ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ АНТИОСЛЕПИТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК F21V9/14 F21M3/02 

Изобретение относится к антиослепительным системам, использующим поляризованное излучение в своей работе для обеспечения безопасности, и в частности для обеспечения безопасности движения транспортных средств. Изобретение может быть использовано в локации.

Известны устройства для автомобильного транспорта, использующие поляризованное излучение для исключения ослепления водителей встречными автомобилями [1, 2]. Во всех случаях используется источник неполяризованного излучения (лампа накаливания), поляризатор излучения, поляризационный фильтр перед приемником излучения, вращатели плоскости поляризации и устройства управления ими.

Недостатками известных устройств являются: ослабление видимости, потери интенсивности излучения подсвета [1, 2], уменьшение их эффективности при изменении взаимной ориентации в пространстве (поперечном крене) встречных транспортных средств, сложность устройства при пространственной ориентации излучения подсвета по плоскости поляризации [2].

Наиболее близким по технической сущности и выбранным в качестве прототипа является светозащитное устройство [2], содержащее защитный поляризационный фильтр, источник поляризованного света (фара), а также исполнительное устройство переключения плоскости поляризации и систему автоматического управления.

Недостатки прототипа:
При использовании неполяризованного излучения установка поляризационных фильтров на фары (излучатель) вдвое снижает интенсивность излучения света за счет поглощения неиспользуемой кроссполяризационной составляющей излучения подсвета, что потребует удвоения мощности излучателя (светового прибора) для обеспечения требуемой освещенности и повлечет увеличение вдвое потребляемой мощности от источника питания излучателя, утяжелит тепловой режим излучателя (фары) [2].

Установка защитного поляризационного фильтра на неподвижном основании перед стеклом переднего обзора [2] приводит к поглощению половины приходящего отраженного естественного излучения подсвета (света), что снижает видимость в сумерках, когда использование собственного излучения (света, фар) неэффективно [2].

Устройство не защищает при ослеплении через боковые зеркала источниками излучения (света) транспортных средств, движущихся попутно [2].

Отказ (выход из строя) исполнительного устройства поворота поляризационного фильтра источника излучения фары или системы автоматического управления исполнительным устройством приведет к ослеплению водителей встречных и попутных транспортных средств [2].

Техническая сложность оснащения дорог в характерных местах указателями - задатчиками режима работы светозащитных устройств [2].

Заявляемое техническое решение в приложении к транспортным средствам направлено на обеспечение безопасности движения транспортных средств, улучшение экономических, надежностных показателей оборудования и условий работы и комфорта водителей в сумеречное и темное время суток за счет исключения ослепления, улучшения видимости, упрощения технической реализации и улучшения энергетики подсвета.

Это достигается тем, что в известном светозащитном устройстве, содержащем по крайней мере два поляризационных фильтра, одни из которых установлен перед приемником излучения, а второй перед источником излучения подсвета - фарой, и устройство управления поляризационным фильтром принимаемого излучения, поляризационный фильтр перед приемником излучения из переднего сектора обзора выполнен убирающимся в виде подвижного козырька и имеет расширенную область подавления слепящей кроссполяризационной составляющей и состоит по крайней мере из двух последовательно установленных поляризаторов, сдвинутых относительно плоскости максимального подавления на угол ± Q (фиг. 2), где Q - угол поперечного крена транспортного средства, кроме того на боковых зеркалах (4), зеркале заднего вида (3) или заднем стекле (5) также установлены поляризационные фильтры с расширенной областью подавления слепящей кроссполяризационной составляющей излучения из заднего сектора обзора и просветляющим покрытием (14) на зеркалах и поляризационном фильтре подвижного козырька (2), а источник поляризационного излучения подсвета - фары (1) состоит из источника неполяризованного излучения (21), отражателя (22), фильтра - делителя поляризационных составляющих (23), отражателя поляризованного излучения (29), вращателя плоскости поляризации (24), выходного поляризационного фильтра (25) и рассеивателя (26).

