DE2936012A1 - Retroreflektoren mit doppelter retroreflexion - Google Patents

Retroreflektoren mit doppelter retroreflexion

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DE2936012A1
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retroreflector
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Johann-F. Dipl.-Phys. 2000 Hamburg Hipp
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/12Reflex reflectors
    • G02B5/126Reflex reflectors including curved refracting surface

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Description

  • Retroreflektoren mit doppelter Retroreflexion
  • Retroreflexionseffekte werden immer dann ausgenutzt, wenn man ausgesendetes Licht zum Sendeort zurückreflektieren will.
  • Die bekanntesten Anwendungsfälle sind Entfernungsmessung, eflexionslichtschranken oder Rückstrahler an Automobilen, ruder Verkehrsschildern.
  • Dabei sind eine Vielzahl von Varianten verschiedener Retroreflektoren bekannt geworden, die Jedoch alle auf wenigen grundlegenden Prinzipien beruhen.
  • r:Ie Leistungsdaten der verschiedenen Reflektoren sine semt unterschiedlich. Zu Entfernungsmeßzwecken mit Laserlicht ist bei langen Meßstrecken eine gute Qualität erforderlich.
  • 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.
  • Dabei verwendete Reflektoren sind oftmals Tripelprismen aus Glas.
  • 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.
  • Beide Reflektoren sind sehr unterschiedlich in den Herstellungikosten.
  • 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.
  • Tripelprismen bestehen aus einer senkrecht zur Raumdiagonalen abgeschnittenen Würfelecke.
  • Durch dreifache Reflexion an allen drei Seitenwänden wird das einfallende Licht zurück reflektiert.
  • Die Würfeleckflächen müssen dabei in sehr hoher Toleranz senkrecht zueinander stehen.
  • 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.
  • 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.
  • Auf dem Gebiet der ungenauen Retroreflektoren wird auch der Retroreflexionseffekt, der durch eine Linse und Spiegel in der Brennebene der Linse aufgestellt wird, ausgenutzt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Ein Retroreflektor, bei guten Leistungsdaten, wirtschaftlich herstellbar, ist nicht bekannt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Eine wirtschaftliche Produzierbarkeit wird durch die Benutzung von Plastiklinsen in Kombination mit Retroreflexionsfolie erreicht, die beide vergleichsweise 'r rei^.giinstig herstellbar sind.
  • 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.
  • Die Divergenz des reflektierten Lichtes ist durch Herausrücl;en der Reflexionsfolie aus der Brennebene variierbar, zu größeren Winkelwerten.
  • Tw Folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen ßusfuhrungsbeispiele für Retroreflektoren mit doppelter Retroreflexion nach der Erfindung beschrieben.
  • 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.
  • Es ist erkennbar, daß ein Spiegel an Stelle der Retrofolie kaum Strahlung auf die Linse reflektieren würde.
  • In Fig. 2 wird der Retroreflektor perspektivisch dargestellt.
  • 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.
  • Die Retroreflektoren können ihrerseits zu Arrays kombiniert werden, um die Wirkung zu erhöhen.
  • Leerseite

Claims (5)

  1. Patentansprüche 1. Retroreflektor mit doppelter Retroreflexion, dadurch gekennzeichnet, daß in oder nahe der Brennebene eines Sammelobjektives (1), (9) eine retroreflektierende Folie (2), (11) angebracht wird, die das in das Sammelobjektiv einfallende Licht in sich zurückreflektiert, welches in seiner Divergenz nach Durchlaufen des SammelobJektives stark vermindert wird.
  2. 2. Retroreflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Sammelobjektiv (1), (9) aus transparentem Plastikmaterial besteht und eine asphärische Linse ist
  3. 3. Retroreflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundträgerplatte (4), (10) auf der Seite, auf der die Retrofolie fixiert wird, der Brennfläche des Sammelobjektives angepaßt ist.
  4. 4. Retroreflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reflektierende Einzelelement der Retrofolie gegenüber der Brennweite der Sammeloptik sehr klein ist.
  5. 5. Retroreflektor, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Retroreflektoren aus einem Linsenarray, in dessen Brennebene eine Reflexionsfolie gebracht wurde, gebildet werden.
DE19792936012 1979-09-06 1979-09-06 Retroreflektoren mit doppelter retroreflexion Withdrawn DE2936012A1 (de)

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