DE4425866A1

DE4425866A1 - Rückblickspiegel mit erweitertem Blickfeld

Info

Publication number: DE4425866A1
Application number: DE19944425866
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl Ing Pein
Original assignee: Deutsche Spezialglas AG
Current assignee: Deutsche Spezialglas AG
Priority date: 1994-07-21
Filing date: 1994-07-21
Publication date: 1996-01-25

Description

Die Erfindung betrifft einen Rückblickspiegel mit einem erweiterten Blick feld, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Substrat und einer Re flexionsschicht und einer gewölbten Spiegelvorderfläche.

Rückblickspiegel für Kraftfahrzeuge können im einfachsten Fall aus einem Substrat, beispielsweise aus Glas oder Kunststoff, und einer darauf aufge brachten Reflexionsschicht bestehen. Die Reflexionsschicht kann sowohl auf der Spiegelvorderseite als auch auf der -rückseite aufgebracht sein. So sind beispielsweise Rückblickspiegel bekannt, bei welchen auf der Vorder seite des Substrats ein Interferenzschichtsystem als Reflexionsschicht an geordnet ist. Die Rückseite des Substrats kann dabei zur Vermeidung von Doppelbildern mit einem schwarzen Lack überzogen sein.

Des weiteren sind Rückblickspiegel bekannt, bei welchen die Reflexionsbe schichtung sich auf der Rückseite des Substrats befindet und in der Regel aus einer hoch reflektierenden Metall- oder Metallegierungsschicht besteht. Zur Erzielung gewünschter optischer und/oder mechanischer und/oder chemi scher Eigenschaften ist es bei Rückblickspiegeln der oben genannten Art noch allgemein üblich, zwischen dem Substrat und der Reflexionsbeschich tung und/oder auf der Vorderseite des Substrats noch weitere Schichten aus Metall oder Metalloxiden vorzusehen. Hierbei kann es sich beispielsweise um sog. Interferenzschichtsysteme zur Erzielung eines vorgegebenen spek tralen Verlaufs des reflektierten Lichtes oder um dünne Metallschichten zur Einstellung der Lichtdurchlässigkeit des sich aus den einzelnen Schichten zusammensetzenden Verbundes handeln. Auch ist es üblich, Spiegel auf der Rückseite mit Schutzschichten zu versehen.

Spiegel der oben beschriebenen Art sind in der Patent- und sonstigen Lite ratur vielfach beschrieben. Beispielhaft seien hier nur zwei Schriften DE- PS 34 36 011 und DE-AS 10 36 672, als Fundstelle für die obigen Spiegelty pen genannt.

Um ein größeres Blickfeld zu erzielen, werden Rückblickspiegel vielfach in konvexer Krümmung ausgeführt. Die Wirkung von sog. Konvexspiegeln ist be kannt und beispielsweise in allgemeinen Lehrbüchern der Physik beschrie ben. Die Herstellung dieser Konvexspiegel ist unproblematisch, da das Ein bringen einer konvexen bzw. sphärischen Biegung in ein Substrat z. B. aus Glas i.a. herstellungstechnisch keine Schwierigkeiten bereitet.

Probleme können jedoch dann auftreten, wenn ein Spiegel beispielsweise aus einem Verbund mit mehreren Glasplatten besteht, die zur Herstellung eines Konvexspiegels identisch gekrümmt werden müßten. Dies ist beispielsweise bei der heute gängigsten Art der sog. Elektrochromen Spiegel (EC-Spiegel), nämlich bei EC-Spiegeln mit Flüssigelektrolyten, wie sie z. B. in US-PS 4,902,108, US-PS 4,917,477 und EP-PS 0 240 226 beschrieben sind, der Fall. Im Gegensatz zu den Ganzfestkörpersystemen wird bei diesen Spiegeln die elektrochrome Schicht durch einen flüssigen Elektrolyten gebildet, welcher elektrochrome Verbindungen in Lösung enthält. Der Elektrolyt wird in der Regel von zwei planen Glasplatten, die eine Küvette bilden, eingeschlos sen. Als Elektroden dienen auf der Innenseite der Küvette auf die Glas platten aufgebrachte ITO-Schichten. Die Reflexionsschicht wird auf der Außenseite einer der Glasplatten aufgebracht. Der Abstand zwischen den beiden Glasplatten wird über Abstandshalter eingestellt. Um eine hohe Ho mogenität der Einfärbung zu gewährleisten, muß der Abstand mit hoher Ge nauigkeit eingestellt werden, üblicherweise auf einen Wert ≈ (100 ± 10) µm.

