CN108279500A - 基于激光光源的嵌入式抬头显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于激光光源的嵌入式抬头显示器。该显示器包括处理器；传感器，设置在汽车车身上，用于采集汽车信号；激光驱动模块，将处理器转换后输出的RGB信号转换成RGB三色激光光束；两个MEMS微镜；微透镜阵列，将混合的RGB三色激光光束形成全彩图像；若干反射镜，将形成在微透镜阵列上的全彩图像反射至挡风玻璃；该装置嵌入在汽车机身内，汽车机身上设有出光口。本发明采用激光镜头，无需对焦，亮度较高，全彩显示，发热小；仪器装置在仪表台内部，不会影响视线，通过软硬件、传动机构控制反光先旋转，实现图像移动；显示界面图像可通过传感器转动控制按钮进行选择，使得驾驶员能自由选择需要显示的图像，更好的查看各种原车信息。

Description

基于激光光源的嵌入式抬头显示器

技术领域

本发明涉及车载显示器领域，尤其涉及一种基于激光光源的嵌入式抬头显示器。

背景技术

平视显示器（Head Up Display），简称HUD，是目前普遍运用在航空器上的飞行辅助仪器，是60年代出现的一种由电子组件、显示组件、控制器、高压电源等组成的综合电子显示设备。

HUD是利用光学反射的原理，将重要的飞行相关资讯投射在一片玻璃上面。这片玻璃位于座舱前端，高度大致与飞行员的眼睛成水平，投射的文字和影像调整在焦距无限远的距离上面，飞行员透过HUD往前方看的时候，能够轻易的将外界的景象与HUD显示的资料融合在一起。HUD设计的用意是让飞行员不需要低头查看仪表的显示与资料，始终保持抬头的姿态，降低低头与抬头之间忽略外界环境的快速变化以及眼睛焦距需要不断调整产生的延迟与不适。

HUD投射的资料主要与飞行安全有重要关系，譬如飞行高度，飞行速度，航向，垂直速率变化，飞机倾斜角度等等。使用于战斗环境时，还会加上目标资料，武器与发射相关资料，预估命中点等等。这些显示的资料能够根据不同状况而变换。

LCD或DLP显示方式，将图像投影在挡风玻璃上成像。但亮度较低，强太阳光照下看不清；发热大，需要大的散热模块。

一些抬头显示器采用在仪表台上附加一个成像屏用于显示图像，此成像屏会遮挡人的视线，影响驾驶；且存在安全隐患。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于激光光源的嵌入式抬头显示器。

