Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Darstellung optisch zu übermittelnder Informationen in Form von optischen Symbolen, wie Leuchtpunkte, Ziffern, Buchstaben, bestehend aus einem oder mehreren Lichtleiterelementen mit je einer vorderen und hinteren Begrenzungsfläche.
Als Vorrichtung zur Darstellung optisch zu übermittelnder Informationen sollen Schautafeln mit veränderlichem oder unveränderlichem Informationsinhalt, Signalvorrichtungen, Flächen für Lichtbildprojektion oder Skalen von Messgeräten aller Art, die veränderliche, analog oder digital dargestellte Messwerte anzeigen, gelten.
Eine derartige Vorrichtung zur Anzeige von Messwerten mittels Lichtleiterelementen, im folgenden kurz Anzeigevorrichtung genannt, bedient sich der Lichtleiterelemente, um die auf Skalen vorliegenden Messwerte in analoger oder digitaler Form sichtbar werden zu lassen.
Bei einer bekannten Ausführungsform einer derartigen Anzeigevorrichtung beleuchtet eine künstliche Lichtquelle einen mit Ziffern versehenen, im Inneren eines Gehäuses befindlichen, in der Art einer Skala ausgebildeten Informationsträger; die Ziffern können mit Hilfe von Lichtleiterelementen an der Aussenseite des Gehäuses abgelesen werden.
Bei anderen bekannten Ausführungsformen bringt eine künstliche Lichtquelle an der hinteren Begrenzungsfläche die vordere Begrenzungsfläche bestimmter Lichtleiterelemente, die ein Symbol oder einen Teil eines Symbols darstellen, zum Aufleuchten.
Der Nachteil der bekannten Anzeigevorrichtungen dieser Art besteht darin, dass für die Informationsübermittlung eine besondere künstliche Lichtquelle benötigt wird, die einer gebrauchsbedingten Abnützung unterliegt, die zerstört oder deren Energiezufuhr unterbrochen werden kann.
Bekannt sind auch Anzeigevorrichtungen in der Art von Hinweisschildern ohne besondere künstliche Lichtquelle, auf die mit einer lichtreflektierenden Farbe Hinweise in Form von Zahlen, Buchstaben oder Symbolen aufgebracht sind. Derartige Hinweisschilder sind beispielsweise an Verkehrswegen als Ver kehrszeichen, Wegweiser oder Warnzeichen aufgestellt.
Auftreffendes Scheinwerferlicht lässt diese Hinweisschilder weithin erkennbar aufleuchten.
Nachteilig an den bekannten lichtreflektirenden Hinweisschildern ist, dass sie infolge der Beschaffenheit der verwendeten Reflektorfarben nur einen Bruchteil der Lichtmenge reflektieren. Der von der Lichtquelle ausgehende Strahl muss daher besonders stark gebündelt sein und möglichst senkrecht auf die Ebene des Hinweisschildes auftreffen, damit die Schildfläche gut sichtbar ist; weiterhin ist die Intensität des von der Schildfläche reflektierten Lichtes nur bei einer Blickrichtung senkrecht zur Vorderseite der Schildfläche befriedigend.
Bei Beobachtung des Hinweisschildes aus seitlicher Richtung gelangt weiterhin das reflektierte Licht in zu geringer Intensität zum Beobachter. Gerade bei Verkehrszeichen, Wegweisern oder Warnsignalen ist es aber von Vorteil, wenn diese im Dämmerlicht vor einem dunklen Hintergrund ohne die Hilfe von künstlicher Beleuchtung erkennbar und auch aus seitlichen Blickrichtungen ablesbar sind.
Nachteile ähnlicher Art weisen auch die mit Reflektoranstrich versehenen weissen Flächen für Lichtbildprojektion auf.
Die Brillianz der Farbe von Farbbildern sowie der Kontrastumfang bei Schwarz-Weiss-Bildern verringert sich beim Betrachten aus seitlicher Richtung.
Aufgabe der Erfindung ist es, die aufgezählten Nachteile an den genannten Anzeigevorrichtungen zu vermeiden durch Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, die ohne die Hilfe besonderer künstlicher Lichtquellen bei jedem Umgebungslicht und aus jeder Blickrichtung eine gleichmässige optische Informationsübermittlung ermöglicht.
Die Erfindung erreicht dies dadurch, dass die dem Betrachter zugewandte, vordere Begrenzungsfläche durchsichtig ist und bei mindestens einem Lichtleiterelement der vom Betrachter abgewandten hinteren Begrenzungsfläche mindestens ein spiegelndes Flächenelement zugeordnet ist, so dass durch die vordere Begrenzungsfläche dieses Lichtleiterelements eintretendes Licht zu dieser zurückreflektiert wird.
Fällt diffuses Umgebungslicht auf die vordere Begrenzungsfläche des Lichtleiterelements, so sendet jene einen hellen Schimmer aus, der auch bei schwachem Licht und aus seitlicher Richtung gut zu erkennen ist.
Es können dem einzelnen Lichtleiterelement oder mehreren Lichtleiterelementen zusammen neben reflektierenden Flächenelementen zusätzlich Flächenelemente mit lichtabsorbierender Schicht zugeordnet werden. Bei einer solchen Zuordnung wird das in den Lichtleiter einfallende Licht absorbiert und die Vorderseite des betreffenden Lichtleiterelements bleibt dunkel.
Lichtabsorbierende und spiegelnde Flächenelemente können auf einem Informationsträger angeordnet werden, der in einem lichtdichten Gehäuse untergebracht ist, wobei die Flächenelemente der hinteren Begrenzungsfläche eines oder mehrerer Lichtleiterelemente zugeordnet sind, während die vorderen Begrenzungsflächen an der Aussenseite des lichtdichten Gehäuses sichtbar sind.
Vorteilhafterweise werden lichtabsorbierende und reflektierende Flächenelemente derart angeordnet, dass sie ein dunkles Symbol auf spiegelndem Grund oder ein spiegelndes Symbol auf dunklem Grund bilden, das über das zugehörige Lichtleiterelement optisch auf der aussenliegenden Begrenzungsfläche des Lichtleiterelements bzw. der Lichtleiterelemente abgebildet wird.
