CN106814458A - 一种增强现实抬头显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种增强现实抬头显示器，包括AR‑HUD显示模组和半反镜，所述AR‑HUD显示模组包括TFT显示器、第一反射镜、设有光阑的第二反射镜；所述TFT显示器用于向所述第一反射镜交替投射近距离HUD影像和远距离HUD影像；所述第一反射镜连接旋转电机，在旋转电机带动下进行第一位置和第二位置的来回旋转切换；并在第一位置时将近距离HUD影像反射至半反镜，在第二位置时将远距离HUD影像反射至开启光阑后的第二反射镜；所述第二反射镜用于将所述远距离HUD影像反射至半反镜上；所述半反镜用于将所述近距离HUD影像和所述远距离HUD影像反射，供人眼接收；本发明避免了近距离HUD影像和远距离HUD影像两组HUD影像光路的互相干扰，实现了AR‑HUD两个不同距离HUD影像的清晰投影。

Description

一种增强现实抬头显示器
技术领域
本发明涉及汽车抬头显示器技术领域，尤其涉及一种增强现实抬头显示器。
背景技术
增强现实抬头显示器(AR-HUD)通过内部特殊设计的光学系统将图像信息精确地结合在实际交通路况中，从而增强了驾驶者对于实际驾驶环境的感知。与传统功能单一的HUD相比，AR-HUD实现了包括近投影和远投影两个不同投影距离的状态投影和增强投影，视野范围较大，并且能更加真实的与周边环境融合，提高了用户体验度。但是，在现有技术中，需采用两套HUD设备才能生成两组HUD成像光路，实现增强现实抬头显示器(AR-HUD)两个不同距离的投影，具有占用较大车内空间的缺点，并且两组HUD成像光路互相干扰，无法在驾驶员前方呈现清晰的影像。
发明内容
本发明提供一种增强现实抬头显示器，通过TFT显示器、第一反射镜、第二反射镜向半反镜交替投射近距离HUD影像和远距离HUD影像；避免了近距离HUD影像和远距离HUD影像两组HUD影像光路的互相干扰，实现了AR-HUD两个不同距离HUD影像的清晰投影。
为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：
本发明提供一种增强现实抬头显示器，包括AR-HUD显示模组和半反镜，所述AR-HUD显示模组包括TFT显示器、第一反射镜、设有光阑的第二反射镜；
所述TFT显示器用于向所述第一反射镜交替投射近距离HUD影像和远距离HUD影像；
所述第一反射镜连接旋转电机，在所述旋转电机带动下进行第一位置和第二位置的来回旋转切换；并在第一位置时将所述近距离HUD影像反射至所述半反镜，在第二位置时将所述远距离HUD影像反射至开启光阑后的所述第二反射镜；
所述第二反射镜用于将所述远距离HUD影像反射至半反镜上；
所述半反镜用于将所述近距离HUD影像和所述远距离HUD影像反射，供人眼接收；并在人眼视网膜形成近距离HUD虚像和远距离HUD虚像。
具体地，所述第一位置为所述第一反射镜接收TFT显示器投射的近距离HUD影像的位置，所述第二位置为所述第一反射镜接收TFT显示器投射的远距离HUD影像的位置。
进一步地，所述TFT显示器向所述第一反射镜交替投射近距离HUD影像和远距离HUD影像的时间间隔小于或等于人眼视觉残余时间。
又进一步地，所述第一反射镜进行第一位置和第二位置来回切换的时间间隔与所述TFT显示器交替投射近距离HUD影像和远距离HUD影像的时间间隔相同。
具体地，所述光阑通过电机控制开启或闭合的时间间隔与所述TFT显示器交替投射近距离HUD影像和远距离HUD影像的时间间隔相同。
具体地，所述光阑通过电机控制开启或闭合；且所述第一反射镜将所述远距离HUD影像反射至第二反射镜上时，所述第二反射镜上的光阑开启，其余时间所述光阑闭合。
具体地，所述半反镜安装于驾驶员前方的中控台上或者黏贴于汽车挡风玻璃上。
更进一步地，所述近距离HUD虚像的成像距离为驾驶员前方2～3m，用于显示包括即时速度信息、车载导航信息；所述远距离HUD虚像的成像距离为驾驶员前方7.5～15m，用于将增强的显示符号投射在道路上。
