DE69218424T2

DE69218424T2 - Rückspiegeleinheit

Info

Publication number: DE69218424T2
Application number: DE69218424T
Authority: DE
Inventors: Peter J Milner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-04-10
Filing date: 1992-04-10
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2012-04-11
Also published as: DE69218424D1; WO1992018353A1; JPH06506420A; GB2254832A; EP0578717B1; GB9207925D0; GB2254832B; GB9107551D0; US5617245A; EP0578717A1; ATE150395T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Rückspiegeleinheit und insbesondere eine Rückspiegeleinheit, die für ein Fahrzeug, beispielsweise ein Kraftfahrzeug, geeignet ist. Die erfindungsgemaße Rückspiegeleinheit kann aber auch für andere Fahrzeuge, wie z.B. Luftfahrzeuge und Eisenbahnfahrzeuge, verwendet werden.
Spiegel werden im allgemeinen dazu verwendet, Licht von seiner Einfallsrichtung zu einer Reflexionsrichtung umzulenken, wobei nach den Gesetzen der geometrischen Optik das Licht so auf das Auge des Betrachters gerichtet wird, daß ein virtuelles Bild erzeugt wird, das vor dem Betrachter erscheint Dadurch kann ein Betrachter, wie z.B. der Lenker eines Fahrzeugs, dessen Aufmerksamkeit nach vorn gerichtet sein sollte, durch einen kurzen Blick in den Rückspiegel die Positionen und Bewegungen von hinter ihm befindlichen Gegenständen wahrnehmen.
Herkömmlicherweise umfassen Fahrzeugrückspiegel einen einzigen planen oder sphärisch gekrümmten Reflektor, der vor dem Betrachter an einer Stelle angeordnet ist, an der er das Licht aus dem Bereich hinter dem Betrachter durch einmalige Reflexion zum Auge des Betrachters umlenkt. Das seitliche Blickfeld des Betrachters hängt von der Breite, dem Krümmungsradius und dem Abstand des Spiegels ab. Das Blickfeld ist umso größer, je geringer der Abstand zum Auge ist. Innen angebrachte Rückspiegel von beträchtlicher Breite sind im Fahrzeug häufig am oberen Teil der Frontscheibe oder in der Nähe davon angebracht, so daß das aus dem Bereich hinter dem Fahrzeug durch die Heckseheibe ins Fahrzeug einfallende Licht auf sie auftrifft. Damit ist es allerdings aufgrund sichtbehindernder Fahrzeugteile nicht möglich, das Blickfeld auf den gesamten, für den Fahrer wichtigen Bereich auszudehnen, weshalb zur Sichtbarmachung eines größeren Bereichs Seitenoder Türspiegel verwendet werden. Seitenspiegel, die an den vorderen Kotflügeln des Fahrzeugs angebracht werden, sind in letzter Zeit von Turspiegeln verdrängt worden, da letztere näher am Betrachter sind und somit ein größeres und günstigeres Blickfeld bieten.
An den Türen angebrachte Außenrückspiegel, die notwendigerweise uber die Seiten des Fahrzeugs hinausragen, haben vor allem zwei Nachteile. Der erste ist der erhöhte Luftwiderstand, der sich aus der von der Karosserie abstehenden Fläche ergibt; der zweite besteht (aus gleichen Gründen) darin, daß sie eine Gefährdung für andere Verkehrsteilnehmer darstellen. Zur Lösung des zweiten Problems sind die meisten Außenrückspiegel auf Einschnapp- oder federbelasteten Halterungen montiert, so daß sie im Falle eines Aufpsralls nach hinten klappen. Diese Anordnung ist jedoch bei höheren Geschwindigkeiten unwirksam; sie erfüllt ihren Zweck nur bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten, bei denen die Masse des Außenspiegels für die Kraft des Aufpralls kaum maßgebend ist.
In der deutschen Offenlegungsschrift DE 3 146 486 A1 ist ein Rückspiegel beschrieben, bei dem versucht wird, die Breite durch ein an der Außenseite des Seitenfensters vorgesehenes Brechungselement zu reduzieren, mit dem das Licht von außerhalb des Fahrzeugs auf einen Reflektor im Inneren des Fahrzeugs gerichtet wird, um ein virtuelles Bild zu erzeugen, das an der gleichen Stelle erscheint wie dasjenige eines planen Reflektors, der auf herkömmliche Weise außerhalb des Fensters angebracht ist. Diese Vorrichtung hat eine Reihe von Nachteilen. Dazu zählt nicht zuletzt, daß bei einer Ausführung das Bild durch totale Innenreflexion zerstört wird und bei einer anderen Ausführung zur Erlangung eines angemessenen Blickfelds übermäßig große Brechungselemente benötigt werden.
