CN102264578A - 用于交通工具内部的漫射照明的装置和方法 - Google Patents

用于交通工具内部的漫射照明的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于交通工具内部的漫射照明的装置，该装置包括一个或多个光源并且位于交通工具的驾驶员的视野外。驾驶员尤其是在屈光手术之后表现出虚弱效果和目眩的症状。就视力的质量而言，由本发明的漫射光引起的瞳孔缩小改进了驾驶员的视觉能力。

Description

用于交通工具内部的漫射照明的装置和方法
技术领域
本发明包括在与驾驶安全性和舒适性相关的交通工具部分的设计和结构中。本发明涉及交通工具的内部照明，更具体地，涉及为交通工具设定最佳内部照明条件，以便尤其是对已经过屈光眼部手术的驾驶员而言，在驾驶时增加安全性。
背景技术
因为许多由于工作或娱乐而产生的通勤路程发生在夜间或低照明条件下，所以在当今社会，在这些环境下的视力是非常重要的主题。许多人在夜间行驶时或在低照明条件(中光(mesopic)条件)下执行任务时经历严重的困难，即使他们在适光照明条件(日光)下时不经历任何视力问题。这些困难的最常见原因中的一个是夜间近视。夜间近视以在低照明条件下时难以聚焦图像为主要特征。该缺陷是由于眼部的屈光特性在瞳孔因为眼部光学系统的周边区域未非常良好地聚焦图像而扩大(瞳孔放大)时的改变所引起。在低照明条件下并且出现瞳孔的自然扩大，通过眼部光学系统的周边区域聚焦在视网膜前面的光的数量增大，引起近视。包括眼睛(角膜和晶状体)的任意光学系统的周边区域引起图像的球面像差和色差，这在低照明和扩大的瞳孔的条件下引起诸如光环、眩光、光点、变形以及其他的光学像差之类的不合需要的视觉效果以及对比敏感度的下降。在已经过屈光眼部手术的人中，这些视觉缺陷在数量和类型上增加；通常，这是由于源自手术的副作用而引起的。
在出于安全原因而要求充分观察周围环境的敏感任务例如在夜间驾驶任意交通工具期间，理想的将是最大程度地优化人的视觉系统的适应性，使眼睛在感知图像时周边眼部区域的影响以及眼睛的表面的其他可能变形减到最少。
在中光低能见度条件下驾驶尤其是例如在夜间驾驶的情况下，已经提出使用交通工具内部光源的可能性以改进驾驶员和乘员的视觉能力。例如，加拿大专利请求CA2541218涉及对准乘员的眼睛——更具体地，对准驾驶员——以使其瞳孔收缩(瞳孔缩小)的光束的使用，这将使在低照明条件下由瞳孔扩大引起的对视觉能力的可能的消极影响减小。光源优选地以如下方式设置在交通工具内部和驾驶员前面：具有可调节亮度的光束以几乎垂直的角度对准驾驶员的眼睛。因为驾驶员遭受由于失能性目眩而引起的对比敏感度丧失，所以该解决方案是不可行的。
美国专利US6056424涉及紧邻交通工具的挡风玻璃雨刷而设置的长形光源，出于引起瞳孔缩小以使目眩减少和使图像的清晰度增加的目的，该长形光源使光直接照到驾驶员的眼中。该光的亮度可以调节并且可以由不同的颜色构成以增强期望的效果。
专利CA2541218和US6056424的目的是改进交通工具的驾驶员在低能见度的中光条件下的视觉能力。然而，这些专利中的任一个都未考虑到驾驶员所经受的由于令人目眩的光源而引起的特有影响，所述影响可能使驾驶员的对比敏感度和视觉敏锐度下降多达20％；因此，在中光低能见度条件下驾驶时，消极地影响其视觉能力。
专利权授予王子公司的美国专利US5283720涉及一种光源，该光源特意远离驾驶员的眼睛而发光以提供礼貌和阅读灯而不使驾驶员分心。US3630567涉及用于使交通工具的驾驶员的目眩减少的装置，并且包括直接地或使用光束漫射表面而朝挡风玻璃指向的光源。