Кроме того он дополнительно содержит устройство управления поляризационным фильтром, установленным перед приемником излучения, содержащее датчик угловой информации (31) о угловом положении плоскости поляризации слепящего излучения (30), преобразователь угловой информации (32) и угловой дискриминатор (33), на выходе которого формируется управляющий сигнал (34) для электрического или электромеханического приводов фильтра подвижного козырька (2). При этом устройство управления соединено с бортовой сетью, а его выход (34) с электрическим или электромеханическим приводом фильтра подвижного козырька (2).

Предлагаемое техническое решение поясняется с помощью фиг. 1 - 4, где на фиг. 1 - 4 показаны как предлагаемый поляризационный антиослепитель, установленный на транспортном средстве (автомобиле) - фиг. 1, так и конструктивное выполнение его отельных элементов - фиг. 2 - 4.

Фиг. 1 - расположение элементов поляризационного антиослепителя на транспортном средстве.

Фиг. 2 - построение поляризационного фильтра с расширенной областью подавления кроссполяризационной составляющей излучения и его характеристика.

Фиг. 2a, фиг. 2b, фиг. 2c - варианты конструкции подвижного козырька с поляризационным фильтром неуправляемым, управляемым электрически и электромеханически соответственно.

Фиг. 3a, фиг. 3b - варианты конструкции источников поляризованного излучения с использованием обеих ортогональных поляризационных составляющих излучения (с утилизацией кроссполяризационной составляющей излучения).

Фиг. 4 - структурная схема устройства управления плоскостью поляризации фильтра подвижного козырька.

На фиг. 1 - 4 и в тексте приняты следующие обозначения:
1 - излучатели (фары) поляризованного излучения - подсвета - света
2 - подвижный козырек
3 - зеркало заднего вида
4 - боковые зеркала
5 - заднее стекло
6 - приемник излучения (глаз, телевизионная камера)
7 - транспортное средство (вид сверху)
8, 9 - поляризационные фильтры, плоскости поляризации которых сдвинуты на угол ± Q
10 - коэффициент передачи кроссполяризационной составляющей
11 - ^-Q - угол поворота плоскости поляризации излучения подсвета
12 - прозрачная основа
13 - поляризационный фильтр
14 - просветляющее покрытие
15 - поляризационный фильтр
16 - основание (корпус)
17 - поляризационный фильтр с оптически активным элементом
18 - оптически активный элемент
19 - механизм вращения поляризационного фильтра подвижного козырька
20 - ось вращения поляризационного фильтра подвижного козырька относительно основания.

21 - источник неполяризованного излучения (лампа накаливания)
22 - отражатель
23 - фильтр-делитель поляризационных составляющих излучения
24 - оптически активный элемент
25 - выходной поляризационный фильтр
26 - рассеиватель
27 - корпус
28 - пластинка (вращатель плоскости поляризации), согласующая плоскости поляризации ортогональных поляризационных составляющих излучения
29 - отражатель поляризованного излучения.

30 - принимаемое излучение
31 - датчик угловой информации о угловом положении плоскости поляризации слепящего излучения
32 - преобразователь угловой информации
33 - угловой дискриминатор
34 - сигнал управления приводом фильтра подвижного козырька
Таким образом заявляемое устройство (см. фиг. 1), устанавливаемое на транспортное средство (7), состоит из источника поляризованного излучения подсвета (фары) (1), используемого для подсвета местных предметов, дороги и предметов, находящихся на ней; поляризационного фильтра на подвижном козырьке (2), который может быть убран в случае неиспользования собственного излучения подсвета, который производит поляризационную селекцию излучения, падающего на приемник излучения (6) - глаз, телевизионная камера из переднего сектора обзора; боковых зеркал (4), зеркала заднего вида (3) или заднего стекла (5) с поляризационными фильтрами, производящими поляризационную селекцию излучения из заднего сектора обзора.

Плоскость поляризации источников излучения (1) устанавливается таким образом, чтобы ориентация ее в пространстве была взаимно ортогональна для транспортных средств, движущихся во встречном направлении (например 45^o к горизонту или вертикали).