Ein weiterer Versuch zur Schaffung eines weitwinkligen Rückspiegels ohne große seitliche Ausdehnung ist in der deutschen Patetnschrift DE 3 335 981 C2 beschrieben. Diese Vorrichtung umfaßt mehrere Brechungselemente zum Umlenken des Lichts sowie mehrere Reflektoren, mit denen das Licht in einem System, das einer Doppelprismenanordnung ähnelt, um 180º gedreht wird Dieses System weist einen komplizierten Aufbau auf und ist daher sehr kostenaufwendig, insbesondere was die Herstellung einer entsprechenden Anzahl an hochwertigen optischen Bauteilen betrifft. Der praktische Einsatz eines solchen hochkomplizierten Systems wäre sehr schwierig und hätte außerdem den Nacheil, daß eine sehr enge Austrittspupille entstünde, so daß der Betrachter das Bild nur von wenigen Positionen aus wahrnehmen könnte. Zu den weiteren Problemen, die bei herkömmlichen Versuchen, einen Rückspiegel mit geringem Querschnitt zu schaffen, auftreten, zählen die totale Innenreflexion (ein Problem, das bei dem oben beschriebenen System von DE 3 146 486 A1 auftritt) und die Dispersion infolge des häufig beobachteten Phänomens, daß die Phasengeschwindigkeit einer Welle eine Funktion der Frequenz ist. Durch dieses Phänomen verschlechtert sich das Bild, da das Licht durch ein Material hindurchdringt, das eine relativ hohe Dispersionskraft aufweist, wobei mit Dispersionskraft das Verhältnis der Differenz zwischen den absoluten Brechungszahlen des Mediums an den entgegengesetzten Enden des sichtbaren Spektrums gemeint ist.
Mit dem Rückspiegel mit geringem Querschnitt, wie er in der internationalen (PCT-) Anmeldung WO 90/06866 des Anmelders der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, werden viele dieser Probleme beseitigt, da ein erstes Brechungselement, das das Licht zu einem Reflektor lenkt, und ein zweites Brechungselement, das so gewählt und positioniert ist, daß es die durch das erste Brechungselement notwendigerweise hervorgerufene Farbenzerstreung weitgehend kompensiert, vorgesehen sind.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, einen Rückspiegel mit geringem Querschnitt zu schaffen, bei dem die beschriebenen Mängel der herkömmlichen Technik beseitigt oder zumindest verringert werden, insbesondere eine Rückspiegeleinheit mit möglichst geringem Querschnitt, die sich ohne viele optische Bauteile herstellen läßt und bei der nicht die Gefahr besteht, daß das Bild durch totale Innenreflektion verschlechtert oder zerstört wird. Ausführungen der vorliegenden Erfindung lassen sich mit relativ wenigen optischen Bauteilen herstellen, wobei ein wichtiger Gesichtspunkt darin besteht, daß die Einfallswinkel des umzulenkenden Lichts nicht in der Nähe des kritischen Winkels liegen. Ein bevorzugtes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sich der Reflektor inner- und außerhalb der Fahrzeugkarosserie erstrecken kann. Eine Reihe von Maßnahmen zur Bewältigung der Probleme der Dispersion und sekundären Reflexion, einschließlich solcher technischen Maßnahmen wie Materialwahl, Form, Position und Ausrichtung der optischen Bauteile sowie deren Beschichtungen werden weiter unten genauer beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Rückspiegeleinheit geschaffen, bei der das Licht durch ein eine Brechungseinrichtung und eine Spiegelungseinrichtung umfassendes optisches System von einem Bereich hinter einem Betrachter zum Auge des Betrachters gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechungseinrichtung ein erstes Brechungselement, das das einfallende Licht zur Spiegelungseinrichtung lenkt, und ein zweites Brechungselement, das so angeordnet ist, daß dort das vom ersten Brechungselement kommende Licht einfällt und von der Spiegelungseinrichtung zum Betrachter gerichtet wird, umfaßt und daß das zweite Brechungselement mindestens eine Brechungsfläche aurweist, die so angeordnet ist, daß das durch das Brechungselement hindurchgehende Licht diese Brechungsfläche zweimal durchquert, bevor es den Betrachter erreicht.
Bei der bevorzugten Ausführung dieser Erfindung wird diese Brechungsfläche aus einer Fläche eines ersten prismatischen Brechungselements, das zueinander schrägstehende, im wesentlichen plane Flächen aufweist gebildet. Die angegebene Anordnung der beiden Brechungselemente bietet eine Reihe von Vorteilen, u.a. die Kompensation von Dispersionseffekten.
Im Rahmen der obigen Angaben sind eine Reihe von Ausführungen möglich.
