CN218037552U - 一种适用于辅助驾驶的大fov模块化显示平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种适用于辅助驾驶的大FOV模块化显示平台，包括沿光路设置的且相互独立的光源模块、小镜模块、自由曲面凸镜、自由曲面凹镜，和设置于汽车前挡风玻璃的下方的用于感应太阳光强度的光敏传感模块，以及用于运算控制的PCBA组件；小镜模块包括多组镜片和扩散片，光源模块在PCBA组件的控制下投射出的光线朝向所述小镜模块并经多组镜片和扩散片多次斜向折射或反射后穿过底盖扩散至自由曲面凸镜，自由曲面凸镜将光线折射至自由曲面凹镜并由自由曲面凹镜将光线投射至汽车前挡风玻璃以形成多个路径的图像显示。本实用新型采用模块化设计，能够缩短产品研发周期和制造周期，方便产品重复使用、换代升级，以及具有优秀的成像效果和散热性能。

Description

一种适用于辅助驾驶的大FOV模块化显示平台

技术领域

本实用新型涉及光学显示设备领域，尤其涉及一种适用于辅助驾驶的大FOV模块化显示平台。

背景技术

随着汽车工业的飞速发展，辅助驾驶的技术也日新月异，其中包括被逐步引入的HUD抬头显示器技术，抬头显示器最主要的目的是为了保证司机安全稳定的驾驶，使驾驶员不用低头就可以看到相关行车信息，从而能将更多的精力放到观察正前方路面情况上；同时也可以减少驾驶员观察远处道路情况与近距离查看导航、车辆信息时的视线频繁转换引发的视觉疲劳；同时对于那些经常使用手机导航软件的车主来说，一款功能齐全品质可靠的抬头显示器，可以更为直观的显示导航信息，从而提高行车安全性。

如图1所示，展示了现有的HUD技术的光路，光源从影像源(光机/PGU)经过相互对向的自由曲面镜片折射到挡风玻璃，人体眼睛在目箱(又名眼盒、人眼移动区域)范围可以透过挡风玻璃看到前方的虚像成像。一般而言，虚拟图像距离可以理解为图像焦点到眼睛的距离，该距离与眼睛越远，成像尺寸越大，显示效果越好。

目前，HUD抬头显示器技术还处于发展中，存在一定的不足：

1、现有HUD的光路主要为叠加式，即由多个不同空间的子光路组合而成，该类HUD的特点是体积大、展角小，不便于视场角扩展；

2、结构复杂，零部件整合程度低，没有采用轻量化设计，使得整机重量笨重；

3、散热性能差；

4、模块化程度低，不便于功能性部件升级换代和批量化生产，制造成本过高，经济效益和使用效益差。

5、现有HUD设备缺乏PGU亮度调节装置，HUD的光源始终是一个亮度，在中午时太阳光线很强，HUD画面就会看不清，而晚上或阴雨天气光线太弱，HUD画面则太刺眼，对驾驶员的舒适度和体验感都带来不好的效果的影响；

6、采用单一光路显示，即主要显示为单屏，不便于显示画面分类，显示视野及显示内容受到局限、体验感差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于辅助驾驶的大FOV模块化显示平台。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种适用于辅助驾驶的大FOV模块化显示平台，所述模块化显示平台包括沿光路设置的且相互独立的光源模块、小镜模块、自由曲面凸镜、自由曲面凹镜，和设置于汽车前挡风玻璃的下方的用于感应太阳光强度的光敏传感模块，以及用于运算控制的PCBA组件；所述光源模块和所述小镜模块设置于一底盖下方，所述自由曲面凸镜和所述自由曲面凹镜相对向设置且位于所述底盖上方，所述自由曲面凹镜通过位于所述底盖下方的传动模块可转动设置；所述小镜模块包括多组镜片和扩散片，所述光源模块在所述PCBA组件的控制下投射出的光线朝向所述小镜模块并经多组所述镜片和扩散片多次斜向折射或反射后穿过所述底盖扩散至所述自由曲面凸镜，所述自由曲面凸镜将所述光线折射至所述自由曲面凹镜并由所述自由曲面凹镜将所述光线投射至汽车前挡风玻璃以形成多个路径的图像显示。

进一步的，所述光源模块包括：光机，所述光机用于投射光线；镜头模组，所述镜头模组可轴向移动地设置于一筒状罩内，所述筒状罩连接于所述光机的光源发射端；调节支架，所述调节支架设置于所述筒状罩上，其用于行程可调地将所述镜头模组限位于所述筒状罩内；散热单元，所述散热单元具有一个或多个与所述光机连接的、具有铝质鳍片部的散热片。

进一步的，所述小镜模块还包括壳体，多组所述镜片设置于所述壳体内，所述壳体上方设置光线投射至所述自由曲面凸镜的开口端，所述壳体的一侧具有与所述光源模块连通的光源孔，多组所述镜片组成斜折式光路，多组所述镜片包括小镜、中镜、扩散片，其中：所述小镜设置于所述光源孔的一侧，其用于将以水平倾角投射进来的所述光线以垂直倾角射出至所述中镜，所述中镜用于将所述光线反射向靠近所述开口端的扩散片并抵达所述自由曲面凸镜。

