DE2155378B2

DE2155378B2 - Vorrichtung zum beleuchten der fahrstrecke eines fahrzeuges sowie zum schutz des fahrzeugfuehrers gegen blendung

Info

Publication number: DE2155378B2
Application number: DE19712155378
Authority: DE
Inventors: Daniel Carouge Genf Gross (Schweiz) B60q 1 42
Original assignee: Batteile Memorial Institute, Carouge, Genf (Schweiz)
Priority date: 1970-12-10
Filing date: 1971-11-04
Publication date: 1973-06-14
Also published as: FR2123270B1; SE386625B; CH536459A; DE2155378A1; GB1376928A; FR2123270A1; US3767288A; DE2155378C3; IT943180B

Description

denen Blickwinkel </. eine zu cos( -'- !proportionale

Schichtdicke aufweist, wobei η der Brechungsindex des Interfercnzschichtmaterials i?t.

bin wichtiges Problem der Straßenverkehrssicherheit besteht darin, angemessene Sichtverhältnisse bei Nacht zu schaffen unter Gewährleistung der Erkennung aller verkehrswichtigen Farben. Um den vielfaltigen wiederholten Blendungen der Kraflfahrzeug-

führer durch den Gegenverkehr sowie durch unzweckmäßige ortsfeste Leuchtkörper usw. Rechnung zu tragen, müssen die Fahrgeschwindigkeiten auf höchstens etwa 70 km/h bei Abblendlicht und etwa 110 km h bei Fernlicht beschränkt werden. Solche Geschwindigkeiten, die ein Anhalten eines Kraftwagens noch innerhalb seines Scheinwerfer-Lichtkegels erlauben, liegen jedoch weit unterhalb der bei Tag zulässigen Werte. Dies gilt insbesondere für Personen-Kraftwagen der mittleren und höheren Preisklassen, die oft Geschwindigkeiten von 150 bis 200 km/h zulassen und daher Schcinwerferanlagen sowie Blendschutzvorrichtungen erfordern, die größere Sichtdistanzen als bisher ermöglichen.

Trotz ungenügender Sichtverhältnisse bei Nacht schlagen viele Kraftfahrzeugführer außerhalb von Ortschaften ein viel zu hohes Fahrtempo ein. Diese, weder den Straßenverkehrs-Anordnungen noch den Sicherheitsforderungen entsprechende Fahrweise führt zwangläufig zu häufigen, meist schweren Verkchrs-Unfällen. Die bei Nacht, trotz geringerer Verkehrsdichte, etwa verdoppelte Unfallquote gegenüber dem Verkehr bei Tag, weist deutlich auf die bedeutend erhöhte Gefährdung aller Verkehrsteilnehmer hin. Die häufigsten Unfallursachen situ) erfahrungsgemäß die unzureichende Sichtdistanz und die Übermüdung bzw. Überreizung des Fahrzeugführers infolge der wiederholten Blendung desselben. Es besteht daher seit mehreren Jahren ein stets dringenderes Bedürfnis nach einer Lösung der Probleme des Blendschulz.es unter Gewährleistung einer ausreichenden Fahrbahnbeleuchtung.

Ein bekannter Vorschlag zur Lösung dieses Problems besteht darin, Kraftfahrzeuge mit Schcinwer-

fern, die polarisiertes Licht aussenden, sowie mit Polarisationsfiltern auszurüsten, wobei die Filter den Durchlaß des von der Fahrbahn zurückgeworfenen Lichtes erlauben, das direkte Scheinwerferlicht entgegenkommender, gleichartig ausgerüsteter Fahrzeuge jedoch wegfiltern. Es ist leicht ersichtlich, daß diese Lösung nur dann einen wirklich wirksamen Blendschutz ergeben würde, wenn die überwiegende Mehrzahl der im Verkehr befindlichen Fahrzeuge von einem gewissen Stichdatum an mit dem erwähnten Polarisalionssystem ausgerüstet würden. Eine derartige allgemeine Einführung eines Polarisations-Blendschutz-Systems ist jedoch aus naheliegenden Gründen rechtlicher sowie organisatorischer Art nur äußerst schwer durchführbar.

Ebenfalls vorgeschlagen wurden Brillen, welche mittels 1 arb- oder Polarisationsfiltern eine ßlendschutzwirkung erreichen sollen. Diese Brillen schwachen jeglichen zum Auge des Fahrers gelangenden Lichtslrom, ohne irgendwelche Sckkliviläi dieser Schwächung gegenüber verschiedenen Lichtquellen /u erreichen. Da bei niederen Beleuchiungsdichten im zu beobachtenden Straßenabschnitt die Scharfe mit abnehmender Beieuchtungsdichte ebenfalls abnimmt, ergibt sich als wichtiger Nachteil dieser nicht vclekuven Lichtschwächung, eine Verminderung der Sehleistung des Brillenträgers.

Ebenfalls bekannt sind Spezialbrillen mit spiegelnden Zonen auf den Brillengläsern. Sie weisen den Nachteil auf, gewisse Gcsichtsfeldbereiche permanent einer ausreichenden Beobachtung zu entziehen.

