способ формирования световых потоков, воздействующих на зрение водителя транспортного средства, и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ формирования световых потоков, воздействующих на зрение водителя транспортного средства, заключающийся в том, что световой поток, воздействующий на зрение водителя ведомого транспортного средства, предварительно пропускают через управляемые светофильтры с изменяемой прозрачностью, при этом импульсно модулируют прозрачность упомянутых светофильтров, регулируя длительность или частоту следования импульсов просветления, отличающийся тем, что управляемые светофильтры переводят из непрозрачного состояния в прозрачное, а световому излучению от ведомого транспортного средства, освещающему дорогу, придают прерывистый импульсный характер так, что периоды существования импульсов этого светового потока совпадают по времени с просветленным состоянием управляемых светофильтров, при этом частоту импульсов просветления выбирают не меньше 10 просветлений в 1 с.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что импульсы просветления управляемых светофильтров с изменяемой прозрачностью смещают во времени относительно световых импульсов, генерируемых осветительными устройствами встречных транспортных средств.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разные участки управляемых светофильтров с изменяемой прозрачностью просветляют импульсами просветления разной длительности, причем те участки упомянутых светофильтров, которые защищают глаза водителя транспортного средства от воздействия прямого светового излучения, исходящего от ярких источников света, имеющих малые видимые угловые размеры, просветляют более короткими импульсами просветления, чем остальные участки этих светофильтров.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разные участки управляемых светофильтров с изменяемой прозрачностью просветляют импульсами просветления, имеющими разную частоту следования, причем те участки упомянутых светофильтров, которые защищают глаза водителя транспортного средства от воздействия прямого светового излучения, исходящего от ярких источников света, имеющих видимые угловые размеры, просветляют импульсами просветления, следующими с меньшей частотой следования по сравнению с частотой следования импульсов просветления, просветляющих другие участки этих светофильтров.

5. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что последовательность импульсов просветления управляемых светофильтров с изменяемой прозрачностью увязывают во времени с последовательностью поступающих извне радиосигналов, например с кадровыми импульсами телевизионного радиосигнала.

6. Устройство для формирования световых потоков, воздействующих на зрение водителя транспортного средства, содержащее управляемые светофильтры с изменяемой прозрачностью, размещенные на ведомом транспортном средстве, генератор управляющих сигналов, выполненный в виде генератора электрических импульсов, подключенный к упомянутым управляемым светофильтрам, отличающееся тем, что устройство содержит дополнительный импульсный источник светового потока, освещающий дорогу, установленный на ведомом транспортном средстве, связанный с управляемыми светофильтрами посредством блока синхронизации, а генератор электрических импульсов выполнен с возможностью обеспечения периодического просветления светофильтров.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что оно содержит приемник внешних управляющих сигналов, соединенный с генератором электрических импульсов.

8. Устройство по пп. 6 и 7, отличающееся тем, что приемник внешних управляющих сигналов выполнен в виде фотоприемника.

9. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что управляемые светофильтры выполнены в виде мозаичных структур, состоящих из элементарных светофильтров.

10. Устройство по пп. 6 и 9, отличающееся тем, что в состав устройства введена оптическая координатная система, воздействующая на коммутационные устройства.

11. Устройство по пп. 6 и 7, отличающееся тем, что приемник внешних управляющих сигналов выполнен в виде приемника радиосигналов.

12. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что в качестве импульсного источника светового потока, освещающего дорогу, установленного на ведомом транспортном средстве, использована газоразрядная импульсная лампа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к светотехнике, касающейся формирования световых потоков, исходящих от независимого источника света, а именно к формированию световых потоков, воздействующих на зрение водителя транспортного средства.

Известно устройство для переключения света в автомобильных фарах ведомого и встречного транспортных средств, содержащее источники ближнего и дальнего света, блоки питания и коммутации источников ближнего и дальнего света, фотоприемники света фар встречного автомобиля, источники и приемники ультразвукового излучения, осуществляющее управление световыми потоками, заключающееся в том, что пространство, находящееся перед ведомым транспортным средством, освещают источниками света ведомого и встречного транспортных средств, при воздействии светового потока встречного транспортного средства, на зрение водителя ведомого транспортного средства упомянутый водитель включает ультразвуковой излучатель, ультразвуковой приемник встречного транспортного средства воспринимает ультразвуковой сигнал и воздействует на блок питания и коммутации источников ближнего и дальнего света встречного транспортного средства, переключая свет его фар с режима дальнего света на режим ближнего света.

