RU2095681C1

RU2095681C1 - Antidazzle system for transport facilities and method of protection of driver by means of this system

Info

Publication number: RU2095681C1
Application number: RU96101584A
Authority: RU
Inventors: Евгений Анатольевич Монич; Антон Евгеньевич Монич; Геннадий Александрович Борисов
Original assignee: Евгений Анатольевич Монич; Антон Евгеньевич Монич; Геннадий Александрович Борисов
Priority date: 1996-01-25
Filing date: 1996-01-25
Publication date: 1997-11-10

Abstract

FIELD: electric lighting devices for transport facilities. SUBSTANCE: system includes light shutter with electric drive, head-lamps with light source and control unit which is provided with additional output. Used as light source is flash lamp with starting device connected to additional output of control unit. Light shutter is mounted in way of light beams from windshield to driver's eyes. Delivery of control pulses to electric drive of optical shutter and to starting device of flash lamp is aligned is such way that momentary opening of optical shutter coincides with pulse of lamp light. Process has periodic nature at repetition frequency more than 20 Hz. EFFECT: reliable protection of driver and high safety of motion. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электрическим устройствам освещения для транспортных средств. The invention relates to electrical lighting devices for vehicles.

Известен противоослепляющий козырек [1] содержащий две прозрачные подложки, замкнутое пространство между которыми заполнено жидким кристаллом, прозрачные токопроводящие слои, нанесенные на внутренние поверхности подложек, и поляризационные фильтры, нанесенные на наружные поверхности подложек. На проводящие слои нанесен фотопроводниковый слой, чувствительный к видимому излучению, и защитный слой. Known anti-glare visor [1] containing two transparent substrates, the enclosed space between which is filled with liquid crystal, transparent conductive layers deposited on the inner surfaces of the substrates, and polarizing filters deposited on the outer surfaces of the substrates. A photoconductor layer sensitive to visible radiation and a protective layer are applied to the conductive layers.

Это устройство предназначено для повышения безопасности движения транспортных средств путем дифференцированного регулирования интенсивности света встречного транспортного потока, падающего в глаза водителя. Противоослепляющий козырек устанавливается на место противосолнечного козырька и имеет возможность регулировки места его расположения относительно глаз водителя. При освещении козырька светом встречного транспорта сопротивление фотопроводникового слоя уменьшается, к слою жидкого кристалла прикладывается напряжение больше порогового, и слой жидкого кристалла приобретает возможность вращать плоскость поляризации проходящего света. При этом интенсивность светового потока от встречного транспорта на глаза водителя уменьшается за счет гашения его выходным поляризационным фильтром. This device is designed to improve the safety of vehicles by differentially regulating the light intensity of the oncoming traffic stream falling into the driver’s eyes. The anti-glare visor is installed in place of the sun-visor and has the ability to adjust its location relative to the driver’s eyes. When the visor is illuminated by the light of oncoming transport, the resistance of the photoconductor layer decreases, a voltage higher than the threshold is applied to the liquid crystal layer, and the liquid crystal layer becomes able to rotate the plane of polarization of the transmitted light. At the same time, the intensity of the light flux from oncoming vehicles to the driver’s eyes decreases due to the damping of the output polarizing filter.

Основным недостатком описанного выше устройства является то, что одновременно с ослаблением интенсивности падающего на глаза водителя света от встречного транспортного потока уменьшается и интенсивность света от дорожных объектов, то есть ухудшается восприятие дорожной обстановки и, следовательно, обеспечить безопасность дорожного движения не удается. Декларируемая дифференцированность ослабления проходящего света по полю противоослепляющего козырька дает положительный эффект только для пучков света с резко очерченной границей, а в реальных условиях дорожного движения таких световых источников практически нет. Действие описанного устройства по эффективности решения поставленной задачи мало отличается от абсорбционных оптических фильтров с изменяемым пропусканием, например от фильтров из хромофорных стекол. The main disadvantage of the device described above is that at the same time as the intensity of the light incident on the driver’s eyes from the oncoming traffic stream decreases, the light intensity from road objects decreases, that is, the perception of the road situation worsens and, therefore, traffic safety cannot be ensured. The declared differentiation of the attenuation of transmitted light along the field of the anti-dazzling visor gives a positive effect only for light beams with a sharply defined boundary, and in real traffic conditions there are practically no such light sources. The effect of the described device on the effectiveness of solving the problem is not much different from absorption optical filters with variable transmission, for example, from filters made of chromophore glasses.

