專利名稱：具有浸沒式凸鏡的機(jī)動車廣角視鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)動車用觀察鏡，具體地說是具有浸沒式凸鏡的機(jī)動車廣角視鏡。
目前通用的由平面鏡制成的機(jī)動車視鏡，包括倒車鏡及后視鏡，由于視角小(小于30°)，駕駛員很難通過這種視鏡看到車子周圍和內(nèi)部的一些“死角區(qū)”的景物(如圖1、圖2)，交通事故的大部份都是由于看不到這些“死角區(qū)”的景物而造成的。為了解決這個(gè)問題，有些車輛采用較大面積的視鏡。而面積太大的視鏡會影響、干擾駕駛員對正面及側(cè)面的有效觀察。了為不加大鏡面而擴(kuò)大視野，有的采用凸鏡作視鏡，凸鏡的視角與其焦距成反比，它所形成的像是縮小的正像，由于像縮小了，同樣大小的鏡面，視角也就擴(kuò)大了。但更大視野的視鏡需要更短焦距的凸鏡，由于焦距等于凸鏡曲率半徑的1/2，因此，太短焦距的凸鏡必然變成一種半球形反射鏡，這種半球形反射鏡由于存在球面像差，像的畸變非常嚴(yán)重(如圖3所示)。為了使畸變不致形響觀察，凸鏡的有效使用面積只能是鏡面中間的一部份，這又限制了這種視鏡的使用口徑。為了克服凸鏡作為視鏡的上述缺點(diǎn)，中國發(fā)明專利(申請?zhí)?2104226.4)公開了一種具有非連續(xù)反射面的平面化凸鏡，對解決大口徑小畸變的廣角鏡方面有了很大改進(jìn)。但這種平面化凸鏡由于非連續(xù)反射帶的衍射所造成的炫光影響了正常觀察，故應(yīng)用于視鏡還有一定的不足。
本發(fā)明的目的在于提供一種能克服上述不足，既擴(kuò)大了視野又減小了視鏡畸變并消除了炫光的具有浸沒式凸鏡的機(jī)動車廣角視鏡。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的具有浸沒式凸鏡的機(jī)動車廣角視鏡，是將一平面非空氣透明介質(zhì)板的一面制成具有一定曲率半徑的凹面，然后鍍上反射膜，凸鏡的表面是在介質(zhì)材料內(nèi)部(即浸沒)，形成一種凹透鏡與凸面鏡組合的浸沒式凸鏡。這種凸鏡成像時(shí)，由于物與觀察者均處于空氣中，成像射線由景物到觀察者眼中，兩次通過空氣與介質(zhì)的介面。根據(jù)折射定律，介質(zhì)的折射率及介面的幾何形狀均能影響成像的質(zhì)量，并可對像的質(zhì)量進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚亩岣吡顺上褓|(zhì)量。
從光的折射定律可知，在折射率為n的透明介質(zhì)中的物體，在介質(zhì)外觀察時(shí)，又因光的折射作用，其像的位置較其實(shí)際位置為近。如觀察方向垂直于介質(zhì)表面，其像的位置距表面的距離t′僅為實(shí)際距離t的1/n。即是t′＝t－d＝t/n其中d為像似物升高的高度。
在本發(fā)明所述的浸沒凸鏡情況下，由于反射面浸沒在透明介質(zhì)內(nèi)，面上的每一點(diǎn)距介面的距離t各點(diǎn)不同，在中心t＝0，該點(diǎn)的像似位置無多大變化，但從中心到邊緣逐漸增加，相應(yīng)各點(diǎn)的像的位置也逐漸增加，團(tuán)此像似曲面的形狀與實(shí)際球面的形狀就不一樣，而由球面變成橢球面。