Apparat zur Beurteilung der Beleuchtung grosser Oberflächen. Die Erfindung bezieht sich auf einen Ap parat zur Beurteilung und zur zahlenmässigen Festlegung der Güte der Beleuchtung von grossen Oberflächen, wie z. B. von Strassen, Plätzen und dergleichen oder von auf diesen befindlichen Gegenständen oder von beiden.
Für die Beurteilung der Güte, zum Bei spiel einer Strassenbeleuchtung, ist es be kanntlich nicht ausreichend, die Beleuch tungsstärke an verschiedenen Stellen der Strasse anzugeben, da in diesem Fall die Re- flektionseigenschaften der Strassendecke nicht berücksichtigt werden.
Auch die Angabe der Helligkeitsverteilung (das Ergebnis der Be leuchtungsstärke und der Reflektionseigen- schaften der Strasse), ist zu diesem Zwecke noch ungenügend, da dabei noch andere Fak toren (Blendung, Beleuchtung der Umgebung, usw.) unberücksichtigt bleiben, während der Einfluss anderer Faktoren, zum Beispiel einer ungleichmässigen Helligkeitsverteilung, auf das Wahrnehmungsvermögen bei unmittel- barer Wahrnehmung durch .das menschliche Auge sich noch schwer schätzen lässt.
Eine bessere Beurteilungsweise der Güte der Beleuchtung, zum Beispiel einer Strasse, besteht daher darin, dass auf der Strasse mit Hilfe eines optischen Apparates das Wahr- nehmungsvermögen gemessen und nach einem bestimmten, festgesetzten Massstab in Zahlen ausgedrückt wird, zum Beispiel dadurch, dass man den gerade noch wahrnehmbaren Hellig keitskontrast bestimmt.
Der Apparat gemäss der Erfindung ist zu diesem Zweck mit einem optischen System ausgerüstet, das gestattet, die zu unter suchende Oberfläche im Apparat abzubilden und die Helligkeit dieser Oberfläche oder eines oder mehrerer auf ihr vorhandenen Ge genstände mit bekannten veränderlichen, ört lich in der Bildfläche vorhandenen Hellig- keiten von Vergleichsobjekten zu vergleichen. Unter "vergleichen" wird hier verstanden, dass man, durch Variation der bekannten Helligkeiten, feststellt, welcher Kontrast zwi- sehen Vergleichsobjekt und Oberfläche noch gerade wahrgenommen werden kann, und so mit die Grenze des Wahrnehmungsvermögens bildet.
Es sind bereits Apparate bekannt, mittels welchen untersucht werden kann, unter wel chen Verhältnissen ein bestimmter Gegen stand noch gerade wahrgenommen oder er kannt werden kann. Die Helligkeit des gan zen Gesichtsfeldes wird zu diesem Zweck, zum Beispiel mit Hilfe von Gläsern ver änderlicher Durchsichtigkeit, die unmittelbar vor dem Auge gehalten werden, verringert, bis der Gegenstand nicht mehr gesondert wahrnehmbar ist. Dieses Verfahren ist jedoch grundsätzlich falsch, insbesondere bei der Beurteilung von Blendung und bei Verglei- chung von verschiedenen Lichtarten, da man in diesem Fall das Auge des Beobachters unter Verhältnissen funktionnieren lässt, die in der Praxis auf der Strasse niemals vor kommen werden.
Werden Gläser von ab nehmbarer Durchsichtigkeit vor das Auge ge setzt, so wird nämlich der gesamte Licht eindruck auf die Netzhaut verringert. Gleich zeitig ändert sich aber auch das Vermögen des Auges Kontraste wahrnehmen zu können, so dass das erzielte Ergebnis der Wirklichkeit nicht entspricht.
Der Apparat gemäss der Erfindung hat den Vorzug, dass die Beurteilung sich der Wirklichkeit möglichst nähert, so dass alle i'rsachen, die das Sehen auf der Strasse beein flussen, auch in der Messung verarbeitet wer den. Dies ist dem Umstand zuzuschreiben, dass die zu benutzenden Vergleichsobjekte nur örtlich im Bild, zum Beispiel in Form von kleinen Flecken, angebracht werden, und dass sie das Vermögen des Auges bestimmte Kontraste wahrnehmen zu können, nicht be einflussen, da die gesamte in das Auge fal lende Lichtmenge nahezu die gleiche bleibt, das heisst nicht durch die grössere oder gerin gere Helligkeit des Vergleichsobjektes beein flusst wird.
