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DE3941653A1 - Map reading aid incorporating notch in transparent wedge - with roughening or matt finish to facets through which light enters from lamp at broad end - Google Patents

Map reading aid incorporating notch in transparent wedge - with roughening or matt finish to facets through which light enters from lamp at broad end

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DE3941653A1
DE3941653A1 DE19893941653 DE3941653A DE3941653A1 DE 3941653 A1 DE3941653 A1 DE 3941653A1 DE 19893941653 DE19893941653 DE 19893941653 DE 3941653 A DE3941653 A DE 3941653A DE 3941653 A1 DE3941653 A1 DE 3941653A1
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DE
Germany
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wedge
notch
light
shaped plate
lamp
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DE19893941653
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German (de)
Inventor
Joachim Dr Ing Rogge
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Rockwell Collins Deutschland GmbH
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Teldix GmbH
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Publication date
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Abstract

The map (9) or similar document is viewed (6) from above, through oppositely angled wedges (3, 4) of transparent material. The light from the lamp (1) is directed to the broader end of the lower wedge (3) in which a notch (2) is cut with an angle of 60 deg. between its faces. Light entering the upper wedge (4) undergoes total reflection at its surface (7). Illumination is improved by rough or matt faces of the notch (2), with filters for better colour visibility. ADVANTAGE - More uniform distribution of light is achieved, and emission of stray light prevented by total internal reflection.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ausleuchten einer Fläche entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for illuminating a surface accordingly the features of the preamble of claim 1.

Eine derartige Einrichtung ist bekannt aus der DE-OS 34 06 901. Dort wird eine Einrichtung für wenigstens einen Teil einer auf einem Kartenträger aufliegenden Landkarte beschrieben, bei der in der Landkarte der Standort eines Fahrzeugs durch eine sich mit dem Standort verändernde Markierung angezeigt wird. Diese Einrichtung wird auf der Betrachtungsseite der Landkarte angeordnet und besteht aus einer Platte durchsichtigen Materials, deren große Flächen mit einem kleinen Winkel gegeneinander geneigt sind. Eine Lichtquelle ist an der größeren Front­ seite der Platte angeordnet.Such a device is known from DE-OS 34 06 901. There is one Device for at least part of one lying on a card carrier Map described, the location of a vehicle in the map is indicated by a marker that changes with the location. These Facility is arranged and exists on the viewing side of the map from a sheet of transparent material, the large areas of which with a small Angles are inclined towards each other. A light source is on the larger front arranged side of the plate.

Es hat sich gezeigt, daß sich bei Einrichtungen nach dem Stand der Technik eine ungleichmäßige Lichtverteilung über die gesamte Fläche der Platte ergibt, außer­ dem wird nur etwa die Hälfte des eingekoppelten Lichts auf das zu beleuchtende Objekt geworfen, während die andere Hälfte als Streulicht auf der Betrachtungs­ seite austritt. It has been shown that in devices according to the prior art results in uneven light distribution over the entire surface of the plate, except only about half of the light that is coupled onto the object to be illuminated Object thrown while the other half is scattered on the viewing side exits.  

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zur Beleuchtung einer Fläche mit gleichmäßiger Lichtverteilung zu schaffen.The object of the invention is therefore to provide a device for lighting a To create an area with even light distribution.

Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved by the features specified in claim 1.

Es ist relativ einfach, das Licht über die Breite einer keilförmigen Platte aus durchsichtigem Material zu verteilen, wenn z. B. viele kleine Lampen zur Verfügung stehen. Eine gleichmäßige Verteilung der Lampen über die Breite der ersten keilförmigen Platte und eventuell noch eine senkrechte Riffelung der Lichteintrittsfläche reichen aus.It is relatively easy to light across the width of a wedge-shaped plate to distribute from transparent material if e.g. B. many small lamps To be available. Uniform distribution of the lamps across the width the first wedge-shaped plate and possibly a vertical corrugation the light entry area are sufficient.