Плоскость поляризации фильтра на подвижном козырьке (2) совпадает с плоскостью поляризации излучения излучателя (1), а плоскость поляризации фильтров на зеркалах (3, 4), заднем стекле (5) ортогональна плоскости поляризации излучения излучателя (1).

Установленные на транспортном средстве (7) подвижный козырек (2), зеркала (3, 4), заднее стекло (5) имеют поляризационные фильтры с расширенным углом подавления кроссполяризационной (слепящей) составляющей излучения (фиг. 2), что достигается последовательной установкой по крайней мере двух поляризационных фильтров (8, 9) со смещением на угол ± Q плоскостей максимального подавления кроссполяризационного (слепящего) излучения, где Q - угол поперечного крена транспортного средства, что обеспечивает заданное подавление слепящего излучения транспортных средств при кренах в пределах углов (± Q). Характеристика фильтра показана на фиг. 2, а его устройство - на фиг. 2a.

Для транспортных средств с кренами, превышающими угол Q, в условиях эксплуатации возможно использовать дополнительное угловое управление в пространстве плоскостью поляризации фильтра подвижного козырька (2), для чего используется поляризационный фильтр с электрическим приводом, осуществляющим подстройку плоскости максимального подавления слепящего излучения за счет использования оптически активного элемента (18) (фиг. 2b) - электрически управляемого вращателя плоскости поляризации принимаемого излучения, например для оптического излучения - жидкокристаллических (ЖК) элементов; или с электромеханическим приводом, обеспечивающим механически с помощью тягового устройства (19) вращение фильтра (15) относительно оси (20) и т.о. осуществляющим подстройку положения плоскости максимального подавления слепящего излучения.

Для дополнительного управления угловым положением в пространстве плоскости максимального подавления поляризационного фильтра подвижного козырька (2) с электрическим (фиг. 2b) или электромеханическим (фиг. 2c) приводом используется устройство управления (фиг. 4), содержащее датчик угловой информации (31) об угловом положении плоскости поляризации слепящего излучения (30) из переднего сектора, преобразователь угловой информации (32) и угловой дискриминатор (33) [5] , выход (34) которого соединен с приводом электрического или электромеханического фильтра подвижного козырька.

Поляризационные фильтры на подвижном козырьке и зеркалах имеют просветляющее покрытие для устранения бликов.

Для повышения энергетического потенциала подсветки (освещенности) местных предметов, дороги и предметов, находящихся на ней, используются излучатели (фары), утилизирующие кроссполяризационную составляющую излучения [фиг. 3a, b], для чего одна из поляризационных составляющих неполяризованного излучения источника (лампы накаливания, например) (21), сфокусированных отражателем (22), после отражения от поляризационного фильтра-делителя (23) [3] (например, стеклянной стопы) и отражателя поляризованного излучения (29), а вторая, ортогональная ей, прошедшая через поляризационный фильтр-делитель (23), взаимно согласуются по плоскости поляризации за счет использования вращателя плоскости поляризации (24) [4] излучения и, пройдя рассеиватель (26), суммируются в пространстве. Для подавления возникающей цветовой дисперсии и стабилизации сформированной поляризационной структуры излучения в выходной плоскости апертуры излучателя (фары) устанавливается дополнительный выходной поляризационный фильтр (25).

Устройство работает следующим образом.

В дневное или сумеречное время суток для исключения поглощения приходящего естественного отраженного от дороги, предметов на дороге и местных предметов излучения подсвета (света) подвижный козырек (2) с поляризационным фильтром убирается (откидывается, например) и обе поляризационные составляющие подсвета, без потерь прошедшие через лобовое стекло, попадают на приемник излучения (6).

