СВЕТОЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК F21M3/00 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и транспорту, а именно к устройствам для защиты органов зрения водителей транспортных средств от слепящего света внешних источников, и может найти применение, например, на автострадах с интенсивным скоростным движением при повышенных факторах риска.

Известны светозащитные фильтры (очки), изготовленные из фотохромного материала (стекла) [1] Недостатком фильтров является невозможность избирательной защиты от поляризованного света.

Наиболее близким к данному решению по технической сущности и достигаемому результату является светозащитное устройство, состоящее из двух поляризационных фильтров, наложенных один на другой. При взаимном развороте фильтров изменяется интенсивность поляризованного и неполяризованного света [2] При установке одного фильтра на фару транспортного средства, а другого фильтра перед глазами водителя обеспечивается защита глаз водителя от поляризованного света фар таких же встречных транспортных средств.

Недостатком устройства является ухудшение видимости дороги, т.к. исчезает светоотраженный от поверхностей, покрытых стеклом, красками, металлом, пластмассами, полимерами и частично от кожи человека. При этом могут стать невидимыми отражающие предупредительные знаки.

По опубликованным данным около 3/4 всех дорожных происшествий происходит по вине водителей. Перевод транспортных средств на "европейский луч" не решает проблемы полной защиты от ослепления светом встречного транспорта. Для решения проблемы необходимы новые устройства активной безопасности, способствующие предотвращению дорожно-транспортных происшествий в особенно в темное время суток [3]
Целью изобретения является повышение безопасности движения за счет улучшения видимости дороги при одновременной защите водителей от слепящего света фар других транспортных средств.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство (авт. св. N 827882, кл. F 21 m 3.02, 1979), содержащее излучатель поляризованного света и приемно-защитное устройство, снабженное поляризаторами с возможностью изменения ориентации плоскостей поляризации поляризаторов.

Светозащитное устройство включает в себя защитный поляризационный фильтр, установленный перед глазами пользователя на неподвижном основании, а также источник поляризованного света (фару), установленную с возможностью освещения дороги, и согласно изобретению содержит по крайней мере одну фару и один защитный фильтр, установленный с возможностью перемещения относительно неподвижного основания, а также исполнительное устройство, выполненное и установленное с возможностью изменения ориентации и синхронизации плоскостей поляризации фильтра фары и защитного фильтра.

Кроме того, исполнительное устройство выполнено в виде механизма, сцепленного с фильтром, перемещение которого осуществляется путем его поворота относительно неподвижного основания.

Кроме того, содержит два поляризационных фильтра, установленных с возможностью поступательного перемещения и замещения одного фильтра другим фильтром, а исполнительное устройство выполнено в виде механизма, сцепленного с фильтрами, при этом плоскости поляризации фильтров взаимно ортогональны.

Кроме того, содержит по крайней мере два поляризационных фильтра, образующих очковую пару, а исполнительное устройство выполнено в виде механизма, сцепленного по крайней мере с одной очковой парой фильтров, при этом парные фильтры установлены с возможностью одновременного перемещения в одну и ту же сторону, причем в рабочих положениях фильтров их плоскости поляризации компланарны и ортогональны плоскости парных поляризаций сторонних источников света.

Кроме того, содержит по крайней мере две фары, установленные с возможностью их подключения к источникам электрической энергии, а дополнительное устройство выполнено в виде электрических выключателей (переключателя), выполненных и установленных с возможностью раздельного или совместного включения фар, при этом плоскости поляризации света фар взаимно ортогональны.

Кроме того, содержит систему автоматического управления, включающую в себя по крайней мере один контрольный поляризационный фильтр, фотодатчик, электронный усилитель и селектор-переключатель, при этом фильтр установлен перед фотодатчиком, выход которого соединен с усилителем, а выход последнего
с селектором-ереключателем, выход которого соединен с исполнительными устройствами.

Кроме того, система автоматического управления содержит два контрольных поляризационных фильтра, два фотодатчика, два электронных усилителя и селектор-переключатель, при этом фильтры установлены перед фотодатчиками, выходы которых соединены с усилителями, а выходы последних с селектором-переключателем, выход которого соединен с исполнительными устройствами, причем плоскости поляризации контрольных фильтров взаимно ортогональны.

Кроме того, снабжено задатчиками-синхронизаторами режима работы, выполненными в виде источников поляризованного света, установленных в характерных местах дороги с возможностью освещения контрольных фильтров, при этом задатчики, установленные на равных сторонах дороги, выполнены с взаимно ортогональными плоскостями поляризации.

На фиг.1 показана схема управления светозащитным устройством, содержащим один фотодатчик 5 и две группы переключаемых фар 10, 10¹ c фильтрами 12, 12¹; на фиг.2 то же, но с двумя фотодатчиками 5, 6, фарами 11, фильтрами 13, 13' и зеркалом заднего обзора 17; на фиг.3 устройство, выполненное в виде очков с одной парой фильтров 1, 1' и исполнительным механизмом 2.

