TW201808686A - 低眩光汽車頭燈 - Google Patents

Abstract

描述方法，其等用於減少來自一汽車頭燈對非透過一偏振濾光器觀看之一觀測者之道路表面眩光。亦描述一反射偏振器之使用，其用於減少來自一汽車頭燈對非透過一偏振濾光器觀看之一觀測者之道路表面眩光。亦描述一低光束頭燈，其包括一光源、一外殼、及一反射偏振器。該反射偏振器具有一通過軸，且該通過軸與一道路表面形成一介於45度與135度之角度。

Description

低眩光汽車頭燈

汽車頭燈提供重要的安全功能，不僅為駕駛人提供前方的能見度，還幫助其他車流看見駕駛人的車輛。頭燈通常非常亮，要是燈照進或反射到眼睛，可能使人分神或暫時看不見。

在一個態樣中，本說明係關於一種方法，其用於減少來自一汽車頭燈對非透過一偏振濾光器觀看之一觀測者之道路表面眩光。該方法包括設置一反射偏振器，以使來自該汽車頭燈之一光源的至少一些光行進穿過該反射偏振器。該反射偏振器具有一通過軸，且該通過軸與一道路表面構成一範圍自45度至135度之角度。

在另一態樣中，本說明係關於一汽車頭燈上之一反射偏振器的一種使用，其用於減少對非透過一偏振濾光器觀看之一觀測者之道路眩光，其中該反射偏振器經設置以使來自該汽車頭燈之一光源的至少一些光行進穿過該反射偏振器。該反射偏振器具有一通過軸，且該通過軸與一道路表面構成一範圍自45度至135度之角度。

在又另一態樣中，本說明係關於一種低光束汽車頭燈。該低光束汽車頭燈包括一光源、一外殼、及一反射偏振器。該反射偏 振器經設置以使來自該低光束汽車頭燈之一光源的至少一些光行進穿過該反射偏振器。該反射偏振器具有一通過軸，且該通過軸與一道路表面構成一範圍自45度至135度之角度。

100‧‧‧汽車頭燈

110‧‧‧反射偏振器

120‧‧‧光源

130‧‧‧架座

140‧‧‧外殼

210‧‧‧車輛

220a‧‧‧入射線

230‧‧‧反射面

240‧‧‧迎面而來的車輛

310‧‧‧車輛

320‧‧‧入射線

330‧‧‧反射面

400‧‧‧汽車頭燈

410‧‧‧反射偏振器

420‧‧‧光源

430‧‧‧架座

440‧‧‧外殼

500‧‧‧汽車頭燈

510‧‧‧反射偏振器

512‧‧‧第一基材層

514‧‧‧第二基材層

520‧‧‧光源

530‧‧‧架座

540‧‧‧外殼

圖1係一汽車頭燈的示意俯視平面圖。

圖2係繪示光透過從一水平表面反射起而偏振的圖示。

圖3係繪示對從一水平表面反射起之P偏振光之抑制的圖示。

圖4係另一汽車頭燈的示意俯視平面圖。

圖5係另一汽車頭燈的示意俯視平面圖。

在光線昏暗和沒有光線(例如夜間或暴風雨)之開車狀況下，頭燈對於駕駛和安全性至關重要，必須明亮，以使駕駛人能夠看見並評估車輛前方的物體和號誌。頭燈在正常操作期間，一般經定向以主要向下朝道路表面照射，以提供前方良好的能見度，同時將直接照射於其他駕駛人(或行人、自行車騎士...等)眼睛的光線最小化。然而，若道路表面濕滑(例如結冰或潮濕)，向下照的光線可能會向上反射回駕駛人的視線高度。鏡面反射尤其可能對駕駛人及面對迎面而來車輛的其他人造成危險，不過或多或少會漫反射。

若一表面以某種角度(取決於反射表面的折射率)反射起非偏振光，則該表面反射起的光經大幅S偏振。發生這個現象的角度稱為布魯斯特角(Brewster’s angle)。S偏振光相關於起自水平道路 表面之反射對應於與道路平行的電磁振盪(偏振方向)。經偏振或偏振式太陽眼鏡利用此一現象而以過濾(吸收)S偏振光來操作；或者更明確來說，是經水平偏振的光(與地面平行)。由於S偏振光在布魯斯特角周圍的各種角度都比P偏振光高，因此經偏振太陽眼鏡選擇性地減低以S偏振光為主之來源的能見度。其他物體透過其等所反射的P偏振光仍係可見。