Wegen der hohen Qualität heute verfügbarer Plangläser ist die Herstellung eines derartigen EC-Planspiegels kein Problem. Die Herstellung einer Kü vette aus zwei nahezu identischen konvexen Glasplatten erfordert jedoch eine Biegegenauigkeit, die nur mit großem Aufwand realisierbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist, einen Rückblickspiegel mit erweitertem Blick feld zu schaffen, der einfach und kostengünstig herstellbar ist und der insbesondere auch als komplexes Verbundsystem, z. B. als Flüssig-Elektro lyt-EC-Spiegel, ausbildbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Rückblickspiegel der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die gewölbte Spiegelvorderfläche durch ein plan-konka ves optisches Element aus einem transparenten Material gebildet wird. Die ses plan-konkave optische Element befindet sich in Blickrichtung vor der planen Reflexionsschicht. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß mit dieser Anordnung ein Rückblickspiegel mit "Konvexwirkung", d. h. Blick felderweiterung, erzielt wird.

Nach der Erfindung ist die plane Reflexionsschicht im "rückseitigen Be reich" des Spiegels angeordnet. Dies bedeutet, daß die Reflexionsschicht auf jeden Fall in Draufsicht hinter dem plan-konkaven optischen Element angeordnet sein muß, um die erfindungsgemäße Wirkung des Spiegels zu er zielen. Die Reflexionsschicht kann beispielsweise direkt an der Rückseite des plan-konkaven optischen Elements angeordnet sein, wobei sich durchaus auch hinter der Reflexionsschicht oder zwischen Reflexionsschicht und Sub strat usw. noch weitere Schichten, z. B. Schutzschichten auf der Spiegel rückseite oder auch noch ein weiteres Substrat, Interferenzschichtsysteme, Metallschichten oder dergleichen befinden können. Alle Anordnungen dieser Art sollen durch die Formulierung "im rückseitigen Bereich des Spiegels" umfaßt werden. Ausgeschlossen werden soll damit lediglich der "reine" Vor derflächenspiegel. Das Aufbringen der Reflexionsschicht auf die konkave Spiegelvorderfläche würde, wie leicht einzusehen ist, lediglich zu einem herkömmlichen Hohlspiegel mit für den vorgesehenen Zweck unbrauchbaren Ab bildungseigenschaften führen.

Die erfindungsgemäße Wirkung des Spiegels beruht demgemäß nicht auf der Reflexion des Lichtes an der konkaven Vorderfläche des Spiegels, sondern im wesentlichen auf der Richtungsänderung (Brechung), die ein Lichtstrahl bei Ein- bzw. Austritt an der konkaven Vorderfläche in das bzw. aus dem optisch dichtere(n) Medium des plan-konkaven optischen Elements erfährt.

Hieraus folgt zwangsläufig, daß es vorteilhaft ist, die konkave Spiegel vorderfläche mit einer Antireflexbeschichtung, wie sie z. B. von Brillen gläsern etc. bekannt ist, zu versehen. Da beim Auftreffen eines Licht strahls auf die Grenzfläche zu einem optisch dichteren Medium immer ein geringer Anteil des Lichtes auch reflektiert wird, ist die Gefahr groß, daß bei dem erfindungsgemäßen Rückblickspiegel durch Reflexion sowohl an der planen rückseitigen Reflexionsschicht als auch an der konkaven Spie gelvorderfläche unerwünschte Doppelbilder entstehen. Durch Aufbringen ei ner Antireflexbeschichtung wird die Ausbildung von Doppelbildern weitge hend verhindert.