Nach einer weiteren, wichtigeren Ausbildung des Erfindungsgedankens ist jedem reflektierenden oder absorbierendem Flächenelement ein eigenes Lichtleiterelement zugeordnet. Die Vorderseiten dieser Lichtleiterelemente enden in rasterartigen Segmenten auf der Anzeigefläche an der Aussenseite des lichtdichten Gehäuses und ermöglichen die Anzeige eines einzelnen, aus mehreren flächigen Bestandteilen aufgebauten optischen Symbols.
Besonders vorteilhaft ist es, der jeweiligen hinteren Begrenzungsfläche des Lichtleiterelements einen bewegbaren, dieser Begrenzungsfläche abschliessenden Informationsträger mit darauf angeordneten Spiegel- und/oder Absorptionsflächenelementen zuzuordnen. Dies bietet die Möglichkeit, durch Verstellung des Informationsträgers verschiedene Symbole, Ziffern oder Buchstaben auf der Anzeigefläche sichtbar werden zu lassen.
Vorzugsweise werden die Informationsträger auf der den Lichtleiterelementen zugeordneten Seite mit einem aus spiegelnden oder absorbierenden Flächenelementen bestehenden Raster versehen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist die vordere Begrenzungsfläche des Lichtleiterelements selbst als optisches Symbol bzw. Teil eines optischen Symbols ausgebildet. Auf diese Weise können geometrische Figuren wie Polygone, Kreise, aber auch Satzzeichen oder mathematische Symbole dargestellt werden.
Versuche haben ergeben, dass der Glanz der vorderen Begrenzungsfläche des mit einem spiegelnden Flächenelement hinterlegten Lichtleiterelements umso heller ist, je höher der
Wert des Lichtleiterbrechungskoeffizienten liegt und dass auch der C)ffnungswinkel des Kegels, der die seitliche Grenze der
Sichtbarkeit umschreibt, grössere Werte bei hohem Brechungs koeffizienten annimmt.
Am besten lässt sich die Darstellung optisch zu übermitteln der Informationen mit aus Lichtleitfasern hergestellten
Lichtleiterelementen bewerkstelligen. Dies kann entweder mit
Lichtleitfasern aus Polymethylmethacrylat oder aber nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mittels aus gebündelten Glasfasern bestehenden Lichtleitern, wobei die Glasfasern in dem Glasfaserbündel starr oder flexibel miteinander verbunden sein können.
Besondere Vorteile bieten dabei Lichtleiterelemente aus ungeordnet gebündelten Glasfasern, deren Herstellung weniger Aufwand erfordert als die Herstellung von streng geordneten Glasfaserbündeln mit parallel zueinander ausgerichteten Glasfasern, wie sie beispielsweise zur optischen Abbildung benötigt werden.
Unabhängig davon, ob Lichtleitfasern aus Kunststoff oder aus Glas verwendet werden, sollte der Brechungskoeffizient mindestens die Grössenordnung 1,5 oder darüber aufweisen. In an sich bekannter Weise wird die einzelne Lichtleitfaser mit einem hochbrechenden Kern ausgestattet, der von einem einen geringeren Brechungskoeffizienten aufweisenden Mantel aus festem Material umgeben ist. Auf diese Weise werden die Lichtverluste bei Spiegelung an den Seitenwänden der Lichtleitfaser herabgesetzt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden die Lichtleiterelemente im 7-er oder 35-er Code auf der Anzeigefläche angeordnet. Hierdurch wird die Darstellung beliebiger alphanumerischer Zeichen ermöglicht.
Vorteilhafterweise sind zur Verbesserung der Qualität der Zeichendarstellung die vordere und hintere Begrenzungsfläche des einzelnen Lichtleiterelements jeweils senkrecht zum ihnen zugewandten Längsachsenabschnitt des Lichtleiterelements angeordnet. Eine weitere Verbesserung ergibt sich, wenn die vordere und die hintere Begrenzungsfläche des einzelnen Lichtleiterelements optisch plan geschliffen sind.
Der die absorbierenden oder reflektierenden Flächenelemente tragende, bewegliche Informationsträger kann verschieden ausgebildet sein.
Nach einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemässen Anzeigevorrichtung besteht dieser Informationsträger aus einem Schieber. Durch Verstellung des Schiebers lassen sich beliebige Symbole, Buchstaben oder Ziffern einstellen.
In einer anderen, besonders vorteilhaften Ausführungsform besteht der Informationsträger aus einer oder mehreren beweglichen Trommeln. Diese Trommeln können von einem Messwerk, bevorzugt aber von einem Uhrwerk oder einem zeitsynchron laufenden Motor, bewegt werden, so dass die Anzeigevorrichtung zum Anzeigen der Zeit geeignet ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die vordere Begrenzungsfläche des einzelnen Lichtleiterelements mit der Ebene der Vorderseite eines dieses Lichtleiterelement an der Seite umfassenden Tragkörpers abschliesst. Dieser Tragkörper dient als Halterung für die Lichtleiterelemente und schützt diese zugleich vor schädlichem Lichteinfall von der Seite her.
Vorteilhafterweise besteht der Tragkörper aus Kunststoff.
Dies ermöglicht eine leichte Herstellung.
Besondere Vorteile bieten sich, wenn die Vorderseite des Tragkörpers eine zu der Färbung der Informationsübermittelnden Lichtleiterelemente eine einen optischen Kontrast hervorrufende Färbung aufweist. Besteht die Information aus einem weissen Zeichen, so ist die Vorderseite des Tragkörpers zweckmässigerweise dunkel gefärbt. Ist das Zeichen jedoch schwarz gefärbt, so sollte die Vorderseite des Tragkörpers eine helle Färbung aufweisen.
Für die Verwendung der erfindungsgemässen Anzeigevorrichtung für Verkehrszeichen, Wegweiser oder Warnsignale ist es besonders vorteilhaft, an sich bekannte Mittel zur Beeinflussung der Farbe des Lichts im Zusammenhang mit einer tafelartigen Ausbildung des Lichtleiterelements vorzusehen.
