DE2155378C3 - Vorrichtung zum Beleuchten der Fahrstrecke eines Fahrzeuges sowie zum Schutz des Fahrzeugführers gegen Blendung - Google Patents
Vorrichtung zum Beleuchten der Fahrstrecke eines Fahrzeuges sowie zum Schutz des Fahrzeugführers gegen BlendungInfo
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Description
fern, die polarisiertes Licht aussenden, sowie mit Polarisationsfiltern auszurüsten, wobei die Filter den
Durchlaß des von der Fahrbahn zurückgeworfenen Lichtes erlauben, das direkte Scheinwerferlicht entgegenkommender,
gleichartig ausgerüsteter Fahrzeuge jedoch wegfiltern. Es ist leicht ersichtlich, daß diese
Lösung nur dann einen wirklieb wirksamen Blendschutz ergeben würde, wenn die überwiegende Mehrzahl
der im Verkehr befindlichen Fahrzeuge von einem gewissen Stichdatum an mit dem erwähnten Polarisationssystem
ausgerüstet würden. Eine derartige allgemeine Einführung eines Polarisations-Blendschutz-Systems
ist jedoch aus naheliegenden Gründen rechtlicher sowie organisatorischer Art nur äußerst
schwer durchführbar. ,5
Ebenfalls vorgeschlagen wurden Brillen, welche mittels Färb- oder Polarisationsfiltern eine Blend-
«chutzwirkung erreichen sollen. Diese Brillen schwächen jeglichen zum Auge des Fahrers gelangenden
Lichtstrom, ohne irgendwelche Selektivität dieser Schwächung gegenüber verschiedenen Lichtquellen
zu erreichen. Da bei niederen Beleuchtungsdichten im zu beobachtenden Straßenabschnitt die Schärfe
mit abnehmender Beleuchtungsdichte ebenfalls abnimmt, ergibt sich als wichtiger Nachteil dieser nicht
selektiven Lichtschwächung, eine Verminderung der Sehleistung des Brillenträgers.
Ebenfalls bekannt sind Spezialbrillen mit spiegelnden Zonen auf den Brillengläsern. Sie weisen den
Nachteil auf, gewisse Gesichtsfeldbereiche permanent einer ausreichenden Beobachtung zu entziehen.
Weiterhin wurde ein System vorgeschlagen, bei dem durch automatisches Einklappen von monochromatischen
Filtern einerseits vor dem Scheinwerfer, der mit einer Einlinienlichtquelle ausgestattet
ist und andererseits vor dem Auge das Scheinwerferlicht durch Ausblendung eines engen Spektralbereiches
reduziert wird. Dieses System genügt der Straßenverkehrssicherheit insofern nicht, als die monochromatische
Ausfilterung einer Linie die Erkennung nur einer Farbe zuläßt und somit eine Identifikation der
Verkehrssignale wie Ampeln, Verkehrsschilder, usw. nicht zuläßt.
Bei jeder Begegnung muß sich durch das abrupte Einklappen der Filter, sowohl der Fahrer, dessen
Fahrzeug mit diesem System ausgerüstet ist, als auch der entgegenkommende Fahrer an die neue Fahrsituationserkennung
anpassen, was eine Verwirrung und Irriüerung beider Fahrer ergibt. Zusätzlich kann
die photoelektrische Einklappung der Filter durch ortsfeste Lichtquellen unnötig ausgelöst werden. Daher
dürfte ein solches System die physiologischen Erfordernisse der Fahrsituationserkennung kaum
erfüllen.
Eine weitere Maßnahme zur Herabsetzung der Unfallgefahr bei Nacht besteht in der Gewährleistung
ausreichender, ortsfester Straßenbeleuchtungen, was zur Zeit, allerdings nur für relativ kurze Straßenabschnitte,
mit gutem Erfolg angewendet wird. Eine Ausrüstung des gesamten Straßennetzes oder zumindest
aller Hauptverkehrswege mit ausreichenden ortsfesten Beleuchtungskörpern kann jedoch in vorausschbarer
Zukunft aus wirtschaftlichen Gründen nicht in Aussicht gestellt werden.
Auf Grund ihrer, gegenüber Glühlampen vielfach
(z. B. bis vierfach) höheren Lichtausbcuten haben Gasentladungslampen unter anderem bei ortslesten
Straßenbeleuchtungen eine große Bedeutung erlangt.
Es sind Gasentladungslampen mit verschiedenen Gasfüllungen bekannt, wobei Hg- bzw. Na-Dampflampen
häufig verwendet werden.
