DE69302100T2

DE69302100T2 - Anzeigevorrichtung mit beleuchtetem Zeiger

Info

Publication number: DE69302100T2
Application number: DE69302100T
Authority: DE
Inventors: Jerome Wroblewski
Original assignee: Jaeger SA
Current assignee: Jaeger SA
Priority date: 1992-01-06
Filing date: 1993-01-05
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2013-01-06
Also published as: EP0551222A1; FR2685959B1; DE69302100D1; FR2685959A1; EP0551222B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Anzeigevorrichtungen mit einem beleuchteten Instrumentenzeiger.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf die Gestaltung von Armaturenbrettern von Kraftfahrzeugen.
Der Einsatz von beleuchteten Instrumentenzeigern dient vor allem dazu, in der Nacht die Erkennung der Anzeigegeräte zu erleichtern, oder aber ganz allgemein dazu, die Erkennung in solchen Fällen zu verbessern, in denen die Lichtverhältnisse im Umfeld schlecht sind.
Instrumentenzeiger bestehen im allgemeinen aus einer Nabe, welche in eine drehbare Betätigungswelle eingepaßt ist, wobei diese Nabe einen längsförmigen Körper eines Instrumentenzeigers trägt, der aus Gründen der Esthetik und des Gleichgewichts an beiden Seiten der Nabe verläuft. Die Betätigungswelle ragt im allgemeinen aus einem elektrisch betätigten Anzeigegerät heraus, welches vom Fachmann als "Meßwerk" bezeichnet wird, wie zum Beispiel einem Quotientenmesser. Als Variante kann die Betätigungswelle, in die der Instrumentenzeiger eingepaßt ist, mit Hilfe einer Verzahnung mit diesem Anzeigegerät verbunden werden.
Insgesamt sind zwei Hauptarten von solchen Instrumentenzeigern bekannt.
Die Instrumentenzeiger der ersten Art können aus einem optisch undurchlässigen Material bestehen. Sie sind an ihrer sichtbaren Vorderseite mit einer farbigen Beschichtung versehen und an Lichtquellen angeschlossen, welche an der Vorderseite vorgesehen sind, um die Beschichtung zu beleuchten, wenn die Lichtverhältnisse im Umfeld schlecht sind. Solche Instrumentenzeiger haben bereits große Dienste geleistet. Im Vergleich zu den sogenannten beleuchteten Instrumentenzeigern gaben sie jedoch nur wenig Leuchtkraft. Daher sind sie in Bezug auf die Esthetik, die Annehmlichkeit und die Zuverlässigkeit der Betrachtung nicht unbedingt zufriedenstellend.
Die Zeiger der zweiten Art, die sogenannten beleuchteten Instrumentenzeiger, bestehen im wesentlichen aus einem optisch transparenten Material und sind mit Lichtquellen verbunden, welche an der Seite oder an der Rückseite des Instrumentenzeigers angeordnet sind, um das Licht in den Körper des Instrumentenzeigers einzuleiten, welcher als Lichtleiter dient. Derzeit werden die sogenannten beleuchteten Instrumentenzeiger gegenüber den Instrumentenzeigern der erst genannten Art bevorzugt.
In der nachstehenden Beschreibung wird als "Vorderseite" des Instrumentenzeigers die dem Betrachter zugewandte Seite und als "Rückseite" des Instrumentenzeigers die dem Betrachter abgewandte Seite bezeichnet.
Wie dies insbesondere in den Vorveröffentlichungen FR-A- 2615992 und DE-A-3425029 beschrieben ist, wurden bereits Anzeigevorrichtungen vorgeschlagen, die folgendes aufweisen:
- ein Anzeigegerät,
- eine drehbare Betätigungswelle, welche von dem Anzeigegerät so angetrieben wird, daß die Winkelposition gegenüber einer Ausgangsposition von einem sichtbar zu machenden Eingabeparameter abhängt, einen beleuchteten Instrumentenzeiger, der so mit der Betätigungswelle verbunden ist, daß er von dieser schwenkbar bewegt wird,
- mehrere Lichtquellen, und
- einen optisch transparenten Leiter, der gegenüber den Lichtquellen und an der Rückseite des Instrumentenzeigers angeordnet ist, und zwar im allgemeinen zwischen dem Instrumentenzeiger und dem Anzeigegerät, um das von den Lichtquellen abgestrahlte Licht aufzufangen und an den Instrumentenzeiger zu leiten.
Weiterhin wurden, wie dies zum Beispiel in den Veröffentlichungen FR-A-2418503, FR-A-2422147, DE-A-2838261 und DE-A-2848001 offenbart ist, Anzeigevorrichtungen vorgeschlagen, welche folgendes enthalten:
- ein Anzeigegerät,
- eine drehbare Betätigungswelle, welche von dem Anzeigegerät so angetrieben wird, daß ihre Winkelposition gegenüber einer Ausgangsposition von einem sichtbar zu machenden Eingabeparameter abhängt,
- einen beleuchteten Instrumentenzeiger, der mit der Betätigungswelle verbunden ist, um von dieser schwenkbar angetrieben zu werden,
- eine Lichtquelle, und
- einen optisch transparenten Leiter, welcher gegenüber der Lichtquelle und an der Rückseite des Instrumentenzeigers angeordnet ist, wobei -dieser optische Leiter
- eine reflektierende Struktur aufweist, die aus einer schrägen Facette besteht, welche auf die Achse der Betätigungswelle und den Instrumentenzeiger zentriert ist, so daß dieser optische Leiter das von der Lichtquelle abgestrahlte Licht auffängt und einen Teil dieses Lichtes mit Hilfe der reflektierenden Struktur auf den Instrumentenzeiger leitet.
Die EP-A-78732 beschreibt eine Anzeigevorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, die folgendes aufweist:
- ein Anzeigegerät,
- eine drehbare Betätigungswelle, welche von dem Anzeigegerät angetrieben wird,
- einen mit der Betätigungswelle verbundenen beleuchteten Instrumentenzeiger,
- eine Lichtquelle, und
- einen optisch transparenten optischen Leiter, welcher gegenüber der Lichtquelle angeordnet ist, wobei dieser optische Leiter fogendes aufweist:
- eine reflektierende Struktur, welche weitgehend auf die Achse der Betätigungswelle und den Instrumentenzeiger zentriert ist, um einen Teil des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtes an den Instrumentenzeiger zurückzuleiten, und
- mindestens eine Struktur, die so konzipiert ist, daß sie auf die weitgehend auf die Achse der Betätigungswelle und den Instrumentenzeiger zentrierte reflektierende Struktur das Licht zurückleitet, welches sie aus der Lichtquelle empfängt.
Die in den zitierten Dokumenten beschriebenen Anzeigevorrichtungen haben den Vorteil, daß sie nur eine einzige Lichtquelle erfordern und den Instrumentenzeiger über einen großen Winkel seiner Achse beleuchten, das heißt, einen großen Schwenkbereich des Instrumentenzeigers ermöglichen.
Einerseits besitzt der um die Achse des Instrumentenzeigers angeordnete Bereich, welcher von der reflektierenden Struktur gedeckt wird, eine begrenzte Fläche.
Andererseits erzeugen die bisher vorgeschlagenen aus einer einzigen Facette bestehenden reflektierenden Strukturen keine einheitliche Beleuchtung des Instrumentenzeigers über einen Bereich von 360º. Insbesondere bilden die Betätigungswelle und die Nabe des Instrumentenzeigers auf der entgegengesetzten Seite der Lichtquelle einen nicht beleuchteten Schattenbereich.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die Anzeigevorrichtungen mit beleuchtetem Instrumentenzeiger aus dem Stand der Technik deutlich zu verbessern.
Nach der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel mit Hilfe einer Anzeigevorrichtung einer bekannten Art erreicht, welche folgendes enthält:
- ein Anzeigegerät,
- eine drehbare Betätigungswelle, welche von dem Anzeigegerät angetrieben wird,
- einen mit der Betätigungswelle verbundenen beleuchteten Instrumentenzeiger,
- eine Lichtquelle, und
- einen optisch transparenten optischen Leiter, welcher gegenüber der Lichtquelle an der Rückseite der Lichtquelle angeordnet ist, wobei dieser optische Leiter folgendes enthält:
- eine reflektierende Struktur, welche weitgehend auf die Achse der Betätigungswelle und des Instrumentenzeigers zentriert ist, um einen Teil des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtes an den Instrumentenzeiger zurückzuleiten, und
- mindestens eine Struktur, welche so ausgelegt ist, daß sie an die weitgehend auf die Achse der Betätigungswelle zentrierte reflektierende Struktur das Licht zurückleiten kann, welches sie aus der Lichtquelle empfängt, dadurch gekennzeichnet, daß
- die auf dem optischen Leiter vorgesehene reflektierende Struktur mindestens ein dachförmiges Prisma aufweist, um an die weitgehend auf die Achse der Betätigungswelle zentrierte reflektierende Struktur das Licht zurückzuleiten, welches sie von der Lichtquelle empfängt, und daß der optische Leiter an der Rückseite des Instrumentenzeigers angeordnet ist,
- und dadurch, daß diese weitgehend auf die Achse der Betätigungswelle zentrierte reflektierende Struktur verschiedene reflektierende Facetten aufweist, welche um die Achse der Betätigungswelle angeordnet sind, und deren Linien mit der größten Neigung nicht parallel verlaufen.
Vorzugsweise enthält der optische Leiter insbesondere zwei symmetrische dachförmige Prismen, welche nicht kolinear verlaufen.
Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der vorliegenden Erfindung ist jedes der dachförmigen Prismen so ausgelegt, daß es den von der Lichtquelle empfangenen divergierenden Lichtstrahl in Form eines parallelen Lichtstrahls zurücksenden kann.
Nach noch einem vorteilhaften Merkmal der vorliegenden Erfindung hat die Oberkante der dachförmigen Prismen die Form eines Kreises.
Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der vorliegenden Erfindung enthält die weitgehend auf die Achse der Betätigungswelle zentrierte reflektierende Struktur des optischen Leiters Facetten, welche so konzipiert sind, daß sie den von dem dachförmigen Prisma empfangenen Lichtstrahl um einen Winkel von etwa 90º ablenken können, um diesen Lichtstrahl an den Instrumentenzeiger zurückzuleiten.
Nach noch einem weiteren vorteilhaften Merkmal der vorliegenden Erfindung enthält die weitgehend auf die Achse der Betätigungswelle zentrierte reflektierende Struktur des optischen Leiters zwei Paar Facetten, die so konzipiert sind, daß sie den von den dachförmigen Prismen empfangenen Lichtstrahl um einen Winkel von etwa 90º ablenken können, sowie drei Facetten, welche so konzipiert sind, daß sie den direkt von der Lichtquelle empfangenen Lichtstrahl um einen Winkel von 90º ableiten können.
Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der Lektüre der nachstehenden detaillierten Beschreibung, welche in Bezug auf die als nicht einschränkendes Beispiel beigefügten Zeichnungen durchgeführt wird, in denen folgendes dargestellt ist:
Die Fig. 1 zeigt eine erste Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen optischen Leiter;
Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die entgegengesetzte Seite des gleichen optischen Leiters;
Die Fig. 3 zeigt einen Querschnitt des gleichen optischen Leiters entlang der Linie III-III aus der Fig. 2;
Die Fig. 4 zeigt einen zweiten Querschnitt des optischen Leiters entlang der Linie IV-IV aus der Fig. 2;
Die Fig. 5 zeigt einen Querschnitt des optischen Leiters entlang der Linie V-V aus der Fig. 2;
Die Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt des gleichen optischen Leiters entlang der Linie VI-VI aus der Fig. 2;
Die Fig. 7 zeigt eine perspektivische schematische Ansicht einer bevorzugten Lichtquelle, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
Die Fig. 8 zeigt eine erste Seitenansicht der gleichen Lichtquelle;
Die Fig. 9 zeigt eine zweite Seitenansicht der gleichen Lichtquelle;
Die Fig. 10 zeigt eine Endansicht der gleichen Lichtquelle;
Die Fig. 11 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung, welche eine Variante eines optischen Leiters aufweist;
Die Fig. 12 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung;
Die Fig. 13 und 14 zeigen schematisch den von der in den Fig. 7 bis 10 dargestellen Lichtquelle abgestrahlten Lichtstrahl in zwei untereinander orthogonal verlaufenden Symmetrieebenen;
Die Fig. 15 und 16 zeigen die räumliche Verteilung der Lichtstärke, gemessen in zwei zueinander orthogonal verlaufenden Symmetrieebenen der in den Fig. 7 bis 10 dargestellten Lichtquelle;
Die Fig. 17 zeigt schematisch die Funktion des dachförmigen Prismas, welches in der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsart eingesetzt wird;
Die Fig. 18 zeigt einen Längsschnitt einer reflektierenden Facette, welche im Rahmen einer Variante einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
Die Fig. 19 zeigt eine Draufsicht auf eine andere Variante einer Ausführungsart des erfindungsgemäßen optischen Leiters;
Die Fig. 20 zeigt einen Querschnitt dieses optischen Leiters entlang der Linie XX-XX aus der Fig. 19;
Die Fig. 21 zeigt einen Längsschnitt einer Facette nach einer Variante der Ausführungsart der vorliegenden Erfindung; und
Die Fig. 22 zeigt eine Draufsicht auf eine Variante der Ausführungsart des optischen Leiters und illustriert insbesondere die Aufgabe der Einfallsfläche.