Dem Auftreten von Doppelbildern kann auch dadurch entgegengewirkt werden, daß das plan-konkave optische Element so angeordnet wird, daß der Ort des geringsten Abstandes der planen Reflexionsbeschichtung von der konkaven Spiegelvorderfläche außerhalb der Spiegelmitte liegt. Dadurch können uner wünschte Reflexionen der Vorderfläche gezielt abgelenkt werden, z. B. nach unten (tiefstehende Sonne, Straßenbeleuchtung bei Nacht usw.), so daß sie das Auge des Fahrers nicht erreichen können.

Es liegt auf der Hand, daß das plan-konkave optische Element aus einem transparenten Material bestehen muß, beispielsweise aus Glas oder Kunst stoff. Vorzugsweise wird ein hochbrechendes Material verwendet. Geeignete Gläser sind zum Beispiel Lanthan-Schwerflint (n = 1,85) oder Barium- Schwerflint (n = 1,7).

Das plan-konkave optische Element kann beispielsweise durch einen plan konkav geformten Glas- oder Kunststoffkörper gebildet werden. Geeignete Herstellungsmethoden für einen solchen Glaskörper sind Schleifen/Polieren oder Blankpressen.

Im einfachsten Fall kann die Reflexionsschicht auf die Rückseite des Glas- oder Kunststoffkörpers, ggf. unter Zwischenschaltung weiterer Schichten wie Interferenzschichten, Metallschichten o. ä. zur Verbesserung z. B. der optischen und mechanischen Eigenschaften, aufgebracht werden. In diesem Fall dient das plan-konkave optische Element zugleich als Substrat.

Das plan-konkave optische Element kann aber auch, wie weiter unten noch erläutert wird, auf die Vorderfläche eines als Planspiegels ausgebildeten Spiegelkörpers auflaminiert werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein erfindungsgemäßer Rückblickspiegel dadurch hergestellt, daß eine konkav gebogene dünne Glas- oder Kunststoffscheibe durch Vergießen mit einem Kunstharz, beispielsweise Polyesterharz (n = 1,55), auf einen Planspiegel (blasenfrei!) aufgeklebt wird.

Die Wirkung eines in der oben beschriebenen Weise auf einen Planspiegel aufgeklebten Glas- oder Kunststoffkörpers läßt sich mathematisch beschrei ben. Ein auf einen Planspiegel aufgebrachtes plan-konkaves optisches Ele ment aus einem Material mit einem Brechwert n hat (bei senkrechter Drauf sicht) nahezu dieselbe Wirkung wie ein Konvexspiegel mit dem Konvexradius r_konvex, wenn der Konkavradius der Beziehung

r_konkav = r_konvex (n-1)

genügt. Praktisch das gleiche gilt für die oben beschriebene gebogene Glasscheibe, die mittels eines Kunstharzes auf einen Planspiegel aufge klebt wird. Der Brechwert der Glasscheibe selbst ist dabei gegenüber der Kunstharzschicht vernachlässigbar.

Die oben beschriebenen Ausführungsformen für ein plan-konkaves optisches Element sind nur beispielhaft. Das plan-konkave optische Element kann bei spielsweise auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein, es kann be schichtet oder unbeschichtet sein usw.

