WO2014124622A1 - Fenster für ein kraftfahrzeug, insbesondere flugzeug - Google Patents

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WO2014124622A1
WO2014124622A1 PCT/DE2014/000044 DE2014000044W WO2014124622A1 WO 2014124622 A1 WO2014124622 A1 WO 2014124622A1 DE 2014000044 W DE2014000044 W DE 2014000044W WO 2014124622 A1 WO2014124622 A1 WO 2014124622A1
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WO
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light
window
lcd panel
laser
photodiode
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Application number
PCT/DE2014/000044
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English (en)
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Inventor
Antonia Scher
Original Assignee
Antonia Scher
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Publication date
Application filed by Antonia Scher filed Critical Antonia Scher
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
    • B60J3/00—Antiglare equipment associated with windows or windscreens; Sun visors for vehicles
    • B60J3/04—Antiglare equipment associated with windows or windscreens; Sun visors for vehicles adjustable in transparency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C1/14—Windows; Doors; Hatch covers or access panels; Surrounding frame structures; Canopies; Windscreens accessories therefor, e.g. pressure sensors, water deflectors, hinges, seals, handles, latches, windscreen wipers
    • B64C1/1476—Canopies; Windscreens or similar transparent elements
    • B64C1/1484—Windows
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/24—Structural elements or technologies for improving thermal insulation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B80/00—Architectural or constructional elements improving the thermal performance of buildings

Definitions

  • the present invention relates to a window for a
  • Laser attacks are not limited to aviation, but also happen in other traffic areas.
  • the object is achieved by means of a device according to the main claim.
  • the subject of the main claim relates to a window for a motor vehicle, in particular aircraft, with an arranged as anti-glare device LCD panel;
  • Light sensor for detecting a light intensity and / or
  • the invention is thus based on the idea of a
  • the window is used as a windscreen of a motor vehicle, in particular a cockpit of an aircraft.
  • Motor vehicles are understood to be air, water and land vehicles of all kinds.
  • the window continues to know a light sensor, which in
  • the anti-glare device is activated so that at least in an area of the window, a light incidence is reduced or completely prevented.
  • an LCD panel is used as a glare protection device, which is then acted upon by a voltage from the power source when the light sensor to a
  • the LCD panel can then darken as a countermeasure, which is understood as a reduction in its translucency.
  • the window preferably has a polarization filter which cooperates with the LCD panel.
  • the LCD panel darkens automatically very quickly, which can typically take place in 1/25000 s. In a correspondingly rapid manner, a light transmission of the window is restored as soon as no more laser light hits the light sensor.
  • Light sensors is used. These can be arranged, for example, in a matrix. It is further preferred if the at least one light sensor is arranged in the region of the LCD panel, preferably on or in the side of the LCD panel which faces away from the driver. For example, multiple light sensors can be operated in parallel, so that the LCD panel is already darkened when a single light sensor
  • the light sensor is a photodiode.
  • a photodiode is used as a concrete light sensor.
  • Photodiodes are from the state of the art
  • a typical photodiode reacts most effectively at an angle of incidence of the laser light of 0 °, ie at a
  • the light sensor reacts to light wavelengths of 400 nm to 1100 nm.
  • the light sensor responds particularly well to wavelengths that are typical for laser light. In this range are advantageously different
  • Laser colors covered There are also other areas conceivable, for example, from 400 nm to 1200 nm, to a larger
  • the anti-glare device is arranged between two panes.
  • the LCD panel is in one
  • Anti-glare device and the at least one light sensor and / or corresponding tracks between the discs are arranged. This results in a particularly simple and compact structure of the window, which does not affect the statics of the window.
  • the anti-glare device interacts with at least two polarization filters.
  • the LCD panel are two
  • Embodiment is the LCD panel between the two Polarizing filters arranged.
  • the two Polarizing filters arranged.
  • Polarization filter preferably by 90 ° in their
  • Anti-glare device a similar operating principle as that of a welder protection screen, infrared filters and / or heat shields are not required for this purpose.
  • Polarizing filter a particularly effective way to darken and thus protect the driver.
  • the window has a plurality of LCD panels that can darken independently of each other.
  • Antiglare devices are provided, which can make areas of the window opaque. Thus it is possible to darken the window in segments, whereby the rest of the window can still be viewed. This results in a particularly effective protection of the driver while minimizing his visual restriction. To achieve this, it is particularly preferable if each of the
  • Anti-glare devices associated with a single or a group of their own photodiodes are associated with a single or a group of their own photodiodes.
  • Liquid crystals are found in liquid crystal displays (LCD stands for “liquid crystal display”), for example in
  • Liquid crystals consist of long,
  • the interaction between the elongated molecules and electrical voltage is utilized.
  • the interaction depends on whether the electric field of the light wave is oriented along the molecular axis or transversely thereto.
  • the electrons in the molecule can move more easily parallel to the axis. That is why there is another interaction there and accordingly another
  • the glass plates have a directional Coating along which the molecules can align.
  • the glass plates are rotated by 90 ° (with respect to the orientation of their coatings) against each other, thereby turning the orientation of the molecules. This is called the TN cell (T for "twisted” 4 - twisted and N for "nematic" 10 - threadlike). Outside are on the glass panes
  • Polarizing filters 2, 6; 8, 12 attached which were also rotated by 90 °.
  • the first polarization filter passes only one plane of oscillation of the light, which is oriented parallel to the molecules.
  • the twisted molecules have the property of interacting with the light by rotating the plane of vibration of the light so that the light above has rotated its polarization by 90 °.
  • it can also be the upper filter
  • Electrons emit waves again and produce the
  • This helmet darkens the welder's screen during welding by itself within a 25000stel
  • the helmet can therefore remain in front of the face during the entire welding process.
  • Welding helmet Through them, the welder sees through during the welding process. It contains liquid crystals, which ensure that the disc during the welding process becomes dark and thus ensures the protection of the eyes against the bright light.
  • the disk is controlled by light-sensitive sensors (photodiodes). 5.2 parts
  • Trial 3 Protective screen, cable, power source, tripod material, photodiodes, laser
  • Welder's helmet is loud in connection with a laser
  • Welding helmet device can be brought by me to darken. For that I have the disc from the original one
  • the welding helmet disk is connected to a circuit. I want to find out if I can use the disk with the help of
  • the greenish disk passes the laser light when no voltage is present.
  • the disc darkens permanently when the voltage is applied, and the laser can then no longer shine through.
  • the disk is part of a circuit in which there is also a photodiode.
  • the resistance in the photodiode drops abruptly as soon as laser light falls on the photodiode and the window would have to darken.