Недостатком известных устройства и способа является необходимость размещения этого устройства на всех автомобилях, а также первоначальное ослепляющее воздействие света фар встречного транспортного средства на зрение водителя ведомого транспортного средства.

Известно также устройство для управления световыми потоками, воздействующими на зрение водителя транспортного средства, содержащее источник света и управляемый светофильтр, расположенный в непосредственной близости от этого источника света, реализующее способ, заключающийся в том, что в условиях плохой освещенности дороги подают на управляемый светофильтр электрический сигнал, в результате чего светофильтр приобретает свойства рассеивающего свет оптического тела, изменяют таким образом диаграмму направленности светового потока, излучаемого источником света, и уменьшают при этом слепящее воздействие этого потока на зрение водителей других транспортных средств.

Недостатками известных устройств и способов являются необходимость размещения этих устройств на всех транспортных средствах, невозможность управления этим устройством со стороны ослепленного водителя ведомого транспортного средства.

Известен способ формирования световых потоков, воздействующих на зрение водителя ведомого транспортного средства, а также устройство для его реализации. Известное техническое решение по всей сущности может быть рассмотрено в качестве прототипа и заключается в том, что световой поток, воздействующий на зрение водителя ведомого транспортного средства, предварительно пропускают через управляемые светофильтры с изменяемой прозрачностью, при этом импульсно модулируют прозрачность упомянутых светофильтров, регулируя длительность или частоту следования импульсов просветления [2]

В соответствии с известным техническим решением необходимое уменьшение светового потока, воздействующего на зрение водителя, предполагает также снижение уровня освещенности дороги.

Устройство, реализующее известный способ, содержит управляемые светофильтры с изменяемой прозрачностью, размещенные на ведомом транспортном средстве, генератор управляющих сигналов, выполненный в виде генератора электрических импульсов, подключенный к упомянутым управляемым светофильтрам.

Технический результат от использования изобретения заключается в том, что оно позволяет поддерживать постоянным уровень освещенности дороги при одновременном уменьшении светового потока, воздействующего на зрение водителя.

Для достижения упомянутого технического результата в соответствии со способом формирования световых потоков, воздействующих на зрение водителя транспортного средства, заключающимся в том, что световой поток, воздействующий на зрение водителя ведомого транспортного средства, предварительно пропускают через управляемые светофильтры с изменяемой прозрачностью, при этом импульсно модулируют прозрачность упомянутых светофильтров, регулируя длительность или частоту следования импульсов просветления, управляемые светофильтры переводят из непрозрачного состояния в прозрачное, а световому излучению от ведомого транспортного средства, освещающему дорогу, придают прерывистый импульсный характер таким образом, что периоды существования импульсов этого светового потока совпадают по времени с просветленным состоянием управляемых светофильтров, при этом частоту импульсов просветления выбирают не меньшей, чем 10 просветлений в секунду.

Для разделения световых потоков, генерируемых осветительными устройствами встречных транспортных средств и осветительными устройствами ведомого транспортного средства, импульсы просветления управляемых светофильтров с изменяемой прозрачностью смещают во времени относительно световых импульсов, генерируемых осветительными устройствами встречных транспортных средств.

Для большего ослабления наиболее интенсивных световых потоков, ослепляющих водителя транспортного средства, разные участки светофильтров с изменяемой прозрачностью просветляют импульсами просветления разной длительности, причем те участки упомянутых светофильтров, которые защищают глаза водителя транспортного средства от воздействия прямого светового излучения, исходящего от ярких источников света, имеющих малые видимые угловые размеры, просветляют более короткими импульсами просветления, чем остальные участки этих светофильтров.

Для большего ослабления наиболее интенсивных световых потоков, ослепляющих водителя транспортного средства, разные участки управляемых светофильтров с изменяемой прозрачностью просветляют импульсами просветления, имеющими разную частоту следования, причем те участки упомянутых светофильтров, которые защищают глаза водителя транспортного средства от воздействия прямого светового излучения, исходящего от ярких источников света, имеющих малые угловые размеры, просветляют импульсами просветления, следующими с меньшей частотой следования, по сравнению с частотой следования импульсов просветления, просветляющих другие участки этих светофильтров.

