CN102416905A - 一种扩展视野的车用装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扩展视野的车用装置，所述扩展视野的车用装置采用透明材料制成，所述装置的一面呈平面或曲面、另一面为由沟槽形成的凹形和/或凸形的多棱面结构，所述多棱面上构成每个棱角的部分或全部棱面不与平面或曲面垂直。本发明的扩展视野的车用装置与挡风玻璃或者车窗玻璃融为一体或直接贴附在挡风玻璃或者车窗玻璃上，以扩大驾驶员的观察视野，使驾驶员在倒车或启动时可以清楚地看到车后或车前的情况，其成本低廉、易于制作，并且安装方便，同时消除盲区效果更好。

Description

一种扩展视野的车用装置

技术领域

本发明涉及汽车安全领域，具体涉及能够扩展驾驶员的观察视野、减少盲区的一种扩展视野的车用装置。

背景技术

汽车上都装有后视镜，驾驶员在驾车时可以通过后视镜看到汽车尾部和两旁的道路情况，但是由于车辆本身物理结构的原因，存在着一定的视域盲区，其中一个典型的盲区就是倒车时对车尾部的观察盲区，另外，在汽车的前部也存在着不小的观察盲区，如安装在汽车上的左右后视镜以及A柱(汽车前挡风玻璃和左右前车门之间的柱)遮挡所造成的盲区。虽然有些车辆在后视镜上增设了另外的透镜，可以一定程度上减小左右后视镜对侧后方的观察盲区，但是对于车辆尾部正后方的改善情况不明显。图1为汽车尾部的盲区示意图，如图1所示，其中直线4为从汽车1内的驾驶员头部位置2处所能观察到汽车尾部的最低视线，因此，从直线4到地面3之间的阴影区域成为驾驶员观察不到的汽车尾部的盲区5。该盲区5距离汽车尾部达到数米以上，且其高度也在1米左右，完全可以遮住儿童或其它设施，在汽车倒车时将造成严重的安全隐患。

为了解决汽车尾部的盲区问题，目前已有如下几种解决方案，但都存在着一定的问题：

1)使用基于超声波探测的倒车雷达；对于装有倒车雷达的汽车，一般用声音提示汽车尾部与障碍物之间的距离，因此并不直观，在倒车时对于具体情况还是不甚了解，而且由于倒车雷达的价格较贵，大量车辆并未安装倒车雷达，对于这种情况，在倒车时容易出现不清楚车后的状况而发生交通事故；而对汽车进行一定的电路改造并加装一些电子设备，当改造工艺不过关时可能会形成其他的安全隐患(如火灾等)。

2)在车尾加装摄像头，车内加装显示器显示摄像头的观察区域；其优点是探测精度高，可以做到几乎完全消除后部盲区，但其成本高，动辄需要数千元，而且由于现在大量汽车出厂时并不带有这些设备，因此需要对汽车进行一定的电路改造才能将这些电子设备加装上去，当改造工艺不过关时可能会形成其他的安全隐患(如火灾等)；另外驾驶员既要观察车外，同时还要看车内的显示器，显然这会增加了驾驶员的负担，造成新的安全隐患，而且当驾驶员技术不熟练时，也很不方便。

3)固定在车后挡风玻璃内侧的商品倒车贴；商品倒车贴方案是一种基于光学折射的技术方案，且是一种物美价廉的解决方案，目前市场售价大都在几十元左右，它实际是一个焦距约为-330mm的菲涅尔凹透镜，通过将其固定在后挡风玻璃上，大部分盲区的光线可以折射到驾驶员头部位置附近，这样驾驶员在倒车时可以扭头观察到车后部的大致情况，也可以通过车内的后视镜观察到车后部的大致情况；但商品倒车贴的使用也有极大的局限性：比如只能用于后挡风玻璃比较垂直的两厢车、面包车等车型，而对于三厢车或后挡风玻璃比较水平的两厢车，驾驶员通过目前的倒车贴看到的车后部区域的成像很小，观察较困难，而且即使是用在后挡风玻璃比较垂直的两厢车上，目前的商品倒车贴在下半部分也经常会有一些白茫茫的区域；目前市面上也有一些基于倒车贴的变形，如申请号为200720112889的中国专利申请，公开了一种将菲涅尔透镜用一些连接装置固定在车体上，可以将菲涅尔透镜置于垂直状态，以使得驾驶员观察时的视野开阔，且成像质量较高，但该方式影响后排座位乘客的舒适度，而且由于连接装置一般为空气吸盘或胶粘接，当汽车产生颠簸时透镜容易从车体上滑落。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种方法设计扩展视野的车用装置，该装置的设计方法能够适用于多种车型，以实现扩展驾驶员的观察视野、减少盲区。

