DE3146486A1

DE3146486A1 - Spiegeleinheit

Info

Publication number: DE3146486A1
Application number: DE19813146486
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr.-Ing. 7802 Merzhausen Heber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-11-24
Filing date: 1981-11-24
Publication date: 1983-06-01

Description

Spieqellinheit
In vielen Anwendungen wird ein Spiegel benötigt, um einen optischen Strahl umzulenken, etwa um unzugängliche Stellen auszuleuchten,oder um lästige oder schwierige Bewegungen eines Beobachters unnötig zu machen oder durch Erweiterung des Gesichtefeldes zu erleichtern. Dies gilt insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik, wo der Außenspiegel das wesentliche Hilfsmittel zur Sicherung des Fahrzeugs nach hinten darstellt.
Sind die Quelle des optischen Strahls (Lampe, Objekt) und sein Ziel (zu beleuchtende Stelle, Auge des Beobachters) sowie der Öffnungswinkel des Strahls gegeben, steht nach den Gesetzen der geometrischen Optik auch die Position des Spiegels fest. In vielen Fällen kann oder soll jedoch der Spiegel nicht an der so ermittelten Stelle angebracht werden. Gründe hierfür können sein: Fehlen einer Befestigungsmöglichkeit, Behinderung anderer Vorgänge durch die mechanische Anwesenheit des Spiegels, Gefährdung des Spiegels durch andere Vorgänge (Temperaturen, aggressive Medien), Wunsch nach unauffälliger Anbringung.
Eine besondere Problematik ergibt sich aus den Bedingungen am Kraftfahrzeug. Hier stellt der Außenspiegel einen erheblichen Strömungswiderstand dar, da die optisch günstige Stellung aerodynamisch die ungünstigste ist. Infolgedessen hat der Außenspiegel einen wesentlichen Anteil an den Strömungsverlusten der Karosserie, die einen erhöhten Energieaufwand erfordern, und damit zusammenhängend auch am Fahrgeräusch. Schließlich bewirkt die Luftströmung auch noch eine erhöhte Verschmutzung des Spiegels, da die Spiegelfläche durch Wirbel belegt, aber nicht freigeblasen wird.
Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die genannten Nachteile zu beheben, ohne den wesentlichen Zweck des Außenspiegels, wie er durch die bisherige Anordnung gekennzeichnet ist, zu beeinträchtigen. Auch sollen die weiteren Vorteile bisher üblicher Spiegel gewahrt bleiben: großes und/oder teilbares Beobachtungsfeld, Möglichkeit zur optischen Vergrößerung oder Verkleinerung, Verstellbarkeit von der Beobachtungsseite her. In allen Fällen wird darauf Bezug genommen, daß der Spiegel durch eine durchsichtige, mechanisch wirksame Trennscheibe (Fenster) hindurch wirksam wird.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der vorgegebenen Stelle anstatt des materiellen Spiegels ein virtueller Spiegel angeordnet wird. Das ist eine Kombination aus einem oder mehreren einfachen Spiegeln und einem oder mehreren optisch brechenden Bauelementen, die optisch die gleiche Wirkung wie der einfache Spiegel hat, ohne sich an dessen Ort zu befinden. Aus der geometrischen Optik ist der Begriff des "virtuellen Bildes" bekannt, der den Ort des Bildes nach einer optischen Abbildung beschreibt, auch wenn das Bild dort wegen weiterer optischer Vorgänge tatsächlich nicht sichtbar ist. "Optische brechende Bauelemente' sind alle Grenzflächen zwischen zwei Medien unterschiedlicher optischer Brechzahlen, wie die Grenze Luft/Glas. Sie müssen aber nicht einfach eben, sondern können auch zur Erzielung optischer Abbildung (Vergrößerung, Verkleinerungs Seitenumkehr, Verzerrung, Farbkorrektur) ein- oder zweidimensional gekrümmt sein. Das gleiche gilt für den oder die Spiegel. Als brechende optische Bauiemente sind auch die an sich bekannten Fresnellinsen interessant, weil sie die Verwendung ebener Oberflächen gestatten und in Folienform leicht herstellbar sind.
Die folgenden Abbildungen sollen den erfindungsgemäßen Gedanken verdeutlichen. Es zeigen: Abb. 1 die grundsätzliche Anordnung eines üblichen Spiegels sowie die Anordnung der erfindungsgemäßen, diesen ersetzenden Spiegeleinheit Abb. 2 eine verbesserte Ausführung, die besonders die Verhältnisse bei Außenspiegeln von Kraftfahrzeugen berücksichtigt Abb. 3 eine weitere Ausführungsform der Spiegeleinheit für die Anwendung an Kraftfahrzeug-Frontscheiben.
