УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ ВИЗУАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ НА ЛОБОВОМ СТЕКЛЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2011 года по МПК G02B23/10 G02B27/18 G02B17/06 

Изобретение относится к оптической технике и может быть использовано на транспортных средствах, в частности, автомобилях для отображения путевой, навигационной информации, а также информации о состоянии транспортного средства в поле прямого зрения водителя.

Известно устройство для отображения визуальной информации, включающее электронно-лучевую трубку и проекционный объектив, содержащий семь линз; между электронно-лучевой трубкой и проекционным объективом установлена трапецеидальная призма, при этом входная грань призмы ориентирована под острым углом к экрану электронно-лучевой трубки, первая линза проекционного объектива выполнена в виде наклонного положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к электронно-лучевой трубке, вторая линза выполнена положительной двояковыпуклой линейно-децентрированной и обращена более выпуклой поверхностью к электронно-лучевой трубке, третья линза выполнена плосковыпуклой цилиндрической и обращена выпуклой поверхностью к электронно-лучевой трубке, четвертая линза выполнена в виде положительного мениска и обращена выпуклой поверхностью к электронно-лучевой трубке, пятая линза выполнена в виде отрицательного мениска и обращена вогнутой поверхностью к электронно-лучевой трубке, шестая линза выполнена в виде положительного мениска и обращена вогнутой поверхностью к электронно-лучевой трубке, седьмая линза выполнена положительной двояковыпуклой, RU 2226292.

Это устройство предназначено, главным образом, в качестве индикатора наведения в системах визирования и прицелах, преимущественно, авиационных. Устройство весьма сложно, что делает нецелесообразным его использование в наземных гражданских транспортных средствах.

Известно устройство для отображения информации на лобовом стекле автомобиля, которое использует отражение света от внутренней поверхности лобового стекла и включает источник изображения в виде жидкокристаллической матрицы, направляющей свет на зеркало, которое отражает его и направляет на второе зеркало, отражающее свет на внутреннюю поверхность ветрового стекла. Падающий на эту поверхность свет частично отражается и формирует изображение в поле зрения водителя, EP 1215521 A2. Однако это устройство может обеспечить изображение только в узком поле зрения, что не достаточно для отображения объема информации, необходимого для эффективной навигации и безопасного управления транспортным средством.

Известно также устройство отображения визуальной информации, включающее формирователь изображения на основе жидкокристаллической или светодиодной матрицы, который посылает свет на вогнутое сферическое зеркало, US 5140465. Затем свет отражается вторым вогнутым сферическим зеркалом и падает на внутреннюю частично отраженную поверхность ветрового стекла и отражает изображение на комфортном для водителя расстоянии, однако качество этого изображения весьма низкое, так как в этом устройстве не осуществляется коррекция кривизны поля зрения, астигматизма изображения и его дисторсионных искажений.

Известно устройство для отображения визуальной информации на лобовом стекле транспортного средства, содержащее источник изображения, который посылает свет на плоское принимающее свет зеркало. Этот свет отражается на вогнутое асферическое зеркало, направляющее свет на лобовое стекло; свет частично отражается внутренней стороной лобового стекла. При этом в поле зрения водителя формируется мнимое изображение, генерируемое источником, EP 1291700 A1.

Данное техническое решение, принятое в качестве прототипа настоящего изобретения, позволяет исправить астигматические искажения в центральной зоне формируемого изображения; однако устройство-прототип не позволяет исправить дисторсионное искажение и получить достаточно высокое качество изображения в широком поле зрения. (Дисторсионные искажения существенно влияют на качество изображения в широком поле зрения.) Кроме того, в этом устройстве недостаточно корректируется кривизна и астигматизм изображения.

Задачей настоящего изобретения является коррекция дисторсионных искажений, кроме того, решается задача улучшения коррекции кривизны и астигматизма формируемого изображения в широком поле зрения.

Согласно изобретению в устройстве отображения визуальной информации на лобовом стекле транспортного средства, содержащем источник изображения, зеркало, принимающее свет от источника изображения, и вогнутое асферическое зеркало, направляющее свет на лобовое стекло, зеркало, принимающее свет от источника изображения, выполнено выпуклым асферическим; между зеркалом, принимающим свет от источника изображения, и зеркалом, направляющим свет на лобовое стекло, размещено дополнительное вогнутое асферическое зеркало.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «Новизна».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:

на фиг.1 - оптическая схема устройства в соответствии с п.1 формулы изобретения;

на фиг.2 - оптическая схема устройства в соответствии с п.2 формулы изобретения;

на фиг.3 - то же, что на фиг.2, в аксонометрии.

Устройство отображения визуальной информации на лобовом стекле 1 транспортного средства, в данном примере автомобиля, включает источник 2 изображения, представляющий собой жидкокристаллическую матрицу со светодиодной подсветкой. Источник изображения выдает информацию о скорости движения автомобиля, запасе топлива, состоянии двигателя и бортовой аппаратуры, показания бортовых видеокамер, в том числе, заднего вида и ночного видения, навигационную информацию (GPS), а также телекоммуникационную информацию (мобильная телефонная связь). Вся информация к источнику изображения поступает от бортового компьютера автомобиля. Устройство содержит также выпуклое асферическое зеркало 3, принимающее свет от источника 2 изображения, и в вогнутое асферическое зеркало 4, направляющее свет на лобовое стекло 1. Между зеркалами 3 и 4 в варианте по п.2 формулы изобретения размещено дополнительное вогнутое асферическое зеркало 6. Зеркала 3, 4, 6 выполнены с помощью технологии алмазного точения (Diamond Tuning Single Point) с помощью станка Nanoform-250 производства фирмы Prestech Inc., США.

Устройство работает следующим образом. В варианте по п.1 формулы изобретения источник 2 изображения направляет свет на зеркало 3. Благодаря тому, что зеркало 3 выполнено выпуклым асферическим, на вогнутое асферическое зеркало 4 падает световой пучок, который имеет структуру (локальную плотность и расходимость лучей), позволяющую компенсировать дисторсионные искажения, возникающие на зеркале 4 и на внутренней поверхности лобового стекла 1. В результате наблюдатель 5 может видеть в прямом и широком поле зрения на комфортном для него расстоянии изображение достаточно высокого качества.

В варианте по п.2 формулы изобретения свет, отраженный от зеркала 3, попадает на вогнутое асферическое зеркало 6, которое позволяет дополнить, улучшить коррекцию кривизны и астигматизма изображения в широком поле зрения. Это существенно повышает качество изображения, формируемого в поле зрения водителя. Изготовлен и испытан опытный образец устройства.

Устройство содержит источник изображения, зеркало, принимающее свет от источника изображения, и вогнутое асферическое зеркало, направляющее свет на лобовое стекло. Зеркало, принимающее свет от источника изображения, выполнено выпуклым асферическим. Между зеркалом, принимающим свет от источника изображения, и зеркалом, направляющим свет на лобовое стекло, может быть размещено дополнительное вогнутое асферическое зеркало. Технический результат - коррекция дисторсионных искажений, улучшение коррекции кривизны и астигматизма формируемого изображения в широком поле зрения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство отображения визуальной информации на лобовом стекле транспортного средства, содержащее источник изображения, зеркало, принимающее свет от источника изображения, и вогнутое асферическое зеркало, направляющее свет на лобовое стекло, отличающееся тем, что зеркало, принимающее свет от источника изображения, выполнено выпуклым асферическим.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между зеркалом, принимающим свет от источника изображения, и зеркалом, направляющим свет на лобовое стекло, размещено дополнительное вогнутое асферическое зеркало.