US4905125涉及用于使机动交通工具的驾驶员的疲劳减少的装置，该装置产生间接、柔和的紫色光，所述光使驾驶员眼睛的瞳孔收缩，从而在夜间驾驶条件期间使由接近的前照灯引起的目眩效果极大地减小。US6568738涉及光学目眩限制器，该光学目眩限制器包括光源，所述光源的亮度依据外部入射光来调节，并且对准反射表面以照亮交通工具乘员的视野。这些专利是令人感兴趣的，但是仅涉及在夜间驾驶时最终由沿相反方向运行的交通工具的灯光产生的目眩效果。
这方面的任何专家将注意到，前述专利中描述的装置不可能有效地解决能见度降低的问题，所述能见度降低的问题是由处于低能见度和夜间驾驶的中光条件下、已经过屈光眼部手术、尤其是通过LASIK(镭射视力矫正手术)和/或带有渐进式人工晶体植入物的人所经历的光环、眩光、变形的图像、褪色、眩光、失焦的图像等而产生的。这些专利仅涉及在夜间沿相反方向行进的交通工具的前照灯。
本发明使用下面描述的用于交通工具的内部的照明装置有效地解决了在低亮度环境灯光条件下改进交通工具驾驶员的视觉能力的技术问题。
发明内容
本发明涉及用于照亮交通工具的内部(1)的装置，该装置包括至少一个光源(2)和用于安装并且为每个光源提供电力的器件；该装置位于交通工具的驾驶员(4)的视野(3)外并且产生具有可变光谱成分的漫射光(5)。在中光(低光亮)能见度条件下，所述装置通过经调节的瞳孔缩小效应(瞳孔收缩)来改进驾驶员(4)的视觉能力。
在本发明的上下文中，交通工具的内部(1)限定为交通工具的驾驶员(4)和乘员所处空间。在本发明中提到的交通工具可以包括诸如轿车、厢式货车、卡车、拖拉机之类的任何类型的汽车；诸如挖掘机、压土机之类的工业车辆；诸如大型和小型的飞行器、直升机之类的航空器；诸如战斗用车辆、坦克等之类的军用交通工具；以及具有可以被照亮的用于驾驶员的区域的任何其他的交通工具。
在本发明的上下文中，漫射光(5)限定为以如下方式源自于一个或几个光源(2)的任意光：使得光从多个角度照射在被照亮的物体上，实现一致且均匀的照明；换而言之，光沿每个方向传播。可以使用包括白炽灯、荧光灯等的任意类型的灯并且优选使用LED型灯来产生光源(2)，可以将诸如例如光纤之类的元件添加至该光源以使照明表面的广度显著增大。在本发明的特定实施方式中，可以实现漫射光(5)效应，该漫射光(5)效应利用对由光源发出的光进行反射的辅助漫射器或表面而得到物体的均匀且一致的照明。
光源(2)连接至电源，该电源可以是交通工具自身的电力电池或任意其他电力发生装置诸如象例如电池那样的独立电力发生器。
重要的是，作为本发明的特征的漫射光源(2)以如下方式安装在交通工具的内部(1)并安装在交通工具的驾驶员(4)的视野(3)外：使得发出的光决不直接照在驾驶员(4)的眼睛上。如此，达到了双重效果：首先，瞳孔收缩刺激是通过由于光的存在而引起的副交感神经系统的传播而产生的；其次，因为光被漫射，所以产生不影响视觉系统的视网膜神经元的视觉刺激。因为由该光引起的瞳孔缩小是精确的并且被完全调节，所以光照射在中心窝旁区域(parafoveal area)，该中心窝旁区域是具有用于该水平的照明的最大数量的光感受器的区域。在本说明书的上下文中，该瞳孔缩小被称为经调节的瞳孔缩小。