本发明为达到上述技术目的所采用的技术方案是：一种基于激光光源的嵌入式抬头显示器，所述抬头显示器包括：

处理器；

传感器，设置在汽车车身上，用于采集汽车信号，并将信号传输至处理器；

激光驱动模块，将处理器转换后输出的RGB信号转换相应的RGB三色激光光束；

两个MEMS微镜，改变RGB三色激光光束中的两色激光光束角度，使得RGB三色激光光束混合；

微透镜阵列，将混合的RGB三色激光光束形成全彩图像；以及

若干反射镜，将形成在微透镜阵列上的全彩图像反射至挡风玻璃；

所述处理器、激光驱动模块、MEMS微镜、微透镜阵列和反射镜嵌入在汽车机身内，所述汽车机身上设有出光口。

在一些实施例中，所述抬头显示器还包括：

至少一个反射镜转动装置，与所述反射镜相连接，用于所述反射镜的角度调节。

在一些实施例中，所述抬头显示器还包括：

至少一个传感器转动装置，与所述传感器相连接，用于传感器的角度调节，采集车身各个方位的画面信息。

在一些实施例中，所述抬头显示器还包括：

光敏传感器，通过采集车辆外部环境光亮度，将信号传输至处理器。

在一些实施例中，所述传感器用于感应车辆时速、路况、车门状态、原车报警系统、蓝牙电话和导航信息。

在一些实施例中，所述MEMS微镜倾斜角度为15度。

在一些实施例中，所述反射镜为两个。

在一些实施例中，所述反射镜平面镜、凹球面镜、凹非球面镜或自由曲面镜。

在一些实施例中，环境光亮度值和激光光源亮度值之和除以环境光亮度值大于1.2。

在一些实施例中，所述抬头显示器还包括：

反射镜转动控制按钮，通过向处理器输入控制命令，调节反射镜角度，便于调节虚像高度；以及

传感器转动控制按钮，通过向处理器输入控制命令，调节传感器角度，便于采集车身各个角度的信息。

本发明的有益效果是：本发明采用R\G\B激光显示技术，在挡风玻璃上成像，无需对挡风玻璃进行任何处理。采用激光镜头，无需对焦，亮度较高，全彩显示，发热小；仪器装置在仪表台内部，不会影响视线，通过软硬件、传动机构控制反光先旋转，实现图像移动；同时可将重影调节至于人眼在同一水平线上，使得重影现象消失。显示界面图像可通过传感器转动控制按钮进行选择，使得驾驶员能自由选择需要显示的图像，更好的查看各种原车信息。

附图说明

图1是本发明基于激光光源的嵌入式抬头显示器的使用示意图；

图2是本发明基于激光光源的嵌入式抬头显示器的局部示意图；

图3是本发明基于激光光源的嵌入式抬头显示器的原理框图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请如图1-图3所示，本发明提供了一种基于激光光源的嵌入式抬头显示器，所述抬头显示器150包括：

处理器10；

传感器20，设置在汽车车身上，用于采集汽车信号，并将信号传输至处理器10；

激光驱动模块30，将处理器10转换后输出的RGB信号转换相应的RGB三色激光光束；

两个MEMS微镜40，改变RGB三色激光光束中的两色激光光束角度，使得RGB三色激光光束混合；

微透镜阵列50，将混合的RGB三色激光光束形成全彩图像；以及

若干反射镜60，将形成在微透镜阵列50上的全彩图像反射至挡风玻璃70；

所述处理器10、激光驱动模块30、MEMS微镜40、微透镜阵列50和反射镜60嵌入在汽车机身80内，所述汽车机身80上设有出光口（图中未标出）。

具体的，通过外部传感器20采集汽车信号（如时速、路况、车门状态、原车报警系统、蓝牙电话、导航信息等），输入至处理器10即（集成电路CPU）上进行处理；转换成RGB信号输出至激光驱动模块30，并输出图像。激光驱动模块30包含红、绿、蓝三色微型激光头，激光头发出的光束发射到MEMS微镜40上，通过MEMS微镜40的角度倾斜，使不同颜色光束混合投射在镜头上，从而实现全彩显示。

需要说明的是，当三束红、绿、蓝激光射出时，可以将一束激光直接射在微透镜阵列50上，其他两束激光通过MEMS微镜40改变其出射方向，也射到微透镜阵列50上，将三色激光进行混合，从而实现全彩显示。

在本实施例中，反射镜60采用两个，分别为第一反射镜60和第二反射镜60，激光光束发射到微透镜阵列50上形成图像，经过第一反射镜60和第二反射镜60反射后产生虚像140，所成虚像140的距离及虚像140大小由第一反射镜60及第二反射镜60的角度以及位置决定。

在实施例在设计时，可以根据不同的车型，对第一反射镜60和第二反射镜60的位置和角度进行调整，使得能在挡风玻璃70上形成虚像140。在调整的过程中，我们可以采用控制变量的方式进行调节，例如，首先固定第一反射镜60不动，将第二反射镜60的角度也控制不动，移动第二反射镜60的位置，即上下或者左右，来确定虚像140的位置及大小，也可以将第二反射镜60的位置固定，通过旋转其角度，来进行调节，具体的调节细节不在此赘述。

当大致的位置调节完成后，可以将第一反射镜60和第二反射镜60的位置固定，同时在第一反射镜60或者第二反射镜60上安装一个角度调节装置，控制第一反射镜60或者第二反射镜60的角度，当不同高度的人在车内时，即可通过调节其中一块反射镜60的角度，来调节虚像140的高度或者大小，达到与自己最适合的成像位置。

