DE972698C

DE972698C - Automotive lighting using polarized light

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Publication number: DE972698C
Application number: DEK9466A
Authority: DE
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Priority date: 1951-03-31
Filing date: 1951-03-31
Publication date: 1959-09-17

Description

Mit polarisiertem Licht arbeitende Kraftfahrzeugbeleuchtung Die Erfindung bezieht sich auf eine mit polarisiertem Licht arbeitende Kraftfahrzeugbeleuchtung.Automotive Lighting Using Polarized Light The Invention relates to automotive lighting using polarized light.

Man ist bisher zur Vermeidung der Blendung bei Kraftfahrzeugbeleuchtungen bei der Verwendung rein geometrisch optischer Mittel verblieben, durch welche das Lichtverteilungsdiagramm den jeweiligen Erfordernissen angepaßt wird. Die übliche Kraftfahrzeugbeleuchtung wird in Fernlicht und in Abblendlicht unterteilt, wobei die Fernlichtglühfäden zwei parallele Lichtbündel parallel zur Fahrbahn und mit einer Reichweite von einigen hundert Metern erzeugen, während die Abblendlichtglühfäden ein breiteres Lichtbündel schräg auf die Fahrbahn strahlen, so daß ihre Reichweite entsprechend niedriger ist. Das Umschalten von Fernlicht auf Nahlicht erfolgt jedesmal, wenn dem eigenen Fahrzeug ein anderer Verkehrsteilnehmer entgegenkommt. Man glaubte, durch das Abblenden die Blendwirkung der Fahrzeugbeleuchtung so weit beseitigt oder wenigstens herabgesetzt zu haben, daß eine Störung oder Behinderung des entgegenkommenden Verkehrsteilnehmers nicht mehr zu befürchten ist. Diese Annahme ist jedoch ein Trugschluß. Die durch das Streulicht hervorgerufene Blendung ist immer noch so groß, daß bei der Begegnung zweier Fahrzeuge, insbesondere bei nasser Straßendecke, ein Erkennen von Hindernissen auf der Fahrbahn neben bzw. hinter den sich begegnenden Fahrzeugen nicht möglich ist.So far, one has been to avoid glare in vehicle lights remained with the use of purely geometrical optical means through which the Light distribution diagram is adapted to the respective requirements. The usual Motor vehicle lighting is divided into high beam and low beam, with the high beam filament two parallel light bundles parallel to the roadway and with a range of a few hundred meters while the low beam filaments a wider beam of light shine obliquely on the roadway, so that their range is correspondingly lower. Switching from high beam to low beam occurs every time if another road user is approaching your own vehicle. It was believed by dimming the dazzling effect of the vehicle lights to such an extent or to have at least belittled that disturbance or obstruction of the oncoming one Road user is no longer to be feared. However, this assumption is a fallacy. The glare caused by the scattered light is still so great that at recognition of the encounter between two vehicles, especially when the road surface is wet of obstacles on the lane next to or behind the vehicles that meet each other not possible.

Es ist bekannt, daß sich blendungsfreie Beleuchtungssysteme mit Hilfe von polarisiertem Licht konstruieren lassen und daß solche Beleuchtungssysteme, insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik, einen erheblichen Fortschritt gegenüber den mit natürlichem Licht arbeitenden Systemen darstellen.It is known that glare-free lighting systems with the help can be constructed by polarized light and that such lighting systems, in particular in automotive engineering, a significant advance over those with natural Represent light working systems.

So ist bereits bekannt, an Stelle des üblichen Lichtes polarisiertes Licht zu verwenden und den Kraftfahrer mit einer Analysatorbrille oder einer Analysatorscheibe auszurüsten, deren Schwingungsrichtung so orientiert ist, daß zwar das polarisierte Licht des eigenen Fahrzeuges sichtbar bleibt, das des entgegenkommenden Fahrzeuges jedoch im wesentlichen ausgelöscht wird.It is already known to use polarized light instead of the usual light To use light and the driver with an analyzer glasses or an analyzer disc equip whose direction of oscillation is oriented so that although the polarized The light of your own vehicle remains visible, that of the oncoming vehicle however, is essentially wiped out.

