CN104085349B - 平视显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平视显示装置，包括：安装于前挡风玻璃上端的光机，该光机包括用于显示影像的液晶面板和置于所述液晶面板后方的背光源；以及位于驾驶者前方并放置在仪表台上的镀膜球面镜片，该镀膜球面镜片用于接收所述光机投射出的影像光线，并对所述影像光线进行光路转换，以形成相应的放大虚像；所述驾驶者通过所述镀膜球面镜片可看到所述放大虚像；所述镀膜球面镜片与所述光机之间的光路长度小于所述镀膜球面镜片的焦距。本发明所述平视显示装置的安装不需要改变交通工具的原有结构，充分利用了交通工具如汽车的前驾驶舱内有限的空间，结构紧凑、体积和占用空间小。

Description

平视显示装置

技术领域

本发明涉及一种平视显示装置。

背景技术

平视显示装置是交通工具领域中常用的电子显示设备，用于将各种驾驶信息如行驶速度、燃油量等显示在驾驶者观看的车辆挡风玻璃上，从而能够避免驾驶者交替观察外部目标和内部仪表所造成的视觉运作变换，进而防止眼部疲劳，提高驾驶安全。

现有的平视显示装置存在如下问题：为了达到显示复杂多彩的驾驶信息的要求，需要体积较大的光学折射器件，因此对交通工具前驾驶仓的空间要求较高，而为了适配交通工具内有限的空间，只有联合生产厂商，将投射驾驶信息影像的设备容纳在交通工具的仪表板内，需要改装交通工具原有的结构，不适用于后装市场；将驾驶信息图像直接呈现在挡风玻璃上，该驾驶信息图像与人眼的距离较近，众所周知，人眼水晶体在一般使用情况下，会根据物体距离自动调整水晶体焦距，于近距离时睫状肌呈现收缩的状态，故若驾驶信息图像呈现在挡风玻璃上，或是与人眼之间的距离较近，则在行驶过程中，为了同时清楚的观看外部目标和平视显示装置所提供的图像，则驾驶者眼球需不断重复进行对焦调整，容易造成眼部疲劳和不适，降低驾驶安全度，据有关研究表明，当人眼水晶体实现从远处移至近处时需要约0.8秒，在这段时间内易于造成不可逆转的交通隐患。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种利于提高驾驶安全、适用范围广的平视显示装置。

本发明的技术手段如下：

一种平视显示装置，包括：

安装于前挡风玻璃上端的光机，该光机包括用于显示影像的液晶面板和置于所述液晶面板后方的背光源；

以及位于驾驶者前方并放置在仪表台上的镀膜球面镜片，该镀膜球面镜片用于接收所述光机投射出的影像光线，并对所述影像光线进行光路转换，以形成相应的放大虚像；所述驾驶者通过所述镀膜球面镜片可看到所述放大虚像；所述镀膜球面镜片与所述光机之间的光路长度小于所述镀膜球面镜片的焦距。

进一步地，所述镀膜球面镜片包括球面镜片、以及设置在所述球面镜片表面的增透膜和高反膜；

进一步地，通过调节所述光机的安装角度、以及所述镀膜球面镜片的安装角度和高度，来改变所述光机与镀膜球面镜片之间的光路方向、以及所述放大虚像的位置；

另外，所述光机还包括散热片、风机和外壳；所述液晶面板、背光源、散热片和风机由前至后依次设置在所述外壳内；所述外壳由不透明材料制成，且外壳前面板上具有与所述液晶面板相适配的投射窗；所述液晶面板与所述背光源之间设置有具有透风间隙的反光部；

进一步地，所述外壳左侧壁后端具有进风口；所述外壳上还开设有出风口，该出风口由所述外壳右侧壁前端延伸至所述外壳前面板；所述风机安装在所述外壳的后面板上并靠近所述进风口；所述风机的一部分连接所述散热片；

进一步地，所述光机还包括与所述风机设置在同一平面上的电路板；所述外壳后面板上设置有若干个被所述电路板遮蔽的进风孔；所述外壳左侧壁与所述散热片之间，以及所述液晶面板与所述外壳前面板之间均具有风道；

外部空气由所述进风口和所述进风孔进入光机内，经所述风机吸入并排出后，其中部分空气流过所述散热片具有的水平风道并通过所述出风口流出，另一部分空气流过所述外壳左侧壁与所述散热片之间的风道后，然后分成两路，其中一路流过所述反光部具有的透风间隙最后由所述出风口流出，另外一路流过所述液晶面板与所述外壳前面板之间的风道后由所述出风口流出；

