CN219957989U - 一种抬头显示***及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及抬头显示技术领域，公开了一种抬头显示***及车辆，该抬头显示***包括图像生成单元，第一反射镜、第二反射镜和风挡玻璃，其中，第一反射镜设置在所述图像生成单元的出光侧，第二反射镜设置在所述第一反射镜的出光侧，风挡玻璃设置在所述第二反射镜的出光侧，图像生成单元输出的曲面图像源通过第一反射镜进行第一次反射、通过第二反射镜进行第二次反射后，通过风挡玻璃反射至人眼投影成像，本实用新型实施例提供的抬头显示***中图像生成单元直接输出曲面的图像源，在保证成像效果的同时结构简单，生产成本较低，设计自由度更高。

Description

一种抬头显示***及车辆

技术领域

本实用新型实施例涉及抬头显示技术领域，特别涉及一种抬头显示***及车辆。

背景技术

车载抬头显示设备(Head-up Display，HUD)是一种增强辅助驾驶安全的车载投影装备，能够将一些行驶信息或者车辆信息显示在正常观察方向的视野范围内，通常为人眼前方风挡玻璃上的部分区域，随着需要投影的信息越来越多，HUD图像也随之越来越大，对投影图像的清晰度要求也越来越高。

在实现本实用新型实施例过程中，发明人发现以上相关技术中至少存在如下问题：目前，通常采用多片镜片以及自由曲面来提升HUD***投影图像的尺寸、清晰度及成像质量，然而，这会大大增加HUD***的生产成本。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种抬头显示***及车辆。

本实用新型实施例的目的是通过如下技术方案实现的：

为解决上述技术问题，第一方面，本实用新型实施例中提供了一种抬头显示***，包括：图像生成单元，所述图像生成单元配置为输出曲面图像源；第一反射镜，设置在所述图像生成单元的出光侧且用于将所述曲面图像源进行第一次反射；第二反射镜，设置在所述第一反射镜的出光侧且用于将所述曲面图像源进行第二次反射；风挡玻璃，设置在所述第二反射镜的出光侧且用于所述曲面图像源反射至人眼投影成像。

在一些实施例中，所述图像生成单元为曲面液晶显示器，且所述曲面液晶显示器的出光面的面型为柱面、球面，或者自由曲面。

在一些实施例中，所述图像生成单元包括微投影仪和曲面成像膜，所述曲面成像膜设置在所述微投影仪的出光侧且设置在所述第一反射镜的入光侧，且所述曲面成像膜的面型为柱面、球面，或者自由曲面。

在一些实施例中，所述微投影仪为硅基液晶投影仪、数字微镜投影仪、微机电***投影仪或者全息投影仪。

在一些实施例中，所述曲面成像膜的凹面朝向所述微投影仪设置且凸面朝向所述第一反射镜设置，或者，所述曲面成像膜的凸面朝向所述微投影仪设置且凹面朝向所述第一反射镜设置。

在一些实施例中，所述图像生成单元、所述第一反射镜和所述第二反射镜收容于所述风挡玻璃的同一侧，所述图像生成单元和所述第二反射镜设置在所述第一反射镜的同一侧，且所述第一反射镜设置在所述图像生成单元和人眼位置之间。

在一些实施例中，所述第一反射镜为平面反射镜或凹面反射镜，和/或，所述第二反射镜为平面反射镜或凹面反射镜。

在一些实施例中，所述第一反射镜为凹面反射镜时，所述第一反射镜的面型为柱面、球面，或者自由曲面，且所述第一反射镜的部分凹面朝向所述图像生成单元和所述第二反射镜。

在一些实施例中，所述第二反射镜为凹面反射镜时，所述第二反射镜的面型为柱面、球面，或者自由曲面，且所述第二反射镜的凹面朝向所述第一反射镜。

为解决上述技术问题，第二方面，本实用新型实施例中提供了一种车辆，包括：如第一方面所述的抬头显示***。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例中提供了一种抬头显示***及车辆，该抬头显示***包括图像生成单元，第一反射镜、第二反射镜和风挡玻璃，其中，第一反射镜设置在所述图像生成单元的出光侧，第二反射镜设置在所述第一反射镜的出光侧，风挡玻璃设置在所述第二反射镜的出光侧，图像生成单元输出的曲面图像源通过第一反射镜进行第一次反射、通过第二反射镜进行第二次反射后，通过风挡玻璃反射至人眼投影成像，本实用新型实施例提供的抬头显示***中图像生成单元直接输出曲面的图像源，在保证成像效果的同时结构简单，生产成本较低，设计自由度更高。

