DE2323696A1

DE2323696A1 - Optisches system zur erweiterung des gesichtsfeldes

Info

Publication number: DE2323696A1
Application number: DE2323696A
Authority: DE
Inventors: John D Baumgardner; Dorothy J Ebeling
Original assignee: Donnelly Corp
Current assignee: Magna Donnelly Corp
Priority date: 1972-05-12
Filing date: 1973-05-10
Publication date: 1973-11-29
Also published as: GB1418045A; IT982755B; US3809461A; FR2184727B3; FR2184727A1; JPS4950951A; SE390345B

Description

Hern·, 8000 München 40,

FrelligrathatraBe 19 nii»ll«*.nun«*l·* ^isenache; Straße 17

Postfach 1« D I pi.-I ng. R. H, ΒΗηϊ Pat-Anw. Belzler

Dipl.-Phys. Eduard Betzier f«^«*».·»»« Tei«,™™»™!! DIpl.-lng. W. Herrmann-Trentepohi *.»«

Te»ar«mnamjefirm. Telegrammanschrift:

Brtrprtente Herr* PATENTANWÄLTE Babetzpat München

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2323636 Postscheckkonto Dortmund 558 68

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Donnelly Mirrors, Inc.

Optisches System zur Erweiterung des Gesichtsfeldes

Die Erfindung betrifft optische Systeme zur Erweiterung des Gesichtsfeldes um Hindernisse herum, insbesondere optische Systeme, welche in Verbindung mit Fahrzeugen verwendet werden können, um dem Fahrer Bereiche sichtbar zu machen, die normalerweise von Teilen des Fahrzeuges verdeckt sind.

Es bestand seit langem das Bedürfnis, Personen, welche sich innerhalb der Begrenzungen eines Bereiches, z.B. eines Fahrzeuges befinden, den Bereich hinter diesen Begrenzungen sichtbar zu machen, da diese Begrenzungen, falls sie nicht durchsichtig sind, die Sicht verdecken. Bei Fahrzeugen, insbesondere bei Landfahrzeugen wie Automobilen, ist das Gesichtsfeld des Fahrersjund der Passagiere durch die Bauteile des Fahrzeugs begrenzt. Die Sicht des Fahrers

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kann durch Teile des Fahrzeugs, z.B. durch die Dachträgerholme, durch Gepäck zwischen ihm und dem hinteren Fenster und durch andere Dinge so extrem beschränkt sein, daß große "blinde oder tote Winkelbereiche" vorhanden sind. In den letzten Jahren sind wegen der starken Zunahme von Automobilen und anderen Fahrzeugen, welche die modernen Straßen benutzen, und in Übereinstimmung mit den strenger werdenden Sicherheitsvorschriften, welche den Automobilherstellern in verschiedenen Ländern von den Regierungen auferlegt werden, viele Versuche unternommen worden, diese toten Winkelbereiche zu eliminieren.

Es wurden bisher verschiedene Lösungen zur Eliminierung solcher toten Winkelbereiche vorgeschlagen. Einige dieser Lösungen umfassen auf dem Dach befestigte, nach hinten gerichtete Periskope, Panoramascheiben vorne und hinten am Fahrzeug und an der Seite oder auf den Kotflügeln des Fahrzeugs befestigte Rückspiegel. Alle diese Entwicklungen haben in verschiedenem Maße dazu beigetragen, die beim Fahren eines Automobils auftretenden Sichtprobleme teilweise zu mildern. Keine dieser Entwicklungen löst jedoch in angemessener Weise das Problem, den Bereich unmittelbar hinter einem Fahrzeug oder einem anderen Objekt sichtbar zu machen, damit der Fahrer bei einer Fahrt in Rückwärtsrichtung überprüfen kann, ob sich in dem Raum hinter dem Fahrzeug kleine Kinder, Werkzeuge oder Kübel befinden, welche er ohne eine solche Sicht gegebenenfalls überfahren würde. Die Sichtbarmachung des Bereichs unmittelbar hinter einem Fahrzeug ist deshalb ein.extrem wichtiger Aspekt bei der Konstruktion sicherer Fahrzeuge.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein optisches System zu schaffen, welches einer Person den Sichtbereich erweitert, so daß sie Bereiche sehen kann, die außerhalb des normalen, direkten Sichtbereiches hinter einem Hindernis liegen, welches die Sicht verdeckt. Dieses System soll auch bei Fahrzeugen anwendbar sein.

/dünn Ferner soll dieses optische System relativ^ ausgebildet sein, damit es an verschiedenen Stellen innen und außen am Fahrzeug oder am Fahrzeugzubehör so angebracht werden kann, daß es, ohne die

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normale Sieht des Fahrers und der Mitfahrer zu beeinträchtigen, einen erweiterten und verkleinert erscheinenden Bereich unmittelbar hinter dem Fahrzeug, seitlich neben dem Fahrzeug und unterhalb der Fensterbereiche sichtbar macht. Das optische System soll außerdem raumsparend und billig herstellbar sein.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung gelöst durch eine optische Einheit, die aus der Kombination einer Fresnel-Linse mit negative Brennweite mit einem Fresnel-Prisma mit einem gleich-

ybesteht mäßigen, bestimmten Ablenkungswinkel. Die negative Fresnel-Linse und das Fresnel-Prisma sind in verschiedenen Ebenen, parallel zueinander und unmittelbar nebeneinander entweder auf einer durchsichtigen tragenden Oberfläche, in einem Rahmen oder auf einer anderen Halterung längs der Systemachse angeordnet. Die Systemachse umfaßt die Richtlinie, welche von einer vorbestimmten Augenposition der Person ausgeht, welche durch den geometrischen Mittelpunkt des optischen Systems, d.h. durch den Mittelpunkt des geometrischen Bereiches, welcher von der Fresnel-Linse und dem Fresnel-Prisma eingenommen wird, hindurch schaut. Die negative Fresnel-Linse und das Fresnel-Prisma bewirken gemeinsam eine Brechung des Lichtes, welches von dem Bereich hinter einem Hindernis auf das System fällt, so daß die virtuelle Augenposition der Person zu einem Punkt zwischen der tatsächlichen Augenposition und dem System und außerhalb der Systemachse verschoben wird. Die Verschiebung der virtuellen Augenposition ermöglicht es der durch das System hindurch-schauenden Person, einen erweiterten und verkleinert erscheinenden Bereich hinter dem System zu sehen, der außerhalb des normalen Gesichtsfeldes liegt, welches durch die Strahlen definiert ist, welche von der Augenposition an dem Rand des Systems entlang laufen.

Wenn dieses erfindungsgemäße optische System innen oder außen im hinteren Bereich des Fahrzeugs angeordnet wird, wird dem Fahrer oder dem Mitfahrer ein erweiterter, verkleinert erscheinender Bereich hinter und/oder seitlich neben dem Fahrzeug oder seitlich unterhalb der Fensterbereiche des Fahrzeugs sichtbar gemacht,

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abhängig von der jeweiligen Anordnung des Systems. Wenn ein solches System an einem Fahrzeug befestigt ist, dann hängt die Größe und die Position bezüglich der Systemachse des erweiterten und verkleinert erscheinenden Gesichtsfeldes von der Größe der negativen Brennweite der Fresnel-Linse, von der Größe des Ablenkungswinkels des Fresnel-Prismas, von der Position und der relativen Winkelanordnung der Linse und des Prismas innerhalb der Halterungen und von der Winkelausrichtung des Systems ab.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann die Halterung eine Antriebsvorrichtung zum Ausfahren und zum Einfahren der optischen Einheit aufweisen, welche mit dem Getriebe und der Schaltvorrichtung des Fahrzeugs so verbunden ist, daß die Antriebsvorrichtung beim Einlegen des Rückwärtsgangs die optische Einheit in das Gesichtsfeld der Person ausfährt, wodurch dieser ein erweiterter und verkleinert erscheinender Bereich hinter oder neben dem Fahrzeug sichtbar wird.

