DE692562C

DE692562C - Rueckstrahler

Info

Publication number: DE692562C
Application number: DE1935S0118432
Authority: DE
Original assignee: DR RUDOLF SEWIG
Current assignee: DR RUDOLF SEWIG
Priority date: 1935-05-26
Filing date: 1935-05-26
Publication date: 1940-06-21

Description

Rückstrahler Gegenstand der Erfindung ist ein Rückstrahler, bestehend aus einem Körper .aus Glas oder einem anderen lichtbrechenden und durchsichtigen Stoff, der von einer rotationssymmetrischen Spiegelfläche, deren optische und Rotationsachse zusammenfallen und von einer ebenen oder ebenfalls rotationssymmetrischen brechenden Fläche begrenzt ist, derart; daß die letztere als Ein- und Austrittsfläche für die Lichtstrahlen dient und gleich zeitig durch die Totalreflexion als Spiegelfläche für die Autokollimation nutzbar gemacht wird.
Es ist bekannt, nach dem Fizeauschen Prinzip durch eine rotationssymmetrische Spiegelfläche ein reelles, nahe punktförmiges Bild der Lichtquelle auf einer zweiten Spiegelfläche zu entwerfen, - so daß dieses Bild als neue Lichtquelle wirkt, welche im umgekehrten Strahlengang wieder im Unendlichen abgebildet wird. Ein solches System ist für nahe achsenparallelen Strahleneinfall sehr gut brauchbar, nicht aber für Einfallswinkel bis 3o°, wie sie durch die Verkehrsbedürfnisse vielfach verlangt werden. Infolge des zwangsläufigen Auftretens einer Kaustik ist das Lichtquellenbild nur bei kleiner relativer Öffnung des Hauptspiegels genügend punktförmig; der Auffangspiegel muß dabei aber einen im Verhältnis zu dieser Öffnung erheblichen Durchmesser bekommen, so daß er dann den größten Teil der wirksamen Öffnung des Systems abblendet.
Um diese Mängel, die bei endlichem Einfallswinkel der Beleuchtungsstrahlen gegenüber der Achse auftreten, zu beseitigen, wird beim Erfindungsgegenstand die relative öffnung des Hauptspiegels so weit vergrößert, daß sie der theoretischen Grenze möglichst nahekommt, welche dadurch gegeben ist, daß der Rand des Hauptspiegels praktisch in die durch den Brennpunkt achsensenkrecht gelegte Ebene rückt. Das hat zur Folge, daß der größte Teil der vom Hauptspiegel reflektierten Strahlen, etwa 6/7, die Vorderfläche unter so spitzem.Winkel trifft, daß Totalreflexion eintritt. Eine Verspiegelung der Vorderfläche wie bei der bekannten Anordnung ist dann nicht erforderlich. Durch eine solche Verspiegelung wird die wirksame Öffnung des Rückstrahlers unzweckmäßig verkleinert. Durch die Ausnutzung der Totalreflexion ist es aber auch möglich, bei einem- Strahleneinfall, der mit der optischen Achse einen erheblichen Winkel bildet, die für das Fizeausche System unerläßliche, aber auch unerfüllbare Forderung nach einem möglichst punktförmigen Bilde der Lichtquelle fallen zu lassen, -weil durch die Anwendung der Totalreflexion jeder Punkt der durchsichtigen Ein- und Austrittsfläche gleichzeitig als Spiegel verwendet werden kann. In der einfachsten Form besteht ein solcher Rückstrahler aus einem Glaskörper, welcher von einer Spiegelfläche in Form eines Rotationsparaboloides und von einer senkrcht zur Achse durch dessen Brennpunkt-. gelegten, ebenen Glas-Luft-Fläche begrenzt wird. Die Rotationsparaboloidfläche ist verspiegelt oder liegt auf einem gleichgeformten Spiegel auf (s. Abb. i).
Ein solcher Glaskörper erzeugt bei achsenparallelen Strahleneintritt von einer weit entfernten Lichtquelle ein reelles Bild in der Ebene der Planfläche. Da ,der größte Teil der bilderzeugenden Strahlen nach der Spiegelung auf der Parabolfläche die Glas-Luft-Fläche in einem Winkel trifft, der größer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion, wirkt die Planfläche für diese Strahlen als Spiegel, läßt aber gleichzeitig die parallel zur Achse verlaufenden Lichtstrahlen fast ungeschwächt ein- und austreten. Der Anteil derjenigen Strahlen, die in einem Winkel auf die Glas-Luft-Fläche treffen, der kleiner ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion, beträgt im Höchstfälle etwa 20%, kann also als Verlust in Kauf genommen werden.
Die Vorderfläche kann statt plan auch rotationselliptisch oder -hyperbolisch sein, näherungsweise auch sphärisch, und so ein reelles oder virtuelles Bild durch Brechung erzeugen, welches durch die Spiegelfläche nochmals abgebildet wird. Die letztere kann dabei rotationshyperbolisch bzw. rotationselliptisch sein, je nachdem, ob sie ein reelles oder virtuelles Bild spiegelt (Abb. z und 3).
Die Lichtausbeute läßt sich dadurch noch verbessern, daß der innerste Teil der Hauptspiegelfläche, welcher die nicht mehr totalreflektierten Strählen liefert, von der, Rotationsparabolfläche oder der sonst gewählten Fläche abweicht und durch eine Planfläche senkrecht zur Achse ersetzt wird, welche bei achsenparallelem Strahleneinfall die Reflexion verstärkt (s. Abb.4).
Sollte aus besonderen Gründen eine Verminderung des Gewichtes oder Volumens des Rückstrahlerkörpers angestrebt werden, so kann dieser in an sich bekannter Weise aus mehreren einzelnen Elementen der beschriebenen Bauart von kleinerem Durchmesser und damit kleinerer Dicke zusammengesetzt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCI-1L: i. Rückstrahler, bestehend aus einem Körper aus Glas oder anderem durchsichtigem und lichtbrechendem Stoff, welcher auf der den einfallenden Lichtstrahlen abgewendeten Seite von einer Spiegelfläche begrenzt ist und eine den einfallenden Lichtstrahlen zugekehrte, als Spiegel wir- . kende Fläche besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Öffnung des Systems so groß gewählt ist, daß der überwiegende Teil der von der Spiegelfläche auf die unverspiegelte Vorderfläche zurückgeworfenen Lichtstrahlen an dieser totalreflektiert wird. z. Rückstrahler nach Anspruch i mit ebener unverspiegelter Vorderfläche; dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderfläche senkrecht zur Achse eines Rotationsparaboloides und durch dessen Brennpunkt geht, während dieses seinerseits verspiegelt ist und zusammen mit der Ebene die Begrenzung des Körpers bildet. 3. Rückstrahler nach Anspruch i mit gekrümmter, unverspiegelter Vorderfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderfläche so gekrümmt ist, daß durch Brechung ein reelles oder virtuelles Bild erzeugt wird, das von einer rotationsparaboloidischen bzw. -elliptischen oder -hyperbolischen oder näherungsweise sphärischen Spiegelfläche reell auf dein Scheitel der Vorderfläche bei ac:hsenparallelem Strahleneinfall abgebildet wird. 4. Rückstrahler nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Spiegelfläche, welche die nicht mehr totalreflektierten Strahlen zurückwerfen, durch achsensenkreehte ebene Flächen ersetzt werden. 5. Rückstrahler nach Anspruch i und folgenden, gekennzeichnet durch Unter teilung in mehrere einzelne Elemente von entsprechend kleinerem- Durchmesser und kleinerer Dicke.