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Patent Searching and Data


Title:
OPTICAL GLARE LIMITER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/014168
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an optical glare limiter (16) which uses an electrical power source and which can, in particular, be used in motor vehicles. Said optical glare limiter is comprised of a light receiver module (4) and of a light source (2). The incident luminous radiation of the light source of the glare limiter on a reflective surface can be regulated according to the intensity of the incident luminous radiation of an external glare source (18) on the light receiver module. Said incident luminous radiation of the light source can be regulated by an electronic control device (6) in such a way that the light in the visual field of the vehicle driver has approximately homogeneous and wide area contrast ratios with a diminished glare effect.

Inventors:
BRAUN UWE PETER (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/002983
Publication Date:
March 01, 2001
Filing Date:
August 25, 2000
Export Citation:
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Assignee:
BRAUN UWE PETER (DE)
International Classes:
B60Q3/02; F21S8/10; B60J3/00; (IPC1-7): B60Q3/02
Domestic Patent References:
WO1999067106A11999-12-29
Foreign References:
US4787735A1988-11-29
US4905125A1990-02-27
DE3048424A11982-07-15
Attorney, Agent or Firm:
Neumann, Günter (Hübner . Neumann . Radwer Frankfurter Allee 286 Berlin, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Optischer Blendungsbegrenzer unter Verwendung einer elektrischen Stromquelle bestehend aus einem Lichtempfängerbaustein (4) und einer Lichtquelle (2) deren Lichtstrahlung (13) in Ab hängigkeit von der Lichtstrahlung einer äußeren Blendungsquelle (18) regelbar ist, dadurch ge kennzeichnet, daß die Lichtquelle (2) mit einem Reflektor (3) und einem Prisma (1') versehen und so angeordnet ist, daß deren Lichtstrahlung (13) vollständig auf eine reflektierende Fläche trifft und die von dieser Fläche reflektierte Lichtstrahlung im Gesichtsfeld (12,14) eine geminderte Blendwirkung aufweist.
2. Optischer Blendungsbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Prisma (1', 19) ein Diffuser (1,8) vorgesetzt ist und/oder der Reflektor (3) asymmetrisch ausgebildet ist.
3. Optischer Blendungsbegrenzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffu ser (1,8) eine opale Scheibe bekannter Art ist, die 20 % bis 80 % der Lichtsstrahlung (13) der Lichtquelle (2), vorzugsweise 30 % ad sorbiert.
4. Optischer Blendungsbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (1') als Längsprisma (19) mit vor zugsweise in Sägezahnform ausgebildeten und ge genläufig angeordneten Prismen ausgeführt ist, die die Lichtstrahlung (13) der Lichtquelle (2) in zwei Lichtströme (20), vorzugsweise zwei Lichtströme gleicher Leuchtdichte, ablenken.
5. Optischer Blendungsbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtempfän gerbaustein (4) ein Bauelement ist, dessen elektrische Ausgangsgröße in Abhängigkeit von der Intensität der Lichtstrahlung der äußeren Blendungsquelle (18) sich reproduzierbar hinrei chend stark ändert.
6. Optischer Blendungsbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtempfängerbaustein (4) eine Fotodiode, ein Fototransistor, ein Fotowiderstand, ein Licht/Frequenzwandler, ein Licht/Spannungswand ler, ein FluoreszensKollektor oder eine Solar zellenleiste ist.
7. Optischer Blendungsbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (2) ihr Spektrum im sichtbaren Bereich hat und mit der abgestrahlten Lichtenergie eine Adaption des menschlichen Auges bei einer homogenen Beleuchtung des Innenraumes des Kraftfahrzeuges auf durchschnittlichem Leuchtdichteniveau erreicht und eine Glühlampe bekannter Art, eine Leuchtdiode, beispielsweise eine AluminiumIndi umGalliumPhosphat Leuchtdiode, ist.
8. Optischer Blendungsbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er in einem Kraftfahrzeug so angeordnet ist, daß er möglichst breitflächig und gleichmäßig das Gesichtsfeld ausleuchtet, und dazu vorzugs weise schwenkbaroder ausklappbar an oder in der Sonnenblende des Kraftfahrzeuges und in der optischen Achse des Fahrzeugführers angeordnet ist.
Description:
Optischer Blendungsbegrenzer Die Erfindung betrifft einen optischen Blendungsbe- grenzer, wie er insbesondere für Kraftfahrzeuge einsetzbar ist.

