DE3344478A1 - Retroreflektor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen länglichen Retroreflektor mit unter Winkeln zueinander angeordneten Kleinspiegelflächen, welche einfallende Lichtstrahlen parallel zu sich selbst zurückreflektieren.

Als Retroreflektoren werden im allgemeinen Tripelspiegel, Scotchlite-Reflektoren, Domlinsen usw. verwendet. Derartige Retroreflektoren haben die Eigenschaft, daß sie einfallende Lichtstrahlen unabhängig von der Einfallsrichtung im wesentlichen in sich selbst zurückreflektieren, wobei gegebenenfalls eine gewisse zeitliche Parallelversetzung auftreten kann.

Es ist häufig erwünscht, derartige Retroreflektoren streifenförmig auszubilden, d.h. mit einer Erstreckung im wesentlichen in einer Richtung. Dies ist z.B. bei optischen Abtastvorrichtungen erforderlich, wo ein Abtastlichtstrahl beispielsweise zur Fehlersuche eine Materialbahn periodisch in einer bestimmten Richtung überstreicht, wobei ein beispielsweise hinter der Materialbahn angeordneter Retroreflektor aufgrund von Fehlstellen in der Bahn durch diese hindurchgehendes Licht in sich zurückreflektieren soll.

Längliche Retroreflektoren können dadurch erhalten werden, daß man beispielsweise aus vielen kleinen Tripelspiegeln bestehendes retroreflektierendes Material in Streifen schneidet. Die Tripelspiegel haben jedoch einen relativ komplizierten dreidimensionalen Aufbau, so daß zur Erzielung einwandfrei retroref lektierender Eigenschaften ein hoher Aufwand getrieben werden muß. Auch andere Retroreflektoren haben bei nicht optimaler und aufwendiger Herstellung relativ stark streuende Eigenschaften, was in vielen Fällen schon aufgrund der damit verbundenen Lichtverluste unerwünscht ist.

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Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, einen länglichen Retroreflektor der eingangs genannten Gattung zu schaffen,, welcher besonders einfach herstellbar ist und einen kompakten Aufbau besitzt, wobei die retroreflektierenden Eigenschaften trotz des wenig aufwendigen Herstellungsprozesses in einwandfreier Weise vorliegen sollen»

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß sich hinter einer Zylinderlinsenanordnung eine zylindrische Stufenspiegelanordnung befindet,, deren Achse parallel zur Achse der Zy linder linsenanordnung verläuft und, auf der Hauptebene der Zylinderlinsenanordnung liegt, während die Brennlinie der Zylinderlinsenanordnung auf der Stufenspiegelanordnung angeordnet ist.

Der Erfindungsgedanke ist also darin zu sehen, daß man in der senkrecht zur Längsrichtung stehenden Ebene die optischen Brechungseigenschaften einer Zylinderlinsenanordnung für die Schaffung einer Retroreflexion ausnutzt. Hierbei ist die geeignet gekrümmte Stufenspiegelanordnung in der Brennlinie der Zylinderlinsenanordnung anzubringen, und zwar im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse bzw= Ebene der Linsenanordnung, so daß unter einem bestimmten Winkel innerhalb der senkrecht zur Längsrichtung verlaufenden Ebene auftreffendes Licht nach der Spie-gelung an der Stufenspiegel= anordnung parallel zum Einfallsstrahl wieder aus der Zylinderlinsenanordnung austritt.

In der dazu senkrechten optischen Ebene der Zylinderlinsenanordnung wird der Retroreflexionseffekt dagegen durch die vorzugsweise unter einem Winkel von im wesentlichen 90° zueinander angeordneten Stufenspiegel erzielt« Auf einen Einzelspiegel der Stufenspiegelanordnung auftreffendes Licht wird zum unter 90° dazu angeordneten benachbarten Einzelspiegel reflektiert und von diesem parallel zum Einfallslichtstrahl zurückreflektiert.

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In den beiden senkrecht zueinander stehenden Ebenen werden also die retroreflektierenden Eigenschaften durch zwei ganz verschiedene optische Elemente, nämlich einmal durch ein Zylinderlinsensystem und zum anderen durch eine Stufenspiegelanordnung bzw. -leiste erzielt.

Der besondere Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, daß die Stufenspiegelanordnung nur zwei miteinander zusammenwirkende Spiegelfläche enthält und nicht drei oder mehrere Flächen, wie das beispielsweise bei Tripelspiegel oder Scotchlite der Fall ist. Die zwei aufeinander senkrechten Spiegelflächen lassen sich beispielsweise durch Fräsen oder Pressen wesentlich leichter in genauer Anordnung herstellen, als dies bei dreidimensionalen Spiegelgebilden der Fall ist. Auch Zylinderlinsenanordnungen für die Zwecke der Erfindung stehen in der erforderlichen Genauigkeit zur Verfügung.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Stufenspiegelanordnung an einem Stab mit vorzugsweise eingepreßten oder eingefrästen Rillen ausgebildet ist, deren Flanken die Einzelspiegel bilden.

