CH639790A5 - Arrangement for directed radiation of light on a character display device - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur gerichteten Abstrahlung von Licht an einer Zeichenanzeigeeinrich- 40 tung, bei welcher Einrichtung die Zeichen durch Rasterpunkte gebildet werden, die aus bedarfsweise ausleuchtbaren und in Halterungen der Zeichenanzeigeeinrichtung gehaltenen Lichtleitern bestehen und bei welcher Anordnung jeder Lichtleiter in einen Linsenkörper mit einem aus mehreren Linsen gebiIde-45 ten lichtbrechenden optischen System mündet, über das vorbestimmte Abstrahlcharakteristika für die Rasterpunkte erreichbar sind.

Zum grossflächigen Darstellen alphanumerischer Zeichen werden in zunehmendem Masse faseroptische Digitalanzeiger 50 verwendet. Derartige Anzeigeeinrichtungen sind beispielsweise für das Eisenbahnwesen entwickelt worden; sie dienen dort als sogenannte Zusatzanzeiger für die optische Übermittlung von Streckeninformationen an die Züge.

Da die Zeichenanzeigeeinrichtungen nicht nur bei Dunkel- 55 heit, sondern auch am Tage starker Umgebungshelligkeit zufriedenstellend arbeiten müssen, sind auf die Lichtaustrittsenden der für die Zeichendarstellung verwendeten Lichtleiter optische Systeme aufgesetzt, welche das eingestrahlte Licht ausgangsseitig bündeln und möglichst vollständig in den 60 Raumwinkel umlenken, in dem sich der Zeichenbeobachter aufhält. Um dieses Ziel erreichbar werden zu lassen, ist es bekannt (DE-OS 2616298), für jeden Rasterpunkt der Zeichenanzeigeeinrichtung eine Linsenanordnung vorzusehen, die in der Beobachterebene zwei horizontal nebeneinanderlie- 65 gende, sich teilweise überdeckende Lichtquellen abbildet.

Diese Linsenanordnung bewirkt eine Auffächerung des verfügbaren Lichtstromes in die seitlichen Bereiche, wodurch eine relativ gute Erkennbarkeit der Rasterpunkte auch dann gegeben ist, wenn der Beobachter sich der Anzeigeeinrichtung nicht auf direktem Wege, sondern von der Seite her nähert, wie es dann der Fall ist, wenn die Zeichenanzeigeeinrichtungen am Ende eines Gleisbogens angeordnet sind. Allerdings wird auch bei dieser bekannten Zeichenanzeigeeinrichtung ein nicht unerheblicher Teil des verfügbaren Lichtstromes nach oben und nach unten abgestrahlt und geht damit für den Beobachter verloren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs näher gekennzeichneten Art anzugeben, die die für jeden Rasterpunkt insgesamt verfügbare Lichtmenge voll für die Zeichendarstellung ausnutzt, die durch Ausbildung eines möglichst grossflächigen optischen Systems die Verwendung einer hochwertigen Linsenanordnung möglich macht und die zur Erzielung der vorgegebenen Abstrahlcharakteristik möglichst spielfrei in der Zeichenanzeigeeinrichtung positioniert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, dass jeder Linsenkörper die Form einer Düse mit rechteckigem Querschnitt aufweist, deren sich verengendes Ende einen Lichtleiter fasst und deren sich erweiterndes Ende das optische System bildet, dass die Mantelflächen des Linsenkörpers Reflektoren für die ausserhalb der optischen Achse des Systems aus dem Lichtleiter einfallenden Lichtstrahlen darstellen und dass die Brennpunkte bzw. die Achsen der das optische System bildenden sphärischen bzw. zylindrischen oder kegelförmigen Linsen über den Querschnitt des Linsenkörpers verteilt, vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene, angeordnet sind. Eine zweckmässige Ausgestaltung der erfin-dungsgemässen Anordnung sieht vor, dass jeder Linsenkörper an seinem sich verengenden Ende mindestens zwei parallel zur Düsenmittelachse verlaufende, senkrecht zu dieser Achse federnde flache Stege aufweist, die auf ihren Aussenseiten mit Rasten versehen sind, über die er sich in einer Halterung der Zeichenanzeigeeinrichtung ausrichtet.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Figur 1 der Zeichnung zeigt die Anordnung in ihrer natürlichen Grösse,

Figur 2 die Draufsicht auf ein Linsensystem und

Figur 3 die mit dem Linsenkörper des Linsensystems einstückig verbundene Befestigungseinrichtung, über die der Linsenkörper in einer Halterung der Zeichenanzeigeeinrichtung ausgerichtet und fixiert wird.