Die Brechungselemente werden vorzugsweise aus einem Material gebildet, dessen absolute Brechungszahl größer als diejenige von Luft ist. Bei dem Material zwischen den Brechungselementen kann es sich um Luft, ein anderes Gas, eine Flüssigkeit oder einen Feststoff handeln. Es sollte ebenfalls eine größere absolute Brechungszahl als Luft aufweisen.
Auf den Brechungselementen können Oberflächenbeschichtungen aufgebracht werden, um sekundären oder Streureflexionen entgegezuwirken. Unerwünschte Dispersionseffekte der Brechungselemente, die nicht durch die vorgegebene Anordnung der optischen Flächen der Brechungselemente kompensiert werden, lassen sich durch Wahl des Brechungselementmaterials, der Geometrie der Brechungselemente, insbesondere in bezug auf die Dispersionskraft (Abbesche Zahl), des Winkels zwischen den Flächen und der Ausrichtung abschwächen.
Es gibt einen weiteren die Bildqualität beeinflussenden Faktor, und zwar die geometrische Abweichung. Mit diesem Begriff werden im allgemeinen alle Formen von Bildverzerrung bezeichnet. Hier wird der Begriff "Verzerrung" jedoch nur für das, was man als "Rauten- verzerrung" bezeichnen könnte, verwendet, d.h. für die Abweichung der Diagonallinien des Bilds von denen eines quadratischen oder reckteckigen Objekts, die eine Maßstabsver- zerrung ergibt. Bei der vorliegenden Erfindung ist eine im wesentlichen gleichmäßige seitliche Komprimierung des Bildes über das ganze Blickfeld hinweg akzeptabel. Eine ungleichmäßige seitliche Komprimierung ist jedoch nicht akzeptabel und wird durch sorgfältige Wahl der Materialien und der Geometrie der Prismen strikt unterbunden, um für das gesamte Blickfeld einen im wesentlichen gleich großen Bildmaßstab zu erreichen.
Bei einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die Spiegelungseinrichtung als von den Brechungselementen seperates Bauteil gebildet. Die Spiegelungseinrichtung kann aber auch auf einer Brechungselementfläche ausgebildet sein, indem darauf ein Material mit einer höheren Brechungszahl als der des Brechungselements selbst aufgebracht wird. Im allgemeinen wird dies durch Silberbelegung erreicht. Bei Ausführungen, bei denen der Reflektor vom zweiten Brechungselement getrennt ist, kann zwischen diesen eine dünne Trennschicht oder ein schmaler Luttspalt vorgesehen sein.
Der Weg des Lichts zwischen den beiden Brechungselementen ist vorzugsweise länger als der Weg, den das Licht in diesen selbst zurücklegt.
Zwischen dem zweiten Brechungselement und dem Betrachter kann ein weiteres Brechungselement angeordnet werden, das vorzugsweise zwei zueinander schrägstehende plane Flächen aufweist, die an oder in unmittelbarer Nähe einer Stelle konvergieren, an der auch die Brechungsflächen des zweiten Brechungselements konvergieren.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen einige beispielhafte Ausführungen genauer beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Draufsicht einer ersten Ausführung dieser Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Draufsicht einer zweiten Ausführung dieser Erfindung,
Fig. 3 eine schematische perspektivische Außenansicht eines Kraftfahrzeugs, das mit einer erfindungsgemäßen Rückspiegeleinheit ausgestattet ist,
Fig. 4 eine perspektivische Innenansicht des Kraftfahrzeugs, das mit einer erfindungsgemaßen Rückspiegeleinheit ausgestattet ist,
Fig. 5 eine schematische Draufsicht zur Darstellung der wesentlichen Bauteile einer weiteren Ausführung dieser Erfindung,
Fig. 6 eine schematische Draufsicht zur Darstellung der wesentlichen Bauteile einer alternativen Ausführung dieser Erfindung, bei der als betrachterseitiges Brechungselement ein Fresnelprisma verwendet wird,
Fig. 7 eine vergrößerte schematische Ansicht zur Darstellung der Form des betrachterseitigen Prismas der Ausführung von Fig. 6,
Fig. 8 eine vergrößerte schematische Draufsicht eines ersten alternativen betrachterseitigen Prismas, das sich für die Ausführung von Fig. 6 eignet, und
Fig. 9 eine schematische Ansicht eines zweiten alternativen betrachterseitigen Prismas, das sich für die Ausführung von Fig. 6 eignet.
