DE69931379T2

DE69931379T2 - Optische komponenten für das lenken von tageslicht und andere zwecke

Info

Publication number: DE69931379T2
Application number: DE69931379T
Authority: DE
Inventors: Peter James Hinckley MILNER
Original assignee: REDBUS SERRAGLAZE Ltd KNOWLE; Redbus Serraglaze Ltd
Current assignee: REDBUS SERRAGLAZE Ltd KNOWLE; Redbus Serraglaze Ltd
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2007-05-03
Anticipated expiration: 2019-09-21
Also published as: WO2000017477A2; AU6102799A; CA2344385C; GB2341632B; EP1114235A2; GB9922162D0; US20020159154A1; JP2002526906A; US6435683B1; CA2344385A1; GB2341632A; GB9820318D0; WO2000017477A3; US6616285B2; EP1114235B1; DE69931379D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein optische Komponenten für das Lenken von Tageslicht und andere Zwecke.
Der Begriff „Lenken von Tageslicht", wie er in der Patentbeschreibung benutzt wird, ist so zu verstehen, dass er auf Anwendungen bezogen ist, bei welchen ermöglicht wird, dass natürliches Tageslicht in Gebäude oder andere Strukturen (wie beispielsweise Schiffe oder Flugzeuge) durch Öffnungen eintritt, welche mit Mitteln ausgestattet sind, mit deren Hilfe die Menge an nutzbarem Licht, die durch diese Öffnung eintritt, durch verschiedenartige Mittel erhöht wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass Licht aus Einfallswinkeln abgelenkt wird, unter denen normalerweise sonst kein nutzbares Licht in das Innere des Gebäudes oder einer anderen Struktur gelangen würde, oder dass Licht eingefangen wird, welches an der Öffnung vorbei tritt und normalerweise sonst nicht durch diese hindurch in das Gebäude eindringen würde.
Es ist bereits eine ganze Anzahl von früheren Versuchen unternommen worden, die Innenbeleuchtung von Gebäuden mit Tageslicht durch transparente Elemente, die in Öffnungen wie beispielsweise Türen und Fenstern befestigt sind, durchzuführen. Bereits in einem frühen Stadium wurde erkannt, dass das Vorhandensein einer Vielzahl von elementaren prismaähnlichen Strukturen auf einer Seite oder sogar auf beiden Seiten einer Glasscheibe gewöhnlich eine Ablenkung des einfallenden Lichtes mit sich bringt, wobei die bekannten Eigenschaften eines Prismas, nämlich das Licht zu brechen, genutzt werden. Der Nutzen von derartigen lichtablenkenden Eigenschaften liegt in der Tatsache, dass Licht, welches auf ein Fenster oder auf eine verglaste Tür von außen einfällt, unter großen Einfallswinkeln von höherer Intensität ist (unter der Voraussetzung, dass das Verglasungselement planar ist, in einer im Wesentlichen vertikalen Ebene liegt und die Einfallswinkel von der dazu normalen oder horizontalen Ebene aus gemessen werden), was bedeutet, dass bei den herkömmlichen ebenen Verglasungselementen das stärkste Licht, das unter den größten Winkeln ankommt, direkt hindurch tritt, um einen begrenzten Bereich auf dem Fußboden des Gebäudeinnern ganz dicht am Fenster zu beleuchten, während Bereiche weiter innen im Raum, auch wenn sie Licht-erhalten, das unter flacheren Einfallswinkeln eintritt, nicht so stark beleuchtet werden. Es ist eine gut erkannte Erscheinung, dass in großen Räumen, welche durch ein einzelnes Fenster in einer Wand beleuchtet werden, die Intensität der Be leuchtung durch Tageslicht näher an der Rückwand und weiter weg vom Fenster niedriger ist, und häufig sogar beträchtlich niedriger ist, als die der Beleuchtung näher am Fenster.
Mit den sogenannten Verglasungselementen zum „Lenken von Tageslicht" ist versucht worden, diese Situation zu beheben, indem man Licht, welches unter hohen Einfallswinkeln ankommt, durch Brechung ablenkt, wenn es durch das Verglasungselement tritt, so dass der Ausfallswinkel von wenigstens einem Teil des Lichtes, welches unter einem Einfallswinkel oberhalb der Horizontalen ankommt, sich selbst oberhalb der Horizontalen befindet, so dass dieses Licht nach oben und in Richtung auf en hinteren Teil des Raumes gerichtet wird, anstatt dass es nach unten auf den Fußboden gerichtet wird.
Frühere Versuche, Verglasung zur Tageslichtlenkung bereit zu stellen, haben jedoch unter der Tatsache gelitten, dass die das Licht ablenkenden optischen Eigenschaften der Verglasungselemente zu einer Diffusion des Lichtes in einen Bereich von unterschiedlichen Richtungen geführt haben, so dass ein Beobachter im Innern eines Raumes keine Sicht durch sie hindurch hat, weil das Licht, welches an seinem Auge ankommt, aus einem weiten Bereich von unterschiedlichen Richtungen kommt. Auch wenn das Prinzip des Lenkens von Tageslicht das wünschenswerte Ziel gewesen ist, haben aus diesem Grunde die Systeme des Standes der Technik den Raum wirkungsvoll von außen abgeschlossen, was unter dem Gesichtspunkt der Sichtmöglichkeiten der Insassen des Raumes ein beträchtlicher Nachteil ist, weil dadurch das Tageslicht zu wenig mehr als einem Äquivalent zum Kunstlicht gemacht worden ist, auch wenn es die wünschenswerten Eigenschaften des Tageslichts hinsichtlich Spektralbereich und Farbtemperatur aufweist.
Unter Erkennung dieses Problems ist eine ganze Anzahl von Elementprofilen entwikkelt worden, welche, wenn sie in der vertikalen Ausrichtung der herkömmlichen Verglasung verwendet werden, d. h. wenn die Scheiben in einer im Wesentlichen vertikalen ebenen Fläche liegen, imstande sind, das Licht, welches oberhalb der Horizontalen unter hohen Winkeln einfällt, abzulenken und solchem Licht, welches unter flachen Winkeln dicht an der Horizontalen (sowohl oberhalb als auch unterhalb von dieser) einfällt, die Möglichkeit gibt, im Wesentlichen nicht abgelenkt hindurch zu treten, wodurch die Insassen eines Raumes Sicht durch die Verglasungselemente nach außen erhalten können, während das Licht hoher Intensität, welches hoch oben vom Himmel kommt, in Richtung auf den hinteren Bereich des Raumes gelenkt wird, um dort die Intensität der Beleuchtung zu verbessern.
Die eigenen früheren internationalen Patentanmeldungen PCT/GB94/00949 und PCT/GB97/00517 des Anmelders beschreiben verschiedenartige Profile, wobei sowohl individuelle Elemente und Komponenten Verwendung finden, welche zusammengesetzte Strukturen umfassen, um diese wünschenswerte Wirkung zu erzielen. Eines der genutzten Profile umfasst das, was zu einer parallelen Serie von gestalteten Rillen in einer Fläche ei nes Elements beiträgt, welches beim Gebrauch mit den Rillen in horizontaler Richtung ausgerichtet ist. Die Größe der Rillen ist dergestalt, dass sie den durchschnittlichen Pupillendurchmesser des menschlichen Auges nicht überschreiten, aber auch nicht so klein sind, dass die Beugungseffekte vorherrschen, so dass das Auge auf effektive Weise die optischen Effekte aufnimmt, welche ihm ermöglichen, durch das Element hindurch zu blicken, ohne dass das Bild signifikant gestört oder unterbrochen wird.
Natürlich sind andere Anwendungen der optischen Komponente der vorliegenden Erfindung nicht ausgeschlossen, und ihre Beschreibung unter Bezugnahme auf die Belange des Lenkens von Tageslicht ist so zu verstehen, dass diese kein Nachteil für. die Allgemeingültigkeit der Erfindung ist. Insbesondere kann die optische Komponente der vorliegenden Erfindung als Abdeckung für eine Lichtquelle benutzt werden, wo gewünscht sein kann, dass das erzeugte Licht dadurch abgelenkt wird, oder für einen ganzen Bereich von weiteren Anwendungen, bei denen optische Komponenten benutzt werden können wie beispielsweise zur Beleuchtung von Schirmen (sowohl solche, die Bilder aufweisen, als auch solche, welche als Sperren wirken), zum Durchlass von Bildern und/oder zur Beleuchtung von Werbetafeln, Schaufenstern oder dergl.
Wenn Licht durch den Einsatz von Brechung und/oder Reflexion abgelenkt wird, besteht ein ständig auftretendes Problem in der chromatischen Dispersion, welche große Signifikanz besonders dann erreichen kann, wenn das abgelenkte Licht für Zwecke der Bilddarstellung genutzt werden soll. Ein weiteres Problem, welches bei Elementen zum Lenken von Tageslicht ganz allgemein auftritt, ist die Möglichkeit des Auftretens von Blendlicht, das beispielsweise aus dem Bereich unmittelbar um die Sonne kommt, der gewöhnlich außerhalb der normalen Sichtlinie liegt, aber wegen der Ablenkung des einfallenden Lichtes eine scheinbare Richtung haben kann, welche nachteilig in das Sichtfeld der Insassen innerhalb des Gebäudes gelangt. Helligkeitsschwankungen von einem Tag zum anderen können auch bedeuten, dass ein Tageslichtlenksystem, welches für durchschnittliche Bedingungen gut funktioniert, unter trüben oder bewölktem Witterungsbedingungen unzureichend ist und unter Bedingungen eines klaren Himmels übermäßig oder unbequem hell ist.
Eine optische Komponente mit den im ersten Teil von Anspruch 1 erwähnten Merkmalen ist im DE-19 622 670 A1 dargestellt. Diese bekannte Komponente hat elementare Oberflächen, welche die relativen Positionen der zwei Körper festlegen und welche parallel zu den Hauptflächen sind.