Известна противоослепительная система для транспортных средств [2] наиболее близкая по технической сущности к изобретению и выбранная в качестве прототипа, которая содержит световой затвор, выполненный в виде двух заслонок, соединенных с электроприводом, управляемым сигналом от фотоэлемента, и фару с источником света для освещения дороги. В одном окне, перекрываемом первой заслонкой, установлена фара, а в другом окне, перекрываемом второй заслонкой, установлен фотоэлемент с фокусирующими линзами. Known anti-glare system for vehicles [2] closest in technical essence to the invention and selected as a prototype, which contains a light shutter made in the form of two shutters connected to an electric drive controlled by a signal from a photocell, and a headlight with a light source for illuminating the road . A headlamp is installed in one window blocked by the first shutter, and a photocell with focusing lenses is installed in another window, blocked by the second shutter.

При осуществлении способа защиты водителя транспортного средства посредством указанной известной противоослепительной системы управляющий импульс на электропривод светового затвора падают от фотоэлемента в виде тока, который вырабатывается при попадании света от встречного транспорта на фотоэлемент. В этом случае заслонка частично перекрывает окно с фарой, что приводит к уменьшению пучка света на сторону встречного движения и соответственно к снижению степени ослепления водителя на встречном транспорте. При этом защита от ослепления водителя того транспортного средства, на котором используется указанная противоослепительная система, зависит только от того, используются ли на встречных транспортных средствах противоослепительные устройства или не используются и, следовательно, безопасность его движения может быть обеспечена только при оснащении всех транспортных средств противоослепительными устройствами. When implementing the method of protecting the driver of a vehicle by means of the known anti-dazzling system, a control pulse to the electric drive of the light shutter is incident from the photocell in the form of a current that is generated when light from oncoming vehicles hits the photocell. In this case, the shutter partially covers the window with the headlight, which leads to a decrease in the light beam on the oncoming side and, accordingly, to a decrease in the degree of blindness of the driver in oncoming traffic. In this case, the driver’s blindness protection of the vehicle on which the specified anti-glare system is used depends only on whether anti-glare devices are used on oncoming vehicles or not and, therefore, its safety can be ensured only when all vehicles are equipped with anti-glare devices.

Техническим результатом предложенного изобретения, реализованного в виде устройства и способа, является обеспечение защиты водителя транспортного средства от ослепления встречными и попутными транспортными средствами вне зависимости от наличия на них противоослепительных устройств и повышение безопасности движения. The technical result of the proposed invention, implemented in the form of a device and method, is to protect the driver of the vehicle from being blinded by oncoming and passing vehicles, regardless of the presence of anti-glare devices on them and increasing traffic safety.

Этот результат достигается тем, что в противоослепительной системе для транспортных средств, содержащей световой затвор с электроприводом, фару с источником света и блок управления, выход которого подключен к электроприводу светового затвора, предложено в качестве источника света использовать импульсную лампу с пусковым устройством, а блок управления снабдить дополнительным выходом и подключить к нему пусковое устройство, при этом световой затвор установить на пути света от лобового окна к глазам водителя. В предложенной противоослепительной системе световой затвор может быть выполнен в виде оптической ячейки на жидких кристаллах и иметь форму очков. В одном из вариантов световой затвор выполнен нормально открытым. This result is achieved in that in an anti-dazzling system for vehicles containing an electric light shutter, a headlamp with a light source and a control unit, the output of which is connected to the light shutter electric drive, it is proposed to use a flash lamp with a starting device as a light source, and a control unit provide an additional output and connect a starting device to it, while installing a light shutter in the path of light from the windshield to the eyes of the driver. In the proposed anti-dazzling system, the light shutter can be made in the form of an optical cell on liquid crystals and have the form of glasses. In one embodiment, the light shutter is normally open.

