[0001] Die Erfindung betrifft eine Signalanordnung mit einer phantombildfreien Linsenanordnung,
wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschrieben ist.
[0002] Eine bekannte Signalanordnung - gemäß US-PS 2 907 249 - weist eine Linsenanordnung
bestehend aus einer Mehrzahl von Plankonvexlinsen, auf, deren konvexe Krümmungsflächen
flächendeckend auf der der Lichtquelle zugeordneten Seite angeordnet sind. Im Bereich
der optischen Achsen der Plankonvexlinsen sind auf einer dem Betrachter zugewandten
Stirnfläche Lichtdurchtrittsöffnungen angeordnet, während die diesen Lichtdurchtrittsöffnungen
benachbarten Flächenteile durch eine lichtundurchlässige spiegelnde Schicht abgedeckt
sind. Durch diese bekannte Linsenanordnung wird zwar bereits in einem gewissen Maß
eine Reduzierung der Phantomabbildung bei einfallendem Fremdlicht erzielt, das Ausmaß
der Reduktion ist jedoch für Verkehrssignalanlagen in vielen Fällen nicht ausreichend.
[0003] Bei einer weiteren bekannten Linsenanordung - gemaß GB-PS 1 591 013 sind ebenfalls
mehrere Plankonvexlinsen angeordnet, wobei einer ebenen Vorderseite der Plankonvexlinsen
auf der Betrachterseite eine lichtundurchlässige Scheibe vorgeordnet ist, die im Bereich
der optischen Achsen der Plankonvexlinsen mit Lichtdurchtrittsöffnungen versehen ist.
Dadurch wird erreicht, daß ein aus einem Parallel-Lichtbündel eintretendes achsparälleles
Licht von den einzelnen Plankonvexlinsen konvergent zu den jeweiligen Lichtdurchtrittsöffnungen
abgelenkt aus den Plankonvexlinsen austritt. Auch bei dieser Ausgestaltung der Linsenanordnung
wird keine für Signalsicherheitsvorrichtungen geeignete Phantombildfreiheit erreicht.
[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linsenanordnung zu schaffen,
bei der die Fremdlichtmenge, die in die Linsenanordnung eintreten kann, erheblich
verringert und der Anteil von in die Linsenanordnung eingetretenem Fremdlicht, der
in Richtung des Betrachters zurückreflektiert wird, noch zusätzlich vermindert werden
kann.
[0005] Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die im Kennzeichenteil des Patentanspruches
1 angegebenen Merkmale erreicht. Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform, daß durch
die überraschend einfach erscheinende Erkenntnis eine Vielzahl von über die Linsenanordnung
verteilten Lichtaustrittsstellen mit extrem geringem Querschnitt zu schaffen, eine
derart große Reduktion der Eintrittsfläche für das Fremdlicht im Verhältnis zur Fläche
der Linsenanordnung geschaffen werden kann, ohne daß dadurch die von der Lichtquelle
kommende Lichtenergie nachteilig verringert wird. Durch die entsprechende Gestaltung
wird überdies erreicht, daß für den Betrachter einer derartigen Linsenanordnung bereits
ab einer geringen Entfernung von der Abstrahlungsfläche der Linsenanordnung ein einheitliches
vollflächiges Signalbild wahrgenommen werden kann.
[0006] Eine weitere vorteilhafte Ausbildung beschreibt Patentanspruch 2, wodurch ein bezogen
auf das eintretende Parallel-Lichtbündel konzentrischer Lichtaustrittskegel erreicht
wird.
[0007] Bei einer anderen Weiterbildung nach Patentanspruch 3 wird erreicht, daß eine konzentrische
Ausbreitung des einfallenden Parallel-Lichtbündels sichergestellt ist.
[0008] Vorteilhaft ist bei der Ausführungsvariante nach Patentanspruch 4, daß die optischen
Achsen der Lichtbündel beim Eintritt in die Linsenanordnung und beim Austritt aus
der Linsenanordnung gleich sind und damit durch eine Justierung der gesamten Signaleinrichtung
bzw. eine entsprechende winkelmäßige Ausrichtung auch die Ausrichtung des Lichtstrahlenbündels
möglich ist.
[0009] Durch die Ausbildung der Plankonvexlinse gemäß Patentanspruch 5 wird vor allem eine
Verringerung der Einstrahlungsfläche für die Lichtstrahlen eines Fremdlichtes ohne
zusätzliche Maßnahmen erreicht.
[0010] Durch die Weiterbildung nach Patentanspruch 6 kann die Querschnittsfläche der Plankonvexlinse,
durch die Lichtstrahlen der Fremdlichtquelle eintreten können, zusätzlich ohne nachteilige
Beeinflussung der ausgesendeten Lichtstrahlen verringert werden. Wird der Öffnungswinkel
des Kegelstumpfes noch in Abhängigkeit von den Randstrahlen festgelegt, so ist es
möglich, die Kegelstümpfe so klein wie möglich auszubilden, ohne daß die Abstrahlung
der von der Lichtquelle kommenden Lichtstrahlen behindert wird.
[0011] Bei der Ausgestaltung nach Patentanspruch 7 ist von Vorteil, daß eine unerwünschte
Brechung der von der Lichtquelle austretenden Lichtstrahlen sowie auch ein Verlust
durch Absorption zuverlässig verhindert ist.
[0012] Eine Ausgestaltung nach Patentanspruch 8 ermöglicht in einfacher Weise, daß die von
der Fremdlichtquelle auftreffenden Lichtstrahlen, die außerhalb der Planflächen der
Linsenanordnung liegen, sofort absorbiert und damit unschädlich gemacht werden. Darüber
hinaus werden aber auch noch jene Lichtstrahlen der Fremdlichtquelle durch diese Ausbildung
absorbiert, die einen Reflexionswinkel nach Durchtritt der Planfläche aufweisen, der
zur optischen Achse der Plankonvexlinse größer ist, als der halbe Öffnungswinkel der
Kegelstümpfe. Vorteilhaft ist bei dieser Ausgestaltung weiters, daß eine glatte Oberfläche
der Linsenanordnung geschaffen werden kann, die keine zusätzliche Schutzscheibe benötigt
und das Absetzen von Staub bzw. Schnee und Eis zusätzlich verhindert.
[0013] Es ist aber auch eine Ausgestaltung nach Patentanspruch 9 möglich, bei der vielfach
auch ohne eine Nachbehandlung der Planflächen das Auslangen gefunden werden kann.
[0014] Bei der Ausgestaltung nach Patentanspruch 10 ist eine einfache Herstellung der Linsenanordnung
aus Kunststoffmaterialien mit relativ geringen Verlustwerten beim Lichtdurchtritt
möglich.
[0015] Vorteilhaft ist auch die Ausgestaltung nach Patentanspruch 11, da damit eine gleichmäßige
Lichtbrechung der in die Linsenanordnung eintretenden Lichtstrahlen und damit ein
gleichmäßiges Auffächern derselben beim Austritt aus der Linsenanordnung erreicht
wird.
