CN207081896U - 车载抬头显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车载抬头显示装置，包括显像模块和成像镜，其中，显像模块设置于靠近汽车挡风玻璃内表面的上端，用于提供影像；成像镜设置于靠近汽车挡风玻璃内表面的下端，成像镜为半反半透型凹面镜，其凹面朝向显像模块的方向，用于接收影像、并将影像由实像状态转化为虚像状态投影至凹面的另一侧。由于将显像模块与成像镜设置在挡风玻璃的上下端，使成像镜与显像模块中的影像之间的距离大幅增大，使得成像镜的曲率参数不变的情况下，人眼经成像镜反射观察到的影像的像距变大，影像经成像镜形成的虚像变得更大，肉眼观察到的影像更清晰，具有成像清晰、成像色差小、成像畸变小等优点，驾驶安全性大大提高。

Description

车载抬头显示装置

技术领域

本实用新型涉及车载抬头显示技术领域，尤其涉及一种车载抬头显示装置。

背景技术

在车辆驾驶环境中，驾驶者需要随时接收车速、水温、发动机转速、档位、胎压及油量等各种信息，在车辆的驾驶舱内，上述各种信息均是通过仪表盘来进行显示，而仪表盘通常配合车体的设计，设置于驾驶位的挡风玻璃下方。驾驶者在驾驶过程中，需透过挡风玻璃掌握周围环境路况的变化。然而，人类肉眼的视野有限，因此，在透过挡风玻璃观察周遭路况的同时，仍需移转视线至仪表盘上观看车速等信息，视线的降低势必会造成驾驶者瞬间的分心，导致驾驶危安事故的发生。

为了解决上述问题，市面上便有了抬头显示装置(Head-Up Display Device，HUD)的出现。顾名思义，抬头显示装置的功能在于让驾驶者在视线不需转移而降低视线观看仪表盘的情况下，便能得知车速、油量等信息。

现有技术中的抬头显示装置主要为中控台放置方式形式，中控台放置方式的抬头显示装置通常为显示模块和成像镜一体化设计结构，并安装在汽车的中控台上。这种方式的抬头显示装置存在的问题是，中控台距离较短，物距小，导致最终的成像距离的大小有限，成像较小，显示效果不佳；另外，阳光直接照晒在中控台上，阳光直射到显示模块上，干扰影像光束的传输，导致显示的影像质量变差，影像容易有对比或亮度不足而致辩识不清的问题；中控台放置形式，显示模块通常都是正立摆放放置，长时间使用后容易落尘积灰，也会影响影像的显示效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种车载抬头显示装置，提高影像显示清晰度，以解决现有技术中采用中控台放置形式存在物距小，成像较小，导致影像显示不清楚，显示效果不佳的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

本实用新型的一种车载抬头显示装置，包括：

显像模块，设置于靠近汽车挡风玻璃内表面的上端，用于提供影像；

成像镜，设置于靠近所述汽车挡风玻璃内表面的下端，所述成像镜为半反半透型凹面镜，其凹面朝向所述显像模块的方向，用于接收所述影像、并将所述影像由实像状态转化为虚像状态投影至凹面的另一侧。

在上述技术方案中，通过将显像模块设置在靠近汽车挡风玻璃内表面的上端，半反半透型的凹面镜设置在靠近所述汽车挡风玻璃内表面的下端，使得显像模块与成像镜之间的距离大幅度增加，在凹面镜成放大虚像的区间内(即物体距凹面镜的距离小于凹面镜的焦距)，物距越大，则像距越大，所形成的虚像也越大，肉眼更容易看清楚，解决现有技术中采用中控台摆放形式存在的影像小，显示效果不佳，肉眼不易看清影像的问题。

进一步改进在于，所述汽车挡风玻璃上端的内表面上设置有挡光板，所述显像模块中的影像面位于所述挡光板的下方，用以遮挡车外的阳光直射在所述显像模块中的影像面上。

在上述技术方案中，通过在显像模块的上方设置挡光板，挡光板将车外的阳光遮挡，使阳光不会直接照射在显像模块中的影像面上，从而可以有效的解决中控台摆放形式中，因阳光直接照射在影像的平面上，影响影像的显示亮度，造成影像经成像镜反射后，像的对比或亮度不足而辩识不清的问题。

进一步改进在于，所述显像模块包括设置于所述挡光板下方的投射光机和显示幕，所述投射光机位于所述显示幕的前方、用于将影像投射至所述显示幕上；所述显示幕朝向所述成像镜凹面的方向。