Ein bekannter Vorschlag geht dahin, das Fernlicht zu polarisieren. Diesem Vorschlag blieb aber der Erfolg versagt, weil es aus wirtschaftlichen Erwägungen heraus nicht möglich ist, alle Fahrzeuge mit einer solchen Einrichtung auszurüsten. Außerdem hätte das bekannte System dazu gezwungen, alle Verkehrsteilnehmer mit Analysatorbrillen auszurüsten.A well-known proposal is to polarize the high beam. However, this proposal was unsuccessful because it was for economic reasons it is not possible to equip all vehicles with such a device. In addition, the known system would have forced all road users to wear analyzer glasses equip.

Auch ist es nicht mehr neu, einen zusätzlich zum Abblendlicht verwendeten Begegnungsscheinwerfer zu polarisieren, während das Fern- und Abblendlicht unpolarisiert bleibt. Das bekannte System besteht hierbei aus zwei Fernlichtscheinwerfern mit unpolarisiertem Licht, die in üblicher Weise über eine Schaltvorrichtung abgeblendet werden können. Optisch und räumlich getrennt hiervon ist ein polarisierter Begegnungsscheinwerfer vorgesehen, der zusätzlich zu den abgeblendeten Scheinwerfern benutzt wird, um auf die dem entgegenkommenden Fahrzeug abgewendete Fahrbahnseite ein gerichtetes Lichtbündel weit nach vorn zu strahlen.Also, it is no longer new to use one in addition to the low beam Polarize encounter headlights while the high and low beam are unpolarized remain. The known system consists of two high beam headlights unpolarized light, which is dimmed in the usual way via a switching device can be. A polarized encounter spotlight is optically and spatially separated from this provided, which is used in addition to the dipped headlights to turn on the side of the lane facing away from the oncoming vehicle a directed light beam to shine far forward.

So wurde unter anderem noch der Vorschlag gemacht, vor den bereits vorhandenen Scheinwerfer der Kraftfahrzeuge Polarisationsfilter anzubringen, wodurch sowohl das Fernlicht als auch das Nahlicht oder Begegnungslicht polarisiert wird. Hierdurch sollte auf den Straßen außerhalb der Ortschaften das Abblenden vermieden werden, auch bei der Begegnung mit anderen Kraftfahrzeugen. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß durch die durch die Polarisationsfilter hervorgerufene Verminderung der Lichtstärke für beide Beleuchtungssysteme ein wesentlich stärkerer Generator mit entsprechend stärkeren Glühlampen verwendet werden muß. Für die Übergangszeit sollten aus diesem Grunde die noch nicht mit stärkeren Generatoren ausgerüsteten Fahrzeuge mit einem zusätzlichen polarisierten Fernscheinwerfer erhöhter Lichtstärke ausgerüstet werden, um bei Begegnung mit einem mit der neuen Ausrüstung versehenen Fahrzeug diesem beleuchtungsmäßig annähernd gleichgestellt zu sein.Among other things, the proposal was made before that to attach polarization filters to existing headlights of motor vehicles, whereby both the high beam and the near light or encounter light is polarized. This should avoid dimming on the streets outside the built-up areas even when encountering other motor vehicles. This arrangement has however, the disadvantage that caused by the polarization filter Reduction of the light intensity for both lighting systems a much stronger one Generator with correspondingly more powerful bulbs must be used. For the transition period For this reason, those not yet equipped with more powerful generators should be used Vehicles with an additional polarized high beam headlamp with increased light intensity equipped to be equipped with the new equipment in the event of encounter with a Vehicle to be approximately equal to this in terms of lighting.

Es ist jedoch außerdem noch zu berücksichtigen, daß die Verkehrsstraßen nicht nur von Kraftfahrzeugen benutzt werden. Bei der Einführung der bisher vorgeschlagenen polarisierten Fernlichtbeleuchtungssysteme müßten auch alle übrigen Verkehrsteilnehmer Analysatorbrillen tragen. Eine solche Maßnahme ist aber zweifellos nur schwer auszuführen.However, it must also be taken into account that the roads not only used by motor vehicles. When introducing the previously proposed Polarized high beam lighting systems would also have to be used by all other road users Wear analyzer glasses. However, such a measure is undoubtedly difficult to carry out.

