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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Beseitigen des Phantomlichteffektes bei Lichtsignalen, insbesondere bei Strassenverkehrssignalen und Signallaternen des Eisenbahnsicherungswesens, für mit
Sammellinsen, Farbfiltern und Signalabschlussscheiben ausgerüstete Lichtsignale, wobei im Strahlengang des von aussen her die Lichtaustrittsöffnung des Signals passierenden Fremdlichtes vom Beobachter aus gesehen vor dem
Farbfilter ein aus zwei lichtdurchlässigen, entlang ihres Umfanges miteinander verbundenen Platten gebildeter
Hohlkörper sehr geringen Volumens vorgesehen ist, der im Bereich eines bedarfsweise anschaltbaren elektrischen oder magnetischen Feldes angeordnet und mit Flüssigkristall gefüllt ist.
Unter dem Begriff Phantomlichteffekt ist folgender Vorgang zu verstehen : Von aussen her auf die
Signallaterne fallende Fremdlicht wird innerhalb der Signallaterne reflektiert, passiert dabei zweimal das
Farbfilter und schliesslich die Lichtaustrittsöffnung der Signallaterne und kann von einem Beobachter als farbiges
Signal wahrgenommen werden. Die Farbe ist die gleiche wie die beim eingeschalteten Zustand der Signallaterne.
Dieser Effekt ist unerwünscht und führt bei abgeschaltetem Signalbild zu Irreführungen und Gefährdungen, weil ein Signalbild vorgetäuscht wird, das in Wirklichkeit nicht existiert.
Besonders kritisch ist das etwa in Richtung der optischen Achse der Signallaterne einfallende Fremdlicht, beispielsweise die Strahlen der tiefstehenden Sonne oder des Lichtes von Fahrzeugscheinwerfern, weil dieses Licht die Signallaterne auch wieder etwa in Richtung der optischen Achse verlässt und damit das für einen Beobachter infolge des Phantomlichteffektes erkennbare
Signalbild in der Originalfarbe gut sichtbar macht.
Es ist versucht worden, diesen Effekt dadurch zu vermeiden, dass durch besondere Formgebung der
Signalabschlussscheiben der Signale das von aussen her auf die Signallaterne auftreffende Licht an der
Signalabschlussscheibe in eine dem Beobachter abgekehrte Richtung abgelenkt wird. Da eine solche Anordnung den Phantomlichteffekt nicht völlig beseitigen konnte, wurden bedarfsweise schwenkbare lichtundurchlässige
Blenden eingebaut.
Bekannt ist ferner eine Vorrichtung, die in der Signallampe einen Hohlkörper mit einer bedarfsweise einfüllbaren Flüssigkeit enthält. Dieser Füll-bzw. Entleerungsvorgang ist jedoch für einen schnellen
Umschaltvorgang zu langwierig.
Im Stammpatent Nr. 304311 ist zur Beseitigung des Effekts die Verwendung einer Flüssigkristallschicht vorgeschlagen worden. Eine solche (nematische) Flüssigkristallschicht hat die Eigenschaft, dass sie schlagartig lichtundurchlässig wird, wenn sie von einem elektrischen oder magnetischen Feld durchdrungen wird. Es kommt dann zu einer Absorption und einer diffusen Lichtstreuung, welche die Schicht z. B. milchig weiss bis gelb erscheinen lässt. Vorteilhafterweise ordnet man eine solche Flüssigkristallschicht innerhalb zweier planparalleler transparanter Platten an, die auf ihren Innenseiten je eine transparente Leiterschicht besitzen, an die eine bestimmte Spannung angelegt werden kann.
Setzt man eine solche Anordnung von einem Beobachter aus gesehen vor das Farbfilter, so kann von aussen einfallendes Licht das Farbfilter nur noch teilweise erreichen, so dass nach einer weiteren Reflexion dieses diffusen Anteils im Signalgeber für den Betrachter kein Phantomeffekt mehr zu beobachten ist. Im eingeschalteten Zustand der Laterne wird das Feld an der Flüssigkristallschicht abgeschaltet und diese danach lichtdurchlässig. Der Flüssigkristall wird lediglich im abgeschalteten Zustand der Signallaterne in seinen Streuzustand versetzt. Befindet sich vom Betrachter aus gesehen vor der Flüssigkristallschicht eine Signalabschlussscheibe, so wird kaum noch Streulicht aus der Laterne hinausgelangen.
