JPH11268583 | VEHICLE LIGHTING FIXTURE |
JP6223790 | The signal light for vehicles |
WO/2020/002025 | METHOD FOR TRAILER LIGHTING RECOGNITION |
SPERBER LUKAS (DE)
BRANDL MATTHIAS (DE)
VON HOFFMANN ALEXANDER (DE)
DE102015116715A1 | 2017-04-06 | |||
US20100265585A1 | 2010-10-21 | |||
US1754899A | 1930-04-15 | |||
US20120002956A1 | 2012-01-05 | |||
EP0790120A2 | 1997-08-20 |
Patentansprüche 1. Reflektor (100) gekennzeichnet durch wenigstens einen Spiegel (102) mit mindestens drei Reflexionsflächen (104, 106, 108), der ausgebildet ist, in den Spiegel (102) einfallendes Licht auf einen ersten Fokuspunkt oder einen zweiten Fokuspunkt zu reflektieren, wobei der erste Fokuspunkt und der zweite Fokuspunkt bezüglich der optischen Achse (112) des Spiegels (122) symmetrische voneinander beabstandet sind, wobei sich wenigstens eine Lamelle (110) auf der dem einfallenden Licht zugewandten Seite des Spiegels (102) versetzt zur optischen Achse (112) des Spiegels (102) und in Richtung der optischen Achse (112) des Spiegels (102) erstreckt, wobei die wenigstens eine Lamelle (110) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass ein in Richtung der optischen Achse (112) durch die wenigstens eine Lamelle (110) in den Spiegel (102) einfallender Lichtstrahl vom Spiegel (102) auf den ersten Fokuspunkt reflektiert wird und dass ein vom Spiegel (102) in Richtung des zweiten Fokuspunkt reflektierter Lichtstrahl durch die wenigstens eine Lamelle (110) zumindest teilweise auf den ersten Fokuspunkt reflektiert wird. 2. Reflektor (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (102) ein Tripelspiegel ist, der ausgebildet ist, einen parallel zur optischen Achse (112) des Tripelspiegels einfallenden Lichtstrahl auf einen der Fokuspunkte zu reflektieren . 3. Reflektor (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tripelspiegel drei Reflexionsflächen aufweist, die zueinander in Winkeln angeordnet sind, die sich von 90 Grad um einen vorgegebenen Winkel insbesondere mit einem Betrag des Winkels im Bereich von Null bis 1 Bogenminute unterscheiden . 4. Reflektor (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lamelle (110) so ausgebildet und angeordnet ist, dass von der wenigstens einen Lamelle (110) auf den ersten Fokuspunkt reflektiertes Licht nur einmal von der wenigstens einen Lamelle (110) reflektiert wird. 5. Reflektor (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einfallendes Licht vom Spiegel (102) mit einer Ablenkung bezüglich der optischen Achse (112) des Spiegels (102) reflektiert wird . 6. Reflektor (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die wenigstens eine Lamelle (110) mit einer Höhe senkrecht zur optischen Achse (112) des Spiegels (102) und mit einer Länge in Richtung der optischen Achse (112) vom Spiegel (102) erstreckt, deren Verhältnis abhängig von der Ablenkung des Spiegels (102) definiert ist. 7. Reflektor (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens zwei Lamellen (110) in Richtung ihrer Höhe in einem Abstand voneinander parallel zur optischen Achse (102) des Spiegels (102) erstrecken, wobei der Abstand durch einen ersten Brechungsindex für die wenigstens zwei Lamellen (110), durch einen zweiten Brechungsindex für den Zwischenraum zwischen den Lamellen (110) und abhängig von der Ablenkung des Spiegels (102) definiert ist. 8. Reflektor (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lamelle (110) an ihrer Oberfläche eine ebene oder gekrümmte Freiformfläche aufweist, insbesondere eine konkave Freiformfläche, eine konvexe Freiformfläche oder eine abschnittsweise konkave und abschnittsweise konvexe Freiformfläche. 9. Reflektor (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche der wenigstens einen Lamelle (110) zumindest abschnittsweise schief bezüglich der optischen Achse (102) des Spiegels (102) angeordnet ist. 10. Reflektor (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche der wenigstens einen Lamelle (110) zumindest abschnittsweise eine spiegelnde, insbesondere einfallendes Licht total reflektierende, Beschichtung aufweist . 