在本发明的优选实施方式中，光源(2)中的至少一个位于交通工具的驾驶员(4)上方。在本发明的特定实施方式中，光源(2)可在驾驶员(4)的头部上方移动——优选使用导轨系统(6)，将其设置在最适当的位置以引起期望的瞳孔缩小而不使驾驶员(4)目眩，并且以如下方式设置：使得所述驾驶员(4)在向上看时不直视光源(2)。在本发明的另一个特定实施方式中，光源(2)可以包括数个独立的灯，所述数个独立的灯可以独立地打开或关闭。
在本发明的特定实施方式中，光源可以结合被联接的光漫射器(7)。漫射器(7)是将源自于灯的光线转化为沿每个方向传播的光的元件。优选地，本发明中描述的装置结合有漫射光亮度调节器(8)，该漫射光亮度调节器(8)可以调节以一直实现适当的瞳孔缩小，该适当的瞳孔缩小为交通工具驾驶员(4)提供最佳的视觉能力。该装置对于减少形成光环、眩光、光点、变形、褪色图像、失焦的图像、以及在中光低光亮条件且存在外部视觉刺激的情况下产生的视觉不适是特别有用的。
优选地，使用照明装置获得的漫射光(5)是具有介于380nm到760nm之间的波长的日光(白色)。在本发明的优选实施方式中，可以使用调节器或滤光器(9)以特定的方式调节使用照明装置获得的漫射光(5)，从而使得构成白光的、介于380nm到500nm之间的短波长带(蓝色或紫色)的比例相对于其余的波长带而增大。这样，可以刺激由该光谱带中的光刺激的、视网膜神经节的一些神经元的感光色素(黑素蛋白)。具体地，蓝色波长间隔(介于431nm到500nm之间)或紫色波长间隔(介于380nm到430nm之间)可以增大。在本发明的特定实施方式中，使用调节器实现光谱成分的调节。
由本发明中描述的装置所提供的漫射光(5)引起交通工具驾驶员(4)的瞳孔缩小，这允许通过使由穿过视觉光学系统(10)的周边区域的视觉刺激光线(A)的部分产生的失能效应减小来使驾驶员面对外部刺激时的视觉能力提高。由像差引起的失能效应表现为在视网膜(11)前面的失焦的图像(a和a’)。图2示出了穿过视觉光学系统(10)的中心表面的光线(B)如何正确地聚焦在视网膜(11)中。由经调节的漫射光(5)引起的瞳孔缩小同时减小了其他的失能效应例如在中光低光亮条件下产生的失焦的图像、以及光环、眩光、光点、变形的形成。
本发明中描述的装置特别关注已经过任意类型的眼部手术的驾驶员，该驾驶员通常留有眼表变形和微小副作用，这使得在低光亮环境中遇到的视觉不足和前述失能效应显著增加。其中的代表是已经过用于近视、远视以及散光的屈光眼部手术(例如通过LASIK)的人、在白内障摘除术之后带有渐进式人工晶体植入物的人等。
本发明的另一个方面涉及用于改进交通工具的驾驶员(4)在处于中光低能见度条件下时的视觉能力的方法，该方法在于使用在交通工具的内部(1)发出的漫射光(5)引起交通工具驾驶员(4)的经调节的瞳孔缩小。在该方法的优选实施方式中，漫射光(5)由至少一个光源(2)产生，所述至少一个光源(2)优选位于交通工具的内部(1)、驾驶员(4)的上方以及交通工具驾驶员(4)的视野(3)外。
优选地，该方法包括使用发出漫射光(5)的至少一个灯照明交通工具的内部(1)，漫射光(5)的颜色是白色(日光)，具有可调节的亮度和可变的光谱成分。在该方法的优选实施方式中，光源(2)结合有滤光器或调节器，所述滤光器或调节器设计用于获得不同比例的日光光谱带，优选地，蓝色和紫色的光带(介于380nm到500nm之间)占绝大多数。
本发明中描述的装置和照明方法提供如下附加的优点：它们可以提供在交通工具处于低光亮条件下时指示该交通工具的位置而不使最后出现在区域中的其他驾驶员目眩的功能。
附图说明
为了便于理解本发明的特征和作为描述性报告的部分，包括三个附图以帮助说明本发明：