[0016] Durch die Ausbildung nach Patentanspruch 12 kann das austretende Lichtbündel aus
einer Vielzahl gleichgestalteter Einzellichtbündel zusammengesetzt werden.
[0017] Eine bevorzugte Weiterbildung nach Patentanspruch 13 ist insbesondere bei Verkehrssignalanlagen
von Vorteil, bei welchen in den zur Fahrbahn parallelen Ebenen beidseits der Signalvorrichtung
eine gleich hohe Leuchtdichte erreicht werden soll, während in den vertikal zur Fahrbahn
verlaufenden Ebenen die Leuchtdichte vor allem zwischen der Signalanordnung und der
Fahrbahn besonders intensiv sein soll. Dies wird durch eine einseitige Ausdehnung
der Kugelkalotte bzw. des Kugelkalottenabschnittes von der optischen Achse in die
von der Fahrbahn abgewendete Richtung erreicht, da dadurch die aus der Linsenanordnung
2 austretenden Lichtbündel generell in Richtung der Fahrbahn geneigt sind, ohne daß
eine zusätzliche Linsenanordnung und damit eine weitere Brechung notwendig ist, wodurch
die Lichtverluste in einer erfindungsgemäßen Linsenanordnung äußerst gering gehalten
werden können.
[0018] Durch die Ausgestaltung nach Patentanspruch 14 kann jede beliebige Lichtstärkenvariation
im ausgestrahlten Lichtbündel einfach erreicht werden und ist die erfindungsgemäße
Linsenanordnung daher einfach an unterschiedlichste Anwendungsfälle anpaßbar und für
diese verwendbar.
[0019] Für die Veränderung des Leuchtbildes ist auch eine Weiterbildung nach Patentanspruch
15 vorteilhaft.
[0020] Durch die Ausgestaltung nach Patentanspruch 16 kann die Leuchtdichte in dem von der
Linsenanordnung abgestrahlten Gesamtlichtbündel einfach variiert werden. Vorteilhaft
ist hierbei aber auch eine weitere Ausbildung nach Patentanspruch 17.
[0021] Vor allem eine sehr einfache Herstellung der Werkzeuge für die Produktion einer erfindungsgemäßen
Linsenanordnung wird durch die Merkmale nach Patentanspruch 18 erreicht. Es ist damit
nur notwendig, ein Werkzeug für eine Linsengruppe zu schaffen und eine für die herzustellende
Linsenanordnung ausreichende Vielzahl von solchen Linsengruppen zu produzieren, die
dann durch Zusammenkleben zu den gewünschten Linsen anordnungen vereinigt werden können.
Durch Abnahme einer Negativform, z.B. über elektrochemische Verfahren können die beiden
Oberflächen einer erfindungsgemäß auszubildenden Linsenanordnung hergestellt werden,
die dann die Oberflächen in den Spritzgießwerkzeugen und dgl. bilden können.
[0022] Die Ausgestaltung nach Patentanspruch 18 gestattet eine vielfältige Anwendung der
erfindungsgemäßen Linsenanordnung.
[0023] Durch die Weiterbildung nach Patentanspruch 20 kann der nachfolgende Querschnitt
der Kegelstümpfe bzw. der Planflächen der Linsenanordnung auf das rechnerische Minimum
verringert werden, ohne daß bei wechselnden Betriebsbedingungen unterschiedliche Lichtverluste
auftreten können.
[0024] Die weiteren Ausführungsvarianten nach Patentanspruch 21 und 22 ermöglichen eine
beliebige räumliche Ausrichtung des abgestrahlten Lichtbündels in der jeweils gewünschten
Raumrichtung.
[0025] Eine Ausführungsvariante gemäß Patentanspruch 23 ermöglicht die Schaffung von zusätzlichen
Lichtbündeln, die in von den Hauptlichtbündeln unterschiedlichen Richtungen abgestrahlt
werden können, um beispielsweise auch bei einem Standort unmittelbar vor der Signalanordnung
das Signalbild einwandfrei ablesen zu können, ohne daß dadurch die Ablesung aus großen
Entfernungen nachteilig beeinflußt oder die Anordnung einer weiteren Signaleinrichtung
zum Feststellen des Signalzustandes aus der Nähe notwendig ist.
[0026] Schließlich ist auch eine Weiterbildung nach Patentanspruch 24 möglich, wodurch die
Planflächen für den Austritt der Lichtstrahlen aus der Lichtquelle nach der Fertigstellung
der Linsenanordnung beispielsweise durch die hindurchtretenden Lichtstrahlen selbst
lichtdurchlässig gemacht werden können.
[0027] Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
[0028] Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Verkehrsampel mit erfindungsgemäß ausgebildeter Linsenanordnungen in Seitenansicht
und vereinfachter schematischer Darstellung;
- Fig. 2
- eine Signalanordnung der Verkehrsampel in Seitenansicht und im Schnitt gemäß den Linien
II-II in Fig. 1 und in vergrößertem Maßstab;
- Fig. 3
- einen Teil der Linsenanordnung nach Fig.2 in Stirnansicht gemäß Pfeil III in Fig.2;
- Fig. 4
- die Linsenanordnung nach Fig.3 in Draufsicht, geschnitten gemäß den Linien IV-IV in
Fig.3;
- Fig. 5
- die Linsenanordnung in Seitenansicht, geschnitten gemäß den Linien V-V in Fig.3 und
mit in schematischen Linien eingezeichneten, von der Lichtquelle kommenden Lichtstrahlen;
- Fig. 6
- die Seitenansicht der Linsenanordnung nach Fig.5, jedoch mit den schematisch das einfallende
Licht darstellenden Lichtstrahlen einer Fremdlichtquelle;
- Fig. 7
- den Strahlenverlauf in einer Plankonvexlinse der erfindungsgemäßen Linsenanordnung;
- Fig. 8
- einen Teil einer anderen erfindungsgemäß ausgebildeten Linsenanordnung in Stirnansicht;
- Fig. 9
- die erfindungsgemäße Linsenanordnung in Draufsicht, geschnitten gemäß den Linien IX-IX
in Fig.8;
- Fig. 10
- eine Lichtsignalanordnung mit einer weiteren erfindungsgemäß ausgebildeten Linsenanordnung
in Stirnansicht;
- Fig. 11
- die Signalanordnung nach Fig.10 in Seitenansicht;
- Fig. 12
- ein Schemabild der Leuchtdichteverteilung des aus der erfindungsgemäßen Linsenanordnung
austretenden Strahlenbündels.
[0029] In Fig.1 ist eine Signalanordnung 1, im vorliegenden Fall eine Verkehrsampel, gezeigt.
In dieser Verkehrsampel sind den verschiedenen Fahrtrichtungen zugeordnet, erfindungsgemäß
ausgebildete, phantombildfreie Linsenanordnungen 2 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die unterste, üblicherweise grünes Licht zeigende Linsenanordnung 2 durch eine
Lichtquelle 3 beleuchtet und sendet ein schematisch durch Strahlen 4 angedeutetes
Strahlenbündel 5 in Richtung eines Betrachters aus.
