DE8318633U1

DE8318633U1 - Faseroptischer zeichengeber

Info

Publication number: DE8318633U1
Application number: DE19838318633
Authority: DE
Original assignee: Pintsch Bamag Antriebs- und Verkehrstechnik 4220 Dinslaken De GmbH
Current assignee: Pintsch Bamag Antriebs- und Verkehrstechnik 4220 Dinslaken De GmbH
Priority date: 1983-06-28
Filing date: 1983-06-28
Publication date: 1983-12-08

Description

PATENTANWÄLTE DR.- ING. H. H :"w'i.LHE:\1M '-'.'. D.\ P L. - I N G. H. DAUSTER

D-7000 STUTTGART f'-"G V⁴M N Ä'S ί U'ffl's T FTA Ve Ε* 3 1 B TELEFON (0711) 291133/292857

Anmelder: -3- G 6641

Pintsch Bamag Antriebs-
und Verkehrstechnik GmbH
Hünxer Straße 149

4220 Dinslaken

Faseroptischer Zeichengeber

Die Erfindung betrifft einen faseroptischen Zeichengeber mit einer oder mehreren Lichtquellen und einem Bündel von Lichtleiterkabeln, das von der oder den Lichtquellen zu einer Vielzahl von Lichtaustrittselementen führt, mit denen Lichtrasterzeichen in Form von Leuchtpunkten dargestellt werden, wobei jedem Leuchtpunkt ein Lichtleiterkabel und ein Lichtaustrittselement zugeordnet ist.

Derartige Zeichengeber sind insbesondere aus der Verkehrstechnik bekannt. Von einer oder mehreren gemeinsamen Lichtquellen aus führen mehrere Lichtleiterkabel zu einer Programmplatte, auf der Lichtaustrittselemente angeordnet sind, wobei jedes dieser Lichtaustrittselemente mit einem Lichtleiterkabel verbunden ist. Je nach der Anordnung der Lichtaustrittselemente auf der Programmtafel können die verschiedensten Zeichen dargestellt werden. Durch Ein- oder Ausschaltender Lichtquelle wird das Zeichen erkennbar oder es verlöscht. Derartige Lichtrasterzeichen sind beispielsweise in der Verkehrstechnik dann sinnvoll, wenn der Verkehr infolge Nebels zu einer geringeren Geschwindigkeit veranlaßt werden soll oder bei der Verwendung als Stauwarnung.

Diese bekannten Zeichengeber weisen jedoch den Nachteil auf, daß die darzustellenden Zeichen aus Lichtaustrittselementen gleichen

Aufbaus und Durchmessers und daher gleicher optischer Charakteristik zusammengesetzt sind. Für den Betrachter sehen daher alle LeuchtpuiiKte gleich aus. Dieser Aufbau entspricht in vielen Fällen nicht den praktischen Erfordernissen. Insbesondere in der Verkehrstechnik wird einerseits eine ausreichende Signalwirkung gefordert - was zum Beispiel durch großflächige und breitgestreute Leuchtpunkte erreicht werden kann -, während andererseits die darzustellende Information eine feinere Auflösung erfordert, was beispiel-sweise durch Leuchtpunkte kleinen Durchmessers mit hoher Leuchtdichte erreicht werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen faseroptischen Zeichengeber der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem eine ausreichende Signalwirkung erzielt wird und der gleichzeitig eine feine Auflösung für die Darstellung unterschiedlicher Informationen ermöglicht. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur Erzeugung des optischen Zeichens Lichtaustrittselemente mit verschiedenem optisch wirksamem Durchmesser verwendet werden. Die geometrische Anordnung der verschiedenen Lichtaustrittselemente ist dabei von der zu erzielenden Wirkung abhängig. Zur Erzielung einer Signalwirkung - beispielsweise zur Umrandung eines Zeichens - können dabei Lichtaustrittselemente mit großem optisch wirksamem Durchmesser Verwendung finden, während für die Darstellung von Informationen Lichtaustrittselemente mit. kleinem optisch wirksamem Durchmesser günstiger sind. Durch die Erfindung werden also zwei sich an sich | widersprechende Forderungen bezüglich der Darstellung in Einklang \ gebracht. |