进一步地：

所述反光部竖直放置在所述背光源两端，且具有多个相互平行且间隔排布的栅条；

所述出风口的出风方向与水平方向呈预设夹角；

进一步地，所述出风口内侧还设置具有通风结构的遮光部；所述通风结构设置于所述遮光部上部和下部；

进一步地，所述镀膜球面镜片通过支架可拆卸连接到仪表台上，所述支架的方向和高度可调；

进一步地：

所述液晶面板具有第一显示区域和第二显示区域；所述背光源包括对应照射第一显示区域的第一背光区域和对应照射第二显示区域的第二背光区域；

所述光机内还包括环境光线传感器和安装于光机内的热敏电阻；所述背光源根据环境光线传感器的输出结果相应调整输出功率；当热敏电阻检测到光机内部温度达到预设阈值时，所述风机开启。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的平视显示装置，可以直接实现在驾驶者前方的主视区内，实时显示如时速、里程、引擎转速等驾驶信息，也可以显示导航信息等辅助驾驶信息，进而使得驾驶者在行驶过程中，将不再需要暂时将视线由前方道路转移至交通工具的仪表台上来获取车况信息等，从而减少了驾驶者在行驶过程中分散注意力的机会，提高了驾驶安全度，且本发明所述平视显示装置的安装不需要改变交通工具的原有结构，充分利用了交通工具如汽车的前驾驶舱内有限的空间，结构紧凑、体积和占用空间小。

附图说明

图1是本发明所述平视显示装置安装于交通工具中的示意图；

图2是本发明所述光机的结构示意图；

图3、图4是本发明所述镀膜球面镜片和支架的结构示意图；

图5是本发明所述光机进行散热时的风路示意图；

图6是本发明所述背光源发光时的光路示意图；

图7是本发明所述液晶面板显示内容的示意图；

图8是本发明所述吊架的结构示意图；

图9-a、图9-b是本发明虚像成像的示意图。

图中：1、光机，2、镀膜球面镜片，3、虚像，4、支架，5、吊架，6、粘合层，7、前挡风玻璃，8、仪表台，10、液晶面板，11、背光源，12、散热片，13、风机，14、外壳，15、反光部，16、电路板，17、风道，18、遮光部，101、第一显示区域，102、第二显示区域，41、夹持部，42、万向球Ⅰ，43、底座，44、万向球Ⅱ，45、支撑件，46、固定件，47、容纳部，48、硅胶片，111、第一背光区域，112、第二背光区域，141、前面板，142、后面板，143、左侧壁，144、右侧壁，151、投射窗，152、进风口，153、出风口，154、进风孔，161、栅条，181、通风结构。

具体实施方式

如图1至图5所示的一种平视显示装置，包括：安装于前挡风玻璃7上端的光机1，该光机1包括用于显示影像的液晶面板10和置于所述液晶面板10后方的背光源11；以及位于驾驶者前方并放置在仪表台8上的镀膜球面镜片2，该镀膜球面镜片2用于接收所述光机1投射出的影像光线，并对所述影像光线进行光路转换，以形成相应的放大虚像3；所述镀膜球面镜片2与所述光机1之间的光路长度小于所述镀膜球面镜片2的焦距；所述驾驶者通过所述镀膜球面镜片2可看到所述放大虚像3；进一步地，所述镀膜球面镜片2包括球面镜片、以及设置在所述球面镜片表面的增透膜和高反膜；进一步地，通过调节所述光机1的安装角度、以及所述镀膜球面镜片2的安装角度和高度，来改变所述光机1与镀膜球面镜片2之间的光路方向、以及所述放大虚像3的位置；另外，所述光机1还包括散热片12、风机13和外壳14；所述液晶面板10、背光源11、散热片12和风机13由前至后依次设置在所述外壳14内；所述外壳14由不透明材料制成，且外壳14前面板141上具有与所述液晶面板10相适配的投射窗151；所述液晶面板10与所述背光源11之间设置有具有透风间隙的反光部15；进一步地，所述外壳14左侧壁143后端(图2中示出的左侧壁143下端)具有进风口152；所述外壳14上还开设有出风口153，该出风口153由所述外壳14右侧壁144前端(图2中示出的右侧壁144上端)延伸至所述外壳14前面板141；所述风机13安装在所述外壳14的后面板142上并靠近所述进风口152；所述风机13的一部分连接所述散热片12；进一步地，所述光机1还包括与所述风机13设置在同一平面上的电路板16；所述外壳14后面板142上设置有若干个被所述电路板16遮蔽的进风孔154；所述外壳14左侧壁143与所述散热片12之间，以及所述液晶面板10与所述外壳14前面板141之间均具有风道17；外部空气由所述进风口152和所述进风孔154进入光机1内，经所述风机13吸入并排出后，其中部分空气流过所述散热片12具有的水平风道并通过所述出风口153流出，另一部分空气流过所述外壳14左侧壁143与所述散热片12之间的风道17后，然后分成两路，其中一路流过所述反光部15具有的透风间隙最后由所述出风口153流出，另外一路流过所述液晶面板10与所述外壳14前面板141之间的风道17后由所述出风口153流出；进一步地：所述反光部15竖直放置在所述背光源11两端，且具有多个相互平行且间隔排布的栅条161；所述出风口153的出风方向均与水平方向呈预设夹角；进一步地，所述出风口153内侧还设置具有通风结构181的遮光部18；所述通风结构181设置于所述遮光部18上部和下部；进一步地，所述镀膜球面镜片2通过支架4可拆卸连接到仪表台8上，所述支架4的方向和高度可调；进一步地：所述液晶面板10具有第一显示区域101和第二显示区域102；所述背光源11包括对应照射第一显示区域101的第一背光区域111和对应照射第二显示区域102的第二背光区域112；所述光机1内还包括环境光线传感器和安装于光机1内的热敏电阻；所述背光源11根据环境光线传感器的输出结果相应调整输出功率；当热敏电阻检测到光机1内部温度达到预设阈值时，所述风机13开启；所述环境光线传感器和所述热敏电阻集成在所述电路板16上。

