УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОСЛЕПЛЕНИЯ ЯРКИМИ ИСТОЧНИКАМИ СВЕТА Российский патент 1996 года по МПК G02C7/10 

Изобретение относится к геометрической и физиологической оптике, а более конкретно к устройству для защиты водителя транспортного средства от ослепляющего воздействия ярких источников света, перемещающихся в его поле зрения, особенно в ночное время, и может найти преимущественное использование при эксплуатации малых и среднегабаритных видов транспортных средств (водителями легковых и грузовых автомобилей, мотоциклистами, велосипедистами, пилотами легких летательных аппаратов и т.п.), а также в промышленности, строительстве, при исследовательских работах и в быту.

Известны широко используемые на транспорте, в промышленности и быту противоослепляющие и солнечные очки с защитными стеклами из силикатных, органических, пластических, композиционных и других материалов, оптические элементы которых представлены в различной степени прозрачными для света затемненными, цветными, поляроидными или дифракционными светофильтрами, оптическими сетками, решетками или щелевыми оптическими элементами различных видов, конструктивно сопряженными со стеклами или оправой очков. Известны также ветровые щитки из прозрачных для света материалов и защитные каски и шлемы для мотоциклистов и велосипедистов, в верхних частях смотровых стекол которых размещены аналогичные светофильтры или другие оптические элементы, составляющие с ними одно целое.

Конструктивными недостатками указанных противоослепляющих устройств, снижающими их эффективность, являются, в частности, следующие: присутствие в поле зрения водителя постоянных помех от светофильтров и оправы очков для обзорности и видимости наблюдаемых объектов при отсутствии источников ослепления; необходимость для водителя при верхнем размещении оптических элементов в этих устройствах вне центральных осей его зрения (слишком близком в очках, или далеком на ветровых щитках) значительных быстрых угловых перемещений головы по вертикали для обеспечения полноценной защиты глаз от источников ослепления с учетом целесообразности быстрого возврата в исходное положение при исчезновении их из поля зрения; отсутствие необходимых регулировок положения оптических элементов относительно центральной оси зрения конкретного водителя и их соответствия различным условиям эксплуатации в ночное или дневное время.

Перечисленные недостатки существующих противоослепляющих и светозащитных устройств, создающие при отсутствии источников ослепления дополнительные неудобства для управления транспортом, повышающие утомляемость водителя и снижающие безопасность движения, особенное в ночное время, связаны в основном с недостаточным учетом при создании их конструкций отдельных особенностей функциональной физиологии органов зрения человека и их реакции на избыточно яркий свет: замедленного сокращения радужной оболочки глаза, выполняющей роль диафрагмы и регулирующей количество проникающего в глаз света (в условиях постепенного изменения освещенности примерно в 50 раз по площади зрачка), неадекватное мгновенно возникающим и быстро исчезающим из поля зрения источником ослепления, а также быстрой аккомодации хрусталика и рефлекторной, почти мгновенной рефракции глаза с фиксацией его центральной оси зрения на источнике излучения, в результате чего максимум световой энергии попадает на участок желтого пятна сетчатки глаза, расположенного на его центральной оси зрения и являющегося местом наилучшего видения, для последующей адаптации которого необходимо до 5-7 мин при средней и высокой освещенности, до 10-15 мин при низкой освещенности и до 30-50 мин для адаптации к темноте.

Для устранения указанных недостатков необходимо, чтобы оптический элемент такого противоослепляющего или светозащитного устройства при отсутствии источников ослепления находился полностью вне зоны центральных осей зрения водителя по направлению движения транспорта, а в случае их появления занимал рабочее положение в максимально короткий срок при минимальных усилиях со стороны водителя. Конструкция устройства должна иметь необходимые регулировки оптического элемента в поле зрения конкретного пользователя устройством и соответствовать его требованиям.

Известны наиболее отвечающие указанным требованиям защитные очки от ослепления (см. авт. св. СССР N 1323997, кл. G 02 C 7/10, 1987), включающие в свою конструкцию оправу с закрепленным в ней дифракционным светофильтром на подложке, выполненным в виде голограммы, записанной пучками, образованными из одного путем сдвига его на угол 7-15^о с максимумом дифракционной эффективности на угле записи в зависимости от угла падения восстанавливающей волны, что позволяет снизить долю световой энергии, попадающей в органы зрения на 30-50% с уровнем спада ее интенсивности в 2,5-3,5 раза.