ERSTE AUSFÜHRUNGSART

Als erstes wird nachstehend in Bezug auf die Fig. 1 bis 6 eine erste Ausführungsart des erfindungsgemäßen optischen Leiters beschrieben.
Der optische Leiter 100 enthält eine flache Scheibe 101 aus einem optisch transparenten Material.
Die Scheibe 101 besitzt zwei weitgehend ebene Hauptflächen 102 und 103. Entsprechend den Darstellungen in den Fig. 1 bis 6 verlaufen diese beiden Hauptflächen 102 und 103 parallel zueinander. Wie noch später erklärt wird, können diese beiden Hauptflächen aber auch örtlich zueinander schräg gestellt angeordnet sein.
Die Scheibe 101 besitzt eine längsförmige Symmetrieebene 104, welche mit der Linie VI-VI zusammenfällt. Diese Symmetrieebene 104 verläuft senkrecht zu der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ebene.
In den Fig. 1 und 2 ist mit der Bezugsnummer 105 die Abbildung der Lichtquelle gekennzeichnet, welche dem optischen Leiter 100 zugeordnet ist, und zwar gesehen durch ihre Optik. Zum Zwecke der Vereinfachung der Darstellung wurde diese Lichtquelle 105 jedoch in diesen Figuren nicht dargestellt.
Der optische Leiter 100 besitzt ein im wesentlichen dreieckiges Profil.
Dieses Profil wird weitgehend von einer seitlichen Basisfläche 110, zwei ergänzenden Seitenflächen 112, 114, zwei seitlichen Hauptflächen 116, 118 und einer Einfallsfläche 119 gebildet.
Diese verschiedenen Flächen 110, 112, 114, 116, 118, 119 verlaufen senkrecht zu den Hauptflächen 102, 103
Die seitliche Basisfläche 110 ist eben und verläuft senkrecht zu der Symmetrieebene 104.
Die ergänzenden Seitenflächen 112, 114 sind eben und verlaufen untereinander parallel sowie parallel zur Symmetrieebene 104, das heißt orthogonal zur seitlichen Basisfläche 110.
Die ergänzenden Seitenflächen 112, 114 sind mit der seitlichen Basisfläche 110 mit Hilfe von nach außen konvexen zylindrischen Sektoren 111, 113 verbunden, welche auf Achsen zentriert sind, die senkrecht zu den Hauptflächen 102, 103 verlaufen.
Die seitlichen Hauptflächen 116, 118 sind eben und verlaufen symmetrisch zur Ebene 104.
Sie sind in Höhe der Kanten 115, 117 jeweils mit den ergänzenden Seitenflächen 112, 114 verbunden, welche senkrecht zu den Hauptflächen verlaufen. Die seitlichen Hauptflächen 116, 118 konvergieren im Abstand von den ergänzenden Seitenflächen 112, 114.
Die Einfallsfläche 119 ist zwischen den seitlichen Hauptflächen 116, 118 angeordnet. Die Einfallsfläche 119 besteht aus einem halbzylindrischen Sektor, welcher auf eine Achse zentriert ist, die in der Symmetrieebene 104 senkrecht zu den Hauptflächen 102, 103 liegt und durch den vorerwähnten Bildpunkt 105 verläuft.
Wie bereits weiter oben erwähnt, umfaßt der erfindungsgemäße optische Leiter 100 verschiedene Strukturen mit der Wirkung eines reflektierenden Prismas.
Insbesondere enthält der optische Leiter 100 nach der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsart zwei dachförmige Prismen 130, 140 und mehrere reflektierende Facetten, welche um die Achse 121 der Betätigungswelle verteilt sind.
Noch genauer gesagt, enthält der optische Leiter 100 nach der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsart, drei Paar reflektierende Facetten, welche paarweise symmetrisch gegenüber den Ebenen 104; 150, 152; 154, 156 und 156 und 158 angeordnet sind, sowie eine Facette 162, welche auf die Ebene 104 zentriert ist.
Diese verschiedenen reflektierenden Facetten 150, 152, 154, 156, 158, 160 und 162 sind rund um eine Öffnung 120 angeordnet. Diese Öffnung 120 durchquert die Wandstärke der Scheibe 110 und dient als Durchgang für die aus dem Anzeigegerät herausragende Betätigungswelle. Zu diesem Zweck ist diese öffnung 120 auf die Achse 121 der Betätigungswelle zentriert. Diese Achse 121 fällt mit dem Schnittpunkt der Linien III-III und IV-IV zusammen. Diese Öffnung 120 ist vorzugsweise von den vorerwähnten reflektierenden Facetten umgeben. Aus diesem Grund hat sie einen viereckigen Querschnitt. Diese Öffnung 121 wird daher an der Hauptfläche 103 durch vier gerade Kanten 122, 123, 124, 125 eingegrenzt. Diese Kanten 122, 123 verlaufen untereinander parallel, sowie parallel zur Symmetrieebene 104.
Die beiden Kanten 124, 125 verlaufen untereinander parallel und orthogonal zur Symmetrieebene 104.
Die dachförrnigen Prismen 130, 140 sind auf den Flanken von Ausschnitten 131, 141 ausgebildet, welche in die Scheibe 101 eingebracht sind und ihre Wanddicke durchqueren.
Die dachförmigen Prismen 130, 140 werden daher durch die seitliche Flanke der Ausschnitte 131, 141 gebildet, welche der Achse 121 am nächsten liegt.
Jedes der dachförmigen Prismen 130, 140 besteht im wesentlichen aus zwei Flächen 132, 133; 142, 143, welche symmetrisch zu einer Ebene 106 angeordnet sind, die parallel zu den Hauptflächen 102, 103 und im gleichen Abstand von diesen angeordnet ist. Die Flächen 132, 133; 142, 143 der dachförmigen Prismen 130, 140 werden durch gerade Mantellinien gebildet, welche vorzugsweise in einem Winkel von 45º gegenüber den Hauptflächen geneigt sind. Auf diese Weise verlaufen die reflektierenden Flächen 132, 133 einerseits und 142, 143 andererseits orthogonal zueinander.
Wie dies in der Fig. 17 schematisch angedeutet ist, ist jedes der dachförmigen Prismen 130, 140 so konzipiert, daß es einen konischen Lichtstrahl FC in jeder Ebene parallel zur Ebene 106, die sich aus dem Bildpunkt 105 ergibt, in einen parallelen Lichtstrahl FP in jeder Ebene parallel zur Ebene 106 verwandeln kann, deren Richtung parallel zu der Linie mit der größten Neigung der reflektierenden Facetten 150, 152 und 154, 156 verläuft. Insbesondere sind die dachförrnigen Prismen 130, 140 so gestaltet, daß sie den von dem Bildpunkt 105 abgestrahlten konischen Lichtstrahl FC in einen parallelen Lichtstrahl FP verwandeln, dessen Richtung vorzugsweise senkrecht zur Symmetrieebene 104 verläuft. In der in den Figuren dargestellten Ausführungsart liegen die vorgenannten Mantellinien, welche die reflektierenden Flächen 132, 133; 142, 143 eingrenzen, an kreisförmigen Sektoren an. Daher hat die Oberkante 134, 144 jedes der dachförrnigen Prismen 130, 140, welche durch den Schnittpunkt der Flächen 132, 133 einerseits und 142, 143 andererseits gebildet wird, die Form eines Kreissektors.
Das gleiche gilt für die unteren Kanten 135, 136; 145, 146 der reflektierenden Flächen 132, 133 und 142, 143, die jeweils an den Hauptflächen 102, 102 anliegen.
Als Variante kann die Oberkante der dachförmigen Prismen 130, 140 eine geeignete konische Form haben, oder aber auch eine torische Kurve bilden, welche die Umwandlung eines konischen Lichtstrahls in einen parallelen Lichtstrahl erlaubt.
Die Funktion der reflektierenden Flächen 150, 152, 154, 156 besteht darin, das von einem dachförmigen Prisma 130, 140 abgestrahlte Licht vorzugsweise senkrecht zu den Hauptflächen 102, 103 parallel zur Achse 121 und an die Hauptfläche 103 zurückzustrahlen.
Die Funktion der reflektierenden Facetten 158, 160, 162 besteht darin, das direkt aus dem Bildpunkt 105 abgestrahlte Licht vorzugsweise senkrecht zu den Hauptflächen 102, 103 parallel zur Achse 121 auf die Hauptfläche 103 zurückzuleiten.
Aus der nachstehenden Beschreibung wird man erkennen, daß das von den reflektierenden Facetten 150, 152, 154, 156, 158, 160, 162 zurückgestrahlte Licht auch schräg auf die Hauptflächen 102, 103 und nicht senkrecht auf diese auftreffen kann.
Die reflektierenden Facetten 150, 152 sind flach ausgebildet und gegenüber der Ebene 104 symmetrisch angeordnet.
Ihre Linie mit der größten Neigung ist in einer Ebene angeordnet, welche senkrecht zur Symmetrieebene 104 verläuft, und ebenfalls senkrecht zu der vorgenannten Ebene 106. Vorzugsweise sind die reflektierenden Facetten 150, 152 in jeder der vorerwähnten Ebenen 104, 106 um einen Winkel von 45º geneigt.
Die reflektierenden Facetten 150, 152 konvergieren in Richtung der Symmetrieebene 104 im Abstand zur Hauptfläche 102.
Aufdiese Weise bilden die reflektierenden Facetten 150, 152 einen konkaven Dieder gegenüber der Hauptfläche 102.
Die den beiden reflektierenden Facetten 150, 152 gemeinsame Kante 151 liegt in der Symmetrieebene 104 und ist im wesentlichen in Höhe der Hauptfläche 103 angeordnet.
Die reflektierenden Facetten 150, 152 sind in der Nachbarschaft der Öffnung 120 angeordnet. Im Vergleich zu dieser Öffnung 120 liegen sie an der entgegengesetzten Seite des Bildpunktes 105.
Die reflektierenden Facetten 154, 156 sind jeweils zwischen den vorgenannten reflektierenden Facetten 150, 152 und dem Bildpunkt 105 angeordnet.
Die reflektierenden Facetten 154, 156 sind eben ausgebildet. Ihre Linie mit der größten Neigung liegt in einer Ebene, welche orthogonal zur Symmetrieebene 104 und zu der vorerwähnten Ebene 106 verläuft. Vorzugsweise sind die reflektierenden Facetten 154, 156 gegenüber den Hauptflächen 102, 103 um einen Winkel von 45º geneigt. Die reflektierenden Facetten 154, 156 konvergieren gegen die Symmetrieebene 104 im Abstand zur Hauptfläche 102. Die Oberkante 155, 157 der reflektierenden Facetten 154, 156 liegt im wesentlichen auf der Hauptfläche 103. Diese Oberkante 155, 157 entspricht der Hälfte der Länge der Kanten 122, 123 der Öffnung 120.
Die reflektierenden Facetten 158, 160 sind jeweils zwischen den vorerwähnten reflektierenden Facetten 154, 156 und dem Bildpunkt 105 angeordnet.
Die reflektierenden Facetten 158, 160 sind eben ausgebildet. Ihre Linie mit der größten Neigung ist in einer Ebene angeordnet, welche parallel zur Symmetrieebene 104 verläuft. Die reflektierenden Facetten 158, 160 sind vorzugsweise in einem Winkel von 45º zu den Hauptflächen 102, 103 angeordnet. Sie konvergieren in Richtung der Hauptfläche 103 im Abstand von dem Bildpunkt 105.
Die reflektierenden Facetten 158, 160 schließen an die Öffnung 120 und, genauer gesagt, an deren Kanten 122, 123 an.
Die reflektierende Facette 162 ist zwischen den vorgenannten reflektierenden Facetten 158, 160 einerseits und zwischen der Öffnung 120 und dem Bildpunkt 105 andererseits angeordnet.
Die reflektierende Facette 162 ist flach ausgebildet. Sie ist gegenüber den Hauptflächen 102, 103 um einen Winkel von etwa 45º geneigt. Die Linie der reflektierenden Facette 162 mit der größten Neigung ist in der Ebene 104 angeordnet und diese Facette 162 konvergiert in Richtung der Hauptfläche 103 im Abstand von dem Bildpunkt 105.
Die Oberkante 163 der reflektierenden Facette 162 liegt vorzugsweise in der Hauptfläche 103. Diese Oberkante 163 der reflektierenden Facette 162 fällt mit der Kante 124 der Öffnung 120 zusammen.
Die Scheibe 101 ist mit Mitteln für die Befestigung an den entsprechenden Elementen der Anzeigevorrichtung, wie zum Beispiel an dem Anzeigegerät selbst, ausgestattet. Diese Befestigungsmittel können Gegenstand von zahlreichen Ausführungsvarianten sein.
Aus diesem Grund werden diese Befestigungsmittel in diesem Zusammenhang hier nicht im Einzelnen beschrieben.
Es ist jedoch zu beachten, daß solche Befestigungsmittel Öffnungen 170, 171 aufweisen können, welche die Wandstärke der Scheibe 101 durchqueren, sowie Klammern 172, 173, welche aus einer der Hauptflächen, wie zum Beispiel aus der Hauptfläche 102 herausragen.
Selbstverständlich müssen diese aus durchgehenden öffnungen und hervorstehenden Klammern bestehenden Befestigungsmittel an der Außenseite der die Prismen bildenden Strukturen vorgesehen werden, um nicht die Weiterleitung der Lichtstrahlen zu stören.

