专利名称：光学投影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学投影装置。
背景技术：
具有被光路透射的光掩膜、如幻灯片的光学投影装置早已被公开。在光学投影装置的最简单的形式中使用点光源，由点光源发出的发散光束穿过光掩模并投射到投影屏幕上。由于在这种简单的光学投影装置只能利用一小部分由点光源发出的辐射，所以在传统的投影装置中在尽可能大地利用光源照射的情况下借助照射装置尽可能均匀地照射局部透射的掩膜，而光学成像装置用于将掩膜的平面对象几何形状尽可能精确地成像到反射或透射的投影面上。在这种传统的投影系统中，光效率通常也是较小的，因为很大一部分光因散射而损失。此外，这种系统的材料成本和设计成本非常高。
发明内容
需要简单的光效率高的光学投影装置。根据本发明，该任务借助一种光学投影装置来解决，该光学投影装置包括点光源、投影屏幕、在光路中设置在投影屏幕前面的局部透光的掩膜和聚光的光学透镜，所述光学透镜设置在点光源和掩膜之间。这样选择光学透镜，使得光学透镜的出射光线在其朝向点光源的一侧上的延长部相交于虚拟的投影中心，该投影中心比点光源更远离透镜。光学透镜可设置得接近点光源并且因此吸收大部分由点光源发出的光辐射。从而产生高的光效率。从透镜的出射面而出的投影光线穿过掩膜并且直接投射到投影屏幕的投影面上，除了通过掩膜本身外光强度没有损失。因此，为了投影图像的给定亮度只需点光源的小的光强度。光学透镜的几何形状在很大程度上由可用的安装空间决定。因为透镜具有聚光特性，所以它在出射侧通常是凸曲的。透镜的光入射面可以是平的或凹曲的。光学透镜可相对于投影屏幕和掩膜的平面倾斜设置，由此实现紧凑的结构形式。根据一种有利的实施方式，分别具有相配点光源的多个光学透镜相对于投影屏幕和掩膜的平面反向倾斜设置。为了能够共同或分开地在一个共同的投影面上显示多个符号，由多个点光源发出的投影光线穿过掩膜的不同表面区域并且在投影屏幕上占据共同的投影面。根据本发明的光学投影装置很适合作为用于汽车内空间的符号显示元件。在此情况下投影屏幕由符号显示元件的前罩构成。符号可被单独或共同显示。为此适当控制不同的点光源。
本发明的其它特征和优点由下面的实施例说明和参考附图给出。附图如下:
图1为仅具有一个点光源、一个掩膜和一个投影屏幕的简单的图像投影装置；图2为根据本发明的投影装置；图3为具有特殊的聚光透镜的投影装置；图4为具有倾斜的透镜的投影装置的一种实施方式；图5为双投影装置的一种实施方式。
具体实施例方式图1示出一种可想到的简单的光学投影装置。它包括一个发出发散光束12的点光源10、一个局部透光的光掩模14和一个可由散光屏构成的投影屏幕16。在图1中仅示出发散光束12的穿过掩模14的部分。事实上光源10发出的光具有大得多的张角，因此仅利用了其光的一小部分。所以该光学投影装置的光效率较低。另外，它在轴向方向上需要大的安装空间。图2所示的根据本发明的投影装置与图1中所示的类似构造，但在点光源10和光掩模14之间的光路中设有一个具有聚光特性的光学透镜18。在所示实施方式中，透镜18的入射面是平的并且出射面是凸拱的。这样确定透镜18的几何形状，使得透镜18的出射光线在其朝向点光源10的一侧相交于虚拟的投影中心10a，该投影中心比点光源10更远离透镜18。点光源10可设置得非常接近光学透镜18的入射面，以致其发出的大部分光辐射被透镜18接收。由此产生高的光效率。另外，与图1中所示的投影装置相比轴向长度显著减少。图3所示实施方式中的具有凹曲的入射面和凸曲的出射面的透镜18a允许特别紧凑的结构方式。点光源10在此可设置得更加接近透镜18a的入射面，由此实现紧凑的结构方式同时光效率进一步增强。图4中的实施方式与图2的实施方式的区别在于，透镜18相对于掩模14和投影屏幕16的平面倾斜。由此可适应给定的结构条件。另外，这种布置可很好地用于投影装置的在图5中示出的另一实施方式。光学投影装置的在图5中示出的实施方式包括两个镜像对称设置的投影系统，分别具有一个点光源、一个透镜、一个光掩膜和一个共同的投影屏幕。第一投影系统与图4中的投影系统以完全相同的方式构造和布置，因而它包括第一点光源10b、第一透镜18b、第一掩模14b以及投影屏幕16。第二投影系统包括一个点光源10c、一个透镜18c、一个光掩模14c和投影屏幕16。可以看出，这两个投影系统虽然在透镜18b和18c的出射侧透射光掩模的分开的区域，但却在投影屏幕16上占据共同的投影面。因此，通过选择性地激活点光源IOb和IOc可在投影屏幕16的相同投影面上显示不同的符号。但也可通过同时激活两个点光源显示组合的符号。当然，投影系统的数量可大于两个，并且由不同投影系统产生的符号显示无需在投影屏幕上占据相同的投影面。所述光学投影设备、尤其是图5所示的方案的一种特殊应用是用于汽车内空间的符号显示元件。在这种应用中，投影屏幕由符号显示元件的前罩构成，所述前罩用作散光屏。
权利要求
1.光学投影装置，包括点光源、投影屏幕、在光路中设置在投影屏幕前面的局部透光的掩膜和聚光的光学透镜，所述光学透镜设置在点光源和掩膜之间，其中，光学透镜的出射光线在其朝向点光源的一侧上的延长部相交于虚拟的投影中心，该投影中心比点光源更远离透镜。
2.根据权利要求1的光学投影装置，其中，所述光学透镜具有凸曲的出射面和平的或凹曲的入射面。
3.根据权利要求1或2的光学投影装置，其中，所述光学透镜相对于投影屏幕及掩膜的平面倾斜设置。
4.根据权利要求1或2的光学投影装置，其中，分别具有相配的点光源的多个光学透镜相对于投影屏幕和掩膜的平面反向倾斜设置。
5.根据权利要求4的光学投影装置，其中，由多个点光源发出的并且从相配的透镜射出的投影光线穿过掩膜的不同表面区域并且在投影屏幕上占据共同的投影面。
6.根据权利要求5的光学投影装置，其中，所述多个点光源能被选择性地激活。
7.根据权利要求4至6之一的光学投影装置，其中，由多个点光源发出的并且从相配的透镜射出的投影光线直至掩膜被彼此光学屏蔽。
8.根据上述权利要求之一的光学投影装置，具有散光屏作为投影屏幕。
9.用于汽车内空间的符号显示元件，包括根据权利要求4至8之一的光学投影装置，其中，投影屏幕由符号显示元件的前罩构成。
全文摘要
本发明涉及一种简单的光效率高的光学投影装置，包括点光源、投影屏幕、在光路中设置在投影屏幕前面的局部透光的掩膜和聚光的光学透镜，所述光学透镜设置在点光源和掩膜之间。这样选择光学透镜，使得光学透镜的出射光线在其朝向点光源的一侧上的延长部相交于虚拟的投影中心，该投影中心比点光源更远离透镜。
文档编号B60Q3/04GK103210346SQ201180055063
公开日2013年7月17日 申请日期2011年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者U·贝克斯, H·科恩莱因 申请人:Trw车辆电气与零件有限公司