本发明所述出风口153包括多个由所述外壳14右侧壁144前端延伸至所述外壳14前面板141的条形孔；各条形孔均倾斜放置，且与水平方向具有预设夹角；所述支架4包括用于夹持所述镀膜镜片底端的夹持部41、连接所述夹持部41侧壁的万向球Ⅰ42、置于仪表台8上的底座43、置于底座43中心的万向球Ⅱ44、以及连接所述万向球Ⅰ42和所述万向球Ⅱ44的连接部；所述连接部包括两个结构相同的支撑件45和两个用于将两个支撑件45把合在一起的固定件46；所述支撑件45两端均具有与所述万向球相适配的容纳部47；所述万向球可在两个支撑件45构成的容纳空间中转动；所述底座43通过与其配合连接的硅胶片48安装到仪表台8上；所述液晶面板10采用彩色TFT液晶显示器作为影像显示源；优选地，每一液晶像素点均由集成在其后的薄膜晶体管来驱动，进而实现高速度高亮度高对比度显示屏幕信息；所述球面镜片采用树脂材料或玻璃材料制成；所述反光部15采用镜面铝合金制成，同时具有透光间隙，既能反光同时又可以通风；所述背光源11采用大功率LED背光源11；所述背光源11将光照射在所述液晶面板10上；所述散热片12采用铝合金材料制成；所述遮光部18和所述电路板16均采用黑色PCB板；本发明所述镀膜球面镜片2需具有规则的球面曲率、反射出来的图像没有畸变失真现象，且只对特定波长的光敏感并产生反射，具备良好的视觉穿透性；另外，镀膜球面镜片2的倾角通过支架4可实现灵活调节，且可与仪表台8可靠连接；本发明所述光机1上端设置有吊架5，该吊架5具有导轨并能通过两颗手拧螺丝对光机1的安装角度和高度进行调节，图8示出了本发明所述吊架的结构示意图，所述吊架5可通过3M胶或专用粘合剂构成粘合层6与挡风玻璃粘合，从而实现不需要破坏交通工具的原有结构即完成光机1的安装；所述镀膜球面镜片2可将经过的影像光线向驾驶者反射；本发明应用球面镜折射成像原理，虚像3由折射光线的反向延长线的交点构成。

本发明所述影像可为驾驶信息影像或导航信息等辅助驾驶信息影像等，本发明所述交通工具可以为汽车，本发明可以直接实现在驾驶者前方的主视区内，实时显示如时速、里程、引擎转速等驾驶信息，也可以显示导航信息等辅助驾驶信息，进而使得驾驶者在行驶过程中，将不再需要暂时将视线由前方道路转移至交通工具的仪表台上来获取车况信息等，从而减少了驾驶者在行驶过程中分散注意力的机会，提高了驾驶安全度。