Weitere "Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den Ansprüchen in Verbindung mit der Beschreibung und der Zeichnung hervor.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. ΐ Eine schematische Darstellung der Theorie, welche

der Herstellung einer Fresnel-Linse zugrunde liegt,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Theorie, welche

der Herstellung eines Fresnel-Prismas zugrunde liegt,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Gesichtsfeldes, welches man allein mit Hilfe einer Fresnel-Linse erhält,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Gesichtsfeldes

oder der optischen Brecheigenöchaften eines Fresnel-Prismas,

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Pig. 5 eine schematische Darstellung, in welcher der normale, direkt sichtbare Bereich verglichen wird mit dem Bereich, welcher allein mit einer negativen Fresnel-Linse sichtbar ist, und mit dem erweiterten und verkleinert erscheinenden Bereich, welcher mit dem erfindungsgemäßen optischen System sichtbar ist, welches aus der Kombination einer negativen Fresnellinse mit einem Presnel-Prisma besteht,

Pig. 6 eine schematische Darstellung der optischen Brecheigenschaften der verschiedenen Abschnitte einer einzigen, negativen Fresnel-Linse,

Pig. 7 eine Seitenansicht einer Halterung für das erfindungsgemäße optische System,

J^ig. 8 eine bruchstückhafte Vorderansicht der in Figur 7 gezeigten Halterung,

it

Pig. 9 eine Seitenansicht einer anderen Halterung zur Befestigung des erfindungsgemäßen optischen Systems innen an dem Dach eines Fahrzeugs,

Pig.10 eine bruchstückhafte Vorderansicht eines Teils der in Figur 9 gezeigten Halterung,

iig.11 eine Seitenansicht des erweiterten und verkleinert erscheinenden Bereichs, welcher durch ein erfindungsgemäßes System sichtbar gemacht wird, das innen, nahe dem Heckfenster eines Kombiwagens an dessen Dach befestigt ist,

Pig.12 den erweiterten und verkleinert erscheinenden Bereich, der durch ein erfindungsgemäßes optisches System sichtbar gemacht wird, welches an der hinteren Klappe eines Kombiwagens befestigt ist,

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3FIg. 13 eine Draufsicht auf den erweiterten und verkleinert erscheinenden Bereich zu beiden Seiten einer Limousine, welcher durch Anordnung der erfindungsgemäßen Systeme im Inneren des Automobils neben der Heckscheibe sichtbar gemacht wird,

Fig.14 eine Draufsicht auf den erweiterten und verkleinert erscheinenden Bereich zu beiden Seiten einer Limousine, der durch Anordnung der erfindungsgemäßen optischen Systeme in dem Automobil an beiden Seiten des Heckfensters sichtbar gemacht wird,

Fig.15 eine bruchstückhafte_/ perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die optischen Systeme unter dem Dach einer Limousine neben der Heckscheibe angeordnet sind,

Fig. 16 eine bruchstückhafte, perspektivische Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels, bei welchem die optischen Systeme auf der Ablage neben dem Heckfenster einer Limousine angeordnet sind,

i*ig.17 eine bruchstückhafte, perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, gemäß welcher die optischen Systeme unter dem Dach neben der Heckscheibe einer Limousine angeordnet sind,

S*ig. 18 eine Rückansicht eines geschlossenen Lastwagens und die erweiterten und verkleinert erscheinenden Bereiche, welche mit zwei verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung sichtbar gemacht werden,

Fig.19 eine Draufsicht auf die erweiterten und verkleinert erscheinendeP-Bereiche, welche mit den in Figur 18 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung sichtbar gemacht werden.

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Pig.20 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, gemäß welcher die optischen Systeme sowohl auf einem nach hinten gerichteten Periskop als auch auf beiden Seitenspiegeln des Automobils angeordnet sind,

Pig.21 einen Querschnitt längs der Linie XXI-XXI der Figur 20 und

Pig.22 eine Draufsicht auf die erweiterten und verkleinert

erscheinenden Bereiche seitlich neben einem Automobil, welche durch die in den Figuren 20 und 21 gezeigte Ausführungsform der Erfindung sichtbar gemacht werden.

Die Figuren 1 und 2 zeigen schematisch die optische und physikalische Theorie, welche sowohl der Herstellung einer negativen Fresnel-Linse als auch der Herstellung eines Fresnel-Prismas zugrunde liegt. Die Theorie, welche bei der Ausbildung einer Fresnel-Linse oder eines Fresnel-Prismas den Hintergrund bildet, ist allgemein die Elimination aller unnötigen Dicken des Materials, welches zur Formung der Linse oder des Prismas verwendet wird. In der Figur ist eine typische divergente oder negative Linse 10 dargestellt, deren divergente oder gekrümmte Brechungsfläche in eine Vielzahl von Teile oder Abschnitte 12 unterteilt ist. Die nichtschraffierte Fläche 14 ist für die Brechungseigenschaften der Linse nicht notwendig, da das Licht lediglich beim Eintritt in die Linse und beim Austritt aus der Linse in Abhängigkeit vom Brechungsindex der Linse gebrochen wird. Diese Brecheigenschaften sind somit eine funktion der Krümmung und des Brechungsindexes der Linse. Darüberhinaus hat bei den dargestellten und beschriebenen dünnen Linsen die Dicke der Linse keinen Einfluß auf die Linseneigenschaften. Folglich kann der in Figur 1 A gezeigte, nicht gestrichelte Bereich 1." fortgelassen werden, wie es in Figur 1 B gezeigt ist, ohne daß die optisciiu.. ^igenscl" ften der Linse bedeutend geändert würden.

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Die Bildung der Fresnel-Linsen wird weiter vervollständigt, indem die notwendigen lichtbrechenden Abschnitte 12, wie es in Figur 1 C dargestellt ist, auf einem flachen Blatt aus dem gleichen Material kombiniert werden, welches zur -bildung der gekrümmten Abschnitte der Linse verwendet wird. Das Ergebnis ist eine negative Eresnel-Linse 16, welche für einfallendes Licht die gleichen Brechungseigenschaften wie die ursprüngliche, normale Linse 10 hat, welche aber relativ dünn ist und nur wenig mehr Raum einnimmt, als eine normale Glasscheibe.

In ähnlicher Weise kann man ein Fresnel-Prisma bilden, in-dem man lediglich die brechenden Flächen und Abschnitte eines normalen Prismas verwendet, wie es in Figur 2 dargestellt ist. In der ■^'igur 2 A ist ein typisches Prisma 18 dargestellt, dessen brechende Fläche 20 in mehrere Abschnitte 22 unterteilt ist. Die unnötige Dicke 24 des Prismas 18 kann fortgelassen werden, wie es in Figur 2 B gezeigt ist, so daß lediglich die notwendigen brechenden Abschnitte 22 übrigbleiben. Schließlich können, wie es in Figur 2 C gezeigt ist, die nötigen brechenden Abschnitte 22 auf einem flachen oder ebenen Stück aus dem Material kombiniert werden, welches zur Bildung der brechenden Abschnitte des Prismas verwendet wird, so daß man ein im allgemeinen ebenes, dünnes Fresnel-Prisma 26 erhält.

Das Fresnel-Prisma 26 hat für alle einfallenden Lichtstrahlen die gleichen Brecheigenschaften, wie das übliche Prisma 18, aus welchem es hergestellt worden ist, es ist aber relativ dünn und nimmt kaum mehr Raum ein, als eine normaldicke Glasscheibe, wie es oben in ähnlicher Weise für eine negative Fresnel-Linse 16 beschrieben wurde.

