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Abblendbarer Rückblickspiegel für Eraftfahrseuge Die Erfindung betrifft
einen abblendbaren Rückblickspiegel, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der mit Hilfe
einer elektrischen Schaltungsanordnung in Abhängigkeit von der einfallenden Lichtstärke
selbsttätig abblendbar ist, unter Verwendung mindestens eines lichtempfindlichen
Schaltgliedes, vorzugsweise eines Fotowiderstandes, eines Fototransistors oder einer
Fotodiode.
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Bekannte Rückblickspiegel dieser Art (DU-OS 2 133 182, CH-PS 323 811)
sind mechanisch in zwei Endlagen zu kippen, wobei in der einen Endlage nur ein Deil
der einfallenden Lichtstrahlen wird reflektiert /. Das Umkippen in die beiden Endlagen
erfolgt mit Hilfe eines Elektromagneten, der den Spiegel entgegen der Wirkung einerRückführfeder
verschwenkt. Im Erregerstromkreis des mit der Fahrzeugbatterie verbundenen Elektroma,tlleten
ist
eine elektrische Schaltungsanordnung vorgesehen, die mit Hilfe
eines Fototransistors oder auch eines Fotowiderstandes ausgesteuert wird. Das geschieht
in der Weise, daß der Elektromagnet bei Einfall des Scheinwerferlichtes eines nachfolgenden
Fahrzeuges in den Fototransistor bzw. in den Fotowiderstand erregt wird, so daß
der Spiegel verschwenkt und wenigstens ein Teil der von diesen reflektierten Scheinvrerferstrahlen
aus dem Blickfeld des Fahrzeugführers abgelenkt wird. Nach Beendigung des Lichteinfalles
wird der Spiegel unter der Wirkung der Rückführfeder wieder in seine Normalstellung
umgekippt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufbau abblendbarer Rückblickspiegel
der eingangs genannten Art zu vereinfachen und insbesondere die mechanische Umschaltung
zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem
Spiegelglas des eigentlichen Spiegels und einer darüber befindlichen zweiten Glasschicht
eine unter der Einwirkung eines elektrischen Wechselfeldes sich eintrübende nematische
Flüssigkristallschicht angeordnet ist, deren den Glasschichten zugewandten Flächen
mit je einem elektrischen Anschluß versehen sind, an die ein elektrischer Impulsgenerator
angeschlossen ist, welcher durch das lichtempfindliche Schaltglied -gegebenenfalls
unter Zwischenschaltung eines Verstärkers- einschaltbar ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung
der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Höhe der vom Impulsgenerator abgegebenen
Spannung in Abhängigkeit von der auf das lichtempfindliche Schaltglied fallenden
Lichtstärke steuerbar ist. Das hat den wesentlichen Vorteil zur Folge, daß sich
die nematische +) kontinuierlich eintrübt, so.daß die Abblendung des Rückblickspiegels
ebenfalls kontinuierlich erfolgt. +) Slüssigkristallschicht Eine andere vorteilhafte
Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, daß die elektrischen anschlüsse
der nematischen *) des Rückblickspiegels an den Ausgangsklemmen eines zentralen
elek-*>Flüssigkristallschicht
trischen Impulsgenerators angeschlossen
sind; der gleichzeitig mit mehreren Rückblickspiegeln, insbesondere dem Augen nd
dem Innenspiegel des Kraftfahrzeuges verbunden ist. Di-3 iei-terbildung hat den
Vorzug, daß der Aufwand für das Abblenden der Spiegel des Kraftfahrzeuges weiter
herabgesetzt wird.
