光信號(hào)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光信號(hào)機(jī)，尤其是用于軌道交通路線的光信號(hào)機(jī)，所述光信號(hào)機(jī)具有光源和用于信號(hào)示象可視化的、尤其是用于到遠(yuǎn)場中和相對于該遠(yuǎn)場成角度的近場中的信號(hào)示象可視化的光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]原則上，光信號(hào)機(jī)用作為信號(hào)發(fā)生器或符號(hào)顯示器，所述信號(hào)發(fā)生器或符號(hào)顯示器通過發(fā)光面的著色和/或造型、即通過放射特性傳送特定的信息。在此，其通常為安全相關(guān)的信息，所述安全相關(guān)的信息在任何情況下都不允許光學(xué)畸變或者通過外來光疊加。因環(huán)境光、例如太陽照射或前照燈光的入射引起的光點(diǎn)的不期望的照亮或畸變稱作為幻影效應(yīng)。由于幻影效應(yīng)，在極端情況下會(huì)因光點(diǎn)的不合時(shí)機(jī)的照亮或色彩偏移引起錯(cuò)誤的顯示。這種效應(yīng)在將LED裝置用作為光源的情況下尤其干擾性地出現(xiàn)，因?yàn)長ED能夠通過所射入的光激發(fā)以進(jìn)行照明或者在LED光源中通常使用向后的反射器。
[0003]除了在規(guī)劃時(shí)可預(yù)見的已知的幻影產(chǎn)生，例如表示東西取向的信號(hào)的處于低位置的太陽之外，在表面處、例如在加裝玻璃的前部或覆雪層處也零星地出現(xiàn)反射或者出現(xiàn)未預(yù)見的幻影源、例如車輛前照燈或施工燈。因此，本應(yīng)由于位置而防幻影的信號(hào)也會(huì)是易受幻影影響的。
[0004]下面的闡述基本上涉及用于在軌道交通路線中示出信號(hào)示象的光信號(hào)機(jī)，而不應(yīng)當(dāng)將所要求保護(hù)的主題局限于該應(yīng)用。
[0005]在鐵路信號(hào)中必須確保:動(dòng)車駕駛員在接近對于其而言特定的信號(hào)時(shí)總是能夠明確地識(shí)別該信號(hào)。在此，必須考慮不同的路段幾何情況、即直線路段、彎道和/或高度差。除了遠(yuǎn)場顯示之外，也需要信號(hào)的近場顯示，由此當(dāng)動(dòng)車駕駛員直接面對信號(hào)時(shí)，其也能夠識(shí)別到光信號(hào)。在此，尤其在光學(xué)系統(tǒng)的光出射面處能夠出現(xiàn)強(qiáng)烈的反射，所述反射會(huì)導(dǎo)致光幻影的產(chǎn)生并且最終導(dǎo)致危險(xiǎn)的信號(hào)示象。
[0006]因外來光、主要因太陽光產(chǎn)生的反射在防護(hù)玻璃和光學(xué)系統(tǒng)的，例如菲涅爾透鏡的光入射面和光出射面處以及在光源區(qū)域中的構(gòu)件處增強(qiáng)。為了減少在保護(hù)玻璃的面處的反射，常見的是:將該保護(hù)玻璃設(shè)置在相對于動(dòng)車駕駛員的視線方向大約15°的傾斜部位中。
[0007]通常嘗試通過擋板、遮光板、通過避免東西取向或通過重復(fù)關(guān)鍵信號(hào)最小化幻影效應(yīng)。
[0008]圖1示出待改進(jìn)的反射特性，所述反射特性通過光信號(hào)機(jī)的內(nèi)部配件I和透鏡2引起?？梢姷氖?，從斜上方射到透鏡2上的太陽光3在所述透鏡的外表面和內(nèi)表面4和5上部分地向斜下方反射6和7。穿過透鏡2的太陽光3也能夠在信號(hào)機(jī)殼體8內(nèi)部配件I處以不利的角度作為干擾性的幻影光傾斜向下反射9。被反射的幻影光6、7和9疊加待通過光源10可視化的信息。包圍全部構(gòu)件的殼體8也用于不僅在內(nèi)側(cè)而且在外側(cè)遮蔽太陽光3的至少一部分。通常，太陽光3的另一部分通過在此未示出的、在上部區(qū)域中對透鏡2加頂?shù)膿醢鍋碚诒巍?br>[0009]從DE101 07 256 AUDE 26 20 962 C2和DE 10 2010 024 381 Al 中已知:為了克服幻影效應(yīng)使用專門的擋板和遮光板，以便使入射的幻影光采用盡可能多的入射線路或入射角。對于近場中的信號(hào)示象可視化而言，通常需要散射盤或染成灰色的保護(hù)玻璃，或者也需要用于將部分光通量偏轉(zhuǎn)到近場中的光引導(dǎo)區(qū)段，其中所述染成灰色的保護(hù)玻璃具有用于近場照明的散射區(qū)段。