Указанное устройство за счет меньшей сложности конструкции, более высокой эффективности и надежности при использовании имеет преимущество в сравнении с противоослепляющими очками, имеющими оптический элемент поляроидного типа с жидкокристаллическими светофильтрами, размещенными локально (см. авт. св. СССР N 1413577, кл. G 02 C 7/16, 1988), а также устройством для защиты водителя от ослепления, оптический элемент которого состоит из системы призм, обеспечивающих полное внутреннее отражение лучей от источника ослепления (см. авт.св. СССР N 1270737, кл. G 02 C 7/14, 7/16, 1986).

Защитные очки от ослепления, избранные в качестве прототипа, имеют следующие существенные недостатки.

Дифракционный светофильтр, размещаемый в оправе очков, ввиду свойственной этой оптической системе геометрической и хроматической аберрации, создает постоянное искажение изображения и цветовой характеристики наблюдаемых объектов, резко усиливающееся при движении транспорта или наблюдаемых объектов в результате проявления стробоскопического эффекта, что особенно при отсутствии источников ослепления затрудняет управление транспортом, повышает утомляемость водителя и ведет к снижению безопасности движения.

Оправа очков создает для водителя, не использующего очки для коррекции зрения, дополнительные постоянные помехи для обзорности и видимости наблюдаемых объектов, повышающих утомляемость водителя и снижающих безопасность движения транспортных средств.

Конструкция защитных очков не позволяет водителю быстро выводить их из своего поля зрения при отсутствии источников излучения, вызывающих ослепление, а фиксированные размеры корпуса и дужек оправы предусматривают лишь индивидуальное их использование, что усложняет производство и подбор очков с учетом требований конкретного пользователя.

Целью изобретения является создание универсального устройства для защиты от ослепления яркими источниками света, лишенного указанных выше недостатков, обладающего достаточным быстродействием и способного повысить безопасность и эффективность работы водителя или другого пользователя в различных отраслях хозяйства и в быту.

Цель достигается тем, что оптический элемент в предлагаемом светозащитном устройстве при отсутствии источника ослепления расположен над сектором, образуемым центральными осями зрения глаз водителя, и не создает помех для управления транспортом, сохраняя полную обзорность, видимость, цветность и контрастность наблюдаемых объектов в направлении движения, а при появлении таких источников яркого света переводится водителем в рабочее положение путем легкого наклона головы на угол, необходимый для перемещения в сектор центральных осей зрения оптического элемента, образованного частично поглощающим или отражающим избыточный свет гибким экраном в виде плоской или имеющей кривизну пластинки, закрепленной подвижно ее верхним краем на эластичном тканевом пояске или ободке, охватывающем голову водителя или другого пользователя устройством по линии надбровных дуг, а также на козырьке головного убора (фуражки, кепки, берета и др.), на защитной каске или шлеме.

Для изготовления оптического элемента светозащитного экрана применимы любые используемые для изготовления защитных очков конструкции и виды затененных, дифракционных и поляроидных светофильтров, зеркальных отражателей части избыточного или опасного для зрения излучения, оптических сеток, решеток и щелевых элементов с возможным их совмещением или композицией за исключением оптических систем, формирующих геометрические и хроматические аберрации пропускаемого ими света, недопустимо искажающие изображение и цвет наблюдаемых объектов, а также создающих стробоскопический эффект при наблюдении движущихся объектов, наиболее быстро утомляющий зрение водителя. Прозрачность светозащитного экрана в различных его частях может варьироваться в пределах от 15 до 85% и изменяется от минимального до максимального значения уровня поглощения световой энергии либо постепенно, плавно, что имеет преимущество, либо скачкообразно от нижнего к верхнему краю экрана и одновременно от боковых краев экрана и его центральной части к месту пересечения с экраном центральных осей зрения обоих глаз водителя, что необходимо для преимущественной защиты от яркого излучения участка желтого пятна сетчатки глаза, расположенного на его центральной зрительной оси и являющегося местом наилучшего видения, адаптация которого после ослепления требует несколько минут. Прозрачность оптического элемента светозащитного экрана, используемого для целей, не связанных со скоростным транспортом, может изменяться в пределах от 30 до 50% уменьшась от нижнего к верхнему краю экрана, или быть однородной по всей его поверхности в зависимости от требований, предъявляемых к нему пользователем.