Wenn sich die Abbildungen auf die Kraftfahrzeug technik beziehen, so soll damit nicht angedeutet werden, daß sich die Erfindung auf dieses Gebiet beschränken soll. Vielmehr soll der Einsatz der Spiegeleinheit anhand dieser Anwendungsmöglichkeit verdeutlicht werden. In zahlreichen industriellen Anwendungen dürfte der wesentliche Vorteil der Spiegeleinheit darin bestehen, daß im Beobachtungsraum nicht mehr-der Spiegel angeordnet ist, der eine gute optische Qualität aufweisen und in seinem Material den Verhältnissen im Beobachtungsraum angepaßt sein muB, sondern nur noch das brechende Bauelement, das hier größere Freiheiten zuläßt.
Abb. 1 zeigt, wie die Wirkung des außenliegenden Spiegels (2) mit Hilfe der brechenden Fläche 43) durch einen innenliegenden Spiegel (1) erreicht wird, wie also mit Hilfe der aus der Fläche (3) und dem Spiegel (1) bestehenden Spiegeleinheit der Außenspiegel nach innen verlegt wird. Innenraum (6) und Außenraum (5) sind, wie in den meisten Anwendungsfällen, durch die ebene Trennscheibe'(4) gegeneinander ahgegrenzt und in bezug auf den Standort des Beobachters (7) definiert. Aus der Anordnung der Spiegeleinheit (1, 3) ergibt sich also, daß der bisher erforderliche Außenspiegel (2) nach den Gesetzen der geometrischen Optik virtuell weiterhin vorhanden ist, sodaß die optische Wirkung unverändert bleibt, daß der Spiegel materiell aber ins Innere verlegt wurde, wodurch die mit der mechanischen Anwesenheit des Außenspiegels (2) im Außenraum (5) verbundenen Nachteile entfallen.
Die brechende Fläche (3), realisiert als Oberfläche des Außenkörpers (10), setzt nicht nur-der Strömung entlang der Trennscheibe (4) einen erheblich geringeren Querschnitt und damit einen geringeren aerodynamischen Widerstand entgegen, sondern verringert auch die Verwhbelung dieser Strömung durch den kleinen Winkel, den sie, im GegenssEz zur Spiegelfläche des Außenspiegels (2), mit der Trennscheibe (4) bildet.
Das einfache System nach Abb. 1 wird durch mehrere unerwünschte optische Effekte an Grenzflächen in seiner Wirksamkeit beeinträchtigt. Hierzu gehören insbesondere die Totalreflexion an der inneren Oberfläche (8) der Trennscheibe (4) sowie Farbfehler durch Dispersion im Außenkörper (10).
Abhilfe erfolgt nach Abb. 2 in an sich bekannter Weise: gegen Totalreflexion durch Einfügung eines optischen Innenkörpers (9) zwischen Spiegel (1) und Innenfläche (8), gegen Dispersionsfehler durch Aufteilen des Außenkörpers (10) in mehrere Teilkörper geeigneter Dispersion.
Die Spiegeleinheit in der durch Abb. 2 dargestellten Form, als Zusammenwirken von einem Außenkörper (10) mit brechender Fläche (3), einem Innenkörper (9) und einem Innenspiegel (1), stellt somit die grundsätzliche erfindungsgemäße Anordnung dar, mit der die gestellte Aufgabe am vielseitigsten gelöst wird. Speziell für die Anwendung im Kraftfahrzeug wird der Innenspiegel (1) getrennt vom Innenkörper (9) und schwenkbar angeordnet sein, um eine Anpassung an die Körpermaße und die Bequemlichkeit des Beobachters/Fahrers zu erlauben. Bei fester Beobachtungsrichtung kann der Innenkörper (9) mit dem Spiegel (1) zu einem Körper vereinigt sein, und der Spiegel (1) kann insbesondere eine spiegelnde Außenfläche dieses Körpers sein.
Abb. 3 schließlich stellt den Fall dar, wo die Beobachtungsrichtung nahezu senkrecht zur Trennscheibe (11) liegt, sodaß die Spiegeleinheit vollständig im Außenraum (5) angeordnet werden kann. Ein derartiger Fall liegt beispielsweise bei der gebogenen Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs vor.
In der Abb. 3 wurden die Frontscheibe (11), der sie begrenzende Seitenholm (12) sowie die Seitenscheibe (13) wie bisher im Schnitt von oben gesehen dargestellt. Hier bewirkt die brechende Fläche (3) eine Umlenkang des Bildstrahls entlang der Frontscheibe(11), im Inneren des Außenkörpers (10), bevorder Bildstrahl durch den Spiegel (1) reflektiert und dem Beobachter (7) zugeworfen wird. Da der Strahl hier nahezu senkrecht durch die Scheibe (11) hindurchtritt, ist ein Innenkörper nicht erforderlich. Wiederum ermöglicht die brechende Fläche (3) eine erheblich geringere Bautiefe in den Außenraum (5) hinein, als sie ein gleichwertiger Außenspiegel (2) erfordern würde, und sie paßt sich dem Profil von Holm (12) und Seitenscheibe (13) erheblich besser an als dieser.
Leerseite

