CN109270693A - 一种前装汽车抬头显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种前装汽车抬头显示装置，包括显示屏、反射镜一、反射镜二、汽车挡风玻璃，所述显示屏发出的光束经反射镜一发射后入射至反射镜二，所述光束经反射镜二反射后投射到汽车挡风玻璃上，人眼位于汽车挡风玻璃前方，接收汽车挡风玻璃反射的放大虚像。该抬头显示装置主要解决图像重影、畸变、对比度高及目视距离远等问题，采用两片反射镜，根据挡风玻璃参数，构建合理的光学系统，获取高清晰度低畸变无重影的车辆信息图像，并且该系统体积小易安装，可实现量产化。
Description
技术领域
本发明涉及行车装置领域，具体是一种前装汽车抬头显示装置。
背景技术
抬头显示器(HUD)最早是应用于航空领域上的飞行辅助仪器，主要作用是让飞行员不需要低头看各种仪表就能顺利操作飞行器。随着HUD的技术成熟和成本降低，该技术已扩展到汽车领域，已成为高端车型的标配。
现有技术中公开了多种抬头显示装置，如公开号为CN105242402 A的中国发明专利，公开了一种HUD光学系统及其在机动车上的应用，通过前反射镜群组、透镜群组和后反射镜组合的方式，将显示在仪表盘上的车载信息清楚的显示在挡风玻璃上，通过透镜群组的移动可改变投影距离，并且能实现大出瞳直径、大出瞳距离，增大使用者的可视范围；公开号为CN108089336 A的中国发明专利公开了一种车载HUD光学系统，前部反射透镜群包括凹面透镜L4和前部反射镜，仪表盘的显示面光线依次经前部反射镜和凹面透镜L4后到达中部反射镜群，以及仪表盘的显示面位于后部透镜群的焦平面上，不会因视线转移而产生画面跟随现象，从而不会导致驾驶员的眩晕现象发生；公开号为CN105301775A的中国发明专利，公开了一种高分辨率低畸变的全挡风玻璃HUD成像装置，能够将仪表上的车辆信息通过车辆挡风玻璃形成虚像于驾驶员眼前，实现了驾驶员不低头即可获取高分辨率、低畸变、清晰的车辆信息图像。
现有技术普遍存在都面临着低图像质量的问题，如在强光下对比度无法目视到挡风玻璃前面的图像，会有很大的安全隐患，并且市面上很多的HUD有重影以及图像畸变大等问题。另外，由于个人身高差异，不同身高的人看到的图像信息会有差异。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种前装汽车抬头显示装置，以解决现有技术中存在的缺陷。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种前装汽车抬头显示装置，包括显示屏、反射镜一、反射镜二、汽车挡风玻璃；
显示屏发出的光束经反射镜一发射后入射至反射镜二，所述光束经反射镜二反射后投射到汽车挡风玻璃上，人眼位于汽车挡风玻璃前方，接收汽车挡风玻璃反射的放大虚像；
其中，所述的反射镜一为泽尼克多项式表面反射镜或自由曲面；反射镜二为自由曲面表面反射镜，且反射镜二面型与挡风玻璃面型相对应，用于矫正图像畸变；
进一步的，所述反射镜一相对显示屏具有一定偏转角度，所述偏转角度范围为20°-60°。
进一步的，所述反射镜二相对显示屏具有一定偏转角度，所述偏转角度范围为10°-40°。
进一步的，该显示装置的光学系统畸变为0-3％。
进一步的，所述汽车挡风玻璃上的可视区域虚像为矩形，所述矩形的尺寸为1700mm*500mm。
进一步的，该显示装置的光学系统形变为0-3％。
进一步的，所述反射镜二上方可加一平面反射镜，并设置角度将图像发射到汽车挡风玻璃的左面或右面；
本发明的有益效果是：该抬头显示装置主要解决图像重影、畸变、对比度低及目视距离等问题，采用两片反射镜，根据挡风玻璃参数，构建合理的光学系统，获取高清晰度低畸变无重影的车辆信息图像，并且该系统体积小易安装，可实现量产化。
