CN106681004A - 一种嵌入式抬头显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车抬头显示***技术领域，提供一种嵌入式抬头显示装置，包括成像单元、第一反射镜、第二反射镜以及调节组件。成像单元、第一反射镜以及第二反射镜形成一预先安装于汽车车体内的安装体，成像单元射出的成像光线经第一反射镜和第二反射镜多次反射至挡风玻璃上，并且分别在挡风玻璃的内弧面形成第一图像以及在外弧面形成第二图像，第一图像在挡风玻璃另一侧的第一虚像和第二图像在挡风玻璃另一侧的第二虚像可通过调节组件调节第二反射镜相对挡风玻璃的转动角度而沿入眼方向重合，消除重影问题，整个过程无需对挡风玻璃进行结构改造，避免改造费用。

Description

一种嵌入式抬头显示装置
技术领域
本发明涉及汽车抬头显示***技术领域，尤其涉及一种嵌入式抬头显示装置。
背景技术
汽车抬头显示技术是当前国际国内正在大力发展的智能网联汽车的重要组成部分，通过前期宝马、奔驰等高端豪华品牌汽车上对于HUD(Head Up Display平视显示器)的应用推广，越来越多的车厂和用户认识到通过汽车的抬头显示技术对于安全驾驶的重要性，实现了驾驶员目不离路就可以获取车速、导航、路况、车距等重要信息，其独特的显示位置，以及悬浮式透明显示效果，是车上的其它位置显示器无法取代的，所以越来为越多的车厂把抬头显示***装配于自己的新车上，作为提升汽车安全的有效配置。要实现汽车挡风玻璃上的抬头显示，存在一个必须要解决的显示技术难题—由于挡风玻璃厚度带来的反射重影问题，因为重影问题的存在会明显地影响驾驶员观看显示信息的舒适度，严重者会引起驾驶员的头晕，从而影响驾驶安全。同时也会影响驾驶员获取显示信息的辨识速度与准确性。
现有汽车抬头显示***的解决方案中，多采用在汽车挡风玻璃中增加或改造玻璃中已有的夹膜，使得内外两层玻璃中有一层上厚下薄的夹膜，从而改变挡风玻璃外表面对于折射进玻璃内部的光线的反射角度，达到改变玻璃内部光线的传播路径的目的，从而减轻或消除重影现象。类似于上述方法原理，也有采用在挡风玻璃内表面贴一层上厚下薄的透明材料，以达到减轻或消除重影现象的目的。另外，也有采用对挡风玻璃内表面镀膜或贴膜，以增加挡风玻璃对光线的反射率，从而达到减轻或消除重影现象之目的。
上述方面，都需要增加额外成本，对挡风玻璃进行特别定制或者后期特别处理，才可以达到减轻或消除重影现象之目的。
发明内容
综上所述，本发明的目的在于提供一种嵌入式抬头显示装置，旨在解决现有的装置在解决重影问题上需要额外增加成本的问题。
本发明是这样实现的，一种嵌入式抬头显示装置，其用于将信息经所述汽车的挡风玻璃反射至人眼，所述挡风玻璃包括内弧面和外弧面，所述嵌入式抬头显示装置包括成像单元、接收所述成像单元射出的成像光线并将所述成像光线经多次反射至所述挡风玻璃上的第一反射镜与第二反射镜以及用于调节所述第二反射镜相对所述挡风玻璃的夹角的调节组件，所述成像单元、所述第一反射镜和所述第二反射镜形成一预先安装于汽车车体内的安装体，所述成像光线经所述内弧面反射后形成第一图像，所述成像光线透过所述内弧面并经过所述外弧面反射后形成第二图像，所述第一图像在所述挡风玻璃另一侧的第一虚像和所述第二图像在所述挡风玻璃另一侧的第二虚像经所述调节组件调节所述第二反射镜相对所述挡风玻璃的转动角度而沿人眼方向重合。
进一步地，所述第一反射镜和所述第二反射镜均为凹面镜；或者所述第一反射镜为凹面镜，所述第二反射镜为平面镜；或者所述第一反射镜为平面镜，所述第二反射镜为凹面镜。
具体地，所述凹面镜为球面镜、非球面镜或自由曲面镜。
具体地，所述第一反射镜和所述第二反射镜相对设置，所述第一反射镜的背面朝驾驶员且位于所述第二反射镜的后方，所述第二反射镜的反射面朝向所述成像单元的所述成像光线以及朝向所述挡风玻璃，所述第一反射镜的反射面朝向所述第二反射镜的反射面，所述成像光线由所述第二反射镜反射至所述挡风玻璃；
或者，所述第一反射镜和所述第二反射镜相对设置，所述第一反射镜的背面朝驾驶员且位于所述第二反射镜的后方，所述第一反射镜的反射面朝向所述成像单元的所述成像光线，所述第二反射镜的反射面朝向所述挡风玻璃，所述成像光线由所述第二反射镜反射至所述挡风玻璃。
进一步地，所述第一反射镜的反射面和水平面之间的夹角小于90°，所述第二反射镜的背面与水平面之间的夹角小于90°。
进一步地，所述调节组件包括用于调节所述第二反射镜相对所述挡风玻璃的夹角的转轴，所述转轴设于所述第二反射镜背部的端部。
进一步地，所述嵌入式抬头显示装置位于驾驶员前方的仪表台内部。
