KR100722951B1 - 광학적 눈부심 제한기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 전원을 사용하는 광학적 눈부심 제한기로서, 수광 소자 및 광원으로 이뤄지고, 특히 자동차에 사용될 수 있는 광학적 눈부심 제한기에 관한 것이다. 그러한 광학적 눈부심 제한기는 반사 면에 입사된 광원의 방사 광이 전기 제어 시스템에 의해 수광 소자에 입사된 외부 눈부심 광원의 방사 광의 세기에 따라 다르게 제어될 수 있고, 그에 따라 그 방사 광이 차량 운전자의 시야에서 대략 균일하고 넓은 면적에 걸쳐 눈부심 작용이 감소된 콘트라스트 비를 나타내게 된다. 눈부심을 일으키는 차량의 접근 시에 차량 운전자의 시야는 시간적으로 앞서서 밝아지고, 그에 따라 눈이 적시에 보다 더 높은 휘도에 익숙해져서 반대쪽에서 다가오는 차량의 눈부심 작용이 거의 상쇄되게 된다. 차량 운전자의 시야에서 적시에 생성되는 광도에 의해, 그렇지 않을 경우에 눈부심을 일으킬 불빛의 휘도 차가 사람 눈에 극히 제한된 영향만을 미치는데 지니지 않게 될 수 된다. 사람 눈의 개인적인 적응력에 대한 요구도 훨씬 덜해진다.

눈부심 제한기, 수광 소자, 광원, 반사기, 프리즘, 확산기

Description

광학적 눈부심 제한기{Optical glare limiter}

본 발명은 특히 자동차에 사용될 수 있는 바와 같은 광학적 눈부심 제한기에 관한 것이다.

일반적으로, 사람의 시각 기관의 능력은 외계의 광도 패턴, 색상 패턴, 및 형상 패턴을 얼마간은 신속하게 감지하여 지각할 수 있지만, 그 외에는 눈에 입사되는 방사 광의 휘도 및 시야의 휘도 차에 따라 눈의 적응력이 크게 달라지는 것으로 알려져 있다. 결국, 시야의 휘도가 지나치게 높으면, 눈의 지각력과 함께 시력도 크게 저하시킬 수 있다. 눈의 기본 기능을 크게 저하시키는 그러한 영향을 눈부심이라 지칭한다.

또한, 야간의 도로 교통에서 사람 눈의 눈부심에 기인한 차량 운전자의 무반응 또는 잘못된 반응으로 인해 적지 않은 교통 사고가 일어나는 것으로 알려져 있다. 야간 주행 시에는 응시 시선의 고정 지점에 따라 눈의 섬모 근육이 다소간 긴장된다. 동공은 비교적 크게 열리고, 눈은 시야에 퍼져 있는 그때 그때의 평균 휘도에 맞춰 적응된다. 예컨대, 평균 휘도가 반대쪽에서 다가오는 차량의 불빛에 의해 변경되면, 하나의 적응 상태로부터 다른 적응 상태로 적응하는 과정에는 눈의 사전 노출, 적응의 방향, 및 적응 전후의 휘도 차에 따라 달라지는 일정 시간이 필 요하다. 반대쪽에서 다가오는 차량의 불빛에 의해 적응 전의 휘도가 높아질수록 망막이 더 크게 자극되고, 명암 적응의 속도에 대한 요구가 높아지며, 눈의 내부에서 생성되는 산란 광이 망막 상에 장막을 쳐서 궁극적으로 시력을 약화시키게 된다. 그 결과, 무엇보다도 반대쪽에서 다가오는 차량을 단지 희미하게만 또는 너무 늦게 확인하여 그 차량까지의 거리를 잘못 판단하기 일수이고, 그로 인해 차량 운전자가 적절한 반응을 하지 못하게 된다.

