CN1114942A

CN1114942A - 具有浸没式凸镜的机动车广角视镜

Info

Publication number: CN1114942A
Application number: CN 94108385
Authority: CN
Inventors: 代心淑
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-07-11
Filing date: 1994-07-11
Publication date: 1996-01-17

Abstract

本发明是一种具有浸没式凸镜的机动车广角视镜，其特征在于将一平面非空气透明介质板的一面制成具有一定曲率半径R的凹面，然后镀上反射膜，形成一种凹透镜与凸面镜组合的浸没式凸镜。本视镜具有视角大，成像畸变小，能完全满足优质机动车广角视镜及街道或宾馆过道的转角镜等的需要等优点。

Description

具有浸没式凸镜的机动车广角视镜

本发明涉及机动车用观察镜，具体地说是具有浸没式凸镜的机动车广角视镜。

目前通用的由平面镜制成的机动车视镜，包括倒车镜及后视镜，由于视角小(小于30°)，驾驶员很难通过这种视镜看到车子周围和内部的一些“死角区”的景物(如图1、图2)，交通事故的大部份都是由于看不到这些“死角区”的景物而造成的。为了解决这个问题，有些车辆采用较大面积的视镜。而面积太大的视镜会影响、干扰驾驶员对正面及侧面的有效观察。了为不加大镜面而扩大视野，有的采用凸镜作视镜，凸镜的视角与其焦距成反比，它所形成的像是缩小的正像，由于像缩小了，同样大小的镜面，视角也就扩大了。但更大视野的视镜需要更短焦距的凸镜，由于焦距等于凸镜曲率半径的1/2，因此，太短焦距的凸镜必然变成一种半球形反射镜，这种半球形反射镜由于存在球面像差，像的畸变非常严重(如图3所示)。为了使畸变不致形响观察，凸镜的有效使用面积只能是镜面中间的一部份，这又限制了这种视镜的使用口径。为了克服凸镜作为视镜的上述缺点，中国发明专利(申请号92104226.4)公开了一种具有非连续反射面的平面化凸镜，对解决大口径小畸变的广角镜方面有了很大改进。但这种平面化凸镜由于非连续反射带的衍射所造成的炫光影响了正常观察，故应用于视镜还有一定的不足。

本发明的目的在于提供一种能克服上述不足，既扩大了视野又减小了视镜畸变并消除了炫光的具有浸没式凸镜的机动车广角视镜。

本发明是这样实现的：具有浸没式凸镜的机动车广角视镜，是将一平面非空气透明介质板的一面制成具有一定曲率半径的凹面，然后镀上反射膜，凸镜的表面是在介质材料内部(即浸没)，形成一种凹透镜与凸面镜组合的浸没式凸镜。这种凸镜成像时，由于物与观察者均处于空气中，成像射线由景物到观察者眼中，两次通过空气与介质的介面。根据折射定律，介质的折射率及介面的几何形状均能影响成像的质量，并可对像的质量进行适当的修正。从而提高了成像质量。

从光的折射定律可知，在折射率为n的透明介质中的物体，在介质外观察时，又因光的折射作用，其像的位置较其实际位置为近。如观察方向垂直于介质表面，其像的位置距表面的距离t′仅为实际距离t的1/n。即是：

t′＝t－d＝t/n

其中d为像似物升高的高度。

在本发明所述的浸没凸镜情况下，由于反射面浸没在透明介质内，面上的每一点距介面的距离t各点不同，在中心t＝0，该点的像似位置无多大变化，但从中心到边缘逐渐增加，相应各点的像的位置也逐渐增加，团此像似曲面的形状与实际球面的形状就不一样，而由球面变成椭球面。该椭球面上各点距像似球心c的距离经计算，可写成θ的函数

R(θ)＝R/n＋2R(1－1/n)Sin²θ/2在旁轴近似的情况下，R与θ无关，可写为

R′＝R/n作为凸镜的重要参量之一的焦距也由于浸没在介质中，而可写成

f(θ)＝R(θ)/n(1－1/2Cosθ)

＝R/n(1－1/2Cosθ)〖1/n＋2(1－1/n)Sin²θ/2〗在旁轴近的情况下，f与θ无关，也可写成

f＝R/2n²

为解决机动车观察上的“死角区”问题，机动车的倒车镜及后视镜的视角至少要大于80°，而畸变应在5％以下。口径A的凸镜的最大视角可写成

α＝2ArctanA/2f因此，对一定的口径，焦距f愈短，视角α也愈大。对普通凸镜而言，短焦距的要求只有靠减小镜面的曲率半径才能做到，但曲率半径减小，对一定口径的镜面而言，像的畸变将增大。而采用本发明的浸没式凸镜，情况就有很大改变。

