DE2648604C3 - Linse für einen Lichtsender in einem Fernsteuersystem - Google Patents

Description

Linse für einen Lichtsender in einem Fernsteuersystem zum Betrieb eines Fernsehempfängers.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Linse für einen Lichtsender in einem Fernsteuersystem zum Betrieb eines Fernsehempfängers mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 näher beschriebenen Merkmalen.

Bei den bekannten Fernsteuersystemen zum Betreiben eines Fernsehempfängers leitet die bedienende Person ein Kommando von einem Handsender ein. Das ausgesandte Kommando besteht aus einem Ultraschall- oder Lichtenergiestoß, der zu dem Fernsehempfänger hin gerichtet ist. Der Fernsehempfänger ist mit einem Empfänger zum Auffangen der ausgesandten Ultraschall- oder Lichtenergie versehen. Dieser Empfänger liefert ein elektrisches Signal, das zu einem Kommando dekodiert wird, das von einer zusätzlichen Schaltungsanordnung ausgeführt wird.

Die Verwendung von Ultraschallwellen zur Fernsteuerung einer Fernsehanordnung hat derart viele Nachteile, so daß diese Übertragungsart verlassen wurde und nur noch Licht im Infrarotbereich verwendet wird.

Von Licht aktivierte Fernsteuersysteme beseitigen einige der Nachteile von Ultraschallsystemen, aber sie weisen selber besondere Nachteile, z. B. Sichtlinienfortpflanzungen und einen erheblichen Signalwegverlust auf. Da Lichtenergie eine kürzere Fortpflanzungszeit als Ultraschallenergie und eine größere brauchbare Bandbreite aufweist, können aber mehrere Funktionen als in Ultraschallsystemen definiert und gesteuert werden. Durch ein Impulskodierverfahren wird auch die Immunität für Rauschen in einem System vergrößert, das nur das Vorhandensein einer

ίο einzigen Frequenz detektiert. Lichtenergie bringt jedoch einen viel größeren Signalwegverlust als Ultraschallenergie mit sich. Außerdem sind die Wandler, die elektrische Signale in Lichtenergie umwandeln, nicht so zweckmäßig wie die Ultraschailäquivalente.

is Um die von dem Lichtfernsteuereinsatz hervorgerufenen Verluste zu beseitigen, ist es notwendig gewesen, dem Fernsteuereinsatz ein stärkeres Richtvermögen zu erteilen als es in dem Ultraschallsystem vorhanden ist. Die bedienende Person muß beim

ίο Richten des Senders auf den Lichtempfänger mit größter Sorgfalt verfahren. Da durch Beschränkungen in bezug auf die Fernsehstilisierung der Umfang der Lichteir.pfangsapertur begrenzt wird, wird die Verstärkung des Empfängers weiter beschränkt, wodurch das Richten des Senders auf den Empfänger kritischer wird.

Aus der Literaturstelle »REVUE LUX« Nr. 73 Juni 1973, sind Photodetektoren für Lichtempfänger bekannt, siehe dort insb. die auf der Seite 6 gezeigten Anordnungen. Diese weisen jedoch noch erhebliche Baugrößen auf und sind außerdem hinsichtlich der Empfangscharakteristik für die einfallenden sowie austretenden Lichtstrahlen nicht optimal.

Die Aufgabe nach der Erfindung bestand also darin, eine Anordnung anzugeben, die die Richtvermögensanforderung bekannter von Licht aktivierter Fernsteuersysteme herabsetzt, ohne daß die Zuverlässigkeit des Systems beeinträchtigt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist bei einer Linse für einen Lichtsender der eingangs genannten Art nach der Erfindung der lichtdurchlässige Körper eine zylindrisch gekrümmte vordere Oberfläche auf.

Eine lichtemittierende Diode (LED) wird zur Umwandlung elektrischer Energie in Lichtenergie verwendet. Da das Streuungsmuster käuflich erhältlicher LED's gewöhnlich zu schmal oder zu breite zur Anwendung in von Licht aktivierten Fernsteuersystemen ist, wird mit einer abgewandelten zylindrischen Linse das Streuungsmuster einer LED in die gewünschte

so Form gebracht. Das erhaltene Streuungsmuster ist in der waagerechten Ebene breit, um für die bedienende Person Schwierigkeiten beim waagerechten Richten des Senders auf den Empfänger zu beseitigen. Da in der Vergangenheit gefunden worden ist, daß das waagerechte Richten größere Schwierigkeiten als das senkrechte Richten bereitet, wird der Energieinhalt in der waagerechten Ebene auf Kosten der senkrechten Ebene vergrößert, wodurch die Wirkung des Lichtsenders verbessert wird.

Das Streuungsmuster für die Linse kann dadurch gesteuert werden, indem der Winkel zwischen den Seitenwänden geändert wird. Eine bessere Wirkung des Senders wird erhalten, wenn die LED unmittelbar mit der Linse verbunden wird, wodurch Verluste beseitigt werden, die auftreten, wenn eine Luftoberfläche zwischen zwei optischen Medien besteht.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Kennzeichen der Unteransprüche beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Lichtsenders,

Fig. 2 eine zur Umwandlung elektrischer Signale in Lichtenergie verwendete lichtemittierende Diode,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Lichtsender mit einer Darstellung der waagerechten lichtstreuung, und

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Lichtsender mit einer Darstellung der senkrechten Lichtstreuung.

