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Retroreflektoren mit doppelter Retroreflexion
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Retroreflexionseffekte werden immer dann ausgenutzt, wenn man ausgesendetes
Licht zum Sendeort zurückreflektieren will.
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Die bekanntesten Anwendungsfälle sind Entfernungsmessung, eflexionslichtschranken
oder Rückstrahler an Automobilen, ruder Verkehrsschildern.
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Dabei sind eine Vielzahl von Varianten verschiedener Retroreflektoren
bekannt geworden, die Jedoch alle auf wenigen grundlegenden Prinzipien beruhen.
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r:Ie Leistungsdaten der verschiedenen Reflektoren sine semt unterschiedlich.
Zu Entfernungsmeßzwecken mit Laserlicht ist bei langen Meßstrecken eine gute Qualität
erforderlich.
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Das bedeutet, daß die Richtung, unter der das in den Retroreflektor
einfallende Licht zurückreflektiert wird, genau der Einfallrichtung gleicht, und
das reflektierte BUndel sehr kleine Divergenzen besitzt.
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Dabei verwendete Reflektoren sind oftmals Tripelprismen aus Glas.
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Bei Reflektoren im Individualverkehr, z.B. StraBenbegrenzungsreilektoren
ist man daran interessiert, daß das reflektierte Scheinwerferlicht mindestens eine
so große Divergenz besitzt, daß genügend Licht in die Augen der Fahrer fällt, also
bei 10 - 20 liegt.
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Beide Reflektoren sind sehr unterschiedlich in den Herstellungikosten.
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Mit der Erfindung wird der Zweck verfolgt, Retroreflektoren mit guten
Eigenschaften, wie geringe Divergenz des reflektierten Lichtes und einem großen
Einfallwinkelbereich unter dem noch Retroreflexion möglich ist, zu geringen Herstellungskosten
zu erzeugen.
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Tripelprismen bestehen aus einer senkrecht zur Raumdiagonalen abgeschnittenen
Würfelecke.
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Durch dreifache Reflexion an allen drei Seitenwänden wird das einfallende
Licht zurück reflektiert.
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Die Würfeleckflächen müssen dabei in sehr hoher Toleranz senkrecht
zueinander stehen.
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UTnabhängig davon, ob die Würfelecke aus Vollmaterial gefertigt wird,
und die Außenflächen geschliffen und poliert werden, oder ob Spiegel in einer entsprechenden
Anordnung ll einer Würfelecke zusammengesetzt werden, ist die Her -stellung derartiger
Retroreflektoren mit erheblichen Fertigungskosten verbunden. Man erhält Jedoch Retroreflektoren
mit sehr guten Leistungsdaten.
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Im unteren Leistungsbereich (Retroreflektoren für den Individualverkehr)
werden die Retroreflektoren als Plastikpreßteile hergestellt, wobei aus kleinen
Tripelprismen Arrays gebildet werden. Diese Tripelprismenarrays sind vergleichsweise
ungenau (was auf das Herstellungsverfahren zurückzuführen ist). Derartige Tripelprismenarrays
sind auch in Folienform bekannt, wobei die Einzelprismen sehr klein sind.
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Auf dem Gebiet der ungenauen Retroreflektoren wird auch der Retroreflexionseffekt,
der durch eine Linse und Spiegel in der Brennebene der Linse aufgestellt wird, ausgenutzt.
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Dabei sind ebenfalls retroreflektierende Folien hergestellt
worden,
die mit sehr kleinen Glaskugeln beschichtet sind, wobei jede Glaskugel als kleiner
Reflektor wirkt. Die Divergenz des zurückreflektierten Lichtbündels liegt dabei
jedo-h bei ca. 50 und ist von Beugungseffekten durch die kleine Aparatur der Glaskugeln
überlagert.
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Es sind auch Linsenkörper hergestellt worden, die derartig ausgelegt
sind, daß die Oberfläche als Linse wirkt und die Rückfläche als Spiegel ausgebildet
ist und gleich -zeitig im Brennpunkt der Linse liegt.
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Die Tripelprismen mit guten Leistungsdaten sind sehr teuer, weil der
maximale Ablenkfehler kleiner sein muß, als die Aufweitung des reflektierten Lichtes,
um diese Prismen zum Beispiel bei Laserentfernungsmessungen einzusetzen.
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Gleiches gilt fr aus Spiegeln zisammengesetzte Retroreflektoren. Die
Arrays, aus kleinen Tripeiprismen oder Glaskugeln zusammengesetzt, haben vergleichsweise
sehr schlechte Leistungsdaten, jedoch den erheblichen Vorteii der sehr wirtschaftlichen
Produzierbarkeit.
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Ein Retroreflektor, bei guten Leistungsdaten, wirtschaftlich herstellbar,
ist nicht bekannt.
