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全息操作元件的制作方法

  • 国知局
  • 2024-06-21 12:05:55

在一个方面中,本发明涉及一种用于照明、检测和/或全息表示的光导结构,包括用于引导至少一个第一光谱的电磁辐射的至少一个平面光导、布置在所述光导的第一侧表面处的至少一个照明装置、用于出射耦合在所述光导结构中引导的电磁辐射的至少一个全息出射耦合结构。在这种情况下,由所述照明装置辐射入的光可以具有大的角谱,所述全息出射耦合结构具有小的角谱。本发明同样涉及一种用于这样的光导结构的生产方法和一种包括光导结构的操作元件。

背景技术:

1、初始全息照明概念在现有技术中(举例来说,从de 10 2016 117969a1)是已知的。

2、然而,全息元件也可以令人惊讶地用于迄今未知的车辆内的使用领域,并且因此增加安全性和可操作性。

3、迄今已知的全息照明概念的一个缺点在于需要全息结构的复杂照明,这是为了确保所期望的全息照明功能的足够质量所需要的。迄今,这主要需要使光源的频谱和角谱与待照射的全息图充分协调,这通常需要使用高质量并且昂贵的光源和复杂的射束成形部件。因此,生产通常是昂贵的。光源和全息图的耦合效率同样取决于上文提及的变量。因此,全息解决方案通常太昂贵而无法大规模生产。

4、另一方面,就可操作性和安全性来说,在没有全息元件的情况下管理的传统照明显示器和操作元件经常遇到它们的限制。传统概念不再能够开发新的功能性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种没有现有技术缺点的装置。特定来说,本发明的目的是提供一种简单并且便宜的全息光导和成本有效的生产方法。本发明的另一个目的是提供一种特别用户友好并且安全的全息操作元件,所述全息操作元件同时是稳健并且成本有效的,并且适合于大规模生产。

2、目的通过独立权利要求的特征来实现。在从属权利要求中描述了本发明的优选实施例。

3、在第一方面中,本发明涉及一种用于照明、检测和/或全息表示的光导结构,包括:至少一个平面光导,所述至少一个平面光导被构造用于引导至少一个第一光谱的电磁辐射;至少一个照明装置,所述至少一个照明装置布置在所述光导的所述第一侧表面处,并且包括用于发射具有第一光谱的电磁辐射以便将具有所述第一光谱的电磁辐射辐射到所述光导中的所述至少一个光源;至少一个全息出射耦合结构,所述至少一个全息出射耦合结构优选地与所述第一侧表面间隔开,并且被构造用于在所述出射耦合结构的接受角谱内从所述光导结构的第一主表面出射耦合在所述光导结构中被引导的所述照明装置的优选地所述第一光谱的电磁辐射,其中,所述照明装置不包括射束成形部件,并且其中,优选地,所述全息元件的所述接受角谱具有至多10°、特定来说优选地至多5°的绝对值。

4、这样的光导生产起来特别简单并且便宜。

5、在这种情况下,所述至少一个全息出射耦合结构优选地被构造用于通过在所述光导结构内和/或外部并且特定来说在所述光导结构的所述第一主表面内生成真实和/或虚拟图像来进行全息表示。在所述第一主表面内生成图像优选地也被称为“平面内”表示。

6、特定来说,由于使用如所描述的界定的接受角谱和/或“平面内”表示,关于被辐射的所述电磁辐射的射束同质性(例如,准直、角谱)的要求低,并且尽管设置简单,但是可以实现符合关于质量和/或亮度的要求的图像表示。在至多10°的接受角谱与平面内全息图结合的情况下,可以找到质量和亮度之间的良好折衷,因为在平面内全息图的情况下由于缺乏表示的“深度”,对照明的要求低。在至多5°的接受角谱的情况下,可以有利地改进所述表示的质量。足够数量的光源和/或足够强的光源可以被用于亮度的可能适配。

7、特定来说,结合“平面内”表示,所述出射耦合结构的所述接受角谱也可以优选地是至少1°,更高度优选地至少2°,甚至更高度优选地至少3°,特别优选地至少4°,并且特定来说至少5°。因为在所述“平面内”表示的情况下,对于可接受表示的照明质量的要求特别低,因此所述接受角谱可以有利地尽可能大,以便实现没有射束成形部件的所述光导结构的简单设置,所述简单设置将良好的表示质量与高效率和/或亮度结合。

8、在本发明的另一优选实施例中,包括多于一个全息出射耦合结构,特定来说包括高达五个全息出射耦合结构,其中,每个全息出射耦合结构在由所述照明装置辐射入的和/或由所述光源在所述光导的所述方向上发射的所述电磁辐射的所述角谱内具有不同的重建角。

9、在这种情况下,个别全息出射耦合结构及其组合可以优选地具有本文件中描述的属性中的每一个,例如,关于所述接受角谱。

10、在这种情况下,每个全息出射耦合结构优选地被构造用于通过在所述光导结构内和/或外部并且特定来说在所述光导结构的所述第一主表面内生成相互对应的真实和/或虚拟图像来进行相互对应的全息表示。

11、以这种方式,可以有利地增加所述光导结构的效率,同时表示质量保持相同。

12、在第二方面中,本发明涉及一种用于照明、检测和/或全息表示的光导结构,包括:至少一个平面光导,所述至少一个平面光导被构造用于引导至少一个第一光谱的电磁辐射;至少一个照明装置,所述至少一个照明装置布置在所述光导的所述第一侧表面处,并且包括用于发射具有第一光谱的电磁辐射以便将具有所述第一光谱的电磁辐射辐射到所述光导中的所述至少一个光源;至少一个全息出射耦合结构,所述至少一个全息出射耦合结构优选地与所述第一侧表面间隔开,并且被构造用于在所述出射耦合结构的接受角谱内从所述光导结构的第一主表面出射耦合在所述光导结构中被引导的所述照明装置的优选地所述第一光谱的电磁辐射,其中,优选地,由所述照明装置辐射入的和/或由所述光源在所述光导的所述方向上发射的所述电磁辐射的所述角谱具有至少15°、优选地至少20°、更高度地优选地至少30°并且特定来说至少40°的绝对值,并且其中,在所述光导中从所述照明装置引导到所述全息出射耦合结构的辐射入的电磁辐射的所述角谱和/或所述全息元件的所述接受角谱具有至多5°的绝对值。

13、对于本领域技术人员显而易见的是,根据第一方面的根据本发明的装置的优点、定义和实施例同样适用于根据第二方面的根据本发明的所要求保护的装置,并且反之亦然。

14、用于照明、检测和/或全息表示的光导结构优选地包括对于待引导的光透明的至少一个元件,例如,在其内部中引导所述光超过一定距离的至少一个平面光导。这可以意指举例来说在所述光导的界面处具有和/或不具有内反射(例如,由于所述光以大于全内反射的临界角的角度反射而引起的全内反射)的所述光覆盖所述元件内的一定距离,例如,从所述光的所述入射耦合远到所期望的出射耦合的位置。

15、所述光导结构包括至少一个光导,也就是说,因此,除了单个光导之外,还可以包括2个光导、3个光导、4个光导、5个光导、6个光导、7个光导、8个光导、9个光导、10个光导或多于10个光导。优选地,所述光导结构内的多个光导彼此平行地布置,并且特定来说具有彼此平行地布置的主表面。

16、平面光导优选地是平面的这样的上文描述的元件。在该上下文中,平面特定来说指形成相对宽的表面、平坦化和/或在表面上延伸。举例来说,平面可以意指所述光导沿着平面或表面具有较大的范围,并且在与其竖直的方向上具有相对显著较小的范围。在这种情况下,所述平面或表面也可以是弯曲的平面或表面。显著较小的范围优选地意指比沿着所述表面或平面的最小范围小到至少二分之一的范围。优选地,所述平面光导沿着两个平行的主表面具有大的范围,并且沿着所述侧表面具有显著较小的范围。所述侧表面优选地沿着所述平面光导的厚度延伸。在这种情况下,举例来说,优选地在平行六面体光导的情况下,可以存在具有较大表面积的侧表面和具有较小表面积的侧表面。

17、所述平面光导被构造用于引导至少一个第一光谱的电磁辐射。也就是说,优选地,所述平面光导对于所述第一光谱的所述电磁辐射是基本上透明的。

18、透明优选地意指所述光导透射所述第一光谱的所述电磁辐射。特定来说,透明意指主体具有与所述电磁辐射的强度相关的至少40%、至少45%、至少50%、至少55%、至少60%、至少65%、至少70%、至少75%、至少80%、至少85%、至少90%和/或至少95%的透射率。

19、例如基本上、大约、约、左右等的术语优选地描述小于±20%、优选地小于±10%、甚至更优选地小于±5%并且特定来说小于±1%的公差范围。基本上、大约、约、左右等的信息公开并且还总是包括确切的陈述值。

20、所述第一光谱的所述电磁辐射优选地包括可见光,并且特定来说波长范围在420纳米(nm)和750nm之间的光。优选地,所述第一光谱的所述电磁辐射在本文件中也称为光。所述第二光谱的所述电磁辐射可以包括整个可见波长范围,但是它也可以包括其任意窄的光谱子范围。

21、特定来说,所述全息出射耦合结构可以针对可见光的相对窄的光谱子范围,使得该结构基本上仅衍射和/或出射耦合该子范围。

22、所述光导优选地包括透明基板。所述光导主体可以举例来说包括透明玻璃或pmma基板。

23、此外,所述光导被构造用于引导至少一个第一光谱的电磁辐射的事实优选地意指它凭借对应的几何形状来实现所述引导。这可以意指举例来说它具有对应布置的外部界面,所述外部界面在所期望的入射耦合的情况下通过所述入射耦合光的至少一部分的全内反射来实现光引导。

24、根据措辞,布置在所述光导的所述第一侧表面处并且包括用于发射具有第一光谱的电磁辐射以便将具有所述第一光谱的电磁辐射辐射到所述光导中的至少一个光源的所述至少一个照明装置可以包括一个照明装置或多个(即,至少两个)照明装置。可以包括3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个、19个、20个、…、25个、…30个、…40个、…、50个或更多个照明装置,其中优选地认为同样囊括在列出的数字之间未列出的数字。

25、每个照明装置可以同样包括一个光源或多个(即,至少两个)光源。可以包括3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个、19个、20个、…、25个、…30个、…40个、…、50个或更多个光源,其中优选地认为同样囊括在列出的数字之间未列出的数字。

26、在最小配置中,所述照明装置包括至少一个光源,并且在其它方面没有另外的元件。然而,同样可以优选的是,除了所述至少一个光源之外,照明装置还包括其它元件或部件。

27、所述第一侧表面优选地是所述光导的一个侧表面。可以优选的是,所述光导恰好包括一个侧表面。同样可以优选的是,所述光导包括多于一个侧表面,即,至少两个侧表面、三个侧表面、四个侧表面或甚至更多个侧表面。在这种情况下,优选地,每个侧表面由所述侧表面接触所述光导的其它表面的边界边缘限定。在平行六面体光导的情况下,所述第一侧表面优选地是具有小表面积的所述两个侧表面中的一个,但是也可以涉及具有大表面积的所述两个侧表面中的一个。优选地,所述光导的侧表面是所述光导的一下述表面,所述表面不是所述光导的主表面。

28、用于将具有所述第一光谱的电磁辐射辐射到所述光导中的照明装置优选地将所述第一光谱的所发射辐射的至少一部分辐射到所述光导中。因此,它优选地相对于所述光导对应地对准和布置,并且具有合适的发射特性。举例来说,本领域技术人员知道他们可以如何使用标准部件来满足这些要求。

