CN215153953U

CN215153953U - 一种应用于汽车上的单屏双距离ar-hud显示装置

Info

Publication number: CN215153953U
Application number: CN202121277684.1U
Authority: CN
Inventors: 王琅; 王熊熊; 杜金洁
Original assignee: Xi'an Huiju Yunchuang Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Xi'an Huiju Yunchuang Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2021-06-09
Publication date: 2021-12-14
Anticipated expiration: 2031-06-09

Abstract

本实用新型属于汽车配件技术领域，且公开了一种应用于汽车上的单屏双距离AR‑HUD显示装置，包括眼盒，所述眼盒前端的正面设置有汽车前风挡玻璃，所述汽车前风挡玻璃背面的远近距离分别设置有近景虚像面与远景虚像面，所述眼盒前端与汽车前风挡玻璃正面的下端设置有成像显示系统。本实用新型通过设置有眼盒、汽车前风挡玻璃与成像显示系统等达到使用效果好与体验效果好的目的，AR‑HUD单屏双距离光学系统，能够在低成本，小体积的情况下，得到一个有层次距离感的双投影图像，两个图像可独立也可同时显示，能够满足各种路况下的道路导航及车况信息显示，在促进人机交互的体验感时，又提高了驾驶的安全性和驾驶乐趣。

Description

一种应用于汽车上的单屏双距离AR-HUD显示装置

技术领域

本实用新型属于汽车配件技术领域，具体是一种应用于汽车上的单屏双距离AR-HUD显示装置。

背景技术

抬头显示器（HUD）可将汽车的转速、车速、油耗等信息投影到风挡玻璃前，驾驶员在驾驶过程中视线无需离开前方就可看到汽车的相关信息，大大提高了行车安全，目前已有的HUD一般将图像投影在人眼前2.5米左右，其图像尺寸一般在9英寸左右，随着技术的进步，人们对于HUD的需求也在不断增加，目前HUD的图像显示画面小，距离近，显示内容有限，只有基本的车辆信息，无法对于导航信息与实际路况进行结合，为增强人机交互体验和驾驶的安全性，AR-HUD已经进入了热门研究方向。

目前现有AR-HUD的成像光路设计中，第一种方案是使用一个屏幕，一个小反射镜及其一个大反射镜，仅能实现一个单一远距离成像；另外一种是使用两个显示屏，共用同一片曲面大反射镜，两个光路可同时实现投影远近两个图像。

以上方案一中成像距离单一，不能完全满足驾驶需求，在低速道路、城市道路行驶体验差，成像距离太远，图像过大，跟车太近或者拥堵道路，虚像会与前车重叠，很容易引起驾驶员感观不适。

第二种方案虽然能够实现双距离成像显示，能满足基本HUD的显示功能外，也投AR跟车贴合指引功能，但是使用了两个显示屏和照明组，这也就造成HUD的体积较大，开发成本高，功耗高，且散热需要增大，同时也意味着需要控制两个显示屏幕，增大硬件的控制成本，及其软件开发的难度跟工作周期。

实用新型内容

本实用新型提供了一种应用于汽车上的单屏双距离AR-HUD显示装置，解决了成像单一、体积过大，成本较高、控制电路复杂等问题，从而提供一种仅仅需要一个显示屏幕就能够实现双距离的光学系统，满足驾驶环境的使用需求，增强人机交互的体验感受。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种应用于汽车上的单屏双距离AR-HUD显示装置，包括眼盒，所述眼盒前端的正面设置有汽车前风挡玻璃，所述汽车前风挡玻璃背面的远近距离分别设置有近景虚像面与远景虚像面，所述眼盒前端与汽车前风挡玻璃正面的下端设置有成像显示系统；

