RU2424541C2 - Device for displaying visual information on vehicle windscreen - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: device has an image source, a mirror which receives light from the image source, and a concave aspherical mirror which direct light onto the windscreen. The mirror which receives light from the image source is convex aspherical. A concave aspherical mirror can also be placed between the mirror which receives light from the image source and the mirror which directs light onto the windscreen.

EFFECT: correction of distortions, improved correction of curvature and astigmatism of the formed image in a wide field of vision.

2 cl, 3 dwg

Description

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.The invention relates to optical technology and can be used on vehicles, in particular cars, for displaying navigation and navigation information, as well as information about the state of the vehicle in the driver’s direct field of vision.

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.A device for displaying visual information, comprising a cathode ray tube and a projection lens containing seven lenses; a trapezoidal prism is installed between the cathode ray tube and the projection lens, while the input face of the prism is oriented at an acute angle to the cathode ray tube screen, the first lens of the projection lens is made in the form of an inclined positive meniscus facing a concave surface to the cathode ray tube, the second lens made positive biconvex linearly decentered and facing a more convex surface to the cathode ray tube, the third lens is made of a flat convex cylinder arched to the cathode ray tube, the fourth lens is made in the form of a positive meniscus and the convex surface is facing the cathode ray tube, the fifth lens is made in the form of a negative meniscus and the concave surface is facing the cathode ray tube, the sixth lens is made in the form positive meniscus and facing a concave surface to the cathode ray tube, the seventh lens is made positive biconvex, 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.This device is intended primarily as a guidance indicator in sighting systems and sights, mainly aviation. The device is very complex, which makes it inappropriate to use it in civilian vehicles.

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.A device for displaying information on a car windshield is known, which uses light reflection from the inner surface of the windshield and includes an image source in the form of a liquid crystal matrix directing light to a mirror that reflects it and directs it to a second mirror that reflects light on the inner surface of the windshield. The light incident on this surface is partially reflected and forms an image in the driver's field of vision, EP 1215521 A2. However, this device can provide an image only in a narrow field of view, which is not enough to display the amount of information necessary for efficient navigation and safe driving.

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.A device for displaying visual information is also known, including an image sensor based on a liquid crystal or LED matrix that sends light to a concave spherical mirror, US 5140465. Then, the light is reflected by a second concave spherical mirror and falls on the inner partially reflected surface of the windshield and reflects the image in a comfortable driver’s distance, however, the quality of this image is very poor, since this device does not correct the curvature of the field of view, stigmatism image and distorsionnyh distortion.

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.A device for displaying visual information on the windshield of a vehicle is known, comprising an image source that sends light to a flat light receiving mirror. This light is reflected on a concave aspherical mirror directing the light to the windshield; light is partially reflected by the inside of the windshield. In this case, an imaginary image generated by the source, EP 1291700 A1, is formed in the driver’s field of vision.

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.This technical solution, adopted as a prototype of the present invention, allows to correct astigmatic distortions in the Central zone of the formed image; however, the prototype device does not allow to correct the distortion distortion and to obtain a sufficiently high image quality in a wide field of view. (Distortion distortions significantly affect image quality in a wide field of view.) In addition, the curvature and astigmatism of the image are not sufficiently adjusted in this device.

Задачей настоящего изобретения является коррекция дисторсионных искажений, кроме того, решается задача улучшения коррекции кривизны и астигматизма формируемого изображения в широком поле зрения.The objective of the present invention is the correction of distortion distortion, in addition, the task is to improve the correction of curvature and astigmatism of the generated image in a wide field of view.

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.According to the invention, in a device for displaying visual information on a vehicle windshield containing an image source, a mirror receiving light from the image source, and a concave aspherical mirror directing light to the windshield, a mirror receiving light from the image source is made convex aspherical; Between the mirror receiving light from the image source and the mirror directing light to the windshield, an additional concave aspherical mirror is placed.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «Новизна».The applicant has not identified any technical solutions identical to the claimed, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "Novelty."

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг.1 - оптическая схема устройства в соответствии с п.1 формулы изобретения;figure 1 is an optical diagram of a device in accordance with claim 1 of the claims;

на фиг.2 - оптическая схема устройства в соответствии с п.2 формулы изобретения;figure 2 is an optical diagram of a device in accordance with claim 2 of the claims;

на фиг.3 - то же, что на фиг.2, в аксонометрии.figure 3 is the same as in figure 2, in a perspective view.

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.The device for displaying visual information on the windshield 1 of a vehicle, in this car example, includes an image source 2, which is a liquid crystal matrix with LED backlight. The image source provides information on vehicle speed, fuel supply, engine and on-board equipment status, on-board video camera readings, including rear view and night vision, navigation information (GPS), as well as telecommunication information (mobile phone service). All information to the image source comes from the on-board computer of the car. The device also contains a convex aspherical mirror 3, receiving light from the image source 2, and into a concave aspherical mirror 4, directing light to the windshield 1. Between mirrors 3 and 4 in the embodiment according to claim 2, an additional concave aspherical mirror is placed 6. Mirrors 3, 4, 6 are made using the technology of diamond turning (Diamond Tuning Single Point) using a Nanoform-250 machine manufactured by Prestech Inc., USA.

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.The device operates as follows. In the embodiment according to claim 1, the image source 2 directs light to the mirror 3. Due to the fact that the mirror 3 is convex aspherical, a light beam that has a structure (local density and beam divergence), which allows distortion compensation, is incident on the concave aspherical mirror 4 distortions arising on the mirror 4 and on the inner surface of the windshield 1. As a result, the observer 5 can see in a direct and wide field of view at a comfortable distance for him an image of a sufficiently high quality Twa.

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.In the embodiment according to claim 2, the light reflected from the mirror 3 enters the concave aspherical mirror 6, which allows you to complement, improve the correction of the curvature and astigmatism of the image in a wide field of view. This significantly improves the quality of the image formed in the field of view of the driver. A prototype device has been manufactured and tested.

Claims (2)

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.1. A device for displaying visual information on the windshield of a vehicle containing an image source, a mirror receiving light from the image source, and a concave aspherical mirror directing light to the windshield, characterized in that the mirror receiving light from the image source is made convex aspherical . 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. 2. The device according to claim 1, characterized in that between the mirror receiving light from the image source and the mirror directing light to the windshield, an additional concave aspherical mirror is placed.

Images