Es ist allgemein bekannt, daß die Fähigkeit des Sehorgans des Menschen, Helligkeits-, Farb-und For- menstrukturen der Außenwelt mehr oder weniger schnell erfassen und wahrnehmen zu können, neben der Adap- tionsfähigkeit des Auges wesentlich von der Leucht- dichte der auf das Auge auftreffenden Strahlung und den Leuchtdichteunterschieden im Gesichtsfeld ab- hängt. Bei zu hohen Leuchtdichten im Gesichtsfeld kann schließlich die Wahrnehmungsfähigkeit und damit auch die Sehleistung des Auges wesentlich beeinträch- tigt werden. Ein solcher, die Grundfunktionen des Auges merklich beeinträchtigender Einfluß wird als Blendung bezeichnet. Es ist des weiteren bekannt, daß im nächtlichen Straßenverkehr nicht wenige Verkehrsunfälle auf unterlassene oder falsche Reaktionen des Fahrzeugfüh- rers aufgrund von Blendungen des menschlichen Auges zurückzuführen sind. Bei nächtlichen Fahrten ist die Ciliar-Muskulatur der Augen je nach dem Fixpunkt der Betrachtung mehr oder weniger angespannt. Die Pupille ist verhältnismäßig weit geöffnet und das Auge an die jeweils im Gesichtsfeld herrschende mittlere Leucht- dichte angepaßt. Ändert sich zum Beispiel die mittle- re Leuchtdichte durch das Licht eines entgegenkommen- den Fahrzeuges, so benötigt der Vorgang der Adaption von einem Adaptionszustand zum anderen eine gewisse Zeit, die von der Vorbelichtung des Auges, der Rich- tung der Adaption und der Differenz der Leuchtdichten vor und nach der Adaption abhängig ist. Je größer durch das Licht entgegenkommender Fahrzeuge die Diffe- renz der Leuchtdichte vor der Adaption ist, um so stärker wird die Netzhaut gereizt, erhöhen sich die Anforderungen an die Geschwindigkeit der Hell-und Dunkeladaption und führt das im Augeninnern erzeugte Streulicht zu einem Schleier auf der Netzhaut und schließlich zu einer verminderten Sehleistung. Die Folgen sind unter anderem, daß entgegenkommende Fahrzeuge oft nur unscharf oder zu spät erkannt und Entfernungen falsch eingeschätzt und dadurch nicht angemessene Reaktionen des Fahrzeugführers ausgelöst werden.

Der wachsende Anteil von Kraftfahrzeugscheinwerfern auf Xenon-Basis verstärkt noch die Gefahren, die von den schädlichen Auswirkungen der höhere Leuchtkraft dieses Lampentyps im Verhältnis zu denen herkömmli- cher Halogen-Scheinwerfer ausgehen. Untersuchungen haben ergeben, daß grundsätzlich und unabhängig von meßbaren Beeinträchtigungen der Sehkraft sich Testper- sonen aller Altersgruppen von dem Xenon-Licht gestört fühlen. Vor allem ältere Menschen konnten bei Xe- non-Gegenlicht bestimmte Kontraste nicht mehr erken- nen (Der Spiegel, 7/1998, Seiten 168 ff).

Aus der DE 42 18 436 A1 ist nun eine Beleuchtungsein- richtung für Kraftfahrzeuge bekannt, die bei Nacht- fahrten die Blendwirkung entgegenkommender Fahrzeuge mindern soll. Die Beleuchtungseinrichtung ist im Inneren des Kraftfahrzeuges im Bereich des Fahrers so angeordnet, daß außerhalb des Gesichtsfeldes des Fahrers eine Lichtquelle befestigt ist von der ein Teil des Lichtes auf das Gesicht des Fahrers gerich- tet ist, wobei die Lichtquelle mit dem Fahrlicht des Kraftfahrzeuges derart gekoppelt ist, daß bei einge- schaltetem Fahrlicht die Lichtquelle leuchtet. Mit Hilfe von Sensoren soll sich die Lichtquelle bei ent- gegenkommenden Lichtquellen von Fahrzeugen einschal- ten.

