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Vorrichtung zum besseren und früheren Erkennen von Verkehrsteilnehmern
und Gegenständen im Nebel oder sonstigen Licht zerstreuenden Medien Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum besseren und früneren Erkennen von Verkehrsteilnellmern
und Gegenständen im Nebel oder sonstigen Licht zerstreuenden Medien, die insbesondere
dazu dienen soll, den Fahrern von Kraftfahrzeugen bei Nebelfahrten die Sicht zu
verbessern.
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Die bisher bekanntgewordenen Vorrichtungen dieser Art können in zwei
Typen unterteilt werden, nämlich in die Nebelscheinwerfer, die sich auf besondere
Merkmale der photometrischen Diagramme der ausgestrahlten Lichtbündel stützen, und
in die Brillen oder Scheinwerfergläser von gelber Farbe, die den Zweck haben, die
Wirkung der Lichtreflexion im Nebel zu vermindern.
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Bekanntgeworden sind ferner Vorrichtungen, wie Radar und die Visualizers
von elektromagnetischen Infrarotstrahlen, die eine weitaus größere Wellenlänge als
die sichtbaren Lichtstrahlen haben.
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Alle bis heute bekanntgewordenen Vorrichtungen lösen jedoch das Problem
des besseren und früheren Erkennens von Verkehrsteilnehmern und Gegenständen im
Nebel nur teilweise, denn die ausschließlich auf optische Erscheinungen basierenden
Vorrichtungen weisen einige Einschränkungen in der Dämpfung der Reflexionswirkungen
auf, während die auf dem Radarprinzip basierenden Vorrichtungen und die infrarotstrahlenempfindlichen
Geräte einige Einschränkungen in der Auflösung des erhaltenen Bildes aufweisen.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen,
die ein besseres und früheres Erkennen von Körpern und Gegenständen im Nebel und
anderen Licht zerstreuenden Medien gewährleistet und durch die eine fast vollkommene
Annullierung der Reflexionswirkung der von den für die Beleuchtung bestimmten Lichtquellen
emittierten Strahlung erzielbar ist.
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Wie bekannt, behalten die durch die den Nebel bildenden Wasserteilchen
zerstreuten Strahlungen, die durch ein Bündel getroffen werden, das eine weitgehendst
reduzierte Winkelöffnung hat und aus einer linear polarisierten, elektromagr>-tischen,
ultravioletten, sichtbaren oder Infrarotstrahlung be steht, ihre Eigenschaft bei,
einem Beobachter vorwiegend linear polarisiert zu erscheinen, der sich gegenüber
der Achse'des Bündels sowohl auf einer Parallelebene als auch auf einer zur Polarisierungsebene
der Strahlung orthogonalen Ebene befindet.
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Infolgedessen kann ein Beobachter, der sich auf einer dieser geometrischen
Ebenen befindet und durch ein Polarisationsfilter die durch den Nebel zerstreute
Strahlung beobachtet, eine fast vollkommene Annullierung der Wahrnehmung der Strahlung
beobachten, vorausgesetzt, daß das Polarisationsfilter so verschwenkt ist, daß seine
Polarisationsachse in einer Ebene liegt, die zu der Ebene orthogonal liegt, in der
das zerstreute Licht vorwiegend polarisiert ist.
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Der Beobachter kann praktisch sowohl die Pupille des menschlichen
Auges als auch die Eingangsoberfläche des Detektors einer elektromagnetischen,ultravioletten,
sichtbaren oder Infrarotstrahlung sein.
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Ein lineares Polarisationsfilter gestattet andererseits bekanntlich
die Ubertragung mit einer von der Verschwenkung seiner Achse unabhängigen Dämpfung
jeder nicht polarisierten oder ringsherum polarisierten Strahlung.