Die optischen Qualitäten einer negativen Fresnel-Linse werden anhand der Figur 3 im einzelnen beschrieben. Wie die Figur 3 zeigt, fokussiert eine negative Fresnel-Linse 16 einfallende Lichtstrahlen aus einem Bereich, der weiter als der Bereich ist, welchen man normalerweise von der Position des tatsächlichen Auges durch die

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physikalischen Begrenzungen der Linse 16 sehen kann. Obwohl die tatsächliche Augenposition sich in einem Abstand "S" von der Linse 16 befindet, wobei das Gesichtsfeld normalerweise durch die Begrenzungen der Linse 16 bestimmt wird, wie es in Figur 3 gezeigt ist, hat die negative Fresnel-Linse die optische Brecheigenschaft, einfallende Lichtstrahlen aus einem weiteren oder größeren Gesichtsfeld.bei der in Figur 3 gezeigten virtuellen Augenposition zu fokussieren; der Abstand "S^tI! der virtuellen Augenposition von der Linse 16 liefert, wie es in Figur 3 gezeigt ist, von der Position "S" ein Gesichtsfeld, welches dem Gesichtsfeld einer Person entspricht, welche von der virtuellen Augenposition durch die physikalischen Begrenzungen einer Linse 16 hindurch-sehaut. Die negative Fresnel-Linse fokussiert einfallende Lichtstrahlen soi daß die Augenposition des Betrachters effektiv näher an die Linse herangeschoben wird, wodurch ein größeres oder weiteres Gesichtsfeld geschaffen wird. Darüberhinaus hat die negative Fresnel-Linse 16 die optische Eigenschaft, die durch sie betrachteten Objekte zu verkleinern. Der in Figur 3 bei der Position "0" gezeigte Objekt^pfeil 28 wird als eine Abbildung 29, welche kleiner als die tatsächliche Größe des Objektpfeiles 28 ist, bei der Position "I" gesehen. Die gesamten Eigenschaften der negativen Fresnel-Linse 16 bewirken somit eine Erweiterung des Gesichtsfeldes und gleichzeitig eine Verkleinerung der betrachteten Objekte.

Anhand der Figur 4 werden die optischen Brecheigenschaften eines Fresnel-Prismas 26 beschrieben. Das in das Prisma 26 einfallende Licht wird von diesem unter einem gleichen und bestimmten Winkel Alpha gebrochen. Der bestimmte Brechungs- oder Ablenkungswinkel Alpha des Prismas 26 hängt von dem Winkel der brechenden Flächen relativ zu den einfallenden Lichtstrahlen und von dem Brechungsindex des Materials ab, aus welchem das Prisma besteht. Das Prisma bewirkt keine Fokussierung der auffallenden Lichtstrahlen, sondern es bricht lediglich die einfallenden Lichtstrahlen um einen gleichmäßigen und konstanten Ablenkungswinkel Alpha, vgl. Figur 4, und ändert so die Richtung der einfallenden Lichtstrahlen.

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In Figur 5 ist das neue, erfindungsgemäße Konzept dargestellt, welches aus der Kombination einer Fresnel-Linse 32 und eines Eresnel-Prismas 34 besteht, die zu einem einzigen optischen System 30 zusammengefaßt sind. Das optische System 30 ist relativ dünn und beansprucht wenig Raum, und es kann in Nachbarschaft von Hindernissen angeordnet sein, um, wie es in Figur 5 gezeigt ist, das Gesichtsfeld um das Hindernis herum zu erweitern. Somit kann ein Betrachter unmittelbar hinter ein Hindernis schauen, obwohl seine Augen sich in der tatsächlichen Position X. befinden, welche sich auf der entgegengesetzten Seite des optischen Systems 30 befindet. Die negative Fresnel-Linse 32 und das Fresnel-Prisma 34 sind im allgemeinen benachbart und parallel zueinander längs einer Systemachse angeordnet, welche durch die Gerade definiert ist, die sich von der tatsächlichen Augenposition X. durch den geometrischen Mittelpunkt der Linse und des Prismas erstreckt. Eine Person, welche durch die Begrenzungen des optischen Systems 30, welches nicht das optische System enthält, hindurch schaut, sieht normalerweise einen Bereich, der in Figur 5 mit X bezeichnet ist. Wenn jedoch das optische System 30 sich innerhalb dieser Begrenzungen befindet, wird durch die einzigartige Kombination der negativen Fresnel-Iiinse 32 mit dem Presnel-Prisma 34 die tatsächliche Augenposition nach 2. verschoben, d.h. in eine Position zwischen der tatsächlichen Augenposition X. und dem optischen System 30 und von der Systemachse fort. Das mittels des^ optischen Systems 30 sichtbare Gesichtsfeld ist somit das erweiterte und verkleinert sichtbare Gesichtsfeld, welches sich im Ausführungsbeispiel der Figur 5 unmittelbar hinter und unterhalb des Hindernisses auf der anderen Seite des optischen Systems 30 befindet. Das optische System 30 bildet eine Einrichtung zur Verschiebung des Aussichtspunktes des Betrachters zu einem näheren Punkt außerhalb der Systemachse, von welchem aus er direkt das erweiterte Gesichtsfeld betrachten könnte. Es versteht sich, daß das erweiterte und verkleinert sichtbare Gesichtsfeld, welches man mit dem optischen System 30sieht, einen Bereich Z umfaßt. Der Bereich Z umfaßt auch einen Teil Y, welcher sich außerhalb des normalerweise direkt sieht baren Bereichs X befindet.

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Wegen der optischen Eigenschaften der Linsen- und der Prismenkomponente, die zu einem optischen System 30 zusammengefaßt sind,

/Position

ist die Größe und die ' des erweiterten und verkleinert sichtbaren Bereiches Z "bezüglich der Systemachse selbstverständlich von verschiedenen Faktoren abhängig. Diese Paktoren umfaßen die Größe der negativen Brennweite der negativen Fresnel-Linse, die Größe des Ablenkungswinkels des Fresnel-Prismas und den Winkel der Ebenen, in welchen das Fresnel-Prisma und die Fresnel-Linse relativ zur Systemachse angeordnet sind.

Darüberhinaus ist das durch das optische System 30 sichtbare Gesichtsfeld verkleinert. Wenn man z.B. eine Fresnel-Linse verwendet, die kreisförmig und bezüglich ihrer optischen Achse rotationssymmetrisch ist, die also um ihre optische Aohse gedreht werden kann, ohne daß das Gesichtsfeld verändert wird, und wenn diese Linse einen Durchmesser von ungefähr 25,5 cm und eine Brennweite von -30,5 cm hat, und wenn man ein entsprechend großes Presnel-Prisma verwendet, so erhält man bei einer tatsächlichen Augenposition im Abstand von ungefähr 20 cm von der Linse eine maximale Verkleinerung oder minimale Vergrößerung von ungefähr 0,13 oder 13 % der normalen Größe und ein Gesichtsfeld, welches dem Bereich Z in Figur 5 entspricht, von ungefähr 51 %.

Anhand der ^1Ji'igur 6 werden die Eigenschaften eines außerhalb der Achse der negativen Fresnel-Linse liegenden Abschnittes im einzelnen beschrieben. In der Figur 6 ist die negative Fresnel-Linse 36 in drei Abschnitte 37,38 und 39 unterteilt. Die gesamte Fresnel-Linse 36 ist rotationssymmetrisch und optischfsymmetrisch, da sie bei einer Drehung um die optische Achse und in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse stets alles Licht, welches aus dem Gesichtsfeld D auf sie auffällt, bricht und in der tatsächlichen Augenposition fokussiert. Die Abschnitte der optischjsymmetrischen, negativen Fresnel-Linse 36, welche sich in einem bestimmten Abstand, " . E in Figur 6, von der optischen Achse befinden, sind "außeraxiale¹¹ A. "hmtte wie der Abschnitt 37, und diese Abschnitte

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sind optisch asymmetrisch und fokussieren lediglich die einfallenden Lichtstrahlen, die aus dem Gesichtsfeld F einfallen, in der tatsächlichen Augenposition. Dementsprechend können die Abschnitte der optisch rotationssymmetrischen, negativen Fresnel-Linse 36 entsprechend ihrem Grad der "Asymmetrie" ausgewählt werden, d.h., entsprechend ihrem Abstand zur optischen Achse der im übrigen rotationssymmetrischen Linse. Der Grad der Asymmetrie hängt somit vom Abstand des entsprechenden Bereichs der optisch rotationssymmetrischen Fresnel-Linse, von welcher der asymmetrische Linsenabschnitt im übrigen einen Teil bildet, von der zentralen Drehachse der rotationssymmetrischen Linse ab, welche der optischen Achse in Figur 6 entspricht. Daraus geht hervor, daß dann, wenn Licht aus einem gewünschten Gesichtsfeld, z.B. aus dem Gesichtsfeld F in Figur 6, aus der dort gezeigten Augenposition gesehen werden soll, lediglich der optisch asymmetrische Linsenabschnitt 37 erforderlich ist. Folglich können asymmetrische negative Fresnel-Linsen oder '^eile von solchen mit Fresnel-Prismen kombiniert werden, damit Personen mittels solcher kombinierter Systeme Bereiche außerhalb des normalen Gesichtsfeldes betrachten können, welches durch die Geraden begrenzt ist, die von der tatsächlichen A-ugenposition an den physikalischen Begrenzungen des kombinierten Linsensystems entlang laufen.

