DE4108574C2 - Vorrichtung zur Unterdrückung unerwünschter Reflexionsanteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angege­ benen Art.

Bei allen selbstleuchtenden Anzeigevorrichtungen, welche eine glänzende Ober­ fläche aufweisen, besteht das Problem, daß bei Fremdlichteinstrahlung, insbeson­ dere durch Raumbeleuchtung oder Sonnenlicht, Reflexionen auf der Oberfläche hervorgerufen werden, welche die Anzeige überstrahlen. Unter diesen Umständen ist die anzuzeigende Information nur schwer auszumachen, so daß Informationsver­ luste beim Ablesen nicht zu vermeiden sind. Dies kann zu Fehlern führen, wenn es beispielsweise um die Arbeit am Bildschirm geht. Bei Anzeigevorrichtungen, welche zur Verkehrssteuerung dienen, kann eine Fehlererkennung aber sogar Menschen­ leben gefährden.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung, die diesem Problem abhelfen soll, ist beispiels­ weise aus dem Aufsatz von P. Christiansen "Design Considerations for Sunlight Viewable Displays" (Proceedings of the SID, Vol. 24/1, 1983, S. 29-41) bekannt. Er betrifft eine Vorrichtung zur Unterdrückung unerwünschter Reflexionsanteile bei Anordnungen zur Wiedergabe von Informationen, die eine selbstleuchtende Anzei­ gefläche enthalten. Die Unterdrückung erfolgt mittels einer in einem Abstand von der Anzeigefläche angeordneten polarisierenden Schicht, die von dem von der Anzeigefläche ausgehenden Licht passiert wird. Hierbei passiert das von außen auf die Anzeigefläche auftreffende Licht die polarisierende Schicht zweimal und wird somit ausgelöscht.

Es sind weitere Filtereinrichtungen zur Entspiegelung von Bildschirmen bekannt (Prospekt "ergoscrin Bildschirmfilter" der Fa. Systemdienst GmbH, 1990, D-7016 Gerlingen, DE), die es ermöglichen, Blend- und Reflexionseffekte, die durch äußere Lichteinwirkungen auf der Bildschirmoberfläche hervorgerufen werden, auszuschalten. Zu diesem Zweck werden aus einem Spezialglas bestehende Filter, die mit einer Keramikbeschichtung versehen sind, unmittelbar vor der äußeren Oberfläche angeordnet. Als nachteilig erweist es sich dabei, daß die Filter in jeweils für Bildschirme unterschiedlicher Abmessungen vorgesehene Haltevorrichtungen eingelassen sind und der dafür notwendige Herstellungsaufwand zusätzliche Kosten verursacht.

Es ist weiterhin bekannt, zu unerwünschten Reflexionen führendes, von außen auf den Bildschirm einwirkendes Fremdlicht durch eine Tönung der Anzeigefläche einzuschränken. Mit den bekannten Maßnahmen konnten die Reflexionen jedoch nur in geringem Umfang beseitigt werden.

Bei Verkehrssignalen werden in der Regel Blenden benutzt, um die Fremdlichtein­ strahlung zu begrenzen. Bei diesen besteht die reflektierende Fläche aus dem Reflektor für die innere Lichtquelle, die überlicherweise aus einer Glühlampe be­ steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Unterdrückung unerwünschter Reflexionsanteile zu schaffen, die als Be­ standteil einer zur Wiedergabe von Informationen vorgesehenen Anordnung so ausgebildet ist, daß von außen in die Anordnung fallendes und darin reflektiertes Licht vor dem Wiederaustritt in wesentlichem Umfang ausgeschaltet und Eigenlicht somit nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß unerwünschte Reflexionen an selbst­ leuchtenden Anzeigeflächen zu Fehlinterpretationen mit nachteiligen Folgen führen können. Diese Reflexionen können entweder an der äußeren Oberfläche (Bild­ schirmdarstellungen und dergleichen) oder aber an einem inneren Reflektor (Licht­ zeichenanlagen, KFZ-Schlußleuchten oder Fahrtrichtungsanzeiger) für eine Licht­ quelle auftreten. Die Reflexionen werden mit den Maßnahmen gemäß der Erfindung nun dadurch ausgeschaltet, daß eine Polarisationsschicht mit Bereichen unter­ schiedlicher Polarisationsrichtungen so vorgesehen ist, daß sie vom Eigenlicht nur einmal - von dem von außen einfallenden Fremdlicht hingegen zweimal und zwar an unterschiedlichen Orten passiert wird. Damit wird das Eigenlicht nicht behindert, da es lediglich polarisiert wird.

