DE202014001058U1 - Window for a motor vehicle, in particular aircraft - Google Patents

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Abstract

Fenster (30) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Flugzeug, mit • einem als Blendschutzvorrichtung angeordneten LCD Panel (16); • einem Lichtsensor (18) zum Erfassen einer Lichtstärke und/oder Lichtwellenlänge außerhalb des Kraftfahrzeugs, und • einer Energiequelle (26) zum Betreiben der Blendschutzvorrichtung, • wobei das LCD Panel (16) in Abhängigkeit der Lichtstärke und/oder Lichtwellenlänge abdunkelt.Window (30) for a motor vehicle, in particular an airplane, with • an LCD panel (16) arranged as a glare protection device; • a light sensor (18) for detecting a light intensity and / or light wavelength outside the motor vehicle, and • an energy source (26) for operating the glare protection device, • the LCD panel (16) darkening depending on the light intensity and / or light wavelength.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fenster für ein KraftfahrzeugThe present invention relates to a window for a motor vehicle

Pro Tag werden 2–3 Laserattacken auf Piloten von Flugzeugen gemeldet. Dabei werden Laserpointer auf die attackierten Piloten während des Fluges gerichtet, um diese zu blenden. Diese Attacken gefährden die Sicherheit des Luftverkehrs und damit die Sicherheit von Menschenleben. Derartige Laserattacken sind nicht nur auf den Luftverkehr beschränkt, sondern geschehen auch in anderen Verkehrsbereichen.Every day, 2-3 laser attacks are reported on aircraft pilots. Laser pointers are aimed at the attacked pilots during the flight to dazzle them. These attacks jeopardize the safety of aviation and thus the safety of human life. Such laser attacks are not limited to aviation, but also happen in other traffic areas.

Als Gegenmaßnahme ist es denkbar Schutzbrillen für die Piloten oder auch andere Fahrzeugführer einzusetzen. Eine Lichtschutzbrille zum generellen Schutz der Augen gegen intensive Lichteinflüsse wird beispielsweise in der DE 19714434 A1 beschrieben. Eine weitere Lichtschutzbrille zum Schutz der Augen gegen Laserlicht ist zudem in der WO 2006/073408 A2 beschrieben. Eine Lichtschutzbrille hat jedoch den Nachteil, dass sie die Sicht des Fahrzeugführers generell einschränkt und somit auch die Sicht auf Instrumente behindert wird. Eine Laserattacke bleibt somit weiterhin sicherheitskritisch.As a countermeasure, it is conceivable to use goggles for the pilots or other drivers. A sunscreen glasses for general protection of the eyes against intense light influences, for example, in the DE 19714434 A1 described. Another protective eyewear for protecting the eyes against laser light is also in the WO 2006/073408 A2 described. However, a pair of goggles has the disadvantage that it generally restricts the driver's view and thus obstructs the view of instruments. A laser attack thus remains safety-critical.

Es ist Ziel der Erfindung einen verbesserten Schutz für Fahrzeugführer vor Blendungen, insbesondere durch Laserlicht, bereitzustellen.It is an object of the invention to provide improved protection for drivers against glare, in particular by laser light.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch gelöst.The object is achieved by means of a device according to the main claim.

Der Gegenstand des Hauptanspruchs betrifft dabei ein Fenster für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Flugzeug, mit einem als Blendschutzvorrichtung angeordneten LCD Panel; einem Lichtsensor zum Erfassen einer Lichtstärke und/oder Wellenlänge außerhalb des Kraftfahrzeugs, und einer Energiequelle zum Betreiben der Blendschutzvorrichtung, wobei das LCD Panel in Abhängigkeit der Lichtstärke und/oder Licht-Wellenlänge abdunkelt.The subject of the main claim relates to a window for a motor vehicle, in particular aircraft, with an arranged as anti-glare device LCD panel; a light sensor for detecting a light intensity and / or wavelength outside the motor vehicle, and an energy source for operating the anti-glare device, wherein the LCD panel darkens depending on the light intensity and / or light wavelength.

Bevor nachfolgend Ausgestaltungen der Erfindung eingehender beschrieben werden, ist zunächst festzuhalten, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Komponenten oder die beschriebenen Verfahrensschritte beschränkt ist. Weiterhin stellt auch die verwendete Terminologie keine Einschränkung dar, sondern hat lediglich beispielhaften Charakter. Soweit nachfolgend in der Beschreibung und den Ansprüchen der Singular verwendet wird ist dabei jeweils der Plural mitumfasst, soweit der Kontext dies nicht explizit ausschließt.Before describing embodiments of the invention in more detail below, it should first be noted that the invention is not limited to the described components or the described method steps. Furthermore, the terminology used is not a limitation, but has only exemplary character. Insofar as the singular is used below in the description and the claims, the plural is included in each case, unless the context explicitly excludes this.

Die Erfindung basiert damit auf der Idee, eine Blendschutzvorrichtung vorzusehen, die Teil des Fensters des jeweiligen Kraftfahrzeugs ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Fenster als Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Cockpits eines Flugzeugs, eingesetzt wird. Unter Kraftfahrzeugen werden Luft-, Wasser- und Landfahrzeuge aller Art verstanden.The invention is thus based on the idea to provide a glare protection device which is part of the window of the respective motor vehicle. In particular, it is provided that the window is used as a windscreen of a motor vehicle, in particular a cockpit of an aircraft. Motor vehicles are understood to be air, water and land vehicles of all kinds.

Das Fenster weißt weiter einen Lichtsensor auf, der in Abhängigkeit eines Lichteinfalls reagiert. Wird ein entsprechend sicherheitskritischer Lichteinfall von dem Lichtsensor detektieren, dann wird die Blendschutzvorrichtung aktiviert, sodass zumindest in einem Bereich des Fensters ein Lichteinfall reduziert oder vollständig verhindert wird. Zu diesem Zweck wird ein LCD Panel als Blendschutzvorrichtung eingesetzt, das mit einer Spannung aus der Energiequelle dann beaufschlagt wird, wenn der Lichtsensor auf einen entsprechenden Lichteinfall reagiert. Das LCD Panel kann dann als Gegenmaßnahme abdunkeln, worunter eine Reduktion seiner Lichtdurchlässigkeit verstanden wird. Vorzugsweise weist das Fenster hierzu einen Polarisationsfilter auf, der mit dem LCD-Panel zusammenwirkt.The window continues to know a light sensor, which reacts in response to a light. If a corresponding safety-critical incidence of light from the light sensor is detected, then the anti-glare device is activated, so that at least in one area of the window an incidence of light is reduced or completely prevented. For this purpose, an LCD panel is used as a glare protection device, which is then acted upon by a voltage from the energy source when the light sensor responds to a corresponding incidence of light. The LCD panel can then darken as a countermeasure, which is understood as a reduction in its translucency. For this purpose, the window preferably has a polarizing filter which cooperates with the LCD panel.

Trifft nunmehr Laserlicht auf den Lichtsensor, wenn es auf das Fenster gerichtet wird, erfolgt automatisch ein sehr schnelles Abdunkeln des LCD Panels, was typischerweise in 1/25000 s erfolgen kann. In entsprechend rascher Weise wird auch eine Lichtdurchlässigkeit des Fensters wiederhergestellt, sobald kein Laserlicht mehr auf den Lichtsensor trifft.If laser light now strikes the light sensor when it is aimed at the window, the LCD panel darkens automatically very quickly, which can typically take place in 1/25000 s. In a correspondingly rapid manner, a light transmission of the window is restored as soon as no more laser light hits the light sensor.

Ist das LCD Panel abgedunkelt, so kann Licht, insbesondere Laserlicht, nicht mehr, oder zumindest abgeschwächt, durch das Fenster und somit zu dem Fahrzeugführer gelangen. Der Fahrzeugführer wird nicht generell in seiner Sicht behindert und sieht somit alle seine Instrumente. Lediglich das Fenster wird abgedunkelt.If the LCD panel is darkened, light, in particular laser light, can no longer, or at least attenuates, pass through the window and thus to the driver. The driver is not generally hampered in his view and thus sees all his instruments. Only the window is darkened.

