DE2149870A1

DE2149870A1 - Vorrichtung zur Lagebestimmung des Intensivzonenrandes eines Lichtstrahles,insbesondere zum Einstellen von Autoscheinwerfern

Info

Publication number: DE2149870A1
Application number: DE19712149870
Authority: DE
Inventors: Schick Frederick August
Original assignee: Dura Corp
Current assignee: Dura Corp
Priority date: 1970-10-06
Filing date: 1971-10-06
Publication date: 1972-04-13
Also published as: FR2109957A5; CA949743A; DE2149870C3; US3746449A; GB1320592A; DE2149870B2

Description

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BESCHREIBUNG zu der Patentanmeldung

Dura Corporation 2171 South 9th Street, Springfield, Illinois 62705

betreffend

Vorrichtung zur Lagebestimmung des Intenslvzonenrandes eines Lichtstrahles, insbesondere zum Einstellen von Autoscheinwerfern

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Lagebestimmung des Randes der Intensivzone eines LichtstrahlenbUndels und zwar insbesondere zum Einstellen und Prüfen von Autoscheinwerfern.

Die gesetzlichen Bestimmungen fordern die genaue Ausrichtung und Einstellung der Scheinwerfer von Automobilen und zwar besteht beispielsweise eine Forderung darin, daß sowohl der obere horizontale Intensivzonenrand und der linke vertikale Intensivzonenrand eines Scheinwerferkegels eine ganz bestimmte Ausrichtung und Lage besitzen muß. Bei einer üblichen Lichtuntersuchung muß beispielsweise für ein bestimmtes Strahlungsmuster und einen bestimmten Scheinwerfer (z.B. für das Abblendlicht und einen Scheinwerfer vom Nr. 2-Typ) der obere horizontale Rand der Intensivzone dieses Scheinwerfers die Höhe der horizontalen Mittellinie dieses Scheinwerfers besitzen, wenn das Licht auf einen Schirm in einem Abstand von 25 Fuß (7,62 m) projeziert wird. Diese Einstellung und Untersuchung fordert ferner, daß der linke Rand der Intensivzone des Lichtkegels etwa 2 Zoll (5 cm) rechts von der vertikalen Mittellinie des Scheinwerfers liegt, um bei Nachtfahrt eine Blendung von entgegenkommenden Fahrzeugen zu vermelden.

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Bs sind bereits die verschiedenartigsten Geräte und Vorrichtungen sowie Verfahren, zum Ausrichten und Prüfen der Scheinwerfereinstellung bekannt. Bei einem bekannten Verfahren werden mechanische Einrichtungen verwendet, die an den Einstell- und Befestigungsplatten am Hand der Scheinwerferlinse befestigt sind und durch welche die Ebene dieeer Befestigungsplatten in ihrer richtigen Lage zur horizontalen und vertikalen Lampenachse eingestellt werden kann. Infolge von Herstellungstoleranzen und unregelmäßigen Strahlungs- Ψ diagrammen und Änderungen in der Einstellung der Ebene dieser Ausrichtplatten in Bezug auf die Strahlungsränder sind bei dieses bekannten Verfahren Einstellungsfehler zu befürchten.

Ein zweites Verfahren zum Ausrichten und Prüfen von Scheinwerfern benutzt einen Schirm mit Bezugsmarken oder Bezugslinien und die Bedienungsperson bestimmt visuell die Lage der Ränder der Intensivzone des LlchtstrahlenbUndels in Bezug auf die Bezugslinien. Dieses Verfahren setzt einen verdunkelten Arbeitsraum voraus und es sind Einstellungsfehler infolge der unterschiedlichen Beurteilung durch verschiedene Bedienungspersonen k zu befürchten, da der Intensivzonenrand ja mit dem freien Auge bestimmt werden muß.

