DE1932259A1

DE1932259A1 - Rueckstrahlungseinrichtung

Info

Publication number: DE1932259A1
Application number: DE19691932259
Authority: DE
Inventors: Yoshio Fukushima
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1968-06-25
Filing date: 1969-06-25
Publication date: 1970-01-22
Also published as: GB1229109A; FR2011644A1

Description

PATENTANWÄLTE
8 MÜNCHEN 2. HILBLESTRASSE 2O

Dr. Berg Dip!.-lng. Stopf, 8 München 2, HllfalestraBe 20 ·

«"Zdd."» Unser Zeichen Vizier 18 610· _Dahjm

Anwaltsakte Nr₀ 18 610

Kabushiki Kaisha Ricoh. Tokyo / Japan

Rucks trahlungs e inri chtung

Die Erfindung betrifft eine Rückstrahlungseinrichtung und insbesondere eine solche, bei welcher auf eine sphärische Fläche auffallende Strahlen reflektiert werden.

Es sind bereits Rückstrahlungseinrichtungen, wie etwa eine

- 2 909884/12 05

reflektierende Projektionswand oder Verkehrszeichen bekannt, bei welchen kleine kugelförmige Glasteilchen in einer einzigen Schicht und eng benachbart zueinander angeordnet sind, so daß sie einander nicht überlappen. Die einzige Punktion einer derartigen Einrichtung besteht darin, auffallendes Licht in Richtung der Lichtquelle zurückzuwerfen (dies wird allgemein mit "Rückstrahlung" bezeichnet) .

Die optischen Prinzipien der Rückstrahlung werden unter bezug auf Pig. 1 erläutert. Kleine kugelförmige Glasteilchen 1 (welche nachfolgend als "Glasperlen" bezeichnet werden) sind auf einer auf einem zweckmäßigen Untergrund aufgebrachten Klebmittelschicht 2 angeordnet. Die Oberfläche 2a der Klebmittelschicht 2 ist in der Lage, mit Ausnahme der auf die Glasperlen 1 auffallenden Lichtstrahlen, alle auf sie auffallenden Lichtstrahlen zu absorbieren,, Darüberhinaus besitzt die in enger Berührung mit den Rückflächen der Glasperlen 1 stehende Oberfläche der Klebmittelschicht 2 die Eigenschaft, daß die auf die Grenzfläche zwischen diesen beiden Flächen auffallenden Lichtstrahlen total reflektiert werden.

Diejenigen der parallelen Lichtstrahlen, welche senkrecht

909884/1205 .

auf die sphärische Oberfläche 1 b der Glasperle 1 auffallen, treten in die Glasperle 1 hinein, laufen durch ihre Mitte hindurch und werden in der zur Richtung des einfallenden Lichts entgegengesetzten Richtung reflektiert. Diese reflektierten Lichtstrahlen durchlaufen dann den gleichen optischen Weg wie die auffallenden Lichtstxahlen und treten aus der Glasperle 1 aus. Dieser optische Y/eg kann als die "optische Achse" der oben erwähnten parallelen Strahlen angesehen werden. Von der "optischen Achse" abliegende Lichtstrahlen werden an der Oberfläche 1b gebrochen. Sie sollen an dem Schnittpunkt zwischen der "optischen Achse" und der Rückfläche 1b reflektiert werden und die Glasperle entlang 'einem in bezug auf die "optische Achse" symmetrischen optischen Weg verlassen. Der Abstand des einfallenden Strahls von der "optischen Achse" bei dem der austretende Strahl tatsächlich parallel zum auffallenden Strahl ist, hängt von dem Brechungsindex η der Glasperle ab. Wenn der Abstand gegen Null geht muß η gegen 2 gehen. Je kleiner η ist, um so größer muß auch der Abstand 's ein» Wenn der Abstand gegen den Radius der Glas- , perle geht,¹ muß η gegenIfZ¹ gehen. Der austretende Lichtstrahl des auf die Oberfläche Tb an einer weiter als der' Radius von der "optischen Achse" abliegende Stelle ist nicht mit dem auffallenden Lichtstrahl parallel. Da also, ■

.9098 8 A-/ 12 05

.-♦- 1932253

wie oben beschrieben, die auffallenden Strahlen durch eine Glasperle nicht in ein und derselben Richtung reflektiert werden, wird eine bessere Rückstrahlung erhalten, wenn der Brechungsindex η der Glasperle solchermaßen ist, daß die reflektierten Lichtstrahlen einen geringstmöglichen Divergenzwinkel besitzen. Mit "Divergenzwinkel" der reflektierten Strahlen ist in dieser Beschreibung die Abweichung der Richtung der reflektierten Lichtstrahlen von der Achse der parallel auffallenden Lichtstrahlen bezeichnet« Eine Berechnung ergibt, daß der die oben beschriebene Bedingung erfüllende Berechnungs- ' index etwa 1,9 ist und sich natürlich in Abhängigkeit von der Grenze des Divergenzwinkels der Strahlen und anderen Bedingungen ändert.