Die Farbe des reflektierten Lichtes bei einer tafelartigen Ausbildung des Lichtleiterelements kann jedoch auch in vorteilhafter Weise durch die Anwendung der Projektion von Lichtbildern auf mit reflektierenden Flächenelementen hinterlegte Lichtleiterelemente erfolgen.
Nachfolgend werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben; es zeigen
Figur 1: ein aus einer grösseren Einheit ausgeschnittenes, mit einem reflektierenden Flächenelement hinterlegtes Lichtleiterelement in perspektivischer Ansicht,
Figur 2: einen Längsschnitt durch ein Lichtleiterelement nach Fig. 1 entlang der Schnittlinie B, B,
Figur 3: eine perspektivische Ansicht eines mit einem lichtabsorbierenden Flächenelement hinterlegten Lichtleiterelements,
Figur 4: eine perspektivische Ansicht eines Signalelements, das teilweise aus einem kompakten Lichtleiterelement, teilweise aus mosaikartig zusammengesetzten Lichtleiterelementen besteht,
Figur 5: eine perspektivische Ansicht eines Hinweiszeichens mit der Ziffer 1 und dem Buchstaben A ,
Figur 6: eine perspektivische Ansicht eines verstellbaren Hinweiszeichens, die Ziffer 0 darstellend,
Figur 7:
ein perspektivisch dargestelltes einzelnes Lichtleiterelement nach Fig. 6,
Figur 8: auf dem Informationsträger des Ausführungsbeispiels nach Fig. 6 befindliche Anordnungen von den Lichtleiterelementen zugeordneten Flächenelementen zur Wiedergabe der Ziffern 0 und 4 .
Figur 9: eine perspektivische Ansicht eines Hinweiszeichens mit fünfunddreissig über einen als Schieber ausgebildeten Informationsträger beeinflussbaren, aus Lichtleiterelementen bestehenden Signalelementen,
Figur 10: die Frontseite einer als Uhr ausgebildeten Anzeigevorrichtung in perspektivischer Ansicht,
Figur 11: die Rückseite des Anzeigeblocks,
Figur 12: einen Querschnitt durch Anzeigeblock und Trommeln,
Figur 13: einen Anschnitt der Vorderseite des Anzeigeblocks.
Die einfachste Ausführungsform der Erfindung besteht aus einem in Fig. 1 dargestellten prismatischen Lichtleiterelement 1 mit einer vorderen Begrenzungsfläche 2 und einer hinteren Begrenzungsfläche 3. Das Lichtleiterelement 1 besteht aus Glas, vorzugsweise aber aus einem ungeordneten Glasfaserstrang und hat einen Brechungskoeffizienten der Grössenordnung von 1,5 oder darüber.
Fällt Licht aus Richtung A auf die vordere Begrenzungsfläche 2 des Lichtleiterelements 1, so wird es von diesem aufgenommen und je nach Einfallsrichtung unmittelbar oder nach Reflexion an den seitlichen Begrenzungsflächen 7 zur hinteren Begrenzungsfläche 3 geleitet (Fig. 2), an der ein den Lichtfluss reflektierendes Flächenelement 4 angeordnet ist.
Dieses Flächenelement 4 kann das durch die vordere Begrenzungsfläche 2 einfallende Licht völlig reflektieren, so dass diese vordere Begrenzungsfläche 2 intensiv schimmert; es besteht aber auch die Möglichkeit, ein der hinteren Begrenzungsfläche des Lichtleiterelements 1 zugeordnetes Flächenelement 10 als Absorptionsschicht auszubilden (Fig. 3). In diesem Fall wird das aus Richtung A einfallende Licht von der vorderen Begrenzungsfläche 11 des Lichtleiters 1 aufgenommen und durch die Absorptionsschicht des Flächenelements 10 absorbiert, so dass die vordere Begrenzungsfläche 11 dunkel gefärbt ist.
Von hauptsächlicher Bedeutung ist jedoch das mit einem Spiegel hinterlegte Lichtleiterelement (Fig. 1, Fig. 2).
Flächenelement 4 besteht aus einem Spiegel, der das durch die vordere Begrenzungsfläche 2 einfallende Licht völlig reflektiert und zur vorderen Begrenzungsfläche 2 hin zurückstrahlen lässt, wo es das Lichtleiterelement 1 wieder verlässt und ein intensives Schimmern dieser vorderen Begrenzungsfläche 2 gegenüber ihrer Umgebung hervorruft. Zur Erhöhung des Kontrastes weist die Umgebungsfläche 5 der vorderen Begrenzungsfläche 2 des Lichtleiterelements 1 eine dunkle Färbung auf.
Versuche hahen ergeben, dass der helle Schimmer der vorderen Begrenzungsfläche 2 (Fig. 1) des Lichtleiterelements 1 an Intensität zunimmt, je höher der Brechungskoeffizient des Lichtleiterelements 1 über dem Wert 1,5 liegt. Damit verbunden ist auch eine bessere Wahrnehmung der schimmernden vorderen Begrenzungsfläche 2 aus seitlicher Richtung;
der Kegel, der die seitliche Grenze der Sichtbarkeit umschreibt, hat gewöhnlich einen Öffnungswinkel von 60". jedoch ist bereits ein Öffnungswinkel von 1100 erreicht worden durch eine Glassorte mit einem entsprechend hohen Brechungskoeffizienten und zumindest theoretisch ein Öffnungswinkel von annäherend 180"bei Verwendung von Material mit entsprechend hohem Brechungskoeffizienten möglich.
Zur mechanischen Befestigung ist eine Lagerung des Lichtleiterelements 1 bzw. mehrerer Lichtleiterelemente mit ihren seitlichen Begrenzungsflächen 7 in einem vorzugsweise lichtundurchlässigem festem Material 6 vorgesehen (Fig. 2).