В позднее, сумеречное или темное время суток, когда проявляется слепящее действие источников излучения (фар) встречных и попутных транспортных средств при включении источников излучения подсвета (фар) (1), перед приемником излучения (6) (глаз, телевизионная камера) устанавливается, например, опускается подвижный козырек с поляризационным фильтром (2). При этом плоскость поляризации источников излучения встречных транспортных средств оказывается ортогональной относительно плоскости поляризации фильтра подвижного козырька (2) и это слепящее излучение встречных транспортных средств подается как кроссполяризационная составляющая, так же как и излучение попутных транспортных средств, падающее на боковые зеркала (4), зеркало заднего вида (3) или заднее стекло (5) и являющееся для их поляризационных фильтров ортогональным, кроссполяризационным.

В случаях поперечного крена транспортного средства больше угла Q подавление слепящего излучения встречного транспортного средства может оказаться недостаточным. Включение устройства дополнительного управления (31, 32, 33, 34) (фиг. 4) угловым положением в пространстве плоскости поляризации фильтра подвижного козырька (2) с электрическим (фиг. 2b) или электромеханическим (фиг. 2c) приводом позволяет стабилизировать подавление слепящего излучения фильтром подвижного козырька.

Использование изобретения позволит:
1. Исключить ослепление как встречными, так и попутными транспортными средствами, оборудованными предлагаемыми устройствами, снизив аварийность, увеличив безопасность, улучшив условия труда и комфорт.

2. Улучшить различимость предметов, препятствий, местности с сумеречное время за счет откидывания подвижного козырька.

3. Упростить техническую реализацию, исключив подстройку плоскости поляризации излучения на излучателе (фарах) и увеличив, таким образом, надежность системы.

4. Упростить техническую реализацию за счет использования подвижного козырька, а не переключаемых системой автоматического управления защитных поляризационных фильтров.

5. Улучшить энергетику подсвета за счет использования обеих ортогональных поляризационных составляющих неполяризованного излучения источника излучения.

Изобретение относится к поляризационным антиослепителям и предназначено для подавления слепящего излучения и таким образом обеспечения безопасности движения транспортных средств, а также может быть использовано в локационных устройствах, использующих поляризованное излучение. Технический результат - повышение эффективности устройства за счет использования подвижного козырька, боковых зеркал, зеркала заднего вида или заднего стекла с поляризационными фильтрами с расширенным углом подавления слепящего кроссполяризационного излучения, просветляющего покрытия на поляризационных фильтрах, источника поляризованного излучения с повышенным энергетическим потенциалом за счет использования обеих ортогональных поляризационных составляющих излучения подсвета. Дополнительно содержит устройство управления угловым положением в пространстве плоскости максимального подавления слепящего излучения фильтром подвижного козырька с электрическим или электромеханическим приводом для расширения углов работы при максимальном поперечном крене транспортного средства. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Поляризационный антиослепитель для транспортных средств, содержащий по крайней мере два поляризационных фильтра, один из которых установлен перед приемником излучения, а второй перед источником неполяризованного излучения подсвета, и устройство управления поляризационным фильтром принимаемого излучения, отличающийся тем, что поляризационный фильтр перед приемником излучения выполнен убирающимся в виде подвижного козырька с расширенной областью подавления слепящей, кроссполяризационной составляющей и состоит по крайней мере из двух последовательно установленных поляризаторов, сдвинутых на угол ±Q относительно плоскости максимального подавления, где Q - угол поперечного крена транспортного средства, и просветляющего покрытия, кроме того, на боковых зеркалах, зеркале заднего вида или заднем стекле также введены поляризационные фильтры с расширенной областью подавления слепящей кроссполяризационной составляющей с просветляющим покрытием на зеркалах, а источник поляризованного излучения подсвета состоит из последовательно установленных источника неполяризованного излучения, отражателя, фильтра-делителя поляризационных составляющих, отражателя поляризованного излучения, вращателя плоскости поляризации, выходного поляризационного фильтра и рассеивателя. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство управления поляризационным фильтром принимаемого излучения содержит датчик угловой информации об угловом положении плоскости поляризации слепящего излучения, преобразователь угловой информации и угловой дискриминатор, соединенный с приводом фильтра подвижного козырька, при этом введенное устройство управления соединено с бортовой сетью транспортного средства, а его выход - с приводом фильтра подвижного козырька, который может быть как электрическим, так и электромеханическим.