DE2231544A1 - POLARIZED LIGHT SPOTLIGHT - Google Patents

Description

Translated fromGerman

Scheinwerfer für polarisiertes Licht Es ist bekannt, Scheinwerferfür Fahrzeuge herzustellen, bei denen das von dem Scheinwerferspiegel reflektierteLicht auf Interferenzpolarisatoren fällt und dort in.zwei senkrecht zueinander polarisierteKomponenten aufgetrennt wird, die nebeneinander austreten. Es ist ebenfalls bekannt,diese linear polarisierten Komponenten anschließend durch t /4-Platten, deren Orientierung+ 450 gegen die Polarisationsrichtung liegt, in zirkular polarisiertes Licht zuverwandeln. Polarized Light Headlights It is known to headlightsfor vehicles where the reflected from the headlamp mirrorLight falls on interference polarizers and there polarized into two perpendicular to each otherComponents is separated that emerge side by side. It is also knownthese linearly polarized components then through t / 4 plates, their orientation+ 450 lies against the direction of polarization, in circularly polarized lighttransform.

Die bisherigen Lösungen benutzten nun entweder sehr große schwerePrismen und Spiegel und waren dementsprechend plump, oder sie bauten den Polarisatoraus einer größeren Zahl von Streifen oder Stufen auf. Im letzteren Fall mußte entwederdie Hälfte des Lichtes vergeudet werden, oder es war ein kompliziertes optischesSystem nötig, um das auf den Polarisator fallende Licht streifenartig zubündeln. So elegant solche Lösungen waren und so gute Ergebnisse sie in Versuchsstückenbringen konnten, so wenig waren sie wegen ihrer technischen Schwierigkeiten füreine Serienfertigung geeignet.The previous solutions now used either very large heavy onesPrisms and mirrors and were accordingly clumsy, or they built the polarizerfrom a large number of strips or steps. In the latter case either had tohalf the light was wasted, or it was a complicated opticalSystem necessary to strip the light falling on the polarizertobundle up. As elegant as such solutions were and as good results they were in test piecescould bring so little they were for because of their technical difficultiessuitable for series production.

Ziel der nachfolgenden Erfindung ist es, die Nachteile der bisherigenAusführungsformen zu vermeiden und eine technisch einfache und doch nicht plumpeLösung zu finden, die sich für die Massenfertigung eignet.The aim of the following invention is to overcome the disadvantages of the previousAvoid embodiments and a technically simple and yet not clumsy oneFinding a solution that is suitable for mass production.

Es wurde dabei festgestellt, daß bei allen bisherigen Konstruktionendie Voreingenommenheit bestand, die Bündelung der Strahlung in einem Fahrzeugscheinwerfermüsse, um hohe Lichtstärke zu ermöglichen, durch einen Parabolspiegel erfolgen.In diesem Fall mußten alle Polarisatoren zueinander parallel ausgerichtet sein,und das austretende Licht aus den verschiedenen Teilen der Oberfläche war entwederdazu parallel oder senkrecht polarisiert.It was found that in all previous designsthe bias existed, the focusing of the radiation in a vehicle headlightmust be done by a parabolic mirror in order to enable high light intensity.In this case all polarizers had to be aligned parallel to each other,and the light emerging from the different parts of the surface was eitherpolarized parallel or perpendicular to it.

Man übersah offenbar die Möglichkeit, daß auch eine Reihe von Linsen,die längs einer ebenen Kreisfläche so angeordnet sind, daß ihre optischen Achsenpraktisch radial verlaufen und sich an einem Punkt der Symmetrieachse nahe der Kreisflächetreffen, zu sehr hohen Lichtausbeuten in Richtung der Symmetrieachse führen, wennman das von ihnen parallel gerichtete Licht der Wendel durch einen Planspiegel ausder radialen in die axiale Richtung umlenkt. Aus Gründen der Abbildungsfehler solltedabeidie Zahl dieser Linsen nicht unter 6 liegen, zweckmäßig aber8 betragen. In diesem Fall gehört zu jedem Linsensystem ein Sektor von 450. Diesentspricht einem bffnungsverhältnis in tangentialer Richtung von etwa f : 1,22.Obviously the possibility was overlooked that a number of lenses,which are arranged along a flat circular surface so that their optical axespractically run radially and at a point on the axis of symmetry close to the circular areameet, lead to very high luminous efficacy in the direction of the axis of symmetry, ifthe light from the filament, which is directed parallel by them, is emitted through a plane mirrorwhich deflects the radial in the axial direction. For the sake of imaging errors,includedthe number of these lenses should not be less than 6, but it is practical8. In this case, a sector of 450 belongs to each lens system. Thiscorresponds to an opening ratio in the tangential direction of about f: 1.22.

