противоослепляющее устройство
Классы МПК: | G02C7/10 фильтры, например для облегчения приспособления глаз к темноте; солнечные очки G02F1/135 элементы на жидких кристаллах, конструктивно связанные с фотопроводящим или сегнетоэлектрическим слоем, свойства которого могут изменяться под действием оптических или электрических средств |
Автор(ы): | Беляев В.В., Ковтонюк Н.Ф., Кузнецов А.Б., Легезо С.Л. |
Патентообладатель(и): | Центральное научно-производственное объединение "Комета" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-02-01 публикация патента:
20.06.1997 |
Использование: для вождения автотранспортных средств в темное время суток. Сущность изобретения: устройство содержит заключенные в оправу очков жидкокристаллические электрооптические затворы на основе твист-эффекта, фотоприемник, усилитель, источник питания. Если освещенность фотоприемника превышает пороговую величину 1,4 - 2 лк, электрооптические затворы закрываются, т. е. воспринимаемая глазами водителя яркость фар встречного транспорта ослабляется в 5 - 40 раз. Чтобы увеличить пропускание ближнего света, ширина первого поляризатора или прозрачных электродов составляет 53 - 60% ширины жидкокристаллических ячеек, отсчитывая от верхнего края ячеек, а главная ось второго поляризатора направлена перпендикулярно плоскости дорожного покрытия. 2 з. п. и ф-лы, 3 ил., 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
1. Противоослепляющее устройство, состоящее из одной или двух заключенных в оправу жидкокристаллических ячеек, представляющих собой последовательно расположенные по отношению к глазам наблюдателя первое защитное прозрачное покрытие, первый поляризатор, первую прозрачную пластину, первый прозрачный электрод, первое ориентирующее покрытие, ориентированный по твист-эффекту слой жидкого кристалла с фиксирующими его толщину элементами, второе ориентирующее покрытие, второй прозрачный электрод, вторую прозрачную пластину, второй поляризатор (анализатор), второе прозрачное защитное покрытие, а также из схемы управления пропусканием ячеек, содержащей фотоэлемент, усилитель, переключатель, источник питания, и соединенной с электродами ячеек, отличающееся тем, что ширина первого поляризатора или прозрачных электродов составляет 53 60% ширины рабочей части каждой жидкокристаллической ячейки, отсчитывая от верхнего края ячейки. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве источника питания используется автомобильный блок питания, соединенный со схемой управления пропусканием ячеек. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ширина второго поляризатора составляет 53 60% ширины рабочей части каждой жидкокристаллической ячейки, отсчитывая от верхнего края ячейки.Описание изобретения к патенту
Настоящее изобретение относится к устройствам, предназначенным для предотвращения ослепления при работе с яркими источниками света, прежде всего при вождении транспорта в ночное время. Известно устройство, состоящее из двух заключенных в оправу очков жидкокристаллических ячеек на твист-эффекте и соединенной с ними солнечной батареи [1] В широком диапазоне входной освещенности (2![противоослепляющее устройство, патент № 2082209](/images/patents/390/2082025/183.gif)
![противоослепляющее устройство, патент № 2082209](/images/patents/390/2082025/183.gif)
Их недостатком является отсутствие изменения пропускания слепящего источника света. Наиболее близким к заявляемому является устройство, состоящее из одной или двух заключенных в оправу жидкокристаллических ячеек, представляющих собой последовательно расположенные по отношению к глазам наблюдателя защитное прозрачное покрытие, первый поляризатор, первую прозрачную пластину, первый прозрачный электрод, первое ориентирующее покрытие, ориентированный по твист-эффекту слой жидкого кристалла с фиксирующими толщину элементами, второе ориентирующее покрытие, второй прозрачный электрод, вторую прозрачную