DE3302630A1

DE3302630A1 - Elektrisch abblendbarer rueckspiegel fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3302630A1
Application number: DE3302630A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dr.-Ing. 7301 Deizisau Reiniger; Albert Dr.rer.nat. 7300 Esslingen Wiesmeier
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1983-01-27
Filing date: 1983-01-27
Publication date: 1984-08-16
Also published as: JPH0368363B2; JPS59139016A; DE3302630C2; US4572619A

Description

Daimler-Benz Daim 14 117/4

Aktiengesellschaft 10.01.1983

7000 Stuttgart 60

Elektrisch abblendbarer Rückspiegel für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft einen elektrisch abblendbaren Rückspiegel für Kraftfahrzeuge mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten, gattungsbestimmenden Merkmalen.

Ein solcher Rückspiegel ist aus der DE-OS 28 08 260 bekannt.

Bei dem bekannten Rückspiegel ist als Transmissionsschicht ein Keramikmaterial vorgesehen, das senkrecht zur Transmissionsschicht gesehen optisch Anisotrop ist, d.h. z.B. eine die Schwingungsebene linear polarisierten Lichtes drehende optische Aktivität zeigt, wobei die Schichtdicke dieses Materials so gewählt ist, daß die Schwingungsebene linear polarisierten Lichtes, das durch die Transmissionsschicht hindurchtritt, um 90 gedreht wird. Diese Transmissionsschicht ist zwischen Linearpolar isatoren angeordnet, deren Polarisationsrichtungen rechtwinklig zueinander verlaufen. Durch Anlegen eines

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senkrecht zu der Transmissionsschicht verlaufenden elektrischen Feldes kann deren optische Anisotropie augehoben werden.

Im feldfreien Fall ist die Polarisatoren—Transmissionsschicht-Anordnung transparent, so daß Licht, das durch diese Schichtanordnung auf eine in Einfallsrichtung gesehen dahinter angeordnete Reflexionsschicht - einen üblichen metallischen Spiegel - auftrifft und von diesem zurückreflektiert wird, in Reflexionsrichtung wieder durch die Polarisator-Transmissionsschicht-Anordnung hindurchtreten kann. Ist das elektrische Querfeld angelegt, so wird, je nach dessen Stärke, die optische Anisotropie der Transmissionsschicht teilweise oder völlig aufgehoben und die Transparenz der Polarisatoren-Transmissionsschicht-Anordnung ist entsprechend teilweise oder völlig aufgehoben.

Dieser bekannte Rückspiegel ist zumindest mit den folgenden Nachteilen behaftet:.

Zum Anlagen des elektrischen Querfeldes müssen großflächig*--: durchsichtige Elektroden vorgesehen werden, deren Herstel" j lung technisch aufwendig und entsprechend teuer ist. Unter -, Einschluß dieser Elektroden hat die Mehrfach-Schichtenanordnung zahlreiche Grenzflächen, an denen Reflexionen auftreten können, mit der Folge, daß der insgesamt reflektierte Lichtstrom einen hohen Anteil an Licht enthält, das der elektrisch steuerbaren Intensitätsmodulation nichunterworfen ist. Das effektive Reflexionsveriuögen des bekannten Spiegels ist daher nur beschränkt, d.h. uis einen Faktor von maximal 1/5 verändert, was für eine

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wirksame Abblendung nicht als ausreichend angesehen werden kann. Zwar könnte dieser funktioneile Nachteil des bekannten Rückspiegels zumindest teilweise dadurch kompensiert werden, daß an den Grenzflächen zwischen Medien verschiedener Brechungsindizes Entspiegelungsschichten mit geeignet abgestuften Brechungsindizes vorgesehen werden, wodurch sich aber wegen der zahlreichen vorhandenen Grenzflächen insgesamt ein äußerst komplizierter Aufbau ergeben würde.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Rückspiegel der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei deutlich einfacherem Aufbau eine im Sinne einer wirksamen Abblendung hinreichende Modulation des effektiven Reflexionsvermögens vermittelt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Hiernach besteht die Transmissionsschicht aus einem keramischen Material, dem durch Anlegen eines elektrischen Längsfeldes eine senkrecht zu der durch die Feldrichtung ausgezeichneten optischen Achse wirksame, linear; Doppelbrechung aufprägbar ist. Die Reflexionsschicht ist als eine - elektrisch isolierende - dielektrische Mehrfachschicht ausgebildet, an deren der Transmissicnsschicht abgewandten Seite die Elektroden zur Erzeugung des elektrischen Längsfeldes angebracht sind, die bei dieser Anordnung nicht durchsichtig sein müssen, sondern als übliche, in gängiger Hersteilungstechnik realisierbare metallische Leiterbahnen ausgebildet sein kennen.

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Da der Änderungssinn, mit dem sich der Polarisationszustand durch die doppelbrechende Transmissionsschichr. hindurchtretenden Lichtes ändert, vor und nach einer Reflexion an der Reflexionsschicht derselbe ist, mithin die Polarisationsänderung, die ein Lichtstrom erfährt, der mit dem durch den Eingangspolarisator ausgezeichneten Polarisationszustand in die Transmissionsschicht eingetreten ist, dem insgesamt in der Transmissionsschicht zurückgelegten Weg proportional ist, vermittelt der für das austretende Licht gleichsam als Analysator wirkende Polarisator die erwünschte Schwächung des reflektierter. Lichtstromes, wenn dessen Polarisationszustand nicht -ehr mit dem durch den Polarisator ausgezeichneten Zustand übereinstimmt. Beim erfindungsgemäj3en Rückspiegel wird für dessen bestimmunesgemäße Funktion nur ein einziger Polarisator benötigt, wodurch sich ein günstig einfacher Aufbau des Spiegels insgesamt ergibt.