Diese Metalldampflampen werden oft mit verschiedenen zusätzlichen Stoffen versehen, zwecks
weiterer Verbesserung der Lichtausbeute bzw. der Färb wiedergabe. Solche Lampen bilden Linienstrahler,
die nahezu ihr gesamtes Licht in gewissen, schmalen Wellenlängen-Bereichen, d. h in charakteristischen
Spektrallinien, abstrahlen. Werden derartige Gasentladungslampen im Hochdruckbereich (Betriebsdruck
0,1 bis 10 atm) betrieben, so ergibt sich eine mit W-Glühlampen vergleichbare Leuchtdichte. Die in
den Druck- und Temperatur verbreiteten Spektrallinien emittierte Lichtleistung beträgt hierbei stets
ein Vielfaches der gleichzeitig abgestrahlten, nur schwach wellenlängenabhängigen Kontinuumstrah-
Gasentladungslampen erlauben auf Grund der obengenannten Vorteile den Bau kompakter Scheinwerfer
mit hoher Leuchtstärke und Lichtausbeute und werden zur Zeit unter anderem in Filmstudios,
sowie für militärische Zwecke eingesetzt. Deren Verwendung für Kraftfahrzeug-Scheinwerfer ist ebenfalls
grundsätzlich denkbar jedoch kaum preislich gerechtfertigt solange sie keine weiteren wesentlichen Vorteile
ergibt.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, unter Berücksichtigung der obenerwähnten
Probleme, eine Vorrichtung zum Beleuchten der Fahrstrecke eines Fahrzeuges sowie zum wirksamen
Schutz des Fahrzeugführers gegen Blendung zu schaffen. Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß gekennzeichnet
durch mindestens einen Scheinwerfer mit einer als Linienstrahler ausgebildeten Lichtquelle, deren Emission
vorwiegend auf bestimmte, über den sichtbaren Bereich verteilte Spektraüinien beschränkt ist. und
durch ein auf die Lichtemission des Linienstrahlers abgestimmtes optisches Filter, das zwischen der Fahrstrecke
und dem Fahrzeugführer angeordnet, für das von diesem Scheinwerfer stammende Licht durchlässig
und für Licht anderer Wellenlängen undurchlässig ist.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung sowie eine Variante der ersten Ausführungsform beispielsweise dargestellt.
Fig. 1 stellt die erste Ausführungsform schematisch dar;
F i g. 2 zeigt ein Detail der F i g. 1 in vergrößertem
Maßstab;
F i g. 3 zeigt ein weiteres Detail der Fig. 1 in
vergrößertem Maßstab:
F i g. 4 zeigt schematisch eine Filterbrille nach einer Variante der ersten Ausführungsform:
F i g. 5 zeigt ein Detail der F i g. 4 in vergrößertem Maßstab;
F i g. 6 stellt die zweite Ausführungsform schemalisch
dar;
F i g. 7 und 8 zeigen ein Detail der F i g. 6 in vergrößertem Maßstab:
F i g. 9 zeigt ein weiteres Detail der Fig. 6 in
vergrößertem Maßstab.
Die Vorrichtung nach der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3 besteht einerseits au>
zwei Scheinwerfern I. die in üblicher Weise an einem teilweise dargestellten Fahrzeug 2 fest angebracht
sind und andererseits aus einem, hinter der Windschutzscheibe 3 desselben angeordneten optischen
Filler 4. Dieses dient /um Schutz des Fahrzeugführers
gegen Blendungen durch entgcgenleueliiende
Lichtquellen und insbesondere zum Blendschutz gegenüber anderen entgegenkommenden Fahrzeugen,
die mit herkömmlichen Scheinwerfern ausgerüstet sind.
Der in F i g. 2 im Querschnitt gezeigte Scheinwerfer 1 weist als Lichtquelle eine Gasentladungslampe
5 auf, die als polychromatischer Linienstrahler ausgebildet ist. Der Scheinwerfer besitzt ferner einen
Gegenreflektor 7. der koaxial zur Lampe 5 angeordnet ist und einen Lichtkegel 8 bildet. Der Radius
dieses Retlektors kann z, B. 5 bis 10 mm und seine Länge 20 mm betragen. Der Scheinwerfer 1 ist ferner
mit einer Fresnellinse 9 versehen, welche die Bündelung des Lichtkegels 8 bewirkt. Ein Schutz- bzw.
Slreuglas 10 dient als Abschluß des Scheinwerfers an dessen Vorderseite. Die Fresnellinse 9 kann dabei
eine Brennweite von etwa 10 cm aufweisen und ist derart angeordnet, daß die Lampe 5 in deren Brennpunkt
liegt. Das Streuglas 10 wird zudem je nach Anwendung in bekannter Weise so ausgebildet, daß
die Lichtverleilung im Nuizstreuwinkel des Scheinwerfers I den jeweiligen Bedürfnissen des betreffenden
Fahrzeuges angepaßt wird.
Die Kommutation des Scheinwerfers 1 von Fernlicht auf Abblendlicht, und umgekehrt, kann durch
Verschiebung der Lampe 5 und des Gegenreflektors 7 in der Bildebene der Fresnellinse 9 bewerkstelligt
werden, wobei deren Koma (Bildfehler) eine Ausfächerung des Lichtstrahles unter der Dunkel-Hell-Beleuchlungsgrenze
nach unten bewirken kann.
