CN108501722A - 一种车载显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车载显示系统，包括：仪表盘以及显示装置；仪表盘具有保护壳，保护壳为向仪表盘一侧凹陷的曲面结构；显示装置用于出射显示图像的光线；保护壳用于透射仪表盘的出射光，接收显示装置出射的光线并将显示装置出射的光线反射至驾驶员眼部。车载显示系统集车载仪表和抬头显示为一体，将仪表盘的保护壳作为显示装置的反射镜，使车载显示系统结构紧凑，不占用车内的大量空间。将保护壳作为观看显示装置图像成像的反射镜，缩短了人眼与反射镜之间的距离，使人眼观看显示装置的成像位置在人眼舒适观看距离之内，视线在行驶道路和显示装置成像之间切换时人眼不需要调整焦距，避免了在开车时的视觉中断，提高行车安全和车载体验。

Description

一种车载显示系统
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤指一种车载显示系统。
背景技术
车载仪表系统是车辆的重要组成部分，为驾驶者提供车速、转速、油量、水温、发动机故障指示、车载设备状态等车内信息，是车辆安全的基础。随着汽车产业的发展，近年来，抬头显示系统逐渐进入了汽车辅助驾驶领域，与传统车载仪表相比，车载抬头显示系统更侧重于外部环境信息辅助，如路况预警、车道保持、路径规划等。尽管都是用于向驾驶者提供信息，但其各自的使用特点决定了它们不是相互替代的功能，而是在不同的使用场景下发挥各自的作用。
其中，车载仪表系统适用于整体的状态信息显示，信息量较大且往往需要驾驶者做出一定的思考，对数据的实时性要求较低；车载抬头显示系统主要用于关键信息提示，需要能够以最为清晰明了的方式实时提供信息显示。在技术上，车载仪表系统需要提供较大的观察视角，便于在各种状态下查看；车载抬头显示系统只针对驾驶状态，观察范围有限，但需要提供较舒适的观看距离。目前，在一些车辆设计中两种显示系统均有涉及，但两个系统会占用大量的车内空间，不利于用户的车载体验。
发明内容
本发明实施例提供一种车载显示系统，不会占用大量车内空间，提高用户行车安全和车载体验。
第一方面，本发明实施例提供一种车载显示系统，包括：仪表盘以及显示装置；其中，所述仪表盘具有保护壳，所述保护壳为向所述仪表盘一侧凹陷的曲面结构；
所述显示装置，用于出射显示图像的光线；
所述保护壳，用于透射所述仪表盘的出射光，接收所述显示装置出射的光线并将所述显示装置出射的光线反射至驾驶员眼部。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述车载显示系统中，还包括：光路转向组件；
所述光路转向组件，用于接收所述显示装置出射的光线并将所述显示装置出射的光线反射至所述保护壳。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述车载显示系统中，所述光路转向组件为平面反射镜或凸面反射镜。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述车载显示系统中，还包括：位于所述显示装置与所述保护壳之间光路上的透镜组；
所述透镜组，用于优化所述显示装置的成像。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述车载显示系统中，所述保护壳为驾驶位的正前方的所述仪表盘具有的保护壳。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述车载显示系统中，所述显示装置为液晶显示装置、硅基液晶显示装置、数字光处理投影显示装置或激光扫描显示装置中的一种。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述车载显示系统中，所述显示装置为有机发光二极管显示装置。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述车载显示系统中，所述显示装置包括：照明模组，所述照明模组为窄带基色光背光模组。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述车载显示系统中，所述保护壳背离所述仪表盘的一侧的表面设有增反膜；
所述增反膜用于增强对所述照明模组的出射光的反射。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述车载显示系统中，所述保护壳的侧面设有调整旋钮；