进一步的，所述小镜、中镜分别采用UV胶水安装于小镜支架和所述壳体底面上，所述小镜支架包括小镜安装面，所述壳体的底面包括中镜安装面，所述小镜安装面、所述中镜安装面成型有用于加胶水的小槽结构，所述小镜安装面、所述中镜安装面靠近所述小槽结构的位置上还分别成型有通孔槽，所述中镜与所述壳体采用点接触限位，所述光源孔还设置有防尘圈。

进一步的，所述自由曲面凹镜通过第一转动支架和第二转动支架固定于所述底盖上且与所述第一转动支架、所述第二转动支架可转动连接，所述传动模块包括传动机组、摆杆，所述传动机组包括电机、丝杆、丝杆座、铆钉板、轴承，所述电机与所述丝杆相连接，所述丝杆座通过内螺纹套连接于所述丝杆上，所述铆钉板与所述丝杆座固定连接，所述铆钉板上嵌置所述轴承，所述摆杆呈Z形态，所述摆杆的一端与所述自由曲面凹镜相连接，所述摆杆的另一端成型为与所述轴承匹配的开口型腰形孔，所述轴承嵌置于所述开口型腰形孔中。

进一步的，所述传动模块还包括电机上盖、电机底盖，所述电机上盖采用铝镁合金，所述传动机组固定于所述电机底盖上且所述电机上盖盖设于所述电机上，所述电机上盖和所述电机之间设置有散热硅胶，所述电机上盖、所述电机底盖、所述底盖采用螺杆连接于一起并形成热传递；所述传动机组与电机底盖之间设置有主定位柱、X轴副定位柱、Y轴副定位柱，所述电机上盖设置有副定位柱且所述副定位柱穿过所述电机底盖、所述底盖，所述电机上盖对应开口型腰形孔的位置设置有对位窗口，所述电机上盖的对位窗口与所述摆杆的所述开口型腰形孔的相对应位置还分别成型有对位槽。

进一步的，所述底盖笼罩一上身罩，所述自由曲面凹镜和所述自由曲面凸镜被所述上身罩笼罩在内，所述上身罩上设置有遮光罩，所述遮光罩中具有开口部，由所述自由曲面凹镜反射的所述光线从所述开口部中射出，所述开口部上设置有可容许由所述自由曲面凹镜反射的所述光线通过的防尘罩，所述防尘罩上设置有与所述光线具有相同的偏振特性的偏振膜。

进一步的，所述遮光罩向内倾斜且盖设于所述光线的虚拟炫光区域和杂闪光区域上方，以对所述光线的漫反射部分和太阳光的炫光进行遮挡。

进一步的，所述光敏传感模块设置于所述底盖的出光口上方且低于汽车前挡玻璃反射至人眼移动区域的光路。

进一步的，所述PCBA组件包括HUD主板、DLP驱动板、左支架、右支架、PCB面盖，其中：

所述左支架和所述右支架靠近其两端的位置分别成型有一第一螺孔，所述左支架和所述右支架的两端均分别成型为竖向折弯部，所述竖向折弯部成型有一第二螺孔，所述左支架和所述右支架靠近其所述第一螺孔的位置还成型有水平折弯部，所述水平折弯部成型有一第三螺孔，所述第三螺孔高于第一螺孔，所述第二螺孔高于第三螺孔，所述DLP驱动板通过所述第一螺孔及螺杆连接于所述左支架和所述右支架的左侧，所述HUD主板通过所述第三螺孔及螺杆连接于所述左支架和所述右支架的右侧，所述HUD主板、所述DLP驱动板通过所述左支架和所述右支架连接构成集成块，所述集成块通过所述第二螺孔及螺杆连接于所述底盖上，所述PCB面盖设于所述集成块上。

本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

1、采用模块化设计，主要包括自由曲面凸镜、自由曲面凹镜、传动模块、光源模块、小镜模块、PCBA模块，能够缩短产品研发周期和制造周期，增加产品系列、提高产品质量，有利快速应对市场变化，方便产品重复使用、换代升级，同时有利于提高HUD的产品装配精度，增进HUD产品的性能稳定，使HUD结构简单、成本低廉；

2、光源模块和小镜模块设置为两个独立的模块，能避免光源照射在镜片的热量和光源的灯管热量以及太阳光倒灌的热量三者聚集在一起，有利于热量通过不同的途径散发，加强热传递、热对流、热辐射，使得HUD的显示画面稳定、显示效果好；