3escnders vorteilhaft ist es, wenn das Transmissionsschichtmaterial im feldfreien Fall optisch isotrop und hysteresefrei ist, d.h., daß nach dem Abschalten eines zuvor angelegten Steuerfeldes keine Restanisotropie bestehen bleibt. Der Spiegel bleibt dann auch bei einem Ausfall der Spannungsversorgung funktionsfähig, ist dann allerdings nicht mehr abblendbar.

Durch die Merkmale des Anspruchs 3 ist ein im vorstehend erläuterten Sinne sehr gut geeignetes, in bevorzugter Gestaltung des erfindungsgemäßen Rückspieaels benutztes Transir.issicnsschichtmaterial angegeben.

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Durch gemäß den Ansprüchen 4 und 5 vorgesehene Entspiegelungsschichten kann in dem von dem Spiegel insgesamt reflektierten Lichtstrom der Anteil von Licht,das der elektrisch steuerbaren Intensitätsmodulation nicht unterworfen ist, günstig niedrig gehalten werden.

Die g*emäß Anspruch 6 vorgesehene, bezüglich der Längsmittelebene der Transmissionsschicht symmetrische Anordnung von Steuerelektroden hat zur Folge, daß die Feldlinienkonzentration des elektrischen Steuerfeldes im Inneren der Transmissionsschicht sehr hoch ist und das wirksame Steuerfeld nahezu homogen ist; ein wesentlicher hieraus resultierenderVorteil besteht darin, daß, verglichen mit einer nur einseitigen Anordnung von Steuerelektroden, mit deutlich niedrigeren Steuerspannungen gearbeitet werden kann, oder ein größerer Elektrodenabstand gewählt werden kann, was wiederum der Feldhomogenität zugute kommt.

Wenn das Transmissionsschichtmaterial piezoelektrisch ist und daher .unter der Wirkung eines elektrischen Steuerfeldes eine Dilatation oder eine Kompression erfährt, besteht die Gefahr, daß Steuerelektroden, die in Form schmaler Streifenelektroden als dünne Aufdampfschichten auf die Transmissionsschicht aufgebracht sind, mit der Zeit reißen, wodurch die bestimmungsgemäße Funktion des Rückspiegels erheblich beeinträchtigt würde.

Vorteilhaft ist es daher, wenn solche Streifenelektroden, z.3. die an der Lichteintrittsseite des Spiegels vorgesehenen durchsichtigen Steuerelektroden an dem der Trans-

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massionsschicht benachbarten Polarisator angeordnet sind, wie gemäß Anspruch 7 vorgesehen, und dadurch von der Transmissionsschicht mechanisch entkoppelt sind. Die Elektroden sind dann wesentlich besser gegen eine Beschädigung geschützt.

Dies gilt sinngemäß auch für die gemäß Anspruch 8 vorgesehene Gestaltung derjenigen - aus Metall bestehenden Steuerelektroden, die an der der Transmissionsschicht abgewandten Seite der Reflexionsschicht angeordnet sind und sich in der im Anspruch 8 angegebenen, drahtförmxgen Gestaltung durch eine besonders gute mechanische Stabilität auszeichnen, wobei durch die gemäß Anspruch 9 vorgesehene Formgebung solcher Elektroden deren lagerichtige Anordnung begünstigt wird.

Durch die Merkmale des Anspruchs 10 sind spezielle Dimensionierungen der Polarisator- und der Transmissionsschicht, sowie Abstandsverhältnisse der Steuerelektroden und eine hieran angepaßte Auslegung der Steuerspannungsquelle des erfindungsgemäßen Rückspiegels angegeben, die sich anhand praktischer Versuche als besonders zweckmäßig herausgestellt haben.

Schließlich ist durch die Merkmale des Anspruchs 11, gegebenenfalls in Verbindung mit denjenigen des Anspruchs 1· der grundsätzliche Aufbau einer fotoelektrischen Regeleinrichtung angegeben, die eine situationsgerechte, selbs' tätige Abblendung des Rückspiegels vermittele.

Der erfindungsgemäße Rückspiegel zeichnet sich durch einen einfachen und robusten Aufbau aus und ist dar.er

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als Innenspiegel wie auch als Außenspiegel gleichermaßen geeignet. Sein wirksames Reflexionsvermögen ist in monotoner Relation mit der Steuerspannung in einem weiten Bereich stufenlos einstellbar bzw. regelbar.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig, 1 den grundsätzlichen Aufbau eines erfindungsgemäßen, elektrisch abblendbaren Rückspiegels, in einer vereinfachten Schnittdarstellung längs einer rechtwinklig zur Reflexionsfläche und in Richtung eines elektrischen Steuerfeldes, in Verbindung mit einer zur selbsttätigen Einstellung des wirksamen Reflexionsvermögens des Spiegels vorgesehenen fotoelektrischen Regeleinrichtung ,

Fig. 2 eine spezielle Konfiguration von Steuerelektroden zur Erzeugung eines elektrischen Steuerfeldes, durch das einer Transmissionsschicht des Rückspiegels gemäß Fig. 1 eine zur Beeinflussung seines effektiven Reflexionsveriuögens geeignete Doppelbrechung aufprägbar ist,

Fig. 3 den qualitativen Verlauf der Feldlinien des elektrischen Steuerfeldes in der Transmissionsschicht bei einseitiger Anordnung von Steuerelektroden, in einer der Fig. 1 entsprechenden Schniti darstellung und

Fig. 4 den qualitativen Verlauf des elektrischen Steuerfeldes in der Transmissionsschicht, für den Fall, daß eine bezüglich der Längsmittelebene der Transmissionsschicht symmetrische Steuerelektrodenanordnung vorgesehen ist.

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Der in der Zeichnungsfigur 1, auf deren Einzelheiten ausdrücklich verwiesen sei, dargestellte erfindungsgemäße Rückspiegel 10 ist als Rückflächenspiegel ausgebildet, bei dem an der Reflexionsschicht 11 reflektiertes Licht insgesamt zweimal durch eine, in Einfallsrichtung gesehen vor der Reflexionsschicht 11 bzw. der spiegelnden Fläche des Rückspiegels 10 angeordnete Transmissionsschicht 12 hindurchtritt.