11. Reflektor (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lamelle (110) und der Spiegel (102) aus demselben Material, insbesondere einstückig ausgebildet sind. 12. Reflektor (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen wenigstens zwei der Lamellen (110) ein optisch wirksames, von Luft verschiedenes Medium angeordnet ist. 13. Reflektor (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich alle Lamellen (110) für den Spiegel (102) auf derselben Seite einer Ebene erstrecken, in der die optische Achse (112) des Spiegels (102) liegt. 14. Reflektoranordnung (300) dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoranordnung (300) eine Vielzahl Reflektoren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 umfasst. 15. Reflektoranordnung (300) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoranordnung (300) wenigstens einen Reflektor (100) ohne Lamellen umfasst, der benachbart zu den Reflektoren (100) mit Lamellen (110) und bezüglich seiner optischen Achse (102) parallel zu diesen angeordnet ist. 16. Reflektoranordnung (300) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl Tripelspiegel in der Reflektoranordnung (300) dieselbe Geometrie aufweist. 17. Verwendung eines Reflektors (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 als einzelne Reflexionselemente in einem Fahrzeug, integriert in einer Heckleuchte eines Fahrzeugs oder für ein Fahrzeuganbauteil, insbesondere einen Fahrradträger oder Fahrzeuganhänger. 18. Strahlteiler, gekennzeichnet durch einen Reflektor (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei Abmessungen des Reflektors (100) durch eine durch einen Aktor veränderlich sind, und wobei der Strahlteiler ausgebildet ist einen Strahl durch prozentuale, dynamische Anpassung der Strahlaufteilung durch Variation eines Lamellenabstands und/oder einer Lamellenlänge aufzuteilen. |
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Reflektor und eine
Reflektoranordnung .
Hintergrund
Reflektoren werden insbesondere an Fahrzeugen an deren Heck- und/oder Seitenbereichen verwendet. Für optische Elemente zur Ausstattung von Retroreflektoren werden als Reflexionsflächen beispielsweise Tripelspiegel verwendet. Derartige Retroreflektoren reflektieren einen aus einer Richtung einfallenden Lichtstrahl parallel zu dieser
Richtung .
EP 0 790 120 A2 offenbart eine beispielhafte
Reflektoranordnung mit der eine Bündelung des Lichts möglich ist, indem einfallendes Licht auf zwei Fokuspunkte reflektiert wird.
Wünschenswert ist es eine demgegenüber weiter verbesserte Bündelung des reflektierten Lichts zu erreichen.
Offenbarung der Erfindung
Dies wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erreicht .
Ein Reflektor umfasst wenigstens einen Spiegel mit
mindestens drei Reflexionsflächen, der ausgebildet ist, in den Spiegel einfallendes Licht auf einen ersten Fokuspunkt oder einen zweiten Fokuspunkt zu reflektieren, wobei der erste Fokuspunkt und der zweite Fokuspunkt bezüglich der optischen Achse des Spiegels symmetrisch voneinander beabstandet sind, wobei sich wenigstens eine Lamelle auf der dem einfallenden Licht zugewandten Seite des Spiegels versetzt zur optischen Achse des Spiegels und in Richtung der optischen Achse des Spiegels erstreckt, wobei die wenigstens eine Lamelle derart ausgebildet und angeordnet ist, dass ein in Richtung der optischen Achse durch die wenigstens eine Lamelle in den Spiegel einfallender Lichtstrahl vom Spiegel auf den ersten Fokuspunkt
reflektiert wird und dass ein vom Spiegel in Richtung des zweiten Fokuspunkt reflektierter Lichtstrahl durch die wenigstens eine Lamelle zumindest teilweise auf den ersten Fokuspunkt reflektiert wird. Der Reflektor ist aus einem Spiegel und einer geometrischen Struktur auf Lamellenbasis aufgebaut. Die Reflexionsfläche des Spiegels ist so ausgerichtet, dass reflektiertes Licht auf zwei zur optischen Achse symmetrische Punkte fokussiert wird. Die Lamellenstruktur lenkt nun die Lichtstrahlen so, dass nur noch ein Fokuspunkt mit einer erhöhten Lichtintensität entsteht. Ein Fokuspunkt definiert beispielsweise eine Richtung, in die reflektiertes Licht von geringen Verlusten durch Streuung oder Absorption (infolge nicht ideal spiegelnder und/oder rauer Oberflächen) abgesehen
vorzugsweise reflektiert wird. In einer Messung der
Lichtintensität sind Fokuspunkte des reflektierten Lichts durch einen Bereich definiert, in dem eine gemessene
Lichtintensität wesentlich größer ist, als eine
Lichtintensität des reflektierten Lichts die außerhalb dieses Bereichs gemessen wird.
