Optische Technologien im Automobil

Transkript

1 Optische Technologien im Automobil Messtechnik Karsten Klinger Sommersemester 2008

2 Inhalt Messtechnik für Körperfarben und Reflektoren Einfache Messtechnik Leuchtdichte und Helligkeit Erkennung farbiger Signale Ausleuchtung der Straße

3 Beleuchtungsstärkemessgerät Flächenelement Legt Fläche fest Cosinus - Anpassung Filter V(!) - Anpassung Si - Empfänger Empfängt Strahlung

4 Simultan Kontrast

5 Simultan Kontrast

6 Simultan Farbkontrast

7 Farbstimmung Das Auge misst Farbe vergleichend zum Umfeld.

8 Bewertung von Farbreizen Schematische Darstellung der 3 grundsätzlichen Anwendungsbereiche der farbmetrischen Bewertung von Farbreizen. Primär gilt das Normvalenzsystem für unbezogene, freie Farben, da die Spektralfarbwerte nur für diese Beobachtungssituation gemessen wurden. Die Anwendung erstreckt sich aber auch für Selbstleuchter und beleuchtete Objekte unter realen Bedingungen, also auf bezogene Farben.

9 Messung von Reflexionen Gerichtete Reflexion 0 = ca. 8 Diffuse Reflexion

10 Messgeometrie nach DIN 5033 Diese Messgeometrie ist auch, hinsichtlich der Betrachtung mit Tageslicht, für retro-reflektierende Farbproben anzuwenden, wobei die Lichtart D65 (früher die Lichtart C) zur Beleuchtung benutzt wird.

11 Messung von retroreflektierenden Materialien Im Fall von retro-reflektierenden Proben in Bezug auf die retroreflektierende Wirkung Farbmesssystem Lichtquelle der Lichtart A

12 Spektrale Reflexion Lichtquelle Material Sichtbares Licht

13 Reflexionsmessung mit Spektrometern Optische Anordnung bei Messung mit Spektrometern

14 Grundgrößen - Beleuchtungsstärke Name: Beleuchtungsstärke Einheit: Lux [ lx ] Zeichen: E! I E = E cos! A r = 2

15 Beleuchtungsstärke - Messung E

16 Grundgrößen - Lichtstärke Name: Lichtstärke Einheit: Candela [ cd ] Zeichen: I I " = I = E!r 2! Name: Raumwinkel Einheit: Steradiant [sr] Zeichen: " [ Omega ]

17 Lichtstärke - Messung E r I = E! r 2

18 Grundgrößen - Leuchtdichte A p Name: Leuchtdichte Einheit: Candela pro Quadratmeter [ cd/m! ] Zeichen: L L = A! p " L = I A p

19 Leuchtdichte - Grundsätzliche Gedanken A????? E L = I A p = E!r 2 A p r

20 Leuchtdichte - Leuchtende Fläche A h # E A =!h 2 h r r = tan! h = r tan!

21 Leuchtdichte - Rechnung ( ) 2 =!r 2 tan 2 " A =! r tan" L = I A p = E!r 2 A = E r 2 "r 2 tan 2 # = E!const

22 Leuchtdichte - Messung E E E L = E! const

23 Grundgrößen - Lichtstrom Name: Lichtstrom Einheit: Lumen [ lm ] Zeichen: $ [ Phi ] Konstante K m = 683 lm/w

24 Lichtstrom - Grundsätzliche Gedanken A Kugel A K = 4!r 2 r E A E! E = A E =! E A E

25 Lichtstrom - Rechnung Lichtquelle strahlt gleichverteilt in den Vollraum ab:! E A E =! K A K! K =! E A E A K! =! E A E A K! = E " 4#r 2

26 Lichtstrom - Messung E r! = E " 4#r 2

27 Überlegungen zur Auslegung der Beleuchtung Gesetzliche Grundlagen ECE-Regelungen SAE-Paper CCC Taiwan Stand der Technik Wirtschaftlichkeit Wahrnehmung

28 Scheinwerfer: Minimalanforderung nach ECE Guter Scheinwerfer ECE-Minimal-Scheiwerfer [Quelle: Michael Hamm, AL]

29 Target [Quelle: Dirk Kliebisch, L-Lab, HdT 2006, Gütekriterien und Bewertung von Scheinwerfern]

30 Wie sehen wir? Über Kontraste [Quelle: Dirk Kliebisch, L-Lab, HdT 2006, Gütekriterien und Bewertung von Scheinwerfern]

31 Beleuchtungsstärke und Sichtweite [Quelle: Dirk Kliebisch, L-Lab, HdT 2006, Gütekriterien und Bewertung von Scheinwerfern]

32 Leuchtdichte und Sichtweite Leuchtdichtekontraste am Target-Rand [Quelle: Dirk Kliebisch, L-Lab, HdT 2006, Gütekriterien und Bewertung von Scheinwerfern]

33 Straßengeometrien Auswertung der Damasky-Daten: Breite der Landstraßen, Kurvenradien Landstraßen 6,2 m breit LKW ist maximal 2,5 m breit Häufigster Kurvenradius Landstraßen: 717 m Kurve mit r = 400 m, v max = 100 km/h Position von Verkehrszeichen [Quelle: J. Damasky, Dissertation]

34 USA Gesetzgebung FMVSS Standard No. 108 Lamps, reflective devices and associated equipment. Leuchten SAE: Größe der leuchtenden Fläche festgelegt ECE: Lichtstärke festgelegt Leuchtdichte Anbau der Leuchten SAE: Mindestanzahl ECE: Mindest- und Maximumanzahl

35 Simultan Kontrast

36 Leuchtdichte und Helligkeit

37 Erkennbarkeit von Sehobjekten Schwellenreize - Schwellenkontrast Erkennbarkeit: P = 0,5 In 50% aller Fälle wird das Sehzeichen erkannt. Leuchtdichtekontrast C: C = L t - L u L u L u Umfeldleuchtdichte (hier: 100 cd/m 2 ) L t Sehobjektleuchtdichte (L t > L u ) [Quelle: Kokoschka: "Beleuchtung, Bildschirm, Sehen", S. 22]

38 Einfluss der Adaptationsleuchtdichte

39 Einfluss der Schwelle Weitere Einflüsse: Darbietungszeit Leuchtdichte Sehwinkel

40 Beobachtungswahrscheinlichkeiten Farbgrenzen mit Beobachtungswahrscheinlichkeiten 50%, 70% und 90%

41 Erkennung farbiger Lichtsignale am Tag

42 Farben von Lichtsignalen

43 Farbsättigung Je höher die Sättigung der Farbe eines Signals, um so höher ist dessen Auffälligkeit.