Diese Transmissionsschicht 12 besteht aus einem Festkörpermaterial, das einen elektrooptischen Effekt zeigt, dahingehend, daß es unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes eine feldabhängige lineare Doppelbrechung zeigt, d.h.., daß bei angelegtem elektrischen Feld der Brechnungs index dieses Materials für Licht, das parallel zur Feldrichtung polarisiert ist, einen anderen Wert hat als für Licht, das senkrecht zur Feldrichtung polarisiert ist.

Dieser elektrooptische Effekt wird in einer im folgenden noch näher zu erläuternden Weise ausgenutzt, um das effektive Reflexionsvermögen des Rückspiegels 10 in Abhängigkeit von der Intensität auf diesen auftreffenden Lichtes zu beeinflussen.

Zu diesem Zweck sind an mindestens einer Seite der Transmissionsschicht 12, die als Platte mit planparallelen Begrenzungsflächen 13 und 14 vorausgesetzt sei, in unmittelbarer Nähe derselben, Elektroden 16 und 17 angeordnet, durch deren alternative Beaufschlagung mir der Ausgangsspannung einer geeigneten Steuerspannur.esquelle 18 bzw. Anschluß an die Fahrzeugmasse 19 in Richtung der Pfeile 21 und 22 gerichtete und durch diese

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repräsentierte elektrische Felder erzeugbar sine.

Durch die - abwechselnd entgegengesetzt gericht=" er. mit ihren wesentlichen Komponenten parallel zu cir. Begrenzungsflachen 13 und 14 bzw. der Längsmitteleb-er.e 23 der Transmissionsschicht 12 verlaufenden Komponenten de: elektrischen Felder 21 und 22 wird in der zu diesen sen} rechten Richtung die optische Isotropie der Trar.3~issic: schicht 12 - im Sinne der Erzeugung einer linearen Doppelbrechung - aufgehoben.

Ein im Rahmen des Rückspiegels 10 als Transmissisnsschicht 12 geeignetes und in bevorzugter Gestairzr.g des Spiegels 10 hierfür verwendetes Material ist eir.e transparente Biei-Lanthan-Zirkcn-Titanat (PLZT) -Kerarr^-:, die bei Anlegen eines elektrischen Feldes 21 bzw. 22 als elektrooptischen Effekt, senkrecht: zu dem elektrischen Feld, eine lineare Doppelbrechung entfaltet.

An der der Refiexionsschicht 11 gegenüberliegenden der Transmissionsschicht 12 isü ein linearer Polarisato 24 angeordnet, dessen Polarisationsrichtung, senkrecht zur Reflexionsebene der Reflexiensschicht 11 gesehen, mit der Richtung der an die Transmiss ions schier.- 12 anlegbaren elektrischen Felder 21 und 22 einen Wir.kel vor. 45 einschließe.

Die Reflexionsschichr 11 des Rückspiegels 10 is~ als eine dielektrische Mehrfachschicht-Anordnung an sich bekannten Aufbaues ausgebildet, die mehrere dür.ne Schichten aus elektrisch isolierenden, dielektrischer. Materialien uir.fa.3t, die in geeigneter Abstufung abwechselnd einen hohen und einen niedrigen Brechungsindex

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haben, wodurch insgesamt ein sehr hohes Reflexionsvermögen der Reflexionsschicht 11 gewährleistet ist.

Die in der Zeichnung mit 16 bezeichneten Elektroden sind über eine Sammelleitung 26 gemeinsam an den Ausgang 27 der Steuerspannungsquelle 18 angeschlossen. Die in der Zeichnung mit 17 bezeichneten Elektroden sind ebenfalls über eine Sammelleitung 28 gemeinsam an die Fahrzeugmasse 19 oder an einen nicht dargestellten Bezugsspannungspol der Steuerspannungsquelle 18 angeschlossen. Die Elektroden 16 und 17 verlaufen, in der Darstellung der Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene, parallel zueinander und sind in der Art zweier ineinander eingreifender Kämme angeordnet, deren "Zinken" jeweils in den Zwischenraum zwischen benachbarten "Zinken" des gegenüberliegenden Kammes hineinragen, wobei die Elektrodenabstände zwischen einander benachbarten Elektroden 16 und 17 jeweils gleich groß sind und mindestens etwa der Dicke der Transmissionsschicht 12 entsprechen.

Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel eines Rückspiegels 10 beträgt der Elektrodenabstand zwischen je zwei Elektroden 16 oder 17 1 mm bzw. 0,5 mm zwischen je zwei benachbarten Elektroden 16 und 17, und die aus der PLZT-Keramik bestehende Transmissionsschicht 12 hat eine Dicke von 0,4 mm. Die Elektroden 16 und 17 und die diese jeweils miteinander verbindenden Sammelleitungen 26 und 23 sind als Streifenelektroden mit einer Breite von 0,1 nun ausgebildet, die als dünne, ca. 10/zm Dicke Aufdampfschichten aus .Gold realisiert und auf die der Transmissionsschicht 12 abgewandte Seite der Reflexicnsschich-11 aufgedampft sind, die ihrerseits eine Gesamrdicke vcn ca. 50^i m aufweist.

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Durch geeignete Einstellung eine= als Spannungsteiler geschalteten Potentiometers 31 kann dem Eingang 32 der Ste-erspannungsquelle 18 eine zwischen O V und 12 V - der Fahrzeugbatteriespannung - betragende Spannung zugeführt werden und dadurch die Ausgangs spannung der Steuerspannur.-rsquelle zwischen O V und 3CC 7 proportional zur Eingangsspannung variiert werden.