与现有技术相比，本发明提供的嵌入式抬头显示装置，将成像单元与第一反射镜以及与第二反射镜形成一预先安装于汽车车体内的安装体。成像单元射出的成像光线经第一反射镜和第二反射镜多次反射至挡风玻璃上，并且分别在挡风玻璃的内弧面形成第一图像以及在外弧面形成第二图像，第一图像在挡风玻璃另一侧的第一虚像和第二图像在挡风玻璃另一侧的第二虚像可通过调节组件调节第二反射镜相对挡风玻璃的夹角而沿入眼方向重合，即第一虚像、第二虚像以及人眼三点一线，消除成像单元反射后的重影问题，整个过程无需对挡风玻璃进行结构改造，进而可避免挡风玻璃的改造费用。
附图说明
图1是本发明实施例提供的嵌入式抬头显示装置的成像结构示意图；
图2是本发明实施例提供的嵌入式抬头显示装置的另一成像结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者间接在另一个元件上。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者间接连接至该另一个元件上。
还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下、顶、底等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
请参考图1和图2，本发明实施例提供的一种嵌入式抬头显示装置，其用于将车速、导航、路况和车距等重要信息经汽车的挡风玻璃1反射至人眼，挡风玻璃1包括朝向人眼的内弧面11以及与内弧面11相对设置的外弧面12。嵌入式式抬头显示装置包括成像单元21、第一反射镜23、第二反射镜22以及调节组件24。成像单元21、第一反射镜23以及第二反射镜22形成一预先安装于汽车车体内的安装体2，安装体2为一个整体。成像单元21射出的成像光线211在第一反射镜23和第二反射镜22之间经多次反射后射至挡风玻璃1上。调节组件24可调节第二反射镜22相对挡风玻璃1的夹角。成像光线211经内弧面11反射后形成第一图像，成像光线211透过内弧面11并经外弧面12反射后形成第二图像，第一图像在挡风玻璃1另一侧的第一虚像31和第二图像在挡风玻璃1另一侧的第二虚像32经调节组件24调节第二反射镜22相对挡风玻璃1的转动角度而沿入眼方向重合。
本发明实施例提供的嵌入式抬头显示装置，将成像单元21与第一反射镜23以及与第二反射镜22形成一预先安装于汽车车体内的安装体。成像单元21射出的成像光线211经第一反射镜23和第二反射镜22多次反射至挡风玻璃1上，并且分别在挡风玻璃1的内弧面11形成第一图像以及在外弧面12形成第二图像，第一图像在挡风玻璃1另一侧的第一虚像31和第二图像在挡风玻璃1另一侧的第二虚像32可通过调节组件24调节第二反射镜22相对挡风玻璃1的夹角而沿入眼方向重合，即第一虚像31、第二虚像32以及人眼三点一线，消除成像单元21反射后的重影问题，整个过程无需对挡风玻璃1进行结构改造，进而可避免挡风玻璃1的改造费用。
在本实施例中，汽车挡风玻璃1具有凹面镜的特征，根据凹面镜的成像原理，进而在凹面的挡风玻璃1的一倍焦距范围内，当物距变得更远时，两个虚像会得更大，并且离轴(入眼中心线)更远，成像距离也更远。挡风玻璃1内外表面两个距离不同的凹面镜的物距并不相同，因此，挡风玻璃1的内弧面11成像和挡风玻璃1的外弧面12成像的所对应的虚像高度变化并不同步。相对而言，挡风玻璃1的外弧面12成像因为距离更远，比挡风玻璃1的内弧面11成像拥有更快的离轴速度。通过改变第二反射镜22与挡风玻璃1的夹角，即可实现两个虚像之间的高度差将会逐渐减小。当挡风玻璃1的内弧面11对应的虚像和挡风玻璃1的外弧面12对应的虚像以及驾驶员眼睛处理同一条直线时，重影现象消失或接近于消失。
具体地，在本实施例中，第一反射镜23和第二反射镜22均为凹面镜，或者，第一反射镜23为凹面镜，第二反射镜22为平面镜，或第一反射镜23为平面镜，第二反射镜22为凹面镜。
在本实施例中，该凹面镜为球面镜、非球面镜或自由曲面镜。在经过第一反射镜23和第二反射镜22两凹面镜的反射后成像单元21的影像被放大。
具体地，请参考图2，在本实施例中，第一反射镜23和第二反射镜22相对设置，第一反射镜23的背面朝驾驶员且位于第二反射镜22的后方，这里的后方是指第一反射镜23较第二反射镜22距离驾驶员更近的方位，同时，需保证第一反射镜23能够接收所有来自成像单元21的成像光线211，并将接收的所有成像光线211反射至第二反射镜22。第二反射镜22的反射面朝向挡风玻璃1以及成像单元21，第一反射镜23的反射面朝向第二反射镜22的反射面，即成像单元21的成像光线211先射向第二反射镜22的反射面，通过第二反射镜22反射至第一反射镜23，再由第一反射镜23反射回第二反射镜22，最终，成像光线211在第一反射镜23与第二反射镜22之间经过3次反射后，由第二反射镜22反射至挡风玻璃1。这样，在第一反射镜23和第二反射镜22均为凹面镜的基础上，成像光线211经过二次反射过程后被放大，像距被拉远。