Ist jedoch, wie vorgeschlagen wurde, die nach aussen weisende Flüssigkristallabschlussplatte als Signalabschlussscheibe ausgebildet, so sieht der Beobachter im abgeschalteten Zustand des Signals z. B. ein milchig weisses bis gelbes Streulicht. Diese Farbe kann jedoch auch bereits mit einer verkehrstechnischen Farbe verwechselt werden und zu einer Verkehrsgefährdung führen.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Einrichtung nach dem Stammpatent Nr. 304311 derart weiterzubilden, dass im ausgeschalteten Zustand der Signallaterne eine verkehrsneutrale Farbe angezeigt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass im Flüssigkristall Farbstoffe gelöst sind, die beim Ein- bzw. Abschalten eines an den Flüssigkristall anlegbaren Feldes eine verkehrstechnische Farbe des Lichtsignals in eine verkehrsneutrale Farbe umwandeln. Um dies zu erreichen, löst man vorteilhafterweise im Flüssigkristall dichroitische Farbstoffe auf, die das auf die Flüssigkristallschicht auffallende Licht in einer verkehrsneutralen Farbe streuen, wenn das in den Flüssigkristall anlegbare Feld abgeschaltet wird. Dies lässt sich folgendermassen verstehen. Ein Farbeffekt an einem Flüssigkristall wird beobachtet, wenn in einer nematischen Flüssigkristallschicht dichroitische Farbstoffe gelöst sind und an die Flüssigkristallschicht eine Spannung angelegt wird.
Durch Ausrichtung der Moleküle der nematischen Flüssigkristalle im elektrischen Feld werden die dichroitischen Farbstoffe mit ausgerichtet. Die Absorption in einem dichroitischen Farbstoff ist eine Funktion der Orientierung der Moleküllängsachse zur Richtung des einfallenden Lichtes. Da der Phantomlichteffekt dann am stärksten ist, wenn von aussen auf die Signallaterne einfallendes Licht senkrecht auf die Flüssigkristallschicht auftrifft, muss diese Lichteinfallsrichtung in Betracht gezogen werden. Eine farbige Streuung des Lichtes an der Flüssigkristallschicht tritt nicht auf, wenn die Richtungen der Moleküllängsachsen und des einfallenden Lichtes die gleichen sind. Diese entsteht vielmehr nur dann, wenn die Ausrichtung der dichroitischen Farbstoffe senkrecht zur Lichteinfallsrichtung ist. Das ist z.
B. der Fall, wenn das elektrische Feld an der Flüssigkristallschicht abgeschaltet ist. Soll beispielsweise eine rot anzeigende Signallaterne im abgeschalteten
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Zustand blau erscheinen, so löst man beispielsweise Indophenol-Blau im Flüssigkristall auf. Zur Erzeugung der roten Farbe werden die Lichtquelle und der Flüssigkristall eingeschaltet, der dann transparent ist. Beim Ausschalten der Lampe und des Feldes an der Flüssigkristallschicht entsteht dann ein blauer Farbton.
Es ist auch möglich, dass man im Flüssigkristall nichtdichroitische Farbstoffe auflöst, die dann das auf die Flüssigkristallschicht auffallende Licht in einer verkehrsneutralen Farbe streuen, wenn das an den Flüssigkristall anlegbare Feld eingeschaltet wird. Solche Farbstoffe wirken praktisch transparent im nicht eingeschalteten Zustand des Flüssigkristalls und farbig und diffus streuend, wenn an die Flüssigkristallschicht ein Feld angelegt ist.
Von Vorteil ist auch eine Einrichtung, bei der im Flüssigkristall dichroitische und nichtdichroitische Farbstoffe gelöst sind, die das auf die Flüssigkristallschicht von aussen auffallende Licht in einer verkehrsneutralen Farbe streuen, wenn das an den Flüssigkristall anlegbare Feld abgeschaltet wird, und die das auf die Flüssigkristallschicht auffallende Signallicht in einer verkehrstechnischen Farbe aussenden, wenn das an den Flüssigkristall anlegbare Feld eingeschaltet wird. Dann kann nämlich sogar auf das Farbfilter der Signallaterne verzichtet werden.
Genaue Ausführungsformen der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt die Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit einem dichroitischen Farbstoff im Flüssigkristall, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit einem nichtdichroitischen Farbstoff im Flüssigkristall und Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel mit einem dichroitischen und einem nichtdichroitischen Farbstoff im Flüssigkristall.
Die in Fig. 1 dargestellte Signallaterne enthält eine Lichtquelle --1--, einen Reflektor-2-, einen Farbfilter --3-- und eine Flüssigkristallvorrichtung--4--. welche aus zwei transparenten parallel zueinander
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der Flüssigkristallschicht anlegt, und die transparent ist, wenn ein Feld vorhanden ist. In der Flüssigkristallschicht sind dichroitische Farbstoffe --8-- gelöst. Auf den beiden Innenseiten der transparenten Platten-6 und 5-befindet sich je eine transparente Leiterschicht-9--, die mit elektrischen Anschlüssen-10 und 11-versehen sind. Die Stromzuführungsleitungen--12--sind so geschaltet, dass über einen Schalter--13sowohl die Lichtquelle-l-als auch die Flüssigkristallvorrichtung --4-- gleichzeitig eingeschaltet werden können.