Als Folge einer an die Elektroden 16 angelegten, gegenüber dem Bezugspotential, auf de- sich die Elektroden 17 befinden, positiven oder negativen Gleichspannung wird eir. die Transmissionsschicht 12 durchsetzendes elektrisches Feld erzeugt, dessen Feldlinien 33 qualitativ den aus der Fig. 3 ersichtlichen, gekrümmten Verlauf haben. Dieses elektrische Feld, dessen Feldlinien größtenteils, exakt allerdings nur in den rechtwinklig zur Längsmittelebene 22 der Transmissionsschicht 12 verlaufenden Feldsymmetrieebenen 34 senkrecht zu diesen, d.h. parallel zur Längsmittelebene 33 der Transmissicnsschicht 12 bzw. parallel zu den Pfeilen 21 oder 22 verlaufen, bewirkt eine Aufhebung der optischen Isotropie des PLZT-Keramik-Materials, derart, daß dieses nunmehr - unter dem Einfluß des genannten elektrischen Feldes - eine lineare Doppelbrechung entfaltet. Die optische Achse des PLZT-Materials, deren Richtung durch den lokalen Verlauf der elektrischen Feldlinien 33 gegeben ist, verläuft dann im wesentlichen in Richtung der Pfeile 21 bzw. 22, die die größtenteils wirksame Feldrichtung markieren. Licht, das sich entlang der optischen Achse des PLZT-Materials ausbreitet, erfährt keine Doppelbrechung.

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Die Steuerspannungsqueile 18 ist so ausgelegt, daß ihre maximale Ausgangsspannung ausreicht, um in dem PLZT-Material elektrische Felder 21 und 22 zu erzeugen, unter deren Einfluß die Transmissionsschicht 12 für Licht, das sich innerhalb dieser rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig zur optischen Achse ausbreitet, als sogenannte Viertel Wellenlängen ( λ/4)-Platte wirkt.

Zur Erläuterung einer bestimmungsgemäßen Benutzung des insoweit beschriebenen, elektrisch abblendbaren Rückspiegeis 10 sei nunmehr wieder auf die Fig..1 Bezug genommen, die in einem vereinfachten Strahlengang, d.h. ohne Berücksichtigung von Mehrfachreflexionen, die z.3. zwiscnen der Spiegelschicht 11 und der dieser gegenüberliegenden Begrenzungsfläche 14 der Transmissionsschicht 12 oder zwischen dieser und dem Polarisator 24 auftreten konnten, das geometrische Reflexicnsverhalten des Rückspiegeis 10 für einen durch den Pfeil 38 der Fig. 1 repräsentierten, einfallenden Lichtstrom zeigt, dessen Ausbreitungsrichtung mit dem rechtwinklig zur Spiegelebene verlaufenden Einfallslot 39 den EinfallswinkeloC einschließt.

An der äußeren, gemäß'Fig. 1 rechten Begrenzungsfläche 41 des Polarisators, die eine Grenzfläche zwischen Medien unterschiedlicher Brechungsindizes (Luft mir Brechungsindex n_T = 1 und Polarisator-Material mit dem Brechungsindex n_ > n_T) bildet, wird der Lichtstrom 33, dessen

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Intensität mit I bezeichnet sei, in einen ersten, durch den Pfeil 4 2 repräsentierten und in einen zweiten, iurch den Pfeil 43 repräsentierten Teillichtstrom aufgespalten. Der erste Teillichtstrom 42 entsteht durch die im oprisch

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dichteren Medium des Polarisators 24 zum Einfallslot 39 hin gerichtete Brechung eines Teils des einfallenden Lichtstromes, der zweite Teillichtstrom 43 durch die an der Grenzfläche 41 erfolgende Reflexion eines Teils des einfallenden Lichtstromes 38.

Der Polarisator 24 sei als eine übliche, aus einem geeigneten Kunststoffmaterial bestehende Polarisationsfolie vorausgesetzt, die Licht, das senkrecht zu der vorgesehenen Polarisationsrichtung polarisiert ist, nahezu vollständig absorbiert, mit der Folge, daß aus dem Polarisator 24 in die Transmissionsschicht 12 übertretendes Licht nahezu vollständig in der vorgesehenen Polarisationsrichtung polarisiert ist.

"Vollständig polarisiert" im vorstehenden Sinne bedeutet, daß die Intensität I, des Ausgangslichtstromes eines als Analysator benutzten weiteren Linearpolarisators, dem als Eingangslichtstrom der Ausgangslichtstrom des Polarisators 24 zugeleitet ist, dessen Intensität I sei, der Beziehung

I_d = l_a cos²© (1)

genügt, wobei@ den Winkel bezeichnet, den die Polarisationsrichtungen des Polarisators 24 und des weiteren Polarisators miteinander einschließen. Dies bedeutet andererseits auch, daß die Intensität des Lichtstrornes 4 2 unmittelbar vor der Grenzfläche 14 nur noch etwa halb so groß ist im Vergleich zu seiner Intensität beim Eintritt in den Polarisator 24.

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Da der Brechungsindex η_φ der PLZT-Transmissionsschicht 12 (n~ ^ 2,5) in der Regel deutlich größer ist als der Brechungsindex n_p des Polarisator-Materials, tritt an der Grenzfläche 14 zwischen dem Polarisator 24 und der Transmissionsschicht 12 wiederum, wie anhand des Lichtstromes 38 schon erläutert, eine Aufteilung des Lichtstromes 4 2 in einen ersten Teillichtstrom, der sich in der Transmissionsschicht 12 in Richtung des Pfeiles 36 ausbreitet, und in einen zweiten Teillichtstrom 44 auf, der durch geometrische Reflexion eines Teils des - polarisierten Teillichtstromes 42 an der Grenzfläche 14 entsteht. Dieser zweite Teillichtstrom 44, der die durch den Polarisator 24 ausgezeichnete Polarisation hat, wird beim Austreten an dessen Begrenzungsfläche 41, d.h. beim Übertreten vom optisch dichteren Medium in das optisch dünner·: Medium - Luft - vom Einfallslot 39' weggebrochen und in die zur Ausbreitungsrichtung des durch Reflexion an der Begrenzungsflache 41 entstandenen - unpolarisierten Teillichtstromes 43 parallele Richtung gelenkt, unter der der Fahrer das Bild eines im Rückraum des Fahrzeuges vorhandenen Objekts sieht.