Zuerst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Die dort gezeigte Spiegeleinheit ist insgesamt mit der Bezugszahl 11 bezeichnet und umfaßt drei optische Bauteile: ein dem Objekt zugewandtes Brechungselement 12, ein dem Auge zugewandtes Brechungselement 13 und einen Reflektor 14. Die Linie 15 repräsentiert die Außenseite der Karosserie, wobei sich das Fahrzeuginnere in Fig. 1 links der Linie 15 befindet. Der Pfeil A gibt die Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs an.
Die Rückspiegeleinheit 11 ist, wie in Fig. 1 zu erkennen, unmittelbar vor einer durchsichtigen Seitenscheibe 16 an einer Stelle angeordnet, an dem sie dem beweglichen Teil dieser Scheibe nicht im Weg ist. Außerdem ist zu erkennen, daß sich die Rückspiegeleinheit 11 teils innerhalb, teils außerhalb des Fahrzeugs und etwa zu gleichen Teilen beiderseits der Linie 15 sowie vor dem durchsichtigen Seitenscheibe 16 befindet. Dies wird z.B. dadurch erreicht, daß die Rückspiegeleinheit 11, wie in Fig. 3 und Fig. 4 zu sehen, in einer Tür oder einem anderen Seitenteil des Fahrzeugs angeordnet wird. Das dem Objekt zugewandte Brechungselement 12 dieser Ausführung ist ein prismatisches, durchsichtiges Element mit einem spitzen Winkel, der zwischen zwei im wesentlichen planen Flächen 17, 18 gebildet wird, von denen man die erste als "Eintrittsflache" und die zweite als "Austrittsfläche" ansehen kann. Der Scheitel, an dem die beiden zueinander schrägstehenden Flächen 17, 18 zusammentreffen, ist mit der Bezugszahl 19 bezeichnet; gegenüber dem Scheitel 19 befindet sich eine "Basisfläche" 20. Der Scheitel 19 des dem Objekt zugewandten Brechungselements 12 befindet sich seitlich außerhalb der Linie 15. Es ist zu bemerken, daß der Querschnitt des in Fig. 1 gezeigten objektseitigen Brechungselements 12 einen prismatischen Körper repräsentiert, bei dem die zwei zueinander schrägstehenden Flächen 17, 18 im rechten Winkel zu der (gedachten) Ebene stehen, zu der auch die den Scheitel 19 bildende Linie senkrecht steht. Bei anderen Ausführungen können diese beiden Flächen jedoch auch mit einem Winkel von weniger als 90º gegen diese gedachte Ebene geneigt sein. Außerdem können sich ihre Neigungswinkel unterscheiden.
Das dem Auge zugewandte Brechungselement 13 umfaßt ebenfalls ein prismatisches lichtdurchlässiges Element mit zwei im wesentlichen planen Flächen 22, 23, die leicht schräg zueinander stehen und sich an einem Scheitel 21 treffen. Dieses betrachterseitige Brechungselement 13 weist auf der vom Scheitel 21 abgewandten Seite eine "Basisfläche" 26 auf, die neben dem Scheitel 19 des objektseitigen Brechungselements 12 angeordnet ist. Die Flachen 22,23 des betrachterseitigen Brechungselements 13 und/oder die Flächen 17, 18 des objektseitigen Brechungselements 12 können mit einem geeigneten Material beschichtet werden, um Farb- oder andere Fehler gering zu halten und die Reflexion an den durch diese Flächen gebildeten Brechungsfiachen zu verringern.
Wie beim oben beschriebenen objektseitigen Brechungselement können die Flächen des betrachterseitigen Brechungselements zur Zeichnungsebene senkrecht stehen als auch die gezeigte Neigung in der Zeichungsebene aurweisen.
Der Reflektor 14 ist ein planes Element mit einer Eintrittsfläche 24 und einer Spiegelungsfläche 25. Bei der abgebildeten Ausführung ist die Fläche 24 im wesentlichen parallel zur Fläche 23 des betrachterseitigen Brechungselements 13. Bei anderen Ausführungen kann natürlich ein unplaner Reflektor verwendet werden; aber auch bei Verwendung eines planen Reflektors muß dieser nicht notwendigerweise parallel zur Fläche 23 angeordnet sein. Tatsächlich kann eine Neigung des Reflektors zu dieser Fläche 23 als Konstruktionsvariante angewandt werden, um bestimmte geometrische und farbliche Eigenschaften des Bilds zu erzielen. Wie bei den Flächen der Brechungselemente beschränkt sich die Neigung zwischen dem Reflektor 14 und der Fläche 23 des betrachterseitigen Brechungselements nicht auf den in Fig. 1 gezeigten Winkel, sondern kann auch eine Abweichung von der Senkrechten zur Zeichungsebene umfassen, d.h. der Abstand zwischen Reflektor und Brechungselement kann oben anders sein als unten.
