CN105910576A - 一种车用光学测距装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用光学测距装置。其通过在汽车前挡风玻璃之上设置视平线参考点A，在挡风玻璃下方设置视平线参考点B，通过视平线参考点B在挡风玻璃中的镜像点B’与视平线参考点A是否重合来确定观测视平线，并通过印制/贴膜在挡风玻璃上的刻度标尺，或通过挡风玻璃下方的实物刻度标尺在挡风玻璃中的镜像，利用相似三角形原理，来直接观测出远方物体距离驾驶员的距离。本发明变目测估算为实测测距，简单易行，成本低廉，既可单独作为汽车配件使用，也可以预制在刚出厂的裸车内。

Description

一种车用光学测距装置

技术领域

本发明属于车载设备领域，具体涉及一种车用光学测距装置。

背景技术

汽车驾驶员经常需要判断远方目标距离自己的距离，但往往只是目测估算，难以定量估算。

一种简单的定量估算办法是采用几何学计算法，如图1所示，在驾驶员眼前竖直放置一个刻度标尺，其中H是人眼到地面的高度，h是观察被测距物体的接地点时视线在刻度标尺上的高度，D是所测距离，d是人眼与刻度标尺的水平距离。由于相似三角形原理可知:

D/d＝H/h

则D＝Hd/h 公式1

其中，H和d提前经过标定，是已知量，则通过刻度标尺测出h,即可测出前方物体的距离D。因为，根据透视学原理，视平线在无穷远处与地平线相交，如果在人眼前一定的距离d处放一个刻度标尺，其最高刻度距地H，调整人眼的高度，当人眼中标尺的最高刻度与地平线重合，就可以确定人眼高度也为H，从而确定了观测视平线，而通过观察前方物体的接地点在标尺上的位置，即可得到h，可根据前述公式测得物体的距离。

其中观测视平线是上述测量中一个重要的参考线，是指通过了标尺最顶端刻度的那一条水平视平线，该线距地高度为H，测试时人眼应位于该线上。

然而，并不是任何时候都能幸运地看到地平线，当远处有上坡、建筑或山脉时，就无法确定地平线位置，即无法确定上述观测视平线，从而无法测距。

本发明旨在解决上述问题。

发明内容

本发明巧妙利用了汽车前挡风玻璃的成像作用，能够方便地确定观测视平线，解决了上述问题。

本发明的第一方面提供了一种车用光学测距装置，其包括：

挡风玻璃11，其倾斜布置于汽车正前方车窗处；

视平线参照点A，其位于所述挡风玻璃11上；

视平线参照点B，其位于所述挡风玻璃11的下方，其位置使得其在挡风玻璃11中的镜像点B’与所述视平线参考点A在同一水平线上；

刻度标尺22，其印制在所述挡风玻璃11上或者以贴膜方式贴在所述挡风玻璃11上。

本发明的第二方面提供了另外一种车用光学测距装置，其包括：

挡风玻璃11，其倾斜布置于汽车正前方车窗处；

视平线参照点A，其位于所述挡风玻璃11上；

视平线参照点B，其位于所述挡风玻璃11的下方，其位置使得其在挡风玻璃11中的镜像点B’与所述视平线参考点A在同一水平线上；

刻度标尺22，其第一端为前述视平线参考点B，其第二端朝向所述挡风玻璃11延伸，该刻度标尺22在挡风玻璃11中的镜像，构成用于观测的标尺。

本发明的第三方面提供了又一种车用光学测距装置，其包括：

挡风玻璃11，其倾斜布置于汽车正前方车窗处；

视平线参照杆33，其位于所述挡风玻璃11的下方，其第一端作为所述视平线参考点A，其第二端作为视平线参照点B，该视平线参照杆33的位置使得其在所述挡风玻璃11中的镜像呈水平方向；