但是由此強(qiáng)制地做出導(dǎo)致由于防幻影作用必須承受高的光損失的讓步，使得需要具有相應(yīng)高光強(qiáng)的光源。由此，提高放熱并且最終降低光源的使用壽命。尤其在多色的光信號(hào)機(jī)中，所述光強(qiáng)可能不再是足夠的。這又提高了成本，因?yàn)閷τ诓煌囊?、尤其在光?qiáng)度方面的不同的要求必須實(shí)現(xiàn)用于光學(xué)系統(tǒng)的并且可能也用于適當(dāng)?shù)墓庠吹牟煌淖冃托问健?br>[0010]通過廣泛地使用頂蓋狀的擋板和專用的保護(hù)玻璃出現(xiàn)尤其顯著的光損失。此外，擋板具有如下缺點(diǎn):產(chǎn)生高的風(fēng)載荷，所述風(fēng)載荷必須通過相應(yīng)穩(wěn)定的信號(hào)桅桿結(jié)構(gòu)來補(bǔ)償。擋板上的雪會(huì)遮蔽其他的信號(hào)。此外，擋板妨礙需要太陽入射和降雨的、自清潔的光出射面覆層的應(yīng)用，其中所述擋板通常十分顯著地伸出于信號(hào)的光出射面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明基于如下目的:提出一種常規(guī)類型的光信號(hào)機(jī)，其中可盡可能避免由于幻影效應(yīng)所引起的對安全性的損害和顯著的光損失，其中致力于使擋板和/或保護(hù)玻璃變得多余。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過如下方式實(shí)現(xiàn):光學(xué)系統(tǒng)包括菲涅爾透鏡，所述菲涅爾透鏡的光入射面具有菲涅爾結(jié)構(gòu)并且所述菲涅爾透鏡的光出射面構(gòu)成為，使得光出射面的每條切線相對于光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)軸線的具有多105°的角度。
[0013]以這種方式實(shí)現(xiàn):幾乎全部在菲涅爾透鏡處在光入射側(cè)和在光輸出側(cè)因幻影所引起的反射光偏轉(zhuǎn)到動(dòng)車駕駛員的視線方向之外的空間區(qū)域中。因?yàn)樵诠馊肷涿嫣庍M(jìn)而在內(nèi)面處設(shè)有菲涅爾結(jié)構(gòu)并且通常不在菲涅爾透鏡的外面上設(shè)有菲涅爾結(jié)構(gòu)，所以光出射面能夠光滑地從而近似沒有槽紋地構(gòu)成。這種光滑的進(jìn)而對于污染物不敏感的外面引起不再需要保護(hù)玻璃。除此之外，菲涅爾透鏡的根據(jù)本發(fā)明的造型是足夠防幻影的，以便能夠棄用擋板作為附加的幻影防護(hù)。由此產(chǎn)生成本優(yōu)勢。此外，降低了風(fēng)載荷，使得也能夠成本適宜地制造信號(hào)桅桿。例如因遮光板上的雪或鳥巢引起的其他信號(hào)的視覺障礙不再出現(xiàn)。除此之夕卜，在沒有擋板的情況下，通過菲涅爾透鏡的光滑的外表面的專門的覆層進(jìn)行自清潔功能也是可行的。為此所需要的降雨結(jié)合光學(xué)儀器外面的太陽輻照不再受到擋板阻礙。
[0014]根據(jù)權(quán)利要求2提出:在光源和光學(xué)系統(tǒng)之間設(shè)置有漏斗形的遮光板。當(dāng)內(nèi)部裝入件在光源附近或光源旁會(huì)引起光幻影時(shí)，這種附加措施改進(jìn)幻影防護(hù)。在此，漏斗形的遮光板的窄的開口匹配于光源的光出射面，而漏斗形的遮光板的寬的開口對應(yīng)于光學(xué)系統(tǒng)的孔徑。
【附圖說明】
[0015]下面根據(jù)附圖描述詳細(xì)闡述本發(fā)明。附圖示出:
[0016]圖1示出干擾性的幻影光反射的簡化的視圖，
[0017]圖2示出信號(hào)內(nèi)部中的幻影光降低，
[0018]圖3示出通過菲涅爾透鏡的根據(jù)本發(fā)明的造型引起的幻影光減少，
[0019]圖4示出根據(jù)圖3的菲涅爾透鏡的側(cè)視圖，和
[0020]圖5示出根據(jù)圖3的菲涅爾透鏡的立體視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]產(chǎn)生幻影的太陽光3的問題已經(jīng)在上文中借助圖1示出。
[0022]為了簡化，在圖1和2中不考慮透鏡2內(nèi)部的光折射。