LICHTQUELLE 200

Nachstehend wird in Bezug auf die Fig. 7 bis 10 eine vorteilhafte Ausführungsart einer erfindungsgemäßen Lichtquelle 200 beschrieben.
Diese Lichtquelle 200 ist so konzipiert, daß sie einen Lichtstrahl erzeugt, welcher in der Symmetrieebene 104 parallel verläuft, wie dies in der Fig. 14 dargestellt ist, sowie divergierend in der mittleren Ebene 106 der Scheibe 101, wie dies in der Fig. 13 dargestellt ist.
Insbesondere ist die Lichtquelle 200 so ausgelegt, daß sie in der Symmetrieebene 104, wie dies in der Fig. 14 dargestellt ist, einen parallelen Lichtstrahl mit einer Breite erzeugt, die mindestens gleich und vorzugsweise weitgehend gleich der Wandstärke des optischen Leiters 100 ist. Die Lichtquelle 200 ist daher vorzugsweise so ausgelegt, daß sie in der Ebene 104 einen parallelen Lichtstrahl mit einer Breite in der Größenordnung von 4 mm erzeugt.
Außerdem ist in der mittleren Ebene 106 der Scheibe 101 die Lichtquelle 200 vorzugsweise so gestaltet, daß sie einen um mehr oder weniger 20º divergierenden Lichtstrahl erzeugen kann.
Im Einsatz ist die Abbildung der Lichtquelle gesehen durch ihren optischen Diopter auf den Bildpunkt 105 zentriert, und die zentrale optische Achse 0-0 des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtstrahls fällt mit der Achse zusammen, welche durch den Schnittpunkt der Symmetrieebene 104 mit der mittleren Ebene 106 definiert wird, und das abgestrahtle Licht wird auf die als Prismen wirkenden Strukturen geleitet.
Auf diese Weise wird das von den reflektierenden Facetten 158, 160 und 162 direkt aus der Lichtquelle 200 aufgefangene Licht im rechten Winkel auf die Hauptfläche 103 zurückgestrahlt. Das von den reflektierenden Facetten 158, 160 und 162 auf diese Weise zurückgestrahlte Licht durchquert also ohne Refraktion die Hauptfläche 103 und erreicht den Instrumentenzeiger.
In gleicher Weise wird das an den Außenseiten der reflektierenden Facetten 158, 160 und 162 vorhandene Licht mit Hilfe der dachförrnigen Prismen 130, 140 aufgefangen und erst einmal in einen parallelen Lichtstrahl verwandelt, welcher durch die vorgenannten dachförrnigen Prismen 130, 140 im rechten Winkel zur Symmetrieebene 104 reflektiert wird, und dann durch die reflektierenden Facetten 150, 152, 154 und 156 im rechten Winkel auf die Hauptfläche 103 abgeleitet. Dieser Teil des Lichtes durchquert daher ohne Refraktion die Hauptfl4che 103 und erreicht danach den Instrumentenzeiger.
Man kann auf diese Weise erkennen, daß es die in den Fig. 1 bis 6 dargestellte Struktur des optischen Leiters erlaubt, einen Bereich von 360º um die Achse 121 abzudecken.
Mit anderen Worten erlaubt es diese Struktur, den Instrumentenzeiger unabhängig von seiner Winkelposition um die Achse 121 zu beleuchten.
Folglich erlaubt es die vorliegende Erfindung, die Anzeigevorrichtung in Form einer selbständigen Untergruppe herzustellen, welche das Anzeigegerät selbst, die Lichtquelle 200 und den optischen Leiter 100 enthält, und diese Untergruppe beliebig gegenüber der den Instrumentenzeiger enthaltenden jeweiligen Skalenscheibe und der Achse 121 je nach dem im Armaturenbrett vorgesehenen Einbaumaß auszurichten, da der entsprechende Instrumentenzeiger stets unabhängig von seiner Winkelposition um die Achse 121 gleichmäßig beleuchtet werden kann.
Vorzugsweise besteht die Lichtquelle 200 aus einer Luminiszenzdiode, die man im allgemeinen als "LED-Diode" bezeichnet.
Eine solche Luminiszenzdiode 200 enthält im wesentlichen einen Chip 210 aus einem Halbleitermaterial, wie zum Beispiel einen emittierenden PN-Übergang, zwei an den Chip 210 angeschlossene elektrisch leitende Verbindungen 212, 214, sowie eine Optik 220.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist die Optik 220 nicht symmetrisch drehend um die Achse 0-0 angeordnet.
Vorzugsweise hat in einer ersten Ebene, welche die optische Achse 0-0 durchquert und die mit einem Einsatz mit der Symmetrieebene 104 zusammenfällt, die äußere Fläche der Optik 220 die Form einer Ellipse 221, wie dies in der Fig. 9 dargestellt ist. Ein solcher elliptischer Diopter ermöglicht die Erzeugung des in der Fig. 14 dargestellten parallelen Lichtstrahls.
Außerdem hat in einer zweiten Ebene, welche die optische Achse 0-0 durchquert und orthogonal zu der vorgenannten Ebene verläuft, das heißt, einer Ebene, welche mit einer Verwendung der vorgenannten mittleren Ebene 106 zusammenfällt, die äußere Fläche der Optik 220 die Form einer kugelförmigen Kalotte gesehen im Querschnitt entlang einem Kreisbogen 222, wie dies in der Fig. 8 dargestellt ist.
Ein solcher zylindrischer Diopter erlaubt es, den in der Fig. 13 dargestellten divergierenden Lichtstrahl zu erzeugen.
Im Einzelnen ist in den Fig. 15 und 16 die räumliche Verteilung der in zwei orthogonalen Ebenen gemessenen Lichtstärke dargestellt, welche mit dem jeweiligen Einsatz der mittleren Ebene 106 und der Symmetrieebene 104 einer erfindungsgemäßen Lichtquelle 220 zusammenfallen, die folgenden Daten entspricht:
- Radius 222 in der Ebene 106: 4,2 mm
- Position der Abbildung des Chips 210 gegenüber der Spitze des kugelförmigen Diopters 222: 5,42 mm
- Gleichung der Ellipse in der Ebene 104: X²/a² - Y²/b² = 1
a = 9,8
b = 5,1
- Position des Brennpunktes der Ellipse 221 gegenüber der Spitze des Diopters: 3,9 mm
- Position der Abbildung des Chips 219 durch den elliptischen Diopter: UNENDLICH (der Lichtstrahl tritt parallel aus).
Der Fachmann wird erkennen, daß es wichtig ist, die Lichtquelle 200 gegenüber dem optischen Leiter 100 genau zu fixieren.
Tatsächlich muß der optische Leiter 100 auf den Lichtpunkt 105 der Lichtquelle 200 zentriert werden.
Zu diesem Zweck können verschiedene Anordnungen vorgesehen werden.
Der optische Leiter 100 und die Lichtquelle 200 können auf einer gemeinsamen Halterung vorgesehen werden.
Vorzugsweise bilden der optische Leiter 100 und die Lichtquelle 200 jedoch eine Einheit.
Zu diesem Zweck kann der optische Leiter 100 mit der Optik 220 der Lichtquelle 200 vergossen werden.
Der optische Leiter 100 kann ebenfalls direkt mit dem elektrolumiszenten Chip 210 vergossen werden, wobei darauf geachtet werden muß, daß bei diesem Verguß der kugelförmige Diopter 222 und der elliptische Diopter 221 mit Vorsicht zu behandeln sind.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSART (FIG. 11 und 12)