进一步改进在于，所述显像模块包括主机和LCD显示屏；所述主机与所述LCD显示屏通讯连接，用以将影像发送至所述LCD显示屏；所述LCD显示屏位于所述挡光板的下方。

进一步改进在于，所述成像镜上端通过水平设置的铰链与所述汽车挡风玻璃连接，用于调节所述成像镜的镜面与所述显像模块中的影像面之间的夹角。

在上述技术方案中，成像镜可以绕铰链转动，使成像镜的镜面与所述显像模块中的影像面之间的夹角可调节，便于不同身高的驾驶员在观看时，可随时调节成像镜的角度，以使显像模块中的影像能完整的经成像镜反射至驾驶员的肉眼视角内。

进一步改进在于，所述成像镜与所述显像模块的影像面之间的距离满足以下条件：其中，L’为像距，L为物距，R为成像镜的曲率半径，L’取负值。

进一步改进在于，所述半反半透型凹面镜的表面为非球面结构。

在上述技术方案中，将半反半透的成像镜的表面设计为非球面结构，可有效解决人眼透过成像镜观察到汽车前方外界的影像发生畸变，无法准确的辨别前方路况等信息，从而对汽车驾驶的安全造成影响的问题。

与现有技术相比，本实用新型的车载抬头显示装置由于将成像镜与显像模块中的影像之间的距离大幅增大，使得成像镜的曲率参数不变的情况下，人眼经成像镜反射观察到的影像的像距变大，影像经成像镜形成的虚像变得更大，肉眼观察到的影像更清晰，具有成像清晰、成像色差小、成像畸变小等优点。

附图说明

图1为本实用新型中车载抬头显示装置光学原理的结构示意图；

图2为从不同角度观看车载抬头显示装置时的光学原理的结构示意图；

图3为凹面镜成虚像的光学原理示意图；

图中，1-显像模块，11-投射光机，12-显示幕，13-挡光板，2-成像镜，3-汽车挡风玻璃，4-阳光光束，5-影像虚像，6-肉眼观察点，6a-高位观察点，6b-中位观察点，6c-低位观察点。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种车载抬头显示装置，其包括显像模块1和成像镜2；其中，显像模块1设置于靠近汽车挡风玻璃3内表面的上端，用于提供影像；成像镜2设置于靠近所述汽车挡风玻璃3内表面的下端，所述成像镜2为半反半透型凹面镜，其凹面朝向所述显像模块1的方向，用于接收所述影像、并将所述影像由实像状态转化为虚像状态投影至凹面的另一侧。

上述方案使得显像模块1与成像镜2之间的距离大幅度增加，在凹面镜成放大虚像的区间内(即物体距凹面镜的距离小于凹面镜的焦距)，物距越大，则像距越大，所形成的虚像也越大，肉眼更容易看清楚，解决现有技术中采用中控台摆放形式存在的影像小，显示效果不佳，肉眼不易看清影像的问题。

优选地，半反半透型凹面镜的表面为非球面结构，由此，可以有效解决人眼透过成像镜观察到汽车前方外界的影像发生畸变，无法准确的辨别前方路况等信息，从而对汽车驾驶的安全造成影响的问题。

为了避免阳光光束4直接照射在显像模块1中的影像面上，影响影像的显示亮度，本实施例中，可以在所述汽车挡风玻璃3上端的内表面上设置有挡光板13，所述显像模块1中的影像面位于所述挡光板13的下方，用以遮挡车外的阳光直射在所述显像模块1中的影像面上，在实际应用中，挡光板13通过胶粘结在汽车挡风玻璃的内表面上，挡光板13的长度满足能够遮挡水平照射阳光无法照射在显像模块1中的影像面上即可，例如，若影像面基本垂直于汽车挡风玻璃3的内表面，则挡光板13的长度M满足：M＝m/tanA，其中，m为影像面的宽度，A为汽车挡风玻璃3与水平面的夹角；当然，挡光板13的长度可根据实际情况，做出一定的调整，来满足挡光板13遮挡阳光的目的。

具体地，所述显像模块1包括设置于所述挡光板13下方的投射光机11和显示幕12，在安装显像模块1时，将投射光机11固定在挡光板13的下端，显示幕12则基本与汽车挡风玻璃3的内表面垂直，并固定在挡光板13的上端，在整体上，使所述投射光机11位于所述显示幕12的前方，投射光机11将影像投射在所述显示幕12上；所述显示幕12则朝向所述成像镜2的凹面的方向。