3、能防止阳光倒灌，根据光线可逆原理，太阳的光线和热量可以逆向从汽车前挡玻璃通过自由曲面凹镜、自由曲面凸镜、小镜模块回到光源模块，双向的热量会造成过高的温度，最后造成光源的损毁，为了解决这种现象出现，采取在防尘罩上镀有偏振膜的方式，偏振膜上的偏振和光源的偏振有相同的特性，这样光源的成像光可以顺利穿透偏振防尘罩，将光源成像光的图像清晰的显像在汽车前挡玻璃上，而从汽车前挡玻璃上的太阳逆光则在逆向通过镀有偏振膜的防尘罩时，被吸收大部分，这样大大降低了聚集在光源上的温度，有效保护了光机；

4、由光源灯珠汇集成成像光线输出，在小镜上沿法线反射到中镜，由中镜反射到扩散片，成像光线经扩散片扩散之后，变成面积更大、均匀度好、色度稳定的2次光源，再依次通过自由曲面凸镜、自由曲面凹镜，成像光线最终反射至汽车前挡风玻璃，并经由汽车挡风玻璃反射至眼盒位置，眼盒位置的人眼通过成像光线的反向延长线看到成虚像位置的图像，实现上、中、下视角三个路径的图像显示，显示视野及显示内容大，能方便地进行显示画面分类；

5、在抬头显示器的出光口上方设置有光敏传感模块，能根据太阳起落的角度，能立刻检测到光参数的改变，然后进行控制输出至PCBA组件，便可以调节亮度，以适应人眼的舒适度，使得HUD画面始终保持较好的舒适度，体验感得以改善；

6、通过小镜模块的斜折式光路设计，将光路限制在一个狭小的空间内，大大缩小了HUD的体积，小镜模块空间体积小、展角大，便于视场角扩展。

7、在挡风玻璃下方的杂闪光区域设置遮光罩，有效遮盖住抬头显示器的太阳光炫光区域及由镜片造成的漫反射区域，避免人眼看到，从而使显示图像不受干扰，行车驾驶舒适性好。

附图说明

图1，为现有的HUD技术的光路图；

图2，为本发明一种适合辅助驾驶的大FOV模块化显示平台的拆分图；

图3，为本发明一种适合辅助驾驶的大FOV模块化显示平台的光路图；

图4，为图3所示实施例中的自由曲面凸镜、自由曲面凹镜、底盖连接的结构图；

图5，为图3所示实施例中的光源模块的拆分图；

图6，为图3所示实施例中的光源模块的组装图；

图7，为图3所示实施例中的光源模块与小镜模块连接的结构图；

图8，为图3所示实施例中的光敏传感模块的安装图；

图9，为图3所示实施例中的局部光路图(不设置遮光罩)；

图10，为图3所示实施例中的遮光罩与上身罩连接的结构图；

图11，为图3所示实施例中的小镜模块的拆分图；

图12，为图3所示实施例中的小镜模块的光路图；

图13，为图3所示实施例中的小镜模块的组装图；

图14，为图3所示实施例中的小镜模块的俯视图一；

图15，为图14的A-A剖视图；

图16，为图3所示实施例中的小镜模块的俯视图二；

图17，为图16的B-B剖视图；

图18，为图3所示实施例中的传动模块的拆分图；

图19，为图3所示实施例中的传动模块的组装图；

图20，为图3所示实施例中的传动模块与自由曲面凹镜连接的结构图；

图21，为图3所示实施例中的PCBA组件的拆分图；

图22，为图3所示实施例中的PCBA组件的左支架的结构图；

图23，为图3所示实施例中的PCBA组件的组装图；

图24，为图3所示实施例中的PCBA组件的剖视图；

图25，为图3所示实施例中的PCBA组件的后视图；

图26，为图3所示实施例中的PCBA组件与上身罩连接的立体图。

附图标记：

1、光源模块；11、调节支架；111、腰形孔；112、调节螺丝；12、光机支架；121、支架座；122、固定架；13、光机；131、筒状罩；132、镜头模组；14、保护盖；15、散热片单元；151、左散热片；152、前散热片；2、小镜模块；21、壳体；211、光源侧壳体；212、前壳体；213、底壳体；211a、光源孔；22、小镜；23、小镜支架；231、小槽结构；232、通孔槽；24、中镜；25、扩散片；26、扩散片支架；3、底盖；31、通孔；41、自由曲面凹镜；42、自由曲面凸镜；43、第一转动支架；44、第二转动支架；5、上身罩；52、遮光罩；521、外罩体；522、上端开口；51、开口部；53、防尘罩；61、汽车前挡风玻璃；62、眼盒；7、光敏传感模块；8、传动模块；81、电机上盖；811、窗口；811a、对位槽；82、传动机组；821、电机；822、丝杆；823、丝杆座；824、铆钉板；825、轴承；83、电机底盖；84、摆杆；841、连接板；842、开口型腰形孔；85、散热硅胶；86、位移传感器；9、PCBA组件；91、HUD主板；92、DLP驱动板；93、左支架；93a、第一螺孔；93b、第二螺孔；93c、第三螺孔；94、右支架；95、PCB面盖；100、杂闪光区域。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图2至图26所示，本说明书实施例提供一种适用于辅助驾驶的大FOV模块化显示平台，模块化显示平台包括沿光路设置的且相互独立的光源模块1、小镜模块2、自由曲面凸镜42、自由曲面凹镜41，和设置于汽车前挡风玻璃61的下方的用于感应太阳光强度的光敏传感模块7，以及用于运算控制的PCBA组件9；光源模块1和小镜模块2设置于一底盖3下方，自由曲面凸镜42和自由曲面凹镜41相对向设置且位于底盖3上方，自由曲面凹镜41通过位于底盖3下方的传动模块8可转动设置；小镜模块2包括多组镜片和扩散片25，光源模块1在PCBA组件9的控制下投射出的光线朝向小镜模块2并经多组镜片和扩散片25多次斜向折射或反射后穿过底盖3扩散至自由曲面凸镜42，自由曲面凸镜42将光线折射至自由曲面凹镜41并由自由曲面凹镜41将光线投射至汽车前挡风玻璃61以形成多个路径的图像显示。