[0030] Probleme entstehen nunmehr dadurch, daß Fremdlichteinflüsse auftreten. Dies ist beispielsweise
im Bereich einer üblicher Weise Rotlicht zeigenden bekannten Linsenanordnung. Insbesondere
im vorliegenden Fall fallen durch strichpunktierte Linien angedeutete Lichtstrahlen
6 einer Fremdlichtquelle, z.B. der Sonne 7, bei bekannten Linsenanordnungen durch
diese ein. Sind nun nicht entsprechende Vorkehrungen getroffen, so können die Lichtstrahlen
6 der Fremdlichtquelle, z.B. Sonne 7 durch die Linsenanordnung 2 hindurchtreten und
treffen auf einem im Bereich der Lichtquelle 3 angeordneten Reflektor 8 auf. Werden
diese Lichtstrahlen 6 von dem Reflektor 8 reflektiert, so treten sie als strichzweipunktierte
Lichtstrahlen 9 aus der Linsenanordnung in Richtung des Betrachters aus. Nähert sich
nun beispielsweise ein Fahrzeug aus größerer Entfernung der Signalanordnung 1, so
ist für den Lenker meist nicht zu erkennen, ob nunmehr rotes oder grünes Licht eingeschaltet
ist. Dies führt zu einer indifferenten Verkehrssituation, da nicht ersichtlich ist,
ob die Durchfahrt oder Vorbeifahrt an der Signalanordnung 1 erlaubt ist oder nicht.
[0031] In Fig.2 ist eine erfindungsgemäße Linsenanordnung 2 und die dieser zugeordnete Lichtquelle
3 sowie der Reflektor 8 gezeigt. Wie aus dieser Darstellung ersichtlich, gehen von
einem Leuchtfaden 10, der in einem Brennpunkt 11 des Reflektors 8 angeordnet ist Lichtstrahlen
12 bis 14 aus, die zum besseren Verständnis für die Brechungsverhältnisse und dem
Lichtstrahlverlauf in der Linsenanordnung 2 unterschiedlich beziffert sind. Diese
Lichtstrahlen 12 bis 14 werden vom Reflektor 8 reflektiert und parallel zu einer Längsmittelachse
15 der Linsenanordnung 2 ausgerichtet, sodaß sie ein Parallel-Lichtbündel 16 mit einem
der Leuchtfläche der Linsenanordnung 2 entsprechenden Querschnitt bilden. Das Parallel-Lichtbündel
16 ist, wie mit dünnen Pfeilen angedeutet, gegen eine lichtquellenseitige Oberfläche
der Linsenanordnung 2 gerichtet, die aus einer Vielzahl von durch optische Achsen
17,18 angedeutete Plankonvexlinsen 19 bis 21 besteht, deren konvexe Krümmungsflächen
22 bis 24 dem Reflektor 8 zugewandt sind. Planflächen 25 bis 27 bilden eine Austrittsfläche
28 der Linsenanordnung 2 die einem Betrachter 29 - schematisch durch ein Auge dargestellt
- zugewandt sind. Bei dem Durchtritt der Lichtstrahlen des Parallel-Lichtbündels 16,
insbesondere des Lichtstrahls 14 werden diese Lichtstrahlen 12 bis 14 in Richtung
der Längsmittelachse 15 abgelenkt. Die anderen Lichtstrahlen des Lichtbündels werden
in allen weiteren Raumrichtungen, je nach Ausgestaltung der konvexen Krümmungsflächen
22 bis 24 abgestrahlt. Der Linsenanordnung 2 kann weiters eine lichtdurchlässige,
transparente Schutzkappe 30 vorgeordnet sein, die auch als Ablenklinse ausgebildet
sein kann. Bevorzugt ist diese Schutzkappe 30 mit Stufen 31 versehen, sodaß diese
eine Stufen- bzw. Fresnellinse bildet. Dadurch kann erreicht werden, daß die aus der
Linsenanordnung 2 in Richtung des Betrachters 29 austretenden Lichtstrahlen 12 bis
14 sowie alle übrigen Lichtstrahlen unabhängig von ihrer Austrittsrichtung um einen
bestimmten Winkel 32, z.B. in Richtung einer Fahrbahn 33 abgelenkt werden.
[0032] In den Fig.3 bis 6 ist ein Teil der erfindungsgemäßen Linsenanordnung 2 in größerem
Maßstab gezeigt. Die konvexen Krümmungsflächen 22 und 24 sind den Planflächen 25,27
zugeordnet. Diese Planflächen 25 sind gemeinsam in abwechselnder Reihenfolge in einer
Reihe 34 und in einem Abstand 35 mit Planflächen 36 angeordnet, die einer Plankonvexlinse
37 mit einer optischen Achse 38 zugeordnet sind. Über die Planfläche 36 tritt das
über eine konvexe Krümmungsfläche 39 von der Lichtquelle 3 her anfallende Licht aus.
[0033] Wie aus dieser Darstellung ersichtlich ist, sind in der Draufsicht die Kugelkalottenabschnitte
spiegelsymmetrisch zur optischen Achse 17 der Plankonvexlinse 20 gekrümmt. Gleiches
trifft für die konvexen Krümmungsflächen 24, aber auch für die konvexen Krümmungsflächen
39 zu, die jedoch spiegelsymmetrisch zur optischen Achse 38 der Plankonvexlinse 37
angeordnet sind. Gleichermaßen sind auch die konvexen Krümmungsflächen 23 der Plankonvexlinsen
19 spiegelsymmetrisch zu ihrer optischen Achse 18 angeordnet. Der sich aus dieser
spiegelsymmetrischen Anordnung der konvexen Krümmungsflächen 22,23,24,39 ergebende
Strahlungsverlauf wird im nachfolgenden noch im Detail erläutert werden.
[0034] Die Plankonvexlinsen 19 der Linsenanordnung 2 sind in einer Reihe 40 in einem Abstand
41 angeordnet, wobei die die optischen Achsen 18 dieser Plankonvexlinsen 19 aufnehmenden
Ebene 42 parallel zur Längsmittelachse 15 der Linsenanordnung 2 ausgerichtet ist.
[0035] In einer zur Ebene 42 senkrechten Ebene 43 sind die jeweils gleichartigen Planflächen
36 mit ihren optischen Achsen 38 in Richtung der Reihe 44 jeweils in einer gleichen
Distanz 45 angeordnet, wie die Planflächen 26. Die beiden durch die Planflächen 26
bzw. 36 gebildeten Reihen sind jedoch in Längsrichtung der Reihe 44 um ein geringeres
Ausmaß als die Hälfte der Distanz 45 zueinander versetzt.
[0036] Aufgrund der verschiedenen Abstände 35 und 41 und der um ein geringeres als die Hälfte
einer Distanz 45 versetzten Anordnung der Planflächen 26 bzw. 36 wird aus den jeweils
in zwei halben Reihen 40 und einer Reihe 34, sowie einer vertikalen Reihe 44 und je
einer halben Reihe 46 beidseits der Reihe 44 angeordneten, sowie jeweils in einer
Reihe 47,48 beidseits der Reihe 44 angeordneten Planfläche eine Linsengruppe 49 gebildet,
die schematisch in Fig.3 durch eine strichpunktierte Linie umgrenzt ist.
