CN107966816B - 一种装调方法以及装调的分体式抬头显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种装调方法以及装调的分体式抬头显示器，方法包括：预安装一成像光学模组和一显示模组，得到第一预安装位置和第二预安装位置，根据第一预安装位置调整所述显示模组的位置和角度，得到第三预安装位置，根据辅助光源像和第三预安装位置调整所述显示模组的角度，得到第四预安装位置，根据所述第四预安装位置重新调整所述显示模组的角度，完成装调。通过本发明的方法得到的分体式抬头显示器，不仅提高了其中显示模组安装精度，同时直接用眼睛观看效果，实现分体式抬头显示器的快速安装。

Description

一种装调方法以及装调的分体式抬头显示器

技术领域

本发明涉及汽车抬头显示领域，特别涉及一种装调方法以及装调的分体式抬头显示器。

背景技术

为方便驾驶员观看车辆信息、导航信息等，利用抬头显示器投射图像经挡风玻璃反射进入眼盒区域，供驾驶员观看。

分体式抬头显示器，一般按照如下的方式进行部署：将成像光学模组安装于汽车仪表台上或嵌入于汽车仪表台内部，显示模组显示屏位于汽车挡风玻璃上方。成像光学模组与显示模组二者相互独立，无固定连接机构。因此，装配到汽车上时，需要借助一定的装调手段。在安装过程中对显示模组的角度精度要求较高，在显示模组角度出现偏差时，外界太阳光线会进入驾驶员视线，影响安全驾驶。现有技术中一般会预先划定安装位置直接安装，或者通过设备测量光学镜片和显示模组之间相对位置关系。但是这种装调方式误差较大，同时在安装过程对设备本身要求较高。按照上述方式安装得到的分体式抬头显示器，显示模组角度误差较大，且不适合快速安装。同时，造成分体式抬头显示器中显示的图像亮度下降和且存在较大变形。另外，分体式抬头显示器的误差超出设计要求，存在影响驾驶安全性隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，一种可提高显示模组安装精度、整体分体式抬头显示器实现快速安装的装调方法。

解决上述技术问题，本发明提供了一种装调方法，包括如下步骤：

预安装一成像光学模组和一显示模组，得到第一预安装位置和第二预安装位置，

根据第一预安装位置调整所述显示模组的位置和角度，得到第三预安装位置，

根据辅助光源像和第三预安装位置调整所述显示模组的角度，得到第四预安装位置，

根据所述第四预安装位置重新调整所述显示模组的角度，完成装调。

更进一步，所述显示模组中的显示屏发出光线经所述成像光学模组反射经由挡风玻璃反射进入眼盒区域，并在挡风玻璃外侧形成一虚像，判断所述虚像的位置和/或形变是否满足设计值。

更进一步，所述成像光学模组中的辅助光源经过所述显示模组中显示屏表面反射、所述成像光学模组反射以及挡风玻璃反射后所成像的位置为辅助光源像的位置。

更进一步，通过调整所述显示模组角度，用以使得辅助光源像位于虚像上的辅助光源像标记框内。

更进一步，方法还包括：在所述显示模组中的显示屏具有设定反射率，或者在显示屏的表面贴一层部分透光的用于临时装调的反射膜。

基于上述，本发明还提供了一种分体式抬头显示器，按照上述装调方法得到，包括：成像光学模组和显示模组，

所述成像光学模组至少包括：一用以在挡风玻璃外形成辅助光源像的辅助光源和一用以反射成像的光学镜片组，

所述显示模组至少包括：一用以放大的图像面显示屏。

更进一步，所述辅助光源像的位置与所述成像光学模组中所成虚像中心重合。

更进一步，所述显示模组至少包括：LCD、LCOS或OLED显示屏。

更进一步，所述显示模组的显示屏设置于汽车挡风玻璃上方。

更进一步，所述成像光学模组安装于汽车仪表台上或嵌入于汽车仪表台内部。

本发明的有益效果：

1)本发明中的装调方法，可大大提高显示模组安装精度，减少现有方式中显示模组存在角度误差较大的问题，且可适合于快速安装。同时该装调方法装调得到的分体式抬头显示器中显示的图像亮度有效地得到了提升，减少形变可能性。更进一步，装调方法得到的分体式抬头显示器的误差满足设计要求，不会对驾驶安全性造成隐患。

2)区别于现有技术中通过设备测量光学镜片和显示模组之间相对位置关系的方法，本发明的装调方法通过在降低在显示模组上角度出现偏差，避免了外界太阳光线进入驾驶员视线，保证安全驾驶。