Fremdlicht hingegen wird bei Eintreten polarisiert und beim Wiederaustreten durch einen Bereich anderer Polarisationsrichtung unterdrückt. Wenn sich zwischen der polarisierenden Schicht und der Reflexionsschicht ein räumlicher Abstand befindet, ist die Wahrscheinlichkeit, daß das von der reflektierenden Fläche zurückgeworfene Licht einen Bereich unterschiedlicher Polarisationsrichtung trifft, besonders groß. Die Wahrscheinlichkeit beträgt im allgemeinen etwa 50%.

Aus dem JP-Abstract 1-298303 A ist es zwar grundsätzlich bekannt, polarisieren­ de Filter aus Bereichen mit unterschiedlicher Polarisationsrichtung aufzubauen. Die erfindungsgemäße Verwendung oder gar die erfindungsgemäße Anordnung ist diesem Dokument jedoch nicht zu entnehmen.

Die Erfindung läßt sich insbesondere vorteilhaft verwenden mit Signalanlagen im öffentlichen Straßenverkehr oder in anderen Bereichen des Verkehrswesen, wo hohe Sicherheitsanformderungen gestellt sind, die jederzeit und insbesondere unter unterschiedlichen Witterungsbedingungen einzuhalten sind. Für jeden Verkehrsteil­ nehmer muß in jeder möglichen Situation zweifelsfrei erkennbar sein, ob sich eine Ampelanlage im eingeschalteten Zustand befindet oder ob dieser Zustand eventuell nur vorgetäuscht wird und damit zur Gefahrenquelle werden kann. Darüberhinaus ist es zwingend erforderlich, daß bei einer im eingeschalteten Zustand befindlichen Ampelanlage die zutreffende Farbe deutlich erkannt wird, um ein Sicherheitsrisiko auszuschließen.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß derartige Risiken, die sich für Ver­ kehrsteilnehmer folgenschwer auswirken können, auf einfache Weise zu vermeiden sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die als Folie mit Bereichen unterschiedlicher Polarisationsrichtung ausgebildet und in mehreren bevorzugten Ausführungsformen dargestellt ist, läßt sich kostengünstig herstellen und mit einfachen Mit­ teln in signaltechnischen Anlagen einsetzen.

Die Erfindung erweist sich auch dann als vorteilhaft, wenn durch ihre Verwendung in Rücklichtanordnungen und Einrich­ tungen zur Anzeige der Fahrtrichtungsänderung von Fahrzeu­ gen, insbesondere Kraftfahrzeugen, unerwünschte Refle­ xionserscheinungen verhindert werden können und auf diese Weise die Verkehrssicherheit wesentlich erhöht wird.

Ein andere vorteilhafte Anwendung der Erfindung besteht darin, daß auch störende Reflexionserscheinungen an den Oberflächen von Monitoren und Fernsehbildröhren beseitigt werden können, indem die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Abstand vor der Anzeigefläche der Wiedergabeeinrich­ tung geeignet angeordnet wird. Dadurch kann in einfacher Weise die Arbeit an Monitoren im Büro wirksam verbessert und erleichtert werden. Außerdem erhöht sich die Qualität der Farbinformationen sowohl bei Monitoren als auch bei Fernsehbildschirmen. Ferner ist durch die Erfindung ein Schutz der Oberfläche vor Staub gewährleistet.

Wenn, gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung, die Schicht als Folie ausgebildet ist, besteht die Möglich­ keit, die reflexionsvermindernde Vorrichtung auch nach­ träglich vorteilhaft zu installieren.

Der Abstand zwischen der Folie und der unerwünschte Refle­ xionsanteile erzeugenden Fläche ist insbesondere derart gewählt, daß von außen eintreffendes Licht nach der Refle­ xion möglichst jeweils auf die eine andere Polarisations­ richtung aufweisenden Bereiche trifft und damit ausge­ löscht wird. Dabei können die auf der Oberfläche der Folie vorgesehenen, eine unterschiedliche Polarisationsrichtung aufweisenden, Bereiche schachbrettartig ausgebildet sein oder aber auch konzentrische Ringe bilden. Es sind aber auch andere Feinstrukturen geeignet, bei denen sich Flä­ chenbereiche ergeben, bei denen jeweils Bereiche unter­ schiedlicher Polarisationsrichtung aneinandergrenzen und diese Strukturen ein Art Raster bilden, welches in seinen Dimensionen möglichst klein ist im Vergleich zu den Bilde­ lementen (Pixeln) der darzustellenden Information, höch­ stens aber in der gleichen Größenordnung liegt.