Weiterhin wurde ein System vorgeschlagen, bei dom durch automatisches Einklappen von monochromatischen Filtern einerseits vor dem Scheinwerfer, der mit einer Einlinicnlichtquelle ausgestattet ist. und andererseits vor dem Auge das Scheinwerferlicht durch Ausblendung eines engen Spektralbereiches reduziert wird. Dieses System genügt der Straßen- \erkchrssicherheit insofern nicht, als die monochromatische Ausfilterung einer Linie die Erkennung nur einer Farbe zuläßt und somit eine Identifikation der Verkehrssignale wie Ampeln, Verkehrsschilder, usw. nicht zuläßt.

Bei jeder Begegnung muß sich durch das abrupte Einklappen der Filter, sowohl der Fahrer, dessen Fahrzeug mit diesem System ausgerüstet ist. als auch der entgegenkommende Fahrer an die neue Fahrsituationserkennung anpassen, was eine Verwirrung und Irritierung beider Fahrer ergibt. Zusätzlich kann die photoclektrische Einklappung der Filter durch ortsfeste Lichtquellen unnötig ausgelöst werden. Daher dürfte ein solches System die physiologischen Erfordernisse der Fahrsituationserkennung kaum erfüllen.

Eine weitere Maßnahme zur Herabsetzung der Unfallgefahr bei Nacht besteht in der Gewährleistung ausreichender, ortsfester Straßenbeleuchtungen, was /ur Zeit, allerdings nur für relativ kurze Straßenabschnitt«:, mit gutem Erfolg angewendet wird. Eine Ausrüstung des gesamten Straßennetzes oder zumindest aller llauptverkehrswegc mit ausreichenden ortsfesten Beleuchtungskörpern kann jedoch in voraussehbarer Zukunft aus wirtschaftlichen Gründen nicht in Aussicht gestellt werden.

Auf Grund ihrer, gegenüber Glühlampen vielfach (z. B. bis vierfach) höheren Lichtausbeuten haben Gasentladungslampen unter anderem bei ortsfesten Straßenbeleuchtungen eine große Bedeutung erlangt.

Es sind Gasentladungslampen mit verschiedener Gabfüllungen bekannt wobei Hg- bzw. Na-Dampflampen häufig verwendet werden.

Diese Metalldampfiampen werden oft mit verschiedenen zusätzlichen Stoffen versehen, zweck; weiterer Verbesserung der Lichtausbeute bzw. dei Farbwiedergabe. Solche Lampen bilden Linienstrah ler, die nahezu ihr gesamtes Licht in gewissen, schmalen Welleniängen-Bereichen, d. h. in charakteristischer ίο Spektrallinien, abstrahlen. Werden derartige Gasentladungslampen im Hochdruckbereich (Betriebsdruck 0,1 bis 10 atm) betrieben, so ergibt sich eine mil W-GIühlampen vergleichbare Leuchtdichte. Die ir den Druck- und Temperatur verbreiteten Spektrallinien emittierte Lichtleistung beträgt hierbei stet« ein Vielfaches der gleichzeitig abgestrahlten, nui schwach wellenlängenabhängigen Kontinuumstrahlung.

Gasentladungslampen erlauben auf Grund dei /ο obengenannten Vorteile den Bau kompakter Scheinwerfer mit hoher Leuchtstärke und Lichtausbeutt und werden zur Zeit unter anderem in Filmstudios sowie für militärische Zwecke eingesetzt. Deren Verwendung für Kraftfahrzeug-Scheinwerfer ist ebenfalls grundsätzlich denkbar jedoch kaum preislich gerecht fertigt, solange sie keine weiteren wesentlichen Vor teile ergibt.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, unter Berücksichtigung der obenerwähnter 3u Probleme, eine Vorrichtung zum Beleuchten dei Fahrstrecke eines Fahrzeuges sowie zum wirksamer Schul/ des Fahrzeugführers gegen Blendung zu schal" fen. Die Vorrichtung ist erfindungsgcmäß gekenn/eich net durch mindestens einen Scheinwerfer mit einer al: Linienstrahlcr ausgebildeten Lichtquelle, deren Emis sion vorwiegend auf bestimmte, über den sichtbarci Bereich verteilte Spektrallinien beschränkt ist, unc durch ein auf die Lichlemission des Linicnstrahler: abgestimmtes optisches Filter, das zwischen der Fahr strecke und dem Fahrzeugführer angeordnet, für da: von diesem Scheinwerfer stammende Licht durch lässig und für Licht anderer Wellenlängen undurch lässig ist.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformcn de Erfindung sowie eine Variante der ersten Ausführungs form beispielsweise dargestellt.

