УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ЗРЕНИЯ ОТ ОСЛЕПЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК G02C7/10 

Изобретение относится к светозащитным оптическим устройствам и может быть использовано для защиты глаз водителей всех транспортных средств от ослепления прямым солнечным светом, светом фар встречного транспорта или при резких изменениях уровня освещенности трассы. Оно может быть применено также во всех других случаях, когда имеется опасность возможного ослепления ярким светом.

Известно противоослепляющее устройство (патент США 4253745, МКИ G 02 C 7/10, НКИ 351-45), которое содержит очковую оправу с держателями, в которые вставлены противоослепляющие линзы. Линзы изготовлены из прозрачного материала, в который вставлены горизонтальные параллельные непрозрачные матовые полоски, чередующиеся со слоями прозрачного материала. Каждая полоска наклонена вперед и вниз. Фиксирующее приспособление позволяет съемным образом устанавливать держатели линз на оправе с возможностью поворота относительно нее вокруг горизонтальной оси. Фиксирующее устройство позволяет регулировать угловое положение линз и фиксировать их в разных угловых положениях в соответствии с требуемым противоослепляющим эффектом. Расстояние между непрозрачными полосками в линзах таково, что они позволяют пересекать ослепляющие лучи от встречного автомобиля без изменения положения головы водителя.

Недостатком этого устройства являются низкие контраст и эффективность, обусловленные тем, что наряду с ослаблением ослепляющего света, соответственно, снижается видимость у наблюдателя.

Известна конструкция очков, автоматически меняющих светопропускание в зависимости от интенсивности падающего на них света (патент Франции 2219725, МКИ G 02 C 7/12). Принцип действия предложенной конструкции заключается в повороте на угол до 90^o двух поляроидных фильтров с помощью сигналов от промежуточной фотоэлектрической ячейки, сигналы которой возбуждают обмотки двух электромагнитов, вращающих поляроиды, причем угол вращения является функцией интенсивности света, падающего на фотоэлектрическую ячейку. Предложенная конструкция имеет цель устранить эффект ослепления глаза при резком увеличении яркости света, сохраняя для глаза условия нормальной освещенности. Однако эта конструкция недостаточно эффективно и надежно устраняет эффект ослепления, кроме того, ей присущ также недостаток: снижение ослепляющего воздействия источника, соответственно, значительно ослабляет видимость, то есть не обеспечивает условия нормальной освещенности.

Известны противоослепляющие очки с управляемым светопропусканием (оптический журнал N 7, 1993 год, стр. 28), которые представляют собой устройство, препятствующее ослеплению водителя дальним светом фар встречного транспорта. Устройство включает в себя два электрооптических затвора на жидких кристаллах, установленных в оправу очков, и электронную схему управления, обеспечивающую изменение пропускания затворов при изменении освещенности на фотоприемнике. В качестве электрических затворов используются ячейки с нематическим жидким кристаллом, работающим на твист-эффекте. Схема управления выполнена в виде генератора прямоугольных монополярных импульсов, в цепь питания которого установлен фотодиод, запирающий цепь при отсутствии входной засветки. Жидкокристаллическая ячейка представляет собой две плоскопараллельные пластины, на внутренние стороны которых методом катодного распыления нанесены прозрачные электроды. Известная конструкция также не обеспечивает надежной и эффективной защиты глаза от ослепляющего воздействия направленного света, что объясняется тем, что, снижая пропускающую способность жидкокристаллической ячейки для ослепляющего источника света, одновременно снижается видимость наблюдаемой картины.

Наиболее близким аналогом является устройство защиты зрения от ослепления по заявке 94011254/28 от 4 апреля 1994 года (пол. реш. от 23.09.95 года), которое содержит фотоприемное устройство, усилитель модулятор света, источник питания, разделитель каналов, интегратор импульсного сигнала, формирователь импульсов синхронизации, тактовый генератор, умножитель частоты импульсов, первое и второе устройства временной задержки, источник питания модулятора света, источник света.

Устройство обеспечивает установление необходимой средней освещенности глаз пользователя и автоматическое поддержание этого уровня независимо от изменения мощности светового потока путем измерения освещенности и регулирования времени воздействия света на глаза и времени освещения наблюдаемого объекта. В случае необходимости освещения фарами дороги и освещения светом встречной машины устройство реализует защиту путем разделения периодов времени освещения и наблюдения дороги встречными машинами, то есть попеременным включением фар и перекрытием светового потока наблюдателя на время включения фар встречной машиной.

