專利名稱:側(cè)向前視觀察裝置的制作方法
本裝置是一種光學儀器?？勺鳛槠囻{駛員的觀察裝置。
在目前各國公路上行駛的各種車輛上，一般都在汽車頭部左右兩側(cè)裝有后視鏡，有些車輛還在頭部裝有側(cè)向觀察鏡，以便駕駛員觀察汽車頭部前下方的情況。
但是，到目前為止，各種車輛上尚沒有安裝可向駕駛員提供側(cè)向前視觀察的觀察裝置，而這種觀察裝置從交通安全的角度來講是很有必要的。
為使駕駛員在準備超車時，能夠從側(cè)向進行較大視場的前視觀察，看清前方，特別是逆行道上車輛行駛的情況，作出正確判斷，以保證交通安全，本發(fā)明提供了一種側(cè)向前視觀察裝置。
圖1是本裝置的簡圖，圖中1是負透鏡， 2是棱鏡， 3是殼體，4是鍍銀反射面， 5是駕駛員眼睛的位置。
圖2是本裝置在汽車上的安裝位置圖，圖中6是本裝置示意圖， 7是汽車。
圖3是負透鏡(1)及棱鏡(2)的尺寸關(guān)系圖，圖中a、b為棱鏡口徑的長和寬；R1、R2為負透鏡的曲率半徑；c、d為棱鏡的其它兩邊的長度；α為入射光線被折轉(zhuǎn)的角度；1為駕駛員到本裝置的距離；
2w為安裝上負透鏡和棱鏡后的視場角。
圖4、圖5、圖6、圖7分別為負透鏡與棱鏡的幾種組合形式，圖中8是負透鏡(1)與棱鏡(2)的膠合面，(在采用光學玻璃時)。
圖8是初視場角2w0、棱鏡體積V、材料費用P與口徑寬度b的關(guān)系曲線。
以下結(jié)合本裝置的工作原理由圖1，本裝置是由負透鏡(1)、棱鏡(2)、殼體(3)組成。
入射光線通過負透鏡后，進入棱鏡，經(jīng)過兩次反射，光線的方向被折轉(zhuǎn)，出射后，進入駕駛員的眼睛。各個部件的作用如下負透鏡(1)由于負透鏡對入射光線有發(fā)散作用。用以增大駕駛員的觀察視場。
棱鏡(2)如采用半五棱鏡，其作用是折轉(zhuǎn)入射光線的方向，使之進入駕駛員的眼睛。該棱鏡有兩個反射面，第一個反射面是全反射面，第二個反射面是鍍銀鏡面反射面。經(jīng)過兩次反射，向觀察者提供正象(即上下、左右都是正的)。這有助于駕駛員在超車中作出正確的判斷。棱鏡(2)還可以采用五棱鏡或等腰棱鏡，但在相同工作口徑下比半五棱鏡重量大或成鏡象。
殼體(3)其作用是1)使兩個光學另件保持正確的工作位置(即負透鏡的主面與棱鏡的入射面平行；負透鏡光軸與棱鏡主光軸重合；2)通過殼體將本裝置安裝在汽車上。
棱鏡〔2〕采用半五棱鏡時，其入射面為矩形，其長和寬分別用a和b表示。由于棱鏡的體積V＝f(b2)(見圖8)，當b增大時，雖然初視場角2w0增大，但棱鏡的體積V及材料費用P都增大，綜合考慮后，確定a和b的范圍為a＝15～150mm，b＝30～180mm(虛線范圍內(nèi))；取下述范圍更為合理，即a＝40～80mm，b＝50～120mm(點劃線內(nèi))。
棱鏡的其它尺寸可由下式?jīng)Q定
α角的取值范圍為(W′0＋I0)～60°，其中W′0＝sin－1〔 (sinwo)/(n2) 〕，W0＝tg－1〔 (b)/(2(l+L/n2)) 〕，I0＝sin－1〔 1/(n2) 〕，n2－棱鏡材料折射率，α是入射光線被折轉(zhuǎn)的角度，經(jīng)計算，α為37.8°～60°，以α＝40°～55°為好，c＝2bcos (α)/2 ，c為1.891b～1.732bmm，d＝b(1＋2cosα)，d為2.576b～2bmm，棱鏡的展開長度LL＝btg( (α)/2 )(1＋cosα)(1＋2cosα)L為1.586b～1.732b負透鏡(1)采用雙凹負透鏡，其外形可為圓形或矩形，以矩形為好。取矩形時其長和寬與棱鏡入射面的長和寬一致。取圓形時負透鏡的直徑