  • the disk When I turn on the power, the disk remains transparent. But as soon as the laser light falls on the photodiode, the disc darkens. Result
  • the disc now darkens through the laser light.
  • the photodiode (s) would have to be on the disk (V3), as is aimed at the glare of pilots on the discs.
  • the anti-glare device 16 is part of a circuit with a high resistance.
  • photodiodes 18 In front of the LCD panel photodiodes 18 are placed, which in the unlit state the high resistance to have. The resistance drops as soon as laser light is on
  • I turn on the power to a power source 26 (2V) and apply the laser light to one of the photodiodes 18 in front of the
  • the anti-glare device 16 When I turn on the power, the anti-glare device 16 remains transparent. But as soon as the laser light on one of the
  • Photodiodes 18 falls, darkens the anti-glare device 16.
  • the anti-glare device 16 now darkens when laser light is placed on it or on the front of it
  • the wavelength of the laser light I have not studied the direct relationship between the wavelength and the response of the photodiode. I relied on the device information. 8.4 The color of the laser light
  • This type of diode has its highest sensitivity at a wavelength of about 850 nm
  • Laser pointer has a wavelength of 532 nm ⁇ 10, so is not optimally matched to this type of diode.
  • This type of diode has its largest according to FIG.
  • the wavelength is 532 nm ⁇ 10. It has an output power of 100 mW and thus corresponds to laser class 3b.
  • safety regulations must be observed. In particular, the direct view into the laser beam or its reflection is to be avoided.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an LCD panel in a first operating state
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an LCD panel in a second operating state
  • Figure 3 shows an embodiment of a module for
  • FIG. 4 shows an arrangement of a multiplicity of modules from FIG. 3,
  • FIG. 5 shows a window with the arrangement from FIG. 4,
  • FIG. 6 is a first diagram of an exemplary photodiode
  • FIG. 7 shows a second diagram of an exemplary photodiode.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a structure of an LCD panel in a first operating state in which the LCD panel is translucent. This operating state is also referred to as the operating state "bright.”
  • the LCD panel is behind a pane in the form of a protective glass 1 and between a first polarizing filter 2 and a second
  • Polarizing filter 6 is arranged. It has a first
  • Liquid crystal 4 is arranged.
  • the representation symbolizes the molecular orientation of the liquid crystal 4. As shown here, this is twisted, so “twistet”.
  • Polarizing filters 2 and 6 are in their
  • Polarization direction rotated by 90 ° to each other.
  • Polarization filter 6 out. Due to the changed polarization of the light, it allows all polarized light to pass through.
  • FIG 2 shows a schematic representation of a structure of an LCD panel in a second operating state in which the LCD panel is darkened, that is opaque, is.
  • This operating state is also referred to as "dark" operating state
  • the LCD panel is behind a pane in the form of a protective glass 7 and between a first
  • Polarization filter 8 and a second polarizing filter 12 is arranged. It has a first glass plate 9 and a second glass plate 11. Liquid crystal 10 is disposed between the first glass plate 9 and the second glass plate 11. The Representation symbolizes the molecular orientation of the
  • the polarizing filters 8 and 12 are rotated in their polarization direction by 90 ° to each other.
  • Polarization filter 12 out. It blocks all polarized light due to the unchanged polarization of the light.
  • like reference numerals are used to avoid unnecessary repetitions for like assemblies.
  • FIG. 3 shows a module 14 that can serve for glare protection.
  • the module 14 has an LCD panel 16 on which nine
  • Photodiodes 18 are arranged like a matrix.
  • the LCD panel 16 operates with two
  • Polarization filters together, as described with reference to Figures 1 and 2.
  • the photodiodes 18 are connected to a first power line 20.
  • the LCD panel 16 is electrotechnical with a supply line 22
  • the photodiodes 18 are also connected via a line 24 to the LCD panel 16.
  • the supply line 22 and the power line 20 are further connected to different poles of a power source 26.
  • the photodiodes 18 serve as switching elements, which then close a circuit between the power source 26 and the LCD panel 16 when light falls on them.
  • the LCD panel 16 is supplied with sufficient electrical voltage, to completely change its state of translucency, regardless of which or how many of the photodiodes 18 close the circuit.
  • the modular structure offers the possibility of arranging the photodiodes 18 in the area of the LCD panel 16. It is particularly preferred if the photodiodes 18 are held by the LCD panel 16.
  • FIG 4 shows a module assembly 28 of five modules 14.
  • the module assembly 28 illustrates the advantage of the compact design of the module 14 of Figure 3.
  • a common power source 26 ⁇ for all modules 14 use. This ensures that the window can be constructed very compact and modular in total by saving energy sources 26.
  • FIG. 5 shows a window 30 with the module arrangement 28 from FIG. 4. It becomes clear that a module-like darkening of the window 30 is possible. The independence of the individual
  • Module 14 within the module assembly 28 from each other thus leads to a protection of the driver, while unaffected areas of the window 30 remain transparent.
  • Only one module arrangement 28 is shown by way of example in FIG. In
  • preferred embodiments are further parts of the window 30 or the entire window 30 with modules 14,
  • FIG. 6 shows a diagram in the form of a Cartesian
  • FIG. 7 shows a two-part diagram.
  • the first part is arranged in the right area and also represents a Cartesian coordinate system. It has an abscissa with respect to an incident angle of light on the photodiode in [degree].
  • the coordinate system knows one
  • Characteristics of the exemplary photodiode describes. It can be seen clearly from this curve that the photodiode has its highest sensitivity at an angle of incidence of 0 ° and a very good sensitivity between 0 and 20 °.
  • the second part is arranged in the left area and represents the same information as the first part, whereby the representation in polar coordinates to the clarification of the

Abstract

Die der Erfindung zugrunde liegende Idee betrifft ein Fenster (30) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Flugzeug, das einem Laserstrahl ausgesetzt ist. Zum Schutz des Piloten weist das Fenster (30) auf: eine Blendschutzvorrichtung in Form von einem LCD Panel, einen Lichtsensor zum Erfassen einer Lichtstärke und/oder Lichtfrequenz außerhalb des Kraftfahrzeugs, eine Energiequelle zum Betreiben der Blendschutzvorrichtung. Eine Lichtdurchlässigkeit des Blendschutzes ist erfindungsgemäß in Abhängigkeit der Lichtstärke und/oder Lichtfrequenz steuerbar.