附图说明

一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块表示为类似的元件/模块，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供的一种抬头显示***的结构示意图；

图2是图1所示抬头显示***中图像生成单元的局部结构示意图；

图3(a)是图1所示抬头显示***的光路图；

图3(b)是图1所示抬头显示***中图像生成单元替换为平面图像源的光路图；

图4(a)是图3(a)所示光路的RMS点列图；

图4(b)是图3(b)所示光路的RMS点列图；

图5是本实用新型实施例提供的一种车辆的结构示意图；

附图标记：10、抬头显示***；1、图像生成单元；11、曲面液晶显示器(或者微投影仪)；12、曲面图像源(或者曲面成像膜)；2、第一反射镜；3、第二反射镜；4、风挡玻璃；100、车辆。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以作出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以不同于装置中的模块划分。此外，本文所采用的“第一”、“第二”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

为了解决当前抬头显示***主要采用镜头组及自由曲面调整光路以得到成像效果较好的投影图像的方案成本较高、设计自由度有限的问题，本实用新型实施例提供了一种抬头显示***及车辆，抬头显示***中图像生成单元直接输出曲面的图像源，在保证成像效果的同时结构简单，生产成本较低，设计自由度更高。

具体地，下面结合附图，对本实用新型实施例作进一步阐述。

本实用新型实施例提供了一种抬头显示***10，请参见图1，其示出了本实用新型实施例提供的一种抬头显示***10的结构，所述抬头显示***10包括：图像生成单元1、第一反射镜2、第二反射镜3和风挡玻璃4。

所述图像生成单元(Picture Generation Unit，PGU)1用于根据所需显示的车辆信息和/或驾驶信息等生成图像源且输出的图像源的图像面为曲面，所述图像生成单元1配置为输出曲面图像源；且有，所述图像生成单元1的凸面可朝向所述第一反射镜2设置，以放大图像源的光束。其中，能够输出曲面图像源的图像生成单元1可通过两种方式实现，请一并参见图2，其示出了图1所示抬头显示***10中图像生成单元1的局部结构。

第一种方式具体地：所述图像生成单元1为曲面液晶显示器(Liquid CrystalDisplay，LCD)11，所述液晶显示器11输出的图像源12为曲面。且有，所述曲面液晶显示器11的出光面的面型为柱面、球面，或者自由曲面。需要说明的是，在图2所示示例中，所述曲面液晶显示器11输出的图像源12的凸面朝向所述第一反射镜2设置，在其他的一些实施例中，也可以是所述曲面液晶显示器11输出的图像源12的凹面朝向所述第一反射镜2设置，具体可根据实际对成像时图像的尺寸进行设置。

第二种方式具体地，所述图像生成单元1包括微投影仪11和曲面成像膜12，所述曲面成像膜12设置在所述微投影仪11的出光侧且设置在所述第一反射镜2的入光侧，且有，所述曲面成像膜12的面型为柱面、球面，或者自由曲面。所述微投影仪11为硅基液晶(LiquidCrystal on Silicon，LCoS)投影仪、数字微镜(Digital Micromirror Device，DMD)投影仪、微机电***(Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS)投影仪或者全息投影仪。需说明的是，所述微投影仪11输出的图像源、形成的图像面为平面，经由所述曲面成像膜12将平面图像源调整为曲面图像源。还需要说明的是，在图2所示示例中，所述曲面成像膜12的凹面朝向所述微投影仪11设置，所述曲面成像膜12的凸面朝向所述第一反射镜2设置，在其他的一些实施例中，也可以是所述曲面成像膜12的凸面朝向所述微投影仪11设置且凹面朝向所述第一反射镜2设置，具体可根据实际对成像时图像的尺寸进行设置。

具体地，可根据实际需要，选择第一种方式中可直接输出曲面图像源的曲面显示器、曲面显示屏、投影设备等，或者，选择第二种方式中输出平面图像源的显示设备即可将平面图像源调整为曲面图像源出射的曲面成像膜等，不需要拘泥于本实用新型实施例的限定。