Der durch den Pfeil 36 repräsentierte Teillichtstrom, der mit dem durch den Polarisator 24 ausgezeichneten linearen Polarisationszustand in die Transmissionsschicht 12 eintritt und bei dem für die Brechungsindizes n_p und n„ des Polarisators 24 und der Transmissionsschicht 12 beispielhaft angegebenen, realistischen Werten sowie unter den in der Fig. 1 dargestellten, ebenfalls realistischen Reflexionsverhältnissen (Einfallswinkel^ ^ 20 nahezu senkrecht auf die Reflexionsschicht 11 auftriff-# wird an dieser praktisch vollständig reflektiert. Der

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aus dieser Reflexion resultierende, durch den Pfeil 37 repräsentierte Lichtstrom wird beim übertreten in den Polarisator 24 an der Grenzschicht 14 sowie beim Austreten aus dem Polarisator an dessen äußerer Begrenzungsfläche 41 jeweils wieder von dem zur Spiegelebene senkrechten Sinfallsiot 39" bzw. 39"' weggebrochen, so daß er innerhalb des Polarisatcrs 24 und im Rückraum desselben parallel zu den aus einer Reflexion an der Grenzschicht 14 der Transmissionsschicht bzw. der äußeren Begrenzungsfläche 41 des Polarisators resultierenden Teillichtströmen 4 4 bzw. 4 3 verläuft.

Solange die optische Isotropie der Transmissionsschicht nicht durch Anlegen eines elektrischen Feldes 21 , 22 gestört ist, hat der reflektierte Lichtstrom 37 den durcr den Polarisator 24 ausgezeichneten - linearen - Polarisationszustand und kann den Polarisator 24, in Reflexionsrichtung geseher., passieren. Der Rückspiegel 10 hat in diesem Falle sein größtes effektives Reflexionsvermögen und die Helligkeit des vor. Fahrer über den Rückspiegel er faßten Bildfeldes ist am größten.

Anzumerken ist, daß der Fahrer, wegen der Aufspaltung des primären einfallenden Lichtstromes 38 in wenigstens drei sich in Reflexionsrichtung ausbreitende Lichtströme 43, 44 und 37, drei Bilder des Fahrzeugrückraumes sehen könnte, wenn diese Lichtströme 43, 44 und 37 hinreichend weit gegeneinander versetzt wären. Bei den vorgesehener. Schichtdicken des Polarisators 24 und der Transmissionsschicht 12 von 0,5 bzw. 0,4 mm und den üblichen Einfallsund Reflexionswinkeln sind diese Lichtströme jedoch se wenig gegeneinander versetzt, daß der Fahrer diese drei

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Bilder nicht auflösen kann und nur ein einziges Bild in hinreichender Schärfe sieht, zu dessen Helligkeit die einzelnen Lichtströme unterschiedliche Beiträge liefern, wobei der Beitrag des Lichtstromes 37, solange die Transmiss ionsschicht 12 sich in ihrem optisch isotropen Zustand befindet, größer ist als die Beiträge der Lichtströme 43 und 44 zusammengenommen.

Um zum Zweck einer Abblendung des Rückspiegels 10 dessen wirksames Reflexionsvermögen zu vermindern, kann z.B. durch manuelle Einstellung des Potentiometers 31 oder Betätigung eines Schalters 46, die Steuerspannungsqueiie 18 zur Abgabe einer geeigneten Steuerspannung an die Elektroden 16 veranlaßt werden, wodurch die eine Aufhebung der optischen Isotropie des PLZT-Materials der Transmissionsschicht 12 vermittelnden elektrischen Felder 21 und 22 erzeugt werden, durch deren Richtung auch die Richtung der optischen Achse des nunmehr feldabhängig doppelbrechenden PLZT-Materials bestimmt ist. t

Da die Polarisationsebene des in die Transmissionsschicht 12 eintretenden, zunächst nahezu vollständig linear polarisierten Lichtstromes 36 zu der durch das elektrische Feld 21 , 22 ausgezeichneten optischen Achse der Transmissionsschicht 12 unter einem Winkel von 45 verläuft, kann dieser Lichtstrom 36, als elektromagnetische Welle betrachtet, nach dem Superpositionsprinzip als aus zwei elektromagnetischen Komponentenwellen resultierend aufgefaßt werden, die dieselben Amplituden haben, wobei die eine Komponentenwelle parallel und die andere Komponentenv;elle senkrecht zur optischen Achse des PLZT-Materials schwingt bzw. polarisiert ist. Da wegen der feldinduzierten lir.ea-

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ren Doppelbrechung der Transmissionsschicht 12 deren Brechungsindizes n., und n- ^^ur ^^e parallel bzw. senkrecht zur optischen Achse polarisierten Komponentenwellen verschieden sind, tritt zwischen diesen Komponentenwellen entlang ihres Lichtweges gesehen eine zunehmende Phasendifferenz Δ auf, die durch die Beziehung

gegeben ist, worin "λ die Lichtwellenlänge und χ die geometrische Länge des im PLZT-Material zurückgelegten Lichtweges bedeuten.

Beträgt die durch die Beziehung (2) gegebene Phasendifferenz Λ nach einer bestimmten Wegstrecke x/\/₄/ der sogenannten Viertel-Wellenlängenstreckej T/2, so ist der· aus den beiden - phasenverschobenen - Komponentenwellen resultierende Lichtstrom 36 zirkulär polarisiert und, nachdem er den doppelten Weg 2x^ ,. = χ ^ ,~, die sogenannte Halb-Wellenlängenstrecke durchlaufen hat, und die Phasendifferenz Δ auf den Wert TT angewachsen ist, wieder linear polarisiert, wobei nunmehr die Polarisationsebene des jetzt erreichten linearen Polarisationszustandes um 90° gegenüber der ursprünglichen Polarisationsrichtung, mit der der Lichtstrom 36 in die Transmissionsschiebt eingetreten ist, gedreht ist.

