CN204807722U - 轮胎面形的组合镜及车载平显装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是有关一种轮胎面形的组合镜及车载平显装置。该车载平显装置，包括：固定支架及轮胎面形的组合镜。该固定支架用于安装显示装置。该轮胎面形的组合镜，设置在该显示装置的出光路径上，并反射该显示装置显示的图像信息；所述的组合镜是基础面形沿着轨迹面形扫面形成的轮胎面形；所述的基础面形是子午方向的典型的轴对称非球面，所述的轨迹面形是弧矢方向的对称球面或对称非球面；所述的组合镜同时形成子午焦点和弧矢焦点。本实用新型可以减少像源和反射膜倾斜导致的像面弯曲现象，能够获得平整的虚像。

Description

轮胎面形的组合镜及车载平显装置

技术领域

本实用新型涉及平显技术领域，特别涉及一种轮胎面形的组合镜及车载平显装置。

背景技术

在车辆行驶过程中，驾驶员需要不时观看汽车仪表盘以了解车速、发动机转速、水温等车辆信息。当需要使用导航仪信息，驾驶员更是会反复低头去看导航仪。在车辆高速行驶时，当驾驶员视线离开路面时，一旦遇有紧急情况就有可能因来不及采取有效措施而造成事故。为避免这种情况发生,不少厂商纷纷推出车载平视显示系统,简称HUD,它可以将有关信息显示在驾驶员正前方，驾驶员可以在观看信息的同时注意路况，从而提高了汽车的安全性与舒适性。

现有的车载平显装置，一般是采用像源和组合镜方式。如图1所示，组合镜2放置在中控台上，像源4位于组合镜和驾驶员眼睛6之间。组合镜1内外两个表面的曲率一致，内表面5一般镀有一定反射率的反射膜，对像源4反射成像，虚像一般成在车前2米左右。对于经过前风挡入射到组合镜2上的外部景物光线，组合镜类似平板玻璃，这部分光线直接穿过组合镜进入人眼6。从而保证驾驶员既可以看到外部景物又可以看到像源的虚像。目前市面上比较有代表性是标致3008车上前装的HUD、美国Navdy公司推出的后装HUD。日本先锋的HUD系统尽管将组合镜和像源均安装到了遮阳板处，但光路基本一致。

由图1可以看出，由于像源位于组合镜和人眼之间，为避免像源对人眼观看虚像的遮挡和获得更大的观看视场，组合镜必须倾斜放置。组合镜倾斜放置会造成的子午和弧矢方向的焦线不一致和像面弯曲。如图2所示，为了让眼睛在出瞳位置8处看到平整的没有变形的虚像，所需的像源4的图像面必须有一定的曲率，而实际上受限于像源的制造工艺和平显光路参数的多样性，对像源的这类需求很难满足。

发明内容

有鉴于上述现有技术所存在的缺陷，本实用新型的目的在于，提供一种轮胎面形的组合镜及车载平显装置，使其减小像面弯曲现象，以获得清晰平整的视觉图像。

为了实现上述目的，依据本实用新型提出的一种轮胎面形的组合镜，所述的组合镜是基础面形沿着轨迹面形扫面形成的轮胎面形；所述的基础面形是子午方向的典型的轴对称非球面，所述的轨迹面形是弧矢方向的对称球面或对称非球面；所述的组合镜同时形成子午焦点和弧矢焦点。

优选为,所述的子午焦点和弧矢焦点不重合。

本实用新型还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的轮胎面形的组合镜，其中所述的组合镜内侧镀有窄光谱带高反射膜，该窄光谱带高反射膜对可见光谱中指定波长加减50nm光谱范围的光线反射率大于50％，对该范围以外的可见光光线透过率大于50％。

为了实现上述目的，本实用新型还提出一种车载平显装置，其包括：固定支架，用于安装显示装置；以及轮胎面形的组合镜，设置在该显示装置的出光路径上，并反射该显示装置显示的图像信息；所述的组合镜是基础面形沿着轨迹面形扫面形成的轮胎面形；所述的基础面形是子午方向的典型的轴对称非球面，所述的轨迹面形是弧矢方向的对称球面或对称非球面；所述的组合镜同时形成子午焦点和弧矢焦点。所述的两个焦点不重合。

本实用新型还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的车载平显装置，其中所述的组合镜内侧镀有窄光谱带高反射膜，该窄光谱带高反射膜对可见光谱中指定波长加减50nm光谱范围的光线反射率大于50％，对该范围以外的可见光光线透过率大于50％。

前述的车载平显装置，其中所述的指定波长是该显示装置发出的红色、绿色或蓝色中一种或者几种光线能量峰值的波长。

前述的车载平显装置，其中所述的显示装置为智能手机，该智能手机显示的图像信息包括：车辆信息、导航信息和/或通信信息。

前述的车载平显装置，其中所述的智能手机包括显示控制模块，该显示控制模块以红色、绿色或蓝色中一种或者几种颜色显示镜像的图像信息。

前述的车载平显装置，其中所述的窄光谱带高反射膜对该显示装置发出的可见光谱中指定波长加减25nm范围的光线反射率大于70％、80％、90％或99％；对该范围以外的可见光光线的透过率大于70％、80％、90％或99％。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本实用新型的，至少具有下列优点：