附图说明

图1是本发明一实施例中的装调方法示意图；

图2是本发明一实施例中的分体式抬头显示器示意图；

图3是本发明一实施例中的分体式抬头显示器中光路示意图；

图4是本发明一实施例中的分体式抬头显示器中成像示意图；

图5是图4中的辅助光源像标记框与虚像的位置关系示意图；

图6是本申请一实例中的分体式抬头显示器中仿真光路图；

图7是本申请中的显示虚像倾斜示意图；

图8是本申请中的辅助光源像光路图。

具体实施方式

现在将参考一些示例实施例描述本公开的原理。可以理解，这些实施例仅出于说明并且帮助本领域的技术人员理解和实施例本公开的目的而描述，而非建议对本公开的范围的任何限制。在此描述的本公开的内容可以以下文描述的方式之外的各种方式实施。

如本文中所述，术语“包括”及其各种变体可以被理解为开放式术语，其意味着“包括但不限于”。术语“基于”可以被理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”可以被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”可以被理解为“至少一个其它实施例”。

请参考图1是本发明一实施例中的装调方法示意图，在本实施例中具体包括如下步骤：

步骤S100预安装一成像光学模组和一显示模组，得到第一预安装位置和第二预安装位置，即完成初步安装成像光学模组和显示模组；

步骤S101根据第一预安装位置调整所述显示模组的位置和角度，得到第三预安装位置，通过初步调整显示模组位置和角度，观看抬头显示器所成虚像的位置、形变满足要求。虚像满足：位于设计位置附近，无旋转倾斜。观看到的虚像满足：形变较小，四角变形小、线条平直，具体如图5所示；

步骤S102根据辅助光源像和第三预安装位置调整所述显示模组的角度，得到第四预安装位置，如图4所示通过观看辅助光源像，调整显示模组角度。具体而言，所有观看位置为驾驶员角度，实际使用位置。辅助光源依次经过显示模组的显示屏表面反射、成像光学模组反射、挡风玻璃反射后成像于虚像附近。调整所述显示模组的角度的调整方法可以为：在虚像上显示有辅助光源像调整标记框，调整显示模组角度，使得辅助光源像位于标记框内。标记框的位置依据抬头显示器设计位置确定，如图5所示。其中图5中的辅助光源像标记框的大小，依据所述显示模组装配公差确定。

步骤S103根据所述第四预安装位置重新调整所述显示模组的角度，完成装调。重复步骤S102的步骤，确认虚像位置、形变满足要求。虚像满足：位于设计位置附近，无旋转倾斜。观看到的虚像满足：形变较小，四角变形小、线条平直，具体如图5所示。

作为本实施例中的优选，请参考图1和图4，如图1中所示本实施例中的分体式抬头显示器包括但不限于：成像光学模组和显示模组。所述显示模组显示屏发出光线，经成像光学模组中的光学镜片表面反射，至挡风玻璃表面进一步反射进入眼盒区域，并在车辆前方、驾驶员视线附近形成虚像。在本实施例中，通过理论设计虚像中心位于驾驶员水平视线上。虚像无旋转、倾斜，即虚像面满足垂直于驾驶员水平视线，虚像长度方向与水平面平行，虚像宽度方向与水平面垂直的条件。

装调步骤如下：

步骤S100预安装一成像光学模组和一显示模组，得到第一预安装位置和第二预安装位置，初步安装成像光学模组和显示模组。此时安装位置依据结构设计安装，观看到的虚像位置、虚像形变会存在较大误差。

步骤S101根据第一预安装位置调整所述显示模组的位置和角度，得到第三预安装位置，初步调整显示模组位置和/或角度，虚像的位置和形变发生变化。显示模组的位置和/或角度改变时，虚像位置、旋转、倾斜、形变会发生相关改变。调整显示模组位置和角度，使得虚像位于设计位置附近，无旋转倾斜。观看到的虚像形变较小，四角变形小、线条平直。由于人眼的分辨能力低，此时显示模组的位置和角度，仍有一定误差。

步骤S102根据辅助光源像和第三预安装位置调整所述显示模组的角度，得到第四预安装位置，观看辅助光源像。辅助光源依次经过成像模组显示屏表面反射、成像光学模组反射、挡风玻璃反射后成像。调整显示模组角度，使得观看到的辅助光源像使得辅助光源像位于标记框内。

如图4所示，图中的所述设计虚像位置与所述倾斜虚像存在一个小角度的夹角。而当虚像有小角度倾斜时，人眼往往不能分辨这种误差，此时，显示模组沿着所述旋转轴Y轴存在角度误差。根据光线反射原理，辅助光源像位置偏离设计位置。并且，显示模组的这种角度误差，容易引起外界太阳光经光学镜片、显示屏、挡风玻璃多次反射，进入眼盒区域，影响安全驾驶。通过本实施例中的装调方法，可克服上述的角度误差。具体为：预安装一成像光学模组和一显示模组，得到第一预安装位置和第二预安装位置，根据第一预安装位置调整所述显示模组的位置和角度，得到第三预安装位置，根据辅助光源像和第三预安装位置调整所述显示模组的角度，得到第四预安装位置，根据所述第四预安装位置重新调整所述显示模组的角度，完成装调。按照上述方式安装得到的分体式抬头显示器，显示模组角度误差较小，且适合快速安装。重复装调步骤，用于确认虚像位置、形变满足要求，完成装调。

