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Anordnung zur Messung der Transmission eines optisch durchlässigen
Filters Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Messung der
Transmission eines optisch durchlässigen Filters unter Anwendung von Interferenzfiltern
und Graufiltern, die einer optischen Empfangseinrichtung vorgeschaltet sind.
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IR-Filter dienen bekanntlich dazu, die gesamte Strahlung eines Scheinwerfers
im sichtbaren Spektrum zu absorbieren, um zu verhindern, daß der Scheinwerfer für
das unbewaffnete Auge sichtbar wird. Auf kleinere Entfernungen kann es vorkommen,
daß ein Beobachter im Strahl des Scheinwerfers diesen trotz IR-Filter als schwach
leuchtende rote Scheibe wahrnimmt. Die größte Entfernung, aus der man mit unbewaffnetem
Auge im IR-Strahl den Scheinwerfer noch eben wahrnehmen kann, wird allgemein Tragweite
genannt. Unter Reichweite versteht man die Entfernung, in der der Scheinwerfer noch
eine bestimmte Zielbeleuchtung erreicht. Die Transmission eines Filters ist definiert
als Lichtdurchlässigkeit, bezogen jeweils auf eine bestimmte Wellenlänge.
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Trag- und Reichweite hängen bei gegebener Scheinwerferlampe in starkem
Maß von der Transmission des vorgesetzten IR-Filters ab. Ist der Scheinwerfer in
seinem Strahlungsbereich, der Weißlicht und IR-Licht einschließt, vermessen, dann
genügt die Erfassung der Transmission des IR-Filters, um Trag-und Reichweite zu
bestimmen.
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Es ist bekannt, die Transmission eines IR-Filters mit Hilfe eines
Doppelmonochromators zu messen und daraus bei gegebener Lichtquelle die Trag- und
Reichweite der Lichtquelle zu ermitteln. Diese Messung ist äußerst aufwendig, da
das Filter für jede Wellenlänge des interessierenden Frequenzspektrums vermessen
und diese Messung für jeden Punkt des Filters wiederholt werden muß. Aus den daraus
erhaltenen Meßwerten, dem Spektrum der Scheinwerferlampe und der Empfindlichkeitskurve
des Auges bzw. der im Sichtgerät enthaltenen Bildwandlerröhre läßt sich dann die
Trag- bzw. die Reichweite bestimmen. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt in seinem
großen Aufwand, weil eine große Anzahl Messungen durchgeführt und anschließend aufwendige
Rechnungen angestellt werden müssen, die gegebenenfalls mit einem Rechner vollzogen
werden können.
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Ein anderer Weg, Trag- und Reichweite eines Scheinwerfers zu bestimmen,
sind Messungen im Gelände. Hierzu ist eine Reihe von Versuchspersonen erforderlich
und besonders günstige Wetterverhältnisse Voraussetzung. Abgesehen davon, daß die
erhaltenen Werte nur aus einem relativ großen Streu bereich zu ermittelnde Durchschnittswerte
darstellen, sind diese Messungen ebenfalls nur mit großem Aufwand durchzuführen.
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Zweck der Erfindung ist es deshalb, eine Anordnung vorzuschlagen,
mit der die Durchlässigkeit des IR-Filters und seine Wirkung auf die Trag- und Reichweite
eines Scheinwerfers erfaßt wird, ohne daß diese Messung für jede Frequenz des IR-Bereiches
getrennt erfolgen muß. Dieser Zweck wird erreicht durch eine von einem Lichtstrom
durchsetzte scheibenförmige Vorrichtung mit Interferenzfiltern und Graufiltern,
derart, daß die vom Licht durchsetzte Fläche der Vorrichtung in mehrere Teilflächen
aufgeteilt ist, von denen jede in Richtung des Lichtstromes hintereinanderliegend
ein Interferenzfilter und ein Graufilter aufweist, wobei die Reihenschaltung jedes
Interferenzfilters mit dem zugehörigen Graufilter in ihrer Frequenz so abgestimmt
ist, daß alle Reihenschaltungen nebeneinander eine vorgegebene Empfindlichkeitskurve
nachbilden.
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Im allgemeinen stimmt die Empfindlichkeitskurve eines Empfangs elementes
nicht mit einer gewünschten oder vorgegebenen Empfindlichkeitskurve überein.
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Deshalb muß dem Empfangselement, das die Transmission bezüglich einer
vorgegebenen Empfindlichkeitskurve messen soll, eine Vorrichtung vorgeschaltet sein,
die diese vorgegebene Empfindlichkeitskurve nachbildet. Das geschieht nun dadurch,
daß die Empfindlichkeitskurve des Empfangselementes an die vorgegebene Empfindlichkeitskurve
angeglichen wird. Mit einem Interferenzfilter wird nur ein schmales Frequenzband
aus dem durch die Vorrichtung hindurchtretenden Lichtstrom herausgefiltert und durch
ein dahintergeschaltetes Graufilter in seiner Intensität so weit herabgesetzt, bis
das Maximum der Intensitätskurve des durch das Interferenzfilter hindurchgelassenen
Lichtes gerade die vorgegebene Empfindlichkeitskurve berührt. Dies wird über den
ganzen interessierenden Wellenbereich fortgesetzt, wobei ent-
sprechende
Interferenzfilter verwendet werden, deren Intensitätskurven sich günstigerweise
überlappen.
