一種汽車抬頭顯示裝置制造方法
【專利摘要】本發明屬于汽車顯示【技術領域】，尤其涉及一種汽車抬頭顯示裝置。一種汽車抬頭顯示裝置，其包括內部具有內腔的殼體，所述殼體的一側具有連通所述內腔的開口，所述內腔內設置有以掃描方式發射激光的光源，以及將所述激光來回反射以形成多級往返光路并經由所述開口投射至汽車擋風玻璃并于汽車前方顯示圖像的導光組件。這樣，將光源設于殼體內，采用掃描方式發出激光，通過導光組件將激光多次來回反射，形成多段光路，從而延長光路路徑，實現遠焦的成像顯示。如此，可將顯示內容投放于汽車前端的遠處，避免駕駛人員在低頭與抬頭之間的交替變換和眼睛焦距的變化調整，又無需采用過大的散熱結構，大大縮小了產品的體積，且提高了光的利用率，確保顯示內容在強日光下也清晰可見。
【專利說明】一種汽車抬頭顯示裝置【技術領域】
[0001]本發明屬于汽車顯示【技術領域】，尤其涉及一種汽車抬頭顯示裝置。
【背景技術】
[0002]汽車抬頭顯示(HUD)是用一種新型的顯示技術，是利用光學反射的原理，將車速等駕駛信息投射在駕駛員正前方，投射的文字和影像調整在焦距很遠的距離上面，能夠方便的將外界的景象與HUD顯示的資料融合在一起。
[0003]目前的市面上的HUD裝置，主要有兩種: [0004]一種是近投HUD，采用LED數碼顯示管型成簡單的圖形，將顯示內容投射在風擋玻璃上，此類HUD價格低廉、安裝容易，但顯示內容單一，顯示內容緊貼在風擋上，駕駛人員讀取內容需要從遠處路面的遠焦調到近焦，連續的改變焦距會使眼睛疲勞。
[0005]另一種是以“寶馬”和“奧迪”為代表的遠投產品，特點是顯示內容多樣化、顯示效果較好，但是其體積大，由“寶馬”和“奧迪”出廠配備裝置，在制造時插入在車輛中。其他車型想加裝此裝置極其困難。這類HUD采用LED光源，TFT (薄膜場效應晶體管)類液晶屏作為內容顯示源，當光線從背光板發射出來之前，會依序穿過偏光板，玻璃，液晶，彩色濾光片等零件，由于各零件的穿透率損耗的累積，從背光板出發的光線只會剩下6%左右，整個光源的利用率低，在強日光下，圖像不清晰。
[0006]為提高顯示亮度，達到HUD日間顯示需要，就需要在液晶屏幕后排布一組高工率強光LED背光燈。這樣，大功率LED燈產出大量的熱，就需要布置大體積的散熱部件，這也就是目前市場上HUD產品體積龐大的重要原因，一個HUD產品近三分之一的體積是散熱片；另外，因為安裝HUD的位置在駕駛員前部儀表盤后的有限空間內，所以只能是前裝車廠設計車體時預留較大位置才能安裝，沒有預留位置的車輛，很難后期改裝，從而造成該類HUD產品不能大面積普及的現象。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種汽車抬頭顯示裝置，旨在解決現有技術中對HUD產品遠焦的成像效果差以及體積大導致難以普及的問題。
[0008]本發明是這樣實現的:一種汽車抬頭顯示裝置，其包括內部具有內腔的殼體，所述殼體的一側具有連通所述內腔的開口，所述內腔內設置有以掃描方式發射激光的光源，以及將所述激光來回反射以形成多級往返光路并經由所述開口投射至汽車擋風玻璃并于汽車前方顯示圖像的導光組件。
[0009]具體地，所述導光組件包括設置于所述光源出口處的導光件，以及設置于所述內腔中的多對反光件，沿所述殼體一側至另一側的延伸方向，多對所述反光件間隔布置。
[0010]較佳地，任一所述反光件包括相對設置的上反光件和下反光件，所述上反光件設于所述內腔頂部，所述下反光件置于所述內腔的底部。
[0011]具體地，所述下反光件分別傾斜設置于所述內腔中，多個所述上反光件構成上反光件行，多個下反光組件構成一個下反光件行，所述上反光件行和所述下反光件行相錯設置。
[0012]進一步地，鄰近所述開口處的所述下反光件為曲面反射鏡。
[0013]較佳地，所述上反光件和所述下反光件均連接有可帶動其轉動以調節角度改變光路的調節機構。