一、本实用新型的组合镜及车载平显装置，组合镜同时形成子午焦点和弧矢焦点，可以减少像源和反射镜(组合镜)倾斜导致的像面弯曲现象，能够获得平整的虚像。

二、本实用新型的车载平显装置，结构简单、体积小、重量轻，便于携带和设置在车内的仪表盘上面，不影响正常驾驶车辆时的视线。

附图说明

图1现有的车载平显装置的示意图。

图2现有的车载平显装置的轴对称曲面反射成像示意图。

图3是本实用新型一实施例的车载平显装置的示意图。

图4是本实用新型一实施例的轮胎面形的组合镜的曲面示意图。

图5是本实用新型一实施例的车载平显装置的反射成像示意图。

图6是本实用新型另一实施例的车载平显装置的示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的轮胎面形的组合镜及车载平显装置其具体实施方式、步骤、结构、特征及其功效详细说明。

请参阅图3所示，是本实用新型一实施例的车载平显装置的示意图。本实施例的车载平显装置，包括：固定支架11以及组合镜9。

所述的固定支架11具有安装显示装置4(如手机)的容纳空间。该固定支架11上设置安装组合镜9的安装槽。

所述的组合镜9设置在显示装置4的出光路径上，并反射该显示装置4显示的图像信息。

请同时参阅图4所示，是本实用新型一实施例的轮胎面形的组合镜的曲面示意图。

所述的组合镜9是基础面形S1沿着轨迹面形S2扫面形成的轮胎面形。所述的基础面形S1是子午方向的典型的轴对称非球面。所述的轨迹面形S2是弧矢方向的对称球面或对称非球面。所述的组合镜9同时形成子午焦点和弧矢焦点。优选为子午焦点和弧矢焦点不重合。

在一实施例中，组合镜9的曲面参数如下表一所示：

表一

S1(y方向)	S2(x方向)
		cy＝1/344.75	cx＝1/375.68
ky＝0.42	kx＝0
		ay1＝0	ax1＝0
y2＝0	ax2＝3.1558*e-9
		ay3＝0	ax3＝-5.394*e-14
ay4＝0	ax4＝3.248*e-19

其中k_y为基础面形的圆锥系数，y为基础面形的孔径半径，c_y为基础面形的曲率半径的倒数，a_y1、a_y2、a_y3、a_y4为基础面孔径半径y的各阶系数。

k_x为轨迹面形的圆锥系数，x为轨迹面形的孔径半径，c_x为轨迹面形的曲率半径的倒数，a_x1、a_x2、a_x3、a_x4为轨迹面形孔径半径x的各阶系数。

基础面形S1的曲面公式如式1

$\begin{array}{c}{z}_y=\frac{c_y{y}^2}{1+\sqrt{1-(1+k_y)c_y^2{y}^2}}+{\mathrm{\α}}_{y1}{y}^2+{\mathrm{\α}}_{y2}{y}^4+{\mathrm{\α}}_{y3}{y}^6+{\mathrm{\α}}_{y4}{y}^8+{\mathrm{\α}}_{y5}{y}^{10}\\ +{\mathrm{\α}}_{y6}{y}^{12}+{\mathrm{\α}}_{y7}{y}^{14}\end{array}$ 式1

Z_y为镜面的凹陷度，k_y为基础面形的圆锥系数，y为基础面形的孔径半径，c_y为基础面形的曲率半径的倒数，a_y1、a_y2、a_y3、a_y4为基础面孔径半径y的各阶系数。

轨迹面形S2的曲面公式如式2

$\begin{array}{c}{z}_x=\frac{c_x{x}^2}{1+\sqrt{1-(1+k_x)c_x^2{x}^2}}+{\mathrm{\α}}_{x1}{x}^2+{\mathrm{\α}}_{x2}{x}^4+{\mathrm{\α}}_{x3}{x}^6+{\mathrm{\α}}_{x4}{x}^8+{\mathrm{\α}}_{x5}{x}^{10}\\ +{\mathrm{\α}}_{x6}{x}^{12}+{\mathrm{\α}}_{x7}{x}^{14}\end{array}$ 式2

Z_x为轨迹面形的凹陷度，k_x为轨迹面形的圆锥系数，x为轨迹面形的孔径半径，c_x为轨迹面形的曲率半径的倒数，a_x1、a_x2、a_x3、a_x4为轨迹面形孔径半径x的各阶系数。

所述的轮胎面形的组合镜9可以通过超精密磨削、研磨和抛光进行加工，也可以通过玻璃模压成形法和玻璃热弯法成形，如果是树脂类材料，还可以采用光学塑料成形技术进行加工。

所述的轮胎面形的组合镜9内侧镀有窄光谱带高反射膜，该窄光谱带高反射膜对可见光谱中指定波长加减50nm光谱范围的光线反射率大于60％，对该范围以外的可见光光线透过率大于50％。