Die als polychromatischcr Linienstrahler ausgebildete Lampe 5 strahl; sichtbares Licht in drei
Spcktrallinien (blau. grün, orange) aus und besteht z. B. aus einer Hg-Ar-Gasentladungslampe mit Beimischungen
von InI. TIl und NaI. wobei die Partialdrückc
der dissoziierten Mciaüdamnfe ■
> höheren Millitorr-Bcrcich liegen. Scheinwerfer mit einer wichen
Gasentladungslampe als Lichtquelle emittieren sichtbares Licht vorwiegend bei den drei Wellenlängen:
λ, = 451 nm (blau. InI).
/-2 = 535 nm (grün, TlI),
/-2 = 535 nm (grün, TlI),
/., = 589 nm (orange. NaI).
Die sichtbare Emission des Quecksilbers wird beinahe vollständig unterdrückt, wobei die Emission im
Ultraviolett durch das Schutz- bzw. Slreuglas 10 absorbiert wird.
Diese Gasentladungslampe 5 k-mn beispielsweise
bei einer Entladungsstrecke von 25 mm Länge und einem Durchmesser von 10 mm eine Leistung von
40 W sowie eine Lichlausbeutc von etwa 50 Lumen "Watt aufweisen, wenn sie mit einer Spannung
von 80 VoIi betrieben wird.
Fig. 3 zeigt im Querschnitt den oberen Teil des
optischen Filters 4. das an der Hintcrscite einer Tragplatte 11 angebracht ist. Das Filter 4 ist ein
Interferenz-Linienfiltcr höherer Ordnung der bekannten
Gcffcken-Bauart und besteht aus einer durchsichtigen Interfcrcnzschichl 12, z. B. aus MgF2. die
zwischen zwei teildurchlässigen Rcflcktorschichtcn 13
und 14 aus Silber angeordnet ist. Die Schichten 13. 12 und 14 können dabei nacheinander in bekannter
Weise durch Aufdampfung auf die Tragplatte 11 aufgebracht werden. Die Schicht 14 ist schließlich
mit einer durchsichtigen Schutzschicht 15. z. B. aus SiO2. versehen.
Der Durchlaßbereich des Filters 4 ist auf die Lichtemission der Gasentladungslampe 5 derart abgestimmt,
daß das Filter für die drei angegebenen Emissions-Wellenlängen /.,. /., und /., durchlässig
und für andere Wellenlangen vorwiegend undurchlässig ist. Um diese Abstimmung zu erzielen, kann
die erforderliche Dicke der lmerleren/schichl 12 nach
ίο der bekannten Interferenztheorie berechnet werden.
Durch die in Fig. 1 gezeigte, wegklappbarc Anordnung
des Filters 4 kann dieses bei trübem Tageslicht sowie bei Dämmerung usw. aus dem Sichtfeld
des Fahrzeugführers entfernt werden, da unter solchen
Bedingungen kein Blendschutz erforderlich ist. Fs kann aber das Filter auch an der Windschutzscheibe
selbst aufgebracht werden, wobei diese dann gegebenenfalls an Stelle der Tragplatte 11 als Substrat
für das Filter dienen kann.
Der Führer des mit der beschriebenen Vorrichtung ausgerüsteten Fahrzeuges sieht somit durch
das optische Filter 4 das von seinen eigenen Scheinwerfern 1. d.h. mit den Emissions-Wellenlängen /.,.
/.,. /.,. ausgestrahlte Licht, im wesentlichen unge-
2s schwächt, vvobei das von äußeren Quellen und insbesondere
von entgegenkommenden, herkömmlich ausgerüsteten Fahrzeugen stammende Licht durch
das Fiher 4 größtenteils zurückgehalten wird. Mit anderen Worten, die Kombination der als Drei-Linienstrahler
speziell ausgebildeten Scheinwerfer 1 mit dem an diese angepaßten optischen Filter 4
bietet dem Führer des derart ausgerüsteten Fahrzeuges einen selektiven Blendschutz gegenüber konventionellen
Lichtquellen unter Gewährleistung einer wirksamen Beleuchtung und einer guten Sicht seiner
Fahrstrecke.
Gemäß einer Variante der beschriebenen Vorrichtung werden el-enf.ills ähr-liche Scheinwerfer, wie
.!hen Mi bezug auf i 1 g. I und J erläutert, am betreffe·
!'enden Fahrzeug angebracht, wobei das optische Filter als Filterbnlle 16 ausgebildet ist (siehe F i g. 4).
Diese ist für den Fahrzeugführer bestimmt und weist ferner, wie aus F i g. 5 ersichtlich, einen anderen
Aufbau als das beschriebene Filter 4 ectnäß F i c. 3
auf.
Die in F i g. 4 und 5 im Querschnitt teilweise gezeigte Filterbrille 16 ist als Diebktrikum-lntcrfcrenz-Linienfilter
ausgebildet, dessen Transmission mit den drei oben angegebenen Emissionslinien übcreinstimmt,
d. h. vorwiegend bei den Emissions-Wellenlängen A1. /.,. /._, des Scheinwerfers 1 hegt.
