-
Verfahren zur erstellung einer Form für einen
-
Spiegel aus einer sehr großen Anzahl von reflektierenden Flächen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Form für
einen Spiegel aus einer sehr großen Anzahl von reflektierenden Flächen, die zueinander
so angeordnet sind, daß ein einziges virtuelles Bild entsteht, das eben oder fokussiert
sein kann. Es handelt sich hierbei um Spiegel derjenigen Art, bei denen die Oberflächen
im Umriß unregelmäßig sind, um Glitzermuster so schwach wie möglich zu halten. Mit
einer solchen Form kann man auch Linsen aus einer sehr großen Anzahl von Linsenflächen
herstellen, die zueinander so angeordnet sind, daß ein einziges fokussiertes Bild
entsteht.
-
Die vorliegende Erfindung läßt sich zum Bau von Rückspiegeln (für
Kraftfahrzeuye) anwenden, die ein rückwärtiges und seitliches Sichtfeld von 1600
oder 1900 mit einer Spiegel-.
-
halterung ergeben, die nur geringfügig breiter ist als ein herkömmlicher
Rückspiegel. Dieser Spiegel erzeugt ein unverzerrtes Bild des Rückfensters und kleinere
virtuelle Bilder der rechten und linken Fahrzeugseite. Das breite Sichtfeld von
1900 erhält man, indem man (anstelle nur
einer) zwei Glasplatten
als Träger verwendet, die man in der Mitte flachwinklig zusammenfügt und in eine
Halterung einsetzt.
-
Die meisten vorhandenen Spiegel haben durchgehende reflektierende
Oberflächen, die 2-dimensional eben oder 3-dimensional gekrümmt (konvex, konkav
oder dergleichen) sein können. Die herkömmlichen 3-dimensionalen Spiegel sind massiver
als ebene Spiegel, da sie zur Darstellung der dritten Dimension der Spiegelfläche
zusätzliches Material fordern. Handelsübliche 3-dimensionale Spiegel zeigen oft
verhältnismäßig starke Aberrationen und die dadurch verursachten Verzerrungen der
Spiegelbilder, die sich nur unter erheblichem Aufwand beseitigen lassen.
-
Man hat bereits Spiegel hergestellt, bei denen mehrere gegeneinander
versetzte reflektierende Flächen eine regelmäßige Gestalt aufweisen - vergl. die
US-PS 3 739 455.
-
Infolge der regelmäßigen Wiederkehr dieser regelmäßigen Umrisse der
reflektierenden Flächen nimmt der Betrachter lineare Glitzermuster wahr. Die Spiegel
dieser Art sind daher nicht besonders gut geeignet für die hier offenbarten speziellen
Spiegelformen und -verwendungen - beispielsweise Rückspiegel für Fahrzeuge, mit
denen man eine Panoramasicht direkt nach hinten sowie auch in die rückwärtigen Seitenbereiche
erhält - und für andere Einrichtungen.
-
Die vorliegende Anmeldung offenbart einen Spiegelaufbau sowie ein
Verfahren zur Herstellung desselben, wobei der
Spiegel besonders
gut geeignet ist als Rückspiegel für Fahrzeuge. Der grundsätzliche Aufbau weist
auf (a) einen Träger und (b) eine sehr große Anzahl aneinandergrenzender reflektierender
bzw. Spiegelflächen mit unregelmäßigen Umrissen auf dem Träger, wobei bestimmte
dieser Flächen dimensionsmäßig in einer gemeinsamen Richtung gegeneinander versetzt
liegen können, bei der es sich um die Parallele oder Subparallele zur einfallenden
und zu reflektierenden Strahlung handeln kann, und die Flächen relativ zueiander
so ausgerichtet sind, daß das von allen Spiegelfacetten gemeinsam reflektierte Summenspiegelbild
im wesentlichen dem Spiegelbild einer durchgehenden Spiegelfläche äquivalent ist.
-
Die zahlreichen aneinandergrenzenden Spiegelflächen können sich auf
derjenigen Seite des Trägers befinden, auf die die Strahlung zuerst auftrifft; wenn
es sich um einen transpatenten Träger (beispielsweise ein Stück Glas) handelt, so
können die metallisierten Flächen auf der Rückseite des Glases angeordnet sein,
so daß einfallendes Licht zunächst durch das Glas läuft, bevor es zurückgeworfen
wird, wie es bei den meisten herkömmlichen Spiegeln. der Fall ist.
-
Weiterhin offenbart die vorliegende Anmeldung einen Spiegel dieser
Art mit zwei oder mehr Gruppen von aneinandergrenzenden Spiegelflächen innerhalb
eines einzigen Spiegelrahmens. Innerhalb dieses Rahmens können die Gruppen strahlungsreflektierender
Flächen in unterschiedliche Richtungen gewandt sein. Der Betrachter sicht also innerhalb
des Spiegelrahmens zwei oder mehr Ansichten. Die Flächengruppen können nebeneinanderliegende
Bereiche belegen oder miteinander
vermischt sein, wie erläutert
werden wird, und ein Rückspiegel kann eine solche Anordnung aufweisen.
-
Die Gestalt und/oder Orientierung der starren Einheit, die die zahlreichen
Spiegelflächen trägt und/oder enthält, kann auch anders als im rechten Winkel zu
den Spiegelflächen gerichtet sein. Beispielsweise kann die die zahlreichen ebenen
Spiegel facetten enthaltende Fläche dreidimensional gestaltet sein. Verlaufen die
Lotrechten auf allen Spiegelflächen parallel, ist der Gesamteffekt der Reflexionen
von den Facetten im wesentlichen der eines ebenen Spiegels, sofern das Licht innerhalb
weniger Winkelgrade etwa parallel zu den Lotrechten auf den ebenen Facettenflächen
einfällt (vergl. Fig. 18).
-
Weiterhin offenbart die vorliegende Anmeldung einen teiltransparenten
Spiegel, der Spiegelsegmente aus einer oder mehreren Spiegelflächen mit einer Gruppe
transparenter, nichtversilberter Segmente kombiniert, die eine Sicht durch den Spiegelbereich
hindurch erlauben. Vermischt man parallele nichtversilberte flache Flächen mit einer
oder mehreren Gruppen versilberter Spiegeiflächen, erlauben diese transparenten
Bereiche eine gefilterte Sicht durch den Spiegelbereich hindurch, sofern das Material
des starren Spiegels klar ist - wie beispielsweise Glas - und der Betrachter sich
auf der dunklen Seite des Spiegels befindet.
