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Rückstrahler mit großem Winkelbereich der Autocollimation Zur Warnung
für Fahrzeuge werden Rückstrahler benutzt, die das Scheinwerferlicht des Fahrzeugs
autocollimieren und so den Lenker des herannahenden Fahrzeuges auf das Rücklicht
aufmerksam machen. Solche Rücksignale werden an Warnungstafeln, an der Rückseite
von Fahrrädern usw. gebraucht.
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Diese Rückstrahler sollen einen möglichst großen Winkelbereich der
Autocollimation haben, d. h. es soll das Licht, das z. B. auf den an einer Warnungstafel
befindlichen. Rückstrahler fällt, in sich selbst zurückreflektiert werden, auch
wenn es stark schräg auf den Rückstrahler fällt. Ferner wird verlangt, daß die ganze
Fläche des Rückstrahlers und nicht nur Teile und Zonen desselben aufleuchten, wenn
Licht auf ihn fällt.
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Bei den bekannten Vorrichtungen werden zu Rücklichtern meist Linsen
benutzt, hinter denen Hohlspiegel angebracht sind, die in der Entfernung der Brennweite
hinter den Linsen stehen und deren Krümmungsradius gleich der Brennweite der Linsen
ist. Es wird dann nicht nur, wie in Fig. i dargestellt, ein paralleles, in der Achse
auffallendes Strahlenbündel in sich selbst reflektiert, sondern auch ein schief
auffallendes Strahlenbündel b b b, sofern es nur noch den Hohlspiegel trifft.
Es ist aber klar, daß, je schräger das Strahlenbündel auffällt, um so unvollkommener
die Wirkung der Linse sein wird. Denn nur für das Strahlenbündel a a a ist
das in Fig. i dargestellte optische System zentriert, für schiefe Strahlenbündel
ist die Linse verdreht und in ihrer Wirkung stark beeinträchtigt. Die Folge davon
ist, daß nur streifen- oder zonenförmige Teile des Rückstrahlers aufleuchten, was
eine erhebliche Verminderung-der Wirksamkeit bei seitlicher Beleuchtung bedeutet.
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Eine weitere Forderung, die an solche Rückstrahler gestellt wird.
ist, sie auf eine möglichst kleine Dimension zu beschränken. Denn an Fahrzeugen,
z. B. an Fahrrädern, sollen dieselben möglichst wenig Platz beanspruchen. Noch dringender
wird die Forderung auf Kleinheit, wenn solche Rückstrahler z. B. als Uniformknöpfe
von Verkehrsbeamten oder als mit der Hand zu bewegende Richtungsweiser Verwendung
finden. Konstruktionen nach Fig. i sind über Gebühr lang, haben zudem den zuerst
erwähnten Fehler, daß sie von geringer Wirkung bei seitlicher Beleuchtung sind.
Außerdem ist der Winkelbereich ihrer seitlichen Wirksamkeit klein. Auch die Konstruktionen,
bei denen der Hohlspiegel durch die rückwärtig versilberte Fläche eines Glaskörpers
ersetzt ist, wobei Eine vordere konvexe Fläche desselben Glaskörpers die Funktion
der Linse L ausübt, haben wegen ihrer großen Länge in der Praxis große Mängel. Ein
relativ kurzes System erhält man, wenn man die Sammellinse L kugelförmig ausbildet
(Fig. a) und in deren Brennpunkt einen Hohlspiegel S aufstellt. Auch solche Systeme
sind schon ausgeführt «-orden, können aber nicht so klein
ausgeführt
werden wie der Rückstrahler gemäß der Erfindung. Denn bei dem in der Praxis verwendeten
Preßglas mit dem Brechungsexponenten n- 1,5 liegt der Brennpunkt der Kugel beträchtlich
hinter der Kugel, der Hohlspiegel bekommt also einen größeren Durchmesser als die
Glaskugel.