Vorteilhaft ist es, wenn die Lichtaustrittselemente Elemente mit großem optisch wirksamem Durchmesser, die ein Grobraster bilden, und Elemente mit kleinem optisch wirksamem Durchmesser, die ein Feinraster bilden, umfassen. Eine derartige Anordnung wird als Mischraster bezeichnet. Diese Lösung läßt die Erzielung beider angestrebter Wirkungen bei geringem Material- und Konstruktionsaufwand zu und ist daher sehr wirtschaftlich. Natürlich ist es auch ohne weiteres möglich, dieses Prinzip zu erweitern und noch

-5-

weitere Lichtaustrittselemente mit wiederum abweichendem Durchmesser vorzusehen, zum Beispiel drei oder mehr verschiedene Typen von Lichtaustrittselementen, wodurch eine sehr differenzierte Wirkung erzielt werden karr,*.

In vorteilhafter Weiterbildung umfassen die Lichtaustrittselemente Sammellinsen vorzugsweise verschiedenen Durchmessers. Diese Sammellinsen bündeln das aus dem Lichtleiterkabel austretende Licht. Bei den das Grobraster bildenden Lichtaustrittselernenten können nach den Sammellinsen zweckmäßig Streuscheiben angeordnet sein. Die dem Grobraster zugeordneten Sammellinsen richten dabei das aus dem Lichtleiterkabel austretende Licht zunächst achsparallel avis. Dieses Licht fällt auf die Streuscheiben, wodurch sich spezifische Lichtstärkeverteilungen erzielen lassen, zum Beispiel große Seitenstreuung oder einseitige Streuung in einem bestimmten Raumwinkel. Die den das Peinraster bildenden Lichtaustrittselementen zugeordneten Sammellinsen können andererseits zur Erzielung einer günstigen Wirkung als Minisammellinsen ausgebildet sein, die das Licht des Lichtleiterkabels erfassen und zur Erzeugung größtmöglicher Leuchtdichte und symmetrischer Lichtstärkeverteilung nicht völlig achsparallel ausrichten. Mit derartigen Feinraster-Lichtaustrittselementen hoher Leuchtdichte läßt sich eine spezifische Information am klarsten darstellen.

Zweckmäßig ist es, die das Grobraster bildenden Lichtaustrittselemente an einer Programmplatte und die das Feinraster bildenden Lichtaustrittselemente an einer anderen Programmplatte zu befestigen. Auf diese Weise können die Austrittsflächen der Lichtaustrittselemente auf gleicher Höhe eingebaut werden, auch wenn die Lichtaustrittselemente selbst verschiedene Bauhöhe besitzen. Es ist auch möglich, vor den Lichtaustrittselementen eine Frontscheibe anzuordnen. Diese Frontscheibe schützt die Lichtaustrittselemente vor Beschädigung und Verschmutzung und kann beispielsweise auch als Diffusor wirken. Natürlich ist es auch möglich, diese Frontscheibe dem jeweiligen Anwendungszweck entsprechend einzufärben.

> ■ I < · Il Pll t

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Lichtleiterkabel auf der Lichteingangsseite gemeinsam in einer Empfängerhülse zusammengefaßt sind. Aufgrund dieser Ausgestaltung lassen sich die Lichtleiterkabel als eine Einheit von der Lichtquelle trennen. Die Lichtquelle selbst besteht vorzugsweise aus einer Glühlampe und einem Ellipsoidspiegel, wobei der Glühfaden der Glühlampe in dem einen und die Eintrittsfläche der Empfängerhülse in dem anderen Brennpunkt des Ellipsoids angeordnet ist. Dadurch wird ein sehr hoher Anteil des aus der Glühlampe austretenden Lichts erfaßt. Zweckmäßig ist es weiterhin, diesen Ellipsoidspiegel als Kaltlichtspiegel auszuführen. Der Kaltlichtspiegel hat die Eigenschaft, für die unerwünschte Infrarot-Strahlung durchlässig zu sein und nur Strahlung im sichtbaren Teil des Spektrums zu reflektieren. Dadurch läßt sich die Wärmebelastung der Empfängerhülse wesentlich reduzieren.

Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Zeichengebers folgen aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung zur Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 die prinzipielle Anordnung eines faseroptischen Zeichengebers gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die Anordnung der Programmplatten und der an diesen befestigten Lichtaustrittselemente,

Fig. 3 eine Lichtstärkeverteilungskurve für eine Ebene zur Erläuterung der Funktion der Minisammellinse und

Fig. 4a mit einem erfindungsgemäßen faseroptischen Zeichen-^1S geber erzeugte Zeichen.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer faseroptischer Zeichengeber als Ganzes mit 1 bezeichnet. Als Lichtquelle dient eine Halogen-Glühlampe 2. Diese Glühlampe ist im einen Brennpunkt eines

Ellipsoidspiegels 3, vorzugsweise eines Kaltlichtspiegels, angeordnet. Im anderen Brennpunkt dieses Ellipsoidspiegels befindet sich die Eintrittsfläche 4 einer Empfängerhülse 5. Das von der Glühlampe 2 emittierte Licht tritt über den Ellipsoidspiegel 3 in die Empfängerhülse 5 ein, wobei einige Lichtstrahlen beispielsweise gezeichnet und mit 6 bezeichnet sind.

In der Empfängerhülse 5 sind eine Vielzahl von Lichtleiterkabeln zu einem Lichtleiterkabelbündel 7 zusammengefaßt. Zwei dieser Lichtleiterkabel 8 und 9 sind zur näheren Erläuterung herausgezeichnet. Das Lichtleiterkabel 8 führt zu einem mit 10 bezeichneter Lichtaustrittselement mit großem optisch wirksamem Durchmesser (Grobraster). Dieses Lichtaustrittselement soll zur Erzielung einer Signalwirkung dienen. Das Lichtleiterkabel 8 endet hierzu an einer Programmplatte 11, die mit einer entsprechenden Bohrung zur Aufnahme des Endes des Lichtleiterkabels versehen ist. Auf die Programmplatte 11 aufgesetzt ist eine Hülse 12, in der eine Sammellinse 13 angeordnet ist. Diese Sammellinse erfaßt das aus der Lichtleiterkabel austretende Licht und richtet es nahezu achsparallel aus. Das Licht fällt dann auf eine Streuscheibe 14, die in bekannter Weise ausgebildet sein kann und beispielsweise Rillen oder prismatische Kanten aufweist. Diese Streuscheibe ermöglicht je nach Ausführungsart zum Beispiel eine große Seitenstreuung oder eine einseitige Streuung in einem bestimmten Raumwinkel, was zur Erzielung einer Signalwirkung erwünscht sein kann.

Das andere Lichtleiterkabel 9 endet an einem als Ganzes mit 15 bezeichneten Li ditaustrittselement. Das aus dem Lichtleiterkabel austretende Licht trifft hier auf eine an einer weiteren Programmplatte 16 befestigte Minisammellinse 17. Diese Minisammellinse übernimmt die komplexe Funktion der Lichterfassung und der Erzeugung der Lichtstärkeverteilung. Insbesondere dient sie zur Erzielung einer möglichst hohen Leuchtdichte, was zur Darstellung detaillierter Informationen erforderlich ist. Die erzielte Lichtstärkeverteilung ist symmetrisch.

III Il ·■

Die Befestigung der LichtaustrittsaLemente ist am besten aus der Fig. 2 zu ersehen. Hier sind im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 mehrere Lichtquellen schematisch dargestellt und mit 18 und 18' bezeichnet. Von diesen Lichtquellen führen Lichtleiterkabel 19 bis 19'' zu den Lichtaustrittselementen. Beispiel-haft sind hier ein dem. Feinraster zugeordnetes Lichtaustrittselement 20 und zwei dem Grobraster zugeordnete Lichtaustrittselemente 21 und 21" gezeigt. Das Lichtaustrittselement 20 ist an einer Programmplatte 22 befestigt, die auch entsprechende Aussparungen für die an der Programmplatte 2 3 befestigten Lichtaustrittselemente 21 und 21' aufweist. Trotz verschiedener Bauhöhe der Lichtaustrittselemente wird dadurch erreicht, daß sich die Lichtaustrittsflächen auf gleicher Höhe befinden. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist schließlich auch eine Frontplatte 24 zu erkennen, die vor den Lichtaustrittselementen angeordnet ist und diese vor Beschädigung oder Verschmutzung schützt. Die Frontplatte kann natürlich außerdem beliebig eingefärbt sein oder als Diffusor wirken.