-
Das Glitzern an den Kanten der aneinandergrenzenden Spiegelsegrnente
läßt sich abschwächen, indem man nur die Segment
oberflächen, nicht
ihre Ränder metallisiert. Weiterhin kann man die Kanten der Spiegelsegmente zur
Abschwächung von Glitzereffekten behandeln, indem man das Reflexionsvermögen der
Oberflächenbereiche unmittelbar an den Kanten und der fast rechtwinkligen Versatzbereiche
zwischen aneinandergrenzenden Spiegelsegmenten verringert.
-
Das Reflexionsvermögen eines segmentierten Rückspiegels für Kraftfahrzeuge
läßt sich so einstellen, daß das Spiegelbild für Nachtfahrten weniger intensiv wird.
Dies läßt sich auf verschiedene Weise erreichen: Durch Einfügen eines Filters zwischen
dem Fahrer und den die Spiegelflächen tragenden Glasträger, durch mechanisches Trennen
der Metallisierungsschicht von den Spiegelflächen, so daß der Reflexinsbeiwert des
Spiegels-verringert wird; oder durch mechanisches Verstellen der Lage des Glasrahmens
bei Nacht derart, daß die ebene Vorderseite als herkömmlicher Flachspiegel mit verhältnismäßig
schlechtem Reflexionsvermögen arbeitet.
-
Weiterhin offenbart die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
einer Mutterform zum Gießen der Kunststoffbahn, die die versetzten Spiegelsegmente
enthält, wobei das angegebene Verfahren eine sehr genaue Ausrichtung der Spiegelsegmente
gewährleistet, so daß das Spiegelbild für den Beobachter stetig wirkt, obgleich
der Spiegel segmentiert ist. Diese präzise Ausrichtung der Spiegelseamente erreicht
man, indem man während der Segmentierung eine einzige Schnittrichtung bezüglich
des Musters beibehält. Jedes aus dem Muster geschnittene Segment wird während der
Verschiebung an die gewünschte Oberfläche (gewöhnlich flach) von
den
Seitenkanten der angrenzenden Segmente festgehalten und kann sich daher nur in der
Richtung bewegten, aus der der Schnitt geführt wurde, nicht aber drehen.
-
Weiterhin offenbart die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zum Führen
der unregelmäßig verlaufenden Oberflächen einer Form während der Translationsbewegung,
um eine seitliche Verschiebung der Formflächen zu verhindern. Diese Technik wird
angewandt, um die ursprüngliche Ausrichtung jedes Segmentes der Gußfläche des Spiegels
beizubehalten.
-
Weiterhin wird eine Bildüberlappung an den Rändern aneinandergrenzender
Einzelflächen vermieden.
-
Die Erfindung soll nun unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung unten
ausführlich beschrieben und erläutert werden.
-
Fig. 1 - 9 zeigen die Schrittfolge bei der Herstellung eines segmentierten
Spiegels und lassen sich einzeln wie folgt beschreiben: Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt
durch einen flach liegenden konvexen Glasspiegel; Fig. 2 ist ein Vertikalschnitt
durch einen Kunststoff-NefYati.vabcruß des Musters nach Fig. 1; Fig. 3 ist ein Vertikal
schnitt und zeigt das Aufschneiden des Negativabgusses
zu Segmenten
mit Hilfe eines Laserstrahls, wobei der Laser rechtwinklig zu einer flachen Platte
liegt; Fig. 4 -ist ein Schnitt, der die Translation der Segmente der Fig. 3 bis
zum Aufliegen auf einer flachen Glasfläche zeigt; Fig. 5 ist ein Schnitt durch eine
Anordnung, der die Segmente der Fig. 4 auf einer flachen Fläche immobilisiert zeigt;
Fig. 6 zeigt einen Positivabguß aus der in der Fig. 5 gezeigten Form; Fig. 7 ist
ein Schnitt durch einen Negativabguß, der unter Verwendung des Positivabgusses der
Fig. 6 hergestellt wurde; Fig. 8 zeigt den transparenten Negativ-Kunststoffabguß,
den man mit dem Abguß der Fig. 7 als Muster erhält; Fig. 9 zeigt den Abguß der Fig.
8 mit metallisierten Oberflächen auf eine transparente Glasplatte geklebt, d.h.
einen vollständigen segmentierten Spiegel, der ähnlich einen kawexen Spiegel reflektiert
(der Winkel zwischen dem einfallenden und demzurückgeworfenen Licht ist in der Wirklichkeit
infolge der Brechung an der Vorderseite der Glasunterlage in Fig. 9 etwas größer
als in Fig. 1).
-
Die Fig. 10, 11, 12 und 13 zeigen gleiche Draufsichtdarstellung der
AbguBsegmente, da beim Zerschneiden jedesmal das gleiche Schnittmuster eingesetzt
wurde. Auf diese
Weise lassen sich Segmente gegen solche aus anderen
Gruppen austauschen, um eine Collage aus Segmenten mehrerer Gruppen herzustellen.
Die Segmentcollage wird dann so eingesetzt, wie es die Fig. 4 zeigt.
-
Fig. 10 ist eine Draufsicht (rechtwinklig zur C-Achse) von Abgußsegmenten;
Fig. 10a ist ein Schnitt durch verschobene Segmentfacetten eines Negativabgusses
(vergl. Fig. 4); Fig. 11 ist eine Draufsicht auf Abgußsegmente aus zwei Gruppen
von Spiegelflächen; Fig. iia ist ein Schnitt der Facetten von Abgußsegmenten; die
nach links gerichteten Schrägen gehören zur Gruppe X, die nach rechts zur Gruppe
Y; Fig. 12 ist eine Draufsicht auf die Abgußsegmentfacetten der Gruppe R und S,
wobei die Gruppe S aus einer flachen Platte gegossen wurde; Fig. 12a ist ein Schnitt
durch die Facetten von Abgußsegmenten; die Gruppe R links schließt an die Gruppe
S rechts; Fig. 13 ist eine Draufsicht der Facetten von Abgußsegmenten, die links
anschließen an einen Abguß einer flachen Platte; Fig. 13a ist ein Schnitt durch
die Facetten von Abgußsegmenten (links) sowie durch einen Abguß einer flachen Platte
(rechts); Fig. 14 zeigt einen Mischübergang zwischen zwei Gruppen von Abgußsegmenten;
Fig.