Wie in den Fig. 11 und 12 dargestellt, ist die Scheibe 101 in einem Winkel von 90º um eine Linie gebogen, die weitgehend durch die Kanten 115, 117 verläuft, welche die seitlichen Hauptflächen 116, 118 und die ergänzenden Seitenflächen 112, 114 gemeinsam haben. Auf diese Weise besteht die Scheibe 101 im wesentlichen aus zwei zueinander orthogonal angeordneten Teilen 107, 108.
Der Teil 108, welcher die mit der Lichtquelle 200 verbundene seitliche Eintrittsfläche 119 enthält, ragt aus der Hauptfläche 102 des Teils 107 hervor.
Die Hauptfläche 103 des gleichen Teils 107 enthält eine abgeschrägte Ebene 109. Diese abgeschrägte Ebene 109 ist vorzugsweise um einen Winkel von 45º gegenüber der Ebene 103 geneigt. Ihre Linie mit der größten Neigung verläuft parallel zur Symmetrieebene 104. Die Reflexionsfläche 109 erstreckt sich über die gesamte Breite des Teils 108 gegenüber demselben.
Der Zweck der Reflexionsfläche 109 besteht darin, das aus der Lichtquelle 200 stammende Licht um einen Winkel von 90º abzulenken, um dieses Licht parallel zu den Hauptflächen 102, 103 im Teil 107 des optischen Leiters zurückzustrahlen.
Man wird erkennen, daß die in den Fig. 11 und 12 dargestellte erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung eine autonome Baugruppe bildet. Diese Baugruppe enthält eine Platte 300, wie zum Beispiel eine Platte einer gedruckten Schaltung, welche ein Anzeigegerät 310 trägt, wie zum Beispiel einen Quotientenmesser.
Die drehbare Betätigungswelle, das heißt die Ausgangswelle des Anzeigegerätes 310, ist hier mit der Bezugsnummer 312 gekennzeichnet. Diese Welle 312 durchquert die Öffnung 120 und ist auf die Achse 121 zentriert.
Es sei daran erinnert, daß die Quotientenmesser 310 Geräte sind, welche mehrere kreuzweise angeordnete Wicklungen enthalten, und zwar vorzugsweise zwei im Winkel von 90º kreuzende Wicklungen, sowie eine rotationsgeführte Achse, einen mit der Achse verbundenen Magneten, welcher in dem gemeinsamen Feld der beiden Wicklungen verläuft, sowie Betätigungsmittel, welche die gewünschten elektrischen Signale auf die Wicklungen beaufschlagen.
In den meisten Fällen enthalten die Quotientenmesser ebenfalls eine feste Kupelle, welche ein Dämpfungsmedium enthält, in das der Magnet eingetaucht ist.
Jede der Wicklungen erzeugt ein Magnetfeld, welches proportional zu dem sie durchquerenden elektrischen Strom verläuft. Der Magnet positioniert sich entsprechend der Resultante dieser Felder. Bei einem Quotientenmesser mit zwei Wicklungen wird der Winkel, welcher durch den Instrumentenzeiger gegenüber einer Ausgangsposition definiert wird, also durch das Verhältnis der Tangente&supmin;¹ 11/12 bestimmt wird, in dem 11 und 12 einen Wert darstellen, welcher proportional zu der Ampèrewindungszahl ist, die in den jeweiligen Wicklungen zirkuliert.
Auf dem Gebiet von Kraftfahrzeugen werden Quotientenmesser mit großen Abweichungen im allgemeinen dazu verwendet, um eine Geschwindigkeit oder die Drehzahl des Motors anzuzeigen.
Außerdem enthält die in den beigefügten Fig. 11 und 12 dargestellte Baugruppe einen optischen Leiter 100 der vorbeschriebenen Art, in dem sich der die dachförmigen Prismen 130, 140 und die reflektierenden Facetten 150, 152, 154, 156, 158, 160 und 162 tragende Teil 107 parallel zu der Platte 300 erstreckt, während sich der die zylindrische Eintrittsfacette 109 enthaltende Teil 109 senkrecht zu dieser Platte 300 erstreckt.
Falls gewünscht, kann die Platte 300 außerdem die mit dem Quotientenmesser 310 verbundenen Bauteile aufnehmen.
Nach einer bevorzugten, jedoch nicht einschränkenden Ausführungsart der vorliegenden Erfindung entspricht die in den Fig. 1 bis 6 und 11 und 12 dargestellte Platte 300 folgenden Daten:
- Radius der oberen Kante 134, 144 der dachförmigen Prismen: 100 mm
- Abstand zwischen dem Zentrum dieser oberen Kante 134, 144 und der Symmetrieebene 104: 69,69 mm
- Radius der zylindrischen Eintrittsfläche 119: 7,5 mm
- Dicke der Scheibe 101: 4 mm
- Breite der reflektierenden Facetten 150, 152, 158, 160, 162: 4 mm
- Breite der reflektierenden Facetten 154, 156: 2 mm
Nach der in den Fig. 11 und 12 dargestellten Ausführungsart ist die den optischen Leiter bildende Scheibe 101 mit Hilfe der vorgenannten Öffnungen 170, 171 und den Klammern 172, 173 an dem Anzeigegerät 310 befestigt.
In der Fig. 11 sind in gestrichelten Linien die reflektierenden Facetten 150, 152, 154, 156, 158, 160 und 162 dargestellt.
Man wird feststellen, daß die Lichtquelle 200 an der Platte 300 mit Hilfe von Anschlüssen 212, 214 befestigt ist, deren Ausführungsart in den Fig. 11 und 12 dargestellt ist.
Außerdem sind in der Fig. 12 die Ausgangsklemmen des Anzeigegerätes 310 mit der Bezugsnummer 314 gekennzeichnet.