Fig. 1 stellt die erste Ausführungsform schema tisch dar;

F i g. 2 zeigt ein Detail der F i g. 1 in vergrößer tem Maßstab;

Fig. 3 zeigt ein weiteres Detail der Fig. I ii vergrößertem Maßstab;

F i g. 4 zeigt schematisch eine Filtei brille nacl einer Variante der ersten Ausführungsform;
F i g. 5 zeigt ein Detail der F i g. 4 in vergrößer tem Maßstab;

F i g. 6 stellt die zweite Aiisführunssfonn sehe inatisch dar;

Fig. 7 und 8 zeigen ein Detail der F i g. (1 ii <*> vergrößertem Maßstab;

Fig. 9 zeigt ein weiteres Dei.nl der Fig. 6 ii vergrößertem Maßslab.

Die Vorrichtung nach der ..-isien Ausführungs form gemäß Fig. 1 bis 3 Ιν,ιοπι einerseits au: zwei Scheinwerfern 1, die in üblicher Weise an einen teilweise dargestellten Fahrzeug 2 fest angebrach sind und andererseits aus einem, hinter der Wind schutzscheibe 3 desselben angeordneten oplischci

Filter 4. Dieses dient zum Schutz des Fahrzeugführer gegen Blendungen durch cntgegenlcuchlende Lichtquellen und insbesondere zum Blendschutz gegenüber anderen entgegenkommenden Fahrzeugen, die mit herkömmlichen Scheinwerfern ausgerüstet sind.

Der in Fig. 2 im Querschnitt gezeigte Scheinwerfer I weist als Lichtquelle eine Gasentladungslampe 5 auf, die als polychromatischer Linienstrahler ausgebildet ist. Der Scheinwerfer besitzt ferner einen Gegenreflektor 7, der koaxial zur Lampe 5 angeordnet ist und einen Lichtkegel 8 bildet. Der Radius dieses Reflektors kann z. B. 5 bis 10 mm und seine Länge 20 mm betragen. Der Scheinwerfer 1 ist ferner mit einer Fresnellinse 9 versehen, welche die Bündelung des Lichtkegels 8 bewirkt. Ein Schutz- bzw. Streuglas 10 dient als Abschluß des Scheinwerfers an dessen Vorderseite. Die Fresnellinse 9 kann dabei eine Brennweite von etwa 10 cm aufweisen und ist derart angeordnet, daß die Lampe 5 in deren Brennpunkt liegt. Das Streuglas 10 wird zudem je nach Anwendung in bekannter Weise so ausgebildet, daß die Lichtverteilung im Nutzstreuwinkel des Scheinwerfers 1 den jeweiligen Bedürfnissen des betreffenden Fahrzeuges angepaßt wird.

Die !Commutation des Scheinwerfers 1 von Fernlicht auf Abblendlicht, und umgekehrt, kann durch Verschiebung der Lampe S und des Gegenreflektors 7 in der Bildebene der Fresnellinse 9 bewerkstelligt werden, wobei deren Koma (Bildfehler) eine Ausfächerung des Lichtstrahles unter der Dunkel-Flell-Beleuchtungsgrenze nach unten bewirken kann.

Die als polychromatischer Linienstrahler ausgebildete Lampe 5 strahlt sichtbares Licht in drei Spektrallinien (blau, grün, orange) aus und besteht z. B. aus einer Hg-Ar-Gasentladungslampe mit Beimischungen von InI, TlI und NaI, wobei die Partialdrücke der dissoziierten Metalldämpfe im höheren Millitorr-Bereich liegen. Scheinwerfer mit einer solchen Gasentladungslampe als Lichtquelle emittieren sichtbares Licht vorwiegend bei den drei Wellenlängen :

A₁ = 451 nm (blau, InI),
A₂ = 535 nm (grün, TlI),
/₃ = 589 nm (orange, NaI).

Die sichtbare Emission des Quecksilbers wird beinahe vollständig unterdrückt, wobei die Emission im Ultraviolett durch das Schutz- bzw. Streuglas 10 absorbiert wird.

Diese Gasentladungslampe 5 kann beispielsweise bei einer Entladungsstrecke von 25 mm Länge und einem Durchmesser von 10 mm eine Leistung von 40 W sowie eine Lichtausbeute von etwa 50 Lumen/Watt aufweisen, wenn sie mit einer Spannung von 80 Volt betrieben wird.

F i g. 3 zeigt im Querschnitt den oberen Teil des optischen Filters 4, das an der Hinterseite einer Tragplatte 11 angebracht ist Das Filter 4 ist ein Interferenz-Linienfilter höherer Ordnung der bekannten Geffcken-Bauart und besteht aus einer durchsichtigen Interferenzschicht 12, z. B. aus MgF₂, die zwischen zwei teildurchlässigen Reflektorschichten 13 und 14 aus Silber angeordnet ist Die Schichten 13, 12 und 14 können dabei nacheinander in bekannter Weise durch Aufdampfung auf die Tragplatte 11 aufeebracht werden. Die Schicht 14 ist schließlich mit einer durchsichtigen Schutzschicht 15, z. B. aus SiO₂, versehen.