[0023]圖2圖解說明如下可行性:減少因裝入件I引起的幻影光9。為此設(shè)有漏斗形的遮光板11。漏斗形的遮光板11通過其窄的開口包圍光源10并且擴(kuò)寬直至進(jìn)入透鏡2的內(nèi)部的表面5的邊緣區(qū)域中。由此，裝入件I不再能夠引起幻影光9。太陽光3射到漏斗形的遮光板11的內(nèi)表面上，在那里被部分地吸收并且多次反射，使得僅向外反射的光12能夠引起極其小的光強(qiáng)，所述向外反射的光也僅部分地作為幻影光進(jìn)行干擾，而大部分以不相干的空間角放射。
[0024]圖3示出有效地減少幻影效應(yīng)的另一種可行性。所示出的是菲涅爾透鏡13在光學(xué)軸線14的區(qū)域中的薄的盤的橫截面。菲涅爾透鏡13借助光入射面處的菲涅爾結(jié)構(gòu)15并且借助光滑的光出射面16成形。在此，對于光出射面16的全部點(diǎn)設(shè)置位于該點(diǎn)處的切線17和光學(xué)軸線14之間的90° +α的角度，其中α彡15°。以這種方式產(chǎn)生顯著的幻影光減少，因?yàn)閮?nèi)部地和在外部地在透鏡2上被反射的光6和7的絕大部分不再沿動(dòng)車駕駛員的視線方向放射，而是以不相干的空間角放射。
[0025]圖4示出菲涅爾透鏡13的側(cè)視圖并且圖5示出其立體視圖。通過菲涅爾透鏡13的這種專門的造型而引起的十分顯著的幻影光減少，尤其在同時(shí)使用漏斗形的遮光板11時(shí)，可行的是:棄用菲涅爾透鏡13的常見的擋板加頂。由于菲涅爾透鏡13的光滑的外表面16也不需要保護(hù)玻璃。外表面16能夠通過專門的覆層近似自清潔地構(gòu)成，因?yàn)橥獗砻娴膶τ谇鍧嵭?yīng)所需的淋雨不再受到遮光板阻礙。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光信號(hào)機(jī)，尤其是用于軌道交通路線的光信號(hào)機(jī)，所述光信號(hào)機(jī)具有光源(10)和用于信號(hào)示象可視化的、尤其是用于到遠(yuǎn)場中和相對于該遠(yuǎn)場成角度的近場中的信號(hào)示象可視化的光學(xué)系統(tǒng)， 其特征在于， 所述光學(xué)系統(tǒng)包括菲涅爾透鏡(13)，所述菲涅爾透鏡的光入射面具有菲涅爾結(jié)構(gòu)(15)并且所述菲涅爾透鏡的光出射面(16)構(gòu)成為，使得所述光出射面(16)的每條切線(17)相對于所述光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)軸線(14)具有多105°的角度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光信號(hào)機(jī)， 其特征在于， 在所述光源(10)和所述光學(xué)系統(tǒng)之間設(shè)置有漏斗形的遮光板(11)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光信號(hào)機(jī)，尤其是用于軌道交通路線的光信號(hào)機(jī)，所述光信號(hào)機(jī)具有光源(10)和用于信號(hào)示象可視化的、尤其是用于到遠(yuǎn)場中和相對于該遠(yuǎn)場成角度的近場中的信號(hào)示象可視化的光學(xué)系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)足以能夠棄用擋板的幻影光減少，提出：光學(xué)系統(tǒng)包括菲涅爾透鏡(13)，所述菲涅爾透鏡的光入射面具有菲涅爾結(jié)構(gòu)(15)并且所述菲涅爾透鏡的光出射面(16)構(gòu)成為，使得光出射面(16)的每條切線(17)相對于光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)軸線(14)具有≥105°的角度。
【IPC分類】B61L5/18, G08G1/095, F21V5/04
【公開號(hào)】CN105050880
【申請?zhí)枴緾N201480018016
【發(fā)明人】魯?shù)婪颉ぬ孛?
【申請人】西門子公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2014年3月11日
【公告號(hào)】DE102013205439A1, EP2953833A2, WO2014154476A2, WO2014154476A3