereich PF. Zur Beleuchtung der Teilarrays TA der Multiapertur-Projektionseinheit 1 ist eine Leucht einrichtung 2 vorgesehen, die die bereits erwähnte Vielzahl von RGB-LED-Einheiten 3 umfasst, die auf einer Platine 4 der Leuchteinrichtung 2 angeordnet sind. In an sich be kannter Weise enthält jede der RGB-LED-Einheiten 3 eine rote LED 3a, eine grüne LED 3b und eine blaue LED 3c, die aus den Figuren nicht im Detail hervorgehen. Die RGB- LED-Einheiten 3 werden über eine (nicht gezeigte) Steuereinrichtung gemeinsam ange steuert, wobei die Steuereinrichtung die RGB-LED-Einheiten 3 einzeln ansprechen kann und die Helligkeiten der darin enthaltenen LEDs separat variieren kann.

Eine jeweilige RGB-Einheit 3 kann Weißlicht und/oder farbiges Licht generieren. Vorzugs weise ist eine jeweilige RGB-Einheit 3 derart ansteuerbar, dass die bei Austritt aus dem jeweiligen Lichtleitelement 5 vorliegende Farbtemperatur des Weißlichts und/oder die bei Austritt aus seiner Austrittsfläche vorliegende Farbe des farbigen Lichts variiert werden kann. RGB-Einheiten, die eine Einstellung der Farbtemperatur bzw. der Farbe des Lichts ermöglichen, sind an sich bekannt. Diese Leuchteinheiten verfügen in der Regel über Leuchtelemente, die Licht in unterschiedlichen Farben abstrahlen. Die Leuchtelemente in der obigen RGB-Einheit 3 können unterschiedlich ausgestaltet sein. Vorzugsweise han delt es sich dabei um LEDs und/oder Laserdioden, wodurch ein kompakter Aufbau der RGB-Einheit 3 erreicht wird. Insbesondere kann eine RGB-Leuchteinheit insgesamt eine RGB-LED-Leuchteinheit rein aus LEDs sein. Ebenso kann die RGB-Leuchteinheit eine RGB-Leuchteinheit sein, die ausschließlich aus Laserdioden besteht.

Wie bereits erwähnt, dient jede RGB-LED-Einheit 3 zur separaten Beleuchtung eines ent sprechenden Teilarrays TA. Um dies zu erreichen, wird eine Lichtleiteinheit 5 verwendet, die in Lichtausbreitungsrichtung vor jeder RGB-LED-Einheit 3 positioniert ist und sich von einem ersten Ende 5a benachbart zu der entsprechenden RGB-LED-Einheit 3 zu einem zweiten Ende 5b benachbart zu der Seite des Teilarrays TA des Mikrolinsen-Arrays 1 er streckt, die der Seite der Projektionslinsen 7 gegenüber liegt. In der hier beschriebenen Ausführungsform ist die Lichtleiteinheit 5 aus einem transparenten Vollmaterial, insbeson dere PMMA oder PC, gebildet. Die Lichtleiteinheit 5 leitet von der jeweiligen RGB-LED- Einheit 3 abgestrahltes Licht hin zum entsprechenden zugeordneten Teilarray TA.

Jede Lichtleiteinheit 5 umfasst eine erste optische Einheit 5-1 an dem ersten Ende 5a und eine zweite optische Einheit 5-2 am zweiten Ende 5b. Die erste und die zweite optische Einheit 5-1 und 5-2 sind als einstückiges Bauteil ausgebildet und insbesondere durch ein Spritzgussverfahren hergestellt.

Die erste optische Einheit 5-1 ist, wie ohne Weiteres aus den Darstellungen der Fig. 1, 3 und 5 hervorgeht, stabförmig ausgebildet und wird daher auch als stabförmige optische Einheit bezeichnet. Ein erstes Ende 5-1 a der ersten optischen Einheit 5-1 stellt ein Leuch- teinheit-seitiges Ende bzw. das erste Ende 5a der Lichtleiteinheit 5 dar. Ein zweites Ende 5-1 b der ersten optischen Einheit 5-1 geht in ein erstes Ende 5-2a der zweiten optischen Einheit 5-2 über. Das zweite Ende 5b der Lichtleiteinheit 5 stellt ein zweites Ende 5-2b der zweiten optischen Einheit 5-2 dar und wird als Projektionseinheit-seitiges Ende bezeich net. Wie ohne Weiteres aus den Querschnittsdarstellungen der Fig. 1, 3 und 5 hervorgeht, weist die zweite optische Einheit 5-2 einen etwa pilzförmigen Querschnitt auf.