本发明为了解决上述技术问题，公开了一种扩展视野的车用装置及其设计方法，所述扩展视野的车用装置采用透明材料制成，所述装置的一面呈平面或曲面、另一面为由沟槽形成的凹形和/或凸形的多棱面结构，所述多棱面上构成每个棱角的部分或全部棱面不与平面或曲面垂直。

进一步，所述沟槽在棱面上形成直线形或曲线形，或由直线形和/或曲线形组成的几何形状。

进一步，所述装置的横截面由带有一系列锯齿状的齿纹形边和直线形边或弧线形边组成，所述形成每个齿纹的部分或全部边不与直线形边或弧线形边垂直。

进一步，所述齿纹形边上的每个齿纹的顶点在同一直线上或不在同一直线上。

进一步，所述齿纹形边上的每两个顶点之间的距离相同或不相同。

进一步，所述齿纹形边上的每个凹点在同一直线上或不在同一直线上。

进一步，所述齿纹形边上的每两个凹点之间的距离相同或不相同。

进一步，所述扩展视野的车用装置设置于汽车玻璃的侧边、顶边、底边或者中间，并与汽车玻璃融为一体。

进一步，所述扩展视野的车用装置呈平面或曲面端的弧度与汽车玻璃表面的弧度相匹配。

进一步，所述扩展视野的车用装置通过连接件设置于汽车玻璃或车体上，或者直接贴附在汽车玻璃上。

采用上述本发明技术方案的有益效果是：本发明的扩展视野的车用装置与挡风玻璃或者车窗玻璃融为一体或直接贴附在挡风玻璃或者车窗玻璃上，以扩大驾驶员的观察视野，使驾驶员在倒车或启动时可以清楚地看到车后或车前的情况，其成本低廉、易于制作，并且安装方便，同时消除盲区效果更好。

附图说明

图1为汽车尾部的盲区示意图；

图2为目前使用的商品倒车贴产生白茫茫区域的原理图；

图3为本发明的扩展视野的车用装置实施例一示意图；

图4A为本发明实施例中扩展视野的车用装置的横截面示意图；

图4B为本发明实施例中扩展视野的车用装置的横截面示意图；

图5为本发明实施例中扩展视野的车用装置使用时的折光原理图；

图6A为本发明实施例中扩展视野的车用装置的棱面呈直线形示意图；

图6B为本发明实施例中扩展视野的车用装置的棱面呈曲线形示意图；

图6C为本发明实施例中扩展视野的车用装置的棱面呈圆形示意图；

图7为汽车采用本发明扩展视野的车用装置时的效果示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图2为目前使用的商品倒车贴产生白茫茫区域的原理图，如图2所示：该图给出了目前的商品倒车贴使用状态的横截面图(Pi和Qi构成倒车贴的棱面与横截面相交成的齿纹形边，UV构成倒车贴的平面或光滑面与横截面相交成的直线或光滑曲线形边)，当倒车贴的平面或光滑面倾斜到与汽车玻璃倾角一致时，入射光线1在被光滑面和P₃Q₂折射后的最终出射线4近似呈水平射出，进入驾驶员视野，从而帮助扩展视野；但由于目前使用的商品倒车贴其棱面上构成每个棱角的两个棱面中有一条是与光滑面完全垂直的，因此导致两束入射光2和3的光路出现了很大的问题：

首先，光线2经过光滑面和P₃Q₂折射后如果没有P₂Q₂的遮挡会按虚线7所示向下射出，但实际上由于存在P₂Q₂，该光线可能会被P₂Q₂和P₂Q₁再次折射成近似水平线5射出，因此光线5对光线4形成干扰；另外，从上方来的入射线3经过光滑面折射后入射到P₃Q₃上，由于其入射角很大，从而在该面上产生全反射，反射光线再经过P₃Q₂折射后也可以近似水平射出光线6，因此光线6对光线4也将造成干扰。