Description

Beschreibung :
FENSTER FÜR EIN KRAFTFAHRZEUG, INSBESONDERE FLUGZEUG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fenster für ein
Kraftfahrzeug
Pro Tag werden 2-3 Laserattacken auf Piloten von Flugzeugen gemeldet. Dabei werden Laserpointer auf die attackierten
Piloten während des Fluges gerichtet, um diese zu blenden. Diese Attacken gefährden die Sicherheit des Luftverkehrs und damit die Sicherheit von Menschenleben. Derartige
Laserattacken sind nicht nur auf den Luftverkehr beschränkt, sondern geschehen auch in anderen Verkehrsbereichen.
Als Gegenmaßnahme ist es denkbar Schutzbrillen für die Piloten oder auch andere Fahrzeugführer einzusetzen. Eine
LichtSchutzbrille zum generellen Schutz der Augen gegen intensive Lichteinflüsse wird beispielsweise in der DE
19714434 AI beschrieben. Eine weitere Lichtschutzbrille zum Schutz der Augen gegen Laserlicht ist zudem in der WO
2006/073408 A2 beschrieben. Eine Lichtschutzbrille hat jedoch den Nachteil, dass sie die Sicht des Fahrzeugführers generell einschränkt und somit auch die Sicht auf Instrumente behindert wird. Eine Laserattacke bleibt somit weiterhin
sicherheitskritisch . BESTÄTIGUNGSKOPIE Es ist Ziel der Erfindung einen verbesserten Schutz für
Fahr zeugführer vor Blendungen, insbesondere durch Laserlicht, bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch gelöst.
Der Gegenstand des Hauptanspruchs betrifft dabei ein Fenster für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Flugzeug, mit einem als Blendschutzvorrichtung angeordneten LCD Panel; einem
Lichtsensor zum Erfassen einer Lichtstärke und/oder
Wellenlänge außerhalb des Kraftfahrzeugs, und einer
Energiequelle zum Betreiben der Blendschutzvorrichtung, wobei das LCD Panel in Abhängigkeit der Lichtstärke und/oder Licht- Wellenlänge abdunkelt.
Bevor nachfolgend Ausgestaltungen der Erfindung eingehender beschrieben werden, ist zunächst festzuhalten, dass die
Erfindung nicht auf die beschriebenen Komponenten oder die beschriebenen Verfahrensschritte beschränkt ist. Weiterhin stellt auch die verwendete Terminologie keine Einschränkung dar, sondern hat lediglich beispielhaften Charakter. Soweit nachfolgend in der Beschreibung und den Ansprüchen der
Singular verwendet wird ist dabei jeweils der Plural
mitumfasst, soweit der Kontext dies nicht explizit
ausschließt .
Die Erfindung basiert damit auf der Idee, eine
Blendschutzvorrichtung vorzusehen, die Teil des Fensters des jeweiligen Kraftfahrzeugs ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Fenster als Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Cockpits eines Flugzeugs, eingesetzt wird. Unter Kraftfahrzeugen werden Luft-, Wasser-und Landfahrzeuge aller Art verstanden. Das Fenster weißt weiter einen Lichtsensor auf, der in
Abhängigkeit eines Lichteinfalls reagiert. Wird ein
entsprechend sicherheitskritischer Lichteinfall von dem
Lichtsensor detektieren, dann wird die Blendschutzvorrichtung aktiviert, sodass zumindest in einem Bereich des Fensters ein Lichteinfall reduziert oder vollständig verhindert wird. Zu diesem Zweck wird ein LCD Panel als Blendschutzvorrichtung eingesetzt, das mit einer Spannung aus der Energiequelle dann beaufschlagt wird, wenn der Lichtsensor auf einen
entsprechenden Lichteinfall reagiert. Das LCD Panel kann dann als Gegenmaßnahme abdunkeln, worunter eine Reduktion seiner Lichtdurchlässigkeit verstanden wird. Vorzugsweise weist das Fenster hierzu einen Polarisationsfilter auf, der mit dem LCD- Panel zusammenwirkt.
Trifft nunmehr Laserlicht auf den Lichtsensor, wenn es auf das Fenster gerichtet wird, erfolgt automatisch ein sehr schnelles Abdunkeln des LCD Panels, was typischerweise in 1/25000 s erfolgen kann. In entsprechend rascher Weise wird auch eine Lichtdurchlässigkeit des Fensters wiederhergestellt, sobald kein Laserlicht mehr auf den Lichtsensor trifft.
Ist das LCD Panel abgedunkelt, so kann Licht, insbesondere Laserlicht, nicht mehr, oder zumindest abgeschwächt, durch das Fenster und somit zu dem Fahrzeugführer gelangen. Der
Fahrzeugführer wird nicht generell in seiner Sicht behindert und sieht somit alle seine Instrumente. Lediglich das Fenster wird abgedunkelt.
Besonders bevorzugt ist es, wenn eine Vielzahl an
Lichtsensoren eingesetzt wird. Diese können beispielsweise matrixartig angeordnet sein. Es ist weiter bevorzugt, wenn der mindestens eine Lichtsensor im Bereich des LCD Panels angeordnet ist, vorzugsweise auf oder in der Seite des LCD Panels, die vom Fahrzeugführer abgewandt ist. Mehrere Lichtsensoren können beispielsweise in einer Parallelschaltung betrieben werden, sodass das LCD Panel bereits dann abdunkelt, wenn ein einzelner Lichtsensor
reagiert. Eine derartige Parallelschaltung von Lichtsensoren benötigt keine weitere Regelungen zum Abdunkeln des LCD
Panels, wodurch ein sehr störungsunanfälliger und robuster Betrieb bei gleichzeitig geringen Herstellungskosten erreicht wird.
In einer Ausgestaltung ist der Lichtsensor eine Fotodiode.
In dieser Ausgestaltung wird als konkreter Lichtsensor eine Fotodiode eingesetzt. Fotodioden sind aus dem Stand der
Technik bekannt. Sie sind in vielen unterschiedlichen
Varianten verfügbar, sodass eine besonders gute Anpassung des Fensters an spezifische Anforderungen, wie beispielsweise benötigte Einfallswinkel oder bestimmte Wellenlängen des
Laserlichts, möglich ist.
Eine typische Fotodiode reagiert am effektivsten bei einem Einfallswinkel des Laserlichts von 0°, also bei einer
frontalen Bestrahlung. In Abhängigkeit des Einfallswinkels relativ zur Ausrichtung der Fotodiode verringert sich die Empfindlichkeit. Beispielsweise sind Fotodioden bekannt, die bei einem Einfallswinkel von 90° nicht mehr reagieren.