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Unter nematischen Flüssigkristallen versteht man Flüssigkristalle
mit parallel zueinander stehenden Moleküllängsachsen (Zeitschrift "ELEKUROTECENIK"
55, Heft 7, 5. April 1973, Seite 14). Es ist bekannt (Chemiker-Zeitung 1971, Seiten
733 - 742, insbesondere Kapitel 2.2),daß dünne Schichten (von z. B.½O - 100 /um)
aus nematischen Flüssigkristallen klar durchsichtig sind und sich unter der Wirkung
eines elektrischen Wechselfeldes eintrüben. Diese Trübung ist insbesondere auf eine
durch das elektrische Feld ausgelöste lonenwanderung in sehr kleinen Bereichen der
Flüssigkeit zurückzuführen, wodurch die ursprüngliche Ordnung in der nematischen
Flüssigkristallschicht gestört wird. Dies führt zu einer starken Lichtstreuung und
damit zur Trübung der Schicht in den unter Spannung stehenden räumlichen Bereichen.
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Es ist bekannt, solche nematischen Flüssigkristallschichten auszunutzen,
um elektrische Informationen in optische Informationen zu übersetzen. Sie werden
insbesondere als Bild- oder Schriftanneige für digitale Anzeigen, Uhren, Verkehrshinweisschilder
o.ä.
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verwendet. Auch an die Anwendung solcher Anordnungen für die Konstruktion
von Lichtfiltern, z. B. von Kameraverschlüssen ohne bewegliche Teile ist bereits
gedacht worden. Angeregt worden ist auch bereits, die Lichtdurchlässigkeit von Fenstern
mit Hilfe solcher Anordnungen zu variieren, d. h. einen Schutz gegen Blendung oder
gegen Sicht zu erzielen, unter der Voraussetzung, daß es gelingt, entsprechend große
Flüssigicristallschichten hersustellen.
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1er Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, daß diese
bekannten Flüssigkristallschichten auch geeignet sind, gegebenenfalls die störende
Blendwirkung von Rückblickspiegeln in traftfahrzeugen
zu beseitigen.
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Anhand eines Ausführungsbeispieles werden die Erfindung und vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung erläutert.
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In der Zeichnung zeigen Figur 1 ein Funktionsschema der Erfindung,
Figur 2 den Aufbau des erfindungsgemäßen Rückblickspiegels, Figur 3 eine für den
erfindungsgemäßen Rückblickspiegel anwendbare elektrische Schaltungsanordnung und
Figur 4 eine weitere mögliche elektriscl1e Schaltungsanordnung, deren Ausgangsspannung
steuerbar ist.
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In Figur 1 ist mit 1 ein lichtempfindliches Schaltglied, mit 2 ein
Verstärker, mit 3 ein elektrischer Impulsgenerator und mit 4 der mit einer nematischen
Flüssigkristallschicht versehene Bückblickspiegel bezeichnet. In Figur 2 ist ein
möglicher Aufbau des erfindungsgemäßen Rückblickspiegels dargestellt. Er besteht
im wesentlichen aus zwei Glasschichten 4.1 und 4.4 mit einer dazwischen liegenden
nematischen Flüssigkristallschicht 4.3. Die Darstellung ist nicht maßstabsgerecht.
In Wirklichkeit beträgt die Dicke der Blüssigkristallschicht nur 10 - 100 /um. Die
Flüssigkristallschicht wird seitlich durch zwei als Abstandshalter wirkende Folien
4.5 begrenzt. Statt der Folien können auch andere geeignete Materialien verwendet
werden. Insbesondere wäre es auch möglich, diesen Bereich des Spiegels aus Glas
zu machen. Die den Glasschichten 4.1 und 4.4 zugewandten Flächen der nematischen
Flüssigkristallschicht
4.3 sind mit einer elektrisch leitenden durchsichtigen Schicht 4.6 bedeckt. Als
Material für diese transparenten Elektroden ist z. B. Zinnoxyd, Indiumoxid oder
auch ein Gemisch dieser beiden Oxyde geeignet. Die beiden elektrisch leitenden Schichten
4.6 sind mit je einem nach außen führenden elektrischen Anschluß 4.7 verbunden,
an welche die Ausgangsklemmen des elektrischen Impulsgenerators 3 angeschlossen
werden. Die untere Glasschicht 4.1 ist wie üblich mit einer spiegelnden Schicht
4.2 versehen. Die Herstellung eines solchen Spiegels kann beispielsweise in der
Weise erfolgen, daß auf einen herkömmlichen Spiegel mit der Spiegelschicht 4.2 und
dem Spiegelglas 4.1 eine nematische Flüssigkristallschicht 4.3 und ein Deckglas
4.4 aufgebracht werden. Denkbar wäre auch, die untere Glasschicht eines nematischen
Flüssigkristallschicht-Elements mit einer besonderen spiegelnden Schicht zu versehen.