其中，小镜模块2还包括壳体21，多组镜片设置于壳体21内，壳体21上方设置光线投射至自由曲面凸镜42的开口端，壳体21的一侧具有与光源模块1连通的光源孔211a，多组镜片组成斜折式光路，多组镜片包括小镜22、中镜24、扩散片25，其中：小镜22设置于光源孔211a的一侧，其用于将以水平倾角投射进来的光线以垂直倾角射出至中镜24，中镜24用于将光线反射向靠近开口端的扩散片25并抵达自由曲面凸镜42。

具体的，小镜模块2设置为一独立的模块，还包括小镜支架23、扩散片支架26，小镜模块2采用斜折式光路，壳体21包括光源侧壳体211、及前壳体212、及底壳体213、及位于上方的开口端，光源侧壳体211上成型有用于连接光源模块1的光源孔211a，小镜支架23固定于底壳体213上，小镜22设置于小镜支架23上，中镜24直接设置于底壳体213上且中镜24以垂直倾角朝向前壳体212设置，小镜22以水平倾角和垂直倾角设置，使得从光源孔211a投射过来的光线以水平倾角投射至小镜22上，并通过小镜22以垂直倾角反射至中镜24，扩散片支架26设置于小镜壳体21的后侧且扩散片支架26的底端与底壳体213相连接，扩散片25设置于扩散片支架26上且扩散片25与中镜24呈夹角设置，使得中镜24反射过来的光线穿过扩散片25并从小镜支架23的开口端投射出去。

通过小镜22、中镜24、扩散片25三次对光线进行反射或折射，利用光的独立传播的原理，光线在壳体21狭小的空间内反复反射或折射，光线相互交错且互不干扰，大大缩小了光线的传播空间。由光源模块1生成的成像光线投射至小镜22，小镜22上镀有反射膜，在小镜22上沿法线反射到中镜24，由中镜24反射到扩散片25，成像光线经扩散片25扩散之后，能变成面积大、均匀度好、色度稳定的二次光源，再依次通过自由曲面凸镜42、自由曲面凹镜41，成像光线最终反射至汽车前挡玻璃61，并经由汽车前挡玻璃61反射至眼盒62位置，眼盒62位置的人眼通过成像光线的反向延长线看到成虚像位置的图像，由于采用斜折式光路使得模块化显示平台体积小、展角大，能实现上、中、下视角三个路径的图像显示。

在一实施例中，小镜22、中镜24分别采用UV胶水安装于小镜支架23和壳体21底面上，小镜支架23包括小镜22安装面，壳体21的底面包括中镜24安装面，小镜22安装面、中镜24安装面成型有用于加胶水的小槽结构231，过在小槽结构231添加胶水容易让胶水均匀分布于胶粘平面上，能解决铺胶不平带来的平整度误差而导致发热镜子平面度误差，小镜22安装面、中镜24安装面靠近小槽结构231的位置上还分别成型有通孔31槽232，通过通孔31槽232UV灯能从背面快速固化胶水，且采用UV胶水，使得镜片安装表干快、深层固化快、收缩率低、强度高、性能稳定，从而符合车规产品的高性能要求，同时小镜支架23上采用加胶水的小槽结构231，能解决胶水由于铺胶不平带来的平整度误差而导致镜子平面度误差，最终导致图形畸变的现象，同时在支架后面设计通孔31槽232，方便胶水快速固化；中镜24与壳体21采用点接触限位，光源孔211a还设置有防尘圈。

在一实施例中，壳体21、小镜支架23、扩散片支架26采用铝镁合金，从光源模块1投射出来的光能量释放在小镜22上，小镜22将热量传递到小镜支架23上，然后小镜支架23将热量传递到小镜壳体21上，由小镜壳体21向外散发热量，同时，根据光线都可逆的原理，从挡风玻璃逆向过来的光线，通过自由曲面凹镜41和自由曲面凸镜42，穿过扩散片25，照射在中镜24和小镜22上，同样中镜24和小镜22可以将热量通过小镜支架23将热量传递到小镜壳体21上，由小镜壳体21向外散发热量，进而，提高本发明的散热效果，使得HUD成像质量稳定。

