DE102016117023B4

DE102016117023B4 - Retroreflektor

Info

Publication number: DE102016117023B4
Application number: DE102016117023.2A
Authority: DE
Inventors: Hans-Erich Gubela; Simon Weingärtner
Original assignee: IMOS Gubela GmbH
Current assignee: IMOS Gubela GmbH
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2019-12-24
Anticipated expiration: 2036-09-10
Also published as: DE102016117023A1

Abstract

Retroreflektor mit einem transparenten Reflektorkörper (12), der eine Lichteintrittsfläche (14) sowie im Abstand zur Lichteintrittsfläche (14) eine retroflektierende Struktur (16) mit mindestens einem Tripel (18) aufweist, wobei zumindest eines der Tripel (18) drei in ihrem Grundriss zumindest annähernd quadratische, reflektierende Tripelflächen (20, 22, 24) aufweist, die jeweils paarweise entlang einer Kante (30, 34) aneinander angrenzen, wobei zumindest eine erste Tripelfläche (20) eine Wölbung (26) in Form eines Abschnitts einer Mantelfläche eines Zylinders aufweist, wobei die Längsachse des Zylinders parallel zu einer ersten Kante (30) zwischen der ersten Tripelfläche (20) und einer zweiten Tripelfläche (22) verläuft, wobei die dritte Tripelfläche (24) mit der ersten Tripelfläche (20) einen ersten Winkel (α) und mit der zweiten Tripelfläche (22) einen zweiten Winkel (β) einschließt, wobei der erste und der zweite Winkel (α, β) vom rechten Winkel abweichen, wobei auf der Lichteintrittsfläche (14) Zylinderlinsen (38) angeordnet sind, deren Zylinderlängsachsen (40) zueinander parallel und quer zur Zylinderlängsachse der mindestens einen Wölbung (26) verlaufen und wobei die Zylinderlinsen (38) eine Breite aufweisen, die kleiner ist als die Schlüsselweite der Tripel (18).