AUSFÜHRUNGSVARIANTEN

Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung Gegenstand verschiedener Ausführungsvarianten sein kann.
Die reflektierenden Facetten 150, 152, 154, 156, 158, 160, 162, welche gegenüber den Hauptflächen 102, 103 um einen Winkel von 45º geneigt sind, erlauben es, Licht an die Hauptfläche 103 in einem Bereich zurückzusenden, welcher eine Breite hat, die gleich der Wandstärke der Scheibe 101 ist.
Vorzugsweise liegt die Abmessung der von den reflektierenden Facetten 150, 152, 154, 156, 158, 160, 162 gedeckten reflektierenden Fläche jedoch über einer Scheibe mit einem Durchmesser von 10 mm, welche auf die Achse 121 zentriert ist, wobei der Sammelbereich des Lichtes des Instrumentenzeigers einen Radius aufweist, welcher 5 mm erreichen kann, während die Wandstärke der Scheibe 101 aus Gründen der vorgegebenen Einbaumaße bis zu 3 oder 4 mm erreichen kann.
Um diese beiden Vorgaben zu vereinen, wird erfindungsgemäß eine Variante der Ausführungsart der Facetten 150, 152, 154, 156, 158, 160, 162 vorgeschlagen, welche in der Fig. 18 dargestellt ist.
Nach dieser Variante der Ausführungsart der vorliegenden Erfindung bestehen die reflektierenden Facetten 150, 152, 154, 156, 160, 162 jeweils aus einer Vielzahl von Ebenen 180, welche gegenüber den Hauptflächen 102, 103 um einen Winkel von 45º geneigt sind und untereinander durch Ebenen 181 getrennt werden, welche parallel zu den Hauptflächen 102, 103 verlaufen, und deren Länge proportional zur örtlichen Wandstärke der Scheibe 101 ist.
Die Linie mit der größten Neigung der geneigten Ebenen 180 verläuft parallel zu den Linien mit der größten Neigung der vorgenannten reflektierenden Facetten 150, 152, 154, 156, 160, 162.
Die in der Fig. 18 dargestellte Ausführungsvariante ist dafür bestimmt, mit einer Lichtquelle zu arbeiten, welche in der mittleren Ebene 106 einen parallelen Lichtstrahl und in der Symmetrieebene 104 einen divergierenden Lichtstrahl erzeugt. Typischerweise beläuft sich die Divergenz des eingesetzten Lichtstrahls auf einen Winkel von mehr oder weniger 40
Da die Form des Lichtstrahls daher in der Symmetrieebene 104 leicht konisch verläuft, reflektieren die Ebenen 180 das Licht mit der gleichen Öffnung, was erlaubt, je nach der Höhe, eine mehr oder minder große Fläche zu beleuchten.
Insbesondere wird die Länge 1 jeder der in zwei geneigten Ebenen 180 enthaltenen Flachseiten 181 durch folgende Gleichung definiert:
L = 2h Tangente A,
darin ist:
h die lokale Höhe der Scheibe 101, und
A bedeutet die Öffnungsweite des Lichtstrahls.
Der Fachman wird leicht erkennen, daß es eine solche Anordnung erlaubt, einen Reflexionsbereich zu decken, welcher weit größer ist, als die Dicke der Scheibe 101.
Vorzugsweise werden die in der Fig. 18 dargestellten reflektierenden Facetten in Verbindung mit einer nicht punktförmigen Lichtquelle verwendet, wie zum Beispiel einer Neonleuchte oder einer Weißglutquelle.
In den Fig. 19 und 20 ist eine weitere vorteilhafte Variante der vorliegenden Erfindung dargestellt, in der die Strukturen in Form von reflektierenden Prismen zwei dachförmige Prismen 130, 140 enthalten, welche einer konischen Fläche 190 zugeordnet sind.
Die beiden dachförrnigen Prismen 130, 140 sind symmetrisch gegenüber der Ebene 104 angeordnet. Jedes der dachförmigen Prismen besteht aus zwei Teilen 1320, 1330, welche symmetrisch gegenüber der mittleren Ebene 106, parallel zu den Hauptflächen 102, 103 und im gleichen Abstand von diesen angeordnet sind. Die Flächen 1230, 1330 werden durch in einem Winkel von 45º geneigte Umfangslinien der Hauptflächen 102, 103 gebildet, welche sich an einer Ellipse abstützen. Auf diese Weise beschreibt die obere Kante 1340 des dachförmigen Prismas, das heißt der Schnittpunkt zwischen den in der mittleren Ebene 106 liegenden Flächen 1320 und 1330, eine Ellipse. Einer der Brennpunkte dieser Ellipse entspricht dem Bildpunkt 105r während der andere Brennpunkt der Ellipse mit der Achse 121 des Instrumentenzeigers zusammenfällt.
Die konische Fläche 190 ist auf die Achse 121 zentriert.
Sie wird durch eine um einen Winkel von 45º geneigte Umfangslinie der Hauptflächen 102, 103 gebildet. Diese Reflexionsfläche 190 konvergiert mit der Hauptfläche 103.
Als Variante kann diese Reflexionsfläche 190 durch Juxtaposition einer Vielzahl von aneindergefügten ebenen Facetten gebildet werden.
Der in den Fig. 19 und 20 dargestellte optische Leiter 100 ist so gestaltet, daß er zusammen mit einer Lichtquelle verwendet kann, welche in der Symmetrieebene 104 einen weitgehend parallelen Lichtstrahl, und einen um eine Öffnung von mehr oder weniger 45º divergierenden Lichtstrahl in der mittleren Ebene erzeugt.
Der von dem Bildpunkt 105 abgestrahlte Lichtstrahl wird. durch die dachförmigen Prismen 130, 140 in Richtung der Achse 121 in einer Richtung reflektiert, welche weitgehend parallel zu den Hauptflächen 102, 103 der Scheibe 101 verläuft.
Die konische Reflexionsfläche 190 reflektiert dann den Lichtstrahl in Richtung des Instrumentenzeigers, das heißt, senkrecht zur Hauptfläche 103.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorbeschriebenen Ausführungsarten beschränkt und umfaßt alle möglichen Varianten, welche ihrem geistigen Inhalt entsprechen.
Der optische Leiter 100 kann aus jedem beliebigen optisch transparenten Material hergestellt werden, welches dem Fachmann bekannt ist.
Es handelt sich hier vorzugsweise um ein verformbares plastisches Material, und besonders bevorzugt um ein Polykarbonat oder ein Polymethylmethacrylat.
Soweit gewünscht, kann die Lichtquelle 200 aus einer zweifarbigen Luminiszenzdiode hergestellt werden.
Ein solches Bauteil ist dem Fachmann gut bekannt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die Veränderung der Färbung der Lichtquelle 200, und damit des entsprechenden Instrumentenzeigers für einen bestimmten Zustand des sichtbar zu machenden Parameters verwendet werden, wie zum Beispiel einer Motordrehzahl, welche einen spezifizierten Schwellenwert überschreitet.
Im Rahmen der obigen Beschreibung wurde angegeben, daß die verschiedenen Reflexionsflächen in einem Winkel von 45º gegenüber den Hauptflächen 102, 103 geneigt sind.
Dieser besondere Wert wurde bevorzugt eingesetzt, um den Reflexionsflächen die geeigneten Eigenschaften der totalen Reflexion zu verleihen. Tatsächlich ist bekannt, daß wenn die Lichtstrahlen in einem Material mit einem hohem Index propagiert werden, wie hier zum Beispiel in dem Material der Scheibe 101, diese Strahlen auf eine Fläche mit niedrigem Index treffen, wie zum Beispiel Luft, und vollständig reflektiert werden, wenn der Einfallswinkel größer als der Grenzwinkel ist.
Der Grenzwinkel AL wird durch folgende Formel definiert: Sinus AL = N1/N2, darin kennzeichnen N1 und N2 jeweils den niedrigen Index des hinter der Schnittstelle liegenden Materials und den hohen Index des vor dieser Schnittstelle liegenden Materials.
Im Falle von Polykarbonaten beträgt der Index 1,491 und der jeweilige Grenzwinkel beläuft sich daher auf 42,12º.