所述调整旋钮，用于被旋转带动所述保护壳转动以调整所述保护壳与车辆行驶平面的夹角。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述车载显示系统中，所述显示装置的显示图像经过所述保护壳反射后的成像视场位于所述车辆行驶视场的下方。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述车载显示系统中，所述显示装置的显示图像经过所述保护壳反射后的成像与驾驶员眼部的距离为5-10m。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供的车载显示系统，包括：仪表盘以及显示装置；其中，仪表盘具有保护壳，保护壳为向仪表盘一侧凹陷的曲面结构；显示装置，用于出射显示图像的光线；保护壳，用于透射仪表盘的出射光，接收显示装置出射的光线并将显示装置出射的光线反射至驾驶员眼部。上述车载显示系统集车载仪表和抬头显示为一体，将仪表盘的保护壳作为显示装置的反射镜，使得车载显示系统结构紧凑，不会占用车内的大量空间。与此同时，将仪表盘的保护壳作为人眼观看显示装置的成像的反射镜，缩短了人眼与反射镜之间的距离，使得人眼观看显示装置的成像位置在人眼舒适观看距离之内，用户的视线在行驶道路和显示装置的成像之间切换时人眼不需要调整焦距，避免了用户在开车时的视觉中断，提高行车安全，同时提高车载体验。
附图说明
图1为本发明实施例提供的车载显示系统的结构示意图之一；
图2为本发明实施例提供的车载显示系统的结构示意图之二；
图3为本发明实施例提供的车载显示系统的结构示意图之三；
图4为本发明实施例提供的车载显示系统的结构示意图之四；
图5为本发明实施例提供的车载显示系统的结构示意图之五；
图6为本发明实施例提供的照明模组的结构示意图之一；
图7为本发明实施例提供的照明模组的结构示意图之二；
图8为本发明实施例提供的车载显示系统的视角示意图。
具体实施方式
针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种车载显示系统，不会占用大量车内空间，提高用户行车安全和车载体验。
下面结合附图，对本发明实施例提供的车载显示系统进行具体说明。其中，附图中各部件的尺寸和形状不反映显示装置的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
如图1所示，本发明实施例提供的车载显示系统，包括：仪表盘11，该仪表盘11的外部具有保护壳12，还包括：显示装置13。
其中，保护壳12为向仪表盘11一侧凹陷的曲面结构；
显示装置13，用于出射显示图像的光线；
保护壳12，用于透射仪表盘11的出射光，接收显示装置13出射的光线将所述显示装置出射的光线反射至驾驶员眼部。
本发明实施例提供的上述车载显示系统集车载仪表和抬头显示为一体，将仪表盘的保护壳作为显示装置的反射镜，两者构成抬头显示系统，使得车载显示系统结构紧凑，不会占用车内的大量空间。与此同时，将仪表盘的保护壳作为人眼观看显示装置的成像的反射镜，缩短了人眼与反射镜之间的距离，使得人眼观看显示装置的成像位置在人眼舒适观看距离之内，用户在开车时观看行驶道路和显示装置的成像之间切换，人眼不需要调整焦距，避免了用户在开车时的视觉中断，提高行车安全，同时提高车载体验。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述车载显示系统中，如图2所示，还包括：光路转向组件14，该光路转向组件14，用于接收显示装置13出射的光线并将显示装置出射的光线反射至保护壳12。
如图2所示，在本发明实施例提供的上述车载显示系统中设置光路转向组件后，显示装置13所显示的图像向光路转向组件14出射，再由光路转向组件14将成像反射至保护壳12，最后经过保护壳12的反射由人眼接收成像。光路转向组件14可以使显示装置13的光路进行翻折，进一步减小占用车内空间；同时光路转发向组件可增加光程，使得成像系统具有更大的像距。
在一种可实施的方式中，如图2所示，光路转向组件14可设置为平面反射镜。在具体实施时，还可将其设备为棱镜或反射镜与棱镜的组合等，在此不做限定。采用平面反射镜与保护壳12的反光表面组成光学系统，可以通过调整平面反射镜的倾斜角度、平面反射镜与保护壳以及平面反射镜与显示装置之间的距离等参数，影响光线入射到保护壳12的反光表面的位置，从而对光学系统的成像位置以及成像大小进行调整。