Ein drittes Verfahren benutzt eine Vorrichtung mit Fotozellen, die in einer bestimmten gegenseitigen Lage angeordnet sind und durch welche der Mittelpunkt der Intensivzone einer Lampe bestimmt werden kann. Hierbei wird vorausgesetzt, daß beim Ausrichten des Mittelpunktes der Intensivzone auch gleichzeitig der linke vertikale Rand und der obere horizontale Rand richtig . ausgerichtet sind* Infolge Änderungen der Größe und der Form dieser Intensivzone ist ea auch mit diesem bekannten Gerät nicht möglioh, einen Scheinwerfer genau einzustellen (US-Patente 2 291 11*» 2 508 095* 2 714 327 und 3 077 139).

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Ein viertes Verfahren zum Ausrichten des vertikalen linken und horizontalen oberen Randes der Intensivzone eines Scheinwerfers benutzt einen Projektionsschirm und mehrere darauf angeordnete Fotozellen (US-Patentschriften 3 586 333 und 3 467 473). Bei diesen bekannten Vorrichtungen sind Jeweils drei Fotozellen längs einer vertikalen Linie und drei Zellen längs einer horizontalen Linie angeordnet und zwar im wesentlichen Längslinien, die mit den Sollinien für den linken vertikalen und oberen horizontalen Rand der Intensivzone übereinstimmen. Bei einem dieser Geräte (US-Patentschrift 3 J586 333) werden die Ausgangssignale aller drei Fotozellen einem Rechenverstärker zugeführt, durch den ein Faktor bestimmt wird und zwar durch Teilen des Ausgangs derjenigen Zelle, die am weitesten innerhalb der Intensivzone liegt, mit der Differenz der mittleren Zelle minus dem Ausgang derjenigen Zelle, die auf der Reverenzlinie liegt. Wenn der Rand richtig ausgerichtet ist, ist dieser Faktor ein Minimum. Bei dem zweiten Gerät (US-Patentschrift 3 467 473) werden die Ausgangssignale der drei Zellen einem Rechenverstärker zugeführt, in welchem die zweite Ableitung dieser Ausgangssignale bestimmt wird, welche ein Maximum ist, wenn der Rand richtig ausgerichtet ist. Beide Geräte sind im Aufbau sehr teuer und erfordern einen ziemlich großen elektronischen Aufwand zur Auswertung der Meßsignale der Fotozellen nach relativ komplizierten mathematischen Formeln, die nur mit elektronischen Rechnern ausgeführt werden können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Scheinwerfer- Prüf- und Einstellgerät zu schaffen, das im Aufbau sehr einfach und billig ist, leicht auch von ungeübten Personen gehandhabt werden kann und trotzdem genau und fehlerfrei die Bestimmung des Intensivzonenrandes eines Lichtstrahlenbündels ermöglicht.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung nach dem Hauptanspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungender erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist im Aufbau sehr einfach und robust und daher vor allem auch für den rauhen Werkstattbetrieb geeignet. Sie kann auch von ungeübten Personen schnell ) und einfach gehandhabt werden und es kann zweifelsfrei und sehr genau jeweils die Grenze zwischen der hochintensiv ausgeleuchteten und nur schwach ausgeleuchteten Lichtzone eines Scheinwerferstrahles bestimmt werden. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung können unabhängig von der jeweiligen Bauart die verschiedenartigsten Scheinwerfer genau eingestellt und geprüft werden. Die Einstellung ist hierbei nicht mehr abhängig von der Geschicklichkeit des Prüfers.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung

Fig. 2 zeigt das zugehörige elektrische Prinzipschaltbild

Fig. 3 zeigt die Kombination der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Verkleinerungslinze

Fig. 4 zeigt den Projektionsschirm der Vorrichtung nach Fig. 5

Die erfindungsgemäßen Vorrichtung ist insbesondere von Vorteil beim Ausrichten und Prüfen der Scheinwerfer eines Kraftfahrzeuges. Sie umfaßt gemäß Flg. 1 einen Richtschirm oder

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eine Platte 10, auf welcher eine horizontale Linie 11 aufgezeichnet ist, die der Bezugslinie für einen oberen horizontalen Rand 12 der Hochintensivzone 13 eines Lichtstrahlbündels entspricht. Eine zweite Bezugslinie 14 auf diesem Schirm entspricht dem linken vertikalen Rand 15 dieser Intensivzone Ij5.