然而，若為能見度低的情況，(藉由偏振濾光器)吸收大約50%的環境光，可能減低一些感知度低於閾值之物體的能見度。因此，即便是為了減低眩光之目的，一般仍不會在夜間配戴經偏振太陽眼鏡。

選擇性地過濾頭燈的嘗試，著眼於「眩目」的現象，或是頭燈直接入射於觀測者上的光。這些的作用機制與偏振式太陽眼鏡的操作原理類似；也就是說，頭燈會產生一種偏振的偏振光，然後由濾光器阻擋或吸收彼偏振。不過這可能不安全，因為任何濾光器都可能一併阻擋或吸收一半的非偏振光。這樣籠統地減低整體亮度並非不顯著，還可能使本來看不太清楚的物體或光源看不見，有別於明亮的大白天(一般配戴偏振式太陽眼鏡的時間)。此外，減低眩光方法的設計，需要其他駕駛人汽車的擋風玻璃上有偏振濾光器。因此，除非遇見的全部或至少多數車輛都具有經偏振頭燈和濾光器，否則這套系統用處不大。此外，針對視線不易看進偏振濾光器的對象，例如行人、自行車騎士、或甚至只是採用標準非偏振玻璃的駕駛人，這些系統並未考慮對其等之效果或優點。

本說明實施例以不同的方式利用布魯斯特角。由於S偏振光會反射，但P偏振光不會，因此在本文中所述之頭燈產生P偏振光(垂直偏振)，該P偏振光(至少在布魯斯特角)之鏡面反射分量會在空氣與道路反射表面之間的界面完全被抑制。其他界面的反射往往會被漫射(且相對於在反射道路表面與通常漆以深色顏料之基層道路表面間的界面有顯著的吸收分量)，由於整體反射光亮度比較低而且擴散的角範圍比較廣，因此比較不明顯、比較不會使人分神/失去方向感。這個效應減低路面眩光，任何駕駛人或觀測者皆可受惠，包括可能沒有偏振濾光器的行人和自行車騎士。

圖1係一汽車頭燈的示意俯視平面圖。汽車頭燈100包括反射偏振器110、架座130上的光源120，設置在外殼140內。

反射偏振器110可係任何合適的反射偏振器，而且可係任何合適的形狀與尺寸。在一些實施例中，反射偏振器110經調適以存在外殼140內。在一些實施例中，反射偏振器110為多層光學膜，例如可購自3M Company(St.Paul,Minn.)的Dual Brightness Enhancement Film(DBEF)。反射偏振器110可依任何適合的方向定向。在一些實施例中，反射偏振器110可經定向以使其穿透軸在置於車輛上時係實質上垂直於一道路表面。實質上垂直可能係指(例如)在道路表面與穿透軸之間，呈現一介於45度到135度的角度。在一些實施例中，實質上垂直可能係指與90度差10或5度。

光源120可係任何適合的光源，而且可能包括數個或多個光源。在一些實施例中，光源120可係一白熾燈泡、一鹵素燈泡、 一發光二極體、或金屬鹵素燈、或其任何組合。該一個或多個光源120可由架座130裝載或以其他方式固定。架座130可係能夠將一或多個光源120在頭燈內固定就位的任何合適材料。架座130亦可能遮蔽或掩藏一部分的燈泡。無論是否有架座130輔助，光源120可導向至特定側向及垂直位置。換句話說，汽車頭燈可係瞄準中間偏左或偏右、及偏上和偏下某特定角度。在一些實施例中，光源可經組態以使汽車頭燈成為高光束頭燈(其經定向以主要照明駕駛人視線高度或以上的物體)。在一些實施例中，光源可經組態以使汽車頭燈成為低光束頭燈(基於此應用之目的，其經定向以主要照明低於駕駛人視線高度的物體，包括道路表面)。在一些實施例中，光源可經組態以使其可同時或交替發揮高光束頭燈和低光束頭燈的功能。在一些實施例中，光源可經組態以使一部分發揮高光束頭燈功能、一部分發揮低光束頭燈功能。