제논(xenon)계 차량 전조등 중의 왁스칠 된 부분은 그러한 램프 유형의 발광성이 종래의 할로겐 전조등에 비해 더 높음으로 인한 악영향으로부터 비롯되는 위험을 한층 더 증대시킨다. 조사 결과, 근본적으로, 그리고 측정될 수 있을 정도의 시력 저하와는 별개로 모든 연령 군의 시험 대상자가 제논 광으로부터 장애를 느끼는 것으로 나타났다. 그 중에서도, 노인은 제논 역광에서 결정되는 콘트라스트를 더 이상 분간할 수 없었다(슈피겔지, 7/1998, 제168면 이하를 참조).

DE 42 18 436 A1로부터는, 야간 주행 시에 반대쪽에서 다가오는 차량의 눈부심 작용을 감소시키는 자동차용 조명 장치가 공지되어 있다. 그러한 조명 장치는 운전자의 시야의 밖에 광원이 고정된 채로 그 광원의 불빛의 일부가 운전자의 얼굴 쪽을 향하도록 자동차의 내부의 운전자의 구역에 배치되는데, 광원은 자동차의 운전등이 점등되었을 때에 광원이 발광하도록 그 운전등에 커플링된다. 광원은 센서에 의해 차량의 광원이 반대쪽에서 다가올 때에 점등된다.

DE 42 18 436 A1에 의해 공지된 기술 방안은 설정된 목적을 충족시킬 수 없다는 결정적인 기술상의 단점을 수반한다. 즉, 조명 장치의 광원의 빛의 일부가 직접 운전자의 시야 쪽을 향함으로 인해 그 자체가 위험한 눈부심 작용을 일으킨다.

따라서, 본 발명의 목적은 사람 눈에 대한 외부 광원의 눈부심 작용을 특히 광학 수단에 의해 감소시키는 개선된 눈부심 제한기를 제공하는 것이다.

그러한 목적은 본 발명에 따라 청구항 1에 따른 특징이 있는 광학적 눈부심 제한기에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 눈부심 제한기의 바람직한 구성은 종속 청구항 2 내지 종속 청구항 8의 특징을 나타낸다.

본 발명에 따른 광학적 눈부심 제한기는 아주 간단한 형식 및 방법으로 외부 광원의 눈부심 작용을 효과적으로 감소시킨다는 장점을 제공한다. 그 때문에, 그러한 눈부심 제한기는 자동차에 사용하는데 매우 적합하다. 본 발명에 따른 눈부심 제한기는 선행 기술에서 설명된 바와 같은 스포트라이트의 위험한 눈부심 작용으로부터 운전자를 보호하고, 운전자의 시야 내에서 대략 균일하고 넓은 면적에 걸쳐 거의 눈부심이 없는 콘트라스트 비를 보장하게 된다.

야간 도로 교통에 적용할 경우에는 반대쪽에서 다가오는 자동차에 의해 생기는 시야의 휘도 차가 현격히 감소됨으로써 눈부심 작용이 거의 상쇄되게 된다. 차량 운전자는 차도를 명확하게 분간할 수 있고, 교통 상황을 실제대로 판단할 수 있게 된다.

통상적으로, 반대쪽에서 다가오는 차량의 눈부심 작용은 약 75 m로부터 시작되는 차량간 거리 범위 내에서 나타날 수 있다. 때로는, 눈부심 작용으로 인해 당 황한 차량의 차량 운전자가 핸들을 조작하려 해도 상대 차량이 거의 보이지 않게 된다.

본 발명에 따른 광학적 눈부심 제한기에 의해, 그렇지 않을 경우에 눈부심을 일으킬 차량의 접근 시에 차량 운전자의 시야의 구역에 있는 주위 환경이 시간적으로 앞서서 밝아지고, 그에 따라 눈이 적시에 보다 더 높은 휘도에 익숙해져서 약 75 m의 눈부심 범위 내에서 반대쪽에서 다가오는 차량의 눈부심 작용이 극히 미약한데 지나지 않게 된다. 차량 운전자의 시야의 주위 환경이 적시에 밝아짐으로써, 그렇지 않을 경우에 눈부심을 일으킬 반대쪽에서 다가오는 차량 전조등의 불빛의 휘도 차가 사람 눈에 기껏해야 극히 제한된 영향만을 미칠 수 있게 된다. 그런 한에는 자동차 전방 유리창에서의 눈부심은 물론 장애가 되는 번쩍거림도 눈의 시력과 관련된 어떠한 악영향을 미칠 수 없게 된다. 사람 눈의 개인적인 적응력에 대한 요구도 훨씬 덜해진다. 무엇보다도, 그것은 노년의 차량 운전자에게 의미 있는 것인데, 그 이유는 시각적 지각 조건이 변경될 경우에 연령이 높을수록 명암 적응에 필요한 시간이 길어지기 때문이다. 특히, 신경질적인 차량 운전자에 대해서도 좋은 효과가 얻어진다.

