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Scheinwerfer Die vorliegende Erfindung betrifft Scheinwerfer, insbesondere
solche für Kraftfahrzeuge oder zur Ausleuchtung von Flugzeuggelände, d. h: sie ist
in solchen Fällen anwendbar, wo es darauf ankommt, den Austritt blendender Strahlen
nach oben zu verhindern. Der Scheinwerfer besteht im wesentlichen aus einer annähernd
punktförmigen Lichtquelle, einem hinter dieser liegenden sphärischen Reflektor,
einem vor die Lichtquelle vorgeschalteten System von Linsen, vorzugsweise Menisken,
und seiner vor diesen Linsen liegenden, die obere Hälfte der Lichtaustrittöffnungeinnehmenden
Halblinse.
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Es sind bereits Scheinwerfer mit einem ähnlichen Aufbau bekannt, bei
denen auch Halblinsen benutzt werden. Diesen gegenüber unterscheidet sich der vorliegende
Scheinwerfer durch eine besondere Form der Halblinse. Diese Form ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Halblinse auf der einen Seite sphärisch, auf der anderen Seite zylindrisch
gestaltet ist. Sie ist in dem Scheinwerfer so angeordnet, ;daß die Erzeugenden ihrer
Zylinderfläche waagerecht verlaufen und ihr Brennpunkt in der Nähe des durch das
Linsensystem geschaffenen virtuellen Bildes der Lichtquelle liegt.
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Die Wirkung dieser sphärozylindrischen Halblinse auf die Lichtverteilung
ist so, daß das gesamte aus der oberen Hälfte der Lichtaustrittöffnung des Scheinwerfers
herausfallende Licht zu einem fächerförmigen Strahlenbüschel umgewandelt wird, das
im wesentlichen sich nur nach beiden Seiten ausdehnt, nicht jedoch nach oben und
nur zu einem sehr geringen Teil. nach unten.
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Der Grund liegt darin, daß nur ein Teil der durch den oberen Rand
der Halblinse hindurchtretenden Strahlen auf Grund der spärischen Aberration von
ihrer theoretischen Richtung nach unten zu abweicht, während die etwa durch die
Mitte der Scheinwerferöffnung heraustretenden Strahlen. durch die optisch günstigsten
Teile der Halblinse hindurchgehen und daher keine Ablenkung nach oben erfahren können.
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Von dem den. Scheinwerfer verlassenden Licht breitet sich der Teil,
der durch die untere Hälfte, also sahne die sphärozyadrische Halblinse zu berühren,
austritt, wie bei jedem gewöhnlichen Scheinwerfer nach allen Seiten zu aus. Sein
Lichtwert nimmt ab mit dem Quadrat der Entfernung. Der Teil des Lichtes, der die
obere Hälfte des Scheinwerfers, also durch die Halblinse hindurch, verläßt, bildet
.ein schmales Lichtband in der Höhe des Scheinwerfers, das nach oben zu eine völlig
scharfe Begrenzungslinie, nach unten zu auf Grund der obenerwähnten Ab-
erration
eine verschwommene Grenze hat. Dieser Teil des Scheinwerferlichtes wird fast ausschließlich
in die Ferne geworfen. und dient dazu, beispielsweise dem Kraftwagen entgegenkommende
Hindernisse scharf anzuleuchten. Eine Blendung entgegenkommender
Personen
oder Kraftfahrer kann nicht erfolgen, weil -die obere . Grenze des Lichtfeldes unterhalb
der Augrenhöhe der Entgegenkommendenliegt.
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Da von den beiden Hälften der den Scheinwerfer verlassenden Lichtmenge
die eine im wesentlichen unmittelbar vor dem Wagen zur Wirkung kommt, die andere
im wesentlichen in der Ferne, so ist mit dem Scheinwerfer eine außerordentlich gleichmäßige
Ausleuchtung des Geländes erreichbar.
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Ein Ausführungsbeispiel .des. Scheinwerfers ist in den Abbildungen
dargestellt. Es zeigen: Abb. i einen senkrechten Schnitt des Scheinwerfers, Abb.2
und 3 Schnitte des Lichtbündels vordem Scheinwerfer nach einer senkrechten und waagerechten
Ebene und Abb. 4 eine abweichende Ausführungsform der ersten. aplanatischen Linie.
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Innerhalb des Gehäuses r des Scheinwerfers, der vorn durch eine Scheibe
2 überdeckt ist, befinden sich eine Lichtquelle 3, und vor derselben stehen zwei
sphärisch konvergente Linsen 4, 5 und eine sphärisch zylindrische Halblinse 6. Hinter
der Lichtquelle liegt ein sphärischer Spiegel?. Als Lichtquelle dient der Glühdraht
.einer elektrischen, Lampe, der waagerecht verläuft !und senkrecht zur Achse
8-9 des Scheinwerfers steht.