Die vordere Begrenzungsfläche 2 des Lichtleiterelements 1 muss bei einem kurzen Lichtleiterelement parallel zur hinteren Begrenzungsfläche 3 ausgerichtet sein; bei längeren Lichtleiterelementen ist eine Ausrichtung der vorderen Begrenzungsfläche 2 und der hinteren Begrenzungsfläche 3 des Lichtleiterelements 1 senkrecht zur Längsachse des Lichtleiterelements 1 notwendig.
Die vordere Begrenzungsfläche 2 des Lichtleiterelements 1 muss dagegen nicht unbedingt mit der Umgebungsfläche 5 des festen Materials 6 bündig abschliessen, sondern kann auch oberhalb oder unterhalb der durch die Umgebungsfläche 5 gebildeten Ebene angeordnet sein.
Zur Vermeidung unerwünschter Lichtreflexe durch Berührung mehrerer Lichtleiterelemente untereinander an ihren seitlichen Flächen 7 werden die einzelnen Lichtleiterelemente ohne die Glasfasern, aus welchen die Lichtleiterelemente hergestellt sind, aus einem Kern mit einem Brechungskoeffizienten von 1.5 oder darüber hergestellt, wobei der Kern von einem Mantel aus jeweils weniger hoch brechendem Material umgeben ist. Bei Ausbildung des Flächenelements 10 (Fig. 3) als schwarze Absorptionsschicht erscheint die vordere Begrenzungsfläche 11 des Lichtleiterelements 1 intensiv dunkel: sie hebt sich kontrastreich gegen eine in diesem Fall zweckmässigerweise helle Umgebungsfläche 12 ab.
Das Lichtleiterelement 1 (Fig. 1, 2, 3) wird vorzugsweise aus einem ungeordneten Glasfaserstrang gebildet, der leichter und billiger herzustellen ist als ein geordneter optischer Glasfaserstrang.
Bei Bedarf kann das Licht im Lichtleiterelement 1 auch durch ein Farbfilter gefärbt werden, das an einer geeigneten Stelle des Lichtleiters angeordnet ist.
Figur 4 zeigt ein Lichtleiterelement 14, dessen den Lichtrückfluss beeinflussende Schicht zugleich dunkle Flächen 131 und helle Flächen 132 aufweist.
Anstelle von kompakten, homogenen Lichtleiterelementen, wie sie den Flächen 131; 132 zugeordnet sind, können auch eine Vielzahl von mosaikartig nebeneinander angeordneten Lichtleiterelementen 15 treten, die je nach Art der hinterlegten Schicht als dunkle Flächenelemente 161 oder helle Flächenelemente 162 erscheinen.
Der Querschnitt der vorderen Begrenzungsfläche 2 (Fig. 1) oder 11 (Fig. 3) beschränkt sich nicht auf geometrisch einfache
Formen; vielmehr ist es möglich, die vordere Begrenzungsflä che eines einzigen Lichtleiters 17 (Fig. 5) einer Ziffer nachzubilden. Das Licht fällt, wie bereits in den vorhergehen den Figuren gezeigt, aus Richtung A in das Lichtleiterelement 17 ein und bringt die der Ziffer 1 nachgebildete vordere Begrenzungsflächen zum Schimmern. Zahlen oder Buchstaben können aber auch durch eine Vielzahl von Lichtleiterelementen 19 dargestellt werden, wie am Beispiel des Buchstaben A in Fig. 5 gezeigt wird.
Zur Darstellung von Buchstaben oder Ziffern werden häufig aus einer bestimmten Anzahl von Elementen bestehende Anordnungen verwendet, wobei jedes Element einzeln in einen Zustand erhöhter Erkennbarkeit gebracht werden kann, sei es durch ein auffälliges Leuchten gegenüber einer dunklen Umgebung, sei es durch eine dunkle Färbung gegenüber einer hellen Umgebung, so dass durch die erkennbar gemachten Elemente beliebige Ziffern, aber auch Buchstaben, gebildet werden können.
In Figur 6 ist eine derartige gebräuchliche Anordnung mit sieben Lichtleiterelementen 21; 22; 23; 24; 25; 26; 27 gezeigt, die jeweils aus billigen ungeordneten Flasfasersträngen gefertigt sind.
In Figur 7 ist das Lichtleiterelement 21 gesondert dargestellt, dessen Vorderseite 210 ein Signalelement bildet und sich zu einer hinteren Begrenzungsfläche 219 hin verjüngt, die rund, viereckig oder eine andere einfache geometrische Form aufweisen kann. In der gleichen in Fig. 7 gezeigten Art sind auch die anderen Lichtleiterelemente 22; 23; 24; 25; 26; 27 der Vorrichtung 20 in Fig. 6 ausgebildet. Ihre hinteren Begrenzungsflächen münden auf die Oberfläche eines Schiebers 28, der seitlich in der Vorrichtung 20 bewegbar angeordnet ist.
Die vorderen Begrenzungsflächen der Lichtleiterelemente 21; 22; 23; 25; 26; 27 bilden die Ziffer 0 auf der dunklen Vorderseite 201, wenn die entsprechenden hinteren Begrenzungsflächen der genannten Lichtleiterelemente auf die zugehörigen spiegelnden Flächenelemente 211; 221; 231; 251; 261; 271 (Fig. 8a) des Schiebers 28 treffen; das mittlere Lichtleiterelement 24 bleibt dunkel, da seine hintere Begrenzungsfläche auf das dunkle Flächenelement 241 trifft.
Bei der Darstellung der Ziffer 4 durch die Lichtleiterelemente 22; 23; 24; 26 wird der Schieber 28 verschoben bis zu der bestimmten Stellung, wo die hinteren Begrenzungsflächen der genannten Lichtleiterelemente auf die spiegelnden Flächenelemente 222; 232; 242; 262 treffen und die
Lichtleiterelemente 21; 25; 27 den dunklen Flächenelementen
212; 252; 272 auf dem als Schieber 28 ausgebildeten
Informationsträger zugeordnet sind (Fig. 8b).