Bei Anzeigen von Lichtsignalanlagen ist die Folie bevor­ zugt hinter der eine Streuscheibe bildenden eingefärbten Fläche angeordnet, während bei Bildschirmanzeigen, bei de­ nen die Leuchtwirkung in der Schirmschicht erzeugt wird, sich die Schicht - vom Betrachter aus gesehen - vor dem Schirm befindet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zu­ sammen mit der Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1a eine schematische Darstellung einer Lichtsigna­ lanlage, die mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ausgebildet ist,

Fig. 1b eine schematische perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1a,

Fig. 2a bis 2d je eine Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung sowie

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Monitors mit vorgesetzter erfindungsgemäßer Vorrichtung.

In Fig. 1a ist eine schematische Darstellung einer Licht­ signalanlage wiedergegeben, die aus einer reflektierenden Fläche 1, einer Lichtquelle 2, einer Streuscheibe 3, einer polarisierenden Folie 4 und einer Anzeigefläche 5 besteht. Die von außen unter bestimmten Winkeln auf die Anzeigeflä­ che 5 fallenden Lichtstrahlen 6, 7 durchdringen die in ih­ rem Strahlengang in einem Abstand von der reflektierenden Fläche 1 angeordnete Folie 4, die eine Anzahl gleichmäßig verteilter polarisierender Bereiche unterschiedlicher Po­ larisationsrichtung enthält. Das hinter der Folie 4 in senkrecht zueinander polarisierten Wellen schwingende Licht fällt auf die Streuscheibe 3 und trifft danach auf die reflektierende Fläche 1. Die an der Fläche 1 reflek­ tierten Lichtstrahlen treffen nach Passieren der Streu­ scheibe 3 erneut auf die Folie 4. Die mittels der Streu­ scheibe 3 erzeugte Streustrahlung erreicht in gleichmäßig verteilter Form die auf der Fläche der Folie 4 befindli­ chen Bereiche unterschiedlicher Polarisationsrichtung, die so angeordnet sind, daß das jeweils teilweise in unter­ schiedlichen Richtungen polarisierte Licht nach der Refle­ xion etwa zur Hälfte auf die jeweils eine andere Polarisa­ tionsrichtung aufweisenden Bereiche trifft. Dabei wird das reflektierte Licht so stark abgeschwächt, daß seine Wahr­ nehmbarkeit vernachlässigbar ist und die Anzeigefläche 5 im unbeleuchteten Zustand dunkel bleibt, so daß eine vor­ getäuschte farbige Anzeige, die zu Fehldeutungen führen kann, vermieden wird. Bei eingeschalteter Lichtquelle 2 fällt das von dieser ausgesandte Licht 2a, das die polari­ sierende Fläche der Folie 4 nur einmal passiert, ohne merkliche Verluste auf die Anzeigefläche 5 der Lichtsigna­ lanlage und signalisiert den beabsichtigten Zustand in eindeutiger Weise.

Fig. 1b zeigt zur weiteren Verdeutlichung der erfindungs­ gemäß ausgebildeten Anordnung eine perspektivische Dar­ stellung des in Fig. 1a wiedergegebenen Ausführungsbei­ spiels einer Lichtsignalanlage, in welcher für die einzel­ nen Bauelemente die gleichen Bezugszeichen verwendet wer­ den.

In den Fig. 2a bis 2d sind bevorzugte Ausführungsformen der polarisierenden Folie 4 schematisch dargestellt. In Fig. 2a sind die polarisierenden Bereiche unterschiedli­ cher Polarisationsrichtung der Folienschicht schachbrett­ artig derart angeordnet, daß Bereiche 8, 9 unterschiedli­ cher und zueinander vertikaler Polarisationsrichtung gleichmäßig über die Folienfläche verteilt sind.

In Fig. 2b besteht die Oberfläche der Folie 4 aus quadra­ tischen Flächen gleicher Größe, die jeweils diagonal in Bereiche 10, 11 unterschiedlicher Polarisationsrichtung geteilt sind, derart, daß ausschließlich Bereiche unter­ schiedlicher Polarisationsrichtung gleichmäßig verteilt aneinandergrenzen.