Claims

Patentansprüche 1. Spiegeleinheitzur einfachen Richtungsumkehr eines optischen Strahls, gekennzeichnet dadurch, daß ein Spiegel und ein oder mehrere brechende optische Bauelenente nach den Gesetzen der geometrischen Optik einen virtuellen Spiegel an einer Stelle bilden, an der ein materieller Spiegel nicht angeordnet werden soll.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, geXcennzeichnet dadurch, daß sich Spiegel und brechende Fläche auf verschiedenen Seiten einer Trennscheibe befinden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die brechende Fläche Teil eines optischen Außenkörpers ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß sich zwischen dem Spiegel und der Trennscheibe an optischer Innenkörper befindet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß Spiegel und Innenkörper eine bauliche Einheit bilden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Spiegel eine spiegelnde Außenfläche des Innenkörpers ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Spiegel in bezug auf den Innenkörper verstellbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Spiegel kein Planspiegel ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, dab Innenkörper und Außenkörper gegeneinander verstellbar sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Außenkörper aus mehreren Teilkörpern besteht, um F rbfehler durch Dispersion zu verringern.
11. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Außenkörper temperierbar ist0
12. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die brechende Fläche nicht eben ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, daß die brechende Fläche eine Zylinderfläche ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, daß die brechende Fläche stückweise eben ist.
15. Vorrichtung nahc Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, daß die brechende Fläche eine Linsenfläche ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die brechende Fläche eine Fresnellinse ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß Innenkörper und Außenkörper an der Trennscheibe befestigt sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet dadurch, daß die Befestigung von Innenkörper und Außenkörper eine gegenseitige Justierung der beiden Körper zuläßt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet dadurch, daß Innenkörper und Außenkörper so befestigt sind, daß die Trennscheibe ohne Beeinträchtigung der Funktion entfernt werden kann.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet dadurch, daß Innenkörper und/oder Außenkörper weitere Spiegel oder brechende Flächen enthalten, um Reflexionen an den der Trennscheibe zugewandten Oberflächen zu unterdrücken, wenn die Trennscheibe nicht vorhanden ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß sie als Innenliegender Außenspiegel eines Kraftfahrzeugs verwendet wird.
22. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Trennscheibe nahezu senkrecht zur Beobachtungsrichtung steht.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet dadurch, daß die Trennscheibe die Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, gekennzeichnet dadurch,daß Spiegel und brechende Fläche Teile einer geschlossen abnehmbaren oder justierbaren Baugruppe sind.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, gekennzeichnet dadurch, daß Spiegel und brechende Fläche Außenflächen eines gemeinsamen Außenkörpers sind.