또한, 시야의 휘도 차를 감소시킨다는 것은 눈과 차량 운전자가 보다 더 늦게 피로해짐으로써, 그로부터 차량 운전자의 기분 및 능률에 정서적으로 긍정적인 영향을 주게 된다는 이점이 있다.

본 발명에 따른 눈부심 제한기의 바람직한 실시예에서는 기본 광도를 확보함으로써 동공이 균일한 실내 조명의 경우에서와 같이 낮에 눈뜨고 있는 상태와 거의 같은 평균적 휘도 수준으로 유지될 수 있고, 그에 따라 동공이 그렇지 않을 경우에 상이하게 될 반대쪽에서 다가오는 차량의 불빛의 휘도에서도 과도한 변화에 노출되지 않게 된다.

이하, 본 발명에 따른 광학적 눈부심 제한기를 첨부 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면 중에서,

도 1은 자동차의 선바이저(sun visor)로부터 펴진 광학적 눈부심 제한기의 측면도이고,

도 2는 분기되는 방사 특성과 함께 나타낸 광학적 눈부심 제한기의 구조적 구성의 평면도이며,

도 3은 자동차의 천장에 장착된 광학적 눈부심 제한기의 측면도이고,

도 4는 광학적 눈부심 제한기를 구비한 승용차의 측면도이다.

도 1은 자동차의 선바이저(9)로부터 펴져서 작동 상태에 있는 광학적 눈부심 제한기를 나타낸 것이다. 그 광학적 눈부심 제한기는 하우징(5) 내에 배치된 수광 소자(4), 프리즘(1')을 구비한 채로 마찬가지로 하우징(5) 내에 배치된 반사기(3), 및 프리즘(1') 앞에 배치된 확산기(1)로 이뤄지는데, 여기에서는 반사 면의 도시를 생략하였다. 반사기(3)는 여기에서는 비대칭 반사기로서 형성된다. 도면 부호 "6"은 전자 제어 시스템을, 그리고 도면 부호 "7"은 4단으로 형성된 눈부심 제한기 작동 개시용 스위치를 각각 지시하고 있고, 눈부심 제한기의 작동 정지 스위치는 도면 부호 "11"로 지시되어 있다.

하우징(5)은 스위치(11)의 작동에 의해 눈부심 제한기의 작동 정지 상태에 대비하여 마련된 절결부(10)로부터 도 1에 도시된 작동 상태로 펴져 있다.

수광 소자(4)로서는 광 다이오드가 사용된다. 그러나, 광 트랜지스터, 광 저항, 광/주파수 변환기, 광/전압 변환기, 형광 컬렉터, 또는 태양 전지 스트립도 역시 수광 소자(4)로 적합하다.

프리즘(1')은 톱니의 형태로 된 프리즘들이 역 방향으로 배치된 종 방향 프리즘으로서 형성되는데, 도 1에서 그것을 식별할 수는 없다. 예컨대, 프레즈넬 프리즘과 같은 다른 프리즘도 역시 프리즘(1')에 사용될 수 있다. 광원(2)으로서는 시판 중인 오스람사의 웨지 베이스 벌브(wedge base bulb) 2723/12 V, 2.3 W가 사용된다. 예컨대, AlIn Gap-LED 유형인 6500 mcd의 알루미늄-인듐-갈륨-인산 염 발광 다이오드도 역시 광원으로 사용될 수 있다. 확산기(1)로서는 광원(2)의 빛(13)의 20 % 내지 80 %, 바람직하게는 30 %를 흡착하는 공지의 유형의 오팔 디스크가 사용된다. 전류의 공급은 자동차의 차내 전기 시스템의 전압에 의해 이뤄진다.