Zur Erreichung einer guten Rückstrahlwirkung ist, wie dies oben beschrieben ist, ein Glas mit einem hohen Brechungsindex erforderlich. Ein derartiges Glas wird normalerweise in optischen Apparaten verwendet und ist sehr teuer.

Weiterhin ist es vom technischen Standpunkt her sehr schwierig, und auch in der Massenherstellung kaum durchführbar, derart kleine Glasperlen so anzuordnen, daß sie einander nicht überlappen.

- 5 909 884/1205

Gemäß Erfindung wird eine Rückstrahleinrichtung geschaffen, mittels welcher die oben beschriebenen Nachteile im wesentlichen beseitigt werden können.

Kurz gesagt, schafft die Erfindung eine Ruckstrahlungseinrichtung mit einem lichtdurchlässigen Teil mit zwei gegenüberliegenden sphärischen Oberflächen in der Art einer bikonvexen Linse mit einem gemeinsamen Mittelpunkt, aber verschiedenen Radien, so daß auf die sphärische Oberfläche mit dem kleineren Radius auffallende Lichtstrahlen durch die andere sphärische Oberfläche mit einem größeren Radius reflektiert werden können.

Da die reflektiertende sphärische Oberfläche einen größeren Radius als die sphärische Einfall-Oberfläche besitzt, kann der Divergenzwinkel der reflektierten Lichtstrahlen, verglichen mit herkömmlichen Glasperlen mit sphärischen Oberflächen, bei denen auch der Radius der reflektierenden Fläche gleich dem der Einfallsfläche ist, kleiner gehalten werden, selbst wenn der Brechungsindex des lichtdurchlässigen Teils klein ist.

Gemäß Erfindung kann der Divergenzwinkel der reflektierten Lichtstrahlen zweckmäßig durch Auswahl sowohl des Verhältnisses der Radien der sphärischen Einfall-Oberfläche

909884/1205

zur reflektierenden sphärischen Oberfläche als auch des Brechungsindexes des lichtdurchlässigen Teils beeinflußt werden. Dadurch sind bei der Vorrichtung von der beschriebenen Bauart wesentlich größere G-estaltungsmöglichkeiten als bei der herkömmlichen Vorrichtung vorhanden,

bei welcher der Divergenzwinkel der reflektierten Lichtstrahlen nur durch den Brechungsindex des Glases beeinflußt wird. Somit ist es gemäß Erfindung auch nicht erforderlich, ein teures optisches G-las mit einem höheren Brechungsindex zu verwenden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß sowohl die sphärischen Einfall- als auch die reflektierenden Oberflächen durch Formen ausgebildet werden können, so daß sie durch in der Technik bekannte Massenherstellungsverfahren, z.B. durch Verwendung von Formwerkzeugen mit in einem vorbestimmten Muster angeordneten Hohlräumen entsprechend den obenbeschriebenen sphärischen Oberflächen, erzeugt werden können.

Wenn ein größerer Divergenzwinkel der reflektierten Lichtstrahlen gewünscht wird, kann das Verhältnis des Radius der sphärischen Einfall-Oberfläche zu demjenigen der ■reflektierenden sphärischen Oberfläche in entsprechender Weise verändert werden.

Diese und "andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung

— T — 9 0.9 884/1205 '■'"

werden aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung ersichtlich.

Pigel zeigt eine vergrößert dargestellte Schnittansicht, in welcher das Prinzip eines herkömmlichen Rückstrahlungsschirms dargestellt ist.

Pig.2 zeigt zur Erläuterung das Prinzip gemäß Erfindung.

Pig.3 zeigt eine Vorderansicht einer Rückstrahlungsfläche gemäß Erfindung.

Pig.4 zeigt eine Rückansicht der in Figo 3 gezeigten Einrichtung.

Pig.5 zeigt eine Vorderansicht eines Verkehrszeichens, auf welches die Erfindung angewendet ist.