Besonders bevorzugt ist es, wenn eine Vielzahl an Lichtsensoren eingesetzt wird. Diese können beispielsweise matrixartig angeordnet sein.It is particularly preferred if a multiplicity of light sensors are used. These can be arranged, for example, in a matrix.

Es ist weiter bevorzugt, wenn der mindestens eine Lichtsensor im Bereich des LCD Panels angeordnet ist, vorzugsweise auf oder in der Seite des LCD Panels, die vom Fahrzeugführer abgewandt ist. Mehrere Lichtsensoren können beispielsweise in einer Parallelschaltung betrieben werden, sodass das LCD Panel bereits dann abdunkelt, wenn ein einzelner Lichtsensor reagiert. Eine derartige Parallelschaltung von Lichtsensoren benötigt keine weitere Regelungen zum Abdunkeln des LCD Panels, wodurch ein sehr störungsunanfälliger und robuster Betrieb bei gleichzeitig geringen Herstellungskosten erreicht wird.It is further preferred if the at least one light sensor is arranged in the region of the LCD panel, preferably on or in the side of the LCD panel which faces away from the driver. For example, multiple light sensors can be operated in parallel so that the LCD panel darkens even when a single light sensor is responding. Such a parallel connection of light sensors requires no further regulations for darkening the LCD panel, whereby a very störungsunanfälliger and robust operation is achieved at the same time low production costs.

In einer Ausgestaltung ist der Lichtsensor eine Fotodiode.In one embodiment, the light sensor is a photodiode.

In dieser Ausgestaltung wird als konkreter Lichtsensor eine Fotodiode eingesetzt. Fotodioden sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie sind in vielen unterschiedlichen Varianten verfügbar, sodass eine besonders gute Anpassung des Fensters an spezifische Anforderungen, wie beispielsweise benötigte Einfallswinkel oder bestimmte Wellenlängen des Laserlichts, möglich ist. In this embodiment, a photodiode is used as a concrete light sensor. Photodiodes are known in the art. They are available in many different variants, so that a particularly good adaptation of the window to specific requirements, such as required angles of incidence or certain wavelengths of the laser light, is possible.

Eine typische Fotodiode reagiert am effektivsten bei einem Einfallswinkel des Laserlichts von 0°, also bei einer frontalen Bestrahlung. In Abhängigkeit des Einfallswinkels relativ zur Ausrichtung der Fotodiode verringert sich die Empfindlichkeit. Beispielsweise sind Fotodioden bekannt, die bei einem Einfallswinkel von 90° nicht mehr reagieren. Bevorzugt ist daher eine Anordnung, die einen Einfallswinkel zwischen 0° und 20° auf die Fotodiode gewährleistet. Versuche haben gezeigt, das hier von einer sehr effektiven Reaktion der Fotodiode ausgegangen werden kann. Besonders bevorzugt sind Fotodioden mit geringen Dimensionen, um eine optische Beeinträchtigung des Fahrzeugführers durch die Fotodioden bei durchblicken des Fensters zu verhindern. Besonders bevorzugt sind Fotodioden mit mikroskopisch kleinen Dimensionen.A typical photodiode reacts most effectively at an angle of incidence of the laser light of 0 °, ie at a frontal irradiation. Depending on the angle of incidence relative to the orientation of the photodiode, the sensitivity decreases. For example, photodiodes are known which no longer react at an angle of incidence of 90 °. Preference is therefore given to an arrangement which ensures an angle of incidence between 0 ° and 20 ° on the photodiode. Experiments have shown that this can be assumed that a very effective response of the photodiode. Particularly preferred are photodiodes with small dimensions in order to prevent optical impairment of the driver by the photodiodes when looking through the window. Particularly preferred are photodiodes with microscopic dimensions.

In einer Ausgestaltung reagiert der Lichtsensor auf Lichtwellenlängen von 400 nm bis 1100 nm.In one embodiment, the light sensor reacts to light wavelengths of 400 nm to 1100 nm.

In dieser Ausgestaltung reagiert der Lichtsensor besonders gut auf Wellenlängen, die typisch für Laserlicht sind. In dieser Bandbreite sind in vorteilhafter Weise verschiedene Laserfarben abgedeckt. Es sind auch weitere Bereiche denkbar, beispielsweise von 400 nm bis 1200 nm, um einen größeren Bereich an Laserlicht abzudecken. Auch kleinere Bereiche sind denkbar, die nur eine oder wenige Laserlichtfarben abdecken, um eine Empfindlichkeit des Lichtssensors gegenüber dem entsprechenden Laserlicht zu erhöhen.In this embodiment, the light sensor responds particularly well to wavelengths that are typical for laser light. In this range, different laser colors are covered in an advantageous manner. There are also other areas conceivable, for example, from 400 nm to 1200 nm, to cover a larger range of laser light. Even smaller areas are conceivable which cover only one or a few laser light colors in order to increase the sensitivity of the light sensor to the corresponding laser light.

In einer Ausgestaltung ist die Blendschutzvorrichtung zwischen zwei Scheiben angeordnet.In one embodiment, the anti-glare device is arranged between two panes.

In dieser Ausgestaltung ist das LCD Panel in einer Sandwichbauweise zwischen zwei Scheiben, beispielsweise zwei Fensterelementen, angeordnet. Diese hat den Vorteil, dass das LCD Panel vor mechanischen Einflüssen geschützt wird, wodurch eine lange Lebensdauer und Robustheit gewährleistet wird. Zudem ergibt sich daraus eine modulare Bauweise, wobei herkömmliche Fensterbauteile eingesetzt werden können, zwischen die die Blendschutzvorrichtung angeordnet wird.In this embodiment, the LCD panel is arranged in a sandwich construction between two panes, for example two window elements. This has the advantage that the LCD panel is protected against mechanical influences, which ensures a long service life and robustness. In addition, this results in a modular design, wherein conventional window components can be used, between which the anti-glare device is arranged.

Besonders bevorzugt ist es, wenn zusätzlich zu der Blendschutzvorrichtung auch der mindestens eine Lichtsensor und/oder entsprechender Leiterbahnen zwischen den Scheiben angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfacher und kompakter Aufbau des Fensters, der die Statik des Fensters nicht beeinflusst.It is particularly preferred if, in addition to the anti-glare device, the at least one light sensor and / or corresponding conductor tracks are also arranged between the panes. This results in a particularly simple and compact structure of the window, which does not affect the statics of the window.

In einer Ausgestaltung wechselwirkt die Blendschutzvorrichtung mit zumindest zwei Polarisationsfilter.In one embodiment, the anti-glare device interacts with at least two polarization filters.

In dieser Ausgestaltung sind dem LCD Panel zwei Polarisationsfilter zugeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das LCD Panel zwischen den beiden Polarisationsfiltern angeordnet. Zudem sind die beiden Polarisationsfilter vorzugsweise um 90° in ihrer Polarisationsrichtung zueinander verdreht. Durch Verwendung der beiden Polarisationsfilter ergibt sich für die Blendschutzvorrichtung ein ähnliches Funktionsprinzip wie das einer Schweißerschutzscheibe, wobei Infrarotfilter und/oder Hitzeschutzscheiben hierfür nicht benötigt werden.In this embodiment, two polarization filters are associated with the LCD panel. In a preferred embodiment, the LCD panel is disposed between the two polarizing filters. In addition, the two polarization filters are preferably rotated by 90 ° in their polarization direction to each other. By using the two polarizing filters results for the anti-glare device, a similar operating principle as that of a welder protection screen, with infrared filters and / or heat shields are not required for this purpose.

Insgesamt ergibt sich durch den Einsatz der Polarisationsfilter eine besonders wirksame Möglichkeit zum Abdunkeln und damit zum Schutz des Fahrzeugführers.Overall, the use of the polarizing filter is a particularly effective way to darken and thus protect the driver.

In einer Ausgestaltung weist das Fenster eine Vielzahl an LCD Panels auf, die unabhängig voneinander abdunkeln können.In one embodiment, the window has a plurality of LCD panels that can darken independently of each other.