15a zeigt eine Anordnung eines segmentierten Rückspiegels, die Fig. 15b in der Draufsicht
den resultierenden 1600 -Sichtwinkel direkt und seitlich nach hinten; Fig. 16a zeigt
einen Spiegel mit zwei starr verbundenen Glasunterlagen, wie ihn der Fahrer sieht;
Fig. 16b ist ein waagerechter Schnitt durch den Spiegel der Fig. 16a; Fig. 16c zeigt
von oben den 1900-Sichtwinkel direkt und seitlich nach hinten, den der in den Fig.
16a, 16b gezeigte Spiegel bietet; Fig. 17a zeigt an einem Seitenriß den Vorteil
eines Kippens der Glasunterlage: Das Geisterbild von der Vorderseite der Glasunterlage
kommt aus einem schlecht ausgeleuchteten Bereich - beispielsweise dem Himmel der
Fahrerzelle -und ist daher für den Fahrer praktisch unsichtbar; Fig. 17b ist ein.Teilschnitt
durch den Spiegel der Fig. 17a; Fig. 18 stellt einen segmentierten Spiegel auf einem
3-dimensionalen Träger dar, wobei der Spiegel als Flachspiegel wirkt, und zeigt
die Vielseitigkeit der vorliegenden Erfindung, wobei die Gestalt des Trägers unabhängig
von der des Musterspiegels ist, von dem die Segmente abgeleitet wurden; Fig. 19
ist eine schaubildliche Draufsichtdarstellung des üblichen Sichtfeldes eines herkömmlichen
Rückspiegels; Fig. 20 zeigt schaubildlich eine Kamera mit einem Spiegel nach der
vor].ie-aenden Erfindung;
Fig. 21 - 24 sind Perspektivdarstellungen
der Schritte,die eine seitliche Verschiebung der unregelmäßig gestalteten Formflächen
während der Längsverschiebung in Positionen verhindern soll, in denen ein Spiegel
gegossen werden kann; und Fig. 25 zeigt eine Seitenrißdarstellung von Einzelheiten
der Führungs- und Festhalteeinrichtung für die Formflächen mit unregelmäßigem Umriß.
-
Derartige segmentierte Spiegelflächen stellt man am besten aus einem
Kunststoff mittels eines Tormgesenks ("die") herz. Der Kunststoff kann selbst die
erforderliche Steife bieten oder man kann ihn zu einer dünnen Schicht gießen, die
auf einer Seite flach ist und auf der anderen die segmentierten Flächen zeigt. Diese
dünne Schicht klebt man dann mit der flachen Seite auf ein abmessungsstabiles flaches
Material wie beispielsweise Glas. Die metallisierten reflektierenden Flächen können
entweder die Luft-Reflektor-Grenzflächen sein, die das einfallende Licht zuerst
trifft; sind sämtliche Stoffe transparent genug, kann das einfallende Licht durch
diese Stoffe hindurchlaufen und dann mit einem spiegelnden Material auf die Rückseite
zurückgeworfen werden. Diese letztere Methode ist bevorzugt, um die metallisierte
Oberfläche zu schützen und das Reinigen der freiliegenden Oberfläche zu erleichtern.
-
Um ein Formsesenk herzustellen, wie es in Fig. 7 dargestellt ist,
fertigt man ein Modell wie bei 10 in Fig. 1
mit einer kontinuierlichen
Oberfläche 11 in der Gestalt des gewünschten Spiegel an. Glas, Kunststoff oder ein
anderes geeignetes Material läßt sich für dieses Modell verwenden, von dem man dann
aus irgendeinem geeigneten Material wie beispielsweise einem opakten Kunststoff
einen Negativabguß 12 anfertigt, wie in Fig. 2 gezeigt. Diesen-Negativabguß 12 schneidet
man zu Segmenten 13 mit unregelmäßigem Umriß auf derart, daß die Schnittrichtung
(C-Achse) konstant und relativ zum Negativabguß immer gleich ist.
-
Diese gemeinsame Richtung (beispielsweise die Vertikale) sollte etwa
die Durchschnittsrichtung der Rechtwinkligen auf den resultierenden Spiegelsegmenten
sein. Zum Zeschneiden des Abgusses dient zweckmäßig ein Laserstrahl 14, wobei man
den Laser 14a in einer Vorrichtung hält, die den Strahl im rechten Winkel zur ebenen
Fläche 15 hält; vergl. Fig 3.
-
Nachdem man den Negativabguß zu Segmenten aufgeschnitten hat, die
im rechtwinkligen Querschnitt vorzugsweise unregelmäBig im Umriß sind, verschiebt
man die Segmente 13 um kurze Strecken relativ zu einander entlang der gleichen C-Achse,
die allen geschnittenen Flächen gemeinsam ist, und zwar jeweils so weit, bis die
einzelnen Segmente 13 des Negativabgusses mit der Stirnfläche jeweils die Oberfläche
berühren, der sie sich anpassen sollen - beispielsweise die ebene Fläche 15.
-
Es ist wesentlich, daß sich die Segmente des Abgusses nicht um irgendeine
Achse drehen. Ihre einzige Bewegung sollte die Translation in Richtung der C-Achse
sein, und jedes
Segment muß nach der Translation die gleichen Nachbarselemente
haben wie zuvor. Solange ein aus dem Negativabguß geschnittenes Segment nicht in
irgendeinem zur C-Achse rechtwinkligen Schnitt kreisrund oder ringförmig ist und
solange die Segmente in gegenseitiger Berührung gehalten werden, läßt sich eine
Translation ohne Drehung der Segmente leicht und genau erreichen, da die länglichen
Segmente nur einen Freiheitsgrad der Bewegung relativ zueinander, d.h. die Translation
entlang der C-Achse haben.