[0037] Mehrere in Richtung der senkrechten Ebene 43 übereinander angeordnete Linsengruppen
bilden einen Linsenblock 50, wobei die erfindungsgemäße Linsenanordnung 2 aus mehreren
nebeneinander angeordneten Linsenblöcken 50 zusammengesetzt ist.
[0038] Anhand der Darstellung in Fig.5 ist zu erkennen, daß bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
die konvexen Krümmungsflächen 22 bis 24 und 39 nicht spiegelsymmetrisch zu den optischen
Achsen 17,18 und 38 der Plankonvexlinsen 19 bis 21 und 37 angeordnet sind. Vielmehr
erstrecken sich die Kugelkalottenabschnitte in der senkrechten Ebene 43 um einen variablen
Winkel 51 bis 54 in die gleiche Richtung im Bezug auf die optische Achse 17 bzw. 18
oder 38.
[0039] Diese exzentrische Anordnung der konvexen Krümmungsflächen 22 bis 24 und 39 bewirkt,
daß die von der Planfläche 25 bis 27 und 36 austretenden Lichtstrahlen 14 des Parallel-Lichtbündels
16 sich mit zunehmender Distanz von den Planflächen 25 bis 27 und 36 in die den konvexen
Krümmungsflächen gegenüberliegende Richtung von der optischen Achse 17 bzw. 18 oder
38 entfernen. Durch diese Anordnung der konvexen Krümmungsflächen 22 bis 24 und 39
ist daher eine Ausrichtung der aus den Plankonvexlinsen 19 bis 21 und 37 austretenden
Lichtstrahlen 55 möglich.
[0040] In Fig.4 ist weiters mit dünnen Linien eingezeichnet, daß über einen Teil einer Dicke
56 vorspringenden Kegelstümpfe 57 sowie zwischen diesen verlaufende plane Stirnflächen
58 mit einer lichtundurchlässigen Beschichtung 59 versehen sind. Des weiteren ist
in dieser Darstellung gezeigt, daß ein von einer Fremdlichtquelle, beispielsweise
der Sonne 7, einfallender Lichtstrahl 6 nur bis zu einem Maximalwinkel 60 zur optischen
Achse 17 bzw. 18 in die Plankonvexlinse 19 bis 21 und 37 einfallen kann. Mit zur optischen
Achse 17,18 geringer werdendem Maximalwinkel 60 wird der Anteil der Strahlen, der
in die Plankonvexlinsen 19 bis 21 und 37 eintreten kann, höher. Insgesamt ist jedoch
der Anteil jener Lichtstrahlen 6 des Fremdlichtes, der in die Plankonvexlinsen 19
bis 21 und 37 eintreten kann, sehr gering, da durch die lichtundurchlässige Beschichtung
59 ein Großteil der Flächen für einen Strahlenzutritt der Lichtstrahlen 6 blockiert
ist. Überdies werden durch die Beschichtung 59 auch jene Strahlen, die z.B. im Bereich
der Kegelstümpfe 57 noch in die Plankonvexlinsen 19 bis 21 und 37 eintreten könnten,
ebenso absorbiert.
[0041] Wie nun die Darstellung den Verlauf des von der Fremdlichtquelle kommenden Lichtstrahls
6 zeigt, trifft dieser nach dem Durchschreiten der Plankonvexlinse auf die konvexe
Krümmungsfläche 24 der benachbart angeordneten Plankonvexlinse 20 auf und tritt unter
einem Winkel 61 in Richtung des Reflektors 8 aus. Durch die Brechung, die der Lichtstrahl
6 beim Übergang von der konvexen Krümmungsfläche 24 in die Luft erfährt, wird dieser
in einer beliebigen Richtung auf den Reflektor 8 geworfen, der diesen unter einem
beliebigen Winkel reflektiert, bis seine Energie abgebaut ist. Nur für jenen Sonderfall,
in welchem aufgrund der verschiedenen Brechungsgesetze und des dem Einfallwinkel entsprechenden
Maximalwinkels 60 der Lichtstrahl 6 des Fremdlichtes genau durch den Brennpunkt des
Reflektors 8 hindurchlaufen würde, würde der Lichtstrahl so reflektiert, daß er durch
eine der Planflächen 19 bis 21 und 37 die Linsenanordnung 2 in Richtung des Betrachters
29 verlassen könnte. Somit wird die maximal mögliche Lichtmenge an Fremdlicht, die
in die Linsenanordnung 2 aufgrund des Verhältnisses der Gesamtfläche der Planflächen
25 bis 27 und 36 im Verhältnis zur gesamten Querschnittsfläche des Parallel-Lichtbündels
16, das bei der beschriebenen Ausführungsvariante beispielsweise 7 % beträgt, einfallen
kann, auf einen Prozentsatz von 10 % bis 15 %, also 0,7 % bis 1 % des Parallel-Lichtbündels
gedrosselt. Dadurch ist für einen Betrachter 29 auch bei extrem ungünstigem Fremdlichteinfall
keinerlei Phantom-Lichtaustritt aus der Linsenanordnung 2 feststellbar.
[0042] In Fig.6 ist derselbe Schnitt durch die senkrechte Ebene 43 durch die Linsenanordnung
2 gezeigt, wie er in Fig.5 dargestellt ist. Anhand dieser Darstellung soll jedoch
nunmehr der Verlauf der Reflexion des von einer Fremdlichtquelle, beispielsweise der
Sonne 7, kommenden Lichtstrahls 6, dessen Verlauf anhand der Brechung in der horizontalen
Ebene bereits in Fig.4 grob beschrieben wurde, näher erläutert werden.
[0043] Trifft nun beispielsweise ein derartiger Lichtstrahl 6 unter einem Winkel 62 gegenüber
der optischen Achse 17 auf der Planfläche 27 auf, so wird er entsprechend den Brechungsgesetzen
in Richtung der optischen Achse 17 umgelenkt. Er durchschreitet nunmehr die Linsenanordnung
2 derart, daß er im Bereich der konvexen Krümmungsfläche 22 der benachbarten Plankonvexlinse
21 auftrifft. Entsprechend den Brechungsgesetzen wird bei dem Austritt des Lichtstrahles
aus der Plankonvexlinse 21 der Lichtstrahl 6 entsprechend der Brechungszahl um einen
vom Eintrittswinkel 63 gegenüber einer auf die Tangente im Schnittpunkt mit der konvexen
Krümmungsfläche 22 errichteten Tangente senkrecht verlaufenden Lotrechten 64 um einen
um die Brechungszahl größeren Winkel in die dem Eintrittswinkel 63 entgegengesetzte
Richtung gebrochen. Nachdem der Brennpunkt 11 von diesem Lichtstrahl 6 nicht durchschritten
wird, so wird dieser in beliebiger Richtung vom Reflektor 8 reflektiert. Trifft nun
ein solcher vom Reflektor 8 reflektierter Lichtstrahl 6 wiederum auf einer konvexen
Krümmungsfläche 22 bis 24 bzw. 39 auf, so erfolgt dies unter einem auf das Parallellicht
bezogenen, größeren Divergenzwinkel als beispielsweise 2
o, so wird er in einem Bereich der Linsenanordnung 2 reflektiert, der mit einer lichtundurchlässigen
Beschichtung 59 versehen ist und wird von dieser absorbiert.