Die optischen Eigenschaften, die fl)r die Konkruktion einer Vorrichtung, die zufriedenstellend funktioniert, gemessen oder berechnet werden müssen, umfassen das Blickfeld, die Bildgröße, die Veränderung der Bildgröße über das Blickfeld hinweg als auch die sogenannte "Rautenverzerrung", die bereits erläutert wurde, Farbfehler und Bildschärfefehler. Bei jeder derartigen Vorrichtung stehen Blickfeld und Bildgröße in einer bestimmten Beziehung zueinander; beispielsweise läßt sich durch Vergrößerung des Scheitelwinkels des objektseitigen Prismas das Blickfeld vergrößern und die Bildgröße verringern. Die Rautenverzerrung wird z. B. durch den Winkel beeinflußt, den das Prisma zur Senkrechten zur Zeichnungsebene einnimmt. Farbfehler ergeben sich hauptsächlich durch die Dispersionseffekte der einzelnen Prismen. Beide Phänomene treten innerhalb des Blickfelds in unterschiedlicher Stärke auf, wobei im Fall der Rautenverzerrung die optische Qualität nicht nur von dem in einem bestimmten Bereich vorliegenden Maximalwert sondern auch von den Stärkeunterschieden abhängt. Bildschärfefehler treten nur dann auf, wenn unplane Flächen beteiligt sind, beispielweise bei Verwendung eines konvexen Reflektors (Ansonsten verlaufen die Lichtstrahlen vor und hinter dem System parallel.). Diese Bildschärfefehler werden in Ebenen, die durch beide Augen verlaufen, vom Gesichtssinn ausgeglichen, wie dies beim normalen (mit unbewaffnetem Auge) beidäugigen Betrachten naher Objekte der Fall ist, aber nicht in der Senkrechten zu dieser Ebene. Diese Fehler, die auch bei nichtprismatischen Spiegeln auftreten, werden z.B. durch Wahl des Winkels, den das Prisma zur Senkrechten zur Zeichnungsebene einnimmt, in Grenzen gehalten. Selbstverständlich besteht zwischen all diesen optischen Eigenschaften und den bei einer speziellen Gestaltung möglichen Konstruktionsprametern eine komplexe Wechselwirkung.
Das Licht, das durch die beiden auf ein Auge bezogenen Grenzstrahlen 27,28 dargestellt ist, kommt aus einem Bereich schräg hinter dem Fahrzeug und trifft auf der Eintrittsfläche 17 des objektseitigen Brechungselements 12 auf, wo es zum betrachterseitigen Brechungselement 13 hin gebrochen wird. Dort wird es zum Reflektor 14 hin gebrochen und an dessen Spiegelungsfläche 25 zu dem durch den Buchstaben O und das Augensymhol dargestellten Betrachter reflektiert, wobei es ein zweites mal durch das betrachterseitige Brechungselement 13 hindurchgeht.
Die Ausrichtung der beiden Brechungselemente 12 und 13, bei der sich die Scheitel 19 und 21 beiderseits der durch die Linie 15 angegebenen Mittelebene befinden, gesttet dem Betrachter O einen direkten Blick auf die Fläche 22 des betrachterseitigen Brechungselements 13. Durch die Strecke, die die Lichtstrahlen in den Brechungselementen zurücklegen, und die Brechungswinkel des Lichts an diesen Brechungselementen, ist gewährleistet, daß das Licht genügend weit zur Position des Betrachters umgelenkt wird, vorzugsweise in der bei einem herkömmlichen Außenspiegel üblichen Größenordnung, auf alle Fälle aber so weit, daß für zwei parallele Strahlen, die auf je ein Auge treffen sollen, ein gleichzeitiger Durchgang durch das System möglich ist. Dies erfordert eine Austrittspupille, die mindestens so groß wie der Augenabstand (65 mm) ist, vorzugsweise aber etwas größer, damit berücksichtigt wird, daß der Kopf des Fahrers unterschiedliche Positionen einnehmen kann.
Die in Fig. 2 gezeigte Ausführung gleicht der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen, und es sind diejenigen Bauteile, die identisch sind oder dem gleichen Zweck dienen, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Der Unterschied zwischen der Ausführung von Fig. 1 und derjenigen von Fig. 2 besteht darin, daß kein separater Reflektor 14 vorgesehen ist, sondern die Rückseite 23 des betrachterseitigen Brechungselements 13 durch geeignete Beschichtung (nicht dargestellt) als Reflexionsfläche ausgebildet ist.
Die äußere Form der Spiegeleinheit 11 der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt, wo zu erkennen ist, daß das System so im Türaufbau untergebracht ist, daß die Bauteile der Einheit im Innern der Tür 29 verborgen sind. Die ins Fahrzeuginnere ragenden Teile der Einheit sind durch geeignete Gestaltung des Bereichs, der die Sichtöffnung für die Fläche 22 des betrachterseitigen Brechungselements 13 umgibt, verborgen.
Die Außenseite der Einheit kann durch eine Abdeckung strömungsgünstig gestaltet werden, wobei dann diese Abdeckung eine Öffnung 32 aufweisen sollte, die lichtumlenkende Elemente umfaßt oder durch die Fläche 17 des objektseitigen Brechungselements 12 gebildet wird.