Для упорядочения работы осветительных устройств, генерирующих импульсные световые потоки, многих транспортных средств, последовательность импульсов просветления увязывают во времени с последовательностью поступающих извне радиосигналов, например, с кадровыми импульсами телевизионного радиосигнала.

Устройство, реализующее вышеописанный способ формирования световых потоков, воздействующих на зрение, содержащее управляемые светофильтры с изменяемой прозрачностью, размещенные на ведомом транспортном средстве, генератор управляющих сигналов, выполненный в виде генератора электрических импульсов, подключенный к упомянутым управляемым светофильтрам, содержит дополнительный импульсный источник светового потока, освещающий дорогу, установленный на ведомом транспортном средстве, связанный с управляемыми светофильтрами посредством блока синхронизации, а генератор электрических импульсов выполнен с возможностью обеспечения периодического просветления светофильтров.

Для обеспечения согласования работы устройства с работой аналогичных устройств на других транспортных средствах в состав устройства введен приемник внешних управляющих сигналов, соединенный с генератором электрических импульсов.

Кроме того, для согласования работы устройства с импульсными источниками света встречных транспортных средств приемник внешних управляющих сигналов выполнен в виде фотоприемника.

Для совершенствования согласования работы устройства с работой аналогичных устройств на других транспортных средствах приемник внешних управляющих сигналов выполнен в виде приемника радиосигналов.

Для уменьшения ослепляющего воздействия на водителя транспортного средства ярких источников света, имеющих малые видимые угловые размеры, управляемые светофильтры выполнены в виде мозаичных структур, состоящих из элементарных светофильтров.

Кроме того, для управления упомянутой системой коммутации в состав устройства введена оптическая координатная система, воздействующая на коммутационные устройства.

Для совмещения в одном осветительном устройстве свойств импульсного источника света и источника света, генерирующего ближний и дальний свет, импульсные источники света содержат газоразрядные лампы.

На фиг. 1 изображено взаимное расположение водителя транспортного средства, управляемых светофильтров и внешних источников света; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие работу управляемых светофильтров и их взаимодействие со световым потоком; на фиг. 3 временная диаграмма, относящаяся к варианту с переменной длительностью импульсов просветления; на фиг. 4 временная диаграмма, относящаяся к варианту с изменяемой частотой следования импульсов просветления; фиг. 5 относится к способу, при котором разные участки управляемых светофильтров просветляются импульсами просветления с неодинаковыми длительностью или частотой следования; фиг. 6 поясняет с помощью временных диаграмм способ, при котором различные участки управляемых светофильтров просветляются импульсами различной длительности; на фиг. 7 временные диаграммы, относящиеся к способу, при котором различные участки управляемых светофильтров просветляются импульсами просветления, имеющими различную частоту следования; фиг. 8 поясняет способ и устройство для его осуществления, при котором в световой поток вводится импульсное световое излучение, генерируемое осветительными устройствами ведомого транспортного средства; на фиг. 9 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие способ, при котором управляемый светофильтр различным образом пропускает непрерывное и импульсное световое излучение; на фиг. 10 зависимость прохождения импульсных световых потоков через управляемые светофильтры от совпадения этих потоков во времени с импульсами просветления; фиг. 11 поясняет способ, при котором последовательность импульсов просветления увязывают во времени с последовательностью радиосигналов; на фиг. 12 изображен вариант устройства с мозаичной структурой управляемых светофильтров; на фиг. 13 вариант устройства с оптической координатной системой; фиг. 14 поясняет работу устройства, в котором происходит разделение световых потоков, генерируемых внешними источниками света и осветительными устройствами ведомого транспортного средства; на фиг. 15 осветительное устройство, содержащее газоразрядную лампу с двумя разрядными промежутками; на фиг. 16 устройство, в котором управляемые светофильтры размещены у поверхностей зеркал заднего вида.