Der Fachmann wird aus diesen Umständen entnehmen, daß die auf der Scheibe 101 vorgesehenen Reflexionsflächen einen Neigungsunterschied in einem Winkel von 45º gegenüber den Hauptflächen 102, 103 aufweisen, vorausgesetzt daß diese Reflexionsflächen eine Neigung haben, welche größer ist, als der Grenzwinkel.
Als Varainte kann man reflektierende Facetten 150, 152, 154, 156, 158, 160, 162 und 190 einsetzen, welche eine geringere Neigung gegenüber den Hauptflächen 102, 103 haben, wie dies in der Fig. 21 dargestellt ist, allerdings unter der Voraussetzung, daß an der Austrittsfläche 103 schräge Facetten 175 vorgesehen werden, welche durch Refraktion arbeiten, um auf diese Weise die Lichtstrahlen parallel zur Achse 121 auszurichten.
Die schrägen Facetten 175 sind jeweils gegenüber den reflektierenden Facetten 150, 152, 154, 156, 158, 160, 162 und 190 angeordnet. Ihre Linie mit der größten Neigung verläuft in Ebenen senkrecht zu den Hauptflächen 102, 103, beziehungsweise parallel zu den Linien mit der größten Neigung der entsprechenden reflektierenden Facetten 150, 152, 154, 156, 160, 162 und 190.
Wenn man also den Öffnungswinkel des von der Lichtquelle in die Ebene 104 abgestrahlten Lichtstrahls mit A bezeichnet, und mit B die Neigung der reflektierenden Facetten 150, 152, 154, 156, 160, 162 und 190 gegenüber der Hauptfläche 102, und mit n1 den Index des die Scheibe 101 bildenden Materials, sowie mit C die Neigung der durch Refraktion arbeitenden Facetten 175 gegenüber der Hauptfläche 102, so muß C = A+arctg sinA/[n1- cos A)] sein, um am Austritt der Facetten 175 einen Lichtstrahl zu erhalten, welcher auf eine Achse parallel zur Achse 121 zentriert ist.
Die obige Formel gilt unter der Voraussetzung, daß der Winkel B so ausgewählt wird, daß der auftreffende Strahl R mit dem geringsten Einfallswinkel einen Einfallswinkel gegenüber den reflektierenden Facetten 150 etc. besitzt, welcher größer als der Grenzwinkel und vorzugsweise größer als ein Winkel von 45º ist.
Man wird feststellen, daß die Facetten 175 eine Neigung mit umgekehrtem Vorzeichen gegenüber der Neigung der entsprechenden reflektierenden Facetten 150, 152, 154, 156, 160, 162 und 190 haben.
Als nicht einschränkendes Beispiel ist die in der Fig. 21 dargestellte reflektierende Facette 150 um einen Winkel von 41º gegenüber der Hauptfläche 102 geneigt, und die schräge Facette 175 ist um einen Winkel von 23,5º gegenüber der Hauptfläche 102 bei einem Materialindex von n1 = 1,492 geneigt.
Die Verwendung von reflektierenden Facetten, welche gegenüber der Hauptfläche 102 um einen Winkel B von weniger als 45º geneigt sind und den durch Refraktion arbeitenden schrägen Facetten 175 zugeordnet sind, erlaubt es, den von den reflektierenden Facetten aufgefangenen Lichtstrom zu vergrößern, da sie es ermöglichen, diejenigen Strahlen zu reflektieren, welche unter diesem geringen Neigungswinkel der reflektierenden Facetten einen Einfallswinkel hätten, welcher unter dem Grenzwinkel liegt.
Die Lichtquelle 200 ist nicht auf Luminiszenzdioden beschränkt. Man kann zum Beispiel auch ein System vom Typ Neon oder eine Weißglutquelle verwenden.
Im übrigen kann der optische Leiter 100 aus einer Struktur bestehen, welche die in den beigefügten Zeichnungen dargestellte Struktur verdoppelt, um mit Hilfe einer einzigen Lichtquelle insgesamt zwei Instrumentenzeiger zu beleuchten, die jeweils zu zwei Anzeigegeräten gehören, welche vorzugsweise in diametral entgegengesetzter Richtung gegenüber dem Zentrum der Lichtquelle angeordnet sind.
Um die Darstellung zu vereinfachen, wurde der Instrumentenzeiger in den beigefügten Zeichnungen nicht abgebildet.
Dieser Instrumentenzeiger kann jede beliebige Bauart haben, wie sie zum Beipiel aus den Offenbarungen der FR-A-2615992, DE-A-3435377 und DE-A-3425029 bekannt ist.
Im Rahmen der vorbeschriebenen Ausführungsart ist die Eintrittsfläche 119 zylindrisch um eine Achse angeordnet, welche parallel zur Achse 121 verläuft. Diese Eintrittsfläche 119 kooperiert mit einem Lichtstrahl, welcher parallel auf die Ebene 104 und aus dem Zentrum der Eintrittsfläche 119 divergierend auf die Ebene 106 auftrifft. Auf diese Weise wird der Lichtstrahl nicht bei der Durchquerung der Eintrittsfläche 119 durch Refraktion abgelenkt.
Als Variante kann jedoch auch vorgesehen werden, die Eintrittsfläche 119 so zu gestalten, daß sie mit Hilfe von Refraktion arbeitet, um den einfallenden Lichtstrahl anzupassen, bevor er die dachförmigen Prismen 130, 140 und/oder die reflektierenden Facetten 150, 152, 154, 156, 158, 160, 162 oder 190 erreicht.
Zum Beispiel kann man in der Ebene 106 eine konische, zum Beispiel kreisförmige Eintrittsfläche 119 vorsehen, um die Divergenz des in diese Ebene einfallenden Lichtstrahls zu verändern, wie dies in der Fig. 22 dargestellt ist.
Ebenfalls kann vorgesehen werden, der Eintrittsfläche 119 in der Ebene 104 eine elliptische Form zu verleihen, um einen einfallenden divergierenden Lichtstrahl in einen parallelen Lichtstrahl zu verwandeln. Eine solche Eintrittsfläche ersetzt den Diopter der in den Fig. 7 bis 10 dargestellten Lichtquelle und ermöglicht es daher, eine vereinfachte Lichtquelle einzusetzen, welche einen konischen Lichtstrahl erzeugt.
Die Seitenflächen 110, 112, 114, 116 und 118 des optischen Leiters 101 können ebenfalls aus dachförrnigen Prismen hergestellt werden, um auf diese Weise einen Teil des sonst verlorenen Lichtes zurückzugewinnen, und es an den Instrumentenzeiger zurückzuleiten. Solche dach förmigen Prismen vermeiden den Austritt von Licht an der Außenseite des optischen Leiters 101.
Wie bereits weiter oben erwähnt, muß die Betätigungswelle, in die der Instrumentenzeiger eingepaßt ist, nicht direkt in der Anzeigevorrichtung enthalten sein, und kann über eine Verzahnung mit dem Anzeigegerät verbunden werden.
Falls gewünscht, kann eine einzige auf die Achse 121 zentrierte reflektierende Struktur von der Art verwendet werden, wie sie in der Fig. 18 dargestellt ist.
Um einen aus einer Lichtquelle stammenden parallelen Lichtstrahl zu erzeugen, welcher einen konischen Lichtstrahl erzeugt, kann man die Abbildung der Lichtquelle im Brennpunkt eines Parabolspiegels plazieren.
Außerdem sind nach der vorausgegangenen Beschreibung die reflektierenden Facetten 132, 133, 142, 143, 150, 152, 154, 156, 158, 160 und 162 flach ausgestaltet. Als Variante kann jedoch auch vorgesehen werden, reflektierende Facetten mit einem parabolischen Profil in einer orthogonalen Ebene zur Ebene 106 zu verwenden, deren Brennpunkt mit der Abbildung der Lichtquelle zusammenfällt, so daß diese reflektierenden Facetten einen einfallenden Lichtstrahl in einen parallelen Lichtstrahl verwandeln. Nach noch einer weiteren Variante kann die Hauptaustrittsfläche 103 des optischen Leiters so ausgebildet werden, daß sie durch Refraktion einen einfallenden konischen Lichtstrahl in einen parallelen Lichtstrahl verwandeln kann.

