CN108828773A - 一种翻转式调节的ar-hud光路*** - Google Patents

一种翻转式调节的ar-hud光路*** Download PDF

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龚敬剑
马红虎
王波
朱妙贤
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Abstract

本发明涉及HUD技术领域，具体公开了一种翻转式调节的AR‑HUD光路***，包括生成AR‑HUD光路的像源显示模组、光路调节模组和挡风玻璃，所述光路调节模组设有第一反射镜和第二反射镜。其有益效果为：光路调节模组采用可翻转的第二反射镜，大大减少镜片的所需使用面积，像源显示模组里含一面反射镜用以折转投影光路，使整体光路更加紧凑，从而大大减少AR‑HUD的体积。像源显示模组采用投影显示方式，即投影光机的像投影在扩散板上显示，而扩散板耐高温，有效避免阳光聚焦而损坏像源零件。同时，该光路***使用时，驾驶员可根据自身身高决定选择合适的观看投影虚像位置，具有良好的增强现实辅助驾驶体验。

Description

一种翻转式调节的AR-HUD光路***
技术领域
本发明涉及HUD技术领域，尤其涉及一种翻转式调节的AR-HUD光路***。
背景技术
目前AR-HUD(Augmented Reality-Head Up Display，增强现实抬头显示器)将增强现实与抬头显示器相结合，主要用在汽车的辅助驾驶过程中。从软件的角度来说，为了减小现实与虚拟图像融合的算法难度，要求投影的图像位置保持不动，所以镜片不允许翻转(翻转会导致像面的移动)，由于又需要满足不同驾驶员的身高要求，直接导致了镜片所需面积加大，这也是造成AR-HUD体积过大的主要原因之一。并且AR-HUD的镜片比普通HUD的大，且投影距离远，导致更多的阳光被成像镜片聚集到像源上，产生的热量极其容易损坏像源零件。
如果AR-HUD光路体积过大，则对车内空间位置要求越来越高，在车内空间有限的情况下，AR-HUD体积越小越好，所以在保证较好的增强现实成像的条件下，如何缩小AR-HUD的体积成了关键。同时，防止像源组件因阳光聚集产生的热量而损坏也是一个重点。
发明内容
本发明提供一种翻转式调节的AR-HUD光路***，解决的技术问题是现有AR-HUD光路***中镜片不可翻转的设计导致AR-HUD体积过大，以及较大的AR-HUD内部镜片容易因阳光聚集而损坏像源零件。
为解决以上技术问题，本发明提供一种翻转式调节的AR-HUD光路***，包括生成AR-HUD光路的像源显示模组、光路调节模组和挡风玻璃，所述光路调节模组设有第一反射镜和第二反射镜；所述第一反射镜和所述第二反射镜均为可翻转调节的反射镜，或者所述第一反射镜为静止的反射镜且所述第二反射镜为可翻转调节的反射镜。
优选的，所述第一反射镜和所述第二反射镜均为自由曲面反射镜，或者一片为自由曲面反射镜且另一片为平面反射镜。
具体地，所述第一反射镜与所述第二反射镜的翻转角度状态根据驾驶员的身高而设定。
在本发明的较优选实施例中，所述像源显示模组包括投影光机、扩散板和投影调节镜。
优选的，所述投影光机采用DLP、LOCS、LCD或激光投影技术。
优选的，所述投影调节镜为平面反射镜或曲面反射镜。
具体地，所述投影光机投影出来的像由所述投影调节镜反射后，显示在所述扩散板上，所述扩散板上显示的像由所述第一反射镜反射到达所述第二反射镜，进一步经过反射作用到达所述挡风玻璃，在驾驶员前方形成投影虚像。
在本发明的另一实施例中，所述像源显示模组包括照明光棒、TFT屏，所述TFT屏上显示的像由所述第一反射镜反射到达所述第二反射镜，进一步经过反射作用到达所述挡风玻璃，在驾驶员前方形成投影虚像。
本发明提供的一种翻转式调节的AR-HUD光路***，光路调节模组采用可翻转的第二反射镜，大大减少镜片的所需使用面积，像源显示模组里含一面反射镜(投影调节镜)用以折转投影光路，使整体光路更加紧凑，从而大大减少AR-HUD的体积，在FOV、投影距离参数相同时，该AR-HUD体积远远小于其它不可翻转的AR-HUD体积。像源显示模组采用投影显示方式，即投影光机的像投影在扩散板上显示，而扩散板耐高温，有效避免阳光聚焦而损坏像源零件。
同时，该光路***水平FOV>10°、竖直FOV>3.3°，投影距离>7.5米，起到增强现实的作用，使用时，驾驶员可根据自身身高决定选择其中的一种状态，调节翻转式反射镜的翻转角度，选择合适的观看投影虚像位置，具有良好的增强现实辅助驾驶体验。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种翻转式调节的AR-HUD光路***的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种翻转式调节的AR-HUD光路***的投影效果图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。