Vorzugsweise ist der Spiegel ein Tripelspiegel, der ausgebildet ist, einen parallel zur optischen Achse des Tripelspiegels einfallenden Lichtstrahl auf einen der Fokuspunkte zu reflektieren. Dieser Reflektor ist aus einem Tripelspiegel und einer geometrischen Struktur auf
Lamellenbasis aufgebaut. Sind die Winkel der
Reflexionsflächen des Tripelspiegels zueinander so
ausgerichtet, dass reflektiertes Licht auf die zwei zur optischen Achse symmetrische Punkte fokussiert wird, erhöht die Reflexion an den Lamellen die Lichtintensität in einem der Fokuspunkte.
Vorzugsweise weist der Tripelspiegel drei Reflexionsflächen auf, die zueinander in Winkeln angeordnet sind, die sich von 90 Grad um einen vorgegebenen Winkel insbesondere mit einem Betrag des Winkels im Bereich von Null bis 1
Bogenminute unterscheiden. Ein derartiger Aufbau wird im Folgenden als Lamellentripel bezeichnet. Das Lamellentripel beruht auf dem allgemeinen Gedanken, dass herkömmliche Retrorückstrahler mit Tripelspiegeln ausgeführt werden, wobei die Tripelspiegel wenigstens drei Reflexionsflächen aufweisen, die zueinander in einem 90° Winkel angeordnet sind. Diese Reflexionsflächen bilden ein Würfelecken reflexelement, das im Wesentlichen die einfallenden
Lichtstrahlen so reflektiert, dass sich diese Lichtstrahlen in beispielsweise sechs Punkten mit erhöhter
Lichtintensität fokussieren. Durch eine Optimierung der Reflexionsflächen und durch geeignete Winkelanstellungen der Reflexionsflächen zueinander ist es möglich von den zuvor genannten sechs Fokuspunkten eine Konzentration dieser auf nur noch zwei Fokuspunkte mit entsprechend hoher Lichtintensität zu erreichen. Nach dem bisherigen Stand der Technik ist eine weitere Zusammenführung dieser beiden Fokuspunkte auf nur noch einen Fokuspunkt/Prüfpunkt nur durch das Ausrichten der Reflexionsflächen der
Würfeleckenreflexelemente der Tripelspiegel nicht
erreichbar. Durch einen geometrischen Vorbau in Form von Lamellen wird beim Lamellentripel demgegenüber eine höhere Lichtintensität an einem der Fokuspunkte gegenüber dem anderen der Fokuspunkte erreicht.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine Lamelle so ausgebildet und angeordnet, dass von der wenigstens einen Lamelle auf den ersten Fokuspunkt reflektiertes Licht nur einmal von der wenigstens einen Lamelle reflektiert wird. Dies stellt eine besonders effektive Geometrie dar.
Vorzugsweise wird einfallendes Licht vom Spiegel mit einer Ablenkung bezüglich der optischen Achse des Spiegels reflektiert. Dies stellt einen Reflektor dar, der
einfallendes Licht nicht direkt zurück reflektiert, sondern um einen bestimmten Winkel, d.h. eine Ablenkung, ablenkt. Der Fokuspunkt mit höherer Lichtintensität schließt mit der optischen Achse einen kleinen Winkel ein. Dies stellt einen Vorteil insbesondere im Automobilbereich und Straßenverkehr dar. Licht, dass von einem sich annähernden Fahrzeug auf das Heck eines anderen Fahrzeugs trifft, wird - bei entsprechender Anordnung des Reflektors am Fahrzeug - nun nicht auf die Scheinwerfer direkt rückreflektiert, sondern wird in das Sichtfeld des Fahrers gelenkt. Dadurch können Gefahren eher erkannt werden.
Vorzugsweise erstreckt sich die wenigstens eine Lamelle mit einer Höhe senkrecht zur optischen Achse des Spiegels und mit einer Länge in Richtung der optischen Achse vom
Spiegel, deren Verhältnis abhängig von der Ablenkung des Spiegels definiert ist. Vorzugsweise erstrecken sich wenigstens zwei Lamellen in Richtung ihrer Höhe in einem Abstand voneinander parallel zur optischen Achse des Spiegels, wobei der Abstand durch einen ersten Brechungsindex für die wenigstens zwei
Lamellen, durch einen zweiten Brechungsindex für den
Zwischenraum zwischen den Lamellen und abhängig von der Ablenkung des Spiegels definiert ist.