Der Durchlaßbereich des Filters 4 ist auf die Lichtemission der Gasentladungslampe 5 derart abgestimmt, daß das Filter für die drei angegebenen Emissions-Wellenlängen ;.,, /₂ und /., durchlassig und für andere Wellenlängen vorwiegend undurchlässig ist. Um diese Abstimmung zu erzielen, kann die erforderliche Dicke der InterferenzschiclH 12 nach

ίο der bekannten Interferenztheorie berechnet werden. Durch die in Fig. 1 gezeigte, wegklappbare Anordnung des Filters 4 kann dieses bei trübem Tageslicht sowie bei Dämmerung usw. aus dem Sichtfeld des Fahrzeugführers entfernt werden, da unter solchen Bedingungen kein Blendschutz erforderlich ist. Es kann aber das Filter auch an der Windschutzscheibe selbst aufgebracht werden, wobei diese dann gegebenenfalls an Stelle der Tragplatte 11 als Substrat für das Filter dienen kann.

Der Führer des mit der beschriebenen Vorrichtung ausgerüsteten Fahrzeuges sieht somit durch das optische Filter 4 das von seinen eigenen Scheinwerfern 1. d.h. mit den Emissions-Wellenlängen /.,, /₂, /,. ausgestrahlte Licht, im wesentlichen ungeschwächt, wobei das von äußeren Quellen und insbesondere von entgegenkommenden, herkömmlich ausgerüsteten Fahrzeugen stammende Licht durch das Filter 4 größtenteils zurückgehalten wird. Mit anderen Worten, die Kombination der als Drei-Linienstrahlcr speziell ausgebildeten Scheinwerfer 1 mit dem an diese angepaßten optischen Filter 4 bietet dem Führer des derart ausgerüsteten Fahrzeuges einen selektiven Blendschutz gegenüber konventionellen Lichtquellen unter Gewährleistung einer wirksamen Beleuchtung und einer guten Sicht seiner Fahrstrecke.

Gemäß einer Variante der beschriebenen Vorrichtung werden ebenfalls ähnliche Scheinwerfer, wie oben in bezug auf F i g. 1 und 2 erläutert, am belrelfenden Fahrzeug angebracht, wobei das optische Filter als Filterbrille 16 ausgebildet ist (siehe F i g. 41 Diese ist für den Fahrzeugführer bestimmt und weist ferner, wie aus F i g. 5 ersichtlich, einen anderen Aufbau als das beschriebene Filter 4 gemäß Fig. .1

auf.

Die in Fig. 4 und 5 im Querschnitt leilweK·,-gezeigte Filterbrille 16 ist als Diclcktnkum-Interferenz-Linienfilter ausgebildet, dessen Transmission mit den drei oben angegebenen Emissionslinien übei einstimmt, d. h. vorwiegend bei den Emissions-Wellenlängen ;.,. /.,, /₃ des Scheinwerfers 1 liegt.

Wie aus Fig. 5 im Schnitt nach Linie V-\ der Fi g. 4 gezeigt, weist jedes Glas der Filterhrillc 16 eine durchsichtige Glasscheibe 17 auf, die als Suhstrat bzw. Träger für das Interferenz-Filter selbM dient Dieses Filter besieht aus einer durchsichtige!·' Interferenzschicht 18 mit einer Dicke <l_:. 7.. B. aus Kryolith (Na₃AlF₆) mit einem Brechungsindex 11 = 1,3, sowie aus gleichartigen, an beiden Seiten de;

Schicht 18 symmetrisch angeordneten Reflexions-Schichtsystemen 19 bis 25 und 26 bis 32. Fcrnci im eine durchsichtige Schutzschicht 33. z. B. aus Si() auf der letzten Schicht 32 aufgebracht Die SchichUn 19, 21, 23, 25 bzw. 26, 28, 30, 32 besitzen einen ImIu η

δ; Brechungsindex π,, und bestehen alle z. B. au^ 1 < <t_: oder ZnS mit einer Schichtdicke J„ während tli·. dazwischenliegenden Schichten 20. 22. 24 b/v, 27 29. 31 einen niedrigen Brechungsindex n,_ hoMiA'P

Und alle /.. B. aus Kryolith, MuI₂ odor SiO_: bestehen. •obei deren respektive Dicken mit </,. </,. i/.₍ he-■eichnet werden.

Die Dicke d_z der Interfercn/sehiehl IX. welche in iöheren Ordnungen als der ersten Ordnung arbeitet. iann durch die folgende Beziehung ermittelt weiden:

und

4 H₁,

die nachstehenden Schichtdicken:

worin

A₁- =
M₁ =

Λ =

die transmitticrtcn Wellenlängen.
die den A₁- entsprechenden Interferenz-Ordnungen,
der Phasenwinkel.

Im vorliegenden Fall, wo es sieh durchwegs um durchsichtige Dielektrika, b/w um nicht absorbierende Schichten handelt, kann für ι ein Wert von etwa 0,5 angenommen werden.

Die Intcrfcrcnzschichl 18 mit einer gegebenen Dicke d_z erfüllt also die obige Beziehung!!) für die drei Transmissions-Wellenlängen A₁. A₂. /..,. wenn

A₁(M₁ t A) = Α₂(Λ/₂ ι Λ)
= const. = d, · In..

ti, = 98 nm, </₂ = 102 nm, J₁ 106 nm
und d_r — 51 nm.