Wie aus Fig. 5 im Schnitt nach Linie F-I der
F i g. 4 gezeigt, weist jedes Glas der Filterbrille 16 eine durchsichtige Glasscheibe 17 auf, die als Subslrat
bzw. Träger für das Interlerenz-Filter selbst dient. Dieses Filter besteht aus einer durchsichtigen
Interfcrcnzschicht 18 mit einer Dicke d.. z. B. aus
Kryolith (Na3AlF6) mit einem Brechungsindex n.
= 1.3. sowie aus gleichartigen, an beiden Seiten der
Schicht 18 symmetrisch angeordneten Rcfiexions-Schichtsyslcmcn
19 bis 25 und 26 bis 32. Ferner isi eine durchsichtige Schutzschicht 33. z. B. aus SiO-auf
der letzten Schicht 32 aufgebracht. Die Schichter 19. 21. 23. 25 bzw. 26. 28, 30. 32 besitzen einen hoher
Brechungsindex n„ und bestehen alle z. B. aus TiO:
oder ZnS mit einer Schichtdicke </r. während di<
dazwischenliegenden Schichten 20. 22. 24 bzw. 27 29. 31 einen niedrigen Brechungsindex nt bcsii/ei
und alle ζ. B. aus Kryolith, MgF2 oder SiO2 bestehen,
wobei deren respektive Dicken mit (Z1. d2. d3 bezeichnet
werden.
Die Dicke d. der Interferenzschicht 18, welche in
höheren Ordnungen als der ersten Ordnung arbeitet, kann durch die folgende Beziehung ermittelt werden:
d.
In.
(Af,+A),
(D
worin
die transmittierten Wellenlängen,
die den A1- entsprechenden Interferenz-Ordnungen,
der Phasenwinkel.
die den A1- entsprechenden Interferenz-Ordnungen,
der Phasenwinkel.
Im vorliegenden Fall, wo es sich durchwegs um durchsichtige Dielektrika, bzw. um nicht absorbierende
Schichten handelt, kann für Λ ein Wert von etwa 0,5 angenommen werden.
Die Interferenzschicht 18 mit einer gegebenen Dicke (f. erfüllt also die obige Beziehung (1) für die
drei Transinissions-Wellenlängen A1, A2, A3, wenn
A1 (M1 + Λ) = A2 (M2 + Λ) =
= const. = d. ■ In2.
= const. = d. ■ In2.
■+ -ι)
(2)
und
d =
An1
die nachstehenden Schichtdicken:
dt = 98 nm, dz = 102 nm, d3 = 106 nm
und dr = 51 nm.
und dr = 51 nm.
Um eine gleichmäßige spektrale Durchlaßwirkung der Filterbrille unabhängig von der Blickrichtung,
d. h. für verschiedene Durchtrittsrichtungen des Lichtes zu gewährleisten, kann insbesondere die Interferenz-Schichtdicke
d2 ausgehend von der Achse der Brillengläser kreissymmetrisch gegen den Brillenrand
28 abnehmend ausgeführt werden.
F i g. 4 zeigt das Auge A des Fahrers in einem Ab-
stand α von der Filterbrille 16, wobei der Blickwinkel
d. h. der Winkel zwischen der Brillenachse und jeder Blickrichtung durch die Brille mit y und der
entsprechende Radius mit r bezeichnet sind; es gibt:
COS φ =
Durch wiederholte Berechnung unter Einsetzung verschiedener Ordnungen M1, M2, Ai3. kann eine
Dicke J. von 2,17 μΐη ermittelt werden, bei der die
obige Bedingung (2) erfüllt wird, und zwar bei
A3 = 592 nm mit M1 = 9,
A2 = 535 nm mit M2 = 10,
A1 = 450 nm mit M3 =12. >
Diese Interferenzschicht 18 aus Kryolith mit einer Dicke d. von 2,17 μίτι ergibt somit die gewünschten
drei Transmissions-Wellenlängen (A1. A2, A3), die den
drei Emissions-Wellenlängen der Scheinwerfer 1 entsprechen.
Es versteht sich, daß jedes der Reflexions-Schichtsysteme
19 bis 25 und 26 bis 32, für sich allein betrachtet, eine nahezu gleichmäßige Reflexion und
Transmission mindestens über den ganzen Spektralbereich von A1 bis A3 erlauben muß. Um dies zu
erreichen, können beispielsweise die Reflexionsbereiche für die Schichten 20, 22, 24 bzw. 27, 29, 31
mit niedrigem Brechungsindex dL gegeneinander verschoben
werden, z. B. derart, daß sie bei An -20(nm); A0; und A0 + 20 (mn) zu liegen kommen, wobei A0 ein
Mittelwert für gut sichtbares Licht zwischen 450 und 630 nm ist und bei 530 nm angenommen werden
Man erhält dann aus den folgenden bekannten Beziehungen:
d, =
A0-20
An,
An,
dt =
d3 =
A0+ 20
4 n,.
4 n,.
Die erwähnte radiale Abnahme der Schichtdicke d. wird durch Multiplizierung derselben mit dem
Faktor cos ( ~) ermittelt.