In dieser Ausgestaltung ist eine Vielzahl an Blendschutzvorrichtungen vorgesehen, die jeweils Bereiche des Fensters lichtundurchlässig machen können. Somit ist es möglich das Fenster segmentweise abzudunkeln, wobei der Rest des Fensters weiterhin durchblickt werden kann. Hieraus ergibt sich ein besonders effektiver Schutz des Fahrzeugführers bei gleichzeitiger Minimierung seiner Sichtbeschränkung. Um dies zu erreichen, ist es besonders bevorzugt, wenn jeder der Blendschutzvorrichtungen eine einzelne oder eine Gruppe eigener Fotodioden zugeordnet ist.In this embodiment, a plurality of anti-glare devices is provided, which can make areas of the window opaque to light. Thus it is possible to darken the window in segments, whereby the rest of the window can still be viewed. This results in a particularly effective protection of the driver while minimizing his visual restriction. In order to achieve this, it is particularly preferred if each of the antiglare devices is assigned a single or a group of its own photodiodes.

Im Folgenden ist der Versuchsbericht der Erfinderin beigefügt, auf der die Erfindung basiert:The experimental report of the inventor on which the invention is based is attached below:

Versuchsbeschreibung ”Jugend forscht 2013”Experiment description "Jugend forscht 2013"

1. Ziel des Versuchs1st goal of the experiment

In den Medien hörte ich von einem Beinahe-Unfall. Die Piloten eines Flugzeugs waren während des Landeanflugs von Laserstrahlen geblendet worden, die Unbekannte auf die Cockpitscheiben gerichtet haben. Ich überlegte mir, ob es keine Schutzeinrichtung gibt, die Piloten vor solchen Lichtattacken schützt und einen gefahrlosen Landeanflug ermöglicht.In the media, I heard about a near miss. The pilots of an aircraft had been blinded during the landing approach of laser beams that have directed unknown to the cockpit disks. I wondered if there is no protection device that protects pilots from such light attacks and enables a safe landing approach.

2. Wozu könnte das Ergebnis dienen? 2. What could be the result?

Solche Scheiben im Cockpit eines Flugzeuges sollten bei plötzlichem, starkem Lichteinfall verdunkeln und damit die gewünschte Schutzfunktion gewährleisten.Such windows in the cockpit of an aircraft should darken in case of sudden, strong light incidence and thus ensure the desired protective function.

3. Geschichte3. History

Im Physikunterricht diskutierten wir als mögliche Lösung die Anwendung des Schutzschildes eines automatischen Schweißerhelms. Doch war die Verwendung im Zusammenhang mit einem Laser laut Betriebsanleitung ausgeschlossen. Nach umfangreichen Recherchen fand ich Lösungsansätze in der Physik des Flüssigkristalls und des polarisierten Lichtes.In physics lessons we discussed as a possible solution the application of the protective shield of an automatic welding helmet. However, the use in connection with a laser according to the operating instructions was excluded. After extensive research, I found solutions in the physics of liquid crystal and polarized light.

3.1 Flüssigkeitskristalle:3.1 liquid crystals:

Zum ersten Mal wird der Flüssigkristall 1888 von Friedrich Reinitzer beschrieben, als er das farbenprächtige Erscheinungsbild beim Erstarren und Schmelzen von Colesterylbenzoat dokumentierte. Er stellte fest, dass die Verbindung bei 145°C zwar im flüssigen Zustand ist, das milchig-trübe Aussehen jedoch noch bis 179°C anhielt. Als die Temperatur über 179°C steigt, entsteht eine glasklare Flüssigkeit. Otto Lehmann untersuchte 1904 diese und andere Substanzen und sprach erstmals von ”Kristallen, die fließen”. 1920 folgten dann durch den französischen Mineralogen Georges Friedel an den deutschen Chemiker Daniel Vorlänger erste, grundlegende Untersuchungen an Flüssigkristallen. Technisches Interesse an Flüssigkristallen entstanden erst 1964 durch die Entdeckung elektrooptischer Schaltbarkeit durch den amerikanischen Elektroingenieur George Harry Heilmeier. [vgl. Quelle 9)]
http://de.wikipedia.org/wiki/Fl%C3%BCssigkristall
For the first time, the liquid crystal was described in 1888 by Friedrich Reinitzer, when he documented the colorful appearance of the solidification and melting of colesteryl benzoate. He found that the compound at 145 ° C, although in the liquid state, the milky-cloudy appearance but still up to 179 ° C persisted. As the temperature rises above 179 ° C, a crystal-clear liquid is formed. Otto Lehmann examined these and other substances in 1904 and spoke for the first time of "crystals that flow". In 1920, the French mineralogist Georges Friedel then gave the first chemist Daniel Vorlänger fundamental investigations on liquid crystals. Technical interest in liquid crystals only arose in 1964 through the discovery of electro-optical switchability by the American electrical engineer George Harry Heilmeier. [see. Source 9)]
http://de.wikipedia.org/wiki/Fl%C3%BCssigkristall

3.2 Polarisation des Lichts:3.2 Polarization of light:

Der niederländische Naturforscher Christian Huygens erkannte 1678 als Erster die Polarisation des Lichts. Er lieferte die Erklärung für die Doppelbrechung des Kalkspats: ”Da es zwei verschiedene Arten von Brechung gibt, schloss ich, dass es auch zwei verschiedene Lichtwellenarten gibt.” Seit Experimenten des französischen Physikers Augustin-Jean Fresnel im Jahr 1817 weiß man, dass Licht in zueinander senkrecht polarisierte Komponenten zerlegbar ist. [vgl. Quellen 10) und 11)] http://de.wikipedia.org/wiki/Christiaan_Huygens
http://de.wikipedia.org/wiki/Augustin_Jean_Fresnel
The Dutch naturalist Christian Huygens was the first to recognize the polarization of light in 1678. He provided the explanation for the birefringent calcite birefringence: "Since there are two different types of refraction, I concluded that there are also two different types of light waves." Since experiments by the French physicist Augustin-Jean Fresnel in 1817, we know that light in mutually perpendicular polarized components can be dismantled. [see. Sources 10) and 11)] http://de.wikipedia.org/wiki/Christiaan_Huygens
http://de.wikipedia.org/wiki/Augustin_Jean_Fresnel

4. Physikalische Grundlagen4. Physical basics

4.1 Die Flüssigkristalle4.1 The liquid crystals

Flüssigkristalle findet man in Flüssigkristallanzeigen (engl. LCD steht für ”Liquid crystal display”), zum Beispiel in Uhren, Taschenrechnern, Handys, Monitoren und 3D-Brillen. Die Displays benötigen eine elektrische Spannung, um die Anzeige zu schalten. Flüssigkristalle bestehen aus langen, fadenförmigen Molekülen.Liquid crystals are found in liquid crystal displays (LCD stands for "liquid crystal display"), for example in watches, calculators, mobile phones, monitors and 3D glasses. The displays require a voltage to switch the display. Liquid crystals consist of long, thread-like molecules.

In Flüssigkristallanzeigen wird die Wechselwirkung zwischen den länglichen Molekülen und elektrischer Spannung ausgenutzt. Die Wechselwirkung hängt dabei davon ab, ob das elektrische Feld der Lichtwelle entlang der Molekülachse orientiert ist oder quer dazu. Die Elektronen im Molekül können sich parallel zur Achse leichter bewegen. Deswegen gibt es dort eine andere Wechselwirkung und dementsprechend auch eine andere Lichtbrechung.In liquid crystal displays, the interaction between the elongated molecules and electrical voltage is utilized. The interaction depends on whether the electric field of the light wave is oriented along the molecular axis or transversely thereto. The electrons in the molecule can move more easily parallel to the axis. Because of this, there is another interaction and, accordingly, another refraction of light.