На фиг.1-3 обозначено:
1 защитный поляризационный фильтр, установленный с возможностью изменения ориентации его плоскости поляризации на 90^o,
2 исполнительное устройство (механизм), изменяющее ориентацию плоскостей поляризации фильтров 1,
3, 4 неподвижные поляризационные фильтры со взаимно ортогональными плоскостями поляризации,
5, 6 фотодатчики,
7, 8 электронные усилители сигналов датчиков 5, 6,
9 переключатель режимов работы,
10, 11 передние и задние источники света (фары),
12, 13 поляризационные фильтры фар 10, 11,
14 селектор сигналов датчиков 5, 6,
15 механическая пружина,
16 поводок фильтров, сцепленный с механизмом 2,
17 зеркало заднего обзора,
18, 19 стекла переднего и заднего обзора (переднее и заднее стекла),
20, 21 поток света передних и задних транспортных средств,
22, 23 поток света собственных передних и задних фар.

Светозащитное устройство включает в себя защитные поляризационные фильтры 1, источники поляризованного света (фары) 10-13 и включает также систему автоматического управления. Для синхронизации работы светозащитных устройств дорога оснащена указателями (задатчиками оптимального режима работы).

Защитные фильтры 1 и источники света (фары) 10-13 имеют две устойчивые ориентации плоскостей поляризации, различающиеся на 90^o. Источники света выполняют в виде одной группы фар, оснащенных подвижными поляризационными фильтрами, установленными с возможностью поворота плоскости поляризации на 90^o, или в виде двух переключаемых групп фар, оснащенных неподвижными фильтрами со взаимно ортогональными плоскостями поляризации.

Защитный фильтр 1 размещают перед глазами водителя и выполняют в виде поворотного поляризационного фильтра, допускающего поворот на 90^o или в виде двух линейно перемещающихся и замещающих друг друга фильтров, плоскости поляризации которых взаимно ортогональны.

Защитные фильтры располагают перед стеклами переднего и/или заднего обзора и/или перед зеркалом заднего обзора. Пару фильтров 1, 1' можно установить в оправке очков с возможностью одновременного (синхронного) поворота на одинаковые углы в одну и ту же сторону с сохранением компланарности плоскостей поляризации (фиг.3).

Для перемещения фильтров 1 или фильтров фар применяют исполнительное устройство (механизм) 2, выполняемое, например, в виде электромагнита с подвижным якорем (фиг.3).

В случае применения защитных фильтров на зеркале 17 (фиг.2) совместно с очками (фиг.3) последние должны иметь в верхней части свободную зону, через которую можно видеть зеркало, т.к. передний и задний фильтры имеют взаимно ортогональное расположение плоскостей поляризации.

Поворот фильтров или переключение фар можно осуществлять вручную и устанавливать оптимальный режим путем проб или с помощью автоматической системы управления (фиг.1, 2).

Для оптимизации режима работы светозащитного устройства в характерных местах дороги устанавливают указатели-задатчики режима. Простейшим является визуальной указатель. Задатчиком может служить прожектор, оснащенный поляризационным фильтром, свет которого попадает на фотодатчики 5, 6. Плоскости поляризации задатчиков, установленных на противоположных сторонах дороги, различаются на 90^o. Можно использовать один из прожекторов (зеленый) светофора, снабдив его поляризационным фильтром. В оптимальном режиме, установленном задатчиком, все транспортные средства, движущиеся в одном направлении, имеют одинаковый режим, противоположный режиму встречных транспортных средств.

Рассмотрим работу светозащитного устройства с двумя фотодатчиками 5, 6 и контрольными фильтрами 3, 4 при наличии поляризационного и неполяризованного света.

Рассмотрим работу светозащитного устройства с двумя фотодатчиками 5, 6 и контрольными фильтрами 3, 4 при наличии поляризованного и неполяризованного света.

Селектор сигналов 14 дифференциального типа и его выходной сигнал пропорционален

где U, U' сигналы от датчиков 5, 6, обусловленные поляризованным и неполяризованным светом.

При наличии поляризованного света
Если плоскости поляризации фильтров 5, 6 взаимно ортогональны, а плоскости поляризации света и фильтра 3 компланарны, то U₅ 0 и U₁₄ U₅.

При совпадении плоскостей поляризации фильтра 6 и источника света U₅ 0 и U₁₄ -U₆.

Сигналы U₅ и U₆ управляют переключателем 9.