在一实施例中，光源模块1包括：光机13，光机13用于投射光线；镜头模组132，镜头模组132可轴向移动地设置于一筒状罩131内，筒状罩131连接于光机13的光源发射端；调节支架11，调节支架11设置于筒状罩131上，其用于行程可调地将镜头模组132限位于筒状罩131内；散热单元，散热单元具有一个或多个与光机13连接的、具有铝质鳍片部的散热片。

具体的，光源模块1为一独立的模块，还包括光机13支架12、保护盖14，光机13包括光线出射端，筒状罩131设置于光线出射端，调节支架11匹配筒状罩131的外形且套设于筒状罩131上，散热片单元15设置于光机13的外侧，保护盖14设置于光机13上，光机13支架12包括支架座121、及支架座121上的固定架122，光机13固定于光机13支架12的固定架122上，且固定架122与调节支架11的一端固定连接；

在光源模块1中，调节支架11与光机13的筒状罩131的相对应位置分别成型有腰形孔111且设置有调节螺丝112，调节螺丝112的下端与镜头模组132相连接，调节螺丝112具有调节手柄作用和紧固作用，通过调节螺丝112可以沿调节支架11的腰形孔111移动镜头模组132，实现镜头模组132的焦距微调，焦距调到合适位置后，通过紧固调节螺丝112能固定好镜头模组132进而固定焦距，调节螺丝112外露设置于调节支架11上，不用拆开光源模块1就可以进行焦距调节；调节支架11的腰形孔111和调节螺丝112设置为两组，腰形孔111和调节螺丝112径向对称设置于调节支架11上；所述模块化显示平台包括底盖3，光机13支架12的支架座121与底盖3相连接，通过光机13支架12将光机13固定于底盖3的下端面；

当中，光机13还包括铜基板、及设置于铜基板上的灯珠，散热片单元15包括左散热片151、前散热片152，左散热片151、前散热片152为铝质散热鳍片，铝质散热鳍片的外侧端为鳍片部，铝质散热鳍片的内侧分别与铜基板相连接并形成热传递，该光源模块1光源的灯珠设置于铜基板上，铜是热的良性导体，热导率为401W/mK,几乎是铝的2倍，同时它具有很好的延展性和导热导电性，比常规的铝基板导热更好，效率更高，同时采用铝散热片，用于外部鳍片散热，具有成本低、热传递和热对流和热辐射效率高的特点。

在一实施例中，自由曲面凹镜41通过第一转动支架43和第二转动支架44固定于底盖3上且与第一转动支架43、第二转动支架44可转动连接，传动模块8包括传动机组82、摆杆84，传动机组82包括电机821、丝杆822、丝杆座823、铆钉板824、轴承825，电机821与丝杆822相连接，丝杆座823通过内螺纹套连接于丝杆822上，铆钉板824与丝杆座823固定连接，铆钉板824上嵌置轴承825，摆杆84呈Z形态，摆杆84的一端与自由曲面凹镜41相连接，摆杆84的另一端成型为与轴承825匹配的开口型腰形孔842，轴承825嵌置于开口型腰形孔842中。

具体的，自由曲面凹镜41靠近传动模块8设置于底盖3的前侧，传动模块8采用模块化设计，传动模块8还包括电机上盖81、电机底盖83、散热硅胶85，电机821包括输出轴且输出轴与丝杆822相连接，通过电机821驱动丝杆822转动，从而带动丝杆座823和铆钉板824和轴承825左右移动，摆杆84为Z型体，其一端成型为具有多个螺孔的连接板841，通过连接板841的螺孔设置螺杆与自由曲面凹镜41相连接，摆杆84的另一端成型为与轴承825匹配的开口型腰形孔842，轴承825嵌置于开口型腰形孔842中，轴承825和摆杆84采用不锈钢材料，使得开口型腰形孔842与轴承825配合时滑动阻力小、功耗小、间隙小、精度高，能通过轴承825左右移动带动摆杆84和转镜一起做弧线运动，实现自由曲面凹镜41的转动，进而调节眼盒62可观察的成像位置。

作为补充的，电机上盖81采用铝镁合金，传动机组82固定于电机底盖83上且电机上盖81盖设于电机821上，电机上盖81和电机821之间设置有散热硅胶85，电机上盖81、电机底盖83、底盖3采用螺杆连接于一起并形成热传递；传动机组82与电机底盖83之间设置有主定位柱、X轴副定位柱、Y轴副定位柱，电机上盖81设置有副定位柱且副定位柱穿过电机底盖83、底盖3，使得电机上盖81、电机底盖83、及模块化显示平台的底盖3三者同步定位，从而能保证传动模块8与摆杆84的精准安装和精准传动；电机上盖81对应开口型腰形孔842的位置设置有对位窗口811，电机上盖81的对位窗口811与摆杆84的开口型腰形孔842的相对应位置还分别成型有对位槽811a，能核对轴承825的起始位置与摆杆84的开口型腰形孔842是否对位准确；底盖3用铝镁合金，小镜壳体21紧固于底盖3，使得小镜模块2的热量能热传递到底盖3，从而加速散热，底盖3采用阳极黑处理，即有利于吸光和散热。