Die genaue optische Ausgestaltung der Lichtleiteinheit 5 sowie deren erste und zweite op tische Einheiten 5-1 und 5-2 liegt im Rahmen von fachmännischem Handeln und ist insbe sondere auch dem zur Verfügung stehenden Bauraum geschuldet.

Die erste optische Einheit 5-1 ist dazu konfiguriert, eine Homogenisierung des darin gelei teten Lichts zu bewirken, so dass das in Lichtausbreitungsrichtung P am zweiten Ende 5- 1b der ersten optischen Einheit 5-1 erzeugte und in die zweite optische Einheit 5-2 eintre tende Licht eine Leuchtdichte und einen Farbort aufweist, die am zweiten Ende 5-1 b der ersten optischen Einheit 5-1 über die Querschnittsfläche hinweg im Wesentlichen kon stant sind. Über die erste optische Einheit 5-1 wird dabei sichergestellt, dass eine einheit liche Farbe bzw. Farbmischung des von der RGB-Einheit 3 in die erste optische Einheit 5- 1 eingespeisten Lichts erfolgt. Dies wird insbesondere durch die (Querschnitts)-Form der ersten optischen Einheit 5-1 und eine ausreichende Länge sichergestellt.

Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die erste optische Einheit in einer Ebene senkrecht zur Lichtausbreitungsrichtung P (d.h. in derx-y-Ebene des in den Figuren eingezeichneten Koordinatensystems) einen polygonalen Querschnitt mit zumindest vier Ecken aufweist. Wie am besten aus Fig. 4 hervorgeht, ist der Querschnitt des ersten Endes der ersten op tischen Einheit 5-1 beispielhaft im Wesentlichen quadratisch, um eine gute Einkopplung des Lichts von der RGB-Lichteinheit zu ermöglichen. Es ist jedoch auch möglich, einen davon abweichenden Querschnitt, insbesondere einen sechseckigen oder achteckigen Querschnitt, bereitzustellen.

Zweckmäßigerweise weist die erste optische Einheit 5-1 in einer Ebene der Lichtausbrei tungsrichtung P (d.h. in der y-z-Ebene des Koordinatensystems) einen sich verjüngenden Querschnitt auf. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die erste optische Einheit an ihrem zweiten Ende 5-1 b eine Einschnürung 18 aufweist, wie dies besonders aus den Fig. 1 und 5 ersichtlich.

Das in der zweiten optischen Einheit 5-2 geleitete Licht, das eine konstante Leuchtdichte sowie einen konstanten Farbort (d.h. eine feste Farbe bzw. feste Farbmischung) aufweist, wird beim Austritt an einer Austrittsfläche 11 (siehe Fig. 1 , 3 und 5) kollimiert und dadurch ausschließlich auf das zugeordnete Teilarray TA gerichtet. Hierzu weist die Austrittsfläche 11 des aus Vollmaterial gebildeten zweiten optischen Elements 5-2 eine refraktive Ober fläche auf, die vorzugsweise asphärisch und/oder kreissymmetrisch ist.

Die Lichtleiteinheiten 5 sind, wie dies in sämtlichen Fig. 1 bis 5 ersichtlich ist, in einem 1 x 4-Array ausgebildet und insbesondere als einstückiges Array von Lichtleiteinheiten 5 reali siert. Dabei ist das Array von Lichtleiteinheiten von einem umlaufenden Rand 12 umge ben, der aus einem lichtundurchlässigen Material, vorzugsweise ebenfalls PMMA oder PC, besteht. Der Rand 12 weist in der Draufsicht (Fig. 2 und 4) beispielhaft eine Recht eckform auf. Vorzugsweise bilden das Array aus Lichtleiteinheiten 5 und der Rand 12 aus lichtundurchlässigem Material ein einstückiges Bauteil und sind insbesondere durch ein Zweikomponenten-Spritzgussverfahren hergestellt.