Если неполяризованный свет практически отсутствует, то можно применить только один фотодатчик 5 с фильтром 3 (фиг.1). В исходном положении, когда свет посторонних фар отсутствует, электромагнит 2 не возбужден и пружина 15 (фиг. 3) устанавливает поводок 16 с фильтрами 1, 1' в крайнее положение, при котором их плоскости поляризации, например, горизонтальны. При этом включены собственные фары с горизонтальной ориентацией плоскостей поляризации (например, 10). Так как ориентация плоскостей поляризации фильтров 1, 1 и фар 10 одинаковая, то видимость дороги наилучшая. При этом плоскость поляризации неподвижного поляризационного фильтра горизонтальна. Если плоскость поляризации посторонних фар направлена вертикально, то контрольный фильтр 3 не пропускает свет на фотодатчик 5 и его выходной сигнал отсутствует, а фильтры 1, 1' очков остаются в исходном положении и защищают водителя от света посторонних фар.

Если свет посторонних фар имеет горизонтально расположенную плоскость поляризации, то на фотодатчик 5 попадает свет и его выходной сигнал через усилитель 7 воздействует на переключатель фар 9 и исполнительное устройство 2. В этом случае плоскости поляризации фар и фильтра 1 компланарны, но ортогональны плоскости поляризации света посторонних фар. При этом видимость дороги наилучшая, свет встречных фар не достигает глаз водителя.

Работа светозащитного устройства при наличии синхронизирующего поляризационного задатчика происходит следующим образом. Задатчик задал режим, при котором плоскости поляризации передних собственных фар и переднего защитного фильтра, например, вертикальны. При этом свет фар и передних фильтров встречных транспортных средств направлены горизонтально. Водители встречно движущихся транспортных средств хорошо видят дорогу и защищены от света посторонних фар. В то же время плоскость поляризации собственного заднего фильтра ориентирована горизонтально, чтобы водитель не видел свет позади идущих транспортных средств. Если при этом необходимо осветить идущий сзади транспорт, то включают задние фары 11, плоскость поляризации света которых направлена горизонтально. Этот свет не виден водителю, едущему сзади.

Работа светозащитного устройства в светлое время суток происходит следующим образом. Свет фар и дорожных задатчиков, система автоматического управления (фиг.2) содержит два фотодатчика 5, 6 и поэтому не реагирует на неполяризованный естественный свет. При наличии слепящих бликов света, отраженного от мокрой поверхности дороги, плоскость поляризации переднего защитного фильтра 1 (фиг.1) должна быть ориентирована горизонтально. Если слепящие блики возникли на вертикально расположенных стеклах окон домов, то плоскость поляризации переднего защитного фильтра необходимо направить вертикально.

Предложенное техническое решение обладает по сравнению с прототипом следующими преимуществами:
благодаря применению поляризованных источников света и поляризационных защитных фильтров с изменяемой ориентацией их плоскостей поляризации, имеющих два крайних положения, различающихся на 90^o, повышается безопасность движения за счет улучшения видимости дороги в свете собственных фар при одновременной защите водителя от слепящего света посторонних источников света (фар).

Использование: изобретение относится к оптическому приборостроению и транспорту, а именно к устройствам для защиты органов зрения водителей транспортных средств от слепящего света сторонних источников, и может найти применение, например, на автострадах с интенсивным скоростным движением при повышенных факторах риска. Сущность: цель достигается благодаря применению системы защитных перемещающихся поляризованных фильтров и источников света с управляемыми плоскостями поляризации. Система синхронизирована так, что в рабочих состояниях плоскости поляризации защитных фильтров и собственных источников света компланарны и ортогональны плоскости поляризации сторонних источников света. Светозащитное устройство оснащено системой автоматического управления, а синхронизация режима работы обеспечивается поляризационными задатчиками - синхронизаторами, установленными в характерных местах дороги. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Светозащитное устройство, содержащее излучатель поляризованного света и приемно-защитное устройство, снабженные поляризаторами, выполненными с возможностью изменения ориентации плоскостей поляризации поляризаторов, при этом в рабочем состоянии плоскость поляризации поляризаторов приемно-защитного устройства ортогональна плоскости поляризации излучателя другого объекта, отличающееся тем, что плоскость поляризации собственного излучателя совпадает с плоскостью поляризации его приемно-защитного устройства. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что излучатель света и/или приемно-защитное устройство снабжены по крайней мере одним поляризатором, установленным с возможностью перемещения. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что оно снабжено по крайней мере двумя излучателями, имеющими взаимно ортогональные плоскости поляризации и установленными с возможностью их раздельного включения. 4. Устройство по пп.1 3, отличающееся тем, что оно снабжено системой автоматического управления, включающей по крайней мере один контрольный поляризатор, один фотодатчик, один усилитель, а также исполнительное устройство и селекторно-переключающий узел, выполненный и установленный с возможностью распознавания сигналов фотодатчиков и создания сигнала, управляющего исполнительным устройством, при этом поляризатор установлен перед фотодатчиком, выход которого соединен с входом усилителя, выход последнего соединен с селекторно-переключающим узлом, выходы которого соединены с исполнительным устройством, выполненным и установленным с возможностью изменения плоскостей поляризации излучателя и приемно-защитного устройства.