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Die erste Linse besitzt eine konkave Fläche r o, deren Brennpunkt
auf den Glühdraht 3 f ällt, und eine konvexe Fläche z i. Die - Linse ist wesentlich
aplanatis.ch zum Punkt 3. Sie liefert ein Bild 3' .der Lichtquelle 3, welches hinter
dieser liegt, d. h, das Lichtbündel 3-12, 3-13 der Lichtquelle trifft senkrecht
auf die Fläche i o und bildet beim Austritt aus der Linse ein Lichtbündel 12-i4,
13-15, dessen scheinbarer- Ausgangspunkt 3' ist und das auf die Linse 5 auftrifft.
Der Brennpunkt der konkaven Seite der Linse 5 befindet sich bei 3', zu welchem die
Linse aplanatisch ist. Das Bündel 3'-14, 3'-1,5, welches `auf die Linse auftrifft,
liefert beim Austritt .aus derselben ein 'Bündel 14-16, 15-z7, dessen scheinbarer
Ausgangspunkt bei 3" hinter 3' liegt, also einen Strahlenkegel, dessen Spitze b,e
3" liegt und dessen Basis durch die Linie 5 gebildet wird.
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Die sphärisch zylindrische Halblinse 6, deren Mantellinien horizontal
verlaufen und senkrecht zur Achse 8-9 stehen, i$t durch eine Ebene i 8-i9 begrenzt,
die in Höhe :der Scheinwerferachse steht. Die Halblinse nimmt den oberen Teil des
von 3" ausgehend= Lichtkegels auf. Die EintrittS#RäChe 20 der Halblinse ist spliä.risch,
und ihr Zentrum liegt bei. 3". Bei seinem Austritt wird das Bündel. 3"-16, 3"-9
in ein Bündel 16-2i, 19-9 umgewandelt von derselben waagerechten Divergenz wie der
Lichtkegel, dessen senkrechte Divergenz aber, ,abgesehen von der sphärischen Aberration,
gleich Null ist.
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Die Spitze des unteren Halbkegels liegt bei 3", und seine Basis wird
durch die untere Hälfte der Linse 5 gebildet. Er tritt aus dem Scheinwerfer ohne
Änderung der Richtung 3"- 9. 3'r16 aus mid beleuchtet die Straße in der Nähe und
in der Ferne mit wesentlich konstanter Lichtstärke, da die Lichtstrahlen sich auf
den Winkel 9-3"-i7 verteilen !und deren waagerechte Divergenz genügt, um die Straße
in der ganzen Breite zu beleuchten.
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Das obere Bündel 16-21, 19-9 bildet eine waagerechte Fläche der gleichen
waag erechten Divergenz wie das untere Bündel und beleuchtet die Ferne der Straße
in gewünschter Breite.
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Hinter der Lichtquelle 3 ist ein sphärischer Spiegel? angebracht,
dessen Brennpunkt bei 3 liegt und dessen Öffnungsweite wesentlich der der Linse
4 entspricht. Auf den Spiegel fällt das Lichtbündel3-31, 3-3,2 und wird von demselben
auf den Punkt 3 kanzentriert, von wo,es zusammen mit dein direkt austretenden Lichtbündel
auf die Linse 4 fällt. Die Öffnung der Linsen 4 'und 5 ist so berechnet, daß ungefähr
zwei Drittel der Lichtstrahlen der Lichtquelle 3 zur Benutzung gelangen.
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Durch die Verwendung aplanatischer Linsen kann narr sämtliche Lichtstrahlen,
die von einem Punkt ausgehen, :der mit dem ersten aplanatischen Punkt zusammenfällt,
verwenden, denn wenn 30 (Ably, 4) den ersten aplanatischen Punkt einer Linse 31
darstellt, deren Fläche 32 ihren Mittelpunkt bei 3o hat, so' tritt z. B: .ein Strahl
30-33, der senkrecht zur optischen Achse verläuft, tangential zur äußeren Oberfläche
34 aus und geht durch den' zweiten aplanatischm Punkt 3 5. Die Fläche 32 sammelt
auf diese Weise sämtliche Lichtstrahlen, welche von,der Lichtquelle3o in :eine Halbkugel
geworfen werden. Ein sphärischer .Spiegel 36, dessen Mittelpunkt mit 3o zusammenfällt,
wirft die andere Hälfte oder Lichtstrahlen :auf dieselbe Fläche 32 nach Durehtidtt
durch den Punkt 3o. Spiegel 36 und Linse 3 i- wandeln somit den gesamten von
30 ausgehenden Lichtstrom in einen Lichtkegel um, dessen Scheitel bei 35
liegt. Kein einziger Strahl geht `über die waagerechte Ebene des Scheinwerfers hinaus.
Der Schnitt des. Lichtbündels des Scheinwerfers in senkrechter Ebene (Abb.2) bildet
einen unteren Halbkreis 23, 24, 25' und einen oberen waagerechten Streifen 23-25,
26-27. Der Schnitt des Lichtbündels in waagerechter Ebene (Abts. 3) bildet eine
Parabel 28-29-3o, deren Scheitel bei 29 in geringem Abstand vor dem Scheinwerfer
liegt.