Mit der vorliegenden Erfindung wird versucht, Mittel zu liefern, durch welche diese Nachteile von Tageslicht-Lenksystemen wenigstens zu einem gewissen Ausmaß vermindert werden können, und Konfigurationen von Elementen und Komponenten zum Lenken von Tageslicht vorzustellen, welche die Leistungsfähigkeit von Systemen zum Lenken von Ta geslicht generell verbessern und den Bereich von Anwendungsmöglichkeiten, für die sie eingesetzt werden können, zu erweitern. Mit der vorliegenden Erfindung wird auch der Versuch unternommen, weitere Gedanken und Konzepte einzubringen, wie optische Elemente so angepasst werden können, dass sie die Innenbeleuchtung von Gebäuden verbessern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird daher eine optische Komponente von dem Typ vorgestellt, welcher zwei optisch transparente Körper umfasst, von denen jeder zwei Hauptflächen aufweist, von denen eine durch eine Anzahl von Einschnitten unterbrochen ist, welche durch Trennstege getrennt sind, die elementare Oberflächen aufweisen, an denen Licht, welches durch die entsprechenden optisch transparenten Körper unter einem Einfallswinkel oberhalb eines Schwellwertes einfällt, durch innere Totalreflexion reflektiert wird und unterhalb dieses Winkels einfallendes Licht durchgelassen und gebrochen wird, wobei diese Trennstege zwischen den Einschnitten eines jeden optisch transparenten Körpers in die Einschnitte des anderen Körpers hineinragen und für jeden Einschnitt mindestens einen Hohlraum zwischen den einander gegenüberstehenden Oberflächen festlegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte und Trennstege elementare Oberflächen enthalten, welche zu den Hauptflächen dergestalt geneigt sind, dass die relativen Positionen der zwei Körper in einer Richtung parallel zu ihren zwei Hauptflächen durch Kontakt zwischen ihren zusammenwirkenden elementaren Oberflächen festgelegt werden, wenn die zwei optisch transparenten Körper gegenseitig völlig ineinander greifen.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können diese ineinander greifenden Körper in der Form von im Wesentlichen flachen Tafeln vorliegen, welche Fläche zu Fläche positioniert sind, und diese Körper können hinreichend starr sein, dass sie selbsttragend sind, oder können als dünne Schichten ausgebildet sein, damit sie auf anderen transparenten Trägern wie beispielsweise Flachglas von herkömmlicher Fensterverglasung getragen werden.
Frühere optische Komponenten auf der Grundlage von zwei gegenseitig ineinander greifenden Körpern sind so gestaltet worden, dass durch jedes Paar von ineinander greifendem Einschnitt und Trennsteg nur ein Hohlraum festgelegt wird. Die vorliegende Erfindung bietet zweimal so viele potenzielle Reflektorstellen für eine gegebene Einschnittstruktur wie die Vorrichtungen des Standes der Technik.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Einschnitte durch elementare Oberflächen festgelegt, und mindestens zwei der elementaren Oberflächen, welche einen Einschnitt festlegen, sind im Wesentlichen parallel zueinander.
Die elementaren Oberflächen, welche einen gegebenen Einschnitt festlegen, können alternative in Bezug auf eine Normale zu den Hauptachsen der Komponente geneigt sein oder können parallel zu einer solchen Normalen verlaufen. Im ersteren Fall kann die geneigten Anordnung in entgegengesetzten Richtungen dergestalt abwechselnd sein, dass jeder Einschnitt zum Innern des Körpers leicht abgeschrägt verläuft (d. h. der Einschnitt ist geringfügig aufgeweitet), was, wenn der optisch transparente Körper durch Spritzgießen hergestellt wird, die Formtrennung erleichtert und darüber hinaus das gegenseitige Ineinandergreifen beim Zusammenbau der zwei Körper, um die Komponente zu bilden, unterstützt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung legen die Oberflächen, welche jeden Einschnitt begrenzen, sowohl die Seitenwände als auch die Bodenflächen des Einschnittes fest, und die Oberflächen, welche die aufzunehmenden Trennstege begrenzen, haben eine Form und eine Neigung, welche zu denjenigen der genannten Bodenflächen passt, wodurch sie untereinander in Kontakt kommen, wenn die beiden Körper zusammengebracht werden, wobei ihre Einschnitte und Trennstege gegenseitig ineinander greifen.
Die Profilformen der beiden Körper, d. h. die Querschnittsgestalt der Einschnitte und Trennstege können identisch sein. In einem solchen Fall können die Körper unter Verwendung einer einzigen Form hergestellt werden und einfach in Bezug zueinander umgekehrt werden, um sie zum Zweck des gegenseitigen Ineinandergreifens ihrer Einschnitte und Trennstege in Position zu bringen.
Die Einschnitte können von jeder beliebigen Form sein, bei welcher die Oberflächenelemente (vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise planare Oberflächenelemente) geeignete regelmäßige oder unregelmäßige polygonale Umrisse festlegen. Beispielsweise können die Einschnitte in ebener Form dreieckförmig, rechteckig oder hexagonal sein, wobei die Trennstege in dazu entsprechender Weise gestaltet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform jedoch sind die Einschnitte in Form von langgestreckten Rillen ausgebildet, und die Trennstege liegen in Form von langgestreckten Rippen vor. Die elementaren Oberflächen, welche die Seitenwände und/oder Bodenflächen eines Einschnittes festlegen, wirken in der Weise, dass sie den Einfall von Licht, das unter bestimmten Winkeln auftrifft, vermindern oder verhindern. Dies kann beispielsweise durch die Gestalt der Seitenwände und/oder Bodenflächen der Einschnitte erreicht werden. Diese Gestalt kann beispielsweise derart sein, dass die Hohlräume, die zwischen den Wänden nach dem Ineinandergreifen der zwei Körper gebildet werden, im Querschnitt auf einen Punkt schräg zu laufen (d. h. ein Linie in drei Dimensionen im Fall der langgestreckten Rillen), was zur Folge hat, dass Licht, welches unter einem bestimmten Winkel einfällt, unterdrückt wird und daran gehindert wird hindurchzutreten, so dass sich keine Lichtstrahlen in unerwünschten Richtungen bilden.
Vorzugsweise ist mindestens ein Teil von wenigstens einigen der Seitenwände und/oder Bodenflächen der Einschnitte oberflächenbehandelt und/oder beschichtet, um da durch den Durchgang von Licht durch die Komponente aus einem begrenzten Bereich von Einfallswinkeln zu verhindern.
Es können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwirklicht werden, bei denen ferner in den Hohlräumen ein transparentes oder transluzentes Einlagerungsmaterial vorhanden sein kann, welches einen Brechungsindex hat, der auf der einen Seite des Hohlraumes nicht kleiner als der des Körpers ist und auf der anderen Seite des Hohlraumes nicht größer als der des Körpers ist.
Dies bedeutet natürlich, dass die zwei Körper einen voneinander abweichenden Brechungsindex aufweisen, auch wenn der Fall, in welchem beide Körper denselben Brechungsindex haben und das Einlagerungsmaterial denselben Brechungsindex wie die Körper hat, nicht ausgeschlossen ist.
Zweckmäßigerweise kann das transparente oder transluzente Einlagerungsmaterial ein Klebstoff sein. Eine derartige Konfiguration gewährleistet, dass Licht, welches auf die der Grenzfläche unter streifendem Einfall oder in der Nähe des streifenden Einfalls trifft, was bei geneigten Grenzflächen in optischen Komponenten des hier beschriebenen Typs auftreten kann, nicht reflektiert wird.
Die Wahl des Winkels für die Ausrichtung der Grenzfläche und des Einlagerungsmaterials, insbesondere des Brechungsindex dieses Materials, ermöglicht, dass im Entwurfsstadium eine steuernde Einflussnahme auf den Einfallswinkel des Lichtes in Bezug auf die Hauptflächen der Komponente ausgeübt wird, bei welchem der Übergang von Reflexion durch die Grenzfläche hindurch zur Reflexion an ihr erfolgt. Diese Wahl bei der Auslegung ermöglicht dem Konstrukteur, der Durchgang von unerwünschtem Licht aus einem bestimmten Bereich von Höhenwinkeln zu verhindern, während der Durchgang von Licht aus anderen Winkeln ermöglicht wird. Dies kann typischerweise ausgenutzt werden für die Funktion einer Sonnenabschattung, welche über nur einen kleinen Bereich von Höhenwinkeln funktioniert, der beispielsweise auf die mittlere Position der Sonne zentriert sein kann. Auf eine solche Weise wird die Sicht durch die Komponente hindurch, die einen wichtigen Faktor bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt, unter dem Höhenwinkel der Sonne oder in dessen Nähe unterdrückt, während die normale Sicht durch das Element hindurch in allen anderen Richtungen gewährt wird. Dies kann natürlich ohne Nachteil für die Innenbeleuchtung erreicht werden und stellt insbesondere eine Verbesserung gegenüber der alternativen Beschattungsmittel wie beispielsweise herkömmliche Rollos dar.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können als Sonnenblende oder Sonnenschutz verwirklicht werden, um unter bestimmten Einfallswinkeln oder Bereichen von Winkeln den Durchgang von Licht durch die Komponente zu verhindern. Dies kann durch eine Kombination aus der Wahl des Ausrichtungswinkels einer Grenzfläche und des Brechungsindex des Einlagerungsmaterials zwischen den Oberflächen, welche die Grenzfläche festlegen, erreicht werden, wodurch der Einfallswinkel festgelegt wird, bei welchem der Übergang von Brechung durch die Grenzfläche hindurch zur Reflexion von ihr weg erfolgt.
Um die chromatische Dispersion zu beherrschen, ist die optische Komponente der vorliegenden Erfindung mit Grenzflächen innerhalb eines begrenzten Bereichs von Winkeln ausgestattet. Insbesondere der Neigungswinkel derjenigen Oberflächenelemente der Körper, welche die Grenzflächen festlegen, an denen Reflexion erfolgt, liegen vorzugsweise unter einem Winkel zur Normalen zur Hauptfläche des Körpers, welcher 7° nicht überschreitet. Es ist in der Tat stärker vorzuziehen, dass der Winkel derartiger Grenzflächen auf nicht mehr als 5° begrenzt ist. Es können auch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwirklicht werden, bei denen die Oberflächenelemente dergestalt konfiguriert sind, dass sie den Einssatz der Komponente als Spiegel ermöglichen.