所述第一反射镜2，设置在所述图像生成单元1的出光侧且用于将所述曲面图像源进行第一次反射；需要说明的是，在图1所示示例中，所述第一反射镜2由于其反射面为平面，不会对图像源的尺寸进行调制，仅调整光线的传输方向，将光线进行折叠，从而使得抬头显示***10镜片的部分尺寸可收容于风挡玻璃4下方，减小整个抬头显示***10的尺寸。

所述第二反射镜3，设置在所述第一反射镜2的出光侧且用于将所述曲面图像源进行第二次反射；在图1所示示例中，所述第二反射镜3为凹面反射镜，所述第二反射镜3的面型为柱面、球面，或者自由曲面，且所述第二反射镜3的部分凹面朝向所述第一反射镜2。所述第二反射镜3一方面能够将光线发散，放大图像源的尺寸，另一方面也能够将光线进行折叠，从而使得抬头显示***10镜片的部分尺寸可收容于风挡玻璃4下方，减小整个抬头显示***10的尺寸。

需要说明的是，本实用新型实施例中以第一反射镜2为平面反射镜，且第二反射镜3为凹面反射镜为例，在实际应用中，所述第一反射镜2为平面反射镜或凹面反射镜，和/或，所述第二反射镜3为平面反射镜或凹面反射镜，具体地，可根据所需成像的尺寸等来设置，不需要拘泥于本实用新型实施例的限定。且有，在所述第一反射镜2为凹面反射镜时，所述第一反射镜2的面型为柱面、球面，或者自由曲面，且所述第一反射镜2的部分凹面朝向所述图像生成单元1和所述第二反射镜3。

所述风挡玻璃4，设置在所述第二反射镜3的出光侧且用于所述曲面图像源反射至人眼投影成像。所述风挡玻璃4的面型为曲面，进一步地，所述风挡玻璃4的凹面朝向人眼和第二反射镜3设置，从而将图像源汇聚到人眼中成像，且该像为虚像。

且有，所述图像生成单元1、所述第一反射镜2和所述第二反射镜3收容于所述风挡玻璃4的同一侧，所述图像生成单元1和所述第二反射镜3设置在所述第一反射镜2的同一侧，且所述第一反射镜2设置在所述图像生成单元1和人眼位置之间，以使图像生成单元1输出的图像源可通过第一反射镜2全部反射至第二反射镜3所在方向，不会继续传输并输出至人眼处影响成像效果，且在纵向上收容于风挡玻璃4的下方，能够缩小整个抬头显示***10的尺寸。

本实用新型实施例提供的抬头显示***10工作时，第一反射镜2、第二反射镜3和风挡玻璃4构成了所述抬头显示***10的二次投影光路***，图像生成单元1输出的曲面图像源出射沿光路发散并到达第一反射镜2处发生第一次反射，反射后图像尺寸不变仅改变光路方向并反射到第二反射镜3处，经由第二反射镜3发生第二次反射后曲面图像源沿光路再次发散并到达风挡玻璃4处，在风挡玻璃4处反射并汇聚到人眼处投影成像。本实用新型实施例提供的抬头显示***10可实现对成像效果的调节，有效地减轻球差、慧差、畸变对成像的影响，同时设计自由度、光学自由度也较高，且采用的镜片数量较少，生产成本较低。其中，可通过调整图像生成单元1输出的曲面图像源和/或调整第二反射镜3的面型实现对成像效果的调节；可通过设计所述第二反射镜3和所述曲面图像源来减轻球差、慧差、畸变对成像的影响；通过对曲面图像源和第二反射镜3的曲面参数的调整自由度较高；仅采用第一反射镜2和第二反射镜也可减少生产成本。

且有，请一并参见图3(a)、图3(b)、图4(a)和图4(b)，其中，图3(a)为本实用新型实施例提供的抬头显示***、也即图1所示抬头显示***、也即图像生成单元PGU的图像源/成像面为柱面时的光路，图4(a)为图3(a)所示光路在九个视场点下的均方根半径、也即RMS，图3(b)为将本实用新型实施例提供的抬头显示***中的图像生成单元PGU的图像源/成像面替换为平面时的光路，图4(b)为图3(b)所示光路在九个视场点下的均方根半径、也即RMS，具体的九个视场点下的RMS可参见下表1，对比RMS可知，除了视点6的RMS有局部变大外，其他8个视点的RMS呈现明显的下降，本实用新型实施例提供的图像生成单元1配置为输出曲面图像源能够使得光学成像效果得到明显的提升。