Bei der Konstruktion eines solchen beschriebenen Systems tritt dann, wenn Fresnel-Linsen mit gekrümmten Abschnitten verwendet werden, welche in Form einer Kugel gekrümmt sind, das Problem der sphärischen Aberration oder Verzerrung auf. Zur Vermeidung solch einer sphärischen Aberration können dementsprechend Fresnel-Linsen verwendet werden, deren Abschnitte asphärisch gekrümmt sind. Die Verwendung solcher asphärischer, negativer Fresnel-Linsen verbessert somit die optische Qualität des Bildes, welches man durch ein solches optisches System sieht.

Anhand der Figuren 7 bis 22 werden Verwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen optischen Systems, welches eine negative Fresnel-Linse und. ein'Fresnel-Prisma umfaßt, an oder auf Beförderungs-

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mitteln oder Fahrzeugen beschrieben. Diese Verwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen optischen Systems in Verbindung mit Fahrzeugen erweitern das Gesichtsfeld einer Person innerhalb des Fahrzeugs, so daß diese Person Bereiche sehen kann, welche normalerweise von Teilen des Fahrzeugs verdeckt sind. Solche "blinden Stellen" oder tote Winkel entstehen durch Hindernisse entsprechend äem in Figur 5 gezeigten Hindernis. Diese "toten Bereiche" werden eliminiert, indem eines oder mehrere optische Systeme im Bereich der Fensterflächen nahe bei diesen "blinden Bereichen" oder auf oder nahe anderen Sichthilfeeinrichtungen,z.B. an Rückspiegeln oder Periskope^ so angeordnet werden, daß das optische System ein erweitertes und verkleinert erscheinendes Gesichtsfeld erzeugt, welches diese "toten Bereiche" umfaßt.

Die Figuren 7 und 8 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Halterung, wel'che zur Befestigung eines erfindungsgemäßen optischen Systems in oder an einem Fahrzeug dient. Obgleich das optische System in ein Fenster eingebaut oder direkt auf der Oberfläche eines Fensters, z.B. eines Rücklichtes oder eines Heckfensters eines Automobils, angeordnet sein kann, wird es häufig zweckmässiger Weise mittels einer separaten Halterung befestigt werden, besonders dann, wenn bereits bestehende Fahrzeuge mit dem optischen System ausgerüstet werden. Solche Halterungen können dazu verwendet werden, das optische System an, nahe oder im Bereich eines bestehenden Fensters zu montieren, um dadurch das Gesichtsfeld durch das Fenster zu erweitern. Wie die Figuren 7 und 8 zeigen, umfaßt eine solche Halterung 40 einen Rahmen 42, welcher mit Hilfe von Befestigungsmitteln 46 drehbar an einer Basis 44 befestigt ist. Der Rahmen umfaßt Seitenteile 48 und 52, ein Oberteil 50 und ein Unterteil In dem Rahmen 42 ist ein optisches System 55 angeordnet, welches eine negative Fresnel-Mnse 56 und ein Fresnel-Prisma 58 umfaßt, welche parallel zueinander und einander benachbart innerhalb der Rahmenteile 48,50,52 und 54 in Schlitzen 60 bzw. 62 angeordnet sind. Der Rahmen 42 wird mittels Befestigungseinrichtungen 46, z.B. Schraubbolzen, auf einer Basis 44 befestigt. Da die Befestigungs-

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mittel oder Bolzen 46 längs derselben Drehachse 65 in dem Unterteil 54 der Basis 42 angeordnet sind,_ kann der gesamte Rahmen einschließlich der negativen Fresnel-Linse 56 und des Fresnel-Prismas 58 relativ zu der Systemachse gedreht werden, so daß das " optische System in verschiedenen Positionen befestigt werden kann, entsprechend den gewünschten Positionen, die zur Erweiterung und verkleinerten Darstellung des Gesichtsfeldes zweekmässig sind, wie es oben in Verbindung mit Figur 5 beschrieben wurde. Darüberhinaus weisen die Klammern 64 geschlitzte Abschnitte 67 auf, welche eine Justierung des Rahmens 42, welcher das optische Systesi 55 trägt, bezüglich der Position der Basis 44 ermöglichen. Die gesamte Halterung 40, welche das optische System 55 umfaßt, definiert eine optische Einheit, welche in verschiedenen Positionen in oder an einem Fahrzeug mittels Befestigungsflanschen 68 befestigt werden kann, welche einen Teil der Klammern 64 und der Befestigungsmittel 66 bilden. Die Halterung 40 der Figuren 7 und kann typischerweise dazu verwendet werden, das optische System 55 entweder nahe und außerhalb des Rückfensters eines Kombiwagens an dessen Rückklappe zu befestigen, wie es in Figur 12 gezeigt ist, oder in einer Limousine auf dem Ablagebrett nahe dem Heckfenster, wie es in den Figuren 13,14 und 16 dargestellt ist, oder in den hinteren Bereichen eines geschlossenen Lastwagens, wie es in den Figuren 18 und 19 gezeigt ist.

In den Figuren 9 und 10 ist ein anderes Ausführungsbeispiel einer Halterung 70 dargestellt, welche dazu verwendet werden kann, ein optisches System gemäß der Erfindung an verschiedenen Stellen in oder an einem Automobil zu befestigen. Die Halterung 70 umfaßt einen Rahmen 72, zwei Seitenteile 74, ein Bodenteil 76 und ein Oberteil 78. Der Rahmen 72 ist dem Rahmen 42 ähnlich, er ist jedoch in umgekehrter Weise angeordnet. Der Rahmen 72 kann dazu verwendet werden, ein optisches System 80, welches in beschriebener Weise eine negative Fresnel-Linse 82 und ein Fresnel-Prisma 84 umfaßt, zu befestigen oder zu tragen. Die Halterung 70 unterscheidet sich von der Halterung 40 dadurch, daß sie zur Halterung des

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optischen Systems 80 an dem Dach 86 eines Automobils im Bereich des Heckfensters 88 bestimmt ist. Der Rahmen 72 einschließlich des optischen Systems 80 wird mittels einer Basiseinrichtung oder einer Klammer 90, welche geschlitzte Seitenabschnitte 92 und einen Befestigungsflansch 94 aufweist, an dem Dachbereich 86 befestigt. Der Rahmen 72 ist an den geschlitzten Abschnitten 92 eier Klammer 90 mit Hilfe von Befestigungsmitteln 96 befestigt. Deshalb kann der Rahmen 72 relativ zur Systemachse gedreht und in verschiedenen Positionen mit Hilfe von Befestigungsmitteln 96 befestigt werden, so daß die Lage des erweiterten und verkleinert sichtbaren Gesichtsfeldes, welches mit Hilfe des optischen Systems 30 gesehen werden kann, eingestellt werden kann. Ähnlich wie die Halterung 40 umfaßt auch das gesamte optische System, welches von der Halterung 70 getragen wird, eine optische Einheit, welche an dem Dachbereich 86 mittels anderer Befestigungsmittel 98 befestigt werden kann. Üblicherweise wird die Halterung 70 dazu verwendet, das erfindungsgemäße optische System innerhalb verschiedenartiger Fahrzeuge an dem Fahrzeugdach im Bereich des Heckfensters zu befestigen, wie es in den Figuren 11,15 und 17 gezeigt ist.