Figur 1 zeigt in der Seitenansicht die nach Erfindung vorgeschlagene Anordnung eines Linsenkörpers 1 in einer Halterung einer Zeichenanzeigeeinrichtung 2.

Der Linsenkörper besitzt die Form einer sich zum Beobachter hin erweiternden Düse mit rechteckigem Querschnitt. Das sich verengende Ende der Düse geht in einen mit dem Linsenkörper einstückig verbundene Halteeinrichtung 3 über, über die er sich in der Zeichenanzeigeeinrichtung ausrichtet und fixiert. In die Halteeinrichtung 3 ist von der Rückseite her ein Lichtleiter 4 eingesetzt, dessen optische Achse mit der optischen Achse 5 des Linsenkörpers fluchtet und der in der Halteeinrichtung kraft- und/oder formschlüssig fixiert ist. Der Linsenkörper nimmt an seinem dem Beobachter zugewandten vorderen Teil das optische System der Anordnung auf. Dabei bilden die Mantelflächen des Linsenkörpers Reflektoren für die ausserhalb der optischen Achse des Systems aus dem Lichtleiter einfallenden Lichtstrahlen. Sie wirken zusammen mit lichtbrechenden optischen Elementen an der Vorderseite des Linsenkörpers. Diese Elemente werden durch sphärische, zylindrische oder kegelförmige Linsen sowie Prismen gebildet. Sie sind nach den bekannten optischen Gesetzmässigkeiten so beschaffen, dass die über den Lichtleiter eingestrahlte-Lichtmenge entsprechend der vorgegebenen Abstrahlcharakteristik

3

639 790

gebündelt und abgelenkt wird.

Figur 2 zeigt in der Draufsicht wie ein derartiges optisches System für den Linsenkörper einer faseroptischen Zeichenanzeigeeinrichtung ausgestaltet sein kann. Die Lichtaustrittsfläche des optischen Systems wird gebildet aus sechs sphärischen 5 Linsenelementen Kl bis K6. Diese Kugellinsenelemente haben die Aufgabe, das über den Lichtleiter einfallende Licht innerhalb eines einzigen Quadranten in etwa axialer Richtung weiterzuleiten. Die Lichtaustrittsöffnung des optischen Systems beinhaltet ferner drei zylindrische Linsenelemente ZI 10 bis Z3, deren Aufgabe es ist, das einfallende Licht innerhalb des auszuleuchtenden Quadranten zur Seite hin aufzufächern. Ferner beinhaltet die Lichtaustrittsfläche des optischen Systems ein Kegelelement K und ein Prisma P, das im Zusammenwirken mit den durch die Mantelflächen des Linsenkör- 15 pers gegebenen Reflektoren eine für die Naherkennbarkeit der Zeichendarstellung erforderliche Tiefenausleuchtung erreichbar macht.

Durch den rechteckförmigen Querschnitt des Linsenkörpers ergibt sich eine gegenüber einem runden Querschnitt ver- 20 grösserte Lichtaustrittsfläche des optischen Systems. Hierdurch ist es möglich, die lichtbrechenden Elemente des optischen Systems grösser als bisher üblich auszugestalten und damit auch eine genauere Lichtbrechung zu erzielen. Ferner ist durch die nach der Erfindung vorgeschlagene Anordnung 25 eine grössere Lichtausbeute als bei den bisherigen Linsenkörpern dadurch erreichbar, dass die Brennpunkte MK1 bis MK6 der sphärischen Linsen bzw. die Achsen ZA1 bis ZA3 und KA der zylindrischen und der kegelförmigen Linsen über den Querschnitt des Linsenkörpers verteilt angeordnet sind. Eine 30 derartige Ausbildung des Linsenkörpers gestattet eine nahezu gleichmässige Ausleuchtung des für die Zeichenerkennung in Frage kommenden Quadranten sowohl im Nahbereich als auch auf weite Entfernung.

Versuche mit nach der Erfindung ausgebildeten optischen 35 Systemen haben ergeben, dass insbesondere solche Linsenkörper die geforderten optischen Qualitäten zeigen, bei denen die Länge der Linsenkörper 1,75- bis 2,5mal so gross ist wie die Diagonalen der Lichtaustrittsflächen der Linsenkörper. Eine zusätzliche Belegung der Lichtaustrittsflächen der Linsenkör- 40 per mit einer Interferenzschicht hebt die Zeichenerkennbarkeit durch Aufhebung von Spiegeleffekten zusätzlich an. Die

Anordnung der Brennpunkte in einer gemeinsamen Ebene machte eine besonders wirtschaftliche Herstellung der Linsenkörper möglich.