도 2에는 분기되는 방사 특성과 함께 광학적 눈부심 제한기의 구조적 구성이 평면도로 도시되어 있다. 여기에서, 프리즘(1')은 톱니의 형태로 된 프리즘들이 역 방향으로 배치된 종 방향 프리즘(19)으로서 형성되고, 그 종 방향 프리즘(19)의 전방에는 확산기(8)가 배치된다. 소 프리즘들이 톱니의 형태로 역 방향으로 배치된 종 방향 프리즘(19)에 의해, 광원(2)의 빛(13)이 여기에서는 도시를 생략한 반사 면으로 향하는 동일한 휘도의 2개의 광속(20)으로 굴절되게 된다.

그러나, 반사 면은 광원(2)의 빛(13)이 우선 그 반사 면에 입사되고 나서야 비로소 그 면으로부터 반사된 빛이 프리즘(19) 및 확산기(8)를 통해 2개의 광속(20)으로 굴절되도록 배치될 수도 있는데, 그와 같이 굴절된 광속(20)은 시야(12, 14)를 균일한 코트라스트 비로 넓은 면적에 걸쳐 일정하게 구석구석까지 조명하여 눈부심 작용을 감소시키게 된다.

도 3은 수광 소자(4)를 구비한 채로 자동차의 천장(15)에 장착된 광학적 눈부심 제한기를 작동 상태로 나타낸 것이다. 스위치(7)에 의해 다수의 조절 단계가 선택될 수 있다. 대기 위치와는 별도로 다른 조절 단계를 선택함으로써, 광원의 약 30 %의 기본 광도가 생성될 수 있다. 또한, 시야(12, 14)에서의 광원(2)의 기본 광도를 개개인의 시각적 지각력에 상응하게 0 % 내지 100 %의 범위 내에서 수동으로 세팅하는 것도 가능하다.

눈부심 작용을 일으키는 반대쪽에서 다가오는 차량의 불빛이 수광 소자(4)에 입사되는 즉시, 그 불빛의 휘도에 따라 광원(2)이 보다 더 밝아지거나 어두워짐으로써 외부 광원(18)의 빛과 그 때까지 주어져 있던 차량 운전자 시야의 휘도간의 휘도 차가 감소되게 된다.

시야(12, 14)의 구역에 있는 주위 환경은 상이한 스위치 위치에 의해 개인별 시각적 습성에 맞춰 조정될 수 있을 뿐만 아니라, 그와 동시에 반대쪽에서 다가오는 차량의 전조등에 의해 유발되는 눈의 망막의 자극은 물론 예컨대 거울처럼 빛나는 전방 유리창으로 인해 장애가 되는 번쩍거림도 사람 눈의 지각력 및 시력을 허용될 수 없을 정도로 제약하지 못하는 것을 보장할 수 있게 된다.

시야의 주위 환경에 생성된 광도는 반대쪽에서 다가오는 차량의 불빛의 직접적인 휘도 차가 거의 사라지게끔 할 수 있다.

도 4에는 광학적 눈부심 제한기(16)를 구비한 승용차의 측면도를 나타낸 것이다. 본 발명에 따른 눈부심 제한기에 의해 차량 실내 조명과 유사하게 자체 눈부심의 원인이 제공되지 않도록 하려면, 차량 운전자의 상이한 체격 때문에 눈부심 제한기를 차량 실내에 적절히 위치시키는 것이 매우 중요하다. 그를 위해, 눈부심 제한기는 90°의 작동 위치로부터 약간 후퇴됨으로써 잠김 위치(10) 쪽으로 옮겨지고, 광원(2)의 방사 광이 넓은 면적에 걸쳐 가능한 한 일정하게 차량 운전자의 시야(14)를 구석구석까지 조명하도록 수동으로 조정되게 된다.

