ПРОТИВООСЛЕПЛЯЮЩИЕ ОЧКИ ДЛЯ ВОДИТЕЛЕЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 1998 года по МПК G02C7/10 G02C7/16 

Изобретение относится к оптической технике и может найти широкое применение в качестве защитного средства для водителей от слепящего действия света фар транспортных средств при их эксплуатации в темное время суток.

Одним из направлений борьбы со слепящим эффектом фар дальнейшего света транспортных средств является физическое воздействие на световой поток в непосредственной близости от субъекта восприятия физиологического дискомфорта (в частности, создание устройств для предохранения глаз водителя от прямых лучей фар).

Известное устройство - противоослепляющие очки со специальными стеклами, которые, беспрепятственно пропуская лучи, отраженные от поверхности дороги, смазывают направленный непосредственно на глаза водителя пучок света большой интенсивности от фар, превращая его в легкие светлые радужные кружки [1]. К устройству аналогично типа относятся и защитные очки от ослепления с фильтром на подложке, выполненным в виде голограммы, (записанной пучками, образованными из одного путем сдвига его на угол 7-15) [2]. Принцип действия устройства заключается в уменьшении времени адаптации зрения к перепаду интенсивности освещения за счет смещения максимума световой энергии, падающей на глаза в процессе встречного разъезда вследствие дифрагирования излучения от фар на фильтре очков.

Недостатком этих устройств является необходимость получения специального синтетического материала со специфическими свойствами и фильтра со специальной голографической записью, а также появление в поле зрения дополнительного образа в виде светлых радужных кружков (или дифракционных колец), осложняющих восприятие дорожной обстановки.

Известно также устройство для защиты водителя от ослепления с экранирующим элементом тоже сложной конструкции, состоящей из двух сопряженных по сферической поверхности призм с противоположно направленными преломляющими углами [3]. Применение такого окуляра в очках довольно эффективно экранирует левую зону видимости зрачка водителя от слепящего источника, принцип действия которого основан на полном внутреннем отражении.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции и узость поля зрения стабильного действия устройства, скоррелированного для данного водителя в зависимости от положения головы, (стабильное экранирование осуществляется в поле зрения, ограниченном углами 25-35^o от центральной оси зрения).

Известны также очки с ребристыми решетками, принцип действия которых заключается в существенном снижении интенсивности прямых лучей, воздействующих на глаза водителей, путем легкого наклона головы, в результате лучи экранируются ребрами решетки, установленной на очках [1].

Недостатком данного устройства является то, что в поле зрения водителя вводится дополнительный ребристый экранирующий элемент, который осложняет восприятие дорожной обстановки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является противоослепляющие очки на жидком кристалле [4] . Принцип действия этого устройства заключается в следующем. Под действием фототока, создаваемого источником ослепления, происходит затенение жидкого кристалла в определенной узкой полосе, которая экранирует прямые лучи от фар. В этом случае затененные полосы носят динамический характер и возникают только в необходимых областях поля зрения водителя в зависимости от количества слепящих источников.

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является крайне сложная конструкция окуляра с дополнительным источником питания.

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей противоослепляющих очков, а именно, путем очень простой корректировки использования их одновременно и в качестве противосолнечных очков.

Указанная цель обеспечивается тем, что противосолнечные очки, содержащие оправу и окуляр, выполненный из цветных схемных линз, снабжен системой крепления, позволяющей дискретно регулировать пространственное положение линзы относительно оси, проходящей через центр зрачка под углом α = 30-45^o к горизонтальной плоскости, и β = 0, β ≥ 68^° к вертикальной плоскости, причем размер линзы и величина угла β в зависимости от конкретного водителя определяются из соотношения l ≤ h/cosβ, где l - длина радиуса вектора от точки крепления линзы до точки пересечения его с нормалью, восстановленной с центра зрачка и лежащей на нижней границе линзы, h - расстояние точки крепления линзы до центра зрачка водителя.

На фиг. 1 изображен общий вид противослепляющих очков: а) 1 - оправа, 2 - съемные цветные линзы, 3 - центральный элемент крепления, 4 - боковой элемент крепления. Там же справа б) и снизу в) приведена схема одного из примеров конструктивного исполнения системы крепления съемных линз. Элементы крепления 3 и 4 могут быть исполнены как отдельно от оправы, так и отлиты или штампованы как единое целое с ним. Линза с помощью шпильки 2а, имеющей дискретный выступ, входящий в соответствующие пазы гнезда крепления, устанавливаются в соответствующий режим работы очков: A - строго вертикальное положение (β = 0) - обычные противосолнечные очки; B - наклонное положение (β ≥ 68^°) - режим эксплуатации в качестве противоослепляющих очков, причем в зависимости от конкретного водителя (с целью удовлетворения условия l ≤ h/cosβ, см. ниже) значение угла β растет с шагом Δβ =2^o-3^o, начиная с β = 68^o.

