CN109001910A - 平视显示器及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种平视显示器及汽车，涉及汽车安全辅助驾驶技术领域。该平视显示器应用于汽车，包括：图像源、光路传导单元和挡风玻璃；图像源将汽车行驶状态信息以光线形式发射；光路传导单元设置于图像源所发射光线的光路上，包括：半透半反镜和凹面反射镜，半透半反镜的反射面与凹面反射镜的反射面相对设置，且半透半反镜的反射面和凹面反射镜的反射面的曲率分别与挡风玻璃的曲率相适配；凹面反射镜为轴对称结构，用于与半透半反镜共同将图像源发射的光线传导至所述挡风玻璃；挡风玻璃将接收到的所述图像源的光线反射至驾驶员眼中成像。该平视显示器整体体积较小，且能够显著提高汽车状态信息在驾驶员眼前的成像质量。

Description

平视显示器及汽车
技术领域
本发明涉及汽车安全辅助驾驶技术领域，具体而言，涉及一种平视显示器及汽车。
背景技术
汽车在人类生活中使用已经极为广泛，而驾驶员在驾驶汽车过程中通常需要频繁地低头查看仪表盘或导航仪，来判断汽车的行驶速度、油耗、发动机转速和汽车行驶路线等等。但是由于道路情况复杂，驾驶员的视线频繁在前方路况和仪表盘或导航仪之间经常转换往往会增加驾驶的危险系数。
现有技术中，为了避免驾驶员视线的频繁转换，同时也不妨碍驾驶员及时获取汽车行驶状态信息，为汽车配备了平视显示器，使得驾驶员不需要转换视线就可以同时观测到前方路况和汽车状态信息，增加了驾驶员处理突发事件的时间。
现有平视显示器的光学结构由两个反射镜及图像源组成，光线从图像源出发，依次经过两个反射镜及挡风玻璃，最后进入人眼成像。但是现有的平视显示器由于体积较大而占用了较多的空间，且成像品质不够理想。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种平视显示器及汽车，该平视显示器整体体积较小，且能够显著提高汽车状态信息在驾驶员眼前的成像质量。
为实现上述目的，本发明实施例所采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供一种平视显示器，应用于汽车，包括：图像源、光路传导单元和挡风玻璃；
所述图像源用于将汽车行驶状态信息以光线形式发射；
所述光路传导单元设置于所述图像源所发射光线的光路上，包括：半透半反镜和凹面反射镜，所述半透半反镜的反射面与所述凹面反射镜的反射面相对设置，且所述半透半反镜的反射面和所述凹面反射镜的反射面的曲率分别与所述挡风玻璃的曲率相适配；所述凹面反射镜为轴对称结构，用于与所述半透半反镜共同将所述图像源发射的光线传导至所述挡风玻璃；
所述挡风玻璃为汽车的挡风玻璃，用于将接收到的所述图像源的光线反射至驾驶员眼中成像。
在一个实施例中，所述半透半反镜的反射面相对所述图像源设置，用于将所述图像源发出的光线经过所述半透半反镜的反射面反射至所述凹面反射镜；
所述凹面反射镜设置于所述半透半反镜所反射光线的光路上，用于将接收到的所述图像源的光线进行原路反射而透过所述半透半反镜至所述挡风玻璃。
在另一个实施例中，所述半透半反镜的反射面背对所述图像源设置，所述图像源发射的光线经过所述半透半反镜透射至所述凹面反射镜；
所述凹面反射镜设置于所述半透半反镜透射光线的光路上，用于将接收到的所述图像源的光线进行原路反射至所述半透半反镜的反射面，所述半透半反镜的反射面将所述图像源的光线反射至所述挡风玻璃。
具体地，所述半透半反镜通过在透明板一侧粘贴或镀有半透半反膜制备而成。
可选地，所述透明板包括：平板玻璃或透明塑料板。
在一个实施例中，所述平视显示器还包括：操作装置，所述操作装置与所述光路传导单元固定连接，用于驾驶员通过所述操作装置对所述光路传导单元进行调整。
可选地，所述操作装置包括：操纵杆，所述操纵杆设置于汽车方向盘一侧，用于驾驶员通过所述操纵杆控制所述光路传导单元的位置或角度，进而控制所述图像源发射的光线传导至所述挡风玻璃上的位置。
在一个实施例中，所述图像源为显示屏或图像生成单元。可选地，所述汽车行驶状态信息包括：汽车的行驶速度、油耗、发动机转速和汽车行驶路线。
第二方面，本发明实施例还提供一种汽车，包括如第一方面所述的平视显示器。
本发明的有益效果是：