Der in Fig. 1 dargestellte Sender besteht aus einer Linse 11, mit deren Hilfe das Abstrahldiagramm einer lichtemittierenden Diode (LED) 12 in die gewünschte Form gebracht wird. Die Linse 11 weist eine konvexe zylindrische Oberfläche 13 mit einer Krümmungsachse 139 auf (vgl. Fig. 3), die die Objektseite der Linse 11 bildet. Die Oberfläche 13 erzeugt einen Linienfokus. Sowohl die Lage der Diode 12 als auch die den Zylinderbogen einschließenden in Abstrahlrichtung konvergierend abgeordneten Oberflächen 14 und 15 bestimmen die Form des senkrechten Abstrahldiagramms. Die Oberflächen 14 und 15 sind mit einem reflektierenden Werkstoff 24 überzogen. Auf diese Oberflächen 14 und 15 von der Diode 12 her einfallendes Licht wird zu der Oberfläche 13 der Linse 11 reflektiert und tritt dann aus der Linse 11 aus (vgl. Fig. 4). Ohne den reflektierenden Überzug würde auf diese Oberflächen 14 und 15 unter einem den kritischen Winkel überschreitenden Winkel einfallendes Licht durch diese Oberflächen hindurchgehen und nicht abgestrahlt. Der Winkel, den diese Oberflächen 14 und 15 miteinander einschließen, trägt zur Bestimmung des senkrechten Streuungswinkels des Lichtsenders bei.

Wände 16 und 17, die die Oberfläche 13 seitlich begrenzen, sind ebenfalls in Abstrahlrichtung konvergierend angeordnet. Sie sind auch mit einem reflektierenden Werkstoff überzogen und bestimmen die Form des waagerechten Abstrahldiagramms.

Die Linse 11 besteht aus künstlichem Glas mit einer Brechungszahl von 1,36 bei einer Wellenlänge von 940 nm.

Die Diode 12 ist in einer öffnung in der hinteren Fläche 18 der Linse 11 angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Diode 12 vor dem Linsenfokus angeordnet. Die Diode 12 ist mit der Linse 11 über ein durchsichtiges Epoxyd verbunden, das eine Brechungszahl nahezu gleich dem der Linse 11 aufweist. Dadurch werden Verluste herabgesetzt, die sonst bei einer durch Luft gebildeten Grenzfläche zwischen der Diode 12 und der Linse 11 auftreten würden.

ίο In Fig. 2 ist die Diode 12 verkleinert in Seitenansicht dargestellt. 19 sind elektrische Zuführungsdrähte zur Diode 12. Die Diode 12 ist in einer Linsenkappe 20 untergebracht. Wenn die Linsenkappe 20 mit der Linse 11 verbunden wird, wird ein kontinuierliches optisches Medium gebildet. Dadurch werden Verluste, die mit Luft zwischen verschiedenen optischen Oberflächen auftreten würden, auf ein Mindestmaß beschränkt.

Fig. 3 zeigt die Wirkung des Senders in der waage rechten Ebene. Von der Diode 12 herkommendes und auf die Wände 16 und 17 einfallendes Licht wird zu der Oberfläche 13 der Linse 11 reflektiert und tritt dann aus der Linse 11 aus. Durch die Anordnung der Diode 12 vor dem Fokus wird der Einfluß der Lage der Diode 12 auf die Form des waagerechten Abstrahldiagrammes auf ein Mindestmaß herabgedrückt. Fig. 4 zeigt die Wirkung des Senders in der senkrechten Ebene. Wenn der Winkel zwischen den Oberflächen 14 und 15 möglichst klein gewählt wird, wird der senkrechte Streuungswinkel herabgesetzt. Da die senkrechte Lage des Senders in bezug auf die Lage des Empfängers Beschränkungen unterliegt, ist es erwünscht, die senkrechte Streuung zugunsten einer Verteilung von mehr Energie in der waagerechten Richtung :zu beschränken.

Ein Lichtsender nach der Erfindung hat z. B. folgende Daten.

Radius der Oberfläche 13 etwa 1,1 cm,
Breite der Oberfläche 13 etwa 1,57 cm,
axiale Länge der Oberfläche etwa 1,57 cm,
Hinterfläche etwa 0,63 X 0,63 cm²,
Diode 12 z. B. vom Typ GE 55 C,
Linsenmaterial Kunstglas (Acrylglas),
Abstand zwischen der Diode 12 und der
Oberfläche 13 etwa 1,25 cm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Linse für einen Lichtsender in einem Fernsteuersystem zum Betrieb eines Fernsehempfängers, die aus einem lichtdurchlässigen Körper besteht, der planare Wände, eine planare obere Oberfläche sowie eine planare untere Oberfläche aufweist und bei der die Wände zu einer ersten in Abstrahlrichtung hinter einer vorderen Oberfläche liegenden Linie und die obere und untere Oberfläche zu einer zweiten in Abstrahlrichtung hinter der vorderen Oberfläche liegenden Linie konvergieren, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtdurchlässige Körper eine zylindrisch gekrümmte vordere Oberfläche (13) aufweist.

2. Liese nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (16 und 17) einen reflektierenden Überzug aufweisen, der diese mindestens teilweise bedeckt.

3. Linse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen (14 und 15) mindestens teilweise einen reflektierenden Überzug aufweisen.

4. Linse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine lichtemittierende Diode (12) in einer hinteren Fläche (18) der Linse (11) angeordnet ist.

5. Linse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (12) über ein durchsichtiges, ein nahezu mit der Linse (11) gleiche Brechungszahl aufweisendes Epoxyd mit der Linse (11) verbunden ist.

6. Linse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (12) in einer Linsenkappe (20) und diese zur Bildung eines kontinuierlichen optischen Mediums in der Linse (11) angeordnet sind.