Bei einer weiteren Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung, kann die Gasentladungslampe
des Scheinwerfers (1 bzw. 35) aus einer Quecksilber-Dampflampe mit folgenden Beimischungen: InI
(A. = 451 nm), TlI (A2 = 535 nm) und LiI (A3
= 671 nm) bestehen.
Das darauf abgestimmte dielektrische Interferenz-Linienfilter besitzt in diesem Fall einen ähnlichen
Aufbau wie in F i g. 5 dargestellt, wobei jedoch die symmetrisch angeordneten Reflexions-Schichtsysteme
sowie die Interferenzschicht eine andere Transmissionswirkung erzielen. Die Reftexions-Schichtsysteme be-
stehen dann aus einer Folge von abwechselnd hoch- und niedrigbrechenden Schichtmaterialien mit einerr
Brechungsindex-Verhältnis nH/nL = 1,33 bis 1.4. Da
durch wird Licht in einem Bereich von 460 bis 660 r reflektiert und außerhalb desselben fast vollständig
so durchgelassen. Demzufolge werden die Emissions
linien von InI (450 nm) und LiI (671 nm) transmittiert wobei der Durchlaß der Emissionslinie von Tl
(535 nm) durch entsprechende Wahl der Interferenz schicht, wie bereits erläutert, erzielt werden kann.
<-5 Dadurch wird die erwünschte selektive Lichttrans
mission bei A1, A2, A3 mit einem Interferenz-Linien
filter erster Ordnung erzielt, das in herkömmliche Weise leicht herstellbar ist.
Ferner ergibt dieses Interferenzfilter erster Ordnunj
eine besonders günstige Blendschutzwirkung in bezuj auf herkömmliche Lichtquellen mit Wolframlamperi
deren Intensität, bezogen auf die spektrale Empfind lichkeit des Auges, vorwiegend im Reflexionsbereicl
des Filters liegt.
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich, be steht die Blendschutzvorrichtung im wesentliche:
aus einer Kombination eines polychromalischci Linicnstrahlcrs mit einem Interferenz-Linienfilte
309 6.Rl dl
Brille 16). Dabei gelingt es, durch eine zweckmäßige
\npassung der Interferenzschichtdicke des optischen Filters an die emittierten Spektrallinien des Linienstrahlers
gleichzeitig mehrere Licht-Wellenlüngen zur
Beleuchtung heranzuziehen. Die gleichzeitige Verwendung von verschiedenen Spektralfarben, im vorliegenden
Fall Blau, Grün, Orange (bzw. Rot), erlaubt es, angestrahlte Objekte in annähernd weißem Licht
erscheinen zu lassen. Die beschriebene Ausführungsform und deren zwei Varianten gewährleisten somit
sowohl eine Blendschutzwirkung gegenüber herkömmlichen Lichtquellen (Kontinuuirstrahler), wie
auch eine richtige Identifizierung der Farben von angestrahlten Objekten sowie von anderen Lichtquellen.
Dies ist von Bedeutung im Hinblick auf die Erkennung von Verkehrsschildern, Fahrzeugleuchten
(z. B. Bremslicht, Rücklichter) und Verkehrsampeln.
Nebst den obenerwähnten Beimischungen InI. TlI und NaI (bzw. LiI) kommen verschiedene andere
Stoffe in Frage. So können beispielsweise die Erdalkalimetalle Ca, Sr, Ba sowie die Übergangsmetalle
aus den Klassen 2d, 3d und 4d des Periodischen
Systems, wie z. B. Sc, Cr, Ti V und Nb, mit Vorteil bei den Beimischungen für die Gesumtladungslampe
des polychromatischen Linienstrahlers Verwendung finden. Ferner weisen auch Beimischungen der seltenen
Erden wie z. B. Sm. Ce, Eu, Gd. La. Lu, Nd und Pr lichttechnisch interessante Eigenschaften auf.
In allen Fällen kann durch Verwendung der Iodide (bzw. Bromide oder Telluride) der genannten EIemente
eine exotherme Transportreaktion aufrechterhalten werden, welche die betreffenden Elemente
in den zentralen Gasentladungsbereich transportiert.
Ferner kann in bekannter Weise gegebenenfalls durch kontinuierlich pulsierten Betrieb der Gasentladungslampe
die Lichtausbeute derselben erhöht werden.
Fig. 6 zeigt schematisch die Bestandteile der
Vorrichtung nach der zweiten Ausführungsform. Diese weist einerseits zwei an einem Kraftwagen 34 in üblicher
Weise angebrachte Scheinwerfer 35 auf. Andererseits ist der Kraftwagen 34 mit einer speziellen
Windschutzscheibe 36 versehen und der Kraflwagenführer mit einer Filterbrille 37 ausgerüstet.