Wählt man für die Linsenfläche eine quadratische Form, so gilt auchin azimutaler Richtung das öffnungsverhältnis f : 1,22, das in Diagonalrichtungauf f : 0,86 ansteigt. Da von einer punktförmigen Lichtquelle auf einen Streifenvon + CGrad ober-bzw. unterhalb des Äquators ein Prozentsatz von 100 . sin dC =38,5 % fällt, so ist die Ausbeute bei Anwendung einer axial laufenden Lampenwendelnoch merklich besser. Jede Linse beliefert nun mit dem von ihr parallel gerichtetenLicht eine Interferenzpolarisatoranordnung, die entsprechend klein sein kann. Zweckmäßigist sie mit dieser Anordnung fest verbunden, also mit dieser aus einem Stück bestehendoder verkittet. Der Interferenzpolarisator besteht am zweckmäßigsten aus einem einzigenPrisma aus einem Glas von der angenäherten Brechung 1,73 auf das der Interferenzpolarisatorin bekannter Weise aus ZnS und MgF2 aufgedampft wird. Auf die Rückseite wird miteinem möglichst hochbrechenden Kitt das zweite Prisma aufgekittet. Dieses kann einnormales Prisma (und zwar von beliebiger Brechung) sein. Dann treten die Strahlenaus diesem (u.U. etwas schräg) radial aus und müssen durch einen geeignet geneigtenSpiegel in die richtige Richtung umgelenkt werden. Man kann aber einfacher ein Rhombusprismaaus dem gleichen Glas verwenden, umgeht die schwierige Justierung und hat eine kompakteFunktionsgruppe, die z.B. auch leicht auswechselbar ist. Eine beispielsweise Ausführungzeigt Fig. 1. Das erste Prisma besitzt dabei zwei um 450 gegeneinander geneigteSeitenkanten (s. Fig. 2), so daß 8 gleiche Gruppen einfach aneinandergedrückt werdenkönnen und sich dabei justieren. Da, wie leicht einzusehen, ein Teil der Prismenoptisch ohne Aufgabe ist, kann man dort bequem eine mechanische Befestigung vornehmen.Falls das Glas eine von n = 1,73 abweichende Brechung besitzt, so daß die Polarisationsschichtnicht genau unter 450 geneigt sein darf, daß also das umgelenkte Licht nicht genauin die Scheinwerferachse fällt, kann man durch Neigung der Fläche bei 8 durch Prismenwirkungden Strahl in die gewünschte Richtung bringen.If you choose a square shape for the lens surface, this also appliesin the azimuthal direction the aperture ratio f: 1.22, that in the diagonal directionincreases to f: 0.86. As from a point light source to a stripfrom + CGrad above or. below the equator a percentage of 100. sin dC =If an axially running lamp filament is used, the yield is 38.5%noticeably better. Each lens now supplies the one directed parallel to itLight an interference polarizer arrangement, which can be correspondingly small. Appropriateit is firmly connected to this arrangement, i.e. consisting of one piece with itor cemented. The interference polarizer most conveniently consists of a single oneGlass prism with approximate refraction 1.73 to that of the interference polarizeris vapor-deposited in a known manner from ZnS and MgF2. On the back is withThe second prism is cemented onto a highly refractive putty. This can onebe a normal prism (of any refraction). Then the rays occurfrom this (possibly a little obliquely) radially and must through a suitably inclinedMirror can be deflected in the right direction. But it is easier to use a rhombic prismusing the same glass avoids the difficult adjustment and has a compactFunction group that can also be easily exchanged, for example. An example executionshows Fig. 1. The first prism has two inclined by 450 to each otherSide edges (see Fig. 2), so that 8 identical groups simply pressed togetherwillcan and adjust themselves in the process. There, how easy it is to see, part of the prismsis visually without task, you can easily make a mechanical fastening there.If the glass has a refraction other than n = 1.73, so that the polarization layermust not be inclined exactly below 450, so that the deflected light is not exactlyfalls in the headlight axis, you can by inclining the surface at 8 by prismatic effectbring the beam in the desired direction.

Wie Fig. 2 deutlich macht, wäre die Anordnung für die Benutzung mitlinear polarisiertem Licht unbrauchbar, da von Einheit zu Einheit die Richtung derPolarisation sich um 450 ändert. Klebt man jedoch ein4-Plättchen in der durch diePfeilrichtung angegebenen Orientierung auf die einzelnen Prismen, so entsteht anjeder Stelle gleichsinnig zirkular polarisiertes Licht. Es ist also der gewünschteEffekt auf denkbar einfachste Weise erreicht.As Fig. 2 makes clear, the arrangement would be for use withlinearly polarized light useless, since from unit to unit the direction of thePolarization changes by 450. However, if you stick a 4-plate in the through theDirection of the arrow indicated orientation on the individual prisms, thus arisescircularly polarized light in the same direction at every point. So it's the one you wantEffect achieved in the simplest possible way.