Bevorzugt ist daher eine Anordnung, die einen Einfallswinkel zwischen 0° und 20° auf die Fotodiode gewährleistet. Versuche haben gezeigt, das hier von einer sehr effektiven Reaktion der Fotodiode ausgegangen werden kann. Besonders bevorzugt sind Fotodioden mit geringen Dimensionen, um eine optische
Beeinträchtigung des Fahrzeugführers durch die Fotodioden bei durchblicken des Fensters zu verhindern. Besonders bevorzugt sind Fotodioden mit mikroskopisch kleinen Dimensionen. In einer Ausgestaltung reagiert der Lichtsensor auf Lichtwellenlängen von 400 nm bis 1100 nm.
In dieser Ausgestaltung reagiert der Lichtsensor besonders gut auf Wellenlängen, die typisch für Laserlicht sind. In dieser Bandbreite sind in vorteilhafter Weise verschiedene
Laserfarben abgedeckt. Es sind auch weitere Bereiche denkbar, beispielsweise von 400 nm bis 1200 nm, um einen größeren
Bereich an Laserlicht abzudecken. Auch kleinere Bereiche sind denkbar, die nur eine oder wenige Laserlichtfarben abdecken, um eine Empfindlichkeit des Lichtssensors gegenüber dem entsprechenden Laserlicht zu erhöhen.
In einer Ausgestaltung ist die Blendschutzvorrichtung zwischen zwei Scheiben angeordnet.
In dieser Ausgestaltung ist das LCD Panel in einer
Sandwichbauweise zwischen zwei Scheiben, beispielsweise zwei Fensterelementen, angeordnet. Diese hat den Vorteil, dass das LCD Panel vor mechanischen Einflüssen geschützt wird, wodurch eine lange Lebensdauer und Robustheit gewährleistet wird.
Zudem ergibt sich daraus eine modulare Bauweise, wobei
herkömmliche Fensterbauteile eingesetzt werden können, zwischen die die Blendschutzvorrichtung angeordnet wird.
Besonders bevorzugt ist es, wenn zusätzlich zu der
Blendschutzvorrichtung auch der mindestens eine Lichtsensor und/oder entsprechender Leiterbahnen zwischen den Scheiben angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfacher und kompakter Aufbau des Fensters, der die Statik des Fensters nicht beeinflusst.
In einer Ausgestaltung wechselwirkt die Blendschutzvorrichtung mit zumindest zwei Polarisationsfilter. In dieser Ausgestaltung sind dem LCD Panel zwei
Polarisationsfilter zugeordnet. In einer bevorzugten
Ausführungsform ist das LCD Panel zwischen den beiden Polarisationsfiltern angeordnet. Zudem sind die beiden
Polarisationsfilter vorzugsweise um 90° in ihrer
Polarisationsrichtung zueinander verdreht. Durch Verwendung der beiden Polarisationsfilter ergibt sich für die
Blendschutzvorrichtung ein ähnliches Funktionsprinzip wie das einer Schweißerschutzscheibe, wobei Infrarotfilter und/oder Hitzeschutzscheiben hierfür nicht benötigt werden.
Insgesamt ergibt sich durch den Einsatz der
Polarisationsfilter eine besonders wirksame Möglichkeit zum Abdunkeln und damit zum Schutz des Fahrzeugführers.
In einer Ausgestaltung weist das Fenster eine Vielzahl an LCD Panels auf, die unabhängig voneinander abdunkeln können.
In dieser Ausgestaltung ist eine Vielzahl an
Blendschutzvorrichtungen vorgesehen, die jeweils Bereiche des Fensters lichtundurchlässig machen können. Somit ist es möglich das Fenster segmentweise abzudunkeln, wobei der Rest des Fensters weiterhin durchblickt werden kann. Hieraus ergibt sich ein besonders effektiver Schutz des Fahrzeugführers bei gleichzeitiger Minimierung seiner Sichtbeschränkung. Um dies zu erreichen, ist es besonders bevorzugt, wenn jeder der
Blendschutzvorrichtungen eine einzelne oder eine Gruppe eigener Fotodioden zugeordnet ist.
Im Folgenden ist der Versuchsbericht der Erfinderin beigefügt, auf der die Erfindung basiert:
Versuchsbeschreibung "Jugend forscht 2013" 1. Ziel des Versuchs
In den Medien hörte ich von einem Beinahe-Unfall . Die Piloten eines Flugzeugs waren während des Landeanflugs von
Laserstrahlen geblendet worden, die Unbekannte auf die
Cockpitscheiben gerichtet haben. Ich überlegte mir, ob es keine Schutzeinrichtung gibt, die Piloten vor solchen Lichtattacken schützt und einen gefahrlosen Landeanflug ermöglicht .
2. Wozu könnte das Ergebnis dienen?
Solche Scheiben im Cockpit eines Flugzeuges sollten bei plötzlichem, starkem Lichteinfall verdunkeln und damit die gewünschte Schutzfunktion gewährleisten.
3. Geschichte
Im Physikunterricht diskutierten wir als mögliche Lösung die Anwendung des Schutzschildes eines automatischen
Schweißerhelms. Doch war die Verwendung im Zusammenhang mit einem Laser laut Betriebsanleitung ausgeschlossen. Nach umfangreichen Recherchen fand ich Lösungsansätze in der Physik des Flüssigkristalls und des polarisierten Lichtes.
3.1 Flüssigkeitskristalle:
Zum ersten Mal wird der Flüssigkristall 1888 von Friedrich Reinitzer beschrieben, als er das farbenprächtige
Erscheinungsbild beim Erstarren und Schmelzen von
Colesterylbenzoat dokumentierte. Er stellte fest, dass die Verbindung bei 145°C zwar im flüssigen Zustand ist, das milchig-trübe Aussehen jedoch noch bis 179°C anhielt. Als die Temperatur über 179°C steigt, entsteht eine glasklare
Flüssigkeit. Otto Lehmann untersuchte 1904 diese und andere Substanzen und sprach erstmals von "Kristallen, die fließen". 1920 folgten dann durch den französischen Mineralogen Georges Friedel an den deutschen Chemiker Daniel Vorlänger erste, grundlegende Untersuchungen an Flüssigkristallen. Technisches Interesse an Flüssigkristallen entstanden erst 1964 durch die Entdeckung elektrooptischer Schaltbarkeit durch den
amerikanischen Elektroingenieur George Harry Heilmeier,
[vgl. Quelle 9) ]
http: / /de . wikipedia . org/wiki/Fl%C3%BCssigkristall 3.2 Polarisation des Lichts:
Der niederländische Naturforscher Christian Huygens erkannte 1678 als Erster die Polarisation des Lichts. Er lieferte die Erklärung für die Doppelbrechung des Kalkspats: "Da es zwei verschiedene Arten von Brechung gibt, schloss ich, dass es auch zwei verschiedene Lichtwellenarten gibt." Seit
Experimenten des französischen Physikers Augustin-Jean Fresnel im Jahr 1817 weiß man, dass Licht in zueinander senkrecht polarisierte Komponenten zerlegbar ist. [vgl. Quellen 10) und 11)] http://de.wikipedia.org/wiki/Christiaan_Huygens
http: //de . wikipedia . org/wiki/Augustin_Jean_Fresnel
4. Physikalische Grundlagen
4.1 Die Flüssigkristalle
Flüssigkristalle findet man in Flüssigkristallanzeigen (engl. LCD steht für "Liquid crystal display"), zum Beispiel in
Uhren, Taschenrechnern, Handys, Monitoren und 3D-Brillen. Die Displays benötigen eine elektrische Spannung, um die Anzeige zu schalten. Flüssigkristalle bestehen aus langen,
fadenförmigen Molekülen.
