DE1572547A1

DE1572547A1 - Lichtuebertragungssystem mit einem optischen Faserbuendel

Info

Publication number: DE1572547A1
Application number: DE19671572547
Authority: DE
Inventors: Longenecker Bruce Cameron; Reynolds Charles Edward
Original assignee: AMP Inc
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 1966-08-02
Filing date: 1967-07-25
Publication date: 1970-02-12
Also published as: DE1572547B2; SE328794B; BE701961A; DE1572547C3; GB1151558A; ES343706A1; NL6710197A

Description

DIPL-ING. ROLAND MERTENS

PATENTANWALT

6 Frankfurt α. M., am

Neue Mainzer Str. 40-42 Farruprachtr 283927, 288525

- A 8 PG 1 -

21. Juli 196 B/Sh

Belr.i

AMP INCOHPORATED

Eisenhower Boulevard

Harrisburg

Pennsylvania / USA

"Lichtübertragungssystem mit einem optischen Faserbündel"

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lichtübertragungssystem, insbesondere auf ein System, in dem das Licht einer Lichtquelle an einen Empfänger über ein optisches Faserbündel übertragen wird.

Ein optisches Faserbündel zur Lichtübertragung enthält eine Vielzahl von Fasern aus Glas oder Kunststoff material,

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das lichtdurchlässig ist. Ein solches Bündel ist in einer lichtundurchlässigen Hülle eingebettet, und das in das eine Ende eines solchen Bündel hineingeworfene Licht wird durch innere Totalreflektion in den Fasern an das andere Ende des Bündels übertragen. Ein Vorteil bei der Benutzung solcher Faseroptik besteht darin, insbesondere dann, wenn Kunststoffmaterialien benutzt werden, daß dieses Faserbündel gebogen und verdreht werden kann, um es einem gewünschten Weg anzupassen, so daß Licht über dieses Bündel mit sehr niedrigen Verlusten übertragen werden kann»

Sie Erfindung bezieht sich auf eine sehr vorteilhafte Anwendung der Eigenschaften solcher Faseroptik, um Licht über einen gekrümmten Weg zu übertragen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lichtübertragungssystem vorzuschlagen, das sich insbesondere zum Überwachen des Zuetandes einer Lichtquelle eignet, so daß also keine konventionellen, getrennten Anzeigelampen sowie die dazugehörige Verdrahtung erforderlich sind. Damit wird die Anzahl der verwendeten Einzelteile eines konventionellen Systems vermindert.

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Ein Lichtübertragungssystem mit einer Lichtquelle und einem Lichtempfanger, die durch ein optisches Faserbündel miteinander gekoppelt sind, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ende der Faserbündel durch ein Anschlußorgan abgeschlossen ist, das das betreffende Faserbündelende in einem Gehäuse befestigt hält, das an der Lichtquelle bzw. an dem Lichtempfänger angeordnet ist.

Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein neues Anschlußglied, ein Gehäuse und eine Gehäuseanordnung für das erfindungsgemäße Lichtübertragungssystem.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausfüh— · rungsbeispiele näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird. Es zeigt»

Figur 1 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Lichtübertragungssystems, und zwar angewendet bei der elektrischen Beleuchtungsanlage eines Automobils}

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Figur 2

eine perspektivische Ansicht des in diesem System benutzten Anschlußorganesj

Figur 3

eine perspektivische Ansicht eines Steckergehäuses für eine Lichtquelle des Systems;

Figur M- eine auseinandergezogene Darstellung des Gehäuses nach Figur 3 im Schnitt entlang der Linie M- - 4- der Figur 3

Figur 5

einen Schnitt entsprechend der Figur 4-, Jedoch im zusammengebauten Zustand der einzelnen Teile j

Figur 6

einen Schnitt durch ein Anzeigeorgan, das im System nach Figur 1 benutzt wird}

Figur 7

einen Schnitt entlang der Linie 7-7 der Figur 6 und

Figur 8

einen Teilschnitt durch eine andere Gehäuseform.

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Das in Figur 1 gezeigte System gehört zu einer Beleuchtungseinrichtung eines Automobiles mit zwei Doppelscheinwerfern und zwei Sätzen von Rückleuchten mit je vier getrennten Lampen. Außerdem hat das Automobil vorn auf jeder Seite von den HauptScheinwerfern getrennte - und Richtungsanzeigerleuchten.

