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Fensterscheibe. insbesondere Wind-
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schutzscheibe eines Kraftfahrzeugs Die Erfindung betrifft eine Fensterscheibe
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Zur Verringerung der Sonneneinstrahlung existieren insbesondere in
der Kraftfahrzeugtechnik eine Reihe ausgeführter Maßnahmen und Vorschläge, da dort
eine ungehinderte Sonneneinstrahlung zur Blendung des Fahrers und damit zu einer
erhöhten Unfallgefahr führt.
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Außer mechanisch wirksamen Vorrichtungen, wie Sonnenblenden, die im
Bedarfsfall von Hand verschwenkt werden, ist aus der DE-AS 23 51 798, B60j 1/02,
eine Fensterscheibe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung
bekannt, bei der eine metallbeschichtete Schutzfolie an der eigentlichen Scheibe
befestigt ist. Diese bekannte Fensterscheibe verringert aber nur die eingestrahlte
Wärmestrahlung, nicht aber die gerade zur Blendung des Fahrers führende sichtbare
Strahlung.
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Die DE-AS 21 58 951, B60j 3/04, beschreibt eine Blendschutzeinrichtung
für Kraftfahrer mit einem elektrisch steuerbaren Lichtventil, das in Hauptsichtrichtung
des Fahrers angeordnet ist und mittels Elektroden,
die im Bereich
der Augen des Fahrers vorgesehen sind, steuerbar ist.
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Die Anordnung von Sensoren im Augenbereich des Fahrers dürfte nur
über eine Brille möglich sein, so daß dieser Vorschlag bedienungsunfreundlich ist.
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Auch zur Vermeidung einer Blendung des Fahrers durch Sonnenlicht soll
die in der US-PS 3 630 567, B6Oj 3/00, beschriebene Einrichtung dienen, bei der
von einer Lichtquelle im Innern des Fahrzeugs erzeugte Strahlung nach Passieren
einer farbigen Linse oder eines farbigen Prismas von innen auf die Windschutzscheibe
gelenkt wird. Inwiefern dadurch eine Blendung des Fahrers durch einfallendes Sonnenlicht
vermieden wird, ist nicht ersichtlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbespndere für den
Einsatz in Fahrzeugen, aber auch in anderen Fällen, in denen die Sonneneinstrahlung
stört, geeignete Fensterscheibe zu schaffen, die ohne Notwendigkeit zusätzliche
Handgriffe oder zusätzliche Einrichtungen im Bereich der der Blendungsgefahr ausgesetzten
Person zumindest einen wesentlichen Anteil der einfallenden blendenden Sonnenstrahlung
reflektiert und außerdem dadurch die Aufheizung eines an die Scheibe angrenzenden
Raumes verringert.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Unter Weißlichtholografie versteht man -vgl. beispielsweise G-I-T
Fachzeitschrift für das Laboratorium, März 1974, S. 194 ff.- ein besonderes Aufnahmeverfahren
zur Herstellung von Hologrammen, die mit gerichtetem weißen Licht in Reflexion rekonstruiert
werden können. Die Hologrammaufnahme erfolgt mit kohärentem Laserlicht, wobei Objekt-
und Referenzstrahl aus entgegengesetzter Richtung auf die lichtempfindliche Schicht
fallen und darin durch Interferenz eine dreidimensionale Struktur aus belichteten
und unbelichteten Ebenen erzeugen. Nach der Entwicklung entsteht daraus eine Struktur
unterschiedlicher Brechungsindizes (Uolumen-Phasen-Hologramm), an der Licht bestimmter
Wellenlängcn reflektiert wird (Bragg-Reflexion, Lippmannsche Farbfotografie).
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Auf diese Weise kann mit Sonnenlicht oder dem Licht eines Richtstrahlers
ein dreidimensionales einfarbiges virtuelles Bild eines Gegenstands erzeugt werden,
vgl. H. 3. Caulfield, Handbook of Optical Holography, 1979, S. 199 ff. Die Detaileigenschaften
von Weißlichthologrammen (Betrachtungsrichtung, Farbeffekte, Anforderungen an die
Lichtquelle) hängen vom Speichermedium und der Art der Hologrammaufnahme ab. Hier
gibt es eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten.
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Als Speichermedien sind gemäß Patentanspruch 4 besonders Dichromat-Gelatine-Schichten
geeignet. Ihre Herstellung und Anwendung wurde zuerst von T.A. Shankoff in Applied
Optics, Oct. 1968, Vol. 7, No. 10, S. 2101 ff.
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beschrieben; eine Übersicht über die inzwischen entwickelten Verfahren
gibt D. Meyerhofer in "Topics in Applied Physics", Vol.20, 1977.
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In vorgehärteten, mit Ammoniumdichromat sensibilisierten Gelatineschichten
(Dicke ca. 5 Rm) lassen sich besonders große Variationen des optischen Brechungsindex
erzeugen. Die entwickelten Dichromat-Hologramme zeichnen sich durch einen hohen
Beugungswirkungsgrad (bis nahe 100 %) und geringes Streulicht aus; außerhalb der
Rekonstruktionsrichtung können sie fast klar durchsichtig sein. Die Herstellung
solcher idealen Phasenhologramme ist eine Frage spezieller Rezepturen, von denen
einige in der letztgenannten Literaturstelle angegeben werden.