Осуществление способа и работа устройства для управления световыми потоками, воздействующими на зрение водителя транспортного средства, происходят следующим образом. Световой поток интенсивностью I₁, воспринимаемый глазами 1 водителя ведомого транспортного средства, предварительно пропускают через управляемые светофильтры 2 с изменяемой прозрачностью П, управление которыми осуществляют с помощью генератора 3 управляющих сигналов. Источниками светового потока интенсивностью I₁могут быть, например, солнце 4 или осветительное устройство 5 встречного транспортного средства. Управляемые светофильтры 2 с изменяемой прозрачностью П под действием управляющих сигналов генератора 3 импульсно просветляются на длительность t_и импульсов просветления ИП, следующих друг за другом с периодом Т следования во времени t. При этом управляемые светофильтры 2 импульсно изменяют свою прозрачность П от минимального значения П_min в начале импульса до максимального значения П_max в период действия импульса и опять до минимального значения П_min по окончании импульса. Управляемые светофильтры 2 могут быть выполнены, например, в виде очков с управляемой прозрачностью, светозащитных щитков с управляемой прозрачностью и т. п. образом. После прохождения через управляемые светофильтры 2 падающий на управляемые светофильтры 2 световой поток интенсивностью I₁ преобразуется после прохождения через управляемые светофильтры 2 в световой поток интенсивностью I₂, имеющий импульсный характер. При этом минимальное значение интенсивности светового потока I₂ равно I_2min и максимальное значение I_2max. Известно, что видимая яркость любого, в том числе и импульсного, источника света определяется биохимической реакцией, происходящей в сетчатке глаза, и определяется числом квантов света, попадающих на сетчатку глаза за время этой реакции, составляющее 0,1-0,2 с. Исходя из того, очевидно, что при частоте F повторения импульсов света не менее десяти импульсов в 1 с видимая яркость импульсного источника света, рассматриваемого через управляемые светофильтры 2 будет определяться средней интенсивностью прошедшего через упомянутый светофильтр 2 светового потока интенсивностью I₂

= I_{2 max}dt+ _mindt (1) Для прямоугольных импульсов

(I_{2 max}-I_{2 min})+ I_{2 min} (2)

F t_и(I_{2 max}-I_{2 min})+ I_{2 min} (3) Исходя из того, что I₁ > I_{2 max}, (4)

Ft_и 1 (5) очевидно, что всегда выполняется соотношение

< I₁ (6) т.е. управляемый светофильтр 2 ослабляет падающий световой поток интенсивностью I₁. Из выражений (2) и (3) видно, что регулируя длительность t_и импульсов просветления или частоту F следования импульсов просветления, возможно изменять величину и, следовательно, видимую водителем ведомого транспортного средства яркость внешних источников света, например солнца 4 или осветительного устройства 5 встречного транспортного средства. В одном из вариантов предлагаемого способа управляемый светофильтр 2 делят на участки 6 и 7, просветляемые импульсами просветления ИП₁ и ИП₂ разной длительности t_и1 и t_и2 или имеющими различную частоту следования F₁= и F₂= При этом те участки (участки 6) управляемых светофильтров 2, которые защищают глаза 1 водителя ведомого транспортного средства от воздействия прямого светового излучения ярких источников света, например солнца 4, просветляются более короткими t_и1 < t_и2 (импульсами просветления ИП₁ или импульсами просветления ИП₁, следующими с меньшей частотой F₁ < F₂) по сравнению с импульсами просветления ИП₂, просветляющими другие участки 7 управляемых светофильтров 2. Такой способ просветления управляемых светофильтров 2 позволяет избирательно уменьшать видимую яркость наиболее ярких имеющих малые видимые угловые размеры источников света. Вариант способа управления световыми потоками, воздействующими на зрение водителя ведомого транспортного средства в темное время суток, отличается от рассмотренных вариантов введением в световой поток I₁cветового потока I_1ТС, являющегося частью светового потока, генерируемого осветительными устройствами 8 ведомого транспортного средства. Осветительные устройства 8 освещают, например, пешехода 9, при этом часть этого светового потока рассеивается пешеходом 9 в виде потока I_1ТС. Световой поток I₁ является суммой светового потока I₁₅, генерируемого осветительными устройствами 5 встречного транспортного средства и светового потока I_1ТС. Осветительные устройства 8 генерируют импульсы света длительностью t_ИС, совпадающие во времени с импульсами просветления ИП управляемых светофильтров 2; поэтому та часть светового потока I₁, которая совпадает во времени с импульсами просветления ИП, проходит через управляемые светофильтры практически без ослабления в виде светового потока I₂*. Таким образом в рассматриваемом случае видимая водителем яркость собственных осветительных устройств 8 практически не уменьшается, а яркость осветительных устройств 5 встречного транспортного средства снижается в соответствии с выражением (2).

