Патент на изобретение №2271027

(54) УНИВЕРСАЛЬНОЕ ПЕРЕКЛЮЧАЕМОЕ ЗЕРКАЛО

(57) Реферат:

Изобретение относится к измерительной технике. Универсальное зеркало включает зеркало, корпус, держатель и приемник излучения. Устройство содержит, по крайней мере, два зеркала, по крайней мере, один поляризационный фильтр и устройство последовательной установки зеркал в рабочее положение, при этом поляризационный фильтр укреплен на, по крайней мере, одном из зеркал, при этом указанное устройство выполнено для установки в рабочее положение зеркала без фильтра или, по крайней мере, одного зеркала с, по крайней мере, одним поляризационным фильтром, а зеркало в рабочем положении обеспечивает возможность отражения падающего на него излучения к приемнику излучения. Технический результат – повышение эффективности при естественном освещении. 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к устройствам повышения безопасности движения транспортных средств, а также повышения комфорта и удобства пользования зеркалами транспортного средства и, в частности, касается способа совмещения в одном корпусе зеркал с различными функциональными возможностями.

Известны устройства для транспортных средств [1, 2],содержащие зеркало заднего вида, боковые зеркала с поляризационными фильтрами для подавления слепящего поляризованного излучения. Недостатком известных устройств являются большие потери в фильтрах, приводящие к значительному затемнению зеркал при пользовании ими в дневное и сумеречное время, когда поляризованное излучение не используется [1, 2].

Наиболее близким по технической сущности и выбранным в качестве прототипа является “Поляризационный антиослепитель” [1], содержащий зеркало заднего вида и боковые зеркала с поляризационными фильтрами.

Недостатки прототипа:

1. Существенные потери в поляризационных фильтрах зеркал естественного неполяризованного излучения в дневное и сумеречное время, приводящие к значительному затемнению зеркал.

2. Не предусмотрена возможность при необходимости исключения фильтров.

Заявленное техническое решение в приложении к зеркалам для транспортных средств направлено на создание устройств, позволяющих эффективно использовать зеркала как при естественном, неполяризованном, так и при поляризованном излучении.

1. Это достигается тем, что в отличии от известного “Поляризационного антиослепителя” [1], включающего зеркало, корпус, держатель и приемник излучения, “Универсальное переключаемое зеркало” содержит, по крайней мере, два зеркала, по крайней мере, один поляризационный фильтр и устройство последовательной установки зеркал в рабочее положение, при этом поляризационный фильтр укреплен на, по крайней мере, одном из зеркал, при этом указанное устройство выполнено для установки в рабочее положение зеркала без фильтра или, по крайней мере, одного зеркала с, по крайней мере, одним поляризационным фильтром, а зеркало в рабочем положении обеспечивает возможность отражения падающего на него излучения к приемнику излучения.

2. Кроме того, содержит по крайней мере еще один поляризационный фильтр, плоскость поляризации которого развернута относительно установленного.

3. Кроме того, содержит третье зеркало, на котором расположены по крайней мере два последовательно установленных поляризационных фильтра, плоскости поляризации которых взаимно развернуты.

4. Кроме того, по крайней мере один поляризационный фильтр выполнен на основе разделителей ортогональных поляризационных составляющих излучения пилообразного профиля, поверхности которых установлены таким образом, что входной луч падающего излучения и выходной луч отраженного от поверхности зеркала излучения проходят через них под углом, близким к углу полной поляризации, и по крайней мере с одной стороны под вершинами пилообразного профиля содержит светопоглотители.

5. Кроме того, входная поверхность поляризационного фильтра содержит вращатель плоскости поляризации.

6. Кроме того, поверхность зеркала содержит вращатель плоскости поляризации.

7. Кроме того, входная поверхность поляризационного фильтра содержит вращатель плоскости поляризации, входные директора которого ориентированы относительно падающего на них поляризованного излучения, а выходные директора ориентированы относительно вершин разделителей ортогональных поляризационных составляющих излучения пилообразного профиля.

8. Кроме того, выходные директора и вершины разделителей ортогональных поляризационных составляющих излучения пилообразного профиля ориентированы относительно приемника излучения.

9. Кроме того, между поляризационными фильтрами введен управляемый вращатель плоскости поляризации.

10. Кроме того, содержит поляризационные фильтры с управляемой степенью поляризации.