Die Erfindung geht von den bekannten, mit polarisiertem Licht arbeitenden Kraftfahrzeugbeleuchtungen aus, die aus einem ersten Beleuchtungssystem mit zwei Scheinwerfern zur Erzeugung von unpolarisiertem Fernlicht und einem zweiten, vom ersten System optisch und räumlich getrennten Beleuchtungssystem mit einem Scheinwerfer zur Erzeugung polarisierten Lichtes bestehen. Hierbei sind beide Systeme über eine Schaltvorrichtung mit der Stromquelle so verbunden, daß beim Ausschalten des ersten Beleuchtungssystems das zweite System wirksam wird.The invention is based on the known, working with polarized light Motor vehicle lights from a first lighting system with two Headlights for generating unpolarized high beam and a second, from first system optically and spatially separated lighting system with a headlight exist to generate polarized light. Both systems are connected to one Switching device connected to the power source so that when you turn off the first The second system becomes effective.

Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß das vom zweiten System erzeugte polarisierte Licht aus einem Lichtbündel besteht, das ganz oder überwiegend aus schräg nach unten auf die Fahrbahn gerichteten Strahlen zusammengesetzt ist und eine Ausbreitungscharakteristik hat, bei der die Beleuchtungsstärke in einer Entfernung von 25 Metern vor dem Scheinwerfer auf einer Ebene senkrecht zur Fahrbahn in Höhe des Scheinwerfers I Lux beträgt (Abblendlicht).In contrast, the invention is that the second system generated polarized light consists of a light beam that wholly or predominantly is composed of rays directed obliquely downwards onto the roadway and has a propagation characteristic in which the illuminance in a Distance of 25 meters in front of the headlight on a plane perpendicular to the roadway at the height of the headlight is I lux (dipped beam).

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen. Diese zeigen in Fig. I eine Vorderansicht eines Kraftfahrzeuges mit der erfindungsgemäßen Beleuchtung, Fig. 2 die Lichtverteilung des ersten und zweiten Beleuchtungssystems, Fig. 3 die Schaltung der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbeleuchtung und Fig. 4 eine Darstellung einer Analysatorbrille, wie sie bei der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbeleuchtung Verwendung findet.Other objects and advantages of the invention will appear from the following Description and the drawings. These show in Fig. I a front view of a Motor vehicle with the lighting according to the invention, FIG. 2 shows the light distribution of the first and second lighting system, Fig. 3 shows the circuit of the invention Motor vehicle lighting and FIG. 4 shows an illustration of analyzer glasses, such as it is used in the motor vehicle lighting according to the invention.