In Flüssigkristallanzeigen wird die Wechselwirkung zwischen den länglichen Molekülen und elektrischer Spannung ausgenutzt. Die Wechselwirkung hängt dabei davon ab, ob das elektrische Feld der Lichtwelle entlang der Molekülachse orientiert ist oder quer dazu. Die Elektronen im Molekül können sich parallel zur Achse leichter bewegen. Deswegen gibt es dort eine andere Wechselwirkung und dementsprechend auch eine andere
Lichtbrechung .
Dies wird in einer Flüssigkristallanzeige ausgenutzt, vgl. Fig. 1 und 2:
Zwischen zwei Glasplatten 3,5; 9, 11 befindet sich der
Flüssigkristall 4, 10. Die Glasplatten weisen eine gerichtete Beschichtung auf entlang der sich die Moleküle ausrichten können. Die Glasplatten sind um 90° (bezüglich der Ausrichtung ihrer Beschichtungen) gegeneinander gedreht, dadurch dreht sich auch die Orientierung der Moleküle. Das nennt man TN- Zelle (T für "twistet" 4 - verdreht und N für "nematisch" 10 - fadenförmig) . Außen auf den Glasscheiben sind
Polarisationsfilter 2, 6; 8, 12 angebracht, die ebenfalls um 90° gedreht wurden. Wenn nun gemäß Figur 1 Licht von unten kommt, lässt der erste Polarisationsfilter nur eine Schwingungsebene des Lichts passieren, die parallel zu den Molekülen orientiert ist. Nun haben die verdrehten Moleküle die Eigenschaft, so mit dem Licht Wechsel zu wirken, dass sie die Schwingungsebene des Lichts mitdrehen, sodass das Licht oben seine Polarisation um 90° gedreht hat. Somit kann es auch den oberen Filter
passieren und die Zelle erscheint hell (Figur 1) .
Wenn man aber eine elektrische Spannung anlegt, orientieren sich die Moleküle um. Sie drehen dann die Polarisationsebene des Lichts nicht mit und die Zelle erscheint dunkel (Figur 2).
Nimmt man die Spannung wieder weg, ordnen sich die Moleküle wieder in der verdrehten Orientierung an. Das dauert aber einen Moment, deswegen findet man bei LCD Monitoren auch immer Angaben zur Schaltzeit. Es gibt auch temperatur-, licht- und druckempfindliche Flüssigkristalle.
4.2 Die Polarisation des Lichtes
Licht, das aus einem optisch dünneren Medium auf Glas oder ein reflektierendes Material trifft, wird in zwei Teile geteilt, den reflektierten und den gebrochenen. Das kommt daher, dass das Licht nie vollständig, sondern nur ein Teil des
Lichtstrahls reflektiert wird. Der Rest des Lichtes wird gebrochen. Das nennt man Polarisation. Diese Polarisation kann aber nur erklärt werden, wenn wir annehmen, dass sich Licht in Querwellen ausbreitet. Treffen Lichtwellen auf Glas, so werden die Elektronen an der
Glasoberfläche zum Schwingen angeregt. Die schwingenden
Elektronen strahlen wieder Wellen ab und erzeugen die
reflektierte und die gebrochene Lichtwelle.
Trifft diese Lichtwelle auf eine Polarisationsfolie
(Polarisator) so wird die Welle wie bei einer Maske nur in einer bestimmten Richtung durchgelassen. Eine andere Richtung würde der Polarisator stoppen.
Von durchsichtigen Stoffen (Polarisator) reflektiertes Licht ist vollständig polarisiert, wenn die Ausbreitungsrichtungen von reflektiertem und gebrochenem Licht senkrecht aufeinander stehen. Mit zwei Polarisationsfiltern kann man den Drehwinkel bestimmen und damit den Durchlass des Lichtes beeinflussen. 5. Aufbau der Versuchsreihe
5.1 Fachausdrücke
5.1.1 Automatischer Schweißerhelm
Er wird auch als automatischer Schweißerschutzfilter
bezeichnet. Dieser Helm dunkelt die Schweißerschutzscheibe während des Schweißens von selbst innerhalb einer 25000stel
Sekunde nach der Entstehung des Lichtbogens ab. Er wird wieder hell, wenn kein blendendes, sehr helles Licht mehr erkannt wird. Der Helm kann also während des gesamten Schweißprozesses vor dem Gesicht bleiben.
5.1.2 Schweißerschutzscheibe
Diese Scheibe ist das Wichtigste am automatischen
Schweißerhelm. Durch sie sieht der Schweißer während des Schweißvorgangs hindurch. Sie enthält Flüssigkristalle, die dafür sorgen, dass die Scheibe während des Schweißvorgangs dunkel wird und somit den Schutz der Augen gegen das helle Licht gewährleistet. Die Scheibe wird durch Licht empfindliche Sensoren (Fotodioden) gesteuert. 5.2 Teile
Versuch 1: Schutzscheibe, Kabel, Stromquelle, Stativmaterial Versuch 2: Schutzscheibe, Kabel, Stromquelle, Stativmaterial, Fotodiode, Laser
Versuch 3: Schutzscheibe, Kabel, Stromquelle, Stativmaterial, Fotodioden, Laser
6. Durchführung der Versuchsreihe
Die Anwendung des Schutzschildes eines automatischen
Schweißerhelms ist im Zusammenhang mit einem Laser laut
Betriebsanleitung ausgeschlossen. Nach umfangreichen
Recherchen und Versuchen sowie dem Einarbeiten in die Physik des Flüssigkristalls und des polarisierten Lichtes entwickelte ich einen Aufbau, der bei plötzlichem, starkem Lichteinfall verdunkelt und damit die gewünschte Schutzfunktion darstellt. Durch Umbauen der Schweißerschutzscheibe reagierte diese nun auch bei Einsatz eines Lasers und dunkelte ab.
6.1 Beschreibung des Versuchs 1:
Schweißerhelmscheibe an Stromkreis anschließen.