在另一种可实施的方式中，如图3所示，光路转向组件14可设置为凸面反射镜。凸面反射镜与保护壳构成光学系统，可成放大虚像，能够将显示装置13显示的图像放大成像于更远的位置。在其他实施例中，光路转向组件14也可以设置为凹面反射镜，凹面反射镜与保护壳构成的光学系统也能够实现将显示装置13显示的图像放大放远。采用反射而非透镜，可以避免透镜成像时所产生的色散。凸面反射镜与保护壳采用离轴光路配置，以避免凸面反射镜对成像光束造成遮挡。
在实际应用中，显示装置13到保护壳12的光程小于凸面反射镜与保护壳构成的光学系统的焦距，由此可保证光学系统成放大虚像。凸面反射镜到保护壳的光程可设置为小于保护壳的焦距。其中，上述保护壳12采用厚度均匀的透明材料制作而成，其凹面结构可以为球面，也可以为非球面或自由曲面等，对显示装置13的成像具有放大作用。凸面反射镜可为离轴非球面、自由曲面或柱面等非轴对称结构，用于校正保护壳反光面离轴工作造成的像散。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述车载显示系统中，如图4所示，还包括：位于显示装置13与保护壳12之间光路上的透镜组15。该透镜组用于优化显示装置的成像，可采用双胶合结构，用以消除色差。除此之外，也可以采用其它的透镜组合对成像光路进行整形、聚焦或发散等处理，在此不做限定。
可理解的是，车辆中的仪表盘不只一个，因此为了适应驾驶员的位置，可将驾驶位正前方的仪表盘具有的保护壳设置为上述的曲面结构，由此将该保护壳作为显示装置的反射镜，使得显示装置的成像位于驾驶位的正前方，更方便驾驶员观看。
在实际应用中，显示装置13可为带有背光的显示装置，也可为自发光的显示装置。例如，当显示装置带有背光时，可以为液晶显示装置(Liquid Crystal Display，简称LCD)、硅基液晶显示装置Liquid Crystal On Silicon，简称LCOS)、以数字微镜(DigitalMicromirror Device，简称DMD)为核心元件的数字光处理(Digital Light Processing，简称DLP)架构投影装置或激光扫描显示装置。当显示装置为自发光显示装置时，可以为有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，简称OLED)显示装置等。本发明实施例仅以上述显示装置举例说明，在具体实施时可根据需要进行设置，可包括但不局限于上述列举的显示装置类型。
当显示装置13为带背光的显示装置时，如图5所示，显示装置13包括：照明模组131以及位于照明模组131出光侧的二维光学阵列132。例如二维光学阵列可为液晶显示面板、硅基液晶显示面板等，不同的显示面板类型的驱动电路以及驱动原理均有所差异，其驱动电路与驱动原理与现有的显示面板类似，在此不做赘述。优选地，照明模块可采用窄带基色光背光模组，用以发射三基色的窄带光，以提升三基色光的发光纯度，提高照明模组的出射光的色域。
进一步地，在上述保护壳12背离仪表盘11一侧的表面可设置增反膜，该增反膜针对照明模块组出射光中的窄带光具有增强反射的效果。采用这样的设置可以尽可能地增强对照明模组131发射的窄带光进行反射，同时保证反射带之外的光波的透过。针对三基色的窄带波长选用与之适合的折射率材料制作上述增反膜时可将三基色的反射率提高大于80％，同时保护除反射带之外光波的透过率大于80％。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述车载显示系统中，如图6和图7所示，照明模组131可包括：光源1311以及位于光源出光路径上的匀光装置1312。由于显示装置13的体积有限，因此可采用点光源用于照明。
举例来说，光源1311可为半导体激光器、激光二极管或发光二极管等，上述三种光源的体积小且技术相对成熟，适合用于显示装置的光源。
在实际应用中，上述的匀光装置1312可为反光杯或积分器。当匀光装置1312采用反射杯时，其结构及出射光路如图6所示，光源1311(可为点光源)设置在反射杯的焦点位置处，使得光源1311的出射光经过反射杯的反射后平行出射，由此起到匀光的效果。此外，当匀光装置1312还可采用光学积分器，其结构及出射光路如图7所示，积分器包括两组阵列透镜，且每个阵列透镜配有准直透镜，光源1311设置在前一个准直透镜的焦点位置，通过该准直透镜产生平行光传输至前一组阵列透镜，后一组阵列透镜位于前一组阵列透镜的焦面止，因此平行光经过前一组阵列透镜分割后会聚于后一组阵列透镜，最后经后一个准直透镜的准直作用可对光源的出射光具有匀光作用。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述车载显示系统中，保护壳12的侧面设有调整旋钮；调整旋钮，用于被旋转带动保护壳转动以调整保护壳与车辆行驶平面的夹角。具体如图8所示，显示装置13的成像视角的位置受控于保护壳12的设置角度，因此通过旋转微调保护壳12的倾斜角度可以改变最终显示装置13的成像视角。在实际应用时，可将显示装置13的成像视角接近但不重叠于用户观看行驶路况的视角，这样有利于用户的视线在行驶路况与显示装置的成像画面之间切换。
