周國慶

摘要：使用偏振技術實現(xiàn)汽車遠近光自動切換，本文作了大膽設想。通過偏振光檢測裝置，發(fā)現(xiàn)對面的車輛。技術難點在于光束分離裝置，即如何實現(xiàn)把光分成相等的兩份。

關鍵詞：偏振光；偏振片；偏振技術；光束分離；光電轉換；模擬求差

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）20-0245-02

近些年來，我國經濟高速發(fā)展，人民生活水平大幅提高，社會經濟活動頻繁，機動車數(shù)量急劇增加。隨之而來，交通事故也呈上升趨勢，而交通事故中很大一部分是由于夜間行車時，對面車燈晃人眼使駕駛員看不清道路而發(fā)生的。

交通法規(guī)規(guī)定：在夜間行車時，兩車距離150米處變換燈光即把遠光燈切換為近光燈。由于改變了燈光的照射角度，這樣不會使對面的駕駛員看不清道路。生活中，一些駕駛員常常不遵守這項規(guī)則，不及時切換遠近光，再加上新型車燈異常明亮，使對面的駕駛員看不清道路，交通事故也就時有發(fā)生。針對這種情況，目前有幾種輔助方式可以減少事故的發(fā)生。

一是司機戴偏光眼鏡。我們知道，戴偏光鏡會使進入眼睛的自然光的強度減少一半。如果進入眼鏡的不是自然光，而是偏振光，偏振光的方向和鏡片一致，則光的強度不會衰減。如果偏振光的方向和鏡片不一致，則會衰減，當方向相差90度時，偏振光完全不會通過。戴偏光眼鏡這種方式的優(yōu)點很明顯即把過于明亮的光線強度衰減一半，缺點也同樣明顯，即如果環(huán)境的光線已經很暗了，再通過鏡片衰減，視線將變得更加模糊。

另一種方法是汽車的前擋風玻璃和前車燈都加裝偏振片，二者偏振方向一致。車燈發(fā)出的光線為與水平方向成45度的偏振光，由于擋風玻璃的偏振方向與車燈一致，自己車燈射出去的光線經過反射，再透過擋風玻璃回到本車的駕駛室內，反射光不會衰減很多。而對面車燈射過來的偏振光方向與本車的擋風玻璃的偏振方向互成90度（因相向而行），所以對面車燈的光透過擋風玻璃后，強度下降很多。對面車燈的光中不完全是偏振光，有自然光的成分，偏振光的那部分被擋風玻璃擋住，自然光的那部分衰減一半，因此對面車燈的光強度下降很多，不會使司機看不清道路，自然也就減少了事故的發(fā)生。即使對面的汽車沒有采用偏振技術，這種方法仍然有效。

第二種方法目前來看是最優(yōu)的，但可惜的是沒有大規(guī)模普及，僅少數(shù)高檔車輛進行了安裝。這種方法雖好，但仍未實現(xiàn)遠近光的自動切換。筆者在第二種方法的基礎上提出一個方案：設計一個這樣的檢測裝置，該裝置放置在車外，它能夠把對面車燈發(fā)出的偏振光檢測出來，發(fā)出信號帶動繼電器工作，從而實現(xiàn)遠近光的自動切換，當然這個方案的前提就是所有車輛都裝有偏振車燈和偏振前擋風玻璃。原理圖如下：

我們把上面的原理圖解釋一下：

I為光的強度符號。I自然光代表汽車接收到的自然光的那部分光的強度分量；I本車偏代表汽車接收到的同本車前擋風玻璃偏振方向一致的那部分偏振光的強度分量，實際上它是本車車燈發(fā)出的偏振光反射回來的光的強度；I對面偏代表汽車接收到對面車發(fā)出的偏振光的強度分量，它與本車前擋風玻璃偏振方向成90度。這樣，車外光的強度由三部分組成，分別是I自然光、I本車偏、I對面偏。

k1、k2代表相對穩(wěn)定的衰減系數(shù)，k3是比例系數(shù)。偏振片1與偏振片2唯一不同的地方是偏振角度，偏振片1的偏振角度同本車車燈，偏振片2的偏振角度同對面車燈的偏振角度，二者偏振角度互成90度。光電轉換1和光電轉換2參數(shù)完全一樣。

當車外光經過光束分離裝置后，變成了強度相等的兩束光，強度由（I自然光+I本車偏+I對面偏）衰減到k 1 （I自然光+I本車偏+I對面偏）。其中一束光經過偏振片1后，光線強度變?yōu)閗 2 （k 1 I自然光/2 + k 1 I本車偏），k 1 I自然光/2為k 1 I自然光自然光這部分分量經過偏振片1的強度（自然光衰減一半），k 1 I本車偏為本車偏振光這部分分量全部經過偏振片1的強度（同方向的偏振光不衰減）， k 1 I對面偏這部分分量被過濾掉了（互為垂直的偏振光不會通過）。由于沒有理想的光學器件，所以前面加了衰減系數(shù)k 2。

兩束光中的另一束經過偏振片2后，光線強度由k 1 （I自然光+I本車偏+I對面偏） 變?yōu)?k 2 （k 1 I自然光/2+ k 1 I對面偏），k 1 I自然光/2為k 1 I自然光自然光這部分分量經過偏振片2的強度， k 1 I對面偏為對面車偏振光這部分分量全部經過偏振片2的強度。k 1 I本車偏這部分分量被過濾掉了。由于兩個偏振片除偏振角度互成90度不一樣之外，其他參數(shù)完全一致，所以仍加了衰減系數(shù)k2。

經過偏振片后的兩束光分別進入光電轉換裝置，把光的強度信號轉換成電壓信號U1和U2，U1和U2同時進入模擬求差電路（U2—U1），處理后輸出的信號為 k3k2k1（ I對面偏 —I本車偏）。當對面來車到達一定的距離時，I對面偏會遠遠大于I本車偏，所以使輸出的信號是一個正的電壓信號，把這個信號放大去驅動相關的繼電器，實現(xiàn)遠近光的自動切換。

我們看到，這套方案是可行的，理論推導是嚴謹?shù)模怆娹D換和模擬求差電路完全可以實現(xiàn)，筆者也作了多次試驗。這套方案的技術難點在于光束分離裝置，即如何實現(xiàn)把光分成相等的兩份。目前還沒有成熟的技術。此技術如果能獲得突破，將進一步提高汽車的智能化，將會帶動汽車產業(yè)的升級換代。

一個國家的產業(yè)發(fā)展與它的制度設計有很大的關系，筆者呼吁相關部門重視偏振技術在汽車產業(yè)中的作用，下大力氣制定新的產業(yè)標準，做相關的技術儲備和研究。如果全面更換偏振車燈、偏振擋風玻璃，再加上本文設想的遠近光自動切換裝置，我們的汽車產業(yè)將會有一個大的騰飛，帶動相關行業(yè)的經濟效益也是巨大的。甚至摩托車、電動車都可以使用這項技術，交通事故會大大減少。筆者作此文僅起拋磚引玉的作用，希望有志之士作相關研究。