Ich möchte testen, ob die Scheibe auch außerhalb ihrer
Schweißhelmvorrichtung von mir zum Abdunkeln gebracht werden kann. Dafür habe ich die Scheibe aus der ursprünglichen
Fassung herausgenommen und an eine andere Stromquelle
angeschlossen .
Versuchsbeschreibung
Die Schweißhelmscheibe wird an einen Stromkreis angeschlossen. Ich will herausfinden, ob ich die Scheibe mithilfe des
Stromflusses dauerhaft abdunkeln kann und wenn ja, ob die dunkle Scheibe Laserlicht aufhalten kann. Versuchsdurchführung
a) Ohne Spannung ist die Scheibe durchsichtig. Ich halte den Laser drauf, um zu testen, ob die Scheibe das Laserlicht durchlässt.
b) Bei angelegter Spannung (2V) ist die Scheibe dunkel. Ich halte den Laser drauf, um zu sehen, ob die Scheibe das
Laserlicht durchlässt. Versuchsbeobachtung
a) Die grünliche Scheibe lässt das Laserlicht hindurch, wenn keine Spannung vorhanden ist.
b) Die Scheibe verdunkelt sich bei zunehmender Spannung immer mehr. Bei 2V ist sie ganz schwarz. Ich richte den Laser auf die Scheibe, und das Laserlicht kommt nicht durch. Die Scheibe stoppt das Laserlicht.
Ergebnis
Die Scheibe dunkelt bei angelegter Spannung dauerhaft ab, und der Laser kann dann nicht mehr hindurchleuchten.
Also kann die Scheibe Laserlicht stoppen. Ich möchte aber erreichen, dass das Laserlicht die Verdunklung verursacht (V2) .
6.2 Beschreibung des Versuchs 2:
Abdunkeln der Schweißhelmscheibe (an Stromkreis angeschlossen) durch Laserlicht mit Hilfe einer Fotodiode Nach dem Versuch 1 geglückt ist, will ich in Versuch 2 durch den Laserpointer die Scheibe zum Abdunkeln bringen. Dafür habe ich die Vorrichtung um eine Fotodiode im Stromkreis erweitert.
Versuchsbeschreibung Die Scheibe ist Teil eines Stromkreises, in dem sich auch eine Fotodiode befindet. Der Widerstand in der Fotodiode sinkt abrupt, sobald Laserlicht auf die Fotodiode fällt und die Scheibe müsste abdunkeln.
Versuchsdurchführung
Ich schalte den Strom an (2V) und führe das Laserlicht auf die Fotodiode . Versuchsbeobachtung
Als ich den Strom anschalte, bleibt die Scheibe durchsichtig. Sobald aber das Laserlicht auf die Fotodiode fällt, dunkelt die Scheibe ab. Ergebnis
Die Scheibe dunkelt jetzt also durch das Laserlicht ab.
Für die bautechnische Umsetzung müssten sich die Fotodiode (n) aber auf der Scheibe befinden (V3) , da bei der Blendung von Piloten auf die Scheiben gezielt wird.
6.3 Beschreibung des Versuchs 3:
Schweißerhelmscheibe an Stromkreis angeschlossen, mit
Fotodioden vor der Scheibe In der Folge, dass Versuch 2 auch gelungen ist, will ich nun Fotodioden gemäß Figur 3 vor der Blendschutzvorrichtung 16, hier also der oben beschriebenen Schweißerschutzscheibe, positionieren, damit die Blendschutzvorrichtung abdunkelt, wenn Laserlicht auf sie bzw. auf die sich vor ihr befindenden Fotodioden 18 fällt.
Die Blendschutzvorrichtung 16 ist Teil eines Stromkreises mit einem hohen Widerstand. Vor dem LCD Panel sind Fotodioden 18 platziert, die im unbeleuchteten Zustand den hohen Widerstand haben. Der Widerstand sinkt, sobald Laserlicht auf eine
Fotodiode fällt und die Blendschutzvorrichtung 16 müsste abdunkeln . Versuchsdurchführung
Ich schalte den Strom an eine Stromquelle 26 an (2V) und führe das Laserlicht auf eine der Fotodioden 18 vor der
Blendschutzvorrichtung 16. Versuchsbeobachtung
Als ich den Strom anschalte, bleibt die Blendschutzvorrichtung 16 durchsichtig. Sobald aber das Laserlicht auf eine der
Fotodioden 18 fällt, dunkelt die Blendschutzvorrichtung 16 ab. Die Blendschutzvorrichtung 16 dunkelt jetzt also ab, wenn Laserlicht auf sie bzw. auf die vor ihr positionierten
Fotodioden 18 fällt.
Damit hätte ich mein Ziel erreicht.
7. Auswertung/Schlussfolgerung
7.1 Auswertung der Versuchsreihe
Ich wollte eine Schutzvorrichtung für Piloten finden, die vor Lichtattacken schützen und eine gefahrlose Landung ermöglichen sollte .
Ich habe mein Ziel grundsätzlich erreicht. Allerdings birgt die technische Herstellung der Scheibe noch diverse
Schwierigkeiten [vgl .8.2.2] . 7.2 Einsatz in einem Flugzeug
Da ein Flugzeugcockpit im Allgemeinen vier und mehr Scheiben hat, kann eine Scheibe, die von Laserstrahl getroffen wird, abdunkeln, ohne dass die Sicht der Piloten maßgeblich beeinträchtigt wäre. Somit wäre die Sicherheit der Piloten und die des Flugzeuges gewährleistet.
8. Fehlerbestimmung
8.1 Ungenauigkeiten bei den Geräten
Das Datenblatt des verwendeten Schweißerschutzschildes gibt leider keine Angaben zu den Reaktionsbedingungen der Scheibe. Es werden lediglich Schweißverfahren beschrieben, für die die Schutzscheibe verwendet werden darf. Daher war ich auf meine Versuche angewiesen.
8.2 Technische Probleme
8.2.1 Trennung der Scheibenschichten
Ich wollte herausfinden, aus welchen unterschiedlichen
Schichten die Schweißerhelmschutzscheibe besteht, indem ich sie bei einem Glaser voneinander trennen ließ. Der Glaser gab mir zu verstehen, dass dies nur mit Hitze machbar sei.
Er hat die einzelnen Scheiben voneinander getrennt, aber die Flüssigkristallschicht wurde zerstört. Außerdem verfärbte sich die Scheibe gelblich.