Недостатком этого устройства является также недостаточное эффективная и надежная защита зрения от ослепления, что объясняется невозможностью обеспечения на современной элементной базе, требуемой скважности импульсно-периодического режима работы устройства.

Заявляемое устройство защиты зрения от ослепления характеризуется следующими существенными признаками общими с наиболее близким аналогом - наличием фотоприемного устройства и источника питания, а также существенными признаками, которые являются отличительными от ближайшего аналога, это: выполнение устройства из двух симметрично расположенных зеркально установленных блоков, каждый из которых включает в себя последовательно установленные оптически соединенные диафрагму, объектив, светофильтр, разделяющий световой поток на красный и зеленый потоки, поступающие соответственно на входы, установленных в фокальной плоскости объектива, усилителя яркости изображения красного цвета и усилителя яркости изображения зеленого цвета, выходы каждого из которых оптически соединены соответственно со входами первого и второго регулярных световодов, поворачивающих изображение на 180^o, а выходы первого и второго регулярных световодов оптически соединены со светоделителем, объединяющим световые потоки, прошедшие первый и второй регулярные световоды, выходы которых установлены в фокальной плоскости окуляра, установленного по ходу потока, объединенного светоделителем, оптически соединенным с фотоприемным устройством, установленным по ходу потока, ответвленным светоделителем, при этом выход фотоприемного устройства соединен с управляющим входом источника питания, выход которого подключен соответственно к ускоряющим электродам усилителя яркости изображения зеленого цвета и усилителя яркости изображения красного цвета.

Усилители яркости изображения красного цвета и зеленого цвета могут быть выполнены, например, в виде микроканальных, что является оптимальным для обеспечения малых весогабаритных характеристик устройства.

Сущность изобретения поясняется на чертеже, где изображена структурная схема, заявляемого устройства, где:
1 диафрагма
2 объектив
3 светофильтр
5 усилитель яркости изображения красного и зеленого цветов
6 первый регулярный световод
7 второй регулярный световод
8 светоделитель
9 фотоприемное устройство
10 окуляр
11 источник питания.

Устройство защиты зрения от ослепления работает следующим образом: через диафрагму 1, ограничивающую световой поток, и объектив 2, предназначенный для формирования изображения на входе усилителей яркости изображения 5 и свет поступает на светофильтр 3 (который может быть выполнен, например, в виде светоделительного кубика), разделяющий световой поток на красный и зеленый потоки, каждый из которых соответственно усиливается усилителем яркости красного цвета 5 и усилителем яркости зеленого цвета 5, которые установлены в фокальной плоскости объектива 2.

С выхода усилителя яркости изображения красного цвета 5 и выхода усилителя яркости изображения зеленого цвета 5 световые потоки соответственно через первый 6 и второй 7 регулярные световоды поступают на светоделитель 8, выполняющего роль спектрального объединителя каналов. После светоделителя объединенный световой поток поступает через окуляр 10 в глаз наблюдателя. Причем торцы первого 6 и второго 7 регулярных световодов находятся в фокусе окуляра 10 на том же фокусном расстоянии, что и у объектива 2. Окуляр 10 имеет возможность фокусировки в зависимости от остроты зрения наблюдателя. С помощью светоделителя 8 часть объединенного светового потока отводится на фотоприемное устройство 9, осуществляющим обратную связь через источник питания 11 с усилителями яркости изображения красного цвета 5 и зеленого цвета 5. При превышении заданного значения освещенности с фотоприемного устройства 9 поступает сигнал на управляющий вход источника питания 11, регулируемый сигнал с которого поступает соответственно на ускоряющие электроды усилителей яркости изображения 5, за счет изменения режима питания которых и обеспечивается уменьшение усиления входного светового потока.

Устройство защиты зрения от ослепления основано не на модернизации осветительных систем, а на усилении той части светового потока от наблюдаемой местности и дороги, которая поступает непосредственно в глаза водителя. Усиление света осуществляется в предлагаемом устройстве в усилителях яркости изображения красного цвета и зеленого цвета. Уровень усиления может достигать 20000.50000 раз. При таких уровнях усиления даже безлунной ночью неосвещенные участки дорого (средняя яркость изображения 10 кд/м) воспринимается как хорошо освещенные городские улицы, при этом коэффициент ослепленности уменьшается за счет увеличения яркости адаптации глаз водителя и снижения освещенности от блеского источника на зрачке наблюдателя.