Die obige Diskussion beruht auf der Annahme, dass die optischen Elemente, welche die zwei Körper bilden, aus denen die Komponente zusammengesetzt ist, mit ihren Hauptflächen parallel zur Ebene einer Öffnung liegen. Weitere Ausführungsformen, welche Komponenten enthalten, die nicht das volle Ausmaß einer Öffnung überspannen, sind auch möglich, wie weiter unten noch diskutiert wird. Bei einer derartigen Ausführungsform ist eine optische Baugruppe, welche optische Komponenten enthält, wie sie weiter oben festgelegt sind, bei welchen die transparenten Körper hinreichend starr sind, dass sie selbsttragend sind, oder auf einem zugehörigen transparenten oder transluzenten Träger getragen werden, so ausgebildet ist, dass die Körper und/oder Träger langgestreckt sind und in einer regelmäßigen Anordnung im Wesentlichen parallel zu einander gehalten werden. Bei einer Ausführungsform ist eine solche regelmäßige Anordnung in ihrer Konfiguration vergleichbar mit derjenigen einer Jalousie, bei welcher die Leisten horizontal oder vertikal liegen.
Wenn die Einschnitte in den transparenten Körpern langgestreckte Rillen sind, können diese entweder parallel zur Längsrichtung der Leisten oder rechtwinklig dazu liegen, oder sie können in Bezug auf deren Längsrichtung geneigt sein. Ebenso können die Leisten selbst in Bezug auf die Horizontale geneigt sein (damit sie so nahe wie möglich am Weg der Sonnenstrahlen liegen), und die Leisten können in ihrer Neigung um eine Achse parallel zu den Längsrichtungen der Leisten feststehend oder verstellbar sein. Eine solche Einstellung kann von Hand ausgeführt werden, oder es können Mittel vorhanden sein für das automatische Verstellen der Neigung der Leisten um ihre zughörigen Längsachsen in Abhängigkeit von einem Signal von einem Lichtsensor, welcher die Einfallsrichtung des größten Teils des einfallenden Lichtes angibt.
Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können als eine regelmäßige Anordnung von langgestreckten Körpern und/oder Trägern in Form einer im Wesentlichen planaren Anordnung zusammengebaut werden, die außerhalb einer Öffnung in einem Gebäude oder dergl. dergestalt drehbar moniert oder montierbar ist, dass diese regelmäßige Anordnung sich als Ganzes um eine Drehachse parallel zu einem Rand derselben drehen kann. Bei solchen Konfigurationen wie denen, die weiter oben beschrieben sind und in denen die Körper oder Träger in Form von Leisten einer Jalousie ausgebildet sind, können diese individuell um ihre eigene jeweilige Längsachse drehbar sein oder nicht.
Die regelmäßige Anordnung von langgestreckten Körpern und/oder Tragelementen kann außerhalb einer Öffnung in einem Gebäude oder dergl. moniert oder montierbar sein, ohne dass sie um einen Rand drehbar ist, wobei aber die Ebene der Anordnung in Bezug auf die Ebene der Öffnung geneigt ist, wodurch Licht, welches nach unten an der Öffnung vorbei tritt, abgefangen werden soll, indem die reflektierenden Grenzflächen der optischen Komponenten dergestalt ausgerichtet werden, dass sie dieses nach unten gerichtete Licht durch die Öffnung hindurch ablenken.
Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können als eine optische Baugruppe ausgebildet sein, welche mindestens eine optische Komponente des hier festgelegten Typs in Form einer Tafel umfasst, welche Mittel zum Tragen der Tafel über der Außenseite eines Fensters oder einer anderen Öffnung in einem Gebäude oder dergl. aufweist, wobei ihre Ebene zur Vertikalen geneigt ist, wodurch Licht, welches nach unten an der Öffnung vorbei tritt, in die Öffnung abgelenkt wird. Eine solche Tafel kann dergestalt montiert werden, dass ihre Neigung verstellbar ist.
Die vorliegende Erfindung kann auch in einer optischen Baugruppe verwirklicht werden, welche mindestens eine optische Komponente, wie sie hier festgelegt ist, in Form eines Verglasungsfeldes in oder über einem Fenster oder ähnlichen Öffnung in einem Gebäude umfasst zusammen mit einer weiteren lichtablenkenden Komponente im Innern des Gebäudes und auf dem Weg des von der genannten optischen Komponente abgelenkten Lichtes und deren Wirkung darin besteht, das auf sie auftreffende Licht abzulenken.
Die genannte weitere lichtablenkende Komponente kann ein gekrümmter oder ebener Reflektor sein. Im ersten Fall kann die Krümmung zylindrisch oder kugelförmig sein.
Bei jedem System zum Lenken von Tageslicht der vorliegenden Erfindung können auch eine zusätzliche Kunstlichtquelle vorhanden sein sowie Mittel, um diese Quelle außerhalb einer Öffnung in einem Gebäude zu positionieren und sie in einer solchen Weise auszurichten, dass das Licht in Richtung auf die Öffnung gelenkt wird. In einer Baugruppe diesen Typs kann die lichtablenkende optische Komponente so konstruiert sein, dass Licht, welches durch die Kunstlichtquelle projiziert wird, von der optischen Komponente in eine vorbestimmte Richtung oder in einen vorbestimmten Bereich von Richtungen abgelenkt wird. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine optische Komponente von dem Typ, der zwei optisch transparente Körper umfasst, von denen jeder zwei Hauptflächen aufweist, von denen eine durch eine Vielzahl von Einschnitten unterbrochen ist, die durch Trennstege getrennt sind, und die in einer Anordnung. Fläche zu Fläche so positioniert sind, dass die Einschnitte und Trennstege der zwei Körper gegenseitig ineinander greifen mit einem Luftspalt zwischen ihnen, wobei die Einschnitte und die Trennstege so gestaltet sind, dass sie in der zusammengebauten Komponente katadioptrische Reflektoren zumindest für Licht, das über einen gewissen Bereich von Einfallswinkeln auftrifft, festlegen.
Bei einer Ausführungsform ist die genannte eine Hauptfläche eines jeden Körpers durch langgestreckte Rillen unterbrochen, welche durch geneigte planare Flächen festgelegt werden. In einer solchen Ausführungsform sind die zwei geneigten planaren Flächen, welche die Rillen festlegen, vorzugsweise um im Wesentlichen 90° zueinander geneigt.
Eine optische Baugruppe, welche einen Satz von optischen Komponenten umfasst, die katadioptrische Reflektoren aufweisen, wie sie oben diskutiert worden sind, kann mit den Komponenten als langgestreckte Streifen oder Leisten, deren Neigung um eine Achse parallel zu ihrer Längenausdehnung verstellbar ist, gebildet werden.
Eine weitere Funktion, die von den optischen Komponenten erfüllt werden kann, welche gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind, besteht in der Begrenzung der Richtung des Durchgangs von Licht, welches über einen Bereich von Richtungen auftrifft. Das kann beispielsweise dann von Wert sein, wenn die optische Komponente ein Schirm über einer Lichtquelle oder beispielsweise über einem Instrumentenfeld oder dergl. ist, um den ungewünschten Durchgang von Licht in bestimmte Richtungen zu verhindern. Typischerweise kann ein Schirm über einem Instrumentenfeld den Durchgang von Licht auf ein schmales Band von Winkeln zu jeder Seite einer Normalen begrenzen, so dass nur ein Benutzer, der direkt vor dem Instrument positioniert ist, es ablesen kann und Beobachter seitlich des Instrumentes, also außerhalb der Durchlasswinkel, kein Licht und folglich auch kein Bild erhalten. Die Einschränkungen auf das hindurchgelassene Licht können natürlich auch für reflektiertes Licht gelten, so dass Ausführungsformen der Erfindung auch dazu benutzt werden können, um unerwünschte Reflexionen (insbesondere bei Nacht) zu verringern oder Blendlicht zu vermindern oder den Kontrast von Anzeigevorrichtungen zu erhöhen. Dies kann auf einem breiten Feld von Anwendungen von Wert sein, wo ein Benutzter wünscht, ein Instrumentenfeld zu beobachten wie beispielsweise die Instrumententafel eines Motorfahrzeugs oder Flugzeugs, ohne durch Reflexionen von in der Nähe befindlichen Lichtquellen gestört zu werden.
Eine Vorzugsrichtung für den Durchgang kann bereitgestellt werden, wenn die elementaren Oberflächen, welche die Hohlräume bilden, dergestalt unter einem Winkel zur Normalen liegen, dass der Bereich der Einfallswinkel, in welchem Durchlass durch die Komponente erfolgt, als Ganzes zur Normalen geneigt wird. Dies kann beispielsweise für den Einsatz als Abdeckfeld für ein Instrument relevant sein, welches sich in einer gewissen Entfernung auf einer Seite eines Beobachters befindet.
In den Hohlräumen kann sich nichttransparentes Material befinden, welches unter dem Aspekt ausgewählt werden kann, um eine gewünschte Wirkung zu erzielen. Durch Auswahl eines Materials, welches einen Brechungsindex kleiner als der Brechungsindex der Körper hat, und durch Verwendung eines solchen Materials als nichttransparentes Materials, das transluzent oder zumindest nicht vollständig lichtundurchlässig ist, ist es möglich, dass wenigstens ein Teil des unter bestimmten Winkeln auftreffenden Lichtes gebrochen wird, sowie ein Teil des unter anderen Winkeln auftreffenden Lichtes absorbiert wird, während das innerhalb des genannten Durchlassbereiches der Einfallswinkel einfallende Licht durchgelassen wird. Eine solche Ausführungsform kann sowohl für die Innenbeleuchtung als auch für Displays genutzt werden oder für Belange der Tageslichtlenkung, wo Blendlicht unter bestimmten Einfallswinkeln ein Problem darstellt, welches durch Absorption des unter diesen Winkeln auftreffenden Lichtes überwunden werden kann.