外殼140係指封閉式汽車頭燈100的外圍。在一些實施例中，頭燈內的某些組件可能無法從外殼看得一清二楚。舉例而言，架座130可能形成外殼140的一部分。在一些實施例中，外殼140的不同部分可能具有不同的光學性質；舉例而言，在一些實施例中，至少外殼140尾部可係反射的，而其餘部分則係透射的。在一些實施例中，外殼係或包括一反射器，例如一銀製反射器、一金屬化薄膜、或一多層光學反射器，例如可購自3M Company(St.Paul,Minn.)之Enhanced Specular Reflector(ESR)。反射器可係鏡面、漫射、或半鏡面(亦即其可能兼有一鏡面組件和一漫射組件)。在一些實施例中， 外殼(含或不含架座)可係拋物線形狀。在一些實施例中，外殼形狀可經定形狀為另一聚焦或準直形狀。在一些實施例中，若外殼具有雙折射且光源的光兼而行進穿過反射偏振器再穿過外殼，則汽車頭燈100可亦包括一波片或延遲器，以補償外殼(外殼之前方或者後方)的雙折射，以及另行提供相關於道路表面實質上垂直的偏振光。

反射偏振器110可置於圖1之外殼內的任何地方。在一些實施例中，可將其附接至外殼140內部。在一些實施例中，可將其附接或置於光源120之附近或其上。在一些實施例中，其可係頭燈內的自由浮動式膜。

圖2係繪示光透過從一水平表面反射起而偏振的圖示。發射的車輛210發射非偏振入射線220a。入射線220a以布魯斯特角(空氣/反射面界面)入射於反射面230上，經反射，且鏡面反射的光經完全S偏振(水平偏振)。S偏振光入射迎面而來的車輛240上，在迎面而來的車輛240駕駛人眼中視為眩光。

圖3係繪示對從一水平表面反射起之P偏振光之抑制的圖示。在此種狀況下，發射的車輛310發射垂直偏振的入射線320。入射線320作為P偏振光以布魯斯特角(空氣/反射表面界面)入射於反射面330上。由於布魯斯特角禁止鏡面反射P偏振光，因此空氣與反射表面間的界面不會鏡面反射起任何入射光。

圖4係另一個汽車頭燈之示意俯視平面圖。汽車頭燈400包括反射偏振器410、光源420、架座430、及外殼440。反射偏振器410設置於外殼的外表面上。將反射偏振器410設置於外殼440 的外表面上，可能有助於保護或隔離反射偏振器410免受高熱或其他可能降低效能之對光源420之暴露。

圖5係另一個汽車頭燈之示意俯視平面圖。汽車頭燈500包括由第一基材層512和第二基材層514環繞的反射偏振器510。汽車頭燈500亦包括光源520、架座530、及外殼540。該等基材之一或二者可係厚基材層。利用厚基材層可能有利於抗翹曲、環境穩定性、或便於處理或安裝。在一些實施例中，該等基材層之一或二者可係一塑料或樹脂層或是一塑料或樹脂板。在一些實施例中，該等基材層之一或二者可能包括一特定波長吸收劑；例如紫外線吸收劑。在一些實施例中，該等基材層之一或二者可能包括一光穩定劑。在一些實施例中，該等基材層之一或二者可能包括一降頻轉頻器。在一些實施例中，該等基材層之一或二者可能包括一延遲器或波片，或是可能呈現出雙折射，以修正外殼透射部分的雙折射。

若改採反射偏振器來取代本文中所述實施例中的習用吸收式偏振器並搭配反射表面，可提高頭燈的效率。吸收式偏振器勢必將吸收一半的非偏振光。然而，對於反射偏振器，非透射偏振的光會反射再循環，而且可能會旋轉，最終在一或多次彈跳後透射。據此，相較於具吸收式偏振器的頭燈，只要將吸收式偏振器換成反射偏振器，即可移除光源，以提供同等亮度(倘若外殼的背後部分反射足夠，吸收夠少)。替代地，使用同樣數量和類型的光源，可做到提高整體亮度。

本文中所述的汽車頭燈可係實用於低光束頭燈，其中的光有大量會或預期入射於一道路表面上。在這些頭燈上提供反射偏振器，不失為替未透過偏振濾光器觀看之觀測者減低道路表面眩光的實用方法。

實例

觀察並攝影Toyota Corolla Fielder汽車，車身碼NZE141G，開啟白熾頭燈，其使用2D Color Analyzer CA-2000 Series(可購自Konica-Minolta,Tokyo,Japan)，距離25公尺，柏油道路表面潮濕，頭燈開啟。照片並未使用偏振濾光器，捕捉到潮濕道路表面的反射光。接著，在邊緣用膠帶附接反射偏振器(可購自3M Company,St.Paul,Minn之DBEF-QV2)以覆蓋頭燈之保護蓋板(cover lens)的各正表面。反射偏振器經對齊以使穿透軸垂直於道路表面。再度為汽車於潮濕道路表面上從25公尺的距離拍照，其頭燈開啟。照片並未使用偏振濾光器，捕捉到潮濕道路表面的反射光。經發現，加入反射偏振器後，潮濕道路表面反射起的光減低。