或者，请参考图1，与上述实施不同之处在于，第一反射镜23的反射面朝向成像单元21，第二反射镜22的反射面朝向挡风玻璃1，即成像单元21的成像光线211先射向第一反射镜23的反射面，通过第一反射镜23反射至第二反射镜22，再由第二反射镜22反射至挡风玻璃1上，最终，成像光线211在第一反射镜23与第二反射镜22之间经过2次反射后，由第二反射镜22反射至挡风玻璃1。
进一步地，在本实施例中，该第一反射镜23与该第一反射镜23之间相对而立，这样可以保证第一反射镜23和第二反射镜22之间的光线反射。同时该第一反射镜23的反射面和水平面之间的夹角小于90°，这样可以使得第一反射镜23朝向该成像单元21倾斜，该第二反射镜22的背面与水平面之间的夹角小于90°，这样，便于第一反射镜23反射过来的光线反射给挡风玻璃1。
进一步地，请参考图1和图2，在本实施例中，调节组件24包括用于调节第二反射镜22相对挡风玻璃1的夹角的转轴241。即通过调节转轴241，使得被反射至挡风玻璃1上的成像光线211于挡风玻璃1上上下移动，使得第一虚像31和第二虚像32于人眼接受光线范围内重合，即第一虚像31、第二虚像32以及人眼三点一线，从而消除重影问题。转轴241设于第二反射镜22背部的端部，可以是第二反射镜的背部两端其中一个，即第二反射镜以位于其背部端部的转轴为转动中心而转动。这样，转动转轴241不仅可调节第二反射镜22相对挡风玻璃1之间的夹角，而且改变成像单元21相对挡风玻璃1的物距变化范围。
进一步地，在本实施例中，嵌入式抬头显示装置位于驾驶员的前方，具体地，在本实施例中，嵌入式抬头显示装置嵌设于汽车的仪表台内，随汽车一起出售。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种嵌入式抬头显示装置，其用于将信息经所述汽车的挡风玻璃反射至人眼，所述挡风玻璃包括内弧面和外弧面，其特征在于，所述嵌入式抬头显示装置包括成像单元、接收所述成像单元射出的成像光线并将所述成像光线经多次反射至所述挡风玻璃上的第一反射镜与第二反射镜以及用于调节所述第二反射镜相对所述挡风玻璃的夹角的调节组件，所述成像单元、所述第一反射镜和所述第二反射镜形成一预先安装于汽车车体内的安装体，所述成像光线经所述内弧面反射后形成第一图像，所述成像光线透过所述内弧面并经过所述外弧面反射后形成第二图像，所述第一图像在所述挡风玻璃另一侧的第一虚像和所述第二图像在所述挡风玻璃另一侧的第二虚像经所述调节组件调节所述第二反射镜相对所述挡风玻璃的转动角度而沿人眼方向重合。
2.如权利要求1所述的嵌入式抬头显示装置，其特征在于，所述第一反射镜和所述第二反射镜均为凹面镜；或者所述第一反射镜为凹面镜，所述第二反射镜为平面镜；或者所述第一反射镜为平面镜，所述第二反射镜为凹面镜。
3.如权利要求2所述的嵌入式抬头显示装置，其特征在于，所述凹面镜为球面镜、非球面镜或自由曲面镜。
4.如权利要求2所述的嵌入式抬头显示装置，其特征在于，所述第一反射镜和所述第二反射镜相对设置，所述第一反射镜的背面朝驾驶员且位于所述第二反射镜的后方，所述第二反射镜的反射面朝向所述成像单元的所述成像光线以及朝向所述挡风玻璃，所述第一反射镜的反射面朝向所述第二反射镜的反射面，所述成像光线由所述第二反射镜反射至所述挡风玻璃。
5.如权利要求2所述的嵌入式抬头显示装置，其特征在于，所述第一反射镜和所述第二反射镜相对设置，所述第一反射镜的背面朝驾驶员且位于所述第二反射镜的后方，所述第一反射镜的反射面朝向所述成像单元的所述成像光线，所述第二反射镜的反射面朝向所述挡风玻璃，所述成像光线由所述第二反射镜反射至所述挡风玻璃。
6.如权利要求4或5所述的嵌入式抬头显示装置，其特征在于，所述第一反射镜的反射面和水平面之间的夹角小于90°，所述第二反射镜的背面与水平面之间的夹角小于90°。
7.如权利要求1～5任一项所述的嵌入式抬头显示装置，其特征在于，所述调节组件包括用于调节所述第二反射镜相对所述挡风玻璃的夹角的转轴，所述转轴设于所述第二反射镜背部的端部。
8.如权利要求1～5任一项所述的嵌入式抬头显示装置，其特征在于，所述嵌入式抬头显示装置位于驾驶员前方的仪表台内部。
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