Для осуществления способа защиты водителя транспортного средства посредством противоослепительной системы, при котором на электропривод светового затвора подают управляющие импульсы, предложено на пусковое устройство импульсной лампы также подавать управляющие импульсы, согласовывая их с первыми таким образом, чтобы открытие светового затвора совпадало по времени с импульсами света лампы. To implement the method of protecting the driver of a vehicle by means of an anti-dazzling system, in which control pulses are supplied to the electric drive of the light shutter, it is proposed that the control pulses also be supplied to the flash lamp starting device, matching them first so that the opening of the light shutter coincides in time with the light pulses of the lamp .

На фиг. 1 показана структурная схема предложенной противоослепительной системы; на фиг. 2 структурная схема противоослепительной системы с дистанционным приводом оптического затвора; на фиг.3 продольный разрез оптического затвора предложенной противоослепительной системы. In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed anti-glare system; in FIG. 2 is a structural diagram of an anti-glare system with a remote optical shutter drive; figure 3 is a longitudinal section of an optical shutter of the proposed anti-glare system.

Противоослепительная система для транспортных средств (фиг.1 и 2) содержит блок управления 1 режимами работы противоослепительной системы, внешнюю цепь управления 2, оптический затвор 3 с электроприводом 4 и импульсную лампу с пусковым устройством 6. Блок управления 1 имеет вход 7 и два выхода основной 8 и дополнительный 9. The anti-dazzle system for vehicles (FIGS. 1 and 2) contains a control unit 1 of the operating modes of the anti-dazzle system, an external control circuit 2, an optical shutter 3 with an electric actuator 4 and a flash lamp with a starting device 6. The control unit 1 has an input 7 and two main outputs 8 and optional 9.

Вход 7 блока управления 1 подключен к внешней цепи управления 2, а два его выхода основной 8 и дополнительный 9 подключены соответственно к электроприводу 4 и пусковому устройству 6 импульсной лампы 5, размещенной в отражателе фары противоослепительной системы. Пусковое устройство 6 подключено к блоку питания 10 импульсной лампы 5. The input 7 of the control unit 1 is connected to an external control circuit 2, and two of its outputs, the main 8 and additional 9, are connected respectively to the electric drive 4 and the starting device 6 of the flash lamp 5, located in the reflector of the headlight of the anti-dazzling system. The starting device 6 is connected to the power supply unit 10 of the flash lamp 5.

В случае дистанционного способа управления (фиг.2) оптическим затвором 3 электропривод снабжен преобразователями дистанционного привода передатчиком 11 и приемником 12. In the case of a remote control method (Fig. 2) of the optical shutter 3, the electric actuator is equipped with transmitters of the remote actuator transmitter 11 and receiver 12.

В качестве внешней цепи управления 2 в одном из вариантов использован переключатель режимов работы фар основной системы освещения транспортного средства "ближний" "дальний" свет. As an external control circuit 2, in one of the variants, a mode switch for the headlights of the main low-beam and high-beam vehicle lighting system was used.

В другом варианте внешней цепи 2 использовано светочувствительное устройство, реагирующее на свет фар встречных транспортных средств и обеспечивающее включение противоослепительной системы. In another embodiment of the external circuit 2, a photosensitive device is used that responds to the light of headlights of oncoming vehicles and ensures the inclusion of an anti-glare system.

Блок управления 1 выполнен в виде генератора электрических импульсов с частотой следования f₀, задающей частоту открывания оптического затвора 3 и срабатывания импульсной лампы 5. Через основной выход осуществляется подача управляющих импульсов на электропривод 4, а дополнительный выход 9 используют для подачи управляющих импульсов на пусковое устройство 6, при этом управляющие импульсы дополнительного выхода 9 посредством регулируемой линии задержки сдвигают относительно управляющих импульсов выхода 8.The control unit 1 is made in the form of an electric pulse generator with a repetition rate f ₀ that sets the frequency of opening of the optical shutter 3 and the actuation of the flash lamp 5. Through the main output, control pulses are supplied to the electric drive 4, and an additional output 9 is used to supply control pulses to the starting device 6, while the control pulses of the additional output 9 by means of an adjustable delay line are shifted relative to the control pulses of the output 8.