Подвижное крепление светозащитного экрана в предлагаемом устройстве предусмотрено посредством шлиц-шарниров, имеющих возможность движения в плоскости, перпендикулярной плоскости экрана, и перемещаемых из нижнего в верхнее положение и наоборот по двум или более пластиковым шлицам, закрепленным жестко на гибком пластиковом ободке, размещенном внутри тканевого пояска, имеющего застежку для регулирования его линейного размера, или на передней (лобовой) части гибкого элемента, расположенного внутри эластичного легко растяжимого головного ободка, не имеющего регулирующей застежки. Такое крепление экрана позволяет регулировать его положение в поле зрения водителя или другого пользователя устройством путем перемещения вверх или вниз несущего элемента конструкции, утолщения его передней (лобовой) части специальной эластичной вставкой или изменения угла наклона плоскости экрана к горизонтальной плоскости, образуемой центральными осями зрения пользователя, с фиксацией нижнего края экрана над сектором указанных осей и на удобном для конкретного пользователя расстоянии от зрачков его глаз в пределах от 20 до 120 мм (вне этих пределов прогрессивно возрастают угловые перемещения головы водителя и снижается быстродействие устройства). Полный вывод экрана из поля зрения пользователя при отсутствии источников ослепления предусмотрено путем перевода его в верхнее положение перемещением шлиц-шарниров по плоским шлицам или поворотом экрана на 90-180^о вокруг осей шлиц-шарниров до соприкосновения с несущим корпусом конструкции.

Основные отличительные от избранного прототипа и известных аналогов признаки предлагаемого устройства для защиты от ослепления органов зрения яркими источниками света состоят в следующем.

Светозащитный экран устройства, используемый только при появлении источников ослепления, устраняет большую часть помех для управления транспортным средством, возникающих от конструктивных элементов очков, прежде всего их оправы и заключенных в ней оптических систем, находящихся в конструкциях прототипа и известных аналогов в поле зрения водителя и при отсутствии источников ослепления, снижая уровень обзорности, видимости и контрастности наблюдаемых объектов и искажая их цвет.

Оптическая система светозащитного экрана позволяет использовать в ней многие применяемые для изготовления защитных очков виды затененных, дифракционных и поляроидных фильтров, зеркальных отражателей части избыточного света, оптических сеток, решеток и щелевых элементов, а также их сочетания и композиции, отвечающие предъявляемым требованиям конкретного пользователя предлагаемым устройством, условиям производства и эксплуатации изделия, качественным характеристикам материалов, используемых для его изготовления, и дизайну.

Конструкция устройства универсальна для использования в условиях ночного и дневного времени на транспорте, в промышленности, строительстве и в быту при работе с яркими источниками света и в условиях высокой освещенности рабочего места или на солнце, имеет необходимые регулировки положения оптического элемента экрана в поле зрения конкретного пользователя в пределах, соответствующих его требованиям и условиям эксплуатации, и в этих целях предусматривает комплектацию устройства несколькими запасными светозащитными экранами с одинаковыми или разными видами оптических элементов для возможной быстрой их замены при возникшей необходимости.

Подвижное крепление гибкого светозащитного экрана к несущей конструкции устройства посредством пластиковых фиксирующих шлиц-шарниров или гибких элементов позволяет использовать в качестве основания для такого крепления козырьки многих головных уборов, защитных касок и шлемов, на которые или под которые может также помещаться и само предлагаемое устройство при необходимости использовать его вместе с головным убором или защитным приспособлением.

Конструктивные элементы устройства не содержат сложных для изготовления узлов и деталей, технологичны в производстве, просты и надежны при использовании, а ввиду изготовления их из эластичных энергопоглощающих материалов служат дополнительным защитным средством для головы и глаз пользователя и в, частности, водителя в случае аварии транспортного средства.

Указанные отличия в своем сочетании позволяют повысить безопасность движения транспорта, снизить утомляемость водителя и аварийность, особенно в ночное время, а также повысить эффективность работы других пользователей предлагаемым устройством.

