УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ГЛАЗ ОТ СВЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК G02C7/10 B60R1/00 B60J3/00 

Изобретение относится к оптическим устройствам и может быть использовано для защиты глаз от ослепления, например, на транспорте.

В настоящее время предложено много устройств на жидких кристаллах в виде очков или экранов. При этом общая идея заключается в поиске пути создания тени вредного светового излучения на зрачке. Для устройств типа "очки" (2, 3, 4) характерна значительная мертвая зона, не просматриваемая водителем, так как затемняющая область располагается вблизи глаза и ее размеры должны быть соизмеримы с размерами зрачка. Кроме того, ввиду близости к глазу невозможно получить резкое изображение затемняющей области. Эти недостатки удается устранить в устройствах типа "экран" (6, 7), расположенных на лобовом стекле или около него. Но в этом случае количество мертвых зон удваивается, и это может мешать обзору водителя. В (5) удалось устранить и этот недостаток, но ценой уменьшения прозрачности экрана. Практической реализации устройств типа "экран" препятствует и значительное усложнение их по сравнению с устройствами типа "очки". Чтобы упростить решение задачи, предлагаемое устройство ориентировано только на защиту от источников поляризованного излучения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство защиты глаз от ослепления, содержащее два поляроида, один из которых установлен на фарах встречного транспорта, а второй в виде экрана перед глазами водителя (RU 95102945 A1, B 60 J 3/06, 10.12.96). Но в этом устройстве наличие поляроидов сразу делает проблематичным применение этих устройств на транспорте, так как поляроид пропускает менее 50% падающего на него светового потока. Вероятность аварии при движении транспорта в темное время суток в условиях ослабленной видимости может оказаться не меньшей, чем при ослеплении водителя встречным транспортом.

Техническим результатом данного изобретения является повышение эффективности защиты глаз водителя от света фар автотранспорта при сохранении условий обзора пространства водителем в темное время суток.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для защиты глаз от светового излучения автотранспорта, на фарах которого установлены поляризаторы, содержащие экран, предназначенный для размещения перед глазами водителя, указанный экран, приводящийся в действие устройством, реагирующим на источники поляризованного света, состоит из двух стеклянных подложек с нанесенными на них прозрачными электродами и смесью жидкий кристалл - красители между ними, а устройство, реагирующее на источники поляризованного света, состоит из двух матриц светочувствительных элементов и двух поляризаторов, обеспечивающих возможность получения разных изображений на соответствующих указанных матрицах и прекращения подачи напряжения от последних на электроды экрана.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами.

На фиг. 1 изображена схема предложенного устройства; на фиг. 2 - расположение оптической оси жидкого кристалла в экране в режиме "Выключено"; на фиг. 3 - то же, в промежуточном режиме; на фиг. 4 - то же, в режиме "Включено".

Устройство для защиты глаз от светового излучения автотранспорта содержит экран 1, состоящий из двух стеклянных подложек 2, 3 с нанесенными на них прозрачными электродами 4, 5 и смесью 6 жидкий кристалл (ЖК) - красители между ними. Экран 1 может быть выполнен как в виде очков, так и в виде щитка.

Экран 1 приводится в действие устройством, реагирующим на источники поляризованного света, которыми являются фары встречного автотранспорта с установленными на них поляризаторами 7, 8.

Указанное устройство состоит из поляризаторов 9, 10, соответствующих им линз 11, 12 и матриц 13, 14 светочувствительных элементов. Матрица 14 связана с пороговым устройством 15, а матрица 13 - с логическим элементом 16 "НЕ", которые в свою очередь соединены со входами логического элемента 17 "И-НЕ", выход которого соединен с электродами 4, 5 экрана 1.

Устройство работает следующим образом.

В работе экрана 1 использован эффект гость - хозяин в ЖК. Эффект гость - хозяин основан на явлении анизотропии оптического поглощения растворов дихроичных красителей (гость) в нематических жидких кристаллах (хозяин). Нематический жидкий кристалл (НЖК) является одноосным кристаллом с оптической осью n, называемым директором. Анизотропия оптического поглощения вызывается тем, что молекулы НЖК эффективно ориентируют молекулы красителя в направлении директора n. Направлением директора n управляет электрическое поле. Таким образом, имеется возможность изменять ориентацию молекул дихроичных красителей в НЖК. Для реализации черно-белого экрана на эффекте гость - хозяин используется смесь красителей нескольких цветов, так как ширина спектра дихроичных красителей составляет 50...150 нм (1) при ширине видимой части электромагнитных волн в 380...780 нм. Для этой цели так подбираются три любых красителя, дающих желтый, красный и синий цвет, чтобы их смесь выглядела черной.

В зависимости от свойств оптического поглощения молекул красителей экран 1 в отсутствии электрического поля будет неодинаково поглощать компоненты светового потока, имеющих плоскости поляризации, параллельные или перпендикулярные директору НЖК. В электрическом поле выше некоторого порогового происходит переориентация молекул дихроичных красителей вдоль поля и поглощение света резко падает. В дальнейшем назовем первый режим "Выключено" (фиг.2), второй "Включено" (фиг.4). Такой экран в режиме "Включено" может пропускать более 80% падающего на него светового потока при достаточном уровне поглощения в режиме "Выключено". В промежуточном состоянии (фиг. 3) прозрачность экрана для естественного света может плавно меняться от 50% до максимума.