пластину, второй поляризатор, второе защитное прозрачное покрытие, а также из схемы управления пропусканием ячеек, содержащей фотоэлемент, усилитель, переключатель, источник питания, и соединенный с их электродами [3] В зависимости от уровня освещенности схема управления и поляроиды обеспечивают изменение пропускания твист-ячеек в 3 50 раз. Недостатком устройства является малая величина пропускания противоослепляющим устройством, находящимся в рабочем состоянии, ближнего света от управляемого в темное время суток транспортного средства. Это происходит вследствие того, что и поляроиды, и прозрачные электроды покрывают всю рабочую площадь ячеек. При яркости светящей поверхности фар встречных автомобилей 106 кд/м2 и освещенной дороги на расстоянии 25-50 м 5
![противоослепляющее устройство, патент № 2082209](/images/patents/390/2082025/183.gif)
![противоослепляющее устройство, патент № 2082209](/images/patents/390/2082025/183.gif)
![противоослепляющее устройство, патент № 2082209](/images/patents/390/2082025/183.gif)
Устройство работает следующим образом. Оправа одета на голову так, что центры ЖК ячеек находятся перед зрачками. В выключенном состоянии пропускание ячеек определяется электродами или поляроидами и составляет 30 40% При появлении встречной машины с включенными фарами или другого яркого источника света происходит переключение напряжения на ЖК ячейки, если освещенность на фотоэлементе превышает 1,4 2 лк [4, с. 200] Переключение может осуществляться также вручную. Под действием напряжения происходит переключение пропускания ЖК ячейки. В зависимости от ЖК материала, выбора поляроида и т.д. световой поток, попадающий на глаза, ослабляется в 5 15 раз, если угол между направлением движения и встречным пучком света равен нулю, в 8 50 раз, если встречный пучок падает слева под углом 5 30o. При этом световой поток, рассеянный дорогой перед автомобилем, не ослабляется вследствие отсутствия изменения пропускания твист-ячейки, если в ее нижней части отсутствует поляроид или электрод. Во втором случае (отсутствует электрод) практически нет скачка пропускания ячейки в открытом состоянии: в первом случае (отсутствует поляроид) величина скачка пропускания составляет около 10%
Величина постоянно открытой части ячейки выбирается из следующих соображений. Если считать, что нельзя ослаблять воспринимаемую яркость дороги на расстоянии L 25 м перед автомобилем, то часть DG ячейки не должна ослаблять ее пропускание, в то время как часть FD ячейки закрыта при попадании на фотоэлемент света встречного транспортного средства. Это означает, что на участке DG ячейки должен отсутствовать первый поляроид 8 или прозрачные электроды 10, 15. Второй поляризатор 17 должен покрывать всю рабочую поверхность ячейки во избежание трехкратного скачка всю рабочую поверхность ячейки во избежание трехкратного скачка пропускания при переходе от закрытой к открытой части ячеек, что может вызвать у водителя ощущение дискомфорта. Отношение FD/FG показывает, какая часть ячейки покрыта первым поляризатором или какой части ее внутренних поверхностей нанесены прозрачные электроды. Для ее расчета найдем величину x ED, так как FD/FG (0,5l + x)/l. Из подобия треугольников получает x rH/L. В табл. 1 приведены значения отношений FD/FG для транспортных средств, имеющих наименьшую (легковые автомобили) и наибольшую величину высоты глаз водителя над дорогой (значения H взяты из [3, с. 202] ), а также для минимального и максимального расстояний от зрачка до ЖК ячейки (значение r 1 см соответствует общепринятой оправке очков, значение r 4 см максимально допустимому для описываемого устройства расстоянию до ячеек). При расчете бралось значение L, равное 25 м 2500 см. Ширина ячейки l принималась равной 3 см (для малых r) или 4 см (для больших r). В табл. 2 показано, какая часть ячеек обязательно должна содержать первый поляризатор или прозрачные электроды, чтобы