机动车、特别是大、小轿车的后视镜

摘要

机动车、特别是大、小轿车的后视镜,是一个纯光学装置,可安装在车辆的适当位置,如大、小轿车的后车窗处,摄取车后景像再投射到司机前现有的反射镜中,这样司机从镜中便可看到车后景像及车和后面物体的相对位置。

说明书

本发明属光学技术领域。

目前一般机动车、特别是大、小轿车观察车后的景物，是利用车外左、右侧的两个反射镜和车内的一个反射镜，因此汽车正后方的景物看不到，汽车和后面物体的相对位置看不准确或看不到，而且要观察三个反射镜，比较麻烦。为解决此问题，没有查阅到与本发明有关的纯光学技术方面的后视镜的文献和专利。据悉德国奔驰公司生产的高级小轿车上装有类似监视器原理系统的后视镜。

本发明的目的是：用纯光学系统来观察车后景物。这里共设计了两种光学系统，可供安装在机动车、特别是大、小轿车的适当位置如后车窗处，供司机观察车后的景物、车和后面物体的相对位置。

本发明的两种光学系统功能相同，但特点稍异，可供不同车辆使用。

第一种光学系统如(图1)所示。首先设置第一双凸透镜组(J₁)，当用于小轿车上时，安装在后车窗玻璃上边沿中间位置处，摄取包括行李箱后边沿及左、右角在内的车后大范围的景物。但此处所得到的为一负畸变很大的倒像MQ，因此设置第二双凸透镜组(J₂)，让第一镜组中的景物在其焦距以内，这样便得到一个倒虚像M₁Q₁，此处产生一定程度的正畸变，可以抵消第一镜组中负畸变的一部分，但此处的景物负畸变仍很大，且仍为一个上、下、左、右颠倒的景物，为此设置第三双凸透镜组(J₃)，将第二镜组中的倒虚像置于其焦点以外，因此将景物颠倒成正景物M₂Q₂，但此处所得正景物却为一负畸变更大的景物，为此设置第四双凸透镜组(J₄)，将第三镜组所得到的负畸变很大的正景物置于其焦点以内，使产生较大的正畸变，以抵消第三镜组中的负畸变，因此得到了一个良好的、可以实用的汽车后方景物图。

此光学系统可以充分利用透镜的全部面积，使整个光学装置的外型尺寸大大减小，此法对安装在汽车车箱内部体积受到严格限制的后视镜来讲，意义特别重要。此系统较第二种光学系统在外型尺寸上为长，故适宜用于面包车大型客车等车身较长的车辆上，让它的第一镜组也安装在紧靠车子的后窗玻璃上方的中间位置，若车内状况容许，其第四镜组中的景物可直接投向司机前方现有的反射镜中，如高度差太大，则在第四镜组后再设置适当的棱镜组，使景物经折射后再投向司机前方现有的或重新设置的反射镜中，参看(图2)。由于各种汽车车内情况各不相同，所以在此很难对棱镜参数作出具体规定。

第二种光学系统如(图3)所示。此系统较第一种光学系统所用镜片数量为少，因此光的损失也要少，在同样外界光线强度下图像较为明亮，造价也较前者为低。其第一镜组(Q₁)为双凹透镜，用作取景，第二镜组(Q₂)和第三镜组(Q₃)为棱镜，用作改变景物的光轴方向，条件容许光轴方向无需改变时，则后面的两种棱镜可不用，或仅在车内顶板上设置一个等腰棱镜组，如(图5)所示。

应用的第一种情况：即用于现有的一般小轿车上，如桑塔纳、奥迪等车上如(图4)所示。将其安装在后车窗玻璃中间上边沿处，第一镜组摄取包括小轿车行李箱后边沿及其左、右右角在内的车后大范围的景物，此处所得为一正虚像，再经第二镜组的一片50度等腰棱镜(Q₂)和第三镜组的一片直角棱镜(Q₃)，将景物折射到司机前的反射镜(Q₄)中，如(图4)所示。