Auf diesem Schirm 10 können Fotozellen angebracht sein und die Scheinwerfer des Fahrzeuges können in einem Abstand von 25 Fuß (etwa 7#5 m) vor diesem Schirm aufgestellt werden, so daß dann die horizontale Mittellinie des Scheinwerfers mit der horizontalen Bezugslinie 11 zusammenfällt und die vertikale Mittellinie in einem vorbestimmten Abstand links von der Bezugslinie 14 zu liegen kommt. Bei einem üblichen Prüf- und Ausrichtverfahren soll beispielsweise die vertikale Mittellinie des Scheinwerfers zwei Zoll (5 cm) links von der Bezugslinie 14 liegen. Bei diesem empfohlenen Verfahren ist also eine Toleranz von + oder -2 Zoll für die Lage des oberen horizontalen Randes 12 in Bezug auf die Bezugslinie 11 und eine Toleranz von 2 Zoll nach links und von k Zoll nach rechts für die Lage des Randes 15 in Bezug auf die Bezugslinie 14 erlaubt.

Zur Bestimmung der Lage dee oberen horizontalen Randes 12 und des linken Randes 15 der Intensivzone l'j> sind vier lichtempfindliche Elemente 17 bis 20, beispielsweise Fotozellen, vorgesehen. Diese lichtempfindlichen Elemente sind von solcher Art, daß sie die aufgenommene Lichtenergie in eine elektromotibrische Kraft umwandeln oder anders ausgedrückt, elektrische Energie bzw. Spannungen erzeugen, wenn sie einer Lichtbestrahlung ausgesetzt sind, wobei die Energie Jeweils proportional zur aufgenommenen Lichtintensität ist.

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Die Fotoelemente 17 und l8 sind als Paar im vertikalen Abstand voneinander längs einer im wesentlichen quer zur Horizontallinie 11 verlaufenden Linie angeordnet. Das Element 17 ist unterhalb der Linie 11 und das Element 18 oberhalb der Linie 11 angeordnet. Die Elemente 19 und 20 sind längs einer horizontal und quer zur Bezugslinie 14 sich erstreckenden Linie angeordnet und die Bezugslinie 14 verläuft zwischen diesen beiden Elementen. Die Bezugs- Ψ linien 11 und 14, die Jeweils zwischen diesen Paaren von Elementen verlaufen, besitzen einen vorbestimmten Abstand von den einzelnen Elementen.

Die Ausgangesignale dieser beiden Paare von Fotoelementen werden mit Meßinstrumenten 23 bzw. 24, beispielsweise Milliampermeter, gemessen. Das Instrument 25 ist über die Leitungen 25 und 26 mit dem Element 17 und die Leitungen und 28 mit dem Element 18 elektrisch verbunden. Das Instrument 24 ist über die Leitungen 30 und 31 mit dem Element und den Leitungen 32 und 33 mit dem Element 20 verbunden. Die Instrumente 23 und 24 besitzen vorzugsweise ihren An- \ zeigenullpunkt für die Zeiger in der Mitte.

Fig. 2 zeigt das elektrische Schaltibld für das Instrument 24 und die Elemente 19 und 20. Das Fotoelement 19 ist mit seinem negativem Pol mit dem Anschluß 40 des Milliampermeters 24 über die Leitungen 4l und 42 verbunden. Der positive Pol ist über die Leitungen 45 und 46 mit dem Anschluß 43 verbunden. Der negative Pol des Elementes 20 ist mit dem Anschluß 43 über die Leitangen 46 und 47 und der positive Pol dieses Elements 20 ist Über die Leitungen 42 und 48 mit dem Anschluß 40 des Milliampermeters 24 verbunden. Wenn die beiden Fotoelemente 19 und 20 also eine elektromotorische Kraft erzeugen, so ist der Stromfluß von dem Element 19 durch das

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Milliampermeter 2* entgegengesetzt dem Stromfluß des Fotoelementes 20.