Die mit der DE 42 18 436 A1 offenbarte technische Lösung hat den entscheidenden technischen Nachteil, daß sie die gestellte Aufgabe nicht erfüllen kann.

Ein Teil des Lichtes der Lichtquelle der Beleuch- tungseinrichtung ist direkt auf das Gesichtsfeld des Fahrers gerichtet und erzeugt dadurch selbst eine gefährliche Blendwirkung.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, einen verbesserten Blendungsbegrenzer zu schaffen, der insbesondere mit optischen Mitteln die Blendwir- kung äußerer Lichtquellen auf das menschliche Auge herabsetzt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen opti- schen Blendungsbegrenzer mit den Merkmalen des Anspru- ches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Blendungsbegrenzers ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche 2 bis 8.

Der erfindungsgemäße optische Blendungsbegrenzer hat den Vorteil, daß er auf recht einfache Art und Weise die Blendwirkung äußerer Lichtquellen wirksam herab- setzt. Er ist deshalb für den Einsatz in Kraftfahrzeu- gen besonders geeignet. Der erfindungsgemäße Blen- dungsbegrenzer schützt den Fahrer vor der gefährli- chen Blendwirkung einer Punktleuchte, wie es zum Stand der Technik dargelegt wurde, und gewährleistet innerhalb des Gesichtsfeldes des Fahrers annähernd homogene und breitflächige nahezu blendungsfreie Kon- trastverhältnisse.

Bei Anwendung im nächtlichen Straßenverkehr werden die durch entgegenkommende Kraftfahrzeuge verursach- ten Leuchtdichteunterschiede im Gesichtsfeld wesent- lich gemindert und dadurch die Blendwirkung nahezu kompensiert. Die befahrene Straße ist deutlich zu erkennen und der Fahrzeugführer ist in der Lage, die Verkehrssituation real einzuschätzen.

Die Blendwirkung entgegenkommender Kraftfahrzeuge ist in der Regel in einem Abstandsbereich zwischen den Fahrzeugen beginnend ab ca. 75 m zu verzeichnen.

Mitunter steuert der Fahrzeugführer des betroffenen Fahrzeuges, verursacht durch die Blendwirkung, sein Fahrzeug jedoch nahezu blind.

Durch den optischen Blendungsbegrenzer wird das Umfeld im Bereich des Gesichtsfeldes des Fahrzeugfüh- rers bei Annäherung des ansonsten blendenden Fahrzeu- ges zeitlich vorgelagert so aufgehellt, daß sich das Auge rechtzeitig an eine höhere Leuchtintensität gewöhnt und die Blendwirkung des entgegenkommenden Fahrzeuges im Blendbereich von ca. 75 m nur noch äußerst gering ist. Die rechtzeitig erzeugte Umfeld- helligkeit des Gesichtsfeldes des Fahrzeugführers läßt Leuchtdichteunterschiede des Lichtes entgegenkom- mender und ansonsten blendender Autoscheinwerfer nur noch wesentlich eingeschränkt auf das menschliche Auge wirken. Weder Blendung noch störender Glanz auf der Frontscheibe des Kraftfahrzeuges können insofern zu schädlichen Auswirkungen bezüglich der Sehleistung des Auges führen. Die Anforderungen an die individuel- le Adaptionsfähigkeit des menschlichen Auges werden deutlich herabgesetzt. Das ist vor allem auch für ältere Kraftfahrzeugführer von Bedeutung, da bei sich ändernden optischen Wahrnehmungsbedingungen mit zunehmendem Alter die für die Hell-und Dunkeladap- tion erforderliche Zeit zunimmt. Positive Wirkungen ergeben sich insbesondere auch für nervöse Kraftfah- rer.

Die Minimierung der Leuchtdichteunterschiede im Ge- sichtsfeld hat zudem den Vorzug, daß das Auge und der Kraftfahrer weniger schnell ermüden, mit dem sich daraus ergebenden positiven emotionalen Einfluß auf die Stimmung und die Leistungsfähigkeit des Kraftfah- rers.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Blendungsbegrenzers sieht vor, durch Gewährleistung einer Grundhelligkeit die Pupille wie bei einer homogenen Raumbeleuchtung auf einem durchschnittli- chen Leuchtdichteniveau zu halten, das dem Wachzu- stand des Menschen am Tage nahe kommt, so daß die Pupille auch bei dem ansonsten unterschiedlicher Leuchtdichte des Lichtes entgegenkommender Fahrzeuge keinen krassen Wechseln ausgesetzt ist.