Man kann natürlich noch zwischen Prisma und t /4-Folie Polarisationsfolienin bekannter Weise zusätzlich aufkleben, um letzte Reste von ungenügender Polarisationzu beseitigen. Diese Funktion erfüllen bereits sehr helle Folien. Sie können auchgleich bei der Herstellung mit den A /4-Folien vereinigt werden. Da sie nur nochSpuren von Licht zu absorbieren haben, ist ihre Strahlungsbelastung minimal. BeiPrisma 3 kann man die t /4- Z/- bzw. Säuberungsfolie an die Stelle 8 bringen. Mankann aber auch den Spiegel 12 dmit belegen, muß allerdings berücksichtigen, daßhier die Schicht doppelt durchlaufen wird und muß die Oberflächen der Folien entspiegeln.Deshalb ist die Lösung mit dem Rhombusprisma zweckmäßiger.You can of course still place polarizing foils between the prism and the t / 4 foilIn addition, stick on in a known manner to remove the last remnants of insufficient polarizationto eliminate. This function is already fulfilled by very light-colored foils. You can alsobe combined with the A / 4 foils during manufacture. Since they only haveHave to absorb traces of light, their radiation exposure is minimal. atPrism 3 you can bring the t / 4- Z / - or cleaning foil to position 8. Manbut can also occupy the mirror 12 dmit, but must take into account thathere the layer is traversed twice and the surfaces of the foils must be anti-reflective.Therefore the solution with the rhombus prism is more appropriate.

Da das polarisierte Licht nur einen Teil des Gesamtlichtes ausmacht,kann man durch eine oder mehrere Spiegel- oder Spiegel-Linsen-Kombinationen dasübrige Licht, wie etwa aus Fig. 1 ersichtlich, zur Beleuchtung des Vorfeldes oderder rechten Seite ausnutzen. Natürlich kann man auch diesen Teil noch polarisieren,wenn man weitere Polarisationseinheiten, wie in 13 angedeutet, anbringt. Man kannsie dann, wie in Fig. 3 dargestellt, ausführen.Since the polarized light only makes up part of the total light,you can do that with one or more mirror or mirror-lens combinationsother light, such as can be seen from Fig. 1, for illuminating the area ortake advantage of the right side. Of course you can still polarize this part,if one attaches further polarization units, as indicated in FIG. One canthen execute them as shown in FIG.

Selbst die zweite Polarisationskomponente dieser Einheiten ließe sichausnützen, wenn man den Umlenkspiegel 12a in dem freien Raum oberhalb 10 anbringt.Natürlich wird man dann die Streuscheibe vor dieses zweite System setzen.Even the second polarization component of these units could betake advantage of when the deflecting mirror 12a is attached in the free space above 10.Of course, the lens will then be placed in front of this second system.

Dies ist zwar mit einem erheblichen Aufwand verbunden, stellt jedochrein technisch eine sehr vollkommene Lösung dar, wobei der Gewichts- und Platzaufwandmäßig bleibt.Although this is associated with considerable effort, it is, howeverfrom a purely technical point of view represents a very perfect solution, with the weight and space requiredremains moderate.

Claims (5)

Translated fromGerman

BatentansprücheBatent claims1. Scheinwerfer für polarisiertes Licht mit Interferenzpolarisationsteilernfür zirkular polarisiertes Licht, dadurch gekennzeichnet, daß er aus wenigstens6 gleichartigen Polarisationsteilern besteht, deren Vorderseiten als Sammellinsenausgebildet sind, die sternartig annähernd äquatorial um die Lichtguelle angeordnetsind.1. Polarized light headlights with interference polarization splittersfor circularly polarized light, characterized in that it consists of at least6 polarization splitters of the same type, the front sides of which are used as convergent lensesare formed, which are arranged in a star-like manner approximately equatorially around the light sourceare. 2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diePolarisationsteiler solche mit annähernd 450 - Inzidenz auf die Interferenzzwischenschichtsind. 2. Headlight according to claim 1, characterized in that thePolarization splitters those with approximately 450 incidence on the interference interlayerare. 3. Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daßdie Ablenkung der an der Interferenzzwischenschicht reflektierten Komponente durchzusätzliche Ablenkung infolge Prismenwirkung an der Austrittsfläche auf 900 gebrachtwird. 3. Headlight according to claim 1 or 2, characterized in thatthe deflection of the component reflected at the interference intermediate layer byadditional deflection due to prism effect at the exit surface brought to 900will. 4. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,daß das öffnungsverhältnis der Linsen im Mittel bei etwa f : 1,2 liegt. 4. Headlight according to one of claims 1 to 3, characterized in thatthat the aperture ratio of the lenses is on average about f: 1.2. 5. Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,daß die Abbildungsfehler der Sammallinsen an den Polarisationsteilern durch geeigneteAusbildung der Streuscheibe korrigiert werden. 5. Headlight according to one of claims 1 to 4, characterized in thatthat the aberrations of the converging lenses on the polarization splitter by suitableFormation of the lens can be corrected.