29、特定来说,全息出射耦合结构包括全息图。与正常成像相比,举例来说,在摄影中,除了所成像物体的强度之外,来自所述物体的所述光的相位关系也存储在全息术中。这些相位关系含有附加的空间信息,由此可以生成所述图像的三维印象。这是在记录所述物体时在光束的干涉的帮助下来实现的。使用由所述物体反射和散射的相干光照射所述物体。所得到的波场(其被称为物体波)与和物体波相干的光(其被称为参考波,通常来自相同的光源,举例来说,激光器)叠加,并且所述波场根据它们的相位关系彼此干涉。举例来说,使用光敏层记录所得到的干涉图案,并且因此也存储在相位中含有的信息。为了重建的目的,使用与所述参考波相同或类似的光波照射所得到的全息图,并且该光波随后被所记录的干涉图案衍射。可以以这种方式重建所述物体波的原始波前。

30、被用于重建的所述光束和被用于记录的所述参考波的所述光束之间的类似性和/或被用于记录所述全息图的所述光束的属性有利地是由所述全息图生成的全息照明功能的质量的关键变量,例如,所述全息图的偏转和/或射束成形期间的准确度和/或由所述全息图生成图像期间的清晰度和/或空间深度。可以特定来说关于所述光束的频谱、角谱和/或相干属性来描述所述光束的所述类似性或所述属性。所述角谱优选地描述照射光束或射线束相对于参考直线和/或参考平面的角度比例。所述角谱例如由沿着射束路径传播光的波前的形状表征。举例来说,平面波将导致出射耦合结构仅从一个角度被照射,或者将导致所述光沿着所述射束路径传播而没有发散,并且因此所述角谱将有利地等于零。

31、特定来说,在小角谱的情况下,有利地有可能实现所述全息照明功能(特定来说,全息生成的图像、由所述全息图执行的射束成形和/或全息生成的光偏转)的良好质量。

32、存在各种类型的全息图,例如,所谓的体积全息图。体积全息图优选地具有同样可以被用于存储全息图像信息的厚度。

33、全息图可以是举例来说透射和反射全息图,所述透射和反射全息图在每种情况下在透射中或在反射中生成这种重建。在透射全息图的情况下,举例来说,如果观察者位于所述全息图的与所述光源相反的侧部上并且观看所述全息图,则所成像物体举例来说以三维方式出现在所述观察者的前方。在反射全息图的情况下,为了这个目的,所述观察者必须优选地位于与所述光源相同的侧部上。反射全息图优选地具有波长选择性效率,以便在特定方向上(沿着特定角度)有效地衍射所述光。

34、除了三维表示之外,全息图可以以所谓的全息光学元件(hoe)的形式使用,所述所谓的全息光学元件的全息属性可以被用于设备的光学系统。以示例方式,传统的透镜、反射镜和棱镜可以由hoe代替。在其它情况下,hoe用作特殊的衍射光栅。举例来说,hoe具有光谱选择性和/或关于入射角的选择性。同时,它们可以对其它光谱范围和/或入射角完全或部分透明。

35、借助于各种全息方法,全息图(特定来说,技术全息图)可以在波前打印机或立体全息术打印机的帮助下从计算机生成的数据直接记录或打印。然而,由于花费大量的时间,这些生产方法并不适合于呈全息图形式的光学功能的大规模生产。合适的复制方法适用于此。

36、全息出射耦合结构可以优选地用作这样的hoe,所述hoe对应地偏转来自所述照明装置的(特定来说,所述第一光谱或所述第一光谱的部分的)所述电磁辐射,所述电磁辐射入射在所述hoe上并且通过所述光导传递到所述hoe,使得该辐射从所述光导结构的第一主表面出射耦合。在这种情况下,所述出射耦合结构可以优选地对入射在其上并且通过所述光导从所述照明装置传递到其的所述光赋予方向,和/或执行所述光束或所述光的射线束的射束成形。同时,所述全息出射耦合结构还可以优选地通过在所述照明装置的通过所述光导的对应照明的情况下生成虚拟和/或真实图像来执行全息图功能,特定来说,所述图像具有三维外观。上文的所有这些或部分优选地由所述全息出射耦合结构被构造用于从所述光导结构的第一主表面出射耦合在所述光导结构中引导的所述照明装置的电磁辐射的特征意指。这优选地也被称为所述全息出射耦合结构的全息照明功能。这在这里特别是对于所述第一光谱的电磁辐射或至少对于所述第一光谱的光谱子范围适用。优选的是,所述出射耦合结构仅选择性地针对这些子范围(举例来说,针对5nm或更小、10nm或更小的光谱范围或者更宽的光谱范围)具有所期望的属性。

37、优选地,所述全息出射耦合结构布置在所述光导中。以示例方式,所述全息出射耦合结构可以通过本领域技术人员已知的对应技术写入和/或引入到所述光导中。

38、同样可以优选的是,所述出射耦合结构由施加到所述透明基板,更高度优选地施加于主表面上,特定来说施加于第一主表面上的至少一个层包括。然后,该层优选地好像由所述光导包括,并且特定来说同样是透明的。所述至少一个层优选地包括以下层中的一个或多个:优选地包括所述全息结构的全息图层、包括三乙酸酯的层、透明粘合剂层或粘合剂膜(例如,oca)和/或包括聚碳酸酯(pc)的层/膜。所述层可以包括特定来说膜,例如,全息图膜、三乙酸酯膜、粘合剂膜和/或聚碳酸酯膜。在这种情况下,所述层和所述层所包括的所述出射耦合结构优选地是平面的并且包括所述光导的主表面或者平行于该主表面。举例来说,这也可以被称为所述出射耦合结构在所述光导处的布置。

39、优选地,所述出射耦合结构是平面的。

40、优选地,所述全息出射耦合结构平行于所述主表面布置,特定来说平行于所述第一主表面布置。所述平行性特定来说涉及所述出射耦合结构的结构元件,例如,所述出射耦合结构内的折射率的调制布置和/或所述出射耦合结构的平面范围。

41、所述光导结构的所述第一主表面优选地是光导的主表面。每个所包括的光导优选地具有至少一个第一主表面,优选地多个主表面,即,还具有至少一个第二主表面。在优选地彼此平行布置的多个光导的情况下,所述主表面包括特定来说所述光导结构的外表面,所述外表面又包括所述光导结构的光导的外部(特定来说,第一)主表面。所述光导结构的多个光导中的一个的外部主表面特定来说是光导结构的不朝向另一光导定向的主表面。如果所述光导结构包括举例来说平行布置并且基本上是平行六面体并且各自具有两个主表面的两个光导,则所述光导的两个主表面(分别是一个光导中的一个和另一个光导中的另一个)朝向彼此或直接彼此相邻布置,并且优选地布置在相对于整个光导结构的内部上。这优选地涉及相应光导的所述第二主表面。在这种情况下,相对于所述整个光导结构,所述两个光导的另外两个主表面优选地在外部上并且彼此远离地定向。这些主表面优选地被称为所述光导结构的主表面。这优选地在每种情况下涉及所述光导的所述第一主表面。如果所述光导结构仅包括单个光导,举例来说,优选地,所述光导的所述主表面(即,特定来说其所述第一主表面和所述第二主表面)中的每一个形成所述光导结构的主表面。在这种情况下,所述光导结构可以优选地具有多个主表面,特定来说,两个主表面,所述主表面中的每一个特别地由所包括的所述至少一个光导的相应主表面形成。这些主表面中的一个优选地是所述光导结构的所述第一主表面,并且另一个是所述第二主表面。

42、与所述第一侧表面间隔开的全息出射耦合结构在距所述第一侧表面的一定距离处,所述照明装置存在于所述第一侧表面处。举例来说,该距离可以在厘米范围内。因此,所述光导优选地在功能上被构造成在其处执行照明的所述第一侧表面处的区域以及与该侧表面间隔开的区域,来自所述第一主表面的出射耦合在该侧表面处通过所述全息出射耦合结构发生。

43、然而,也可以优选的是,所述全息出射耦合表面直接存在于所述第一侧表面处或直接邻接所述第一侧表面。

44、优选地,所述出射耦合结构具有接受角谱。这优选地意指所述出射耦合结构满足例如上文所描述的所期望属性,特定来说,如本文中所描述的所述出射耦合结构被构造用于仅当从所述照明装置通过所述光导到所述出射耦合结构的所述光相对于所述出射耦合结构、相对于所述出射耦合结构所包括的表面和/或相对于所述光导结构的所述第一主表面位于特定角度范围内时,出射耦合在所述光导结构中从所述光导结构的第一主表面引导的所述照明装置的电磁辐射。因此,可以有利地证明这一点,即所述接受角谱包括生成良好全息功能/良好图像的角度。如本文件中所描述的,该角度或角度范围优选地基于关于直线或平面的光束来测量。所述出射耦合结构所包括的所述表面可以特定来说涉及所述出射耦合结构的结构元件在已经被布置(例如,所述出射耦合结构内的所述折射率的调制的布置)之后存在于其内的表面。同样可以意指沿着所述出射耦合结构的平面范围的所述表面。

45、该角度范围优选地被称为接受角谱,并且特定来说包括角度范围,对于所述角度范围,出射耦合全息图具有本文针对所述第一光谱和/或所述第一光谱的部分描述的所期望属性。特定来说,所述接受角谱是关于所述全息出射耦合结构的效率来定义的,特定来说,相对于出射耦合效率来定义的,所述效率被认为取决于上文描述的角度范围。在这种情况下,所述效率可以优选地假定在0(例如,没有光被出射耦合)和1(所有光被出射耦合)之间的值。在这种情况下,所述接受角谱优选地由以下事实定义:对于所包括的角范围,所述出射耦合效率是0.1或更大,更高度优选地是至少0.5。

46、所述接受角谱特定来说相对于所述出射耦合结构的表面法线、所述出射耦合结构所包括的所述表面的所述表面法线和/或对应于所述光导结构的所述第一主表面的所述表面法线来测量。

47、所述接受角谱同样可以关于所述重建角来测量或围绕重建角来定义。所述重建角优选地是记录所述全息出射耦合结构的角度和/或所述出射耦合效率处于最大值的角度。所述接受角谱优选地由所述重建角周围的所述出射耦合效率的分布确定。所述重建角可以优选地相对于所述出射耦合结构的所述表面法线、由所述出射耦合结构包括的所述表面的所述表面法线和/或对应于所述光导结构的所述第一主表面的所述表面法线来测量。

48、入射在所述出射耦合结构上的所述角谱可以优选地通过确定所有角与目标重建角的差的均方根(优选地,所谓的rms半径)来确证。然后,这可以与所述接受角谱进行比较。

49、原则上,这可以被认为优选地意指在竖直方向上的所述(接受)角谱,即优选地相对于所述光导的横截面平面的所述(接受)角谱或其投影,和/或在水平方向上的所述(接受)角谱,即优选地相对于所述光导的纵向截面平面或垂直于所述入射耦合表面(垂直于所述第一侧表面)的所述角谱或其投影。视情况而定,优选地,相对于相应平面测量所述角度。

50、优选地,本文件中的所述(接受)角谱被认为意指在水平方向上的所述(接受)角谱。

51、通常,还可以优选的是,相对于前述表面法线测量所述接受角谱,而不参考过程中的所述方向中的一个。

52、所述横截面平面被定义为举例来说平行于所述第一侧表面的平面。优选地,入射耦合的光束通过所述横截面平面辐射,并且后者例如垂直于所述照明装置的入射耦合到所述光导中的所述光束的主射线方向。

