[发明专利]自由曲面大视场低畸变汽车后视镜的实现方法

说明书

本发明提出了一种自由曲面大视场低畸变汽车后视镜的实现方法，包括：建立人眼视线方向和目标观察位置的离散化映射关系；采用数值方法求解所述后视镜表面所有离散特征点的坐标和法线矢量，并通过插值方法将所述离散特征点拟合为光滑的自由曲面，得到后视镜的初始面型；对所述初始面型的参数变量进行优化，使特征光线追迹的实际目标位置接近预设目标位置，从而获得自由曲面大视场低畸变汽车后视镜的三维模型，根据三维模型制造所述自由曲面大视场低畸变汽车后视镜。本发明设计效率高，实现的自由曲面后视镜具有视场大、畸变小的优点，可有效解决目前各型车辆后视盲区的问题。

技术领域

本发明涉及应用光学领域中的自由光学曲面设计技术领域，特别涉及一种自由曲面大视场低畸变汽车后视镜的实现方法。

背景技术

常规车辆后视镜均为平面镜或小曲率凸球面镜，视野不足，存在盲区，严重影响行车安全。据统计，后视镜盲区造成的交通事故在中国约占30％，其中70％高速公路变换车道发生的交通事故都是由于后视镜盲区造成的。

常规车辆左后视镜视野约10°，右后视镜视野约5°，内后视镜视野约20°，后视镜总有效视野约35°，车辆左后方与右后方存在大片盲点，因此在高速并道、超车以及转弯时存在巨大风险。为了解决后视盲区问题，目前多采用在后视镜上加贴一块小圆镜的方式，由于这种小圆镜只是普通的凸球面广角镜，造成影像严重失真变形(即畸变大)，反射着扭曲的路况，给驾驶人员带来了严重的视觉误差。并且，由于小圆镜尺寸较小，行驶过程中观察费力，使其实用性大打折扣。

综上所述，在大视场后视镜的设计方面仍存在很多问题，且目前尚没有有效的可以实现大视场低畸变后视镜的设计方法。

发明内容

本发明的目的是设计出一种自由曲面大视场低畸变汽车后视镜的实现方法，通过本方法设计的汽车后视镜能够解决现有车辆在行驶过程中遇到的后视盲区问题，大大提升了驾驶安全。

为此，本发明公开了一种自由曲面大视场低畸变汽车后视镜的实现方法，其包括以下步骤：

S1、建立人眼视线方向和目标观察位置的离散化映射关系；

S2、采用数值方法求解后视镜表面所有离散特征点的坐标和法线矢量，并通过插值方法将所述离散特征点拟合为光滑的自由曲面，得到后视镜的初始面型；

S3、对所述初始面型的参数变量进行优化，使特征光线追迹的实际目标位置接近预设目标位置。

进一步的，所述建立人眼视线方向和目标观察位置的离散化映射关系，包括：

S11，以人眼位置为坐标原点O，以水平观察方向为x轴、垂直观察方向为y轴、正前观察方向为z轴建立直角坐标系xyz。

S12，给定人眼在x和y方向的半视场角分别为θ_xmax和θ_ymax，在人眼正前方z＝H_s处建立一个虚拟的矩形观察窗S＝{(x_s,y_s,H_s)|-L_s/2≤x_s≤L_s/2,-W_s/2≤y_s≤W_s/2}，其中L_s和W_s分别为观察窗的长度和宽度，且满足L_s＝2×H_s×tan(θ_xmax)、W_s＝2×H_s×tan(θ_ymax)。