Da sich die Gegenstände auf der Strasse gewöhnlich dunkel gegen den Hinter grund abzeichnen, ist es empfehlenswert, dass die Vergleichsobjekte in bezug auf den Hin- tergrund, auf dem sie angebracht sind, gleich falls dunkel sind und dass der mittlere Kon trast von der gleichen Grössenordnung ist wie der Kontrast zwischen dem wahrzunehmen den Gegenstand und dessen Umgebung.
Um alle Ursachen, die das Wahrnehmungs vermögen auf der Strasse beeinflussen (zum Beispiel blendende Lichtquellen) auch in der Messung verarbeiten zu können, ist es erfor derlich, dass das Gesichtsfeld so gross wie möglich (wenn möglich dem Gesichtsfeld bei normaler Wahrnehmung gleich) ist und dass der Gesichtswinkel, unter dem die Gegen stände und der Abstand zwischen den Gegen ständen wahrgenommen wird, ebenso gross ist wie bei Wahrnehmung ohne Apparat, damit etwaige blendende Lichtquellen nicht ausser halb des Wahrnehmungsfeldes fallen würden oder,
da sie unter einem kleineren Winkel mit einer wahrzunehmenden Fläche oder einem Gegenstand gesehen werden, einen grösseren Einfluss haben würden. Die erste Bedingung erfordert ein Objektiv mit kurzem Brennpunkteabstand und grosser Linsenöff nung und für die Erfüllung der zweiten Be dingung muss das Okular etwa den gleichen Brennpunktsabstand wie das Objektiv be sitzen.
Um einen guten Vergleich zwischen dem Vergleichsobjekt und dem Wahrnehmungs- objekt machen zu können, soll zweckmässig der Gesichtswinkel, unter dem die Vergleichs objekte wahrgenommen werden, von der glei chen Grössenordnung sein wie derjenige der kleinsten für Wahrnehmung in Betracht kommenden Einzelheiten der zu untersuchen den Oberfläche,
zum Beispiel eines<B>100</B> m entfernten Radfahrers.
Der Messapparat gemäss der Erfindung kann als kleines, leicht transportierbares In strument ausgebildet sein, bei dem die be- lcannten Vergleichsobjekte als Flecken auf einer durch die Bildfläche hindurch beweg baren Glasscheibe angebracht sind. Dies bie tet den Vorteil, dass diese Flecken, die zum Beispiel auf photographischem Wege ange bracht werden können und von zunehmender Schwärze sind, durch Bewegung der Scheibe leicht nacheinander in die Bildfläche ge bracht werden können.
Die Schwärze des Fleckens, der in der Bildfläche gegen die zu untersuchende Oberfläche als Hintergrund gerade nicht mehr sichtbar ist, stellt ein Mass für die Sichtbarkeit dar.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein Ausführungsbei spiel dargestellt ist.
In Fig. 1 ist ein Apparat im Querschnitt und in Fig. 2 in Stirnansicht dargestellt; Fig. 3 zeigt die Glasscheibe mit den schwarzen Flecken.
In Fig. 1 und 2 gibt das Objektiv 1 eine Abbildung, z. B. einer Strassendecke, in der Fläche 10-10, in der sich gleichfalls eine Glasscheibe 2 befindet, die um die Spin del 3 drehbar ist und auf der, z. B. auf pho tographischem Wege, etwa 50 runde Flecken verschiedener Schwärze auf dem Umfang eines Kreises angebracht sind. Diese Flecken können mit Hilfe einer Lupe 4 betrachtet werden. Die Durchsichtigkeit dieser Flecken variiert zwischen 20 und<B>98%</B> und der Durchmesser ist etwa 0,3 mm. Durch Ver schiebung der Büchse 5, in die das Objektiv gefasst ist, im Gehäuse 6 lässt sich das Bild auf der Glasscheibe scharf einstellen.
Das Gehäuse besteht, um die Scheibe ein bringen zu können, aus zwei Teilen.