在一实施例中，所述的指定波长是该显示装置4发出的红色、绿色或蓝色光线能量峰值的波长。

在一实施例中，所述的显示装置4为智能手机，该智能手机显示的图像信息包括：车辆信息、导航信息和/或通信信息。所述的智能手机包括显示控制模块，该显示控制模块以红色、绿色或蓝色中单一颜色显示镜像的图像信息。

在一实施例中，所述的窄光谱带高反射膜对该显示装置发出的可见光谱中指定波长加减25nm范围的光线反射率大于70％、80％、90％或99％；对该范围以外的可见光光线的透过率大于70％、80％、90％或99％。

请同时参阅图5所示，是本实用新型一实施例的车载平显装置的反射成像示意图。

前述实施例的车载平显装置，使用时该固定支架11设置在车前挡风玻璃内侧，车辆控制台12(图3)上部位置。该固定支架11的容纳空间中安装显示装置4，组合镜9倾斜的设置于固定支架11的安装槽。所述的显示装置4提供平面像源，所述的轮胎面形的组合镜9反射该平面像源，由于组合镜9反射同时形成子午和弧矢两个焦点，因此，使用者8看到的是平整的虚像，可以扩大视场角，同时获得更高清晰度的显示图像。

此外，显示装置4可以提供绿色的单色像源，显示装置4提供的像源的绝大部分光能在组合镜9的窄光谱带高反射膜10表面反射，而车外景物发出的光束除绿色部分光谱外其余波长的光束绝大部分透过窄光谱带高反射膜10，因此，使用者(驾驶员)8既能看到显示装置,4发出的窄带绿色图像，又能以极高的透过率看到车外景物其他波长的光能。

请参阅图6所示，是本实用新型另一实施例的车载平显装置的示意图。本实施例的车载平显装置，包括：固定支架14及组合镜9。

所述的固定支架14可以吊装在车内遮阳板13上。该固定支架14具有吊装显示装置4的安装空间及安装组合镜9的安装槽。

所述的组合镜9同时形成子午焦点和弧矢焦点。组合镜9的内侧镀有与显示装置4发光光谱相匹配的反射膜10，确保显示装置4发出的光谱光线能量60％以上反射，而外界入射的该光谱以外的光线能量60％以上透射。

使用时，车载平显装置吊装在遮阳板13上，位于使用者6的前上方。使用者6能够看到经由组合镜9反射形成的平整的虚像，以及外界景象。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然并非用以限定本实用新型实施的范围，依据本实用新型的权利要求书及说明内容所作的简单的等效变化与修饰，仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种轮胎面形的组合镜，其特征在于：

所述的组合镜是基础面形沿着轨迹面形扫面形成的轮胎面形；所述的基础面形是子午方向的典型的轴对称非球面，所述的轨迹面形是弧矢方向的对称球面或对称非球面；所述的组合镜同时形成子午焦点和弧矢焦点。

2.如权利要求1所述的轮胎面形的组合镜，其特征在于其中所述的组合镜内侧镀有窄光谱带高反射膜，该窄光谱带高反射膜对可见光谱中指定波长加减50nm光谱范围的光线反射率大于50％，对该范围以外的可见光光线透过率大于50％。

3.一种车载平显装置，其特征在于其包括：

固定支架，用于安装显示装置；以及

轮胎面形的组合镜，设置在该显示装置的出光路径上，并反射该显示装置显示的图像信息；所述的组合镜是基础面形沿着轨迹面形扫面形成的轮胎面形；所述的基础面形是子午方向的典型的轴对称非球面，所述的轨迹面形是弧矢方向的对称球面或对称非球面；所述的组合镜同时形成子午焦点和弧矢焦点。

4.如权利要求3所述的车载平显装置，其特征在于其中所述的组合镜内侧镀有窄光谱带高反射膜，该窄光谱带高反射膜对可见光谱中指定波长加减50nm光谱范围的光线反射率大于50％，对该范围以外的可见光光线透过率大于50％。

5.如权利要求4所述的车载平显装置，其特征在于其中所述的指定波长是该显示装置发出的红色、绿色或蓝色中一种或者几种光线能量峰值的波长。

6.如权利要求4所述的车载平显装置，其特征在于其中所述的显示装置为智能手机，该智能手机显示的图像信息包括：车辆信息、导航信息和/或通信信息。

7.如权利要求6所述的车载平显装置，其特征在于其中所述的智能手机包括显示控制模块，该显示控制模块以红色、绿色或蓝色中一种或几种颜色显示镜像的图像信息。

8.如权利要求4至7中任一权利要求所述的车载平显装置，其特征在于其中所述的窄光谱带高反射膜对该显示装置发出的可见光谱中指定波长加减25nm范围的光线反射率大于70％、80％、90％或99％；对该范围以外的可见光光线的透过率大于70％、80％、90％或99％。