CN212921331U - 视觉装置及应用该装置的车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型所述的视觉装置及应用该装置的车辆，提出一种可使车辆柱看起来完全透明的装置，以最大限度地杜绝驾驶者的视觉盲区、提高驾驶安全性能和减少视觉疲劳。视觉装置包括有安装于车辆柱两部分之间的透镜固定装置，以及在透镜固定装置上依次连接的外侧透镜、转像装置和内侧透镜；所述的转像装置，包括至少2组透镜组合而成；所述透镜为凹凸单体透镜、非球透镜、线型透镜、柱面透镜、菲涅尔透镜、柱面菲涅尔透镜、线型菲涅尔透镜的单一组件和/或上述单一组件组合而成的复合型透镜。

Description

视觉装置及应用该装置的车辆

技术领域

本实用新型是一种视觉装置及应用该装置的车辆，具体地使不透明的车辆柱看起来显得透明与隐形，属于光学透视转像设计领域。

背景技术

现有广泛使用的各种车辆，为保障车体前部的机械强度而普遍地采用A柱支撑结构。车辆柱的存在，遮挡了驾驶者和乘坐者的部分视线，形成车辆移动过程中的部分观察盲区，给车辆驾驶带来一定的安全隐患。

现有通常的解决方案是采用摄像、投影或显示等装置，将影像在车辆柱上进行显示，使得驾驶者随时可在车辆柱上观察到车辆柱后方被遮挡的区域影像。此类视觉盲区的解决方案，需要驾驶者的视觉焦点在车辆外部真实影像与影像设备提供的虚拟影像之间进行切换，长时间使用极易引起驾驶者的视觉疲劳，安全隐患较大。

另如以下在先公开专利，申请号为CN201810927424.0，名称为具有半透镜和平面镜的隐形设备和包括该设备的车辆，其方案公开了具有半透镜和平面镜的隐形设备和包括该设备的车辆。隐形设备包括物侧、像侧以及物侧和像侧之间的隐形区域。物侧半透镜、像侧半透镜以及位于物侧半透镜和像侧半透镜之间的平面反射边界。物侧半透镜和像侧半透镜各自包括面向内的表面和面向外的凸表面。平面反射边界包括面向内的镜表面。来自位于隐形设备的物侧并被隐形区域遮挡的物体的光被物侧半透镜、平面反射边界和像侧半透镜围绕隐形区域重定向以在隐形设备的像侧形成物体的图像，从而使得来自物体的光看起来穿过隐形区域。上述方案中，系统通过汇聚透镜将光线向两侧/中心汇聚，以提供中间/两侧的A柱隐藏空间的可视化，即该系统通过上下/中置的平面镜进行转像。上述在先专利仍存在较明显的缺点，即系统分为上下两部分，部分角度下光线无法透过装置。如在与主轴存在5度的光线入射夹角时，可见视野约为84％，总体上存在着4倍焦距(约20CM)的视觉差，即通过该系统看到的物体比实际得要更近一些。不仅可透视区域较为有限而不能全区域、全景可视化，而且影像结果引起驾驶者视觉疲劳仍较明显。

有鉴于此，特提出本申请。

实用新型内容

本申请所述的视觉装置及应用该装置的车辆，目的在于解决上述现有技术存在的问题而提出一种可使车辆柱看起来完全透明的装置，以最大限度地杜绝驾驶者的视觉盲区、提高驾驶安全性能和减少视觉疲劳。

为实现上述设计目的，所述的视觉装置，包括有安装于车辆柱两部分之间的透镜固定装置，以及在透镜固定装置上依次连接的外侧透镜、转像装置和内侧透镜；所述的转像装置，包括至少2组透镜组合而成；所述透镜为凹凸单体透镜、非球透镜、线型透镜、柱面透镜、菲涅尔透镜、柱面菲涅尔透镜、线型菲涅尔透镜的单一组件和/或上述单一组件组合而成的复合型透镜。

进一步地，所述的转像装置包括第一透镜和第二透镜；所述外侧透镜的焦距为D1，第一透镜的焦距为D2,第二透镜的焦距为D3，内侧透镜的焦距为D4，且 D1:D2＝D4:D3＞1。

进一步地，可设定D1:D2＝D4:D3＝8、且D1＝D4。

进一步地，所述外侧透镜的右焦点为f1，第一透镜的左焦点为f2，第一透镜的右焦点为f3，第二透镜的左焦点为f4，第二透镜的右焦点为f5，内侧透镜的右焦点为f6，且f1与f2重合、f5与f6重合。

可设定所述第一透镜的右焦点f3与第二透镜的左焦点f4之间的距离为d0，0 ≤d0≤0.5*(D2+D3)。

另一较为优选的实施方案是，所述的转像装置是由第一透镜、平行透明平板和第二透镜组合而形成复合透镜组件；第一透镜、第二透镜均为半凸透镜。

或是，所述的转像装置是由第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜组合而形成复合透镜组件；第一透镜、第二透镜均为凹透镜，第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜均为凸透镜。