-
Die Segmente 13 werden dann relativ zueinander immobilisiert - beispielsweise
indem man sie mit einem Unterlagcmaterial 18 an den Stellen 16 verklebt; das resultierende
stabilisierte Mosaik der verschobenen Segmente der ursprünglichen reflektierenden
Oberfläche kann zur !!erstellung einer Positivforrn (I;ig. 5) und dann einer Negativform
(Fig. 7) zur Ilerstellurlg von DupZikateIl dieser Mosaikoberfläche dienen. Nur die
verschobenen Facetten der Musterspiegelfläche auf den duplizierten Mosaikflächen
sind zu verspiegeln (d.h. zu metailiieren).
-
Die Duplikate derjenigen kleinen Teilc der aufgeschnittenen Fläche,
die im Mosaik etwa im rechten Winkel ZU den reflektierenden Oberflächen freiliegen,
können "optisch rauh" belassen werden und brauchen nicht metallisiert zu werden.
-
Eine weitere Abschwächung des Glitzereffekts läßt sich erreichen,
indem man den Rand jeder Facette unmetallisiert läßt, so daß störende optische Effekte
der Wechsc]-wirkung nebeneinanderliegender Facetten mit den Duplikaten der sie trennenden
Schnittflächen und der Eehlstellen in den Abgüssen der reflektierenden Oberfläche,
die die Neigung zeigen, sich in diesen Umfangsijereichen zu konzentrieren, abgeschwächt
werden
Die Fig. 5 und 7 zeigen eine Gußform, die mit den Anordnungen
nach F.ig. 4 und 6 ausgebildet wurde; sie weist Seitenabstützungen 19 und eine flache
Abdeckplatte 17 auf. Die Gießhohlräume 20, 22 entstehen auf diese Weise zwischen
den Platten 17 und den Oberflächen 13c, 21c der Mosaike 13 bzw. 21. Die Fig. 6 zeigt
einen Abguß 21, der durch Einfüllen eines Kunststoffs in den Hohlraum 20 (Fig. 5)
entsteht und eine entsprechende Mosaikfläche 21c aufweist, die ein Negativabbild
der in Fig. 4 gebildeten Oberflache 13c ist. Der Abguß 23 kann beispielsweise aus
transparentem Kunststoff bestehen - beispielsweise Polystyrol oder einem anderen
Stoff. Wie die Fig. 9 zeigt, kann der Abguß auf einer Glasunterlage 25 angeordnet
sein und die Mosaikoberfläche bei 26 selektiv metallisiert sein, d.h. nur auf den
Oberflächen (entsprechend den ursprünglichen Segmenten) ei.ner ersten oder einer
entsprechend gewählten Gruppe metallisiert. Die Umrisse der Segmente sollten unregelmäßig
und ohne parallele gradlinige Abschnitte verlaufen, um die Bildung wahrnehmbarer
Glitzermuster zu verhindern. In dieser Hinsicht vergl. die Fig. 14.
-
Fahrzeugrückspiegel mit Sicht nach hinten und zur Seite Die herkömmlichen
flachen Rückspiegel liefern dem Fahrer eines Kraftfahrzeugs ein Spiegelbild aus
einem begrenzten Winkelbereich, der von den Abmessungen des Spiegels und des Rückfensters
und dem Abstand des Spiegels vom Betrachter begrenzt wird. Derartige Spiegel haben
beiderseits der hinteren Seitenbereiche des Fahrzeugs tote Winkel1', in die der
Fahrer keine Einsicht hat. Dieser Mangel kann zu Verkehrsunfällen führen, wenn der
Fahrer sein Fahrzeug
nicht sorgfältig handhabt und die Möglichkeit
mißachtet, daß Fahrzeuge in diese toten Winkel einfahren.
-
Um den rückwärtigen Sichtwinkel zu vergrößern, werden zuweilen konvexe
Spiegel verwendet; sie liefern jedoch zu kleine virtuelle Bilder und die Auflösung
des Spiegelbildes aus dem Rückfenster ist weit schlechter als die eines herkömmlichen
Flachspiegels. Weiterhin ist es für den Fahrer schwierig, die Entfernung zu Gegenständen
in diesem kleinen virtuellen Bild abzuschätzen. Zuweilen werden daher konvexe Spiegel
für den Flankenbereich zusätzlich zu einem herkömmlichen Flachspiegel verwendet,
so daß der Fahrer zwei oder mehr Spiegel beobachten muß, wenn er wissen will, was
seitlich von und unmittelbar hinter seinem Fahrzeug geschieht.
-
Indem man das Prinzip des segmentierten Spiegels verwendet, wie es
hier beschrieben ist, erreicht man einen neuartigen Spiegelaufbau, der ein unverzerrtes
flaches Spiegelbild aus dem Rückfenster sowie auch verkleinerte "kondensierte" virtuelle
Bilder beider rückwärtigen Seitenbereiche des Fahrzeugs liefert, und zwar mit einer
einzigen starren Baueinheit, die nicht wesentlich größer ist als ein herkömmlicher
Rückspiegel.
-
Eine Schwierigkeit für den Fahrer, der seine Aufmerksamkeit abwechselnd
zwei oder mehr (einem flachen und einem oder mehreren konvexen) Spiegeln zuwenden
muß, ist, daß er sich
bewußt die Zeit nehmen und die Mühe machen
muß, seine Blickrichtung zu ändern und seine Augen auf die Entfernung einzustellen,
in die er blicken will. Der Brennpunkt seiner Augen liegt für den Flachspiegel entfernt,
für den oder die konvexen Spiegel näher. Mit fortschreitendem Alter der Menschen
beanspruchen jedoch das Ändern der Blickrichtung und das Umstellen der Augen auf
eine andere Entfernung immer mehr Zeit und bewußte Mühe. Indem man sämtliche Spiegelflächen
in einem einzigen Rahmen vereint, wie es mit der vorliegenden Erfindung möglich
ist, kann der Fahrer auf den Rückspiegel schauen, ohne daß er die Fokussierentfernung
seiner Augen wesentlich gegenüber der ändern muß, die er zum Vorwärtsschauen durch
die Windschutzscheibe auf die vor ihm liegende Straße verwendet, während gleichzeitig
seine Randsicht ihn in die Lage versetzt, schnell auszuwerten, ob ein Fahrzeug sich
dem rückwärtigen Seitenbereich seines Fahrzeugs bedrohlich nähert. Diese schnelle
Bewertung ohne Umadaptierung des Auges auf näherliegende virtuelle Bilder seitlich
des unverzerrten Bildes des Rückfensters ist möglich, da das seitliche Bild eines
in der gleichen Richtung fahrenden Fahrzeugs als fast "stationär" erscheint, während
der entferntere Bereich sich infolge der verhältnismäßig hohen Winkelgeschwindigkeit
von stationären Gegenständen, die der Fahrer eines sich bewegenden Fahrzeugs im
Spiegel sieht, sehr schnell über das Blickfeld bewegt. Diese "stationäre" Sicht
wird im Vergleich zu dem "Vorüberstreichen" weit leichter wahrgenommen, so daß der
Fahrer unmittelbar bemerkt, ob und wenn ein Fahrzeug sich ihm von hinten seitlich
nähert.
