DE3249026T1 - Richtlinienanzeiger - Google Patents
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-
- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B27/60—Systems using moiré fringes
Description
- I-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Richtlinienanzeiger, näher bestimmt ein Instrument zur Anzeige
einer bestimmten Richtung für einen Betrachter. Eine Vorrichtung der hier vorgesehenen Art ist in der
SE-PS 8:006622-8 bereits beschrieben.
Die bekannte Vorrichtung enthält.einen vornliegenden
und einen hintenliegenden Raster, in denen undurchsichtige
Linien durch durchsichtige Zwischenräume getrennt sind, wodurch bei Betrachtung der Vorrichtung ·
ein Interferenzmuster, ein sog. Moire-Muster, entsteht.
Jeder der Raster enthält eine Platte, die in der Mitte zu einem stumpfen Winkel gebogen ist. Die
Rasterplatten sind mittels Befestigungsmitteln so angeordnet, daß die stumpfen Winkel einander zugewandt
sind. Die vordere Rasterplatte hat eine dichtere Rasterteilung als die hintere Rasterplatte.
Alternativ sind die stumpfen Winkel voneinander abgewandtTy;
und die vordere Rasterplatte hat eine lichtere Rasterteilung als die hintere Rasterplatte.
Gemäß dieser bekannten Vorrichtung wird eine Anzahl dunkler Interferenzbänder erzeugt, die parallel zueinander
sind, wenn die Vorrichtung in einer Richtung quer zur Ebene der Rasterplatten betrachtet
wird, d.h. in der Richtung oder Richtlinie, die anzuzeigen die Vorrichtung vorgesehen ist.
Bei Betrachtung der Vorrichtung aus einer Richtung, die außerhalb der von ihr anzuzeigenden Richtlinie
liegt, wird ein Interferenzmuster gebildet, das aus einer großen Anzahl paralleler Bänder besteht,
die eine Anzahl Pfeile, oder mehr eigentlich ein Fischgrätenmuster bilden, wo von den oberen Rasteroberflächen
erzeugte Interferenzbänder winklig zu den von den unteren Rasteroberflächen erzeugten
Interferenzbändern sind.
Vorrichtungen der hier vorgesehenen Art sind auch durch die SE-PS 7611513-8 und 35^ 351I bekannt, die ein Instrument
betreffen, bei dem die Moire-Technik angewendet wird, für einen Betrachter Anzeigen einer
bestimmten horizontalen oder vertikalen Ebene zu bewirken.
Das erstgenannte Patent 76II513-8 betrifft eine Vorrichtung,
bei der drei Raster -angewendet werden, und eine vorbestimmte Ebene dadurch angezeigt wird, daß
eine große Anzahl von Interferenzbändern parallel ist, und die Tatsache, daß der Betrachter sich außerhalb
genannter Ebene befindet, dadurch angezeigt wird, daß ein Interferenzrnuster entsteht, das Linien mit
einer diskontinuirelichen Winkelabweichung enthält.
Das zweite genannte Patent 35^ 35^ betrifft eine Vorrichtung,
bei der zwei Rasterplatten im Winkel zueinander angeordnet sind, und die Teilung der Raster,
d.h. die Anzahl undurchsichtiger Linien pro Längeneinheit quer zu den undurchsichtigen Linien, so
gewählt ist, daß ein Interferenzrnuster entsteht, das vorgesehen ist, mit Rücksicht auf die Symmetrie des
Musters gelesen zu werden. Es ist außerordentlich schwierig, mit Hilfe eines solchen Musters die angezeigte
Ebene genau zu bestimmen. Alle genannten bekannten Vorrichtungen sind also für Bildung einer großen Anzahl von Interferenzbändern
ausgeführt, deren Winkel in der einen Richtung oder der anderen diskontinuierliche Winkeländerungen oder
asymmetrische Muster bilden, wenn ein Betrachter sich außerhalb der Ebene oder Richtung befindet, die
anzuzeigen die Vorrichtung vorgesehen ist. Die undurchsichtigen Linien haben normalerweise eine
solche Gesamtbreite, daß sie größer als oder im wesentlichen von gleicher Größe wie die Gesamtbreite der
durchsichtigen Zwischenräume ist.