Die Tür 29 weist eine bewegbare Seitenscheibe 35 und ein fest eingebautes Dreiecksfenster 33, unter dem die Spiegeleinheit 11 angeordnet ist, auf. Die Spiegeleinheit 11 ist somit nicht der Seitenscheibe im Weg. Außerdem kommt dabei die Seitenscheibe 35 nicht als optische Komponente ins Spiel.
Fig. 5 zeigt eine Ausführung, die derjenigen von Fig. 2 gleicht, weshalb für einander entsprechende Teile gleiche Bezugszahlen verwendet wurden. Diese Ausführung unterscheidet sich von derjenigen von Fig. 2 insofern, als sie auf dem Weg des Lichts zwischen dem Brechungselement 13 und dem Betrachter ein zusätzliches Brechungsprisma 38 aufweist, dessen Scheitel 37 sich ganz in der Nähe des Scheitels 21 des betrachterseitigen Prismas 13 befindet und dessen "Basis" 38 in der Nachbarschaft der "Basisfläche" 20 des objektseitigen Prismas 12 angeordnet ist. Diese drei Prismen könnten auch miteinander in Berührung gebracht werden, wobei sich dann der Raum 39 innerhalb der diei Prismen mit einem Material aufüllen ließe, das eine andere Brechungszahl als Luft aufweist. Bei dieser Füllung kann es sich um einen Feststoff, eine Flüssigkeit oder ein Gas handeln. In den beiden letztgenannten Fällen werden zwei Abschlüsse benötigt, die die Füllung an Ort und Stelle halten.
Bei den oben beschriebenen Ausführungen werden als Brechungselemente Planprismen verwendet. Im Rahmen dieser Erfindung ist jedoch auch die Verwendung von Brechungselementen vorgesehen, bei denen die optischen Flächen nicht in einer Ebene liegen sondern mehrere Flächenelemente umfassen, d. h. Brechungselementen in Form von Fresnelprismen, -reflektoren oder linsen. Der wesentliche Unterschied zwischen einem herkömmilichen Prismenbrechungselement oder einer herkömmlichen Linse und einem entsprechenden Fresnelbauteil besteht darin, daß ein optisches Fresnelbauteil mindestens eine Fläche aufweist, die sich aus mehreren Teilflächen zusammensetzt, die die gleiche Neigung wie die entsprechende Fläche des funktionsgleichen optischen Bauteils haben und im wesentlichen in gleichem Abstand zur gegenüberliegenden Grenzfläche des Bauteils angeordnet sind. Ein Fresnelprisma wird also z.B. von zwei mehr oder weniger parallelen Ebenen begrenzt, von denen die eine eine herkömmliche optische Fläche darstellt und die andere mehrere Teilfilchen bzw. Facetten umfaßt, die alle gleich geneigt sind und im gleichen Abstand zu dieser herkömmlichen optischen Fläche angeordnet sind Ein Beispiel dafür ist in Fig. 6 dargestellt Natürlich können auch beide Flächen in Form von Teilflächen ausgebildet sein.
Im folgenden wird auf Fig. 6 Bezug genommen, in der die Rückspiegeleinheit ein objektseitiges Brechungselement 12 umfaßt, dessen Position und Ausrichtung in bezug auf die durchsichtige Seitenscheibe 16 denen der Ausführungen von Fig. 1 und Fig 2 im großen und ganzen entsprechen. Daher werden für die Teile dieses objektseitigen Brechungselements und die durchsichtige Seitenscheibe keine neuen Bezugszahlen eingeführt.
Das betrachterseitige Brechungselement, das in Fig 7 mit der Bezugszahl 30 bezeichnet ist, ist dagegen mit mehreren einzelnen Facetten 31 versehen, die im gleichen Winkel zur Rückseite 32 des Brechungselements 39 stehen, den die Flächen 22 und 23 des Brechungselements 13 der Ausführungen von Fig. 1 und Fig. 2 zueinander einnehmen. Dabei sind alle Brechungsflächen 31 im gleichen Abstand zur Rückseite 32 angeordnet. Zwischen benachbarten Flächen 31 befindet sich eine Schulter 33, die wie in Fig. 7 gezeigt im wesentlichen parallel zum Austrittsstrahl verläuft. Wie aus Fig. 1 oder Fig. 2 hervorgeht, in denen die Grenzstrahlen für ein Auge dargestellt sind, ist die Neigung des Aurtrittsstrahls zum Brechungselement 30 überall etwa gleich groß. Außerdem läßt sich die Schulterfläche 33 So neigen, daß sie nicht an der Lichtbrechung beteiligt ist. Das Brechungselement 30 ist wie bei der Ausführung von Fig. 2 mit einer Oberflächenbeschichtung 35 versehen, so daß seine Rückseite 32 reflektierend wirkt.
