CN103879343A - 恶劣天气汽车激光辅助警示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恶劣天气汽车激光辅助警示装置，包括：红光激光器，产生预定波长的红光；电路控制系统，连接红光激光器的驱动电路，控制红光激光器的输出；以及光学整形系统，为光学透镜组，配置在红光激光器的发射窗口，对所出射激光整形后输出。依据发明能够在恶劣天气条件下提供较好指示作用。

Description

恶劣天气汽车激光辅助警示装置

技术领域

本发明涉及一种激光警示系统，用于车辆在恶劣天气条件下的警示。

背景技术

据资料显示，受浓雾等恶劣天气影响而造成的交通事故约占事故总数的1/ 4多。高速公路的大雾天气是交通事故的一大杀手，给国家和人民生命财产造成了重大损失。浓雾的主要危害体现在降低了能见度，在雾区时驾驶员无法对前车车速和与前车的距离进行准确的判断。

为了应对浓雾等恶劣天气造成的影响减少追尾事的发生，从1999年1月1日起，国家公安部要求机动车必须安装符合国家标准的雾灯，未按规定安装后雾灯的机动车不准进入高速公路，目前所有车型均安装有汽车雾灯装置，然而由于雾灯采用的是氙气作为材料，其有效距离比较短（10米左右），对于避免高速行驶的汽车在雨雾等恶劣天气的交通事故的作用十分有限。

为了减少恶劣天气下交通事故的发生运用为了提高雾天行车安全性减少追尾事故不仅要提高驾驶员自身的安全意识和判断反应能力还应该研究设计更有效的车用后警示装置。

同时汽车在路上出现故障时，需要把三脚架放在车附近，起到提示后来车的作用，但是如果遇见雨雪、大雾天气或者夜间行车时，人工放置三脚架易发生二次事故。

激光光强比较强，因而，在辅助驾驶领域得到了广泛的应用，但目前激光辅助驾驶领域中激光辅助装置的使用相对比较复杂，如利用激光进行测距，以避免追尾。另一些方式则是配置主动激光，利用反射来探测尾部过来的车辆，然后通过警示装置，如扬声器警示后车以避免追尾，这种警示装置实现起来相对比较复杂，成本高，且往往作用并不是很大。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够在恶劣天气条件下提供较好指示作用的汽车激光辅助警示装置。

本发明采用的技术方案为：

一种恶劣天气汽车激光辅助警示装置，包括：

红光激光器，产生预定波长的红光；

电路控制系统，连接红光激光器的驱动电路，控制红光激光器的输出；以及

光学整形系统，为光学透镜组，配置在红光激光器的发射窗口，对所出射激光整形后输出。

从上述方案可以看出，依据本发明型直接采用出射的红光进行警示，红光自身穿透力比较强，能够穿透浓雾，作用距离相对比较远，利于后面的车辆进行识别。激光器的操作可以在车上完成，驾乘人员不必下车到车后放置警示标志或者三脚架，从而避免二次事故的发生。

上述恶劣天气汽车激光辅助警示装置，在一些优选的结构中，所述光学透镜组含有透过预定的警示图案的透镜，投射出的具有丰富内容的图案，可以表示不同的信息，从而满足更广的应用。

进一步地，所述警示图案通过打标形成在透镜基体上，构造简单，制作成本低。

在一些实施例中，所述光学透镜组含有焦距调整机构，该焦距调整机构连接并受控于所述电路控制系统，可以根据能见度调整光学透镜的焦距，从而满足不同天气条件下对作用透射能力不同的要求。

上述恶劣天气汽车激光辅助警示装置，所述光学透镜组为多镜片光学透镜组，物镜侧和目镜侧各有一个能够在光轴方向上移动的透镜，相应地，匹配移动的透镜相应配置所述焦距调整机构，依据该结构，出射光斑可以有更大的调整范围，根据需要出射不同强度的光斑。

