RU2106669C1

RU2106669C1 - Antiblinding eye-glasses for drivers of transport facilities

Info

Publication number: RU2106669C1
Authority: RU
Inventors: Октай Хангусейн оглы Гусейнов; Фикрет Касум оглы Касумов; Севиндж Октай кызы Гусейнова
Original assignee: Институт физики АН Азербайджана
Priority date: 1991-08-07
Filing date: 1991-08-07
Publication date: 1998-03-10

Abstract

FIELD: optical engineering. SUBSTANCE: eye-glasses have frame and lenses arranged in it. Colored lenses are positioned on frame. They may be removed from frame. Provision is made for discrete adjustment of their position in space relative to axis passing through center of pupil of eye-glasses user at angle α = 30-45 deg. to horizontal plane and at angle β = 0 deg. or β ≥ 68 deg. to vertical plane. Size of lenses is selected to satisfy relation l ≥ h/cosβ, where l is distance from lens attachment point to normal set up from pupil center and lying on lower boundary of lens; n is distance from lens attachment point to driver's pupil center. EFFECT: more reliable protection of eyes. 2 dwg

Description

Изобретение относится к оптической технике и может найти широкое применение в качестве защитного средства для водителей от слепящего действия света фар транспортных средств при их эксплуатации в темное время суток. The invention relates to optical technology and can be widely used as a protective tool for drivers from the glare of the headlights of vehicles during their operation in the dark.

Одним из направлений борьбы со слепящим эффектом фар дальнейшего света транспортных средств является физическое воздействие на световой поток в непосредственной близости от субъекта восприятия физиологического дискомфорта (в частности, создание устройств для предохранения глаз водителя от прямых лучей фар). One of the ways to combat the dazzling effect of headlights of further vehicle light is the physical effect on the luminous flux in the immediate vicinity of the subject of perception of physiological discomfort (in particular, the creation of devices to protect the driver's eyes from direct headlight rays).

Известное устройство - противоослепляющие очки со специальными стеклами, которые, беспрепятственно пропуская лучи, отраженные от поверхности дороги, смазывают направленный непосредственно на глаза водителя пучок света большой интенсивности от фар, превращая его в легкие светлые радужные кружки [1]. К устройству аналогично типа относятся и защитные очки от ослепления с фильтром на подложке, выполненным в виде голограммы, (записанной пучками, образованными из одного путем сдвига его на угол 7-15) [2]. Принцип действия устройства заключается в уменьшении времени адаптации зрения к перепаду интенсивности освещения за счет смещения максимума световой энергии, падающей на глаза в процессе встречного разъезда вследствие дифрагирования излучения от фар на фильтре очков. A known device is anti-glare glasses with special glasses, which, freely letting in the rays reflected from the road surface, lubricate a beam of high-intensity light directed directly to the driver’s eyes from the headlights, turning it into light bright rainbow circles [1]. Blindfold goggles with a filter on a substrate made in the form of a hologram (recorded by beams formed from one by shifting it by an angle of 7–15) belong to a device of a similar type [2]. The principle of operation of the device is to reduce the time of adaptation of vision to the difference in light intensity due to a shift in the maximum of light energy incident on the eyes during oncoming travel due to diffraction of radiation from the headlights on the filter glasses.

Недостатком этих устройств является необходимость получения специального синтетического материала со специфическими свойствами и фильтра со специальной голографической записью, а также появление в поле зрения дополнительного образа в виде светлых радужных кружков (или дифракционных колец), осложняющих восприятие дорожной обстановки. The disadvantage of these devices is the need to obtain a special synthetic material with specific properties and a filter with a special holographic recording, as well as the appearance in the field of view of an additional image in the form of bright rainbow circles (or diffraction rings) that complicate the perception of the traffic situation.

Известно также устройство для защиты водителя от ослепления с экранирующим элементом тоже сложной конструкции, состоящей из двух сопряженных по сферической поверхности призм с противоположно направленными преломляющими углами [3]. Применение такого окуляра в очках довольно эффективно экранирует левую зону видимости зрачка водителя от слепящего источника, принцип действия которого основан на полном внутреннем отражении. It is also known a device for protecting the driver from blinding with a shielding element of a complex structure, consisting of two prisms conjugated on a spherical surface with oppositely directed refractive angles [3]. The use of such an eyepiece in glasses quite effectively shields the left area of visibility of the driver’s pupil from a blinding source, the principle of which is based on full internal reflection.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции и узость поля зрения стабильного действия устройства, скоррелированного для данного водителя в зависимости от положения головы, (стабильное экранирование осуществляется в поле зрения, ограниченном углами 25-35^o от центральной оси зрения).The disadvantage of this device is the complexity of the design and the narrow field of view of the stable operation of the device, correlated for this driver depending on the position of the head (stable shielding is carried out in the field of view, limited by angles 25-35 ^o from the central axis of view).

