Устройство для защиты глаз от действия яркого света

 

Изобретение используется для защиты глаз от яркого света при проведении сварочных работ и на транспорте. Технический результат изобретения - повышение эффективности защиты глаз от интенсивного слепящего светового излучения при одновременном сохранении прозрачности экрана в зонах, на которые не попал свет от источника. Устройство содержит полуволновую жидкокристаллическую матрицу и два поляризатора. Один из поляризаторов расположен с возможностью фокусировки поляризованного им света на указанной матрице посредством линзы, а другой расположен с возможностью поглощения или пропускания света, прошедшего через ячейки указанной матрицы. Управляющее устройство включает матрицу светочувствительных элементов, обеспечивающих подачу сигнала от светочувствительных элементов, на которые попал свет, на соответствующие им ячейки жидкокристаллической матрицы. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к оптическим устройствам и предназначено для защиты глаз от яркого света при проведении сварочных работ и на транспорте.

В настоящее время предложено много устройств на жидких кристаллах (1) в виде очков или экранов. При этом общая идея заключается в поиске пути создания тени вредного светового излучения на зрачке. Для устройств типа "очки" (2), (4) характерна значительная мертвая зона, не просматриваемая водителем, так как затемняющая область располагается вблизи глаза и ее размеры должны быть соизмеримы с размерами зрачка. Кроме того, ввиду близости к глазу невозможно получить резкое изображение затемняющей области. Эти недостатки удается устранить в устройствах типа "экран" (6), (7), расположенных на лобовом стекле или около него. Но в этом случае количество мертвых зон удваивается и это может мешать обзору водителя. В (5) удалось устранить и этот недостаток, но ценой уменьшения прозрачности экрана. Устройство защиты глаз от ослепления высокоинтенсивным лазерным излучением (8) прекращает поступление всех оптических сигналов в глаз наблюдателя при появлении высокоинтенсивного источника светового излучения.

Наиболее близким к предложенному является устройство для защиты глаз от действия яркого света в виде очков, содержащее жидкокристаллическую панель, поляризатор, поглощающий или пропускающий свет, прошедший через панель, и управляющее устройство в виде солнечной ячейки, подающей сигнал на жидкокристаллическую панель при попадании на ячейку солнечного света (ЕР 0341519 A2, 15.11.89, G 02 C 7/10) (9).

В известном устройстве при появлении яркого света уменьшается прозрачность всей поверхности экрана (стекол очков) и, кроме того, при защите глаз от более интенсивного светового излучения, чем солнечный свет, например, при проведении сварочных работ это устройство малоэффективно.

Технический результат предложенного устройства - повышение эффективности защиты глаз от интенсивного слепящего светового излучения при одновременном сохранении прозрачности экрана в зонах, на которые не попал свет от источника.

Технический результат достигается тем, что устройство для защиты глаз от действия яркого света содержит полуволновую жидкокристаллическую матрицу, два поляризатора, один из которых расположен с возможностью фокусировки посредством линзы поляризованного им света на указанной матрице, а другой расположен с возможностью поглощения или пропускания света, прошедшего через ячейки указанной матрицы, и управляющее устройство, включающее матрицу светочувствительных элементов, обеспечивающую подачу сигнала от светочувствительных элементов при попадании на них света на соответствующие им ячейки полуволновой жидкокристаллической матрицы.

Кроме того, управляющее устройство дополнительно может включать светофильтр и линзу, установленные с возможностью фокусировки линзой света, ослабленного светофильтром, на матрице светочувствительных элементов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана оптическая схема устройства.

Устройство для защиты глаз от действия яркого света содержит систему линз 1, 2, 3. Полуволновая жидкокристаллическая (ЖК) матрица 4 расположена в фокальной плоскости линзы 1. Поляризатор 5 расположен между линзой 1 и ЖК матрицей 4, а поляризатор 6 - между ЖК матрицей 4 и линзой 2.

Управляющее устройство включает последовательно расположенные светофильтр 7, линзу 8 и матрицу 9 светочувствительных элементов, каждый из которых связан с соответствующей ячейкой ЖК матрицы 4.

Устройство работает следующим образом.

Линза 8 фокусирует свет от источника, ослабленный светофильтром 7, на матрице 9 светочувствительных элементов. Сигнал от светочувствительных элементов, на которые попал свет от источника, подается на соответствующие им ячейки полуволновой жидкокристаллической матрицы 4. Поляризованный поляризатором 5 свет фокусируется линзой 1 на матрице 4. В жидком кристалле используется либо эффект двулучепреломления, либо твист-эффект. Ячейки матрицы 4 в исходном положении поворачивают вектор поляризации падающего света на 90 градусов. Ячейки, на которые подано напряжение от светочувствительных элементов, пропускают поляризованный свет без изменения. Поляризатор 6 пропускает свет, у которого на 90 градусов повернута по сравнению с прошедшим через поляризатор 5 плоскость поляризации. Таким образом, свет, прошедший через ячейки матрицы 4, на которые подано или не подано напряжение, будет соответственно поглощен или пропущен поляризатором 6. Степень ослабления света подбирается такой, чтобы свет от источника был виден, но не слепил. Плавно меняя напряжение на ячейках матрицы 4, можно регулировать степень поглощения света поляризатором 6.

Поскольку при попадании слепящего света на устройство уменьшается прозрачность не всего экрана, а только тех участков, на которые попал свет, устройство позволяет подобрать высокую степень ослабления света и, следовательно, обеспечить эффективную защиту глаз без снижения видимости через остальные участки экрана.

Плотность световой энергии может быть очень велика, но конструкция устройства позволяет избежать локального перегрева. Изображение источника в фокальной плоскости линзы 1 не вызывает значительного тепловыделения на жидкокристаллической матрице 4, так как она прозрачна. Тепловыделение же происходит на всей площади поляризаторов 5, 6 и поэтому это не приводит к негативным последствиям. Матрица 9 светочувствительных элементов может быть защищена либо с помощью светофильтра 7, либо уменьшением диаметра линзы 8.

Время возникновения зрительного ощущения человеческого глаза около 0.1 - 0.025 секунды. Время реакции жидкого кристалла примерно такого же порядка около 0.03 секунды (1). Таким образом, при перемещении устройства не будет возникать ослепление глаза светом, прошедшим за счет задержки включения устройства.

Малая энергоемкость жидких кристаллов и существующие достижения в миниатюризации позволяют обеспечить большую автономность устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для защиты глаз от действия яркого света, содержащее полуволновую жидкокристаллическую матрицу, два поляризатора, один из которых расположен с возможностью фокусировки посредством линзы поляризованного им света на указанной матрице, а другой расположен с возможностью поглощения или пропускания света, прошедшего через ячейки указанной матрицы, и управляющее устройство, включающее матрицу светочувствительных элементов, обеспечивающих подачу сигнала от светочувствительных элементов при попадании на них света на соответствующие им ячейки полуволновой жидкокристаллической матрицы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управляющее устройство дополнительно включает светофильтр и линзу, установленные с возможностью фокусировки линзой света, ослабленного светофильтром, на матрице светочувствительных элементов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2