In Figur 11 ist eine Ausführungsform 100 eines erfindungsgemäßen optischen Systems an einem Kombiwagen 102 befestigt. Der Kombiwagen 102 umfaßt einen Dachbereich 104, ein Heckfenster 106 und eine hintere Klappe 108. Das optische System 100, welches eine_ optische Einheit umfaßt, wie sie in den Figuren 9 und 10 gezeigt ist, ist an dem Dach 104 im Bereich des Rückfensters 106 befestigt. Das optische System 100 liefert ein erweitertes und verkleinert erscheinendes, schraffiert dargestelltes Gesichtsfeld Z, welches sich hinter und unterhalb der hinteren Klappe des Automobils 102 befindet. Das optische System 100 ist etwa vertikal und ungefähr senkrecht zur Systemachse angeordnet, so daß das Gesichtsfeld Z einen gewünschten Sichtbereich hinter und unter dem Rückfenster "umfaßt, der außerhalb des normal und direkt durch das Rückfenster 106 sichtbaren Bereichs G und außerhalb des durch die physikalischen

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Begrenzungen des optischen Systems 100 direkt sichtbaren Bereichs · H liegt.

In Figur 12 ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines optischen Systems dargestellt, welches eine optische Einheit 110 umfaßt, die nahe dem Heckfenster 106 eines- Kombiwagens 102 außen an der hinteren Klappe 108 befestigt ist. Eine in dieser Position befestigte optische Einheit 110 verschafft dem Fahrer oder einer anderen Person in dem Fahrzeug einen erweiterten und verkleinert erscheinenden Sichtbereich Z', der sich näher bei dem Fahrzeug 102 befindet, wie man an dem gekennzeichneten Abstand J' sieht. Der Sichtbereich Z^f umfaßt einen Bereich, der sowohl außerhalb des durch die Heckscheibe 106 liegenden normalen Gesichtsfeldes G¹ als auch außerhalb des direkt durch die Begrenzungen des ' optischen Systems sichtbaren Bereichs H' liegt. Wie die optische Einheit 100, so ist auch die optische Einheit 110 etwa vertikal und ungefähr normal zur Systemachse angeordnet. Die Ausführungsform 110 ermöglicht die Sicht eines Bereiches, der sich wesentlich näher bei der Rückseite des Fahrzeugs befindet, als die Ausführungsform 100, welche in Figur 11. gezeigt ist, wie man aus dem Vergleich der Abstände J¹ und J sieht. Der geometrische Ort beider Sichtbereiche Z und Z¹ relativ zur Rückseite des Fahrzeugs 102 kann durch Einstellung der Parameter der optischen Einheit und durch Rotation der optischen Einheit relativ zu den Systemachsen verändert werden. Die physikalische Dimension der optischen Einheit 100 und 110 beträgt üblicherweise ungefähr 12,7 x 12,7 cm. Das optische System 100 verwendet üblicherweise entweder symmetrische oder asymmetrische, negative Fresnel-Linsen mit einer Brennweite von ungefähr -17 cm bis 30,5 cm und ein Fresnel-Prisma mit einem UmIenkungswinkel von 17°, was zu minimalen Vergrößerungsfaktoren im Bereich von 0,08 - 0,13 oder von 8 % bis 13 % der normalen Größe führt. In ähnlicher Weise umfaßt das optische System 100 eine negative Fresnel-Linse mit einer Brennweite im Bereich von -17 cm bis -30,5 cm und ein Fresnel-Prisma mit einem Umlenkungswinkel im Bereich von 15° bis 50°, was zu einem Ver-

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kleinerungsfaktor zwischen 0,15 und 0,30 oder zwischen 15 % und 30 % der normalen Größe führt. Diese nur beispielhaft angegebenen Werte sind für eine Objektweite von ungefähr 45,7 m hinter dem optischen System und für einen Augenabstand von ungefähr 2 m vom optischen System berechnet worden.

In Figur 13 ist eine andere Ausführungsform 112 einer optischen Einheit gezeigt, welche der oben beschriebenen Einheit ähnlich ist und neben dem Heckfenster 116 einer Limousine 114 angeordnet ist. Wie die Figur 15 zeigt, kann die optische Einheit 112 an dem Dach 118 der Limousine 114 nahe des Heckfensters 116 im Innenraum angeordnet sein. Die Einheit 112 kann jedoch auch auf dem Ablagebrett nahe der Unterseite des Heckfensters 116 befestigt sein. Die optische Einheit 112 umfaßt zwei Kombinationen, die jeweils aus einer negativen Fresnel-Linse und aus einem Fresnel-Prisma bestehen und die Seite an Seite in einem Rahmen angeordnet sind, wie die Figuren 7 und 8 oder 9 und 10 es zeigen. Wie man in Figur 13 sieht, sind die negativen Fresnel-Linsen und die Fresnel-Prismen so angeordnet, daß die erweiterten und verkleinert erscheinenden Gesichtsfelder K und K¹ seitlich neben dem !Bereich hinter dem Fahrzeug 114 sichtbar machen. Die Größe und die Position der Gesichtsfelder K und K^f kann verändert werden, indem die optischen Parameter der optischen Einheit 112 so geändert oder eingestellt werden, daß mehr oder weniger von den Fahrzeugen 120, 122, 124 und 126 sichtbar wird, welche auf den benachbarten Bahnen neben dem Fahrzeug 114 fahren. Die Fahrzeuge 120 und 122 sind Automobile normaler Größe und die Fahrzeuge 124 und 126 sind kompakte, kleinere Automobile. Die Gerade 128 bildet die Grenze des vorderen Gesichtsfeldes des Fahrers, wenn er in gewöhnlicherWeise auf dem Führersitz des Fahrzeugs 114 sitzt. Wie man aus der Figur .13 sieht, wird der Bereich L, welchen der Fahrer normalerweise direkt durch die Rückscheibe 116 sehen kann, um die Sichtbereiche K und K' vergrößert. L' stellt einen kleinen, teilweise blinden Winkelraum dar, welcher durch die Anordnung der optischen linheit 112 im Bereich des Heckfensters 116 verursacht wird. Dieser kleine, teilweise blinde oder tote Winkelbereich

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wird jedoch durch den verbleibenden Teil des normalen Sichtbereiches durch die Heckscheibe 116 mehr als ausgeglichen und bereitet Keine Schwierigkeit bei der Sicht durch die Heckscheibe. Die üblichen Gesamtabmessungen der optischen Einheit 112 betragen ungefähr 10 cm χ 25 cm. Die Parameter der optischen Einheit 112 umfaßen üblicherweise eine negative Fresnel-Linse mit einer Brennweite von ungefähr -17*5 cm bis -30,5 cm, ein Fresnel-Prisma mit einem Ablenkungswinkel im Bereich zwischen 15 und 25 und einen daraus resultierenden minimalen Vergrößerungsfaktor im Bereich zwischen 0,08 und 0,13 oder 8 % und 13 % der normalen Größe. Dies sind wiederum typische Werte bei einem Abstand von etwa 45 bis 46 m zwischen Objekt und optischenf System und bei einer Entfernung des tatsächlichen Augenabstands zum optischen System von ungefähr 203 cm. .