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Um die Folienreflektoren im Außenbetrieb bei allen Wetterlagen benutzen
zu können, Inüssen entsprechende chutzrrnahmen durchgefUhrt werden, um die Oberfläche
vor Wasser zu schützen. Wassertropfen würden die Reflelonswirkung wesentlich vermindern.
In einer bekannten Form wird die mit kleinen Glaskugeln beschichtete Folie mit einem
transparenten Kunststoff beschichtet, der einen kleineren Brechungsindex aufweist,
als das Kugelmaterial. Dadurch wird jedoch die total reflektierende Fläche jeder
einzelnen Kugel stark eingeschränkt, sodaß man zwar eine wetterfeste Folie
damit
gewonnen hat, jedoch eine starke Leistungseinbuße hingenommen werden muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Retroreflektor zu
schaffen, der bei guten Leistungsdaten, wie großer Einfallwinkelbereich, unter dem
Retroreflexion möglich ist, bei kleiner Divergenz des reflektierten Lichtbijndels,
wirtschaftlicher produzierbar ist, als die beschriebenen leistungsstarken Tripelprismen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Erennebene
einer Linse eine retroreflektierende Folie plaziert wird und auf diese Weise die
einfallende Strahlung auf die Brennebene fokussiert wird, durch die Retrofolie zunächst
mit größerer Divergenz in der Einfallrichtung reflefrtiert wird, dabei die Linse
wieder durchläuft und in der Divergenz stark eingeengt wird. Durch das Vorchlten
der Linse vor die Retrofolie wird erreicht, daß die relativ große Divergenz der
in Einfallwinkel reflektierten Strahlung stark verkleinert wird.
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Die Retrofolie hat den zusätzlichen Vorteil, daß der Einfallwinkel,bnter
dem Retroreflexion der Anordnung auftritt, im Vergleich zw Anordnung aus Linse und
Spiegel wesentlich erhöht wird, da für den Spiegel gilt, daß einfallende Strahlung
symmetrisch zum Lot auf die Oberfläche reflektiert wird, was bei vom senkrechten
Einfall abweichenden Winkeln dazu führt, daß die reflektierte Strahlung nur teilweise
oder bei größerem Winkel nicht mehr durch die Linse wieder austritt.
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Durch Kombination von Linse und Retrofolie in der Brenn -ebene der
Linse wird also eine geringe Divergenz des reflektierten Lichtes bei gleichzeitig
hohem Lichteinfall -winkelbereich,unter dem Retroreflexion auftritt, erreicht.
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Eine wirtschaftliche Produzierbarkeit wird durch die
Benutzung
von Plastiklinsen in Kombination mit Retroreflexionsfolie erreicht, die beide vergleichsweise
'r rei^.giinstig herstellbar sind.
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erreicht werden die Vorteile dadurch, daß zwei Retroroflexionen in
Kombination bei dieser Erfindung Verwendung finden: Erstens durch Benutzung von
einem Reflektor in der Brennebene eines Linsensystems, und zweitens dadurch, daß
der Reflektor eine Retroreflexionsfolie ist.
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Die Divergenz des reflektierten Lichtes ist durch Herausrücl;en der
Reflexionsfolie aus der Brennebene variierbar, zu größeren Winkelwerten.
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Tw Folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen ßusfuhrungsbeispiele
für Retroreflektoren mit doppelter Retroreflexion nach der Erfindung beschrieben.
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In Fig. 1 wird ein Retroreflektor mit doppelter Retroreflexion dargestellt.
Er besteht aus einem Objektiv (7), einer in der Brennebene des Objektives angebrachten
Retroreflexionsfolie (2), die auf der Grundträgerplatte (4) aufgebracht ist und
durch das Abstandsrohrstück (3) fixiert ist, einer mit den Schrauben (6) am Rohrstück
befestigten Grundplatte und dem Dichtring (5),mit dem der Retroreflektor abgedichtet
wird. Das Objektiv (1) ist im Rohrstück mit einem Kleber oder Kitt (8) fixiert.
Die einfallende Strahlung (7) wird in sich zurückreflektiert.
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Es ist erkennbar, daß ein Spiegel an Stelle der Retrofolie kaum Strahlung
auf die Linse reflektieren würde.
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In Fig. 2 wird der Retroreflektor perspektivisch dargestellt.
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In Fig. 3 wird ein Retroreflektor mit einer Zylinderlinse ('3) als
Objektiv dargestellt. Die einfallende Strahlung (7) wird auf der Retrofolie (11),
die auf der Grundplatte (10) befestigt ist, als Brennstrich (12) abebilf'et und
parallel zur Zylinderlinsenachse mit der Divergenz, die durch die Retrofolie vorgegeben
wird, reflektiert und senkrecht dazu mit stark verminderter Divergenz, sodaß dieser
Retroreflektor einen stark eliptischen, bzw. linienförmigen Querschnitt des Reflexionsstrahls
erzeugt.
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Die Retroreflektoren können ihrerseits zu Arrays kombiniert werden,
um die Wirkung zu erhöhen.
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