上述实施例中的显示模组中的显示屏统指抬头抬头显示器虚像对应的物面，为成像光学系统所放大的图像源。具体可以为LCD或LCOS或OLED屏，或DLP模组的中间像面(一般在DLP模组的图像源面积较小，先用投影镜头将图像源放大，形成一个中间像面，通常HUD可对这个中间像面进行成像)。由于实际显示屏表面的保护玻璃存在一定反射率或反射率较低，对于低反射率的显示屏，为提高辅助光源像的亮度，利于装配，作为一种增强方式，可以在显示屏表面贴一层部分透光的反射膜，用于临时装调。

如图2、图3所示，作为本实施例中的优选，所述显示模组10中的显示屏101发出光线经所述成像光学模组反射经由挡风玻璃反射进入眼盒区域，并在挡风玻璃外侧形成一虚像，判断所述虚像的位置和/或形变是否满足设计值。

如图2、图3所示，作为本实施例中的优选，所述成像光学模组20中的辅助光源经过所述显示模组中显示屏101表面反射、所述成像光学模组20反射以及挡风玻璃反射后所成像的位置为辅助光源像的位置。

作为本实施例中的优选，通过调整所述显示模组10角度，用以使得辅助光源像位于虚像上的辅助光源像标记框内。如图5所示。

优选地，为提高辅助光源像的亮度以及利于观看，作为一种增强方式，在所述显示模组中的显示屏具有设定反射率，或者在显示屏的表面贴一层部分透光的用于临时装调的反射膜。

本申请的另一实施例中提供了一种分体式抬头显示器，上述实施例中的装调方法得到，包括：成像光学模组20和显示模组10，

所述成像光学模组20至少包括：一用以在挡风玻璃外形成辅助光源像的辅助光源202和一用以反射成像的光学镜片组201，

所述显示模组10至少包括：一用以放大的图像面显示屏101。

作为本实施例中的优选，所述辅助光源像的位置与所述成像光学模组中所成虚像中心重合。

作为本实施例中的优选，所述显示模组10至少包括：LCD、LCOS或OLED显示屏。

作为本实施例中的优选，所述显示模组10可以为DLP，DLP投影图像至显示屏上形成所述图像源。

作为本实施例中的优选，所述显示模组10设置于汽车挡风玻璃上方。

作为本实施例中的优选，所述成像光学模组20安装于汽车仪表台上或嵌入于汽车仪表台内部。

在上述实施例中的分体式抬头显示器的装调方法包括如下步骤：

步骤S100预安装一成像光学模组和一显示模组，得到第一预安装位置和第二预安装位置，

步骤S101根据第一预安装位置调整所述显示模组的位置和角度，得到第三预安装位置，

步骤S102根据辅助光源像和第三预安装位置调整所述显示模组的角度，得到第四预安装位置，

步骤S103根据所述第四预安装位置重新调整所述显示模组的角度，完成装调。

步骤S103更多的用于重复S101，复核确认虚像的位置和形变。

如图2、3所示，作为本实施例中的优选，所述显示模组10中的显示屏发出光线经所述成像光学模组反射在挡风玻璃外侧形成一虚像并经由挡风玻璃反射进入眼盒区域，判断所述虚像的位置和/或形变是否满足设计值。

如图2、3所示，作为本实施例中的优选，所述成像光学模组20中的辅助光源经过所述显示模组10中显示屏表面反射、所述成像光学模组反射以及挡风玻璃反射后所成像的位置为辅助光源像的位置。

如图5所示，作为本实施例中的优选，通过调整所述显示模组10角度，用以使得辅助光源像位于虚像上的辅助光源像标记框内。

作为本实施例中的优选，装调步骤中还包括：在所述显示模组中的显示屏具有设定反射率，或者在显示屏的表面贴一层部分透光的用于临时装调的反射膜。

实施例1：

本例中，理论设计虚像中心位于驾驶员水平视线上，虚像中心距驾驶员观看点成像距离为2米，观看到的虚像对应视场角为α×β＝6°×3°(水平×竖直)。α为水平视场角，为虚像在水平方向宽度，对应人眼张角，表征虚像水平方向大小。β为竖直视场角，为虚像在竖直方向高度，对应人眼张角，表征虚像竖直方向大小。虚像无旋转、倾斜，即虚像面垂直于驾驶员水平视线，虚像长度方向与水平面平行，虚像宽度方向与水平面垂直，仿真光路图见图6。