In Figur 1 sind die Hauptscheinwerfer mit 1, die vorderen Park- und Richtungsanzeigerleuchten mit 2, die Sätze von Rückleuchten mit 3 und die einzelnen Leuchten dieser Sätze mit 4-, 5» 6 und 7 bezeichnet. Die Leuchten M-sind hintere Parkleuchten, die Leuchten 5 und 6 werden abwechselnd als Richtungsanzeiger ein- und ausgeschaltet, und die Leuchten 7 sind Rückfahrleuchten. Hinter jeder Lampe ist eine entsprechende Linse 8 angeordnet, und hinter dieser befindet sich im Brennpunkt der Linse das Ende eines optischen Faserbündels 9· Das Faserbündel 9 verbindet die Hauptscheinwerfer und die vorderen Park- und Richtungsanzeigerleuchten mit einem Linsenträger 10, der am Armaturenbrett des Automobils angeordnet ist. Dieser Linsenträger 10 hat eine größere Linse 11, die dem Faserbündelende zur Parkleuchte zugeordnet ist, und

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zwei kleinere Linsen 12, die je einem Ende der Faserbündel zu den Hauptscheinwerfern zugeordnet sind.

Beide Rückleuchtensätze 3 sind über entsprechende Faserbündel 9 mit einer Anzeigeeinheit 15 verbunden, die ebenfalls an Armaturenbrett befestigt ist und Anzeigelinsen 16 enthält. Diese Anzeigelinsen 16 sind in einer ähnlichen räumlichen Anordnung wie die einzelnen Rückleuchten angeordnet.

Wenn eine bestimmte Leuchte oder ein bestimmter Satz von Leuchten eingeschaltet ist, so kann das einwandfreie Arbeiten dieser Leuchten durch den Fahrer beobachtet werden, weil über die zugeordneten, optischen Faserbündel 9 ein Teil dieses Lichtes an die entsprechende Linse im Armaturenbrett übertragen wird. Wenn die Parkleuchten eingeschaltet sind, so sind sowohl die Frontleuchten 2 als auch die Rückleuchten 4 in Betrieb. Dies kann der Fahrer auf dem Armaturenbrett sofort kontrollieren, ohne daß er aus dem Wagen aussteigen und um diesen unter Umständen herumgehen muß· Die entsprechende Anzeige wird ihm gegeben, weil von jeder Lampe über das entsprechende Faserbündel 9 Licht an die Linsen 11 und 16 über-·

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tragen wird. Bisher wurde eine solche Anzeige am Armaturenbrett durch je einen getrennten, elektrischen AnzeigekreiR für jede Leuchte durchgeführt, wobei ,■jeder Anzeigekreis eine Anzeigelampe, eine Lampenfassung und die dazugehörige Verdrahtung enthielt. Solche Komponenten sind teuerer als ein Lichtübertragungspfad gemäß der vorliegenden Erfindung; außerdem sind Fehlanzeigen leichter möglich. Solche Ausfälle können zum Beispiel darin bestehen, daß die Anzeigelampe oder die dazugehörige Lampenfassung ausfallen und damit dem Fahrer anzeigen, daß eine bestimmte Leuchte nicht arbeitet, obwohl diese sich in einwandfreiem Zustand befindet. Durch die Benutzung eines Lichtübertragungssystems gemäß der Erfindung bedeutet ein Fortbleiben der Anzeigebeleuchtung immer einen Ausfall der dazugehörigen Leuchte.

Die im vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendeten, optischen Faserbündel 9 können von der einschlägigen Industrie fertig als Meterware bezogen werden (die Firma E.I. duEbnt de Nemours and Company stellt derartige Lichtleiter unter dem Warenzeichen "Grofon" her).

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Derartige Faserbündel sind flexibel, so daß sie jedem gewünschten Verlauf angepaßt werden können, hierbei bewegen sich die einzelnen Fasern gegeneinander. Wenn die Enden eines solchen Faserbündels nicht einwandfrei abgeschlossen sind, so können sich einzelne Faserenden gegenüber den anderen verschieben, so daß sich eine unregelmäßige Endfläche ergibt. Dies führt selbstverständlich zu Schwierigkeiten im Betrieb.