本发明实施例提供的一种翻转式调节的AR-HUD光路***的结构示意图，如图1所示。在本实施例中，本发明提供一种翻转式调节的AR-HUD光路***S，包括生成AR-HUD光路的像源显示模组1、光路调节模组2和挡风玻璃3，所述光路调节模组2设有第一反射镜21和第二反射镜22；所述第一反射镜21和所述第二反射镜22均为可翻转调节的反射镜，或者所述第一反射镜21为静止的反射镜且所述第二反射镜22为可翻转调节的反射镜。
优选的，所述第一反射镜21和所述第二反射镜22均为自由曲面反射镜，或者一片为自由曲面反射镜且另一片为平面反射镜。
具体地，所述第一反射镜21与所述第二反射镜22的翻转角度状态根据驾驶员的身高而设定。通常翻转的状态可以设置为3组，分别对应不同驾驶员的身高--高中矮，投影的虚像也分别存在对应不同身高的3个位置。翻转状态不限于3种，也可以是两种或多种，甚至如果软件算法允许，所述第二反射镜22的翻转状态次数不限制。参见图2，是本发明实施例提供的一种翻转式调节的AR-HUD光路***的投影效果图，按照驾驶员的身高--高中矮(41、42、43)进行投影，其虚像101也分别存在对应不同身高的3个位置(51、52、53)，并且能够实现FOV>10°，投影距离>7.5米。
在本实施例中，所述像源显示模组1包括投影光机11、投影调节镜12和扩散板13。所述投影光机11采用DLP、LOCS、LCD或激光投影技术。所述投影调节镜12为平面反射镜或曲面反射镜，如果采用曲面镜可以用来放大或者缩小投影光机11投影出来的像。
本实施例的具体光路过程为：所述投影光机11投影出来的像由所述投影调节镜12反射后，显示在所述扩散板13上，所述扩散板13上显示的像由所述第一反射镜21反射到达所述第二反射镜22，进一步经过反射作用到达所述挡风玻璃，在驾驶员前方形成投影虚像。
所述挡风玻璃3应用在汽车、飞机、火车等交通工具的驾驶台。
本发明实施例提供的一种翻转式调节的AR-HUD光路***，光路调节模组2采用可翻转的第二反射镜22，大大减少镜片的所需使用面积，像源显示模组1里含一面反射镜(投影调节镜12)用以折转投影光路，使整体光路更加紧凑，从而大大减少AR-HUD的体积，在FOV、投影距离参数相同时，该AR-HUD体积远远小于其它不可翻转的AR-HUD体积。像源显示模组1采用投影显示方式，即投影光机11的像投影在扩散板13上显示，而扩散板13耐高温，有效避免阳光聚焦而损坏像源零件。
同时，该光路***水平FOV>10°、竖直FOV>3.3°，投影距离>7.5米，起到增强现实的作用，使用时，驾驶员可根据自身身高决定选择其中的一种状态，调节翻转式反射镜的翻转角度，选择合适的观看投影虚像位置，具有良好的增强现实辅助驾驶体验。
在本实施例中，所述像源显示模组1采用投影显示方式，即投影光机11投影的像需要在扩散板13上显示。在实现过程中，还可采用TFT显示技术进行直接显示，则不需要扩散板13承接，该种情形可以为：所述像源显示模组1包括照明光棒、TFT屏，所述TFT屏上显示的像由所述第一反射镜21反射到达所述第二反射镜22，进一步经过反射作用到达所述挡风玻璃3，在驾驶员前方形成投影虚像。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种翻转式调节的AR-HUD光路***，其特征在于，包括生成AR-HUD光路的像源显示模组、光路调节模组和挡风玻璃，所述光路调节模组设有第一反射镜和第二反射镜；所述第一反射镜和所述第二反射镜均为可翻转调节的反射镜，或者所述第一反射镜为静止的反射镜且所述第二反射镜为可翻转调节的反射镜。
2.如权利要求1所述的一种翻转式调节的AR-HUD光路***，其特征在于：所述第一反射镜和所述第二反射镜均为自由曲面反射镜，或者一片为自由曲面反射镜且另一片为平面反射镜。
3.如权利要求1所述的一种翻转式调节的AR-HUD光路***，其特征在于：所述第一反射镜与所述第二反射镜的翻转角度状态根据驾驶员的身高而设定。
4.如权利要求1所述的一种翻转式调节的AR-HUD光路***，其特征在于：所述像源显示模组包括投影光机、扩散板和投影调节镜。
5.如权利要求4所述的一种翻转式调节的AR-HUD光路***，其特征在于：所述投影光机采用DLP、LOCS、LCD或激光投影技术。
6.如权利要求5所述的一种翻转式调节的AR-HUD光路***，其特征在于：所述投影调节镜为平面反射镜或曲面反射镜。
7.如权利要求6所述的一种翻转式调节的AR-HUD光路***，其特征在于：所述投影光机投影出来的像由所述投影调节镜反射后，显示在所述扩散板上，所述扩散板上显示的像由所述第一反射镜反射到达所述第二反射镜，进一步经过反射作用到达所述挡风玻璃，在驾驶员前方形成投影虚像。
8.如权利要求1所述的一种翻转式调节的AR-HUD光路***，其特征在于：所述像源显示模组包括照明光棒、TFT屏，所述TFT屏上显示的像由所述第一反射镜反射到达所述第二反射镜，进一步经过反射作用到达所述挡风玻璃，在驾驶员前方形成投影虚像。
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