所述成像显示系统包括有大反射镜、小反射镜一、小反射镜二、成像显示屏幕，所述大反射镜右侧的上端从上往下分别设置有小反射镜一与小反射镜二，所述小反射镜二的底部设置有成像显示屏幕本发明的优点在于，使用一个成像显示屏幕，通过将大显示屏划分成上下两个显示区域，一个区域通过小反射镜和大反射镜后可以将图像投影在距离人眼5米之外，此光路为远景显示，此区域与道路实景结合显示，另一个区域通过另外一个小反射镜、大反射镜后可以将图像投影在距离人眼2.5米左右，此区域负责显示车辆基本信息，两个投影区域可根据驾驶需求单独或者同时显示车辆信息以及与道路交互的导航信息，能够实现高速路况的图像增强显示和车辆基本信息，同时可以满足城市路况车辆信息的单独显示，本发明中两个光学系统共用大反射镜、显示屏，使用两个小反射镜，使得整个AR-HUD的成本和体积都极大的减小，软硬件的控制也更加方便，降低硬件成本，芯片控制要求也降低。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述小反射镜一为平面反射镜，所述小反射镜二为曲面反射镜。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述小反射镜二配合大反射镜与小反射镜一配合大反射镜形成不同的光程差且二者构成了完整的双焦距双成像距离的光学系统，通过将大显示屏划分成上下两个显示区域，一个区域通过小反射镜和大反射镜后可以将图像投影在距离人眼5米之外，此区域与道路实景结合显示导航信息，另一个区域通过另外一个小反射镜大反射镜后可以将图像投影在距离人眼2.5米处，此区域负责显示车辆基本信息，两个投影区域可根据驾驶需求单独或者同时显示，本发明中两个光学系统共用大反射镜和显示屏，使得整个AR-HUD的结构紧凑，成本和体积都得到极大的减小。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述成像显示屏幕的上下端分别为N区域与F区域，所述N区域的面积值小于F区域面积值，所述成像显示屏幕可以但不限于DLP显示屏、TFT-LLCD或者激光MEMS成像单元，且成像显示屏幕整体呈倾斜设计。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述眼盒发射的光线通过汽车前风挡玻璃分别照射在远景虚像面与近景虚像面的区域，且近景虚像面对应的光线低于远景虚像面对应的光线。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述小反射镜一可设置为平面反射镜与曲面反射镜，所述小反射镜二可设置为平面反射镜与曲面反射镜，且小反射镜一配合上大反射镜和成像显示屏幕、小反射镜二配合上大反射镜和成像显示屏幕排列组合的形式共有四种，所述成像显示屏幕与远景虚像面整体均为倾斜设计。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型通过设置有眼盒、汽车前风挡玻璃与成像显示系统等达到使用效果好与体验效果好的目的，AR-HUD单屏双距离光学系统，能够在低成本，小体积的情况下，得到一个有层次距离感的双投影图像，两个图像可独立也可同时显示，能够满足各种路况下的道路导航及车况信息显示，在促进人机交互的体验感时，又提高了驾驶的安全性和驾驶乐趣。

附图说明

图1为本实用新型AR-HUD单屏双距离光学系统整体的原理图；

图2为本实用新型AR-HUD单屏距离HUD成像显示系统内部结构示意图；

图3为本实用新型成像显示屏幕划分示意图，分为N区域和F区域；

图4为本实用新型小反射镜一与小反射镜二组合排列示意图。

图中：1、眼盒；2、汽车前风挡玻璃；3、远景虚像面；4、近景虚像面；5、成像显示系统；51、大反射镜；52、小反射镜一；53、小反射镜二；54、成像显示屏幕。

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做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至图4所示，本实用新型提供一种应用于汽车上的单屏双距离AR-HUD显示装置，包括眼盒1，眼盒1前端的正面设置有汽车前风挡玻璃2，汽车前风挡玻璃2背面的远近距离分别设置有近景虚像面4与远景虚像面3，眼盒1前端与汽车前风挡玻璃2正面的下端设置有成像显示系统5；成像显示系统5包括有大反射镜51、小反射镜一52、小反射镜二53、成像显示屏幕54，大反射镜51右侧的上端从上往下分别设置有小反射镜一52与小反射镜二53，小反射镜二53的底部设置有成像显示屏幕54，本发明的优点在于，使用一个成像显示屏幕，通过将大显示屏划分成上下两个显示区域，一个区域通过小反射镜和大反射镜后可以将图像投影在距离人眼5米之外，此光路为远景显示，此区域与道路实景结合显示，另一个区域通过另外一个小反射镜、大反射镜后可以将图像投影在距离人眼2.5米左右，此区域负责显示车辆基本信息，两个投影区域可根据驾驶需求单独或者同时显示车辆信息以及与道路交互的导航信息，能够实现高速路况的图像增强显示和车辆基本信息，同时可以满足城市路况车辆信息的单独显示，本发明中两个光学系统共用大反射镜、显示屏，使用两个小反射镜，使得整个AR-HUD的成本和体积都极大的减小，软硬件的控制也更加方便，降低硬件成本，芯片控制要求也降低。

