ПРОТИВООСЛЕПЛЯЮЩИЕ ОЧКИ Российский патент 2006 года по МПК G02C7/10 A61F9/04 G02F1/135 

Настоящее изобретение относится к системам обеспечения безопасности вождения автомобиля и может найти применение при его эксплуатации, а также в других системах, находящихся в условиях непредсказуемых излучающих воздействий.

Известно устройство - противоослепляющие очки (см. патент РФ №2036496, G 02 C 7/16, опубликованный 27.08.95 г. Бюл.15). Эти противоослепляющие очки содержат оправу, окуляры, прозрачные электроды, расположенные на двух параллельных подложках, между которыми размещены жидкие кристаллы, линейку светочувствительных элементов. Причем в очки введена вторая линейка светочувствительных элементов, перпендикулярная первой, источник питания и две цилиндрические линзы, расположенные в одной плоскости, перпендикулярные одна к другой. Обе линейки светочувствительных элементов расположены за цилиндрическими линзами на расстоянии фокуса линз и выполнены по форме цилиндрической поверхности, а прозрачные электроды, расположенные на одной подложке, перпендикулярны к прозрачным электродам, расположенным на другой подложке и связаны через управляющие узлы со светочувствительными элементами соответствующей линейки.

Есть вариант, по которому противоослепляющие очки содержат оправу, окуляры, прозрачные электроды, расположенные на двух параллельных подложках, жидкий кристалл, линейку светочувствительных элементов, источник питания. Каждый светочувствительный элемент выполнен в виде матрицы из отдельных ячеек, соединенных между собой перпендикулярно одна к другой. В очки дополнительно введена короткофокусная собирающая линза, размещенная перед матрицей на расстоянии своего фокуса. Жидкий кристалл также выполнен из отдельных ячеек, каждая из которых соединена с соответствующей ячейкой матрицы светочувствительного элемента через управляющие узлы. Из этого устройства известен блок управления светозащитными масками очков, содержащий матрицу светочувствительных элементов, из которых образованы, по меньшей мере, вышеупомянутые линейки.

Он выбирается в качестве прототипа, так как имеет наибольшее число общих существенных признаков с заявляемым изобретением и по отношению к нему является наиболее поздней разработкой.

Его существенным недостатком является низкая эффективность управления светозащитным слоем очков из-за невозможности учесть подвижность зрачка глаза водителя, так как за основу создания такого известного блока взято, видимо, представление о неподвижности зрачка глаза относительно очков.

Задачей настоящего изобретения является создание нового блока управления светозащитными масками очков, который позволял бы изменять светозащитный слой очков с учетом размера и движения зрачка глаза водителя.

Поставленная задача решена так, что в известный блок управления светозащитными масками очков, содержащий матрицу светочувствительных элементов, согласно настоящему изобретению, введен датчик положения защищаемого объекта и рядом со светочувствительными элементами установлена затворная (например, жидкокристаллическая) матрица. Упомянутый датчик связан с затворной матрицей с возможностью управления прозрачностью ее ячеек, образуя в них просвет, имитирующий положение защищаемого объекта и проецирующий потоки наблюдаемых излучений на ячейки матрицы светочувствительных элементов.

Данное техническое решение всей новой совокупностью существенных признаков позволяет получить блок управления светозащитными масками очков, способный учитывать положение и подвижность зрачка глаза водителя при защите его от источников ослепляющего света.

По сравнению с прототипом заявляемое техническое решение имеет существенные отличия. Кроме того, анализ патентной и научно-технической информации, проведенный по поручению автора, показал, что эти существенные признаки не были обнаружены. Поэтому можно считать заявляемое изобретение новым.

Предлагаемое изобретение отвечает критерию "изобретательский уровень", так как оно для специалиста средней квалификации не является очевидным из достигнутого уровня техники и из него не вытекает логически. Здесь имеет место использование прошедших через имитатор защищаемого объекта лучей для формирования или в качестве управляющего сигнала формирования защитного от ослепляющего излучения слоя.

В известном уровне техники оно не предлагалось и подступы к подобному решению не намечались (см. прототип).

Сущность заявляемых технических решений поясняется чертежами.