Description

Die Erfindung betrifft einen Retroreflektor mit einem transparenten Reflektorkörper.
Retroreflektoren mit einer retroflektierenden Struktur mit mehreren aneinander angrenzenden Tripeln, von denen jedes drei paarweise aneinander angrenzende, reflektierende Tripelflächen aufweist, werden seit langem als Rückstrahler, beispielsweise in der Sensorik oder im Straßenverkehr, eingesetzt. Insbesondere bekannt sind Fullcube-Tripel-Retroflektoren, deren Tripel jeweils eine Würfelform haben mit im Idealfall drei identisch ausgebildeten, paarweise senkrecht aufeinander stehenden, quadratischen, reflektierenden Tripelflächen. Solche Retroreflektoren reflektieren einfallendes Licht mit einem meist geringen, von der Größe der Tripel abhängigen Strahlversatz exakt in die Richtung zurück, aus der es auf die Lichteintrittsfläche einfällt. Die Divergenz des retroflektierten Lichtstrahls ist dabei sehr gering. So wird sichergestellt, dass beispielsweise von einem Fahrzeug auf eine mit einem solchen Retroreflektor ausgestattete Streckenbegrenzung gestrahltes Licht wieder zum Fahrzeug zurück reflektiert wird, selbst wenn es in einem Winkel abweichend vom Einfallslot auf dem Retroreflektor auftrifft. In manchen Anwendungsfällen wird jedoch bevorzugt, dass das retroflektierte Licht divergiert.
Aus der DE 44 29 683 C1 ist ein Tripelreflektor bekannt, der konkave Wölbungen in den Tripelflächen aufweist. Durch diese Wölbungen sind Abweichungen vom rechten Winkel zwischen den aneinander angrenzenden Tripelflächen bedingt. Es wird jedoch keine Aussage über die Ausrichtung der Wölbungen gemacht. Aus der US 2,360,480 A ist des Weiteren ein Reflektor bekannt, dessen drei reflektierende Flächen jeweils eine hyperbolische Teilfläche aufweisen. Zudem hat die Lichteintrittsfläche die Form einer Kugelfläche. Auch in dieser Druckschrift findet sich kein Hinweis auf die Ausrichtung der hyperbolischen Teilflächen. Schließlich ist aus der US 2,498,426 A ein Reflektor bekannt, dessen retroreflektierende Struktur nicht mit Tripeln versehen ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Retroreflektor zu entwickeln, der einen einfallenden Lichtstrahl begrenzt aufweiten kann, so dass der retroflektierte Strahl einen größeren Querschnitt aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Retroreflektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, durch die Kombination mehrerer Maßnahmen eine Aufweitung des retroflektierten Lichtstrahls zu erzielen. Dabei wird zum einen bei mindestens einem und vorzugsweise der Mehrzahl oder allen der Tripel mindestens eine erste Tripelfläche, gegebenenfalls auch eine zweite Tripelfläche, mit einer konkaven oder konvexen Wölbung versehen, welche die Form eines Abschnitts eines Zylindermantels hat. Die Mittellängsachse des zugehörigen imaginären Zylinders verläuft dabei jeweils parallel zu der Kante, an der die erste Tripelfläche und die zweite Tripelfläche aneinander stoßen: Zum anderen ist die dritte Tripelfläche gegenüber der ersten und der zweiten Tripelfläche jeweils in einem Winkel angeordnet, der vom rechten Winkel abweicht. Insbesondere wird hier eine Abweichung um weniger als 1°, vorzugsweise um weniger als 10 Minuten, bevorzugt, wobei der erste und der zweite Winkel bevorzugt größer sind als 90°. Schließlich sind auf der Lichteintrittsfläche konkave oder konvexe Zylinderlinsen angeordnet, deren Zylinderlängsachsen, also die Mittellängsachsen der Zylinder, deren Mantelflächen die Oberflächen der Zylinderlinsen bilden, zueinander parallel und quer, insbesondere senkrecht zu den Zylinderachsen der mindestens einen Wölbung verlaufen. Zudem weisen die Zylinderlinsen auf der Lichteintrittsfläche eine Breite auf, die kleiner ist als die Schlüsselweite der Tripel. Unter Schlüsselweite wird dabei der Abstand zweier parallel zueinander verlaufender Sechseckseiten verstanden, da die Tripel in Draufsicht einen zumindest annähernd sechseckigen Umriss aufweisen. Ergänzend hierzu kann diese quer zur Wölbung ausgerichtete Zylinderlinsenstruktur durch eine weitere Wölbung auf der dritten Tripelfläche realisiert werden, die so ausgebildet ist wie die Wölbung der ersten Tripelfläche, aber senkrecht zu ihr ausgerichtet ist. Die Wölbung und ggf. die weitere Wölbung können sich über die gesamte jeweilige Tripelfläche erstrecken oder nur über einen Teil von ihr.
Zweckmäßig schließt die zweite Tripelfläche mit einer durch die Ecken der ersten Tripelfläche aufgespannten Ebene einen Winkel von 90° ein, also einen Winkel wie bei einem Fullcube-Tripel. In Bezug auf den ersten und den zweiten Winkel, also den Winkel zwischen der ersten und der dritten Tripelfläche bzw. den Winkel zwischen der zweiten und der dritten Tripelfläche, wird bevorzugt, dass beide Winkel gleich groß sind. Um eine bessere Aufweitung des retroflektierten Lichtstrahls zu erzielen, können der erste und/oder der zweite Winkel bei verschiedenen Tripeln unterschiedlich groß sein.
Sowohl bei der mindestens einen Wölbung als auch bei den Zylinderlinsen auf der Lichteintrittsfläche als auch bei der mindestens einen weiteren Wölbung ist eine konvexe ebenso wie eine konkave Ausbildung möglich. Es wird jedoch bevorzugt, dass die Wölbung der mindestens einen ersten Tripelfläche ebenso wie die weitere Wölbung nach innen auf die Lichteintrittsfläche zugerichtet ist, die Wölbung also konkav ist, während weiter bevorzugt wird, dass die Zylinderlinsen auf der Lichteintrittsfläche konvex sind. Eine gegebenenfalls auf der zweiten Tripelfläche vorhandene Wölbung ist vorzugsweise genauso ausgeführt wie die Wölbung auf der ersten Tripelfläche desselben Tripels. Ist auch die zweite Tripelfläche gewölbt, so beträgt der Winkel zwischen der durch ihre Ecken aufgespannten Ebene und der Ebene, die durch die Ecken der ersten Tripelfläche aufgespannt wird, 90°.
Zweckmäßig bedecken die Zylinderlinsen nicht die gesamte Lichteintrittsfläche, sondern diese weist zwei im Abstand zueinander angeordnete, mit Zylinderlinsen versehene Bereiche auf, zwischen denen ein Bereich mit einer planen Fläche angeordnet ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