-
Das stereoskope bzw. räumliche Bild, das man mit beiden Augen in einem
herkömmlichen Rückspiegel sieht, wird durch die monoskopen Fortsetzungen des Bildes
auf beiden Seiten verstärkt. Das linke Auge verlängert das Spiegel bild entfernter
Gegenstände monoskop nach rechts um eine waagerecht in der Spiegelebene gemessene
Strecke, die fast so groß wie der Abstand zwischen den Pupillen der Augen des Betrachters
ist; der gleiche Effekt ergibt sich beim rechten Auge. Das Gehirn fügt das zentrale
räumliche Bild mit den beiden angrenzenden monoskopen Bildern zu einem Gesamtbildeindruck
zusammen, das die Rückansicht darstellt.
-
Der Betrachter realisiert gewöhnlich nicht, wo der räumliche Teil
des Bildes endet, d.h. er sieht nur ein einziges in sich geschlossenes Bild; veryl.
hierzu die Fig. 19.
-
Optimale Konstruktion - Rückspiegel Eine optimale Konstruktion eines
segmentierten Rückspiegels, der im Fahrzeuginnenraum nahe der Mitte der Windschutzscheibe
anzuordnen ist, weist einen von einer ebenen Fläche abgeleiteten Mittelbereich und
rechts und links zwei Bereiche zum Beobachten der rechten und der linken Fahrzeugseite
auf. Die Breite des gesamten Verbundspiegels beträgt typischerweise etwa 25 cm,
seine IIöhe ca. 5,5 cm; sie entsprechen damit etwa den Abmessungen zahlreicher herkömmlicher
Flach-Rückspiegel. Die Seitenrückansichten sollten nach der Lehre der vorliegenden
Erfindung von Mutterspiegelflächen abgeleitet werden, die angenähert die Form von
Ausschnitten aus vertikal stehenden Fässern haben. Diese Faß gestalt sollte entlang
einer vertikalen Ebene konvex genug sein, daß die Spiegelsicht aus den Seitenfenstern
die
gesamte Höhe dieser Fenster erfaßt. Die zylindrische Krümmung sollte derart sein,
daß für einen Blickwinkel von 60 bis 70" in der Horizontalen die Breite jedes Spiegelbereichs
etwa 6 oder 8 cm beträgt.
-
Um die Breite des Spiegels gering zu halten, damit der Fahrer mit
seiner Randsicht den Seitenbereichen Aufmerksamkeit zuwendet, und um für alle drei
Sichtbereiche (rückwärts, rechts und links seitlich) einen maximalen Sichtwinkel
zu erreichen, geht der Mittelbereich 40 über etwa 1,5 cm breite Mischflächen (vergl.
Fig. 14), wie bereits beschrieben, in die Seitenbereiche 42, 43 dieses Rückspiegels
über. Diese Mischflächen 41 können schräg verlaufen, wie in Fig. 15a gezeigt, um
die Wahrnehmung des letzten Teils eines überholenden Fahrzeugs zu ermöglichen, der
bei vielen Fahrzeugen noch durch die untere Ecke des Rückfensters sic-htbar ist.
-
Eine weitere optimale Konstruktion eines Rückspiegels nach der vorliegenden
Erfindung ermöglicht einen Sichtwinkel von etwa 1900 in der Horizontalen. Hierzu
fügt man zwei Glasunterlagen so zusammen, daß sie im waagerechten Schnitt einen
stumpfen Winkel bilden, wobei der Scheitel 150 zum Fahrer weist, wie am besten in
den Fig.
-
16a, 16b, 16c ersichtlich. Sind die Rücksichtteile 140 genau in der
Sollage und gegeneinander unbeweglich festgelegt (Fig. 16a), nimmt der Benutzer
von hinten ein ungebrochenes räumliches Bild wahr; die am Stoß der beiden Unterlagen
verlaufende Trennlinie 150 ist praktisch nicht erkennbar. Die Misch-Ubergangsberciche
141 entsprechen denen bei 41 in Fig. 15a, die Seitenteile 142, 143 denen
bei
42 und 43 in Fig. 15a.
-
Im Fall eines Spiegels mit einer einzigen Glasunterlage würde man
erwarten, daß der Spiegelteil für die Sicht in den hinteren linken Seitenbereich
einen etwas breiteren Sichtwinkel umfaßt als der für den rechten Seitenbereich,
wie durch die Richtungsgeometrie eines herkömmlichen Rückspiegels in Bezug auf den
Fahrer erforderlich.
-
Indem man jedoch die Prinzipien der Spiegelsegmentierung nach der
vorliegenden Erfindung verwendet, kann man den Rahmen des Verbundspiegels so ausrichten,
daß der Winkel der Spiegelsicht mehr zur rechten Seite hin gerichtet ist und der
Winkel des linken Sichtbereichs entsprechend verringert wird. Diese Lösung hat den
Vorteil, die Unterbrechung im Sichtwinkel zwischen dem Stoß des Vorwärts-Randsichtbereichs
und jedem seitlichen Spiegelsichtbereichs äußerst schmal zu haltern; vergl. hierzu
die Fig. 15b.