Bei der in Fig. 2c dargestellten Ausführungsform bestehen die polarisierenden Bereiche 12 bis 15 unterschiedlicher Polarisationsrichtung aus konzentrischen kreisförmigen Teilringflächen mit jeweils gleichem Flächeninhalt, welche halbkreisförmige Flächen 16, 17 unterschiedlicher Polari­ sationsrichtung einschließen, wobei die Gesamtschichtflä­ che derart in zwei Teilflächen geteilt ist, daß sich je­ weils zwei gleich große Bereiche 12, 13; 14, 15; 16, 17 unterschiedlicher Polarisationsrichtung symmetrisch gegen­ überliegen.

In Fig. 2d sind die polarisierenden Bereiche 18 bis 25 der kreisförmigen Folienflächet (4) als streifenförmige Flächen ausgebildet, wobei die diametral gegenüberliegen­ den Bereiche 18, 19; 20, 21; 22, 23; 24, 25 unterschiedli­ cher Polarisationsrichtung flächengleich sind.

Bei den in den Fig. 2a bis 2d dargestellten Ausfüh­ rungsformen sind die Abmessungen der polarisierenden Be­ reiche der Folie 4 so klein wie möglich zu wählen, vor­ zugsweise in der Größenordnung von Bildpunkten einer Bild­ schirmfläche, um eine optimale Polarisationswirkung des von außen in die Anordnung eintretenden und an der Fläche 1 reflektierten Lichtes bei wiederholtem Auftreffen auf die Folie 4 zu erreichen. Gleichzeitig wird dadurch eine mögliche störende Struktur auf der Anzeigefläche 5 der Lichtsignalanlage vermieden.

Die zuverlässige Funktion der polarisierenden Folie 4 ist auch davon abhängig, daß die Folie 4 in einem ausreichen­ den Abstand von der reflektierenden Fläche 1 angeordnet ist und so verhindert wird, daß das Fremdlicht nach der Reflexion durch den selben Polarisatorbereich wieder aus­ tritt, durch den es eingetreten ist. Da der Winkel des eintreffenden Lichtstrahls gleich dem Winkel des reflek­ tierten Lichtstrahls ist, dieser Winkel aber nicht kon­ stant ist, ist eine gleichmäßige Verteilung der Bereiche unterschiedlicher Polarisation auf der Schicht der Folie 4 erforderlich, da nur dann das von außen eintretende und nach Passieren der Folie 4 in zueinander entgegengesetzten Richtungen polarisierte Licht nach der Reflexion etwa zu 50% auf polarisierende Folienbereiche mit jeweils entge­ gengesetzter Polarisationsrichtung trifft. Zu diesem Zweck ist in der Ausführungsform nach den Fig. 1a, b die Streuscheibe 3 vorgesehen, die eine vorgegebene Lichtstär­ keverteilung aufweist und sich im Strahlengang des von au­ ßen eintreffenden Lichtes hinter der Folie 4 befindet. Mittels dieser Streuscheibe 3 werden auch parallel zur Flächennormale in die Lichtsignalanordnung von außen ein­ fallende Lichtanteile zerstreut und nach ihrer Reflexion an der reflektierenden Fläche 1 bei ihrem Auftreffen auf die Folie 4 mindestens zur Hälfte ausgelöscht.

Der Anwendungsbereich der in den Fig. 1a, b beschriebe­ nen Vorrichtung zur Unterdrückung unerwünschter Refle­ xionsanteile ist nicht auf eine Lichtsignalanlage der be­ schriebenen Art beschränkt. Als weiteres Beispiel sei die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Rücklichtanordnung oder einer Einrichtung zur Anzeige der Fahrtrichtungsänderung bei Kraftfahrzeugenen genannt, in welchen mittels der in gleicher Weise im Strahlengang an­ geordneten Elemente, bestehend aus einer polarisierenden Folie 4 und einer Streuscheibe 3, erreicht wird, daß die farbige Anzeigefläche der jeweiligen Anordnung nur im ein­ geschalteten Zustand von innen heraus leuchtet und eine Verwechslungsgefahr auf Grund von außen einfallenden Lich­ tes ausgeschlossen ist.