F i g. 7 zeigt einen Scheinwerfer 35 im schematischen Querschnitt. Als Lichtquelle Tür diesen Scheinwerfer
dient eine Gasentladungslampe 38, die der gleichen Art gehört, wie oben im Zusammenhang
mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, d.h.. die Lampe 38 weist dieselbe selektive Lichtemission
bei den erwähnten Wellenlängen /.,. /:. /.,
(Blau. Grün. Orange) auf. Der Scheinwerfer 35 besitzt ferner einen parabolischen Reflektor 39 (siehe
Fig. 7) sowie zwei Brewsterwinkel-Polarisatoren 40 und 41. zwei Phasenschieber-Spiegel 42 und 43,
mit einer totalen Phasenverschiebung von \ . und
einen Zirkularpolarisator 44 in Form einer * -Folie.
Wie ferner aus Fig. 7 ersichtlich, sind die zwei
Brcwsterwinkcl-Polarisatoren 40 und 41 symmetrisch zur Achse des Reflektors 39 angeordnet, wobei die
von diesem nach vorne gerichteten elementaren Lichtbiischci L, durch die Polarisatoren 40 und 41
in zwei linear polarisierte Lichibüschel L;r, und L; ; 6^
aufgespalten werden, deren Polarisationsebenen senkrecht zueinander stehen. Die vertikal gerichteten
-! /.,. werden von Spiegeln 42 und 43 in
nach vorne gerichtete Lichtbündel umgelenkt, wobei zugleich ihre Polarisationsebene durch eine j -Phasenfolie
um 90c gedreht wird, so daß diese Lichtbündel mit den von den Polarisatoren 40 und 41 nach
vorne gerichteten Lichtbündeln LkpX identisch sind.
Diese linear polarisierten Lichtbündel LA(n gelangen
zu einer '- -Folie 44, deren optische Achse in einem
Winkel von 45 zur Polarisationsebene dieser Bündel L:., steht, wobei diese bei Durchtritt der ~ -Folie 44
in ein Lichtbündel LXp. umgewandelt werden, welches
aus in einem bestimmten Drehsinn zirkulär polarisiertem Licht besteht.
Wie ferner aus F i g. 7 ersichtlich, ist an der Vorderseite
des Scheinwerfers 35 ein Streuglas 45 vorgesehen. Dieses kann ein Streuglas herkömmlicher
Bauart sein, darf aber im vorliegenden Fall keine Doppelbrechung aufweisen und muß demzufolge aus
spannungsfreiem Glas hergestellt werden. Das Streuglas 45 bildet jedoch nicht einen wesentlichen Teil
der Vorrichtung.
Die Gasentladungslampe 38 des Scheinwerfers 35 wird, wie aus F i g. 6 ersichtlich, über ein kombiniertes
Speise- und Zündgerät 46 vom Bordnetz 47 (Akkumulator) gespeist, wobei die Leitung 48 zu
einem (nicht gezeigten) Schalter führt.
Die in F i g. 9 im Schnitt teilweise dargestellte spezielle Windschutzscheibe 36 besteht aus zwei gewölbten,
unverspannten Glasscheiben 49, 50. zwischen denen ein Analysator in Form einer zirkulär
polarisierenden Folie 51 vorgesehen ist. Diese Folie ist dabei so angeordnet, daß sie nur für Licht durchlässig
ist. das in dem entgegengesetzten Drehsinn zirkulär polarisiert ist. wie die vom Scheinwerfer 35
abgegebenen Lichtbündel LXp.. Diese Folie 51. kann
beispielsweise aus einer | -Folie (Retarder) und einer
linear polarisierenden Folie zusammengesetzt sein. Es kann auch z. B. eine handelsübliche Polarisatorfolie
als Analysator, d. h. für die Folie 51 Verwendung finden.
Nötigenfalls kann die innere Glasscheibe 50 der Windschutzscheibe 36 ferner mit einer (nicht gezeigten),
die thermische Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht belegt werden, um die Analysator-Folie 51
vor unerwünschter Überhitzung zufolge eines eventuell im Fahrzeug auftretenden Treibhäuseffektes zu
«chützen.
Die für den Führer des mit den beschriebenen Scheinwerfern sowie mit der Windschutzscheibe 36
ausgerüsteten Fahrzeuges bestimmte Filterbrille 32 kann identisch sein mit jener, die im Zusammenhang
mit der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 4. f
bereits beschrieben wurde, da sie genau dieselbi Funktion hat. bzw. dieselben drei genannten Durch
lafj-Wellcnlängen /.,. A2. A3 aufweisen muß. dami
praktisch das gesamte Licht der eigenen Scheinwerfe 35 durch die Windschutzscheibe 36 zum Fahrzeug
führer gelangt. Das Licht von anderen Quellen, ζ. Έ
von herkömmlichen Scheinwerfern, insbesondere auci solcher ohne Polarisationsvorrichtungen, wird hin
gegen nur in geringem Maße hindurchgelassen.
Zudem werden herkömmliche, nicht polarisiert Lichl-Qucllcn sowie die von denselben beleuchtete
Objekte bereits durch die spezielle Wind'.chutzscheir
36 auf etwa 35 bis 40% ihrer ursprünglichen Helligkeit geschwächt.