11. Кроме того, входная поверхность поляризационного фильтра расположена к зеркалу под углом.

12. Кроме того, содержит датчик степени поляризации излучения.

13. Кроме того, содержит по крайней мере один цветокорректирующий фильтр.

14. Кроме того, оптические поверхности содержат просветляющее покрытие.

Предлагаемое техническое решение поясняется с помощью фиг.1 – 10.

На фиг.1a, b, c показаны зеркала соответственно с ручным, механическим и электромеханическим переключением.

На фиг.2а, b показаны варианты с двумя и тремя переключаемыми зеркалами (вид сбоку).

На фиг.3 показана работа фильтра, использующего разделители пилообразного профиля.

На фиг.4а показан фрагмент зеркала с поляризационным фильтром на разделителях поляризационных составляющих излучения.

На фиг.4b показан фрагмент зеркала фиг.4а в разрезе по плоскости падения луча ( вид сбоку).

На фиг.5а, показан фрагмент зеркала с двумя разделителями, плоскости поляризации которых взаимно развернуты.

На фиг.5b показан фрагмент зеркала фиг.5 а в разрезе по плоскости падения луча (вид сбоку).

На фиг.6, фиг.7 показаны фрагменты зеркал с поляризационными фильтрами, содержащими вращатели плоскости поляризации.

На фиг.8 показан фрагмент зеркала с двумя разделителями поляризационных составляющих, входным вращателем плоскости поляризации и четвертьволновым вращателем на поверхности зеркала.

На фиг.9 показан фрагмент зеркала, в котором в качестве второго фильтра применен поляроид.

На фиг.10а показано зеркало с поляризационным фильтром, в поляризационном фильтре которого разделители поляризационных составляющих ориентированы относительно приемника излучения.

На фиг.10b показано взаимное расположение в пространстве зеркала и приемника излучения ( вид сверху).

На фиг.1 – 10 и в тексте приняты следующие обозначения:

1 – корпус.

2 – держатель.

3 – зеркало.

4 – зеркало с одним поляризационным фильтром.

5 – зеркало с двумя поляризационными фильтрами.

6 – ручка переключения зеркал.

7 – механическое или электромеханическое устройство переключения зеркал.

8 – разделитель ортогональных поляризационных составляющих.

9 – светопоглотители.

10 – направления ориентации в пространстве плоскостей поляризации падающего и отраженного излучений соответствующие углу полной поляризации.

11 – основа.

12 – вращатель плоскости поляризации.

13 – поляроид.

14 – четвертьволновый вращатель.

15 – приемник излучения (водитель).

Таким образом заявляемое устройство “Универсальное переключаемое зеркало” (фиг.1, 2) содержит корпус (1), держатель (2), зеркало (3), приемник излучения (15), зеркало с по крайней мере одним поляризационным фильтром (4) и устройство переключения зеркал и дополнительно содержит по крайней мере еще один поляризационный фильтр, плоскость поляризации которого развернута относительно установленного, третье зеркало, на котором расположены по крайней мере два поляризационных фильтра (5), поляризационный фильтр на разделителях ортогональных поляризационных составляющих излучения пилообразного профиля, вращатель плоскости поляризации (12), входные директора которого ориентированы относительно падающего на них поляризованного излучения, входная поверхность поляризационного фильтра расположена к зеркалу под углом, поляризационные фильтры с управляемой степенью поляризации, содержит датчик степени поляризации, по крайней мере один цветокорректирующий фильтр и оптические поверхности содержат просветляющее покрытие.

Устройство работает следующим образом.

Универсальное переключаемое зеркало устанавливается на транспортное средство и может быть использовано как зеркало заднего вида (фиг.1а, b) и в качестве боковых зеркал (фиг.1с).

В дневное и сумеречное время водитель устанавливает зеркало без фильтра (3) с помощью устройства переключения зеркал (7), которое содержит ручку переключения зеркал (6) при ручном переключении, или механическим или электромеханическим устройствами, которые переключают зеркала полуавтоматически, например нажатием соответствующей кнопки на панели управления транспортного средства или автоматически по заданному алгоритму, заложенному в блок управления.