In den in Fig. I dargestellten Kraftfahrzeugen sind zwei Fernlichtscheinwerfer normaler Bauart I und 2 eingebaut, welche an Stelle der bisherigen Bilux- od. dgl. Lampen für das Fernlicht je eine Einfadenlampe 3, 4 mit einer Leistung von 35 Watt als Lichtquelle haben. Außerdem ist jeder dieser Scheinwerfer mit einer zusätzlichen Glühlampe 5, 6 niedriger Leistung, d. h. von etwa 3 Watt, ausgerüstet, welche beim Abschalten der Fernlichtlampen I, 2 als Positionslampen die Begrenzung des Fahrzeuges anzeigen. Zusätzlich zu den Scheinwerfern i und 2 ist nach Fig. I ein polarisierter Scheinwerfer 7 angebracht, der mit einem Polarisator ausgerüstet wird, wie es durch die Schraffierung angedeutet ist. Dieser Polarisator polarisiert das gesamte, vom Scheinwerfer abgestrahlte Licht in ausreichendem Maße. Um den durch die Polarisation auftretenden Lichtverlust auszugleichen, wird bei der Anordnung nach Fig. I eine Glühlampe 8 verwendet, deren elektrische Leistungsaufnahme etwa der Summe der Leistungsaufnahme der beiden Fernscheinwerferglühlampen 3 und 4 entspricht. Dieser polarisierte Scheinwerfer 7 weist ein Lichtverteilungsdiagramm auf, das eine Straßenbeleuchtung ergibt, welche dem bisher allgemein verwendeten und vorgeschriebenen Abblendlicht entspricht. Dieses Lichtverteilungsdiagramm kann mit verschiedenen optischen Mitteln erzielt werden, z. B. durch entsprechende Fokussierung des Glühkörpers der verwendeten Lichtquelle oder durch Streuscheiben, Stufenlinsen od. dgl. In Fig. 3 ist die Schaltung der Kraftfahrzeugbeleuchtung dargestellt. Die Fernlichtlampen der Scheinwerfer I und 2 sind zusammen auf den Fernlichtkontakt II des Abblendschalters Ia geführt. Mit dem Abblendkontakt 13 sind die Positionslampen 5 und 6 sowie die Hochleistungslampe 8 des polarisierten Scheinwerfers 7 gemeinsam verbunden. Die Zuführung 14 des Abblendschalters I2 ist über einen Hauptschalter 15 an die Batterie 16 angeschaltet.In the motor vehicles shown in Fig. I are two high beam headlights normal design I and 2 installed, which in place of the previous Bilux or the like. Lamps for the high beam each have a single-filament lamp 3, 4 with a power of 35 watts have as a light source. Also, each of these headlights comes with an additional Incandescent lamp 5, 6 low power, d. H. of about 3 watts, which at Switching off the high beam lamps I, 2 as position lamps limit the vehicle Show. In addition to the headlights i and 2, a polarized one is shown in FIG Headlight 7 fitted, which is equipped with a polarizer as it is through the hatching is indicated. This polarizer polarizes the entire, vom Headlights emitted light in sufficient quantities. To the one through the polarization To compensate for the loss of light that occurs, in the case of the arrangement according to FIG Incandescent lamp 8 is used, the electrical power consumption of which is approximately the sum of the power consumption of the two high beam bulbs 3 and 4. That polarized headlight 7 has a light distribution diagram that gives street lighting which corresponds to the previously generally used and prescribed low beam. This Light distribution diagram can be obtained with various optical means, z. B. by appropriately focusing the incandescent body of the light source used or by diffusing lenses, step lenses or the like. In Fig. 3 is the Circuit of the motor vehicle lighting shown. The high beam bulbs of the headlights I and 2 are led together to the high beam contact II of the dimmer switch Ia. With the dimming contact 13 are the position lights 5 and 6 and the high-performance lamp 8 of the polarized headlight 7 connected in common. The feed 14 of the dimmer switch I2 is connected to the battery 16 via a main switch 15.

Die Lichtverteilung eines Fernscheinwerfers I und eines polarisierten Scheinwerfers 7 läßt sich aus Fig. z erkennen. Während der Fernscheinwerfer I parallel zur Straßendecke strahlt, wird das vom polarisierten Scheinwerfer 7 ausgehende Licht unter einem solchen Winkel auf die Straßendecke geworfen, daß der Fahrer des entgegenkommenden Fahrzeuges nur von schwachem Streulicht getroffen werden kann.The light distribution of a high beam I and a polarized one Headlight 7 can be seen from FIG. While the high beam I parallel radiates to the road surface, the light emanating from the polarized headlight 7 becomes thrown onto the pavement at such an angle that the driver of the oncoming one Vehicle can only be hit by weak stray light.

In Fig. 4 ist eine polarisierende Halbbrille dargestellt, deren polarisierender Teil 9 je nach Bedarf durch Kopfneigen ins Gesichtsfeld gebracht werden kann. Man kann jedoch auch eine mechanisch betätigte Analysatorscheibe in das Gesichtsfeld bringen oder wahlweise daraus entfernen, wie es in Fig. I bei Io dargestellt ist.In Fig. 4 a polarizing half-glasses are shown, the polarizing Part 9 can be brought into the field of vision by tilting the head as required. Man however, a mechanically operated analyzer disk can also be placed in the field of view bring or optionally remove from it, as shown in Fig. I at Io.