Um eine gleichmäßige spektrale Durchlaßwirkung der Filterbrille unabhängig von der Blickrichtung, d. h. für verschiedene Durchtrittsrichtungen des Lich-

tes zu gewährleisten, kann insbesondere die Interferenz-Schichtdicke d_z ausgehend von der Achse der Brillengläser kreissymmetrisch gegen den Brillenrand 28 abnehmend ausgeführt werden.
F i g. 4 zeigt das Auge A des Fahrers in einem Ab-

stand α von der Filterbrille 16, wobei der Blickwinkel d. h. der Winkel zwischen der Brillenachse und jeder Blickrichtung durch die Brille mit </ und der entsprechende Radius mit r bezeichnet sind; es gibt:

ti

cos <i = ,>-, _T-~

Durch wiederholte Berechnung unter Finselzung verschiedener Ordnungen M₁. M₂. ^.<- ^^{;ιηη cmc} Dicke d_z von 2,17 μίτι ermittelt werden, hei der die obige Bedingung (2) erfüllt wird, und /war bei

A, = 592 nm mit M₁
A₂ = 535 nm mil M₂
A, = 450 nm mit M,

10.
i 1

Diese Inicrfercnzschicht 18 ;m< k.yiuh m;i einer Dicke d₇ von 2,17 μΐη ergibt somi! die gewünschten drei Transmissions-Wcllenlängon (
drei F.missions-WcHcnlängen ties S
sprechen.

. _. -^;. ι. "ie den ienv^rier 1 ent

phen.

Us versteht sich, daß jede
d 2

es der
32.

i;h I

systeme 19 bis 25 v.nd 26 hi
trachtet, eine nahezu glcichmäi.Vi;
Iransmission mindestens übe! der.
bereich von A, bis A, erlauben η
erreichen, können beispielsweise
bc reiche für die Schichten 20. 22. 24 ";/« .
mit niedrigem Brechungsindex ti, pegencin.:
schoben werden, z. B. derart, dai* sir Ua
Α«: und A_n + 20(nm) zu liegen kommen, wi.rv:
Mittelwert für gut sichtbares Lieh; /wischen ι
f>30 nm ist und bei 530 nm angenommer
kann.

Man erhält dann aus den folgenden ri
Beziehungen:

-.-Sdiichi-.iiie:n ne- \icr, urRi

Spektral-ί dies /u cΠeχ ions-2~ 2⁽>. 31

ide'" ver-

. ein '.sii und i> -.Tiien

d, =

A_n--20
4«,.

4 n,

Die erwähnte radiale Abnahme der Schichtdicke d, wird durch Mulliplizierung derselben mit dem Faktor cos ί _n J ermittelt.

Bei einer weiteren Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung, kann die Gasentladungslampe des Scheinwerfers (1 bzw. 35) aus einer Quecksilber-Dampflampe mit folgenden Beimischungen: InI (A₁ = 451 nm). TIl (A₂ = 535 nm) und LiI (A₃ = 671 nm) bestehen.

Das darauf abgestimmte dielektrische Interferenz-Linienfilter besitzt in diesem Fall einen ähnlichen Aufbau wie in I i g. 5 dargestellt, wobei jedoch die symmetrisch angeordneten Refiexions-Schichtsysteme sowie die I nicrferenzschicht eine andere Transmissionswirkung erzielen. Die Refiexions-Schichtsysleme besieben dann dUs einer Folge ■· yn abwechselnd hoch- und niedrigbrechenden Schichtmaterialien mit einem iirechungsindex-Verhaltnis n_H n, = 1,33 bis 1.4. Dadurch wird Licht in einem Bereich von 460 bis 660 η reflektiert und außerhalb desselben fast vollständig durchgelassen. Demzufolge werden die Emissionslinien von InI (450 nm) und LiI (671 nm) uansmiuiert uobei der Durchlaß der Lmissionshnie von Tl! (5^nm) durch entsprechende Wahl der Interferenzschicht, wie bereits erläutert, erzieh weiden kann.

Dadurch wird die erwünschte selektive Liehttran.s mission bei /.,. A₂. /3 mit einem Interferenz-Linien filter erster Ordnung erzielt, das in herkömmliche Weise leicht herstellbar ist.

Ferner ergibt dieses Interferenzfilter erster Ordnun; eine besonders günstige BlendschiH/wirkung in bezui auf herkömmliche Lichtquellen mit Wolframlampeideren Intensität, bezogen auf die spektral·- Lmplind henkelt des Auges, vorwiegend im Rcflexionsbereici des Filters liegt.

Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich, Ix steht die Blendschutzvorrichtung im wesentliche aus einer Kombination eines polvehiomalische l.inicnstrahlcrs mit einem Inlerk-ien, -Linieniilu

(Brille 16). Dabei gelingt es, durch eine zweckmäßige Anpassung der Interferenzschichtdickc des optischen Filters an die emittierten Spektrallinien des Linienstrahlers gleichzeitig mehrere Licht-Wellenlängen zur Beleuchtung heranzuziehen. Die gleich/eilige Ver- s Wendung von verschiedenen Spektralfarben, im vorliegenden Fall Blau, Grün, Orange (bzw. Kot), erlaubt es, angestrahlte Objekte in annähernd weißem Licht erscheinen zu lassen. Die beschriebene Ausführungsform und deren zwei Varianten gewährleisten somit sowohl eine Blendschutzwirkung gegenüber herkömmlichen Lichtquellen (Kontinuumstrahler), wie auch eine richtige Identifizierung der Farben von angestrahlten Objekten sowie von anderen Lichtquellen. Dies ist von Bedeutung im Hinblick auf die Erkennung von Verkehrsschildern, Fahrzeugleuchte!! (z. B. Bremslicht, Rücklichter) und Verkehrsampeln.

Nebst den obenerwähnten Beimischungen InI, TIl und NaI (bzw. LiI) kommen verschiedene andere Stoffe in Frage. So können beispielsweise die Erdalkalimetalle Ca, Sr, Ba sowie die öbergangsmetalle aus den Klassen 2d, 3d und 4d des Periodischen Systems, wie z. B. Sc, Cr, Ti V und Nb. mit Vorteil bei den Beimischungen für die Gesamtladungslampe des polychromatischen Linienstrahlcrs Verwendung finden. Ferner weisen auch Beimischungen der seltei-.ui Eiden wie z. B. Sm, Ce, Eu. üd, La, Lu, Nd und Pr lichttechnisch interessante Eigenschaften auf. In allen Fällen kann durch Verwendung der Iodide (bzw. Bromide oder Telluride) der genannten EIemente eine exotherme Transportreaktion aufrechterhalten werden, welche die betreffenden Elemente in den zentralen Gasentladungsbereich transportiert.

Ferner kann in bekannter Weise gegebenenfalls durch kontinuierlich pulsierten Betrieb der Gasentladungslampe die Lichtausbeute derselben erhöht werden.

Fig. 6 zeigt schematisch die Bestandteile der Vorrichtung nach der zweiten Ausführungsform. Diese weist einerseits zwei an einem Kraftwagen 34 in üblicher Weise angebrachte Scheinwerfer 35 auf Andererseits ist der Kraftwagen 34 mit einer speziellen Windschutzscheibe 36 versehen und der Kraftwagenfuhrer mit einer Filterbrille 37 ausgerüstet.

Fig. 7 zeigt einen Scheinwerfer 35 im schematischen Querschnitt. Als Lichtquelle für diesen Scheinwerfer dient eine Gasentladungslampe 38, die der gleichen Art gehört, wie oben im Zusammenhang tnit der ersten Ausfuhrungsform beschrieben wurde, d. h., die Lampe 38 weist dieselbe selektive Lichtemission bei den erwähnten Wellenlängen /,, /.₂, ?.₃ (Blau, Grün, Orange) auf. Der Scheinwerfer 35 besitzt ferner einen parabolischen Reflektor 39 (siehe Fig. 7) sowie zwei Brewsterwinkel-Polarisatoren 40 und 41, zwei Phasenschieber-Spiegel 42 und 43,

mit einer totalen Phasenverschiebung von y, und

einen Zirkularpolarisator 44 in Form einer ~ -Folie.

Wie ferner aus F i g. 7 ersichtlich, sind die zwei Brewsterwinkel-Polarisatoren 40 und 41 symmetrisch zur Achse des Reflektors 39 angeordnet, wobei die von diesem nach vorne gerichteten elementaren Lichtbüschel I* durch die Polarisatoren 40 und 41 in zwei linear polarisierte Lichtbüschel L_ipi und L_{x 2} aufgespalten werden, deren Polarisationsebenen senkrecht zueinander stehen. Die vertikal gerichteten Lichtbündcl L_ip2 werden von Spiegeln 42 und 43 in nach vorne gerichtete Lichtbündcl umgelenkt, wobei zugleich ihre Polarisationsebene durch eine \ -Phasenfolio um W gedreht wird, so daß die^e Lichtbündel mit der. von den Polarisatoren 40 und 41 nacli vorne gerichteten Lichtbündeln L_ipi identisch sind Diese linear polarisierten Lichtbündcl L^₁ ydangen zu einer *■ -Folie 44, deren optische Achse in einem Winkel von 45" zur Polarisationsebene dieser Bünde! L_Xpl steht, wobei diese bei Durchtritt der '■ -Folie 44

in ein Lichtbündel L_ipz umgewandelt werden, welches aus in einem bestimmten Drehsinn zirkulär polarisiertem Licht besteht.

Wie ferner aus F i g. 7 ersichtlich, ist an der Vorderseite des Scheinwerfers 35 ein Streuglas 45 vorgesehen. Dieses kann ein Streuglas herkömmlichei Bauart sein, darf aber im vorliegenden Fall keine Doppelbrechung aufweisen und muß demzufolge aus spannungsfreiem Glas hergestellt werden. Das Streuglas 45 bildet jedoch nicht einen wesentlichen Teil der Vorrichtung.