Claims

1. Anzeigevorrichtung mit einem Instrumentenzeiger einer bekannten Art, welche insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmt ist, und die folgendes aufweist:

- ein Anzeigegerät (310),

- eine drehbare Betätigungswelle (312), welche von dem Anzeigegerät (310) angetrieben wird,

- einen mit der Betätigungswelle (312) verbundenen beleuchteten Instrumentenzeiger,

- eine Lichtquelle (200), und

- einen optisch transparenten optischen Leiter (100), welcher gegenüber der Lichtquelle (200) an der Rückseite des Instrumentenzeigers angeordnet ist, wobei dieser optische Leiter (100) folgendes aufweist:;

- eine reflektierende Struktur (150, 152, 154, 156, 160, 162; 190), welche weitgehend auf die Achse (121) der Betätigungswelle (312) und des Instrumentenzeigers zentriert ist, um einen Teil des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtes an den Instrumentenzeiger zurückzuleiten, und

- mindestens eine Struktur (130, 140), welche so ausgelegt ist, daß sie an die auf die Achse der Betätigungswelle zentrierte reflektierende Struktur (150, 162, 190) das Licht zurückleiten kannt, welches sie aus der Lichtquelle empfängt, dadurch gekennzeichnet, daß

- die auf dem optischen Leiter (100) an der Rückseite des Instrumentenzeigers vorgesehene reflektierende Struktur mindestens ein dachförmiges Prisma (130, 140) aufweist, um an die weitgehend auf der Achse (121) der Betätigungswelle zentrierte reflektierende Struktur (150, 152, 154, 156, 160, 162; 190) das Licht zurückzuleiten, welches sie von der Lichtquelle (200) empfängt, wobei dieses dachförmige Prisma zwei gegenüber einer Mittellinie (106) symmetrisch angeordnete Flächen aufweist, welche parallel zu den Hauptflächen des optischen Leiters verlaufen und in gleichmäßigen Abständen dazu angeordnet sind, und

- dadurch, daß die weitgehend auf die Achse (121) der Betätigungswelle zentrierte reflektierende Struktur verschiedene reflektierende Facetten (150, 152, 154, 156, 158, 160, 162; 190) aufweist, welche um die Achse (121) der Betätigungswelle verteilt sind und deren am stärksten geneigte Linien nicht parallel verlaufen.