Vorzugsweise weist die wenigstens eine Lamelle an ihrer Oberfläche eine ebene oder gekrümmte Freiformfläche auf, insbesondere eine konkave Freiformfläche, eine konvexe Freiformfläche oder eine abschnittsweise konkave und abschnittsweise konvexe Freiformfläche.
Eine Oberfläche der wenigstens einen Lamelle kann wegen der bei der Herstellung evtl, nötigen Entformungsschrägen zumindest abschnittsweise schief bezüglich der optischen Achse des Spiegels angeordnet sein.
Vorzugsweise weist eine Oberfläche der wenigstens einen Lamelle zumindest abschnittsweise eine spiegelnde,
insbesondere einfallendes Licht total reflektierende, Beschichtung auf. Treten in ungewünschter Richtung geführte Strahlen aus, werden diese in dieser Struktur an der
Grenzfläche totalreflektiert. Die Totalreflexion hat zur Folge, dass diese bezüglich der optischen Achse des
Spiegels mit entgegengesetztem Winkel auf die Koordinate des gewünschten einen Fokuspunkts geführt werden. Daraus resultierend zielen idealerweise keine Lichtstrahlen mehr in Richtung der, symmetrisch bedingten, allerdings ungewünschten Koordinate des zweiten Fokuspunkts. Da bei der Reflexion an einem optisch dichteren Medium immer ein Teil des Lichtes transmittiert wird, lässt sich der Effekt verstärken, indem die aktiven Reflexionsflächen verspiegelt werden. Somit findet eine besonders effektive asymmetrische Verschiebung des retroreflektierten Lichts statt.
Vorzugsweise sind die wenigstens eine Lamelle und der
Spiegel aus demselben Material, insbesondere einstückig ausgebildet .
Vorzugsweise ist zwischen wenigstens zwei der Lamellen ein optisch wirksames, von Luft verschiedenes Medium
angeordnet .
Vorzugsweise erstrecken sich alle Lamellen für den Spiegel auf derselben Seite einer Ebene, in der die optische Achse des Spiegels liegt. Ein geometrischer Vorbau in dieser Form der Lamellen führt demgegenüber zu einem Strahlenverlauf, welcher die Stirnseite des Lamellentripels zur Hälfte bedeckt. Dabei werden die beiden Fokuspunkte auf einen der beiden Fokuspunkte zusammengeführt. Dadurch wird die
Symmetrie des Tripelspiegels außer Kraft gesetzt. Die vorher vorherrschende Punktsymmetrie zur optischen Achse wird so umgangen. Hierbei werden die nicht gewünschten Lichtstrahlen umgelenkt, sodass sie ebenfalls zur
gewünschten Ausleuchtung beitragen. Dabei werden die ungewünschten Symmetrieintensitäten der gerichteten
Lichtstrahlen auf die Position der gewünschten
Symmetrieintensitäten umgelenkt. Zudem ist eine Reflektoranordnung vorgesehen, die eine Vielzahl derartiger Reflektoren umfasst.
Vorzugsweise umfasst die Reflektoranordnung wenigstens einen Reflektor ohne Lamellen, der benachbart zu den
Reflektoren mit Lamellen und bezüglich ihrer optischen Achse parallel zu diesen angeordnet ist.
Vorzugsweise weist eine Vielzahl Tripelspiegel in der Reflektoranordnung dieselbe Geometrie auf.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt :
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Projektion eines Reflektors in Richtung seiner optischen Achse,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Projektion des Reflektors senkrecht zu seiner optischen Achse,
Fig. 3 eine schematische perspektivische Darstellung einer Reflektoranordnung aus einer ersten Blickrichtung,
Fig. 4 eine schematische perspektivische Darstellung der Reflektoranordnung aus einer zweiten Blickrichtung,
Fig. 5 schematisch einen Verlauf von ersten
Lichtstrahlen im Reflektor, Fig. 6 schematisch einen Verlauf von zweiten Lichtstrahlen im Reflektor,
Fig. 7 eine Lichtintensitätsverteilung in Abhängigkeit des Winkels zur optischen Achse eines Tripelspiegels,
Fig. 8 eine Lichtintensitätsverteilung in Abhängigkeit des Winkels zur optischen Achse eines Lamellentripels,
Fig. 9 eine Lichtintensitätsverteilung in Abhängigkeit der Winkel zur optischen Achse eines Lamellentripels, wobei der Lichteinfall genau in Richtung der optischen Achse des Spiegels angenommen wurde.