由于光线5和光线6使得有大量的无用区域的光线被反射或折射到驾驶员的视野中，虽然驾驶员的视野中有大量的光线，但由于这些光线实际来源于完全不同的空间位置，最终驾驶员并不能由这些光线观察到一个清晰的成像，反而看到的是一片白茫茫的区域。

本发明一实施例提供了一种扩展视野的车用装置，图3为本发明的扩展视野的车用装置实施例一示意图，如图3所示，在本发明实施例中，所述扩展视野的车用装置为由透明的材料制成，在本实施例中，所述透明的材料可以是玻璃或者有机玻璃；所述装置的一面呈平面或曲面、另一面为由沟槽形成的凹形和/或凸形的多棱面结构。与常用的倒车贴不同，本发明的扩展视野的车用装置的多棱面上构成每个棱角的两个棱面中至少有一个棱面不与平面或曲面垂直，另一个棱面可以与平面或曲面垂直；优选的，本发明的扩展视野的车用装置的多棱面上构成每个棱角的两个棱面都不与平面或曲面垂直，在实际使用时，可以将多棱面上形成单个棱角的两个棱面中的一个调整成近似为水平。

图4A为本发明实施例中扩展视野的车用装置的横截面示意图，如图4A所示，所述扩展视野的车用装置的横截面由带有一系列锯齿状的齿纹形边和直线形边或弧线形边组成，所述形成每个齿纹的全部边都不与直线形边或弧线形边垂直。在本发明实施例中，所述扩展视野的车用装置的多棱面上构成每个棱角的全部棱面都不与平面或曲面垂直，因此，所述装置横截面的齿纹形边上形成齿纹的每条边都不与直线形边或弧线形边垂直。该实施方式中，所述齿纹形边上的每个齿纹的顶点(如图中的P₁、P₂、P₃……P_k点)的高度可以相同，也可以不同(其顶点可以在一条直线上也可以不在一条直线上)，相邻两个顶点之间的间距可以是等间距也可以是不等间距；所述齿纹形边上的每个齿纹的凹点(如图中的Q₁、Q₂、Q₃……Q_k点)的高度可以相同，也可以不同(其凹点可以在一条直线上也可以不在一条直线上)，相邻两个凹点之间的间距可以是等间距也可以是不等间距。

图4B为本发明实施例中扩展视野的车用装置的横截面示意图，在本发明实施例中，其基本与图4A相同，不同之处在于：所述形成每个齿纹的部分边不与直线形边或弧线形边垂直。具体为，所述扩展视野的车用装置的多棱面上构成部分棱角的部分棱面与平面或曲面垂直，而剩下的棱角的所有棱面都不与平面或曲面垂直。因此，所述装置横截面的齿纹形边上形成部分齿纹的两条边中有一条与直线形边或弧线形边垂直(如图中带有垂直线与垂直角标识的齿纹形边)，其他的边不与直线形边或弧线形边垂直。

以下通过光学原理详细描述本发明的装置是如何解决现有倒车贴中存在白茫茫区域的技术问题的，图5为本发明实施例中扩展视野的车用装置使用时的折光原理图，如图5所示，在本发明实施例中，所述扩展视野的车用装置在使用时呈平面或曲面端的弧度与汽车玻璃表面的弧度相匹配，假设出射线CD与水平面的夹角为γ_i。入射线AB在平面或曲面端的入射角为α_i1，其折射角为α_i2，且sin(α_i1)＝nsin(α_i2)，其中n为制造本装置的材料的折射率，折线线从B出发与棱面相交与点C，从而发生第二次折射，第二次折射的入射角为β_i1，折射角为β_i2，n*sin(β_i1)＝sin(β_i2)，且β_i1依赖于Q_iP_i+1与水平线的夹角θ_i，因此β_i2也依赖于Q_iP_i+1与水平线的夹角θ_i。而γ_i又由β_i2和θ_i唯一决定(γ_i＝β_i2+θ_i-90°)，因此当入射线与平面或曲面端的夹角一定后，γ_i可以由θ_i唯一决定，并且可以通过调节θ_i的取值，使得γ_i近似为0，即CD近似为水平。同时为减小另一条折线Q_iP_i对出射光线可能造成的遮挡，调节Q_iP_i的倾斜程度(即调节角度