Der praktische Bau derartiger Ausführungsformen der Erfindung kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann ein nichttransparenter Kleber auf eine oder beide einander gegenüberliegende Hauptoberflächen der zwei Körper aufgebracht werden, bevor sie zusammengebracht werden. Durch Ausüben eines ausreichend hohen Druckes auf die beiden Körper wird der Kleber zwischen den elementaren Oberflächen der Einschnitte und Trennstege, welche sich miteinander im direkten Kontakt befinden, auf wirksame Weise herausgequetscht, so dass diese Flächen nicht durch einen dünnen Film von Klebstoff auf Abstand sind. Der aus dem Raum zwischen den in Kontakt befindlichen elementaren Oberflächen herausgequetschte Klebstoff füllt die Hohlräume zwischen den genannten (nicht in Kontakt befindlichen) elementaren Oberfläche, um im Endprodukt eine regelmäßige Anordnung von elementaren lichtundurchlässigen Elementen zu bilden, deren Wirkung darin besteht, dass sie darauf auftreffendes Licht absorbieren.
Es sollen nunmehr verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand eines Beispiels und unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben werden. Bei den Zeichnungen handelt es sich um:
1 ist im vergrößerten Maßstab eine Schnittdarstellung eines transparenten Körpers, der zur Bildung einer optischen Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
2 ist im vergrößerten Maßstab eine Schnittdarstellung eines Teils einer optischen Komponente, die unter Verwendung des Körpers von 1 hergestellt worden ist;
3 ist eine stark vergrößerte Schnittdarstellung einer Einzelheit der 2;
4 ist eine Schnittdarstellung eines Teils eines Körpers, der zur Bildung einer optischen Komponente geeignet ist, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 ist ein Schnitt durch eine optische Komponente, welche unter Nutzung des Körpers von 4 hergestellt worden ist;
6 ist eine stark vergrößerte Darstellung einer Einzelheit von 5;
7 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Teils einer optischen Komponente, welche eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
8 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Komponente, welche eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
9 ist eine schematische Schnittdarstellung einer optischen Baugruppe, die unter Nutzung einer optischen Komponente der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
10 ist eine Perspektivdarstellung, welche die Ausführungsform von 9 veranschaulicht;
11 ist schematisch eine Schnittdarstellung einer weiteren Baugruppe, welche unter Nutzung einer optischen Komponente der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
12 ist ein schematischer Schnitt durch eine optische Baugruppe, welche unter Nutzung der optischen Komponente der vorlie genden Erfindung mit einer zusätzlichen herkömmlichen Jalousie hergestellt wurde;
13 ist eine schematische Schnittdarstellung einer Fensteröffnung, welche herkömmliche Verglasung und eine sekundäre Anordnung aufweist, die unter Nutzung von optischen Komponenten der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
14 ist eine Darstellung ähnlich derjenigen von 13, welche eine alternative optische Komponente in der Baugruppe zeigt;
15 ist eine schematische Schnittdarstellung, welche eine weitere optische Baugruppe unter Nutzung der optischen Komponente der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
16 ist eine schematische Schnittdarstellung, welche den Einsatz einer optischen Komponente der vorliegenden Erfindung mit einer Kunstlichtquelle veranschaulicht;
17 ist eine Schnittdarstellung eines optisch transparenten Körpers, der für den Einssatz zur Herstellung einer optischen Komponente geeignet ist, die eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
18 ist eine schematische Darstellung einer zusammengebauten Komponente unter Verwendung des transparenten Körpers von 17;
19 ist eine schematische Darstellung, welche die Strahlenwege des auf die optische Komponente von 18 unter bestimmten begrenzten Richtungen auftreffenden Lichtes zeigt;
20a, 20b, 20c und 20d sind ähnliche schematische Darstellungen, welche das Verhalten des Lichtes veranschaulicht, welches in einem Bereich von Winkeln auftrifft, der von dem der 19 verschieden ist;
21 ist im vergrößerten Maßstab ein Teilschnitt einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung;
22 ist eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung, dargestellt in einer ersten Konfiguration des Einsatzes; und
23 ist eine schematische Schnittdarstellung der Ausführungsform von 22, dargestellt in einer zweiten Konfiguration des Einsatzes.
Es soll nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf die 1 bis 3 Bezug genommen werden, wo eine optische Komponente dargestellt ist, die generell mit 11 bezeichnet ist und die zwei Körper 12, 13 umfasst, welche in dieser Ausführungsform einander identisch sind. Der Körper 12 ist in 1 dargestellt, welche im vergrößerten Maßstab einen Schnitt durch einen Teil des Körpers 12 zeigt, der als flache Tafel betrachtet werden kann, welche eine erste Hauptfläche 14 aufweist, welche eben und ohne Unterbrechung ist, und eine zweite Hauptfläche, welche durch die unterbrochene Linie 15 dargestellt ist und die durch eine Vielzahl von Einschnitten 16 unterbrochen ist.
Es ist leicht zu erkennen, dass für die Belange einer deutlichen Darstellung die relativen Proportionen insbesondere in Bezug auf die Stärke des Materials und die Tiefe der Einschnitte 16 nicht maßstabsgerecht dargestellt worden sind und in der Praxis signifikant von den dargestellten Proportionen abweichen können. Darüber hinaus wird erwartet, dass die Gesamtstärke des Materials, d. h. die Trennung zwischen den zwei Hauptflächen 14, 15 in der Größenordnung von nicht mehr als wenigen Millimetern liegen kann und vorzugsweise leicht unter 1 mm liegt und der Abstand (in Fig. durch P_p gekennzeichnet) eine Maximalabmessung in der Größenordnung des Durchmesser der Pupille des menschlichen Auges (ungefähr 1 mm) liegt und beträchtlich kleiner sein kann, nämlich bis zu der Größe, bei welcher Beugungseffekte die Oberhand gewinnen (einige μm).
Darüber hinaus liegen in dieser Ausführungsform die Einschnitte 16 in Form von langgestreckten Rillen vor, die parallel zueinander in der Hauptfläche 15 verlaufen, auch wenn sie in anderen (nicht dargestellten) Ausführungsformen andere Formen haben können. Die Einschnitte 16 werden durch zugehörige Trennstege 17 getrennt, welche in dieser Ausführungsform auf effektive Weise durch langgestreckte Rippen gebildet werden. Wie in 1 dargestellt, ist jeder Einschnitt 16 durch zwei parallele Seitenwände 18, 19 festgelegt, und der Boden eines jeden Einschnitts ist durch zwei schräg verlaufende Bodenflächen 20, 21 festgelegt, von denen die Erstere unter einem flachen Winkel zur Hauptfläche 14 geneigt ist und den größeren Teil des Bodens des Einschnitts 16 einnimmt, wobei die Bodenfläche 21 stärker geneigt ist (um etwa 45°) und für einen Zweck vorhanden ist, der weiter unten noch ausführlicher beschrieben wird.
Der Eingang zu jedem Einschnitt 16 ist durch zwei schräg verlaufende Eingangswände 22, 23 festgelegt, deren Neigungen hinsichtlich der Größe gleich sind und in der Richtung denen der Bodenflächen 20, 21 entgegen gerichtet sind. In der Tat legen die Wände 22, 23, die auch beschrieben werden können, dass sie einen aufgeweiteten Eingang zum Einschnitt 16 festlegen, den Endbereich oder Nasenbereich des Trennstegs 17 zwischen den benachbarten Einschnitten 16 fest. Die Breite parallel zur Hauptfläche 15 eines jeden Einschnitts 16 ist geringfügig größer als die entsprechende Breite der Rippen, welche die Trennstege 17 festlegen. Wie aus 2 ersichtlich ist, werden, wenn zwei transparente Körper, welche die in 1 veranschaulichte Form aufweisen, mit ihren Hauptflächen 15 zueinander in einer Beziehung Fläche zu Fläche gebracht werden, ihre zugehörigen Trennstege 17 in die entsprechenden Einschnitte 16 eingreifen, um einen Verbundkörper 11 zu bilden, wie er in 2 und im größeren Maßstab in 3 dargestellt ist. In diesen zwei Abbildungen sind die elementaren Oberflächen, die in 1 gekennzeichnet sind und zum transparenten Körper 12 oder zum transparenten Körper 13 gehören, mit denselben Bezugszahlen wie in 1 gekennzeichnet, jedoch mit dem Index ₁₂ oder dem Index ₁₃, je nachdem welcher zutrifft.
Wenn die Trennstege 17 des Körpers 13 in die Einschnitte 16 des Körpers 12 eindringen und auf entsprechende Weise die Trennstege 17 des Körpers 12 in die Einschnitte 16 des Körpers 13 eindringen, werden folglich durch die geringere Breite der Trennstege 17 in Bezug auf die Breite der Einschnitte 16 Hohlräume 24 zwischen benachbarten Paaren von Seitenwänden 18, 19 gelassen. Diese Hohlräume 24 bilden zwei getrennte Sätze, nämlich einen aus denjenigen, die zwischen den Seitenwänden 18₁₂ des Körpers 12 und der Wand 19₁₃ des Körpers 13 festgelegt sind, und einen aus denjenigen, die zwischen der Wand 19₁₂ des Körpers 12 und der Wand 18₁₃ des Körpers 13 gebildet werden. Diese Hohlräume entstehen abwechselnd längs der regelmäßigen Anordnung von Hohlräumen, welche durch die ineinander greifenden Einschnitte und Trennstege festgelegt sind.
Die zueinander geneigt verlaufenden Oberflächen 22, 23, welche den Nasenbereich eines jeden Trennstegs 17 festlegen, passen zu den entsprechend geneigt verlaufenden Oberflächen der Bodenflächen 20, 21 des Einschnittes 16 und greifen in diese ein. Die Durchdringungslinie zwischen den geneigten Nasenoberflächen 22, 23, welche in 1 mit 25 bezeichnet ist, wird somit in Ausrichtung mit der Durchdringungslinie 26 zwischen den geneigt verlaufenden Bodenflächen 20, 21 gehalten. Dies ist hilfreich, um zu gewährleisten, dass die zwei Körper sich in einer vorbestimmten, mit den Breiten der Hohlräume 24 ausgerichteten Position befinden, die alle im Wesentlichen dieselben sind.