Probleme treten bei der Lichtverteilung über die Länge der keilförmigen Platte auf. Wenn das Licht über die größere Frontseite der ersten keilförmigen Platte eingekoppelt wird, wird das unter der ersten keilförmigen Platte liegende Ob­ jekt ungleichmäßig beleuchtet. Während der der Lichtquelle zugewandte Teil des Objekts zu dunkel ist, ist der der Lichtquelle abgewandte Teil zu hell. Eine Verbesserung wird dadurch erreicht, daß man die größere Frontseite der ersten keilförmigen Platte mit mindestens einer über ihre Breite verlaufenden Kerbe versieht. Eine weitere Verbesserung der Lichtverteilung wird durch Aufrauhen oder Mattieren der Seitenflächen der Kerbe erzielt.Problems arise with the light distribution over the length of the wedge-shaped plate on. When the light shines over the larger front of the first wedge-shaped plate is coupled in, the Ob lying under the first wedge-shaped plate jekt unevenly illuminated. During the part of the light source Object is too dark, the part facing away from the light source is too bright Improvement is achieved by having the larger front of the first wedge-shaped plate with at least one notch running across its width provides. Another improvement in light distribution is by roughening or matting the side surfaces of the notch.

Der auf der Betrachtungsseite austretende Streulichtanteil kann durch eine zweite keilförmige Platte aus durchsichtigem Material und etwa gleich großem Keilwinkel wie die erste keilförmige Platte reduziert werden. Die zweite keil­ förmige Platte ist mit geringem Abstand zur ersten keilförmigen Platte auf der von der beleuchteten Fläche abgewandten Fläche angeordnet. Die zweite keil­ förmige Platte dient als Lichtfalle für das schräg einfallende Streulicht. In­ folge von Totalreflexion wird das Streulicht am Austritt gehindert.The amount of scattered light emerging on the viewing side can be determined by a second wedge-shaped plate made of transparent material and about the same size Wedge angles can be reduced like the first wedge-shaped plate. The second wedge shaped plate is close to the first wedge-shaped plate on the arranged away from the illuminated surface. The second wedge shaped plate serves as a light trap for the diagonally incident stray light. In as a result of total reflection, the scattered light is prevented from escaping.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. The invention is based on the drawing in the description below explained in more detail.  

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 die Lichtverteilung bei einer Einrichtung nach dem Stand der Technik, Fig. 1, the light distribution in a device according to the prior art,

Fig. 2 ein Beispiel einer ersten keilförmigen Platte mit einer auf der größeren Frontseite angeordneten Kerbe, Fig. 2 shows an example of a first wedge-shaped plate having disposed on the larger front notch,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Ausführung mit zwei keilförmigen Platten, Fig. 3 shows an embodiment according to the invention with two wedge-shaped plates,

Fig. 4 die Lichverteilung bei einer mit einer Kerbe versehenen ersten keil­ förmigen Platte, Fig. 4, the Lichverteilung shaped at a provided with a notch first wedge plate,

Fig. 5 die Lichtverteilung bei einer mit einer Kerbe versehenen ersten keil­ förmigen Platte, wobei die Seitenflächen der Kerbe aufgerauht sind, Fig. 5 shows the light distribution at a notch provided with a first wedge-shaped plate, wherein the side surfaces of the groove are roughened,

Fig. 6 verschiedene Ausführungsbeispiele der Kerbe. Fig. 6 different embodiments of the notch.

Fig. 1 zeigt die Lichtverteilung einer Einrichtung nach dem Stand der Technik. Im Koordinatensystem ist auf der Ordinate die Lichtverteilung in Lux darge­ stellt. Unterhalb der Abszisse ist die erste keilförmige Platte 3 skizziert. Da die zweite keilförmige Platte 4, Fig. 3, nur als Lichtfalle dient und auf die gleichmäßige Lichtverteilung keinen Einfluß hat, wurde auf ihre Darstellung verzichtet. Der Grafik ist zu entnehmen, daß das unter der ersten keilförmigen Platte 3 liegende Objekt 9, Fig. 3, in der Nähe der Lichtquelle 1 schwach (ca. 10 Lux) und auf der der Lichtquelle 1 abgewandten Seite stark (ca. 90 Lux) beleuchtet wird. Fig. 1 shows the light distribution of a device according to the prior art. The light distribution in lux is shown on the ordinate in the coordinate system. The first wedge-shaped plate 3 is sketched below the abscissa. Since the second wedge-shaped plate 4 , FIG. 3, only serves as a light trap and has no influence on the uniform light distribution, its representation has been omitted. The graphic shows that the object 9 , FIG. 3, located under the first wedge-shaped plate 3 , is weak (approx. 10 lux) near the light source 1 and strong (approx. 90 lux) on the side facing away from the light source 1 . is illuminated.