应用的第二种情况：用于比较理想的条件，即用于新设计和新制造的汽车上时，可充分考虑安装位置，可在后车窗玻璃以上车顶板拐弯的最高位置处开一个窗口，安置一组双凹透镜，如(图6)所示。其光轴视情况可向下倾斜一个角度，如10度左右，用于摄取车后景物。根据车箱内部情况，摄取的景物可直接投向司机前的反射镜中，或在车内顶板的适当位置设置一个棱镜组如(图5)(Q₇)所示，将景物折射到司机前的反射镜中。

应用的第三种情况：中型和大型车辆上亦可应用此系统，如(图2)所示。

在应用上述两种光学系统时，考虑到汽车的车箱内部空间高度极其紧张，可只取用镜片光轴水平位置上、下各一定尺寸的一个长条，如(图7)和(图8)所示。这一措施不影响景物质量和所需观察的范围。

镜片所用材料为光学玻璃、或特种光学玻璃、或塑料光学玻璃，但以折射率大的特种光学玻璃为好，便于设计。

上述两个光学系统所组成的两种后视镜，其光学元件可组装在金属、或塑料、或复合材料的壳体内，其内壁涂成白色，以免光线损失，在进口和出口端要各安装一片平板玻璃以保护镜片。

本发明的优点是：(1)从车内现有的一个反射镜中即可看到车后大范围的景物，及车和后面物体的相对位置，减少了司机观察的麻烦和时间，降低了司机的劳动强度，从而提高了行车的方便和安全性。(2)两个系统的光学原理均很简单，结构也很简单，没有摄像、传输和显像等复杂系统。(3)不怕车辆行驶时产生的振动。(4)不会发生故障，所以日常无需维修，除非镜片被打碎，它将和汽车一起出厂和报废。(5)整个光学装置均安装在车箱内部，在安装处的车窗上加装一个电热丝和雨刷，因此不怕下雨、下雪和结冰，汽车或军用车辆成了全天候。(6)造价远低于光电系统的后视镜。(7)由于上述优点所以本发明对一般中低档汽车及其它车辆均可应用，这将会产生较大的经济效益和社会效益。

本发明的缺点是：当用于小轿车上时，要占用车箱内部极其紧张的空间高度。

本发明的特点是：(1)为纯光学系统，只用光学镜片，不用电器、电子元件，不用电源，无开动和停用之分。(2)司机只需向前看即可看到车后景物，所以很方便。

德国奔驰汽车公司生产的高级小轿车上所用的光电系统的后视镜，较复杂、难维护、易损坏、造价高，所以不能普遍应用。本发明粗而不娇，可和现有反射镜一样地使用。

本发明的一个实施例：应用第二种光学系统于小轿车上，如桑塔纳和奥迪等型的车子上。

光学镜组如(图3)所示。第一镜组(Q₁)为两片等双凹透镜、镜组的视场角82度、直径250毫米、取光轴上、下各40毫米(也可少一些)的一段长条、单片镜的焦距290毫米、曲率半径计算值360毫米(按国标取近似值)、材料折射率1.62。第二镜组(Q₂)为一片50度等腰棱镜。第三镜组(Q₃)为一片直角棱镜。上述总成安装在后车窗玻璃的上边沿下面中间位置，如(图4)所示。光轴在水平面内可向车后倾斜一个适当角度β，此处β值可取8度左右。以便在观察到车后大范围景物的同时，也可观察到行李箱的后边沿及其左、右角。若嫌镜中的景物太小可加一放大镜，或将镜片设计得大一些。若嫌太高也可将镜片高度取得小一些，总之因车型而异。

如应用于新设计或新制造的小轿车上时，则可从总体上考虑后视镜的安装位置，使得更协调、更合适。如前所述，后面的两个棱镜(Q₂)和(Q₃)可不用，只将双凹透镜组(Q₁)安装在车内后部顶板拐弯的最高位置处即可，如(图6)所示。这样虽和司机前的反射镜(Q10)有一高度差，但一般角度很小，不加折射棱镜亦可，对某些车型需如(图5)所示加一个棱镜组(Q7)。若用于面包车或大型客车、一般可在车内顶板上加一棱镜组，如(图2)所示。