第一方面，本发明实施例所提供的平视显示器，应用于汽车，光路传导单元能够将图像源以光线形式发射的汽车行驶状态信息传导至汽车的挡风玻璃处，并经过挡风玻璃的反射作用将其反射到人眼中进行成像，使得驾驶员不需要转换视线即可通过挡风玻璃获取汽车行驶状态信息，增加了驾驶员处理突发事件的时间，提高了行车安全。另外，本发明实施例所提供的平视显示器中，通过半透半反镜改变光路并结合凹面反射镜，能够在保证将图像源所发射的光线传导至挡风玻璃上的同时，减小整个光路结构所占用的空间，从而显著压缩平视显示器的整体体积；而通过设置凹面反射镜为轴对称结构，能够显著提高汽车行驶状态信息在人眼中的成像质量和总体规格。
第二方面，本发明实施例提供的汽车，安装有第一方面所述的平视显示器，因此具有第一方面所述的全部有益效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明第一实施例提供的平视显示器光路示意图；
图2为本发明第二实施例提供的平视显示器光路示意图；
图3为本发明第三实施例提供的平视显示器光路示意图；
图4为本发明第四实施例提供的平视显示器结构示意图。
图标：110-图像源；120-半透半反镜；130-凹面反射镜；140-挡风玻璃；150-操作装置。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
第一实施例：
如图1所示，本实施例提供一种平视显示器，应用于汽车，包括：图像源110、光路传导单元和挡风玻璃140；图像源110用于将汽车行驶状态信息以光线形式发射；光路传导单元设置于图像源110所发射光线的光路上，包括：半透半反镜120和凹面反射镜130，半透半反镜120的反射面与凹面反射镜130的反射面相对设置，且半透半反镜120的反射面和凹面反射镜130的反射面的曲率与挡风玻璃140的曲率相适配；凹面反射镜130为轴对称结构，用于与半透半反镜120共同将图像源110发射的光线传导至挡风玻璃140；挡风玻璃140为汽车的挡风玻璃140，用于将接收到的所述图像源110的光线反射至驾驶员眼中成像。
具体地，图像源110用于显示汽车行驶状态信息，如：汽车的行驶速度、油耗、发动机转速和汽车行驶路线等，且图像源110能够将上述汽车行驶状态信息以光线形式发射；设置于图像源110所发射光线光路上的光路传导单元，能够将图像源110所发射的光线传导至汽车的挡风玻璃140上；进一步，汽车的挡风玻璃140将光路传导单元传导而来的光线进行反射，使其进而驾驶员眼中成像，从而使得驾驶员不需要转换视线即可通过挡风玻璃140获取汽车行驶状态信息，增加了驾驶员处理突发事件的时间，提高了行车安全。
其中，光路传导单元中的半透半反镜120同时具备光的透过性和反射性，因此通过半透半反镜120与凹面反射镜130相结合，不仅能够将将图像源110所发射的光线传导至挡风玻璃140上，而且能够折叠光路，减小整个光路结构所占用的空间，从而能够显著压缩平视显示器的整体体积。进一步，通过半透半反镜120和凹面反射镜130将图像源110发射的光线引导至挡风玻璃140上，还能够使得整体光路趋近于同轴分布，提高汽车行驶状态信息在驾驶员眼中的成像品质。另外，设置凹面反射镜130为轴对称结构，能够使经凹面反射镜130的反射面反射后的光线原路返回，从而显著提高汽车行驶状态信息在人眼中的成像品质。可选地，在一个实施例中，图像源110发射的光线在光路传导单元中，先入射至半透半反镜120的反射面，并通过半透半反镜120反射至凹面反射镜130，凹面反射镜130将光线原路反射至半透半反镜120，在半透半反镜120处透射至挡风玻璃140上。
在另外一个实施例中，图像源110发射的光线在光路传导单元中，先入射至半透半反镜120的非反射面，从而直接透过半透半反镜120至凹面反射镜130，凹面反射镜130将光线原路反射至半透半反镜120的反射面，半透半反镜120将光线反射至挡风玻璃140上。
需要特别说明的是，在本发明实施例中，半透半反镜120的反射面曲率、以及凹面反射镜130的反射面曲率，分别与汽车挡风玻璃140的曲率相适配，以使得光路传导单元能够清晰且准确地将图像源110所发射的光线传导至汽车挡风玻璃140上，并在驾驶员眼中成像。
另外，在该平视显示器中，选择和设置半透半反镜120和凹面反射镜130的反射面曲率时，不仅需要考虑汽车挡风玻璃140的曲率，而且还需要考虑到其他因素(如：虚像距离、FOV(Filed of View，视场)和图像源大小等等)对成像的影响。进一步，当半透半反镜120为平板结构时，其反射面的曲率为0，此时仅仅需要根据汽车挡风玻璃140的曲率以及上述其他因素，选择合适的凹面反射镜130反射面的曲率即可。
可选地，在本发明实施例中，上述图像源110为显示屏或图像生成单元(PictureGeneration Unit，PGU)。