In gleicher Weise kann jede gewünschte Ziffer durch
Zuordnung einer geeigneten Konstellation von hellen und dunklen Flächenelementen auf dem Schieber 28 zu den hinteren Begrenzungsflächen der entsprechenden Lichtleiter elemente dargestellt werden durch ein Verschieben des
Schiebers 28 in der Vorrichtung 20 (Fig. 6).
Um auf dem Schieber 28 eine möglichst grosse Anzahl von Flächenelementen zur Zifferndarstellung unterzubringen bzw.
dem Schieber 28 die geringstmögliche Länge bei der Darstellung von Ziffern oder Buchstaben zu geben, werden die hinteren Begrenzungsflächen der Lichtleiterelemente 21; 22; 23; 24; 25; 26; 27 in einer Reihe ausgerichtet, so dass sich ihnen zur Darstellung der Ziffern 0 bzw. 4 die in Fig. 8c und 8d gezeigten Anordnung von dunklen, lichtabsorbierenden und reflektierenden Flächenelementen auf dem Schieber 28 zuordnen lassen.
Es ist auch möglich, die hinteren Begrenzungsflächen in zwei Reihen anzuordnen, wie es am Beispiel der Darstellung für die Ziffern 0 und 4 in Fig. 8e und 8f gezeigt ist.
Zur wahlweisen Darstellung von Ziffern und Buchstaben bedient man sich vorzugsweise einer Anordnung mit fünfunddreissig aus Lichtleiterelementen bestehenden Signalelementen (Fig. 9).
Durch den Schieber 32, der in der Vorrichtung 34 von oben nach unten beweglich geführt ist, kann jede gewünschte Ziffer bzw. jeder gewünschte Buchstabe eingestellt werden; hierbei sind auf der Oberfläche 33 des Schiebers 32 eine geeignete
Konstellation von fünfunddreissig dunklen, lichtabsorbierenden und spiegelnden Flächenelementen - analog zu der in Fig. 8a-f gezeigten Konstellation von sieben Flächenelementen angeordnet.
In Figur 9 werden als Beispiel - im Gegensatz zu Fig. 6 - die die Information bildenden Signalelemente 30 dunkel ausgebildet, wobei die Vorderseite 35 der Vorrichtung 34 zweckmässigerweise hell gefärbt ist; jedoch ist diese Ausbildung nur als veranschaulichendes Beispiel gedacht, da die Hauptbedeutung der Erfindung auf der Anordnung von hellen Signalelementen auf dunklem Untergrund beruht.
Wie Figur 10 zeigt, ist in einem Gehäuse 41 ein Anzeigeblock 42 vor zwei durch einen untersetzten Motor 43 angetriebenen Trommeln 44; 45 angeordnet. Der Umfang der Trommeln 44; 45 ist mit achsparallelen Reihen von dunklen, lichtabsorbierenden Flächenelementen 46 besetzt. Nach jeder Weiterbewegung der Trommeln 44; 45 ergibt sich eine neue Konstellation der Flächenelemente unter den ihnen zugeordneten Endflächen 511;521; 531; 541; 551; 561; 571. An der Vorderseite des Anzeigeblocks 42 sind Ziffernfelder 47; 48; 49 50 vorgesehen, die sich, wie Fig. 13 zeigt, aus Segmenten 510; 520; 530; 540; 550; 560; 570 zusammensetzen, die je einer der in Fig.11 gezeigten Endflächen 511; 521; 531; 541; 551; 561;
571 der Rückseite des Anzeigeblocks 42 zugeordnet sind.
Die
Zuordnung geschieht nach Fig. 12 über einen im Anzeigeblock 42 zwischen einem Ziffernsegment und einer Endfläche, hier am Beispiel als Ziffernsegment 530 und Endfläche 531 gezeigt, verlaufenden Glasfaserbündel 532.
Fällt Licht auf das Ziffernsegment 530 nach Fig. 12, so wird es durch das Glasfaserbündel 532 zur Endfläche 531 geleitet und trifft auf eine Trommel, beispielsweise Trommel 44 in Fig.
10, die an der Lichtaustrittsstelle entweder ein schwarzes, lichtabsorbierendes Flächenelement 46 oder den spiegelnden Untergrund aufweist. Trifft das Licht auf eines der dunklen Flächenelemente 46, so wird es absorbiert, wobei das entsprechende Ziffernsegment 560; 570 (Fig. 13) dunkel bleibt.
Trifft es dagegen auf den spiegelnden Untergrund an einer Stelle ohne dunkle Flächenelemente, so wird es zurückgestrahlt in die betreffende Austrittsstelle, im Beispiel von Fig. 12 in Endfläche 531 und Glasfaserbündel 532, verändert den Kontrast zwischen Segment 530 und dem dunklen Untergrund, wodurch das betreffende Zeichen sich sichtbar-von diesem abhebt.
Im Ziffernfeld 47 (Fig. 10) ist die Ziffer 5 im 7-er Code dargestellt. Zweckmässiger ist es allerdings, der Frontseite 42 des Anzeigeblocks 41 eine dunkle Färbung zu geben, damit sich die schimmernden Segmente 510; 520; 530; 540; 550 in Fig.
13, welche die Ziffer 3 bilden, optimal vom Untergrund abheben. Die kein Licht zurückstrahlenden Segmente 560; 570 bleiben dunkel und bilden keinen Kontrast zum Untergrund der Anzeigefläche. Die angezeigten Ziffern ändern sich entsprechend der zeitsynchronen Bewegung der Trommeln 44; 45 und dienen im Ausführungsbeispiel der Figuren 10 bis 13 der Zeitanzeige.
Allgemein lässt sich angeben, dass das Schimmern der Lichtleiterelemente umso intensiver zu beobachten ist, je kürzer das einzelne Lichtleiterelement ausgebildet ist, da in diesem Fall Verluste beim Durchgang des Lichts durch die Lichtleitfaser minimal sind. Dies ist besonders bei der Herstellung von Verkehrszeichen oder Projektionsflächen für Lichtbilder vorteilhaft, die jeweils eine geringe Dicke aufweisen, so dass auffallendes Licht nahezu verlustlos reflektiert wird.