В соответствии с фиг.3 оптический затвор 3 выполнен в виде π-ячейки на жидких кристаллах (ЖК) и имеет форму плоского экрана, образованного двумя стеклянными подложками 13, на внутренних поверхностях которых нанесены прозрачные токопроводящие слои 14, а на наружных поверхностях закреплены пленочные поляроиды 15. Пленочные поляроиды 15 обоих подложек образуют между собой "скрещенную" пару. Подложки 13 герметически соединены между собой через дистанцирующую диэлектрическую прокладку 16. Внутренний объем ячейки заполнен жидким кристаллом. Слой жидкого кристалла имеет такую толщину, что в нормальном состоянии способен вращать плоскость поляризации проходящего света на угол приблизительно 90^o, обеспечивающий прохождение сквозь "скрещенную" пару поляроидов без поглощения. Прозрачные токопроводящие слои имеют контактные выводы, на которые подается электрическое напряжение U от электропривода 4 оптического затвора 3. При подаче напряжения U на токопроводящие слои слой жидкого кристалла теряет способность вращать плоскость поляризации проходящего света и он поглощается "скрещенной" парой поляроидов, обеспечивая "закрытое" состояние. Оптический затвор в виде ЖК - ячейки может быть выполнен в форме очков.In accordance with figure 3, the optical shutter 3 is made in the form of a π-cell on liquid crystals (LCD) and has the form of a flat screen formed by two glass substrates 13, on the inner surfaces of which are applied transparent conductive layers 14, and film polaroids are fixed on the outer surfaces 15. Film polaroids 15 of both substrates form a “crossed” pair. The substrates 13 are hermetically connected to each other through a spacer dielectric strip 16. The internal volume of the cell is filled with liquid crystal. The liquid crystal layer has such a thickness that in the normal state it is able to rotate the plane of polarization of the transmitted light by an angle of approximately 90 ^o , allowing passage through the "crossed" pair of polaroids without absorption. Transparent conductive layers have contact leads to which an electrical voltage U is supplied from the electric shutter 4 of the optical shutter 3. When voltage U is applied to the conductive layers, the liquid crystal layer loses its ability to rotate the plane of polarization of transmitted light and is absorbed by a “crossed” pair of polaroids, providing a “closed” state. An optical shutter in the form of an LCD cell can be made in the form of glasses.

Конкретное выполнение электропривода 4 оптического затвора 3 определяется типом используемого оптического затвора. Так, если в качестве оптического затвора используется p- ячейка на ЖК, то электропривод выполнен в виде генераторов прямоугольных импульсов напряжения чередующейся полярности (меандра). The specific embodiment of the electric shutter 4 of the optical shutter 3 is determined by the type of optical shutter used. So, if a p-cell on an LCD is used as an optical shutter, the electric drive is made in the form of generators of rectangular voltage pulses of alternating polarity (meander).

Пусковое устройство 6 выполнено в виде импульсного повышающего трансформатора, вторичная обмотка которого включена последовательно в цепь разряда емкостного накопителя энергии блока питания 10 через импульсную лампу 5. The starting device 6 is made in the form of a pulsed step-up transformer, the secondary winding of which is connected in series to the discharge circuit of the capacitive energy storage of the power supply 10 through a flash lamp 5.

В качестве блока питания 10 импульсных ламп 5 использован высоковольтный преобразователь, преобразующий напряжение бортовой сети транспортного средства в высокое напряжение, достаточное для работы импульсных ламп. От высоковольтного преобразователя производят зарядку конденсаторов емкостного накопителя энергии, являющегося частью блока питания 10. As the power supply unit 10 of the flash lamps 5, a high voltage converter is used that converts the voltage of the vehicle electrical system to a high voltage sufficient for the operation of the flash lamps. The capacitors of the capacitive energy storage unit, which is part of the power supply unit 10, are charged from the high-voltage converter.