附图说明
图1为本发明原理结构示意图；
图2为本发明反射镜MTF图；
图3为本发明反射镜畸变示意图；
图4为本发明显示区域形变矫正后示意图；
附图标记说明如下：
A1、显示屏，A2、反射镜一，A3、反射镜二，A4、挡风玻璃，A5、人眼；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种前装汽车抬头显示装置，包括显示屏、反射镜一、反射镜二、汽车挡风玻璃；显示屏发出的光束经反射镜一发射后入射至反射镜二，所述光束经反射镜二反射后投射到汽车挡风玻璃上，人眼位于汽车挡风玻璃前方，接收汽车挡风玻璃反射的放大虚像；其中，所述的反射镜一为泽尼克多项式表面反射镜或自由曲面；反射镜二为自由曲面表面反射镜，且反射镜二面型与挡风玻璃面型相对应，用于矫正图像畸变；
更具体的，所述反射镜一相对显示屏具有一定偏转角度，所述偏转角度范围为20°-60°。
更具体的，所述反射镜二相对显示屏具有一定偏转角度，所述偏转角度范围为10°-40°。
更具体的，该显示装置的光学系统畸变为0-3％。
更具体的，所述汽车挡风玻璃上的可视区域为矩形，所述矩形的尺寸为180mm*80mm。
更具体的，该显示装置的光学系统形变为0-3％。
更具体的，所述反射镜二上方可加一平面反射镜，并设置角度将图像发射到汽车挡风玻璃的左面或右面；
本发明其工作原理为，根据图1所示，显示屏A1透射出的光线经过A2反射到A3，经过A3反射后光线到达挡风玻璃后表面A4，A4反射光线到达人眼A5成放大的虚像并接收到显示信息。其中，反射镜A3面型对应挡风玻璃A4的面型，用来矫正图像畸变，消除平行四边形现象。反射镜A2用于提升成像分辨率，使系统分辨率达到衍射极限。
技术效果如下：
1、本发明最大畸变小于1％降低图像畸变，人眼无法感知到图像的变形。
2、本发明只采用2片反射镜，一片为泽尼克多项式镜片，一片为自由曲面，体积小且成本低。
3、本发明可视区域较大，降低不同身高带来的视觉差异。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (7)
1.一种前装汽车抬头显示装置，其特征在于：
包括显示屏、反射镜一、反射镜二、汽车挡风玻璃；
所述显示屏发出的光束经反射镜一发射后入射至反射镜二，所述光束经反射镜二反射后投射到汽车挡风玻璃上，人眼位于汽车挡风玻璃前方，接收汽车挡风玻璃反射的放大虚像；
其中，所述的反射镜一为泽尼克多项式表面反射镜或自由曲面；反射镜二为自由曲面表面反射镜，且反射镜二面型与挡风玻璃面型相对应，用于矫正图像畸变。
2.根据权利要求1所述的一种前装汽车抬头显示装置，其特征在于：所述反射镜一相对显示屏具有一定偏转角度，所述偏转角度范围为20°-60°。
3.根据权利要求2所述的一种前装汽车抬头显示装置，其特征在于：所述反射镜二相对显示屏具有一定偏转角度，所述偏转角度范围为10°-40°。
4.根据权利要求1所述的一种前装汽车抬头显示装置，其特征在于：该显示装置的光学系统畸变为0-3％。
5.根据权利要求1所述的一种前装汽车抬头显示装置，其特征在于：所述汽车挡风玻璃上的可视区域为矩形，所述矩形的尺寸为1700mm*500mm。
6.根据权利要求1所述的一种前装汽车抬头显示装置，其特征在于：该显示装置的光学系统形变为0-3％。
7.根据权利要求3-6任一所述的一种前装汽车抬头显示装置，其特征在于：所述反射镜二上方可加一平面反射镜，并设置角度将图像发射到汽车挡风玻璃的左面或右面。
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