Voraussetzung für eine gute Zeichenerkennung ist die Ausrichtung des Linsenkörpers ay.f eine systemeigene Mittelachse. Dies geschieht durch die mit dem Linsenkörper einstückig verbundene Halteeinrichtung, die in Figur 3 vergrössert dargestellt ist. Diese Halteeinrichtung besteht aus einem vom Querschnitt her rechteckigen Mittelstück 6, in dem einerseits der Lichtleiter 4 fixiert ist und an den andererseits der eigentliche Linsenkörper 1 angeschlossen ist. Seitlich dieses Mittelstückes 6 befinden sich zwei flache Stege 7 und 8, die federnd am Mittelstück befestigt sind. Beim Einsetzen des Linsenkörpers in eine Ausnehmung einer Anzeigevorrichtung schwenken die beiden Stege 7 und 8 nach innen ein und federn beim Erreichen ihrer Einbauposition wieder nach aussen auf. Dabei greifen an den Aussenseiten der Stege angebrachte Rasten 9 von beiden Seiten hinter die Halterungen der Zeichenanzeigeeinrichtung wie es in Figur 1 zu sehen ist.

Zum bedarfsweisen Auswechseln der Linsenkörper können die federnden Stege von der Vorderseite der Zeichenanzeigeeinrichtung her zusammengedrückt werden, wodurch die Verriegelung der Halteeinrichtung in der Zeichenanzeigeeinrichtung aufgehoben wird. Die Linsenkörper können dann zur Rückseite her aus der Zeichenanzeigeeinrichtung herausgezogen werden. Desgleichen ist es aber auch möglich, die Linsenkörper von der Rückseite her zu lösen, indem von dort aus beispielsweise mittels eines Werkzeugs, das in entsprechende Ausnehmungen 10 einrastbar ist, Druck auf die Stege 7 und 8 ausgeübt wird. Nach dem Aufheben der Verriegelung des Linsenkörpers kann dieser zur Rückseite aus der Zeichenanzeigeeinrichtung herausgezogen werden.

Die vorstehende Erfindung zeigt einen Weg auf für eine möglichst gleichmässige und lichtstarke Ausleuchtung bestimmter Raumwinkel durch faseroptische Zeichenanzeigeeinrichtung. Die Erfindung besteht dabei nicht in der speziellen Ausbildung des optischen Systems aus aufeinander abgestimmten Reflektoren und lichtbrechenden Elementen, sondern in der Lehre, den Linsenkörper vom Querschnitt her rechteckig auszubilden und die Brennpunkte bzw. Achsen der das optische System bildenden Linsen über den Querschnitt des Linsenkörpers verteilt anzuordnen.

G

1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

639 790

1. Anordnung zur gerichteten Abstrahlung von Licht an einer Zeichenanzeigeeinrichtung, bei welcher Einrichtung die Zeichen durch Rasterpunkte gebildet werden, die aus bedarfsweise ausleuchtbaren und in Halterungen der Zeichenanzeige- s einrichtung gehaltenen Lichtleitern bestehen und bei welcher Anordnung jeder Lichtleiter in einen Linsenkörper mit einem aus mehreren Linsen gebildeten lichtbrechenden optischen System mündet, über das vorbestimmte Abstrahlcharakteri-stika für die Rasterpunkte erreichbar sind, dadurch gekenn- io zeichnet, dass jeder Linsenkörper die Form einer Düse mit rechteckigem Querschnitt aufweist, deren sich verengendes Ende einen Lichtleiter fasst und deren sich erweiterndes Ende das optische System bildet, dass die Mantelflächen des Linsenkörpers Reflektoren für die ausserhalb der optischen Achse's des Systems aus dem Lichtleiter einfallenden Lichtstrahlen darstellen und dass die Brennpunkte bzw. die Achsen der das optische System bildenden sphärischen bzw. zylindrischen oder kegelförmigen Linsen über den Querschnitt des Linsenkörpers verteilt sind. 20

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Linsenkörper 1,75- bis 2,5mal so gross ist wie die Diagonalen der Lichtaustrittsflächen der Linsenkörper.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- 25 zeichnet, dass mindestens die Lichtaustrittsflächen der Linsenkörper mit Interferenzschichten versehen sind.

4. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Linsenkörper an seinem sich verengenden Ende mindestens zwei parallel zur Düsen- 30 mittelachse verlaufende, senkrecht zu dieser Achse federnde flache Stege aufweist, die auf ihren Aussenseiten mit Rasten versehen sind, über die er sich in einer Halterung der Zeichenanzeigeeinrichtung ausrichtet.