DE4444341A1 - Fokussierungseinrichtung, insbesondere zum Einspeisen von Licht in Lichtleiter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fokussierungseinrich­ tung zum Fokussieren des gesamten abgestrahlten Lichts ei­ ner im wesentlichen punktförmigen Lichtquelle, insbesondere zum verlustarmen Einspeisen von Licht in die Eingangsstirn­ fläche eines Lichtleiters.

Das Problem, möglichst alles Licht einer Lichtquelle, ins­ besondere eines Lämpchens, ausnutzen und fokussieren zu können, stellt sich in besonders hohem Maß bei der Einspei­ sung von Licht in Lichtleiter. Beispielsweise bei faserop­ tischen Verkehrswechselzeichen an Autobahnen ist es beson­ ders wichtig, das Licht der einzelnen Lampen möglichst wei­ testgehend auszunützen, um bei einer vorgegebenen Hellig­ keit des Verkehrszeichens mit möglichst geringer Lampenlei­ stung auszukommen, da erhöhte Lampenleistungen erhöhte Wär­ mebelastungen zur Folge haben, die letztendlich zu verkürz­ ten, wegen der Abgelegenheit solcher Anlagen sehr teuren, Serviceintervallen führen.

Dabei ist es seit langem bekannt, die Lichtquelle im Brenn­ punkt eines sphärischen Spiegels anzuordnen, wobei jedoch in all diesen Fällen zwar das Licht einer mehr als die Hälfte der gesamten Abstrahlungskugel umfassenden Fläche fokussiert werden kann, jedoch diejenige Strahlung, die im Kegel nach vorne abgestrahlt wird, der den freien Rand des sphärischen Spiegels berührt, verlorengeht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Fokus­ sierungseinrichtung zu schaffen, die - abgesehen von dem Licht, das notgedrungen durch die Fassungen und Durchfüh­ rungen für die Lämpchen verlorengehen muß - sämtliches ab­ gestrahltes Licht einer im wesentlichen punktförmigen Lichtquelle nutzbringend fokussieren kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Lichtquelle im Mittelpunkt eines Halbkugelspiegels angeordnet ist, an den sich ein elliptischer Spiegel stu­ fenlos anschließt, dessen einer Brennpunkt mit dem Mittel­ punkt des Halbkugelspiegels zusammenfällt, und daß dem Strahlungskegel zur freien Randkante des elliptischen Spie­ gels eine Sammellinse eingeschrieben ist, die den ersten Brennpunkt auf den zweiten Brennpunkt abbildet.

Durch die erfindungsgemäße Fokussierungseinrichtung ergibt sich - mit Ausnahme der bereits genannten unvermeidlichen Verlustquellen und eventueller geringfügiger Verluste im Bereich der Umfangskante der Sammellinse, wo eine optische Abbildung nicht stattfinden kann - eine vollständige Fokus­ sierung des gesamten im Mittelpunkt des Halbkugelspiegels kugelförmig abgestrahlten Lichts in den zweiten Brennpunkt des elliptischen sphärischen Spiegels.

Der elliptische sphärische Spiegel, der - ausgehend von ei­ nem üblichen elliptischen sphärischen Rotationsspiegel - auf der einen Seite genau in einer durch den Brennpunkt verlaufenden Ebene abgeschnitten ist, so daß er sich dort stufenlos an die Kante des Halbkugelspiegels anschließt, ist dabei bevorzugt so ausgebildet, daß die freie Randkante des elliptischen Spiegels mittig zwischen den beiden Brenn­ punkten liegt.

Um schließlich möglichst wenig Licht durch die notwendige Aufhängung der Sammellinse im Fokussierungssystem zu ver­ lieren, kann diese Sammellinse am einfachsten durch, vor­ zugsweise durchsichtige, Halterungsstreben am elliptischen Spiegel oder der Lichtquellenhalterung aufgehängt sein.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der Zeichnung, die einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Fo­ kussierungseinrichtung zeigt, näher erläutert werden.

In der dargestellten Fokussierungseinrichtung, in der die als Lämpchen od. dgl. ausgebildete Lichtquelle ebensowenig dargestellt ist wie die notwendigen Durchführungen für die elliptische Stromzuführung und Halterung des Lämpchens, als auch die Aufhängestreben der weiter unten noch näher zu be­ schreibenden Sammellinse, besteht aus einem Halbkugelspie­ gel 1, in dessen Mittelpunkt 2 die Lichtquelle angeordnet ist. An diesen Halbkugelspiegel 1 schließt sich ein sphäri­ scher elliptischer Spiegel 3 an, der auf der einen Seite in der durch seinen ersten Brennpunkt, der mit dem Mittelpunkt 2 zusammenfällt, verlaufenden Ebene abgeschnitten ist und sich stufenlos mit dem dadurch gebildeten abgeschnittenen Rand 4 an die Randkante 5 des Halbkugelspiegels anschließt. Der freie äußere Rand 6 des elliptischen Spiegels 3 liegt bevorzugt in der Mitte zwischen dem ersten Brennpunkt 2 und dem zweiten Brennpunkt 7.

Auf der optischen Achse 8 ist mit Hilfe von nicht gezeigten Aufhängestreben eine Sammellinse 9 angeordnet, die dem Strahlungskegel 10 von der Lichtquelle im Mittelpunkt 2 des Halbkugelspiegels 1 und dem ersten Brennpunkt des ellipti­ schen Spiegels 3 zum freien Rand 6 eingeschrieben ist. Die Sammellinse ist so ausgebildet, daß sie Licht von der Lichtquelle im Punkt 2 auf den zweiten Brennpunkt 7 abbil­ det.

Man erkennt dabei unschwer, daß - mit Ausnahme der bereits angesprochenen unvermeidlichen Verluste - sämtliches Licht einer im wesentlichen punktförmigen im Punkt 2 angeordneten Lichtquelle auf den Punkt 7 abgebildet wird.

Claims (3)

1. Fokussierungseinrichtung zum Fokussieren des gesamten abgestrahlten Lichts einer im wesentlichen punktförmi­ gen Lichtquelle, insbesondere zum verlustarmen Ein­ speisen von Licht in die Eingangsstirnfläche eines Lichtleiters, dadurch gekennzeichnet, daß die Licht­ quelle im Mittelpunkt (2) eines Halbkugelspiegels (1) angeordnet ist, an den sich ein abgeschnittener sphä­ rischer elliptischer Spiegel (3) stufenlos anschließt, dessen einer Brennpunkt mit dem Mittelpunkt (2) des Halbkugelspiegels zusammenfällt, und daß dem Strah­ lungskegel zum freien Rand (6) des elliptischen Spie­ gels (3) eine Sammellinse (9) eingeschrieben ist, die den ersten Brennpunkt (2) auf den zweiten Brennpunkt (7) abbildet.

2. Fokussierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der freie Rand (6) des elliptischen Spiegels (3) mittig zwischen den beiden Brennpunkten (2, 7) liegt.

3. Fokussierungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sammellinse (9) durch vorzugsweise durchsichtige Halterungsstreben am elliptischen Spiegel (3) oder der Lichtquellenhalte­ rung aufgehängt ist.