На фиг. 1 и 2 изображено устройство для защиты от ослепления яркими источниками света в положении при отсутствии источников ослепления: фиг.1 вид спереди; фиг.2 то же, вид сбоку; на фиг.3,4 то же, в положении при появлении источников ослепления: на фиг.3 вид спереди; на фиг.4 то же, вид сбоку; на фиг. 5,6 схематическое изображение устройства с подвижным внешним креплением светозащитного экрана: на фиг.5 в подготовленном положении; на фиг.6 в неподготовленном для использования положении; на фиг.7,8 схематическое изображение устройства с подвижным креплением экрана внутри несущего его тканевого пояска (ободка): на фиг.7 в подготовленном для использования положении; на фиг.8 в неподготовленном положении; на фиг.9 схематическое изображение оптического элемента светозащитного экрана с возрастающим уровнем спада интенсивности проникающего света от нижнего к верхнему краю экрана, вид спереди; на фиг. 10 схематическое изображение оптического элемента светозащитного экрана с возрастающим уровнем спада интенсивности проникающего света от нижнего к верхнему краю экрана и от боковых краев и центральной части экрана к секторам центральных осей зрения глаз пользователя, вид спереди; на фиг.11 схематическое изображение гибкого ободка с расположенной внутри него плоской шлицей для подвижного крепления светозащитного экрана, вид спереди; на фиг.12 схематическое изображение светозащитного экрана с гибким элементом крепления его в плоской шлице гибкого ободка, вид спереди.

Устройство для защиты от ослепления яркими источниками света (фиг.1-8) состоит из оптического элемента (фиг.9 и 10), составляющего одно целое с изготовленным из оптических прозрачных материалов гибким светозащитным экраном 1, закрепленным подвижно посредством эластичных пластиковых шлиц-шарниров 2 или гибких элементов 3, перемещаемых по шлицам 4, жестко соединенным с гибким пластиковым ободком, расположенным на внешней стороне (фиг.5,6) или внутри передней (лобовой) части специального эластичного тканевого 5 с застежкой 6 или такого же головного ободка без застежки, охватывающего голову пользователя устройством по линии надбровных дуг (фиг.7,8) и имеющего регулировки, необходимые для фиксации положения оптического элемента указанного экрана в верхнем секторе поля зрения пользователя так, чтобы его нижний край был расположен не ниже линии, касательной к верхним границам зрачков обоих глаз пользователя (фиг.1,2), и отстоял от зрачков его глаз в пределах от 20 до 120 мм, не перекрывая их центральные оси зрения при нормальном (обычном) положении головы и отсутствии источников 7 ослепления. Установка нижнего края светозащитного экрана в указанном положении предусмотрена путем перемещения вверх или вниз тканевого пояска 5 (или головного ободка), и утолщения на необходимую величину его передней (лобовой) части посредством нужного размера эластичной, например, поролоновой вставки внутрь пояска 5 (или головного ободка) через имеющуюся в нем для этого прорезь и специальный карман с соответствующей подгонкой линейных размеров пояска для конкретного пользователя с помощью застежки 6, расположенной в его затылочной части, а также путем увеличения внешнего угла наклона плоскости экрана к плоскости сектора центральных осей зрения глаз пользователя в пределах от 90 до 135^о с использованием для этой цели фиксирующих шлиц-шарниров 2, а при размещении шлиц 4 и перемещаемых по ним гибких элементов 3 внутри тканевого пояска или растяжимого безразмерного головного ободка регулировка положения нижнего края экрана в поле зрения пользователя предусмотрена исключительно путем утолщения их передней (лобовой части) и вертикального перемещения экрана по шлицам или его несущих конструкций (тканевых пояска или ободка).

Оптический элемент светозащитного экрана, независимо от его конструкции и вида (любые светофильтры, зеркальные отражатели части света, оптические сетки, решетки и другие оптические элементы, отвечающие указанным выше требованиям) имеет возрастающий постепенно (плавно) или скачкообразно уровень поглощения или отражения им избыточного света в пределах от 15 до 85% с увеличением спада интенсивности пропускаемого излучения от нижнего к верхнему краю экрана (фиг.9) или от нижнего к верхнему краям экрана и одновременно от боковых краев и центральной части экрана к секторам центральных осей зрения глаз пользователя (фиг.10), что позволяет ему регулировать прозрачность экрана в поле своего зрения путем изменения угла наклона головы в зависимости от яркости источника ослепления.