Dies wird in einer Flüssigkristallanzeige ausgenutzt, vgl. 1 und 2:
Zwischen zwei Glasplatten 3, 5; 9, 11 befindet sich der Flüssigkristall 4, 10. Die Glasplatten weisen eine gerichtete Beschichtung auf entlang der sich die Moleküle ausrichten können. Die Glasplatten sind um 90° (bezüglich der Ausrichtung ihrer Beschichtungen) gegeneinander gedreht, dadurch dreht sich auch die Orientierung der Moleküle. Das nennt man TN-Zelle (T für ”twistet” 4 – verdreht und N für ”nematisch” 10 – fadenförmig). Außen auf den Glasscheiben sind Polarisationsfilter 2, 6; 8, 12 angebracht, die ebenfalls um 90° gedreht wurden.
This is exploited in a liquid crystal display, cf. 1 and 2 :
Between two glass plates 3 . 5 ; 9 . 11 is the liquid crystal 4 . 10 , The glass plates have a directional coating along which the molecules can align. The glass plates are rotated by 90 ° (with respect to the orientation of their coatings) against each other, thereby turning the orientation of the molecules. This is called a TN cell (T for "twisted" 4 - twisted and N for "nematic" 10 - threadlike). Outside on the glass panes are polarizing filters 2 . 6 ; 8th . 12 attached, which were also rotated by 90 °.

Wenn nun gemäß 1 Licht von unten kommt, lässt der erste Polarisationsfilter nur eine Schwingungsebene des Lichts passieren, die parallel zu den Molekülen orientiert ist. Nun haben die verdrehten Moleküle die Eigenschaft, so mit dem Licht Wechsel zu wirken, dass sie die Schwingungsebene des Lichts mitdrehen, sodass das Licht oben seine Polarisation um 90° gedreht hat. Somit kann es auch den oberen Filter passieren und die Zelle erscheint hell (1).If now according to 1 When light comes from below, the first polarization filter passes only one plane of oscillation of the light, which is oriented parallel to the molecules. Now, the twisted molecules have the property of interacting with the light by rotating the plane of vibration of the light so that the light above has rotated its polarization by 90 °. Thus it can pass also the upper filter and the cell appears brightly ( 1 ).

Wenn man aber eine elektrische Spannung anlegt, orientieren sich die Moleküle um. Sie drehen dann die Polarisationsebene des Lichts nicht mit und die Zelle erscheint dunkel (2).But if you apply an electrical voltage, the molecules orient themselves around. Then you do not turn the polarization plane of the light and the cell appears dark ( 2 ).

Nimmt man die Spannung wieder weg, ordnen sich die Moleküle wieder in der verdrehten Orientierung an. Das dauert aber einen Moment, deswegen findet man bei LCD Monitoren auch immer Angaben zur Schaltzeit. Es gibt auch temperatur-, licht- und druckempfindliche Flüssigkristalle.When the tension is removed, the molecules rearrange in the twisted orientation. But this takes a moment, so you will always find information on switching times with LCD monitors. There are also temperature-, light- and pressure-sensitive liquid crystals.

4.2 Die Polarisation des Lichtes 4.2 The polarization of light

Licht, das aus einem optisch dünneren Medium auf Glas oder ein reflektierendes Material trifft, wird in zwei Teile geteilt, den reflektierten und den gebrochenen. Das kommt daher, dass das Licht nie vollständig, sondern nur ein Teil des Lichtstrahls reflektiert wird. Der Rest des Lichtes wird gebrochen. Das nennt man Polarisation.Light coming from an optically thinner medium onto glass or a reflective material is split into two parts, the reflected and the refracted. This is because the light is never completely reflected, but only part of the light beam. The rest of the light is broken. This is called polarization.

Diese Polarisation kann aber nur erklärt werden, wenn wir annehmen, dass sich Licht in Querwellen ausbreitet. Treffen Lichtwellen auf Glas, so werden die Elektronen an der Glasoberfläche zum Schwingen angeregt. Die schwingenden Elektronen strahlen wieder Wellen ab und erzeugen die reflektierte und die gebrochene Lichtwelle.However, this polarization can only be explained if we assume that light propagates in transverse waves. If light waves hit glass, the electrons on the glass surface are excited to vibrate. The vibrating electrons emit waves again and produce the reflected and the refracted light wave.

Trifft diese Lichtwelle auf eine Polarisationsfolie (Polarisator) so wird die Welle wie bei einer Maske nur in einer bestimmten Richtung durchgelassen. Eine andere Richtung würde der Polarisator stoppen.If this light wave strikes a polarizing film (polarizer), the wave is only transmitted in a specific direction, as in the case of a mask. Another direction would stop the polarizer.

Von durchsichtigen Stoffen (Polarisator) reflektiertes Licht ist vollständig polarisiert, wenn die Ausbreitungsrichtungen von reflektiertem und gebrochenem Licht senkrecht aufeinander stehen. Mit zwei Polarisationsfiltern kann man den Drehwinkel bestimmen und damit den Durchlass des Lichtes beeinflussen.Light reflected from transparent materials (polarizer) is completely polarized when the propagation directions of reflected and refracted light are perpendicular to each other. With two polarizing filters you can determine the angle of rotation and thus influence the passage of the light.

5. Aufbau der Versuchsreihe5. Structure of the test series

5.1 Fachausdrücke5.1 terms

5.1.1 Automatischer Schweißerhelm5.1.1 Automatic welding helmet

Er wird auch als automatischer Schweißerschutzfilter bezeichnet. Dieser Helm dunkelt die Schweißerschutzscheibe während des Schweißens von selbst innerhalb einer 25000stel Sekunde nach der Entstehung des Lichtbogens ab. Er wird wieder hell, wenn kein blendendes, sehr helles Licht mehr erkannt wird. Der Helm kann also während des gesamten Schweißprozesses vor dem Gesicht bleiben.It is also referred to as an automatic welder protection filter. This helmet darkens the welder's shield during welding by itself within 25000ths of a second of arc creation. He becomes bright again when no dazzling, very bright light is recognized. The helmet can therefore remain in front of the face during the entire welding process.

5.1.2 Schweißerschutzscheibe5.1.2 Welding protection screen

Diese Scheibe ist das Wichtigste am automatischen Schweißerhelm. Durch sie sieht der Schweißer während des Schweißvorgangs hindurch. Sie enthält Flüssigkristalle, die dafür sorgen, dass die Scheibe während des Schweißvorgangs dunkel wird und somit den Schutz der Augen gegen das helle Licht gewährleistet. Die Scheibe wird durch Licht empfindliche Sensoren (Fotodioden) gesteuert.This disc is the most important thing about the automatic welding helmet. Through them, the welder sees through during the welding process. It contains liquid crystals that cause the glass to darken during the welding process, protecting the eyes from the bright light. The disk is controlled by light-sensitive sensors (photodiodes).

5.2 Teile5.2 parts

  • Versuch 1: Schutzscheibe, Kabel, Stromquelle, StativmaterialExperiment 1: Protective screen, cable, power source, tripod material
  • Versuch 2: Schutzscheibe, Kabel, Stromquelle, Stativmaterial, Fotodiode, LaserExperiment 2: Protective screen, cable, power source, tripod material, photodiode, laser
  • Versuch 3: Schutzscheibe, Kabel, Stromquelle, Stativmaterial, Fotodioden, LaserTrial 3: Protective screen, cable, power source, tripod material, photodiodes, laser

6. Durchführung der Versuchsreihe6. Carrying out the test series

Die Anwendung des Schutzschildes eines automatischen Schweißerhelms ist im Zusammenhang mit einem Laser laut Betriebsanleitung ausgeschlossen. Nach umfangreichen Recherchen und Versuchen sowie dem Einarbeiten in die Physik des Flüssigkristalls und des polarisierten Lichtes entwickelte ich einen Aufbau, der bei plötzlichem, starkem Lichteinfall verdunkelt und damit die gewünschte Schutzfunktion darstellt. Durch Umbauen der Schweißerschutzscheibe reagierte diese nun auch bei Einsatz eines Lasers und dunkelte ab.The use of the protective shield of an automatic welding helmet is excluded in the context of a laser according to the operating instructions. After extensive research and experimentation as well as familiarization with the physics of liquid crystal and polarized light, I developed a structure that darkens in the event of sudden, strong light incidence and thus represents the desired protective function. By rebuilding the welding shield, it now reacted even when using a laser and darkened.