Die Bedienung der Kraftfahrzeugbeleuchtung erfolgt in der für die heutigen Abblendsysteme üblichen Weise. Bei freier Straße schaltet der Fahrer auf Fernlicht. Die Analysatorbrille des Fahrers ist der im Wagen natürlichen Kopfhaltung so angepaßt, daß der Fahrer durch den unteren absorptionsfreien Teil der Brille 17 die Straße überblickt. Eine Störung durch den oberen polarisierenden Teil 9 infolge Lichtverlustes tritt nicht ein, da bei Nachtfahrt das Gesichtsfeld durch die nach unten gerichtete Fahrzeugbeleuchtung nach oben begrenzt ist. Bei Begegnung mit einem anderen Verkehrsteilnehmer schaltet der Fahrer in der bisher üblichen Weise auf das polarisierte Licht um. Die kleinen Glühlampen 5 und 6 der Fernscheinwerfer I und 2 wirken dabei als Positionslampen. Ihre elektrische Leistungsaufnahme ist so bemessen, daß die Positionslampen etwa die gleiche Flächenhelligkeit zeigen wie der polarisierte Scheinwerfer bei Betrachtung durch einen Analysator. Mit dem Umschalten neigt der Fahrer den Kopf so weit, daß der Analysator in das Gesichtsfeld kommt, dadurch wird die gesamte, vom polarisierten Scheinwerfer eines entgegenkommenden Fahrzeuges ausgehende Blendung beseitigt. Nach Passieren dieses Fahrzeuges schaltet der Fahrer auf Fernlicht um, wobei das bei der Begegnung nicht geblendete Auge sofort wieder voll reaktionsfähig ist. Die Änderung der Kopfhaltung geht, wie Versuche gezeigt haben, vollständig unbewußt vor sich, weil die meisten Kraftfahrer beim Begegnen den Kopf der Windschutzscheibe nähern, um im erhöhten Gefahrenmoment besser sehen zu können. Diese Bewegung ist vollständig ausreichend, um bei einer geeignet dimensionierten Halbbrille den Analysator ins Gesichtsfeld zu bringen. Für Kraftfahrer, welche bereits Brillenträger sind, kann die Analysatorbrille in Form von Vorhängern über die normale Korrektionsbrille gesetzt werden, wenn nicht ein polarisierender Windschutzscheibeneinsatz, wie ihn Fig. I bei io zeigt, vorgezogen wird. Bei der Verwendung eines beweglichen Scheibenanalysators wird derselbe zweckmäßig so ausgestattet, daß seine Einschaltung in das Gesichtsfeld entweder durch eine vom Abblendschalter betätigte elektrische Hilfsvorrichtung (Relais, Steuermotor) oder aber durch eine mechanische Vorrichtung erfolgt, die ihrerseits den Abblendschalter betätigt. In Fig. i wird ein derartiger Scheibenanalysator io mit Hilfe eines an der Tragachse befestigten Hebels 18 im Gesichtsfeld ein- oder ausgeschaltet. Das andere Ende der Achse wirkt auf den in Fig. 3 dargestellten Abblendschalter 12, der im Ausführungsbeispiel der Fig. i am Rahmen der Windschutzscheibe befestigt ist.The vehicle lighting is operated in the for today's dimming systems usual way. When the road is clear, the driver switches on High beam. The driver's analyzer glasses are the natural head posture in the car adapted so that the driver through the lower absorption-free part of the glasses 17 overlooks the street. A disturbance by the upper polarizing part 9 as a result Loss of light does not occur, as the field of view through the after night driving Vehicle lighting directed downwards is limited upwards. When meeting one The driver switches on other road users in the usual way the polarized light around. The small bulbs 5 and 6 of the high beam headlights I. and 2 act as position lights. Your electrical power consumption is like this dimensioned so that the position lights show approximately the same surface brightness as the polarized headlight when viewed through an analyzer. With switching the driver tilts his head so far that the analyzer comes into the field of view, This makes the entire, polarized headlight of an oncoming one Eliminates the outgoing glare of the vehicle. After passing this vehicle it switches the driver switches to high beam, with the eye not blinded at the encounter immediately is fully responsive again. Changing the position of the head goes like experiments have shown up completely unconsciously, because most motorists at the Encounter the head closer to the windshield to get better in the heightened moment of danger to be able to see. This movement is completely sufficient to be fit for one dimensioned half glasses to bring the analyzer into the field of view. For drivers, who already wear glasses can use the analyzer glasses in the form of clips Can be used over normal prescription glasses, if not polarized glasses Windshield insert, as shown in Fig. I at io, is preferred. In the Using a movable disk analyzer, the same is expediently equipped in such a way that that its activation in the field of vision either by one of the dimmer switch actuated electrical auxiliary device (relay, control motor) or by a mechanical device takes place, which in turn actuates the dimmer switch. In FIG. I shows such a disk analyzer io with the aid of one on the support axis attached lever 18 on or off in the field of view. The other end of the Axis acts on the dimming switch 12 shown in FIG. 3, which in the exemplary embodiment Fig. i is attached to the frame of the windshield.