Depolarisierles Licht der Scheinwerfer 35, das z. B.
durch (diffuse) Rückstreuung an beleuchteten Objekten auf der Fahrstrecke entsteht, gelangt hingegen
zu einem wesentlichen Teil (bis zu 80%) durch die spezielle Windschulzscheibe 36. Dies erlaubt dem
Führer. Objekte auf der von seinem Fahrzeug beleuchteten Fahrstrecke gut zu erkennen, und zwar
unabhängig davon, ob diese Objekte durch die eigenen oder durch fremde Scheinwerfer gleicher Art
angestrahlt werden.
Der Führer hat somit trotz Anwesenheit anderer Lichtquellen stets den Eindruck, daß vorwiegend die
eigenen bzw. anderen gleichartigen Scheinwerfer die Straße beleuchten.
Die beschriebene Vorrichtung ergibt somit eine wirksame farbrichtige Beleuchtung der Fahrstrecke
des entsprechend ausgerüsteten Fahrzeuges und gewährleistet zugleich einen wirksamen Schutz des
Führers gegen Blendung, da die Filterbrille 37 äußere
Lichtquellen üblicher Art abschwächt und die spezielle Windschutzscheibe 36 für polarisiertes Licht
von ähnlich ausgerüsteten, in entgegengesetzter Richtung fahrenden Fahrzeugen weitgehend undurchlässig
Die beschriebenen Scheinwerfer 35 ergeben bei gleichem Energiebedarf eine Beleuchtung der Fahrstrecke
mit etwa derselben Helligkeit wie bei den besten herkömmlichen Scheinwerfern mit W-Halogenglühlampen.
Die drei erwähnten Spektralfarben liefern ein nahezu weißes, tageslichtähnliches Licht, das alle
Farbtöne richtig wiedergibt, mit Ausnahme von tiefrot, das als Zinnoberrot erscheint.
Durch die spezielle Windschutzscheibe 36 in Verbindung mit der Filterbrille 37 ergibt sich eine
Schwächung, etwa um den Faktor 10. des Lichtes, das von herkömmlichen nicht polarisierenden Scheinwerfern,
ortsfesten Beleuchtungskörpern und Lichtreflexen verschiedener Art zum Fahrer gelangt. Ebenfalls
geschwächt, jedoch farbrichtig sichtbar, erscheinen zudem Signalampeln sowie Stopp- und Rücklichter
anderer Fahrzeuge. Da diese Lichter auch bei Tag. d. h. bei 100- bis lOOOmal hellerer Umfeldbeleuchtung
sicher erkannt werden können, bleibt deren Wahrnehmung auch bei Verwendung der Windschutzscheibe
36 sowie der Filterbrille 37 stets gewährleistet, wobei aber die störende Blendung des
Fahrers bei Nacht weitgehend beseitigt wird.
Die beschriebene Vorrichtung nach der zweiten Ausführungsform gemäß F i g. 6 bis 9 ergibt somit
die Möglichkeit einer, über einen längeren Zeitraum sich erstreckenden Einführungsphase, in der alle
Kraftfahrzeuge mit einer solchen Vorrichtung progressiv ausgerüstet werden können.
Eine derartig kombinierte Vorrichtung ermöglicht nämlich sowohl zu jedem Zeitpunkt dieser Einführungsphase.
wie auch nach dieser Phase einen wirksamen Blendschutz gegenüber in herkömmlicher Weise
ausgerüstete sowie gleichartig ausgerüstete Fahrzeuge.
Bei Auslandfahrten in Ländern wo kein Polarisationsblendschutz eingeführl ist. ergibt sich bei Fahrzeugen
mit der beschriebenen Vorrichtung nach der dritten Ausfuhrungsform ebenfalls ein wirksamer
Blendschutz, dies im Gegensatz zu den bisher vorgeschlagenen Polarisationsblendschutz-Vorrichtungen.