图1.照明装置。
(1)交通工具的内部
(2)光源
(3)交通工具驾驶员的视野
(4)交通工具驾驶员
(5)漫射光
(6)支撑导轨和移动光源
(7)光漫射器
(8)漫射光亮度调节器控制
(9)用于调节光源的滤光器
图2.照明装置
(2)包括5个独立模块的光源
(4)交通工具驾驶员
(6)支撑导轨和移动光源
(9)适于调节每个光源模块的滤光器
图3是眼部光学系统中的周边像差的附图，其中，周边光线(A)穿过眼部光学系统(10)并且相对于视网膜(11)在后焦点(a和a’)处汇聚。通过中心区域(B)穿过眼部光学系统(10)的光线经适当折射至焦点(b)，在视网膜(11)中提供清晰图像。在图中，表示眼部光学系统的光学中心的虚线(12)穿过所述眼部光学系统。
具体实施方式
描述本发明的一些特定实施方式作为示例但不排除任何其他的实施方式方法。
示例1
作为漫射光发射源，使用可以在市场上找到的商用类型(GalaxyLink实业有限公司)的LED灯，其尺寸为12厘米宽和24厘米长。考虑到灯的大小(宽度和长度)和驾驶员座椅的尺寸，灯安装在交通工具的顶棚的基础结构上。使用连续布置的五个模块，在该五个模块之间没有任何间隔，并且可以独立地打开该五个模块。
以这种方式安装的灯在不使交通工具的驾驶员(4)目眩的情况下引起瞳孔缩小。为了做到这一点，设定14瓦的功率和1.2安培的电流，并且设定灯的下列照明条件：2810lux(勒克斯)的亮度和7000°K的色温。可以使用调节器(8)来调节光源(光谱成分)的色温，所述调节器(8)设计用于这种目的，为可以在市场上找到的类型(Grasslin牌)。
示例2
除了将灯安装在具有紧固至顶部的运动系统的交通工具的顶棚上之外，以与示例1中描述的方式相同的方式来实施示例2，该运动系统包括导轨(6)和钩的系统，所述导轨和钩与用于使汽车的前座椅移动并且调节所述座椅的乘员的位置的导轨和钩相似。
示例3
除了增加具有可以在市场上找到的商用类型(Rosco牌)的滤光器(9)以外，以与示例1中的方式相同的方式来实施示例3，使用滤光器(9)，可以在380nm波长到500nm波长之间调节光的光谱成分。
功率、电流、亮度以及光谱成分可以是不同的，以短波长的较大比例使色温增加。为了不造成神经系统损伤，总是在安全范围内实施漫射光(5)的光谱成分的变化，该安全范围保护人的视网膜的结构和功能免受光毒性光效的损害，其将根据刺激的时间和构成而变化。

Claims (23)

1.一种用于照亮交通工具的内部(1)以便通过经调节的瞳孔缩小来改进驾驶员(4)的视觉能力的装置，所述装置包括至少一个光源(2)和用于安装每个光源并为每个光源供应电力的器件，所述至少一个光源(2)产生漫射光(5)，位于所述驾驶员(4)的视野(3)外。
2.根据权利要求1所述的用于照亮交通工具的内部(1)的装置，其特征为，至少一个光源(2)完全位于所述交通工具内部(1)。
3.根据权利要求2所述的用于照亮交通工具的内部(1)的装置，其特征为，至少一个光源(2)位于所述交通工具的驾驶员(4)的上方。
4.根据权利要求2或3所述的用于照亮交通工具的内部(1)的装置，其特征为，至少一个光源(2)能够在所述驾驶员(4)的上方移动。
5.根据前述的权利要求中的任一项所述的用于照亮交通工具的内部(1)的装置，其特征为，所述移动是使用紧固至所述交通工具的顶棚的导轨系统(6)来实现的。
6.根据前述的权利要求中的任一项所述的用于照亮交通工具的内部(1)的装置，其特征为，每个光源(2)是在白炽灯、荧光灯以及在光纤中使用的LED之间选择的。