물론, 첨부 도면에 예시된 광학적 눈부심 제한기의 배치 및 구성 대신에, 각각의 차량 유형에 따라 그것이 원하는 목적을 충족시킨다면 눈부심 제한기의 부품 군을 적절히 다르게 배치하는 방안도 선택할 수 있다. 즉, 자동차의 선바이저 또는 그 일부에 반사 면이 마련될 수도 있다.

<도면 부호의 설명>

1, 8 : 확산기

1' :프리즘

2 : 광원

3 : 반사기

4 : 수광 소자

5 : 하우징

6 : 전자 제어 시스템

7 : 스위치

9 : 선바이저 고정부

10 : 절결부

11 : 작동 정지 스위치

12, 14 : 시야

13 : 방사 광

15 : 천장

16 : 눈부심 제한기

17 : 전방 유리창

18 : 외부 눈부심 광원

19 : 종 방향 프리즘

20 : 광속(조명 특성)

Claims (8)

1. 전기 전원을 사용하는 광학적 눈부심 제한기로서, 수광 소자(4) 및 광원(2)으로 이뤄지고, 광원(2)의 방사 광(13)이 외부 눈부심 광원(18)의 방사 광에 따라 다르게 제어될 수 있는 광학적 눈부심 제한기에 있어서,

   상기 광원(2)이 반사기(3) 및 프리즘(1')을 구비하고, 상기 방사 광(13)이 완전히 반사 면에 입사되어 상기 반사 면으로부터 반사된 방사 광이 시야(12, 14)에서 눈부심 작용을 감소시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광학적 눈부심 제한기.
2. 제1항에 있어서, 상기 프리즘(1')이 상기 프리즘(1')의 전방에 확산기(1, 8)를 포함하고, 상기 반사기(3)가 비대칭적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학적 눈부심 제한기.
3. 제1항에 있어서, 상기 확산기(1, 8)가 광원(2)의 방사 광(13)의 20 % 내지 80 %를 흡착하는 오팔 디스크인 것을 특징으로 하는 광학적 눈부심 제한기.
4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 프리즘(1')이 톱니의 형태로 형성되어 반대 방향으로 배치된 종 방향 프리즘(19)으로서 구성되고, 상기 종 방향 프리즘(19)은 광원(2)의 방사 광을 휘도가 동일한 2개의 광속으로 굴절시키는 것을 특징으로 하는 광학적 눈부심 제한기.
5. 제1항에 있어서, 상기 수광 소자(4)가 상기 외부 눈부심 광원(18)의 방사 광의 세기에 따라 재현할 수 있는 충분한 크기로 그 전기적 출력량을 변경할 수 있는 소자인 것을 특징으로 하는 광학적 눈부심 제한기.
6. 제1항에 있어서, 상기 수광 소자(4)가 광 다이오드, 광 트랜지스터, 광 저항, 광/주파수 변환기, 광/전압 변환기, 형광 컬렉터, 또는 태양 전지 스트립인 것을 특징으로 하는 광학적 눈부심 제한기.
7. 제1항에 있어서, 상기 광원(2)이 그 스펙트럼이 가시 광선 구역에 있고, 방사된 광 에너지에 의해 자동차 실내를 균일하게 조명하면서 사람 눈을 평균적 휘도 수준에 적응시키며, 백열등 또는 알루미늄-인듐-갈륨-인산 염 발광 다이오드와 같은 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 광학적 눈부심 제한기.
8. 제1항에 있어서, 상기 광학적 눈부심 제한기가 가능한 한 넓은 면적에 걸쳐 균일하게 시야를 조명하도록 자동차에 배치되고, 그를 위해 선회되거나 또는 접힘과 펴짐이 가능하게 자동차의 선바이저에, 그리고 차량 운전자의 시선 축에 배치되는 것을 특징으로 하는 광학적 눈부심 제한기.

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