Zur Verbesserung der Lichtverteilung wird an der größeren Frontseite der ersten keilförmigen Platte 3 mindestens eine über ihre Breite verlaufende Kerbe 2 vor­ gesehen, Fig. 2.To improve the light distribution, at least one notch 2 running across its width is seen on the larger front of the first wedge-shaped plate 3 , FIG. 2.

Man hat festgestellt, daß an der Einkoppelstelle gut gestreutes Licht zu einer gleichmäßigen Lichtverteilung führt. Besteht z. B. die erste keilförmige Platte 3 aus Plexiglas mit einer Brechzahl n = 1,49, und hat die Kerbe 2 einen spitzen Winkel α von 60°, dann fällt auch ein von der Lichtquelle 1 ausgesandter in etwa paralleler Lichtstrahl unter einen Winkel von 60° zum Einfallslot ein. Dieser Lichtstrahl wird zum Einfallslot hin gebrochen und dann von der Grenzfläche 10 unter einen Winkel, der größer als der Grenzwinkel für Totalreflexion (Plexi­ glas: 42°) ist, in die erste keilförmige Platte 3 reflektiert und schließlich nach mehreren Totalreflexionen wegen des kleiner werdenden Einfallswinkels ausgekoppelt. It has been found that light scattered at the coupling point leads to an even light distribution. There is z. B. the first wedge-shaped plate 3 made of plexiglass with a refractive index n = 1.49, and the notch 2 has an acute angle α of 60 °, then an approximately parallel light beam emitted by the light source 1 falls at an angle of 60 ° to the ingenuity. This light beam is refracted towards the incident perpendicular and then reflected from the interface 10 at an angle that is greater than the critical angle for total reflection (Plexi glass: 42 °) into the first wedge-shaped plate 3 and finally after several total reflections because of the decreasing angle of incidence uncoupled.

Infolge dieser Lichtbrechung und weil das einfallende Licht nicht genau parallel ist, wird das Licht hinter der Kerbe 2 in alle Richtungen gestreut und von An­ fang an ausgekoppelt. Man erhält eine einigermaßen gleichmäßige Lichtauskoppelung.As a result of this refraction of light and because the incident light is not exactly parallel, the light behind the notch 2 is scattered in all directions and coupled out from the beginning. You get a reasonably uniform decoupling of light.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Ausführung der Einrichtung mit den zwei keil­ förmigen Platten 3, 4 und der Kerbe 2. Durch die als Lichtfalle dienende zweite keilförmige Platte 4 aus durchsichtigem Material kann der auf der Betrachtungs­ seite 6 austretende Streulichtanteil reduziert werden. Die zweite keilförmige Platte 4 ist mit geringem Abstand 8 zur ersten keilförmigen Platte 3 angeordnet. Infolge von Totalreflexionen an der dem beleuchtenden Objekt 9 abgewandten Fläche 7 der zweiten keilförmigen Platte 4, wird das schräg einfallende Streu­ licht 5 am Austritt gehindert. Für eventuelle Nachtsichtbrillen-Verträglichkeit können Filter zwischen Lichtquelle 1 und der größeren Frontseite der ersten keil­ förmigen Platte 3 vorgesehen werden, die außerdem das Lesen der vielfarbigen Karten erlauben müssen. Fig. 3 shows the inventive design of the device with the two wedge-shaped plates 3 , 4 and the notch 2nd By serving as a light trap second wedge-shaped plate 4 made of transparent material, the amount of scattered light emerging on the viewing side 6 can be reduced. The second wedge-shaped plate 4 is arranged at a short distance 8 from the first wedge-shaped plate 3 . As a result of total reflections on the surface 7 of the second wedge-shaped plate 4 facing away from the illuminating object 9 , the obliquely incident light 5 is prevented from escaping. For possible night vision glasses compatibility filters can be provided between the light source 1 and the larger front of the first wedge-shaped plate 3 , which must also allow the reading of the multi-colored cards.

Fig. 4 zeigt die Lichtverteilung bei einer mit einer Kerbe 2 versehenen ersten keilförmigen Platte 3. Fig. 4 shows the light distribution at a notch provided with a first wedge-shaped plate 3 2.

