СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ГЛАЗ ОТ ОСЛЕПЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК G01N21/84 G02C7/10 

Система защиты глаз от ослепления предназначена, например для использования на различных видах транспорта.

Известно устройство для защиты глаз от ослепления солнечным светом, содержащее стеклянную пластинку с жидким кристаллом. В пластинке имеется сетка квадратов, выполненная из электродов. На пластинке закреплен также фотоприемник, позволяющий определять направление на Солнце. При использовании этого устройства пластинка закрепляется непосредственно перед глазами наблюдателя (как очки). С помощью фотоприемника определяется направление на Солнце, и в зависимости от этого направления на соответствующие управляющие электроды жидкого кристалла подается напряжение, благодаря чему та или другая зона пластинки становится непрозрачной, т.е. блокирует солнечный свет [1]
Недостатком этого устройства является несовпадение поля зрения фотоприемника и поля зрения наблюдателя. Вследствие этого непрозрачная область жидкого кристалла может затруднять обзор пространства, и следовательно, ухудшать безопасность движения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является система защиты глаз от ослепления, содержащая позиционно-чувствительный приемник, который определяет координаты источника излучения [2] В зависимости от положения источника излучения электронный блок вырабатывает управляющее напряжение, которое подается на стекло очков, выполненных из жидких кристаллов, разделенных управляющими электродами на квадраты. Затеняя тот или иной квадрат, блокируют слепящее действие источника света.

Недостатком данного устройства является несовпадение поля зрения фотоприемника и поля зрения наблюдателя. Вследствие этого непрозрачная область жидкого кристалла затрудняет обзор пространства, что особенно опасно при использовании подобных очков водителем транспортного средства.

Целью изобретения является уменьшение мертвой зоны в поле зрения водителя, повышение эффективности защиты глаз от внешних источников излучения и улучшение условий обзора пространства.

На чертеже изображена схема системы защиты глаз от ослепления.

Эта система содержит устройство 1 для определения координат источника 2 излучения, которое закреплено, например, в транспортном средстве в кабине за лобовым стеклом. В качестве такого устройства может быть использована, например, телевизионная установка, состоящая из двух видеокамер, расположенных на концах измерительного базиса, или аналогичное устройство, позволяющее автоматически определять координаты источника излучения.

Для определения координат зрачков 3 и 4 глаз, например, водителя транспортного средства служит устройство 5, в качестве которого может быть использована другая телевизионная установка или устройство аналогичного типа. Устройство 5 устанавливается, например, в салоне транспортного средства против водителя, на голове которого закреплен отражатель 6. Положение отражателя 6 фиксировано относительно зрачков 3 и 4 глаз, например, водителя.

Устройство 1 для определения координат внешних источников излучения и устройство 5 для определения координат зрачков глаз, например, водителя транспортного средства подключены к ЭВМ 7 через устройство 8 сопряжения координат источников излучения и зрачков глаз. Лобовое стекло или защитное стекло 9, устанавливаемое как откидной козырек, например, в салоне, транспортного средства, имеет среду 10, заполненную жидким кристаллом или другой оптической средой с переменным коэффициентом затухания, в которой проложены электроды, образующие сетку квадратов и подключенные к блоку 11 управления с помощью шин 12 и 13. Прямые, соединяющие источник 2 излучения и зрачки 3 и 4 глаз, пересекают защитное стекло в точках 14 и 15.

Система защиты глаз, например водителя транспортного средства работает следующим образом.

Устройство 1 определяет пространственные координаты X₂, Y₂, Z₂, источника 2 излучения в системе прямоугольных координат, жестко связанных, например, с транспортным средством. Одновременно в этой же системе координат с помощью устройства 5 определяются координаты зрачков глаз, например, с помощью отражателя 6, закрепленного на голове водителя. Результаты измерений, выполненные с помощью устройства 1 и 5, поступают через устройство сопряжения 8 в ЭВМ 7, с помощью которой вычисляют координаты X₃, Y₃, Z₃ и X₄, Y₄, Z₄ зрачков 3 и 4 глаз.

Уравнение плоскости защитного стекла имеет вид:
A_x + B_y + C_z + D O (1) где A,B,C,D постоянные коэффициенты, значение которых задается из конструкции (установки) лобового или защитного стекла;
X, Y, Z текущие координаты.

В процессе работы системы получают текущие координаты источника 2 излучения (X₂. Y₂, Z₂) и координаты зрачков 3 (X₃, Y₃, Z₃) и 4 (X₄, Y₄, Z₄) глаз. На основании этих данных с помощью ЭВМ 7 находят уравнения прямых, соединяющих источник 2 излучения со зрачком 3 и со зрачком 4 глаз для каждого момента измерений.