該橢球面上各點(diǎn)距像似球心c的距離經(jīng)計(jì)算，可寫成θ的函數(shù)R(θ)＝R/n＋2R(1－1/n)Sin2θ/2在旁軸近似的情況下，R與θ無關(guān)，可寫為R′＝R/n作為凸鏡的重要參量之一的焦距也由于浸沒在介質(zhì)中，而可寫成f(θ)＝R(θ)/n(1－1/2Cosθ)＝R/n(1－1/2Cosθ)〖1/n＋2(1－1/n)Sin2θ/2〗在旁軸近的情況下，f與θ無關(guān)，也可寫成f＝R/2n2為解決機(jī)動車觀察上的“死角區(qū)”問題，機(jī)動車的倒車鏡及后視鏡的視角至少要大于80°，而畸變應(yīng)在5％以下?？趶紸的凸鏡的最大視角可寫成α＝2ArctanA/2f因此，對一定的口徑，焦距f愈短，視角α也愈大。對普通凸鏡而言，短焦距的要求只有靠減小鏡面的曲率半徑才能做到，但曲率半徑減小，對一定口徑的鏡面而言，像的畸變將增大。而采用本發(fā)明的浸沒式凸鏡，情況就有很大改變。


圖1為機(jī)動車使用平面倒車鏡時(shí)的“死角區(qū)”示意2為機(jī)動車使用平面后視鏡時(shí)的“死角區(qū)”示意3為普通凸鏡成像時(shí)畸變量的示意4為浸沒凸鏡結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性5為普通凸鏡與浸沒式凸鏡的焦距和視角的計(jì)算值比較6為普通凸鏡與浸沒式凸鏡成像畸變量的比較7為浸沒式凸鏡用于后視鏡的效果8為浸沒式凸鏡用于倒車鏡的效果中F′c-實(shí)際焦點(diǎn)，F(xiàn)c-傍軸焦點(diǎn)，ΔX-X方向像畸變量，Δy-y方向像的畸變量，R-本視鏡的曲率半徑，A-本視鏡的口徑，θ-孔徑角，α-視角，n-折射率，F(xiàn)-普通凸鏡的焦點(diǎn)，F(xiàn)’-本視鏡的焦點(diǎn)，C’-像似球心，C-實(shí)際球心。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的視鏡作進(jìn)一步的說明。
實(shí)施側(cè)1，將一平面玻璃介質(zhì)板1(如圖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)計(jì)算出曲率半徑R，式(1)中θ為孔徑角，取值為0°，n為玻璃的折射率，其值為1.55，f為本視鏡的焦距，取值為70mm，口徑A的值為140mm。按此曲率半徑和口徑精工磨制或壓制成凹面，然后按一般制造鏡面的工藝在磨制好的凹面上鍍上銀金屬反射膜。
實(shí)施例2，將一平面透明有機(jī)材料介質(zhì)板的一面，按下式f(θ)＝R/n(1－1/2Cosθ)1/n＋2(1－1/n)Sin2θ/2(1)計(jì)算出曲率半徑R，式(1)中θ為孔徑角，取值為7°，n為透明介質(zhì)的折射率，其值為1.55，f(θ)為本視鏡的焦距，取值為46mm，口徑A的值為160mm。按此曲率半徑和口徑精工磨制或壓制成凹面，然后按一般制造鏡面的工藝在磨制好的凹面上鍍上鋁金屬反射膜。
實(shí)施例3，將一平面石英材料介質(zhì)板的一面，按下式f(θ)＝R/n(1－1/2Cosθ)1/n＋2(1－1/n)Sin2θ/2(1)計(jì)算出曲率半徑R，式(1)中θ為孔徑角，取值為15°，n為石英材料的折射率，其值為1.55，f(θ)為本視鏡的焦距，取值為，口徑A的值為60mm。按此曲率半徑和口徑精工磨制或壓制成凹面，然后按一般制造鏡面的工藝在磨制好的凹面上鍍上鉻金屬反射膜。
