DE2640231C2 - Filtervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung.

Es sind bereits Lamellenjalousien bekannt, die eine gewisse Filterwirkung haben und die Lamellen aus lilchtundurchlässigem Material aufweisen, die derart verschwenkbar sind, daß bei einer Verschwenkung zwischen diesen Lamellen mehr oder weniger große lichtdurchlässige Spalte entstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Filtervorrichtung zu schaffen, deren Durchlässigkeit in neuartiger Weise vom Einfallswinkel der zu filternden Strahlung relativ zur Filteroberfläche abhängt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Kombination folgender Merkmale gelöst. Die Oberfläche der Filtervorrichtung ist aus einzelnen aneinandergesetzten Filterelementen aufgebaut. Jedes dieser Filterelemente besteht aus zwei rechtwinkligen Prismen gleicher Abmessung, die sich mit ihren Hypothenusenf lachen—unter Zwischenschaltung einer dünnen Schicht aus einem Material mit einem Brechungsindex, der kleiner als der des Prismenmaterials ist - berühren. Zwischen den Filterelementen sind absorbierende und/oder streuende Abschirmschichten angebracht.

In vorteilhafter Weise wird eine Filtervorrichtung geschaffen, bei der der Effekt der Totalreflexion ausgenutzt wird, wodurch eine ganz neuartige, bisher nicht erzielte Filterwirkung erreicht wird.

An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

-■> Fig. 1 zeigt den Grundaufbau der Filiervorrichtung in einer Seitenansicht;

Fig. 2 zeigt schematisch die Filtervorrichtung, eingesetzt als Schaufensterscheibe eines Schaufensters;

Fig. 3 A und 3B zeigen die Filtervorrichtung in zur i(i Stellung des Auges geneigten Stellungen;

Fig. 4 zeigt in einer Seitenansicht eine abgeänderte Filtervorrichtung, bei welcher zwei Gruppen von Filterelementen miteinander verbunden sind, deren geneigte Flächen in einer entgegengesetzten Richtung π angeordnet sind;

Fig. 5 zeigt eine weitere Modifizierung des Filterelementes, wobei eine Filtervorrichtung eine konkave oder eine gebogene Gestalt hat;

Fig. 6 zeigt eine Stirnansicht einer weiteren Modifizierung der Filtervorrichtung, wobei die Filtervorrichtung einen halbkugeligen Aufbau hat:, und

Fig. 7 ist ein Schnitt längs der Linie I-I von Fig. 6.

An Hand von Fig. 1 wird der Grundaufbau der Filtervorrichtung erläutert. Zwei rechtwinklige Pris-4'j men 1 liegen mit ihren geneigten Flächen zur Bildung eines Filterelementes 2 so aneinander, daß das einfallende Licht, dessen Einfallswinkel größer ist als der kritische Winkel, durch die geneigte Fläche der Filterelemente 2 vollständig reflektiert wird. Um die gejo wünschte Reflexion des einfallenden Lichtes durch die geneigte Fläche zu erreichen, muß zwischen den geneigten Flächen der Prismen 1 eine dünne Luftschicht vorgesehen werden. Zwischen den geneigten Flächen kann auch eine Klebemasse vorgesehen werden, die 3j einen sehr geringen Brechungsindex hai:.

Die Filterelemente 2 werden zusammengesetzt und aneinander so befestigt, daß sie eine langgestreckte ebene Platte bilden. Dabei wird jeweils zwischen zwei Filterelementen 2 eine Abschirmschicht 3 angeordho net, die verhindert, daß das direkte Licht von dem Filterelement 2 zum nächsten Filterelement 2 durchgelassen wird.

Da jedes Filterelement 2 so gebaut ist, daß zwei rechtwinklige Prismen 1 mit ihren geneigten Flächen b) inFig. 1 in einer Richtung gerade nach oben angeordnet sind, reflektiert eine Gruppe von Filterelementen 2, die über dem Augenniveau angeordnet sind, alle einfallenden Sehlinien vom Auge, und eine Ab-

schirmschicht 3 zwischen jeweils zwei Filterelementen 2 blockiert alle genannten reflektierten Sehlinien, während eine andere Gruppe von Filterelementen 2, die unter denn Augenniveau angeordnet sind, zuläßt, daß die Sehlinien vom Aage hindurchgehen, so daß das außenliegende Objekt gesehen werden kann.