Dies bedeutet, daß ein solches Instrument, besonders auf große Entfernung, schwer lesbar ist. Vor allem aus
zwei Gründen, Der erste ist, daß ein Betrachter nur von dem Licht getroffen wird, das durch die Raster durchgelassen
wird, d.h. Licht von einer Oberfläche von ungefähr der halben Vorrichtungsoberfläche quer zur
Beträchtungsrichtung.
Für Navigationszwecke beispielsweise ist es wesentlich, daß ein größtmöglicher Anteil leuchtender Oberfläche
erhalten wird, um, vor allem,auf große Entfernung oder in schlechtem Wetter, die Sichtbarkeit der Vorrichtung
zu erhöhen.
Ein zweiter Grund liegt in dem Umstand, daß eine große Anzahl dunkler Interferenzbänder und heller Zwischenräume
notwendigerweise zur Folge hat, daß jedes Interferenzband und jeder Zwischenraum im Vergleich zu deren
Länge relativ schmal ist, wodurch das Lesen des Interferenzbildes,
insbesondere auf große Entfernung oder in schlechtem Wetter, erschwert wird. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung
der vorstehend genannten Art, mit der eine bedeutend deutlichere Anzeige erhalten wird, und die auf große
Betrachtungsentfernung wesentlich leichter zu lesen ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung für Anzeige einer bestimmten Richtung, die einen
vorderen und einen hinteren Raster enthält, in denen undurchsichtige Linien durch durchsichtige Zwischenräume
getrennt sind, wodurch ein Interferenzmuster, ein sog. Moire-Muster, entsteht, wenn die Vorrichtung
betracht wird, und die Raster verschiedene Teilungen, d.h. verschiedene Abstände zwischen den undurchsichtigen
Linien haben, welche Linien dieselbe Breite in beiden Rastern, und welche durchsichtigen Zwischenräume
dieselbe Breite innerhalb eines Rasters haben,
von welchen Rastern mindestens einer in der Mitte zur
Bildung eines stumpfen Winkels gebogen ist. Die- Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß einer der Raster
mit nur einer undurchsichtigen Linie weniger als der zweite Raster versehen ist, daß in dem genannten einen
Raster die Breite eines durchsichtigen Zwischenraumes plus die Breite einer undurchsichtigen Linie größer als
oder etwa gleichgroß wie das Anderthalbfache der Breite der undurchsichtigen Linie, aber kleiner als 1,9 mal
die Breite der undurchsichtigen Linie, vorzugsweise 1,5 bis 1,8 mal die Breite der undurchsichtigen Linie,
ist, und daß die zwei Raster symmetrisch in Beziehung zueinander angeordnet sind, so daß eine mittlere undurchsichtige
Linie eines der Raster einen mittleren durchsichtigen Zwischenraum des zweiten Rasters symmetrisch
überlappt.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben, in der
Fig. 1 einen Rastersatz, gem. einer ersten Ausführungsform zeigt,
Pig. 2 einen Rastersatz gem. einer zweiten Ausführungsform zeigt,
Fig. 3 einen Rastersatz gem. einer dritten Ausführungsform zeigt,
Bild ^J eine schematische Ansicht der Lage der Rasterlinien
in Beziehung zueinander im vorderen bzw. hinteren Raster ist,
Fig. 5 eine Ansicht der Vorrichtung., längs seiner angezeigten
Richtlinie gesehen, ist, Fig. 6 eine Ansicht der Vorrichtung, rechts von seiner angezeigten Ri3dxtli-riie gesehen, ist,
Fig. 7 eine Ansicht der Vorrichtung, links von seiner angezeigten Richtlinie gesehen, ist.