Durch die Vorrichtung--14--wird eine für den Flüssigkristall geeignete Spannung ausgewählt. Im eingeschalteten Zustand gelangt nun Licht von der Lichtquelle--l-über den Reflektor-2--gemäss dem Pfeil --15-- durch den Farbfilter--3--hindurch, wobei der Lichtstrahl dann durch den Farbfilter--3-beispielsweise rot gefärbt wird. Im weiteren Verlauf des Lichtstrahls wird die Flüssigkristallvorrichtung-4- durchlaufen, welche im eingeschalteten Zustand transparent ist. Ein Beobachter --16-- sieht die Farbe des Lichtes, die beim Durchgang durch den Farbfilter--3--entstanden ist, also rot.
Im ausgeschalteten Zustand wird nun von aussen einfallendes Licht--17--an der Flüssigkristallschicht gestreut, u. zw. in einer durch den dichroitischen Farbstoff vorgegebenen Farbe, z. B. blau. Dieses von aussen einfallende Licht --17-- kann die Flüssgkristallvorrichtung --4-- nicht mehr durchdringen und zu dem unerwünschten Phantomlichteffekt führen.
Die Fig. 2 zeigt wieder eine Vorrichtung mit einer Lichtquelle einem Reflektor-2-, einem Farbfilter --3-- und einer Flüssigkristallvorrichtung --4-- mit den begrenzenden Platten-5 und 6--, den Leiterschichten-9--, einem solchen Flüssigkristall--18--, der in den Streuzustand versetzt wird, wenn ein Feld angelegt ist und der transparent ist, wenn das Feld abgeschaltet ist. In diesem Flüssigkristall --18-ist ein nichtdichroitischer Farbstoff --19-- gelöst. Die Stromzuführung ist diesmal so geschaltet, dass
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so gelangt das Licht wieder durch den Farbfilter --3-- und schliesslich durch die transparente Flüssigkristallschicht nach aussen, wo ein Betrachter --16-- wieder die Farbe des Farbfilters sieht.
Ist die
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Phantomlichteffekt kann wieder nicht auftreten.
Die Fig. 3 zeigt eine Ausführung, die ähnlich aufgebaut ist wie die in den Fig. 1 und 2 beschriebene, die
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Farbstoff erzeugt wird, während die Farbe des nichtdichroitischen Farbstoffes nicht ausgestrahlt wird. Wird die Lichtquelle--l--abgeschaltet, die Flüssigkristallvorrichtung --4-- jedoch eingeschaltet, so sieht der Beobachter --16-- diesmal nur das Streulicht des einfallenden Lichtes-17-.
Das Streulicht hat nunmehr die Farbe des nichtdichroitischen Farbstoffes, nicht aber die Farbe des dichroitischen Farbstoffes. Wählt man
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beispielsweise als dichroitischen Farbstoff rot, als nichtdichroitischen Farbstoff blau, so ergibt der Einschaltzustand der Lichtquelle--l--eine Farbausstrahlung in einer verkehrstechnischen Farbe, der Ausschaltzustand der Lichtquelle--l--die Farbe eines verkehrsneutralen Zustandes.
Erwähnt sei hier noch, dass der Streuzustand des flüssigen Kristalls auch mit Hilfe von Wechselstrom oder mit Hilfe von magnetischen Feldern erreicht werden kann. Im letzteren Falle müsste dann eine andere Flüssigkristallvorrichtung gewählt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Beseitigen des Phantomlichteffektes bei Lichtsignalen, insbesondere bei Strassenverkehrssignalen und Signallaternen des Eisenbahnsicherungswesens, für mit Sammellinsen, Farbfiltern und Signalabschlussscheiben ausgerüstete Lichtsignale, wobei im Strahlengang des von aussen her die Lichtaustrittsöffnung des Signals passierenden Fremdlichtes vom Beobachter aus gesehen vor dem Farbfilter ein aus zwei lichtdurchlässigen, entlang ihres Umfanges miteinander verbundenen Platten gebildeter Hohlkörper sehr geringen Volumens vorgesehen ist, der im Bereich eines bedarfsweise anschaltbaren elektrischen oder
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Flüssigkristall Farbstoffe gelöst sind, die beim Ein- bzw.
Ausschalten eines an den Flüssigkristall anlegbaren Feldes eine verkehrstechnische Farbe des Lichtsignals in eine verkehrsneutrale Farbe umwandeln.
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