DE2155378C3

DE2155378C3 - Vorrichtung zum Beleuchten der Fahrstrecke eines Fahrzeuges sowie zum Schutz des Fahrzeugführers gegen Blendung

Info

Publication number: DE2155378C3
Application number: DE2155378A
Authority: DE
Inventors: Daniel Carouge Genf Gross (Schweiz)
Original assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Current assignee: Battelle Memorial Institute Inc
Priority date: 1970-12-10
Filing date: 1971-11-04
Publication date: 1974-01-03
Also published as: GB1376928A; FR2123270A1; CH536459A; US3767288A; DE2155378B2; IT943180B; SE386625B; DE2155378A1; FR2123270B1

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),

/., = 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 n_t 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.

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.

■+ -ι)

(2)

und

d =

An₁

die nachstehenden Schichtdicken:

dt = 98 nm, d_z = 102 nm, d₃ = 106 nm
und d_r = 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 d_L gegeneinander verschoben werden, z. B. derart, daß sie bei A_n -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,

dt =

d₃ =

A₀+ 20
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 n_H/n_L = 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 90^c gedreht wird, so daß diese Lichtbündel mit den von den Polarisatoren 40 und 41 nach vorne gerichteten Lichtbündeln L_kpX identisch sind. Diese linear polarisierten Lichtbündel L_A(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 L_Xp. 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 L_Xp.. 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

Patentansprüche:

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-