Die Auswahl geeigneter Materialien für das plan-konkave optische Element, wie auch das Auffinden der richtigen Abmessungen ist für den Fachmann leicht möglich. Dies kann rein theoretisch oder aber auch durch Praxisver suche erfolgen. Bei Rückblickspiegeln für Kraftfahrzeuge ist dabei zu be achten, daß durch die EG-Richtlinie 85/205/EWG ein Mindestblickfeld vorge schrieben ist. Die Abmessungen des Spiegels bzw. des plan-konkaven opti schen Elements (z. B. der konkave Biegeradius) sind entsprechend zu wäh len.

Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, daß sie nicht nur eine neue Va riante eines Rückblickspiegels mit erweitertem Blickfeld bereitstellt, sondern daß sie insbesondere eine Lehre an die Hand gibt, wie in einfacher Weise nahezu jeder Planspiegel in einen Rückblickspiegel mit erweitertem Blickfeld umgewandet wenden kann.

Dies ist von besonderem Interesse bei Rückblickspiegeln, die aus einem komplexen Verbundsystem bestehen und damit nicht ohne weiteres in konvexer Ausbildung hergestellt werden können, insbesondere bei den oben erwähnten Flüssigelektrolyt-EC-Spiegeln, bei denen durch die geforderte hohe Maßge nauigkeit der EC-Zelle (d. h. der Küvette mit der EC-Flüssigkeit) die kon vexe Formung der Spiegelteile sehr aufwendig ist. Gemäß der Erfindung muß bei solchen Spiegeln zur Erweiterung des Blickfeldes lediglich ein plan konkaves optisches Element (Plan-Konkav-Linse) auf die Vorderfläche aufge bracht werden. Der eigentliche Spiegelkörper wird weiterhin plan herge stellt. Der Herstellungsaufwand und damit auch die Kosten für einen EC- Spiegel mit erweitertem Blickfeld reduzieren sich dadurch erheblich.

Es liegt auf der Hand, daß auch Ganzfestkörper-EC-Spiegel in jeder Ausfüh rung wie sie z. B. in F.G.K. Baucke in "Large Area Chromogenics: Materials and Devices for Transmittance Control", SPlE-lnstitute Series, Vol IS 4, 1990, S. 518-38 und DE 42 25 637 C1, EP-PS 0 240 226 beschrieben sind, analog ausgestattet werden können. Auch einfach aufgebaute Planspiegel (beispielsweise die eingangs erwähnten) lassen sich auf diese Weise in Rückblickspiegel mit erweitertem Blickfeld umwandeln.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren und eines Ausführungs beispiels näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung die Bildkonstruktion für einen Konvexspiegel;

Fig. 2 in einer schematischen Darstellung die Bildkonstruktion für einen erfindungsgemäß ausgestalteten Rückblickspiegel;

Fig. 3 in schematischer Darstellung den Aufbau eines Flüssigelektro lyt-EC-Spiegels mit erweitertem Blickfeld mit einem gemäß der Erfindung aufgeklebten plan-konkaven optischen Element; und

Fig. 4 den Spiegel aus Fig. 3, wobei das plan-konkave optische Ele ment durch eine mittels eines Kunstharzes angeklebte konkav gebogene Glasscheibe gebildet wird.

In Fig. 1 ist ein Konvexspiegel (10), bestehend aus einer gekrümmten Trä gerplatte (12) mit Reflexionsbeschichtung (14) zu erkennen. "G" bezeichnet einen Gegenstand, "B" dessen durch den Konvexspiegel (10) erzeugtes vir tuelles Bild. Die Grundprinzipien einer Bildkonstruktion sind bekannt: der von der Pfeilspitze ausgehende achsenparallele Strahl (1) wird an der auf der Vorderfläche des Spiegels befindlichen Reflexionsbeschichtung (14) so reflektiert, als ob er von dem hinter dem Spiegel in der Mitte zwischen dem Scheitelpunkt S und dem Krümmungsmittelpunkt M liegenden Punkt F her käme. Der Punkt F wird als virtueller Brennpunkt bezeichnet. Strahl (2) geht durch den Krümmungsmittelpunkt M und wird in sich selbst reflektiert. Der Schnittpunkt aus (1) und (2) ergibt den Bildpunkt der Pfeilspitze von G. Man erkennt, daß B gegenüber G verkleinert ist.