The invention relates to a device for displaying information to be transmitted optically in the form of optical symbols, such as luminous dots, numbers, letters, consisting of one or more light guide elements, each with a front and rear boundary surface.
Display boards with variable or unchangeable information content, signal devices, surfaces for photo projection or scales of measuring devices of all kinds that display variable, analog or digitally represented measured values are to be regarded as devices for the presentation of information to be transmitted optically.
Such a device for displaying measured values by means of light guide elements, hereinafter referred to as display device for short, uses the light guide elements to make the measured values present on scales visible in analog or digital form.
In a known embodiment of such a display device, an artificial light source illuminates an information carrier provided with numbers, located inside a housing and designed in the manner of a scale; the numbers can be read off with the help of light guide elements on the outside of the housing.
In other known embodiments, an artificial light source on the rear boundary surface causes the front boundary surface of certain light guide elements, which represent a symbol or a part of a symbol, to light up.
The disadvantage of the known display devices of this type is that a special artificial light source is required for the transmission of information, which is subject to use-related wear and tear, which can be destroyed or the energy supply thereof interrupted.
Also known are display devices in the form of information signs without a special artificial light source, on which information in the form of numbers, letters or symbols is applied with a light-reflecting color. Such information signs are set up, for example, on traffic routes as traffic signs, signposts or warning signs.
Impinging headlights light up these signs so that they can be seen from afar.
The disadvantage of the known light-reflecting signs is that, due to the nature of the reflector colors used, they reflect only a fraction of the amount of light. The beam emanating from the light source must therefore be particularly strongly bundled and hit the plane of the sign as perpendicularly as possible so that the sign surface is clearly visible; furthermore, the intensity of the light reflected from the shield surface is only satisfactory when viewed perpendicular to the front of the shield surface.
When observing the sign from the side, the reflected light continues to reach the observer with insufficient intensity. In the case of traffic signs, direction signs or warning signals in particular, however, it is advantageous if these can be seen in the twilight against a dark background without the aid of artificial lighting and can also be read from the side.
The white surfaces provided with reflector paint for light image projection also have disadvantages of a similar type.
The brilliance of the color of color images and the range of contrast in black and white images are reduced when viewed from the side.
The object of the invention is to avoid the listed disadvantages of the indicated display devices by creating a device of the type mentioned at the beginning which enables uniform optical information transmission in any ambient light and from any viewing direction without the aid of special artificial light sources.
The invention achieves this in that the front boundary surface facing the viewer is transparent and, in the case of at least one light guide element, at least one reflective surface element is assigned to the rear boundary surface facing away from the viewer so that light entering through the front boundary surface of this light guide element is reflected back to it.
If diffuse ambient light falls on the front boundary surface of the light guide element, it emits a bright shimmer that can be easily recognized even in weak light and from the side.
In addition to reflective surface elements, surface elements with a light-absorbing layer can also be assigned to the individual light guide element or several light guide elements together. With such an assignment, the light incident in the light guide is absorbed and the front side of the light guide element concerned remains dark.
Light-absorbing and reflecting surface elements can be arranged on an information carrier which is accommodated in a light-tight housing, the surface elements of the rear boundary surface being assigned to one or more light guide elements, while the front boundary surfaces are visible on the outside of the light-tight housing.
Light-absorbing and reflecting surface elements are advantageously arranged in such a way that they form a dark symbol on a reflective background or a reflective symbol on a dark background, which is optically imaged via the associated light guide element on the outer boundary surface of the light guide element or the light guide elements.
According to a further, more important embodiment of the inventive concept, each reflecting or absorbing surface element is assigned its own light guide element. The front sides of these light guide elements end in grid-like segments on the display surface on the outside of the light-tight housing and enable the display of a single optical symbol made up of several flat components.
It is particularly advantageous to associate a movable information carrier with mirror and / or absorption surface elements arranged thereon to the respective rear boundary surface of the light guide element, closing off this boundary surface. This offers the possibility of making various symbols, numbers or letters visible on the display surface by adjusting the information carrier.
The information carriers are preferably provided on the side assigned to the light guide elements with a grid consisting of reflective or absorbent surface elements.
According to a further advantageous embodiment, the front boundary surface of the light guide element itself is designed as an optical symbol or part of an optical symbol. In this way, geometric figures such as polygons, circles, but also punctuation marks or mathematical symbols can be represented.
Tests have shown that the gloss of the front boundary surface of the light guide element backed by a reflective surface element is the brighter the higher the
Value of the fiber optic refraction coefficient and that also the C) opening angle of the cone, which is the lateral limit of the
Describes visibility, takes on larger values with a high refractive index.
The best way to visualize the display is to convey the information using optical fibers
Manage light guide elements. This can be done with either
Optical fibers made of polymethyl methacrylate or, according to a preferred embodiment of the invention, by means of optical fibers consisting of bundled glass fibers, wherein the glass fibers in the glass fiber bundle can be rigidly or flexibly connected to one another.
Optical fiber elements made from randomly bundled glass fibers offer particular advantages, the production of which requires less effort than the production of strictly ordered glass fiber bundles with glass fibers aligned parallel to one another, such as are required for optical imaging, for example.
Regardless of whether optical fibers made of plastic or glass are used, the refractive index should be at least 1.5 or more. In a manner known per se, the individual optical fiber is equipped with a high refractive index core which is surrounded by a cladding made of solid material and having a lower refractive index. In this way, the light losses in the event of reflection on the side walls of the optical fiber are reduced.
According to a further development of the invention, the light guide elements are arranged in the 7 or 35 code on the display surface. This enables any alphanumeric characters to be displayed.
To improve the quality of the character representation, the front and rear delimiting surfaces of the individual light guide element are advantageously each arranged perpendicular to the longitudinal axis section of the light guide element facing them. A further improvement results when the front and the rear boundary surface of the individual light guide element are ground optically flat.
The movable information carrier carrying the absorbing or reflecting surface elements can be designed in different ways.
According to a further embodiment of the display device according to the invention, this information carrier consists of a slide. Any symbols, letters or numbers can be set by moving the slide.