Im folgenden soll der optische Blendungsbegrenzer an Hand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1-die Seitenansicht eines aus der Sonnen- blende eines Kraftfahrzeuges ausgeklapp- ten optischen Blendungsbegrenzers Fig. 2-Draufsicht auf den konstruktiven Aufbau eines optischen Blendungsbegrenzers mit geteilter Ausstrahlungscharakteristik Fig. 3-die Seitenansicht eines am Himmel eines Kraftfahrzeuges angebrachten optischen Blendungsbegrenzer Fig. 4-die Seitenansicht eines PKW mit instal- liertem optischen Blendungsbegrenzer.

Fig. 1 zeigt einen aus einer Sonnenblende 9 eines Kraftfahrzeuges ausgeklappten optischen Blendungsbe- grenzers im Betriebszustand, bestehend aus einem in einem Gehäuse 5 angeordneten Lichtempfängerbaustein 4 sowie einem ebenfalls in dem Gehäuse 5 angeordneten Reflektor 3 mit Prisma 1'und einem vor dem Prisma 1' angeordneten Diffuser 1, wobei die reflektierende Fläche hier nicht dargestellt ist. Der Reflektor 3 ist hier als asymmetrischer Reflektor ausgebildet.

Ziffer 6 weist auf die elektronische Steuerung und Ziffer 7 auf den hier 4-stufig ausgebildeten Schalter für die Inbetriebnahme des Blendungsbegrenzers hin, dessen Ruheschalter mit dem Bezugszeichen 11 bezif- fert ist.

Das Gehäuse 5 ist aus der für den Ruhezustand des Blendungsbegrenzers vorgesehenen Aussparung 10 durch Betätigung des Schalters 11 in den in Fig. 1 abgebil- deten Betriebszustand ausgeklappt worden.

Als Lichtempfängerbaustein 4 wird eine Fotodiode verwendet. Hierfür sind jedoch auch Fototransistoren, Fotowiderstände, Licht/Frequenzwandler, Licht/Span- nungswandler, Fluoreszens-Kollektoren oder Solarzel- lenleisten geeignet.

Das Prisma 1'ist als Längsprisma mit gegenläufig in Sägezahnform angeordneten Prismen, hier nicht zu erkennen, ausgebildet. Auch andere Prismen, wie zum Beispiel Fresnellprismen, können hierfür eingesetzt werden. Als Lichtquelle 2 wird eine handelsübliche Glassockellampe Osram 2723/12 V, 2,3 Watt verwendet.

Hierfür können auch Leuchtdioden, wie zum Beispiel eine Aluminium-Indium-Gallium-Phosphat Leuchtdiode mit 6500 mcd, Typ Alln Gap-LED, eingesetzt werden.

Als Diffuser 1 wird eine opale Scheibe bekannter Art verwendet, die 20 % bis 80 % des Lichtes 13 der Lichtquelle 2, vorzugsweise 30 % adsorbiert.

Die Stromversorgung erfolgt mit der Bordspannung des Kraftfahrzeuges.

Aus Fig. 2 ist in Draufsicht der konstruktive Aufbau eines optischen Blendungsbegrenzers mit geteilter Aus- strahlungscharakteristik schematisch abgebildet.

Das Prisma 1'ist hier als Längsprisma 19 mit gegen- läufig in Sägezahnform angeordneten Prismen ausge- führt, vor denen der Diffuser 8 angeordnet ist. Durch das Längsprisma 19 mit den gegenläufig in Sägezahn- form angeordneten Prismen wird eine Ablenkung des Lichtes 13 der Lichtquelle 2 zu zwei Lichtströmen 20 mit gleicher Leuchtdichte bewirkt, die auf die hier nicht dargestellte reflektierende Fläche gerichtet sind.

Die reflektierende Fläche kann jedoch auch so angeor- net sein, daß das Licht 13 der Lichtquelle 2 zu- nächst auf diese reflektierende Fläche trifft und erst das von dieser Fläche reflektierte Licht durch das Prisma 19 und den Diffuser 8 in zwei Lichtströ- me 20 abgelenkt wird, die das Gesichtsfeld 12,14 mit homogenen Kontrastverhältnissen breitflächig und gleichmäßig ausleuchten und so eine geminderte Blend- wirkung hervorbringen.