Известны также очки с ребристыми решетками, принцип действия которых заключается в существенном снижении интенсивности прямых лучей, воздействующих на глаза водителей, путем легкого наклона головы, в результате лучи экранируются ребрами решетки, установленной на очках [1]. Glasses with ribbed gratings are also known, the principle of which is to significantly reduce the intensity of direct rays affecting the eyes of drivers by slightly tilting the head, as a result of which the rays are shielded by the edges of the grating mounted on the glasses [1].

Недостатком данного устройства является то, что в поле зрения водителя вводится дополнительный ребристый экранирующий элемент, который осложняет восприятие дорожной обстановки. The disadvantage of this device is that an additional ribbed shielding element is introduced into the driver’s field of vision, which complicates the perception of the road situation.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является противоослепляющие очки на жидком кристалле [4] . Принцип действия этого устройства заключается в следующем. Под действием фототока, создаваемого источником ослепления, происходит затенение жидкого кристалла в определенной узкой полосе, которая экранирует прямые лучи от фар. В этом случае затененные полосы носят динамический характер и возникают только в необходимых областях поля зрения водителя в зависимости от количества слепящих источников. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed device is anti-glare glasses on a liquid crystal [4]. The principle of operation of this device is as follows. Under the action of the photocurrent created by the blinding source, the liquid crystal is shaded in a certain narrow strip, which shields direct rays from the headlights. In this case, the shaded stripes are dynamic and occur only in the necessary areas of the driver’s field of view, depending on the number of glare sources.

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является крайне сложная конструкция окуляра с дополнительным источником питания. A disadvantage of the known device adopted for the prototype is the extremely complex design of the eyepiece with an additional power source.

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей противоослепляющих очков, а именно, путем очень простой корректировки использования их одновременно и в качестве противосолнечных очков. The aim of the present invention is to simplify the design and expand the functionality of anti-glare glasses, namely, by very simple adjustments to their use at the same time as sun glasses.

Указанная цель обеспечивается тем, что противосолнечные очки, содержащие оправу и окуляр, выполненный из цветных схемных линз, снабжен системой крепления, позволяющей дискретно регулировать пространственное положение линзы относительно оси, проходящей через центр зрачка под углом α = 30-45^o к горизонтальной плоскости, и β = 0, β ≥ 68^° к вертикальной плоскости, причем размер линзы и величина угла β в зависимости от конкретного водителя определяются из соотношения l ≤ h/cosβ, где l - длина радиуса вектора от точки крепления линзы до точки пересечения его с нормалью, восстановленной с центра зрачка и лежащей на нижней границе линзы, h - расстояние точки крепления линзы до центра зрачка водителя.This goal is ensured by the fact that the sun glasses containing a frame and an eyepiece made of colored circuit lenses are equipped with a mounting system that allows you to discretely adjust the spatial position of the lens relative to the axis passing through the center of the pupil at an angle α = 30-45 ^o to the horizontal plane, and β = 0, β ≥ 68 ^° to the vertical plane, and the size of the lens and the angle β depending on the particular driver are determined from the relation l ≤ h / cosβ, where l is the length of the radius of the vector from the point of attachment of the lens to the point crossed hinging it with the normal, restored from the center of the pupil and lying on the lower boundary of the lens, h is the distance of the lens attachment point to the center of the pupil of the driver.