Die Rillen sind bezüglich der Längsrichtung gekrümmt und die Flanken der Rillen entsprechend zylinderspiegelartig ausgebildet. Bei der Formgebung der Rillen kann berücksichtigt werden, wenn die Hauptebenen der Zylinderlinsenanordnung nicht ganz eben sind, so daß durch geeignete Krümmung der Stufenspiegelanordnung ein entsprechender Ausgleich geschaffen werden kann.

Bevorzugt ist der Stab ein Lichtleitstab, wobei eine runde Form bevorzugt ist, wodurch der Lichtleitstab auch einen

Teil der Zylinderlinsenanordnung bildet. Zur Vervollständigung der Zylinderlinsenwirkung soll ab.ei vor dem Lichtleitstab auch noch eine Zylinderlinse angeordnet sein»

Eine weitere Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß
die Zylinderlinsenanordnung nach Art einer Domlinse aufgebaut ist und die Stufenspiegelanordnung den Reflektor äer Domlinsenanordnung bildet» Normalerweise ist eine Domlinse ein rotationssymmetrisches Gebilde. Die Erfindung schafft erstmals eine nach Art einer Zylinderlinse aufgebaute Domlinse, wobei die retroreflektierende Eigenschaft in den die Längsrichtung enthaltenden Ebenen nicht durch den Domlinseneffekt, sondern vielmehr durch die erfindungsgemäße Stufenspiegelanordnung
erzielt wird, welche sich an der Stelle des zylinderflächenförmigen Reflektors befindet, wie er für eine Domlinse
charakteristisch ist.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der
Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen länglichen Retroreflektors,

Fig= 2 einen Schnitt nach Linie H-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine einen Querschnitt einer mit einem Lichtleitstab arbeitenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Retroreflektors,

Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine nach Art einer Domlinse arbeitende Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Retroreflektors und

Fig. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI in Fig. 5.

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Nach Fig. 1 ist in der Brennlinie f einer die erfindungsgemäße Zylinderlinsenanordnung 11 bildenden Zylinderlinse 18 eine kreiszylindrische Stufenspiegelanordnung 12 vorgesehen, welche nach Fig. 2 aus im wesentlichen senkrecht auf der optischen Achse 19 stehenden, unmittelbar nebeneinander angeordneten Kreis-Rillen 15 besteht, deren Mittelachse M in der der Stufenspiegelanordnung 12 zugewandten Hauptebene H der Zylinderlinse 18 und auf der optischen Achse bzw. Ebene 19 derselben liegt und deren Flanken unter einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind und gekrümmte streifenförmige Einzelspiegel 13 bilden. Die Rillen 15 sind an einem parallel zu der Zylinderlinse 18 verlaufenden Stab 14 ausgebildet.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung werden sowohl in der Ebene der Fig. 1 als auch der Ebene der Fig. 2 in die Zylinderlinse 18 einfallende Lichtstrahlen parallel zu sich selbst zurückreflektiert, was in Fig. 1 und 2 an verschiedenen teilweise in ausgezogenen Linien, teilweise in unterbrochenen Linien eingezeichneten Lichtstrahlen veranschaulicht ist. Während die seitliche Strahlversetzung in der Ebene der Fig. 1 entsprechend der Breite der Zylinderlinse 18 relativ groß ist, ist die seitliche Strahlversetzung in der Ebene der Fig. 2 sehr klein und durch die Größe der Einzelspiegel 13 bestimmt. Je kleiner die Ausdehnung der Einzelspiegel 13 in der Längsrichtung ist, umso geringer ist die Strahlversetzung.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung können die retroreflektierenden Eigenschaften in den aufeinander senkrecht stehenden Ebenen falls gewünscht auch unterschiedlich sein. Will man z.B. in dar Ebene der Fig. 1 eine sehr exakte Retroreflexion haben, so müssen nur die Zylinderlinse 18 und die Krümmung der Stufenspiegelanordnung 12 entsprechend optisch hochwertig ausgebildet sein. Andererseits kann man in der Ebene der Fig. 2 eine exakte Retroreflexion durch geeignete genaue Ausbildung der Stufenspiegelanordnung 12 erhalten.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann also ar jedes auftretende Retroreflexionsproblem, v/o ein länglicher Fetroreflektor erforderlich ist, optimal angepaßt werden.