53、主射线方向优选地是存在所述光束或射线束的最大强度或者在所有方向上平均的所述光束或射线束的强度的方向。术语主射线和主射线方向在这里优选地分别标示射线束的中心射线及其方向。在这种情况下,所述主射线的方向特定来说指示所述射线束的方向。在准直的射线束的情况下,所述射线束中的其余射线基本上平行于所述主射线方向行进,并且因此所述主射线方向优选地表示射线束的射线。在非准直射线束的情况下,所述射线束的所述射线包围限定的立体角,所述主射线方向在所述立体角的中心处延续。

54、所述纵向截面平面举例来说被定义为垂直于所述第一侧表面的平面,其中所述出射耦合结构的所述表面法线、所述出射耦合结构所包括的所述表面的表面法线和/或所述光导结构的所述第一主表面的所述表面法线在所述第一侧表面中。所述纵向截面平面可以优选地是垂直于所述横截面平面的表面。所述纵向截面平面优选地沿着或平行于所述照明装置的被入射耦合到所述光导中的所述光束的主射线方向存在。

55、在这种情况下,优选地,由所述照明装置辐射入的和/或由所述光源在所述光导的方向上发射的所述电磁辐射的所述角谱具有至少15°、优选地至少20°、更高度地优选地至少30°并且特定来说至少40°的绝对值。该角谱优选地被认为意指在所述光导的所述方向上由所述光源辐射入和/或由所述光源发射的所述电磁辐射相对于表面法线、相对于在所述光导的所述方向上由所述光源辐射入和/或由所述光源发射的所述电磁辐射的所述质心角和/或相对于所述出射耦合结构的所述重建角的角分布。

56、所述质心角优选地是相对于表面法线测量的在其处辐射入和/或所发射的光强度最高的角。

57、所述辐射入的角谱优选地标示从所述照明装置辐射到所述光导中并且优选地以与上文针对所述出射耦合结构的所述接受角谱所描述相同的方式(用相同的参考直线和/或平面)测量的所述角谱,其中,优选地,同样有可能在竖直方向上的角谱和在水平方向上的角谱之间进行区分,或者不进行这样的区分。所述辐射入的角谱可以优选地同样关于辐射入的光的主射线方向来测量。还可以优选的是,类似于所述出射耦合结构的所述接受角谱来测量所述辐射入的角谱,其中,优选地,所述参考直线、基于其测量所述角谱的所述法线或平面平行移位,使得例如在入射位置处(在所述第一侧表面处)或在所述入射位置的区域中执行测量。所述辐射入的角谱优选地是其中辐射入的强度是可测量的和/或基于计算必须存在的角范围。举例来说,可以相对于0和1之间的数字来确定所述辐射入的角谱,所述数字被称为辐射入的相对强度。在这种情况下,该数字确定辐射入的相对强度是否存在于如上文所描述的所测量的特定角度或角度范围内。以示例方式,可以相对于在所述角谱内的特定角度或角度范围处最大限度地辐射入的强度来标准化该辐射入的相对强度。然后,所述辐射入的相对强度在所述辐射入的强度处于最大值的角度范围内的至少一个角度处假定值1,并且如果根本没有可测量的强度被辐射入,则假定值0。在这种情况下,所述辐射入的角谱优选地由所述辐射入的相对强度定义,对于所包括的角度范围,相对强度为0.1或更大。可替选地,所述辐射入的角谱可以通过以下事实来定义:考虑到可能的测量和/或计算不确定性(例如,噪声),辐射入的强度大于0、优选地大于0.1lm。

58、由所述光源在所述光导的所述方向上发射的所述电磁辐射的所述角谱优选地标示由所述光源在所述光导的所述方向上发射的所述电磁辐射在被辐射到所述光导中之前和/或在可能的射束成形之前的所述角谱。“在所述光导的所述方向上”优选地标示所发射的光束指向由所述第一侧表面限定的所述光导内的半空间的方向。这优选地标示由所述光源发射以及可以潜在地辐射到所述光导中的所述角谱,这取决于所述照明装置的构造、存在于光源和光导之间的元件的构造和/或所述光导的构造,因为这在方向方面原则上是可能的。优选地,类似于所述出射耦合结构的所述接受角谱来测量该角谱,其中,优选地,所述参考直线、基于其测量所述角谱的所述法线或平面平行移位,使得在所述光源的布置位置和/或所述第一侧表面处执行测量。由所述光源在所述光导的所述方向上发射的所述电磁辐射的所述角谱可以优选地同样相对于由所述光源在所述光导的所述方向上发射的所述电磁辐射的主射线方向来测量。在该角谱的情况下,优选地同样有可能在竖直方向上的角谱和在水平方向上的角谱之间进行区分,或者不进行这样的区分。该角谱优选地是其中在所述光导的所述方向上发射的强度是可测量的和/或将必须基于计算而存在的角范围。该角谱可以举例来说相对于0和1之间的数字来确定,所述数字被称为在所述光导的所述方向上发射的相对强度。在这种情况下,该数字确定在所述光导的所述方向上发射的相对强度是否存在于如上文所描述的所测量的特定角度或角度范围内。以示例方式,在所述光导的所述方向上发射的该相对强度可以相对于在所述角谱内的特定角度或角度范围处在所述光导的所述方向上发射的最大强度被标准化。然后,在所述光导的所述方向上发射的所述相对强度在所述辐射入的强度处于最大值的角度范围内的至少一个角度处假定值1,并且如果根本没有可测量的强度被辐射,则假定值0。在这种情况下,在所述光导的所述方向上发射的所述角谱优选地由在所述光导的所述方向上发射的所述相对强度限定,所述相对强度对于所包括的角度范围是0.1或更大。可替选地,所述辐射入的角谱可以通过以下事实来定义:考虑到可能的测量和/或计算不确定性(例如,噪声),在所述光导的所述方向上发射的强度大于0、优选地大于0.1lm。

59、特定来说,通过选择光源、照明装置、可能使用射束成形部件、不使用射束成形部件等,可以实现上文段落中提到的所述角谱。特定来说,当选择没有射束成形部件的最简单的可能光源时,可以实现这样的角谱。

60、上文描述的特征优选地使得所发射或入射耦合的光的射束构成能够被描述并且有利地表示为与所述全息出射耦合结构的所引导角谱和/或所述接受角谱的比率。

61、在所述光导中从所述照明装置引导到所述全息出射耦合结构的主要是所述第一光谱的所述辐射入的电磁辐射的所述角谱优选地是由所述光源发射的(特定来说,所述第一光谱的)所述电磁辐射的所述角谱,所述电磁辐射辐射到所述光导中并且位于所述光导内远至所述出射耦合结构。该角谱优选地以与如上文针对所述出射耦合结构的所述接受角谱所描述相同的方式来测量,其中,优选地同样有可能在竖直方向上的角谱和在水平方向上的角谱之间进行区分,或者实际上不进行这样的区分。同样可以相对于在所述光导中从所述照明装置引导到所述全息出射耦合结构的所述电磁辐射的主射线方向来测量在所述光导中从所述照明装置引导到所述全息出射耦合结构的所述辐射入的电磁辐射的所述角谱。

62、在所述光导中从所述照明装置引导到所述全息出射耦合结构的所述辐射入的电磁辐射的所述角谱和/或所述全息出射耦合结构的所述接受角谱具有至多5°的绝对值。

63、绝对值优选地意指,不取决于在其上执行测量的相应方向,围绕参考直线(例如,表面法线)或参考平面(例如,横截面平面和/或纵向截面平面)的角度总是被指定为正值。这涉及优选地总是测量在参考直线和/或参考平面与所考虑的光束之间围成的所有可能角度中的最小角度。以示例方式,如果在这里在角度的测量中考虑了方向,则在一个方向上测量的角度可以被指定为例如+3°,其中,在相反方向上测量的从量值立场来看的相同角度被指定为-3°。然后,该角度优选地总是具有±3°的绝对值。“绝对值”的该定义优选地也适用于其中使用词语绝对值的其它上下文中。

64、所述全息出射耦合结构的所述接受角谱可以优选地通过对应的产生(举例来说,在记录期间的对应的照明或曝光)来实现。

65、在所述光导中被引导的所述角谱可以举例来说通过所述光导的对应几何形状(例如,所述光导的从所述照明装置朝向所述出射耦合表面的锥形,特定来说结合对应形状的侧表面,例如,带有具有基本上垂直于所述主射线方向的定向的阶梯区段的阶梯式锥形)和/或所述光导的所述折射率的对应配置(例如,对应地偏转基本上不平行于所述主射线方向定向的光束的在所述光导内的折射率调制和/或在外表面和周围环境处的光导之间的折射率的小差异,使得全内反射变得更困难)。举例来说,可以使用梯度折射率光学单元。

66、总体上可以优选的是,由所述光源和/或所述照明装置发射的所述电磁辐射的光谱宽度和/或所述全息出射耦合结构的所述接受频谱(参见下文关于所述接受频谱的进一步解释)被向上限制,因为过宽的出射耦合频谱可能不利地限制所述表示的质量。

67、为了通过所述照明装置限制所述光源的宽发射光谱,所述照明装置可以具有例如对应的光谱滤波器,例如带通滤波器。这样的滤波器例如借助于在光源和所述光导的第一侧表面之间的具有滤光属性的膜来实现是简单且成本有效的。

68、在这种情况下,光谱限制可以是20nm或更小,优选地10nm或更小,更高度优选地5nm或更小,甚至更高度优选地2nm或更小,并且特定来说1nm或更小。

69、有利地,独立于所述光源和/或所述照明装置的质量,特定来说关于由所述照明装置辐射入的和/或由所述光源在所述光导的所述方向上发射的所述电磁辐射的所述角谱,本发明使得有可能通过限制所述全息出射耦合结构的所述接受角谱和/或通过所述光导引导到所述全息出射耦合结构的所述角谱来实现所述全息出射耦合结构的所述全息照明功能的至少可接受功能性。这可以优选地被理解为对于由所述出射耦合结构接受的角度或对于被引导到所述出射耦合结构的角度实现一种“滤波功能”。因此,举例来说,可以实现具有改进的全息照明功能的便宜光导。

70、在本发明的一个优选实施例中,在所述光导中从所述照明装置引导到所述全息出射耦合结构的所述辐射入的电磁辐射的所述角谱具有至多25°、优选地至多20°的量值。在这方面,有可能使用不需要复杂的几何形状和/或折射率的配置的简单并且便宜的光导。

71、在本发明的另一优选实施例中,所述全息出射耦合结构的所述接受角谱具有至多5°的绝对值。在这方面,可以特别有效地实现“滤波功能”,并且实现所述全息照明功能的高光学质量。

72、在该实施例中,可以优选的是,在所述光导中从所述照明装置引导到所述全息出射耦合结构的所述辐射入的电磁辐射的所述角谱显著更大;以示例方式,该角谱可以具有至少15°、更高度优选地至少20°、甚至更高度优选地至少30°并且特定来说至少40°的绝对值。

73、优选地,在这种情况下,所述全息出射耦合结构的所述接受角谱具有至多4°、更高度优选地至多3°、甚至更高度优选地至多2°并且特定来说至多1°的绝对值。因此,可以进一步改进所述全息出射耦合结构的光学质量,特定来说所述其全息照明功能。

74、在本发明的一个优选实施例中,在所述光导中从所述照明装置引导到所述全息出射耦合结构的所述辐射入的电磁辐射的所述角谱具有至多25°、优选地至多20°的量值,其中,所述全息出射耦合结构的所述接受角谱具有至多5°的绝对值。因此,可以组合上文实施例的优点。