具体地，显示屏可以是TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)·LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示器)。而显示屏或图像生成单元显示的内容信息与汽车的仪表盘和/或导航仪显示的信息相同，因此，图像源110显示的内容信息可来自于汽车的仪表盘和/或导航仪，也可以通过自带系统显示(如单独为图像源110设置显示面板，用于显示汽车的行驶状态信息)的方式实现。
需要说明的是，上述图像源110的设置方式仅仅为本发明众多实施例中的一种或几种，而在本发明其他实施例中，图像源110还可以是能够将汽车行驶状态信息以光线形式发射的其他装置，本申请在此不做特别限定。
第二实施例：
如图2所示，本实施例提供一种平视显示器，应用于汽车，包括：图像源110、半透半反镜120、凹面反射镜130和挡风玻璃140；图像源110用于将汽车行驶状态信息以光线形式发射；半透半反镜120设置于图像源110所发射光线的光路上，且半透半反镜120的反射面相对图像源110设置，用于将图像源110发出的光线反射至凹面反射镜130；凹面反射镜130设置于半透半反镜120所反射光线的光路上，且凹面反射镜130的反射面与半透半反镜120的反射面相对设置，用于将接收到的图像源110的光线进行原路反射而透过半透半反镜120至挡风玻璃140上。同时，正如第一实施例中所述的，凹面反射镜130为轴对称结构，挡风玻璃140为汽车的挡风玻璃140，用于将接收到的所述图像源110的光线反射至驾驶员眼中成像。
具体地，本实施例中，图像源110所发射的光线在到达半透半反镜120的反射面处时，部分光线透过半透半反镜120，其余部分光线通过半透半反镜120的反射面反射至凹面反射镜130的反射面，凹面反射镜130将接收到的光线再次原路反射至半透半反镜120，其中部分光线能够透过半透半反镜120至挡风玻璃140处，并最终在驾驶员眼中成像。
所带来的有益效果与第一实施例中所描述的内容完全相同，在此不再赘述。
第三实施例：
如图3所示，本实施例提供一种平视显示器，应用于汽车，包括：图像源110、半透半反镜120、凹面反射镜130和挡风玻璃140；图像源110用于将汽车行驶状态信息以光线形式发射；半透半反镜120设置于图像源110所发射光线的光路上，且半透半反镜120的反射面背对图像源110设置，图像源110发射的光线经过半透半反镜120透射至凹面反射镜130；凹面反射镜130设置于半透半反镜120透射光线的光路上，且凹面反射镜130的反射面与半透半反镜120的反射面相对设置，用于将接收到的图像源110的光线进行原路反射至半透半反镜120的反射面，半透半反镜120的反射面将图像源110的光线反射至挡风玻璃140上。同时，同样正如第一实施例中所述的，凹面反射镜130为轴对称结构，挡风玻璃140为汽车的挡风玻璃140，用于将接收到的所述图像源110的光线反射至驾驶员眼中成像。
具体地，本实施例中，图像源110所发射的光线在到达半透半反镜120的非反射面处时，绝大部分光线直接透过半透半反镜120至凹面反射镜130的反射面上；凹面反射镜130将接收到的光线再次原路反射至半透半反镜120的反射面，此时半透半反镜120的反射面处所接收到的光线，部分透过半透半反镜120，其余部分通过半透半反镜120的反射面反射至挡风玻璃140处，并最终在驾驶员眼中成像。
本实施例所提供的平视显示器与第二实施例不同之处在于图像源110所发射的光线先在半透半反镜120处透射，在依次经过凹面反射镜130和半透半反镜120的反射面反射至挡风玻璃140上。本实施例所提供的平视显示器能够实现上述实施例所能实现的全部技术效果，能够折叠光路，减小整个光路结构所占用的空间，从而显著压缩平视显示器的整体体积。
在本发明实施例中，半透半反镜120通过在透明板一侧粘贴或镀有半透半反膜(如真空镀膜)制备而成，以实现其半透过半反射的性能。需要说明的是，半透半反镜120中的半并不能够限定其透过性和反射性均为50％，事实上，在具体实施例中，该半透半反镜120的透过性和反射性也可以根据需要设定为为其他比例，本申请在此不做特别限定。可选地，制备该半透半反镜120的透明板包括：平板玻璃或透明塑料板，也可以是其他能够实现半透半反的材料，本申请在此同样不做限定。
第四实施例：
如图4所示，本实施例提供一种平视显示器，在上述第一实施例的基础上，所述平视显示器还包括：操作装置150，操作装置150与光路传导单元固定连接，用于驾驶员通过操作装置150对光路传导单元进行调整。