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Gemäß der Erfindung wird dieser Mangel der bisher benutzten Vorrichtungen
beseitigt und eine Konstruktion erzielt, die in. bezug auf Kleinheit nicht übertroffen
werden kann und die auch für schiefe Strahlenbüschel ein optisch zentriertes System
bleibt, mithin das Maximum an optischer Wirkung, und zwar auf folgende Weise (Fig.3)
ergibt. Die Krümmungen der Linse L haben dasselbe Zentrum, und zwar ist der Krümmungsradius
der hinteren Fläche kleiner als der der vorderen Fläche. Dadurch, daß der Krümmungsmittelpunkt
für beide Flächen der gleiche ist, hat die Linse die Eigenschaften einer konzentrischen
Linse, von denen für den vorliegenden Zweck die wichtigste die ist, daß eine solche
Linse nur einen Haupt- und Knotenpunkt hat, statt zwei, wie bei anderen Linsen.
Dieser eine Knotenpunkt ist der gemeinsame Krümmungsmittelpu.nkt der beiden Flächen.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich .ist, stellt ein solches System ein zentriertes optisches
System auch für schief auffallende Lichtbüschel dar. Aberrationserscheinungen, die
aus der Nichtzentrizltät des Systems entspringen, fallen also weg. In dem Brennpunkt
dieses Systems wird nun (Fig. 3) ein Hohlspiegel aufgestellt von einem Krümmungsradius
gleich der Brennweite der Linse. Der Krümmungsmittelpunkt des. Hohlspiegels fällt
also in diesem Falle mit dem Krüm-Tnungsmittelpunkt der beiden Linsenflächen zusammen.
Man kann nun den Krümmungsradius der hinteren Linsenfläche gegenüber denjenigen
der vorderen so wählen, .daß die Brennweite der Linse und damit der Radius des Hohlspiegels
mit dem vorderen Krümmungsradius der Linse übereinstimmt; in diesem Falle bildet
das Ganze eine Kugel. Man kann auch, sei es aus Gründen der Befestigung des Hohlspiegels,
sei es, um das Ganze noch etwas zu verkürzen, sei es aus anderen Gründen, mit dem
Krümmungsradius der hinteren Fläche noch mehr herabgehen. Dann wird. dadurch die
Brennweite noch etwas verkürzt und der Hohlspiegel bekommt einen noch kleineren
Radius und rückt noch etwas näher heran. Auch brauchen die gekrümmten Flächen nicht
notwendigerweise genau eine Halbkugel zu bilden. Das ist z. B. nicht notwendig,
wenn ein kleinerer seitlicher Winkelbereich der Wirksamkeit des Rückstrahlers gefordert
wird. Auch kann die Fläche, welche den übergang von der vorderen zur hinteren Linsenfläche
bildet, beliebig ausgebildet werden, sei es für die Befestigung des Hohlspiegels,
sei es, .um möglichst wenig Strahlen abzuschneiden.
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Eine Lintse, wie die in Fig. 3 dargestellte, zeigt eine ziemlich beträchtliche
sphärische Aberration. Die äußeren Zonen der Kugel haben eine kürzere Brennweite
als die mittleren Partien der Kugel. Paralleles Licht, das von einer bestimmten
Zone streng in sich selbst zurückgeworfen wird-, wird also für andere Zonen konvergent
oder divergent zurückgeworfen werden. Eine kleine Streuung des zurückgeworfenen
Lichtes ist aber für die Verwendung der beschriebenen Vorrichtung als Rückstrahler
nur erwünscht. Denn das von einem Scheinwerfer ausgesandte, vom Rückstrahler reflektierte
Licht soll nicht .genau den Scheinwerfer, sondern den daneben sitzenden Fahrer trieften.
Dies geschieht « durch Streuung des vom Rücklicht reflektiertn Lichtes und wird
hier durch die sphärische- Aberration bewirkt. Man kann diese einschränken, indem
,man den Krümmungsradius des Hohlspiegels so- wählt, daß für eine mittlere Zone
die sphärische Aberration behoben ist. Das soll aber nicht ausschließen, daß zwecks
Verminderung dieser Aberration die Flächen der Linse statt sphärisch auch asphärisch,
z.B. paraboloidförmig, ausgebildet werden können. Der Hohlspiegel kann bei allen
Formen entweder als Metallspiegel oder als rückwärtig verspiegelter Glasspiegel
ausgebildet werden.