-
In einigen Fällen und wie oben erläutert kann es sich als vorteilhaft
erweisen, diese Stöße als Mischübergänge, nicht abrupt auszuführen. Mischübergänge
im resultierenden Verbundspiegel werden hergestellt, indem man reflektierende Facetten
aus aneinandergrenzenden Familien von Spiegelsektoren vermischt, so daß in der Zone
des Mischübergangs beide Spiegelfamilien vorliegen. Der Aufbau bzw. die Flächendichte
der Anzahl der reflektierenden Rücksichtsektoren einer Familie kann von 100 % an
der einen Kante dieses Spiegelbereichs auf 0 % an der anderen Kante des Mischübergangs
abnehmen. Gleichzeitig würde der Anteil
der Sektoren, die nach
dem anderen Mutterspiegel hergestellt werden, über den Mischübergan-gsbereich von
0 % auf 100 % steigen. Man kann auch den Anteil jeder Gruppe innerhalb des Mischübergangsbereichs
jeweils konstant wählen. Vergl. hierzu die Fig. 14 mit den Spiegelflächen der Gruppen
P und Q entsprechend den Spiegelflächen 40 und 42, 40 und 43 in Fig. 15a sowie dem
Mischübergangsbereich (P und Q) entsprechend dem Spiegelteil 41.
-
Das Mischen von Facettengruppen innerhalb des Mischübergangsbereichs
läßt sich erreichen, indem mangeeignete deckungsgleiche Segmente der identisch geformten
Muster von Negativabdrücken aneinandergrenzender Segmentgruppen (mit gemeinsamer
C-Achse für alle Segmente) austauscht.
-
Aus der resultierenden Collage stellt man eine einzige Form für den
gesamten Verbundspiegel in dieser Halterung her.
-
Der Vorteil eines Mischübergangsbereichs (wie in Fig. 14) ist in diesem
Fall, daß im Ubergangsbereich innerhalb der Fläche des Verbundspiegels der Fahrer
Bilder aus sowohl dem mittigen Flachspiegel als auch aus den konvexen Spiegeln rechts
und links wahrnimmt. Das vom Fahrer erfaßte Bild eines überholenden Fahrzeugs ist
"fast stationär" und geht aus einer zur Kante des Rückfensters gesehenen Sicht in
eine kleinere "fast stationäre" Sicht aus dem hinteren Seitenfenster (umgeben vom
verwischten Hintergrund) über. Der Mischübergangsbereich unterstützt dabei das Gehirn
des Fahrers dabei, die beiden Ansichten zu integrieren und die Stetigkeit der Bewegung
des dberholenden
Fahrzeugs zu erkennen, während es von hinten
kommend seitlich am Fahrzeug des Fahrers vorbeifährt, bis dieser mit seiner Randsicht
das überholende Fahrzeug direkt durch das Seitenfenster aufnimmt. Die Verwendung
von Mischübergängen erlaubt die Konstruktion eines Verbundspiegels, der weniger
waagerechte Breite beansprucht, sa daß die Sicht des Fahrers nach vorn durch die
Windschutzscheibe weniger behindert wird und er die Stetigkeit der Bewegung des
Verkehrs beiderseits des Fahrzeugs geistig leichter verarbeiten und erkennen kann.
Dies ist möglich, da die vom Fahrer gleichzeitig erfaßten Seitenansichten nahe beieinander
liegen und daher leichter durch direkte und Randsicht erfaßbar sind, ohne daß der
Fahrer seine Blickrichtung schwenken oder sich auf unterschiedliche Entfernungen
einstellen muß.
-
Für den Zweck der vorliegenden Erfindung können die Ubergangsbereiche
zwischen dem unverzerrten Mittelbereich des Verbundspiegels und den ursprünglich
konvexen Seitenspiegeln entweder glatt (stetige Krümmung einer Mutterspiegelfläche,
die in der Mitte flach und an den Enden konvex ist), abrupt (plötzlicher uebergang
von einer Fläche des Mutterspiegels in die andere), gemischt (wie oben beschrieben)
oder aus diesen kombiniert ineinander übergehen. Jeder Seitenspiegel kann so angefügt
sein, daß die Spiegelbilder der Eckenholme und des Fahrers so weit wie möglich vermieden
werden.
-
In diesem Fall kann der Verbundspiegel mehrere (n) Familien von reflektierenden
Facetten mit (n-1) Ubergangsbereichen aufweisen.
-
Herstellung des Spiegels Der erste Schritt bei der Herstellung des
Spielgels, von dem die Fig. 15a ein Beispiel zeigt, ist den von den.Rück-und Seitenfenstern
zum Anbringungspunkt des Spiegels im Fahrzeug nahe der oberen Mitte der Windschutzscheibe
aufgespannten Sichtwinkel zu bestimmen. Der Mittelteil des 40 Spiegels.wird so bemessen
und gerichtet, daß man eine vollständige und unverzerrte Sicht durch das Rückfenster
erhält. Für die linke und rechte Seite konstruiert man geeignete'konvexe Spiegel
42, 43. Diese Konstruktionen sollten den Ubergang von Spiegelbildern aus dem Rück-
und den Seitenfenstern aufnehmen, -so daß der Fahrer die Bewegung naher Fahrzeuge,
die sich in der gleichen Richtung bewegen wie er, wahrnehmen kann, während sie im
Sichtbereich quer über das Rückfenster und aus diesem heraus in eines der hinteren
Seitenfenster übergehen (oder umgekehrt). Die Krümmungen der Seitenspiegel 42, 43
können so gewählt werden, daß der Uebergang vom unverzerrten Mittelbereich 40 des
Spiegels zu den konvexen Seitenabschnitten allmählich verläuft. Jeder Seitenspiegel
kann mit beliebiger konvexer, auch mit sphärischer oder zylindrischer Krümmung ausgeführt
werden; eine komplexe konvexe Krümmung ist so anzusetzen, daß die Brauchbarkeit
der resultierenden Sicht aus den hinteren Seitenfenstern ausgeschöpft wird.