表1

本实用新型实施例还提供了一种车辆100，请参见图5，其示出了本实用新型实施例提供的一种车辆100的结构，所述车辆100包括：如上述实施例及图1至图2所述的抬头显示***10。

所述车辆100可以是新能源汽车或者燃油汽车或者混合动力汽车等不同类型的车型。所述车辆100采用本实用新型实施例提供的抬头显示***10时，驾驶员可通过视野前方的风挡玻璃4观察到投影图像，从而获取车辆的车辆信息和/或驾驶信息。其中，所述车辆信息可包括车速、车辆的剩余油量/电量，油门指示，和/或方向指示灯等，所述驾驶信息可包括驾驶提示、驾驶途径、驾驶方向、距离目的地的距离、目的地所在方位、停车指示，和/或由导航软件投屏的导航信息等等，具体可根据实际需要进行设置。

本实用新型实施例中提供了一种抬头显示***及车辆，该抬头显示***包括图像生成单元，第一反射镜、第二反射镜和风挡玻璃，其中，第一反射镜设置在所述图像生成单元的出光侧，第二反射镜设置在所述第一反射镜的出光侧，风挡玻璃设置在所述第二反射镜的出光侧，图像生成单元输出的曲面图像源通过第一反射镜进行第一次反射、通过第二反射镜进行第二次反射后，通过风挡玻璃反射至人眼投影成像，本实用新型实施例提供的抬头显示***中图像生成单元直接输出曲面的图像源，在保证成像效果的同时结构简单，生产成本较低，设计自由度更高。

需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其他变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种抬头显示***，其特征在于，包括：

图像生成单元，所述图像生成单元配置为输出曲面图像源，其中，所述图像生成单元为曲面液晶显示器，或者，所述图像生成单元包括微投影仪和曲面成像膜且所述曲面成像膜设置在所述微投影仪的出光侧；

第一反射镜，设置在所述图像生成单元的出光侧且用于将所述曲面图像源进行第一次反射，所述曲面成像膜设置在所述第一反射镜的入光侧；

第二反射镜，设置在所述第一反射镜的出光侧且用于将所述曲面图像源进行第二次反射；

风挡玻璃，设置在所述第二反射镜的出光侧且用于所述曲面图像源反射至人眼投影成像。

2.根据权利要求1所述的抬头显示***，其特征在于，

所述曲面液晶显示器的出光面的面型为柱面、球面，或者自由曲面。

3.根据权利要求1所述的抬头显示***，其特征在于，

所述曲面成像膜的面型为柱面、球面，或者自由曲面。

4.根据权利要求3所述的抬头显示***，其特征在于，

所述微投影仪为硅基液晶投影仪、数字微镜投影仪、微机电***投影仪或者全息投影仪。

5.根据权利要求3所述的抬头显示***，其特征在于，

所述曲面成像膜的凹面朝向所述微投影仪设置且凸面朝向所述第一反射镜设置，

或者，

所述曲面成像膜的凸面朝向所述微投影仪设置且凹面朝向所述第一反射镜设置。

6.根据权利要求1-4任一项所述的抬头显示***，其特征在于，

所述图像生成单元、所述第一反射镜和所述第二反射镜收容于所述风挡玻璃的同一侧，

所述图像生成单元和所述第二反射镜设置在所述第一反射镜的同一侧，且所述第一反射镜设置在所述图像生成单元和人眼位置之间。

7.根据权利要求1-4任一项所述的抬头显示***，其特征在于，

所述第一反射镜为平面反射镜或凹面反射镜，和/或，所述第二反射镜为平面反射镜或凹面反射镜。

8.根据权利要求7所述的抬头显示***，其特征在于，

所述第一反射镜为凹面反射镜时，所述第一反射镜的面型为柱面、球面，或者自由曲面，且所述第一反射镜的部分凹面朝向所述图像生成单元和所述第二反射镜。

9.根据权利要求7所述的抬头显示***，其特征在于，

所述第二反射镜为凹面反射镜时，所述第二反射镜的面型为柱面、球面，或者自由曲面，且所述第二反射镜的部分凹面朝向所述第一反射镜。

10.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求1-9任一项所述的抬头显示***。