Wie aus 2 ersichtlich ist, werden die Lichtstrahlen I₁, I₂, die auf die Hauptfläche 14₁₂ der optischen Komponente 11 treffen, an dieser Fläche gebrochen, wobei der Erstere unabgelenkt durch die Grenzfläche tritt, welche durch die geneigten Oberflächen 20₁₂ und 22₁₃ festgelegt sind, um an der Grenzfläche, die durch die Seitenwandoberfläche 18₁₃ zum Hohlraum 24 festgelegt ist, reflektiert zu werden. Das Licht gelangt weiter zur Hauptfläche 14₁₃ des Körpers 13, wo es abermals in eine Austrittsrichtung gebrochen wird, welche durch die Spitze des Pfeils dargestellt ist. Der Lichtstrahl I₂, der aus derselben Richtung ankommt wie der Lichtstrahl I₁, aber um den Hohlraumabstand P_F versetzt ist, wird an der Hauptfläche 14₁₂ um denselben Winkel gebrochen und kommt an der Grenzfläche zwischen dem Hohlraum 24 und der Seitenwandoberfläche 18₁₂ an, nachdem er durch den Körper 12 hindurch gegangen ist. An dieser Stelle wird er um denselben Winkel reflektiert wie das Licht I₁ und abermals an der Hauptfläche 14₁₃ gebrochen, um in dieselbe Richtung auszutreten. Diese Ausführungsform liefert Mittel, durch welche eine regelmäßige Anordnung von parallelen Reflektoren am halben Abstand P_P des Einschnittprofils vorgesehen werden kann, wodurch ermöglicht wird, dass man einen engeren Reflektorabstand zur Verfügung hat als er bislang mit den Strukturen erzielt worden ist, bei denen lediglich eine Oberfläche des Einschnitts auf effektive Weise die reflektierende Grenzfläche bildet.
Die 4, 5 und 6 zeigen eine ähnliche Ausführungsform, bei welcher dieselben Bezugszahlen benutzt werden, um die gleichen oder ähnliche Teile zu bezeichnen. Bei dieser Ausführungsform verlaufen jedoch die Seitenwände 18, 19 des Einschnittes 16 leicht divergent nach außen. Dies ermöglicht, dass der Profilkörper 12 durch Gießen erzeugt werden kann, wobei die Neigung der Seitenwände 18, 19 auf wirksame Weise einen sogenannten „Aushebewinkel" bildet, welcher das Entfernen der Form vom gegossenen Erzeugnis erleichtert. Da die Hohlräume 24 folglich nicht zueinander parallel sind, ergibt sich daraus als selbstverständliche Folge, dass die Reflexion von zwei unterschiedlichen, aber parallel auftretenden Strahlen I₁, I₂ – wie das in 5 dargestellt ist – zu zwei Ausgangsstrahlen I₃, I₄ führt, welche zueinander nicht parallel sind, wie das bei den entsprechenden Strahlen in 2 der Fall ist. Diese Neigung schmälert jedoch nicht ernsthaft die Leistungsfähigkeit der optischen Komponente, sondern führt lediglich dazu, dass das reflektierte Licht über eine geringfügig größere Fläche verteilt wird. Die wichtige Eigenschaft der Komponente, nämlich die der Durchblickmöglichkeit, die einem Beobachter ermöglicht, Licht im Wesentlichen unabgelenkt über einen Bereich von Winkeln zu empfangen, der auf die Normale zur Hauptfläche 14 zentriert ist, bleibt erhalten, wobei bei dieser Ausführungsform die Hohlräume lediglich einen geringfügig größeren Teil des Sichtfeldes einnehmen gegenüber derjenigen der 1 bis 3.
Es soll nun auf die 7 Bezug genommen werden. Diese zeigt eine alternative Ausführungsform, welche zwei optisch transparente Körper 31, 32 umfasst, von denen jeder eine zugehörige Hauptfläche 33, 34 und eine gegenüberliegende Hauptfläche hat, welche durch eine Anzahl von im Allgemeinen V-förmigen Rillen 35, 36 unterbrochen wird, welche, wie aus den 7a und 7b ersichtlich ist, durch zugehörige Seitenwände 37, 39 und 41 im Fall des Körpers 31 und 38, 40 und 42 im Fall des Körpers 32 festgelegt sind. Zwischen benachbarten Einschnitten 35, 36 befinden sich zugehörige Trennstege 43, 44. Die geneigten Seitenwände 37, 39 treffen sich am Punkt 45, während sich die geneigten Seitenwände 38, 40 am Punkt 46 treffen. Die Seitenwände 39, 41 sind um einen kleinen Winkel zueinander geneigt, und die Seitenwand 41 trifft auf die gegenüberliegende Seitenwand 37 am Punkt 47, während auf entsprechende Weise die Seitenwände 38 und 42 sich am Punkt 48 treffen. Wenn die zwei Körper 31, 32 Fläche an Fläche angeordnet werden, wobei ihre Einschnitte und Trennstege gegenseitig ineinander eingreifen, bekommen, wie ersichtlich ist, die Seitenwände 37 des Körpers 31 Kontakt mit den Seitenwänden 38 des Körpers 32, und die Spitzen 45 der Trennstege 43 dringen in die Einschnitte 36 ein und reichen bis zum Boden des Einschnitts, der durch den Punkt 48 festgelegt ist. Die Hohlräume innerhalb der Komponente 30, die durch die zwei Körper 31, 32 festgelegt werden, sind mit der Bezugszahl 49 bezeichnet. Diese sind trapezförmig in ihrer Gestalt und verjüngen sich an jedem Ende. Diese sich verjüngende Form gewährleistet, dass die Menge an Licht, die unter einem besonderen Winkel einfällt, wie das durch den Lichtstrahl I_A veranschaulicht ist, der auf eine andere Facette als die gewünschte trifft, minimiert wird. Der Lichtstrahl I_A stellt somit die Grenze des Lichtstrahls dar, welcher auf diese Weise wirkt. Licht unter kleineren Einfallswinkeln muss sich nicht wie gewünscht verhalten, da es an der Grenzfläche reflektiert wird, welche durch die Seitenwand 41 festgelegt ist. Durch die Verjüngung der Hohlräume wird die Menge an derartigem Licht unterdrückt. Daher tritt es nicht durch die Komponente, um Lichtstrahlen in unerwünschten Richtungen zu erzeugen. 8 zeigt eine abweichende Form der Hohlräume, welche dieselbe Wirkung zeigt.
Bei allen weiter oben beschriebenen Ausführungsformen gibt es einen Anteil an einfallendem Licht, welches direkt durch die optische Komponente treten kann, um einem Beobachter die Sicht von Gegenständen auf der fernen Seite der Komponente in einer im Wesentlichen ungestörten Form zu bieten. Wegen der reflektierenden Wirkungen jedoch ist es unter einigen Umständen möglich, dass Licht direkt durch die Komponente hindurch tritt, um am Auge des Beobachters in im Wesentlichen derselben Richtung anzukommen wie Licht, das um einen signifikanten Winkel reflektiert worden ist. Dies gibt Anlass zu anomalen oder ungewöhnlichen Bildern und ist besonders aufdringlich, wenn das ungewöhnliche Bild dasjenige der Sonne ist, die durch die optische Komponente hindurch reflektiert wird und in derselben Richtung ankommt wie Licht, welches direkt durch die Komponente aus einem im Wesentlichen horizontalen Betrachtungsort ankommt.
Dies kann zu einem unerwünschten Blendlicht Anlass geben, welches für einen Beobachter selbst dann störend ist, wenn er nicht direkt auf die optische Komponente blickt, insbesondere wenn die Komponente für das Lenken des Tageslichts in einem Gebäude benutzt wird. Dies kann überwunden werden oder zumindest abgemindert werden, indem man gewährleistet, dass mindestens ein Teil der elementaren Oberflächen der Komponente über zumindest einen Teil ihrer Fläche nichttransparent gemacht werden, wodurch der Durchgang von Reflexionslicht über einen bestimmten Bereich von Winkeln verhindert wird.
Die elementaren Oberflächen könne auf verschiedene Art und Weise nichttransparent gemacht werden. In einer Ausführungsform werden beispielsweise die elementaren Oberflächen für diesen Zweck einer Oberflächenbehandlung unterzogen. diese Oberflächenbehandlung der elementaren Oberflächen kann dergestalt sein, dass diese für Licht, das auf sie trifft, als lichtstreuende Oberflächen wirken, was beispielsweise dadurch erreicht werden kann, dass man die Oberflächen dergestalt bearbeitet, dass man sie transluzent macht wie beispielsweise durch Aufrauen oder sonstige Beeinträchtigung der Ebenheit der Oberfläche. Andererseits kann die Oberflächenbehandlung dergestalt erfolgen, dass man die Oberflächen gänzlich lichtundurchlässig macht, und dies kann ebenso auf mehrere Art und Weise erreicht werden, wozu das Aufbringen einer Beschichtung gehört. Es muss hervorgehoben werden, dass die Oberflächenbehandlung die Unversehrtheit der Fläche oder nur eines begrenzten Teils der Fläche der behandelten elementaren Oberflächen beeinträchtigt, und die elementaren Oberflächen selbst können nur ein kleiner Bestandteil der Gesamtfläche der optischen Komponente sein.
Falls eine Oberflächenbeschichtung benutzt wird, kann diese eine über die Fläche der elementaren Oberfläche veränderliche Dichte aufweisen, wodurch der Grad der Abweichung von der Transparenz verändert wird. Andererseits kann die Dichte der Beschichtung von einer elementaren Oberfläche zur anderen variieren, wodurch die optischen Eigenschaften der optischen Komponente über ihre Fläche verändert werden.
Ebenso kann die Oberflächenbehandlung von besonderen Regionen der elementaren Oberflächen vorgenommen werden, um die Erscheinung der Überstrahlung zu verringern. Es ist bekannt, dass eine solche Erscheinung in Regionen einer optischen Komponente auftritt oder "geimpft" wird, wo zwei Oberflächen an einem Rand zusammen kommen. Um Überstrahlung zu verhindern, können derartige Randregionen der Flächen physikalisch oder chemisch bearbeitet werden, um die optische Flachheit der Oberfläche zu stören wie beispielsweise durch Aufrauen der Oberfläche, und die Schärfe der Ränder kann ebenso entweder physikalisch oder chemisch herabgesetzt werden, so dass die Berührungsstelle zwischen den zwei Oberflächen unregelmäßig ist.