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Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Rückblickspiegels ist folgende:
Bormalerweise ist der elektrische Impulsgenerator 3 nicht eingeschaltet. Das bedeutet,
daß an seinen mit den Spiegelanschlüssen 4.7 verbundenen Ausgangsklemmen keine Spannung
ansteht, so daß die nematische Flüssigkristallschicht 4.3 durchsichtig ist, weil
in ihr kein elektrisches Wechselfeld herrscht. Der elektrische Impulsgenerator 3
wird mit Hilfe des lichtempfindlichen Schaltelementes 1 ein- bzw. ausgeschaltet.
Als lichtempfindliches Schaltelement sind sowohl Fototransistoren, Fotodioden oder
Fotowiderstände geeignet. Diese Elemente müssen lediglich in der Lage sein, den
elektrischen Impulsgenerator 3 an die zugehörige Betriebsspannungsquelle zu legen.
Wenn nun eine bestimmte Lichtmenge auf das lichtempfindliche Schaltelement 1 fällt,
dann wird dessen momentane Leitfähigkeit vergrößert, so daß über dieses Schaltelement
ein Strom fließen kann. Somit ist es also möglich, dem elektrischen Impulsgenerator
3 aus der zugehörigen Betriebsspannungsquelle einen Strom zuztiführen. Im Ausführungsbeispiel
ist
zwischen dem licht empfindlichen Schalt element 1 und dem elektrischen Impulsgenerator
3 ein Verstärker 2 angeordnet.
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Dieser dient im wesentlichen nur zur Vergrößerung der Schaltleistung
des lichtempfindlichen Schaltelementes 1. In der Regel wird das lichtempfindliche
Schaltelement 1 voll in diesen Verstärker 2 integriert werden. Durch die Erhöhung
der momentanen Leitfähigkeit des lichtempfinalichen Schaltelements 1 ist der elektrische
Impulsgenerator 3 mit der zugehörigen Betriebsspannungsquelle verbunden. Daher erscheint
an den Ausgangsklemmen des Impulsgenerators 3 eine Folge von Spannung impulsen,
deren Folgefrequenz durch die Daten des Impulsgenerators bestimmt ist. Zwischen
den elektrisch leitenden Schichten 4.6 des Spiegels 4, d. h. in der nematischen
Slüssigkristallschicht 4.3, entsteht dadurch ein elektrisches Feld, welches entsprechend
der Impulsfolgefrequenz der vom Impulsgenerator 3 gelieferten Spannungsimpulse pulsiert.
Durch dieses elektrische Wechselfeld wird die bis dahin durchsichtige nematische
Flüssigkristallschicht 4.3 getrübt. Sowie das auf das lichtempfindliche Schaltelement
1 fallende Licht verschwindet, hört der elektrische Impulsgenerator 3 auf zu arbeiten,
so daß auch das elektrische Wechselfeld in der nematischen Flüssigkristallschicht
4.3 verschwindet. Diese Schicht wird daher wieder durchsichtig.
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In Figur 3 ist eine für die Aussteuerung des Spiegels 4 geeignete
elektrische Schaltung dargestellt. Sie enthält das lichtempfindliche Schaltelement
1, den Verstärker 2 und den elektrischen Impulsgenerator 3. Der elektrische Impulsgenerator
ist durch einen bekannten Multivibrator gebildet. Dieser besteht im wesentlichen
aus zwei nicht näher bezeichneten-'Pransistoren, die über eine Widerstands-Kondensator-Anordnung
miteinander gekoppelt sind. Die beiden Transistoren sind abwechselnd leitend und
nichtleitend, wobei die Zeit des Leitens bzw. des Nichtleitens durch die Dimensionierung
insbesondere der Kondensatoren bestimmt ist. Demzufolge steht an den Ausgangsklemmen
3.1 und 3.2 des Multivibrators 3 eine Spannung an, die aus einer Folge von Spannungsimpulsen
besteht.