本发明提供的一种增强现实抬头显示器与现有技术的区别及有益效果在于：一方面，本发明通过一套HUD设备(增强现实抬头显示器)同时实现两个不同距离HUD影像的清晰投影，解决了现有技术中，需采用两套HUD设备才能生成两组HUD成像光路的问题，节省了所述HUD设备占用的车内空间，实现了所述HUD设备体积的小型化；另一方面，本发明通过所述TFT显示器、第一反射镜、第二反射镜向所述半反镜交替投射近距离HUD影像和远距离HUD影像；避免了近距离HUD影像和远距离HUD影像两组HUD影像光路的互相干扰，使得AR-HUD两个不同距离的HUD影像在驾驶员前方实现清晰投影，解决了现有技术中两组HUD成像光路互相干扰，无法在驾驶员前方呈现清晰影像的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种增强现实抬头显示器的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种增强现实抬头显示器的整体光路图；
图3是本发明实施例提供的一种增强现实抬头显示器的近距离HUD影像光路图；
图4是本发明实施例提供的一种增强现实抬头显示器的远距离HUD影像光路图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，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。
本发明提供一种增强现实抬头显示器，如图1至图4所示，包括AR-HUD显示模组100和半反镜200，所述AR-HUD显示模组100包括TFT显示器110、第一反射镜120、设有光阑131的第二反射镜130；
所述TFT显示器110用于向所述第一反射镜120交替投射近距离HUD影像A和远距离HUD影像B；需要说明的是，所述TFT显示器110内设有用于按时序交替输出近距离HUD影像和远距离HUD影像的电路板及用于将所述近距离HUD影像和远距离HUD影像投射出的TFT显示屏；
所述第一反射镜120连接旋转电机121，在所述旋转电机带动下进行第一位置120a和第二位置120b的来回旋转切换；所述第一位置120a为所述第一反射镜接收TFT显示器110投射的近距离HUD影像A的位置，所述第二位置120b为所述第一反射镜接收TFT显示器110投射的远距离HUD影像B的位置；所述第一反射镜120在第一位置120a时将所述近距离HUD影像A反射至所述半反镜，在第二位置120b时将所述远距离HUD影像B反射至开启光阑后的所述第二反射镜；所述光阑通过电机控制开启或闭合；且所述第一反射镜将所述远距离HUD影像反射至第二反射镜上时，所述第二反射镜上的光阑开启，其余时间所述光阑闭合。
所述第二反射镜130用于将所述远距离HUD影像B反射至半反镜200上；
所述半反镜用于将所述近距离HUD影像A和所述远距离HUD影像B反射，供人眼接收；并在人眼视网膜形成近距离HUD虚像300和远距离HUD虚像400。所述近距离HUD虚像300的成像距离为驾驶员前方2～3m，用于显示包括即时速度信息、车载导航信息等信息；所述远距离HUD虚像400的成像距离为驾驶员前方7.5～15m，用于将增强的显示符号投射在道路上，在其他实施例中，所述增强的显示符号还可以投射在道路的两侧，与当前交通状况相融合，并且可以实现车距报警、车道偏移等更多功能，更加真实的与周边环境融合。
优选地，所述TFT显示器110向所述第一反射镜交替投射近距离HUD影像A和远距离HUD影像B的时间间隔小于或等于人眼视觉残余时间。所述人眼视觉残余时间为根据人眼视觉惰性设定的时间，视觉惰性是人眼的一个重要特性，即当影像在人眼视网膜上形成后，人眼在视觉上对视网膜上形成的影像维持一个有限的时间，即所述人眼视觉残余时间，约为0.05至0.2秒。
优选地，所述第一反射镜进行第一位置120a和第二位置120b来回切换的时间间隔与所述TFT显示器交替投射近距离HUD影像和远距离HUD影像的时间间隔相同。
优选地，所述光阑通过电机控制开启或闭合的时间间隔与所述TFT显示器交替投射近距离HUD影像和远距离HUD影像的时间间隔相同。
优选地，所述光阑通过电机控制开启或闭合；且所述第一反射镜将所述远距离HUD影像反射至第二反射镜上时，所述第二反射镜上的光阑开启，其余时间所述光阑闭合。
优选地，所述半反镜安装于驾驶员前方的中控台上或者黏贴于汽车挡风玻璃上。
本发明一种增强现实抬头显示器的实施过程为：