作为进一步的补充的，传动模块8包括用于获得轴承825移动距离的位移传感器86和用于轴承825移动限位的限位PCBA，位移传感器86设置于电机底盖83上且位于摆杆84一侧；传动机组82还包括线缆，电机底盖83上设置有嵌入线缆的走线槽，使得走线更方便。

在一实施例中，底盖3笼罩一上身罩5，自由曲面凹镜41和自由曲面凸镜42被上身罩5笼罩在内，上身罩5上设置有遮光罩52，遮光罩52中具有开口部51，由自由曲面凹镜41反射的光线从开口部51中射出，开口部51上设置有可容许由自由曲面凹镜41反射的光线通过的防尘罩53，防尘罩53上设置有与光线具有相同的偏振特性的偏振膜。

在上身罩5的开口部51设置具有偏振膜的防尘罩53，偏振膜和光源模块1的光源光线具有相同的偏振特性，从汽车前挡玻璃61反向投射的太阳逆光在逆向通过具有偏振膜的防尘罩53时，太阳逆光被吸收大部分，这样大大降低了聚集在光源上的温度，有效保护了光机13。

作为补充的，遮光罩52向内倾斜且盖设于光线的虚拟炫光区域和杂闪光区域100上方，以对光线的漫反射部分和太阳光的炫光进行遮挡。其中，虚拟炫光区域、杂闪光区域100是位于自由曲面凹镜41上方的，所述模块化显示平台使用时，由太阳逆向过来的光线穿过汽车前挡玻璃61，并通过虚拟炫光区域照射在自由曲面凹镜41上，会逆向到汽车前挡玻璃61上形成虚像，投射到人眼的眼盒62区域，使用者会在驾驶汽车的某些时段，太阳和地球成某些角度时，能看到从自由曲面凹镜41和汽车前挡玻璃61投射过来的太阳成像，非常刺眼并严重影响驾驶，同时，从光源模块1投射过来的光线，也会在自由曲面凹镜41和自由曲面凸镜42上形成部分漫反射光，并通过杂闪光区域100投射到汽车前挡玻璃61上，非常刺眼并严重影响驾驶。

遮光罩52具体可以包括向内倾斜的外罩体521、及上端开口522，遮光罩52的外罩体521盖设于虚拟炫光区域、杂闪光区域100的上方，从而有效遮盖住抬头显示器的太阳光炫光及镜片漫反射光线。

在一实施例中，光敏传感模块7设置于底盖3的出光口上方且低于汽车前挡玻璃61反射至人眼移动区域的光路。即设置于HUD的出光口上方。

作为补充的，光敏传感模块7设置于上身罩5后端且位于自由曲面凸镜42上方位置，光敏传感模块7采用OPT3001光感应芯片，OPT3001光感应芯片为数字环境光传感器ALS，用于模块化显示平台的系统控制，光敏传感模块7安装在模块化显示平台的出光口上方，低于汽车前挡玻璃61反射至眼盒62位置的光路，避免发生光学干扰，同时能感应来自汽车前挡玻璃61透过的太阳光，根据太阳起落的角度，OPT3001光感应芯片能立刻检测到光参数的改变，然后进行控制输出至图像生成单元PGU，调节PGU(光机13)的亮度，以适应人眼的舒适度，以往HUD设备由于缺乏PGU亮度调节装置，HUD的光源始终是一个亮度，在中午时太阳光线很强，HUD画面就会看不清，而晚上或阴雨天气光线太弱，HUD画面则太刺眼，严重影响驾驶员的舒适度和体验感。

在一实施例中，PCBA组件9包括HUD主板91、DLP驱动板92、左支架93、右支架94、PCB面盖95，其中：

左支架93和右支架94呈板状，左支架93和右支架94靠近其两端的位置分别成型有一第一螺孔93a，左支架93和右支架94的两端均分别成型为竖向折弯部，竖向折弯部成型有一第二螺孔93b，左支架93和右支架94靠近其第一螺孔93a的位置还成型有水平折弯部，水平折弯部成型有一第三螺孔93c，第三螺孔93c高于第一螺孔93a，第二螺孔93b高于第三螺孔93c，DLP驱动板92通过第一螺孔93a及螺杆连接于左支架93和右支架94的左侧，HUD主板91通过第三螺孔93c及螺杆连接于左支架93和右支架94的右侧，HUD主板91、DLP驱动板92通过左支架93和右支架94连接构成集成块，集成块通过第二螺孔93b及螺杆连接于底盖3上，PCB面盖95设于集成块上。