6.1 Beschreibung des Versuchs 1:6.1 Description of Experiment 1:

Schweißerhelmscheibe an Stromkreis anschließen. Ich möchte testen, ob die Scheibe auch außerhalb ihrer Schweißhelmvorrichtung von mir zum Abdunkeln gebracht werden kann. Dafür habe ich die Scheibe aus der ursprünglichen Fassung herausgenommen und an eine andere Stromquelle angeschlossen.Connect welder helmet disk to circuit. I would like to test whether the disc can be made to darken outside of my welding helmet device. For this I took out the disc from the original version and connected it to another power source.

Versuchsbeschreibungtest description

Die Schweißhelmscheibe wird an einen Stromkreis angeschlossen. Ich will herausfinden, ob ich die Scheibe mithilfe des Stromflusses dauerhaft abdunkeln kann und wenn ja, ob die dunkle Scheibe Laserlicht aufhalten kann.The welding helmet disk is connected to a circuit. I want to find out if I can darken the disc permanently with the help of current flow and if so, if the dark disc can stop laser light.

VersuchsdurchführungExperimental Procedure

  • a) Ohne Spannung ist die Scheibe durchsichtig. Ich halte den Laser drauf, um zu testen, ob die Scheibe das Laserlicht durchlässt.a) Without tension, the disc is transparent. I hold the laser on it to test whether the disc lets the laser light through.
  • b) Bei angelegter Spannung (2 V) ist die Scheibe dunkel. Ich halte den Laser drauf, um zu sehen, ob die Scheibe das Laserlicht durchlässt.b) When the voltage is applied (2 V) the disc is dark. I hold the laser on it to see if the disk lets the laser light through.

Versuchsbeobachtungexperimental observation

  • a) Die grünliche Scheibe lässt das Laserlicht hindurch, wenn keine Spannung vorhanden ist.a) The greenish disk passes the laser light when no voltage is present.
  • b) Die Scheibe verdunkelt sich bei zunehmender Spannung immer mehr. Bei 2 V ist sie ganz schwarz. Ich richte den Laser auf die Scheibe, und das Laserlicht kommt nicht durch. Die Scheibe stoppt das Laserlicht.b) The disc darkens more and more with increasing tension. At 2V she is completely black. I point the laser at the glass and the laser light does not get through. The disc stops the laser light.

Ergebnis Result

Die Scheibe dunkelt bei angelegter Spannung dauerhaft ab, und der Laser kann dann nicht mehr hindurchleuchten.The disc darkens permanently when the voltage is applied, and the laser can then no longer shine through.

Also kann die Scheibe Laserlicht stoppen. Ich möchte aber erreichen, dass das Laserlicht die Verdunklung verursacht (V2).So the disk can stop laser light. But I want to make the laser light cause the dimming (V2).

6.2 Beschreibung des Versuchs 2:6.2 Description of Experiment 2:

Abdunkeln der Schweißhelmscheibe (an Stromkreis angeschlossen) durch Laserlicht mit Hilfe einer Fotodiode Nach dem Versuch 1 geglückt ist, will ich in Versuch 2 durch den Laserpointer die Scheibe zum Abdunkeln bringen. Dafür habe ich die Vorrichtung um eine Fotodiode im Stromkreis erweitert.Darkening of the welding helmet disk (connected to circuit) by laser light with the help of a photodiode After the experiment 1 is successful, I want to bring in experiment 2 by the laser pointer the disc to darken. For this I have extended the device by a photodiode in the circuit.

Versuchsbeschreibungtest description

Die Scheibe ist Teil eines Stromkreises, in dem sich auch eine Fotodiode befindet. Der Widerstand in der Fotodiode sinkt abrupt, sobald Laserlicht auf die Fotodiode fällt und die Scheibe müsste abdunkeln.The disk is part of a circuit in which there is also a photodiode. The resistance in the photodiode drops abruptly as soon as laser light falls on the photodiode and the window would have to darken.

VersuchsdurchführungExperimental Procedure

Ich schalte den Strom an (2 V) und führe das Laserlicht auf die Fotodiode.I turn on the power (2V) and put the laser light on the photodiode.

Versuchsbeobachtungexperimental observation

Als ich den Strom anschalte, bleibt die Scheibe durchsichtig. Sobald aber das Laserlicht auf die Fotodiode fällt, dunkelt die Scheibe ab.When I turn on the power, the disk remains transparent. But as soon as the laser light falls on the photodiode, the disc darkens.

ErgebnisResult

Die Scheibe dunkelt jetzt also durch das Laserlicht ab. Für die bautechnische Umsetzung müssten sich die Fotodiode(n) aber auf der Scheibe befinden (V3), da bei der Blendung von Piloten auf die Scheiben gezielt wird.The disc now darkens through the laser light. For the structural implementation, however, the photodiode (s) would have to be on the disk (V3), as is aimed at the glare of pilots on the discs.

6.3 Beschreibung des Versuchs 3:6.3 Description of Experiment 3:

  • Schweißerhelmscheibe an Stromkreis angeschlossen, mit Fotodioden vor der ScheibeWelder helmet disk connected to circuit, with photodiodes in front of the disk

In der Folge, dass Versuch 2 auch gelungen ist, will ich nun Fotodioden gemäß 3 vor der Blendschutzvorrichtung 16, hier also der oben beschriebenen Schweißerschutzscheibe, positionieren, damit die Blendschutzvorrichtung abdunkelt, wenn Laserlicht auf sie bzw. auf die sich vor ihr befindenden Fotodioden 18 fällt.In the consequence that attempt 2 is also succeeded, I want now photodiodes according to 3 in front of the anti-glare device 16 , here in this case the welder protection screen described above, position so that the anti-dazzle device darkens when laser light is on it or on the photodiodes in front of it 18 falls.

Die Blendschutzvorrichtung 16 ist Teil eines Stromkreises mit einem hohen Widerstand. Vor dem LCD Panel sind Fotodioden 18 platziert, die im unbeleuchteten Zustand den hohen Widerstand haben. Der Widerstand sinkt, sobald Laserlicht auf eine Fotodiode fällt und die Blendschutzvorrichtung 16 müsste abdunkeln.The anti-glare device 16 is part of a circuit with a high resistance. In front of the LCD panel are photodiodes 18 placed, which have the high resistance in the unlit condition. The resistance drops as soon as laser light falls on a photodiode and the anti-glare device 16 would have to darken.

VersuchsdurchführungExperimental Procedure

Ich schalte den Strom an eine Stromquelle 26 an (2 V) und führe das Laserlicht auf eine der Fotodioden 18 vor der Blendschutzvorrichtung 16.I turn off the power to a power source 26 on (2 V) and place the laser light on one of the photodiodes 18 in front of the anti-glare device 16 ,

Versuchsbeobachtungexperimental observation

Als ich den Strom anschalte, bleibt die Blendschutzvorrichtung 16 durchsichtig. Sobald aber das Laserlicht auf eine der Fotodioden 18 fällt, dunkelt die Blendschutzvorrichtung 16 ab.When I turn on the power, the anti-glare device stays on 16 transparent. But as soon as the laser light on one of the photodiodes 18 falls, darkens the anti-glare device 16 from.

Die Blendschutzvorrichtung 16 dunkelt jetzt also ab, wenn Laserlicht auf sie bzw. auf die vor ihr positionierten Fotodioden 18 fällt.The anti-glare device 16 So now darkens when laser light on her or on the front of her positioned photodiodes 18 falls.

Damit hätte ich mein Ziel erreicht.I would have achieved my goal.

7. Auswertung/Schlussfolgerung7. Evaluation / conclusion

7.1 Auswertung der Versuchsreihe7.1 Evaluation of the test series

Ich wollte eine Schutzvorrichtung für Piloten finden, die vor Lichtattacken schützen und eine gefahrlose Landung ermöglichen sollte.I wanted to find a protective device for pilots that would protect against light attacks and enable a safe landing.

Ich habe mein Ziel grundsätzlich erreicht. Allerdings birgt die technische Herstellung der Scheibe noch diverse Schwierigkeiten [vgl. 8.2.2].I have basically achieved my goal. However, the technical production of the disc still involves various difficulties [cf. 8.2.2].