[0044] In Fig.7 ist eine plankonvex-Linse 19 in größerem Maßstab gezeigt. Die vom Parallel-Lichtbündel
16 einfallenden Lichtstrahlen 14 werden in der Ebene 42 entsprechend den nachstehend
beschriebenen Gesetzmäßigkeiten abgelenkt.
[0045] Die Ablenkung wird anhand eines Randstrahles 65 des Parallel-Lichtbündels 16 beschrieben.
Der Randstrahl 65 wird beim Auftreffen auf die konvexe Krümmungsfläche 23 um einen
Winkel 66 in Richtung der optischen Achse 18 abgelenkt. Dieser Winkel 66 errechnet
sich aus einem Winkel 67 zwischen der optischen Achse 18 und eine den Auftreffpunkt
des Randstrahls 65 auf der konvexen Krümmungsfläche 23 durchschneidende Flächennormale
68.
[0046] Ein Winkel 69 zwischen der Flächennormalen 68 und dem abgelenkten Randstrahl 65 ist
der arcus Sinus des Sinus aus dem Winkel 67 dividiert durch die Brechzahlen der Plankonvexlinse
19. Der Winkel 66 ist die Differenz zwischen dem Winkel 67 und 69.
[0047] Ein Austrittswinkel 70 errechnet sich dann aus dem arcus Sinus des Produktes aus
dem Sinus des Winkels 66 und der Brechzahl der Plankonvexlinse 19. Ausgehend von den
der Plankonvexlinse 19 zugeordneten Randstrahlen 65 ergibt sich somit in der Ebene
42 am Austritt bei der Planfläche 26 mit einem Durchmesser 71 ein in etwa kegelförmiges
Lichtbündel mit einem Öffnungswinkel, der dem doppelten Austrittswinkel 70 entspricht.
[0048] Durch den Schnittpunkt der Randstrahlen 65 mit der Planfläche 26 wird gleichzeitig
der Durchmesser 71 der Planfläche 26 festgelegt. Aufgrund der bei derartigen Plankonvexlinsen
auftretenden Öffnungsfehler, die auch sphärische Aberration genannt werden, da der
Randstrahl 65, der eine größte Durchstoßhöhe 72 bezogen auf die optische Achse 18
aufweist, die geringste Schnittweite 73 bezogen auf einen Mittelpunkt 74 eines Radius
75 der die konvexe Krümmungsfläche 22 bis 24 bildenden Kugelkalottenabschnittes aufweist.
[0049] Damit weisen die Randstrahlen 65 bezogen auf die Planfläche 26 den größten Durchmesser
71 des Streukreises auf. Die die Planfläche 26 aufnehmende Austrittsebene 76 befindet
sich im Bereich der sphärischen Längsaberration 77. Diese sphärische Längsaberration
ist von der Gestalt der Plankonvexlinse bzw. deren Durchbiegung von der Brechzahl
und von der Lage des Dingpunktes auf der optischen Achse 18 einer von einer Kugelfläche
begrenzten Plankonvexlinse abhängig.
[0050] Die sphärische Längsaberration 77 nimmt mit zunehmender Durchstoßhöhe 72 zu. Wird
die Durchstoßhöhe 72 der Randstrahlen 65 so ausgelegt, daß deren Winkel 66 zur optischen
Achse 18 sich noch nicht erheblich von den Winkeln der dazwischen liegenden Lichtstrahlen
14 unterscheidet, so kann der doppelte Winkel 66 gleichzeitig einen Öffnungswinkel
78 des den Endbereich der Plankonvexlinse 19 bildenden Kegelstumpfes 57 bilden. In
diesem Fall wird die Planfläche 26 so positioniert, daß der Durchmesser 71 des Streukreises
der Randstrahlen 65 dem Durchmesser der Planfläche 26 entspricht.
[0051] Bei symmetrischer Anordnung der konvexen Krümmungsflächen 22 bis 24 zur optischen
Achse 17 wird somit das auf die konvexen Krümmungsflächen 22, 24 auffallende Parallel-Lichtbündel
16 in ein durch den doppelten Winkel 70 festgelegtes, abgestrahltes konisches Lichtbündel
79 umgewandelt.
[0052] Treffen in eine Plankonvexlinse 19 eingetretene von einer Fremdlichtquelle, beispielsweise
der Sonne 7, ausgehende Lichtstrahl 6 des Fremdlichtes, wie durch dünne strichpunktierte
Pfeile angedeutet, auf die Austrittsebene 76 auf, so zeigt sich aus dieser Darstellung,
daß ein Großteil der Lichtstrahlen 6 des Fremdlichtes auf die lichtundurchlässige
Beschichtung 59 auf der Mantelfläche des Kegelstumpfes 57 bzw. den Stirnflächen 58
zwischen diesen einzelnen Kegelstümpfen auftrifft und dort absorbiert wird.
[0053] Lediglich ein kleiner Teil der Lichtstrahlen kann überhaupt durch die Planfläche
26 hindurchtreten, wie beispielsweise der Lichtstrahl 80. Entsprechend dem Brechungsgesetz
wird der vom dichteren in das weniger dichte Medium übertretende Lichtstrahl 80 von
der durch den Schnittpunkt zwischen dem Lichtstrahl 80 und der konvexen Krümmungsfläche
23 verlaufenden Flächennormalen 68 vom sogenannten Lot weggebrochen, sodaß der Lichtstrahl
80 nahezu unter einem Winkel von 90
o zu den Lichtstrahlen 14 bzw. Randstrahlen 65 des Parallel-Lichtbündels 16 aus der
konvexen Krümmungsfläche austritt.
[0054] Der trifft dann auf einen Tubus 81 - Fig.2 -, der den Freiraum zwischen dem Reflektor
8 und der Linsenanordnung 2 verschließt und auf seiner Innenseite mit einer lichtabsorbierenden
Beschichtung 59 versehen ist. Dadurch wird der Strahl absorbiert und kann keine Irritationen
für den Betrachter 29 mehr bilden. Lediglich jener geringe Anteil, der vom Fremdlicht
kommenden Lichtstrahlen 6 bzw. 80, welcher genau durch den Brennpunkt 11, also den
Leuchtfaden 10 der durch eine Lampe gebildeten Lichtquelle 3 hindurchtritt, könnte
durch den Reflektor 8 so umgelenkt werden, daß er parallel bzw. mit einer so geringen
Divergenz zur Längsmittelachse 15 der Linsenanordnung 2 verläuft, daß er durch die
Planfläche 26 der Plankonvexlinse 19 wieder in Richtung des Betrachters 29 austreten
kann.