所述红光激光器为半导体红光激光器，结构紧凑，通常不用水冷，使用安装比较方便。

上述恶劣天气汽车激光辅助警示装置，所述电路控制系统含有连接于所述驱动电路的开关电路，用于控制驱动电路的工作状态，以满足多种信息的表达，提高其适用性。

优选地，所述开关电路设有脉冲发生器，整体结构相对简单，并且容易实现，脉冲发生器为基准源的开关电路输出脉冲量、低电平或者高电平以驱动红光激光器闪烁、常灭或者常亮。

上述恶劣天气汽车激光辅助警示装置，所述红光激光器采用输出波长为620nm~760nm的红光激光器，且为风冷式红光激光器，透雾能力比较强。

上述恶劣天气汽车激光辅助警示装置，为方便使用，其通过开有激光出射窗口的壳体封装，壳体则配有磁铁底座。

附图说明

图1为依据本发明的一种汽车激光辅助警示装置的使用效果图。

图中：A表示红光半导体激光器，B表示光学整形系统，C表示电路控制系统。 

具体实施方式

一种恶劣天气汽车激光辅助警示装置，包括：

红光激光器，产生预定波长的红光；

电路控制系统，连接红光激光器的驱动电路，控制红光激光器的输出；以及

光学整形系统，为光学透镜组，配置在红光激光器的发射窗口，对所出射激光整形后输出。

红光，是一种可见光，并且占可见光总量的90%以上，波长为600-770nm，红光的典型特点是透雾能力比较强，视觉敏感性比较强，正好满足浓雾天气或者其他恶劣天气条件下的使用。

激光器则是能够输出光强比较强的光束，作用距离比较远，且进一步通过光学整形系统能够根据需要调制出符合使用目的的光束形状。

光学整形也叫光束整形，通过对光源进行整形获得合适的出射光斑。由此可以调制出所需要的光束，以载有各种信息，利于后车的识别。

同时，关于光束形状所表示的信息并不在本案的提出和解决范围之内，在此不再赘述，后续的内容会涉及一些说明，但仅用于本领域技术人员的理解。

关于图形的纳入，可以使用如滤光片，透光薄膜或者其他元件来构造，如透光薄膜，上面设有图形，通过激光的投影，产生如叹号这样的规范警示标识。

在一些优选的实施例中，所述光学透镜组含有透过预定的警示图案的透镜，透镜即构成光学的功能性元件又构成图案载体，结构相对比较简单，减小了光学透镜组的体积。

进一步地，所述警示图案通过打标形成在透镜基体上，也可以形成膜，在膜上做出需要投射的图样。

在一些实施例中，所述光学透镜组含有焦距调整机构，该焦距调整机构连接并受控于所述电路控制系统，如果对传输距离又要求，则尽可能的投射出平行光束，作用距离短，当然，最好有一定的发散角度，已获得较大的投射范围。另一方面，如果需要较大的投射范围，而对距离要求不高时，可以采用广角形式。

自然，由于手电筒效应，平行光束也会逐渐发散。

为了获得更大的调整范围，并使光束整形获得更好的效果，所述光学透镜组为多镜片光学透镜组，物镜侧和目镜侧各有一个能够在光轴方向上移动的透镜，相应地，匹配移动的透镜相应配置所述焦距调整机构。

所述红光激光器为半导体红光激光器。半导体激光器是依靠注入载流子工作的，发射激光必须具备三个基本条件：

（1）要产生足够的 粒子数反转分布，即高能态粒子数足够的大于处于低能态的粒子数；

（2）有一个合适的谐振腔能够起到反馈作用，使受激辐射光子增生，从而产生激光震荡；

（3）要满足一定的阀值条件，以使光子增益等于或大于光子的损耗。

半导体激光器工作原理是激励方式，利用半导体物质（即利用电子）在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈，产生光的辐射放大，输出激光。

半导体激光器优点：体积小、重量轻、运转可靠、耗电少、效率高等，满足小型化的需要，方便车载使用。

所述电路控制系统含有连接于所述驱动电路的开关电路，用于控制驱动电路的工作状态。

所述开关电路设有脉冲发生器，从而，脉冲发生器为基准源的开关电路输出脉冲量、低电平或者高电平以驱动红光激光器闪烁、常灭或者常亮。脉冲发生器可以产生脉冲，通过如运算放大器进行开关量的输出，还可以通过变频产生所需要的频率，如闪烁，闪烁的频率可以通过调频来实现。

所述红光激光器采用输出波长为620nm~760nm的红光激光器，且为风冷式红光激光器，选择红光中投射能力比较强的波段。

采用整体封装的结构，如整个装置通过开有激光出射窗口的壳体封装，以保护内部结构，壳体则配有磁铁底座。

依据上述结构半导体激光器输出的激光颜色为红色，激光整形系统采用的是光学透镜组，整形输出的激光光斑形状为三角形或叹号形状，控制系统由电源、稳压模块激光发射器驱动器组成，控制系统可实现激光光斑的常亮、熄灭以及闪烁功能，将激光整形系统的光学透镜组安装在半导体激光器的发射窗口处，控制系统半导体激光器进行控制，使半导体激光的进行发射通过整形系统后在车的后面形成一定的警示图案，提醒后车注意车距，采取相应的安全措施，起到减少交通事故发生的作用。