Figur 2 zeigt ein Anschlußorgan 20, das an einem Ende eines optischen Faserbündels 9 befestigt ist. Es besteht aus einer im wesentlichen zylindrischen Hülse 21 mit nach außen gerichteten Fahnen 22 an dem einen Ende und Verriegelungshaken 23 in der Nähe des anderen Endes. Zwischen den Fahnen 22 und den von der Hülse 21 aufgebogenen Verriegelungshaken 2J sind Löcher 24 vorgesehen, die nach innen gerichtete, abgeschrägte Teile haben.

Die Anschlußorgane 20 sind vor dem Anschließen an ein Faserbündel 9 U-förmig, so daß das Ende des Faserbündels 9 eingelegt werden kann. Danach wird das Anschlußorgan durch ein geeignetes Quetschwerkzeug (nicht gezeigt)

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derart um das Faserbündel 9 gequetscht, daß sich eine im wesentlichen zylindrische Form mit einer offenen Naht ergibt. Das Anquetschen erfolgt selbstverständlich so, daß die optischen Eigenschaften des Faserbündels nicht beeinflußt werden. Die nach innen abgeschrägten Teile der öffnungen 10 drücken sich dabei in die Schutzhülle des Lichtleiters, so daß beide Teile fest miteinander verbunden sind. Danach warden alle Teile des

abgeschnitten Faserbündelendes, die über die Hülse 21 hinausragen, so/ daß vorn eine glatte Abschlußfläche gebildet wird.

Die Figuren 3» 4 und 5 zeigen ein Steckergehäuse 25 aus geeignetem Isoliermaterial, in dem Kanäle 26 zur Aufnahme von elektrischen Steckerteilen vorgesehen sind. Diese Steckerteile (nicht gezeigt) dienen zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zu den Steckanschlüssen 27 einer Glühlampe 1 für die Hauptscheinwerfer. Die Glühlampe 1 hat am hinteren Ende einen Abschmelznippel 28, der durchsichtig ist und damit einen Teil des Lichtes der Lampe nach hinten durchläßt.

Im Gehäuse 25 ist eine Lichtdurchlaßöffnung 29 vorgesehen, an die sich eine ringförmige Wand 30 in Richtung

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des hinteren Endes anschließt. In dieser Wand 30 ist . eine sich gegenüber der Öffnung 29 verengende Öffnung vorgesehen, die mit der ersten Öffnung in Verbindung steht. Im vorderen Teil des Gehäuses ist in der Öffnung 29 eine Ringnut 32 vorgesehen, in die eine Linse 8 mit einer äußeren Ringnut 34· eingesetzt ist. Außerdem befindet sich am vorderen Ende des Gehäuses 25 ein Absatz 33» auf den ein Dichtungsring 35 aufgeschoben werden kann.

Aus Figur 4· geht hervor, wie das Anschlußorgan 20 in die Öffnung 31 eingesetzt wird, wobei die Fahnen 22 als Anschläge gegen die hintere Fläche der Wand 30 stoßen und damit die Längsbewegung des Anschlußorganes 20 in der einen Richtung begrenzen. In der anderen Richtung wird das Anschlußorgan durch die Verriegelungshaken 23 begrenzt, die hinter die vordere Fläche der Wand 30 greifen. Beim Einstecken des Anschlußorganes 20 in die Öffnung 31 werden die Verriegelungshaken 23 nach innen gedrückt und springen nach außen, wenn sie die Öffnung in der Wand 30 passiert haben. Das Anschlußglied 20 wird also im Gehäuse 25 durch Anstoßen der Fahnen 22

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und der Verriegelungshaken 23 en die beiden Außenflächen der Wand 30 an einer bestimmten Stelle befestigt. Hierdurch wird der Abstand zwischen der Endfläche des Faserbündels 9 und der Linse 8 einwandfrei festgelegt, und zwar befindet sich die Endfläche der. Faserbündels 9 etwa im Brennpunkt der Linse 8. Das durch den Abschmelznippel 28 dor Lampe 1 des Hauptscheinwerfers fallende Licht wird also genau auf das Ende des Faserbündels 9 geworfen.