该PCBA组件9将HUD主板91、DLP驱动板92通过左支架93、右支架94集成在一起，有利于PCBA组件9的拆卸、返修，有利于产品的平台化和模块化设计，方便HUD主板91、DLP驱动板92的升级换代。

作为补充的，HUD主板91、DLP驱动板92与左支架93和右支架94之间分别设置有绝缘结构，在HUD主板91、DLP驱动板92和左右支架94之间进行了静电和绝缘处理，安全性好。

本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

1、采用模块化设计，主要包括自由曲面凸镜42、自由曲面凹镜41、传动模块8、光源模块1、小镜模块2、PCBA组件9，能够缩短产品研发周期和制造周期，增加产品系列、提高产品质量，有利快速应对市场变化，方便产品重复使用、换代升级，同时有利于提高HUD的产品装配精度，增进HUD产品的性能稳定，使HUD结构简单、成本低廉；

2、光源模块1和小镜模块2设置为两个独立的模块，能避免光源照射在镜片的热量和光源的灯管热量以及太阳光倒灌的热量三者聚集在一起，有利于热量通过不同的途径散发，加强热传递、热对流、热辐射，使得HUD的显示画面稳定、显示效果好；

3、能防止阳光倒灌，根据光线可逆原理，太阳的光线和热量可以逆向从汽车前挡玻璃61通过自由曲面凹镜41、自由曲面凸镜42、小镜模块2回到光源模块1，双向的热量会造成过高的温度，最后造成光源的损毁，为了解决这种现象出现，采取在防尘罩53上镀有偏振膜的方式，偏振膜上的偏振和光源的偏振有相同的特性，这样光源的成像光可以顺利穿透偏振防尘罩53，将光源成像光的图像清晰的显像在汽车前挡玻璃61上，而从汽车前挡玻璃61上的太阳逆光则在逆向通过镀有偏振膜的防尘罩53时，被吸收大部分，这样大大降低了聚集在光源上的温度，有效保护了光机13；

4、由光源灯珠汇集成成像光线输出，在小镜22上沿法线反射到中镜24，由中镜24反射到扩散片25，成像光线经扩散片25扩散之后，变成面积更大、均匀度好、色度稳定的2次光源，再依次通过自由曲面凸镜42、自由曲面凹镜41，成像光线最终反射至汽车前挡风玻璃61，并经由汽车挡风玻璃反射至眼盒62位置，眼盒62位置的人眼通过成像光线的反向延长线看到成虚像位置的图像，实现上、中、下视角三个路径的图像显示，显示视野及显示内容大，能方便地进行显示画面分类；

5、在抬头显示器的出光口上方设置有光敏传感模块7，能根据太阳起落的角度，能立刻检测到光参数的改变，然后进行控制输出至PCBA组件9，便可以调节亮度，以适应人眼的舒适度，使得HUD画面始终保持较好的舒适度，体验感得以改善；

6、通过小镜模块2的斜折式光路设计，将光路限制在一个狭小的空间内，大大缩小了HUD的体积，小镜模块2空间体积小、展角大，便于视场角扩展。

7、在挡风玻璃下方的杂闪光区域100设置遮光罩52，有效遮盖住抬头显示器的太阳光炫光区域及由镜片造成的漫反射区域，避免人眼看到，从而使显示图像不受干扰，行车驾驶舒适性好。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种适用于辅助驾驶的大FOV模块化显示平台，其特征在于，所述模块化显示平台包括沿光路设置的且相互独立的光源模块、小镜模块、自由曲面凸镜、自由曲面凹镜，和设置于汽车前挡风玻璃的下方的用于感应太阳光强度的光敏传感模块，以及用于运算控制的PCBA组件；

所述光源模块和所述小镜模块设置于一底盖下方，所述自由曲面凸镜和所述自由曲面凹镜相对向设置且位于所述底盖上方，所述自由曲面凹镜通过位于所述底盖下方的传动模块可转动设置；

所述小镜模块包括多组镜片和扩散片，所述光源模块在所述PCBA组件的控制下投射出的光线朝向所述小镜模块并经多组所述镜片和扩散片多次斜向折射或反射后穿过所述底盖扩散至所述自由曲面凸镜，所述自由曲面凸镜将所述光线折射至所述自由曲面凹镜并由所述自由曲面凹镜将所述光线投射至汽车前挡风玻璃以形成多个路径的图像显示。

2.根据权利要求1所述的适用于辅助驾驶的大FOV模块化显示平台，其特征在于，所述光源模块包括：光机，所述光机用于投射光线；镜头模组，所述镜头模组可轴向移动地设置于一筒状罩内，所述筒状罩连接于所述光机的光源发射端；调节支架，所述调节支架设置于所述筒状罩上，其用于行程可调地将所述镜头模组限位于所述筒状罩内；散热单元，所述散热单元具有一个或多个与所述光机连接的、具有铝质鳍片部的散热片。