В темное время суток при наличии слепящего излучения попутных транспортных средств устанавливается зеркало с одним поляризационным фильтром (4) (фиг.2а, b), при этом в случае поляризованного слепящего излучения фильтр не пропускает большую часть этого излучения, а при неполяризованном излучении не менее чем вдвое снижает его интенсивность.

Зеркало с поляризационным фильтром может содержать по крайней мере еще один поляризационный фильтр, плоскость поляризации которого развернута относительно установленного фильтра (4), при этом реализуется ” полосовой” фильтр.

На фиг.2b показан вариант устройства с тремя зеркалами (5), в котором третье зеркало содержит по крайней мере два поляризационных фильтра, плоскости поляризации которых взаимно развернуты. При этом в дневное и сумеречное время используется зеркало (3) без фильтра, а в темное время суток при низкой интенсивности движения водитель может установить зеркало с одним поляризационным фильтром (4), которое защищает от ослепления, но возникает модуляция остаточного слепящего излучения, прошедшего через фильтр, вызванная кренами транспортных средств во время их движения, что может помочь водителю заблаговременно заметить приближающееся сзади транспортное средство.

При большой интенсивности движения постоянные “мигания” подавляемого излучения могут утомить водителя и он устанавливает зеркало (5) с вторым по крайней мере последовательно установленным поляризационным фильтром со сдвинутой относительно первого плоскостью максимального подавления, что позволит получить “полосовой” поляризационный фильтр, резко ослабляющий модуляцию остаточного слепящего излучения [1]. Прохождение излучения через поляризационные фильтры показано на фиг.3 – 10.

На фиг.3 показана работа фильтра на разделителях ортогональных поляризационных составляющих излучения пилообразного профиля [3, 4] при падении на его поверхности неполяризованного или частично поляризованного и аналогично поляризованного излучения, а также направления ориентации (10) в пространстве плоскостей поляризации для падающей и отраженной волны излучения, соответствующие углу полной поляризации и данному углу падения волны излучения на поверхности разделителей поляризационных составляющих, что позволяет реализовать фильтры с минимальными потерями. Разделитель позволяет реализовать тонкий “полосовой” фильтр, подавляющий или пропускающий излучение в заданном секторе кренов транспортных средств.

На фиг.4а, b показана работа такого фильтра со стороны пилообразного профиля (вид сбоку и анфас).

На фиг.5а, b показано прохождение излучения через фильтр, состоящий из двух последовательно установленных разделителей поляризационных составляющих (8), плоскости поляризации которых могут быть взаимно развернуты для получения “гладкой полосовой” характеристики пропускания (вид анфас и сбоку).

Для согласования плоскостей поляризации фильтра и волны падающего поляризованного излучения на входе фильтра введен вращатель плоскости поляризации (12) (фиг.6, 7), например на нематических жидких кристаллах с твист-эффектом, который поворачивает плоскость поляризации волны излучения, ориентируя ее относительно вершин разделителей поляризационных составляющих, а при больших углах падения волны излучения на поверхность зеркала плоскость поляризации выходной волны на выходе вращателя может быть установлена вблизи угла полной поляризации для падающего излучения, при этом на зеркало устанавливается дополнительный вращатель (14) (фиг.8),например четвертьволновая пластинка или пленка двоякопреломляющего вещества, которая аналогично входному вращателю плоскости поляризации согласует плоскости поляризации волны отраженного от зеркала (3) излучения и разделителя поляризационных составляющих, сужая т.о. “полосу” пропускания фильтра, что позволяет реализовать “узкополосный” фильтр.

При невысоких требованиях к прозрачности устройства второй фильтр может быть выполнен с использованием поляроида (13) (фиг.9).

В зависимости от требований к устройству в первом разделителе поляризационных составляющих (8) светопоглотители (9) могут не устанавливаться или могут быть установлены под вершинами только с одной стороны разделителя поляризационных составляющих излучения. При применении зеркала больших размеров разделители поляризационных составляющих излучения и директора вращателя плоскости поляризации на выходе ориентированы относительно приемника излучения (фиг.10а, b).

Для получения более равномерной характеристики в полосе пропускания (в пределах допустимых углов крена транспортных средств) ориентация директоров на входе вращателя плоскости поляризации может иметь несколько хаотический характер, при котором отклонение осей директоров от среднего положения плоскости поляризации волны падающего излучения не превышает заданных углов. Дополнительно могут быть установлены фильтры с управляемой степенью поляризации [4], что позволит автоматически регулировать подавление слепящего излучения в зависимости от его интенсивности. Для устранения бликов, сопровождающихся двоением изображения, входная поверхность фильтра (основа (11)) расположена под углом к зеркалу.