На фиг. 1 изображен общий вид противослепляющих очков: а) 1 - оправа, 2 - съемные цветные линзы, 3 - центральный элемент крепления, 4 - боковой элемент крепления. Там же справа б) и снизу в) приведена схема одного из примеров конструктивного исполнения системы крепления съемных линз. Элементы крепления 3 и 4 могут быть исполнены как отдельно от оправы, так и отлиты или штампованы как единое целое с ним. Линза с помощью шпильки 2а, имеющей дискретный выступ, входящий в соответствующие пазы гнезда крепления, устанавливаются в соответствующий режим работы очков: A - строго вертикальное положение (β = 0) - обычные противосолнечные очки; B - наклонное положение (β ≥ 68^°) - режим эксплуатации в качестве противоослепляющих очков, причем в зависимости от конкретного водителя (с целью удовлетворения условия l ≤ h/cosβ, см. ниже) значение угла β растет с шагом Δβ =2^o-3^o, начиная с β = 68^o.In FIG. 1 shows a general view of anti-glare glasses: a) 1 - frame, 2 - removable colored lenses, 3 - central mounting element, 4 - side mounting element. In the same place to the right b) and from below c) is a diagram of one example of a design of a system for attaching removable lenses. The fastening elements 3 and 4 can be performed either separately from the frame, or cast or stamped as a unit with it. The lens with the help of a pin 2a, having a discrete protrusion included in the corresponding slots of the mount socket, is set to the corresponding mode of operation of the glasses: A - strictly vertical position (β = 0) - ordinary sun glasses; B - inclined position (β ≥ 68 ^° ) - operating mode as anti-glare glasses, and depending on the specific driver (in order to satisfy the condition l ≤ h / cosβ, see below), the angle β increases with a step Δβ = 2 ^o - 3 ^o , starting from β = 68 ^o .

На фиг. 2 приведена схема хода прямых лучей, падающих на поверхность линзы, вызывающие ослепление в режиме противослепляющих очков. Положение линзы относительно вертикальной плоскости определяется углом β . Угол γ определяет угол расфокусировки светового пучка в вертикальной плоскости. Угол падения расфокусированного луча (непараллельного к оптической оси фары) на поверхность линзы очков, есть угол φ . Легко показать что угол φ = γ+β. . Так из

где L K₂ = 180^o - (γ+∠K₁), поскольку из Δ МАР, L K₀ = 90^o - β, то ∠K₁= 180^°(90^°-β) = 90^°+β, . Следовательно L K₂ = 180^o - (90^°+β+γ) = 90^°-β-γ. . Тогда φ = β+γ.
Максимальный угол расфокусировки γ = 12^o почти для всех типов фар. С другой стороны по формулам Френеля, позволяющим оценить интенсивность отраженной и преломленной волн при относительном коэффициенте преломления материала линзы n=1,52 (стекло, оргстекло, полистирол), следует, что ослабление интенсивности волны за счет отражения естественного света в 2,2 - 3 раза достигается при угле падения φ = 80 - 85^o [5]. Ослабление интенсивности примерно в 2,5 - 3 раза вполне достаточно для снятия слепимости (уменьшения коэффициента ослепленности на 40 - 60%). Следовательно угол наклона линзы к вертикальной плоскости при максимальной расфокусировке (γ = 12^°), β > φ-12^° ≥ 68^°, будет достаточным для существенного снижения эффекта слепимости фар дальнего света.In FIG. 2 is a diagram of the progress of direct rays incident on the surface of the lens, causing blinding in the mode of anti-glare glasses. The position of the lens relative to the vertical plane is determined by the angle β. The angle γ determines the angle of defocus of the light beam in a vertical plane. The angle of incidence of the defocused beam (non-parallel to the optical axis of the headlight) on the surface of the lens of the glasses is the angle φ. It is easy to show that the angle φ = γ + β. . So from

where LK ₂ = 180 ^o - (γ + ∠K ₁ ), since from Δ MAP, LK ₀ = 90 ^o - β, then ∠K ₁ = 180 ^° (90 ^° -β) = 90 ^° + β,. Therefore, LK ₂ = 180 ^o - (90 ^° + β + γ) = 90 ^° -β-γ. . Then φ = β + γ.
The maximum defocus angle γ = 12 ^o for almost all types of headlights. On the other hand, according to Fresnel formulas, which allow one to estimate the intensity of reflected and refracted waves at a relative refractive index of the lens material n = 1.52 (glass, plexiglass, polystyrene), it follows that the attenuation of the wave intensity due to reflection of natural light is 2.2 - 3 times is achieved when the angle of incidence φ = 80 - 85 ^o [5]. A weakening of the intensity of about 2.5 to 3 times is quite enough to relieve glare (reducing the blindness coefficient by 40-60%). Therefore, the angle of inclination of the lens to the vertical plane at maximum defocusing (γ = 12 ^° ), β> φ-12 ^° ≥ 68 ^° , will be sufficient to significantly reduce the glare effect of high beam headlights.