刻度标尺22，其第一端为前述视平线参照点B，其第二端朝向所述挡风玻璃11延伸，该刻度标尺22在挡风玻璃11中的镜像，构成用于观测的标尺。

在本发明的各方面的优选方案中，各所述视平线参照点B均为实体点，其最好是色彩鲜明的或能发光的，以便其在挡风玻璃中的镜像点B’即便在明亮的日光下也能很容易地被驾驶员所看见。例如，视平线参照点B为高识别度颜色、荧光材料、夜光材料、电子发光器件。

在本发明的第一方面的优选方案中，所述刻度标尺22由不干扰驾驶员视线的细线构成。不言自明，其上具有刻度，用于指示距离。

在本发明的第二方面和第三方面的优选方案中，所述刻度标尺22也可以是色彩鲜明或能发光的。

在本发明的第二方面和第三方面的优选方案中，所述刻度标尺22可以放在汽车前挡风玻璃下方的汽车仪表台上，或绘制在汽车仪表台上，或者以贴膜方式贴在汽车仪表台上，该仪表台为平面或曲面。且不要求该刻度标尺22一定是直线，其也可以随仪表台的弧度而成为曲线，但要求其在挡风玻璃中的镜像在驾驶员看来在相应的视线上。

在本发明的第三方面的优选方案中，所述视平线参照杆33的形状为直线、折线或曲线。

本发明优点如下：

由于现代汽车正前方的挡风玻璃一般都有一个较大的倾角，驾驶员可以将挡风玻璃看作一个镜面，由于挡风玻璃倾角的存在，可以在玻璃下方不阻挡视线的位置，安放一些明显的标记点，使这些标记点的镜像位于人眼前方的特定位置，利用这些镜像点，与预先制作在风挡上的参考点(也可通过特殊位置的镜像点做参考，从而不必在挡风玻璃上做标记)，可以构成简单的光学测距装置。这种测距装置由两部分构成，即观测视平线确定标记，和刻度标尺。我们知道，两点决定一条直线，如果在一条线上有两个分开的点，调整人眼的位置看这两个点，当看到两点重合，则人眼在该条线上。如果两点等高(H)，通过调整人眼位置，使看到的两个点重合，则人眼即可确定在视平线上了，这两个点，就是我们所说的观测视平线参考点。以观测视平线为最高刻度，加上刻度标尺，利用公式1，即可方便地做距离测量。虽然驾驶者的眼睛前后位置并不唯一，会导致人眼与标尺的距离d在实际运用中会因此产生误差，以及由于车的载荷变化会影响减震器的压缩程度不同导致H产生误差，但通过实际使用练习和经验积累，可以修正，提高测量准确性。

附图说明

图1是现有技术中的测距原理图。

图2是本发明的第一方面的车用光学测距装置的示意图。

图3是本发明的第二方面的车用光学测距装置的示意图。

图4是本发明的第三方面的车用光学测距装置的示意图。

图5是本发明的第二方面的车用光学测距装置的一种改进方案的示意图。

图6是本发明的第三方面的车用光学测距装置的一种改进方案的示意图。

图7是本发明的第二方面的车用光学测距装置的另一种改进方案的示意图。

图8是本发明的第三方面的车用光学测距装置的另一种改进方案的示意图。

图中附图标记含义如下：

11、挡风玻璃；22、刻度标尺；33、视平线参照杆；44、仪表台；55、人眼；66、虚拟标尺；77、镜像标尺；A、视平线参考点A；B、视平线参考点B；A’、视平线参考点A在挡风玻璃中的镜像点；B’、视平线参考点B在挡风玻璃中的镜像点；MN、地平线。AB’或A’B’、观测视平线。1,2,3、刻度标尺上的刻度；1’,2’,3’、镜像标尺上的刻度。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的结构和工作过程进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