-
Um die Breite der Halterung 44 der drei oder mehr Gruppen von Spiegelfacetten
so gering wie möglich zu halten, damit das Sichtfeld des Fahrers nach vorn nicht
eingeengt und seine Randsicht erleichtert wird, ist das Verbundspiegelsystem
so
konstruiert, daß die Vorteile aller Ansichten bei minimaler Störung und maximal
gegenseitiger Anpassung sich optimieren lassen. Zunåchst bestimmt man die optimale
relative-Anordnung der ursprünglichen überlappenden Musterspiegel. Dann stellt man
Abgüsse jedes Spiegels her und segmentiert sie nach den Prinzipien der vorliegenden
Erfindung mit allen Musterspiegeln ge--meinsamer konstanter C-Achse. Diese C-Achse
muß in einer konstanten Richtung verlaufen, die im wesentlichen parallel zu der
Linie zwischen dem Mittelpunkt zwischen den Augen des im Fahrzeug sitzenden Durchschnittsfahrers
und dem Mittelpunkt des flachen Spiegels (für die Sicht nach hinten aus dem Rückfenster
hinaus) liegt. Das für den fertigen segmentierten Spiegel beabsichtigte Segmentierungsmuster
muß für die Segmentierung jedes der aneinandergrenzenden Mutterabgüsse verwendet
werden. Jeder dieser aneinandergrenzenden Abgüsse eines Musterspiegels muß relativ
zu den anderen einwandfrei so angeordnet und ausgerichtet sein, daß in den Uberlappungsbereichen
identische Segmente aus verschiedenen der Segmentgruppen vorliegen, so daß man eine
Grenze zwischen den beiden Segmentgruppen mit dichtem und glattem Übergang zwischen
den aneinandergrenzenden Segmentgruppen wählen kann.
-
Eine auf der Innenfläche der Fahrzeugzelle nahe dem beabsichtigten
Anbringungsort ves Verbundspiegels angebrachte Vorrichtung kann dazu dienen, die
optimale relative Anordnung der (überlappenden) Musterspiegel sowie auch die gemeinsame
Segmentierungsrichtung für die Abgüsse aller
drei Musterspiegel
relativ zur Richtung der optimalen C-Asche festzuhalten. Die Einstellwerte des Halters
für die Musterspiegel dienen dann dazu, den Abguß jedes Musterspiegels bezüglich
der C-Achse der Segmentierung auszurichten. Die Bewegung, die die Schneidvorrichtung
ausführt, d.h. eine Schablone im rechten Winkel zur C-Achse, deckt die gesamte Fläche
des beabsichtigten Verbundspiegels ab, so daß die überlappenden Teile aneinandergrenzender
Flächen identisch segmentiert werden.
-
Das Segmentierungsmuster muß in den Uberlappungsbereichen für die
aneinandergrenzenden Musterspiegel gleich sein, so daß man die optimale Anordnung
und Ausführung dieser übergänge wählen kann.
-
Zweites Beispiel - Kamera mit segmentierten Spiegeln Ein weiteres
Beispiel für die Verwendung der gegossenen segmentierten Spiegel, die auf die gleiche
Weise aufgebaut sind wie im vorgehenden Beispiel, ist eine Kamera, bei der das Bild
auf dem Film durch von einem segmentierten Spiegel umgelenktes Licht erzeugt wird.
In der Fig. 20 ist der segmentierte Spiegel 25' in einem Kameragehäuse 26' enthalten
und nimmt Licht über die Glasplatte 29 über ein be-i 27 gezeigtes Sichtfeld auf.
Ein Sucherloch ist bei 28 gezeigt. Der Spiegel 39 reflektiert vom Spiegel 25' kommendes
Licht durch den Verschluß und die Blende (bei 32) auf den Film 31. In einer Kamera
lassen sich mehrere segmentierte Spiegel mit jeweils anderer Brennweite anordnen,
indem man eine Spiegelwechselmechanik vorsieht.
-
Um Aberationen gering zu halten, wird das Licht vorzugsweise von metallisierten
konkaven segmentierten Spiegelteilen direkt reflektiert, anstatt erst durch den
Abguß und die Stützplatte zu laufen. Damit die Spiegelfläche sauber bleibt, ist
das Kamerainnere dicht abgeschlossen; Licht kann nur durch die schützende Glasplatte
einfallen.
-
Das vom segmentierten Hauptspiegel reflektierte Licht wird erneut
umgelenkt von einem metallisierten Flachspiegel 29, der winklig zur Achse des Hauptspiegels
nahe dem Brennpunkt des Hauptspiegels liegt, so daß das Bild auf eine sinnvoll gelegte
Brennebene außerhalb des Wegs das einfallende Licht fokussiert wird.
-
Mehrere aneinandergrenzende Sektoren innerhalb der Fläche des Hauptspiegels
25' können so konstruiert sein, daß sie als das transparente Guckloch wirken, das
der Photograph zum Ausrichten und/oder Fokussieren der Kamera benötigt.
-
Dies erreicht man, indem man die Abgüsse des Spezialspiegels in dem
gleichen Muster aufschneidet, wie das, das zum Schneiden eines Abgusses einer flachen
Platte dient, und dann ein Segmentbündel des flachen Abgusses anstelle eines identischen
Segmentbündels an dem Spiegel abguß einsetzt. Die reflektierende Seite der Abgüsse
der resultierenden Form werden metallisiert - mit Ausnahme des Bereichs der flachen
Sektoren, die Licht ohne Fokussiereffekt auf das Auge des Photographen hinter dem
Guckloch im Spiegel werfen.
-
Um eine Linse nach den Prinzipien der vorliegenden Erz in dung zu
konstruieren, verwendet man eine spezielle Musterlinse
wie in
Fig. 1. Diese Musterlinse muß so konstruiert sein, daß der Negativabguß 23 in Fig.
8 für alle Linsensegmente nur einen einzigen Brennpunkt hat. Der Negativabguß 23
wird dann auf die Oberseite einer flachen Glasunterlage und/oder der Positivabguß
(21) der Fig. 6 auf die Unterseite einer flachen Glasunterlage geklebt, um die Linse
auszubilden.
-
In der obigen Beschreibung wird ein Abguß einer flachen oder gekrümmten
spiegelglatten Oberfläche segmentiert, um eine Mutterform herzustellen. Die Segmentierung
erfolgt typischerweise, indem man den Abguß mit einem Laserstrahl oder einer anderen
Vorrichtung zu Stücken aufschneidet und dann die Segmente parallel zur Schnittrichtung
verschiebt, bis alle Segmente auf einer- Oberfläche der gewünschten Gestalt - gewöhnlich
eine flache Ebene - auf liegen Dieses Verfahren verlangt typischerweise, die Segmente
so zusammenzuschieben, daß ihre parallelen Flächen einander berühren. Dieses Berühren
soll gewährleisten, daß die ursprüngliche Ausrichtung eines Sektors der Spiegelfläche
in der Orientierung des entsprechenden Segmentes erhalten bleibt. Verlaufen die
zwei Seiten eines Schnitts jedoch nicht präzise parallel, behalten die Segmente
des Abgusses beim Aneinanderrücken und folglich auch die Segmente der gegossenen
Fläche des Spiegels die ursprüngliche Ausrichtung relativ zu den anderen Segmenten
nicht bei. Zusätzlich erfahren beim Aneinanderrücken aus konvexen Oberflächen geschnittene
nebeneinanderliegende Segmente eine der Schnittbreite entsprechende seitliche Verschiebung.