Для управления экраном используется устройство, реагирующее на появление источника поляризованного яркого света (фиг. 1). Свет от источника проходит через два поляризатора 9, 10. Линзы 11, 12 фокусируют свет на матрицы 13, 14 светочувствительных элементов. Если свет не поляризован, то на матрицах 13, 14 будут одинаковые изображения светящегося источника. Если свет поляризован, то изображения будут разниться. Возможны три режима работы устройства. Рассмотрим случай отсутствия источника слепящего света. Тогда от светочувствительных элементов матриц 13, 14 нет сигнала. Пороговое устройство 15 выдает логический "0". Логический элемент 16 "НЕ" выдает логическую "1". Логический элемент 17 "И-НЕ" выдает соответственно "1". Таким образом, на электроды 4, 5 экрана 1 подается напряжение, и он находится в режиме максимальной прозрачности. В случае появления источника неполяризованного света, даже если сработает пороговое устройств 15 и выдаст логическую "1", логический элемент 16 выдаст "0". Таким образом, элемент 17 все равно выдаст логическую "1" и экран останется в прозрачном режиме. При появлении яркого источника поляризованного света от фар встречного автомобиля поляризатор 9 не пропустит его к матрице 13. Поляризатор 10 пропустит свет фар без поглощения и на матрице 14 возникнет изображение источника света. Сигнал от светочувствительного элемента матрицы 14 поступает на пороговое устройство 15. Если интенсивность света достаточно велика, пороговое устройство 15 открывается и выдает логическую "1". Так как элемент 16 "НЕ" выдает "1", то логическое устройство 17 "И-НЕ" выдает на выходе "0". Таким образом, напряжение на электроды 4, 5 перестает подаваться, и экран 1 начинает работать в режиме поляризатора.

В устройстве применены матрицы светочувствительных элементов, а не одиночные элементы. Такая конструкция позволяет учитывать особенность человеческого глаза, для которого при ослеплении значение имеет не только общий световой поток, но и яркость отдельных точек. То, что устройство реагирует только на поляризованный свет от фар встречных автомобилей, позволяет избежать периодического "мигания" экрана, например, при движении около ярких фонарей. Габаритные и другие служебные огни встречного автотранспорта будут видны, так как свет от них не поляризован. В режиме "Выключено" световой поток от источников неполяризованного света уменьшится на 50%, но отраженный окружающими объектами свет от собственных фар не изменится, так как плоскость его поляризации совпадает с плоскостью максимального пропускания экрана. После прекращения действия ослепляющего источника устройство перейдет в режим "Включено".

Данное устройство может быть использовано также для установки на зеркалах заднего вида.

Библиография
1. Сухариер А.С. Жидкокристаллические индикаторы. - М.: Радио и связь, 1991, 256 с., ISBN 5-256-00518-9.

2. Т. А. Боровкова и А.Н.Ванюрхин. Противоослепляющие очки. Авторское свидетельство N 363062 М. Кл. G 02 C 7/12 от 29.III.1971 г.

3. Хромыгин Федор Максимович, Хромыгина Лидия Стефановна. Противоослепляющие очки. Патент RU 2036496, C1 6 G 02 C 7/16.

4. B.M.Иванов. Казанский авиационный институт им. А.Н. Туполева. Противоослепляющие очки. Авторское свидетельство SU 1413577, A1 4 G 02 С 7/16.

5. Орешков О. В. Противоослепляющее устройство. Заявка N 98104714/28 (005918) от 23 марта 1998 г.

6. Фирсов А.Г. Противоослепляющее устройство. Патент RU 2032197 6 G 02 C 7/16, В 60 J 3/06.

7. Фирсов А.Г. Противоослепляющее устройство. Патент RU 2032196 6 G 02 C 7/16, В 60 J 3/06.

Изобретение предназначено для защиты глаз от светового излучения автотранспорта и позволяет повысить эффективность защиты глаз водителя от света фар при сохранении условий обзора пространства водителем в темное время суток. Перед глазами водителя установлен управляемый экран, состоящий из двух стеклянных подложек с нанесенными на них прозрачными электродами и раствором дихроичных красителей в нематическом жидком кристалле между ними. При этом используется эффект гость - хозяин в смесях жидких кристаллов с дихроичными красителями. Экраном управляет оптическое устройство, распознающее источники поляризованного света и состоящее из двух аналогичных линз, каждая из которых фокусирует свет от фар встречной машины на свою матрицу светочувствительных элементов, порогового устройства и логических элементов. Перед каждой из линз находятся поляризаторы с взаимно перпендикулярными плоскостями пропускания света. На фары встречных автомобилей устанавливаются поляроиды с углом пропускания света с плоскостью поляризации 45^o к вертикали. 4 ил.

Устройство для защиты глаз от светового излучения автотранспорта, на фарах которого установлены поляризаторы, содержащее экран, предназначенный для размещения перед глазами водителя, отличающееся тем, что указанный экран, приводящийся в действие устройством, реагирующим на источники поляризованного света, состоит из двух стеклянных подложек с нанесенными на них прозрачными электродами и смесью жидкий кристалл - красители между ними, а устройство, реагирующее на источники поляризованного света, состоит из двух матриц светочувствительных элементов и двух поляризаторов, обеспечивающих при попадании на них поляризованного света возможность получения разных изображений на соответствующих указанных матрицах и прекращения подачи напряжения от последних на электроды экрана.