Wie aus Pig. 2 ersichtlich ist, weist eine Rückstrahlungseinrichtung gemäß Erfindung im wesentlichen ein lichtdurchlässiges aus Plastikmaterial oder Glas hergestelltes Teil auf, welches im Gegensatz zu den herkömmlichen Glasperlen formbar ist. Die sphärische reflektierende oder Rückfläche 11 a und die vordere oder brechende sphärische Ober-

- 8 909884/1205

fläche 11b besitzen einen gemeinsamen Mittelpunkt O aber verschiedene Radien. Von der rückwärtigen sphärischen Oberfläche 11a können die auf die vordere sphärische Oberfläche 11b auffallenden und durch das lichtdurchlässige Teil 11 wandernden und auf ihr auftreffenden Lichtstrahlen reflektiert werden. Die nichtsphärische Oberfläche 11c des lichtdurchlässigen Teils 11 ist so ausgebildet, daß auf sie auffallende Lichtstrahlen absorbiert werden.

Wie aus Pig. 3 ersichtlich ist, sind die vorderen sphärischen Oberflächen 11b in enger Berührung zueinander ange-' ordnet. Der Radius der sphärischen Oberfläche 11a ist größer als der der vorderen sphärischen Oberfläche 11b, so daß der rückwärtige ^ij-^leil der rückwärtigen sphärischen Oberfläche 11a eine Gestalt ähnlich eines regelmäßigen Sechsecks aufweist, wie dies aus Fig» 4 ersichtlich ist„ Dadurch befinden sich die rückwärtigen Teile in enger Berührung miteinander auf der Rück- oder Unterfläche des lichtdurchlässigen Teils 11. Der Punkt, an welchem das auf die vordere sphärische Oberfläche 1Tb parallel zur optischen Achse a einfallende und gebrochene Licht die optische Achse schneidet, wird mit c bezeichnet. Der Radius der-rückwärtigen sphärischen Oberfläche 11a ist dann gleich der Strecke 0.0. Dadurch, daß der Punkt c auf

0S334/1205

der sphärischen Oberfläche 11a, deren Radius größer als derjenige der vorderen sphärischen Oberfläche 11b ist, liegt, wird es ermöglicht daß der Brechungsindex des lichtdurchlässigen Teils 11 kleiner als derjenige der in Mg» 1 gezeigten herkömmlichen Glasperle 1 ist. Wenn somit der Radius der rückwärtigen oder reflektierenden sphärischen Oberfläche 11a größer als derjenige der vorderen oder brechenden sphärischen Oberfläche 11b ist, ist es nicht notwendig, ein Material mit einem so hohen Brechungsindex wie etwa ein Brechungsindex von Γ,9 zu verwenden. Das Verhältnis des Radius der vorderen oder sphärischen Einfall-Oberfläche 11b zu demjenigen der rückwärtigen oder reflektierenden sphärischen Oberfläche 11a beträgt bei Acrylharz (N = 1,49) ungefähr 1 ϊ 1,7.

Pigο 5 zeigt ein Verkehrszeichen, auf welches die Erfindung angewendet ist. In diesem Fall werden zweckmäßig eingefärbte Teile 21 oder lichtdurchlässige Teile verwendet, deren Einfall-Oberfläche mit einem lichtdurchlässigen farbigen Mittel überzogen ist.

Die Erfindung schafft also eine Rückstrahlungseinrichtung mit zwei sphärischen Oberflächen mit einem gemeinsamen Mittelpunkt aber verschiedenen Radien, welche ähnlich einer

- 10 909884/1205

bikonvexen Linse gegenüber voneinander angeordnet sind, so daß das auf die eine sphärische Oberfläche mit einem kleineren Radius auffallende Licht durch die andere sphärische Oberfläche reflektiert werden kann. Vorteilhaft kann Glas oder ein ähnliches Material mit einem verhältnismäßig niedrigen Brechungsindex verwendet werden.

- 11

Patentansprüche

909884/1205

Claims

Patentansprüche:

1. Ruckstrahlungseinrichtung mit einem lichtdurchlässigen Teil mit zwei einander gegenüber gelegenen sphärischen Oberflächen, welche einen gemeinsamen Mittelpunkt besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Oberfläche, durch welche die Lichtstrahlen ein- und austreten kleiner als der Radius der die Lichtstrahlen reflektierenden Oberfläche ist.

2. Rückstrahleinrichtung nacl· Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Oberfläche mit einer Schicht versehen ist, an deren Grenzfläche mit dieser Oberfläche die auf diese Oberfläche auffallenden Lichtstrahlen total reflektiert werden.

3. Eücksträhleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, ,daß das lichtdurchlässige Teil ein Kunststoff formteil ist.

4. Rückstrahleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtsphärischen Oberflächenbereiche des lichtdurchlässigen Teils auf sie auffallendes Licht absorbieren.

9 0 9 S 3 4 / ; 2 0 5

Leerseite