[0055] Nachdem jedoch die Summe der dem Lichtdurchtritt zur Verfügung stehenden Flächen
der Planflächen 25 bis 27 und 36 der gesamten Linsenanordnung 2 nur in etwa 7 % der
Querschnittsfläche des Parallel-Lichtbündels 16 beträgt und überdies durch die konvexen
Krümmungsflächen 22 bis 24 und 39 jene Lichtstrahlen 6 bzw. 80 des Fremdlichtes, die
durch diese Planflächen 24 bis 26 und 38 überhaupt noch in die Linsenanordnung 2 eintreten
können, in die verschiedensten Raumrichtungen abgelenkt werden, sodaß sie den Brennpunkt
11 des Reflektors 8 nicht durchschreiten, tritt selbst bei einem idealen Einfallswinkel
der Lichtstrahlen 6 und 80 des Fremdlichtes kein Phantombild an der Linsenanordnung
2 auf. Dies ergibt sich schon alleine daraus, daß beispielsweise der Durchmesser 71
der Planflächen 26 lediglich zwischen 0,2 mm und 3 mm, bevorzugt bei 0,6 mm liegt.
[0056] Die Ausschaltung der Phantombildwirkung wird aber vor allem auch dadurch noch unterstützt,
daß ein Teil der Plankonvexlinsen 19 bis 21 und 37 durch den Kegelstumpf 57 bzw. einen
Austrittskegel gebildet ist, da Lichtstrahlen 6 und 80 des Fremdlichtes, die unter
einem größeren Winkel, bezogen auf die optische Achse 17,18 und 38 einfallen als die
Hälfte des Öffnungswinkels 78, bereits im Bereich diese Kegelstumpfes 57 auf dessen
Außenmantel und damit auf die lichtundurchlässige Beschichtung 59 auftreffen und von
dieser absorbiert werden.
[0057] In den Fig.8 und 9 ist eine Ausführungsvariante einer Linsenanordnung 2 gezeigt,
bei der die Plankonvexlinsen 19 eine konvexe Krümmungsfläche 23 aufweisen, die einen
Kugelkalottenabschnitt bildet, der spiegelsymmetrisch zur optischen Achse 18 sowohl
im Bezug auf die Ebene 42 als auch die senkrechte Ebene 43 verläuft. Demzufolge entspricht
ein Schnitt durch die Ebene 42 einem Schnitt durch die senkrechte Ebene 43, wie dieser
in Fig.9 gezeigt ist.
[0058] Ein von einer derartigen Linsenanordnung 2 abgestrahltes Lichtbündel 79 entspricht
somit einem zylindrischen Kegel, sodaß über die gesamte Austrittsebene 76 der Linsenanordnung
2 eine gleiche Lichtausstrahlung entsteht, wobei die optischen Achsen der abgestrahlten
Lichtbündel 79 parallel zu den Lichtstrahlen 14 bzw. Randstrahlen 65 des Parallel-Lichtbündels
16 verlaufen.
[0059] Aus dieser Gegenüberstellung der Ausführungsvariante in Fig.8 und 9 zu der in den
Fig.2 bis 7 beschriebenen Ausführungsvariante wird ersichtlich, daß durch entsprechende
Gestaltung der konvexen Krümmungsflächen 22 bis 24 und 39 sowohl die Abstrahlverhältnisse
als auch die Leuchtdichte der abgestrahlten Lichtbündel in weiten Grenzen variiert
werden können, ohne daß die erfindungswesentlichen Vorteile der Phantombildunterdrückung
verloren gehen, so lange die Ausbildung der Größe der Planflächen den zuvor beschriebenen
Werten entspricht.
[0060] In den Fig.10 und 11 ist anhand einer Signalanordnung 1 für den Schienenverkehr gezeigt,
daß es durch die Verwendung von einzelnen Plankonvexlinsen, die über die Fläche der
Linsenanordnung 2 verteilt sein können, bzw. durch Einsetzen einer Linsengruppe 49
bzw. eines Linsenblockes 50 in die Linsenanordnung 2 möglich ist, zumindest ein Teillichtbündel
82 in eine räumlich gegenüber dem Hauptlichtbündel 83 versetzte Richtung abzustrahlen.
Dieser Effekt wird vor allem dann benötigt, wenn die Signalanordnung 1 zur Anzeige
des Signalbildes bereits auf große Distanzen eingerichtet ist und das Signalbild aber
auch aus geringer Entfernung von der Signalanordung, beispielsweise vom Führerstand
einer Lokomotive aus, abgelesen werden soll. Wird eine Linsengruppe bzw. ein Linsenblock
innerhalb der Linsenanordnung angeordnet, dessen Lichtstrahlen zur Gänze das Teillichtbündel
82 bilden, so kann dies gegebenenfalls im Signalbild dazu führen, daß dieses nicht
vollflächig erscheint. Werden dagegen in jeder Linsengruppe jeweils nur ein oder zwei
Plankonvexlinsen angeordnet, die einige Lichtstrahlen in Richtung des Teillichtbündels
82 ablenken, so kann eine Verringerung oder Beeinflussung des Hauptlichtbündels 83
meist überhaupt nicht festgestellt werden.
[0061] Anstelle der lichtundurchlässigen Beschichtung 59 ist es, um die Menge der Lichtstrahlen
der Fremdlichtquelle, die in die Linsenanordnung 2 eintreten kann, zu reduzieren,
auch möglich, den Bereich zwischen den Kegelstümpfen 57 bis in den Bereich der Stirnflächen
58 mit einem lichtundurchlässigen Material 84 - wie dies in Fig.9 schematisch angedeutet
ist - zu füllen. Durch dieses lichtundurchlässige bzw. lichtabsorbierende Material
84 kann ein Lichteintritt tatsächlich nur durch die Planflächen 26 erfolgen bzw. werden
auch Strahlen, die einen größeren Eintrittswinkel als der halbe Öffnungswinkel des
Kegelstumpfes 57 aufweisen, durch dieses Material 84 absorbiert. Gleichzeitig werden
aber auch beispielsweise Lichtstrahlen des Fremdlichtes, die in einer beliebigen Raumrichtung
auf den Reflektor auftreffen und wieder in Richtung der Linsenanordnung 2 zurückgeleitet
werden, an einem Austritt aus der Linsenanordnung 2 gehindert, wenn sie nicht tatsächlich
durch die Kegelstümpfe 57 hindurchtreten.
[0062] Selbstverständlich können anstelle der Kegelstümpfe 57 auch Pyramidenstümpfe oder
andere geometrische Körper verwendet werden. Sie müssen lediglich sicherstellen, daß
die Gesamtheit der auf der Krümmungsflächen 22 bis 24 und 39 auftreffenden Lichtstrahlen
durch die Planfläche 26 austreten können. Um unerwünschte Reflexionen im Bereich des
lichtundurchlässigen Materials bzw. der Planflächen 26 zu verhindern, ist es vorteilhaft,
wenn nach dem Aufbringen des Materials 84 die Austrittsfläche 28 der Linsenanordnung
2 plan geschliffen wird, sodaß auch zwischen der Mantelfläche und der Planfläche 26
des Kegelstumpfes 57 eine scharfe Kante entsteht, die eine ungewünschte Verstreuung
der von der Lichtquelle kommenden Lichtstrahlen ausschaltet.