Wenn die Fotoelemente 19 und 20 in der dargestellten Weise in Bezug auf die Bezugslinie 14 angebracht sind, so liegt das Element 19 in dem Bereich der Hochintensivzone 13 des Lichtstrahles und eräugt daher eine elektromotorische Kraft. Das Fotoelement 20 liegt dagegen außerhalb dier Intensivzone und erzeugt daher entweder überhaupt keinen Strom oder nur einen sehr geringen Strom. Wenn der Rand 15 der Zone 13 nach links bewegt wird, so nimmt die auf das Element 20 fallende Lichtmenge zu und auch der Äusgangsstrom wird größer. Durch diese Beleuchtung des Elementes 20 wird auch der innere Widerstand dieses Elementes 20 verringert und ein Teil des vom Element 19 erzeugten Stromes kann durch das Element 20 fließen und hierdurch wird der Strom durch das Instrument 24 weiter verringert. Da das Milliampermeter 24 die relative Differenz zwischen den beiden in entgegengesetzter Richtung fließenden Strömen anzeigt, wird die Anzeige geändert, wenn das Ausgangssignal des Elementes 20 größer wird. Wenn dagegen der Rand 15 der Zone 13 nach rechts in Bezug auf die Linie 14 verschoben wird, so nimmt die Bestrahlung des Elementes 19 ab und hierdurch wird auch die von diesem Element erzeugte elektromotorische Kraft geringer, wodurch auch der Stromfluß herabgesetzt wird.

Zum Ausrichten des Randes 15 in Bezug auf die Linie 14 bewegt die Bedienungsperson den Lichtstrahl in horizontaler Richtung nach links und dann wieder nach rechts und bestimmt hierbei den Maximumausschlag des Instruments 24. Bei Maximumausschlag stimmt der Rand 15 mit der Bezugslinie 14 Uberein. Wenn der Rand nach links bewegt wird, nimmt das Ausgangssignal des Elementes 20 zu und eräugt eine Abnahme in der Anzeige des Instrumentes. Wenn der Rand I5 nach rechts bewegt wird, nimmt die Bestrahlung des Elementes 19 ab, das Ausgangssignal wird geringer und auch die Anzeige nimmt ab.

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Die elektrische Schaltung der Elemente 17 und 18 und des Instrumentes 2} ist in gleicher Weise getroffen. Der Rand 19 ist auf die Linie 11 ausgerichtet, wenn die Anzeige des Instrumentes 23 ein Maximum ist. Wenn der Rand 12 nach oben aus der Sollstellung herausbewegt wird, so nimmt das Ausgangssignal des Fotoelementes 18 zu und damit auch der durch das Instrument 2} in entgegengesetzter Richtung zum Strom des Elementes 17 fließende Strom und die Anzeige am Instrument wird kleiner. Wenn der Rand 12 sich in Bezug auf die Linie 11 Ψ nach unten bewegt, wird das Ausgangssignal des Elementes 17 kleiner und auch hier wird wieder die Anzeige des Instrumentes 25 kleiner. Zur genauen Ausrichtung des Randes 12 in Bezug auf die Linie 11 bewegt die Bedienungsperson die Intensivzone IJ> vertikal nach oben und unten und bestimmt hierbei.das Maximum der Anzeige und stellt dann die Einstellschrauben am Scheinwerfer so ein, daß diese vorbestimmte Maximalanzeige beibehalten wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch noch auf andere Weise durchgeführt werden, indem der Schrim 10 durch einen kleineren Schirm 10a ersetzt wird, der dann im Zusammenwirken mit einer Sammellinse C verwendet wird, durch welche die Größe des Lichtmusters der Lichtquelle L herabgesetzt wird. (Fig. 3). Der Schirm 10a dient als Unterstützung für die Fotoelemente 17a bis 20a (Fig. 4), die auf diesem Schirm 10a in ähnlicher Weise wie die Elemente 17 bis 20 gemäß Fig. 1 angeordnet sind. Die Elemente 17a und l8a sind auf entgegengesetzten Seiten einer Bezugslinie 11a angeordnet und mit einem Instrument 2j5a verbunden, während die Elemente 19a und 20a auf entgegengesetzten Seiten einer Bezugslinie 14a angeordnet und mit einem Instrument 24a verbunden sind. Die Fotoelemente können auf der Vorderseite des Schirmes oder aber auch auf der Hinterseite dieses Schirmes angebracht sein, wobei im letzteren Fall die Beleuchtung über geeignete Löaher 51 bis 54 (Fig. 4) erfolgt. Anstelle von Löchern kann der gesamte Schirm auch aus durchscheinendem Material