Durch die Verwendung einer Gasentladungslampe als Lichtquelle kann auf Grund der gegenüber den
bisher verwendeten Glühlampen wesentlich höherer Lichtausbeute der unvermeidbare Lichtverlust infolge
der Verwendung von Polarisationsfiltern weitgehend kompensiert werden, so daß eine ausreichende
Fahrbahnbeleuchtung bei gleichem Energieverbrauch gewährleistet werden kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (17)
1. Vorrichtung zum Beleuchten der Fahrstrecke eines Fahrzeuges sowie zum Schutz des Fahrzeugführers
gegen Blendung durch entgegenleuchtende Lichtquellen, gekennzeichnet durch mindestens einen Scheinwerfer mit einer als Linienstrahler
ausgebildeten Lichtquelle, deren Emission. vorwiegend auf bestimmte, über den sichtbaren
Bereich verteilte Spektrallinien beschränkt ist, und durch ein auf die Lichtemission des Linienstrahlers
abgestimmtes optisches Filter, das zwischen der Fahrstrecke und dem Fahrzeugführer
angeordnet, für das von diesem Scheinwerfer stammende Licht durchlässig und für Licht anderer
Wellenlängen undurchlässig ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle des Scheinwerfers
eine Gasentladungslampe aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle des Scheinwerfers
eine Hg-Dampflampe aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hg-Dampflampe eine
Beimischung von mindestens zwei Metallhalogeniden aufweist, wdbei dieselben Licht in mindestens
zwei Spektrallinien im sichtbaren Bereich abstrahlen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beimischung mindestens
zwei der Metallhalogenide InI, TIl und NaI aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Filter aus einem
Interferenzfilter besteht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Filter in Form
einer Brille ausgebildet ist, die für den Fahrzeugführer bestimmt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß öas optische Filter wegklappbar
vor dem Fahrzeugführer angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheinwerfer einen Polarisator
aufweist, so daß er Licht mit einem bestimmten Polarisationszustand ausstrahlt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 9, gekennzeichnet durch ein Polarisationsfilter, das vor
dem Fahrzeugführer angeordnet ist und für einfallendes Licht mit dem entgegengesetzten Polarisationszustand
zu dem vom Scheinwerfer ausgestrahlten Licht durchlässig ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Polarisationsfilter
an der Windschutzscheibe des Fahrzeuges fest angebracht ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Interferenzfilter
mit zwei dielektrischen Reflexions-Schichtsystenien
versehen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen
Reflexions-Schichtsysteme mehrere Einzclschichlen aufweisen, die unterschiedliche Brechungsindexe
und Dicken besitzen.
14] Vorrichtung nach Anspruch I und 6. dadurch gekennzeichnet, daß das Interferenzfilter
in höheren Ordnungen arbeitet, derart, daß mehrere seiner Transmissionswellenlängen im sichtbaren
Bereich liegen.
15 Vorrichtung nach Anspruch 15 und 14,
dadurch gekennzeichnet daß das Filter in der
. Ordnung 9 bei einer Wellenlänge von etwa 592 nm in der Ordnung 10, bei etwa 535 nm und
in der Ordnung 12 bei etwa 450 nm je em Transmissionsmaximum
aufweist. A -, A
16 Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch
gekennzeichnet, daß der Scheinwerfer Mittel zur Lichtbündelung aufweist, wobei die Gasentladungslampe
gegenüber diesen Mitteln vertikal verschiebbar angeordnet ist, um eine Commutation
zwischen einer Fernlicht- und einer Abblendlichtstellung zu erlauben.
17 Vorrichtung nach Anspruch 1 und 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Interferenz-Schicht
des Interferenzfilters, nach Maßgabe der verschiedenen Blickwinkel v, eine zu ^(^proportionale
Schichtdicke aufweist, wobei η der Brechungsindex des Interferenzschichtmaterials ist.
Ein wichtiges Problem der Straßenverkenrssichcrheit besteht darin, angemessene Sichtverhaltnisse bei
Nacht zu schaffen unter Gewährleistung der Erkennung aller verkehrswichtigen Farben. Um den vielfältigen
wiederholten Blendungen der Kraftfahrzeug■ führer durch den Gegenverkehr sowie durch unzweckmäßige
ortsfeste Leuchtkörper usw. Rechnung zu tragen, müssen die Fahrgeschwindigkeiten auf höchstens
etwa 70kmh bei Abblendlicht und etwa UO km/h bei Fernlicht beschränkt werden. Solche
Geschwindigkeiten, die ein Anhalten eines Kraftwagens noch innerhalb seines Sche.nwerfer-Lichtkegels
erlauben, liegen jedoch weit unterhalb der bei Tag zulässigen Werte. Dies gilt insbesondere fur Personen-Kraftwagen
der mittleren und höheren Preisklassen, die oft Geschwindigkeiten von 150 bis
200 km h zulassen und daher Scheinwerferanlagen sowie Blendschutzvorrichtungen erfordern, die
größere Sichtdistanzen als bisher ermöglichen.
Trotz ungenügender Sichtverhältnisse bei Nacht schlagen viele Kraflfahrzeugführer außerhalb von
Ortschaften ein viel zu hohes Fahrtempo ein. Diese, weder den Straßenverkehrs-Anordnungen noch den
Sicherheitsforderungen entsprechende Fahrweise fuhrt zwangläufig zu häufigen, meist schweren Verkehrsunfällen.
Die bei Nacht, trotz geringerer Verkehrsdichte, etwa verdoppelte Unfallquote gegenüber dem
Verkehr bei Tag. weist deutlich auf die bedeutend erhöhte Gefährdung aller Verkehrsteilnehmer hin.
Die häufigsten Unfallursachen sind erfahrungsgemäß die unzureichende SichldisUinz und die Übermüdung
bzw. t'hcrreizung des Fahrzeugführers infolge der
wiederholten Blendung desselben. Es besteht daher seit mehreren Jahren ein stets dringenderes Bedürfnis
nach einer Lösung der Probleme des Blcndschutzes unter Gewährleistung einer ausreichenden Fahrbahnbeleuchtung.
Ein bekannter Vorschlag zur Lösung dieses Problems besteht darin. Kraftfahrzeuge mit Schein wer-
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DE2155378B2 DE2155378B2 (de) | 1973-06-14 |
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