上述三例制成的鏡面，當(dāng)由正面觀察時(shí)，作為凸鏡的反射面就浸沒于透明介質(zhì)中而形成浸沒式凸鏡。還可以根據(jù)f(θ)或f，由公式α(θ)＝2ArctanA/2f(θ)計(jì)算出視角α。上述三例中的視角分別為90°，120，°60°本發(fā)明的視鏡，由于反射面浸沒在透明介質(zhì)內(nèi)，面上的每一點(diǎn)距介質(zhì)面的距離不同。因此像似曲面的形狀與實(shí)際球面的形狀不一樣而由球面變成橢球面。而對相同曲率半徑的球面，浸沒凸鏡的焦距比普通凸鏡短1/n2倍。這對擴(kuò)大視野與視角是一個(gè)很重要的結(jié)論。例如，當(dāng)采用玻璃為介質(zhì)時(shí)，玻璃的折射率n＝1.55，在不減少鏡面曲率半徑的情況下，其焦距比普通焦距短n2＝2.4倍，也可以說，對相同的焦距，浸沒凸鏡的曲率半徑可以比普通凸鏡的大n2＝2.4倍。這對浸沒式凸鏡的實(shí)際應(yīng)用具有實(shí)際意義。圖5作出了R＝340mm，口徑A＝150mm的普通凸鏡與浸沒式凸鏡的視角αccm與αIcm的比較，可見浸沒式凸鏡的視角比普通凸鏡的視角大一倍以上，在圖5中還作出了兩種凸鏡的焦距fccm與fIcm的比較。從圖6中可以看出浸沒式凸鏡的畸變量比相同曲率半徑的普通凸鏡約小一半。對于相同焦距和相同口徑的凸鏡，浸沒鏡比普通凸鏡薄得多，如對焦距為73.34mm，口徑為150mm時(shí)，普通凸鏡至少厚20.5mm，而浸沒式凸鏡只需8.5mm厚即可。本視鏡具有視角大，成像畸變小，能完全滿足優(yōu)質(zhì)機(jī)動車廣角視鏡及街道或賓館過道的轉(zhuǎn)角鏡等的需要等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種具有浸沒式凸鏡的機(jī)動車廣角視鏡，其特征在于將一平面非空氣透明介質(zhì)板(1)的一面制成具有一定曲率半徑R的凹面，然后鍍上反射膜，形成一種凹透鏡與凸面鏡組合的浸沒式凸鏡。
2.按權(quán)利要求1所述的視鏡，其特征在于曲率半徑R根據(jù)以下關(guān)系式計(jì)算出f(θ)＝(R/n)(1－1/2Cosθ)1/n＋2(1－1/n)Sin2θ/2(1)式中θ為孔徑角，n為透明介質(zhì)的折射率，f(θ)為本視鏡的焦距，θ的取值范圍是0°～20°，f的取值范圍是100mm～40mm，本視鏡的口徑A的取值范圍是60mm～160mm。
3.按權(quán)利要求1所述的視鏡，其特征在于透明介質(zhì)可以是玻璃、透明有機(jī)材料及石英、氯化鈉等其它透明材料，其凹面由精工磨制或壓制而成。
4.按權(quán)利要求1所述的視鏡，其特征在于反射膜可采用鍍銀、鋁或其它金屬反射膜。
全文摘要
本發(fā)明是一種具有浸沒式凸鏡的機(jī)動車廣角視鏡，其特征在于將一平面非空氣透明介質(zhì)板的一面制成具有一定曲率半徑R的凹面，然后鍍上反射膜，形成一種凹透鏡與凸面鏡組合的浸沒式凸鏡。本視鏡具有視角大，成像畸變小，能完全滿足優(yōu)質(zhì)機(jī)動車廣角視鏡及街道或賓館過道的轉(zhuǎn)角鏡等的需要等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B60R1/08GK1114942SQ9410838
公開日1996年1月17日 申請日期1994年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月11日
發(fā)明者代心淑 申請人:代心淑