红光半导体激光器A和光学整形系统B安装在一起，形成不同警示图案的激光光斑输出，光学整形系统输出的激光图案为三角形、叹号以及其它有警示作用的图案，如图1所示的三角形。

电路控制系统C与红光半导体激光器A相连，对红光半导体激光器A进行控制，实现红光半导体激光器的常亮、闪烁、熄灭等功能。常亮：将激光发生器的驱动器的控制器按高水平，可使激光器连续发射激光。闪烁：利用振荡器调节在适当的工作频率上，通过开关连接到激光器驱动电路上，使激光器在脉冲的高电平期间发射激光，低电平期间停止激光发射。熄灭：将激光器驱动电路的发射控制端接地，使驱动器。

整体设计为小巧、安装在一个磁铁底座，红光半导体激光器A激光的发射头通过汽车牌照灯探出车外。

进而：

1、一种恶劣天气汽车激光辅助警示装置，可以在车内手动控制，在车后的一定距离内显示，提示后车，注意车距，起到提示后车避让的效果，减少事故的发生。

   2、该装置不仅可以实现对行驶过程中的车辆起到警示注意车距的作用，同时可以代替故障车辆放置的三脚架，避免在雨雾天气放置三脚架而带来的二次事故。

3、系统具备了高可靠性和机械稳定性，操作简单，集成度高、成本低廉，一般用户均可接受。

4、该装置具有安装方便、无需改造车辆现有电路，使用方便等优点。

按照以上措施本发明人制作了一台样机：该系统中红光半导体激光器的波长为635nm，光学整形系统输出的光斑形状为叹号，电路控制系统具有熄灭、常亮和闪烁三种功能，整体结构设计为长方形，系统安装在车后部的汽车牌照灯处。

经检测：当系统开始工作时，红光半导体激光器对雨雾的穿透能力比较强，在距车辆40米出可呈现清晰的警示图案，当车辆行驶时后面来车能及时发现前车，具有明显的警示作用，从而采取减速措施以达到了避免或减少追尾事故的目的。

Claims (10)

1.一种恶劣天气汽车激光辅助警示装置，其特征在于，包括：

红光激光器，产生预定波长的红光；

电路控制系统，连接红光激光器的驱动电路，控制红光激光器的输出；以及

光学整形系统，为光学透镜组，配置在红光激光器的发射窗口，对所出射激光整形后输出。

2.根据权利要求1所述的恶劣天气汽车激光辅助警示装置，其特征在于，所述光学透镜组含有透过预定的警示图案的透镜。

3.根据权利要求2所述的恶劣天气汽车激光辅助警示装置，其特征在于，所述警示图案通过打标形成在透镜基体上。

4.根据权利要求1至3任一所述的恶劣天气汽车激光辅助警示装置，其特征在于，所述光学透镜组含有焦距调整机构，该焦距调整机构连接并受控于所述电路控制系统。

5.根据权利要求4所述的恶劣天气汽车激光辅助警示装置，其特征在于，所述光学透镜组为多镜片光学透镜组，物镜侧和目镜侧各有一个能够在光轴方向上移动的透镜，相应地，匹配移动的透镜相应配置所述焦距调整机构。

6.根据权利要求1至3任一所述的恶劣天气汽车激光辅助警示装置，其特征在于，所述红光激光器为半导体红光激光器。

7.根据权利要求1至3任一所述的恶劣天气汽车激光辅助警示装置，其特征在于，所述电路控制系统含有连接于所述驱动电路的开关电路，用于控制驱动电路的工作状态。

8.根据权利要求7所述的恶劣天气汽车激光辅助警示装置，其特征在于，所述开关电路设有脉冲发生器，从而，脉冲发生器为基准源的开关电路输出脉冲量、低电平或者高电平以驱动红光激光器闪烁、常灭或者常亮。

9.根据权利要求1至3任一所述的恶劣天气汽车激光辅助警示装置，其特征在于，所述红光激光器采用输出波长为620nm~760nm的红光激光器，且为风冷式红光激光器。

10.根据权利要求1至3任一所述的恶劣天气汽车激光辅助警示装置，其特征在于，其通过开有激光出射窗口的壳体封装，壳体则配有磁铁底座。

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