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Die Erfindung ermöglicht also die Bestimmung der Transmission eines
Filters in bezug auf eine vorgegebene Empfindlichkeitskurve. Dabei liegt der Vorteil
vor allem darin, daß die Transmission integral über den gesamten interessierenden
Wellenbereich gemessen wird und nicht wie beim Doppelmonochromator jeweils für eine
bestimmte vorgegebene Wellenlänge.
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In besonderer Anwendung der Erfindung ist vorgesehen, daß die vorgegebene
Empfindlichkeitskurve die eines menschlichen Auges ist. Hier sind die Graufilter
der erfindungsgemäßen Vorrichtung so dimensioniert, daß die Empfindlichkeitskurve
des menschlichen Auges, wie zuvor beschrieben, nachgebildet wird. Für diesen Fall
ist die erfindungsgemäße Anordnung in der Lage, die Tragweite eines IR-Scheinwerfers
mit vorgesetztem IR-Filter zu ermitteln. Für eine gegebene Scheinwerferlampe ist
die Tragweite eines IR-Scheinwerfers nur noch abhängig von dem Durchlässigkeitsvermögen
seines IR-Filters. Der mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung gemessene Wert
der Transmission des IR-Filters, bezogen auf die Augenempfindlichkeit, ist zugleich
ein Maß für die Tragweite.
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Für die erfindungsgemäße Anordnung kann auch vorgegeben sein, daß
die Empfindlichkeitskurve die einer Bildwandlerröhre ist. Ist es die Empfindlichkeitskurve
einer Bildwandlerröhre, wie sie in einem mit einem IR-Scheinwerfer zusammenarbeitenden
IR-Sichtgerät verwendet wird, kann man mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung
die Reichweite eines IR-Scheinwerfers bestimmen, in dem die gemessene Transmission
des IR-Filters, bezogen auf die Empfindlichkeitskurve der Bildwandlerröhre des IR-Sichtgerätes,
diesmal ein Maß für die Reichweite darstellt.
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Bekanntlich ist die Intensität des von einem Filter hindurchgelassenen
Lichtstromes neben den Filterfaktoren abhängig von der Größe der Fläche, durch die
er hindurchtritt. Deshalb wird für die Auslegung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
weiter vorgeschlagen, daß die Breite ihrer Teilflächen jeweils abhängig ist von
der zwischen der Empfindlichkeitskurve der zur Messung dienenden optischen Empfangs
einrichtung und der vorgegebenen Empfindlichkeitskurve liegenden Intensitätsdifferenz
in dem jeweiligen Frequenzteilbereich. Die Anpassung an eine vorgegebene Empfindlichkeitskurve
wird hiermit zusätzlich erreicht durch eine Veränderung der Größe der Teilflächen.
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Unter Anwendung der Erfindung ist also eine Einrichtung zur Tragweitenmessung
gekennzeichnet durch einen Scheinwerfer mit bekanntem Strahlungsspektrum und bekannter
-intensität, dem ein IR-Filter und eine Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer der
Empfindlichkeitskurve des menschlichen Auges angepaßten Empfindlichkeitskurve nachgeschaltet
sind, und durch eine optische Empfangs einrichtung, die die Intensität des einfallenden
Lichtes mißt, welche ein Maß für die Tragweite ist.
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Mit der Einrichtung zur Tragweitenbestinunung lassen sich auch Reichweitenbestimmungen
eines IR-Scheinwerfers durchführen, indem die zwischen IR-Filter und der optischen
Empfangs einrichtung liegende Vorrichtung außerdem auf einem Teil ihrer Fläche eine
nur aus einem Graufilter bestehende
Durchlaßöffnung aufweist, wobei die Intensität
deS durch dieses Graufilter auf die optische Empfangseinrichtung fallenden Lichtes
ein Maß für die Reichweite ist. Die optische Empfangseinrichtung braucht dabei nicht
eine Bildwandlerröhre eines R-Sichtgerätes zu sein, sondern es genügt als Empfangseinrichtung
eine Si-Fotozelle, wenn diese fast dieselbe Empfindlichkeitskurve wie eine Bildwandlerröhre
hat, was von der Kathode dieser Röhre abhängt. Eine Si-Fotozelle ist billiger und
im Betrieb weitaus robuster.
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An Hand der Zeichnung seien Aufbau und Wirkungsweise der erfindungsgemäßen
Anordnung und die Einrichtung zur Trag- und Reichweitenbestimmung mit Hilfe der
Erfindung näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt die Aufteilung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit
Interferenz- und Graufiltern; F i g. 2 stellt F i g. 1 in Draufsicht dar; Fig. 3
ist die Empfindlichkeitskurve des menschlichen Auges und die einer Silizium-Fotozelle
im Bereich von etwa 850 bis 100 mm dargestellt; F i g. 4 zeigt noch einmal die Empfindlichkeit
des menschlichen Auges über den gleichen Bereich in Abhängigkeit von der Wellenlänge
und dazu weiter die Interferenzkurven der einzelnen Interferenzfilter; F i g. 5
gibt den grundsätzlichen Aufbau der Einrichtung zur Trag- und Reichweitenbestimmung
wieder und in F i g. 6 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem zusätzlichen
Graufilter dargestellt.