Die Gasentladungslampe 38 des Scheinwerfers 35 wird, wie aus F i g. 6 ersichtlich, über ein kombiniertes Speise- und Zündgerät 46 vom Bordnetz 47 (Akkumulator) gespeist, wobei die Leitun» 4X zu einem (nicht gezeigten) Schalter führt.

Die in F i g. 9 im Schnitt teilweise dar:!'.: .teilte spezielle Windschutzscheibe 36 besteht aus /ui gewölbten, unverspannten Glasscheiben 49, 5t\ /wischen denen ein Analysator in Form einer /i.iuilar polarisierenden Folie 51 vorgesehen ist. Diese I nc ist dabei so angeordnet, daß sie nur für Licht nchlässig ist, das in dem entgegengesetzten Dc. i-inn zirkulär polarisiert ist, wie die vom Schein« τ 35 abgegebenen Lichtbündel L_lpz. Diese Folie 5 · .mn

beispielsweise aus einer | -Folie (Retarder) w- *ner

linear polarisierenden Folie zusammengehet/ .-ein. Es kann auch z. B. eine handelsübliche Pol;i- ;iorfohe als Analysator, d.h. für die Folie Si V·. -endung finden.

Nötigenfalls kann die innere Glasscheibe *= der Windschutzscheibe 36 ferner mit einer (nicht i·. -igten), die thermische Infrarotstrahlung reflektier, den Schicht belegt werden, um die Analysator-IY ic 51 vor unerwünschter überhitzung zufolge eines eventuell im Fahrzeug auftretenden Treibhauseffeki> m schützen.

Die für den Führer des mit den beschriebenen Scheinwerfern sowie mit der Windschutzscheibe 36 ausgerüsteten Fahrzeuges bestimmte Fiherbnüe 32 kann identisch sein mit jener, die im Zusammenhang mit der r-sten Ausführungsform gemäß F ic. 4. 5 bereits trieben wurde, da sie genau dieselbe Funktion at, bzw. dieselben drei genannten Durchlaß-Wellenlängen ;,, A₂, ;.₃ aufweisen muß, damit praktisch das gesamte Licht der eigenen Scheinwerfer 35 durch die Windschutzscheibe36 zum Fahrzeugführer gelangt. Das Licht von anderen Quellen, z. B. von herkömmlichen Scheinwerfern, insbesondere auch solcher ohne Polarisationsvorrichtungen, wird hingegen nur in geringem Maße hindurchgelassen.

Zudem werden herkömmliche, nicht polarisierte Licht-Quellen sowie die von denselben beleuchteten Objekte bereits durch die spezielle Windschutzscheibe

36 auf etwa 35 bis 40% ihrer ursprünglichen Helligkeit geschwächt.

Dcpolarisiertes Licht der Scheinwerfer 35. das z. B. durch (diffuse) Rückstreuung an beleuchteten Objekten auf der Fahrstrecke entsteht, gelangt hingegen zu einem wesentlichen Teil (bis zu 80'!-O) durch die spezielle Windschutzscheibe 36. Dies erlaubt dem Führer. Objekte auf der von seinem Fahrzeug beleuchteten Fahrstrecke gut zu erkennen, und zwar unabhängig davon, ob diese Objekte durch die eigenen oder durch fremde Scheinwerfer gleicher Art angestrahlt werden.

Der Führer hat somit trotz Anwesenheit anderer Lichtquellen stets den Eindruck, daß vorwiegend die eigenen bzw. anderen gleichartigen Scheinwerfer die Straße beleuchten.

Die beschriebene Vorrichtung ergibt somit eine wirksame l'arbrichtige Beleuchtung der Fahrstrecke des entsprechend ausgerüsteten Fahrzeuges und gewährleistet zugleich einen wirksamen Schutz des Führers gegen Blendung, da die Filterbrille 37 äußere Lichtquellen üblicher Art abschwächt und die spezielle Windschutzscheibe 36 für polarisiertes Licht von ähnlich ausgerüsteten, in entgegengesetzter Richtung fahrenden Fahrzeugen weitgehend undurchlässig ist.

Die beschriebenen Scheinwerfer 35 ergeber, bei gleichem Energiebedarf eine Beleuchtung der Fahrstrecke mit etwa derselben Helligkeit wie bei den besten herkömmlichen Scheinwerfern mit W-Halogenglühlampen. Die drei erwähnten Spektralfarben liefern ein nahezu weißes, tageslichtähnliches Licht, das alle Farbtöne richtig wiedergibt, mit Ausnahme von tiefrot, das als Zinnoberrot erscheint.