需要说明的是，一般将所成虚像140调节到离人眼位置在2.5米、较水平视线下偏约3到5度位最佳。

在一些实施例中，所述抬头显示器150还包括：

至少一个反射镜转动装置90，与所述反射镜60相连接，用于所述反射镜60的角度调节。

在一些实施例中，所述抬头显示器150还包括：

至少一个传感器转动装置100，与所述传感器20相连接，用于传感器20的角度调节，采集车身各个方位的画面信息。

在一些实施例中，所述抬头显示器150还包括：

光敏传感器130，通过采集车辆外部环境光亮度，将信号传输至处理器10。

具体的，通过光敏传感器130采集车辆外部环境光的亮度值，根据公式：

通过处理器10处理后得到需发射出的激光光源亮度，控制激光光源亮度使得在不同天气状态下都能看到清晰的图像。

在一些实施例中，所述传感器20用于感应车辆时速、路况、车门状态、原车报警系统、蓝牙电话和导航信息。

在一些实施例中，所述MEMS微镜40倾斜角度为15度。

在一些实施例中，所述反射镜60为两个。

在一些实施例中，所述反射镜60平面镜、凹球面镜、凹非球面镜或自由曲面镜。

在一些实施例中，环境光亮度值和激光光源亮度值之和除以环境光亮度值大于1.2。

在一些实施例中，所述抬头显示器还包括：

反射镜转动控制按钮110，通过向处理器10输入控制命令，调节反射镜60角度，便于调节虚像140高度；以及

传感器转动控制按钮120，通过向处理器10输入控制命令，调节传感器20角度，便于采集车身各个角度的信息。

综上所述，本发明采用R\G\B激光显示技术，在挡风玻璃70上成像，无需对挡风玻璃70进行任何处理。采用激光镜头，无需对焦，亮度较高，全彩显示，发热小；仪器装置在仪表台内部，不会影响视线，通过软硬件、传动机构控制反光先旋转，实现图像移动；同时可将重影调节至于人眼在同一水平线上，使得重影现象消失。显示界面图像可通过传感器转动控制按钮120进行选择，使得驾驶员能自由选择需要显示的图像，更好的查看各种原车信息。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于激光光源的嵌入式抬头显示器，其特征在于，所述抬头显示器包括：

处理器；

传感器，设置在汽车车身上，用于采集汽车信号，并将信号传输至处理器；

激光驱动模块，将处理器转换后输出的RGB信号转换相应的RGB三色激光光束；

两个MEMS微镜，改变RGB三色激光光束中的两色激光光束角度，使得RGB三色激光光束混合；

微透镜阵列，将混合的RGB三色激光光束形成全彩图像；以及

若干反射镜，将形成在微透镜阵列上的全彩图像反射至挡风玻璃；

所述处理器、激光驱动模块、MEMS微镜、微透镜阵列和反射镜嵌入在汽车机身内，所述汽车机身上设有出光口。

2.根据权利要求1所述的基于激光光源的嵌入式抬头显示器，其特征在于，所述抬头显示器还包括：

至少一个反射镜转动装置，与所述反射镜相连接，用于所述反射镜的角度调节。

3.根据权利要求2所述的基于激光光源的嵌入式抬头显示器，其特征在于，所述抬头显示器还包括：

至少一个传感器转动装置，与所述传感器相连接，用于传感器的角度调节，采集车身各个方位的画面信息。

4.根据权利要求3所述的基于激光光源的嵌入式抬头显示器，其特征在于，所述抬头显示器还包括：

光敏传感器，通过采集车辆外部环境光亮度，将信号传输至处理器。

5.根据权利要求3所述的基于激光光源的嵌入式抬头显示器，其特征在于，所述传感器用于感应车辆时速、路况、车门状态、原车报警系统、蓝牙电话和导航信息。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的基于激光光源的嵌入式抬头显示器，其特征在于，所述MEMS微镜倾斜角度为15度。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的基于激光光源的嵌入式抬头显示器，其特征在于，所述反射镜为两个。

8.根据权利要求7所述的基于激光光源的嵌入式抬头显示器，其特征在于，所述反射镜平面镜、凹球面镜、凹非球面镜或自由曲面镜。

9.根据权利要求8所述的基于激光光源的嵌入式抬头显示器，其特征在于，环境光亮度值和激光光源亮度值之和除以环境光亮度值大于1.2。

10.根据权利要求9所述的基于激光光源的嵌入式抬头显示器，其特征在于，所述抬头显示器还包括：

反射镜转动控制按钮，通过向处理器输入控制命令，调节反射镜角度，便于调节虚像高度；以及

传感器转动控制按钮，通过向处理器输入控制命令，调节传感器角度，便于采集车身各个角度的信息。