Fig. 3 zeigt einen am Himmel 15 eines Kraftfahrzeuges angebrachten optischen Blendungsbegrenzer mit dem Lichtempfängerbaustein 4 im Betriebszustand. Mittels des Schalters 6 sind mehrere Schaltstufen wählbar.

Unabhängig von der Stand-by-Stellung kann durch Wahl einer anderen Schaltstufe eine Grundhelligkeit der Lichtquelle 2 von ca. 30 % erzeugt werden. Des weite- ren ist es möglich, die Grundhelligkeit der Lichtquel- le 2 im Gesichtsfeld 12,14 entsprechend der individu- ellen optischen Wahrnehmungsfähigkeit im Bereich zwischen 0 % und 100 % manuell einzustellen.

Sobald das blendend wirkende Licht entgegenkommender Fahrzeuge auf den Lichtempfängerbaustein 4 trifft, wird in Abhängigkeit von dessen Leuchtdichte die Lichtquelle 2 des Blendungsbegrenzers heller oder dunkler und verringert sich dadurch der Leuchtdich- teunterschied zwischen dem Licht der äußeren Licht- quelle 18 und der bis dahin gegebenen mittleren Leuchtdichte im Gesichtsfeld des Fahrzeugführers.

Das Umfeld im Bereich des Gesichtsfeldes 12,14 kann durch die unterschiedlichen Schalterstellungen nicht nur den individuellen Sehgewohnheiten angepaßt wer- den, sondern es ist zugleich gewährleistet, daß weder eine ansich durch das Scheinwerferlicht entge- genkommender Kraftfahrzeuge hervorgerufene Reizung der Netzhaut des Auges noch störender Glanz, zum Beispiel durch spiegelnde Frontscheiben, die Wahrneh- mungsfähigkeit und Sehleistung des menschlichen Auges in einem nicht vertretbarem Maß einschränken.

Die erzeugte Umfeldhelligkeit des Gesichtsfeldes 12 läßt die direkten Leuchtdichteunterschiede des Lich- tes entgegenkommender Fahrzeuge nahezu verschwinden.

In Fig. 4 ist die Seitenansicht eines PKW mit instal- liertem optischen Blendungsbegrenzer 16 abgebildet.

Um durch den erfindungsgemäßen Blendungsbegrenzer 16 nicht die Ursache für eigene Blendungen ähnlich der Fahrzeuginnenbeleuchtung zu setzen, ist dessen richtige Positionierung im Fahrzeuginnenraum wegen der unterschiedlichen Größe der Fahrzeugführer von be- sonderer Bedeutung. Der Blendungsbegrenzer wird dazu durch leichtes Zurücknehmen aus der 90° Betriebsstel- lung so in Richtung der Verschlußposition 10 gebracht und manuell justiert, daß die Lichtstrahlung der Lichtquelle 2 das Gesichtsfeld 14 des Fahrzeugführers breitflächig und möglichst gleichmäßig ausleuchtet.

Statt der in den Figuren genannten Anordnungen und Ausgestaltungen des optischen Blendungsbgrenzers können selbstverständlich auch andere geeignete Anordnungen seiner Baugruppen beispielsweise in Abhängigkeit vom jeweiligen Fahrzeugtyp gewählt werden, wenn sie den gewünschten Zweck erfüllen. So kann auch die Sonnenblende eines Kraftfahrzeuges oder ein Teil davon mit einer reflektierenden Fläche versehen sein.

Bezugszeichenaufstellung 1 Diffuser 1'Prisma 2 Lichtquelle 3 Reflektor 4 Lichtempfängerbaustein 5 Gehäuse 6 elektronische Steuerung 7 Schalter 8 Diffuser 9 Sonnenblendenbefestigung 10 Aussparung 11 Ruheschalter 12 Gesichtsfeld 13 Lichtstrahlung 14 Gesichtsfeld 15 Himmel 16 Blendungsbegrenzer 17 Frontscheibe 18 äußere Blendungsquelle 19 Längsprisma 20 Ausstrahlungscharakteristik