■Entsprechend der vertikalen Verschiebung des Augenniveaus bezüglich der Filtervorrichtung wird auch der Bereich, in welchem die Sehlinien durch die Filtervorrichtung hindurchgehen können, oder der Be- ι« reich, in dem die äußeren Objekte gesehen werden können, vergrößert oder verringert.

Fig. 2 zeigt iiine aus Prismen hergestellte Schaufensterscheibe eines Schaufensters, bei welchem die Filtervorrichtung von Fig. 1 verwendet ist. Dabei is werden die nach unten gerichteten einfallenden Lichtstrahlen, beispielsweise die Sonnenstrahlen, alle durch die geneigten Flächen der Filterelemente 2 reflektiert und anschließend durch die Abschirmschichten 3 blockiert, während ein Fußgänger auf der Straße die λ ausgestellten Gegenstände in einer Aufwärtsrichtung sieht, da sein Sehstrahl durch die Filterelemente 2 hindurchgehen kann, d. h. er kann die im Inneren befindlichen Gegenstände deutlich sehen.

Wenn derartige Filtervorrichtungen bei Fensterscheiben eines Büros oder einer Wohnung verwendet werden, können die direkten Sonnenstrahlen in den Raum abgeschirmt werden, während der Teil der Fensterscheibe, der sich unter dem Augenniveau befindet, zuläßt, daß die Sehstrahlen vom Betrachter aus h>n- in durchgehen, so daß das Fenster eine neuartige, bisher nicht erzielte Wirkung hat.

Da ein sich außerhalb eines Gebäudes befindlicher Fußgänger die Decke des Raumes durch das Fenster sehen kann, nicht jedoch die Gegenstände in dem r, Raum unterhalb seines Augenniveaus, ist die Abgeschiedenheit oder die Privatsphäre des Raumes gewährleistet. Wenn der Fußgänger versucht, durch Anheben seines Augenniveaus in den Raum hineinzusehen, wird dieser Effekt weiterhin wirksam, da der -to Abschnitt des Fensters, der ihn hindert, ins Innere des Raumes zu sehen, sich entsprechend dem Anheben seines Augenniveaus ausweitet.

Wenn die vorstehend beschriebene Filtervorrichtung umgekehrt angeordnet wird, also die Oberseite ■*■> nach unten, können nur Sonnenstrahlen durch die Fensterscheibe hindurchgehen, während die im Inneren befindlichen Gegenstände teilweise abgeschirmt werden können.

In den Fig;. 3A und 3B ist die Filtervorrichtung in einer Richtung, ausgehend von einer imaginären vertikalen Linie geneigt, während die Stellung des Auges unverändert bleibt.

Infolge der vorstehend genannten Neigung der Filtervorrichtung kann das Sichtfeld geändert werden. Die Filtervorrichtung kann allmählich entsprechend der Stellung und der Höhe der Sonne geneigt werden, so daß der vorstehend beschriebene Vorteil der Filtervorrichtung während des ganzen Tages gewährleistet ist. _b0

In Fig. 4 sind zwei Gruppen von Filterelementen an einer Grenzlinie 4 miteinander verbunden, wodurch man eine kombinierte Filtervorrichtung erhält, bei welcher die geneigten aneinander grenzenden Flächen eines jeden Filterelementes 2-1 der oberen b5 Gruppe in einer entgegengesetzten Richtung zu denen eines jeden Filterelementes 2-2 der unteren Gruppe angeordnet sind. Durch diesen Aufbau wird die Funktions- und Wirkungsweise der kombinierten Filtervorrichtung komplizierter, als dies bei der Filtervorrichtung voti Fig. 1 der Fall ist.

Als Abschirmschicht, die verhindert, daß direktes Licht von einem Filterelement zum anderen Filterelement gelangt, kommen folgende Materialien in Betracht:

1. Ein nicht transparenter Körper, der das direkte sowie das reflektierte Licht vollständig blockiert.

2. Ein gefärbter oder nicht gefärbter halbtransparenter Körper, der das direkte Licht nicht durchläßt, sondern das Licht streut.

3. Eine diffus reflektierende Schicht, beispielsweise fluoreszierende Farbe, die Licht an dem Abschnitt der Filtervorrichtung emittiert und reflektiert, an dem direktes Licht nicht durch die Filtervorrichtung gehen kann.

Wenn, die Abschirmschicht 3 aus einem halbtransparenten Material besteht, geht indirektes Licht durch die Abschirmschicht an einem Abschnitt der Filtervorrichtung, an welchem direktes Licht hindurchgehen kann, während direktes Licht durch den übrigen Abschnitt der Filtervorrichtung hindurchgehen kann. Deshalb hat die Filtervorrichtung die gleiche optische Wirkung wie ein kombiniertes Fenster, welches eine Scheibe aus Mattglas und aus durchlässigem Glas aufweist. Diese Filtervorrichtung eignet sich vorteilhaft für einen Raum, bei welchem das einfallende direkte Licht, beispielsweise Sonnenstrahlen, vermieden werden sollen, ohne daß die Lichtstärke im Raum verringert wird. Die Filtervorrichtung hat weiterhin den Vorteil, daß die Grenze, weiche sie in zwei Abschnitte teilt, nämlich den Abschnitt, in welchem direktes Licht hindurchgehen kann, und den Abschnitt, in welchem direktes Licht nicht hindurchgehen kann, entsprechend der Stellung des Auges eines Betrachters geändert werden kann.

Im folgenden wird der Fall erläutert, bei welchem die Abschirmschicht 3 aus einer diffus reflektierenden Schicht, wie fluoreszierender Farbe, besteht. Wenn Licht auf eine solche Filtervorrichtung trifft, geht das Licht hindurch oder wird reflektiert, was von dem Einfallswinkel abhängt.

Wenn die Filtervorrichtung vor dem Scheinwerfer eines Fahrzeuges verwendet wird, leuchtet der Scheinwerfer die Fläche vor dem Fahrzeug und unterhalb des horizontalen Niveaus des Scheinwerfers so aus, daß ein Fahrer eines entgegenkommenden Fahrzeugs durch das Licht nicht geblendet wird. Weiterhin fällt das von dem Scheinwerfer des entgegenkommenden Fahrzeugs emittierte Licht auf die Filtervorrichtung des sich nähernden Fahrzeugs. Das Licht wird dann von den geneigten Flächen eines jeden Filierelementes reflektiert und bestrahlt die Abschirmschicht. Dieses Licht wird dann diffus durch die Fluoreszenzfarbe reflektiert und kehrt zum Auge des Fahrers des entgegenkommenden Fahrzeugs zurück, so daß der Fahrer des entgegenkommenden Fahrzeugs das sich nähernde Fahrzeug sicher wahrnimmt. Die Filtervorrichtung trägt also dazu bei, die Häufigkeit von Verkehrsunfällen bei Nacht zu verringern.

Bisher wurden Filtervorrichtungen mit einem Aufbau in Form einer ebenen Platte erläutert.

Fig. 5 zeigt eine teilzylindrische Filtervorrichtung. Wenn sich das Auge in der Mitte der Krümmung der Filtervorrichtung befindet, sind alle Filterelemente 2' senkrecht zum Auge angeordnet, so daß der Sehstrahl vom Auge durch die geneigten Flächen der Filterele-

monte ganz reflektiert und dann durch die Abschirmschicht ausgesperrt bzw. blockiert wird, so daß man keine Gegenstände außerhalb der Filtervorrichtung sehen kann.

Wenn das Auge zur Filtervorrichtung zu einer Stelle A durch Bewegung des Auges oder durch Bewegung der Filtervorrichtung zum Auge bewegt wird, gestattet die obere Hälfte der Filtervorrichtung ein Hindurchsehen. Wenn das Auge von der Filtervorrichtung zum Punkt D bewegt wird, erlaubt die obere Hälfte der Filtervorrichtung ein Durchsehen durch die Filtervorrichtung, während die untere Hälfte der Filtervorrichtung die Sehlinie vom Auge blockiert.

Nun soll das Auge längs der Linie X-O-Y bewegt werden. Wenn sich das Auge am Punkt D befindet, der näher an der Filtervorrichtung als das Zentrum O liegt, blockiert der geneigte obere Abschnitt der Filtervorrichtung über der Linie X-O-Y die Sehlinie, während der geneigte untere Abschnitt der Filtervorrichtung ermöglicht, daß das Auge durch die Filtervorrichtung hindurchsehen kann. Der entgegengesetzte Effekt kann erreicht werden, wenn das Auge zu einem Punkt E bewegt wird.

Wenn das Auge etwas von der Mitte in jeder Richtung wegbewegt wird, wird auf diese Weise bei der konkav oder kreisförmig gekrümmter. Filtervorrichtung die Grenzlinie, welche den Abschnitt der Filtervorrichtung, durch den das Auge hindurchsehen kann, und den Abschnitt, durch den das Auge nicht hindurchsehen kann, festlegt, stark bewegt oder verändert.

Fig. 6 und 7 zeigen einen halbkugelförmigen Körper mit einer Vielzahl von ringförmigen Filtervorrichtungen.

Wenn sich das Auge in der Mitte der sphärischen Filtervorrichtung befindet, wirkt eine zentrale kreisförmige Linie, welche jedes ringförmige Filterelement 2" in einen äußeren und einen inneren Ring unterteilt, als Grenzlinie, wobei der äußere Ring hell und der innere Ring dunkel erscheint, wodurch eine Anzahl von konzentrischen, kreisförmigen hellen und dunklen Streifen gebildet wird. Wenn das Auge aus dem Zentrum O etwas näher zum Filter hin bewegt wird, werden die innersten Filterelemente 2" der sphärischen Filtervorrichtung dunkel, während die anderen übrigen äußeren Filterelemente 2" im wesentlichen das Auge hindurchsehen lassen. Auf diese Weise blockiert der einzige Mittelabschnitt der Filtervorrichtung den Durchgang, d. h. er läßt die Sehlinie vom Auge nicht hindurch, so daß dann, wenn die Sonne oder eine Lichtquelle fluchtend zu dem dunklen Mittelabschnitt der Filtervorrichtung ausgerichtet ist, der Gegenstand, der auf der gleichen Lichtachse liegt, mit Ausnahme des Abschnittes, der durch den Mittelabschnitt der Filtervorrichtung verdeckt ist, genau betrachtet werden kann.

Wenn die vorstehend beschriebenen Filtervorrichtungen in einer zu dem in Fig. 7 gezeigten Aufbau entgegengesetzten Weise gebaut werden, erhält man den entgegengesetzten Effekt, d. h. das Licht geht nur im Mittelabschnitt der Filtervorrichtung hindurch.

Die Filtervorrichtung hat den Effekt, daß das Sichtfeld oder der Abschnitt, bei welchem das Licht hindurchgehen kann, durch Winkelverschiebung oder lineare Verschiebung entweder des Auges oder der Lichtquelle eingeschränkt werden kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Filtervorrichtung, deren Durchlässigkeit vom Einfallswinkel der zu filternden Strahlung relativ zur Filteroberfläche abhängt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Die Oberfläche der Filtervorrichtung ist aus einzelnen aneinander gesetzten Filterelementen (2) aufgebaut.

b) Jedes dieser Filterelemente (2) besteht aus zwei rechtwinkligen Prismen (1) gleicher Abmessung, die sich mit ihren Hypothenusenflächen — unter Zwischenschaltung einer dünnen Schicht aus einem Material mit einem Brechungsindex, der kleiner als der des Prismenmaterials ist — berühren.

c) Zwischen den Filterelementen (2) sind absorbierende und/oder streuende Abschirmschichten (3) angebracht.

2. Sphärische Filtervorrichtung, deren Durchlässigkeit vom Einfallswinkel der zu filternden Strahlung relativ zur Filteroberfläche abhängt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Die Oberfläche der Filtervorrichtung ist aus einzelnen kreisförmig aneinandergesetzten Filterelementen (2) aufgebaut.

b) Jedes dieser Filterelemente (2) besteht aus zwei rechtwinkligen Prismen (1) gleicher Abmessung, die sich mit ihren Hypothenusenflächen — unter Zwischenschaltung einer dünnen Schicht aus einem Material mit einem Brechungsindex, der kleiner als der des Prismenmaterials ist - berühren.

c) Zwischen den Filterelementen (2) sind absorbierende und/oder streuende kreisförmige Abschirmschichten (3) angebracht.

3. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente (2) so zusammengefügt sind, daß sie eine Filtervorrichtung in Form einer ebenen Platte bilden.

4. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente (2') so zusammengebaut sind, daß sie eine konkave oder gekrümmte Filtervorrichtung bilden.

5. Filtervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmschichten (3) aus einem nicht transparenten Material bestehen.

6. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmschichten (3) aus einem halbtransparenten Material bestehen.

7. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmschichten (3) aus einem diffus reflektierenden Material, wie Fluoreszenzfarbe, bestehen.