УПРАВЛЯЕМЫЕ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ОЧКИ Российский патент 1995 года по МПК G02C7/12 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к устройствам для управления светом, и может найти применение в управляемых светозащитных поляризационных очках.

Известен поляризационный фильтр, установленный с возможностью поворота. Поляризованный свет источника, входящий в фильтр, преобразуется на выходе фильтра в световой поток, интенсивность которого пропорциональна
cos²= (1+cos2α) (1) где α - угол между плоскостями поляризации источника и фильтра [1].

Недостатком является недостаточность одного фильтра для построения светозащитных очков.

Известны светозащитные поляризационные очки, содержащие две пары поляризационных фильтров, наложенных компланарно одна на другую. При этом одна пара фильтров неподвижна, а фильтры другой пары неограниченно поворачиваются независимо друг от друга [2].

Недостатком очков является отсутствие количественной оценки допустимого рабочего диапазона углов поворота фильтров и неограниченные углы поворота.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату являются светозащитные поляризационные очки, содержащие две пары поляризационных фильтров, наложенных компланарно одна на другую с возможностью поворота [3].

Недостатком очков является количественная необоснованность рабочих диапазонов углов поворота фильтров и расположение элементов сцепления (зубцов) по всей окружности обойм фильтров, что усложняет конструкцию и изготовление очков.

Целью изобретения является количественное обоснование рабочих диапазонов углов и упрощение конструкции и изготовления.

Цель достигается тем, что управляемые поляризационные очки содержат одну пару поляризационных фильтров, установленных с возможностью одновременного поворота, рабочий диапазон углов поворота при заданных допустимых значениях К₁, К₂ относительного коэффициента интенсивности света, прошедшего фильтры, выбирают согласно зависимостям
θ= 90^о - ( β + γ ), где β = α_I= [arccos(2K₁-1)]
γ = 90^°-α₂ = [arccos(1-K₂)] где α₁ , α₂ - граничные значения угла поворота плоскостей поляризации фильтров относительно плоскости поляризации света, входящего в фильтры, и соответствующие значениям К₁; К₂ на краях диапазона θ .

Кроме того, в предлагаемых очках одна пара поляризационных фильтров, наложенных компланарно на другую пару фильтров, может быть установлена неподвижно, при этом рабочий диапазон углов θ соответствует углу α поворота плоскостей поляризации фильтров одной пары относительно плоскостей поляризации другой пары фильтров.

Кроме того, пары фильтров могут быть установлены с возможностью одновременного встречного поворота непарных фильтров в правой и левой половинах очков, а рабочий диапазон θ выбирают согласно зависимости
θ = 45^о - 0,5 ( β + γ ).

На фиг. 1 показано расположение граничных углов поворота α₁ , α₂плоскости поляризации В-В фильтра и рабочего диапазона углов θ относительно плоскости поляризации А-А света, входящего в фильтр; на фиг. 2 - график изменения относительной интенсивности света К на выходе фильтра в зависимости от угла поворота α плоскости поляризации фильтра В-В относительно плоскости поляризации А-А света, входящего в фильтр; на фиг. 3, 4 - рабочие диапазоны углов поворота пары фильтров очков, поворачивающихся одновременно и согласно в одну сторону, где на фиг. 3 - исходное положение; на фиг. 4 - после поворота на угол θ ; на фиг. 5, 6 - рабочие диапазоны углов θ поворота двух пар фильтров при одновременном встречном повороте парных и непарных фильтров.

На фиг. 1-6 обозначено:
А-А, В-В - плоскости поляризации света, входящего в фильтр, и фильтра;
α₁ , α₂ - граничные углы поворота фильтра;
α₁ = β ; α₂ = α₁ + θ = β + θ ;
γ = 90^o - α₂ = 90^o - ( β + θ ) ;
θ - рабочий диапазон углов поворота θ = 90^о - ( β+ γ );
К - относительная интенсивность света на выходе поляризатора;
К₁, К₂ - допустимые значения интенсивности при граничных углах α₁ , α₂.

Взаимосвязь между коэффициентом интенсивности К и углом определяется согласно:
K₁ = 0,5 (1 + cos 2 β ) (2) или
β = [arccos(2K₁-1)] (3)
К₂ = 0,5 (1 - cos 2 γ ) (4) или γ = arccos(1-2K₂) (5)
Устройство работает следующим образом.

Если угол между плоскостями поляризации фильтра и света, входящего в фильтр, равен α₁ = β₁ (фиг. 1), то ему соответствует коэффициент К₁, который меньше единицы К₁ < 1. Углу α₂ соответствует коэффициент К₂ > 0. Выбрав допустимые значения К₁ и К₂, определяют рабочий диапазон углов θ согласно (1) - (5).

Для пары фильтров очков (фиг. 3, 4), поворачивающихся одновременно, зависимости сохраняются. При этом благодаря сужению рабочего диапазона θ уменьшается зона на обоймах фильтра, содержащая элементы сцепления. Это упрощает конструкцию и изготовление очков, а также и операцию управления очками.

Если в очках, содержащих две пары поляризаторов, механизм обеспечивает одновременный встречный поворот непарных фильтров в правой и левой половинах очков, то при тех же допустимых значениях коэффициентов К₁, К₂ рабочий диапазон уменьшается вдвое.

Обеспечить такой поворот можно при встречном (фиг. 5, 6) или согласном повороте парных фильтров.

По сравнению с прототипом предлагаемое решение обладает следующими преимуществами: благодаря количественному обоснованию допустимых значений относительного коэффициента интенсивности света на выходе очков, соответствующих граничным углам рабочего диапазона θ , сужается диапазон θ , упрощается конструкция изготовления, а также процесс управления очками.

(56) 1. Физический энциклопедический словарь. M.: Советская энциклопедия, 1984, c. 572.

2. Патент США N 3838913, кл. G 02 C 7/12,
3. Патент Великобритании N 600213, кл. G 02 C 7/12, 1945.

Использование: приборостроение, очковая оптика. Сущность изобретения: управляемые поляризационные очки содержат одну пару поляризационных фильтров, установленных с возможностью поворота, а рабочий диапазон углов поворота при заданных допустимых значениях относительного коэффициента интенсивности света, прошедшего фильтры, выбирают согласно зависимостям, приведенным в описании. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. УПРАВЛЯЕМЫЕ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ОЧКИ, содержащие по крайней мере одну пару поляризационных фильтров, установленных с возможностью поворота, отличающиеся тем, что элементы сцепления размещены на каждом поворотном фильтре по дуге, характеризуемой углом, определяемым зависимостями
θ = 90^°-(β+γ),
где β = α₁= 1/2[arccos(2K₁-1)];
γ = 90^°-α₂= 1/2[arccos(1-2K₂)],
α₁, α₂ - граничные значения угла поворота плоскости поляризации;
K₁, K₂ - заданные допустимые значения коэффициента относительной интенсивности света на выходе очков, соответствующие углам α₁, α₂.
2. Очки по п.1, отличающиеся тем, что одна пара фильтров установлена неподвижно. 3. Очки по п.1, отличающиеся тем, что они содержат две пары фильтров, установленных с возможностью встречного поворота непарных фильтров.