1 die schematische Darstellung eines Tripels mit drei reflektierenden Tripelflächen;
2a, 2b schematische Teildarstellungen eines Retroreflektors in Draufsicht und in einer Seitenansicht;
3a, 3b typische Verteilungen des von einem Retroreflektor mit Tripeln gemäß 1 retroflektierten Lichts in Form eines Fotos sowie in schematisierter Darstellung;
4a, 4b die Verteilung der Lichtintensität des vom Retroreflektor gemäß 2a, 2b retroreflektierten Lichts in Form eines Fotos sowie in schematisierter Darstellung und
5 die schematische Darstellung eines Tripels mit drei reflektierenden Tripelflächen gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel.

Ein erfindungsgemäßer Retroreflektor 10, dessen wesentliche Eigenschaften schematisiert in 2a, 2b dargestellt sind, weist einen Reflektorkörper 12 aus transparentem Kunststoff auf, der zu einer Lichteinfallsseite durch eine Lichteintrittsfläche 14 begrenzt wird. Auf der der Lichteintrittsfläche 14 abgewandten Seite weist der Reflektorkörper 12 eine retroreflektierende Struktur 16 auf, die aus einer Vielzahl von aneinander angrenzenden identischenTripeln 18 besteht. Eines der Tripel 18 ist schematisch in 1 dargestellt. In der Draufsicht (2a) erscheint die reflektierende Struktur 16 als Anordnung von gleichseitigen Sechsecken, wobei der Abstand paralleler Seiten eines Sechsecks als Schlüsselweite bezeichnet wird.
Die Tripel 18 weisen jeweils eine erste Tripelfläche 20, eine zweite Tripelfläche 22 und eine dritte Tripelfläche 24 auf, die jeweils Licht reflektieren können. Während die zweite Tripelfläche 22 und die dritte Tripelfläche 24 jeweils als plane Flächen ausgebildet sind, weist die erste Tripelfläche 20 eine Wölbung 26 auf, die ihr die Form eines Abschnitts einer Zylindermantelfläche verleiht. Die Mittellängsachse des die Zylindermantelfläche aufspannenden Zylinders wird durch die Linie 28 symbolisiert und verläuft parallel zu einer ersten Kante 30, an der die erste Tripelfläche 20 und die zweite Tripelfläche 22 aneinander stoßen. Die erste Kante 30 endet an einem Zentralpunkt 32, an dem auch weitere Kanten 34 enden, die die Grenze zwischen der dritten Tripelfläche 24 einerseits und der ersten Tripelfläche 20 und der zweiten Tripelfläche 22 andererseits bilden. Die dritte Tripelfläche 24 schließt dabei mit der ersten Tripelfläche 20 einen ersten Winkel α und mit der zweiten Tripelfläche einen zweiten Winkel β ein, wobei diese beiden Winkel α, β jeweils um wenige Minuten größer sind als 90°. Der erste Winkel α ist dabei etwa gleich groß wie der zweite Winkel β, was aber nicht zwingend notwendig ist. Der Winkel zwischen der zweiten Tripelfläche 22 und einer durch die Ecken der ersten Tripelfläche 20 aufgespannten Ebene beträgt dagegen 90°.
Auf der Lichteintrittsfläche 14 ist zudem eine Lentikularstruktur 36 mit mehreren Zylinderlinsen 38 angeordnet, deren Zylinderlängsachsen 40 zueinander parallel und senkrecht zu den ersten Kanten 30 und damit zu den Längsachsen der Wölbungen 26 ausgerichtet sind. Wie in 2a angedeutet, bedeckt die Lentikularstruktur 36 nicht die gesamte Lichteintrittsfläche 14. Vielmehr ist ein mit Zylinderlinsen 38 bedeckter Bereich 42 neben einem Bereich 44 vorgesehen, in dem die Lichteintrittsfläche 14 eine plane Fläche ist. Der Bereich 44 wird, was in 2a weggelassen wurde, beidseits von einem Bereich 42 mit Zylinderlinsen 38 umrahmt. Die Zylinderlinsen 38 weisen quer zu ihren Zylinderlängsachsen 40 jeweils eine Breite auf, die kleiner ist als die Schlüsselweite der Tripel 18.