свет фар встречного автомобиля, находящихся на высоте h над дорогой, ослаблялся электрооптической ячейкой. Значения h взяты из [4, с. 202] величина расстояния между автомобилями принята равной S 20 м, ширина ячейки принята равной 3 см, расстояние r 1 см. Величина FD/FG вычисляется аналогично предыдущему случаю, где x r(H - h)/S. Таким образом, происходит ослабление воспринимаемой глазом яркости встречного источника света при сохранении воспринимаемой глазом яркости отраженного от дороги света перед автомобилем до расстояния 25 м, если ширина первого поляризатора или прозрачных электродов составляет 53 60% ширины рабочей части каждой жидкокристаллической ячейки, отсчитывая от верхнего края ячейки. Главная ось второго поляризатора должна быть направлена вертикально, чтобы не ослаблялся рассеянный дорогой свет. При больших значениях FD/FG уменьшается длина участка дороги, воспринимаемая яркость которого не ослабляется ЖК ячейками. При меньших значениях отношения FD/FG возникает вероятность попадания в глаз не ослабленного ЖК затворами света фар встречных транспортных средств. Было изготовлено противоослепляющее устройство, содержащее заключенные в оправу очков ЖК ячейки, соединенные с фотопереключателем и источником питания на 12 В, расположенным на передней части оправы. Каждая ЖК ячейка представляла собой заключенный между стеклянными подложками с прозрачными электродами из окиси индия, нанесенные на внутренние поверхности подложек. Толщина слоя ЖК задавалась тефлоновыми прокладками и составляла 12,6 мкм, ориентация задавалась натиранием пленок поливинилового спирта. С внешней стороны подложек были приклеены пленочные поляроиды на основе соединения иода с защитным покрытием из прозрачного полимерного материала (поливинилацетата). Если освещенность на входном отверстии фотодиода была меньше 2 лк, напряжение на ячейках отсутствовало и их пропускание составляло 35% Если освещенность превышала это значение, происходило переключение напряжения на ЖК ячейках и их пропускание уменьшалось в 10 30 раз при нормальном падении света, в 20 50 раз при угле падения пучка света слева 6 10o. Пропускание на закрытой поляроидом части ячейки остается на прежнем уровне. На расстоянии r 1 см ячеек от зрачка, ширина области, в которой световой пучок ослаблялся в 20 раз, составила 1o, на расстоянии r 4 см 22o, т. е. ЖК ячейка визуально воспринимается более однородной, если она отодвинута от глаз водителя на большее расстояние. Яркость светящихся поверхностей автомобильных фар составляет 106 кд/м2, дороги 5
![противоослепляющее устройство, патент № 2082209](/images/patents/390/2082025/183.gif)
![противоослепляющее устройство, патент № 2082209](/images/patents/390/2082025/183.gif)
![противоослепляющее устройство, патент № 2082209](/images/patents/390/2082025/183.gif)
![противоослепляющее устройство, патент № 2082209](/images/patents/390/2082025/183.gif)
![противоослепляющее устройство, патент № 2082209](/images/patents/390/2082025/183.gif)
![противоослепляющее устройство, патент № 2082209](/images/patents/390/2082025/183.gif)
![противоослепляющее устройство, патент № 2082209](/images/patents/390/2082025/183.gif)
![противоослепляющее устройство, патент № 2082209](/images/patents/390/2082025/183.gif)
1. Заявка Японии N 3-163 413 (1991), G 02 C 7/10 Patent Abstracts, field P.U. 15, N 406, p. 15
2. Заявка ФРГ 2543198, G 02 C 7/10
3. Заявка Японии N 3-153 210 (1991), G 02 C 7/10, patent Abstracts, field Р.U. 15, N 302, p. 154. 4. К.М. Левитин. Эффективность освещения и световой сигнализации автотранспортных средст. М. Энергоатомиздат. 1991, 240 с.
Класс G02C7/10 фильтры, например для облегчения приспособления глаз к темноте; солнечные очки
Класс G02F1/135 элементы на жидких кристаллах, конструктивно связанные с фотопроводящим или сегнетоэлектрическим слоем, свойства которого могут изменяться под действием оптических или электрических средств