In another, particularly advantageous embodiment, the information carrier consists of one or more movable drums. These drums can be moved by a measuring mechanism, but preferably by a clock mechanism or a motor running synchronously, so that the display device is suitable for displaying the time.
A further development of the invention consists in that the front delimiting surface of the individual light guide element terminates with the plane of the front side of a support body comprising this light guide element on the side. This support body serves as a holder for the light guide elements and at the same time protects them from the harmful incidence of light from the side.
The support body is advantageously made of plastic.
This enables easy manufacture.
There are particular advantages if the front side of the support body has a coloration that produces an optical contrast to the color of the information-transmitting light guide elements. If the information consists of a white symbol, the front of the support body is appropriately colored dark. However, if the sign is colored black, the front of the support body should be light colored.
For the use of the inventive display device for traffic signs, signposts or warning signals, it is particularly advantageous to provide means known per se for influencing the color of the light in connection with a panel-like configuration of the light guide element.
The color of the reflected light in the case of a panel-like configuration of the light guide element can, however, also advantageously take place by using the projection of light images onto light guide elements backed by reflective surface elements.
Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the drawings; show it
FIG. 1: a light guide element cut out of a larger unit and backed by a reflective surface element in a perspective view,
FIG. 2: a longitudinal section through a light guide element according to FIG. 1 along the section line B, B,
FIG. 3: a perspective view of a light guide element backed by a light-absorbing surface element,
FIG. 4: a perspective view of a signal element which consists partly of a compact light guide element, partly of light guide elements assembled like a mosaic,
Figure 5: a perspective view of a sign with the number 1 and the letter A,
FIG. 6: a perspective view of an adjustable indicator, showing the number 0,
Figure 7:
a single light guide element shown in perspective according to FIG. 6,
FIG. 8: arrangements of surface elements assigned to the light guide elements for reproducing the digits 0 and 4 located on the information carrier of the exemplary embodiment according to FIG.
FIG. 9: a perspective view of an information sign with thirty-five signal elements consisting of light guide elements, which can be influenced via an information carrier designed as a slide,
FIG. 10: the front of a display device designed as a clock in a perspective view,
Figure 11: the back of the display block,
Figure 12: a cross-section through the display block and drums,
Figure 13: a section of the front of the display block.
The simplest embodiment of the invention consists of a prismatic light guide element 1 shown in FIG. 1 with a front boundary surface 2 and a rear boundary surface 3. The light guide element 1 is made of glass, but preferably of a disordered glass fiber strand and has a refractive index of the order of 1.5 or above.
If light falls from direction A onto the front boundary surface 2 of the light guide element 1, it is absorbed by the latter and, depending on the direction of incidence, is guided to the rear boundary surface 3 immediately or after reflection on the side boundary surfaces 7 (FIG. 2), on which a light flux reflecting Surface element 4 is arranged.
This surface element 4 can completely reflect the light incident through the front boundary surface 2, so that this front boundary surface 2 shimmers intensely; however, there is also the possibility of designing a surface element 10 assigned to the rear boundary surface of the light guide element 1 as an absorption layer (FIG. 3). In this case, the light incident from direction A is received by the front delimiting surface 11 of the light guide 1 and absorbed by the absorption layer of the surface element 10, so that the front delimiting surface 11 is darkly colored.
Of primary importance, however, is the light guide element backed by a mirror (FIG. 1, FIG. 2).
Surface element 4 consists of a mirror which completely reflects the light incident through the front boundary surface 2 and allows it to radiate back to the front boundary surface 2, where it leaves the light guide element 1 again and causes this front boundary surface 2 to shimmer intensely in relation to its surroundings. To increase the contrast, the surrounding area 5 of the front boundary surface 2 of the light guide element 1 is dark in color.
Tests have shown that the light shimmer of the front boundary surface 2 (FIG. 1) of the light guide element 1 increases in intensity the higher the refractive index of the light guide element 1 is above 1.5. Associated with this is a better perception of the shimmering front boundary surface 2 from the side;
the cone, which circumscribes the lateral limit of visibility, usually has an opening angle of 60 ". However, an opening angle of 1100 has already been achieved by a type of glass with a correspondingly high refractive index and at least theoretically an opening angle of approximately 180" when using material with correspondingly high refractive index possible.
For mechanical fastening, the light guide element 1 or several light guide elements are supported with their lateral boundary surfaces 7 in a preferably light-impermeable solid material 6 (FIG. 2).
The front boundary surface 2 of the light guide element 1 must be aligned parallel to the rear boundary surface 3 in the case of a short light guide element; In the case of longer light guide elements, an alignment of the front boundary surface 2 and the rear boundary surface 3 of the light guide element 1 perpendicular to the longitudinal axis of the light guide element 1 is necessary.
The front boundary surface 2 of the light guide element 1 does not necessarily have to end flush with the surrounding surface 5 of the solid material 6, but can also be arranged above or below the plane formed by the surrounding surface 5.
To avoid unwanted light reflections from touching several light guide elements with one another on their lateral surfaces 7, the individual light guide elements without the glass fibers from which the light guide elements are made are made from a core with a refractive index of 1.5 or more, the core each having less from a cladding high refractive index material is surrounded. When the surface element 10 (FIG. 3) is designed as a black absorption layer, the front boundary surface 11 of the light guide element 1 appears intensely dark: it stands out in high contrast against a surrounding surface 12 that is expediently bright in this case.
The light guide element 1 (Fig. 1, 2, 3) is preferably formed from a disordered glass fiber strand, which is easier and cheaper to manufacture than an ordered optical glass fiber strand.
If necessary, the light in the light guide element 1 can also be colored by a color filter which is arranged at a suitable point on the light guide.
FIG. 4 shows a light guide element 14 whose layer influencing the return flow of light has dark areas 131 and light areas 132 at the same time.
Instead of compact, homogeneous light guide elements, as they are the surfaces 131; 132 are assigned, a plurality of light guide elements 15 arranged next to one another in a mosaic-like manner can also occur, which appear as dark surface elements 161 or light surface elements 162 depending on the type of the deposited layer.