Die Kombination von gewölbter erster Tripelfläche 20, gekippter dritter Tripelfläche 24 und der Lentikularstruktur 36 an der Lichteintrittsfläche 14 führt zu einer Aufweitung des retroflektierten Lichts. So ist der Effekt der Kombination der gewölbten ersten Tripelfläche 20 mit der gekippten dritten Tripelfläche 24 schon in 2b, 3a, 3b angedeutet. Ein einfallender Lichtstrahl 46 wird bei der Retroflexion in zwei retroflektierte Lichtstrahlen 48 aufgespalten, die zudem im Querschnitt linienförmig sind, wie das Messergebnis gemäß Foto der 3a zeigt. In 3b ist dieses Messergebnis mit den Linien 50 schematisiert dargestellt. Die zusätzliche Anordnung der Lentikularstruktur 36 auf der Lichteintrittsfläche 14 führt zu einer weiteren Aufweitung des retroflektierten Lichtstrahls 48 in Vergleich zum einfallenden Lichtstrahl 46, wie das Messergebnis gemäß Foto der 4a zeigt. 4b ist eine schematische Veranschaulichung des Fotos gemäß 4a und zeigt eine Vielzahl von Linien 50 von retroflektiertem Licht, die in der Praxis selbstverständlich mit einer Unschärfe behaftet sind, so dass sich nahezu eine flächige Ausleuchtung ergibt. Die Strahlaufweitung kann vergrößert werden, wenn der erste Winkel α und/oder der zweite Winkel β von Tripel zu Tripel leicht variiert.
5 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel für das in 1 dargestellte Tripel 18. Anstelle der oder ergänzend zur Lentikularstruktur 36 auf der Lichteintrittsfläche 14 ist eine weitere Wölbung 52 auf der dritten Tripelfläche 24 vorgesehen, die entsprechend der Wölbung 26 ausgestaltet ist, aber nicht zwingend dieselbe Krümmung haben muss. Eine Linie 54 symbolisiert die Mittellängsachse des die weitere Wölbung 52 aufspannenden Zylinders. Sie verläuft senkrecht zur Kante 30.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung betrifft einen Retroreflektor 10 mit einem transparenten Reflektorkörper 12, der eine Lichteintrittsfläche 14 sowie im Abstand zur Lichteintrittsfläche 14 eine retroflektierende Struktur 16 mit mindestens einem Tripel 18 und vorzugsweise einer Vielzahl von aneinander angrenzenden Tripeln 18 aufweist, wobei zumindest eines und vorzugsweise eine Mehrzahl oder alle der Tripel 18 drei in ihrem Grundriss zumindest annähernd quadratische, reflektierende Tripelflächen 20, 22, 24 aufweist, die jeweils paarweise entlang einer Kante 30, 34 aneinander angrenzen, wobei zumindest eine erste Tripelfläche 20 eine Wölbung 26 in Form eines Abschnitts einer Mantelfläche eines Zylinders aufweist, wobei die Längsachse des Zylinders parallel zu einer ersten Kante 30 zwischen der ersten Tripelfläche 20 und einer zweiten Tripelfläche 22 verläuft, wobei die dritte Tripelfläche 24 mit der ersten Tripelfläche 20 einen ersten Winkel α und mit der zweiten Tripelfläche 22 einen zweiten Winkel β einschließt, wobei der erste und der zweite Winkel α, β vom rechten Winkel abweichen, und wobei entweder auf der Lichteintrittsfläche 14 Zylinderlinsen 38 angeordnet sind, deren Zylinderlängsachsen 40 zueinander parallel und quer zur Zylinderlängsachse der mindestens einen Wölbung 26 verlaufen und/oder wobei die dritte Tripelfläche 24 eine weitere Wölbung 52 in Form eines Abschnitts einer Mantelfläche eines Zylinders aufweist, wobei die Längsachse des Zylinders quer und vorzugsweise senkrecht zur ersten Kante 30 verläuft.