Причем яркость адаптации поддерживается постоянной независимо от реальной яркости наблюдаемой картины.

Защита глаз водителя от ослепления обеспечивается путем снижения мощности осветительных фар встречных транспортных средств в десятки и сотни раз, в этом заключается кардинальное решение проблем ослепления водителей. Однако такое положение реализуется только при пользовании устройством защиты зрения от ослепления всеми водителями транспортных средств.

Другой механизм, обеспечивающий защиту от ослепления даже при наличии в поле зрения водителя излучения мощных фар встречного транспорта, заключается в ограничении максимальной яркости элементов наблюдаемой картины. Это достигается выбором рабочей точки на зависимости яркости светового потока на выходе усилителей яркости изображения от яркости на их входе таким образом, чтобы яркость адаптации глаза составила приблизительно 0,5 величины насыщающей выходной яркости усилителя. В этом случае ни один элемент изображения (включая фары встречной машины) по яркости не будет превышать яркость адаптации глаза более чем в 2 раза. Поэтому эффект ослепления водителей может быть полностью исключен. Известно, что в ночных условиях яркость адаптации глаз при освещении дороги автомобильными фарами составляет величину около 0,1 кд/м², в то время как яркость дальнего света фар встречной машины приблизительно 10⁶ кд/м².

Заявляемое устройство защиты зрения от ослепления позволяет воспринимать изображение в цвете, что немаловажно для распознования сигналов светофоров, сигнальных и дорожных знаков. Для этой цели устройство имеет два цветных канала (красный и зеленый для каждого глаза) с возможностью регулировки цвета. Этих двух цветов вполне достаточно для обеспечения водителей всей зрительной информацией для принятия решений. В общем виде устройство может быть снабжено третьим (синим) каналом. В этом случае существенно возрастут лишь габаритные размеры, стоимость устройства.

Устройство защиты зрения от ослепления имеет малые весогабаритные характеристики и может быть выполнено в виде массивных очков (типа мотоциклетных). Возможно также закрепить их на легком шлеме.

Устройство защиты зрения от ослепления обеспечивает при его использовании надежную и эффективную защиту глаз водителей и других пользователей от ослепляющего воздействия направленного светового потока.

Сущность изобретения: устройство защиты зрения от ослепления включает в себя два симметрично расположенных, зеркально установленных блоков, каждый из которых включает в себя диафрагмы, объектив, светофильтр, усилитель яркости изображения красного цвета, усилитель яркости изображения зеленого цвета, первый и второй регулярные световоды, светоделитель, фотоприемное устройство, окуляр, источник питания. Устройство защиты зрения от ослепления позволяет воспринимать изображение в цвете и обеспечивает при его использовании надежную и эффективную защиту глаз водителей и других пользователей от ослепляющего воздействия направленного светового потока. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство защиты зрения от ослепления, содержащее два противоослепляющих блока, размещенных в оправе очков, каждый из которых содержит фотоприемное устройство, источник питания и окуляр, отличающееся тем, что каждый противоослепляющий блок включает в себя последовательно установленные, оптически соединенные диафрагму, объектив, светофильтр, разделяющий световой поток на красный и зеленый потоки с возможностью их поступления соответственно на вход усилителя яркости изображения красного цвета и на вход усилителя яркости изображения зеленого цвета, каждый из которых установлен в фокальной плоскости объектива, при этом выходы усилителей изображения красного и зеленого цветов соединены соответственно с входами первого и второго световодов, выполненных с возможностью поворота изображения на 180^o, а выходы этих световодов установлены в фокальной плоскости окуляра и оптически соединены с входами светоделителя, выходы которого оптически соединены соответственно с окуляром и с входом фотоприемного устройства, выход которого соединен с управляющим входом источника питания, выход которого подключен соответственно к усилителям яркости изображения зеленого и красного цветов. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что усилители яркости изображения красного и зеленого цветов выполнены в виде микроканальной пластины с люминофорами соответственно красного и зеленого цветов.