部分上色的光學(xué)元件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光學(xué)元件30，其包括一至少部分地透光的成型體31，所述成型體具有至少一個由第一透光性塑料制成的第一層32，其中，所述第一層32至少在一部分區(qū)域中與一由第二塑料制成的第二層33連接，所述第二塑料的透光性比所述第一塑料更差，并且其中，所述第二層33具有至少兩個具有不同厚度的部位。本發(fā)明還涉及一種用于制造所述光學(xué)元件30的方法。
【專利說明】部分上色的光學(xué)元件及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)元件，其包括一至少部分地透光的成型體，該成型體具有至少一個由第一透光塑料制成的第一層。本發(fā)明還涉及一種用于制造所述光學(xué)元件的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在許多光學(xué)系統(tǒng)中，主要在平視顯示器(HUD)系統(tǒng)中應(yīng)用透明的塑料面(所謂的“組合器(Combiner)”)，用以在直接的觀察區(qū)域中向車輛駕駛員顯示重要的行駛信息，例如速度、導(dǎo)航提示或危險標(biāo)志。為此在擋風(fēng)玻璃前產(chǎn)生一虛擬圖像，因而車輛駕駛員不必重新聚焦眼睛就能同時識別到周圍環(huán)境和行駛信息。所述虛擬圖像一方面可直接通過擋風(fēng)玻璃產(chǎn)生，或另一方面在擋風(fēng)玻璃前在車輛駕駛員的視野中的一組合器上產(chǎn)生。組合系統(tǒng)相對于擋風(fēng)玻璃HUD系統(tǒng)具有如下優(yōu)點，即圖像的位置和距離與駕駛員進(jìn)行匹配并且即使在更換擋風(fēng)玻璃和塑料面的情況下始終保持相同。在應(yīng)用一組合器的情況下，光學(xué)功能，包括高的幾何形狀公差要求在內(nèi)，從擋風(fēng)玻璃傳遞到組合器上。這具有如下優(yōu)點，例如在更換一損壞的擋風(fēng)玻璃時，不必進(jìn)行預(yù)選(Vorselektierung),用以滿足公差要求。
[0003]組合器不僅可以由防碎的玻璃也可以由熱塑性塑料制成。在此情況下，高的公差要求的實現(xiàn)代表了大的挑戰(zhàn)。所述組合器作為自由成型面(Freiformflkhen)在壓鑄機(jī)上的注射沖擊工具中利用沖擊功能制成。所述熱塑性塑料在大多情況下是一種透明的聚碳酸酯。
[0004]在許多車輛中，在玻璃刮水器的下部區(qū)域中可見，這可被感知為干擾的。為了避免這種情況，已知的是，所述組合器由涂黑的塑料制成。但這種組合器具有如下缺點，即其僅可照亮前面駛來的車輛的很少的光線(例如制動燈)且因此減小了該系統(tǒng)的安全性優(yōu)點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種至少部分地上色(get^ntes)的光學(xué)元件，其包括一至少部分地透光的成型體，該成型體具有一變暗(verdunkelten)的區(qū)域,該區(qū)域流暢地過渡到一透明的區(qū)域中，無需為此的額外的涂層。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過文章開頭所述類型的光學(xué)元件解決，其中，所述第一層至少在一部分區(qū)域中與一由透光性比第一塑料更差的第二塑料制成的第二層連接，并且所述第二層具有至少兩個具有不同厚度的部位。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件是一2部件元件，其一方面具有一透明區(qū)域，該透明區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)向外的清楚觀察，并且另一方面設(shè)有一不太透明的區(qū)域，該區(qū)域?qū)嶋H上隱設(shè)了不希望的觀察區(qū)。例如根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件可以是一用于一平視顯示器的部分地上色的組合件，利用該組合件將下部區(qū)域中的車輛構(gòu)件，例如玻璃刮水器，通過變暗的區(qū)域針對車輛駕駛員進(jìn)行隱設(shè)，而通過玻璃般透明的上部區(qū)域可以明顯地識別來自在前面行駛的交通的信號。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件具有一從不太透明的區(qū)域向透明的區(qū)域的不具有堅硬邊棱的流暢過渡并且代表了一具有用于雙圖像抑制(DoppelbiIdunterdriickung)的楔角的無扭曲的且無定向的構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件以有利的方式在沒有額外涂層的情況下且因此在沒有額外的程序步驟的情況下滿足了對于光學(xué)系統(tǒng)的高要求，因為兩個層彼此的形狀公差范圍和厚度公差范圍為小于50 μ m。