In Fig. 3 ist 2 die Glasscheibe, auf der eine grosse Anzahl (etwa 50) Lichtflecken 9 zunehmender Schwärze angebracht sind. Die Scheibe ist von einem gerändelten Messing rand 8 umgeben, der aus der Öffnung 7 (Fix. 1) des Gehäuses hervorragt, so dass die Scheibe mit dem Finger gedreht werden kann. Durch diese Drehung bewegen sich die Flecken durch das Gesichtsfeld und es lässt sich feststellen, welcher Flecken noch gerade wahrnehmbar ist, wenn der Apparat, zum Beispiel auf einen bestimmten Teil der Strassendecke gerichtet ist. Für verschiedene Teile der Strasse ist das Ergebnis durch Un regelmässigkeit in der Beleuchtung, Einfluss der Blendung usw. nicht gleich.
Der für einen bestimmten Teil der Srasse gefundene höchste und niedrigste Wert gibt jedoch ein gutes Bild der Beleuchtung.
Es wurden mit dem Apparat bei verschie denen bestehenden Strassenbeleuchtungen Messungen vorgenommen. Die Flecken waren mit 1 bis 50 numeriert, wobei 1 der dun kelste Flecken ist, die höher als 46 nume- rierten Flecken waren unter keinen Umstän den sichtbar.
Bei einer sehr guten Strassenbeleuchtung (mit Natriumlicht) wurden als höchster und niedrigster Wert die Nummern 28 und 38 und auf einer mit Glühlampen beleuchteten Strasse die Nummern 23 und 29 gefunden.
Es ergab sich, dass, nachdem der Kontrast zwischen den Flecken und dem gläsernen Hintergrund experimentell festgestellt wor den war, der gerade noch wahrnehmbare Kontrast zwischen der Strasse und einem darauf befindlichen Gegenstand bei der Strasse mit Natriumbeleuchtung zwischen 7 und 20 % und bei der Strasse mit Glühlampen beleuchtung zwischen 19 und 31 % liegt, das heisst dass der Kontrast im letzteren Fall grösser sein muss um den Gegenstand noch wahrnehmen zu können.
Es ergab sich ferner, dass die Strassen mit einer Beleuchtung, bei der die gerade wahr nehmbaren Kontraste über<B>25%</B> liegen, sich nicht für Schnellverkehr eignen.
Die mit dem beschriebenen Apparat er zielten Ergebnisse sind zuverlässiger als die durch Messung der Beleuchtungsstärke oder der Helligkeitsverteilung erhaltenen. Das Messverfahren ist ausserdem einfacher.
Apparatus for assessing the lighting of large surfaces. The invention relates to an apparatus for assessing and determining the numerical quality of the lighting of large surfaces, such as. B. of streets, squares and the like or of objects located on these or of both.
In order to assess the quality, for example of street lighting, it is known that it is not sufficient to specify the illuminance at different points on the street, since in this case the reflective properties of the street surface are not taken into account.
The specification of the brightness distribution (the result of the illuminance and the reflective properties of the street) is still insufficient for this purpose, since other factors (glare, lighting of the surroundings, etc.) are not taken into account, while the influence of others Factors, for example an uneven distribution of brightness, on the ability to perceive in the case of direct perception by the human eye is still difficult to estimate.
A better way of assessing the quality of the lighting, for example on a street, is therefore to measure perception on the street with the help of an optical device and to express it in numbers according to a certain, fixed standard, for example by using the just perceptible brightness contrast determined.
The apparatus according to the invention is equipped for this purpose with an optical system which allows the surface to be examined to be mapped in the apparatus and the brightness of this surface or one or more objects present on it with known variable, locally present in the image area Compare the brightnesses of comparison objects. “Compare” is understood here to mean that, by varying the known brightnesses, it is possible to determine which contrast between the comparison object and the surface can still just be perceived, and thus also forms the limit of perception.
Apparatuses are already known which can be used to investigate the circumstances under which a certain object can still be perceived or recognized. For this purpose, the brightness of the entire field of vision is reduced, for example with the help of glasses of variable transparency, which are held directly in front of the eye, until the object is no longer separately perceptible. However, this procedure is fundamentally wrong, especially when assessing glare and when comparing different types of light, since in this case the observer's eye is allowed to function under conditions that will never occur in practice on the street.
If glasses with removable transparency are placed in front of the eye, the entire light impression on the retina is reduced. At the same time, however, the eye's ability to perceive contrasts also changes, so that the result achieved does not correspond to reality.
The apparatus according to the invention has the advantage that the assessment comes as close as possible to reality, so that all of the factors that influence vision on the road are also processed in the measurement. This is due to the fact that the comparison objects to be used are only applied locally in the image, for example in the form of small spots, and that they do not affect the eye's ability to perceive certain contrasts, since they do not affect the entire eye The amount of light falling remains almost the same, i.e. it is not influenced by the greater or lesser brightness of the comparison object.
Since the objects on the street are usually dark against the background, it is recommended that the objects to be compared are also dark in relation to the background on which they are attached and that the mean contrast is of the same order of magnitude is like the contrast between perceiving the object and its surroundings.
In order to be able to process all causes that influence perception on the street (e.g. dazzling light sources) in the measurement, it is necessary that the field of view is as large as possible (if possible the same as the field of view with normal perception) and that the viewing angle from which the objects and the distance between the objects are perceived is just as large as when perceiving without a device, so that any glaring light sources would not fall outside the field of perception or,
since they are seen from a smaller angle with a perceivable surface or object, would have a greater impact. The first condition requires a lens with a short focal distance and a large lens opening, and for the second condition to be met, the eyepiece must have approximately the same focal distance as the lens.
In order to be able to make a good comparison between the object to be compared and the object perceived, the angle from which the objects to be compared are perceived should expediently be of the same order of magnitude as that of the smallest details of the surface to be examined that can be perceived ,
For example, a cyclist <B> 100 </B> m away.
The measuring apparatus according to the invention can be designed as a small, easily transportable instrument in which the scanned comparison objects are attached as spots on a glass pane that can be moved through the image area. This offers the advantage that these spots, which can be applied photographically and are of increasing blackness, can easily be brought into the image area one after the other by moving the pane.
The blackness of the spot, which is just no longer visible in the image area against the surface to be examined as a background, represents a measure of the visibility.
The invention is explained in more detail with reference to the drawing, in which a game Ausführungsbei is shown.
In Fig. 1 an apparatus is shown in cross section and in Fig. 2 in an end view; Fig. 3 shows the pane of glass with the black spots.
In Figs. 1 and 2, the lens 1 is an image, e.g. B. a road surface, in the area 10-10, in which there is also a pane of glass 2, which is rotatable about the spin del 3 and on which, for. B. by photographic means, about 50 round spots of different blackness are attached to the circumference of a circle. These spots can be viewed with the aid of a magnifying glass 4. The transparency of these spots varies between 20 and <B> 98% </B> and the diameter is about 0.3 mm. By moving the sleeve 5 into which the lens is mounted in the housing 6, the image on the glass pane can be set in focus.
The housing consists of two parts in order to be able to bring the disc.
In Fig. 3, 2 is the glass pane on which a large number (about 50) light spots 9 of increasing blackness are attached. The disc is surrounded by a knurled brass rim 8 which protrudes from the opening 7 (Fix. 1) of the housing so that the disc can be turned with the finger. As a result of this rotation, the spots move through the field of vision and it can be determined which spots are still perceptible when the device is pointed, for example, at a certain part of the road surface. The result is not the same for different parts of the street due to irregularities in the lighting, the influence of glare, etc.
However, the highest and lowest values found for a specific part of the street give a good picture of the lighting.
Measurements were made with the apparatus at various existing street lights. The spots were numbered 1 to 50, with 1 being the darkest spot, the spots numbered higher than 46 were not visible under any circumstances.
With very good street lighting (with sodium light) the numbers 28 and 38 were found as the highest and lowest values and numbers 23 and 29 on a street illuminated with incandescent lamps.
It was found that after the contrast between the spots and the glass background had been determined experimentally, the barely perceptible contrast between the street and an object on it was between 7 and 20% for the street with sodium lighting and for the street with it Incandescent lamp lighting is between 19 and 31%, which means that the contrast in the latter case must be greater in order to still be able to perceive the object.
It also emerged that the streets with lighting in which the currently perceptible contrasts are above <B> 25% </B> are not suitable for high-speed traffic.
The results obtained with the apparatus described are more reliable than those obtained by measuring the illuminance or the brightness distribution. The measurement process is also simpler.