具体地，上述操作装置150可以是如下所述的设置方式：操作装置150包括底座、第一支架和第二支架；第一支架设置于底座上，且与底座活动连接，半透半反镜120固定设置于第一支架上，驾驶员可通过调节第一支架进而调节半透半反镜120的角度和位置；第二支架设置于底座上，且与底座活动连接，凹面反射镜130固定设置于第二支架上，驾驶员可通过调节第二支架进而调节凹面反射镜130的角度和位置。从而，驾驶员能够通过第一支架和第二支架对光路传导单元进行调整，以能够控制光路传导单元将图像源110所发射的光线引导至挡风玻璃140上的位置和角度等。
需要特别说明的是，上述操作装置150的实现方式，仅仅为本申请众多实施例中的一种，在具体实施例中，还可以设置为其他能够实现控制光路传导单元的结果或连接关系，本申请在此不做特别限定。
在一个实施例中，操作装置150还包括：操纵杆，操纵杆设置于汽车方向盘一侧，用于驾驶员通过操纵杆控制光路传导单元的位置或角度，进而控制图像源110发射的光线传导至挡风玻璃140上的位置。
具体地，类似于现有技术中汽车方向盘一侧的灯光控制杆或雨刷控制器，上述操纵杆与操作装置150中的第一支架和第二支架控制连接，驾驶员能够直接通过操纵杆控制第一支架和第二支架，进而实现对半透半反镜120和凹面反射镜130的控制，从而能够控制图像源110发射的光线传导至挡风玻璃140上的位置。
第五实施例：
本实施例提供一种汽车，包括如上任一实施例所述的平视显示器。
具体地，安装有该平视显示器的汽车能够使得汽车行驶状态信息显示在汽车的挡风玻璃140处，并经过挡风玻璃140的反射作用将其反射到人眼中进行成像，从而使得驾驶员不需要转换视线即可通过挡风玻璃140获取汽车行驶状态信息，增加了驾驶员处理突发事件的时间，提高了行车安全。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种平视显示器，应用于汽车，其特征在于，包括：图像源、光路传导单元和挡风玻璃；
所述图像源用于将汽车行驶状态信息以光线形式发射；
所述光路传导单元设置于所述图像源所发射光线的光路上，包括：半透半反镜和凹面反射镜，所述半透半反镜的反射面与所述凹面反射镜的反射面相对设置，且所述半透半反镜的反射面和所述凹面反射镜的反射面的曲率分别与所述挡风玻璃的曲率相适配；所述凹面反射镜为轴对称结构，用于与所述半透半反镜共同将所述图像源发射的光线传导至所述挡风玻璃；
所述挡风玻璃为汽车的挡风玻璃，用于将接收到的所述图像源的光线反射至驾驶员眼中成像。
2.根据权利要求1所述的平视显示器，其特征在于，所述半透半反镜的反射面相对所述图像源设置，用于将所述图像源发出的光线经过所述半透半反镜的反射面反射至所述凹面反射镜；
所述凹面反射镜设置于所述半透半反镜所反射光线的光路上，用于将接收到的所述图像源的光线进行原路反射而透过所述半透半反镜至所述挡风玻璃。
3.根据权利要求1所述的平视显示器，其特征在于，所述半透半反镜的反射面背对所述图像源设置，所述图像源发射的光线经过所述半透半反镜透射至所述凹面反射镜；
所述凹面反射镜设置于所述半透半反镜透射光线的光路上，用于将接收到的所述图像源的光线进行原路反射至所述半透半反镜的反射面，所述半透半反镜的反射面将所述图像源的光线反射至所述挡风玻璃。
4.根据权利要求1所述的平视显示器，其特征在于，所述半透半反镜通过在透明板一侧粘贴或镀有半透半反膜制备而成。
5.根据权利要求4所述的平视显示器，其特征在于，所述透明板包括：平板玻璃或透明塑料板。
6.根据权利要求1所述的平视显示器，其特征在于，所述平视显示器还包括：操作装置，所述操作装置与所述光路传导单元固定连接，用于驾驶员通过所述操作装置对所述光路传导单元进行调整。
7.根据权利要求6所述的平视显示器，其特征在于，所述操作装置包括：操纵杆，所述操纵杆设置于汽车方向盘一侧，用于驾驶员通过所述操纵杆控制所述光路传导单元的位置或角度，进而控制所述图像源发射的光线传导至所述挡风玻璃上的位置。
8.根据权利要求1所述的平视显示器，其特征在于，所述图像源为显示屏或图像生成单元。
9.根据权利要求8所述的平视显示器，其特征在于，所述汽车行驶状态信息包括：汽车的行驶速度、油耗、发动机转速和汽车行驶路线。
10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的平视显示器。
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