Dies bedeutet, daß eine weitestiuögliche Minderung des effektiven Reflexionsvermögens des Rückspiegels 10 dann erreicht wird, wenn seine Transmissionsschicht: 12 unzer dem Einfluß des angelegten elektrischen Feldes 21 , 22

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für den zur Reflexionsschicht 11 hinlaufenden, anfänglich linear polarisierten Lichtstrom 36 gerade die /1/4-Dicke aufweist, d.h. dieser Lichtstrom 36, wenn er auf die Reflexionsschicht 11 auftrifft, zirkulär polarisiert ist, bzw. für den zur Reflexionsschicht 11 hinlaufenden und von dieser zum Polarisator 24 zurücklaufenden Lichtstrom 36, 37 insgesamt die /l/2-Dicke hat, mit der Folge, daß der Lichtstrom 37 dann durch den Polarisator 24 nicht mehr hindurchtreten kann. Zur Erzeugung der hierfür erforderlichen Stärke des elektrischen Feldes 21, 22 muß dann die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 16 und 17 ca. 300 V betragen. Durch Variation der an die Elektroden 16 anlegbaren Steuerspannung kann die Intensität des nach zweimaligem Durchgang durch die Transmissionsschicht 12 aus dem Polarisator 24 wieder austretenden Lichtstromes 37, für'sich allein gesehen, im Ver-

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hältnis 1:10 variiert werden.

Um den Beitrag der durch Reflexion an der äußeren Begrenzungsfläche 41 des Polarisators.24 sowie an der polar isatorseitigen Begrenzungsfläche 14 resultierenden, zum Beobachter hin reflektierten Lichtströme 43 und 44 zu dem von diesem insgesamt wahrgenommenen, die Bildhelligkeit bestimmenden Gesamtlichtstrom 43, 44, 37 möglichst gering zu halten und damit einen weiten Aussteuerbereich des effektiven Reflexionsvermögens des Rückspiegels 10 zu erreichen, sind an diesen Grenzflächen 41 und" 14 dielektrische Entspiegelungsschichten 46 und 47 vorgesehen, die nach bekannten Aufdampfverfahren auf den Polarisator 24 und/oder die Transmissionsschicht 12 aufbringbar sind.

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Durch solche dielektrische Entspiegelungsschichten 46 und 47, die eine typische Dicke von ca. 10^m haben, kann das Reflexionsvermögen des Spiegels 10 für die der elektrooptischen Modulation nicht unterwerfbaren reflektierten Lichtströme 43 und 44 auf etwa 1/10 herabgesetzt und damit ein Aussteuerbereich des effektiven Reflexionsvermögens des Rückspiegels 10 von ca. 1:25 erreicht werden.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Rückspiegels 10 wird für dessen Transmissionsschicht 12 vorzugsweise eine PLZT-Keramik verwendet, die einen quadratischen elektrooptischen Effekt zeigt und daher im feldfreien Fall optisch isotrop ist (im Unterschied zu einer PLZT-Keramik mit linearem elektrooptischen Effekt, die zur ünterdrükkung einer Eigen-Doppelbrechung ein Ausgleichsfeld er-· fordert). Welcher Art der ausnutzbare elektrooptische Effekt ist, kann durch die chemische Zusammensetzung der PLZT-Keramik bestimmt werden. Bei PLZT-Keramiken, die einen quadratischen elektrooptischen Effekt zeigen, genügen auch kleinere Feldstärken, um eine bestimmte Doppelbrechung zu erzielen.

Weiter ist es zur Erzielung weitgehend homogener elektrischer Felder 21, 22 und hoher Feldstärken derselben vorteilhaft, wenn, wie in der Fig. 1 dargestellt, auch auf der der Reflexionsschicht 11 gegenüberliegenden Seite der Transmissionsschicht 12 den Elektroden 16 und 17 entsprechende Elektroden 16' und 17' in bezüglich der Längsmittelebene 23 der Transmissionsschicht 12 symmetrischer Anordnung zu den erstgenannten vorgesehen sind, womir sich der in der Fig. 4 qualitativ wiedergegebene FeIdlinienverlauf der elektrischen Feder 21 und 22 erreichen

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10.01.1983 -Abläßt. Verglichen mit einer nur einseitigen Anordnung von Steuerelektroden 16 unfi 17 kann hier mit deutlich niedrigeren Steuerspannungen gearbeitet werden. Die Elektroden 16' und 17' müssen allerdings aus einem durchsichtiaen Material bestehen und können als streifenfcrmige SnQ -Aufdampfschichten ausgebildet sein. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die Elektroden 16' und 17' m eine auf den Polarisator 24 aufgedampfte Ausgleichsschicht 48 eingebettet sind, die ihrerseits als Entspiegelungsschicht ausgenutzt sein kann. Es ist dann auch zuverlässig vermieden, daß diese Elektroden 16' und 17' aufgrund eines piezoelektrischen Verhaltens des PLZT-MateriaL mechanischen Belastungen ausgesetzt sind und dadurch beschädigt werden könnten. Aus diesem Grunde kann es auch zweckmäßig sein, wenn die Elektroden 16 und 17, die an der der Transmissionsschicht 12 abgewandten Seite der Reflexionsschicht 11 angeordnet sind, als ca. 5O_//m dicke Golddrähte ausgebildet sind, die in eine isolierende Kunststoffschicht 49 eingebettet sind, die zur Fixierung der vorstehend ausführlich erläuterten Funktionselemente des Rückspiegels 10 an einer Rückwandpiatte 51 'dient.