Fig. 2 zeigt einen Rückblickspiegel (20), der durch einen plan-konkav ge formtes Element (22) aus einem transparenten Material mit rückseitiger Re flexionsbeschichtung (24) gebildet wird. Die Wirkung des erfindungsgemäßen Spiegels (20) läßt sich in etwa mit der einer Bikonkav-Linse (22, 22′) (durch die strich-punktierte Linie angedeutet) vergleichen. Da ein Licht strahl an der Reflexionsbeschichtung (24) reflektiert wird, durchläuft er das plan-konkave Element (22) praktisch zweimal.

Der achsenparallele Strahl (1) würde durch eine Bikonkav-Linse (22, 22′) so umgelenkt werden, als ob er von einem vor der Linse gelegenen Punkt F′ käme (s. Strahl 1′). Strahl 2 würde ungehindert durch den Mittelpunkt O der Linse hindurchlaufen (s. Strahl 2′). Die rückwärtige Verlängerung der Strahlen 1′ und 2′ ergibt ein verkleinertes Bild B′ des Gegenstandes G durch die Linse (22, 22′). Die Reflexionsbeschichtung (24) bewirkt nun, daß statt des reellen Bildes B′ analog zum Konvexspiegel aus Fig. 1 "hinter dem Spiegel" das verkleinerte virtuelle Bild B des Gegenstandes G ent steht.

Die Fig. 3 und 4 zeigen beispielhaft den Aufbau eines erfindungsgemäß ausgebildeten Flüssigelektrolyt-EC-Spiegels (30, 40). Der besseren Über sichtlichkeit halber ist jeweils nur ein Ausschnitt gezeigt und sind die Abmessungen, insbesondere die Schichtdicken, wie auch bei den übrigen Figuren, nicht maßstabsgetreu gezeichnet.

Der plane Spiegelkörper entspricht ohne Beschränkung der Allgemeinheit in seinem Aufbau einem Flüssigelektrolyt-EC-Spiegel, wie er z. B. aus EP-PS 0 240 226 bekannt ist. Es ist selbstverständlich, daß die vorliegende Er findung nicht auf diesen speziellen Spiegeltyp beschränkt ist. Mit (36, 46) sind jeweils zwei plan-parallele Glasplatten bezeichnet, welche einen Teil der die EC-Flüssigkeit (35, 45) einschließenden EC-Zelle bilden (die seit liche Begrenzung ist nicht sichtbar). Auf der Innenseite in direktem Kon takt mit der EC-Flüssigkeit sind die Glasplatten (36, 46) jeweils mit einer elektrisch leitfähigen Schicht, z. B. aus Indium-Zinnoxid (ITO) belegt, die flächige Elektroden (37, 47) zum Ansteuern der EC-Flüssigkeit bilden. (34a, 44a) bezeichnet die Reflexionsschicht, die aus einem hochreflektie renden Metall, z. B. Silber, besteht. Mit (34b, 44b) ist eine Kupferschicht bezeichnet, die zum Schutz der Silberschicht dient. Auf der Rückseite ist der EC-Spiegel mit einem Schutzlack (38, 48) überzogen. Zur Erzeugung einer Blickfelderweiterung ist der plane EC-Spiegel in Fig. 3 gemäß der Erfin dung auf seiner Vorderfläche mit einem plan-konkaven Körper (32) aus einem transparenten Material versehen.

In Fig. 4 wird das plan-konkave optische Element gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung durch eine entsprechend gebogene Scheibe (42a), z. B. aus Glas, und eine Klebemasse (42b), z. B. Polyesterharz, ge bildet.