)，尽量使出射线CD不会与之相交从而发生进一步的折射，因此，从盲区来的光线可以被本发明的装置有效的引导到驾驶员的观察视野之内。

在实际设计中通常期望平面或曲面端的倾角与汽车玻璃的倾角一致。

在具体应用时一般将γ_i设计在±15°范围内，其中每条出射光线的γ_i可以稍有不同或完全相同，主要依据具体应用时本发明装置的安装高度和司机的身材来决定具体的取值。

在本发明的一个具体实施方式中，所有的

在设计时一般可以都取为0°，或近似等于-γ_i，从而消除P_iQ_i对从P_i+1Q_i折射出的光线造成的遮挡，即不会出现上图2中光线2到5的光路，因此本发明的装置能够保证尽量大的成像区域。同时这样设计的

也可以减小图2中光线3到6的光路出现的可能性，即使有些入射光线在被P_iQ_i全反射，反射光经过P_iQ_i-1折射后也会远离水平方向，因此不会进入驾驶员的视野，从而减少对观察所造成的干扰。从图5中可以看出，当入射光线EF反射后，最终由出射光线HK射出，而最终的出射光线HK倾角远离0°，从而不会干扰驾驶员的观察。虽然设计时的

都较小，在实际应用时，由于汽车型号的不同，汽车玻璃倾角也会有所不同，因此如果将按某一车型设计出的装置安装在其它车型上时，实际安装后的可以在一个较大的范围内(如±60°)浮动。

在本发明实施例中，所述沟槽在棱面上形成直线形或曲线形(如图6A和图6B所示)，或由直线形和/或曲线形组成的其他几何形状(如图6C所示的圆形)，当然，本领域技术人员可以根据实际需要按上述原理设计成多种形状，如扇形、椭圆形等，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

如图3、图4A、图4B、图5以及图6A、图6B、图6C所示的本发明扩展视野的车用装置，在具体应用的一个实施方式中，所述扩展视野的车用装置可以是一片汽车玻璃的一部分或全部，即在汽车玻璃的设计过程中就考虑到由汽车玻璃来完成所需的折光过程，从而使制造出的汽车玻璃不仅满足强度、风阻等要求，还满足解决驾驶员视野死角所需的折光要求，由于每个设计都是对一个车型精心设计的，因此可以获得最佳的成像与使用效果。

在本发明的另一实施方式中，所述扩展视野的车用装置也可以是一个如倒车贴的独立的装置，可以直接贴附在挡风玻璃或者车窗玻璃上，也可以通过连接件固定在汽车车体上，可以设置于汽车玻璃的侧边、顶边、底边或者中间。由于该种按车型设计的方法只能保证对一种车型的参数最佳，因此当一种车型的设计使用在其他车型上会使得有些时候成像和使用效果稍差，但由于设计时考虑到了车玻璃是倾斜的，其使用效果始终优于目前的商品倒车贴。当使用连接件时，扩展视野的车用装置在连接件上可以是固定的，也可以是活动的以便于驾驶员调整。

在本发明的第三种实施方式中，当本发明扩展视野的车用装置为独立的装置时，可以安装在一个支架上，然后支架再通过螺丝、铆钉或吸盘或胶粘安装在汽车内部的后面；或者是将本发明扩展视野的车用装置直接贴附在后挡风玻璃上。由于本发明扩展视野的车用装置的折光作用，驾驶员可以比较好的观察到汽车后部的情况。

在本发明的第四种实施方式中，本发明扩展视野的车用装置还可以安装在一个支架上，然后支架再通过螺丝、铆钉或吸盘安装在汽车A柱的内侧边，当然也可采用如胶水或者其他的方式进行安装，或者直接贴附在前挡风玻璃靠近A柱的区域，由于扩展视野的车用装置的折光作用，驾驶员在安装了本装置的那个侧边的视野可以得到了很大的扩展，当然也可以在两边都安装本装置使得两边的视野都得到扩展。扩展视野的车用装置在支架上可以是固定的，也可以是活动的以便于驾驶员调整。