Уравнение прямой, соединяющей источник 2 излучения со зрачком 3 глаза, имеет вид:
(2) где X, Y, Z текущие координаты.

Уравнение прямой, соединяющей источник 2 излучения со зрачком 4 глаза:
(3)
Зрачки 3,4 глаз могут перемещаться относительно системы координат, т.е. координаты зрачков 3 и 4 глаз меняются во времени. В этой же системе координат может изменяться и положение источника 2 излучения. Поэтому измерения координат зрачков 3 и 4 глаз, а также источника 2 излучения вычисляют в реальном масштабе времени.

Решая с помощью бортовой ЭВМ 7 систему уравнений (1,2,3) в реальном масштабе времени, находят координаты точек пересечения 14 и 15 прямых, соединяющих источник 2 излучения и зрачки 3 и 4, глаз в плоскости (поверхности) защитного (лобового) стекла 9. Информация о текущих координатах точек 15 (X₁₅, Y₁₅, Z₁₅) и 14 (X₁₄, Y₁₄, Z₁₄) поступает (в цифровой форме) из ЭВМ 7 в блок 11 управления, который вырабатывает управляющие напряжения. Управляющие напряжения, в свою очередь, по шинам 13 и 12 поступают на электроды, в результате чего соответствующие области (квадраты) защитного (лобового) стекла 9 с жидким кристаллом делаются непрозрачными. При этом водитель не будет видеть источник 2 излучения, так как зрачки 3 и 4 глаз находятся в тени, создаваемой непрозрачными квадратами с жидким кристаллом.

В том случае, когда в поле зрения находится несколько источников излучения, на стекле с жидким кристаллом создается соответствующее количество непрозрачных зон, которые проецируются на зрачки глаз. Благодаря этому создаются благоприятные условия для работы, например, водителя транспортного средства, так как ослепляющее действие источников излучения полностью блокируется, а освещенность поля зрения при этом значительно возрастает. Практически для затенения источника излучения сторона решетки управляющих электродов, находящихся в жидком кристалле, может быть полрядка 2.5 мм. Когда наблюдается один источник излучения, то на защитном стекле будут непрозрачны две области, максимальный размер которых 5 х 5 мм, что практически не уменьшает поля зрения водителя, так как угловые размеры каждой области имеют величину 7.20'. Размер мертвой зоны, создаваемой непрозрачной областью защитного стекла размерами 2х2 и 5х5 мм, зависит от расстояния между, например, транспортным средством и источником излучения, мешающим движению.

В таблице приведены максимальные размеры мертвых зон для различных расстояний между транспортным средством и источником излучения, для случаев, когда непрозрачная область защитного стекла имеет размеры 2х2 и 5х5 мм.

Из таблицы видно, что даже в самых неблагоприятных ситуациях, когда какой-либо объект находится на одной прямой, соединяющей зрачок глаза водителя транспортного средства и внешний источник излучения, могут быть обнаружены сравнительно небольшие объекты, размеры которых превышают мертвую зону.

Размер обнаруживаемых объектов тем меньше, чем меньше расстояние между транспортным средством и этим объектом.

Скорость измерений с помощью предлагаемой системы может составлять десятки и сотни Герц, следовательно, дискретность измерений практически не будет влиять на точность определения местоположения источника света и его проекций на защитное стекло. Точность определения текущих координат источника излучения и зрачков глаз с помощью телевизионных устройств составляет доли угловой минуты и более и должна соответствовать угловому размеру мертвой зоны, создаваемой защитным стеклом с жидким кристаллом. Эта зона имеет размеры 7.20'.

Использование: системы защиты глаз от ослепления, например, в транспорте. Сущность изобретения: в систему защиты глаз от ослепления введены устройство для определения координат зрачков глаз водителя, устройство сопряжения координат источников излучения и зрачков глаз и ЭВМ. 1 ил., 1 табл.

СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ГЛАЗ ОТ ОСЛЕПЛЕНИЯ, содержащая устройство для определения координат источников излучения, защитное стекло, содержащее оптическую среду с переменным коэффициентом затухания и сетку координат в виде электродов с блоком управления, отличающаяся тем, что в нее введены устройство для определения координат зрачков глаз, устройство сопряжения координат источников излучения и зрачков глаз и ЭВМ, при этом устройство для определения координат зрачков глаз и устройство для определения координат источников излучения через устройство сопряжения координат источников излучения и зрачков глаз подключены к ЭВМ, которая подключена к блоку управления.