Im Rahmen einer elektronischen Regeleinrichtung, durch die das effektive Reflexionsvermögen des Rückspiegels selbsttätig auf Werte eingeregelt wird, bei denen die Gefahr einer Blendung des Fahrers sicher ausgeschlossen ist, ist eine erste Licht-Sensor-Einrichtung 52 vorgesehen, die aus dem mittels des Rückspiegels TO einsehbaren, rückwärtigen Fahrzeugbereich einfallendes Liehe empfängt, das den Polarisator 24, die Transmiss icns-chic!" 12 und einen weiteren, als Analysator benutzten Polari-

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sator 53, dessen Polarisationsrichtung mit derjenigen

j des Eingangs-Polarisators 24 übereinstimmt, durchsetzt,

bevor es auf den Lichtsensor 52 auftrifft. Der weitere

\ Polarisator 53 ist im Bereich eines aus der Reflexions-

{ schicht 11 ausgesparten Fensters 54 angeordnet, so daß

j aus der Transmissionsschicht 12 austretendes Licht direkt

. in den Polarisator 53 eintreten kann. Trifft auf den Lichtsensor 52 ein intensiver Lichtstrom, z.B. Scheinwerferlicht eines nachkommenden Fahrzeuges, durch das

der Fahrer geblendet werden könnte, so gibt der Licht-

^; sensor 52 eine entsprechend erhöhte Ausgangsspannung ab.

Mit der hierzu proportionalen Spannung eines Ausgangsverstärkers der Lichtsensor-Einheit 52 wird die Steuerspannungsquelle 18 zur Abgabe einer geeigneten Ausgangsspannung angesteuert, die den Elektroden 16 und gegebenenfalls 16' zugeführt wird, wodurch die Transmissions— schicht 12 in ihren doppeibrechenden Zustand gesteuert wird. Da hierdurch die Intensität des aus dem weiteren Polarisator 53 auftretenden, vom Lichtsensor 52- empfangenen Lichtstromes geschwächt wird, wodurch auch die Ausgangsspannung der Steuerspannungsquelle 18 wieder abnimmt, stellt sich im Ergebnis ein Gleichgewichtszustand ein, der einem verminderten effektiven Reflexionsvermögen des Rückspiegels 10 entspricht.

Die von dem Lichtsensor 52 abgegebene Ausgangsspannung soll umso höher und damit die Minderung des Reflexions-« Vermögens des Rückspiegels 10 umso stärker sein, je dunkler die Fahrzeugumgebung ist. Um dies zu erreichen, ist ein weiterer, auf die Umgebungshelligkeit ansprechender Lichtsensor 57 vorgesehen, der eine umso höhere"Ausgangsspannung abgibt, je dunkler die Fahrzeugumgebung ist

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Die Ausgangsspannung dieses zweiten Lichtsensors 57 wir« als Versorgungsspannung dem ersten Lichtsensor 52 zugeführt, der so ausgelegt ist, daß seine Ausgangsspannung mit der Versorgungsspannung zunimmt.

Beim dargestellten speziellen Ausführungsbeispiel sind die beiden Lichtsensoren 52 und 57 wie folgt realisiert:

Der erste Lichtsensor 52 umfaßt einen Fotowiderstand 58, dessen Widerstandswert mit zunehmender Intensität auf ihn auftreffenden Lichtes abnimmt. Er ist einerseits an den Ausgang 59 des als Spannungsquelle ausgenutzten zweiten Lichtsensors 57 und andererseits über einen Widerstand 61 mit der Fahrzeugmasse 19 verbunden. Die Mittelanzapfung 62 des durch den Fotowiderstand 58 und den Festwiderstand 61 gebildeten Spannungsteilers ist an den Eingang des Ausgangsverstärkers 56 des Lichtsensors 52 angeschlossen, mit dessen Ausgangsspannung die Steuerspannungsquelle 18 angesteuert wird.

Der zweite Lichtsensor umfaßt als lichtempfindliches Element ebenfalls einen Fotowiderstand 62, dessen Widerstandswert mit zunehmender Umgebungshelligkeit abnimmt. Dieser Fotowiderstand 62 ist einerseits an dem Pluspol der Versorgungsspannungsquelle angeschlossen und andererseits über einen Festwiderstand 63 mit der Fahrzeugmasse verbunden. Die Mittelanzapfung des durch den Fotowiderstand 62 und den Festwiderstand 63 gebildeten Spannungsteilers ist an den Minus -Eingang eines Differenzverstärkers 54 angeschlossen. Der Pluseingang dieses Differenzverstärkers 64 ist mit der Mittelanzapfung eines weiteren, zwischen den Pluspol der Versorgunga-

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spannungsquelle und die Fahrzeugmasse geschalteten Spannungsteilers verbunden, der einen einstellbaren Widerstand 66 umfaßt, mit dem im Ergebnis ein Schwellenwert der ümgebungshelligkeit einstellbar ist, bei dessen Unterschreiten der Differenzverstärker 64 zu arbeiten beginnt und ein Spannungsausgangssignal erzeugt, dessen Pegel mit abnehmender Umgebungshelligkeit zunimmt.

In zweckmäßiger Abwandlung der Regeleinrichtung kann zwischen dem weiteren Polarisator 53 und dem Fester 54 der Reflexionsschicht 11 ein die Dicke der Transmissionsschicht 12 an dieser Stelle verdoppelndes PLZT-Plättchen angeordnet sein, das ebenfalls dem Steuerfeld 21, 22 aussetzbar ist. Dadurch können größere Änderungshübe der Intensität des auf den Fotowiderstand 58 auftreffenden Lichtes erreicht werden.

Es versteht sich, daß ein zur Regelung des effektiven Reflexionsvermögens des Rückspiegels 10 geeigneter Sensor-Lichtstrom unter Verwendung eines teildurchlässigen Spiegels auch aus dem reflektierten Lichtstrom abgezweigt werden kann.