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Die Höhe der Spannungsimpulse ist durch die Höhe der Betriebsspannungsquelle
und die Impulsfolgefrequenz sowie die Breite der Spannungsimpulse durch die Bemessung
der Sondensa-9oren und Widerstände bestimmt. Der Verstärker 2 besteht im wesentlichen
aus einem nur schematisch dargestellten bekannten Operationsverstärker 2.2, dessen
beiden Eingangsklemmen jeweils an den Abgriff eines Spannungsteilers gelegt sind.
Der eine Spannungsteiler besteht aus der mit der Betriebsspannungsquelle h verbundenen
Reihenschaltung zweier Widerstände 2.3 und 2.4. Der andere Spannungsteiler besteht
aus der ebenfalls mit der Betriebsspannungsquelle h verbundenen Reihenschaltung
zweier Widerstände 2.5 und 2.6 sowie des lichtempfindlichen Schaltelementes 1. Als
lichtempfindliches Schaltelement ist im Ausführungsbeispiel ein Fototransistor vorgesehen.
Stattdessen können aber genauso gut ein Fotowiderstand oder eine Fotodiode eingesetzt
werden. Sowie eine bestimmte Lichtmenge in den Fototransistor 1 fällt, kommt es
zu einer Verstimmung des Operationsverstärkers 2.2, so daß an dessen Ausgang 2.7
ein Spannungssignal erscheint.
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Dadurch wird der in der Zuleitung zum elektrischen Impulsgenerator
3 liegende Transistor 2.1, welcher als Schalttransistor betrieben wird, leitend.
Die Betriebsspannung UB liegt somit am Mulitvibrator 3 an, so daß dieser zu arbeiten
beginnt. Infolge dessen erscheint am Multivibratorausgang 3.1/3.2 eine Spannungsimpulsfolge.
Sowie kein Licht mehr auf den Fototransistor 1 fällt, wird der Schalttransistor
2.1 wieder nichtleitend und der Multivibrator damit von der Spannungsquelle h getrennt.
Bei Anwendung dieser in Figur 3 dargestellten elekiischen Schaltung wird an den
erfindungsgemäßen Rückblickspiegel 4 beim Auftreten einer entsprechenden Lichtmenge
eine Spannungsimpulsfolge mit weitgehend konstanter Amplitude und weitgehend konstanter
Frequenz angelegt.
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Um den Grad der Trübung der nematischen Flüssigkristallschicht 4.3
des Spiegels 4 zu steuern, kann es zweckmäßig sein, die Höhe der vom Impulsgenerator
3 abgegebenen Spannung in Abhängigkeit von der auf das lichtempfindliche Schaltglied
1 fallenden Lichtstärke
zu verändern und somit die in der nematischen
Flüssigkristallschicht herrschende Feldstärke zu steuern. Eine dafür geeignete elektrische
Schaltung ist in Figur 4 dargestellt.
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Diese enthält das lichtempfindliche Schaltelement 1, einen Verstärker
20 und einen elektrischen Impulsgenerator 3. Als Impulsgenerator wird der in Figur
9 beschriebene Multivibrator verwendet. Auf eine erneute Beschreibung wird daher
verzichtet.
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Der Verstärker 20 besteht im wesentlichen aus zwei Transistoren 22
und 23.Im Steuerkreis des ersten Transistors 22 ist ein lichtempfindliches Schaltelement,
im Ausführungsbeispiel ein Foto widerstand angeordnet. Dieser Fotowiderstand 1 bildet
mit einem nicht näher bezeichneten Widerstand einen Spannungsteiler und ist mit
diesem an der 3etriebsspannungsquelle UB angeschlossen.