该技术方案整体概况为：风挡刻度标尺+镜像视平线参考点，示意图见图2。图中的视平线参考点B，是使用易产生明显镜像的材料(高识别度颜色，荧光材料，夜光材料或电子发光器件)，印制或安装于仪表台上特定位置的一个点，它的镜像B’，与挡风玻璃上的视平线参考点A，决定了观测视平线，当人眼视线中该两点重合，即可进行测距。其中视平线参考点A位于挡风玻璃上，例如其可以位于驾驶员正前方，且其高度与人眼55的高度大致相同即可。其中视平线参考点B可以位于汽车仪表台上，驾驶员可以预先调整视平线参考点B的位置，直至其在挡风玻璃中的镜像点B’位于观测视平线上。正式测距之前，需要进行标定，标定时观测视平线可以如下确定：以无穷远处的地平线与A点之间的那条视线作为观测视平线，或者以位于一个正前方不远处事先标定的与A点等高的标定点与A点之间的视线作为观测视平线。确定好视平线参考点B的位置后，将其固定，则今后测距时，直接以B点的镜像点B’与视平线参考点A来确定观测视平线，二者在驾驶员眼中重合时，则可以确定人眼的视线为水平方向。，以A点为最高刻度，作一垂直标尺，即可构成测距装置。但这样的标尺必须另行加装，且阻碍视线，影响驾驶，应予以变通。假设通过视平线参考点A有一个垂直的虚拟标尺66，在该虚拟标尺上有虚拟刻度，1’，2’，3’……实际上该标尺并不存在，但我们可以把该虚拟刻度投影到挡风玻璃上，在通过虚拟刻度的视线与挡风玻璃的交汇处做标记，即可作为实际的刻度，构成风挡刻度尺1’,2’,3’……，这些刻度以不干扰驾驶的细线构成，可以直接印制在挡风玻璃上，也可以贴膜的形式固定于挡风玻璃上。调整人眼高度使其位于观测视平线上，通过观察远方路面上的物体的接地点，在刻度标尺上的位置，就可以得到h,从而利用公式1，得到物体与驾驶员的距离。

实施例2

该技术方案整体概况为：镜像刻度标尺+挡风玻璃参考点，示意图见图3。图3中，人眼看到的刻度标尺也由镜像构成，方法是利用易产生镜像的材料(高识别度颜色，荧光材料，夜光材料或电子发光器件)在深色的材料上制作一系列刻度(1，2，3，4……)，成为实物刻度标尺，其放置在挡风玻璃下方，其第一端作为视平线参考点B，而其第二端向着所述挡风玻璃延伸，可以与挡风玻璃相交或不相交。该实物刻度标尺在挡风玻璃中成像为镜像刻度标尺。视平线参考点A仍是预先制作在挡风玻璃上的，调整实物刻度标尺的位置，使其镜像最上方刻度(1’)与A点构成观测视平线，再调整实物刻度标尺的角度，使各个刻度的镜像(2’,3’，4’……)与虚拟刻度标尺的相应的刻度在同一视线上，即可用于测距，方法仍是先通过视平线参考点A与镜像视平线参考点B’是否重合来确定观测视平线，然后通过观察远方路面上的物体的接地点在镜像刻度标尺上的位置，就可以得到h,，从而得到距离值。

实施例3

该技术方案整体概况为：镜像刻度标尺+视平线参考杆，示意图见图4。

本方案中，将实施例2中位于挡风玻璃上的视平线参考点A也取消掉，从而不必预先在挡风玻璃上制作参考点，而是使用一个视平线参考杆3，其两端分别作为视平线参考点A和视平线参考点B。如图4所示，通过事先标定的方式，调整视平线参考杆3的安放位置和角度，使得其两端的视平线参考点A和视平线参考点B在挡板玻璃中的镜像点视平线参考点A’和视平线参考点B’处于观测视平线上。固定好视平线参考杆的位置不动，用于在测距时使用即可。而刻度标尺仍使用实物刻度标尺在挡风玻璃中的镜像。图4中，该视平线参考杆可以与实物刻度标尺成L型结构连接。本实施方案中，不再需要在挡风玻璃上事先标记视平线参考点A，考虑到A点一旦画在挡风玻璃上就不好再根据驾驶员身高和坐姿进行调整，因此，省略掉挡风玻璃上的该A点，而代之以视平线参考杆，更适合不同型号的车辆以及不同身高和坐姿的驾驶者予以灵活调整使用。

