179357. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés színes fénykijelzés megvalósítására
5 179357 6 gyűjtő vagy szóró 53, illetve 63 lencsét helyezünk, akkor az 5. és 6. ábrákon mutatott megvilágítási kombináció alakul ki. Az 5b) és 6b) ábrák a 4. ábrával egyező irányítással mutatják a sugárkéve kialakulását és haladását, az 5a) és 6a) ábrák mutatják az 53, 63 lencséktől adott távolságban levő 57, illetve 67 síkban kialakult fényeloszlást úgy, hogy az 5b) és 6b) ábrákon a rajzlapra merőlegesen mutatott 57,67 síkokat beforgattuk a rajzlap síkjába. A sugárkéve 54, 64 részében az X keresztmetszet felől érkező 51”, 61” sugárnyaláb (piros) fénye, 55, 65 részében az Y keresztmetszet felől érkező 52”, 62” sugárnyaláb (kék) fénye, 56, 66 részében pedig a két 51” és 52”, 61” és 62” sugárnyaláb kvázihomogén keveréke, példánk szerint lila fény jelenik meg, amit a vonalkázások keresztvonalas átfedése szemléltet. Ha az elrendezésnek nem a megvilágító hatását, hanem a fényjelző hatását vizsgáljuk, és olyan távolságról szemléljük a fényjelzőt, melyben a szóim szédos 53, 63 lencsék közötti távolság kisebb a szem felbontóképességénél (pl. az 5b), 6b) ábrán az 57, 67 síkok határolta kúpon belüli valamely pontban), akkor a felső 51”, 61” sugárnyaláb pásztázta térrészben fekvő pontból piros, az alsó 52”, 62” sugárnyaláb pásztázta térrészben fekvő pontból kék, az általuk közrefogott térrészben fekvő pontból lila fényt észlelünk. E térrészek arányai a gyűjtő, illetve szóró 53, 63 lencsék optikai jellemzőinek (görbület, törésmutató) függvényei. A kívánt térszög megvalósításához szükséges optikai jellemzők ismert módon számíthatók. A prizmák és lencsék külön-külön elkészítése és elhelyezése azonban a gyakorlatban nehézségeket okozhat. A két eszköz által létrehozott hatás — bizonyos korlátozással — úgyis létrehozható, hogy a fénytörő 71 és 72 prizmák egyik, vagy két szembenfekvő oldalán alakítjuk ki a konvex vagy konkáv felületet, amint az a 7. ábrán látható. A 8. ábra szerinti 81 prizmarendszer a 7. ábrán bemutatott két 71 és 72 prizma multiplikálása révén jött létre. Könnyen belátható, hogy hatása hasonló, mint a 7. ábra tót prizmájáé, kellő távolságból nézve teljesen összefüggő kevert színű folt jelenik meg, így szélesebb sugárnyalábok közös irányba terelésére alkalmas. Ha pedig a négyzet alakú prizmákat a papír síkjára merőleges irányban is multiplikáljuk, akkor két szín kiterjedt keverésére alkalmas ernyő jön létre. A multiplikálással természetesen együtt jár egy olyan jelenség, amelyet a megfontolások során nem szabad figyelmen kívül hagyni. A jelenség megértéséhez vizsgáljuk meg a 9. ábrát. A multiplikált prizmarendszernél - melyből a 91 és 92 elemeket mutatjuk — az X keresztmetszetből érkező sugárnyalábnak csak egy 4>i hányada halad tovább a kívánt irányba, további 02 hányada pedig a hasznos térrészen kívülre szóródik szét. Ez 4azt je-01 lenti, hogy az ernyőre jutó fénysugárnak --------01 + 02 hányada terelhető a kívánt irányba. Az ábrán látható elrendezésnél 0i < 02, tehát e példa szerint az X keresztmetszeten áthaladó fényáramnak csak kevesebb, mint 50%-a haladhat át az ernyőn. Sokkal kedvezőbb viszonyokat kapunk, ha a prizmarendszer 101 és 102 elemeit 10. ábra szerint alakítjuk ki. Az ábrából láthatóan ez esetben 0i >02 tehát az X keresztmetszeten áthaladó fényáramnak több, mint fele átjuthat az ernyőn a kívánt térszögbe. Ha az ernyőt három eltérő színű fényforrás fényének keverésére és a kívánt térszögbe terelésére használjuk az ernyőn — a 10. ábra szerinti prizmaelrendezés esetén — áthaladó fényáram még mindig 50% körüli, tehát közelítőleg ugyanannyi, mint az áttetsző anyagból készült ismert megoldás esetén. A találmány szerinti megoldás tehát lehetővé teszi, hogy az ernyőn átjutó fénymennyiséget teljes egészében a kívánt térszögbe tereljük, s ezáltal lényegesen jobb fényenergia kihasználást eredményez. Ha az előzőekben példaként vett 60°-os nyílásszögű kúp szerinti térszögben kell biztosítani a megfelelő színkeverést, akkor az ismert megoldásokhoz képest a találmány szerinti megddás kilencszer nagyobb felületi fényességet biztosít azonos fényforrás teljesítmény esetén. A találmány egyik példaképpeni kiviteti alakját mutatja all. ábra. A fényjelző az ismert megoldásokhoz hasonlóan a fényterelő 111 csőben 112 fényforrásokat 113 fényvetőket és 114 színszűrőket tartalmaz. Mindhárom 113 fényvető olyan irányítású, hogy a 112 fényforrások fénysugarait egy-egy 114 színszűrőn keresztül a fényjelző homlokfelületén levő 33 sík azonos felületére vetíti. A 33 síkban — az ábrán nem mutatott - fénytörő prizmák seregét helyezzük el, amelyek törőszögét a sugárnyaláboknak a 33 síkkal bezárt szögének megfelelően alakítjuk ki. A 33 síkban elhelyezett prizmákat ezután egyedenként ügy forgatjuk el, (lásd: a 12. ábrát), hogy a prizmák egyik 121 csoportja az egyik (pl. vörös), a másik 122 csoportja a másik (pl. zöld), harmadik 123 csoportja a harmadik (pl. kék) színű sugarakat terelje a kívánt térszögbe. Az ábrán csoportonként csak egy prizmát mutatunk. E műveletet célszerű úgy elvégezni, hogy végezetül mindhárom színű sugárnyalábhoz azonos (legalább közel azonos) mennyiségű prizma tartozzon és a különböző színekhez tartozó prizmák a felület mentén ciklikusan sorrendben váltakozzanak. A prizmák 115’ síkra vonatkoztatott keresztmetszetét célszerű úgy megválasztani, (lásd: 13. ábra) hogy három-három 131, 132, 133 prizma az előbbiek szerinti módon beforgatott helyzetében egy-egy szabályos 134 hatszöget alkosson (tehát minden prizma 120°-os szögű rombusz keresztmetszetű legyen), mert ez esetben a felület veszteségmentesen kitölthető a prizmákkal. Az eddigi ismertetésből világosan kivehető, milyen mechanizmus megvalósulását kell biztosítani a találmány szerinti fénykijelzésnél. Ennek ismeretében a találmány gyakorlatba vehető pl. úgy, hogy az üzemeltetés helyén önmagában ismert optika elemeket úgy rendezünk el és úgy állítunk be, hogy az előbbiekben leírt mechanizmus létrejöjjön. Ebben az 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