Wenden wir uns nun der 9 zu, welche eine Wand 50 eines (sonst nicht weiter dargestellten) Gebäudes zeigt, die eine Öffnung 51 wie beispielsweise eine Fensteröffnung aufweist, in welcher sich eine Tafel befindet, die eine optische Komponente umfasst wie beispielsweise diejenige, die in irgend einer der 1–8 beschrieben ist und mit der Bezugszahl 52 bezeichnet ist und die aus transparenten Körpern gebildet sein kann, welche hinreichend dick sind und aus einem Material bestehen, das hinreichend steif ist, um selbsttragend zu sein, oder als Film ausgebildet ist, der von einer ihrer Hauptflächen auf einer tragenden transparenten Scheibe wie beispielsweise Glas oder Perspex getragen wird oder in Sandwichbauweise zwischen zwei Scheiben in der Konfiguration der Doppelverglasung vorliegt. Die optische Komponente 52 ist nicht koplanar mit der Öffnung 51, sondern liegt zu ihr unter einem Winkel α, und ihr unterer Rand 53 liegt nach außen und oberhalb des unteren Randes 54 der Öffnung 51. Der Raum zwischen dem unteren Rand 53 der optischen Komponente 52 und dem unteren Rand 54 der Öffnung 51 ist mit einer einfachen Glasscheibe 55 ausgefüllt. Dreieckige Seiten 56, wie sie in 10 dargestellt sind, können aus Glas oder einem anderen transparenten Material gefertigt sein oder auch aus einem nichttransparenten Material bestehen. Bei dieser Konfiguration kann Licht, dargestellt durch den Strahl I_D, welcher, wie durch die unterbrochene Linie I_D dargestellt, an der Öffnung vorbei führt, ohne in die Öffnung zu dringen, durch Reflexion, wie das durch den Strahl I_R dargestellt ist, in das Innere des Gebäudes hinein (d. h. rechts von der Wand 50) abgelenkt werden, wie das in 9 gezeigt ist. Eine solche Struktur müsste offensichtlich in den ursprünglichen Entwurf des Gebäudes einbezogen werden. Ein ähnlicher Effekt kann jedoch erzeugt werden, wie das in 11 dargestellt ist, indem man eine Tafel 57 vor die Öffnung 51 hängt, von welcher in diesem Fall angenommen wird, dass sie mit normaler Fenster- oder sonstigen transparenten Verglasung 58 verglast ist. In diesem Fall kann die Tafel 57 wiederum irgend eine der optischen Komponenten sein, die weiter oben beschrieben worden sind, und ihre Funktion ist dieselbe, nämlich Licht, welches aus einem hohen Winkel ankommt und welches ansonsten an der Fensteröffnung 51 vorbeigehen würde und verloren ginge, in das Gebäude abzulenken. Indem man die Tafel 57 um ihren oberen Rand 59 drehbar gestaltet, ist es bei dieser Ausführungsform jedoch möglich, die Neigung der Tafel einzustellen und damit den Lichtsammeleffekt von einem Maximalwert, bei welchem die Tafel am stärksten geneigt ist, bis zu einem Minimalwert, wo die Tafel im Wesentlichen parallel zur Scheibe 58 liegt, zu verändern.
Die Ausführungsformen der 9, 10 und 11 zielen auf Situationen ab, wo es erwünscht ist, den Maximalbetrag an Licht zur Lieferung in das Innere des Gebäudes zu ernten. Natürlich kann es dabei Umstände geben, wo das Licht zu grell ist oder Licht aus bestimmten Winkeln unerwünscht ist. 12 veranschaulicht eine Fensteröffnung 51 in einer Wand 50, welche mit einer optischen Scheibe 60 verglast ist, welche wiederum irgend eine der optischen Komponenten sein kann, wie sie weiter oben beschrieben sind. Unter bestimmten Einfallswinkeln wird Licht (typischerweise das Licht, welches durch die Lichtstrahlen I in 12 dargestellt ist) dergestalt reflektiert, dass das Licht, welches durch die optischen Komponenten 60 tritt, nach oben gelenkt wird, wie dies durch den Strahl I_R dargestellt ist. Ein gewisser Anteil an dem Licht aus der Richtung I wird jedoch nicht reflektiert, und falls gewünscht wird, dieses zu unterdrücken, kann diese Unterdrückung durch den Einsatz einer Jalousie 61 vom herkömmlichen Typ bewirkt werden.
Der Nachteil des Einsatzes einer Jalousie 61 besteht darin, dass ungewünschtem Licht nicht die Möglichkeit gegeben wird, in das Innere des Gebäudes zu gelangen, und dies verringert den Grad der Beleuchtung im Innern. Es kann jedoch sein, dass das Licht wegen seiner Neigung unerwünscht ist, d. h. weil es unter einem unbequemen Winkel entweder direkt in die Augen einer Person fällt, die an einer bestimmten Stelle sitzt oder steht und in einer allgemeinen Richtung zu den Fenstern gerichtet ist. Derartiges Licht kann typischerweise Licht sein, das direkt von einer tief stehenden Sonne kommt, wo das Blenden ein Problem ist. Die Gesamtbeleuchtung im Innern des Gebäudes braucht jedoch nicht so stark zu sein, dass eine Verminderung durch den Einsatz einer Jalousie 61 gerechtfertigt wird, und unter derartigen Umständen kann die Ausführungsform der 13 von Wert sein. Bei dieser Ausführungsform ist eine Öffnung 51 in einer Wand 50 mit einer einfachen Glasscheibe 58 wie in der Ausführungsform der 11 ausgestattet, aber in diesem Fall befindet sich über dem Innern der Öffnung 51 eine Baugruppe aus optischen Komponenten in der Form von horizontalen Leisten 62, von denen jede aus einer optischen Komponente gefertigt ist, wie sie in irgend einer der vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben ist. Durch Verändern der Neigung der Leiste 62 um eine zugehörige horizontale Achse, wie dies typischerweise bei Jalousien vorgenommen wird, kann mit einer solchen Konfiguration die Richtung des in ein Gebäude hineintretenden Lichtes verändert werden, ohne dass davon welches unterdrückt wird, so dass einem Problem des Blendens eher durch Lichtablenkung als durch Lichtunterdrückung begegnet werden kann. Diese Ausführungsform ermöglicht auch, dass ein direkter Durchblick erzielt wird gegenüber der Jalousie, welche die Sicht abdeckt. Dies ist in 13 durch den einfallenden Lichtstrahl I_D veranschaulicht, welcher – wie in der Ausführungsform der 12 – den Ausgangsstrahl I_R zur Folge hat, aber hier wird der einfallende Strahl I_L auf der Horizontalen direkt hindurchgeleitet, um einem Beobachter zu ermöglichen, das Äußere des Gebäudes zu sehen.
Falls eine Maßnahme zur Lichtunterdrückung erforderlich ist sowie die Fähigkeit, den Winkel des Lichteinfalls zu ändern und die Sicht durch das Fenster zu erhalten, kann eine Ausführungsform wie diejenige, die in 14 veranschaulicht ist, verwendet werden. Diese – wie auch die Ausführungsform der 13 – sieht eine „Jalousie"-Anordnung aus Leisten 63 auf der Innenseite eines Fensters 58 in einer Wand 50 vor. Hier sind jedoch die optischen Komponenten der Leisten 63 dergestalt ausgebildet, dass Licht, welches in einem schmalen Bereich um die Normale zur Ebene einer jeden Leiste einfällt, rückgestrahlt wird, wie das durch den Strahl I_B dargestellt ist, wobei der „Geradeaus"-Strahl I_L unverändert bleibt und der nach unten gerichtete Strahl I_D zu einem durchgelassenen Strahl I_T wird. Eine ausführlichere Beschreibung der optischen Komponente 63 wird weiter unten unter Bezug auf die 17 bis 20 vorgenommen.
Wenden wir uns nun der 15 zu. Es ist festgestellt worden, dass unter bestimmten Bedingungen wie insbesondere bei hellem sonnigem Himmel das nach oben abgelenkte Licht, das an der Zimmerdecke nahe am Fenster ankommt, im Innern eines Gebäudes zu hell sein kann. In der in 15 dargestellten Anordnung ist ein Reflektor, in diesem Fall ein ebener Spiegel 60, oberhalb einer Fensteröffnung 51 positioniert. Dieser ist mit einer optischen Komponente 61 verglast wie in der Ausführungsform der 12. Wie aus den Strahlenverläufen in 15 zu erkennen ist, wird Licht, welches von hohen Winkeln kommt, nach oben in den Raum hinein reflektiert und bei seinem Auftreffen auf den Reflektor 61 in eine Richtung in das Innere des Raumes hinein abgelenkt, die generell parallel zur Zimmerdecke verläuft. In anderen (nicht dargestellten) Ausführungsformen kann an Stelle des Reflektors ein nichtdurchlässiger (lichtbrechender) Ablenker vorgesehen werden, und der Reflektor 61 braucht nicht ein ebener Spiegel zu sein, sondern kann kugelförmig oder zylindrisch sein oder eine andere Krümmung aufweisen.
In 16 ist ein System dargestellt, bei welchen eine optische Komponente 60, die eine Öffnung 51 verglast, mit einer Kunstlichtquelle 62 ausgestattet ist, die auf einem Bügel 63 außerhalb und oberhalb der Fensteröffnung 51 angebracht ist. Indem man das Licht von der Lichtquelle 62 auf die optische Komponente 60 fokussiert, kann gewährleistet werden, dass all ihre Lichtenergie in das Innere des Raumes abgegeben wird. Die Lichtverteilungskennlinie der optischen Komponente ermöglicht, dass Kunstlichtbeleuchtung dort, wo dies erforderlich ist, in einer Weise zur Anwendung gelangt, dass es dem Tageslicht ähnelt, auch wenn die Quelle 62 eine Kunstlichtquelle ist. Wenn diese Quelle die richtige Farbtemperaturkenngröße aufweist, kann es den Insassen des Raumes gar nicht bewusst werden, dass Kunstlicht benutzt wird, um Tageslicht zu simulieren. Diese Konfiguration hat den Vorteil, dass die Wärme, die durch eine Lichtquelle hoher Leistung wie beispielsweise eine Entladungslampe hoher Lichtstärke oder eine durch Mikrowellen gespeiste Schwefellampe erzeugt wird, nicht an das Innere des Gebäudes abgegeben wird, welches klimatisiert sein kann. Dies bringt einen beträchtlichen wirtschaftlichen Nutzen, da die Dissipation der Wärme, die bei der Lichterzeugung entsteht, außerhalb des klimatisierten Bereichs erfolgt und daher unnötige Kosten verhindert.