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Zur Herstellung von Hologrammen bei einer Verbundscheibe, wie sie
in der Fahrzeugverglasung Einsatz findet, wird gemäß Patentanspruch 5 eine der beiden
Scheiben mit Dichromatgelatine beschichtet werden. Diese überdimensionale Hologrammplatte
wird dann mit dem aufzunehmenden Hologramm belichtet und entwickelt. Durch das Zusammenfügen
und Versiegeln der beiden Scheiben wird gleichzeitig das Hologramm vor Feuchtigkeit
und Beschädigung geschützt.
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Die optische Wirkung eines Hologramms hängt vor allem von der Anordnung
bei der Hologrammaufnahme ab. Im Rahmen der Erfindung ist das Ziel eine spektral
breitbandige diffuse Reflexion des Sonnenlichts, ohne daß die
Durchlässigkeit
der Scheibe in horizontaler Blickrichtung nennenswert vermindert wird. Dazu wird
das Hologramm eines strukturlosen Objekts mit streuender Oberfläche (Mattscheibe)
aufgenommen. Später wirkt das Sonnenlicht als Rekonstruktionsstrahl, der im Hologramm
reflektiert wird.
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Zweckmäßigerweise befindet sich gemäß Patentanspruch 3 bei der Aufnahme
das Objekt in unmittelbarer Nähe der Hologrammebene (Bildebenenhologramm).
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Damit wird zweierlei erreicht: Das Hologramm kann mit unterschiedlicher
Beleuchtungsrichtung rekonstruiert werden (Sonnenlicht unterschiedlicher Richtung
wird reflektiert), und gemeinsam mit der Eigenschaft der Dichromatgelatine, schon
in dünnen Schichten einen hohen Beugungswirkungsgrad (Reflexionsvermögen) zu besitzen,
kann eine spektral breitbandige Reflexion erzielt werden. Nach der Entwicklung wird
Licht, das aus einem bestimmten Winkelbereich um die Richtung des Referenzstrahls
auf die Schicht fällt, diffus reflektiert, während in horizontaler Richtung auffallendes
Licht nur wenig geschwächt wird.
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Der Beugungswirkungsgrad des Hologramms (Reflexionsvermögen) kann
durch die Belichtung und die Entwicklung in gewünschter Weise kontrolliert werden
und bis zu 80 oder 90 °6 betragen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Fall der Windschutzscheibe
eines Kraftfahrzeugs zeigt schematisch in einem Längsschnitt durch die hier interessierenden
Fahrzeugbereiche Fig. 1, während Fig. 2 ein Herstellungsverfahren veranschaulicht.
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Betrachtet man zunächst Fig. 1, so ist die Windschutzscheibe 1 in
üblicher Weise zwischen der Fronthaube 2 und dem Dach 3 des Fahrzeugs angeordnet.
Der nicht gezeichnete Fahrer muß in Fahrtrichtung, wiedergegeben durch den Pfeil
4, freie Sicht haben. Das einfallende Sonnenlicht 5 ist so gerichtet, daß es eine
Blendung des Fahrers bewirken kann. Zwecks Reflexion des störenden Sonnenlichts
(Pfeil bzw. Streubereich 6) weist die Windschutzscheibe 1 die ein Hologramm der
beschriebenen Art beinhaltende Beschichtung 7
auf, die die Reflexion
des Sonnenlichts mit einer "Spiegelnormale 8, deren Neigung in Abhängigkeit von
dem jeweils gewählten Objekt auch von 90° abweichen kann, hervorruft.
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Die Herstellung des Hologramms kann gemäß Fig. 2 in der Weise erfolgen,
daß in unmittelbarer Nähe der mit der Dichromat-Gelatine-Schicht 20 versehenen Scheibe
21 als Objekt die Mattscheibe 23 befindet, so daß ein Bildebenenhologramm erzeugt
wird, und mittels des Objektstrahls 24 das Hologramm dieses strukturlosen, eine
streuende Oberfläche besitzenden Objekts aufgenommen wird. Diese Aufnahme wird dann
entwickelt. Im Betrieb der Scheibe wirkt das Sonnenlicht als Rekonstruktionsstrahl
und wird, soweit es innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs um den Referenzstrahl
25 auf die Schicht 20 fällt, diffus reflektiert. In bezüglich Fig. 2 horizontaler
Richtung einfallende Strahlung erfährt dagegen praktisch keine Schwächung an der
Scheibe.
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Verständlicherweise ist die Anwendung der Erfindung auch bei einem
Fahrzeug nicht auf die Frontscheibe beschränkt, vielmehr kann beispielsweise auch
die Heckscheibe oder eine Seitenscheibe des Fahrzeugs durch die beschriebenen Maßnahmen
gegen einen unerwünschten Einfall der Sonnenstrahlung abweisend ausgebildet werden.