其中，小反射镜一52为平面反射镜，小反射镜二53为曲面反射镜。

其中，小反射镜二53配合大反射镜51与小反射镜一52配合大反射镜51形成不同的光程差且二者构成了完整的双焦距双成像距离的光学系统，通过将大显示屏划分成上下两个显示区域，一个区域通过小反射镜和大反射镜后可以将图像投影在距离人眼5米之外，此区域与道路实景结合显示导航信息，另一个区域通过另外一个小反射镜大反射镜后可以将图像投影在距离人眼2.5米处，此区域负责显示车辆基本信息，两个投影区域可根据驾驶需求单独或者同时显示，本发明中两个光学系统共用大反射镜和显示屏，使得整个AR-HUD的结构紧凑，成本和体积都得到极大的减小。

其中，成像显示屏幕54的上下端分别为N区域与F区域，N区域的面积值小于F区域面积值，成像显示屏幕54可以但不限于DLP显示屏、TFT-LLCD或者激光MEMS成像单元，且成像显示屏幕54整体呈倾斜设计。

其中，眼盒1发射的光线通过汽车前风挡玻璃2分别照射在远景虚像面3与近景虚像面4的区域，且近景虚像面4对应的光线低于远景虚像面3对应的光线。

其中，小反射镜一52可设置为平面反射镜与曲面反射镜，小反射镜二53可设置为平面反射镜与曲面反射镜，且小反射镜一52配合上大反射镜51和成像显示屏幕54、小反射镜二53配合上大反射镜51和成像显示屏幕54排列组合的形式共有四种，成像显示屏幕54与远景虚像面3整体均为倾斜设计，成像显示屏幕54设置成倾斜样式能够有效的避免光害带来的影响，保证人们具有良好的视觉效果。

本实用新型的工作原理及使用流程：

成像显示屏幕54的F区域通过小反射镜二53反射到大反射镜51，再通过汽车前风挡玻璃2反射到人眼盒1处，此时人眼可以观察到远景虚像面3，远景虚像面3与眼盒1的距离为5米以上；成像显示屏幕54的N区域通过小反射镜一52，反射到大反射镜51，再通过汽车前风挡玻璃2反射到人眼盒1处，此时人眼可以观察到近景虚像面4，近景虚像面4与眼盒1的距离为2.5米左右。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种应用于汽车上的单屏双距离AR-HUD显示装置，包括眼盒（1），其特征在于：所述眼盒（1）前端的正面设置有汽车前风挡玻璃（2），所述汽车前风挡玻璃（2）背面的远近距离分别设置有近景虚像面（4）与远景虚像面（3），所述眼盒（1）前端与汽车前风挡玻璃（2）正面的下端设置有成像显示系统（5）；

所述成像显示系统（5）包括有大反射镜（51）、小反射镜一（52）、小反射镜二（53）、成像显示屏幕（54），所述大反射镜（51）右侧的上端从上往下分别设置有小反射镜一（52）与小反射镜二（53），所述小反射镜二（53）的底部设置有成像显示屏幕（54）。

2.根据权利要求1所述的一种应用于汽车上的单屏双距离AR-HUD显示装置，其特征在于：所述小反射镜一（52）为平面反射镜，所述小反射镜二（53）为曲面反射镜。

3.根据权利要求1所述的一种应用于汽车上的单屏双距离AR-HUD显示装置，其特征在于：所述小反射镜二（53）配合大反射镜（51）与小反射镜一（52）配合大反射镜（51）形成不同的光程差且二者构成了完整的双焦距双成像距离的光学系统。

4.根据权利要求1所述的一种应用于汽车上的单屏双距离AR-HUD显示装置，其特征在于：所述成像显示屏幕（54）的上下端分别为N区域与F区域，所述N区域的面积值小于F区域面积值，所述成像显示屏幕（54）可以但不限于DLP显示屏、TFT-LLCD或者激光MEMS成像单元，且成像显示屏幕（54）整体呈倾斜设计。

5.根据权利要求1所述的一种应用于汽车上的单屏双距离AR-HUD显示装置，其特征在于：所述眼盒（1）发射的光线通过汽车前风挡玻璃（2）分别照射在远景虚像面（3）与近景虚像面（4）的区域，且近景虚像面（4）对应的光线低于远景虚像面（3）对应的光线。

6.根据权利要求1所述的一种应用于汽车上的单屏双距离AR-HUD显示装置，其特征在于：所述小反射镜一（52）可设置为平面反射镜与曲面反射镜，所述小反射镜二（53）可设置为平面反射镜与曲面反射镜，且小反射镜一（52）配合上大反射镜（51）和成像显示屏幕（54）、小反射镜二（53）配合上大反射镜（51）和成像显示屏幕（54）排列组合的形式共有四种，所述成像显示屏幕（54）与远景虚像面（3）整体均为倾斜设计。