Es ist offensichtlich, daß nicht alles Licht, das in die Fresneleinrichtung eindringt, diese auch in der gewünschte Richtung verläßt. Ein Teil davon wird in andere Richtungen gelenkt, ein anderer Teil wird beliebig gestreut oder geht verloren. Auch kann Licht, das nicht vom Objekt kommt, in das System eindringen und zum Betrachter gelenkt werden. Dieses ziellose Verhalten ergibt sich aus Konstruktions- und Fertigungseinschränkungen und tritt immer in gewissem Grad auf. Bei den hier angesprochenen optischen Vorrichtungen ist jedoch das Auftreten von Verlusten nicht besonders relevant; wichtig ist, daß von außerhalb des Objekts möglichst wenig Licht auf das Auge fällt, da ansonsten der Bildkontrast leidet (aufgrund beliebig einstreuenden Lichts) oder gar Geisterbilder entstehen (aufgrund systembedingt einstreuenden Lichts). Diesem Problem wird vor allem durch sorgfältige Gestaltung der Fresnelfacetten und Anbringung matter schwarzer Flächen an kritischen Stellen begegnet.
Im Fall von Fig. 8 hat das objektseitige Brechungselement im wesentlichen die in Fig. 6 gezeigte Form. Das betrachterseitige Brechungselement, das hier mit der Bezugszahl 35 bezeichnet ist, weist jedoch anstelle schräger Facetten 31 und zu den Austrittsstrahlen paralleler Schultern 33 schräge Facetten 36 und 37 auf, wobei die Facetten 37 im wesentlichen parallel zu den einfallenden Strahlen verlaufen und somit nur auf die Facetten 36 einfallende Strahlen auftreffen. Die Facetten 37 wirken jedoch als Brechungsflächen für die Austrittsstrahlen. In Fig. 8 sind zwei typische Strahlen dargestellt. Der erste Strahl 38 trifft auf eine Facette 36 auf, wird dort gebrochen, an der Rückseite 39 (auf der wie bei der Ausführung von Fig. 7 eine reflektierende Schicht 34 aufgebracht ist) reflektiert und dann an der benachbarten, in die entgegengesetzte Richtung geneigten Facette 37 gebrochen.
Der andere, mit der Bezugszahl 40 bezeichnete Strahl verläuft zu nahe an der ersten benachbarten Austrittsfläche bzw. Facette 37 und wird daher zur nächsten Facette 37 dieser Reihe reflektiert. Da diese jedoch etwa die gleiche Neigung aufweisen, sind die beiden Austrittsstrhlen wie auch die beiden einfallenden Strahlen im wesentlichen parallel.
Fig. 9 zeigt eine alternative Form für das betrachterseitige Brechungselement, das keine plane Rückseite sondern eine plane Vorderseite oder Eintrittsfläche 41 und eine Rückseite, die aus mehreren schrägen Teilflächen 42 und dazwischen angeordneten schrägstehenden Schultern 43 gebildet ist, aufweist. Auch hier ist auf den Teilflächen 42 eine Schicht 44 aufgebracht, so daß das an der Vorderseite 41 gebrochene Licht dort reflektiert wird.
Diese drei optischen Anordnungen können gleichermaßen auf das objektseitige Brechungselement 12 angewandt werden, mit Ausnahme der reflektierenden Schicht, die für dieses Element natürlich nicht erforderlich ist.
Es kann somit als Fresnel-Brechungselement ausgebildet werden, bei dem sich auf einer Seite Flächenelemente befinden und nur diejenigen Flächenelemente, die eine bestimmte Neigung aufweisen (d. h. es sind trennende Schultern vorgesehen, die parallel zu den einfallenden bzw. gebrochenen Strahlen verlaufen), an der Brechung beteiligt sind. Es kann aber auch in entgegengesetzter Richtung geneigte Facetten aufweisen, die alle an der Brechung beteiligt sind.
Außerdem müssen die brechenden Facetten, z. B. die Facetten 31 von Fig. 7, die Facetten 36 und 37 von Fig. 8 oder die Facetten 42 von Fig. 9, nicht unbedingt parallel sein; sie können auch zunehmend steiler werden, so daß sie als Sammel- oder Zerstreuungslinse bzw. ebensolche Spiegel wirken und somit das Bild vergrößern oder verkleinern. Beispielsweise ergibt eine Verringerung der Bildgröße ein größeres Blickfeld. Eine Vergrößerung ist dann erwünscht, wenn die Aufmerksamkeit auf einen bestimmten Bereich, z. B. denjenigen, in dem andere Kraftfahrzeuge überholen, gerichtet werden soll.
Darüberhinaus kann die reflektierende Fläche, ungeachtet dessen, ob es sich bei dem Reflektor wie bei der Ausführung von Fig. 1 um ein separates Element oder wie bei den anderen Ausführungen um einen Bestandteil des betaachterseitigen Brechungselements handelt, und unabhängig davon, ob er ein kontinuierliches Element ist oder mehrere Teilflächen umfaßt (Fresnelbauweise), plan, sphärisch, zylindrisch oder asphärisch sein. Außerdem läßt sich der Reflektor als Fläche des in Frage kommenden optischen Bauelements oder durch Umformung dieses Elements bilden.