Die 17 bis 19 veranschaulichen eine alternative Ausführungsform der optischen Komponente der vorliegenden Erfindung, welche speziell darauf ausgelegt ist, eine katadioptrische Reflexion von Licht hervorzurufen, welches nahe an der Normalen zur Ebene des Elements ankommt. Das Profil eines geeigneten transparenten Körpers 70 ist in 17 dargestellt. Dieser, wie auch bei den Ausführungsformen der vorhergehenden Abbildungen, umfasst eine im Wesentlichen ebene Tafel mit einer Hauptfläche 71 in Form einer flachen, nicht unterbrochenen Ebene, wobei eine gegenüber liegende Hauptfläche durch die unterbrochene Linie 72 dargestellt ist, die durch eine Anzahl von parallelen Rillen 73 unterbrochen ist, von denen jede durch zwei flach geneigte Oberflächen 74, 75 festgelegt ist, welche sich an einem Punkt (im Querschnitt) an ihrem Scheitelpunkt 76 und an einem entsprechenden Punkt 77 am Boden oder Trog der Rille 73 treffen. Benachbarte Rillen 73 sind durch Rippen 78 getrennt, welche die Trennstege festlegen.
Eine optische Komponente wird gebildet, indem man zwei Körper 70 in einer Anordnung Fläche an Fläche anordnet, wobei die Flächen 72 zueinander gerichtet sind und die Einschnitte 73 und die Trennstege 78 gegenseitig ineinander eingreifen, wie das in 18 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform greifen jedoch die in Kontakt befindlichen Flächen nicht fest ineinander, um eine Grenzfläche wie in den früheren Ausführungsformen zubilden, sondern werden voneinander auf Abstand gehalten, so dass ein gewundener Luftspalt durch die Gesamtheit der Komponente vorhanden ist. Beide geneigten Flächen 74, 75 wirken daher für Licht, welches durch den Körper 70 von der Hauptfläche 71 ankommt, als reflektierende Grenzflächen, und weil diese Flächen im Wesentlichen um 90° zueinander geneigt sind, wird Licht, welches nahe an der Normalen zur Ebene der Einfallsfläche 71 einfällt, an der ersten vorgefundenen Grenzfläche, beispielsweise der durch die geneigte Oberfläche 74 des Einschnitts 73 festgelegten Grenzfläche, um 90° reflektiert und abermals um 90°, wenn es auf die Fläche 75 fällt, so dass das einfallende Lichte um 180° reflektiert wird und aus der optischen Komponente 80 tritt. Dieser Umstand trifft zu für Licht, welches unter kleinen Winkeln von der echt Rechtwinkligen über einen Bereich von 5 bis 7° auftrifft, wie das in 19 dargestellt ist. Diese optische Komponente ist daher für den Einsatz in der in 14 dargestellten regelmäßigen Anordnung ideal geeignet, wo durch geeignete Ausrichtung der Leisten 63 das Licht von der Sonnenscheibe rückgestrahlt wird, wodurch Blendlicht vermieden wird.
Die 20a, 20b, 20c und 20d veranschaulichen das Verhalten von Licht, welches auf die Ausführungsform der 17 bis 19 unter zunehmend größeren Winkeln zur Normalen, nämlich 15°, 45°, 60° und 75° auftrifft. Es ist ersichtlich, dass der größte Teil des Lichtes durch das Element unabgelenkt hindurch tritt, während in allen Fällen eine geringe Menge durch Reflexion an einer ersten Grenzfläche verloren geht, was an einer zweiten Grenzfläche nicht aufgenommen wird. Rollläden, welche als eine regelmäßige Anordnung von Leisten ausgebildet sind mit einer Struktur, wie sie in Bezug auf die 17 bis 20 beschrieben ist, lassen verschiedene Optionen zu, ob sie individuell oder insgesamt einbezogen werden. Beispielsweise die Krümmung der Leiste und/oder Änderung der Geometrie zwischen den Elementen innerhalb der Leiste schafft einen progressiven Übergang zwischen dem reflektierenden und dem durchlassenden Betriebsmodus der Leiste. Darüber hinaus können die Rillen im Material horizontal oder vertikal verlaufen, um entweder einen horizontalen oder vertikalen „Ausblendstab" zu erzeugen, wenn vom Innern des Raumes nach draußen geblickt wird. Vorzugsweise verläuft die Hauptachse der Leiste, um welche normalerweise die Einstellung erfolgt, parallel zur Rillenrichtung. Die Wahl der Rillenrichtung, der Leistenrichtung (d. h. horizontaler oder vertikaler Rollladen) und der Einstellachse kann darauf Auswirkungen haben, wie häufig der Rollladen nachgestellt werden muss, um im Raum die Sonnenabschattung aufrecht zu erhalten, und auf den Typ der Antriebsmittel, die notwendig sind, damit dies automatisch erfolgt.
Wie zu erkennen ist, bestimmt der Brechungsindex des Materials die Breite des „Ausblendstabes" und folglich, wie häufig der Rollladen nachgestellt werden muss. Ein großer Index erzeugt einen breiteren Stab. Als Alternative zur Sonnenabschattung bietet der Rollladen eine Geheimhaltungsfunktion. Beispielsweise verhindert die Einstellposition von 18, dass man durch Fenster auf derselben Höhe über eine Straße Blicke tauschen kann.
21 veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung ähnlich derjenigen der 7 und 8. In der Ausführungsform der 21 jedoch sind die Hohlräume zwischen benachbarten, nicht im Kontakt befindlichen elementaren Oberflächen mit einem lichtundurchlässigen Klebstoff gefüllt. 21 zeigt in größerer Ausführlichkeit eine optische Komponente 89, welche zwei optisch transparente Körper 90, 91 umfasst, welche zugehörige, im Wesentlichen planare, nicht unterbrochene Hauptoberflächen 92, 93 und gegenüber liegende Hauptflächen aufweisen, welche durch eine Anzahl von Einschnitten unterbrochen sind, die durch geneigte elementaren Oberflächen 95, 96 (im Fall des Körpers 90) und 94, 97 (im Fall des Körpers 91) festgelegt sind. 21a ist eine vergrößerte Ansicht, welche einen Teil der Ausführungsform der 21 zeigt, wobei die Komponenten dergestalt getrennt sind, dass die elementaren Oberflächen leichter identifiziert werden können.
Wenn die zwei Körper 90, 91 zusammengebracht werden, werden die unterbrochenen Oberflächen mit einem lichtundurchlässigen Kleber beschichtet, und die beiden Körper 90, 91 werden unter beträchtlichem Druck dergestalt zusammengepresst, dass die geneigten Oberflächen 94, 95 in dichten Kontakt miteinander kommen, der gesamte Kleber zwischen ihnen wird herausgequetscht in die Hohlräume hinein, welche zwischen den einander gegenüber stehenden orthogonalen elementaren Oberflächen 96, 97 festgelegt sind, um lichtundurchlässige Elemente 98 in einer jalousieähnlichen Anordnung, wie das in 21 veranschaulicht ist, zu bilden. Die lichtundurchlässigen Elemente 98 in der Ausführungsform der 21 sind im Wesentlichen orthogonal zu den nicht unterbrochenen Hauptoberflächen 92, 93, auch wenn in anderen Ausführungsformen sie durch geeignete Wahl der Winkel der elementaren Oberflächen 96, 97 unter einem anderen Winkel zu diesen Hauptoberflächen geneigt sein könnten, wenn die Einschnitte gebildet werden.
Beim Gebrauch wirkt die Ausführungsform von 21 in der Weise, dass sie ermöglicht, dass Licht dicht an der Normalen zu den Hauptoberflächen 92, 93 und geneigt dazu bis zu einem bestimmten Schwellwertwinkel im Wesentlichen unabgelenkt hindurch tritt, wie das durch den Strahl B₂ dargestellt ist. Licht, welches jedoch unter einem höheren Einfallswinkel einfällt, wie das durch den Strahl B₁ dargestellt ist, wird absorbiert, wenn es an den lichtundurchlässigen Elemente 98 ankommt. Es ist ersichtlich, dass im Zusammenhang mit 21 für den Zweck der übersichtlichen Darstellung die Abmessungen übertrieben dargestellt sind und dass das Verhältnis zwischen der Tiefe und der Breite der Einschnitte, die durch die elementaren Oberflächen 94, 95, 96, 97 festgelegt sind, dergestalt sein kann, dass für den Winkel des einfallenden und durch die Komponente tretenden Lichts eine größere Begrenzung vorliegt, als aus den Abmessungen, die lediglich für die Belange der Veranschaulichung in 21 benutzt worden sind, hervorgeht.
Ausführungsformen wie diejenige der 21 können in optischen Komponenten benutzt werden, um Lichtquellen oder Instrumente abzudecken, wo ein gewisser Grad an Geheimhaltung oder Vermeidung von Reflexion erforderlich ist. Es ist erkennbar, dass im Fall von Instrumentenabdeckungen die Ausrichtung der Einschnitte, die in dieser Ausführungsform aus langgestreckten Streifen gebildet sind, in einer vertikalen oder im Wesentlichen vertikalen Richtung einem Beobachter direkt vor dem Instrument ermöglichen wird, dieses ungehindert zu betrachten, während Beobachter zu jeder Seite von ihm kein durchgelassenes Licht erhalten und folglich nicht imstande sind, das Instrument abzulesen. Darüber hinaus wird ein Beobachter, der sich auf der Seite der Komponente befindet, die zur Hauptoberfläche 93 gerichtet ist, nicht unter unerwünschten Reflexionen von hellen Gegenständen auf jeder Seite leiden (solche Reflexionen würden durch innere Totalreflexion an der „hinteren" Hauptfläche 92 auftreten), was auf die absorbierenden Wirkung der lichtundurchlässigen Elemente 98 bezüglich des Lichtes außerhalb eines engen Einfallwinkels zurückzuführen ist.