，取直徑φ＝50～100mm。當a、b值較大時，負透鏡的外形取矩形為宜。
如不安裝負透鏡，僅用棱鏡觀察時的視場角2W0為2W0＝2tg－1［ (b)/(2(l+L/n2)) ]式中1為駕駛員至觀察裝置出射面的距離，n2為棱鏡材料的折射率，裝上負透鏡，則視場角為2W＝2tg－1〔 (b)/2 ( 1/(f) ＋ 1/(1+L/n2) )〕式中f是負透鏡的物方焦距，由下式?jīng)Q定(h1－1)( 1/(R1) － 1/(R2) )＝－ 1/(f)式中R1、R2為負透鏡(1)的曲率半徑，(R1＜0)n1為透鏡材料的折射率，本裝置投入使用后的效果是能產(chǎn)生不可忽視的社會效益。汽車安裝上本裝置后，可以減少甚至避免交通事故，也就減少了人身傷亡及車輛的損壞，從而減少了國家和個人的經(jīng)濟損失。
如選用光學玻璃制作負透鏡及棱鏡并按圖1、3或4進行批量生產(chǎn)時，其成本約為400元左右；如選用光學塑料壓鑄成型批量生產(chǎn)時，(按圖1、3、4、5、6或7制作)則生產(chǎn)成本約為100元左右。
實施例選負透鏡及棱鏡的材料均為光學塑料，如采用聚甲基丙烯酸乙脂(PMMA)，n＝n1＝n2＝1.49，取a＝70mm， b＝90mm， α＝50°
則c＝163.1mm， d＝205.7mm，L＝157.6mm， 2W0＝6.4°要求本裝置提供的視場角2W＝25°，則算得f＝271.3mm，取R2＝265mm，則算得R1＝－266.75mm，可見安裝負透鏡后比僅用棱鏡觀察時，觀察視場提高了四倍，觀察時離裝置的出射面越近，視場2W越大。
2W增大，在其它條件已定的情況下，f應(yīng)減小，這樣會使1)象的亮度降低，2)象縮小。綜合考慮確定，視場的放大倍數(shù)與象被縮小的倍數(shù)取3～5倍為宜。
權(quán)利要求
1.一種側(cè)向前視觀察裝置，其特征在于，它是由負透鏡[1]，棱鏡[2]和殼體[3]組成。
2.按權(quán)利要求
1所述的觀察裝置，其特征在于1)棱鏡〔2〕可為半五棱鏡，五棱鏡，等腰棱鏡，其中以半五棱鏡為最好，2)負透鏡〔1〕及棱鏡〔2〕的入射面為矩形，其長a均為15～150mm，以40～80mm為好；寬b均為30～180mm，以50～120mm為好，3)負透鏡〔1〕也可為圓形，其直徑φ為50～100mm。
3.按權(quán)利要求
1或2所述的觀察裝置，其特征在于，負透鏡〔1〕和棱鏡〔2〕的材料可采用光學玻璃，也可采用PMMA(聚甲基丙烯酸乙脂)光學塑料或其它光學塑料，采用光學塑料時，負透鏡〔1〕和棱鏡〔2〕可壓鑄成一體。
4.按權(quán)利要求
3所述的觀察裝置，其特征在于，入射光線被折轉(zhuǎn)的角度α取值范圍為37.8°～60°，以α＝40°～55°為好c為1.891b～1.732bmm，d為2.576b～2bmm，2w為25°左右。
專利摘要
本觀察裝置是一種光學儀器，由負透鏡(1)、棱鏡(2)和殼體(3)組成。適用于行車時對側(cè)前方的目標進行觀察。在右行道上或左行道上行駛的車輛均可使用本裝置。本裝置的核心部分是利用負透鏡(1)擴大駕駛員的觀察視場；利用半五棱鏡(2)向觀察者提供正象。本裝置可提供足夠亮度及25°左右的觀察視場角，觀察方便，成本不高。汽車安裝上本裝置后，可以減少及避免交通事故。
文檔編號B60R1/10GK87206912SQ87206912
公開日1988年2月17日 申請日期1987年4月30日
發(fā)明者張京云 申請人:北京工業(yè)學院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan