CN208721892U - 斜投平反式抬头显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种斜投平反式抬头显示装置，其用于将信息经汽车的挡风玻璃反射至人眼，包括用于射出成像光线的成像单元、第一反射镜片和第二反射镜片，还包括为凹面反射镜片的第三反射镜片；成像单元设置在汽车仪表台或中控台的内部或上面，朝向驾驶员、第一反射镜片和第二反射镜片，将所述成像光线射向所述第一反射镜片；第一反射镜片设置在所述成像单元靠近驾驶员的一侧，将所述成像光线反射向所述第二反射镜片；所述第二反射镜片设置在所述第一反射镜片远离所述驾驶员的一侧，将所述成像光线反射向所述第三反射镜片或所述挡风玻璃；所述第三反射镜片设置在所述第二反射镜片远离所述驾驶员的一侧，将所述成像光线反射向所述第二反射镜片。

Description

斜投平反式抬头显示装置

技术领域

本实用新型涉及成像光学技术领域，具体涉及一种斜投平反式抬头显示装置。

背景技术

汽车抬头显示技术是当前国际国内正在大力发展的智能网联汽车的重要组成部分，实现了驾驶员目不离路就可以获取车速、导航、路况、车距等重要信息，其独特的显示位置，以及悬浮式透明显示效果，是车上的其它位置显示器无法取代的。

要实现汽车挡风玻璃上的抬头显示，存在一个必须要解决的显示技术难题——重影问题，因为重影问题的存在会明显地影响驾驶员观看显示信息的舒适度，严重者会引起驾驶员的头晕，从而影响驾驶安全。同时也会影响驾驶员获取显示信息的辨识速度与准确性。

现有技术中可以通过安装抬头显示装置实现无重影的抬头显示，但是该装置采用上下折叠式光路结构，会造成抬头显示装置的高度增加，加大了对汽车内安装空间的要求，给安装带来一定困难。

在汽车仪表台前方这类空间比较狭窄的地方，要求抬头显示装置整体结构尺寸必须尽可能地小，这样才能适应大多数量车型的安装要求，小型化抬头显示装置是行业面临的共同难题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种抬头显示装置，具有斜投平反式光学结构，在保证抬头显示图像与视角质量的前提下，最大限度地减小抬头显示装置的体积。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：

一种斜投平反式抬头显示装置，其用于将信息经汽车的挡风玻璃反射至人眼，包括用于射出成像光线的成像单元、第一反射镜片和第二反射镜片，还包括为凹面反射镜片的第三反射镜片；所述成像单元设置在汽车仪表台或中控台的内部或上面，朝向驾驶员、所述第一反射镜片和第二反射镜片，将所述成像光线射向所述第一反射镜片；第一反射镜片设置在所述成像单元靠近驾驶员的一侧，将所述成像光线反射向所述第二反射镜片；所述第二反射镜片设置在所述第一反射镜片远离所述驾驶员的一侧，将所述成像光线反射向所述第三反射镜片；所述第三反射镜片设置在所述第二反射镜片远离所述驾驶员的一侧，将所述成像光线再次反射向所述第二反射镜片，所述第二反射镜片将成像光线反射向所述挡风玻璃。

进一步地，所述挡风玻璃包括内侧反射面、外侧反射面以及上下厚度一致的普通夹膜，所述成像单元射出的成像光线经所述第一反射镜片、第二反射镜片、第三反射镜片、第二反射镜片和内侧反射面依次反射后形成第一图像，所述成像光线经所述第一反射镜片、第二反射镜片、第三反射镜片、第二反射镜片和外侧反射面依次反射后形成第二图像，所述第一图像和第二图像沿所述驾驶员眼睛方向重合。

进一步地，所述成像单元射出的成像光线与水平方向的夹角为第一夹角，第一夹角的角度大于等于0°且小于等于45°；所述第一反射镜片与水平方向的夹角为第二夹角，第二夹角的角度大于0°且小于90°；所述第二反射镜片与水平方向的夹角为第三夹角，第三夹角的角度大于等于0°且小于等于45°；所述第三反射镜片与水平方向的夹角为第四夹角，第四夹角的角度大于0°且小于90°。

进一步地，所述第一反射镜片、第二反射镜片和第三反射镜片镀有全反射膜。

进一步地，还包括用于调节成像高度的图像高度调节机构，所述图像高度调节机构设置在所述第一反射镜片上。

进一步地，所述第三反射镜片与水平方向的夹角为第四夹角，所述图像高度调节机构用于调节所述第四夹角的大小。

进一步地，所述图像高度调节机构包括设置在所述第三反射镜片一端的转轴和位于所述第三反射镜片另一端的手动或电动调节机构。

进一步地，还包括用于调节所述成像单元与第一反射镜片之间距离的前后位置调节装置，所述前后位置调节装置设置在所述成像单元和/或第一反射镜片上。

进一步地，所述第三反射镜片为自由曲面反射镜片、球面反射镜片或非球面反射镜片中的一种。

进一步地，所述第一反射镜片和第二反射镜片为平面反射镜片、凹面反射镜片或凸面反射镜片中的一种。

本实用新型的有益效果：

本实用新型一方面采用斜投平反式的光路结构，有效地利用了驾驶员前方中控台和仪表台的结构空间限制，并且在保证抬头显示装置质量和视角范围的前提下，最大限度地减小了抬头显示装置的厚度与体积，为抬头显示装置在存量车市场的推广普及创造了条件，带来显著的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本实用新型的抬头显示装置的结构示意图；

图2为本实用新型的抬头显示装置的光路示意图。

附图标记包括：

100-挡风玻璃 111-内侧反射面 121-外侧反射面

200-成像单元 210-第一图像 220-第二图像

230-第三图像 300-第一反射镜片 400-第二反射镜片

500-第三反射镜片 600-转轴 700-驾驶员

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种斜投平反式抬头显示装置，其用于将信息经汽车的挡风玻璃100反射至人眼，包括用于射出成像光线的成像单元200、第一反射镜片300和第二反射镜片400，还包括为凹面反射镜片的第三反射镜片500；所述成像单元 200设置在汽车仪表台或中控台的内部或上面，朝向驾驶员700、所述第一反射镜片300和第二反射镜片400，将所述成像光线射向所述第一反射镜片300；第一反射镜片300设置在所述成像单元200靠近驾驶员700的一侧，将所述成像光线反射向所述第二反射镜片400；所述第二反射镜片400设置在所述第一反射镜片300远离所述驾驶员700的一侧，将所述成像光线反射向所述第三反射镜片500；所述第三反射镜片500设置在所述第二反射镜片400远离所述驾驶员700的一侧，将所述成像光线再次反射向所述第二反射镜片400，所述第二反射镜片400将成像光线反射向所述挡风玻璃100。

实施例1

请参照图1和图2，为本实用新型的一较佳实施例，以下对上述各个组成部分分别作进一步详细介绍。

该抬头显示装置用于将车速、导航、路况和车距等重要信息经挡风玻璃 100反射至人眼。在使用时，该抬头显示装置设置于汽车挡风玻璃100的下方、驾驶员700的前方(正前方、左前方、右前方均可)，并且设置在汽车仪表台或中控台的内部或者上面。该抬头显示装置主要包括成像单元200、第一反射镜片300、第二反射镜片400和第三反射镜片200。

成像单元200、第一反射镜片300、第二反射镜片400和第三反射镜片 200可以分别固定在汽车仪表台或中控台的内部或者上面；也可以先将成像单元200、第一反射镜片300、第二反射镜片400和第三反射镜片200组合成一体式结构，形成一个整体，再将该整体固定在汽车仪表台或中控台的内部或者上面。

本实用新型当中所述的挡风玻璃100是指汽车前挡风玻璃中的夹膜厚度一致，不需要经过特别处理成上厚下薄的楔形夹膜，也不需要对挡风玻璃的厚度作出特殊处理的普通挡风玻璃。挡风玻璃100包括内侧反射面111、外侧反射面121和普通夹膜(图中未示出)，内侧挡风玻璃110和外侧挡风玻璃 120互相重叠。内侧挡风玻璃110设置在车内，内侧反射面111为内侧挡风玻璃110朝向车内的表面；外侧挡风玻璃120设置在车外，外侧反射面121为外侧挡风玻璃120朝向车外的表面。内侧反射面111和外侧反射面121均为弧面。

如图1所示，成像单元200整体为一个长方体或者梯形台体，是该抬头显示装置提供图像光线的图像源。

成像单元200设置在汽车仪表台或中控台上面，大致水平设置，并且朝向驾驶员700、第一反射镜片300和第二反射镜片400，将成像光线反射向第一反射镜片300。成像单元200射出的成像光线与水平方向的夹角为第一夹角，第一夹角的角度大于等于0°且小于等于45°。例如，如图1所示，第一夹角的角度为0°。

第一反射镜片300设置在成像单元200靠近驾驶员700的一侧，向成像单元200、第二反射镜片400和第三反射镜片500倾斜侧立，接受来自成像单元200射出的成像光线，并将成像光线反射向第二反射镜片400。第一反射镜片300与水平方向的夹角为第二夹角，第二夹角的角度大于0°且小于90°。例如，如图1所示，第二夹角的角度为30°。在本实施例中，第一反射镜片 300为平面反射镜片。在本申请的其它实施例中，第一反射镜片300也可以为凹面反射镜片或者凸面反射镜片。

第二反射镜片400设置在第一反射镜片300远离驾驶员700的一侧，朝向成像单元200、第一反射镜片300和第三反射镜片500，分别接受来自第一反射镜片300和第三反射镜片500的成像光线，并将成像光线分别反射向第三反射镜片500和挡风玻璃100。第二反射镜片400与水平方向的夹角为第三夹角，第三夹角的角度大于等于0°且小于等于45°。例如，如图1所示，第三夹角的角度30°。在本实施例中，第二反射镜片400为平面反射镜片。在本申请的其它实施例中，第二反射镜片400也可以为凹面反射镜片或者凸面反射镜片。

第三反射镜片500设置在第二反射镜片400远离驾驶员700的一侧，向成像单元200、第一反射镜片300和第二反射镜片400倾斜侧立，将成像光线再次反射向第二反射镜片400，第二反射镜片400将成像光线反射向挡风玻璃100。第三反射镜片500与水平方向的夹角为第四夹角，第四夹角的角度大于0°且小于90°。例如，如图1所示，第三夹角的角度45°。第三反射镜片500为凹面反射镜片。具体地，凹面反射镜片可以是球面反射镜片，也可以是非球面反射镜片，还可以是自由曲面反射镜片。

如图2所示，成像单元200射出的成像光线经第一反射镜片300、第二反射镜片400、第三反射镜片500、第二反射镜片400依次反射后形成第三图像230，第三图像230为成像单元200经过该抬头显示装置反射后得到的虚像。第三图像230经内侧反射面111反射后形成第一图像210，经外侧反射面121反射后形成第二图像220，第一图像210和第二图像220沿驾驶员700 眼睛的方向重合，从而消除重影。

本实用新型的其他众所周知的零件，例如外壳、接电线、支撑件等零件形状、结构均为现有技术，在此不加以详细说明。

本实用新型采用独特的斜投下反式紧凑光学结构，在保证抬头显示有效视角的前提下，最大限度地减小了抬头显示器的厚度，为抬头显示装置在存量车市场的推广普及创造条件，从而提升驾驶汽车的安全性，带来显著的经济效益和社会效益。

实施例2

为了适应不同身高驾驶员700以及不同坐姿驾驶员700的视线高度，本实用新型专利还包括用于调节成像高度的图像高度调节机构，图像高度调节机构设置在第三反射镜片500上。

如图1所示，图像高度调节机构包括转轴600和手动或电动调节机构(图中未示出)，转轴600设置在第三反射镜片500的上端或中间部位，手动或电动调节机构设置在第三反射镜片500的下端。通过手动或电动调节机构使第三反射镜片500绕转轴600转动，第三反射镜片500的下端可以前后移动，从而改变第三反射镜片500的反射成像光线角度，经过第二反射镜片400的再次反射后，发射到挡风玻璃100的成像光线位置发生变化，进而改变该抬头显示装置的成像高度。

为了适应不同车辆的不同挡风玻璃的倾角、厚度、折射率带来的重影问题，本实用新型在成像单元200和/或第一反射镜片300上装有前后位置调节装置，用于调节成像单元200与第一反射镜片300之间的距离。具体地，在本申请的一个实施例中，前后位置调节装置仅设置在成像单元200上；在本申请的另一个实施例中，前后位置调节装置仅设置在第一反射镜片300上；在本申请的又一个实施例中，前后位置调节装置仅设置在成像单元200和第一反射镜片300上。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本实用新型的构思，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种斜投平反式抬头显示装置，其用于将信息经汽车的挡风玻璃(100)反射至人眼，包括用于射出成像光线的成像单元(200)、第一反射镜片(300)和第二反射镜片(400)，其特征在于：还包括为凹面反射镜片的第三反射镜片(500)；所述成像单元(200)设置在汽车仪表台或中控台的内部或上面，朝向驾驶员(700)、所述第一反射镜片(300)和第二反射镜片(400)，将所述成像光线射向所述第一反射镜片(300)；第一反射镜片(300)设置在所述成像单元(200)靠近驾驶员(700)的一侧，将所述成像光线反射向所述第二反射镜片(400)；所述第二反射镜片(400)设置在所述第一反射镜片(300)远离所述驾驶员(700)的一侧，将所述成像光线反射向所述第三反射镜片(500)；所述第三反射镜片(500)设置在所述第二反射镜片(400)远离所述驾驶员(700)的一侧，将所述成像光线再次反射向所述第二反射镜片(400)，所述第二反射镜片(400)将成像光线反射向所述挡风玻璃(100)。

2.根据权利要求1所述的斜投平反式抬头显示装置，其特征在于：所述挡风玻璃(100)包括内侧反射面(111)、外侧反射面(121)以及上下厚度一致的普通夹膜，所述成像单元(200)射出的成像光线经所述第一反射镜片(300)、第二反射镜片(400)、第三反射镜片(500)、第二反射镜片(400)和内侧反射面(111)依次反射后形成第一图像(210)，所述成像光线经所述第一反射镜片(300)、第二反射镜片(400)、第三反射镜片(500)、第二反射镜片(400)和外侧反射面(121)依次反射后形成第二图像(220)，所述第一图像(210)和第二图像(220)沿所述驾驶员(700)眼睛方向重合，没有重影。

3.根据权利要求1所述的斜投平反式抬头显示装置，其特征在于：所述成像单元(200)射出的成像光线与水平方向的夹角为第一夹角，第一夹角的角度大于等于0°且小于等于45°；所述第一反射镜片(300)与水平方向的夹角为第二夹角，第二夹角的角度大于0°且小于90°；所述第二反射镜片(400)与水平方向的夹角为第三夹角，第三夹角的角度大于等于0°且小于等于45°；所述第三反射镜片(500)与水平方向的夹角为第四夹角，第四夹角的角度大于0°且小于90°。

4.根据权利要求1所述的斜投平反式抬头显示装置，其特征在于：所述第一反射镜片(300)、第二反射镜片(400)和第三反射镜片(500)镀有全反射膜。

5.根据权利要求1所述的斜投平反式抬头显示装置，其特征在于：还包括用于调节成像高度的图像高度调节机构，所述图像高度调节机构设置在所述第二反射镜片(400)上。

6.根据权利要求5所述的斜投平反式抬头显示装置，其特征在于：所述第三反射镜片(500)与水平方向的夹角为第四夹角，所述图像高度调节机构用于调节所述第四夹角的大小。

7.根据权利要求6所述的斜投平反式抬头显示装置，其特征在于：所述图像高度调节机构包括设置在所述第三反射镜片(500)一端的转轴(600)和位于所述第三反射镜片(500)另一端的手动或电动调节机构。

8.根据权利要求1所述的斜投平反式抬头显示装置，其特征在于：还包括用于调节所述成像单元(200)与第一反射镜片(300)之间距离的前后位置调节装置，所述前后位置调节装置设置在所述成像单元(200)和/或第一反射镜片(300)上。

9.根据权利要求1所述的斜投平反式抬头显示装置，其特征在于：所述第三反射镜片(500)为自由曲面反射镜片、球面反射镜片或非球面反射镜片中的一种。

10.根据权利要求1所述的斜投平反式抬头显示装置，其特征在于：所述第一反射镜片(300)和第二反射镜片(400)为平面反射镜片、凹面反射镜片或凸面反射镜片中的一种。