Наиболее простая и удобная для пользования конструкция устройства состоит из тканевого пояска с застежкой (или головного безразмерного ободка) с размещенным на передней (лобовой) части или внутри его гибким ободком, внутри которого образована плоская шлица (фиг.11), по форме и размерам соответствующая размерам экрана и его гибкого элемента (фиг.12). Вставленный в указанную шлицу светозащитный экран при ее сгибании по кривизне лобной части головы пользователя прочно фиксируется в нужном ему положении. Такая конструкция устройства позволяет использовать его при необходимости совместно с любыми видами головных уборов, с защитными касками, шлемами и т.п.

Использование предлагаемого устройства на транспорте, особенно малогабаритном, а также при работе с яркими (ослепляющими) или опасными для органов зрения источниками света и в условиях интенсивной освещенности рабочего места в промышленности и строительстве позволяет без заметного снижения качественных показателей обзорности, видимости, цветности и контрастности наблюдаемых объектов уменьшить опасное воздействие избыточной световой энергии на органы зрения человека, снизить утомляемость и повысить производительность труда работников указанных отраслей хозяйства, уменьшить аварийность и повысить безопасность движения транспортных средств, за счет чего обеспечить экономию материальных ресурсов и трудовых затрат.

Использование: оптические средства. Сущность изобретения: устройство для защиты от ослепления яркими источниками света содержит надеваемый на голову пользователя кольцевой держатель с установленным на нем с возможностью перемещения светозащитным экраном, выполненным из гибкого оптически прозрачного материала с изменяемым уровнем поглощения или отражения, который колеблется от 15 до 85% с увеличением спада интенсивности проникающего, светового излучения плавно или скачкообразно от нижнего к верхнему краю светозащитного экрана и одновременно от боковых краев и центральной части экрана к месту пересечения с ним центральных осей зрения пользователя устройством. 2 с. п. ф-лы, 12 ил.

1. Устройство для защиты от ослепления яркими источниками света, содержащее надеваемый на голову пользователя кольцевой держатель с устанавливаемым на нем светозащитным экраном, выполненным из гибкого оптически прозрачного материала с изменяемым светопропусканием, отличающееся тем, что изменяемый уровень поглощения или отражения светозащитного экрана колеблется от 15 до 85% с увеличением спада интенсивности проникающегося светового излучения плавно или скачкообразно от нижнего к верхнему краю экрана и одновременно от боковых краев и центральной части экрана к месту пересечения с ним центральных осей зрения глаз пользователя, при этом светозащитный экран снабжен по крайней мере тремя эластичными пластиковыми шлиц-шарнирами, размещенными с возможностью перемещения в соответствующих им плоских шлицах, жестко соединенных с гибкой пластиной-основанием, размещенной на внешней стороне или внутри кольцевого держателя, выполненного в виде тканевого пояска, снабженного в своей центральной части в месте контактирования с лбом пользователя эластичной прокладкой. 2. Устройство для защиты от ослепления яркими источниками света, содержащее надеваемый на голову пользователя кольцевой держатель с устанавливаемым на нем светозащитным экраном, выполненным из гибкого оптического прозрачного материала с изменяемым светопропусканием, отличающееся тем, что изменяемый уровень поглощения или отражения светозащитного экрана колеблется от 15 до 85% с увеличением спада интенсивности проникающего светового излучения плавно или скачкообразно от нижнего к верхнему краю светозащитного экрана и одновременно от боковых краев и центральной части экрана к месту пересечения с ним центральных осей зрения пользователя устройством, при этом светозащитный экран выполнен за одно целое с расположенным по его верхнему краю гибким элементом, выступающим за боковые стороны экрана в виде двух плоских шлиц, размещенных с возможностью перемещения внутри одной эластичной плоской шлицы, жестко закрепленной внутри или снаружи кольцевого держателя, выполненного в виде тканевого ободка, снабженного в своей центральной части в месте контактирования со лбом пользователя эластичной прокладкой.