Reflexion an der Oberfläche 92 durch den Effekt der inneren Totalreflexion erfolgt nur, wenn der Einfallswinkel größer als ein kritischer Schwellwertwinkel ist; die Abmessungen und der Abstand von den lichtundurchlässigen Elementen 98 kann dergestalt gewählt werden, dass Licht oberhalb des kritischen Winkels nicht durchgelassen wird. Ein geringer Betrag der Vorderflächenreflexion von der Oberfläche 93 wird natürlich auftreten, aber diese kann durch geeignete Beschichtungen minimiert werden und ist ein Effekt zweiter Ordnung, der viel weniger Signifikanz aufweist als die Rückseitenreflexion. Indem man die Rillen horizontal ausrichtet, ist es möglich, die Notwendigkeit für eine Haube über einem Instrument oder einer Lichtquelle zu vermeiden, und daher kann eine solche Ausführungsform beispielsweise benutzt werden, um eine größere Freiheit beim Entwurf von Instrumententafeln zu bieten, welche bei ihrer Benutzung nicht mehr in dem Maße eingelassen, eingesenkt oder abgedeckt werden müssen, als dies gegenwärtig der Fall ist, um Freiheit von unerwünschten Reflexionen und/oder Blendlicht zu gewährleisten.
Die 22 und 23 zeigen eine Jalousieleiste, welche eine spezielle geometrische Form mit den Merkmalen der rückstrahlenden Jalousieleiste von 19 kombiniert, um eine Jalousieleiste zu bilden, welche eine Sonnenabschattung mit einer verbesserten Lenkung des Tageslichtes verbindet, auch wenn dies nicht notwendigerweise zur selben Zeit erfolgt. In diesen Abbildungen ist die Form der Körper, aus denen die Leisten geformt sind, ähnlich derjenigen der 17 bis 20, aber an Stelle der V-förmigen Wellen, welche die Rillen und Rillenseparatoren festlegen, haben die einander gegenüberliegenden Oberflächen der Körper Rillen 100, die zwei Hauptseitenflächen 101, 102 aufweisen, und die Bodenfläche hat eine einspringende Gestalt, welche durch die zwei Oberflächen 103, 104 der Bodenflächen festgelegt ist. Die Scheitel der Trennstege 105 sind ebenso durch zwei geneigte Oberflächen 106, 107 festgelegt.
Wenn die Sonne nicht auf ein Fenster scheint, wird typischerweise der Insasse des Raumes von der Funktion der Tageslichtlenkung (22) profitieren, während, wenn sie auf das Fenster scheint, die Abschattungsfunktion vorgezogen wird, die einfach durch das Neigen der Leisten erreicht wird, beispielsweise so, wie das in 23 dargestellt ist.
Es versteht sich von selbst, dass bei dieser Ausführungsform die Sicht durch die Leiste erläutert wird, aber natürlich wird mit einem solchen System die Sicht durch die Leiste hindurch beeinträchtigt, aber natürlich kann mit einem solchen System die Sicht erhalten werden, wenn dies gewünscht wird, und zwar dadurch, dass man die Leisten in die Konfiguration ,Kante oben', in welcher sie die geringste Störung für die Sicht darstellen, einstellt.

Claims

Optische Komponente (11; 30) von dem Typ, welcher zwei optisch transparente Körper (12, 13; 31, 32) umfasst, von denen jeder zwei Hauptflächen (14, 15) aufweist, von denen eine (15) durch eine Anzahl von Einschnitten (16) unterbrochen ist, welche durch Trennstege (17) getrennt sind, die elementare Oberflächen aufweisen, an denen Licht, welches durch den entsprechenden optisch transparenten Körper unter einem Einfallswinkel oberhalb eines Schwellwertes einfällt, durch innere Totalreflexion reflektiert wird und unterhalb dieses Winkels einfallendes Licht durchgelassen und gebrochen wird, wobei diese Trennstege (17) zwischen den Einschnitten (16) eines jeden optisch transparenten Körpers (12, 13) in die Einschnitte (16) des anderen Körpers hineinragen und für jeden Einschnitt (16) mindestens einen Hohlraum (24; 49) zwischen den einander gegenüber liegenden Oberflächen (18, 19) festlegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (16) und die Trennstege (17) elementare Oberflächen (20, 21; 22, 23) enthalten, welche zu den Hauptflächen (14, 15) dergestalt geneigt sind, dass die relativen Positionen der zwei Körper (12, 13) in einer Richtung parallel zu ihren zwei Hauptflächen (14, 15) durch den Kontakt zwischen ihren zusammenwirkenden elementaren Oberflächen (20, 21; 22, 23) festgelegt werden, wenn die zwei optisch transparenten Körper (12, 13) gegenseitig völlig ineinander eingedrungen sind.
Optische Komponente gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstege (17) zwischen den Einschnitten (16) eines jeden optisch transparenten Körpers (12, 13) in die Einschnitte (16) des anderen Körpers hineinragen und für jeden Einschnitt mindestens zwei Hohlräume (24) zwischen den einander gegenüber liegenden Flächen festlegen.
Optische Komponente gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Oberflächen (18, 19) eines Einschnittes im Wesentlichen parallel zueinander sind.
Optische Komponente gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen (18, 19), welche einen gegebenen Einschnitt (16) festlegen, in Bezug auf eine Normale zu den Hauptflächen (14, 15) der Komponente (11) geneigt sind.
Optische Komponente gemäß irgend einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen (18, 19, 20, 21), welche jeden Einschnitt (16) begrenzen, beide Seitenwände (18, 19) und Bodenflächen (20, 21) des Einschnittes (16) festlegen und die Oberflächen (22, 23), welche die Trennstege (17) begrenzen, solche Oberflächen (22, 23) enthalten, welche eine Form und eine Neigung aufweisen, die zu denen der genannten Bodenflächen (19, 20) passt, wodurch sie untereinander in Kontakt kommen, wenn die zwei Körper (12, 13) zusammengebracht werden, wobei ihre Einschnitten (16) und Trennstege (17) gegenseitig ineinander eingreifen.
Optische Komponente gemäß irgend einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen, welche die Seitenwände und/oder Bodenflächen eines Einschnitts festlegen, dergestalt wirken, dass sie einfallendes Licht, das unter bestimmten Winkeln auftrifft, schwächen oder auslöschen.
Optische Komponente gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil von wenigstens einigen der Seitenwände und/oder Bodenflächen eines Einschnittes oberflächenbehandelt und/oder beschichtet sind, wodurch der Durchgang von Licht, welches aus einem begrenzten Bereich von Einfallswinkeln kommt, durch die Komponente verhindert wird.
Optische Komponente gemäß irgend einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass außerdem in den Hohlräumen transparentes oder transluzentes Material vorhanden ist, welches einen Brechungsindex aufweist, der auf der einen Seite des Hohlraumes nicht kleiner als der des Körpers ist und auf der anderen Seite des Hohlraumes nicht größer als der des Körpers ist.
Optische Komponente gemäß irgend einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel derjenigen Oberflächenelemente der Körpers, welche Grenzflächen festlegen, an denen Reflexion erfolgt, unter einem Winkel zur Normalen der Hauptflächen der Körper liegen, der 7° und vorzugsweise 5° nicht überschreitet.
Optische Baugruppe, welche eine optische Komponente gemäß irgend einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass sie in der Form einer Tafel (52) ausgebildet ist und Mittel aufweist, um diese Tafel über der Außenseite eines Fensters (51) oder einer anderen Öffnung in einem Gebäude oder dergl. anzubringen, wobei ihre Ebene zur Vertikalen geneigt ist, wodurch Licht, welches in einer solchen Richtung nach unten tritt, dass es an der Öffnung (51) vorbei tritt, in die Öffnung (51) hinein abgelenkt wird.
Optische Baugruppe, welche mindestens eine optische Komponente gemäß irgend einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass diese in Form einer Verglasungsscheibe (60) in einem Fenster oder einer ähnlichen Öffnung (51) in einem Gebäude ausgebildet ist, und eine weitere lichtablenkende Komponente (61) im Innern des Gebäudes im Strahlungsweg des von der genannten optischen Komponente (60) abgelenkten Lichtes angeordnet ist, welche und in der Weise wirkt, dass sie das auf sie auftreffende Licht ablenkt.
Optische Baugruppe gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte weitere lichtablenkende Komponente (61) ein ebener oder gekrümmter Reflektors ist.
Optische Baugruppe zur Verwendung zum Verglasen und Beleuchten einer Öffnung in einem Gebäude, wobei diese Baugruppe eine optische Komponente gemäß irgend einem der Ansprüche 1 bis 9 oder eine optische Baugruppe gemäß irgend einem der Ansprüche 10 bis 12 umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Kunstlichtquelle (62) enthält sowie Mittel (63), um diese außerhalb der Öffnung (51) zu positionieren und sie so auszurichten, dass sie Licht in Richtung auf die Öffnung (51) dergestalt ablenkt, dass Licht, welches von der Kunstlichtquelle (62) ausgesandt wird, von der optischen Komponente in eine vorbestimmte Richtung abgelenkt wird.
Optische Baugruppe gemäß irgend einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschnitte (100) und die Trennstege (105) so gestaltet sind, dass sie in der zusammengebauten Komponente zumindest für Licht, welches über einen gewissen Bereich von Einfallswinkeln auftrifft, Reflektoren festlegen, die im Wesentlichen katadioptrisch sind.
Optische Baugruppe gemäß irgend einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige elementare Oberflächen über wenigstens einen Teil ihrer Fläche nichttransparent gemacht worden sind, wodurch über einen bestimmten Bereich von Winkeln der Durchgang von reflektiertrem Licht verhindert wird.