在上述视觉装置应用的前提下，本申请同时提出一种新型的车辆，该车辆具有车辆柱，车辆柱分为两侧设置的两部分，在车辆柱之间设置有通过透镜固定装置安装的所述视觉装置。

综上内容，所述视觉装置及应用该装置的车辆具有的优点是：通过本申请有效解决了驾驶过程中对于车辆柱后路况的观察问题，同时避免驾驶者的视觉焦点在车辆外部及车辆柱表面进行移动引起的视觉疲劳。通过对光线的汇聚、转像、汇聚，本申请实现光线避开车辆柱后重新回到原先光路或临近的光路上，使得车辆柱被视觉隐藏起来，驾驶者的视觉观感更加舒适，不会引起驾驶疲劳。

附图说明

图1是实施例1的整体结构示意图；

图2是实施例1的剖面结构示意图；

图3是实施例1的转像路线分析示意图；

图4是实施例2的剖面结构示意图；

图5是实施例3的剖面结构示意图。

在上述附图中具有，1-外侧透镜，2-转像装置，3-内侧透镜，4-透镜固定装置， 5-车辆柱；

第一透镜2.1，第二透镜2.2，第三透镜2.3，第四透镜2.4，第五透镜2.5，第六透镜2.6，平行透明平板2.7，6.1至6.3分别为不同线路的光线。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1，如图1至图3所示，应用于本申请的车辆包括车辆柱5，车辆柱5分为两侧设置的两部分，在车辆柱5之间安装有透镜固定装置4。

所述的视觉装置，包括沿车外向车内的方向、在透镜固定装置4上依次连接的外侧透镜1、转像装置2和内侧透镜3。

其中，外侧透镜1为汇聚透镜，其起到将车外、车辆柱5后方区域的光线汇聚并引入车内，使得驾驶者能够在车辆柱5的前方看到其后方的影像。

所述的转像装置2，是由第一透镜2.1和第二透镜2.2组合而成的双透镜组件，光线6.1至6.3经过第一透镜2.1、第二透镜2.2依次折射汇聚后，光线恢复至车外原有的方向和相互位置关系。

所述内侧透镜3的作用是汇聚，即光线6.1至6.3经过内侧透镜3的二次汇聚、重新回到原有车外的路线上，使得进入驾驶者眼部的光线成像与绕过车辆柱5直接观察接收的影像大致相同，包括影像大小、方向、与车辆自身的位置关系。

如上述视觉装置，位于车内的驾驶者或乘客通过外侧透镜1、转像装置2和内侧透镜3能够清晰、完整看到车辆柱5后方区域的影像，从而使得车辆柱5在视觉上被隐藏起来了。

所述外侧透镜1、第一透镜2.1、第二透镜2.2和内侧透镜3，可选择各种凹凸单体透镜、非球透镜、线型透镜、柱面透镜、菲涅尔透镜、柱面菲涅尔透镜、线型菲涅尔透镜的单一组件和/或上述单一组件组合而成的复合型透镜。

在本实施例中，上述透镜均选型为单体凸透镜。

所述的透镜固定装置4，为整个视觉装置提供安装于两侧车辆柱5之间的稳固定位。

所述的车辆柱5是现有车辆整体车架中起到连接与承担部分机械强度的必要部件，其普遍地采取柱形支撑外形结构，包括但不限于现有车辆的A柱、B柱、C柱等支撑柱。

如图2所示，以不同线路的光线6.1至6.3为例，从车外进入车内的光线从外侧透镜1的左侧入射后汇聚射出，先至转像装置2的第一透镜2.1左侧射入，经过第二透镜2.2后再次射出，至内侧透镜3的左侧，经过内侧透镜3将光线6.1至6.3 分别折射至车内，上述三路光线重新回到入射至上述视觉装置的原光路或与原光路近似的光路上。

光线6.1至6.3在视觉装置中经过一次汇聚、两次转像、二次汇聚之后进入车内，避过了车辆柱5所在区域，当光线6.1至6.3进入位于视觉装置右侧的驾驶者眼部后，驾驶者通过上述光线将直接观察到位于视觉装置左侧(后方)物体的影像，同时车辆柱5在视觉上被隐藏起来。

如图3所示，外侧透镜1的焦距为D1，第一透镜2.1的焦距为D2,第二透镜2.2 的焦距为D3，内侧透镜4的焦距为D4。

为最大限度地将光线6.1至6.3在经过一次汇聚、两次转像、二次汇聚之后重新调整回到原有光路上，且进入所述视觉装置前后的实际物体与所呈现影像的大小比例达到1：1，则设定D1:D2＝D4:D3，则引起光线反射进入视觉装置的实际物体在经视觉装置汇聚、转像、再汇聚之后呈现的影像没有放大或缩小。