Фиг.1. Блок управления светозащитными масками очков (вариант 1), элемент блока управления светозащитными масками очков и способ создания светозащитной маски в стеклах очков.

Фиг.2. Блок управления светозащитными масками очков (вариант 2), элемент блока управления светозащитными масками очков и способ создания светозащитной маски в стеклах очков.

Предлагаемый блок управления (вариант №1) светозащитными масками очков, которые имеют светозащитный управляемый слой (например, на жидкокристаллической основе или близкой к ней), содержит (см. Фиг.№1) матрицу 1 светочувствительных элементов 2 (например, фотоэлементов или им подобных). Рядом с ней установлена затворная (жидкокристаллическая или ей подобная, например, хромофорная) матрица 3 и введен датчик 4 (например, инфракрасный) положения защищаемого объекта, например, подвижного зрачка глаза 5 (изображен на чертеже Фиг.№1 условно). В качестве подвижного защищаемого объекта может быть не только глаз 5, но и участок кожи, температурные датчики или иной ценный подвижный объект (на чертеже не показаны). Упомянутый датчик 4 связан оптоэлектронной или электронной связью 6 через узлы регулирования 6* с затворной матрицей 3 с возможностью управления прозрачностью ее ячеек 7, образуя в них просвет 8, имитирующий положение защищаемого объекта 5 и проецирующий часть 9 потока излучения 16 на ячейки 10 матрицы 1 светочувствительных элементов 2, при этом эти (конкретно, 10) элементы засвечиваются и обеспечивают через связи 11 и узлы регулирования 12 выдачу сигналов на затемнение соответствующих ячеек 13 светозащитного слоя 14 защитного экрана 15 (на чертеже изображен условно).

Предлагаемый блок работает в составе светозащитных очков, имеющих управляемый (например, жидкокристаллический) светозащитный слой 14 (на чертеже Фиг.1 изображены условно).

Ослепляющее излучение 16 от наблюдаемого источника 17 попадает на защищаемый объект 5 (зрачек глаза) и, обычно, выводит его на время из рабочего состояния, что может привести к аварийной ситуации в целом. В нашем случае используется отраженное инфракрасное излучение 5*, что соответствует физиологическим свойствам глаза. Данное отраженное излучение попадает на датчик (и) 4 положения зрачка 5 глаза. Этот датчик 4 вырабатывает сигнал, который через оптоэлектронные (электронные) связи 6 и узлы регулирования 6а воздействуют на затворную жидкокристаллическую матрицу 3 нормально затемненных ячеек 7. В результате из них образуется просвет 8 и его положение соответствует положению зрачка глаза 5 на данный момент. Изменится это положение зрачка, и будут просветлены другие ячейки жидкокристаллической матрицы 3. Причем новое просветление будет соответствовать новому положению зрачка глаза 5. Данные просветленные ячейки 8 проецируют часть 9 потока (или потоков, хотя на чертеже изображен условно один ослепляющий поток) ослепляющего излучения 16 на ячейки 10 светочувствительных элементов 2 матрицы светочувствительных элементов 1. И уже эти ячейки 10 вырабатывают потенциал, служащий сигналом для затемнения соответствующих ячеек 13 светозащитного слоя 14 защитного экрана 15 (на чертеже изображен условно). В результате защитный экран 15 образует защитные маски 13, экранирующие зрачок глаза от ослепляющих излучений, не препятствуя обзору окружающей обстановки, т.к. упомянутые маски носят временный локальный характер и имеют ограниченные размеры, которые соответствуют видимым зрачком в каждый конкретный момент времени размерам источников ослепляющего излучения 17, 17* и т.д.

Предлагаемое техническое решение позволяет создать целый ряд устройств как подобного назначения, так и технологию создания таких устройств.

Блок управления светозащитными масками очков (вариант №1), содержащий матрицу светочувствительных элементов, отличающийся тем, что рядом с матрицей светочувствительных элементов установлена затворная (например, жидкокристаллическая) матрица и введен датчик (напр., инфракрасный) положения защищаемого объекта (зрачка глаза), связанный с затворной матрицей с возможностью управления прозрачностью ее ячеек для образования в них просвета, имитирующего положение защищаемого объекта и проецирующего части потоков излучений на матрицу светочувствительных элементов, выделяя, т.о., лучи, служащие источниками сигналов для образования защитных масок в линзах очков.

Блок управления светозащитными масками очков (вариант №2), содержащий матрицу светочувствительных элементов, вырабатывающую сигналы для создания защитных масок в стеклах очков, отличающийся тем, что за матрицей светочувствительных элементов установлена затворная (например, жидкокристаллическая) матрица, закрывающая возвратноотражающий слой, и введен датчик положения защищаемого объекта, который связан с затворной матрицей с возможностью управления прозрачностью ее ячеек для образования в них просвета, имитирующего положение защищаемого объекта и пропускающего потоки облучающих его излучений к возвратноотражающему слою и обратно, к ячейкам матрицы светочувствительных элементов. При этом матрица светочувствительных элементов выполнятся из дискретных ячеек, экранированных от прямого излучения, ориентированных на возвратноотражающий слой и допускающих прохождение потоков излучений к затворной матрице.

Элемент блока управления одной и/или несколькими светозащитными структурами (например, жидкокристаллическими) очков, контактных линз, содержащий возвратноотражающий слой, отличающийся тем, что в качестве упомянутого слоя применена контактная линза с возвратноотражающим слоем, перекрывающим радужную оболочку глаза или часть ее или зрачка и выполненным в виде, например, триппель-призм.

1. Способ создания светозащитной маски в управляемых светозащитных структурах (жидкокристаллических, хромофорных и т.д.), включающий расположение матрицы светочувствительных элементов рядом с защищаемым глазом оператора, отличающийся тем, что формируют сигналы, управляющие защитными действиями (образованием защитных масок) частью вредных излучений, прошедшей через просвет-имитатор защищаемого объекта, образованный в затворном слое по сигналам датчика положения защищаемого объекта.

2. Способ создания светозащитной маски в стеклах очков (в контактных линзах), включающий расположение матрицы светочувствительных элементов перед защищаемым глазом оператора, отличающийся тем, что радужную оболочку защищаемого глаза или часть ее и/или его зрачка перекрывают возвратноотражающим слоем контактной линзы, при этом матрицу светочувствительных элементов выполняют в линзах очков (контактных линзах) из дискретных светочувствительных ячеек, экранированных от прямого излучения, ориентированных на возвратноотражающий слой, а слой жидкокристаллических (или им подобных) ячеек, обеспечивающих создание светозащитных масок по сигналам светочувствительных элементов, выполняют с оптической скважностью в соответствующем диапазоне спектра, достаточной для срабатывания светочувствительных элементов.

В сущности, удается создать комплекс устройств и способ, объединенные единым изобретательским замыслом, что также следует из нижеприведенного краткого описания, например, блока управления №2 светозащитными масками очков.

Он содержит матрицу светочувствительных элементов 1. За ней установлена затворная (например, жидкокристаллическая) матрица 3. За последней матрицей расположен возвратноотражающий слой 18. Есть и датчик положения защищаемого объекта 4. Этот датчик лучше расположить на оправе очков или в зоне наименьшей информативности их стекол. Он соединен связями 6 через узлы регулирования 6* с затворной матрицей 3 с возможностью управления прозрачностью ее ячеек 7, 8. Благодаря такому управлению в них образуется просвет из ячеек 8, имитирующий положение защищаемого объекта 5 и пропускающий потоки излучения 9 к возвратноотражающему слою 18 и обратно (луч 9*), на ячейки 10 матрицы светочувствительных элементов 1. Причем матрица светочувствительных элементов 1 выполнена из дискретных ячеек 2, 10, экранированных от прямого излучения, ориентированных на возвратноотражающий слой и допускающих прохождение потоков излучений 9 к затворной матрице 3.