Die Lichtverteilung hat im Mittelbereich der Platte 3 ein deutliches Maximum, welches allerdings mit dem Auge kaum wahrnehmbar ist. Auf der kleineren Front­ seite ist infolge der Kerbe 2 ein leichter Abfall der Helligkeit zu sehen, während bei der keilförmigen Platte 3 ohne Kerbe ein starker Anstieg auf der kleineren Frontseite zu sehen war (Fig. 1).The light distribution has a clear maximum in the central region of the plate 3 , which, however, is barely perceptible to the eye. On the smaller front side, a slight drop in brightness can be seen as a result of the notch 2 , while in the wedge-shaped plate 3 without a notch, a sharp increase was seen on the smaller front side ( FIG. 1).

Durch Änderung des Keilwinkels α kann die Lichtverteilung optimiert werden. Es wurden Versuche mit einem Keilwinkel α von 60° und mit einem Keilwinkel α von 90° gemacht. Der 90°-Winkel brachte bessere Resultate. Die beste Lichtverteilung liegt sicherlich etwa in der Mitte zwischen diesen beiden Winkeln. Eine weitere Nivellierung der Lichtverteilung erhält man, wenn man die Oberflächen der Kerbe 2 in Längsrichtung aufrauht, d. h. wieder mit feinen Kerben versieht oder z. B. mit einem Entspiegelungslack mattiert. The light distribution can be optimized by changing the wedge angle α. Experiments were made with a wedge angle α of 60 ° and with a wedge angle α of 90 °. The 90 ° angle brought better results. The best light distribution is certainly halfway between these two angles. A further leveling of the light distribution is obtained if the surfaces of the notch 2 are roughened in the longitudinal direction, ie again provided with fine notches or z. B. matted with an anti-reflective paint.

Fig. 5 zeigt die Lichtverteilung der gleichen keilförmigen Platte 3 mit der gleichen Kerbe 2 wie in Fig. 4 dargestellt, nur wurden die Oberflächen der Kerbe 2 in Längsrichtung aufgerauht. Die hier gemessenen Helligkeitsunterschiede sind mit dem Auge nicht mehr wahrzunehmen. FIG. 5 shows the light distribution of the same wedge-shaped plate 3 with the same notch 2 as shown in FIG. 4, only the surfaces of the notch 2 were roughened in the longitudinal direction. The differences in brightness measured here are no longer perceptible to the eye.

Fig. 6 zeigt beispielweise Formen der Kerbe 2. Die Kerben 2 lassen sich in fast beliebiger Form realisieren. Eine bessere Lichtverteilung läßt sich auch durch eine jeweils große Zahl kleiner prismatischer oder runder Vertiefungen erreichen. Fig. 6 shows, for example, shapes of the score 2. The notches 2 can be realized in almost any shape. A better distribution of light can also be achieved by a large number of small prismatic or round recesses.

Claims (4)

1. Einrichtung zum Ausleuchten einer Fläche, insbesondere zum Ausleuchten wenigstens eines Teils einer auf einem Kartenträger aufliegenden Karte, enthal­ tend eine erste keilförmige Platte aus durchsichtigem Material, wobei vor der größeren Frontseite eine Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die größere Frontseite der ersten keilförmigen Platte (3) mindes­ tens eine über ihre Breite verlaufende Kerbe (9) aufweist.1. A device for illuminating an area, in particular for illuminating at least a portion of a card lying on a card carrier, contains a first wedge-shaped plate made of transparent material, with a lighting device being arranged in front of the larger front, characterized in that the larger front of the first wedge-shaped plate ( 3 ) has at least one notch ( 9 ) extending over its width. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen der Kerbe (9) aufgerauht sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the side surfaces of the notch ( 9 ) are roughened. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen der Kerbe (9) mattiert sind.3. Device according to claim 1, characterized in that the side surfaces of the notch ( 9 ) are matted. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite keilförmige Platte (2) aus durchsichtigem Material und etwa gleich großem Keilwinkel mit geringem Abstand zu der von der beleuchteten Fläche abgewandten Fläche der ersten keilförmigen Platte (3) angeordnet ist.4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that a second wedge-shaped plate ( 2 ) made of transparent material and approximately the same wedge angle with a small distance to the surface facing away from the illuminated surface of the first wedge-shaped plate ( 3 ) is arranged.
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