В конкретном примере реализации противоослепительной системы с дистанционным приводом (фиг.2) оптический затвор 3 выполнен в виде s -ячейки на ЖК и имеет форму очков. В качестве электропривода 4 использован электронный ключ с дистанционным управлением, через который осуществляют подачу постоянного напряжения к прозрачным токопроводящим электродам 14 ЖК ячейки. Электропривод 4 с батарейным источником питания размещен в дужках очков. Передатчик 11 выполнен в виде пользователя электрических управляющих импульсов в импульсы инфракрасного излучения. Приемник 12, выполненный в виде преобразователя инфракрасных импульсов управления в электрические управляющие импульсы для электропривода 4, также размещен в дужках очков. In a specific example of the implementation of the anti-dazzle system with a remote drive (figure 2), the optical shutter 3 is made in the form of s-cells on the LCD and has the shape of glasses. As the electric drive 4, an electronic key with remote control is used, through which a constant voltage is supplied to the transparent conductive electrodes 14 of the LCD cell. Electric actuator 4 with a battery power source is placed in the temples of glasses. The transmitter 11 is made in the form of a user of electrical control pulses into pulses of infrared radiation. The receiver 12, made in the form of a converter of infrared control pulses into electric control pulses for the electric drive 4, is also placed in the arms of the glasses.

Работа устройства и способ защиты реализуются следующим образом. Включение противоослепительной системы осуществляют посредством внешней цепи управления 2 по сигналу светочувствительного, реагирующего на свет фар встречных или попутных транспортных средств и срабатывающего при превышении интенсивности этих источников света заданного порога или посредством внешней цепи управления 2 одновременно с переключением режимов работы фар основной системы наружного освещения транспортного средства (не показано). При включении "ближнего" света, режим которого соответствует наличию встречных транспортных средств, противоослепительная система включается, а при включении "дальнего" света отключается. Через блок управления 1 осуществляют синхронизацию работы оптического затвора 3 и импульсных ламп 5 фар противоослепительной системы путем подачи управляющих импульсов на электропривод 4 и на пусковое устройство 6. При включении противоослепительной системы электропривод 4 вырабатывает электрические сигналы U, требуемые для приведения оптического затвора 3 в закрытое состояние, что позволяет защитить глаза водителя от попадания света фар встречных транспортных средств. При поступлении управляющего импульса с выхода 8 блока управления 1 на электропривод 4 выработка электрических сигналов U блокируется на время приблизительно 2 мс, в течение которого оптический затвор переходит в открытое состояние и водитель может видеть дорогу сквозь оптический затвор в течение этого промежутка времени. С некоторой временной задержкой относительно управляющего импульса выхода 8 с выхода 9 блока управления 1 поступает управляющий сигнал на пусковое устройство 6 импульсных ламп 5 фар системы и вызывает их вспышку, причем задержка подобрана так, что световая вспышка происходит во время открытого состояния оптического затвора 3. Водитель видит дорогу, освещенную коротким импульсом света от импульсных ламп фар противоослепительной системы сквозь открытый оптический затвор. По окончании светового импульса оптический затвор сразу закрывается, так как закончилось время блокирования выработки электрических сигналов U, переводящих затвор в закрытое состояние. Описанный процесс является периодическим, повторяющимся в течение всего времени работы противоослепительной системы с частотой f₀, большей 20 Гц. При частоте периодического процесса, превышающего 20 Гц, человеческий глаз воспринимает картину как непрерывную, следовательно, водитель воспринимает дорогу в свете фар противоослепительной системы как обычно, а другие источники света сильно ослаблены и не мешают воспринимать дорожную обстановку. Средняя по времени мощность импульсных ламп фар противоослепительной системы подбирается такой, что она соответствует мощности ламп фар основной системы освещения транспортного средства. Если принять, что время закрытого состояния оптического затвора составляет t₁, а время открытого состояния t₂, тогда интенсивность источников света, работающих в непрерывном режиме, например лампы накаливания, будет ослаблена в t₁ + t₂/t₂ раз. Фары противоослепительной системы настроены так, что диаграмма направленности пучка света соответствует режиму "ближнего" света. При этом фары системы не создают дополнительных помех для водителей встречных транспортных средств.The operation of the device and the protection method are implemented as follows. The inclusion of anti-dazzling system is carried out by means of an external control circuit 2 by a signal of a light-sensitive, responsive to the light of headlights of oncoming or passing vehicles and triggered when the intensity of these light sources exceeds a predetermined threshold, or by means of an external control circuit 2 simultaneously with switching the operating modes of the headlights of the main vehicle outdoor lighting system (not shown). When you turn on the "dipped" light, the mode of which corresponds to the presence of oncoming vehicles, the anti-dazzling system is turned on, and when you turn on the "high" light is turned off. Through the control unit 1, the operation of the optical shutter 3 and the flash lamps 5 of the anti-dazzling system headlights is synchronized by supplying control pulses to the electric drive 4 and to the starting device 6. When the anti-dazzling system is turned on, the electric drive 4 generates the electrical signals U required to bring the optical shutter 3 to the closed state , which helps protect the driver’s eyes from the headlights of oncoming vehicles. Upon receipt of a control pulse from the output 8 of the control unit 1 to the electric actuator 4, the generation of electric signals U is blocked for approximately 2 ms, during which the optical shutter goes into the open state and the driver can see the way through the optical shutter during this period of time. With some time delay relative to the control pulse of output 8, output 9 of control unit 1 receives a control signal to the trigger 6 of the flash lamps 5 of the headlights of the system and causes them to flash, and the delay is selected so that the light flash occurs during the open state of the optical shutter 3. Driver he sees the road illuminated by a short pulse of light from flashlights of headlights of the anti-dazzling system through an open optical shutter. At the end of the light pulse, the optical shutter immediately closes, since the time for blocking the generation of electric signals U, which translates the shutter to the closed state, has ended. The described process is periodic, repeating throughout the life of the anti-glare system with a frequency f ₀ greater than 20 Hz. At a frequency of the periodic process exceeding 20 Hz, the human eye perceives the picture as continuous, therefore, the driver perceives the road in the light of the headlights of the anti-dazzling system as usual, and other light sources are greatly weakened and do not interfere with the perception of the road situation. The time-average power of the flashlights of the headlights of the anti-dazzling system is selected such that it corresponds to the power of the headlights of the main lighting system of the vehicle. If we assume that the time of the closed state of the optical shutter is t ₁ and the time of the open state is t ₂ , then the intensity of the light sources operating in a continuous mode, for example, an incandescent lamp, will be weakened by t ₁ + t ₂ / t ₂ times. The headlights of the anti-dazzling system are adjusted so that the directivity pattern of the light beam corresponds to the "dipped" mode. At the same time, the headlights of the system do not create additional interference for drivers of oncoming vehicles.