Чтобы исключить действие бликов от посторонних источников света в поле зрения водителя, возникающих при наклонном расположении линз, необходимо развернуть их также по горизонтальной плоскости на угол α = 30-45^o. В таком случае блики будут создавать источники, расположенные на правой обочине дороги, на уровне ниже высоты расположения фар встречного транспорта, которые по условиям эксплуатации транспортных средств в принципе отсутствуют.In order to exclude the effect of glare from extraneous light sources in the driver’s field of vision that occur when the lenses are tilted, it is also necessary to deploy them horizontally at an angle α = 30-45 ^o . In this case, glare will be created by sources located on the right side of the road, at a level below the headlights of oncoming vehicles, which, according to the operating conditions of the vehicles, are basically absent.

Из фиг. 2 легко видеть, что размеры линзы и угол наклона ее к вертикальной плоскости β должно удовлетворять соотношению l ≤ h/cosβ, (где l - длина радиус-вектора от точки крепления линзы до точки пересечения его с осью, проходящей через центр зрачка, лежащей на нижней границе линзы, h - расстояние точки крепления до центра зрачка водителя), чтобы линза при ее эксплуатации в режиме противоослепляющих очков не экранировала поле зрения водителя. From FIG. 2 it is easy to see that the size of the lens and its angle of inclination to the vertical plane β must satisfy the relation l ≤ h / cosβ, (where l is the length of the radius vector from the point of attachment of the lens to the point of intersection with the axis passing through the center of the pupil lying on the lower boundary of the lens, h is the distance of the attachment point to the center of the pupil of the driver) so that the lens does not shield the driver’s field of view when it is used in anti-glare mode.

Наконец для полного снятия бликов от возможных источников, а также с целью дополнительного снижения интенсивности воспринимаемого потока света в левой слепящей зоне видимости необходимо использовать в качестве линз - цветные фильтры, что одновременно удовлетворяет условию использования очков и в качестве противосолнечных. Finally, to completely remove glare from possible sources, as well as to further reduce the intensity of the perceived light flux in the left glare zone of visibility, it is necessary to use color filters as lenses, which at the same time satisfies the condition for using glasses and as sun glasses.

Применение предложенного изобретения в сравнении с известными устройством позволит существенно снизить интенсивность слепящего потока света от фар транспортных средств при значительном упрощении конструкции и одновременном использовании в качестве противосолнечных очков, тем самым сократить количестов дорожно-тарнспортных происшествий, особенно с тяжелыми последствиями, имеющими место при эксплуатации их в темное время суток. The application of the proposed invention in comparison with the known device will significantly reduce the intensity of the blinding light stream from the headlights of vehicles with significant simplification of the design and simultaneous use as sun glasses, thereby reducing the number of traffic accidents, especially with severe consequences that occur during their operation in the dark.

Источники информации
1. Мишурин В. М., Романов А.Н. Надежность водителя и безопасность движения, М.:Транспорт, 1990, с.101.Sources of information
1. Mishurin V.M., Romanov A.N. Reliability of the driver and traffic safety, M.: Transport, 1990, p.101.

2. Авторское свидетельство СССР N 1323997, кл. G 02 C 7/10, 1987. 2. Copyright certificate of the USSR N 1323997, cl. G 02 C 7/10, 1987.

3. Авторское свидетельство СССР N 1270737, кл. G 02 C 7/14, 7/16, 1986. 3. Copyright certificate of the USSR N 1270737, cl. G 02 C 7/14, 7/16, 1986.

4. Авторское свидетельство СССР N 1413577, кл. G 02 C 7/16, 1988 - прототип. 4. Copyright certificate of the USSR N 1413577, cl. G 02 C 7/16, 1988 - prototype.

5. Ландсберг Г.С. Оптика, М.: Наука, 1976, с. 478. 5. Landsberg G.S. Optics, Moscow: Nauka, 1976, p. 478.

Claims

Anti-glare glasses for vehicle drivers, containing a frame and lenses placed on it, characterized in that the lenses are colored and placed on the frame with the possibility of removal and discrete adjustment of their spatial position relative to the axis passing through the center of the pupil of the user with glasses at an angle α = 30 - 45 ^o to the horizontal plane and an angle β = 0 or β ≥ 68 ^o to the vertical plane, the lens size selected providing the ratio l ≤ h / cosβ, where l - distance from the point of attachment of the lens to the point pen its cross section with a normal, reduced from the center of the pupil and lying at the lower limit of the lens, h - distance from the lens mounting point to the center of the pupil of the driver.