Wenn metallisiert, ergibt das resultierende Flächenmosaik eine Spiegelung mit sehr
geringen Uberlappungen inl Bild entlang des Randes der einzelnen Oberfläche.
-
Diese Schwierigkeiten lassen sich folgendermaßen vermeiden. Typischerweise
verhindert man die seitliche Verschiebung der Segmente, während sie in Längsrichtung
versetzt werden. Beispielsweise kann man auf der einzelnen Oberfläche entlang der
beabsichtigten Randkurve drei oder vier beabstandete zylindrische Löcher bzw. Führungsöffnungen
beispielsweise 201 - 206 in Fig. 21, 22 parallel zur C-Achse bohren, bevor man den
ursprünglichen Abguß segmentiert; vergl. hierzu die Schnitte 207 - 212.
-
Der Durchmesser jedes Lochs sollte dabei etwa gleich der doppelten
Breite des auszuführenden Schnitts sein. Nach beendeter Segmentierung setzt man
einen graden massiven oder hohlen Stift oder einElement mit kreisrundem Querschnitt
mit dem gleichen Durchmesser wie das Loch in dieses zwischen die beiden verbleibenden
Wände ein; vergl.
-
beispielsweise die Stifte 213 - 215 in Fig. 23. Nach der Segmentierung
durch Schneiden parallel zur C-Achse werden die Segmente der ursprünglichen Abgüsse
parallel zur C-Achse so verschoben, daß jedes Segment auf der Oberfläche der gewünschten
Gestalt (gewöhnlich eine ebene Fläche wie bei 216 in Fig. 24) liegt. Die Bewegung
jedes Segments ist dabei auf die C-Richtung beschränkt und die Segmente können nicht
aneinandergeschoben werden, da sie von den Stiften des gleichen oder fast gleiche
Durchmesser wie die Löcher 201 - 206 auseinandergehalten werden. Die Stifte sollten
nicht über die Spiegelflächen des Segmentmosaiks hinaus vorstehen, und als weitere
Vorsichtsmaßnahme gegen optische Störungen des segmentierten Spiegels sollten die
Enden der Stifte an der strukturierten Unterseite der Segmente (beispielsweise 220
- 225 in Fig. 23) unter einem Winkel geschnitten werden, der groß genug ist,
um
bei einem beliebigen nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebauten
Spiegel an diesen Flächen eine interne Reflexion zu gewährleisten; man kann die
Enden der Stifte auch optisch aufrauhen. Vergl. hierzu beispielsweise das untere
Ende 214a in Fig. 25.
-
Die beschriebenen Löcher sind auch nützlich, um eine präzise Einstellung
der gewünschten Winkel zuordnung der C-Achse zur Oberfläche der qew*nschten Gestalt
(gewöhnlich eine ebene Fläche) zu gewährleisten, an die jedes Segment des Mustergusses
sich anlegt. Dies -erfolgt, indem man identisch angeordnete Löcher in eine zweite
starre Platte bzw. einen solchen Block 230 bohrt und eine Anzahl starre Führungsstifte
in sie einsetzt. Vergleiche die Führungsstifte 231 - 233 in den Löchern 201, 234
und 235 in der Form 236, die in die Löcher 201a, 234a, 235a im Block 230 hinein
vorstehen(Fig. 24). Die Länge der von der Oberfläche der zweiten Platte bzw. des
zweiten Blocks 230 her vorstehenden Führungsstiftes ist derart, daß ihre Enden eine
Ebene der gewünschten Gestalt und Richtung aufsapnnen, an die die Segmente sich
anlegen sollen. Zunächst werden die Führungsstifte 231 - 233 in die entsprechenden
Löcher und die Stifte 213 - 214 usw, in die verbleibenden Löcher eingesetzt. Dann
justiert man das Mosaik der Abgußsegmente, d.h. man verschiebt sie in die gewünschte
Ebene 216. In dieser Hinsicht wird typischerweise eine Randeinfassung an das Mosaik
angesetzt, um es unbeweglich zu halten und dann ein aushärtender Klebstoff zwischen
das Mosaik und dem starren Block 230 eingebracht. Auf diese Weise erhält man einen
starren Block, der als Oberflächenteil einer Gußform dienen kann,
die
nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung Einsatz finden soll. Vergleiche die
seitliche Einfassung 241 - 242 in Fig. 25 und den Klebstoff 243 beispielsweise in
Fig. 25.
-
Aus dieser Beschreibung ergeben sich folgende Schritte des in den
Fig. 21 bis 25 dargestellten Verfahrens; (a) Man schneidet ein Formelement zu Segmenten
mit unregelmäßigem Umriß auf, wobei die Segmente die unregelmäßig umrissenen Oberflächen
bilden, und (b) verschiebt die Segmente in einer gemeinsamen Längsrichtung, während
man eine seitliche Verschiebung verhindert.
-
In dieser Hinsicht schließt der Schritt des Verhinderns einer seitlichen
Verschiebung der Formsegmente die Maßnahme ein, vor dem Schneiden längsverlaufende
Führungsöffnungen in die Form einzubringen, die die beabsichtigten Umriß linien
der unregelmäßig umrissenen Segmente der Form schneiden. Weiterhin kann man beim
Verhindern der seitlichen Verschiebung längsverlaufende Führungen in die Führungsöffnungen
einsetzen, um die Längsverschiebebewegung der Formsegmente zu führen. Bestimmte
Führungen (wie bei 231 - 233) können so liegen, daß eine seitliche Verschiebung
der Segmente während der Längsverschiebung verhindert ist, und hierbei kann man
u.a. einen Block wie beispielsweise bei 230 vorsehen, der Verlängerungen der Führungen
aufnehmende Paßöffnungen enthält.