Detaillierte Beschreibung
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines
Reflektors 100. Der Reflektor 100 umfasst wenigstens einen Spiegel 102 mit mindestens drei Reflexionsflächen. Die Reflexionsflächen sind an einer für einfallendes Licht ausgebildeten Seite des Spiegels 102 angeordnet. In Figur 1 ist ein Spiegel 102 mit drei Reflexionsflächen dargestellt, bei dem eine erste Reflexionsfläche 104, eine zweite
Reflexionsfläche 106 und eine dritte Reflexionsfläche 108 als Spiegel 102 angeordnet sind, der die drei
Reflexionsflächen aufweist. Die drei Reflexionsflächen sind im Beispiel zueinander in Winkeln angeordnet, die sich von 90 Grad um einen vorgegebenen Winkel unterscheiden. Der vorgegebene Winkel ist wie im Folgenden beschrieben im Bereich weniger Bogensekunden oder Bogenminuten definiert. Insbesondere ist der Betrag des vorgegebenen Winkels im Bereich von Null bis 1 Bogenminute definiert. In der Regel ist dieser Betrag durch die in den jeweiligen Ländern geltenden gesetzlichen Normen vorgegeben.
Der Reflektor 100 weist wenigstens eine Lamelle 110 auf.
Die wenigstens eine Lamelle 110 erstreckt sich auf der Seite des Spiegels 102 für einfallendes Licht versetzt zur optischen Achse 112 des Spiegels 102. Im Beispiel sind zwei Lamellen 110 dargestellt, die sich in Richtung der
optischen Achse 112 des Spiegels 102 mit einer Höhe 114 senkrecht zur optischen Achse 112 des Spiegels 102
erstrecken. Die Höhe 114 unterschiedlicher Lamellen kann unterschiedlich sein. Es kann auch nur eine Lamelle 110 oder es können mehr als zwei Lamellen 110 vorgesehen sein. Die Lamellen 110 sind aus lichtdurchlässigem Material.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung des Reflektors 100 in einer Projektion in Richtung der optischen Achse 112 des Spiegels 102.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung des Reflektors 100 in einer Projektion senkrecht zu seiner optischen Achse 112.
Die wenigstens eine Lamelle 110 erstreckt sich, wie in Figur 2 dargestellt, mit einer Länge 116. Im Beispiel erstrecken sich die beiden dargestellten Lamellen 110 mit derselben Länge 116. Die Länge unterschiedlicher Lamellen kann unterschiedlich sein.
Figur 3 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer Reflektoranordnung 300 aus einer ersten
Blickrichtung. Figur 4 zeigt eine schematische
perspektivische Darstellung der Reflektoranordnung 300 aus einer zweiten Blickrichtung.
Im Beispiel ist ein Verhältnis von Höhe 114 und Länge 116 abhängig von einer Ablenkung des Spiegels 102 definiert.
Als Ablenkung des Spiegels 102 ist der Betrag des Winkels bezüglich der optischen Achse 112 bezeichnet, unter dem ein aus einer Richtung parallel zur optischen Achse 112 des Spiegels 102 einfallender Lichtstrahl nach der Reflexion am Spiegel 102 reflektiert wird.
Die Ablenkung wird beispielsweise entweder nach der
„Regelung Nr. 3 der Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa (UN/ECE) - Einheitliche Bedingungen für die Genehmigung von retroreflektierenden Einrichtungen für Kraftfahrzeuge und ihre Anhänger" im europäischen Bereich oder nach ihrer anglo-amerikanischen Entsprechung
vorgegeben. Beispielsweise wird als Ablenkung 20
Bogenminuten vorgegeben. Andere Ablenkungen sind ebenfalls vorgebbar .
Dieses Verhältnis und die Geometrie des Reflektors werden im Folgenden beschrieben. Abhängig davon, auf welche der Reflexionsflächen des Spiegels 102 ein parallel zur
optischen Achse 112 einfallender Lichtstrahl zuerst trifft, wird der einfallender Lichtstrahl vom Spiegel 102 auf einen ersten Fokuspunkt oder einen zweiten Fokuspunkt
reflektiert .