本例中示出显示模组10角度装配误差。显示模组10沿着显示屏表面上长度方向Y轴旋转，存在装配角度误差，见图4。此时对应的，虚像存在绕虚像上水平轴线的旋转误差，即虚像是倾斜的。

如图7所示，光学领域人员共知，人眼依靠双目立体视觉判读物体与人眼距离。根据人眼双目立体误差，距离分辨率为ΔL＝8×10^-4L²。因此距离分辨率除以虚像高度等于观看到虚像相对水平轴的倾斜角度的正切，即倾斜角度倾斜角度误差与成像距离成正比。

本例中，视场角为β＝3°，当成像距离L＝2m时，Δθ＝1.75°，即依靠人眼观看，完成装配步骤S102时，显示模组的装配角度误差1.75°。

按照装配步骤S103装调，通过观看辅助光源像装调。辅助光源像调整标记框位于虚像中心，大小为7mm×7mm，虚像距离L＝2m，因此标记框对应人眼视场角为0.2°×0.2°，0.2°远大于人眼分辨率1′＝0.017°，保证了可操作性。

显示模组角度误差为1.75°时，辅助光源像光路如图8所示。根据成像关系，在驾驶员位置观看，实际辅助光源像与设计辅助光源像视线偏离0.83°，两者不重合，此时辅助光源像在标记框上部。调整显示模组角度，使辅助光源像位于标记框内，根据成像关系，此时显示模组角度误差≤0.21°。由此显示模组装配误差由1.75°缩小至0.21°，误差大幅减小。

在实际装调中，可以根据具体公差要求，适当调整标记框大小。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

总体而言，本公开的各种实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任意组合实施。一些方面可以以硬件实施，而其它一些方面可以以固件或软件实施，该固件或软件可以由控制器、微处理器或其它计算设备执行。虽然本公开的各种方面被示出和描述为框图、流程图或使用其它一些绘图表示，但是可以理解本文描述的框、设备、系统、技术或方法可以以非限制性的方式以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其它计算设备或其一些组合实施。

此外，虽然操作以特定顺序描述，但是这不应被理解为要求这类操作以所示的顺序执行或是以顺序序列执行，或是要求所有所示的操作被执行以实现期望结果。在一些情形下，多任务或并行处理可以是有利的。类似地，虽然若干具体实现方式的细节在上面的讨论中被包含，但是这些不应被解释为对本公开的范围的任何限制，而是特征的描述仅是针对具体实施例。在分离的一些实施例中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合地执行。相反对，在单个实施例中描述的各种特征也可以在多个实施例中分离地实施或是以任何合适的子组合的方式实施。

Claims (7)

1.一种装调方法，其特征在于，包括如下步骤：

预安装一成像光学模组和一显示模组，得到第一预安装位置和第二预安装位置，

根据第一预安装位置调整所述显示模组的位置和角度，得到第三预安装位置，

根据辅助光源像和第三预安装位置调整所述显示模组的角度，得到第四预安装位置，

根据所述第四预安装位置重新调整所述显示模组的角度，完成装调；

所述显示模组中的显示屏发出光线经所述成像光学模组反射经由挡风玻璃反射进入眼盒区域，并在挡风玻璃外侧形成一虚像，判断所述虚像的位置和/或形变是否满足设计值；

所述成像光学模组中的辅助光源经过所述显示模组中显示屏表面反射、所述成像光学模组反射以及挡风玻璃反射后所成像的位置为辅助光源像的位置；

通过调整所述显示模组角度，用以使得辅助光源像位于虚像上的辅助光源像标记框内。

2.根据权利要求1所述的装调方法，其特征在于，还包括：在所述显示模组中的显示屏具有设定反射率，或者在显示屏的表面贴一层部分透光的用于临时装调的反射膜。

3.一种分体式抬头显示器，按照如权利要求1中的任一一项的装调方法得到，其特征在于，包括：成像光学模组和显示模组，

所述成像光学模组至少包括：一用以在挡风玻璃外形成辅助光源像的辅助光源和一用以反射成像的光学镜片组，

所述显示模组至少包括：一用以放大的图像面显示屏。

4.根据权利要求3所述的分体式抬头显示器，其特征在于，所述辅助光源像的位置与所述成像光学模组中所成虚像中心重合。

5.根据权利要求3所述的分体式抬头显示器，其特征在于，所述显示模组至少包括：LCD、LCOS或OLED显示屏。

6.据权利要求3所述的分体式抬头显示器，其特征在于，所述显示模组的显示屏设置于汽车挡风玻璃上方。

7.据权利要求3所述的分体式抬头显示器，其特征在于，所述成像光学模组安装于汽车仪表台上或嵌入于汽车仪表台内部。