Das Gehäuse 25 wird durch Aufstecken mit seinen in den Kanälen 26 angeordneten Steckerteilen auf die Stecker 27 der Lampe 1 mit dieser verbunden. Hierbei befindet sich der Abschmelznippel 28 in der Nähe der Linse 8, wie Figur 5 zeigt. Um eine Verschmutzung des Nippels 28 und der Linse 8 zu vermeiden, befindet sich zwischen dem Gehäuse 25 und der Lampe 1 ein Dichtungsring 35 aus verformbarem Material, der den Lampennippel 28 dicht umschließt.

Die Figuren 6 und 7 zeigen ein Anzeigeorgan 40, das zur Anzeige des Zusi^ides der Hauptscheinwerfer 1 und der

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vorderen Park*· und Richtungsanzeigeleuchten 2 auf der einen Seite des Automobils dient. Das Anzeigeorgan enthält ein Gehäuse 41, das durch Schrauben 43 an einer Befestigungsplatte befestigt ist. In dem Gehäuse' ist eine abgestufte Öffnung 44 vorgesehen, in der ein Anschlußorganhalter 45 angeordnet ist. Der Anschlußorganhalter 45 hat wiederum Kanäle 46, deren Form dem Kanal 29 des Gehäuses 25 (Figuren 3» 4 und 5) ähnlich ist. In einer Ausnehmung 48 am Boden des Gehäuses 41 ist ein, vorzugsweise aus Gummi bestehendes Dichtungsglied 47 angeordnet, das am unteren Ende eine flexible Tülle 49 hat, die die Faserbündel 9 dicht umschließt. Der abgestufte Kanal 44 steht mit einer öffnung 50 in Verbindung. Im vorderen Ende des Kanäles 44 ist ein Linsenträger 10 vorgesehen, der durch eine zylindrische Schraube 52 gegen einen 0—förmigen Ring 5I gedrückt wird. Der Linsenträger

10 enthält Einzellinsen 11 und 12, die gegenüber entsprechenden Kanälen 46 ausgerichtet sind. Die Linsen

11 und 12 können zusammen mit dem Linsenträger 10 aus einem Stück bestehen. Die Linse 11 zeigt den Zustand der vorderen Park- und Richtungsanzeigeleuchte 2 und die Linsen 12 zeigen die Zustände der nebeneinander- oder

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übereinander angeordneten Hauptscheinwerfer auf der einen Seite des Fahrzeuges an.

Figur 8 zeigt ein Gehäuse 54· zur Aufnahme eines Anschlußorganes, dieses Gehäuse kann in einer Öffnung 55 eines Leuchtengehäuses 56 für die Leuchten 2, 4-, 5ι β und 7 befestigt sein. Die Innenfläche des Leuchtengehäuses 56 ist mit einer reflektierenden Schicht bezogen, um als Reflektor für die Lampe 57 zu dienen. Das Gehäuse 54- enthält einen Flansch 58, der an der Außenseite des Lampengehäuses 58 anliegt. In einem abgesetzten Heil 59 ist eine Sichtung 40 angeordnet, um den Flansch 58 gegenüber dem Gehäuse 56 abzudichten. Duroh den Flansch 58 erstreckt sich ein abgestufter Kanal 61 und nimmt ein Anschlußorgan 62 auf, das dem Ansohlußorgan 20 (Figur 2) ähnlich ist· Der einzige Unterschied besteht darin, daß das äußere Ende ein· Erweiterung 63 hat, die einen Anschlag für die Bewegung des Ansohlußorganee in einer Richtung in dem Kanal 61 dient und außerdem eine Dichtung 64- aufnimmt, die das Faserbündel 9 umschließt und die Wandung des Kanals 61 zur Abdichtung berührt·

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An dem Gehäuse 54 schließen sich an den Plansch 58 Arme 64 an, zwischen deren Enden eine Linse 8 angeordnet ist. Die Arme 64 haben verhältnismäßig steife, flexible Spreizteile 65» die sich von den Armen 64 nach beiden Seiten erstrecken und eine dreieckige Form haben. Die (in der Figur 8) nach unten zeigenden Abschrägungen der Spreiz— teile 65 dienen dem erleichterten Einstecken in die öffnung 55 des Lampengehäuses 56, während die nach oben zeigenden und abgeschrägten Kanten 66 der Spreizteile 65 gegen die innere Fläche des Lampengehäuses 56 drücken und damit das Gehäuse 54 in Position halten. Auf diese Weise kann über die optische Anordnung im Gehäuse 54 der Betriebszustand der Glühlampe 51 überwacht werden.