75、在本发明的另一优选实施例中,所述全息出射耦合结构被构造用于所述接受角谱和/或重建角的最大值,所述光谱和/或角基本上对应于由所述照明装置辐射入的所述光的所述角谱和/或在所述光导中从所述照明装置引导到所述全息出射耦合结构的所述辐射入的电磁辐射的所述角谱的最大值。

76、所述接受角谱的最大值优选地标示对于其所述全息出射耦合结构的效率最高的在所述接受角谱内的至少一个角度或至少一个角度范围。该最大值可以特定来说被称为重建角。

77、由所述照明装置辐射入的所述光的所述角谱的所述最大值优选地标示对于其所述照明装置辐射入最多的光的在由所述照明装置辐射入的所述光的所述角谱内的所述至少一个角度或所述至少一个角度范围。“最”优选地涉及光强度的量值或在角度或角度范围内相对于在所述角谱内辐射入的总光的比例的量值。

78、由所述照明装置辐射入的所述光的所述角谱的所述最大值优选地标示由所述照明装置辐射入的所述光的所述主射线方向。

79、在所述光导中从所述照明装置引导到所述全息出射耦合结构的所述辐射入的电磁辐射的所述角谱的所述最大值优选地标示对于其最多的辐射入的电磁辐射被从所述照明装置引导到所述全息出射耦合结构的在所述辐射入的电磁辐射的所述角谱内的所述至少一个角度或所述至少一个角度范围。“最”优选地涉及相应电磁辐射的强度的量值,或者涉及在角度或角度范围内的被引导辐射相对于在所述角谱内的总被引导辐射的比例的量值。

80、在所述光导中从所述照明装置引导到所述全息出射耦合结构的所述角谱的所述最大值优选地标示在所述光导中被从所述照明装置引导到所述全息出射耦合结构的所述光的所述主射线方向。

81、如果所述最大值如所描述彼此协调,则可以有利地改进所述光导结构的效率。

82、在本发明的另一优选实施例中,包括多于一个的全息出射耦合结构,特定来说包括高达五个全息出射耦合结构,其中,每个全息出射耦合结构在由所述照明装置辐射入的和/或由所述光源在所述光导的方向上发射的所述电磁辐射的所述角谱内具有不同的接受角谱和/或不同的重建角。

83、优选地,所述出射耦合结构具有基本上相同的出射耦合属性,特定来说所述出射耦合的光束的相同射束定向和/或射束成形。

84、优选地,所包括的所述出射耦合结构的所述接受角谱基本上直接邻近和/或具有部分重叠。特定来说,这意指两个邻近出射耦合结构之间的出射耦合效率不会变得小于0.3。

85、优选地,平行于所述主表面的所述出射耦合结构特定来说在如上文定义的表面法线的方向上彼此上下一致地布置。

86、所述全息出射耦合结构可以在所谓的堆叠中彼此上下布置,特定来说,以堆叠方式彼此上下布置。

87、同样可以优选的是,所述出射耦合结构在从所述照明装置起沿所述出射耦合结构的方向的第一方向上彼此相邻地布置。

88、可以优选的是,所述全息出射耦合结构(无论是彼此相邻还是彼此上下)存在于单个出射耦合全息图中,特定来说存在于它们共同暴露其中的所谓的全息图膜中。这样的出射耦合全息图优选地也被称为所谓的多路复用全息图。

89、优选地,在这种情况下,每个个别全息出射耦合结构的所述接受角谱具有至多4°、更高度优选地至多3°、甚至更高度优选地至多2°并且特定来说至多1°的绝对值。

90、借助于该实施例包括具有所提到的属性的多个出射耦合结构,同时可以借助于下述事实实现高光学质量,例如改进的出射耦合属性和/或全息照明功能,所述事实是指,每个个别出射耦合全息图的所述接受角谱小或窄,并且可以在单个出射耦合结构的个别接受角谱所包括的角度范围内获得高出射耦合效率。因此,改进的出射耦合属性有利地与高出射耦合效率配对。

91、在本发明的另一优选实施例中,所述光源的所述频谱包括至少2nm,更高度优选地至少10nm,特定来说至少20nm,其中,所述出射耦合结构的所述接受频谱包括至多20nm,更高度优选地至多10nm,并且特定来说至多2nm,并且其中,所述频谱的最大值和接受频谱的最大值基本上彼此匹配。

92、所述光源的所述频谱可以是举例来说所发射的电磁辐射的光谱范围,所述光谱范围包括所发射的电磁辐射的强度的显著比例。显著比例可以是例如30%或更多、40%或更多、50%或更多、60%或更多、70%或更多、80%或更多或者90%或更多。

93、优选地,关于所述全息出射耦合结构的所述光谱效率,特定来说所述光谱出射耦合效率来描述所述出射耦合结构的所述接受频谱。所述全息出射耦合结构的所述光谱效率优选地描述与入射在其上并且特定来说在所述出射耦合表面的所述接受频谱内的所述光束的所述频谱相关的所述出射耦合效率。在这种情况下,对于不同的光频率,该效率可以优选地假定在0(例如,没有光被出射耦合)和1(所有光被出射耦合)之间的值。在这种情况下,所述接受频谱优选地由以下事实定义:对于所包括的频率范围,所述出射耦合效率是0.1或更大,更高度优选地是0.5或更大。

94、所述频谱的至少一个最大值优选地包括在所述频谱内具有最大强度的至少一个频率和/或至少一个频率范围。

95、所述接受频谱的所述至少一个最大值优选地标示对于其所述全息出射耦合结构的效率最高的在所述接受频谱内的所述至少一个频率或所述至少一个频率范围。

96、由所述出射耦合结构出射耦合的所述频谱越大,举例来说在所述出射耦合期间生成的全息功能的质量越低。在全息生成的图像表示的情况下,举例来说,不同的频率范围因此被出射耦合到不同的角度,并且因此可能出现在边缘处模糊和/或多色的图像。

97、所发射频谱和/或所述接受频谱的有利限制特定来说使得能够改进所述全息照明功能的出射耦合和/或质量。同时,有可能使用基本上便宜的标准部件(特定来说关于光源)来用于所述光导。

98、在本发明的另一优选实施例中,所述照明装置的强度基本上与所述照明装置的基础强度乘以出射耦合损耗的倒数成比例,其特征在于:

99、i.所述辐射入的电磁辐射的所述角谱与下述重叠之间的比率,所述重叠是所述辐射入的电磁辐射的所述角谱与在所述光导中从所述照明装置引导到所述全息出射耦合结构的所述角谱和所述全息出射耦合结构的所述接受角谱的重叠,和/或

100、ii.所述光源的频谱与下述重叠之间的比率,所述重叠是所述光源的所述频谱和所述全息出射耦合结构的所述接受频谱的重叠。

101、所述照明装置的所述强度优选地标示由所述照明装置发射的所述第一光谱的所述电磁辐射的强度。特定来说,这标示由所述光源发射的所述第一光谱的所述电磁辐射的所述强度。

102、按比例,如果两个变量总是彼此成相同的比率,则它们是优选的。该比率优选地被称为比例因子。这特别意指所述照明装置的所述强度基本上对应于所述照明装置的基础强度乘以出射耦合损耗的倒数。

103、所述照明装置的所述基础强度优选地是所述照明装置的强度单位,其使得能够基于出射耦合损耗来进行有利的缩放。

104、所述照明装置的所述基础强度可以包括举例来说意在被用于所述光导的个别标准led的强度。除了使用具有较高光通量的led之外,然后可以通过使用对应数量的标准led来补偿对所述出射耦合损耗的对应适配,以便补偿所述出射耦合损耗。因此,所述基础强度优选地足够低以实现基本对应,因为仅可以使用多个完整的led,并且所述基础强度因此预定义了将所述照明装置的所述强度适配到所述出射耦合损耗的可能性的分辨率。

105、所述基础强度同样可以预定义例如由所述光源的所述强度的控制可能性和/或光源本身给出的仅一个光源或者多个光源的可调节性的分辨率。

106、将所述基础强度乘以所述出射耦合损耗的倒数有利地使得能够补偿后者,由此即使在简单的光学射束引导以及同时小的接受角谱和/或接受频谱的情况下,也实现了由所述出射耦合结构出射耦合的足够强度的光。

107、相应角谱和所述接受角谱的重叠优选地描述以相同方式定尺寸和/或计算以及位于所陈述角度谱内并且位于所述接受角谱内的所有角度。该至少一个角度范围优选地构成所述重叠。以示例方式,如果所述辐射入的电磁辐射的所述角谱是20°,在所述光导中从所述照明装置引导到所述全息出射耦合结构的所述角谱是15°,并且所述接受角谱是5°,则所述重叠优选地是5°。

108、所述辐射入的电磁辐射的所述角谱与所述重叠之间的比率优选地描述了所述重叠与所述辐射入的角谱的比例比率,并且特定来说是小于1的数字。在上文示例中,该比率将举例来说由5°(所述重叠)和20°(所述辐射入的角谱)的比率产生,并且将是5/20,即1/4。

109、该比率将优选地描述所述出射耦合损耗,其中所述出射耦合损耗的所述倒数优选地由所述出射耦合损耗的所述倒数来描述。在上文示例中,该倒数将是4。

110、所述出射耦合损耗的所述倒数或倍增倒数优选地是所述出射耦合损耗的反数。所述出射耦合损耗的所述倒数特定来说是所述出射耦合损耗必须乘以以便获得1的数。

111、通过将所述基础强度乘以所述出射耦合损耗的所述倒数,优选地有可能补偿后者,并且还有可能通过简单地增加所述强度来补偿由于所述光导和/或所述照明装置的简单设置而导致的某些损耗。

112、所述光源的所述频谱和所述全息出射耦合结构的所述接受频谱的所述重叠优选地标示由所述光源的所述频谱和所述接受频谱两者都包括的至少一个频率范围。

113、所述光源的所述频谱与所述光源的所述频谱和所述全息的所述接受频谱的所述重叠之间的比率优选地是与所述辐射入的频谱的所述重叠的比例比率,并且特定来说是小于1的数字。该比率优选地表示可由所述出射耦合结构使用的所述光源的所述频谱的光谱比例。

114、在本发明的另一优选实施例中,所述照明装置的基础强度至少包括5lm的光度光通量。已经发现这样的值具有特别好的可扩展性,并且因此对于所述光导结构具有特别好的适用性。举例来说,存在发射该量值的光通量的个别光源,特定来说个别led。因此,除了使用具有较高光通量的led之外,所述强度可以通过光源的数量有利地适配所述出射耦合损耗。特定来说,由于led是便宜的批量生产的产品,因此通过所使用的led的数量来控制出射耦合的光束的强度特别便宜,并且比通过所述照明装置的复杂射束成形和/或入射耦合来控制强度更简单并且更便宜。

115、在本发明的另一优选实施例中,所述光导具有垂直于平面范围的5mm、优选地3mm的最大厚度。对于大量应用,例如,对于车辆的门框中的操作元件和/或门槛条,已经证明这样的光导在安装和/或修改方面是特别有利和简单的。此外,所述光导的光学属性可以受到该厚度的积极影响。以示例方式,因此有可能限制所述照明装置的被引导的和/或被辐射入的角谱,并且有利地增加所述出射耦合的光束的光学质量。