7.2 Einsatz in einem Flugzeug7.2 Use in an airplane

Da ein Flugzeugcockpit im Allgemeinen vier und mehr Scheiben hat, kann eine Scheibe, die von Laserstrahl getroffen wird, abdunkeln, ohne dass die Sicht der Piloten maßgeblich beeinträchtigt wäre. Somit wäre die Sicherheit der Piloten und die des Flugzeuges gewährleistet.Since an aircraft cockpit generally has four or more discs, a disc hit by laser beam can darken without significantly affecting the pilot's vision. Thus, the safety of the pilots and the aircraft would be guaranteed.

8. Fehlerbestimmung8. Error determination

8.1 Ungenauigkeiten bei den Geräten8.1 Inaccuracies in the devices

Das Datenblatt des verwendeten Schweißerschutzschildes gibt leider keine Angaben zu den Reaktionsbedingungen der Scheibe. Es werden lediglich Schweißverfahren beschrieben, für die die Schutzscheibe verwendet werden darf. Daher war ich auf meine Versuche angewiesen.Unfortunately, the data sheet of the welding shield used does not give any information on the reaction conditions of the windscreen. Only welding methods are described for which the protective screen may be used. Therefore, I was dependent on my experiments.

8.2 Technische Probleme 8.2 Technical problems

8.2.1 Trennung der Scheibenschichten8.2.1 Separation of the disc layers

Ich wollte herausfinden, aus welchen unterschiedlichen Schichten die Schweißerhelmschutzscheibe besteht, indem ich sie bei einem Glaser voneinander trennen ließ. Der Glaser gab mir zu verstehen, dass dies nur mit Hitze machbar sei.I wanted to find out what different layers the welder's helmet shield is made by separating them with a glazier. The glazier gave me to understand that this is only possible with heat.

Er hat die einzelnen Scheiben voneinander getrennt, aber die Flüssigkristallschicht wurde zerstört. Außerdem verfärbte sich die Scheibe gelblich.He separated the individual disks, but the liquid crystal layer was destroyed. In addition, the disc discolored yellowish.

8.2.2 Bohrung der Scheibe8.2.2 Drilling the disc

Um Versuch 3 einfacher umzusetzen, wollte ich Löcher in die Scheibe bohren, damit die Fotodioden in der Scheibenebene stehen. Das allerdings ist fehlgeschlagen. Der Glaser hat zwar ein Loch gebohrt, aber auch hier ist die Flüssigkristallschicht zerstört worden. Die Flüssigkristalle waren aus ihrer Position ausgetreten und die Scheibe unbrauchbar. Ein Schneidlaser für die Anbringung der Löscher stand mir nicht zur Verfügung. Aber auch hier ist zweifelhaft, ob die Flüssigkristallschicht hätte erhalten werden können.To make experiment 3 easier, I wanted to drill holes in the disk so that the photodiodes are in the disk plane. That failed, however. The glazier has drilled a hole, but again the liquid crystal layer has been destroyed. The liquid crystals had leaked out of position and the disk was unusable. A cutting laser for the attachment of the extinguishers was not available to me. But even here it is doubtful whether the liquid crystal layer could have been obtained.

8.3 Die Wellenlänge des Laserlichtes8.3 The wavelength of the laser light

Den direkten Zusammenhang zwischen der Wellenlänge und der Reaktion der Fotodiode habe ich noch nicht untersucht. Ich habe mich auf die Geräteangaben verlassen.I have not studied the direct relationship between the wavelength and the response of the photodiode. I relied on the device information.

8.4 Die Farbe des Laserlichtes8.4 The color of the laser light

Den direkten Zusammenhang zwischen der Laserfarbe und der Reaktion der Fotodiode habe ich noch nicht untersucht.I have not yet investigated the direct relationship between the laser color and the photodiode response.

8.5 Die Charakteristik der Detektordioden8.5 The characteristics of the detector diodes

Ich verwendete Siemens Silizium-PIN-Fotodioden mit sehr kurzer Schaltzeit (SFH 203). Die folgenden Angaben und Diagramme entstammen dem Siemens-Datenblatt [vgl. Quelle 8)] http://produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/154002-da-01-ml-Fotoiode_Pin_SFH203_de_en.pdf I used Siemens silicon PIN photodiodes with very short switching time (SFH 203). The following information and diagrams are taken from the Siemens data sheet [cf. Source 8)] http://produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/154002-da-01-ml-Fotoiode_Pin_SFH203_de_en.pdf

Wesentliche Merkmale:Main features:

  • • E Speziell geeignet für Anwendungen im Bereich von 400 nm bis 1100 nm, vgl. 6 • E Especially suitable for applications in the range of 400 nm to 1100 nm, cf. 6
  • • kurze Schaltzeit (ca. 5 ns)• short switching time (about 5 ns)
  • • 5 mm-Plastikbauform im LED-Gehäuse• 5 mm plastic design in LED housing

Relative spectral sensitivity SFH 203 Srel = f(λ)Relative spectral sensitivity SFH 203 S rel = f (λ)

Dieser Diodentyp hat seine höchste Empfindlichkeit bei einer Wellenlänge von etwa 850 nm. Der von uns verwendete Laserpointer hat eine Wellenlänge von 532 nm ± 10, ist also nicht optimal auf diesen Diodentyp abgestimmt.This type of diode has its highest sensitivity at a wavelength of about 850 nm. The laser pointer used by us has a wavelength of 532 nm ± 10, so it is not optimally matched to this type of diode.

Dieser Diodentyp hat gemäß 7 seine größte Empfindlichkeit, wenn das Licht in Keulenform (< 20°) zentral um die 0°-Achse auffällt.This diode type has according to 7 its greatest sensitivity when the light is in club shape (<20 °) centrally around the 0 ° axis.

9. Sicherheit9. Safety

Der in der Versuchsreihe verwendete grüne Laser entspricht den im Ausland erhältlichen Handlasern, von denen einer zur Blendung der Piloten verwendet wurde. Die Wellenlänge beträgt 532 nm ± 10. Er hat eine Ausgangsleistung von 100 mW und entspricht damit der Laserklasse 3b. Bei der Arbeit mit dem Laser sind Sicherheitsbestimmungen zu beachten. Insbesondere ist der direkte Blick in den Laserstrahl oder seine Reflektion zu vermeiden.The green laser used in the test series corresponds to the hand lasers available abroad, one of which was used to dazzle the pilots. The wavelength is 532 nm ± 10. It has an output power of 100 mW and thus corresponds to laser class 3b. When working with the laser, safety regulations must be observed. In particular, the direct view into the laser beam or its reflection is to be avoided.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines LCD Panels in einem ersten Betriebszustand, 1 a schematic representation of an LCD panel in a first operating state,

2 eine schematische Darstellung eines LCD Panels in einem zweiten Betriebszustand, 2 a schematic representation of an LCD panel in a second operating state,

3 ein Ausführungsbeispiel für ein Modul zum Blendschutz, 3 an embodiment of a module for glare protection,

4 eine Anordnung einer Vielzahl an Modulen aus 3, 4 an arrangement of a plurality of modules 3 .

5 ein Fenster mit der Anordnung aus 4, 5 a window with the arrangement off 4 .

6 ein erstes Diagramm einer exemplarischen Fotodiode, und 6 a first diagram of an exemplary photodiode, and

7 ein zweites Diagramm einer exemplarischen Fotodiode. 7 a second diagram of an exemplary photodiode.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufbaus eines LCD Panels in einem ersten Betriebszustand, in dem das LCD Panel lichtdurchlässig ist. Dieser Betriebszustand wird auch als Betriebszustand „hell” bezeichnet. Das LCD Panel ist hinter einer Scheibe in Form eines Schutzglases 1 und zwischen einem ersten Polarisationsfilter 2 und einem zweiten Polarisationsfilter 6 angeordnet. Es weist eine erste Glasplatte 3 und eine zweite Glasplatte 5 auf. Zwischen der ersten Glasplatte 3 und der zweiten Glasplatte 5 ist Flüssigkristall 4 angeordnet. Die Darstellung symbolisiert die molekulare Ausrichtung des Flüssigkristalls 4. Wie hier dargestellt, ist diese verdreht, also ”twistet”. Die Polarisationsfilter 2 und 6 sind in ihrer Polarisationsrichtung um 90° zueinander verdreht. 1 shows a schematic representation of a structure of an LCD panel in a first operating state in which the LCD panel is translucent. This operating state is also called Operating status "bright". The LCD panel is behind a pane in the form of a protective glass 1 and between a first polarizing filter 2 and a second polarizing filter 6 arranged. It has a first glass plate 3 and a second glass plate 5 on. Between the first glass plate 3 and the second glass plate 5 is liquid crystal 4 arranged. The representation symbolizes the molecular orientation of the liquid crystal 4 , As shown here, this is twisted, so "twistet". The polarization filters 2 and 6 are rotated in their polarization direction by 90 ° to each other.