In Figur 14 ist ein anderes Ausführungsbeispiel des optischen Systems offenbart, welches demjenigen der Figur 13 ähnlich ist. Dieses Ausführungsbeispiel umfaßt zwei optische Einheiten 130 und 132, welche nahe den seitlichen Rändern des Heckfensters 116 eines Fahrzeugs 114 angeordnet sind und ein erweitertes und verkleinert erscheinendes Gesichtsfeld seitlich und hinter dem Fahrzeug sichtbar machen. Bei dieser Ausführungsform können die beiden optischen Einheiten 130 und 132 entweder auf dem Ablagebrett nahe der Unterseite des Heckfensters 116 angeordnet sein, wie es in Figur 16 gezeigt ist, oder sie können an dem Fahrzeugdach nahe der Oberkante innen in der Nähe des Heckfensters 116 angeordnet sein, wie es in Figur 17 gezeigt ist. Wie bereits erwähnt, kann die Halterung 40 zur Befestigung der beiden in Figur 26 gezeigten optischen Einheiten verwendet werden, und die Halterung 70 kann zur Befestigung der beiden in Figur 17 gezeigten optischen Einheiten verwendet werden. Ähnlich wie die optische'Einheit 112 in Figur 13 liefern auch die optischen Einheiten 130 und 132 erweiterte und verkleinert erscheinende Gesichtsfelder Q und R, welche dem Fahrer oder einer anderen Person im Fahrzeug 114 die Sicft-f; äeg Verkehrs auf den Spuren oder Bahnen ermöglicht, welche beiden Seiten des Fahrzeugs benachbart sind, und zwar

sowohl die Sicht der normal|großen Fahrzeuge als auch die Sicht der kompakten Kleinwagen. In Figur 14 ist der normalerweise direkt sichtbare Bereich T des Fahrers oder einer anderen Person innerhalb des Fahrzeugs 114 dargestellt, wobei die Bereiche T' und T^lf die toten Winkelbereiche bezeichnen, welche aufgrund der Anordnung der optischen Einheiten 130 und 132 im Bereich des Heckfensters 116 entstehen. Diese vorhandenen, teilweise blinden oder toten Winkelbereiche werden jedoch durch den verbleibenden Teil des direkten, normalen Gesichtsfeldes des Fahrers durch das Heckfenster 116 vollständig kompensiert. Die optischen Einheiten 130 und 132 können die Abmessungen von etwa 10 cm χ 13 cm aufweisen. Die Parameter dieser Einheiten umfaßen eine negative Fresnel-Linse mit einer Brennweite im Bereich von etwa -17 cm bis -30,5 cm, ein Fresnel-Prisma mit einem Umlenkungswinke1 im Bereich zwischen etwa 15 ° und 25° und einen daraus resultierenden Yerkleinerungsfaktor zwischen ungefähr 0,08 und 0,13 oder 8 % und 13 % der normalen Größe. Diese beispielhafter» Werte sind wiederum für einen Abstand von etwa 45 m zwischen Objekt und optischem System und für einen tatsächlichen Abstand von etwa 2 m zwischen Auge und optischem System berechnet worden. Alle optischen Einheiten, welche in den Figuren 13 und 14 gezeigt sind, einschließlich der optischen Einheit 112 und der optischen Einheiten 130 und 132, sind im allgemeinen so angeordnet, daß die Ebenen der negativen Fresnel-Linsen und der Fresnel-Prismen senkrecht zu der Vertikalebene angeordnet sind, welche die optischen Achsen der betreffenden Einheiten enthält. Die entsprechenden Einheiten können deshalb gedreht werden, während sie die senkrechte Anordnung relativ zu der vertikalen Ebene beibehalten, wie es oben im Zusammenhang mit den Halterungen 40 und 70 beschrieben wurde, so daß erweiterte und verkleinert erscheinende Gesichtsfelder näher bei der Kante des Fahrzeugs 114 oder weiter von dieser fort eingestellt werden können. In bestimmten Anwendungsformen ist es vorteilhaft, die optischen Einheiten senkrecht zu der Geraden von der Position des Auges oder des virtuellen Auges durch den optischen Mittelpunkt der Fresnel-Linse anzuordnen, je|nachdem ob die Linse das

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optische Zentrum enthält oder nicht. Wie o"ben erklärt wurde, muß ein außeraxialer Linsena"bschnitt nicht den optischen Mittelpunkt der Linse enthalten. Es versteht sich, daß der optische Mittelpunkt nicht notwendigerweise mit dem geometrischen Mittelpunkt der Linse oder der optischen Einheit" zusammenfällt-. Das optische System funktioniert auch dann, wenn die Ebenen der Linsen und der Prismen gegenüber der Vertikalebene, welche die Systemachse enthält, geneigt ist. Tatsächlich funktioniert das optische System in beliebiger Orientierung, wenn auch das Gesichtsfeld von Personen in dem Fahrzeug durch das optische System einen maximalen Wert annimmt, wenn die optischen Systeme in einer der oben beschriebenen Positionen angeordnet sind.

In den Figuren 18 und 19 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele des optischen Systems gezeigt, welche im hinteren Bereich eines Kastenwagens oder eines Pritschenwagens angeordnet sind. Eine Ausführungsform umfaßt optische Einheiten 134 und 136, die jeweils an einem Heckfenster 138 bzw. 140 eines Lastwagens 142 in besonderen Halteeinrichtungen befestigt sind, welche ihrerseits mit den Rahmen der Fenster verbunden sind, oder die mit einem Klebstoff oder auf andere Weise direkt an der Oberfläche der Fenster befestigt sind. Bei dieser Ausführungsform sind die optischen Einheiten 134 und 136 etwa senkrecht zu den Systemachsen des Lastwagens angeordnet. Diese Einheiten 134 und 136 liefern erweiterte und verkleinert erscheinende 3-eSichtsfelder Ύ und Y¹ unter und hinter der Rückwand des Lastwagens 142. ,

Sollte der Lastwagen so beladezi sein, daß die Sicht durch die Heckfenster 138 und 140 "behindert ist_s, kann in ähnlicher Weise eine andere A-asflinrungsform der Erfindimg angewendet werden, nach welcher ein Sichthilfsmittel im G-esiGhtsfeld der im Fahrzeug befindlichen Person zwischen der Augenposition dieser Person und der Position des erfind'angsgsmäßen optischen Systems an dem Fahrzeug angeordnet ist. Diese Ausflüirungsform des Systems oder des Lastwagens umfaßt optische Sizüieiten 144 vjiä 146 ^ welche seitlich an dem Lastwagen in dessen hinterem Bereich so angeordnet sind, daß sie in dem

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Gesichtsfeld der nach hinten gerichteten Sichthilfseinrichtungen liegen, welche einen außen montierten Rückwärtsspiegel im Bereich des Fahrers und/oder des Beifahrers des Lastwagens 142 umfassen. Die optischen Einheiten 144 und 146 liefern erweiterte und verkleinert erscheinende G-esichtsfelder W und W hinter und unter den optischen Einheiten 144 und 146 und hinter und unter dem Kastenwagen 142. Die relativen Positionen der optischen Einheiten 134, 136, 144 und 146 können relativ zu den Systemachsen so verändert werden, daß erweiterte und verkleinert erscheinende Sichtbereiche näher bei den hinteren Extremitäten des Lastwagens 142 oder weiter von diesem fort eingestellt werden können. Zusätzlich können bei diesen optischen Einheiten asymmetrische, negative Fresnel-Linsen anstelle der rotationssymmetrischen Presnel-Linsen verwendet werden, so daß die optischen Systeme in den gewünschten Sichtbereich gerichtet werden können. Die allgemeinen Abmessungen und die typischen Parameter dieser optischen Einheiten stimmen mit denen überein, die oben für andere Ausführungsbeispiele des optischen Systems angegeben wurden.

Jede beschriebene optische Einheit kann mit dem Getriebe des Fahrzeugs verbunden werden, so daß die optischen Einheiten ausgefahren werden können und von ihrer normalen Sichtposition wieder zurückgezogen werden können, wenn sie nicht mehr gebraucht werden. Insbesondere bei den Ausführungsbeispielen, bei welchen die optischen Einheiten außerhalb des Fahrzeugs angeordnet sind, nämlich die Einheiten 110,144 und 146, ist eine solche Befestigung besonders vorteilhaft. Alle Fahrzeuge, welche solche optischen Einheiten umfassen, weisen ein Getriebe (nicht dargestellt) auf, welches einen Rückwärtsgang und eine Schalteinrichtung (nicht dargestellt) umfaßt. Zusätzlich wird eine Krafteinrichtung (nicht dargestellt) zum Ausfahren und zum Zurückziehen der Einheiten aus dem Gesichtsfeld der Person, welche die Einheiten verwenden will, vorgesehen. Die" Kraft einrichtung, z.B. ein Elektromotor, wird der Schalteinrichtung zugeordnet, so daß beim Einlegen des Rückwärtsgangs die optische Einheit in das Gesichtsfeld der Person