Figur 5 zeigt schematisch einen Verlauf von ersten
Lichtstrahlen 502 im Reflektor 100. Die ersten
Lichtstrahlen 502 fallen parallel zur optischen Achse 112 ein, werden vom Spiegel 102 auf den zweiten Fokuspunkt reflektiert und werden von einer Lamelle 110 auf den ersten Fokuspunkt reflektiert. Die Geometrie des Reflektors ist für einen vorgegebenen Strahlverlauf mit einer vorgegebenen Ablenkung ausgelegt. Die Lamellen 110 sind so ausgebildet und angeordnet, dass von einer Lamelle 110 auf den ersten Fokuspunkt reflektiertes Licht nur einmal von der Lamelle 110 reflektiert wird. Genauer sind die Lamellen 110 so ausgebildet, dass jeder vom Spiegel 102 auf den zweiten Fokuspunkt reflektierte Lichtstrahl durch nur eine
Reflexion an nur einer Lamelle 110 auf den ersten
Fokuspunkt reflektiert wird. Es kann sich hierbei um
Teilreflexion oder vollständige Reflexion handeln.
Figur 6 zeigt schematisch einen Verlauf von zweiten
Lichtstrahlen 602 im Reflektor 102. Die Lamellen 110 und der Spiegel 102 sind so angeordnet, dass durch die Lamellen 110 parallel zur optischen Achse 112 in den Spiegel 102 einfallende zweite Lichtstrahlen 602 vom Spiegel 102 auf den ersten Fokuspunkt reflektiert werden. Das bedeutet, ein in Richtung der optischen Achse 112 durch die wenigstens eine Lamelle 110 in den Spiegel 102
einfallender Lichtstrahl 602 wird vom Spiegel 102 auf den ersten Fokuspunkt reflektiert und ein vom Spiegel 102 in Richtung des zweiten Fokuspunkt reflektierter Lichtstrahl 502 wird durch wenigstens eine Lamelle 110 zumindest teilweise auf den ersten Fokuspunkt reflektiert.
Die Anordnung der Reflexionsflächen zueinander ist so definiert, dass in den Spiegel 102 einfallendes Licht auf einen ersten Fokuspunkt oder einen zweiten Fokuspunkt reflektiert wird. Der erste Fokuspunkt und der zweite
Fokuspunkt sind bezüglich der optischen Achse des Spiegels 112 symmetrische voneinander beabstandet. Die Ablenkung weist betragsmäßig denselben Winkel zur optischen Achse 112 auf .
Die wenigstens eine Lamelle 110 ist derart ausgebildet und angeordnet, dass ein in Richtung der optischen Achse 112 durch die wenigstens eine Lamelle 110 in den Spiegel 102 einfallender Lichtstrahl vom Spiegel 102 auf den ersten Fokuspunkt reflektiert wird und dass ein vom Spiegel 102 in Richtung des zweiten Fokuspunkt reflektierter Lichtstrahl durch die wenigstens eine Lamelle 110 zumindest teilweise auf den ersten Fokuspunkt reflektiert wird.
Im Beispiel erstrecken sich zwei Lamellen 110 in Richtung ihrer Höhe in einem Abstand voneinander parallel zur optischen Achse 102 des Spiegels 102. Der Abstand ist durch einen ersten Brechungsindex nl für die Lamellen 110, durch einen zweiten Brechungsindex n2 für den Zwischenraum zwischen den Lamellen 110 und abhängig von der Ablenkung des Spiegels 102 definiert.
Beispielsweise ist die Ablenkung des Spiegels 102 wie folgt definiert : tan ( ) = d / 1 mit Ablenkung
d Lamellenhöhe
1 Lamellenlänge.
Beispielsweise ist die Ausbreitungsrichtung eines
reflektierten Lichtstrahls unter Vernachlässigung der
Polarisationsrichtung des Lichts bezüglich der optischen Achse 112 des Spiegels 102 definiert als: n2 / nl = sin (fΐ) / sin (f2) mit nl Brechungsindex für die Lamellen
n2 Brechungsindex für den Zwischenraum zwischen Lamellen cpl Winkel zur optischen Achse vor Lichtbrechung
cp2 Winkel zur optischen Achse nach Lichtbrechung. Beispielsweise ist der Abstand a abhängig vom Winkel cp2 wie folgt definiert: a = tan (f2) * 1 mit a Abstand
cp2 Ablenkung
1 Lamellenlänge.
Der Winkel cp2 ist im Beispiel durch den Winkel der
Ablenkung vorgegeben. Beispielsweise ist ein Winkel von 20 Bogenminuten für die Ablenkung vorgegeben. Der Winkel cp2 ist in diesem Fall 1/3°, d.h. 20 Bogenminuten. Die Lamellen 110 sind beispielsweise mit einer Lamellenhöhe 0,1 mm ausgebildet. Die Lamellen 110 sind beispielsweise mit einer Lamellenlänge von 17,1885 mm ausgebildet. Das Verhältnis von Lamellenhöhe zu Lamellenlänge beträgt in diesem Fall 1:171,885. Andere Verhältnisse sind ebenfalls möglich, die beispielsweise auf Lamellenlängen zwischen 12 mm und 26 mm beruhen .