Wird Licht durch die dargestellte Anordnung hindurchgeführt, so wird es zunächst am ersten Polarisationsfilter 2 polarisiert, durch das Flüssigkristall 4 in seiner Polarisation verändert und abschließend durch den Polarisationsfilter 6 geführt. Dieser lässt aufgrund der veränderten Polarisation des Lichts das gesamte polarisierte Licht durch.If light is passed through the arrangement shown, it is first on the first polarizing filter 2 polarized, by the liquid crystal 4 changed in its polarization and finally by the polarizing filter 6 guided. Due to the changed polarization of the light, it allows all polarized light to pass through.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufbaus eines LCD Panels in einem zweiten Betriebszustand, in dem das LCD Panel abgedunkelt, also lichtundurchlässig, ist. Dieser Betriebszustand wird auch als Betriebszustand „dunkel” bezeichnet. Das LCD Panel ist hinter einer Scheibe in Form eines Schutzglases 7 und zwischen einem ersten Polarisationsfilter 8 und einem zweiten Polarisationsfilter 12 angeordnet. Es weist eine erste Glasplatte 9 und eine zweite Glasplatte 11 auf. Zwischen der ersten Glasplatte 9 und der zweiten Glasplatte 11 ist Flüssigkristall 10 angeordnet. Die Darstellung symbolisiert die molekulare Ausrichtung des Flüssigkristalls 11. Wie hier dargestellt, ist diese ungerichtet, also ”nematisch”. Die Polarisationsfilter 8 und 12 sind in ihrer Polarisationsrichtung um 90° zueinander verdreht. 2 shows a schematic representation of a structure of an LCD panel in a second operating state in which the LCD panel is darkened, that is opaque, is. This operating state is also referred to as operating state "dark". The LCD panel is behind a pane in the form of a protective glass 7 and between a first polarizing filter 8th and a second polarizing filter 12 arranged. It has a first glass plate 9 and a second glass plate 11 on. Between the first glass plate 9 and the second glass plate 11 is liquid crystal 10 arranged. The representation symbolizes the molecular orientation of the liquid crystal 11 , As shown here, this is undirected, so "nematic". The polarization filters 8th and 12 are rotated in their polarization direction by 90 ° to each other.

Wird Licht durch die dargestellte Anordnung hindurchgeführt, so wird es zunächst am ersten Polarisationsfilter 8 polarisiert, durch das Flüssigkristall 10 in seiner Polarisation nicht verändert und abschließend durch den Polarisationsfilter 12 geführt. Dieser blockiert aufgrund der unveränderten Polarisation des Lichts das gesamte polarisierte Licht.If light is passed through the arrangement shown, it is first on the first polarizing filter 8th polarized, by the liquid crystal 10 unchanged in its polarization and finally through the polarizing filter 12 guided. It blocks all polarized light due to the unchanged polarization of the light.

In den folgenden Ausführungen werden zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet.In the following explanations, like reference numerals are used to avoid unnecessary repetitions for like assemblies.

3 zeigt ein Modul 14, dass zum Blendschutz dienen kann. Das Modul 14 weist ein LCD Panel 16 auf, auf dem neun Fotodioden 18 matrixartig angeordnet sind. In bevorzugten Ausführungsformen wirkt das LCD Panel 16 mit zwei Polarisationsfiltern zusammen, wie dies mit Bezug zu den 1 und 2 beschrieben wurde. Die Fotodioden 18 sind an eine erste Energieleitung 20 angeschlossen. Das LCD Panel 16 ist mit einer Versorgungsleitung 22 elektrotechnisch verbunden. Die Fotodioden 18 sind zudem über eine Leitung 24 mit dem LCD Panel 16 verbunden. Die Versorgungsleitung 22 sowie die Energieleitung 20 sind ferner mit unterschiedlichen Polen einer Energiequelle 26 verbunden. 3 shows a module 14 that can serve for glare protection. The module 14 has an LCD panel 16 on, on the nine photodiodes 18 are arranged in a matrix. In preferred embodiments, the LCD panel acts 16 with two polarizing filters together, as related to the 1 and 2 has been described. The photodiodes 18 are to a first power line 20 connected. The LCD panel 16 is with a utility line 22 electrically connected. The photodiodes 18 are also over a line 24 with the LCD panel 16 connected. The supply line 22 as well as the power line 20 are also with different poles of an energy source 26 connected.

Die Fotodioden 18 dienen als Schaltelemente, die dann einen Stromkreis zwischen der Energiequelle 26 und dem LCD Panel 16 schließen, wenn Licht auf sie fällt. In diesem Fall wird das LCD Panel 16 mit ausreichend elektrischer Spannung versorgt, um vollständig seinen Zustand der Lichtdurchlässigkeit zu ändern, wobei dies unabhängig davon erfolgt, welche oder wie viele der Fotodioden 18 den Stromkreis schließen. Insgesamt bietet der modulare Aufbau die Möglichkeit, die Fotodioden 18 im Bereich des LCD Panels 16 anzuordnen. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Fotodioden 18 von dem LCD Panel 16 gehalten werden.The photodiodes 18 serve as switching elements, which then create a circuit between the power source 26 and the LCD panel 16 close when light falls on them. In this case, the LCD panel 16 supplied with sufficient electrical voltage to completely change its state of translucency, regardless of which or how many of the photodiodes 18 close the circuit. Overall, the modular design offers the possibility of the photodiodes 18 in the area of the LCD panel 16 to arrange. It is particularly preferred if the photodiodes 18 from the LCD panel 16 being held.

4 zeigt eine Modulanordnung 28 von fünf Modulen 14. Die Modulanordnung 28 verdeutlicht den Vorteil des kompakten Aufbaus des Moduls 14 aus 3. Durch Verwendung einer gemeinschaftlichen Energieleitung 20' und Versorgungsleitung 22' ist es möglich eine gemeinschaftliche Energiequelle 26' für alle Module 14 einzusetzen. Hierdurch wird erreicht, dass das Fenster insgesamt durch Einsparung von Energiequellen 26 sehr kompakt und modular aufgebaut werden kann. 4 shows a module assembly 28 of five modules 14 , The module arrangement 28 illustrates the advantage of the compact design of the module 14 out 3 , By using a shared power line 20 ' and supply line 22 ' is it possible a common source of energy 26 ' for all modules 14 use. This will ensure that the window overall by saving energy sources 26 very compact and modular.

5 zeigt ein Fenster 30 mit der Modulanordnung 28 aus 4. Es wird deutlich, dass ein modulweises Abdunkeln des Fensters 30 möglich ist. Die Unabhängigkeit der einzelnen Module 14 innerhalb der Modulanordnung 28 voneinander führt somit zu einem Schutz des Fahrzeugführers, wobei gleichzeitig nicht attackierte Bereiche des Fensters 30 durchsichtig bleiben. In 5 ist aus gründen der Übersichtlichkeit exemplarisch nur eine Modulanordnung 28 gezeigt. In bevorzugten Ausführungsformen sind weitere Teile des Fensters 30 oder das gesamte Fenster 30 mit Modulen 14, Modulanordnungen 28 und/oder Modulen oder Modulanordnungen anderer Größen und Dimensionen versehen. 5 shows a window 30 with the module arrangement 28 out 4 , It becomes clear that a module-wise darkening of the window 30 is possible. The independence of the individual modules 14 within the module arrangement 28 thus leading to a protection of the driver, at the same time not attacked areas of the window 30 stay transparent. In 5 For reasons of clarity, only one module arrangement is an example 28 shown. In preferred embodiments, further parts of the window are 30 or the entire window 30 with modules 14 , Modular arrangements 28 and / or modules or module arrangements of other sizes and dimensions.