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Die Vorrichtung 10 in F i g. 1 besteht aus auf einem Glasträger 11
in Form von Kreissegmenten aufgebrachten Interferenzfiltern 12 bis 19 mit zugehörigen
Graufiltern 20 bis 27. In F i g. 2 ist die Vorrichtung 10 in Draufsicht dargestellt.
Mit Hilfe der Vorrichtung 10 wird nun z. B. die Empfindlichkeitskurve des menschlichen
Auges 28 in einem bestimmten Wellenbereich nachgebildet, wie sie schematisch in
Fig. 3 dargestellt ist als 1=f (in). I bedeutet die Intensität. Liegt hinter der
Vorrichtung 10 als Empfangselement z. B. eine Si-Fotozelle, ist die Kurve 29 in
F i g. 3 in dem betreffenden Wellenbereich die zugehörige Empfindlichkeitskurve
dieser Fotozelle.
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Aufgabe der Vorrichtung 10 ist es, die Kurve 28 der Kurve 29 anzugleichen.
Wie das geschieht, soll an Fig. 1, 2 und 4 erläutert werden. Die Interferenzfilter
12 bis 19 unterteilen den Wellenbereich von 850 bis 940 nm in schmale Frequenzbänder.
Die Kurven der Intensitätsverteilung der Interferenzfilter 12 bis 19 und der entsprechenden
Graufilter 20 bis 27 in F i g. 4 sind entsprechend den Teilflächen 12 bis 19 beziffert.
Mit Hilfe der hinter die Interferenzülter 12 bis 19 geschalteten Graufilter 20 bis
27 wird die Intensität des durch Interferenzfilter und Graufilter hindurchtretenden
Lichtes so weit herabgemindert, daß die Intensitätsdifferenz zwischen der Empfindlichkeitskurve
29 der Si-Fotozelle und der des menschlichen Auges 28 zu Null wird.
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Die Intensitätsdifferenz der beiden Kurven 28 und 29 kann außerdem
durch entsprechende Veränderung der Breite einer Teilfläche der Vorrichtung 10 vermindert
werden.
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Das Blockbild in Fig. 5 stellt dar einen Scheinwerfer 30, ein Stativ
31, auf dem ein Filter befestigt wird, ein weiteres Stativ 32, an dem die Vorrichtung
10 angebracht ist, und ein Empfangselement 33, z. B. eine Si-Fotozelle. Die gestrichelten
Linien 34 sollen den Lichtstrom vom Scheinwerfer 30 zum Empfangselement
33
andeuten. Soll nun die Transmission z. B. eines IR-Filters gemessen werden, bezogen
auf die Empfindlichkeit des menschlichen Auges, wird das Filter auf dem Stativ 31
senkrecht in den Strahlengang 34 gebracht. Hinter dem Filter tritt der Lichtstrom
durch die Vorrichtung 10, die auf dem Stativ 32 befestigt ist und die die Empfindlichkeit
des menschlichen Auges nachgebildet, und trifft dann auf die Si-Fotozelle 33. Wird
ein Scheinwerfer 30 mit bekanntem Strahlungsspektrum und -intensität verwendet,
dann ist die mit der Si-Fotozelle 33 gemessene Intensität des auffallenden Lichtstromes
34 ein Maß für die Transmission des IR-Filters über den ganzen interessierenden
Wellenbereich, bezogen auf die Augenempfindlichkeit, und zugleich jedoch ein Maß
für die Tragweite des IR-Scheinwerfers. Die Einrichtung in F i g. 5 dient also außerdem
der Bestimmung der Tragweite eines Scheinwerfers, da bei bekanntem Scheinwerfer
allein die Transmission des vorgesetzten IR-Filters die Tragweite bestimmt.
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Die Reichweite eines IR-Scheinwerfers ist durch den Wert gegeben,
den die Transmission des IR-Filters, bezogen auf die Empfindlichkeit der Bildwandderröhre,
des mit dem IR-Scheinwerfer arbeitenden Sichtgerätes besitzt. Da eine Si-Fotozelle
in dem interessierenden Bereich von 840 bis 940 nm angenähert die gleiche Empfindlichkeit
aufweist, wie die einer gebräuchlichen Bildwandlerröhre mit entsprechender Kathode
eines IR-Sichtgerätes, wird bei der Reichweitenbestimmung lediglich ein Graufilter
in den Strahlengang gebracht, um die Intensität herabzusetzen. Auf einer Scheibe
35 in Fig.6 ist zusätzlich neben der Vorrichtung 10 ein Graufilter 36 vorgesehen.
Für diesen Fall ist dann die mit der Si-Zelle 33 ermittelte Intensität ein Maß für
die Reichweite des Scheinwerfers 30.