116、这里的光学质量特定来说标示具有例如关于由所述光束表示的图像的准直、发散和/或锐度的所期望属性的光束和/或光射线束的对应性的度量。

117、在本发明的另一优选实施例中,在所述照明装置和所述全息出射耦合结构之间的所述光导内没有先前全内反射的情况下引导所述照明装置的所述辐射入的电磁辐射的至少一部分。所述照明装置对所述全息出射耦合结构的这样的直接照明对于辐射到所述光导中(入射耦合)、在所述光导内进行射束引导和/或针对所述光束在所述光导中的全内反射所述光导的折射率匹配提出了特别低的要求。同时,在所述光导中被引导到所述出射耦合结构的所述照明装置的所述光束的所述角谱可以通过简单的几何关系来限制和/或确定。

118、在本发明的另一优选实施例中,所述光源选自包括激光器和/或led的组。这些光源特别适合于所述光导结构,可以在它们的发射属性方面特别好地适配于所述全息出射耦合结构,并且同时是便宜的标准部件。

119、在本发明的另一优选实施例中,包括多于一个光源,其中,多个光源沿着所述第一侧表面彼此相邻地布置。沿着所述侧表面彼此相邻优选地意指在沿着所述侧表面的较长范围的方向上彼此相邻地布置。彼此相邻的多个光源的分布使得有可能特定来说在竖直方向上实现所述全息出射耦合结构的特别有利的照明。另外,特定来说在薄光导的情况下,所述光源可以以特别简单的方式可彼此相邻地布置。

120、在本发明的另一优选实施例中,所述照明装置包括至少一个射束成形元件,所述射束成形元件布置在光源和第一侧表面之间,并且所述射束成形元件选自以下组:透镜、漫射器、棱镜、全息结构和/或光栅。特定来说,可以包括这些部件的组合。在该实施例中,可以特别简单地实现照射所述出射耦合结构的所述光束的所期望射束属性,由此可以发生改进的出射耦合。

121、在本发明的另一优选实施例中,所述照明装置不包括附加的射束成形元件,其中,所述光源直接布置在所述光导的所述第一侧表面处。因此,可以提供特别简单并且便宜的光导结构。同时,特定来说结合本文描述的关于所述角谱和所述接受角谱的特征,可以实现良好的出射耦合。

122、在本发明的另一优选实施例中,光导和照明装置共同存在于单体结构部件中。

123、在这种情况下,单体优选地意指由单件或一体组成。在这种情况下,单体可以特别地意指由单件(例如,光导主体的原材料)制造。然而,这还可以意指个别部件被组合成一体结构部件,具体地,特定来说使得在组合之后该组合过程的简单反转不再可能和/或使部件以尽可能紧凑和稳定的形式在一起。此外,单体可以优选地意指在至少一种属性方面(举例来说,在强度、透明度和/或折射率方面)组合成一件的部件基本上存在普遍的同质性。

124、单体结构部件特别坚固,易于安装并且需要很少的维护。特别地,所述照明装置和/或照明装置和光导不需要相对于彼此(进一步)(重新)对准。

125、在本发明的另一优选实施例中,所述照明装置借助于注射成型方法直接连接到所述光导的所述第一侧表面。

126、注射成型方法优选地是特定来说在塑料加工中的主要形成方法。在这种情况下,借助于注射成型机,优选地,将所使用的材料液化并且在压力下注入模具中,在模具中,由于冷却和/或交联反应,材料再次经历向固态的转变。在这种情况下,模具的中空空间或腔体确定形状和/或表面结构。在已经打开所述模具之后,可以移除所生产的成品部件。

127、优选地,照明装置的至少一个部件预先布置在光导和/或光导基板处,然后在注射成型方法期间固定地连接到光导和/或光导基板,特别是以形成单体结构部件。在这种情况下,所述照明装置的所述部件也可以由所使用的注射成型材料部分地或完全地包围。

128、借助于注射成型方法连接到所述光导的照明装置有利地产生特别同质和稳定的结构部件。特定来说,所述照明装置的至少一个部件和所述光导之间的可能的中空空间被所述注射成型方法中使用的压力封闭,由此可以实现个别部件之间的所期望的折射率匹配。特定来说,因此可以实现与其它类型的连接相比改进的光学属性。

129、因此,本领域技术人员可以将借助于这样的注射成型方法连接到所述光导的照明装置与其它类型的连接区分开。

130、在另一优选实施例中,光导基板借助于注射成型方法生产,并且在所述光导的所述第一侧表面处连接到所述照明装置。因此,可以生产在改进的稳定性和/或同质性方面不同于以其它方式生产的光导结构的特别简单并且便宜的单体光导结构。

131、在本发明的另一优选实施例中,所述第一侧表面具有光滑表面,所述光滑表面优选地借助于抛光方法、更高度优选地p3抛光获得,和/或所述光滑表面优选地具有小于2nm的均方根粗糙度rq。

132、特定来说,光滑表面的特征在于低粗糙度。特定来说,粗糙度标示表面高度的不均匀性。粗糙度可以举例来说通过平均粗糙度ra和/或均方根粗糙度rq来量化。

133、本领域技术人员知道如何定义ra和rq以及可以如何测量它们。

134、所述平均粗糙度ra指示举例来说所描述的表面的表面点相对于所述表面的所谓平均线的平均距离。所述平均线优选地在所考虑的表面的参考部分内与实际表面轮廓相交,使得在所述参考部分的长度上的轮廓偏差的总和分布在对应于平均线的平行平面中。所述平均粗糙度优选地对应于所述表面与所述平均线的偏差(就绝对值方面)的算术平均值。

135、所述均方根粗糙度rq(被称为rms粗糙度)举例来说通过所述偏差的平方的平均值计算,并且优选地对应于所述表面与所述平均线的所述偏差的“平方平均值”。

136、抛光方法优选地是以使所述表面平滑为目的从所述表面去除少量的材料的方法。

137、p3抛光优选地产生可与其它抛光表面区分开的特别光滑的表面。以示例方式,借助于p3抛光处理的表面具有小于2纳米(nm)的均方根粗糙度rq。

138、给定小于2纳米(nm)的rq,即使没有照明装置的附加射束成形部件,射束也可以特别好地辐射和/或入射耦合到光导主体中。特定来说,在所述侧表面处基本上不发生不期望的散射和/或漫射过程。

139、主要结合包括具有所述光导的单体结构部件的照明装置,优选地在照明装置借助于注射成型方法直接连接到所述光导的所述第一侧表面的情况下,特定来说如果所述照明装置不包括附加的射束成形部件,这样的光滑表面使得有可能实现在辐射入期间的高效率和所述入射耦合的光束的良好质量,同时实现所述光导的有利并且简单的构造。然后,可以实现入射耦合的角谱和所述出射耦合结构的接受角谱之间的特别简单的协调。

140、在本发明的另一优选实施例中,所述第一侧表面的所述表面被构造成充当用于在射束成形元件与光导之间引导的所述电磁辐射的漫射器,并且特定来说具有大于2nm的均方根粗糙度。

141、所述第一侧表面的所述表面优选地也被称为入射耦合表面。

142、漫射器优选地是被构造用于散射入射光的表面和/或空间区域。在这种情况下,有可能特定来说使用基于全内反射和/或光折射的散射。出于这个目的,特定来说,优选的是使用具有粗糙度的表面,使得由所述表面在特定方向上产生的折射和/或反射基本上服从统计分布。在这种情况下,特定来说,已经证明大于2nm的粗糙度是有利的。

143、在所述漫射器处的所述散射有利地使得有可能实现所述光导中的不同射线束的射束方向的所期望分布。优选地,特定来说在接受角谱内,有可能在照明的强度和/或角度方面实现所述出射耦合表面的相对均匀的照明。

144、在本发明的另一优选实施例中,所述全息出射耦合结构被构造用于通过在所述光导结构中和/或外部并且特定来说在所述光导结构的所述第一主表面内(平面内)生成真实和/或虚拟图像来进行全息表示,其中,所述全息表示优选地基本上仅表示在5°的所述接受角谱的情况下可分辨和/或可像这样由观察者辨识的结构。

145、特定来说,全息表示是全息照明功能的实现。由所述全息表示生成的图像可以优选地主要凭借所述图像的相位信息以及因此空间深度信息也可以由出射耦合全息图表示的事实给观察者空间印象。

146、所生成的图像可以优选地包括一结构,所述结构包括举例来说所表示的图像的可辨识线或形状,或者所述结构使得所述图像能够被辨识。以示例方式,箭头可以由所述光导的所述出射耦合的光束表示,其中,所述结构包括所述箭头并且主要包括所述箭头的边界线。优选地,仅表示在5°的所述接受角谱的情况下可分辨的结构。为了所述箭头是可辨识的,举例来说,所述边界线必须是可清楚辨识的,特定来说关于所述箭头的所表示的大小尺寸是可清楚辨识的。举例来说,如果所述箭头小,并且与所述箭头的数量级对应的数量级的所述边界线模糊,则所述箭头可能例如不再是可分辨的,并且因此是不可辨识的。这可能特定来说由于相对于所表示的结构的大小的过大的接受角谱而发生。在该情况下,举例来说,所述出射耦合的光束通常同样将具有过大的角谱,并且所述结构被涂抹。例如在上文示例中的箭头有利地并不意在由所述出射耦合结构表示。相反,所表示的图像和/或结构有利地意在适配于所述接受角谱,并且因此也适配于所述出射耦合的角谱。

147、在本发明的另一优选实施例中,包括多个全息出射耦合结构,其中,每个全息出射耦合结构被构造成生成相同的图像。在这方面,如所描述的,对于每个出射耦合结构,所述接受角谱可以保持小,并且相应的出射耦合结构的图像可以因此保持锐利。总的来说,可以使用辐射到所述光导中的所述光的所述角谱的较大部分,以便因此提高照明效率。由于每个出射耦合结构生成相同的图像,并且这些相同的图像被叠加,因此可以在照明强度保持恒定的情况下生成更亮的图像,并且可以提高所述光导结构的效率。

148、在本发明的另一优选实施例中,所述表示仅表示大于1mm的结构,和/或所述表示的优选地在观察方向上的空间深度包括小于20mm。

149、所述表示的空间深度包括特定来说通过在观察方向上和/或垂直于所述光导结构的所述第一主表面的所述出射耦合全息图的以三维方式出现的表示所感知的结构部件。在这种情况下,优选的观察方向优选地基本上垂直于所述光导结构的所述第一主表面。与由光束生成的传统图像相比,全息图像可以例如在观看方向上具有三维深度。然而,该空间深度的所述表示的分辨率和/或可辨识性通常取决于衍射(这里:出射耦合)的光束的所述角谱和/或所述频谱,并且因此特定来说还取决于所述全息图(这里:所述全息出射耦合结构)的所述接受角谱和/或接受频谱。因此,在所描述的所述接受角谱的情况下,本文描述的所述表示的所述空间深度的限制可以特定来说适合于该空间深度的良好表示。

150、还存在与所表示的图的大小类似的情况。

151、这样的表示特别适合于使用如本文中所描述的简单并且便宜的装置的全息表示。

152、在本发明的另一优选实施例中,所述光导(特定来说,所述光导的基板)包括是光学塑料并且选自包括聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚碳酸酯、环烯烃聚合物(cop)和/或环烯烃共聚物(coc)的组的材料,和/或光导(特定来说,所述光导的基板)包括是光学玻璃并且选自包括硼硅酸盐玻璃、b270、n-bk7、n-sf2、p-sf68、p-sk57q1、p-sk58a和/或p-bk7的组的材料。