[0063] Die Berechnung der einzelnen Strahlengänge bzw. Brechungswinkeln und der sich daraus
ergebenden Dickenverhältnisse der Linsenanordnung 2 bzw. der Radien der Krümmungsflächen
sowie der Durchmesser der Planflächen kann entsprechend den optischen Gesetzen beliebig
erfolgen.
[0064] Für den Einsatz bei Verkehrssignalanlagen hat sich besonders eine Ausführungsform
bewährt, bei der der Radius der konvexen Krümmungsflächen 3,5 mm und die Dicke der
Linsenanordnung von der Krümmungsfläche bis zur Planfläche 8,645 mm beträgt. Eine
Länge der Kegelstümpfe ist dabei bevorzugt 2 mm und ein Öffnungswinkel 25
o,
[0065] Selbstverständlich sind aber jedwede andere Werte unter Zusammensetzung der konvexen
Krümmungsflächen entsprechend dem Lichtaustrittswinkel aus der Linsenanordnung 2 möglich.
[0066] In Fig.12 ist schematisch für die in den Fig.2 bis 7 dargestellte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Linsenanordnung 2 die die leuchtdichte Verteilung im abgestrahlten
Strahlenbündel 5 bzw. im Hauptlichtbündel 83 gezeigt.
[0067] Wird das von der Linsenanordnung 2 austretende Strahlenbündel 5 unmittelbar auf eine
vor dieser senkrecht zur Längsmittelachse 15 angeordnete Fläche projiziert, so ergibt
sich in Anschluß an eine durch die Längsmittelachse 15 hindurchgehende Ebene 42 in
Richtung einer Fahrbahn 33 ein Bereich 85 mit hoher Leuchtdichte, dem sich mit größerer
Distanz von der Ebene 42 in Richtung der Fahrbahn 33 ein Bereich 86 mit mittlerer
Leuchtdichte und ein Bereich 87 mit geringer Leuchtdichte anschließt. Die Bereiche
mit mittlerer und geringerer Leuchtdichte weisen im Bezug auf den Bereich 85 mit hoher
Leuchtdichte eine größere Breite 88 bzw. 89 auf.
[0068] Diese Leuchtdichtenverteilung entsteht dadurch, daß in den Bereich 85 alle jene auf
die Krümmungsflächen 22,24 und 39 auffallenden Lichtstrahlen konzentriert werden,
wobei aufgrund der größeren Winkelöffnung der Krümmungsflächen 22 gegenüber den Krümmungsflächen
24 und 39 durch die Krümmungsflächen 22 auch die Bereiche 86 und 87 bestrahlt werden.
Während im Bereich 87 nur die von den Krümmungsflächen 22 bzw. aus deren Seitenbereich
einlangenden Lichtstrahlen auftreffen, wird im mittleren Bereich 86 die Leuchtdichte
zusätzlich durch die Einstrahlung jener Lichtstrahlen verstärkt, die über die Krümmungsflächen
23 vom Parallel-Lichtbündel 16 her auf dieses auftreffen bzw. durch die Planflächen
25 bis 27, bzw. 36 aus der Linsenanordnung 2 austreten.
[0069] Wie bereits vorstehend betont, stellt diese Leuchtdichteverteilung aber nur ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel dar und kann durch entsprechende Gestaltung der Krümmungsflächen
und deren Anordnung über die Linsenanordnung 2 verteilt beliebig nach den jeweiligen
Bedürfnissen abgeändert werden.
[0070] Lediglich der Ordnung halber sei an dieser Stelle festgehalten, daß zur besseren
Beschreibung der erfindungsgemäßen Lösung die einzelnen Winkel bzw. Größenverhältnisse
stark verzerrt und unmaßstäblich dargestellt wurden. Des weiteren können auch alle
in der Beschreibung offenbarten Merkmale für sich eigenständige erfindungswesentliche
Merkmalsgruppen bilden, und es sind vor allem die in den Unteransprüchen festgehaltenen
Merkmalskombinationen jeweils einzeln zur Erzielung eines jeweils selbständigen gegenständlichen
Schutzes geeignet.
Be zugszeichenaufstellung
[0071]
- 1
- Signalanordnung
- 2
- Linsenanordnung
- 3
- Lichtquelle
- 4
- Strahl
- 5
- Strahlenbündel
- 6
- Lichtstrahl
- 7
- Sonne
- 8
- Reflektor
- 9
- Lichtstrahl
- 10
- Leuchtfaden
- 11
- Brennpunkt
- 12
- Lichtstrahl
- 13
- Lichtstrahl
- 14
- Lichtstrahl
- 15
- Längsmittelachse
- 16
- Parallel-Lichtbündel
- 17
- optische Achse
- 18
- optische Achse
- 19
- Plankonvexlinse
- 20
- Plankonvexlinse
- 21
- Plankonvexlinse
- 22
- konvexe Krümmungsfläche
- 23
- konvexe Krümmungsfläche
- 24
- konvexe Krümmungsfläche
- 25
- Planfläche
- 26
- Planfläche
- 27
- Planfläche
- 28
- Austrittsfläche
- 29
- Betrachter
- 30
- Schutzkappe
- 31
- Stufe
- 32
- Winkel
- 33
- Fahrbahn
- 34
- Reihe
- 35
- Abstand
- 36
- Planfläche
- 37
- Plankonvexlinse
- 38
- optische Achse
- 39
- konvexe Krümmungsfläche
- 40
- Reihe
- 41
- Abstand
- 42
- Ebene
- 43
- senkrechte Ebene
- 44
- Reihe
- 45
- Distanz
- 46
- Reihe
- 47
- Reihe
- 48
- Reihe
- 49
- Linsengruppe
- 50
- Linsenblock
- 51
- Winkel
- 52
- Winkel
- 53
- Winkel
- 54
- Winkel
- 55
- Lichtstrahl
- 56
- Dicke
- 57
- Kegelstumpf
- 58
- Stirnfläche
- 59
- Beschichtung
- 60
- Maximalwinkel
- 61
- Winkel
- 62
- Winkel
- 63
- Eintrittswinkel
- 64
- Lotrechte
- 65
- Randstrahl
- 66
- Winkel
- 67
- Winkel
- 68
- Flächennormale
- 69
- Winkel
- 70
- Austrittswinkel
- 71
- Durchmesser
- 72
- Durchstoßhöhe
- 73
- Schnittweite
- 74
- Mittelpunkt
- 75
- Radius
- 76
- Austrittsebene
- 77
- Längsaberration
- 78
- Öffnungswinkel
- 79
- Lichtbündel
- 80
- Lichtstrahl
- 81
- Tubus
- 82
- Teillichtbündel
- 83
- Hauptlichtbündel
- 84
- Material
- 85
- Bereich
- 86
- Bereich
- 87
- Bereich
- 88
- Breite
- 89
- Breite
1. Signalanordnung mit einer phantombildfreien Linsenanordnung aus einer über eine Austrittsfläche
derselben verteilt angeordneten Mehrzahl von Plankonvexlinsen, deren konvexe Krümmungsflächen
dem ein Parallel-Lichtbündel aussendenden, einer Lichtquelle zugeordneten Reflektor
zugewandt sind und deren in etwa senkrecht zum Parallel-Lichtbündel ausgerichtete
Planflächen einem Betrachter zugewandt sind, dadurch gekennzeichnet, daß über die
Austrittsfläche bzw. -ebene der Linsenanordnung verteilt eine Vielzahl von Planflächen
(25 bis 27,36) angeordnet ist, von welchen jede jeweils einer Plankonvexlinse (19
bis 21,37) zugeordnet ist und die Gesamtfläche der Planflächen (25 bis 27,36) zwischen
3 % und 20 %, bevorzugt 7 %, einer Querschnittsfläche des vom Reflektor auf die Krümmungsflächen
(22 bis 24,39) projizierten Parallel-Lichtbündels (16) beträgt und daß jede Planfläche
(25 bis 27,36) ein Flächenausmaß zwischen 7 mm² und 0,02 mm², bevorzugt 0,3 mm², aufweist.
2. Signalanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittelpunkt der konvexen
Krümmungsflächen (22 bis 24,39) auf einer optischen Achse (17,18,38) der Plankonvexlinse
(19 bis 21,37) angeordnet ist.
3. Signalanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Planfläche
(25 bis 27,36) konzentrisch zur optischen Achse (17,18,38) der Plankonvexlinse (19
bis 21,37) angeordnet ist.
4. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die optische Achse (17,18,38) der Plankonvexlinse (19 bis 21,37) in etwa parallel
zu den Lichtstrahlen (12 bis 14) des Parallel-Lichtbündels (16) ausgerichtet ist.
5. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Plankonvexlinse (19 bis 21,37) von der Krümmungsfläche (22 bis 24,39)
bis in den Bereich der
6. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Plankonvexlinse (19 bis 21,37) zumindest über einen Teil ihrer Dicke von der
Planfläche (25 bis 27,36) in Richtung der Krümmungsfläche (22 bis 24,39) sich konisch
erweiternd, insbesondere als Kegelstumpf (57) ausgebildet ist und vorzugsweise ein
Öffnungswinkel des Kegelstumpfes (57), ausgehend von den eine größte Durchstoßhöhe
(72) von der optischen Achse (17,18,38) aufweisenden Randstrahlen (65), festgelegt
ist.
7. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchmesser (71) der Planfläche (25 bis 27,36) dem maximalen Streukreisdurchmesser
in der die Planfläche aufnehmenden Austrittsebene entspricht und vorzugsweise zwischen
0,2 mm und 3 mm, bevorzugt 0,6 mm, beträgt.
8. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hohlräume zwischen den Kegelstümpfen (57) in der Austrittsebene (76) mit einem
lichtundurchlässigen Material (84) gefüllt sind.
9. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Mantelfläche der Kegelstümpfe (57) und die zwischen diesen angeordneten Stirnflächen
(58) der Linsenanordnung (2) mit einer lichtundurchlässigen Beschichtung (59) versehen
sind.
10. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Plankonvexlinsen (19 bis 21,37) der Linsenanordnung (2) einen einstückigen
Bauteil bilden.
11. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Krümmungsfläche (22 bis 24,39) durch einen Kugelkalottenabschnitt gebildet
ist.
12. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Radius (75) der Kugelkalottenabschnitte aller Plankonvexlinsen (19 bis 21,37)
gleich groß ist.
13. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kugelkalottenabschnitt zumindest in einer Ebene (42) symmetrisch zur optischen
Achse (17,18,38) der Plankonvexlinse (19 bis 21,37) ausgebildet ist und vorzugsweise
sich in einer dazu im wesentlichen senkrechten Ebene (43) ausgehend von der optischen
Achse (17,18,38) der Plankonvexlinse (19 bis 21,37) nur in einer Richtung über einen
Winkel zwischen 20o und 45o erstreckt.
14. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die konvexen Krümmungsflächen (22 bis 24,39) der in zur Ebene (42) parallen Reihen
(34,40) angeordneten Plankonvexlinsen (19 bis 21,37) jeweils unterschiedliche Öffnungswinkeln
in dieser Ebene (42) aufweisen.
15. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Krümmungsflächen (22 bis 24,39) der in unterschiedlichen Reihen (34,40) angeordneten
Plankonvexlinsen (19 bis 21,37) in der senkrechten Ebene (43) unterschiedliche Öffnungswinkel
aufweisen.
16. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstände (35,41) zwischen den in den parallel zur Ebene (42) verlaufenden
Reihen (34,40) angeordneten Planflächen (25 bis 27,36) bzw. der diesen Planflächen
zugeordneten optischen Achsen (17,18,38) unterschiedlich groß sind.
17. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
daß die in parallel zueinander und zur senkrechten Ebene (43) verlaufenden Reihen
(44,46 bis 48) angeordneten Planflächen (25 bis 27,36) bzw. der diesen zugeordneten
optischen Achsen (17,18,38) der Plankonvexlinsen (19 bis 21,37) in unterschiedlichen
Distanzen (45) voneinander angeordnet sind.
18. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere in zumindest zwei zur Ebene (42) parallel verlaufenden Reihen (34,40)
angeordnete Plankonvexlinsen (19 bis 21,37) eine Linsengruppe (49) bilden und die
Linsenanordnung (2) aus mehreren nebeneinander angeordneten aus jeweils deckungsgleich
übereinander angeordneten Linsengruppen (49) bestehenden Linsenblöcken (50) gebildet
ist.
19. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstrahlcharakteristik einer Linsengruppe (49) der Abstrahlcharakteristik
der Linsenanordnung (2) entspricht.
20. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die Divergenz der Lichtstrahlen (12 bis 14) im Parallel-Lichtbündel (16) zwischen
+/- 0o und +/- 3o, bevorzugt +/- 2o, beträgt.
21. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet,
daß der Divergenzwinkel des abgestrahlten Lichtbündels (79) symmetrisch zur optischen
Achse (17,18,38) der Plankonvexlinse (19 bis 21,37) ausgerichtet ist.
22. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet,
daß der Divergenzwinkel des abgestrahlten Lichtbündels (79) in einer zur senkrechten
Ebene (43) parallelen Ebene unsymmetrisch zur optischen Achse (17,18,38) jeder Plankonvexlinse
(19 bis 21,37) verläuft.
23. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet,
daß die Divergenzwinkeln der einzelnen Plankonvexlinsen (19 bis 21,37) und/oder der
Linsenblöcke (50) und bzw. oder Linsengruppen (49) unterschiedlich sind.
24. Signalanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet,
daß die Planflächen (25 bis 27,36) durch lichtdurchlässige Teile einer planen Stirnfläche
bzw. durch Ausnehmungen in einer lichtundurchlässigen Schicht gebildet sind.