8.2.2 Bohrung der Scheibe
Um Versuch 3 einfacher umzusetzen, wollte ich Löcher in die Scheibe bohren, damit die Fotodioden in der Scheibenebene stehen. Das allerdings ist fehlgeschlagen. Der Glaser hat zwar ein Loch gebohrt, aber auch hier ist die
Flüssigkristallschicht zerstört worden. Die Flüssigkristalle waren aus ihrer Position ausgetreten und die Scheibe
unbrauchbar. Ein Schneidlaser für die Anbringung der Löscher stand mir nicht zur Verfügung. Aber auch hier ist zweifelhaft, ob die Flüssigkristallschicht hätte erhalten werden können.
Die Wellenlänge des Laserlichtes Den direkten Zusammenhang zwischen der Wellenlänge und der Reaktion der Fotodiode habe ich noch nicht untersucht. Ich habe mich auf die Geräteangaben verlassen. 8.4 Die Farbe des Laserlichtes
Den direkten Zusammenhang zwischen der Laserfarbe und der Reaktion der Fotodiode habe ich noch nicht untersucht.
8.5 Die Charakteristik der Detektordioden
Ich verwendete Siemens Silizium-PIN-Fotodioden mit sehr kurzer Schaltzeit (SFH 203) . Die folgenden Angaben und Diagramme entstammen dem Siemens-Datenblatt [vgl. Quelle 8)]
http : //produktinfo . Conrad. com/datenblaetter/150000- 174999/154002-da-01-ml-Fotoiode_Pin_SFH203_de_en.pdf
Wesentliche Merkmale:
• Speziell geeignet für Anwendungen im Bereich von 400 nm bis 1100 nm, vgl. Figur 6
• kurze Schaltzeit (ca. 5 ns)
· 5 mm-Plastikbauform im LED-Gehäuse
Relative spectral sensitivity SFH 203 Srei=f (λ)
Dieser Diodentyp hat seine höchste Empfindlichkeit bei einer Wellenlänge von etwa 850 nm. Der von uns verwendete
Laserpointer hat eine Wellenlänge von 532 nm ± 10, ist also nicht optimal auf diesen Diodentyp abgestimmt.
Dieser Diodentyp hat gemäß Figur 7 seine größte
Empfindlichkeit, wenn das Licht in Keulenform (<20°) zentral um die 0°-Achse auffällt.
9. Sicherheit Der in der Versuchsreihe verwendete grüne Laser entspricht den im Ausland erhältlichen Handlasern, von denen einer zur
Blendung der Piloten verwendet wurde. Die Wellenlänge beträgt 532 nm ± 10. Er hat eine Ausgangsleistung von 100 mW und entspricht damit der Laserklasse 3b. Bei der Arbeit mit dem Laser sind Sicherheitsbestimmungen zu beachten. Insbesondere ist der direkte Blick in den Laserstrahl oder seine Reflektion zu vermeiden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines LCD Panels in einem ersten Betriebszustand,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines LCD Panels in einem zweiten Betriebszustand,
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel für ein Modul zum
Blendschutz ,
Figur 4 eine Anordnung einer Vielzahl an Modulen aus Fig. 3,
Figur 5 ein Fenster mit der Anordnung aus Fig. 4,
Figur 6 ein erstes Diagramm einer exemplarischen Fotodiode, und Figur 7 ein zweites Diagramm einer exemplarischen Fotodiode.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufbaus eines LCD Panels in einem ersten Betriebszustand, in dem das LCD Panel lichtdurchlässig ist. Dieser Betriebszustand wird auch als Betriebszustand „hell" bezeichnet. Das LCD Panel ist hinter einer Scheibe in Form eines Schutzglases 1 und zwischen einem ersten Polarisationsfilter 2 und einem zweiten
Polarisationsfilter 6 angeordnet. Es weist eine erste
Glasplatte 3 und eine zweite Glasplatte 5 auf. Zwischen der ersten Glasplatte 3 und der zweiten Glasplatte 5 ist
Flüssigkristall 4 angeordnet. Die Darstellung symbolisiert die molekulare Ausrichtung des Flüssigkristalls 4. Wie hier dargestellt, ist diese verdreht, also "twistet". Die
Polarisationsfilter 2 und 6 sind in ihrer
Polarisationsrichtung um 90° zueinander verdreht.
Wird Licht durch die dargestellte Anordnung hindurchgeführt, so wird es zunächst am ersten Polarisationsfilter 2
polarisiert, durch das Flüssigkristall 4 in seiner
Polarisation verändert und abschließend durch den
Polarisationsfilter 6 geführt. Dieser lässt aufgrund der veränderten Polarisation des Lichts das gesamte polarisierte Licht durch.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufbaus eines LCD Panels in einem zweiten Betriebszustand, in dem das LCD Panel abgedunkelt, also lichtundurchlässig, ist. Dieser Betriebszustand wird auch als Betriebszustand „dunkel" bezeichnet. Das LCD Panel ist hinter einer Scheibe in Form eines Schutzglases 7 und zwischen einem ersten
Polarisationsfilter 8 und einem zweiten Polarisationsfilter 12 angeordnet. Es weist eine erste Glasplatte 9 und eine zweite Glasplatte 11 auf. Zwischen der ersten Glasplatte 9 und der zweiten Glasplatte 11 ist Flüssigkristall 10 angeordnet. Die Darstellung symbolisiert die molekulare Ausrichtung des
Flüssigkristalls 11. Wie hier dargestellt, ist diese
ungerichtet, also "nematisch". Die Polarisationsfilter 8 und 12 sind in ihrer Polarisationsrichtung um 90° zueinander verdreht.
Wird Licht durch die dargestellte Anordnung hindurchgeführt, so wird es zunächst am ersten Polarisationsfilter 8
polarisiert, durch das Flüssigkristall 10 in seiner
Polarisation nicht verändert und abschließend durch den
Polarisationsfilter 12 geführt. Dieser blockiert aufgrund der unveränderten Polarisation des Lichts das gesamte polarisierte Licht. In den folgenden Ausführungen werden zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet .
Figur 3 zeigt ein Modul 14, dass zum Blendschutz dienen kann. Das Modul 14 weist ein LCD Panel 16 auf, auf dem neun
Fotodioden 18 matrixartig angeordnet sind. In bevorzugten Ausführungsformen wirkt das LCD Panel 16 mit zwei
Polarisationsfiltern zusammen, wie dies mit Bezug zu den Figuren 1 und 2 beschrieben wurde. Die Fotodioden 18 sind an eine erste Energieleitung 20 angeschlossen. Das LCD Panel 16 ist mit einer Versorgungsleitung 22 elektrotechnisch
verbunden. Die Fotodioden 18 sind zudem über eine Leitung 24 mit dem LCD Panel 16 verbunden. Die Versorgungsleitung 22 sowie die Energieleitung 20 sind ferner mit unterschiedlichen Polen einer Energiequelle 26 verbunden.