In Fig. 1 ist ein Rastersatz gem. einer ersten Ausführungsform der Erfindung schematisch gezeigt, bei dem
jeder Raster I52 undurchsichtige Linien 3 enthält, die
durch durchsichtige Zwischenräume k getrennt sind. Die Raster 1,2 sind so überlappend angeordnet, daß ein Betrachter,
der die Raster aus einer schematisch durch den Pfeil 5 angedeuteten Richtung betrachtet, durch vorn und
hinten liegende Raster hindurchblickt. Hierbei entsteht bei Betrachtung der Vorrichtung ein Interferenzmuster,
ein sog. Moire-Muster.
Die Raster 1,2 haben verschiedene Teilungen, d.h. verschiedene Anzahl undurchsichtiger Linien pro Längeneinheit
quer zu den undurchsichtigen Linien. Gemäß diesem Satz ist die vordere Rasterplatte 1 mit einer Teilung
versehen, die dichter ist als die Teilung der hinteren Rasterplatte 2. Jeder Raster 1,2 enthält eine Platte,
die in der Mitte zur Bildung eines stumpfen Winkels gebogen ist. Der Winkel kann zwischen 120 und 170
betragen, oder kleiner oder größer sein, je nach der gewünschten Empfindlichkeit für Änderungen im Interferenzmuster
in Abhängigkeit von der Abweichung eines Betrachters von der Richtlinie. Wenn der Winkel klein
ist, ändert sich das Interferenzmuster für eine sehr kleine Abweichung von der Richtlinie. Bei einem größeren
Winkel ändert sich das Interferenzmuster erst nach einer größeren Abweichung von der Richtlinie.
In Fig.2 ist ein zweiter Rastersatz gezeigt, bei dem
die Raster 6,7 so angeordnet sind, daß die stumpfen Winkel voneinander weg weisen.
In diesem Fall ist die vordere Rasterplatte 6 mit einer lichteren Teilung als die hintere Rasterplatte 7
versehen.
In Fig. 3 ist ein dritter Rastersatz gezeigt, bei dem der hintere Raster 8 als eine Rasterplatte ausgebildet
Ist, die, wie die Rasterplatten 1,2,6,7 gem. Fig. 1 und 2, aus rechteckigen oder viereckigen flachen Platten
besteht, die, nachdem sie mit einem parallel mit zwei
Seiten verlaufenden Raster versehen worden ist, in genanntem Winkel quer zu den Rasterlinien gebogen wird. Dies
bedeutet^, daß jede' Rasterplatte parallele Seiten hat,
wo jede Rasterlinie parallel mit zwei gegenüberliegenden parallelen Seiten ist. Der vordere Raster 9 gem. Fig.
besteht aus einer ebenen Rasterplatte, die ebenfalls mit Rasterlinien parallel mit ihren Seiten versehen ist.
Gemäß dieser Ausführungsform hat die vordere Rasterplatte 9 eine dichtere Rasterteilung als die hintere Rasterplatte
8. Der Winkel zwischen den Rastern in der hinteren Rasterplatte 8 ist so gewählt, daß die Tangente (tan)
für den halben Winkel die Hälfte der Tangente (tan) für den halben Winkel für die Raster in Fig. 1 und 2 ist,
wodurch die Empfindlichkeit dieselbe bleibt. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Raster so ausgeführt,
daß nur ein Interferenzband über die ganze Oberfläche der Vorrichtung erhalten wird. Siehe" Fig.
Bei Betrachtung der Vorrichtung aus einer Richtung rechts von der Richtlinie entsteht das in Fig. 6 gezeigte Muster,
während bei Betrachtung der Vorrichtung aus einer Richtung links von der Richtlinie, das in Fig. 7 gezeigte
Interferenzmuster entsteht. Die Pfeilform des Interferenzmusters deutet somit die Korrekturrichtung an, um
zur Richtlinie zu kommen.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch bewirkt, daß einer
der Raster 1,6,8 bzw. 2,7,9 mit nur einer undurchsichtigen Linie mehr als der zweite der Raster versehen
wird, wodurch nur ein Interferenzband 10 erhalten wird. Dies ist in Fig.. 4 veranschaulicht, wo der vordere Raster
9 undurchsichtige Linien mit einer Breite von b. und
durchsichtige Linien mit einer Breite von d enthält. Der hintere Raster .8 enthält ebenfalls undurchsichtige
Linien mit einer Breite von b., aber durchsichtige Zwischenräume mit einer etwas größeren Breite d„.