7.根据前述的权利要求中的任一项所述的用于照亮交通工具的内部(1)的装置，其特征为，每个光源(2)结合有漫射器(7)。
8.根据前述的权利要求中的任一项所述的用于照亮交通工具的内部(1)的装置，其特征为，所述漫射光(5)的功率、电压和/或亮度能够被调节。
9.根据前述的权利要求中的任一项所述的用于照亮交通工具的内部(1)的装置，其特征为，所述漫射光(5)是具有介于380nm到760nm之间的波长的日光。
10.根据前述的权利要求中的任一项所述的用于照亮交通工具的内部(1)的装置，其特征为，所述漫射光(5)的光谱成分能够被调节。
11.根据权利要求10所述的用于照亮交通工具的内部(1)的装置，其特征为，使用至少一个滤光器(9)调节所述漫射光(5)的光谱成分。
12.根据权利要求10或11所述的用于照亮交通工具的内部(1)的装置，其特征为，使用至少一个调节器(8)调节所述漫射光(5)的光谱成分。
13.根据权利要求10至12中的任一项所述的用于照亮交通工具的内部(1)的装置，其特征为，构成所述漫射光(5)的光谱的短波长带的比例相对于其余的波长带增大。
14.根据权利要求13所述的用于照亮交通工具的内部(1)的装置，其特征为，构成所述漫射光(5)的光谱的介于380nm到500nm之间的短波长带相对于其余的波长带增大。
15.根据权利要求13所述的用于照亮交通工具的内部(1)的装置，其特征为，构成所述漫射光(5)的光谱的介于431nm到500nm之间的短波长带相对于其余的波长带增大。
16.根据权利要求13所述的用于照亮交通工具的内部(1)的装置，其特征为，构成所述漫射光(5)的光谱的介于380nm到430nm之间的短波长带相对于其余的波长带增大。
17.一种用于照亮交通工具的内部(1)以改进交通工具的驾驶员(4)在中光低能见度条件下的视觉能力的方法，所述方法包括：
将至少一个漫射光源(2)安装在所述交通工具(1)内部并安装在所述驾驶员(4)的视野外；
设置用于安装每个光源并为每个光源供应电力的器件；
通过在所述交通工具(1)内部产生漫射光(5)，引起所述交通工具的驾驶员(4)的经调节的瞳孔缩小。
18.根据权利要求17所述的用于照亮交通工具的内部(1)的方法，其特征为，至少一个光源(2)位于所述交通工具的驾驶员(4)的上方、通过允许光移动的导轨系统(6)而紧固至顶棚。
19.根据权利要求17或18所述的用于照亮交通工具的内部(1)的方法，其特征为，能够使用调节器(8)来调节在白炽灯、荧光灯以及用于光纤型灯的LED之间选择的每个光源(2)。
20.根据权利要求17至19中的任一项所述的用于照亮交通工具的内部(1)的方法，其特征为，能够使用一个或多个滤光器(9)来调节所述漫射光(5)的光谱成分。
21.根据权利要求20所述的用于照亮交通工具的内部(1)的方法，其特征为，构成所述漫射光(5)的光谱的介于380nm到500nm之间的短波长带的比例相对于其余的波长带增大。
22.根据权利要求20所述的用于照亮交通工具的内部(1)的方法，其特征为，构成所述漫射光(5)的光谱的介于431nm到500nm之间的短波长带的比例相对于其余的波长带增大。
23.根据权利要求20所述的用于照亮交通工具的内部(1)的方法，其特征为，构成所述漫射光(5)的光谱的介于380nm到430nm之间的短波长带的比例相对于其余的波长带增大。
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