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bewegt wird, wodurch dieser ein erweitertes, verkleinert erscheinendes Gesichtsfeld verschafft wird. Wenn der Rückwärtsgang herausgenommen wird, wird die optische Einheit aus dem Gesichtsfeld zurückgezogen. Es kann auch eine Steuerschaltung (nicht dargestellt) vorgesehen sein, welche die optische Einheit unabhängig vom Zustand des Getriebes herausfährt und wieder zurückzieht. So kann z.B. in dem Ausführungsbeispiel, welches die optische Einheit 110 verwendet, der Kombiwagen tQ2 einen Elektromotor und Steuereinrichtungen (nicht dargestellt) aufweisen, mit deren Hilfe die optische Einheit zur Sichtbarmachung des Bereiches Z^f beim Rückwärtsfahren vertikal nach oben ausgefahren und danach wieder in die hintere Klappe zurückgezogen werden kann.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung_s welches in den Figuren 20 bis 22 dargestellt ist, wird das erfindungsgemäße optische System auf oder neben den zusätzlichen Sichthilfsmitteln des Fahrzeugs befestigt. In der Ausführungsform der I*igur 20 ist das optische System auf einem zusätzlichen, nach hinten wirkenden ^ichthilfsmittel angeordnet, welches ein nach hinten gerichtetes Periskop 150 umfaßt, das auf dem Dach 154 eines Beförderungsmittels, z,B, eines Automobils 152, befestigt ist. Das Periskop 150 dient normalerweise zur Vergrößerung des hinteren Sichtbereiches des Fahrers. Wenn das optische System, welches die optischen Einheiten 156 und 158 umfaßt", in das nach hinten gerichtete Periskop eingebaut wird, wird das Gesichtsfeld des Fahrers seitlich neben dem hinteren Bereich des Fahrzeuges und um einen Winkel längs den Seiten des Fahrzeuges nach unten vergrößert, so daß Objekte und andere Fahrzeuge auf den Bahnen neben dem Fahrzeug 152 sichtbar werden» Solch ein Einbau der optischen Einheiten 156 und 158 unmittelbar neben den seitliehen Kanten des nach hinten gerichteten Periskops sind besonders nützlich für Nachtfahrten, wenn diese optischen Einheiten den? Fahrer die Scheinwerfer und die mitlaufenden Lichtflächen vorbeifahrender Fahrzeuge sichtbar machen, welche sich neben seinem

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Fahrzeug "befinden; diese Scheinwerfer und diese mitlaufenden Lichtflächen sind normalerweise nicht sichtbar, da sie sich unterhalb der Fensterbereiche des Fahrzeuges und außerhalb des Gesichtsfeldes der normalen Seitenspiegel befinden.

In Figur 21 ist eine optische Einheit 156 oder 158 gezeigt, die eine negative Fresnel-Linse und ein Fresnel-Prisma 162 umfaßt, und an einem nach hinten gerichteten Periskop 150 befestigt ist. Das Periskop 150 ist einstückig mit dem Dach 154 des Fahrzeugs 152 ausgebildet und umfaßt eine aerodynamisch geformte Abdeckung 166, welche die inneren Elemente des Periskops nach außen hin schützt. Das Periskop 150 umfaßt einen ersten Spiegel 168, einen zweiten Spiegel 170 und einen dritten Spiegel 172. Eine transparente Feldabdeckungseinrichtung oder ein Feldglas 174, welches zwischen dem Ende der Abdeckung 166 und dem Dach 154 angeordnet ist, vervollständigt das Periskop. Das optische System, welches die optischen Einheiten 156 und 158 umfaßt, kann direkt auf der Oberfläche des Deckglases 174 mit geeigneten Klebemitteln befestigt werden, wie es in Figur 21 geneigt ist, oder es kann unmittelbar neben dem Deckglas 174 auf einer geeigneten Halterung (nicht dargestellt) montiert werden. Manche Peinskope, welche zusammen mit den beschriebenen optischen System verwendet werden können, enthalten eine Linse oder lediglich eine Öffnung, in welcher das Deckglas angeordnet ist, wie im Ausführungsbeispiel. Wenn kein Deckglas 174 oder eine Linse vorhanden ist, deren Oberfläche keine direkte Anfügung des optischen Systems erlaubt, können die negative Fresnel-Linse und das Fresnel-Prisma in einer Halterung neben dem Periskop befestigt werden. Wie man in Figur 21 sieht, stellen M und N die Randstrahlen des normalerweise von hinten einfallenden Lichtes und damit die Begrenzungen des durch das Periskop sichtbaren Gesichtsfeldes dar, wenn kein erfindungsgemäßes optisches System verwendet wird. Die Strahlen M und N treten von hinten durch das Deckglas 174 hindurch und werden von dem dritten Spiegel 172 auf den zweiten Spiegel 170 reflektiert, welcher sie seinerseits zu dem ersten Spiegel 168

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reflektiert. Der erste Spiegel '168 kann entsprechend den Augenpositionen des Fahrers, welche innerhalb der Ellipse 176 liegen, eingestellt werden, so daß das Periskop für Fahrer beliebiger Größe angepaßt werden kann.

Durch den Einbau der optischen Einheiten 156 und 158 wird das Gesichtsfeld durch das Periskop 150 erweitert, so daß es die schraffierte Fläche zwischen den Lichtstrahlen A und B umfaßt, wie man aus Figur 21 sieht. Wenn die Einheiten 156 und 158 unmittelbar neben den seitlichen Rändern des Periskops 150 angeordnet sind, dann können die negative Fresnel-Linse und das Fresnel-Prisma so ausgerichtet werden, daß sie Lichtstrahlen aus dem hinteren und seitlichen Viertelraum des Fahrzeugs in das Periskop lenken. Dieser Bereich umfaßt denjenigen Bereich, der für den Fahrer und/oder den Beifahrer normalerweise nicht sichtbar ist, weil er von dem Dachträgerholm 155 verdeckt wird, wie man aus Figur 20 sieht. Wie man aus Figur 22 sieht, erhält man durch die Kombination des erfindungsgemäßen optischen Systems mit dem Periskop 150 erweiterte und verkleinert erscheinende Gesichtsfelder, welche den Bereich zwischen den Lichtstrahlen A und B und A^f und B¹ umfaßen. Der Fahrer des Fahrzeugs 152 kann mit einem kurzen Blick auf den ersten Spiegel 168 seines Periskops 150 sowohl normal große Fahrzeuge 120 und 122 erkennen, vgl. Figur 22, als auch kompakte Kleinwagen 124 und 126, welche sich in beiden Bahnen neben seinem Fahrzeug 152 befinden. Wie bereits erwähnt, sind solche Gesichtsfelder besonders bei Nachtfahrten wichtig, wenn nämlich der Fahrer die Scheinwerfer und die mitlaufenden Lichtbereiche der an beiden Seiten seines Fahrzeugs 152 erkennen kann; diese Scheinwerfer und diese mitlaufenden Lichtbereiche wären sonst durch verschiedene Teile des Fahrzeugs 152 einschließlieh des Dachträgerholms 155 verdeckt. Folglich wird der Sichtbereich des Fahrzeugfahrers und/oder des Beifahrers durch die neue Kombination des Periskops 150 mit dem erfindungsgemäßen optischen System, welches die optischen Einheiten 156 und 158 umfaßt, wesentlich erweitert.