Die kombinierte Kraftfahrzeugbeleuchtung nach der Erfindung hat gegenüber allen bisher vorgeschlagenen polarisierten Beleuchtungssystemen den für seine Einführung entscheidenden Vorteil, daß auch entgegenkommende Verkehrsteilnehmer, die nicht mit einem Analysator ausgerüstet sind, keiner über die festgelegten gesetzlichen Vorschriften hinausgehenden Blendung ausgesetzt sind. Damit ist den Interessen dieser Verkehrsteilnehmer, wie Radfahrer, Fußgänger, Zugtiere usw., in ausreichendem Maße Rechnung getragen, so daß ein Einspruch gegen die Einführung des polarisierten Lichtes in der erfindungsgemäßen Form für Kraftfahrzeuge nicht berücksichtigt zu werden braucht. Aber auch diese Verkehrsteilnehmer kommen darüber hinaus noch in den Genuß der technischen Vorteile der polarisierten Fahrzeugbeleuchtung, wenn sie zur Erhöhung ihrer eigenen Sicherheit eine Analysator-Halbbrille tragen. Für den Kraftfahrzeugverkehr, der infolge seiner hohen Geschwindigkeit das eigentliche Gefahrenmoment auf den Verkehrsstraßen bildet, bringt die erfindungsgemäße kombinierte Kraftfahrzeugbeleuchtung zuverlässig den lange angestrebten Blendschutz im Begegnungsfalle ohne Beeinträchtigung der auf freier Strecke voll ausnutzbaren Fernbeleuchtung. Die erfindungsgemäße Anordnung beseitigt damit alle bestehenden Einführungsschwierigkeiten für das polarisierte Licht.The combined motor vehicle lighting according to the invention has opposite all previously proposed polarized lighting systems for its introduction decisive advantage that also oncoming road users who do not are equipped with an analyzer, none beyond the specified legal Are exposed to glare going beyond regulations. So that is the interests of this Road users such as cyclists, pedestrians, draft animals, etc., in sufficient numbers Taken into account so that an objection to the introduction of polarized light not to be taken into account in the form according to the invention for motor vehicles needs. But these road users can also enjoy it of the technical advantages of polarized vehicle lighting when used to increase wear analyzer half-glasses for your own safety. For motor vehicle traffic, which, due to its high speed, is the actual moment of danger on the Forms traffic roads, brings the combined motor vehicle lighting according to the invention reliably the long sought glare protection in the event of encounter without impairment the remote lighting that can be fully exploited on the open road. The arrangement according to the invention thus eliminates all existing difficulties in introducing the polarized Light.

Claims

PATENT CLAIM: Motor vehicle lighting that works with polarized light, consisting of a first system with two headlights for generating unpolarized high beam and a second lighting system, optically and / or spatially separated from the first system, with a headlight for generating polarized light, both systems having a switching device the power source are connected in such a way that when the first lighting system is switched off, the second system becomes effective, characterized in that the polarized light generated by the second system consists of a light bundle which is composed entirely or predominantly of rays directed obliquely downwards onto the roadway and Has a propagation characteristic at which the illuminance at a distance of 25 meters in front of the headlight on a plane perpendicular to the roadway at the height of the headlight is I lux (low beam). Documents considered: German Patent No. 401 720; British Patent No. 365,507; U.S. Patent Nos. 1,734,022, 2,031,045, 2,087,795, 2,493,19: 2; Transactions 1937, pp. 536/537; VDI-Zeitschrift, Vol. 82, 1938, pp. ToI ff .; Optik, Vol. 5, 1949, pp. 169/170; Journal of Technical Physics, 2o. Volume, 1939, p. 257 ff.