In den folgenden Figuren bezeichnen gleiche Bezugszahlen entsprechende Teile wie in den vorangehenden Figurenο

Nach Fig„ 3 und 4 besteht die Zylinderlinsenanordnung aus einer Zylinderlinse 16 und einem mit runden Querschnitt versehenen Lichtleitstab 14', auf dessen von der Zylinderlinse 16 äbgewandter Mantelfläche sich die ezrfindungsgemäße Stufenspiegelanordnung 12 befindet, welche abweichend von der Rundung des Lichtleitstabes 14' so gekrümmt ist, daß die Mittelachse M der Stufenspiegelanordnung 12 auf der Hauptebene H der durch den Lichtleitstab 14" und die Zylinderlinse 16 gebildeten Zylinderlinsenanordnung 11 liegt« Weiter liegt die Mittelachse M wieder auf der optischen Ebene 19„ während die Brennlinie f der Zylinderlinsenanordnung 11 sich im Bereich der Stufenspiegeianordnung 12 befindet» Die retroreflektierenden Eigenschaften in den beiden senkrecht aufeinanderstehenden Ebenen der Fig» und 4 sind wieder durch beispielsweise eingezeichnete Strahlengänge veranschaulicht =

Nach den Fig. 5 und 6 besteht die Zylinderlinsenanordnung 11 aus einem stabförmigen Glaskörper 20 im wesentlichen in Form einer Zylinderlinse» Die Brennlinie f liegt bei dieser Ausführungsform ebenfalls in der an der kreiszylindrisch gekrümmten Rückwand ausgebildeten Stufenspiegelanordnung 12, deren Krümmungsmittelachse M ihrerseits wieder auf der Hauptebene H der Zylinderlinsenanordnung 11 angeordnet ist. Auf diese Weise werden in der Ebene der Fig. 5 eintretende Lichtstrahlen in sich selbst bzw. parallel zn sich selbst reflektiert, In der Ebene der Fig. 6 erfolgt die Retroreflexion dagegen wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen an den Einzelspiegeln der Stufenspiegelanordnung 12.

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Claims (9)

Patentansprüche

1. Länglicher Retroreflektor mit unter Winkeln zueinander angeordneten Kleinspiegelflächen, welche einfallende Lichtstrahlen parallel zu sich selbst zurückrefiektiereny dadurch gekennzeichnet , daß sich hinter einer Zylinderlinsenanordnung (11) eine zylindrische Stufenspiegelanordnung (12) befindet,, deren Achse (M) parallel zur Achse der Zylinderlinsenanordnung (11) verläuft und auf der der Stufenspiegelanordnung (12) zugewandten Hauptebene (H) der Zylinderlinsenanordnung (11) liegt, während die Brennlinie (f) der Zylinderlinsenanordnung (11) auf der Stufenspiegelanordnung (12) angeordnet ist.

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MANlTZ · FINSTERWALD · HEYN · MORGAN · 8000 MÜNCHEN 22 · ROBERT-KOCH-STRAüSE 1 - TEL. (089) 224211 · TELEX 05-29672 PAiMF

2. Retroreflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Achse (M) der Stufenspiegelanordnung (12) auch auf der optischen Achse bzw. Ebene (.19) der Zylinderlinsenanordnung (11) liegt.

3. Retroreflektor nach. Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Stufenspiegelanordnung

(12) symmetrisch zur optischen Achse bzw. Ebene (19) der Zylinderlinsenanordnung (11) verläuft.

4. Retroreflektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Einzelspiegel (13) der Stufenspiegelanordnung (12) in jeder die Längsrichtung enthaltenden Schnittebene unter einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind.

5. Retroref lektox" nach einem der vorhergehenden. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Stufenspiegelanordnung (12) an einem Stab (14) mit vorzugsweise eingepreßten oder eingefrästen Rillen (15) ausgebildet ist, deren Flemken die Einzelspiegel (13) bilden.

6. Retroreflektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Stab ein Lichtleitstab (14') ist.

7. Retroreflektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Lichtleitstab (14') rund ist und somit auch einen Teil der Zylinderlinsenanordnung (11) bildet, wobei der Lichtleitstab (14') im Bereich der Stufenspiegelanordnung ggfs. eine von der Krümmung in den übrigen Boreichen abweichende, vorzugsweise geringere Krümmung hat.

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8. Retroreflektor nach Anspruch 6 oder 7„ dadurch gekennzeichnet , daß als Bestandteil der Zylinderlinsenanordnung (11) vor dem Lichtloitstab (14') eine Zylinderlinse (16) angeordnet ist»

9. Retroreflektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet , daß die ZyIInderiinsenanord= nung (11) nach Art einer Domlinse aufgebaut ist und die Stufenspiegelanordnung (12) den Reflektor der Domlinsenanordnung bildet (Fig„ 5, 6)„

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