以下為本揭露之例示性實施例：

項目1。一種方法，其用於減少來自一汽車頭燈對非透過一偏振濾光器觀看之一觀測者之道路表面眩光，該方法包含：設置一反射偏振器，以使來自該汽車頭燈之一光源的至少一些光行進穿過該反射偏振器； 其中該反射偏振器具有一通過軸，且該通過軸與道路表面之間構成一範圍自45度至135度之角度。

項目2。如項目1之方法，其中設置一反射偏振器係指將其附接至該汽車頭燈之一保護蓋板之一外部表面。

項目3。如項目1之方法，其中設置一反射偏振器係指將其附接至該汽車頭燈之一保護蓋板之一內部表面。

項目4。如項目1之方法，其中設置一反射偏振器係指將其置於該光源與該汽車頭燈之一保護蓋板之間，而非將其附接至該保護蓋板之一內部表面。

項目5。如項目1之方法，其中該反射偏振器層壓至至少一基材。

項目6。如項目5之方法，其中該基材係玻璃或聚合基材。

項目7。如項目5之方法，其中該基材包括一紫外線吸收劑。

項目8。如項目5之方法，其中該基材包括一光穩定劑。

項目9。一汽車頭燈上之一反射偏振器的一種使用，其用於減少對非透過一偏振濾光器觀看之一觀測者之道路表面眩光，其中該反射偏振器經設置以使來自該汽車頭燈之一光源的至少一些光行進穿過該反射偏振器，且其中該反射偏振器具有一通過軸，且該通過軸與一道路表面構成一範圍自45度至135度之角度。

項目10。一種低光束汽車頭燈，其包含：一光源；一外殼；以及 一反射偏振器，其經設置以使來自該低光束汽車頭燈之一光源的至少一些光行進穿過該反射偏振器；其中該反射偏振器具有一通過軸，且該通過軸與一道路表面構成一範圍自45度至135度之角度。

項目11。如項目10之低光束汽車頭燈，其中該反射偏振器附接至該汽車頭燈之一保護蓋板之一外部表面。

項目12。如項目10之低光束汽車頭燈，其中該反射偏振器附接至該汽車頭燈之一保護蓋板之一內部表面。

項目13。如項目10之低光束汽車頭燈，其中該反射偏振器經設置於該光源與該汽車頭燈之一保護蓋板之間，而非附接其至該保護蓋板之一內部表面。

項目14。如項目10之低光束汽車頭燈，其中該反射偏振器層壓至至少一基材。

項目15。如項目14之低光束汽車頭燈，其中該基材係玻璃或聚合基材。

項目16。如項目14之低光束汽車頭燈，其中該基材包括一紫外線吸收劑。

項目17。如項目14之低光束汽車頭燈，其中該基材包括一光穩定劑。

Claims (6)

1. 一種用於減少來自一汽車頭燈對非透過一偏振濾光器觀看之一觀測者之道路表面眩光之方法，該方法包含：設置一反射偏振器，以使來自該汽車頭燈之一光源的至少一些光行進穿過該反射偏振器；其中該反射偏振器具有一通過軸，且該通過軸與一道路表面之間構成一範圍自45度至135度之角度。
2. 如請求項1之方法，其中設置一反射偏振器係指將其附接至該汽車頭燈之一保護蓋板(cover lens)之一外部表面。
3. 如請求項1之方法，其中設置一反射偏振器係指將其附接至該汽車頭燈之一保護蓋板之一內部表面。
4. 如請求項1之方法，其中設置一反射偏振器係指將其置於該光源與該汽車頭燈之一保護蓋板之間，而非將其附接至該保護蓋板之一內部表面。
5. 如請求項1之方法，其中該反射偏振器層壓至至少一基材。
6. 一種在一汽車頭燈上用於減少對非透過一偏振濾光器觀看之一觀測者的道路表面眩光之一反射偏振器的用途，其中該反射偏振器經設置以使來自該汽車頭燈之一光源的至少一些光行進穿過該反射偏振器，且其中該反射偏振器具有一通過軸，且該通過軸與一道路表面構成一範圍自45度至135度之角度。