Claims

1. Rückspiegeleinheit, bei der das Licht (27,28) durch ein eine Brechungseinrichtung (12, 13) und eine Spiegelungseinrichtung (14) umfassendes optisches System (11) von einem Bereich hinter einem Betrachter zum Auge (O) des Betrachters gerichtet wird, wobei die Brechungseinrichtung (12, 13) ein erstes Brechungselement (12), das das einfallende Licht (27, 28) zur Spiegelungseinrichtung (14; 34) lenkt, und ein zweites Brechungselement (13; 30), das das Licht zum Auge (O) des Betrachters richtet, umfaßt,

dadurch gekennzeichnet,

daß das zweite Brechungselement (13; 30) so angeordnet ist, daß dort das vom ersten Brechungselement (12) kommende Licht einfällt und daß das zweite Brechungselement (13; 30) mindestens eine Brechungsfläche (22; 31) aufweist, die so angeordnet ist, daß das durch das Brechungselement (13; 30) hindurchgehende Licht diese Brechungsfläche (22; 31) zweimal durchquert, bevor es den Betrachter erreicht.

2. Rückspiegeleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Brechungsfläche eine Fläche des zueinander schrägstehende, im wesentlichen plane Flächen (22,23) aufweisenden zweiten Brechungselements (13) ist

3. Rückspiegeleinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Fläche von mindestens einem Brechungselement (30) aus mehreren Teilflächen (31) gebildet ist, die so gegeneinander versetzt sind, daß benachbarte Teilflächen (31) nicht koplanar sind.

4. Rockspiegeleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelungseinrichtung der Einheit als ein von den Brechungselementen (12, 13) getrenntes Spiegelungselement ausgebildet ist.

5. Rückspiegeleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelungseinrichtung als Spiegelungsfläche (34) eines Brechungselements (30) ausgebildet ist.

6. Rückspiegeleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechungseinrichtung ein dem Objekt zugewandtes Brechungselement (12), auf das das vom Objekt kommende Licht auftrifft, und ein dem Auge zugewandtes Brechungselement (13; 30), durch das das durch die Einheit hindurchgehende Licht zum Betrachter gerichtet wird, umfaßt, wobei an dem dem Auge zugewandten Brechungselement (13; 30) die Brechungsfläche (22; 31) gebildet ist, die vom durch die Einheit hindurchgehenden Licht zweimal durchquert wird.

7. Rückspiegeleinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Auge zugewandte Brechungselement (30) als Fresnel-Brechungselement mit mehreren, mindestens eine seiner Seiten bildenden Teilflächen (31) ausgebildet ist

8. Rückspiegeleinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Objekt zugewandte Brechungselement (12) als Fresnel-Brechungselement mit mehreren, mindestens eine seiner Seiten bildenden Teilflächen ausgebildet ist.

9. Rückspiegeleinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese Teilflächen (31) auf der Betrachterseite des dem Auge zugewandten Brechungselements (30) gebildet sind und daß auf der gegenüberliegenden Seite eine reflektierende Schicht (34) aufgebracht ist.