Um zu bewirken,, daß das Interferenzband 10 symmetrisch
über der Rasteroberfläche liegt, sind die undurchsichtigen Linien des vorderen Rasters an den Außenkanten
des Rasters in Beziehung zu den undurchsichtigen Liniendes hinteren Rasters versetzt.
Diese Symmetrie, um das Interferenzband 6 in symmetrischer
Lage auf dem Raster entstehen zu lassen, wenn der Betrachter sich auf der Richtlinie befindet, bedeutet,
daß die Raster in Beziehung zueinander so. angeordnet werden sollen, daß die mittlere undurchsichtige
Linie auf einem der Raster einen durchsichtigen Zwischenraum auf dem zweiten Raster symmetrisch überlappen soll,
welcher Zwischenraum die Mitte des zweiten Rasters ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist am hinteren
Raster 8 eine undurchsichtige Linie in unmittelbarer Nähe jeder ihrer Kanten 11 gelegen, während am vorderen
Raster 9 die nächst der betr. Kante 10 des Rasters 9 liegende undurchsichtige Linie in einem Abstand d von
der Kante 10 verläuft.
Wenn KL die Anzahl Linien H im vorderen Raster 9 ist,
und Np die Anzahl Linien 4 im hinteren Raster 8, und
wenn B die Breite der Raster ist, werden erfindungsgemäß die Raster, mit den Bezeichnungen in Fig. 4, so ausgeführt,
daß die folgenden Verhältnisse erfüllt werden.
B - d,
N1 = i- (1)
N1 = i- (1)
bl + dl
N2 = N1 - 1 (2)
B - b.
b + d = — i- (3)
1 d N^-I
Vorstehendes gilt je nachdem, auf welche Ausführungsform gem. Fig. I3 2 oder 3 es sich bezieht. Ferner gilt
das, was hinsichtlich des vorderen Rasters gesagt ist, für den hinteren Raster, und umgekehrt, wenn anstelle
der Korrekturrichtung die Abweichungsrichtung durch das Interferenzband 10 angezeigt werden soll.
Die Breite des Interferenzbandes 10 beträgt ferner erfindunsgemäß
höchstens ein Drittel der Breite B der Vorrichtung, d.h. der Rasterplatten 1,2,6,7,8,9·
Dies wird dadurch bewirkt, daß der durchsichtige Zwischenraum 4 im vorderen Raster mindestens etwa 0,5 mal die
Breite der undurchsichtigen Linie 4 ist, d.h. daß eine Periode (b. + d.) mindestens 1,5 x b^ sein soll. Durch
Vergrößerung des durchsichtigen Zwischenraumes, so daß eine Periode 1,6 χ b. ist, vermindert sich die Breite
des Interferenzbandes zu etwa einem Viertel der Breite B der Raster.
Die Periode soll unter allen Umständen kleiner sein als 2,0 χ b., weil bei einer Periode von 2,0 χ b. die
durchsichtigen Zwischenräume dieselbe Breite wie die undurchsichtigen Linien haben. Gemäß der vorliegenden
Erfindung soll die Periode kleiner als 1,8 χ b , und vorzugsweise zwischen ungefähr 1,5 x b. und 1,6 x,b.
sein. Bei Wahl einer Periode, die größer ist als . 1,6 χ b , wird das Interferenzband für die meisten
Anwendungen hinsichtlich der dann abnehmenden Sichtbarkeit zu schmal.
Eine Vergrößerung der Breite des durchsichtigen Zwischenraumes bedeutet, daß der Unterschied in der Teilung
zwischen dem vorderen und dem hinteren Raster zunimmt, was seinerseits eine geringere Empfindlichkeit
mit sich bringt - gemessen als eine für das Abbiegen des Interferemibandes erforderliche Abweichung
von der Richtlinie. Es wird jedoch ein größerer Kontrast zwischen dem Interferenzband und umgebenden
hellen Oberflächen erhalten.