Если встречное транспортное средство оборудовано импульсными источниками света, генерирующими импульсный световой поток I₁₅*, то импульсы просветления ИП смещают во времени на интервал t_см времени относительно световых импульсов, генерируемых импульсными источниками света осветительных устройств 5 встречного транспортного средства, так, чтобы добиться несовпадения импульсов просветления ИП со световыми импульсами светового потока I₁₅*. При этом световой поток I_1ТС, генерируемый собственными осветительными устройствами 8, практически не ослабляется. Световые импульсы светового потока I₁₅* совпадают с минимальной прозрачностью П_min управляемых светофильтров 2 и поэтому ослабляются. Если величину П_min выразить в долях от полной прозрачности, принятой за единицу, то ослабленный световой поток I₂₅* будет равен

I₂₅* I₁₅* П_min. (7) В случае введения в повсеместную практику рассматриваемого способа может стать удобной увязка импульсов просветления ИП во времени с последовательностью поступающих извне радиосигналов РС, например, путем введения установленной для конкретного транспортного средства временной задержки t_з между радиосигналом РС и импульсом просветления ИП. В качестве таких радиосигналов возможно использование кадровых импульсов телевизионного радиосигнала.

Рассмотренный способ и его варианты реализуются в вариантах устройства для управления световыми потоками, воздействующими на зрение водителя транспортного средства. Простейший вариант устройства содержит управляемые светофильтры 2 с изменяемой прозрачностью, которые могут быть выполнены, например, в виде жидкокристаллических структур, подключенных к генератору 3 управляющих сигналов и размещенных на ведомом транспортном средстве на пути светового потока I₁, воздействующего на глаза 1 водителя этого транспортного средства. Генератор 3 управляющих сигналов может быть выполнен в виде генератора электрических импульсов с возможностью регулирования длительности t_и и частоты F этих импульсов. Управляемые светофильтры 2 могут быть выполнены в виде мозаичных структур 10, состоящих из элементарных светофильтров 11. Каждая из мозаичных структур содержит не менее двух элементарных светофильтров 11. Генератор управляющих электрических импульсов 3 подсоединен при этом к управляемым светофильтрам 2 посредством коммутационных устройств 12. Для управления коммутационными устройствами 12 в состав устройства для управления световыми потоками может быть введена оптическая координатная система 13. Осветительные устройства 8 ведомого транспортного средства содержат импульсные источники света, связанные с управляемыми светофильтрами посредством устройств 14 синхронизации. В качестве устройства синхронизации может быть использован генератор 3 управляющих электрических импульсов. Импульсные источники 15 света осветительных устройств 8 ведомого транспортного средства могут содержать газоразрядные лампы 16, имеющие по два независимых смещенных в пространстве газоразрядных промежутка 17 и 18, образующих световые потоки дальнего 19 и ближнего 20 света. Для привязки во времени импульсов прозрачности ИП к световым импульсам, генерируемым осветительными устройствами 5 встречного транспортного средства, а также для регулирования параметров управляющих сигналов, воздействующих на управляемые светофильтры 2, в состав устройства для управления световыми потоками может быть введен приемник внешних управляющих сигналов, выполненный в виде фотоприемника 21 или в виде приемника 22 радиосигналов с антенной 23 и соединенный с генератором 3 управляющих электрических импульсов. Для предотвращения ослепления водителя транспортного средства светом осветительных устройств 24 транспортных средств, находящихся позади водителя, в состав устройства для управления световыми потоками могут быть введены зеркала 25 заднего вида, у поверхностей которых установлены управляемые светофильтры 2.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство для управления световыми потоками, воздействующими на зрение водителя транспортного средства, позволяют уменьшить возможность ослепления водителя внешними источниками света и могут быть применены на любом транспортном средстве.