[0007]在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件的一種特別有利的構(gòu)造方案中設(shè)置成，所述第二層在至少一個垂直于其主伸長平面延伸的截平面中具有一楔形的橫截面，用以確保從透明的區(qū)域到不太透光的區(qū)域的均勻的、流暢的過渡。
[0008]在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件的另一種特別有利的構(gòu)造方案中設(shè)置成，所述第二層由不透光的塑料制成。
[0009]在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件的另一種有利的構(gòu)造方案中設(shè)置成，所述第二層涂覆到所述第一層的表面上。這樣可以例如通過采用一網(wǎng)狀連接(vernetzenden)的熱固性塑料油漆，在所述光學(xué)元件的外側(cè)面上同時地涂覆一半上色的并且耐刮的層。由此可以節(jié)省額外的涂層或者說涂層程序且因此可以避免錯誤源。
[0010]可替換的是，所述第二層也可以集成到所述第一層中，也就是說，按照“三明治”的形式置入到所述第一層中。
[0011]優(yōu)選地，所述第二層在所述第一層的至少一個邊緣區(qū)域上延伸，其中，不利用所述第二層遮蓋的區(qū)域的面積大于所述至少一個邊緣區(qū)域的面積。
[0012]在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件的另一種有利的構(gòu)造方案中設(shè)置成，所述第一層包括一熱塑性塑料且所述第二層包括一熱固性塑料。
[0013]本發(fā)明還以有利的方式涉及根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件作為一平視顯示器系統(tǒng)的應(yīng)用。
[0014]針對如下情況，即所述第二層涂覆到所述第一層的表面上，所述任務(wù)通過一種用于制造根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件的方法解決，該方法包括下列步驟:
a)在第一空穴中由第一透光塑料成型出一成型體的第一層，
b)在成型所述第一層之后，優(yōu)選在硬化所述第一層之后，將一由透光性比第一塑料更差的第二塑料制成的第二層借助于一梯級形的或楔形的第二空穴涂覆到所述第一層的一部分區(qū)域上，
c)在硬化所述第二層之后將所述成型體從所述第二空穴中取出。
[0015]針對如下情況，即所述第二層集成到所述第一層中，所述任務(wù)通過一種用于制造根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件的方法解決，該方法包括下列步驟:
a)在一空穴中由第一透光塑料成型出一成型體的第一層，
b)在完全硬化所述第一層之前，將一由透光性比第一塑料更差的第二塑料制成的第二層注射到所述第一塑料熔液的還未硬化的芯體中，
c)在硬化所述第二層之后將所述成型體從所述空穴中取出。
[0016]利用根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選安裝壓鑄方法，借助于一特殊的壓鑄工具，可以以有利的方式建立一從不太透明的(上色的)區(qū)域向透明的區(qū)域的不具有堅硬邊棱的流暢過渡。同時，產(chǎn)生一種不具有內(nèi)部定向和應(yīng)力的并且具有一用于雙圖像抑制的楔角的無扭曲且無收縮的構(gòu)件。通過采用一網(wǎng)狀連接的熱固性塑料油漆，可以例如在組合器的外側(cè)面上同時涂覆一半上色的且耐刮的層，從而可以節(jié)省額外的涂層或者說涂層程序且因此可以避免錯誤源。利用根據(jù)本發(fā)明的制造方法可以以有力的方式產(chǎn)生具有所述層的相互小于50 μ m的形狀公差范圍和厚度公差范圍的光學(xué)元件(自由成型面)。這在沒有額外的涂層且因此沒有額外的涂層步驟的情況下滿足了對于光學(xué)系統(tǒng)的高要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面參照附圖示例性詳細(xì)闡釋本發(fā)明。
[0018]其中:
圖1示出了一種用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的工具零件的示意圖，這里:注入所述第一塑料；
圖2示出了一種用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的工具零件的示意圖，這里:涂覆所述第二塑料；
圖3示出了根據(jù)圖2的工具零件的一部分的示意圖，這里:涂覆一涂層；
圖4示出了一種用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的另一種實施方式的替選的工具零件的示意圖；以及
圖5示出了一根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件的示意圖。

【具體實施方式】
[0019]為了制造一根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件，例如一部分上色的塑料組合器盤，可以例如采用一具有一注射沖壓工具的壓鑄機(jī)以及一可調(diào)節(jié)的具有一帶有油漆配量裝置的壓鑄工具的壓力機(jī)。在圖1中所示的第一步驟中，在所述壓鑄機(jī)上利用工具1(例如注射沖壓工具)從例如熱塑性塑料聚碳酸酯(PC)中以已知的方式制造出透明的成型體。在此情況下，首先將液態(tài)的塑料熔液通過所述工具I的澆注口 2填充到空穴3中且之后將第一層4利用沖壓沖頭5經(jīng)壓力調(diào)節(jié)地成形。所述沖壓沖頭5可以例如以如下方式實施，即其在切入口或者說開澆口(Anschnitt)上具有一沖制邊棱且如此地利用沖壓行程將所述澆注口分開。如果所述第一層4需要一比所述沖壓行程更厚的切入口，則所述成型體在一預(yù)設(shè)的冷卻時間之后脫模并且將所述澆注口在所述工具I以外分開。
[0020]在圖2中所示的下一步驟中，將包括所述第一層4的成型體11利用一操作插入到所述可調(diào)節(jié)的壓力機(jī)上的工具10中。所述工具10的空穴分別利用一導(dǎo)熱的聚四氟乙烯(PTFE)涂層12 (例如特氟龍?)加襯，從而保護(hù)并且相應(yīng)地密封所述第一層4的敏感表面。由于所述工具10的容納第二塑料層13的區(qū)域，也就是說，所述空穴的用于對所述成型體11上色的區(qū)域，具有一楔形的橫截面，從而從所述成型體11的透明的區(qū)域到上色的區(qū)域的過渡是流暢的且不具有堅硬的邊棱。在所述空穴中施加一真空，從而不會產(chǎn)生氣泡(密封元件14)。通過配量裝置15的噴嘴例如將一不具有溶劑的熱固性塑料油漆，例如聚氨酯油漆利用暗色的顆粒注入，所述熱固性塑料油漆形成所述第二層13并且其通過大致180°C的工具溫度硬化。所述第二層13或者說所述油漆不與所述PTEF涂層12建立連接且因此也不附著在空穴壁上。在一預(yù)設(shè)的網(wǎng)狀連接時間(Vernetzungszeit)之后,將所述盤縮回到所述第二層13的后面并且通過所述配量裝置16注入一第二透明的熱固性塑料油漆，其形成一保護(hù)的涂層17。在一預(yù)設(shè)的網(wǎng)狀連接時間之后，又打開所述注射沖壓工具，并且可以利用一操作來取出具有額外的耐刮的涂層17的根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件。
[0021]可替換的是，為了制造一根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件，可以例如應(yīng)用一部分上色的塑料組合器盤，例如一具有一注射沖壓工具20的2部分壓鑄機(jī)。如在圖4中所示，在該實施方式中緊接在形成所述第一層21的透明的塑料熔液的注射過程結(jié)束之后，將一形成所述第二層22的第二有色的塑料熔液通過一熱通道23利用第二壓鑄機(jī)注射到所述透明的塑料熔液的仍塑性的芯體中。在此情況下，將所述第二層22集成到所述第一層21中。通過選擇用于所述第二層22的熱通道的位置和數(shù)量、所注入的容積以及注射速度，可以影響所述有色的填充物的形狀。在下一步驟中通過所述沖壓過程以已知的方式成形出所述部分有色的成型體。所述沖壓沖頭24可如此實施，即其在切入口上包括一沖制邊棱且如此地利用沖壓行程將所述澆注口 25分開。如果該構(gòu)件需要一比所述沖壓行程更厚的切入口，則所述構(gòu)件在一預(yù)設(shè)的冷卻時間之后脫模并且將所述澆注口 25在所述工具20以外分開。