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Claims

A ·η sprüche :

1. LichtübertraRungssystem mit einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger, die durch ein optisches Faserbündel miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennz e ich net, daß jedes Ende der Faserbündel (9) durch ein Anschlußorgan (20) abgeschlossen ist, das das betreffende Faserbündelende in einem Gehäuse (25, W) befestigt hält, das an der Lichtquelle (1, 2) bzw. an dem . Lichtempfänger (10) angeordnet ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (25) Befestigungsmittel (22, 23) enthält, die mit Befestigungsmitteln (31) an dem Anschlußorgan (20) zusammenwirken, um letztes in einer bestimmten relativen Lage zu oder in dem Gehäuse festzulegen.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gehäuse (25) ein Linsensystem (8) enthält.

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4-. System nach Anspruch 3» dadurch gekennz e lehnet, daß das Linsensystem (8) etwa um seine Brennweite von dem Ende des Faserbündels (9) entfernt angeordnet ist.

5>. System nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Lichtempfänger (10) zugeordnete Linsensystem mehrere getrennte Linsen (11, 12) enthält, die alle in derselben Hauptebene angeordnet sind und $eäe von einem getrennt zugeordneten Faserbündel (9) Licht empfängt.

6. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche , gekennzeichnet durch mehrere Lichtquellen (4·, 5j 6, 7) und mehrere entsprechende Faserbündel (9), die zu einem gemeinsamen Lichtempfänger (15) führen.

7. Anschlußorgan für ein Lichtübertragungssystem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Hülse (21) mit Längsschlitz besteht, die in den Seitenwänden gelocht

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ist (24-) und auf das Ende des Faserbündels (9) aufquetschbar ist und daß die Hülse (21) nach außenstehende, flexible Widerhaken (23) hat, die beim Einsetzen des Ansohlußorgans (20) in ein Gehäuse (25) hinter die erste Endfläche eines Gehäuseteiles (30) schnappen, und daß die Hülse einen Anschlag (22) hat, der an der zweiten Endfläche des Gehäuseteiles anliegt.

8. Anschlußorgan nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag durch seitlich von der Hülse (21) abgebogene Fahnen (22) gebildet ist.

9. Abschlußorgan nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Widerhaken (23) so flexibel sind, daß sie nach dem Durchstecken durch eine Gehäuseöffnung (31) sich wieder aufrichten und dann einen seitlichen Abstand zwischen den Hakenenden haben, der größer als die Gehäuseöffnung (31) ist.

10. Gehäuse für ein Lichtübertragungssystem. nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch g e -

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kennzeichnet, daß es eine öffnung mit einer Verengung (31) hat, in die ein Anschlußorgan (20) einsetzbar ist, daß in einem erweiterten Teil (29) der öffnung eine Halterung (32) für eine optische Linse (8) vorgesehen ist und daß diese Halterung so angeordnet ist, daß das durch die eingebaute Linse (8) fallende Licht auf das durch das Anschlußorgan (20) eingesetzte Ende des Faserbündels (9) fällt.

11. Gehäuse nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch mindestens eine weitere Gehäuseöffnung (26) zum Aufnehmen eines elektrischen Anschlußorgans (2?)·

12. Gehäuse nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch einen Teil (33) zur Aufnahme einer Dichtung (35)ι durch die die Gehäuseöffnung mit den optischen Mitteln (9, 8) gegenüber der Außenfläche einer Lichtquelle (1) derart abgedichtet werden kann, daß die Lichtübertragung nicht nachteilig beeinflußt wird.

13· Gehäuse nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch mehrere Verengungen (31) in entsprechenden

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Gehäuseöffnungen zur Aufnahme je eines Anschlußorgans (20).

14. Gehäuseanordnung für ein Lichtübertragungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1—6, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (25) nach Anspruch 10 und eine in die Halterung (32) eingesetzte optische Linse (8).

15. Gehauseanordnung nach Anspruch 14, gekennzeich net durch ein in die Verengung OO der Gehäuseöffnung eingesetztes Abschlußorgan (20).

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