Durch Variation von Lamellenlänge 1, Lamellenhöhe d und des Abstands a sind unterschiedliche Faktoren für den
Unterschied der Lichtverteilung zwischen den beiden
Fokuspunkten einstellbar.
Die Lamelle 110 kann an ihrer Oberfläche eine ebene oder gekrümmte Freiformfläche aufweisen. Es kann insbesondere eine konkave Freiformfläche, eine konvexe Freiformfläche oder eine abschnittsweise konkave und abschnittsweise konvexe Freiformfläche vorgesehen sein.
Eine Oberfläche der Lamelle 110 kann zumindest
abschnittsweise schief bezüglich der optischen Achse 112 des Spiegels 102 angeordnet sein.
Eine Oberfläche der Lamelle 110 kann zumindest
abschnittsweise eine spiegelnde, insbesondere eine das einfallende Licht total reflektierende, Beschichtung aufweisen .
Die Lamellen 110 und der Spiegel 102 sind lichtdurchlässig und vorzugsweise aus demselben Material beispielsweise aus Glas oder Polymethylmethacrylat, PMMA, ausgebildet. Der symmetrisch gewünschte Anteil des durch Lamellen 110 reflektierten Lichtes wird nicht durch die Struktur
behindert, da diese bei frontalem Einfall des zu
reflektierenden Lichtes parallel zur optischen Achse verläuft. So bleibt der optische Strahlenverlauf der gewünschten Anteile erhalten. Diese Umlenkung wird durch lamellenartig angeordnete, physische Strukturen erzielt.
Höhe, Länge und Abstände der Lamellen 110 sind hierbei linear skalierbar und abhängig von der gewünschten
Ablenkung zur optischen Achse zu wählen. Die Lamellenhöhe ist beispielsweise gleich dem Abstand der Lamellen 110. Die Länge der Lamellen 110 wird beispielsweise abhängig von der gewünschten Ablenkung wie beschrieben bestimmt. Fertigt man die physische Struktur aus einem transmissionsfähigen
Material, so ist deren Dicke anders als der Strukturabstand zu wählen, da aufgrund des Medienübergangs eine
Strahlbrechung und somit eine Winkeländerung erfolgt. Durch diese Geometriebedingung werden die, durch verschiedenen Materialaustrittspunkte bedingte vorzeitige Reflexion, vermieden. Indem man die Geometrie, wo die Lichtstrahlen unter einem steileren Winkel austreten, erweitert,
verschiebt man den Punkt der ersten Reflexion weiter in Richtung Austrittspunkt. Optimal ist diese Geometrie ausgelegt, wenn in der kompletten Geometrie jeder
Lichtstrahl, der ansonsten zu einer ungewünschten
Intensität führen würde, genau einmal reflektiert wird und somit alle Strahlen unter demselben Winkel, gemäß der gewünschten Ablenkung, austreten.
Durch eine geometrische Veränderung der Reflexionsflächen, beispielsweise der Tripelflächen, kann eine geringere
Baugröße erzielt werden. Die hierbei auftretende
Winkeländerung kann durch eine Anpassung der
Lamellengeometrie kompensiert werden.
Die Lamellen 110 sind im Beispiel einstückig mit dem
Spiegel 102 ausgebildet. Die Reflexionsflächen des Spiegels 102 sind beispielsweise auf der Rückseite eines
Würfeleckenreflexelement aus PMMA angeordnet aus dem die Lamellen 110 herausragen. Zwischen wenigstens zwei der Lamellen 110 kann Luft oder ein anderes optisch wirksames, von Luft verschiedenes Medium angeordnet sein.
Im Beispiel erstrecken sich alle Lamellen 110 für den
Spiegel 102 auf derselben Seite einer Ebene, in der die optische Achse 102 des Spiegels 102 liegt.