153、这些材料特别适合于透明光导,所述透明光导具有良好的光学属性,例如高透明度、同质性(例如,在折射率方面),并且同时便宜并且易于生产。在一些例项中,与周围环境相比,例如与标准条件下的空气相比较,所提到的材料具有高折射率。

154、标准条件下的空气特定来说标示根据iso 2533的空气,尤其是处于288.15开尔文(k)或15℃、空气压力为1013.25百帕斯卡(hpa)和相对湿度为0的空气或干燥空气。然而,本领域技术人员还可以假定空气的通常折射率大约为1,并且相应地计算临界角。

155、在本发明的另一优选实施例中,所述光导结构包括检测装置,所述检测装置布置在所述光导结构的侧表面(优选地第二侧部)处,并且被构造用于检测来自所述光导结构的具有至少一个第二光谱的电磁辐射,其中,所述光导结构被构造用于引导所述第二光谱的电磁辐射,并且其中,所述光导结构包括至少一个全息入射耦合结构,所述至少一个全息入射耦合结构被构造用于入射耦合在所述入射耦合结构的接受角谱内在所述光导结构的所述第一主表面和/或第二主表面处被在所述检测装置的方向上引导的所述第二光谱的电磁辐射。

156、在这种情况下,所述光导结构可以进一步包括优选地也被称为第一光导或者也被称为第二光导的一个光导。如果包括第二光导并且例如所述检测装置存在于该第二光导处,则可以优选的是,例如所述第一光导被构造用于所述第一光导的电磁辐射并且所述第二光导被构造用于所述第二光导的电磁辐射。也在该情况下,优选地有可能陈述所述光导结构被构造用于引导所述第一光谱和所述第二光谱两者的电磁辐射。

157、第二侧表面可以包括特定来说与所述第一侧表面相反定位的侧表面。

158、所述第二光谱可以优选地对应于所述第一光谱或与所述第一光谱重叠或至少部分地匹配后者。然而,所述第二光谱可以优选地同样是与所述第一光谱不同的光谱,其中,所述第一光谱包括例如可见光谱,并且所述第二光谱包括对人眼基本上不可见的近红外光谱。

159、所述至少一个全息入射耦合结构被构造用于入射耦合在所述入射耦合结构的接受角谱内在所述光导结构的所述第一主表面和/或第二主表面处被在所述检测装置的方向上引导的所述第二光谱的电磁辐射。这优选地意指所述入射耦合结构以类似于所述出射耦合结构的方式但是在“相反”方向上并且对于第二光谱起作用。换句话说,所述入射耦合结构不将电磁辐射耦合出主表面,而是通过主表面耦合到所述光导中,其中,所述辐射同时被在所述检测装置的方向上偏转,使得所述电磁辐射至少部分地可以入射在所述检测装置上和/或可以被后者检测到。在这种情况下,所述电磁辐射在所述光导中的偏转和/或引导可以在没有进一步反射的情况下直接发生,和/或借助于所述光导中的多次反射发生,优选地以大于所述光导的界面处的全内反射的临界角的角度发生。尽管在参考直线或参考平面和从所述光导外部入射到所述入射耦合结构上的光束之间测量角度,但是优选地如在所述出射耦合表面的情况下定义所述接受角谱。

160、所述第二主表面优选地是所述光导结构的与所述光导结构的所述第一主表面相反定位的主表面或外表面。

161、优选地,如果从所述光导外部到达所述入射耦合表面的所述第二光谱的所述电磁辐射相对于所述入射耦合结构、相对于由所述入射耦合结构所包括的表面和/或相对于所述光导结构的所述第一主表面位于特定角度范围内,则所述入射耦合表面以上文所描述的方式起作用。如本文件中所描述的,该角度或角度范围优选地基于关于直线或平面的光束来测量。所述入射耦合结构所包括的所述表面可以特定来说涉及所述入射耦合结构的结构元件在已经被布置(例如,所述入射耦合结构内的所述折射率的调制的布置)之后存在于其内的表面。同样可以意指沿着所述入射耦合结构的平面范围的所述表面。

162、该角度范围优选地被称为所述入射耦合结构的接受角谱,并且特定来说包括角度范围,对于所述角度范围,入射耦合全息图具有本文针对所述第二光谱和/或所述第二光谱的部分描述的所期望属性。特定来说,所述接受角谱是关于所述全息入射耦合结构的效率来定义的,特定来说,相对于入射耦合效率来定义的,所述效率被认为取决于上文描述的角度范围。所述入射耦合效率优选地是相对于所述第二光谱的所述电磁辐射来定义的,所述电磁辐射从所述光导外部入射在所述入射耦合结构上并且被入射耦合到所述光导中并且传递到所述检测装置。在这种情况下,所述效率可以优选地假定在0(例如,没有光被入射耦合并且传递到所述检测装置)和1(所有光被入射耦合并且传递到所述检测装置)之间的值。在这种情况下,所述入射耦合结构的所述接受角谱优选地由以下事实定义:对于所包括的角度范围,所述入射耦合效率是0.1或更大,更高度优选地是0.5或更大。

163、所述入射耦合结构的所述接受角谱特定来说相对于所述入射耦合结构的表面法线、所述入射耦合结构所包括的所述表面的所述表面法线和/或对应于所述光导结构的所述第一主表面的所述表面法线来测量。

164、在这种情况下,这可以被认为优选地意指在竖直方向上的所述角谱,即优选地相对于所述光导的横截面平面的所述角谱或其投影,和/或在水平方向上的所述角谱,即优选地是相对于所述光导的纵向截面平面的所述角谱或其投影。视情况而定,优选地,相对于相应平面测量所述角度。

165、通常,还可以优选的是,相对于前述表面法线测量所述入射耦合结构的所述接受角谱,而不参考在所述过程中的所述方向中的一个。

166、借助于包括检测装置的光导结构,有可能增加所述光导的功能性,例如,有可能使用所述光导结构作为全息操作部件。

167、优选地,所述入射耦合结构与所述检测装置存在于其处的所述侧表面间隔开。举例来说,所述入射耦合结构可以布置成至少部分地与所述出射耦合结构叠加。所述入射耦合结构可以在所述第一主表面处和/或沿着所述第一主表面布置,或者在所述第二主表面处和/或沿着所述第二主表面布置。

168、优选地,所述入射耦合结构的所述接受角谱具有至多5°的绝对值。因此,可以实现的是,所述入射耦合的电磁辐射的射束引导根据需要继续进行,并且所述入射耦合的辐射基本上或部分地到达所述检测装置,使得即使没有(复杂的)射束成形部件,后者也可以有利地执行检测。

169、在本发明的另一优选实施例中,所述全息入射耦合结构的所述接受角谱具有至多5°的绝对值,其中,包括多于一个全息入射耦合结构,特定来说包括高达五个全息入射耦合结构,其中,每个全息入射耦合结构具有不同的接受角谱和/或不同的重建角。

170、如在所述全息出射耦合结构的情况下,优选地加以必要的修改来定义重建角。

171、优选地,平行于所述主表面的所述入射耦合结构特定来说在如上文定义的表面法线的方向上彼此上下一致地布置。

172、在这方面,尽管个别入射耦合结构的接受角谱小(这有利地使得有可能实现到所述检测装置的良好射束引导),但是具有不同接受角谱的光可以被入射耦合,并且因此可以提高效率。

173、所述全息入射耦合结构可以在所谓的堆叠中彼此上下布置,特定来说,以堆叠方式彼此上下布置。

174、同样可以优选的是,所述入射耦合结构在从检测装置起沿所述入射耦合结构的方向的第一方向上彼此相邻地布置。

175、可以优选的是,所述全息入射耦合结构(无论是彼此相邻还是彼此上下)存在于单个入射耦合全息图中,特定来说存在于它们被共同暴露其中的所谓的全息图膜中。这样的入射耦合全息图优选地也被称为所谓的多路复用全息图。

176、在本发明的另一优选实施例中,所述检测装置包括检测器和至少一个射束成形元件,所述射束成形元件布置在检测器和第二侧表面之间并且选自以下组:透镜、漫射器、棱镜、全息结构和/或光栅。

177、所述检测器优选地被构造成取决于所述第二光谱的所述入射电磁辐射生成信号,特定来说电磁信号。检测器可以包括举例来说相机、ccd相机、红外相机、光电二极管、雪崩光电二极管或类似物。

178、所述入射耦合的电磁辐射与所述检测器的耦合可以有利地借助于射束成形部件来优化。

179、在本发明的另一优选实施例中,所述检测装置包括检测器并且不包括附加的射束成形元件,其中,所述检测器直接布置在所述光导的所述第二侧表面处。

180、特定来说,结合其接受角谱具有至多5°的绝对值的至少一个全息入射耦合结构,可以以特别简单并且便宜的方式实现的是,所述入射耦合的电磁辐射的大部分传递到所述检测装置,并且特定来说与所述检测器耦合。特定来说,结合其中的每一个具有不同的接受角谱的多个入射耦合结构,因此有可能检测具有大角谱的所述第二光谱的电磁辐射。

181、在本发明的另一优选实施例中,光导、检测装置和/或照明装置共同存在于单体结构部件中。加以必要的修正,这产生了上文已经结合所述照明装置和所述光导讨论的实施例和优点。

182、在本发明的另一优选实施例中,所述检测装置借助于注射成型方法直接连接到所述光导的所述侧表面。这产生了上文已经结合所述照明装置和所述光导讨论的实施例和优点,所述实施例和优点在加以必要的修正后也结合所述检测装置适用。

183、在本发明的另一优选实施例中,所述光导是平坦光导,特定来说平行六面体光导。该形状生产起来特别简单并且便宜,并且同时适合于大量的应用和设想的安装空间。

184、在本发明的另一优选实施例中,所述光导是弯曲的光导。以示例方式,所述光导可以在垂直于主表面和/或侧表面的平面中具有曲率半径。

185、因此,可以实现对为所述光导提供的应用和/或安装空间的个别适配。

186、在另一方面中,本发明涉及一种用于优选地如本文所描述的光导结构的生产方法,包括以下步骤:

187、-提供被构造用于引导第一光谱的电磁辐射的平面光导,

188、-提供用于将具有第一光谱的电磁辐射辐射到所述光导中的至少一个照明装置,所述至少一个照明装置包括用于发射具有所述第一光谱的电磁辐射的至少一个光源,并且将所述照明装置连接到所述光导的第一侧表面,其中,由所述照明装置辐射入的和/或由所述光源在所述光导的所述方向上发射的所述电磁辐射的所述角谱具有至少15°、优选地至少20°、更高度地优选地至少30°并且特定来说至少40°的绝对值,

189、-在所述光导处和/或中布置至少一个全息出射耦合结构,其中,所述出射耦合结构被构造用于在所述出射耦合结构的接受角谱内将在所述光导结构中被引导到所述出射耦合结构的所述照明装置的电磁辐射从所述光导结构的第一主表面出射耦合,

190、其中,在所述光导中从所述第一侧表面引导到所述全息出射耦合结构的所述辐射入的电磁辐射的所述角谱和/或所述全息出射耦合结构的所述接受角谱具有至多5°的绝对值。

191、对于本领域技术人员显而易见的是,根据本发明的装置的优点、定义和实施例同样适用于根据本发明的要求保护的方法。

192、在本发明的一个优选实施例中,生产方法另外包括以下步骤:

193、-借助于注射成型方法将所述照明装置、特定来说所述光源连接到所述光导的第一侧表面。

194、在本发明的另一优选实施例中,包括多于一个全息出射耦合结构,特定来说包括高达五个全息出射耦合结构,其中,每个全息出射耦合结构在由所述照明装置辐射入的和/或由所述光源在所述光导的方向上发射的所述电磁辐射的所述角谱内具有不同的接受角谱和/或不同的重建角。