为进一步地提高所述视觉装置的汇聚性能，较佳的取值范围是D1:D2＝D4:D3＞1。在图3中实际的取值是，D1:D2＝D4:D3＝8、且D1＝D4。

具体地，外侧透镜1的右焦点为f1，第一透镜2.1的左焦点为f2，第一透镜2.1 的右焦点为f3，第二透镜2.2的左焦点为f4，第二透镜2.2的右焦点为f5，内侧透镜3的右焦点为f6。

为更好地保证外侧透镜1与转像装置2对光线的衔接效果，设定外侧透镜1的右焦点f1与第一透镜2.1的左焦点f2重合；

同时，为保证转像装置2与内侧透镜3对光线的衔接效果，设定第二透镜2.2 的右焦点f5与内侧透镜3的右焦点f6重合；

其中，第一透镜2.1的右焦点f3与第二透镜2.2的左焦点f4之间的距离为d0。引起光线反射进入视觉装置的实际物体在车内形成的影像大小并未改变，但为了消除该物体与其影像可能存在的视觉距离，可通过调整d0的值来实现，即d0与D1、 D2、D3、D4的值及其比值有关。具体地，0≤d0≤0.5*(D2+D3)，在图3中实际取值可为d0≈0.2857*(D2+D3)。

实施例2，所述的视觉装置，包括沿车外向车内的方向、在透镜固定装置4上依次连接的外侧透镜1、转像装置2和内侧透镜3。

与实施例1的不同之处在于，所述的转像装置2是由第一透镜2.1、平行透明平板2.7和第二透镜2.2组合而形成复合透镜组件。

所述的外侧透镜1、和内侧透镜3，可选择各种凹凸单体透镜、非球透镜、线型透镜、柱面透镜、菲涅尔透镜、柱面菲涅尔透镜、线型菲涅尔透镜的单一组件和/或上述单一组件组合而成的复合型透镜。

所述的第一透镜2.1、第二透镜2.2均为半凸透镜。

实施例3，所述的视觉装置，包括沿车外向车内的方向、在透镜固定装置4上依次连接的外侧透镜1、转像装置2和内侧透镜3。

与实施例1、实施例2的不同之处在于，所述的转像装置2是由第一透镜2.1，第二透镜2.2，第三透镜2.3，第四透镜2.4，第五透镜2.5和第六透镜2.6组合而形成复合透镜组件。

其中，第一透镜2.1、第二透镜2.2均为凹透镜，第三透镜2.3，第四透镜2.4，第五透镜2.5和第六透镜2.6均为凸透镜。

综合上述实施例1、实施例2和实施例3，本申请同时提出应用上述视觉装置的车辆保护，该车辆至少具有车辆柱5，车辆柱5分为两侧设置的两部分，在车辆柱5 之间安装有透镜固定装置4，沿车外向车内的方向、在透镜固定装置4上安装有上述视觉装置。

如上所述，结合附图和描述给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案，仍属于本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种视觉装置，其特征在于：包括有安装于车辆柱两部分之间的透镜固定装置，以及在透镜固定装置上依次连接的外侧透镜、转像装置和内侧透镜；

所述的转像装置，包括至少2组透镜组合而成；

所述透镜为凹凸单体透镜、非球透镜、线型透镜、柱面透镜、菲涅尔透镜、柱面菲涅尔透镜、线型菲涅尔透镜的单一组件和/或上述单一组件组合而成的复合型透镜。

2.根据权利要求1所述的视觉装置，其特征在于：所述的转像装置包括第一透镜和第二透镜；

所述外侧透镜的焦距为D1，第一透镜的焦距为D2,第二透镜的焦距为D3，内侧透镜的焦距为D4，且D1:D2＝D4:D3＞1。

3.根据权利要求2所述的视觉装置，其特征在于：D1:D2＝D4:D3＝8、且D1＝D4。

4.根据权利要求2所述的视觉装置，其特征在于：所述外侧透镜的右焦点为f1，第一透镜的左焦点为f2，第一透镜的右焦点为f3，第二透镜的左焦点为f4，第二透镜的右焦点为f5，内侧透镜的右焦点为f6，且f1与f2重合、f5与f6重合。

5.根据权利要求4所述的视觉装置，其特征在于：所述第一透镜的右焦点f3与第二透镜的左焦点f4之间的距离为d0，0≤d0≤0.5*(D2+D3)。

6.根据权利要求1所述的视觉装置，其特征在于：所述的转像装置是由第一透镜、平行透明平板和第二透镜组合而形成复合透镜组件；

第一透镜、第二透镜均为半凸透镜。

7.根据权利要求1所述的视觉装置，其特征在于：所述的转像装置是由第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜组合而形成复合透镜组件；

第一透镜、第二透镜均为凹透镜，第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜均为凸透镜。

8.一种应用如权利要求1至7中任意一项所述的视觉装置的车辆，其特征在于：具有车辆柱，车辆柱分为两侧设置的两部分，在车辆柱之间设置有通过透镜固定装置安装的所述视觉装置。

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