Durch die spezielle Windschutzscheibe 36 in Verbindung mit der Filterbrille 37 ergibt sich eine Schwächung, etwa um den Faktor 10, des Lichtes, das von herkömmlichen nicht polarisierenden Scheinwerfern, ortsfesten Beleuchtungskörpern und Lichtreflexen verschiedener Art zum Fahrer gelangt. Ebenfalls geschwächt, jedoch farbrichtig sichtbar, erscheinen zudem Signalampcln sowie Stopp- und Rücklichter anderer Fahrzeuge. Da diese Lichter auch bei Tag, d. h. bei 100- bis lOOOmal hellerer Umfeldbelcuchtung sicher erkannt werden können, bleibt deren Wahrnehmung auch bei Verwendung der Windschutzscheibe 3ö sowie der Filtcrbrille 37 stets gcwährleistct, wobei aber die störende Blendung des Fahrers bei Nacht weitgehend beseitigt wird.

Die beschriebene Vorrichtung nach der zweiten Ausführungsform gemäß F i g. 6 bis 9 ergibt somit die Möglichkeit einer, über einen längeren Zeitraum sich erstreckenden Einführungsphase, in der alle Kraftfahrzeuge mit einer solchen Vorrichtung progressiv ausgerüstet werden können.

Eine derartig kombinierte Vorrichtung ermöglicht nämlich sowohl zu jedem Zeitpunkt dieser Einführungsphase, wie auch nach dieser Phase einen wirksamen Blendschutz gegenüber in herkömmlicher Weise ausgerüstete sowie gleichartig ausgerüstete Fahrzeuge.

Bei Auslandfahrten in Ländern wo kein Polari· sationsblendsciiutz eingeführt ist, ergibt sich bei Fahrzeugen mit der beschriebenen Vorrichtung nach der dritten Ausführungsform ebenfalls ein wirksame: Blendschutz, dies im Gegensatz zu den bisher voi geschlagenen Polarisationsblcndschutz-Vorrichtun

gen.

Durch die Verwendung einer Gasentladungslampe als Lichtquelle kann auf Grund der gegenüber der. bisher verwendeten Glühlampen wesentlich höheren Lichtausbeute der unvermeidbare Lichtverlust in folge der Verwendung von Polarisationsfiltern weil gehend kompensiert werden, so daß eine ausreichende Fahrbahnbeleuchtung bei gleichem Energieverbrauch gewährleistet werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Beleuchten der Fahrstrecke eines Fahrzeuges sowie zum Schutz des Fahrzeugführers gegen Blendung durch entgegenleuchtende Lichtquellen, gekennzeichnet durch mindestens einen Scheinwerfer mit einer ais Linienstrahler ausgebildeten Lichtquelle, deren Emission vorwiegend auf bestimmte, über den sichtbarer. Bereich verteilte Spektrallinien beschränkt ist, und durch ein auf die Lichtemission des Linienstrahlers abgestimmtes optisches Filter, das zwischen der Fahrstrecke und dem Fahrzeugführer angeordnet, für das von diesem Scheinwerfer stammende Licht durchlässig und für Licht anderer Wellenlängen undurchlässig ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle des Scheinwerfers eine Gasentladungslampe aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle des Scheinwerfers eine Hg-Dampflampe aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Hg-Dampflampe eine Beii'.iLv-'iu::;: \on mindestens zwei Metallhalogenide aufweist, wobei dieselben Licht in mindestens zwei Speklrallinien im sichtbaren Bereich abstrahlen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beimischung mindesiens zwei der Metallhalogenide InI, TlI und NaI aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Filter aus einem Interferenzfilter besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Filter in Form einer Brille ausgebildet ist, die für den Fahrzeugführer bestimmt ist.

8. Vorrichtung njch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Filter wegklappbar vor dem Fahrzeugführer angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheinwerfer einen Polarisator aufweis·, so daß er Licht mit einem bestimmten Polarisationszusland ausstrahlt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 9, gekennzeichnet durch ein Polarisationsfilter, das vor dem Fahrzeugführer angeordnet ist und für einfallendes Licht mit dem entgegengesetzten Polarisationszustand zu dem vom Scheinwerfer ausgestrahlten Licht durchlässig ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Polarisationsfilter an der Windschutzscheibe des Fahrzeuges fest angebracht ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch I und (·>, dadurch gekennzeichnet, daß das Interferenzfilter mit zwei dielektrischen Refiexions-Schichtsysteinen versehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Refiexions-Schichtsysteme mehrere Einzelschichten aufweisen, die unterschiedliche Brcchungsimlcxe und Dicken besitzen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Interferenzfilter

in höheren Ordnungen arbeitet, derart, daß mehrere seiner Transmissionswellenlängen im sichtbaren Bereich liegen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, 5 und 14. dadurch gekennzeichnet, daß das Filter in der Ordnung 9 bei einer Wellenlänge von etwa 592 nm, in der Ordnung 10. bei etwa 535 mn und in der Ordnung 12 bei etwa 450 nm je ein Transmissionsmaximum aufweist

16. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Scheinwerfer Mittel zur Lichtbündelung aufweist, wobei die Gasentladungslampe gegenüber diesen Mitteln vertikal verschiebbar angeordnet ist, um eine Kommutation zwischen einer Fernlicht- und einer Abblendlichtstellung zu erlauben.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Interferenz-Schichi des Interferenzfilters, nach Maßgabe der verschic-