Данный блок работает следующим образом (см. Фиг.2). Защищаемый объект 5 (зрачок глаза) своим отраженным излучением 5* (например, инфракрасным), воздействует на датчик(и) его положения 4, которые через управляющие связи 6 и узлы 6а, воздействуют на затворную матрицу 3 нормально затемненных в рабочем состоянии (например, жидкокристаллических, хромофорных и т.п.) ячеек 7, 8, обуславливая просветление тех из них (в данном случае, 8), которые соответствуют положению защищаемого объекта 5. В свою очередь, просветленные ячейки 8 пропускают часть потока (для примера рассматривается один ослепляющий источник, хотя их количество ничем не ограничено и образование защитных масок происходит одновременно) излучения 9 к возвратноотражающему слою (например, триппель-призм) 18, расположенному после затворной матрицы 3, и отраженные им лучи 9* засвечивают те светочувствительные ячейки 10 матрицы светочувствительных элементов 1, которые соответствуют текущему положению защищаемого объекта 5, а выработанный ими потенциал становится через цепи 11 и узлы регулирования 12 сигналом тем ячейкам 13 (например, жидкокристаллических) защитного слоя 14 очков 15, которые в данный момент затеняют подвижный защищаемый объект 5 от вредных излучений 16.

В данном изобретении есть также следующая особенность, которая связана с созданием элемента управления одной или несколькими светозащитными (например, жидкокристаллическими и т.п.) структурами (слоями) очков. Он содержит возвратноотражающий слой. Необходимо отметить, что в заявляемом устройстве возможно применение в качестве носителя упомянутого слоя контактной линзы с возвратноотражающим слоем, перекрывающим часть радужной оболочки и/или часть зрачка глаза и выполненным в виде, например, триппель-призм. Принцип его работы аналогичен ранее представленным устройствам и не требует специального пояснения.

В силу ранее описанных особенностей заявленного изобретения необходимо отметить, что на их базе возможен способ создания светозащитной маски в стеклах очков, контактных линз. Такой способ включает предварительное создание матрицы светочувствительных элементов, которую обычно располагают перед защищаемым глазом оператора. В нашем случае появляется возможность часть радужной оболочки и/или часть зрачка защищаемого глаза перекрыть световозвращающим слоем контактной линзы. При этом матрицу светочувствительнных элементов можно выполнить в стеклах очков (контактной линзе) из дискретных ячеек, экранированных от прямого излучения и допускающих прохождение потоков излучений между собой, а светозащитный слой жидкокристаллических (или им подобных) ячеек, обеспечивающих создание светозащитных масок по сигналам светочувствительных элементов, расположить в стеклах же очков (контактных линзах) со скважностью, допускающей срабатывание светочувствительных элементов.

Реализация этого способа в конкретных условиях не вызывает сомнений в силу непротиворечивости вышеописанных предлагаемых устройств.

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к противоослепляющим средствам, и может быть использовано для экранирования глаз водителя от ослепляющего света, особенно встречных машин. Изобретение направлено на обеспечение возможности изменения светозащитного слоя очков с учетом размера и движения зрачка глаза водителя, что обеспечивается за счет того, что противоослепляющие очки, содержащие оправу со стеклами, защитный экран с ячейками и матрицу светочувствительных элементов, электрически связанную с защитным экраном, дополнительно содержат инфракрасный датчик положения зрачка глаза, вырабатывающий сигнал под воздействием инфракрасного излучения от зрачка глаза, затворную матрицу с нормально затемненными ячейками и образуемым в ней просветом, имитирующим положение зрачка глаза, узлы регулирования. При этом затворная матрица электрически связана с инфракрасным датчиком положения зрачка глаза через узлы регулирования, установлена с возможностью пропускания ослепляющего излучения через образуемый в ней просвет на матрицу светочувствительных элементов и последующей передачей от нее сигнала на затемнение ячеек защитного экрана для защиты зрачка глаза от ослепляющего излучения. 2 ил.

Противоослепляющие очки, содержащие оправу со стеклами, защитный экран с ячейками и матрицу светочувствительных элементов, электрически связанную с защитным экраном, отличающиеся тем, что они дополнительно содержат инфракрасный датчик положения зрачка глаза, вырабатывающий сигнал под воздействием инфракрасного излучения от зрачка глаза, затворную матрицу с нормально затемненными ячейками и образуемым в ней просветом, имитирующим положение зрачка глаза, узлы регулирования, причем затворная матрица электрически связана с инфракрасным датчиком положения зрачка глаза через узлы регулирования, установлена с возможностью пропускания ослепляющего излучения через образуемый в ней просвет на матрицу светочувствительных элементов и последующей передачей от нее сигнала на затемнение ячеек защитного экрана для защиты зрачка глаза от ослепляющего излучения.