当然，在实际生产应用中，显示幕13可以为LCD显示屏的形式，当为LCD显示屏时，显像模块1包括主机和LCD显示屏；所述主机与所述LCD显示屏之间通讯连接，用以将影像发送至所述LCD显示屏；LCD显示屏显示技术为现有成熟的技术，在此不进行详述。

为了适用不同身高的驾驶员使用和观看，所述成像镜2通过可转动的方式安装在靠近汽车挡风玻璃3下端的位置，用于调节所述成像镜2的镜面与所述显像模块1中的影像面之间的夹角；实际使用中，可采用在成像镜2上端通过铰链方式与汽车挡风玻璃3连接，或者将成像镜2的下端通过铰链方式与汽车的中控台面连接，其中，铰链为水平设置；成像镜2的安装也可以采用万向节的方式连接，从而使成像镜2可在空间内旋转。

参考图2所示，从三个不同高度的肉眼观察点6(即高位观察点6a、中位观察点6b、低位观察点6c)，每个肉眼观察点6代表不同高度驾驶员坐在驾驶位时肉眼的高度，在不同高度的观察点进行观看时，只需将成像镜2相对于显示幕12调整一定角度，使肉眼能从成像镜2内看到显示幕12内的影像，经过调整角度后，显示幕12内的影像在成像镜2的另一侧投影出位于不同高度的影像虚像5，高位观察点6a对应影像虚像5a，中位观察点6b对应影像虚像5b，低位观察点6c对应影像虚像5c。

在本实施例中，由于成像镜2可以绕铰链转动，使成像镜2的镜面与所述显像模块1中的显示幕12之间的夹角可调节，从而使显示幕12中的影像能完整的经成像镜2反射至驾驶员的肉眼视角内，以便适用不同身高的驾驶员观看。

参考图1和图3所示，其中，所述成像镜2与所述显像模块1的影像面(即显示幕12)之间的距离满足以下条件：其中，L’为像距，取负值；L为物距，即显示幕12距成像镜2之间的距离；R为成像镜2的曲率半径。

与现有技术相比，由于将成像镜2与显示幕12之间的距离大幅增大，使得在成像镜2的曲率参数不变的情况下，人眼经成像镜2反射观察到的影像的像距变大，影像经成像镜形成的虚像变得更大，肉眼观察到的影像更清晰，具有成像清晰、成像色差小、成像畸变小等优点。

应当理解，方位词均是结合操作者和使用者的日常操作习惯以及说明书附图而设立的，它们的出现不应当影响本实用新型的保护范围。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.车载抬头显示装置，包括：

显像模块(1)，设置于靠近汽车挡风玻璃内表面的上端，用于提供影像；

成像镜(2)，设置于靠近所述汽车挡风玻璃内表面的下端，所述成像镜为半反半透型凹面镜，其凹面朝向所述显像模块(1)的方向，用于接收所述影像、并将所述影像由实像状态转化为虚像状态投影至凹面的另一侧。

2.根据权利要求1所述的车载抬头显示装置，其特征在于，所述汽车挡风玻璃上端的内表面上设置有挡光板，所述显像模块(1)中的影像面位于所述挡光板的下方，用以遮挡车外的阳光直射在所述显像模块(1)中的影像面上。

3.根据权利要求2所述的车载抬头显示装置，其特征在于，所述显像模块(1)包括设置于所述挡光板下方的投射光机(11)和显示幕(12)，所述投射光机(11)位于所述显示幕(12)的前方、用于将影像投射至所述显示幕(12)上；所述显示幕(12)朝向所述成像镜(2)凹面的方向。

4.根据权利要求2所述的车载抬头显示装置，其特征在于，所述显像模块(1)包括主机和LCD显示屏；所述主机与所述LCD显示屏通讯连接，用以将影像发送至所述LCD显示屏；所述LCD显示屏位于所述挡光板的下方。

5.根据权利要求1所述的车载抬头显示装置，其特征在于，所述成像镜(2)上端通过水平设置的铰链与所述汽车挡风玻璃连接，用于调节所述成像镜(2)的镜面与所述显像模块(1)中的影像面之间的夹角。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的车载抬头显示装置，其特征在于，所述成像镜(2)与所述显像模块(1)的影像面之间的距离满足以下条件：

其中，L’为像距，L为物距，R为成像镜的曲率半径，L’取负值。

7.根据权利要求6所述的车载抬头显示装置，其特征在于，所述半反半透型凹面镜的表面为非球面结构。