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bestehen, so daß das hindurch tretende Licht auf die Fotoelemente auftrifft.

Da die Sammellinse C die Größe des Musters IJa reduziert ist der Schirm 10a relativ nahe an der Lichtquelle L angeordnet, bei welcher es sich wieder um einen Scheinwerfer oder auch einen Nebelscheinwerfer bzw. Suchscheinwerfer oder dgl. handeln kann. Der Abstiand zwischen dem Schirm 10a und der Lichtquelle L richtet sich nach der Charakteristik der Sammellinse C und er ist so gewählt, daß er wieder einem Abstand von 25 Fuß (etwa 7,5 m) wie im vorhergehenden Beispiel entspricht.

Bei diesem Gerät wird der Schirm 10a zunächst in Bezug auf die Lichtquelle durch nicht dargestellte Unterstützungen in die Null-Lage gebracht, so daß ein richtig eingestellter Scheinwerfer mit seinem linken vertikalen Rand übereinstimmt mit der Linie 14a und mit seinem oberen horizontalen Rand mit der Linie 11a. Zur Prüfung der Scheinwerfereinstellung wird der Schirm 10a nach rechts und links und dann nach oben und unten durch geeignete Verstelleinrichtungen auf der Unterstützuni bewegt bis Maximalausschlag an den Instrumenten 24a und 2}a erreicht ist, wodurch dann feststeht, daß der linke vertikale Rand und der obere horizontale Rand der Intensivzone des Scheinwerfers mit den Sollinien l4a und 11a jeweils übereinstimmen. Durch das Ausmessen dieser Schirmbewegung und auch deren Richtung aus der vorbestimmten Null-Stellung sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung mittels geeigneter Anzeige-Skalen, die so geeicht sind, daß die den entsprechenden Bewegungsabs t finden bei 25 Fuß entsprechen und die Jeweils an der Unterstützung angebracht sind, kann die Größe des Fehlers der Einstellung der Lichtquelle von der Solleinstellung bestimmt werden. Wenn ein Fehler festgestellt wird, wird der Schirm 10a