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Die modifizierte Ausführungsform der oben beschriebenen Erfindung ist zwar nur im Zusammenhang mit einem Drei-Spiegel-Periskop gezeigt, sie kann aber auch mit anderen Periskopen und mit anderen, nach hinten gerichteten Sichthilfsmitteln verwendet werden, welche verschieden viele und verschiedenartige optische Elemente enthalten,

In den Figuren 20 bis 22 ist außerdem eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher das optische System mit einem andersartigen, nach hinten gerichteten Sichthilfsmittel vereinigt ist, z.B. mit einem Rückspiegel 180. Wie man aus Figur sieht, können Rückspiegel 180 und 182 an beiden Seiten des Fahrzeugs vereinigt sein, um das Gesichtsfeld des Fahrers auf jeder Seite des Fahrzeugs zu erweitern. Normalerweise werden Spiegel 180 und 182 dazu -verwendet, eine Sicht nach hinten an den Längsseiten des-Fahrzeuges vorbei zu ermöglichen,und die Gesichtsbereiche werden normalerweise durch die in Figur 22 gezeigten Lichtstrahlen UU und U¹U¹ seitlich begrenzt. Deshalb können zu bestimmten Zeiten Fahrzeuge in benachbarten Bahnen sich im toten "Blickwinkel des Fahrers des Fahrzeuges 152 befinden, in welchem sie vom Fahrer nicht gesehen werden. Wie man in den Figuren 20 und 22 sieht, kann jedoch ein optisches System mit einer optischen Einheit, welche eine negative Fresnel-Linse und ein Fresnel-Prisma umfaßt, ähnlich wie bei den anderen Anwendungsbeispielen direkt auf der Oberfläche der seitlichen Rückspiegel 180 und 182 befestigt werden, damit der Fahrer einen erweiterten und verkleinert erscheinenden Bereich sehen kann, welcher durch die schraffierten Flächen zwischen den Geraden YY und ZZ und zwischen den Geraden Y¹Y¹ und Z'Z' in den Figuren 20 und 22 angedeutet ist. Zusätzlich kann die optische Einheit bei einigen Anwendungsbeispielen neben der Oberfläche der seitlichen Rückspiegel befestigt werden. Die optische Einheit kann also in einem kleinen Abstand von der Oberfläche des Spiegels parallel zu diesem befestigt werden, sie kann aber auch unter einem Neigungswinkel zur Oberfläche des Spiegels befestigt werden, um das mit Hilfe der Kombination der optischen Einheit und des Spiegels weiter zu lenken. Somit können Fahrzeuge in den

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benachbarten Bahnen neben dem Fahrzeug 152, welche normalerweise in den Seitenspiegeln 18Q und 182 nicht sichtbar wären, durch Kombination des erfindungsgemäßen Systems mit den entsprechenden Spiegeln leicht sichtbar gemacht werden. Wie die ^igur 22 zeigt, liefert die Verwendung des erfindungsgemäßen optischen Systems an beiden Seiten des Perlskops 150 und an den Rückspiegeln 180 und 182 desselben Fahrzeugs ein nahezu kontinuierliches erweitertes und verkleinert erscheinendes Gesichtsfeld der Bahnen neben dem Fahrzeug 152 von einer Position, die noch innerhalb des normalen Gesichtsfeldes des Fahrers liegt, bis zum hinteren Ende seines Fahrzeuges bis zu einer Geraden 184, welche die Grenze des für den Fahrer und/oder Beifahrer sichtbaren Halbraumsbildet, wenn er in üblicher Weise In dem Fahrzeug sitzt und nach vorne schaut.

Wie aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung hervorgeht, können negative Fresnel-Linsen und Fresnel-Prismen in Verbindung mit einem Periskop 150 und mit Rückspiegeln 180 und 182 so verwendet werden, daß sie einen erweiterten und verkleinert erscheinenden Bereich neben dem Fahrzeug sichtbar machen. Durch Verwendung asymmetrischer Abschnitte von negativen Fresnel-Linsen und durch Verwendung von Fresnel-Prismen, welche das einfallende Licht um größere oder kleinere Winkel brechen, können erweiterte und verkleinert erscheinende Gesichtsfelder noch weiter innerhalb eines gewünschten Bereiches ausgewählt werden.

Es versteht sich deshalb, daß die erfindungsgemäße Kombination einer Fresnel-Linse mit einem Fresnel-Prisma dazu verwendet werden kann, einen erweiterten und verkleinert erscheinenden Bereich um oder hinter Hindernissen und dergleichen sichtbar zu machen, was besonders nützlich ist, wenn Bereiche innerhalb des toten Winkels von Fahrzeugen sichtbar gemacht werden sollen. Ein optisches System welches eine Kombination aus einer Fresnel-Linse und einem Fresnel-Prisma enthält, kann so angeordnet werden, daß die Linse oder das Prisma sich dicht bei der tatsächlichen Augenposition des Betrachte

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befindet, wobei die rillenaufweisenden oder rauhen Seiten der Linse und des Prismas sich entweder innerhalb oder außerhalb des Systems befinden Können. Es können auch asphärische negative Fresnel-Linsen in dem System verwendet werden, damit sphärische Aberrationen, die sonst auftreten wurden, vermieden werden. Außerdem können asymmetrische negative Fresnel-Linsen oder Fresnel-Linsen-Abschnitte verwendet werden, um dadurch das erweiterte und verkleinert erscheinende Gesichtsfeld noch stärker zu orientieren. Ferner kann die Kombination so angeordnet werden, daß sie während der Perioden, wenn sie benutzt werden soll, von verschiedenen Positionen des Fahrzeuges ausgefahren und hinterher v/ieder eingefahren werden kann. Schließlich kann das erfindungsgemäße optische System sowohl für die Sicht nach hinten als auch für die Sicht nach vorne verwendet werden. Dieses System eignet sich auch für die Verwendung bei großen Vorrichtungen, z.B. bei Erdbewegungsfahrzeugen, bei welchen verschiedene Teile der Vorrichtung wesentliche Bereiche des Gesichtsfeldes des Fahrers abdecken.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung beruht zum Teil darauf, daß das System relativ dünn ausgebildet ist. Das System kann leicht so angepaßt werden, daß es, wie oben beschrieben wurde, in dünnen Rahmen in den Glasbereichen des Fahrzeuges befestigt werden kann, welche normalerweise von Fenstern eingenommen werden, daß es flach an den vorhandenen Fenstern und außerhalb des Fahrzeuges neben den vorhandenen Fenstern und in vielen anderen Positionen befestigt werden kann. Das System nimmt kaum mehr Platz ein, als ein Glas doppelter Dicke, und es kann deswegen in vielen Anwendungsformen verwendet werden.

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Claims

Ansprüche

Optisches System zur Erweiterung des Gesichtsfeldes, gekennzeichnet durch eine optische Einheit (30), die aus einer Anordnung einer Fresnel-Linse (16,32)-und einem Prisma (26,34) nebeneinander "besteht.
2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (26,34) ein Fresnel-Prisma ist.
3. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fresnel-Linse asphärisch ausgebildet ist.
4. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Fresnel-Linse ein außeraxialer Abschnitt (37,39) einer Fresnel-Linse mit einer vorbestimmten optischen Asymmetrie, welche die Position des Gesichtsfeldes bestimmt, verwendet wird, und daß ein Prisma (34) mit einem bestimmten Ablenkungswinkel verwendet wird.
5. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einheit (30) in Kombination mit einem Fahrzeug (114,152) zur Erweiterung des Gesichtsfeldes einer in dem Fahrzeug (114,152) befindlichen Person verwendet ist.
6. Optisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einheit (30) in der Richtlinie von einer bestimmten Augenposition einer Person aus angeordnet ist, die sich in einem Fahrzeug (114,152) befindet, welches in der Sichtlinie zwischen der bestimmten Augenposition und der optischen Einheit Sichthilfsmittel aufweist, welche die ^ der Person durch die optische Einheit (30) erleichtern.
7. Optisches System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichthilfsmittel Rückspiegel (180,182) umfassen.

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8. Optisches System nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichthilfsmittel ein Periskop (150) umfassen.
9. Optisches System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß-das Fahrzeug (114,152) ein Getriebe und eine Schaltvorrichtung umfaßt, welche mit einer Antriebsvorrichtung zum Ausfahren und zum Einfahren der optischen Einheit (32) derart verbunden sind, daß die Antriebsvorrichtung beim Einlegen des Rückwärtsganges die optische Einheit (30) in das Gesichtsfeld der Person ausfährt, wodurch deren Gesichtsfeld erweitert wird.
10. Optisches System nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch verstellbare Halterungen (40,70), mit denen die optische Einheit (30) so an dem Fahrzeug (114,152) befestigt ist, daß der durch die optische Einheit (30) sichtbare, erweiterte Bereich einstellbar ist.

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