Die Fotodioden 18 dienen als Schaltelemente, die dann einen Stromkreis zwischen der Energiequelle 26 und dem LCD Panel 16 schließen, wenn Licht auf sie fällt. In diesem Fall wird das LCD Panel 16 mit ausreichend elektrischer Spannung versorgt, um vollständig seinen Zustand der Lichtdurchlässigkeit zu ändern, wobei dies unabhängig davon erfolgt, welche oder wie viele der Fotodioden 18 den Stromkreis schließen. Insgesamt bietet der modulare Aufbau die Möglichkeit, die Fotodioden 18 im Bereich des LCD Panels 16 anzuordnen. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Fotodioden 18 von dem LCD Panel 16 gehalten werden .
Figur 4 zeigt eine Modulanordnung 28 von fünf Modulen 14. Die Modulanordnung 28 verdeutlicht den Vorteil des kompakten Aufbaus des Moduls 14 aus Figur 3. Durch Verwendung einer gemeinschaftlichen Energieleitung 20 λ und Versorgungsleitung 22 λ ist es möglich eine gemeinschaftliche Energiequelle 26 λ für alle Module 14 einzusetzen. Hierdurch wird erreicht, dass das Fenster insgesamt durch Einsparung von Energiequellen 26 sehr kompakt und modular aufgebaut werden kann.
Figur 5 zeigt ein Fenster 30 mit der Modulanordnung 28 aus Figur 4. Es wird deutlich, dass ein modulweises Abdunkeln des Fensters 30 möglich ist. Die Unabhängigkeit der einzelnen
Module 14 innerhalb der Modulanordnung 28 voneinander führt somit zu einem Schutz des Fahrzeugführers, wobei gleichzeitig nicht attackierte Bereiche des Fensters 30 durchsichtig bleiben. In Figur 5 ist aus gründen der Übersichtlichkeit exemplarisch nur eine Modulanordnung 28 gezeigt. In
bevorzugten Ausführungsformen sind weitere Teile des Fensters 30 oder das gesamte Fenster 30 mit Modulen 14,
Modulanordnungen 28 und/oder Modulen oder Modulanordnungen anderer Größen und Dimensionen versehen.
Figur 6 zeigt ein Diagramm in Form eines kartesischen
Koordinatensystems mit einer Abszisse bezüglich einer
Wellenlänge von Licht in [nm] . Ferner weißt das Diagramm eine Ordinate bezüglich einer Empfindlichkeit in [%] einer exemplarischen Fotodiode auf. Innerhalb des Koordinatensystems ist eine in etwa bergförmige Kurve dargestellt, die die
Eigenschaften der exemplarischen Fotodiode beschreibt. Anhand dieser Kurve ist deutlich zu erkennen, dass die Fotodiode ihre höchste Empfindlichkeit bei einer Wellenlänge von ungefähr 850 nm hat .
Figur 7 zeigt ein zweiteiliges Diagramm. Hierbei ist der erste Teil im rechten Bereich angeordnet und stellt ebenfalls ein kartesisches Koordinatensystem dar. Es weist eine Abszisse bezüglich eines Einfallswinkels von Licht auf die Fotodiode in [Grad] auf. Zudem weißt das Koordinatensystem eine
dimensionslose Ordinate bezüglich der Empfindlichkeit der Fotodiode auf. Innerhalb des kartesischen Koordinatensystems ist eine in fast L-förmige Kurve dargestellt, die die
Eigenschaften der exemplarischen Fotodiode beschreibt. Anhand dieser Kurve ist deutlich zu erkennen, dass die Fotodiode ihre höchste Empfindlichkeit bei einem Einfallswinkel von 0° und eine sehr gute Empfindlichkeit zwischen 0 und 20° hat.
Der zweite Teil ist im linken Bereich angeordnet und stellt die gleichen Informationen wie der erste Teil dar, wobei die Darstellung in Polarkoordinaten zur Verdeutlichung der
Informationen erfolgt.
Obwohl die Erfindung in den Zeichnungen und der
vorausgegangenen Darstellung im Detail beschrieben wurde, sind die Darstellungen illustrativ und beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen. Insbesondere ist die Wahl der zeichnerisch dargestellten Proportionen der einzelnen Elemente nicht als erforderlich oder beschränkend auszulegen. Weiterhin ist die Erfindung insbesondere nicht auf die erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Varianten der Erfindung und ihre Ausführung ergeben sich für den Fachmann aus der vorangegangenen Offenbarung, den Figuren
und den Schutzansprüchen. In den Schutzansprüchen verwendete Begriffe wie „umfassen", „aufweisen", „beinhalten", „enthalten" und dergleichen schließen weitere Elemente oder Schritte nicht aus. Die Verwendung des unbestimmten Artikels schließt eine Mehrzahl nicht aus. Eine einzelne Einrichtung kann die Funktionen mehrerer in den Schutzansprüchen genannten Einheiten bzw. Einrichtungen ausführen.
Bezugszeichenliste :
1 Schutzglas
2 Polarisationsfilter
3 Glasplatte
4 Flüssigkristall
5 Glasplatte
6 Polarisationsfilter
7 Schutzglas
8 Polarisationsfilter
9 Glasplatte
10 Flüssigkristall
11 Glasplatte
12 Polarisationsfilter
14 Modul
16 LCD Panel
18 Fotodiode
20 Energieleitung
22 Versorgungsleitung
24 Leitung
26 Energiequelle
28 Modulanordnung
30 Fenster

Claims

Ansprüche :
Fenster (30) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Flugzeug, mit
• einem als Blendschutzvorrichtung angeordneten LCD Panel (16) ;
• einem Lichtsensor (18) zum Erfassen einer Lichtstärke
und/oder Lichtwellenlänge außerhalb des Kraftfahrzeugs, und
• einer Energiequelle (26) zum Betreiben der
Blendschutzvorrichtung,
• wobei das LCD Panel (16) in Abhängigkeit der Lichtstärke und/oder Lichtwellenlänge abdunkelt.
Fenster (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsensor (18) eine Fotodiode (18) ist.
3. Fenster (30) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass der Lichtsensor (18) auf
Lichtwellenlängen von 400 nm bis 1100 nm reagiert.
4. Fenster (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendschutzvorrichtung zwischen zwei Scheiben (1,7) angeordnet ist.
5. Fenster (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendschutzvorrichtung mit
zumindest zwei Polarisationsfiltern (2, 6; 8, 12)
wechselwirkt.
6. Fenster (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine Vielzahl an LCD Panels (16), die unabhängig voneinander abdunkeln können.
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