附图说明：

图1为机动车使用平面倒车镜时的“死角区”示意图

图2为机动车使用平面后视镜时的“死角区”示意图

图3为普通凸镜成像时畸变量的示意图

图4为浸没凸镜结构及光学特性图

图5为普通凸镜与浸没式凸镜的焦距和视角的计算值比较图

图6为普通凸镜与浸没式凸镜成像畸变量的比较图

图7为浸没式凸镜用于后视镜的效果图

图8为浸没式凸镜用于倒车镜的效果图

图中：F′c-实际焦点，Fc-傍轴焦点，ΔX-X方向像畸变量，Δy-y方向像的畸变量，R-本视镜的曲率半径，A-本视镜的口径，θ-孔径角，α-视角，n-折射率，F-普通凸镜的焦点，F’-本视镜的焦点，C’-像似球心，C-实际球心。

以下结合附图对本发明的视镜作进一步的说明。

实施侧1，将一平面玻璃介质板1(如图1所示)的一面，按下式：f(θ)＝(R/n)(1－1/2Cosθ)【1/n＋2(1－1/n)Sin²θ/2】 (1)计算出曲率半径R，式(1)中θ为孔径角，取值为0°，n为玻璃的折射率，其值为1.55，f为本视镜的焦距，取值为70mm，口径A的值为140mm。按此曲率半径和口径精工磨制或压制成凹面，然后按一般制造镜面的工艺在磨制好的凹面上镀上银金属反射膜。

实施例2，将一平面透明有机材料介质板的一面，按下式：f(θ)＝R/n(1－1/2Cosθ)【1/n＋2(1－1/n)Sin²θ/2】 (1)计算出曲率半径R，式(1)中θ为孔径角，取值为7°，n为透明介质的折射率，其值为1.55，f(θ)为本视镜的焦距，取值为46mm，口径A的值为160mm。按此曲率半径和口径精工磨制或压制成凹面，然后按一般制造镜面的工艺在磨制好的凹面上镀上铝金属反射膜。

实施例3，将一平面石英材料介质板的一面，按下式：f(θ)＝R/n(1－1/2Cosθ)【1/n＋2(1－1/n)Sin²θ/2】 (1)计算出曲率半径R，式(1)中θ为孔径角，取值为15°，n为石英材料的折射率，其值为1.55，f(θ)为本视镜的焦距，取值为，口径A的值为60mm。按此曲率半径和口径精工磨制或压制成凹面，然后按一般制造镜面的工艺在磨制好的凹面上镀上铬金属反射膜。

上述三例制成的镜面，当由正面观察时，作为凸镜的反射面就浸没于透明介质中而形成浸没式凸镜。还可以根据f(θ)或f，由公式α(θ)＝2ArctanA/2f(θ)计算出视角α。上述三例中的视角分别为90°，120，°60°

本发明的视镜，由于反射面浸没在透明介质内，面上的每一点距介质面的距离不同。因此像似曲面的形状与实际球面的形状不一样而由球面变成椭球面。而对相同曲率半径的球面，浸没凸镜的焦距比普通凸镜短1/n²倍。这对扩大视野与视角是一个很重要的结论。例如，当采用玻璃为介质时，玻璃的折射率n＝1.55，在不减少镜面曲率半径的情况下，其焦距比普通焦距短n²＝2.4倍，也可以说，对相同的焦距，浸没凸镜的曲率半径可以比普通凸镜的大n²＝2.4倍。这对浸没式凸镜的实际应用具有实际意义。图5作出了R＝340mm，口径A＝150mm的普通凸镜与浸没式凸镜的视角αccm与αIcm的比较，可见浸没式凸镜的视角比普通凸镜的视角大一倍以上，在图5中还作出了两种凸镜的焦距fccm与fIcm的比较。从图6中可以看出浸没式凸镜的畸变量比相同曲率半径的普通凸镜约小一半。对于相同焦距和相同口径的凸镜，浸没镜比普通凸镜薄得多，如对焦距为73.34mm，口径为150mm时，普通凸镜至少厚20.5mm，而浸没式凸镜只需8.5mm厚即可。本视镜具有视角大，成像畸变小，能完全满足优质机动车广角视镜及街道或宾馆过道的转角镜等的需要等优点。

Claims

1、一种具有浸没式凸镜的机动车广角视镜，其特征在于将一平面非空气透明介质板(1)的一面制成具有一定曲率半径R的凹面，然后镀上反射膜，形成一种凹透镜与凸面镜组合的浸没式凸镜。

2、按权利要求1所述的视镜，其特征在于曲率半径R根据以下关系式计算出：f(θ)＝(R/n)(1－1/2Cosθ)【1/n＋2(1－1/n)Sin²θ/2】 (1)式中θ为孔径角，n为透明介质的折射率，f(θ)为本视镜的焦距，θ的取值范围是0°～20°，f的取值范围是100mm～40mm，本视镜的口径A的取值范围是60mm～160mm。

3、按权利要求1所述的视镜，其特征在于透明介质可以是玻璃、透明有机材料及石英、氯化钠等其它透明材料，其凹面由精工磨制或压制而成。

4、按权利要求1所述的视镜，其特征在于反射膜可采用镀银、铝或其它金属反射膜。