所述TFT显示器110的电路板按时序交替输出近距离HUD影像和远距离HUD影像，所述TFT显示器110的TFT显示屏接收所述电路板输出的近距离HUD影像和远距离HUD影像并将所述近距离HUD影像A和远距离HUD影像B投射至所述第一反射镜120；当所述TFT显示器110的TFT显示屏投射出近距离HUD影像A时，如图2和图3所示，所述第一反射镜120在所述旋转电机带动下旋转至所述第一位置120a并将所述近距离HUD影像A反射至所述半反镜，所述半反镜将所述近距离HUD影像A反射给人眼500，并在人眼视网膜形成近距离HUD虚像300，所述近距离HUD虚像300的成像距离为驾驶员前方2～3m，用于显示包括即时速度信息、车载导航信息；当所述TFT显示器110的TFT显示屏投射出远距离HUD影像B时，如图2和图4所示，所述第一反射镜120在所述旋转电机带动下旋转至所述第二位置120b并将所述远距离HUD影像B反射至开启光阑后的所述第二反射镜，所述第二反射镜130再将所述远距离HUD影像B反射至所述半反镜200上，所述半反镜将所述远距离HUD影像B反射给人眼500，并在人眼视网膜形成近距离HUD虚像400，所述远距离HUD虚像400的成像距离为驾驶员前方7.5～15m，用于将增强的显示符号投射在道路上。由于旋转电机121带动所述第一反射镜120在第一位置120a和第二位置120b转动的行程较小，其来回切换的时间间隔小于或等于人眼视觉残余时间，使得人眼能够同时观察到所述近距离HUD虚像300和所述远距离HUD虚像400，实现了通过一套HUD设备(增强现实抬头显示器)同时实现两个不同距离HUD影像的清晰投影，解决了现有技术中，需采用两套HUD设备才能生成两组HUD成像光路的问题，节省了所述HUD设备占用的车内空间，实现了所述HUD设备体积的小型化；避免了近距离HUD影像和远距离HUD影像两组HUD影像光路的互相干扰，使得AR-HUD两个不同距离的HUD影像在驾驶员前方实现清晰投影，解决了现有技术中两组HUD成像光路互相干扰，无法在驾驶员前方呈现清晰影像的问题。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种增强现实抬头显示器，其特征在于：包括AR-HUD显示模组和半反镜，所述AR-HUD显示模组包括TFT显示器、第一反射镜、设有光阑的第二反射镜；
所述TFT显示器用于向所述第一反射镜交替投射近距离HUD影像和远距离HUD影像；
所述第一反射镜连接旋转电机，在所述旋转电机带动下进行第一位置和第二位置的来回旋转切换；并在第一位置时将所述近距离HUD影像反射至所述半反镜，在第二位置时将所述远距离HUD影像反射至开启光阑后的所述第二反射镜；
所述第二反射镜用于将所述远距离HUD影像反射至半反镜上；
所述半反镜用于将所述近距离HUD影像和所述远距离HUD影像反射，供人眼接收；并在人眼视网膜形成近距离HUD虚像和远距离HUD虚像。
2.如权利要求1所述的一种增强现实抬头显示器，其特征在于：所述第一位置为所述第一反射镜接收TFT显示器投射的近距离HUD影像的位置，所述第二位置为所述第一反射镜接收TFT显示器投射的远距离HUD影像的位置。
3.如权利要求1所述的一种增强现实抬头显示器，其特征在于：所述TFT显示器向所述第一反射镜交替投射近距离HUD影像和远距离HUD影像的时间间隔小于或等于人眼视觉残余时间。
4.如权利要求3所述的一种增强现实抬头显示器，其特征在于：所述第一反射镜进行第一位置和第二位置来回切换的时间间隔与所述TFT显示器交替投射近距离HUD影像和远距离HUD影像的时间间隔相同。
5.如权利要求3所述的一种增强现实抬头显示器，其特征在于：所述光阑通过电机控制开启或闭合的时间间隔与所述TFT显示器交替投射近距离HUD影像和远距离HUD影像的时间间隔相同。
6.如权利要求1所述的一种增强现实抬头显示器，其特征在于：所述光阑通过电机控制开启或闭合；且所述第一反射镜将所述远距离HUD影像反射至第二反射镜上时，所述第二反射镜上的光阑开启，其余时间所述光阑闭合。
7.如权利要求1所述的一种增强现实抬头显示器，其特征在于：所述半反镜安装于驾驶员前方的中控台上或者黏贴于汽车挡风玻璃上。
8.如权利要求1-7任意一项所述的一种增强现实抬头显示器，其特征在于：所述近距离HUD虚像的成像距离为驾驶员前方2～3m，用于显示包括即时速度信息、车载导航信息；所述远距离HUD虚像的成像距离为驾驶员前方7.5～15m，用于将增强的显示符号投射在道路上。
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