Claims

Retroreflektor mit einem transparenten Reflektorkörper (12), der eine Lichteintrittsfläche (14) sowie im Abstand zur Lichteintrittsfläche (14) eine retroflektierende Struktur (16) mit mindestens einem Tripel (18) aufweist, wobei zumindest eines der Tripel (18) drei in ihrem Grundriss zumindest annähernd quadratische, reflektierende Tripelflächen (20, 22, 24) aufweist, die jeweils paarweise entlang einer Kante (30, 34) aneinander angrenzen, wobei zumindest eine erste Tripelfläche (20) eine Wölbung (26) in Form eines Abschnitts einer Mantelfläche eines Zylinders aufweist, wobei die Längsachse des Zylinders parallel zu einer ersten Kante (30) zwischen der ersten Tripelfläche (20) und einer zweiten Tripelfläche (22) verläuft, wobei die dritte Tripelfläche (24) mit der ersten Tripelfläche (20) einen ersten Winkel (α) und mit der zweiten Tripelfläche (22) einen zweiten Winkel (β) einschließt, wobei der erste und der zweite Winkel (α, β) vom rechten Winkel abweichen, wobei auf der Lichteintrittsfläche (14) Zylinderlinsen (38) angeordnet sind, deren Zylinderlängsachsen (40) zueinander parallel und quer zur Zylinderlängsachse der mindestens einen Wölbung (26) verlaufen und wobei die Zylinderlinsen (38) eine Breite aufweisen, die kleiner ist als die Schlüsselweite der Tripel (18).
Retroreflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die retroflektierende Struktur (16) eine Vielzahl von aneinander angrenzenden Tripeln (18) aufweist.
Retroreflektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl oder alle der Tripel (18) drei in ihrem Grundriss zumindest annähernd quadratische, reflektierende Tripelflächen (20, 22, 24) aufweisen, die jeweils paarweise entlang einer Kante (30, 34) aneinander angrenzen.
Retroreflektor nach eine der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Winkel (α, β) jeweils um weniger als 1° vom rechten Winkel abweichen.
Retroreflektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Winkel (α, β) jeweils um weniger als 10 Minuten vom rechten Winkel abweichen.
Retroreflektor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Winkel (α, β) größer sind als 90°.
Retroreflektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Tripelfläche (22) mit einer durch die Ecken der ersten Tripelfläche (20) aufgespannten Ebene einen Winkel von 90° einschließt.
Retroreflektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Winkel (α, β) gleich groß sind.
Retroreflektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung (26) der mindestens einen ersten Tripelfläche (20) und/oder die weitere Wölbung (52) der mindestens einen dritten Tripelfläche (24) nach innen auf die Lichteintrittsfläche (14) zu gerichtet ist.
Retroreflektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderlinsen (38) auf der Lichteintrittsfläche (14) konvex sind.
Retroreflektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderlängsachsen (40) der Zylinderlinsen (38) im rechten Winkel zur Zylinderlängsachse der mindestens einen Wölbung (26) verlaufen.
Retroreflektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Tripelfläche (22) jedes Tripels (18) eine der Wölbung (26) der ersten Tripelfläche (20) entsprechende Wölbung aufweist, deren Zylinderlängsachse parallel zur ersten Kante (30) verläuft.
Reflektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Winkel (α, β) bei verschiedenen Tripeln (18) unterschiedlich groß sind.
Retroreflektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Tripelfläche (24) eine weitere Wölbung (52) in Form eines Abschnitts einer Mantelfläche eines Zylinders aufweist, wobei die Längsachse des Zylinders quer zur ersten Kante (30) verläuft.
Retroreflektor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse des Zylinders senkrecht zur ersten Kante (30) verläuft.
Retroreflektor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteintrittsfläche (14) zwei im Abstand zueinander angeordnete Bereiche (42) aufweist, in denen die Zylinderlinsen (38) angeordnet sind, und dass zwischen den Bereichen (42) mit Zylinderlinsen (38) ein Bereich (44) mit einer planen Fläche angeordnet ist.