在本发明的第五种实施方式中，本发明扩展视野的车用装置还可以安装在一个支架上，然后支架再通过螺丝、铆钉或吸盘安装在汽车前挡风玻璃的上部，当然也可采用如胶水或者其他的方式进行安装，或者直接贴附在前挡风玻璃的上部，由于扩展视野的车用装置的折光作用，可以扩展驾驶员前部上方或下方的视野。扩展视野的车用装置在支架上可以是固定的，也可以是活动的以便于驾驶员调整。

在本发明的第六种实施方式中，本发明扩展视野的车用装置还可以安装在一个支架上，然后支架再通过螺丝、铆钉或吸盘安装在汽车两个侧边的某些车窗玻璃上，当然也可采用如胶水或者其他的方式进行安装，或者直接贴附在汽车两个侧边的某些车窗玻璃上，由于扩展视野的车用装置的折光作用，可以扩展驾驶员侧边或侧下方的视野。扩展视野的车用装置在支架上可以是固定的，也可以是活动的以便于驾驶员调整。

上述实施方式仅为本发明的优选实施例，当然还有很多其他的实施方式，此处无法一一例举，本领域的技术人员应该明白，以上所举实施例并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

图7为汽车采用本发明扩展视野的车用装置时的效果示意图，如图7所示，本发明实施例中，在汽车后部挡风玻璃7上使用本发明扩展视野的车用装置8，图中虚线4到地面3之间的区域是在无辅助装置时从汽车1内的驾驶员头部位置2处的观察盲区，在使用本发明扩展视野的车用装置8后，盲区5缩小为由直线6到地面3之间的区域，而且由于本发明的装置可以将光线有效折射到驾驶员视野中的区域大大增加，因此该装置成的像比较大，从而便于驾驶员观察。另外由于本发明装置棱面的特殊设计，不会存在一大片白茫茫的区域干扰驾驶员的视觉问题。当汽车尾部高度为1070毫米，后备箱宽度为350毫米，后挡风玻璃宽度为566毫米和倾角为32°时，当没有任何辅助装置时，驾驶员很难看到距离车尾部在4米以内的身高80厘米的儿童，但在汽车上使用本发明扩展视野的车用装置8后，即使该儿童距离车尾部仅90厘米时，驾驶员仍可以通过本装置8清楚地看到该儿童，通过本实施例可以看出，本发明扩展视野的车用装置8能够将汽车尾部盲区由4米减小到1米内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种扩展视野的车用装置，其特征在于，所述扩展视野的车用装置采用透明材料制成，所述装置的一面呈平面或曲面、另一面为由沟槽形成的凹形和/或凸形的多棱面结构，所述多棱面上构成每个棱角的部分或全部棱面不与平面或曲面垂直。

2.根据权利要求1所述的扩展视野的车用装置，其特征在于，所述沟槽在棱面上形成直线形或曲线形，或由直线形和/或曲线形组成的几何形状。

3.根据权利要求2所述的扩展视野的车用装置，其特征在于，所述装置的横截面由带有一系列锯齿状的齿纹形边和直线形边或弧线形边组成，所述形成每个齿纹的部分或全部边不与直线形边或弧线形边垂直。

4.根据权利要求3所述的扩展视野的车用装置，其特征在于，所述齿纹形边上的每个齿纹的顶点在同一直线上或不在同一直线上。

5.根据权利要求3所述的扩展视野的车用装置，其特征在于，所述齿纹形边上的每两个顶点之间的距离相同或不相同。

6.根据权利要求3所述的扩展视野的车用装置，其特征在于，所述齿纹形边上的每个凹点在同一直线上或不在同一直线上。

7.根据权利要求3所述的扩展视野的车用装置，其特征在于，所述齿纹形边上的每两个凹点之间的距离相同或不相同。

8.根据权利要求1至7任一项所述的扩展视野的车用装置，其特征在于，所述扩展视野的车用装置设置于汽车玻璃的侧边、顶边、底边或者中间，并与汽车玻璃融为一体。

9.根据权利要求1至7任一项所述的扩展视野的车用装置，其特征在于，所述扩展视野的车用装置呈平面或曲面端的弧度与汽车玻璃表面的弧度相匹配。

10.根据权利要求9所述的扩展视野的车用装置，其特征在于，所述扩展视野的车用装置通过连接件设置于汽车玻璃或车体上，或者直接贴附在汽车玻璃上。

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