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Daraus ergibt sich, daß die elektromagnetische, ultraviolette, sichtbare
oder Infrarotstrahlung, die durch ein mit nicht spiegelartiger Oberfläche versehenes,
durch ein linear polarisiertes Strahlungsbündel beleuchtetes Hindernis zerstreut
wird, auch über ein Polarisationsfilter teilweise übertragen wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung löst die Aufgabe dadurch, daß sie
aus der Kombination einer oder mehrerer Quellen von linear polarisierten, elektromagnetischen,
ultravioletten, sichtbaren oder Infrarotstrahlungen mit einem linearen, einem
Detektor
der Strahlungen zugeordneten Polarisationsfilter besteht, wobei die Quelle oder
Quellen polarisierten Lichtes am Vorderteil eines Fahrzeuges so befestigt sind,
daß ihr Mittelpunkt in der Vertikalebene liegt, die durch die Achse des Lenkrades
und zur Längssymmetrieebene des Fahrzeuges parallel verläuft, und daß die Ricntung
maximaler Lichtintensität des ausgestrahlten Lichts parallel zur Längssyxnetrieebene
verläuft und die Polarisationsebene des Lichtes sich parallel zu der durch die Achse
des Lenkrades verlaufenden Vertikalebene erstreckt, in der auch der Mittelpunkt
des Polarisationsfilters liegt, während sich die Polarisationsebene des Polarisationsfilters
orthogonal zur Vertikalebene erstreckt.
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Derartige Quellen können wegen ihres Funktionsprinzips bereits linear
polarisierte Strahlen emittieren, wie z.B.
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Laserstrahlen.
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Alternativ können in Kombination Quellen von nicht polarisierten
Strahlungen mit einem linearen Polarisator verwendet werden, der die Strahlungen
einer vollkommenen Filtration unterwirft, wobei er seine Wirkung auf das Frequenzband
ausübt, das dem Empfindlichkeitsband des Detektors entspricht.
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Ein derartiges lineares, dem Detektor zugeordnetes Polarisationsfilter
kann in geeigneter Weise dimensioniert und mit dem Detektor verbunden sein, wobei
die Bedingung einzuhalten ist, daß während der Verwendung der Vorrichtung die von
den zu erkennenden Körpern oder Gegenständen stammende Strahlung
erst
nach Durchlaufen des Polarisationsfilters den Detektor erreicht. Die Stranlungsquellen
können teilweise oder alle mit dem dem Detektor zugeordneten Polarisationsfilter
durch zweckmäßige maschinelle Mittel starr verbunden oder mit dem Polarisationsfilter
selbst teilweise verbunden werden.
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In der Praxis wird bevorzugt, daß sich die durch jede getrennt betrachtete
Quelle emittierten Strahlungen längs geometrischer Ebenen ausbreiten, die in ein
und dieselbe gerade Linie konvergieren, die durch den Itittelpunkt der Eingangsoberfläche
des Detektors führt und zur Polarisationsebene der emittierten Strahlungen entweder
orthogonal oder parallel verläuft.
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Die erfindungsgemässe Kombination und Anordnung einer oder mehrerer
Quellen von linear polarisierten, elektromagnetischen Strahlungen mit einem dem
Detektor zugeordneten Polarisationsfilter gestattet das Erkennen von Körpern und
Gegenständen, insbesondere von Hindernissen und Signalen, die die polarisierten
aus den Quellen stammenden Strahlungen zerstreuen, indem sie sie depolarisieren.
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Gleichzeitig verhindert die Anordnung gemäß den genannten VerDindungsverhältnissen,
daß die aus den Quellen stammenden und durcn den Nebel reflektierten Strahlungen
den Detektor erreichen.
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Insbesondere kann die oben genannte Kombination einer oder mehrerer
Quellen von linear polarisierten, elektromagnetischen, ultravioletten, sichtbaren
oder Infrarotstrahlungen mit einem linearen, einem Detektor der Strahlungen zugeordneten
Polarisationsfilter bei der selbsttätigen Steuerung von Kraftfahrzeugen oder Arbeitsmaschinen
im Nebel vorteilhaft verwendet werden.
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Zu diesem Zweck wird es genügen, als Bezugnahme die mit dem Kraftfahrzeug
oder mit der Arbeitsmaschine nicht starr verbundenen Quellen zu benutzen, zwecks
selbsttätiger Bestimmung mittels Hilfssteuerungen von der Funktionsstellung und
Trajektorie des Kraftfahrzeugs oder der Arbeitsmaschine aufgrund des Zustandes der
genannten Verbindungen betreffend die Anordnung und die Verschwenkung der Quellen
und des Filters.