195、在本发明的另一优选实施例中,所述照明装置的强度与所述照明装置的基础强度乘以出射耦合损耗的倒数成比例,其特征在于:

196、i.所述辐射入的电磁辐射的所述角谱与重叠之间的比率,所述重叠是所述辐射入的电磁辐射的所述角谱与在所述光导中被从所述照明装置引导到所述全息出射耦合结构的所述角谱和所述出射耦合结构的所述接受角谱的重叠,和/或

197、ii.所述光源的频谱与所述光源的所述频谱和所述出射耦合结构的所述接受频谱的重叠之间的比率。

198、在另一方面中,本发明涉及一种根据本文所描述的方法生产的光导结构。

199、对于本领域技术人员显而易见的是,根据第一和第二方面的根据本发明的光导结构以及根据本发明的方法的优点、定义和实施例同样适用于根据该方面的根据本发明的所要求保护的光导结构。

200、在另一方面中,本发明涉及一种操作元件,所述操作元件包括如本文件中优选地在上文所描述的光导结构,所述光导结构包括检测装置,其中,第一光谱和第二光谱是不同的,其中,出射耦合结构特定来说是第一出射耦合结构,其中,所述出射耦合结构被构造用于生成对应于所述操作元件的三维操作区域的全息表示,并且其中,对应于所述操作元件的操作区域至少部分地位于所述光导结构外部。

201、所述第一光谱特定来说包括可见光的光谱范围,并且所述第二光谱特定来说包括近红外光。

202、优选地,入射耦合结构和检测装置被构造用于检测来自所述操作区域的所述第二光谱的电磁辐射。

203、特定来说,所述检测装置被构造用于仅检测所述第二光谱的电磁辐射。如果第一光谱和第二光谱是不同的,则因此有可能以简单的方式防止对以不期望的方式进入到所述检测装置中的所述第一光谱的电磁辐射的检测。这可以举例来说通过关于第一光谱和第二光谱选择合适的材料和/或通过使用对应的光谱滤波器来实现。

204、同样地,所述入射耦合结构可以特定来说仅适合于入射耦合所述第一光谱的电磁辐射,并且因此降低无意中检测到所述第一光谱的电磁辐射的风险。

205、操作元件优选地被构造用于操作系统或部件,并且特定来说包括用于由用户输入的至少一个开关。优选地,所述开关处的所述输入可以借助于举例来说由检测单元检测的从用户的手或手指反射的光束来实现。如果用户在所述操作区域中做出对应手势,则这特别适用。

206、所述操作区域可以举例来说通过例如呈按钮、开关或类似物的形式的所述操作区域的三维全息表示来实施。可以表示其形式以图形方式强调可由所述操作元件操作的输入的图像;以示例方式,悬停在所述操作元件上方的以三维方式出现的警告三角形可以被表示为针对通过所述操作元件进行的闪烁的警告灯的操作。

207、其中然后由用户辨识悬停三角形的区域同样含有所提到的示例中的所述操作区域。

208、将上文所描述的出射耦合结构指定为第一出射耦合结构主要是由于可以包括具有其它属性和/或功能性的其它出射耦合结构的事实。

209、对于本领域技术人员显而易见的是,根据第一和第二方面的根据本发明的光导结构、根据本发明的方法和根据下文所描述的另一方面的根据本发明的操作元件的优点、定义和实施例同样适用于根据该方面的根据本发明的所要求保护的操作元件。

210、在另一方面中,本发明涉及一种操作元件,包括:

211、-平面光导结构,所述平面光导结构包括至少一个第一平面光导,

212、-第一照明装置,所述第一照明装置包括用于发射具有第一光谱的电磁辐射的至少一个光源,

213、-检测装置,所述检测装置包括用于检测具有第二光谱的电磁辐射的检测器,

214、其中,所述第一光谱和所述第二光谱是不同的,其中,所述第一光导被构造用于引导所述第一光谱和所述第二光谱的电磁辐射,其中,所述第一照明装置布置在所述第一光导的第一侧表面处,并且被构造用于将所述第一光谱的所述所发射电磁辐射入射耦合到所述第一光导中,其中,所述检测装置布置在所述光导结构的侧表面处,并且被构造用于检测入射耦合到所述光导结构中的所述第二光谱的电磁辐射,其中,所述光导结构具有与所述第一侧表面间隔开的至少一个第一全息出射耦合结构以及与所述侧表面间隔开的全息入射耦合结构,其中,所述第一出射耦合结构被构造用于从所述光导结构的第一主表面出射耦合所述第一照明装置的所述入射耦合电磁辐射,以用于生成对应于所述操作元件的三维操作区域的全息表示,其中,对应于述操作元件的所述操作区域至少部分地位于所述光导结构外部,并且其中,所述入射耦合结构被构造用于在所述检测装置的方向上将具有所述第二光谱的电磁辐射从所述操作区域入射耦合到所述光导结构中。

215、对于本领域技术人员显而易见的是,根据第一和第二方面的根据本发明的光导结构、根据本发明的方法和根据上文所描述的另一方面的根据本发明的操作元件的优点、定义和实施例同样适用于根据该方面的根据本发明的所要求保护的操作元件,并且反之亦然,即,下文描述的操作元件的实施例的优点、定义和实施例同样适用于上文所描述的根据第一和第二方面的根据本发明的光导结构、根据本发明的方法和根据本发明的操作元件。

216、在这种情况下,关于所述照明装置、所述光导、所述出射耦合结构和/或所述入射耦合结构的所述角谱和/或接受角谱有可能应用上文针对所述光导结构描述的属性,或者不应用它们。如果这些都不接受,则优选地关于所述角谱和接受角谱不包括特殊属性。

217、对应于所述操作元件的所述操作区域至少部分地、优选地甚至完全地位于所述操作元件外部。出于这个目的,所述第一出射耦合结构优选地被构造用于生成真实图像,所述真实图像优选地是三维的并且至少部分地位于所述操作元件外部并且表示三维操作区域。

218、优选地,被构造用于在所述检测装置的方向上将具有所述第二光谱的电磁辐射从所述操作区域入射耦合到所述光导结构中的所述入射耦合结构在所述操作区域内具有至少一个焦平面。因此,可以特别好地检测所述操作区域中的事件。

219、在本发明的一个优选实施例中,所述检测装置布置在所述第一光导的所述第二侧表面处。在这种情况下,出射耦合结构和入射耦合结构可以优选地分别相对于垂直于所述第一主表面的方向彼此上下和/或在从所述侧表面到所述入射耦合结构和出射耦合结构的方向上彼此相邻地布置在所述第一光导中。在这种情况下,它们优选地被构造成使得相应的其它结构的功能性基本上不受不利影响。如果它们彼此上下地布置,则所述结构可以举例来说对所述电磁辐射的相应的其它光谱是透明的。

220、举例来说,该实施例可以包括单个光导。

221、因此,可以提供一种由特别少数量的元件组成并且由于仅使用一个光导而生产起来特别简单的操作元件。此外,因此可以优选地节省用于所述操作元件的安装空间。

222、在本发明的另一优选实施例中,所述光导结构具有第二平面光导,所述第二平面光导在所述第一平面光导的相对于所述第一主表面的相反侧部处平行于所述第一平面光导布置,并且被构造用于所述第二光谱的电磁辐射的光引导,其中,所述检测装置布置在所述第二光导的第一侧表面处,并且所述入射耦合结构由所述第二光导包括,并且其中,所述第一出射耦合结构由所述第一光导包括,并且对所述光导结构的第一主表面和入射耦合结构之间的所述第二光谱的电磁辐射是透明的。

223、对于第二光谱,被构造用于所述第二光谱的电磁辐射的光引导的所述第二光导优选地具有针对所述第一光导所提到的属性(加以必要的修正)。

224、所述第二平面光导平行于所述第一平面光导布置在所述第一平面光导的相对于所述第一主表面的相反侧部处,特定来说在所述第一平面光导的第二主表面处。在这种情况下,所述第一光导的所述第一主表面优选地形成所述第一光导结构的所述第一主表面。

225、这优选地导致所述光导的相对于所述光导结构的两个内部主表面,其中,所述第一光导的该内部主表面优选地包括其第二主表面,并且所述第二光导的所述内部主表面优选地被称为其第二主表面。然后,所述第一光导的相对于所述光导结构的外部第一主表面优选地形成所述光导结构的所述第一主表面,并且优选地同样,所述第二光导的相对于所述光导结构的外部第一主表面优选地形成所述第二光导结构的所述第二主表面。

226、在这种情况下,所述检测装置布置在所述第二光导的第一侧表面处,并且所述入射耦合结构由所述第二光导包括。在这方面,特定来说,来自所述操作区域的所述第二光谱的所述辐射可以被入射耦合到所述第二光导中,并且可以被引导穿过后者直到在其处存在所述检测装置的所述第二光导的所述第一侧表面。因此,由所述第一光导包括的所述第一出射耦合结构意在对所述光导结构的第一主表面和入射耦合结构之间的所述第二光谱的电磁辐射是透明的,以便来自所述操作区域的所述第二光谱的所述辐射可以通过所述出射耦合结构并且到达所述入射耦合结构。

227、所述第二光导的所述第一侧表面和第二侧表面可以类似于所述第一光导的所述第一侧表面和所述第二侧表面来定义。定义可以优选地基于惯例。特定来说,可以相同地指定位于所述光导结构的同一侧部上的所述第一光导和所述第二光导的侧表面。然而,优选地也有可能根据需要定义哪个是所述第二光导的所述第一侧表面和哪个是第二侧表面,例如也与针对所述第一光导的定义完全相反。

228、该实施例使得有可能提供特别简单并且功能良好的操作元件,其中,使用简单的装置并且几乎没有中断,所述操作元件的表示和检测可以实现,并且在空间上彼此分离。

229、在本发明的另一优选实施例中,在第一光导和第二光导之间包括一区域,所述区域适于使得所述第一光谱和/或所述第二光谱的电磁辐射能够通过全内反射在所述第一光导和所述第二光导中被引导,并且优选地具有比所述光导低的折射率。

230、因此,所述区域优选地对所述第二光谱的电磁辐射是透明的。

231、作为具有比所述光导低的折射率的区域的替代方案,所述区域可以优选地在邻接所述光导的界面处对要在相应光导中被引导的光谱具有反射和/或衍射属性。

232、所述区域可以包括举例来说标准条件下的空气和/或满足要求的固体物质,例如用于将两个光导彼此连接的特定粘合剂。

233、在本发明的另一优选实施例中,仅包括一个光导,其中,在所述第一光导的第二主表面处包括一区域,所述区域适于使得所述第一光谱和/或所述第二光谱的电磁辐射能够通过全内反射在所述第一光导中被引导,并且优选地具有比所述光导低的折射率。

234、如果所述光导沿着所述第二主表面连接到载体,例如连接到车辆中的仪表板的中央控制台,则这是优选实施例。

235、在本发明的另一优选实施例中,所述操作元件包括第二照明装置,所述第二照明装置包括用于发射具有所述第二光谱的电磁辐射的至少一个第二光源,其中,所述第二照明装置被构造成用所述第二光谱的电磁辐射照射所述操作区域。

236、虽然不包括用于发射具有所述第二光谱的电磁辐射的第二照明装置的可能实施例使得能够通过包括所述第二光谱的电磁辐射的残余光和/或环境光进行检测,但是在包括第二照明装置的实施例中,提供所述操作区域的主动照明,以便检测从物体(例如,从用户的手)反射的辐射,并且因此在适当的情况下确证操作。