在实际应用中，如图8所示，显示装置以及保护壳所构成光学系统中，显示装置的显示图像经过保护壳反射后的成像视场(对应的视角为θ3)位于车辆行驶视场(对应的视角为θ1)的下方。而在两个视场之间，由于车辆的外形限制使得两个视场之间存在过渡区域(对应的视角为θ2)，通过调整上述位于保护壳侧面的调整旋钮，可将显示装置的成像视角θ3整体抬高，从而减小过渡区域的视角θ2，此时，显示装置的虚像成像于车辆外部景物下方不远处，方便用户查看。
由于人眼的舒适观看距离为5-10m，因此在本发明实施例中，可以通过设置保护壳12的曲率、焦距等具体参数，调整显示装置13的显示图像在经过保护壳反射后的成像与驾驶员眼部的距离为5-10m，由此适应人眼的舒适观看距离，保证用户视线在显示装置的辅助影像和行驶路况之间切换时，不需要调节人眼的焦距，提升驾车安全和驾车体验。
本发明实施例提供的车载显示系统，包括：仪表盘以及显示装置；其中，仪表盘具有保护壳，保护壳为向仪表盘一侧凹陷的曲面结构；显示装置，用于出射显示图像的光线；保护壳，用于透射仪表盘的出射光，接收显示装置出射的光线并将显示装置出射的光线反射至驾驶员眼部。上述车载显示系统集车载仪表和抬头显示为一体，将仪表盘的保护壳作为显示装置的反射镜，使得车载显示系统结构紧凑，不会占用车内的大量空间。与此同时，将仪表盘的保护壳作为人眼观看显示装置的成像的反射镜，缩短了人眼与反射镜之间的距离，使得人眼观看显示装置的成像位置在人眼舒适观看距离之内，用户的视线在行驶道路和显示装置的成像之间切换时人眼不需要调整焦距，避免了用户在开车时的视觉中断，提高行车安全，同时提高车载体验。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种车载显示系统，其特征在于，包括：仪表盘以及显示装置；其中，
所述仪表盘具有保护壳，所述保护壳为向所述仪表盘一侧凹陷的曲面结构；
所述显示装置，用于出射显示图像的光线；
所述保护壳，用于透射所述仪表盘的出射光，接收所述显示装置出射的光线并将所述显示装置出射的光线反射至驾驶员眼部。
2.如权利要求1所述的车载显示系统，其特征在于，还包括：光路转向组件；
所述光路转向组件，用于接收所述显示装置出射的光线并将所述显示装置出射的光线反射至所述保护壳。
3.如权利要求2所述的车载显示系统，其特征在于，所述光路转向组件为平面反射镜或凸面反射镜。
4.如权利要求1所述的车载显示系统，其特征在于，还包括：位于所述显示装置与所述保护壳之间光路上透镜组；
所述透镜组，用于优化所述显示装置的成像。
5.如权利要求1-4任一项所述的车载显示系统，其特征在于，所述保护壳为驾驶位的正前方的所述仪表盘具有的保护壳。
6.如权利要求1-4任一项所述的车载显示系统，其特征在于，所述显示装置为液晶显示装置、硅基液晶显示装置、数字光处理投影显示装置或激光扫描显示装置中的一种。
7.如权利要求1-4任一项所述的车载显示系统，其特征在于，所述显示装置为有机发光二极管显示装置。
8.如权利要求6所述的车载显示系统，其特征在于，所述显示装置包括：照明模组，所述照明模组为窄带基色光背光模组。
9.如权利要求8所述的车载显示系统，其特征在于，所述保护壳背离所述仪表盘一侧的表面设有增反膜；
所述增反膜用于增强对所述照明模组的出射的光的反射。
10.如权利要求1-4任一项所述的车载显示系统，其特征在于，所述保护壳的侧面设有调整旋钮；
所述调整旋钮，用于被旋转带动所述保护壳转动以调整所述保护壳与车辆行驶平面的夹角。
11.如权利要求10所述的车载显示系统，其特征在于，所述显示装置的显示图像经过所述保护壳反射后的成像视场位于所述车辆行驶视场的下方。
12.如权利要求11所述的车载显示系统，其特征在于，所述显示装置的显示图像经过所述保护壳反射后的成像与驾驶员眼部的距离为5-10m。
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