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In der schematischen Zeichnung, die ein Xusführungsbeispiel der Erfindung
zeigt, ist: Fig. 1 ein Längsschnitt durch eine Quelle polarisierten Lichts; Fig.
2 eine Vorderansicht der Lichtquelle in Fig. 1; Fig. 3 eine Vorderansicht eines
Kraftfahrzeugs mit er Lichtquelle gemäß Fig. 1 und 2 und dem dem Detektor zugeordneten
Polarisationsfilter, und Fig. 4 eine Seitenansicht der Anordnung der Lichtquelle
an dem Kraftfahrzeug.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer Lampe H der bei
Nebelscheinwerfern verwendeten Art, die auf einem Sockel I so montiert ist, daß
sie im Mittelpunkt eines reflektierenden Schirmes F und im Brennpunkt 0 eines Parabolspiegels
G liegt.
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Der reflektierende Schirm F ist mittels eines Armes im Mittelpunkt
eines Ringes M befestigt, der in einen Zylinder E unter Spannung eingesetzt ist.
In den Zylinder E ist vom hinteren Ende her unter Druck oder durch Einschrauben
ein Rohr N eingesetzt, das an seinem hinteren Ende verschlossen ist und einen Außendurchmesser
aufweist, der gleich dem Innendurchmesser des Zylinders E ist.
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Durch das Rohr N wird der Parabolspiegel G gegen den Rand des Ringes
M gedrückt und damit gewährleistet, daß der Parabolspiegel gegenüber der Lampe H
stets seine Stellung beibehält.
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In den Zylinder E ist ferner von dem dem Parabolspiegel G entgegengesetzten
Ende her ein für sichtbare Strahlung durchlässiges und für Infrarotstrahlung nicht
durchlässiges Filter D und unter Einschaltung eines Abstandsringes L ein lineares
Polarisationsfilter B eingesetzt.
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Das Polarisationsfilter B hat entweder eine neutrale oder Amberfarbe,
weist eine Lichtübertragung von ca. 30 % auf und ist geeignet, Temperaturen von
mindestens 700 C zu widerstehen.
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Der Zylinder E wird vorn durch einen Scnutzschirm A abgeschlossen,
der aus Glas, Quarz oder ahnlicllelll laterial besteht, dessen von der Mittellangsachse
Z-Z' durchquerten Oberflächen glatt sind und parallel zueinander verlaufen.
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Der Zylinder E weist Mittel auf, mittels deren er am Fahrzeug befestigt,
eingestellt und in der eingestellten Lage arretiert werden kann.
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Die Teile A, B, E, D, G, L und N sind um die Achse Z-z' senmetrissn
angeordnet.
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Die vorstehend bescnriebene Lichtquelle 1 wird am Vorderteil, vorzugsweise
unterhalb des Stoßdämpfers 2,eines Kraftfahrzeuges 3 befestigt.
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£)er Mittelpunkt P der Lichtquelle 1 liegt beim Ausführungsbeispiel
in der Vertikalebene R-R', die durch die Achse des Lenkrades 4 des Kraftfahrzeuges
3 und zur Symmetrieebene S-S' parallel verläuft.
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Die Lichtquelle 1 ist am zweckmäßigsten mit dem Kraftfahrzeug 3 verbunden,
enn die Richtung Y maximaler Intensität des Lichtbündels parallel zur Längssymmetrieebene
des Kraftfahrzeugs verläuft.
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Die Verbindung der Lichtquelle 1 mit dem Kraftfahrzeug ist ferner
so vorgenommen, daß die Polarisationsebene des durch die Lichtquelle emittierten
Lichtes parallel zur Vertikalebene R-R' verläuft.
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Fig. 3 zeigt ein lineares Polarisationsfilter 5, das vorzugsweise
aus plastischer oder Akrylfolie in neutraler Farbe hergestellt wird, dessen Lichtübertragung
mindestens 30 s beträgt.