Ausführungsbeispiel

Es wurde ein Flüssigelektrolyt-EC-Spiegel mit erweitertem Blickfeld gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel hergestellt. Hierzu wurde ein EC-Planspiegel gemäß US-PS 4,902,108 bzw. EP-PS 0 240 226 mit üblichen Abmessungen verwendet. Die EC-Zelle des Spiegels bestand im wesentlichen aus zwei an den Rändern miteinander verklebten jeweils 2 mm dicken Float glasscheiben (n = 1,52), die auf der Innenfläche jeweils mit einer 150 nm dicken transparenten ITO-Elektroden-Schicht (Flächenwiderstand < 20 Ω) belegt waren, und der in dieser "Küvette" befindlichen EC-Flüssigkeit. Der Abstand der Innenflächen der beschichteten Floatglasscheiben und damit die Dicke der EC-Schicht lag bei 120 µm. Als Reflexionsschicht diente eine auf die Außenfläche einer der Floatglasscheiben aufgebrachte Silberbeschich tung.

Nach außen hin war diese Schicht mit einem Schutzlack überzogen. Die Flä che des Spiegels betrug 10 × 15 cm².

Auf die die Vorderfläche des Planspiegels bildende Außenfläche der zweiten Floatglasscheibe wurde gemäß der Erfindung eine dünne konkav gebogene Glasscheibe (n = 1,52, Dicke = 2 mm, Krümmungsradius 1400 mm) mittels ei nes Kunstharzes aus Polyester (n = 1,55) so aufgeklebt, daß der Zwischen raum zwischen konkaver Glasscheibe und Floatglasscheibe vollständig mit dem Kleber ausgefüllt war. Konkave Glasscheibe und Kleber bildeten gemein sam das die Blickfelderweiterung bewirkende plan-konkave optische Element.

Die geeigneten Abmessungen für das plan-konkave optische Element wurden bei gegebenen Abmessungen für den EC-Planspiegel in Vorversuchen ermit telt.

Um Doppelbilder zu vermeiden, war das Konkavglas auf seiner Vorderfläche mit einer an sich bekannten Antireflexbeschichtung aus drei Interferenz schichten versehen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des EC-Spiegels wurde das Blickfeld gegenüber dem Planspiegel erweitert. Es entsprach einem "normalen" Konvex spiegel mit einem Krümmungsradius von 2500 mm.

Claims

1. Rückblickspiegel mit erweitertem Blickfeld, insbesondere für Kraft fahrzeuge, mit einem Substrat und einer Reflexionsschicht, und einer gewölbten Spiegelvorderfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht (24, 34, 44) plan und im rückseitigen Bereich des Spiegels (20, 30, 40) angeordnet ist, und die gewölbte Spiegelvorderfläche durch ein plan-konkaves opti sches Element aus einem transparenten Material gebildet wird.

2. Rückblickspiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das plan-konkave optische Element durch einen plan-konkav geform ten Glaskörper (22, 32) gebildet wird.

3. Rückblickspiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das plan-konkave optische Element durch eine konkav gebogene Glasscheibe (42a) und eine Schicht aus einem transparenten Kleber (42b) gebildet wird.

4. Rückblickspiegel nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Reflexionsschicht (34, 44) und dem plan-konkaven op tischen Element ein elektrochromes Schichtsystem angeordnet ist.

5. Rückblickspiegel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrochrome Schichtsystem ein Flüssigelektrolyt-EC-Schicht system mit einer zwischen zwei Glasplatten (36, 46) mit einer elek trisch leitfähigen Beschichtung (37, 47) eingeschlossenen EC-Flüssig keit (35, 45) ist.

6. Rückblickspiegel nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das plan-konkave optische Element so angeordnet ist, daß der Ort des geringsten Abstandes der planaren Reflexionsbeschichtung von der konkaven Spiegelvorderfläche außerhalb der Spiegelmitte liegt.

7. Rückblickspiegel nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelvorderfläche mit einer Antireflexbeschichtung versehen ist.