6 zeigt ein Diagramm in Form eines kartesischen Koordinatensystems mit einer Abszisse bezüglich einer Wellenlänge von Licht in [nm]. Ferner weißt das Diagramm eine Ordinate bezüglich einer Empfindlichkeit in [%] einer exemplarischen Fotodiode auf. Innerhalb des Koordinatensystems ist eine in etwa bergförmige Kurve dargestellt, die die Eigenschaften der exemplarischen Fotodiode beschreibt. Anhand dieser Kurve ist deutlich zu erkennen, dass die Fotodiode ihre höchste Empfindlichkeit bei einer Wellenlänge von ungefähr 850 nm hat. 6 shows a diagram in the form of a Cartesian coordinate system with an abscissa with respect to a wavelength of light in [nm]. Further, the diagram has an ordinate with respect to a sensitivity in [%] of an exemplary photodiode. Within the coordinate system, an approximately mountain-shaped curve is depicted, which describes the characteristics of the exemplary photodiode. It can be seen clearly from this graph that the photodiode has its highest sensitivity at a wavelength of approximately 850 nm.

7 zeigt ein zweiteiliges Diagramm. Hierbei ist der erste Teil im rechten Bereich angeordnet und stellt ebenfalls ein kartesisches Koordinatensystem dar. Es weist eine Abszisse bezüglich eines Einfallswinkels von Licht auf die Fotodiode in [Grad] auf. Zudem weißt das Koordinatensystem eine dimensionslose Ordinate bezüglich der Empfindlichkeit der Fotodiode auf. Innerhalb des kartesischen Koordinatensystems ist eine in fast L-förmige Kurve dargestellt, die die Eigenschaften der exemplarischen Fotodiode beschreibt. Anhand dieser Kurve ist deutlich zu erkennen, dass die Fotodiode ihre höchste Empfindlichkeit bei einem Einfallswinkel von 0° und eine sehr gute Empfindlichkeit zwischen 0 und 20° hat. 7 shows a two-part diagram. Here, the first part is arranged in the right area and also represents a Cartesian It has an abscissa with respect to an incident angle of light on the photodiode in [degrees]. In addition, the coordinate system has a dimensionless ordinate with respect to the sensitivity of the photodiode. Within the Cartesian coordinate system is shown an almost L-shaped curve describing the characteristics of the exemplary photodiode. It can be seen clearly from this curve that the photodiode has its highest sensitivity at an angle of incidence of 0 ° and a very good sensitivity between 0 and 20 °.

Der zweite Teil ist im linken Bereich angeordnet und stellt die gleichen Informationen wie der erste Teil dar, wobei die Darstellung in Polarkoordinaten zur Verdeutlichung der Informationen erfolgt.The second part is arranged in the left area and represents the same information as the first part, with the representation in polar coordinates to clarify the information.

Obwohl die Erfindung in den Zeichnungen und der vorausgegangenen Darstellung im Detail beschrieben wurde, sind die Darstellungen illustrativ und beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen. Insbesondere ist die Wahl der zeichnerisch dargestellten Proportionen der einzelnen Elemente nicht als erforderlich oder beschränkend auszulegen. Weiterhin ist die Erfindung insbesondere nicht auf die erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Varianten der Erfindung und ihre Ausführung ergeben sich für den Fachmann aus der vorangegangenen Offenbarung, den Figuren und den Schutzansprüchen.Although the invention has been described in detail in the drawings and the foregoing description, the illustrations are illustrative and exemplary and not limiting. In particular, the choice of the proportions of the individual elements shown in the drawing should not be construed as necessary or restrictive. Furthermore, the invention is not limited in particular to the illustrated embodiments. Other variants of the invention and their execution will become apparent to those skilled in the art from the foregoing disclosure, the drawings and the claims.

In den Schutzansprüchen verwendete Begriffe wie „umfassen”, „aufweisen”, „beinhalten”, „enthalten” und dergleichen schließen weitere Elemente oder Schritte nicht aus. Die Verwendung des unbestimmten Artikels schließt eine Mehrzahl nicht aus. Eine einzelne Einrichtung kann die Funktionen mehrerer in den Schutzansprüchen genannten Einheiten bzw. Einrichtungen ausführen.Terms used in the claims, such as "comprising," "having," "including," "containing," and the like, do not exclude other elements or steps. The use of the indefinite article does not exclude a majority. A single device can perform the functions of several units or devices mentioned in the protection claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Schutzglasprotective glass
22
Polarisationsfilterpolarizing filter
33
Glasplatteglass plate
44
Flüssigkristallliquid crystal
55
Glasplatteglass plate
66
Polarisationsfilterpolarizing filter
77
Schutzglasprotective glass
88th
Polarisationsfilterpolarizing filter
99
Glasplatteglass plate
1010
Flüssigkristallliquid crystal
1111
Glasplatteglass plate
1212
Polarisationsfilterpolarizing filter
1414
Modulmodule
1616
LCD PanelLCD panel
1818
Fotodiodephotodiode
2020
Energieleitungpower line
2222
Versorgungsleitungsupply line
2424
Leitungmanagement
2626
Energiequelleenergy
2828
Modulanordnungmodule assembly
3030
Fensterwindow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19714434 A1 [0003] DE 19714434 A1 [0003]
  • WO 2006/073408 A2 [0003] WO 2006/073408 A2 [0003]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • http://de.wikipedia.org/wiki/Fl%C3%BCssigkristall [0031] http://en.wikipedia.org/wiki/Fluid_Crystal [0031]
  • http://de.wikipedia.org/wiki/Christiaan_Huygens [0032] http://en.wikipedia.org/wiki/Christiaan_Huygens [0032]
  • http://de.wikipedia.org/wiki/Augustin_Jean_Fresnel [0032] http://en.wikipedia.org/wiki/Augustin_Jean_Fresnel [0032]
  • http://produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/154002-da-01-ml-Fotoiode_Pin_SFH203_de_en.pdf [0070] http://produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/154002-da-01-ml-Fotoiode_Pin_SFH203_de_en.pdf [0070]

Claims (6)

Fenster (30) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Flugzeug, mit • einem als Blendschutzvorrichtung angeordneten LCD Panel (16); • einem Lichtsensor (18) zum Erfassen einer Lichtstärke und/oder Lichtwellenlänge außerhalb des Kraftfahrzeugs, und • einer Energiequelle (26) zum Betreiben der Blendschutzvorrichtung, • wobei das LCD Panel (16) in Abhängigkeit der Lichtstärke und/oder Lichtwellenlänge abdunkelt.Window ( 30 ) for a motor vehicle, in particular an aircraft, with an LCD panel arranged as an antiglare device ( 16 ); • a light sensor ( 18 ) for detecting a light intensity and / or light wavelength outside the motor vehicle, and • an energy source ( 26 ) for operating the anti-glare device, wherein the LCD panel ( 16 ) darkens depending on the light intensity and / or light wavelength. Fenster (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsensor (18) eine Fotodiode (18) ist.Window ( 30 ) according to claim 1, characterized in that the light sensor ( 18 ) a photodiode ( 18 ). Fenster (30) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsensor (18) auf Lichtwellenlängen von 400 nm bis 1100 nm reagiert.Window ( 30 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the light sensor ( 18 ) reacted to light wavelengths from 400 nm to 1100 nm. Fenster (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendschutzvorrichtung zwischen zwei Scheiben (1,7) angeordnet ist.Window ( 30 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the anti-glare device between two panes ( 1 . 7 ) is arranged. Fenster (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendschutzvorrichtung mit zumindest zwei Polarisationsfiltern (2, 6; 8, 12) wechselwirkt.Window ( 30 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the anti-glare device with at least two polarization filters ( 2 . 6 ; 8th . 12 ) interacts. Fenster (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vielzahl an LCD Panels (16), die unabhängig voneinander abdunkeln können.Window ( 30 ) according to one of the preceding claims, characterized by a plurality of LCD panels ( 16 ), which can darken independently of each other.
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