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In die Null-Lage zurückgebracht und der Seheinwerfer wird dann richtig eingestellt, so daß sein linker vertikaler Rand und oberer horizontaler Rand jeweils mit den Sollinien 14a und 11a übereinstimmt. Der Schirm 10a kann also entweder nur zum Prüfen der Einstellung von Lichtquellen oder sowohl zum Prüfen als zum gleichzeitigen Einstellen solcher Lichtquellen benutzt werden.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel dient der Schirm 10a als Unterstützung für die beiden Paare von Fotoelementen 17a bis 20a, wobei diese Unterstützung ihrerseits in einer Halterung bewegbar angebracht ist. Anstelle eines solchen Schirmes 10a als Unterstützung können die Paare von Fotoelementen auch auf getrennten Unterstützungen angebracht sein, beispielsweise auf Haltern, die in der gewünschten Bezugsstellung angebracht sind und durch welche die Elemente in der vorbestimmten Stellung gegenüber den Bezugslinien gehalten werden. Jeder Halter ist beispielsweise verschiebbar auf der Unterstützung angebracht, beispielsweise über geeichte Einstellknöpfe, wobei der eine Halter längs einer horizon-) talen Linie und der andere Halter längs einer vertikalen Linie verschiebbar ist. Die Verstellvorrichtungen zum Verschieben der Halter besitzen wieder eine geeignete Skala die so geeicht ist, daß unmittelbar der entsprechende Abstand der Bewegung bei 25 Fuß angezeigt wird, so daß über diese Anzeigeskalen jeweils unmittelbar die Größe des Fehlers der Einstellung sowohl des horizontalen als auch des vertikalen Randes einer Lichtquelle von den vorbestimmten Soll-Stellungen anzeigen. Die Halter mit den darauf angebrachten Paaren von Fotoelementen können damit wieder nur zum Prüfen von Scheinwerfern oder aber gleichzeitig auch zum Nachstellen und Ausrichten der Lichtquellen benutzt werden.

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Die Fotoelemente z.B. 17 oder l8 eines Paares sollten vorzugsweise gleiche Charakteristik besitzen, obwohl Herstellungstoleranzen dieser Elemente die Anzeige weder bei der Scheinwerferprüfung noch bei der Scheinwerferausrichtung beeinflussen. Die Fotoelemente eines Paares brauchen deshalb nicht abgeglichen zu werden. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung bedarf daher auch keiner Nacheichung.

Patentansprüche

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Claims

W. UlCAJT TF.LKEOX 44«SS8 IMTENTABTWAI/T 80OO M«ACHEN 9 AI'MtI-|CI.I>HTIt.V">SK 24 /*. TELKFON 44*88» Patentansprüche

1./ Vorrichtung zur Lagebestimmung des Randes der Intensivzone eines licht strahlenbündel, insbesondere zum Einstellen von Autoscheinwerfern, dadurch g ekennzei c h η e t, daß quer zu dem zu bestimmenden Intensivzonenrand (12, 15) im Abstand voneinander zwei lichtempfindliche Elemente 0-7, 18; 19, 20) angeordnet sind, die mit einem Meßinstrument (25» 24) derart zusammengeschaltet sind, daß Jeweils die Differenz der mit diesen Elementen gemessenen Lichtintensität angezeigt wird, und so bei Übereinstimmung des Intensivzonenrandes (12, 15) mit einer Sollinie (11, 14) zwischen diesen Elementen das eine Element Jeweils außerhalb und daa andere innerhalb der Intensivzone (13) liegt und dann Maximumanzeige erfolgt.

2« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elemente auf einer quer zum Intensivzonenrand sich erstreckenden Linie im Abstand voneinander befestigt sind.

2» Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente jeweils die empfangene Lichtenergie in eine elektromotorische Kraft umwandeln und die Differenz der Größe dieser elektronotorischen Kräfte im Meßinstrument angezeigt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis J, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollinie zwischen den beiden Elementen die horizontale Solläge (11) für den oberen Rand (12) und/oder die vertikale Sollage (l4^für den linken

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Rand (I^ der Intensivzone (13) eines Scheinwerfers darstellt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zu bestimmenden Lichtquelle (L) und den Elementen eine abstandverkürzende Sammellinze (C) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente auf einer verstellbaren Unterstützung (10) angebracht sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennze lehnet, daß zur Lagebestimmung des horizontalen und vertikalen Intensivzonenrandes eines Scheinwerfers jedem dieser Ränder (12, 15) Jeweils zwei Elemente (17, 18) bzw. (19, 20) mit zugehörigen Differenzmeßinstrumenten (25 bzw. 24) zugeordnet sind.

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