Ein derartiger Reflektor 100 wird im Folgenden als
Lamellentripel bezeichnet. Das Lamellentripel unterscheidet sich von herkömmlichen Tripelspiegeln durch die Winkel in denen die Reflexionsflächen zueinander angeordnet sind, und durch die Anordnung der Lamellen.
Figur 7 stellt eine Lichtintensitätsverteilung aus dem Stand der Technik in Abhängigkeit des Winkels zur optischen Achse des Spiegels für einen aus dem Stand der Technik bekannten Tripelspiegel mit zueinander in 90 Grad Winkeln angeordneten Reflexionsflächen dar, in den Licht parallel zu seiner optischen Achse einfällt. Die
Lichtintensitätsverteilung weist zwei gleich große Maxima der Lichtintensität auf, die zwei Fokuspunkte des
Tripelspiegels definieren, an denen dieselbe
Lichtintensität auftritt.
Figur 8 stellt eine Lichtintensitätsverteilung des vom Lamellentripel reflektierten Lichts in Abhängigkeit des vertikalen Winkels zur optischen Achse des Spiegels für Licht dar, das parallel zur optischen Achse einfällt. Die Geometrie des Lamellentripels ist im Beispiel für eine vertikale Ablenkung von 15 Bogenminuten bezüglich der optischen Achse des Spiegels des Lamellentripels definiert. Die Lichtintensitätsverteilung weist zwei Maxima der
Lichtintensität bei -15 und +15 Bogenminuten auf. Die
Maxima definieren die zwei Fokuspunkte des Lamellentripels. Die Maximalwerte, d.h. die Lichtintensität an den
Fokuspunkten, unterscheidet sich im Beispiel um einen
Faktor 10.
Figur 9 stellt eine Lichtintensitätsverteilung in
Abhängigkeit der vertikalen und horizontalen Winkel zur optischen Achse des Spiegels des Lamellentripels
schematisch dar, wobei der Lichteinfall genau in Richtung der optischen Achse des Spiegels angenommen wurde. Die Geometrie des Lamellentripels ist für eine vertikale
Ablenkung von 20 Bogenminuten bezüglich der optischen Achse des Spiegels des Lamellentripels definiert. Die Maxima bei einem horizontalen Winkel von Null Grad definieren im
Beispiel die zwei Fokuspunkte des Lamellentripels bei den vertikalen Winkeln -20 und +20 Bogenminuten. Die
Maximalwerte der Fokuspunkte unterscheiden sich im Beispiel ebenfalls .
Das Lamellentripel kann vor allem in der
Automobilindustrie, aber beispielsweise auch bei
Reflexlichtschranken Einsatz finden. Dabei kann das
Lamellentripel als Reflektor eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Es ist möglich den Reflektor als einzelne
Reflexionselemente oder in den Heckleuchten integriert zu verwenden . Der Vorteil des Lamellentripels gegenüber herkömmlichen Retroreflektoren besteht in der Ablenkung des einfallenden Lichts um einen bestimmten Winkel bezüglich der optischen Achse. Durch diese Ablenkung kann Licht, das beispielsweise von den Scheinwerfern eines sich annähernden Fahrzeugs abgestrahlt wird, nicht auf die Scheinwerfer zurück, sondern in das Sichtfeld des Fahrers reflektiert werden. Dadurch können Gefahren, wie durch ein defektes Fahrzeug auf einer unübersichtlichen Straße, eher erkannt werden. Somit hat der Lenker des Fahrzeugs mehr Zeit sich auf die Gefahrensituation einzustellen. Dadurch stellt der
beschriebene Reflektor eine Verbesserung der Sicherheit im Verkehr dar.
Es ist ebenfalls eine Verwendung für Fahrzeuganbauteile wie Fahrradträger oder Fahrzeuganhänger vorzustellen, da auch hier die bereits erwähnten Vorteile greifen. Ebenfalls kann ein Reflektor, der aus Lamellentripeln besteht, in
Fahrbahnbegrenzungen oder in Warnschildern verwendet werden .
Ein weiterer Anwendungsfall ist eine prozentuale,
dynamische Anpassung der Strahlaufteilung durch Variation von Lamellenabstand und Lamellenlänge. Hierbei können die Abmessungen durch einen Aktor verändert werden. Dies kann unter anderem als Strahlteiler in der Nachrichtentechnik, falls Intensitäten verlustfrei unterschiedlich
aufgeteilt werden müssen, eingesetzt werden.
Next Patent: STEP-DESCENDING DEVICE FOR TRANSPORT EQUIPMENT