实施例4

该技术方案整体概况为：镜像刻度标尺+挡风玻璃参考点，示意图见图5，其是实施例2所示技术方案的变型，其中将实物刻度标尺与挡风玻璃下方的仪表台完全贴合。甚至，当仪表台表面不是平面而是曲面时都可以，此时实物刻度标尺也可以是曲面，如图7所示，但只要其在挡风玻璃中的镜像在驾驶员看来在相应刻度的视线上，则完全不影响本发明的测距装置的使用。这种方式非常适合汽车生产厂家在汽车出厂前就预装在汽车中，增加裸车功能。

实施例5

该技术方案整体概况为：镜像刻度标尺+视平线参考杆，示意图见图6和图8，其是实施例3所示技术方案的变型，其中图6中将实物刻度标尺与挡风玻璃下方的仪表台完全贴合，图8中将视平线参考杆设计成折线形状。同样地，甚至当仪表台表面不是平面而是曲面时都可以，此时实物刻度标尺也可以是曲面，但只要其在挡风玻璃中的镜像在驾驶员看来相应刻度的视线上，则完全不影响本发明的测距装置的使用。由于视平线参考杆安装在仪表台上，不必在挡风玻璃上标记参考点，这种方式与实施例4都非常适合汽车生产厂家在汽车出厂前就预装在汽车中，增加裸车功能。

Claims (8)

1.一种车用光学测距装置，其特征在于，其包括：

挡风玻璃(11)，其倾斜布置于汽车正前方车窗处；

视平线参照点A，其位于所述挡风玻璃(11)上；

视平线参照点B，其位于所述挡风玻璃(11)的下方，其位置使得其在挡风玻璃(11)中的镜像点B’与所述视平线参考点A在同一水平线上；

刻度标尺(22)，其印制在所述挡风玻璃(11)上或者以贴膜方式贴在所述挡风玻璃(11)上。

2.一种车用光学测距装置，其特征在于，其包括：

挡风玻璃(11)，其倾斜布置于汽车正前方车窗处；

视平线参照点A，其位于所述挡风玻璃(11)上；

视平线参照点B，其位于所述挡风玻璃(11)的下方，其位置使得其在挡风玻璃(11)中的镜像点B’与所述视平线参考点A在同一水平线上；

刻度标尺(22)，其第一端为前述视平线参考点B，其第二端朝向所述挡风玻璃(11)延伸，该刻度标尺(22)在挡风玻璃(11)中的镜像，构成用于观测的标尺。

3.一种车用光学测距装置，其特征在于，其包括：

挡风玻璃(11)，其倾斜布置于汽车正前方车窗处；

视平线参照杆(33)，其位于所述挡风玻璃(11)的下方，其第一端作为所述视平线参考点A，其第二端作为视平线参照点B，该视平线参照杆(33)的位置使得其在所述挡风玻璃(11)中的镜像呈水平方向；

刻度标尺(22)，其第一端为前述视平线参照点B，其第二端朝向所述挡风玻璃(11)延伸，该刻度标尺(22)在挡风玻璃(11)中的镜像，构成用于观测的标尺。

4.根据前述权利要求中任一项的车用光学测距装置，其特征在于，所述视平线参照点B色彩鲜明或能发光。

5.根据权利要求2或3所述的车用光学测距装置，其特征在于，所述刻度标尺(22)色彩鲜明或能发光。

6.根据权利要求2或3所述的车用光学测距装置，其特征在于，所述视平线参照点B位于汽车仪表台(44)上，所述汽车仪表台为平面或曲面。

7.根据权利要求2或3所述的车用光学测距装置，其特征在于，所述刻度标尺(22)贴合于汽车仪表台(44)上，所述汽车仪表台为平面或曲面。

8.根据权利要求3所述的车用光学测距装置，其特征在于，所述视平线参照杆(33)的形状为直线、折线或曲线。