Для защиты от слепящего излучения, плоскость поляризации которого соответствует плоскости поляризации фильтра, может быть введен управляемый вращатель плоскости поляризации [4],который при наличии такого излучения (вручную, водителем или автоматически) поворачивает плоскость поляризации волны излучения, прошедшего первый фильтр, на 90 град., которое потом режектируется вторым фильтром. Для автоматического управления вращателем плоскости поляризации введен датчик степени поляризации волны приходящего излучения, который при наличии слепящего излучения и превышении им заданного порога подает соответствующий сигнал.

При необходимости придания изображению цветового тона зеркала могут содержать цветокорректирующий фильтр. Для предупреждения отражений от поверхностей и оптического согласования поляризационные фильтры и вращатели плоскости поляризации имеют просветляющее покрытие.

Использование изобретения позволит создать удобную конструкцию универсального многофункционального зеркала.

Источники информации

1. Патент РФ № 2124161, F 21 V 9/14, 15.04.1997.

2. Патент DE № 4330708, F 21 V 9/14, 16.03.1995.

3. Патент US № 5168378, G 02 F 1/13, 01.12.1992.

4. Патент РФ № 2173472, G 02 В 5/30, 07.07.1999.

Формула изобретения

1. Универсальное переключаемое зеркало, включающее зеркало, корпус, держатель и приемник излучения, отличающееся тем, что содержит, по крайней мере, два зеркала, по крайней мере, один поляризационный фильтр и устройство последовательной установки зеркал в рабочее положение, при этом поляризационный фильтр укреплен на, по крайней мере, одном из зеркал, при этом указанное устройство выполнено для установки в рабочее положение зеркала без фильтра или, по крайней мере, одного зеркала с, по крайней мере, одним поляризационным фильтром, а зеркало в рабочем положении обеспечивает возможность отражения падающего на него излучения к приемнику излучения.

2. Зеркало по п.1, отличающееся тем, что содержит по крайней мере еще один поляризационный фильтр, плоскость поляризации которого развернута относительно установленного.

3. Зеркало по п.1, отличающееся тем, что содержит третье зеркало, на котором расположены, по крайней мере, два последовательно установленных поляризационных фильтра, плоскости поляризации которых взаимно развернуты.

4. Зеркало по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что, по крайней мере, один поляризационный фильтр выполнен на основе разделителей ортогональных поляризационных составляющих излучения пилообразного профиля, поверхности которых установлены таким образом, что входной луч падающего излучения и выходной луч отраженного от поверхности зеркала излучения проходят через них под углом, близким к углу полной поляризации, и, по крайней мере, с одной стороны под вершинами пилообразного профиля содержит светопоглотители.

5. Зеркало по п.4, отличающееся тем, что входная поверхность поляризационного фильтра содержит вращатель плоскости поляризации.

6. Зеркало по п.4, отличающееся тем, что поверхность зеркала содержит вращатель плоскости поляризации.

7. Зеркало по п.4, отличающееся тем, что входная поверхность поляризационного фильтра содержит вращатель плоскости поляризации, входные директора которого ориентированы относительно падающего на них поляризованного излучения, а выходные директора ориентированы относительно вершин разделителей ортогональных поляризационных составляющих излучения пилообразного профиля.

8. Зеркало по п.7, отличающееся тем, что выходные директора и вершины разделителей ортогональных поляризационных составляющих излучения пилообразного профиля ориентированы относительно приемника излучения.

9. Зеркало по п.4, отличающееся тем, что между поляризационными фильтрами введен управляемый вращатель плоскости поляризации.

10. Зеркало по п.4, отличающееся тем, что содержит поляризационные фильтры с управляемой степенью поляризации.

11. Зеркало по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что входная поверхность поляризационного фильтра расположена к зеркалу под углом.

12. Зеркало по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что содержит датчик степени поляризации излучения.

13. Зеркало по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что содержит, по крайней мере, один цветокорректирующий фильтр.

14. Зеркало по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что оптические поверхности содержат просветляющее покрытие.

РИСУНКИ