Im Inneren des Rands 12 ist eine in derx-y-Ebene verlaufende Bodenfläche 15 mit Aus sparungen 16 vorgehsehen. Die Bodenfläche 15 ist integraler Bestandteil des Rands 12, d.h. einstückig mit diesem ausgebildet und besteht vorzugsweise aus dem gleichen Mate rial. Ein Fuß 17 der jeweiligen zweiten optischen Einheit 5-2, der das erste Ende 5-2a der zweiten optischen Einheit 5-2 darstellt, stützt sich auf der Bodenfläche 15 des Rands 12 ab, wobei das zweite Ende 5-1 b der ersten optischen Einheit 5-1 durch eine zugeordnete Aussparung 16 in der Bodenfläche 15 geführt ist (siehe Fig. 3). Der Rand 12 aus lichtundurchlässigem Material ist darüber hinaus so konfiguriert, dass dieser das der jeweiligen Lichtleiteinheit 5 zugeordnete Teilarray TA in einer vorgegebe nen Position zu dem zweiten Ende 5-2b der Lichtleiteinheit 5 mechanisch trägt. Genauer ist das jeweilige Glassubstrat 6 von dem Rand 12 und ggf. weiter vorgesehenen Stegen oder Vorsprüngen als Haltelemente 14 definiert durch Kraft- und/oder Formschluss gehal ten, so dass insbesondere eine feste Lagebeziehung zu der Austrittsfläche der zweiten optischen Einheit 5-2 gegeben ist. Im Ergebnis kommen die Teilarrays TA jeweils in einer definierten Position in Bezug auf Ausrichtung und Abstand zu den zugeordneten Lichtleit einheiten 5 zum Liegen.

Der Rand 12 aus lichtundurchlässigem Material ist ferner so konfiguriert, dass dieser rela tiv zu der die RGB-Einheiten 3 tragenden Platine positioniert und an dieser befestigt ist. Hierzu weist der Rand eine Mehrzahl an Vorsprüngen 13 (siehe Fig. 1, 3, 4 und 5) auf, die durch zugeordnete Aussparungen 4L (siehe Fig. 1) der Platine 4 gesteckt sind. Die Vor sprünge 13 sind dabei derart bemessen, dass die RGB-Einheiten 3 unmittelbar an die Eintrittsfläche der ersten Enden 5-1 a der ersten optischen Einheit 5-1 der Lichteinheiten 5 grenzen oder einen definierten Abstand aufweisen. Dadurch stehen die RGB-Einheiten 3 in Bezug auf Ausrichtung und Abstand in einer vorgegebenen Positionsbeziehung zu den Lichteintrittsflächen 10 jeweiliger erster optischer Einheiten 5-1 der Lichtleiteinheiten 5.

Durch die Ausgestaltung der Beleuchtungsvorrichtung ergeben sich mehrere Vorteile.

Zum einen wird die Beleuchtungsvorrichtung kleiner. Es entfallen Justagetoleranzen durch die Reduktion der Bauteile und durch die bestimmte relative Positionierung der Bauteile zueinander. Die optische Effizienz wird durch die Reduktion der optischen Ober flächen gesteigert. Aufgrund der verringerten Anzahl an einzelnen Bauteilen ergeben sich Kostenvorteile in der Herstellung. Zudem ermöglicht diese Bauform eine kompakte, effizi ente und kostengünstige Kombination von RGB-Leuchteinheiten mit Mikroapertur-Projek tionseinheiten. Bezugszeichenliste

1 Multiapertur-Projektionseinheit

2 Leuchteinrichtung

3 RGB-Leuchteinheit

3a rote LED

3b grüne LED

3c blaue LED

4 Platine

4L Aussparung für Vorsprung 13

5 Lichtleiteinheit

5-1 erste optische Einheit der Lichtleiteinheit 5 (stabförmige optische Einheit)

5-2 zweite optische Einheit der Lichtleiteinheit 5 (pilzförmige optische Einheit)

5a erstes Ende der Lichtleiteinheit

5b zweites Ende der Lichtleiteinheit

5-1 a erstes Ende der ersten optischen Einheit 5-1 (Leuchteinheit-seitiges Ende)

5-1 b zweites Ende der ersten optischen Einheit 5-1 5-2a erstes Ende der zweiten optischen Einheit 5-2

5-2b zweites Ende der zweiten optischen Einheit 5-2 (Projektionseinheit-seitiges Ende)

6 Glassubstrat

7 Projektionslinsen

10 Eintrittsfläche der ersten optischen Einheit 5-1

11 Austrittsfläche der zweiten optischen Einheit 5-2

12 Rand

13 Vorsprung

14 Halteelement

15 Bodenfläche

16 Aussparung in der Bodenfläche 15

17 Fuß der zweiten optischen Einheit 5-2

18 Einschnürung der der ersten optischen Einheit 5-1

TA Teilarrays

P Pfeil der Lichtausbreitungsrichtung

PF Projektionsflächenbereich