3.根据权利要求1所述的适用于辅助驾驶的大FOV模块化显示平台，其特征在于，所述小镜模块还包括壳体，多组所述镜片设置于所述壳体内，所述壳体上方设置光线投射至所述自由曲面凸镜的开口端，所述壳体的一侧具有与所述光源模块连通的光源孔，多组所述镜片组成斜折式光路，多组所述镜片包括小镜、中镜、扩散片，其中：

所述小镜设置于所述光源孔的一侧，其用于将以水平倾角投射进来的所述光线以垂直倾角射出至所述中镜，所述中镜用于将所述光线反射向靠近所述开口端的扩散片并抵达所述自由曲面凸镜。

4.根据权利要求3所述的适用于辅助驾驶的大FOV模块化显示平台，其特征在于，所述小镜、中镜分别采用UV胶水安装于小镜支架和所述壳体底面上，所述小镜支架包括小镜安装面，所述壳体的底面包括中镜安装面，所述小镜安装面、所述中镜安装面成型有用于加胶水的小槽结构，所述小镜安装面、所述中镜安装面靠近所述小槽结构的位置上还分别成型有通孔槽，所述中镜与所述壳体采用点接触限位，所述光源孔还设置有防尘圈。

5.根据权利要求1所述的适用于辅助驾驶的大FOV模块化显示平台，其特征在于，所述自由曲面凹镜通过第一转动支架和第二转动支架固定于所述底盖上且与所述第一转动支架、所述第二转动支架可转动连接，所述传动模块包括传动机组、摆杆，所述传动机组包括电机、丝杆、丝杆座、铆钉板、轴承，所述电机与所述丝杆相连接，所述丝杆座通过内螺纹套连接于所述丝杆上，所述铆钉板与所述丝杆座固定连接，所述铆钉板上嵌置所述轴承，所述摆杆呈Z形态，所述摆杆的一端与所述自由曲面凹镜相连接，所述摆杆的另一端成型为与所述轴承匹配的开口型腰形孔，所述轴承嵌置于所述开口型腰形孔中。

6.根据权利要求5所述的适用于辅助驾驶的大FOV模块化显示平台，其特征在于，所述传动模块还包括电机上盖、电机底盖，所述电机上盖采用铝镁合金，所述传动机组固定于所述电机底盖上且所述电机上盖盖设于所述电机上，所述电机上盖和所述电机之间设置有散热硅胶，所述电机上盖、所述电机底盖、所述底盖采用螺杆连接于一起并形成热传递；所述传动机组与电机底盖之间设置有主定位柱、X轴副定位柱、Y轴副定位柱，所述电机上盖设置有副定位柱且所述副定位柱穿过所述电机底盖、所述底盖，所述电机上盖对应开口型腰形孔的位置设置有对位窗口，所述电机上盖的对位窗口与所述摆杆的所述开口型腰形孔的相对应位置还分别成型有对位槽。

7.根据权利要求1所述的适用于辅助驾驶的大FOV模块化显示平台，其特征在于，所述底盖笼罩一上身罩，所述自由曲面凹镜和所述自由曲面凸镜被所述上身罩笼罩在内，所述上身罩上设置有遮光罩，所述遮光罩中具有开口部，由所述自由曲面凹镜反射的所述光线从所述开口部中射出，所述开口部上设置有可容许由所述自由曲面凹镜反射的所述光线通过的防尘罩，所述防尘罩上设置有与所述光线具有相同的偏振特性的偏振膜。

8.根据权利要求7所述的适用于辅助驾驶的大FOV模块化显示平台，其特征在于，所述遮光罩向内倾斜且盖设于所述光线的虚拟炫光区域和杂闪光区域上方，以对所述光线的漫反射部分和太阳光的炫光进行遮挡。

9.根据权利要求1所述的适用于辅助驾驶的大FOV模块化显示平台，其特征在于，所述光敏传感模块设置于所述底盖的出光口上方且低于汽车前挡玻璃反射至人眼移动区域的光路。

10.根据权利要求1所述的适用于辅助驾驶的大FOV模块化显示平台，其特征在于，所述PCBA组件包括HUD主板、DLP驱动板、左支架、右支架、PCB面盖，其中：

所述左支架和所述右支架靠近其两端的位置分别成型有一第一螺孔，所述左支架和所述右支架的两端均分别成型为竖向折弯部，所述竖向折弯部成型有一第二螺孔，所述左支架和所述右支架靠近其所述第一螺孔的位置还成型有水平折弯部，所述水平折弯部成型有一第三螺孔，所述第三螺孔高于第一螺孔，所述第二螺孔高于第三螺孔，所述DLP驱动板通过所述第一螺孔及螺杆连接于所述左支架和所述右支架的左侧，所述HUD主板通过所述第三螺孔及螺杆连接于所述左支架和所述右支架的右侧，所述HUD主板、所述DLP驱动板通过所述左支架和所述右支架连接构成集成块，所述集成块通过所述第二螺孔及螺杆连接于所述底盖上，所述PCB面盖设于所述集成块上。

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