Предложенная противоослепительная система позволяет безопасно управлять транспортным средством даже в случаях, когда водители встречного транспорта по каким-либо причинам используют освещение в режиме "дальнего" света или неправильно настроены фары встречного транспорта, поскольку встречный свет ослаблен (как показал экспериментальный образец, примерно в 20 раз), а свет от импульсных фар системы водитель воспринимает в полном объеме. The proposed anti-dazzling system allows you to safely drive the vehicle even in cases when oncoming vehicles drivers use for some reason the driving beam mode or the oncoming vehicles are incorrectly tuned because the oncoming light is weakened (as shown by the experimental sample, about 20 times ), and the driver perceives the light from the pulsed headlights of the system in full.

Claims

1. Anti-dazzle system for vehicles, containing an optical shutter with an electric drive, headlights with light sources and a control unit, the output of which is connected to an optical drive of an optical shutter, characterized in that a flash lamp with a starting device is used as a light source, and the control unit is equipped with an additional the output to which the starting device is connected, while the optical shutter is installed in the path of the rays of light from the windshield to the eyes of the driver.

2. The system according to claim 1, characterized in that the optical shutter is made in the form of an optical cell on liquid crystals.

3. The system according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the optical shutter is made normally open.

4. The system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the optical shutter is made in the form of glasses.

5. A method for protecting a driver of a vehicle by means of an anti-dazzling system according to any one of claims 1 to 4, comprising supplying a control pulse to an optical shutter electric drive, characterized in that a control pulse is also supplied to the lamp starting device, while both control pulses are coordinated so that the opening of the light shutter coincided in time with the light pulse of the lamp.