[0022]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一制成的光學(xué)元件30，其包括一成型體31，該成型體由第一層32和第二層33構(gòu)成。所述第一層32由一透光的、也就是說透明的或者說玻璃般透明的熱塑性塑料、例如聚碳酸酯(PC)制成。所述第二層33由一利用暗色顆粒摻雜的熱固性塑料、例如無溶劑的聚氨酯油漆制成。所述第二層33涂覆到所述第一層32上或者集成到其中。在每一種情況下，所述第二層33以如下方式構(gòu)造，即通過其所引起的涂色或者說上色至少在朝向透明的或者說玻璃般透明的區(qū)域的過渡中逐漸地減小，從而產(chǎn)生一不具有堅硬邊棱的流暢的過渡。為此，所述第二層具有不同的厚度(Dicken)或者說厚度(Stkken)，或者說優(yōu)選楔形地構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件30是一包括兩個部件的光學(xué)元件30，其一方面具有一透明區(qū)域，該透明區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了向外的清楚觀察，并且另一方面設(shè)有一不太透明的區(qū)域，該區(qū)域?qū)嶋H上隱設(shè)了不希望的觀察區(qū)。例如根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件30可以是一用于一平視顯示器系統(tǒng)的在下部區(qū)域中上色的組合件，利用該組合件將下部區(qū)域中的車輛構(gòu)件，例如玻璃刮水器，針對車輛駕駛員進(jìn)行隱設(shè)，而通過玻璃般透明的上部區(qū)域可以明顯地識別來自在前面行駛的交通的信號。
【權(quán)利要求】
1.光學(xué)元件(30)，包括一至少部分地透光的成型體(11、31)，所述成型體具有至少一個由第一透光塑料制成的第一層(4、21、32)， 其特征在于， 所述第一層(4、21、32)至少在一部分區(qū)域中與一由第二塑料制成的第二層(13、22、33)連接，所述第二塑料比所述第一塑料的透光性更差，并且所述第二層(13、22、33)具有至少兩個具有不同厚度的部位。
2.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于， 所述第二層(13、22、33)在至少一個垂直于其主伸長平面延伸的截平面中具有一楔形的橫截面。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)元件，其特征在于， 所述第二層(13、22、33)由不透光的塑料制成。
4.按照權(quán)利要求1至3中任一項所述的光學(xué)元件，其特征在于， 所述第二層(13、22、33)涂覆在所述第一層(4、21、32)的表面上。
5.按照權(quán)利要求1至3中任一項所述的光學(xué)元件，其特征在于， 所述第二層(13、22、33)集成在所述第一層(4、21、32)中。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的光學(xué)元件，其特征在于， 所述第二層(13、22、33)在所述第一層(4、21、32)的至少一個邊緣區(qū)域上延伸，其中，不利用所述第二層(13、22、33)遮蓋的區(qū)域的面積大于所述至少一個邊緣區(qū)域的面積。
7.按照前述權(quán)利要求中任一項所述的光學(xué)元件，其特征在于， 所述第一層(4、21、32)包括一熱塑性塑料并且所述第二層(13、22、33)包括一熱固性塑料。
8.按照前述權(quán)利要求中任一項所述的光學(xué)元件作為一平視顯示器系統(tǒng)的組成部分的應(yīng)用。
9.用于制造一按照權(quán)利要求4所述的光學(xué)元件的方法，包括下列方法步驟: a)在一第一空穴(3)中由第一透光塑料成型出一成型體(11)的第一層(4)， b )在成型所述第一層(4 )之后，優(yōu)選在硬化所述第一層(4 )之后，將一由透光性比第一塑料更差的第二塑料制成的第二層(13)借助于一梯級形的或楔形的第二空穴涂覆到所述第一層(4)的一部分區(qū)域上， c)在硬化所述第二層(13)之后將所述成型體(11)從所述第二空穴中取出。
10.用于制造一按照權(quán)利要求5所述的光學(xué)元件的方法，包括下列方法步驟: a)在一空穴中由第一透光塑料成型出一成型體的第一層(21)， b)在完全硬化所述第一層(21)之前，將一由透光性比第一塑料更差的第二塑料制成的第二層(22)注射到所述第一塑料熔液的還未硬化的芯體中， c)在硬化所述第一層(21)之后將所述成型體從所述空穴中取出。
【文檔編號】B29D11/00GK104252041SQ201410295176
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月27日
【發(fā)明者】S.阿佩爾特, S.蓋澤 申請人:羅伯特·博世有限公司