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Dieses Polarisationsfilter j ist vorzugsweise mit einem waagerechten
Lager 7, das innerhalb des Fahrzeugraumes seitlicn vor dem Fanrer befestigt ist,
gelenkig verbunden. Das Lager 7 kann jede geeignete Abmessung aufweisen und am Kraftfanrzeug
3 durcll jedes für den jeweiligen Fanrzeugtyp geeignete mittel befestigt sein. Insbesondere
soll die Stellung des Lagers 7 so sein, ddß sich das Polarisationsfilter 5 zwischen
der Windschutzscheibe 6 des Kraftfanrzeuges und dem Fahrer in Augennöhe befindet.
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Jas Filter 5 kann jede zweckmässige Gestalt aufweisen und ist in
der Weise am Lager 7 befestigt, daß seine Stellung von aem Fahrer den jeweiligen
Erfordernissen angepaßt werden kann.
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Die Polarisationsebene des Filters 5 erstreckt sich vorzugsweise orthogonal
zu der Vertikalebene R-R'. Der mittelpunkt Q des Filters 5 soll vorzugsweise in
der Vertikalebene R-R' liegen und durch Verschwenken des Filters um sein Lager 7
in Augenhöhe des Fahrers gebracht werden.
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Die Arbeitsweise der erfindungsgelaäßen Vorrichtung ist wie folgt:
Das durch die Lampe ii ausgestrahlte Liciit wird durch den Parabolspiegel G in ein
Lichtbündel zusammengefaßt und dem tilter D zugeleitet.
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Das Filter D gestattet den Durchgang der sichtbaren Lichtkomponente
und verhindert den Durchgang der Infrarotkomponente.
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Das Polarisationsfilter B gestattet seinerseits den Durchgang jener
Lichtkomponente, die zu der Vertikalebene R-R' parallel polarisiert ist.
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Dieses polarisierte Licht wird zum Teil durch die Nebelteilchen zu
den sich in Höhe der waagerechten geraden Linie W (Fig. 4) befindenden Augen des
Fahrers hin reflektiert und zum Teil durch die von ihm angetroffenen Hindernisse
zerstreut.
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Das durch den Nebel zu den Augen des Fahrers hin reflektierte Licht
wird größtenteils aufgenommen, weil es überwiegend zu der Vertikalebene R-R' parallel
polarisiert wurde und die Polarisationsachse des Polarisationsfilters 5, das es
aufnimmt, orthogonal zu dieser Ebene liegt.
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Da das polarisierte, durch den Nebel reflektierte Licht die Windschutzscheibe
6 des Fahrzeuges durchläuft, ist es erforderlich, daß, damit es in das Polarisationsfilter
5 gelangen kann, die Struktur der Windschutzscheibe derart ist, daß durch sie keine
erheblichen und unregelmäßigen Veränderungen in de Lichtpolarisierung hervorgerufen
werden. Das durch die Hindernisse zerstreute und zu dem Fahrer hin reflektierte
Licht wird dagegen zumindest teilweise durch das Polarisationsfilter 5 zu den Augen
des Fahrers gelangen, da es bei seiner Zerstreuung die Polarisierungseigenschaften
verloren hat.
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Bei vorhandener einer zusätzlichen, nicht polarisierten Umgebungsbeleuchtung
ist es ferner möglich, durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Verbesserung
des Sichtkontrastes insbesondere dann zu erreichen, wenn sich die Farbe des durch
die Lichtquelle 1 ausgestrahlten Lichtes von der Farbe des zusätzlichen, nicht polarisierten
Umgebungslichtes unterscheidet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann an allen Kraftfahrzeugen oder
Arbeitsmaschinen verwendet werden, die im Nebel oder in Licht zerstreuenden Medien
zu arbeiten haben.
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Zinn Erkennen von Körpern oder Gegenständen im Nebel ist es außerdem
möglich, zur Verstärkung der Bildhelligkeit dienende Geräte und TV-Apparate zu verwenden
und auch andere Mittel als das menschliche Auge zu benutzen.
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Es sei noch hervorgehoben, daß die die Punkte P und Q enthaltende
Vertikalebene R-R' gegenüber der senkrechten Lingssyminetrieebene des Fahrzeuges
jegliche Winkelstellung naben kann, da die geeignetste Lage der Lichtquelle 1 am
Fahrzeug leicht berechnet werden kann.