Die Funktion der in die das Feinraster bildenden Lichtaustrittselemente eingesetzten Sammellinse 15 läßt sich am besten anhand der Fig. 3 erläutern. Dort ist eine Lichtstärkeverteilungskurve für eine Ebene dargestellt. Auf der horizontalen Achse ist der Streuwinkel bezüglich der optischen Achse aufgetragen, während die vertikale Achse die Lichtintensität, beispielsweise in Candela, darstellt. Die Lichtstärkeverteilung ist auf eine gewählte Ebene und Achse bezogen. Der StreuwinkeloC kennzeichnet damit die Streuung der abstrahlenden Einrichtung. Es ist üblich, die Streuung durch einen Halbstreuwinkel eC 2 für die Hälfte der maximalen Intensität und in besonderen Fällen auch durch Zehntel-Streuwinkel 06-jo ^für 1/10 der maximalen Intensität anzugeben. Die Minisammellinse hat nun die Aufgabe, eine bestimmte Lichtstärkeverteilungskurve gemäß der Fig. 2 zu realisieren. Zweckmäßig sind dabei insbesondere zwei Formen: engstrahlend mit oC 2 ⁼ 16° ^un(^ breitstrahlend mit 062 = 22°.

-9-

-a-

Die Wirkung eines erfindungsgemäßen Zeichengebers läßt sich am besten anhand der Fig. 4a bis 4d erläutern. Als Anwendungsbeispiel wurden Verkehrszeichen nach der Straßenverkehrsordnung gewählt. Der zur Erzielung einer Signalwirkung wichtige "rote Rand" dieser Verkehrszeichen wurde dabei in Grobrastertechnik realisiert, während die eigentlichen Informationen in Feinrastertechnik dargestellt werden (Fig. 4a bis 4c: Geschwindigkeitsbegrenzung, Fig. 4d: Überholverbot für Lastwagen). Durch die Darstellung der Informationen an Feinrastertechnik ist eine ausreichende Auflösung gewährleistet, während der in Grobrastertechnik ausgeführte Rand den Blick des Verkehrsteilnehmers auf sich zieht.

Claims

Ansprüche

1. Faseroptischer Zeichengeber mit einer oder mehreren Lichtquelle:-, und einem Bündel von Lichtleiterkabeln, das von der oder den Lichtquellen zu einer Vielzahl von Lichtaustrittselementen führt, nit denen Lichtrasterzeichen in Form von Leuchtpunkten dargestellt werden, wobei jedem Leuchtpunkt ein Lichtleiterkabel und ein Lichtaustrittselement zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrjttselemente verschiedene optisch wirksame Durchmesser besitzen.

2. Faseroptischer Zeichengeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittselemente Elemente mit großem optisch wirksamen Durchmesser, die ein Grobraster bilden und Elemente mit kleinem optisch wirksamen Durchmesser, die ein Feinraster bilden, umfassen.

3. Faseroptischer Zeichengeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtaustrittselemente Sammellinsen (13, 17) umfassen.

4. Faseroptischer Zeichengeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach den Sammellinsen (13) der das Grobraster bildenden Lichtaustrittselemente Streuscheiben (14) angeordnet sind.

·· ■■ Il III·

■ ■ t ι* ■

5. Faseroptischer Zeichengeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammellinsen der das Feinraster bildenden Lichtaustrittselemente als Minisammellinsen (17), die das Licht des Lichtleiterkabels erfassen und zur Erzeugung größtmöglicher Leuchtdichte und symmetrischer Lichtstärkeverteilung nicht völlig achsparallel ausrichten, ausgebildet sind.

6. Faseroptischer Zeichengeber nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die das Grobraster bildenden Lichtaustrittselemente an einer 7rogrammplatte (11) und die das Feinraster bildenden Lichtaustrittse.lemente an einer anderen Programmplatte (16) befestigt sind.

7. Faseroptischer Zeichengeber nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Lichtaustrittselementen eine Frontscheibe angeordnet ist.

8. Faseroptischer Zeichengeber nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiterkabel auf der Lichteingangsseite gemeinsam in einer Empfängerhülse (5) zusammengefaßt sind.

9. Faseroptischer Zeichengeber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle aus einer Glühlampe (2) und einem Ellipsoidspiegel (3) besteht, wobei der Glühfaden der Glühlampe (2) in dem einen und die Eintrittsfläche (4) der Empfängerhülse (5) in dem anderen Brennpunkt des Ellipsoids angeordnet ist.

10. Faseroptischer Zeichengeber nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ellipsoidspiegel (3) als Kaltlichtspiegel ausgeführt ist.

— 3—