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Im GormalfaZl ist der Widerstand des Fotowiderstandes 1 sehr groß,
so daß durch ihnkein oder nur ein sehr kleiner Strom fließt.
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In Abhängigkeit vom auf den Fotowiderstand 1 fallenden Nicht strom
verringert sich der Widerstand des Fotowiderstandes, so daß sich auch das Spannungsteilerverhältnis
ändert. Je nach Größe des momentanen Widerstandes des Fotowiderstandes 1 ist der
als Steuerstrom wirkende Basis strom des Transistors 22 größer oder kleiner, so
daß der Gransiscor 22 mehr oder weniger stark leitet.
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Die Aussteuerung des Transistors 22 beeinflußt wiederum die Aussteuerung
des nachgeschalteten Transistors 23,und zwar in der ITeise, daß dieser um so stärker
leitet je weniger der erste Transistor 22 leitet. Die Aussteuerung des Transistors
23 beeinflußt die Aussteuerung des in der Zeitung um Multivibrator 3 angeordneten
Transistars 21. Wenn Transistor 23 sperrt, dann sperrt auch der Transistor 21, wodurch
der Multivibrator 3 von der Betriebsspannung UB getrennt ist ïEt zu kleiner werdendem
Widerstand des FotoT»rnjderstandes 1, d. h. zunehmender Sperrung des Transistors
22 und wachsender Öffnung des Transistors 23 wird der Transistor 21 immer stärker
ausgesteuert, so daß er im Grenzfalle völlig durchgeschaltet ist. Je nach Aussteuerungszustand
des Transistors 21 wird an den Multivibrator 3 die volle Betriebsspannung UB oder
nur ein Teil dieser Betriebs spannung angelegt, so daß an den Ausgangsklemmen 3.1/3.2
des Multivibrators eine Spannungsimpulsfolge
entsteht, deren Amplitude
entweder der vollen oder aber nur einem Teil der Betriebsspannung entspricht. Die
Impulsfolgefrequenz dieser Spannung ist durch die Höhe der angelegten Spannung nicht
beeinflußt. Man erkennt, daß an die nematische Flüssigkristallschicht 4.3 je nach
Höhe der auf den Fotowiderstand 1 fallenden Lichtstärke eine größere oder eine kleinere
Spannung angelegt wird. Im gleichen Umfange schwankt die Höhe des in der nematischen
Flüssigkristallschicht erzeugten elektrischen Feldes. Es wird somit möglich, den
Grad der Trübung dieser Schicht nach Maßgabe des einfallenden Lichtes zu variieren.
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Die in den Figuren 3 und 4 dargestellten Schaltungsanordnungen stellen
lediglich mögliche Anordnungen dar. Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
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Die räumliche Anordnung des lichtempfindlichen Schaltgliedes und der
übrigen elektrischen Schaltung ist in der Zeichnung im einzelnen nicht dargestellt.
Es kann zweckmäßig sein, das lichtempfindliche Schalt glied 1 am eigentlichen Rückblickspiegel
zu befestigen, so daß es mit diesem eine bauliche Einheit bildet.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, den Verstärker 2 und den elektrischen
Impulsgenerator mit einzubeziehen. Es kann aber auch zweckmäßig sein -wie in der
CE-PS 723 811 dargestellt- das lichtempSindliche Schaltglied sowie den Verstärker
und den Impulsgenerator vom eigentlichen Rückblickspiegel zu trennen und insbesondere
das lichtempfindliche Schaltglied an einem für die Fassung der einfallenden Lichtstärke
günstigen Platz am Kraftfahrzeug anzuordnen.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn gleichzeitig mehrere abblendbare
Rückblickspiegel des Kraftfahrzeuges, z. B. der Außenspiegel und der Innenspiegel,
durch einen einzigen, zentralen elektrischen Impulsgenerator und ein einziges licht
empfindliches Schaltglied selbsttätig abgeblendet werden können. Die B3tltsile einer
solchen zentralen elektrischen Schaltungsanordnung und das lichtempfindliche
Schaltglied
könnten dabei natürlich auch wieder Teil eines der Spiegel sein.