Während bei den zuvor beschriebenen Beispielen die uner­ wünschte Reflexion an einer Schicht innerhalb der Signala­ nordnung, nämlich am Reflektor der Lichtquelle auftritt, wird im Folgenden ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem die störenden zu beseitigende Reflexion an einer Bild­ schirmoberfläche entsteht:

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel tref­ fen Lichtstrahlen 26, 27 auf eine in einem Abstand von der Oberfläche eines Bildschirms 29 angeordnete, optisch wirk­ same, Schicht einer Folie 28, die in gleicher Weise wie die in den vorangehenden Fig. 1a, b und 2a bis 2d be­ schriebene Folie aufgebaut ist. Hinter der Folie 28 trifft das in unterschiedlichen Polarisationsrichtungen polari­ sierte Licht auf die reflektierende Oberfläche des Bild­ schirms 29. Nach der Reflexion gelangt dieses polarisierte Licht derart auf die jeweils eine andere Polarisations­ richtung aufweisenden Bereiche der Folie 28, daß minde­ stens eine Halbierung des reflektierten Lichtes erfolgt.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei­ spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. So kann die Erfindung in vorteilhafter Weise bei allen solchen Räumen eingesetzt werden, aus denen der Wiederaustritt von Licht verhindert werden soll. Hier kommen beispielsweise auch Aufenthaltsräume für Menschen in Betracht, in die der Einblick von außen mindestens teilweise verwehrt werden soll.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Unterdrückung unerwünschter Reflexionsanteile bei eine selbstleuchtende Anzeigefläche enthaltenden Anordnungen zur Wiedergabe von Informationen, mittels einer in einem Abstand von der Anzeigefläche angeordneten polarisierenden Schicht, welche von dem von der Anzeigeflä­ che ausgehenden Licht passiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die polarisierende Schicht (4, 28) Bereiche (8 bis 25) unterschiedlicher Polarisa­ tionsrichtung aufweist und diese Bereiche (8 bis 25) derart angeordnet sind, daß Licht (6, 7, 26, 27), welches von außen auf die Anzeigefläche (5, 29) fällt, beim Passieren der Bereiche (8 bis 25) unterschiedlicher Polarisations­ richtung jeweils in Anteilen in den unterschiedlichen Polarisationsrichtungen polarisiert wird und nach Reflexion an der im Strahlengang des Lichtes (6, 7, 26, 27) hinter der Schicht befindlichen, reflektierenden Anzeigenteile (1, 29), deren unerwünschte Reflexionsanteile unterdrückt werden sollen, jeweils möglichst auf die die andere Polarisationsrichtung aufweisenden Bereiche (8 bis 25) trifft und somit ausgelöscht wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (4, 28) als Folie ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Schicht (4, 28) und der unerwünschte Refle­ xionsanteile erzeugenden reflektierenden Anzeigenteile (1, 29) derart ge­ wählt ist, daß von außen eintreffendes Licht (6, 7, 26, 27) nach der Refle­ xion möglichst jeweils auf die eine andere Polarisationsrichtung aufweisen­ den Bereiche (8 bis 25) trifft.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die auf der Oberfläche der Schicht (4) vorgesehenen, eine unterschiedliche Polarisationsrichtung aufweisenden, Bereiche (8, 9) schachbrettartig angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (4) aus quadratischen Flächen gleicher Größe besteht, die jeweils derart diagonal in Bereiche (10, 11) unterschiedlicher Polarisations­ richtung geteilt sind, daß ausschließlich Bereiche unterschiedlicher Polarisa­ tionsrichtung aneinandergrenzen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (12 bis 15) unterschiedlicher Polarisationsrichtung als konzentrische kreisförmige Teilringflächen ausgebildet sind, wobei sich die einzelnen Bereiche (12 bis 17) unterschiedlicher Polarisationsrichtung symmetrisch gegenüberliegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (18 bis 25) unterschiedlicher Polarisationsrichtung der kreisförmigen Schicht (4) als streifenförmige Flächen ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bereiche (8 bis 25) unterschiedlicher Polarisationsrichtung zur Vermeidung einer Beeinflussung der darzustellenden Elemente kleiner ausgebildet sind oder in der gleichen Größenordnung liegen wie die Bild­ elemente der darzustellenden Information.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Strahlengang der von außen auf die Anzeigefläche (5) einer Lichtsignalanlage einfallenden Lichtstrahlen (6, 7) die Schicht (4) hinter einer Streuscheibe (3) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Strahlengang der von außen auf die Anzeigefläche (29) ei­ ner Bildwiedergabeeinrichtung einfallenden Lichtstrahlen (26, 27) die Schicht (28) vor der Anzeigefläche (29) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung in einer Einrichtung zur Anzeige der Fahrtrichtungs­ änderung eines Fahrzeugs.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung in einer Rücklichtanordnung eines Fahrzeugs.