237、在这种情况下,所述照明装置优选地对应地布置、对准和/或设置有对应的射束成形部件,以便能够照射所述操作区域。

238、该实施例可以包括一个或两个光导。如果包括两个光导,则所述检测装置优选地存在于所述第二光导的所述第一侧表面处。在这种情况下,特定来说,所述第二光导包括所述入射耦合结构。

239、优选地,所述第一出射耦合结构由所述第一光导包括,并且对在所述光导结构的第一主表面和入射耦合结构之间的所述第二光谱的电磁辐射是透明的。

240、在本发明的另一优选实施例中,在所述光导结构的相对于所述光导结构的所述第一主表面的相反侧部上,所述第二照明装置布置在所述光导结构的第二主表面处,其中,所述全息入射耦合结构和/或所述第一全息出射耦合结构在从所述第二照明装置到所述光导结构的所述第一主表面的方向上对具有第二光谱的所述电磁辐射是透明的。

241、在该优选变型中,所述第二照明装置优选地布置在所述光导结构“下方”,以便位于所述第二主表面上,而所述操作区域布置在所述光导结构的另一侧部上,以便位于所述第一主表面上。在这方面,优选地,作为所提到的特征的结果,辐射从所述照明装置在所述操作区域的方向上通过包括特定来说入射耦合结构和/或第一出射耦合结构的所述光导结构。从所述操作区域反射的任何可能的光优选地也辐射通过至少所述第一出射耦合结构,其中,该光特定来说被所述入射耦合结构在所述检测器的方向上偏转。

242、以示例方式,第二照明装置、操作区域、入射耦合结构和/或出射耦合结构可以相对于彼此布置,使得在所述操作区域的照明期间,不需要通过所述入射耦合结构实现照明,并且因此后者不需要对所述第二光谱是透明的(示例:倾斜照明)。然而,同样可以为所述入射耦合结构提供对应的角度选择性,使得仅来自所述操作区域的所述第二光谱的电磁辐射而不是直接来自所述第二照明装置的辐射被所述入射耦合结构衍射。然后,这可以有利地由所述入射耦合结构传输。

243、在本发明的另一优选实施例中,所述操作元件包括所述第二平面光导,其中,所述第二照明装置布置在所述第一光导的所述第二侧表面处,以用于将所述第二光谱的电磁辐射入射耦合到所述第一光导中,其中,所述第一光导具有第二全息出射耦合结构,所述第二全息出射耦合结构被构造用于将所述第二照明装置的所述入射耦合的电磁辐射从所述光导结构的所述第一主表面在所述操作区域的方向上出射耦合,并且其中,所述第二出射耦合结构对在所述光导结构的第一主表面和入射耦合结构之间的所述第二光谱的电磁辐射是透明的。

244、在这种情况下,优选地,所述检测装置布置在所述第二光导的第一侧表面处,并且所述入射耦合结构由所述第二光导包括。此外,优选地,所述第一出射耦合结构由所述第一光导包括,并且对在所述光导结构的第一主表面和入射耦合结构之间的所述第二光谱的电磁辐射是透明的。

245、在本发明的另一优选实施例中,所述操作元件包括所述第二平面光导,其中,所述第二照明装置布置在所述第二光导的所述第二侧表面处,以用于将所述第二光谱的电磁辐射入射耦合到所述第二光导中,其中,所述第二光导具有第二全息出射耦合结构,所述第二全息出射耦合结构被构造用于将所述第二照明装置的所述入射耦合的电磁辐射从所述光导结构的所述第一主表面在所述操作区域的方向上出射耦合。

246、在这种情况下,优选地,所述检测装置布置在所述第二光导的第一侧表面处,并且所述入射耦合结构由所述第二光导包括。此外,优选地,所述第一出射耦合结构由所述第一光导包括,并且对在所述光导结构的第一主表面和入射耦合结构之间的所述第二光谱的电磁辐射是透明的。

247、在这种情况下,除了所述第二光谱和/或所述第二照明装置的所述电磁辐射之外,所述第二出射耦合结构优选地以与所述第一出射耦合结构相同的方式加以必要的修正来起作用。

248、在这种情况下,所述检测装置可以优选地布置在所述第一光导的所述第二侧表面处,然后,所述入射耦合结构优选地由所述第一光导包括,或者所述检测装置可以优选地布置在所述第二光导的所述第一侧表面处,所述入射耦合结构优选地由所述第二光导包括。

249、如果所述入射耦合结构由所述第一光导包括,则所述入射耦合结构和所述出射耦合结构优选地被构造成不会不利地影响相应的其它结构的功能性。这可以举例来说借助于对相应光谱的透明度、相应结构的合适的接受角谱和/或合适的接受频谱来实现。以示例方式,所述第一出射耦合结构对所述第二光谱的所述电磁辐射可以是透明的,使得所述第二出射耦合结构对该辐射的出射耦合没有不利影响。

250、在本发明的另一优选实施例中,所述第二光导对所述第一光谱的电磁辐射是基本上不透明的。因此,可以特别有利地实现的是,如果所述第二光导具有对应的合适颜色,则所述操作元件可以以在光学上不明显的方式集成到内部中。以示例方式,所述第二光导可以呈现黑色,并且因此使得能够适配例如车辆中的黑色内部。此外,这可以特别有效地防止存在于所述第二光导处的检测装置无意中检测到所述第一光谱的电磁辐射。

251、在本发明的另一优选实施例中,在第一光导和第二光导之间包括阻挡元件,特定来说膜,所述阻挡元件对所述第一光谱的电磁辐射是基本上不透明的并且对所述第二光谱的电磁辐射是透明的。因此,可以实现与上文实施例中的效果类似的效果,但是以特别简单并且便宜的方式实现。

252、在本发明的另一优选实施例中,所述阻挡元件具有比所述光导低的折射率。

253、因此,可以以特别简单的方式实现对所述光导中的相应电磁辐射的引导。

254、在本发明的另一优选实施例中,对应于所述操作元件的所述操作区域的所述全息表示包括通过真实和/或虚拟全息图像对所述三维操作区域的以三维方式出现的表示。

255、特定来说,这涉及在所述光导外部出现并且表示所述操作区域的自由浮动的三维表示的真实图像。因此,可以实现具有高操作便利性的方便操作。

256、然而,同样可以涉及“平面内”表示。

257、举例来说,如果所述操作元件在汽车中使用,则因此可以提高安全性,因为可以执行特别直观的操作并且可以以有针对性的方式引导操作者的注意力。

258、举例来说,如果所述操作元件在公共区域中使用,则可以改进卫生,因为不需要触摸表面,并且因此防止细菌经由这样的表面传播。

259、在本发明的另一优选实施例中,第一光谱位于主要在380nm和750nm之间、优选地在440nm和660nm之间的第一波长范围内,和/或第二光谱位于高于750nm、优选地在740nm和3微米(μm)之间、更高度优选地在750nm和1.4μm之间并且特定来说在800nm和900nm之间的第二波长范围内。

260、特定来说,所述第二光谱包括近红外光。

261、已经发现,对于上文提到的可见光谱提供了特别好的可见度和可操作性,并且对于上文提到的近红外光谱提供了特别好的可检测性以及因此操作可靠性。另外,特别适合于所提到的两种光谱的大量的材料是可用的。近红外中的检测特定来说允许检测不可见并且因此不会干扰人类的电磁光。

262、在本发明的另一优选实施例中,进一步包括控制装置,其中,所述检测装置和所述控制装置被构造成将对应于所述操作元件的所述操作区域中的事件辨识为操作手势,并且当在所述操作区域中的事件已经被辨识为操作手势时输出对应的控制信号。

263、特定来说,控制装置是至少一个集成电路,举例来说,至少一个微处理器、至少一个处理器或处理器单元、至少一个cpu、至少一个计算装置和/或至少一个计算机。举例来说,控制装置可以包括专用集成电路(asic)、可编程逻辑装置(pld)或现场可编程门阵列(fpga)。此外,该上下文可以囊括本领域技术人员已知的部件,举例来说,至少一个电子存储器、集成电路、至少一个数模转换器、至少一个模数转换器和/或至少一个放大器。

264、检测装置和控制装置被构造成将对应于所述操作元件的所述操作区域中的事件辨识为操作手势,并且当事件已经被辨识为所述操作区域中的操作手势时输出对应的控制信号。

265、出于这个目的,所述检测装置应该执行对所述第二光谱的电磁辐射的合适检测,所述合适检测之后可以用于辨识操作手势。以示例方式,所述检测装置可以从其中操作手势可辨识的所述操作区域创建图像的时间序列。这些图像可以举例来说被转换成电子信号,并且然后被馈送到所述控制装置。

266、所述控制装置优选地具有用于物体辨识和/或手势辨识的合适算法,所述合适算法使得有可能辨识例如在由所述检测装置创建的所述图像中可见的操作手势。这里可以使用举例来说利用所谓的人工智能的手段的算法;以示例方式,人工神经网络和/或机器学习可以用于辨识操作手势。

267、特定来说,所述控制信号是可以控制具有对应电子信号输入的其它部件的电子控制信号。

268、在这方面,甚至例如车辆的复杂技术部件也可以通过所述操作部件直观并且安全地操作。

269、在本发明的另一优选实施例中,通过图像辨识和/或距离测量来实现将事件辨识为所述操作区域中的操作手势。

270、对于图像辨识,可以优选地使用合适的图像辨识算法,所述合适的图像辨识算法例如基于比较性3d模型、来自不同角度的记录起作用,所述合适的图像辨识算法特定来说利用边缘辨识,或者借助于部件起作用。这样的算法可以例如借助于机器学习基于多个图像(例如,至少一百万)来训练。

271、在特定来说与其中所述入射耦合结构在所述操作区域内具有至少一个焦平面的实施例相关联的图像辨识的情况下,可以实现操作手势的简化和改进的辨识。凭借仅在所述操作手势发生在所述焦平面的区域中的情况下才可以实现操作手势的清晰记录的事实,凭借这种特征组合,有可能实现一种“距离测量”。因此,所述图像辨识可以被构造成仅将在所述焦平面的所述区域或附近中发生的手势辨识为操作手势,因为只有这些手势产生清晰的记录。出于这个目的,所述图像辨识可以被构造成辨识所辨识的图像的“清晰度”。在这方面,即使借助于个别检测器,也有可能实现一种距离测量,这增加了所述操作元件的可操作性的确定性并且降低了不正确操作的风险。

272、距离测量包括特定来说(电)光学距离测量。这样的(电)光学距离测量可以基于举例来说(光学)传播时间测量、相位调制、干涉测量、三角测量、飞行时间(tof)测量或tof相机和/或光检测和测距或光成像检测和测距(lidar)。在这种情况下,可以优选地使用发射所述第二光谱的电磁辐射的激光器,特定来说脉冲激光器。

273、在本发明的另一优选实施例中,所述控制装置包括图像辨识单元,并且所述检测装置包括红外相机。

274、因此,可以特别好地辨识通过(近)红外范围内的记录发生的图像或手势辨识。

275、图像辨识单元可以包括例如特别适合于图像辨识(例如,特别强大)和/或控制装置上的对应算法的处理器。

276、在本发明的另一优选实施例中,所述第一光源和/或所述第二光源选自包括led和/或激光器的组。

277、这些光源特别适合于与全息图结合使用,并且同时简单、紧凑、需要很少的维护并且便宜。

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