На фиг. 2 приведена схема хода прямых лучей, падающих на поверхность линзы, вызывающие ослепление в режиме противослепляющих очков. Положение линзы относительно вертикальной плоскости определяется углом β . Угол γ определяет угол расфокусировки светового пучка в вертикальной плоскости. Угол падения расфокусированного луча (непараллельного к оптической оси фары) на поверхность линзы очков, есть угол ϕ . Легко показать что угол ϕ = γ+β. . Так из где L K₂ = 180^o - (γ+∠K₁), поскольку из Δ МАР, L K₀ = 90^o - β, то ∠K₁= 180^°(90^°-β) = 90^°+β, . Следовательно L K₂ = 180^o - (90^°+β+γ) = 90^°-β-γ. . Тогда ϕ = β+γ.
Максимальный угол расфокусировки γ = 12^o почти для всех типов фар. С другой стороны по формулам Френеля, позволяющим оценить интенсивность отраженной и преломленной волн при относительном коэффициенте преломления материала линзы n=1,52 (стекло, оргстекло, полистирол), следует, что ослабление интенсивности волны за счет отражения естественного света в 2,2 - 3 раза достигается при угле падения ϕ = 80 - 85^o [5]. Ослабление интенсивности примерно в 2,5 - 3 раза вполне достаточно для снятия слепимости (уменьшения коэффициента ослепленности на 40 - 60%). Следовательно угол наклона линзы к вертикальной плоскости при максимальной расфокусировке (γ = 12^°), β > ϕ-12^° ≥ 68^°, будет достаточным для существенного снижения эффекта слепимости фар дальнего света.

Чтобы исключить действие бликов от посторонних источников света в поле зрения водителя, возникающих при наклонном расположении линз, необходимо развернуть их также по горизонтальной плоскости на угол α = 30-45^o. В таком случае блики будут создавать источники, расположенные на правой обочине дороги, на уровне ниже высоты расположения фар встречного транспорта, которые по условиям эксплуатации транспортных средств в принципе отсутствуют.

Из фиг. 2 легко видеть, что размеры линзы и угол наклона ее к вертикальной плоскости β должно удовлетворять соотношению l ≤ h/cosβ, (где l - длина радиус-вектора от точки крепления линзы до точки пересечения его с осью, проходящей через центр зрачка, лежащей на нижней границе линзы, h - расстояние точки крепления до центра зрачка водителя), чтобы линза при ее эксплуатации в режиме противоослепляющих очков не экранировала поле зрения водителя.

Наконец для полного снятия бликов от возможных источников, а также с целью дополнительного снижения интенсивности воспринимаемого потока света в левой слепящей зоне видимости необходимо использовать в качестве линз - цветные фильтры, что одновременно удовлетворяет условию использования очков и в качестве противосолнечных.

Применение предложенного изобретения в сравнении с известными устройством позволит существенно снизить интенсивность слепящего потока света от фар транспортных средств при значительном упрощении конструкции и одновременном использовании в качестве противосолнечных очков, тем самым сократить количестов дорожно-тарнспортных происшествий, особенно с тяжелыми последствиями, имеющими место при эксплуатации их в темное время суток.

Источники информации
1. Мишурин В. М., Романов А.Н. Надежность водителя и безопасность движения, М.:Транспорт, 1990, с.101.

2. Авторское свидетельство СССР N 1323997, кл. G 02 C 7/10, 1987.

3. Авторское свидетельство СССР N 1270737, кл. G 02 C 7/14, 7/16, 1986.

4. Авторское свидетельство СССР N 1413577, кл. G 02 C 7/16, 1988 - прототип.

5. Ландсберг Г.С. Оптика, М.: Наука, 1976, с. 478.

Использование: оптическая техника, в частности, в качестве защитного средства для водителей от слепящего действия дальнего света фар транспортных средств при эксплуатации их в темное время суток. Сущность изобретения: противоослепляющие очки для водителей транспортных средств содержат оправу и размещенные на ней линзы, выполненные цветными и размещенными на оправе с возможностью съема и дискретной регулировки их пространственного положения относительно оси, проходящей через центр зрачка пользователя очками под углом α = 30 - 45^o к горизонтальной плоскости и под углом β = 0^o или β ≥ 68^o к вертикальной плоскости, причем размер линз выбирается обеспечивающим соотношение l ≤ h/cosβ , где l - расстояние от точки крепления линзы до нормали, восстановленной от центра зрачка и лежащей на нижней границе линзы, h - расстояние от точки крепления линзы до центра зрачка водителя. 2 ил.

Противоослепляющие очки для водителей транспортных средств, содержащие оправу и размещаемые на ней линзы, отличающиеся тем, что линзы выполнены цветными и размещены на оправе с возможностью съема и дискретной регулировки их пространственного положения относительно оси, проходящей через центр зрачка пользователя очками под углом α = 30 - 45^o к горизонтальной плоскости и под углом β = 0 или β ≥ 68^o к вертикальной плоскости, причем размер линз выбирается обеспечивающим соотношение l ≤ h/cosβ , где l - расстояние от точки крепления линзы до точки пересечения его с нормалью, восстановленной от центра зрачка и лежащей на нижней границе линзы, h - расстояние от точки крепления линзы до центра зрачка водителя.