当成像距离越远时，驾驶者眼球变焦动作就会越小，获取重要信息所用的时间才越短，眼球减少了频繁的变焦动作才不容易疲劳，且人眼睫状肌呈现最放松的状态是目标距离大于2米以上，本发明将影像以放大虚像的形式呈现在驾驶者前方2～3米的虚拟距离之间，因此，驾驶者的眼睛在注视交通工具前方时，无需作任何适应性调节，即驾驶者的眼球不需再花费时间重新聚焦便可以安全轻松的获知影像信息如驾驶信息、导航信息等；图9-a、图9-b示出了本发明虚像成像的示意图，如图9-a、图9-b所示，其中C为镀膜球面镜片2的曲率中心、F为焦点，所述镀膜球面镜片2为凹面镜，当光机1在焦点F和镀膜球面镜片2之间时，即所述镀膜球面镜片2与所述光机1之间的光路长度小于所述镀膜球面镜片2的焦距，则在镀膜球面镜片2后形成一正立的放大虚像3，对比图9-a和图9-b，可以看出，若光机1的位置越靠近镀膜球面镜片2，则所形成的虚像3也会越接近镜面，即虚像3成像距离变小，且虚像大小渐小，故在实际使用过程中，通过调节光机1与镀膜球面镜片2之间的距离便可以实现虚像成像距离、以及虚像大小的改变。

本发明包括光机1和镀膜球面镜片2；所述光机1集成了液晶面板10和背光源11；其中，光机1直接安装于前挡风玻璃7上端，镀膜球面镜片2则放置在仪表台8上，即本发明所述平视显示装置的安装不需要改变交通工具的原有结构，充分利用了交通工具如汽车的前驾驶舱内有限的空间，结构紧凑、体积和占用空间小；同时，由于光机1安装在交通工具的前挡风玻璃7上端，为了减少对驾驶者视野的影响，需对光机1的体积和结构作小型化设计，进一步地，在小型化设计的同时，由于光机1的液晶面板10需要投射足够亮度的影像光线，则要求背光源11输出功率较大，进而会增加光机1内部热量，因此需要光机1在小型化的同时，既能实现有效散热，同时又可以尽可能少的保证内部光线不泄露至光机1外；进一步地，本发明通过光机1的外壳14上进风口152、出风口153、进风孔154的位置和结构的合理设置，以及外壳14内各组成部分如液晶面板10、反光部15、背光源11、散热片12、遮光部18、风机13、电路板16的布置以及各组成部分之间风道的配置，形成了3路流通路径，图5示出了本发明所述光机1进行散热时的风路示意图，如图5所示，其中一路的外部空气由所述进风口152和所述进风孔154进入光机1内，经所述风机13吸入并排出后，流过所述散热片12具有的水平风道并通过所述出风口153流出，进而将散热片12的热量带走，第2路为外部空气由所述进风口152和所述进风孔154进入光机1内，并经所述风机13吸入并排出后，流过所述外壳14左侧壁143与所述散热片12之间的风道17，然后再流过所述反光部15具有的透风间隙最后由所述出风口153流出，进而将背光源11表面的热量带走，第3路为外部空气由所述进风口152和所述进风孔154进入光机1内，并经所述风机13吸入并排出后，流过所述外壳14左侧壁143与所述散热片12之间的风道17后，再流过所述液晶面板10与所述外壳14前面板141之间的风道17后由所述出风口153流出，进而将液晶面板10表面的热量带走，通过这种风路设计，能够有效的完成整机的散热工作，从而实现光机1体积的显著小型化。图2中示出的光机的摆放位置并不代表实际使用时的安装位置，通常情况下，实际使用时，光机以投射窗朝前的方向放置。

图6示出了本发明所述背光源11发光时的光路示意图，如图6所示，背光源11发光照射液晶面板10，具有遮蔽作用的电路板16能够遮蔽进风孔154，进而防止光机1内的光线通过进风孔154泄漏出去；所述反光部15分别在背光源11两端各设置两个，背光源11发出的光入射至反光部15后，由于反光部15具有反光作用，进而将入射至表面的光反射回去；另外，由于出风口153的出风方向与水平方向呈预设夹角，且光线呈直线传播，故通过出风口153结构既能保证顺畅通风，同时也使得光机1内部光线尽可能少的由出风口153透过，同时结合具有二次遮光作用的遮光部18，该遮光部18中部为无孔的黑色PCB板，能够遮蔽出风口153，实现了尽可能少的保证内部光线不泄露至光机1外，增加了液晶面板10的亮度，进而提高成像质量和清晰度。