ίο
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Raster so ausgeführt, daß der vordere Raster eine Teilungsperiode
von 1,5 χ b. bis 1,6 χ b hat.
Diese Ausführung ergibt somit ein relativ schmales Interferenzband, mit sehr gutem Kontrast zu umgebenden
hellen Oberflächen, und einer sehr hohen Empfindlichkeit bei dem vorgenannten Winkel der Raster gem. Fig.
1 und 2 von etwa 150 und einem entsprechenden Winkel der Raster gem. Fig. 3 von etwa 120°.
Praktische Versuche haben gezeigt, daß das Auge.eine Abweichung viel leichter sieht, wenn nur ein Interferenzband
vorhanden ist, vor allem auf größere Entfernung, als wenn das Interferenzmuster aus einer großen
Anzahl von Interferenzbändern besteht. Außerdem nimmt die Sichtbarkeit bedeutend zu, weil die hellen Oberflächen
bei einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung proportional größer als bei bekannten-Vorrichtungen
der hier angezogenen Art sind. Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung wird vorzugsweise
hinter dem hinteren Raster mit Lichtquellen in Form von Natriumlampen oder Hochdrucklampen versehen, so
daß gelbes Licht durch die Raster in Richtung zum Betrachter gesendet wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen begrenzt anzusehen. Der hintere Raster kann beispielsweise breiter
als der vordere ausgeführt werden, wodurch undurchsichtige Linien in den Teilen des hinteren Rasters
zu liegen kommen, die seitlich von den nicht mit Linien versehenen Teilen des vorderen Rasters herausragen,
um dadurch die Fläche der hellen Oberflächen noch zusätzlich zu vergrößern.
Die undurchsichtigen Linien können ferner, anstatt auf
einer Platte ausgeführt zu sein, aus aufgespannten Bändern o.dgl. bestehen.
Die Erfindung kann somit innerhalb des in den beigefügten Patentansprüchen definierten Rahmens abgeändert
werden.
Claims (2)
1. /Vorrichtung zum Anzeigen einer bestimmten Richtung,
estehend aus einem vornliegenden und einem hintenliegenden
Raster, in denen undurchsichtige Linien (3) durch durchsichtige Zwischenräume (H) getrennt sind,
wodurch bei Betrachtung der Vorrichtung ein Interferenzmuster,
ein sog. Moire-Muster, entsteht, und die Raster (1,2;6,7;8,9) verschiedene Teilung, d.h. verschiedene
Abstände zwischen den undurchsichtigen Linien (3) haben,und die Linien in beiden Rastern dieselbe Breite,
und die durchsichtigen Zwischenräume in einem Raster dieselbe Breite haben, und mindestens einer der Raster
(1, 2; 6, 7; 8, 9) in der Mitte zu einem stumpfen Winkel gebogen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß einer der Raster (2;6;9) mit nur einer undurchsichtigen
Linie weniger als der zweite der Raster (1;7;8) versehen ist, daß in dem genannten einen Raster die
Breite eines durchsichtigen Zwischenraumes plus die Breite einer undurchsichtigen Linie (3) größer ist als
oder ungefähr gleichgroß wie das Anderthalbfache der
Breite der undurchsichtigen Linie, aber kleiner als 1,9 mal die Breite der undurchsichtigen Linie, vorzugsweise
1,5 bis 1,8 mal die Breite der undurchsichtigen Linie, und daß die zwei Raster symmetrisch in
Beziehung zueinander angeordnet sind, so daß eine mittlere undurchsichtige Linie eines der Raster einen
mittleren durchsichtigen Zwischenraum des zweiten Rasters symmetrisch überlappt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere (.8) der
Raster in der Mitte zu einem stumpfen Winkel gebogen ist, der dem vorderen der Raster zugewandt ist. w.elch
vorderer Raster (9) eben ist, und daß der vordere (9) der Raster mit nur einer undurchsichtigen Linie weniger
als der hintere (8) der Raster versehen ist.
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