The cross section of the front boundary surface 2 (FIG. 1) or 11 (FIG. 3) is not limited to geometrically simple ones
To shape; rather, it is possible to simulate the front limit surface of a single light guide 17 (FIG. 5) of a number. As already shown in the previous figures, the light falls from direction A into the light guide element 17 and makes the front boundary surfaces simulated by the number 1 shimmer. Numbers or letters can, however, also be represented by a multiplicity of light guide elements 19, as shown in the example of the letter A in FIG.
For the representation of letters or numbers, arrangements consisting of a certain number of elements are often used, whereby each element can be brought individually into a state of increased visibility, be it by a conspicuous glow compared to a dark environment, be it by a dark color compared to a bright surroundings, so that any digits, but also letters, can be formed through the elements made recognizable.
In Figure 6, such a common arrangement with seven light guide elements 21; 22; 23; 24; 25; 26; 27, which are each made of inexpensive disordered fiberglass strands.
In FIG. 7, the light guide element 21 is shown separately, the front side 210 of which forms a signal element and tapers towards a rear boundary surface 219, which can be round, square or some other simple geometric shape. In the same manner shown in FIG. 7, the other light guide elements 22; 23; 24; 25; 26; 27 of the device 20 in FIG. 6. Their rear boundary surfaces open onto the surface of a slide 28 which is arranged to be movable laterally in the device 20.
The front boundary surfaces of the light guide elements 21; 22; 23; 25; 26; 27 form the number 0 on the dark front side 201 when the corresponding rear boundary surfaces of the mentioned light guide elements on the associated reflective surface elements 211; 221; 231; 251; 261; 271 (Fig. 8a) of the slide 28 meet; the middle light guide element 24 remains dark since its rear boundary surface meets the dark surface element 241.
When the number 4 is represented by the light guide elements 22; 23; 24; 26, the slide 28 is displaced to the specific position where the rear boundary surfaces of the said light guide elements on the reflective surface elements 222; 232; 242; 262 meet and the
Light guide elements 21; 25; 27 the dark surface elements
212; 252; 272 on the one designed as a slide 28
Information carriers are assigned (Fig. 8b).
In the same way, any desired digit can be entered through
Assignment of a suitable constellation of light and dark surface elements on the slide 28 to the rear boundary surfaces of the corresponding light guide elements are represented by moving the
Slide 28 in the device 20 (Fig. 6).
In order to accommodate the largest possible number of surface elements for the representation of digits on the slide 28 or
To give the slide 28 the shortest possible length for the representation of digits or letters, the rear boundary surfaces of the light guide elements 21; 22; 23; 24; 25; 26; 27 aligned in a row, so that the arrangement of dark, light-absorbing and reflective surface elements on the slide 28 shown in FIGS. 8c and 8d can be assigned to them to represent the digits 0 and 4, respectively.
It is also possible to arrange the rear boundary surfaces in two rows, as shown in the example of the representation for the digits 0 and 4 in FIGS. 8e and 8f.
An arrangement with thirty-five signal elements consisting of light guide elements is preferably used for the optional display of numbers and letters (FIG. 9).
By means of the slide 32, which is guided movably from top to bottom in the device 34, any desired number or any desired letter can be set; here are a suitable one on the surface 33 of the slide 32
Constellation of thirty-five dark, light-absorbing and reflecting surface elements - arranged analogously to the constellation of seven surface elements shown in FIGS. 8a-f.
In FIG. 9, as an example - in contrast to FIG. 6 - the signal elements 30 forming the information are made dark, the front side 35 of the device 34 suitably being lightly colored; however, this design is only intended as an illustrative example, since the main meaning of the invention is based on the arrangement of bright signal elements on a dark background.
As FIG. 10 shows, a display block 42 is in a housing 41 in front of two drums 44 driven by a reduced motor 43; 45 arranged. The circumference of the drums 44; 45 is occupied by axially parallel rows of dark, light-absorbing surface elements 46. After each further movement of the drums 44; 45 results in a new constellation of the surface elements under the end surfaces 511; 521; 531; 541; 551; 561; 571. On the front of the display block 42 are number fields 47; 48; 49 50 is provided which, as shown in FIG. 13, consists of segments 510; 520; 530; 540; 550; 560; 570 assemble each one of the end faces 511; 521; 531; 541; 551; 561;
571 of the rear of the display block 42 are assigned.
The
Allocation takes place according to FIG. 12 via a glass fiber bundle 532 running in the display block 42 between a digit segment and an end surface, shown here in the example as digit segment 530 and end surface 531.
If light falls on the digit segment 530 according to FIG. 12, it is guided through the glass fiber bundle 532 to the end surface 531 and hits a drum, for example drum 44 in FIG.
10, which has either a black, light-absorbing surface element 46 or the reflective background at the light exit point. If the light hits one of the dark surface elements 46, it is absorbed, whereby the corresponding digit segment 560; 570 (Fig. 13) remains dark.
If, on the other hand, it hits the reflective background at a point without dark surface elements, it is reflected back into the relevant exit point, in the example of FIG. 12 in end face 531 and fiber optic bundle 532, changes the contrast between segment 530 and the dark background, which causes the relevant exit point Sign visibly stands out from this.
In the number field 47 (Fig. 10) the number 5 is shown in code 7. However, it is more expedient to give the front side 42 of the display block 41 a dark color so that the shimmering segments 510; 520; 530; 540; 550 in Fig.
13, which form the number 3, stand out optimally from the ground. The non-light reflecting segments 560; 570 remain dark and do not create any contrast to the background of the display area. The digits displayed change in accordance with the synchronous movement of the drums 44; 45 and serve in the exemplary embodiment of FIGS. 10 to 13 to display the time.
In general, it can be stated that the shimmering of the light guide elements can be observed more intensely, the shorter the individual light guide element is, since in this case losses are minimal when the light passes through the optical fiber. This is particularly advantageous when producing traffic signs or projection surfaces for light images, each of which has a small thickness, so that incident light is reflected with almost no loss.