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Claims

Daimler-3enz Daim 14 117/4

Aktiengesellschaft ·- ίο 01 1^Q83

Stuttgart 60

Patentansprüche

Elektrisch abblendbarer Rückspiegel für Kraftfahrzeuge, mit einer Reflexionsschicht,. vor der, in Ausbreitungsrichtung des einfallenden Lichtes gesehen, eine Transmissionsschicht aus einem keramischen Material angeordnet ist, das einen durch ein elektrisches Feld auslösbaren elektrooptischen Effekt zeigt, durch den das effektive Reflexionsvermögen des Rückspiegels beeinflußbar ist, mit mindestens an einer Seite der Transmissionsschicht im Abstand voneinander angeordneten Elektroden, durch deren Spannungsbeaufschlagung das zur Auslösung des elektrooptischen Effektes geeignete elektrische Feld erzeugbar ist und mit mindestens einem, in Einfallsrichtung des Lichtes gesehen vor der Transmissionsschicht angeordneten linearen Polarisator* dadurch gekennzeichnet, daß für die Transmissionsschicht (12) ein Keramikmaterial gewählt ist, dem, in Ausbreitungsrichtung des Lichtes gesehen, durch Anlegen eines schichtparalielen elektrischen Feldes (21, 22) eine lineare Doppel-

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brechung aufprägbar ist, und daß die Reflexionsschicht (11) als eine dielektrische Mehrfach-Schichtanordnung ausgebildet ist, auf deren der Transmiss ionsschicht (12) abgewandten Seite Elektroden (16 und 17) für die Erzeugung des die lineare Doppelbrechung der Transmissionsschicht vermittelnden elektrischen Feldes (21, 22) angeordnet sind.

2. Elektrisch abblendbarer Rückspiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Transmissionsschicht (12) vorgesehene Material im feldfreien Fall optisch isotrop ist.

3. Elektrisch abblendbarer Rückspiegel nach Anspruch oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transmissionsschicht (12) aus einem Blei-Lanthan-Zirkonat-Titanat(PLZT)-Keramikmaterial besteht, das einen quadratischen elektrooptischen Effekt zeigt.

4. Elektrisch abblendbarer Rückspiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens an der Lichteinfallsseite der Transmissionsschicht (12) eine das Reflexionsvermögen der Transmissionsschicht vermindernde Entspiegelungsschichx

(47) vorgesehen ist.

5. Elektrisch abblendbarer Rückspiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisator (24) mindestens an seiner Lichteinfallsseite (41) mit einer Entspiegelungsschicht (46) versehen ist.

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6. Elektrisch abblendbarer Rückspiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auch an der der Reflexionsschicht (11) gegenüberliegenden Seite der Transmissionsschicht (12) Elektroden (16¹ und 17') zur Erzeugung des die lineare Doppelbrechung des Keramikmaterials der Transmissionsschicht vermittelnden elektrischen Feldes (21, 22) vorgesehen sind, die aus einem duchsichtigen Material bestehen. ^;

7. Elektrisch abblendbarer Rückspiegel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (16' und 17'), die an der der Reflexionsschicht (11) gegenüberliegenden Seite der Transmissionsschicht (12) angeordnet sind, als auf den Polarisator (24) aufgebrachte, aufgedampfte Streifenelektroden ausgebildet sind.

8. Elektrisch abblendbarer Rückspiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (16 und 17), die an der der Transmissionsschicht (12) abgewandten Seite der Reflexionsschicht (11) angeordnet sind, als einseitig in eine isolierende Kunststoff-Trägerschicht (49) eingebettete Leiterdrähte ausgebildet sind, die eine Dicke von 40 bis 60 AJLm- haben.

9. Elektrisch abblendbarer Rückspiegel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Elektroden (16 und 17) bildenden Drähte an ihrer der Reflexionsschicb-(11) zugewandten Seite abgeflacht sind und flächig an dieser anliegen.

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10. Elektrisch abblendbarer Rückspiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der (PLZT-)Transmissionsschicht (12) zwischen 200^m und 600^m beträgt, daß die in Feldrichtung gemessenen Abstände je zweier benachbarter Elektroden (16 und 17 bzw. 16' und 17') zwischen 400 /tfn und 600ylim betragen, und daß die zwischen je zwei benachbarten Elektroden (16 und 17 bzw. 16' und 17') anlegbare

. Spannung zwischen 250 ^v und 500 V beträgt.

11. Elektrisch abblendbarer Rückspiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht (11) ein Transmissionsfenster (54) aufweist, durch das ein durch die Transmissionsschicht (12) hindurchtretender Lichtstrom austreten kann, daß in Ausbreitungsrichtung dieses Austritts-' lichtstromes ein Polarisator (53) vorgesehen ist, dessen Orientierung mir der Orientierung des Eintritts-Polarisators (24) übereinstimmt, daß ein Lichtsensor (52, 58) zum Empfang des aus dem zweiten Polarisator (53) austretenden Lichtstromes vorgesehen ist, der ein mit der Intensität des Austrittslichtstromes dieses zweiten Polarisators (53) monoton anwachsendes Spannungs-Ausgangssignal erzeugt, mit dem eine Steuerspannungsquelle (18) ansteuerbar ist, deren zur Erzeugung des die Doppelbrechung der Transmissionsschicht (12) vermittelnden elektrischen Feldes (21, 22) ausnutzbare Ausgangsspannung ihrerseits monoton mit der Ausgangsspannung des Lichtsensors (52, 58) anwächst.

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12. Elektrisch abblendbarer Rückspiegel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf die Umgebungshelligkeit ansprechender zweiter Lichtsensor (57, 62) vorgesehen ist, der ein mit abnehmender Umgebungshelligkeit monoton anwachsendes Ausgangssignal erzeugt mit dem die Empfindlichkeit des ersten Lichtsensors (52, 58) derart steuerbar ist, daß dessen Ausgangssignal mit dem Ausgangssignal des zweiten Lichtsensors (57, 62) monoton anwächst.

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