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Leiter (100) zwei dachförmige symmetrische nicht kolineare Prismen (130, 140) aufweist.

3. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der dachförrnigen Prismen (130, 140) dafür ausgelegt ist, den von einer Lichtquelle (105, 200) empfangenen divergierenden Lichtstrahl (FC) in Form eines parallelen Lichtstrahls (FP) zurückzusenden.

4. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die Oberkante (134, 144) des dachförmigen Prismas (130, 140) einen Kreissektor bildet.

5. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Leiter (100) mehrere Facetten (152, 154, 156, 158, 160, 162) aufweist, welche dafür ausgelegt sind, einen von dem dachförmigen Prisma (130, 140) empfangenen Lichtstrahl zurückzuleiten, um so diesen Lichtstrahl an den Instrumentenzeiger zurückzuleiten.

6. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Leiter (100) Facetten (158, 160, 162) aufweist, welche dafür ausgelegt sind, den direkt von der Lichtquelle (200) empfangenen Lichtstrahl an den Instrumentenzeiger zurückzuleiten.

7. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Leiter zwei Paar Facetten (150, 152, 154, 156) aufweist, welche dafür ausgelegt sind, den von zwei dachförrnigen Prismen (130, 140) reflektierten Lichtstrahl an den Instrumentenzeiger zurückzuleiten.

8. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkante (1340) des Prismas eine Ellipse bildet.

9. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Brennpunkte der Ellipse mit dem Mittelpunkt (105) der Lichtquelle (200) zusammenfällt, während der zweite Brennpunkt der Ellipse mit der Achse (121) des Instrumentenzeigers zusammenfällt.

10. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Achse (121) der Betätigungswelle zentrierte reflektierende Facette (190) eine konische Fläche um diese Achse bildet.

11. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (200) so ausgelegt ist, daß sie einen weitgehend parallelen Lichtstrahl in einer Symmetrieebene (104) erzeugen kann, welche senkrecht zu den Hauptflächen (102, 103) des optischen Leiters verläuft, sowie einen divergierenden Lichtstrahl in einer mittleren Ebene der zu deren Hauptflächen (102, 103) parallel verlaufenden Facette.

12. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Leiter (100) eine Eintrittsfläche (119) besitzt, welche dafür ausgelegt ist, aus einem von einer Lichtquelle (105, 200) abgestrahlten konischen Lichtstrahl einen weitgehend parallelen Lichtstrahl in einer Symmetrieebene (104) zu erzeugen, welche senkrecht zu den Hauptflächen (102, 103) des optischen Leiters verläuft, sowie einen divergierendes Lichtstrahl in einer mittleren Ebene der zu deren Hauptflächen (102, 102) parallel verlaufenden Facette zu erzeugen.

13. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der um die Achse (121) der Betätigungswelle verteilten reflektierenden Facetten mehrere ebene Facetten (180) aufweist, welche gegenüber den Hauptflächen des optischen Leiters geneigt sind und mit Hilfe von ebenen Facetten (181) getrennt sind, welche parallel zu den Hauptflächen des optischen Leiters (100) verlaufen.

14. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zu den Hauptflächen (102, 103) des optischen Leiters (100) verlaufenden ebenen Facetten (181) ein Länge haben, welche proportional zu der lokalen Höhe (h) des optischen Leiters (100) ist.

15. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zu den Hauptflächen (102, 103) des optischen Leiters (100) verlaufenden ebenen Facetten (181) eine Länge haben, welche gleich 2h der Tangente A ist; und in dieser Gleichung bedeutet: h die lokale Höhe des optischen Leiters (100), A die Breite des von der Lichtquelle (200) erzeugten Lichtstrahls in einer Symmetrieebene (104), welche senkrecht zu den Hauptflächen (102, 103) des optischen Leiters (100) verläuft.

16. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle aus einer Luminiszenzdiode (200) besteht.

17. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (200) an dem optischen Leiter (100) befestigt ist.

18. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Leiter (100) mit der Lichtquelle (200) vergossen ist.

19. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Leiter (100) mit einer Halbleiterverbindung (210) vergossen ist

20. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (200) eine Optik (220) aufweist, welche in zwei senkrechten Symmetrieebenen verschiedene Geometrien aufweist.

21. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllende der Optik (220) in einer ersten Symmetrieebene eine Ellipse und in einer dazu senkrechten Symmetrieebene einen Kreis bildet.

22. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Leiter aus einem Polykarbonat oder einem Polymethylmethacrylat hergestellt ist.

23. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Leiter (100) die Form einer ebenen Scheibe (101) hat.

24. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Leiter (100) aus zwei flachen Teilen (107, 108) besteht, welche in einem Winkel von 90º zueinander geneigt und an der Verbindung zwischen diesen beiden Teilen (107, 108) mit einer kegelförmigen Reflexionsfläche (109) ausgestattet sind.

25. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Leiter (100) eine zylindrische Eintrittsfläche (119) aufweist, welche auf das durch ihre Optik gesehene Bild der Lichtquelle (200) zentriert ist.

26. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Fläche (190) aus mehreren aneinanderliegenden Facetten besteht, welche sich an einer konischen Umhüllenden abstützen.

27. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der reflektierenden Facetten (150, 152, 154, 156, 158, 160, 162) eine Neigung (B) gegenüber den Hauptflächen (102, 103) des optischen Leiters (100) aufweist, welche kleiner als 34º ist, und dadurch, daß diese Reflexionsfläche einer Facette (175) zugeordnet ist, welche durch Refraktion arbeitet und ihrerseits schräg gegenüber den Hauptflächen (102, 103) angeordnet ist.

28. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Refraktion arbeitende Facette so ausgelegt ist, daß sie den austretenden Lichtstrahl so richten kann, daß letzterer weitgehend parallel zur Achse (121) der Betätigungswelle verläuft.

29. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Refraktion arbeitende Facette (175) um einen Winkel (C), wie zum Beispiel einem Winkel C = A-arctg [sinA/(n1 - cosA] gegenüber den Hauptflächen (102, 103) des optischen Teils (101) geneigt ist; in dieser Gleichung ist:

A die Breite des einfallenden Lichtstrahls,

B die Neigung der reflektierenden Facette (150) gegenüber den Hauptflächen (102, 103) des optischen Teils, und

n1 ist der Index des Materials, aus dem das optische Teil hergestellt ist.

30. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der reflektierenden Facetten (150, 152, 154, 156, 158, 160, 162) um einen Winkel von etwa 410 gegenüber den Hauptflächen (102, 103) des optischen Leiters (101) geneigt ist, und dadurch, daß diese reflektierende Facette einer durch Refraktion arbeitenden Facette (175) zugeordnet ist, welche um einen Winkel von etwa 23,50 gegenüber den Hauptflächen (102, 103) geneigt angeordnet ist.

31. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (110, 112, 114, 116, 118) des optischen Leiters (101) aus dachförrnigen Prismen bestehen.

32. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsflächen (132, 133, 142, 143, 150, 152, 154, 156, 158, 160, 162) flach ausgebildet sind.

33. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Reflexionsflächen (132, 133, 142, 142, 150, 152, 154, 156, 160, 162) ein parabolförmiges Profil haben und dadurch, daß ihr Brennpunkt mit der Abbildung der Lichtquelle zusammenfällt.