本发明所述液晶面板10具有第一显示区域101和第二显示区域102；图7示出了本发明所述液晶面板10显示内容的示意图，实际应用时可将第一显示区域101用于显示显示车速、转速、温度等常用信息，第二显示区域102用于显示导航信息等不常用信息；所述背光源11包括对应照射第一显示区域101的第一背光区域111和对应照射第二显示区域102的第二背光区域112；这样可以分别单独控制第一背光区域111和第二背光区域112单独照明和发光，进而当不需要不常用信息时，第二背光区域112不工作，背光源11的输出功率也降低一半，降低背光源11的发热量，从而能够大幅度降低光机1内的温度，减低功耗，同时延长光机1使用寿命；另外，所述光机1内还包括环境光线传感器和安装于光机1内的热敏电阻；所述背光源11根据环境光线传感器的输出结果相应调整输出功率；具体为当环境光线强度越强时，输出功率越大，当环境光线强度越弱时，输出功率越小，当热敏电阻检测到光机1内部温度达到预设阈值时，所述风机13开启。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种平视显示装置，其特征在于包括：

安装于前挡风玻璃上端的光机，该光机包括用于显示影像的液晶面板和置于所述液晶面板后方的背光源；

以及位于驾驶者前方并放置在仪表台上的镀膜球面镜片，该镀膜球面镜片用于接收所述光机投射出的影像光线，并对所述影像光线进行光路转换，以形成相应的放大虚像；所述驾驶者通过所述镀膜球面镜片可看到所述放大虚像；所述镀膜球面镜片与所述光机之间的光路长度小于所述镀膜球面镜片的焦距。

2.根据权利要求1所述的一种平视显示装置，其特征在于所述镀膜球面镜片包括球面镜片、以及设置在所述球面镜片表面的增透膜和高反膜。

3.根据权利要求1所述的一种平视显示装置，其特征在于通过调节所述光机的安装角度、以及所述镀膜球面镜片的安装角度和高度，来改变所述光机与镀膜球面镜片之间的光路方向、以及所述放大虚像的位置。

4.根据权利要求1所述的一种平视显示装置，其特征在于所述光机还包括散热片、风机和外壳；所述液晶面板、背光源、散热片和风机由前至后依次设置在所述外壳内；所述外壳由不透明材料制成，且外壳前面板上具有与所述液晶面板相适配的投射窗；所述液晶面板与所述背光源之间设置有具有透风间隙的反光部。

5.根据权利要求4所述的一种平视显示装置，其特征在于所述外壳左侧壁后端具有进风口；所述外壳上还开设有出风口，该出风口由所述外壳右侧壁前端延伸至所述外壳前面板；所述风机安装在所述外壳的后面板上并靠近所述进风口；所述风机的一部分连接所述散热片。

6.根据权利要求5所述的一种平视显示装置，其特征在于所述光机还包括与所述风机设置在同一平面上的电路板；所述外壳后面板上设置有若干个被所述电路板遮蔽的进风孔；所述外壳左侧壁与所述散热片之间，以及所述液晶面板与所述外壳前面板之间均具有风道；

外部空气由所述进风口和所述进风孔进入光机内，经所述风机吸入并排出后，其中部分空气流过所述散热片具有的水平风道并通过所述出风口流出，另一部分空气流过所述外壳左侧壁与所述散热片之间的风道后，然后分成两路，其中一路流过所述反光部具有的透风间隙最后由所述出风口流出，另外一路流过所述液晶面板与所述外壳前面板之间的风道后由所述出风口流出。

7.根据权利要求6所述的一种平视显示装置，其特征在于：

所述反光部竖直放置在所述背光源两端，且具有多个相互平行且间隔排布的栅条；

所述出风口的出风方向与水平方向呈预设夹角。

8.根据权利要求6所述的一种平视显示装置，其特征在于所述出风口内侧还设置具有通风结构的遮光部；所述通风结构设置于所述遮光部上部和下部。

9.根据权利要求1所述的一种平视显示装置，其特征在于所述镀膜球面镜片通过支架可拆卸连接到仪表台上，所述支架的方向和高度可调。

10.根据权利要求4所述的一种平视显示装置，其特征在于：

所述液晶面板具有第一显示区域和第二显示区域；所述背光源包括对应照射第一显示区域的第一背光区域和对应照射第二显示区域的第二背光区域；

所述光机内还包括环境光线传感器和安装于光机内的热敏电阻；所述背光源根据环境光线传感器的输出结果相应调整输出功率；当热敏电阻检测到光机内部温度达到预设阈值时，所述风机开启。