[0014]具體地，所述開口處蓋設有可將所述內腔封閉的光學器件，所述光學器件的表面為弧面。
[0015]優選地，所述光源為微型激光投影機。
[0016]優選地，所述導光件為不規則曲面透鏡。
[0017]本發明提供的一種汽車抬頭顯示裝置，采用掃描方式發射激光，通過導光組件將激光多次來回反射，形成多級光路，從而延長光路路徑，實現遠焦的成像顯示。如此，將顯示內容投放于汽車前端的遠處，懸浮于路面上，和駕駛員保持關注的路面情況融合一起，避免駕駛人員在低頭與抬頭之間的交替變換和眼睛焦距的變化調整，緩解了眼睛的疲勞，使得駕車更加安全。又無需采用過大的散熱結構，大大縮小了產品的體積，s易于推廣普及。同時，提高了光的利用率， 確保顯示內容在強日光下也清晰可見。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是光學鏡像的實現原理示意圖；
[0019]圖2是多次反射光路不意圖；
[0020]圖3是本發明實施例提供的一種汽車抬頭顯示裝置的結構示意圖。
[0021]圖4是本發明實施例提供的一種汽車抬頭顯示裝置使用時的示意圖。
[0022]標記說明:
[0023]201抬頭顯示裝置202擋風玻璃
[0024]401微型激光投影機203眼睛
[0025]402不規則曲面透鏡A映射影像
[0026]403平面反射鏡B映射物
[0027]404曲面反射鏡LI第一段光路
[0028]405殼體L2第二段光路
[0029]406光學器件Ln第η段光路
【具體實施方式】
[0030]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0031]如圖1所示，從光學鏡像的實現原理可知:映入眼睛203內的像體距離，為人眼睛203到反射鏡面距離c加上映射影像A到反射鏡面的距離b。可以理解，通常眼睛203到反射鏡面的距離，無法改變，也就是眼睛203相對反射鏡面處于一個相對固位置，在此情況下，要增加所見映射影像A到眼球203的距離，將要增加映射影像A到反射鏡面的距離b，而映射影像A到反射鏡面的距離b等于映射物B到反射鏡面的距離a。如圖2所示，在有限的空間內增加映射物B到反射鏡面的距離a也就增加了所見映射影像A到眼球203的距離。
[0032]參見圖3和圖4所示，本發明提供的一種汽車抬頭顯示裝置201，包括一殼體405，該殼體405具有一內腔,通過該殼體405可將各器件封裝于其內，便于安裝調整。該內腔的左端具有一個開口，該開口與外界連通，該內腔內還設有光源，該光源以掃描方式發射激光，所述內腔中還設有導光組件，激光通過該導光組件可形成多級往返光路并經由開口投射至汽車擋風玻璃上，并于汽車前方顯示圖像，該顯示圖像展示有汽車行駛中的各個參數。
[0033]上述提供的汽車抬頭顯示裝置201，采用掃描方式發射激光，通過導光組件將激光多次來回反射，形成多級光路，從而延長激光達到反射鏡面的光路路徑，實現遠焦的成像顯示。從而將各儀表的信息顯示在汽車前端的遠處，懸浮于路面上，和駕駛員保持關注的路面情況融合一起，駕駛員不需要低頭查看儀表的時速、轉速等信息，只需抬頭觀看汽車的前方上的圖像顯示，便可獲得各儀表的信息，由于駕駛員始終保持抬頭的姿態，避免了低頭與抬頭之間的交替變換，從而忽略了外界環境的快速變化，駕駛員的眼睛203焦距一直處于一個穩定狀態，不需要持續調整，增加了眼睛203的舒適度，避免駕駛員眼睛203轉換時差所造成的安全隱患。同時，光源以掃描方式發射激光，無需采用過大的散熱結構，大大縮小了產品的體積，且提高了光的利用率，確保顯示內容在強日光下也清晰可見，利于廣泛推廣應用。
[0034]具體地，參見圖3和圖4所示，上述導光組件包括設置于光源出口處的導光件以及設置于內腔中的多對反光件。優選地，該導光件為不規則曲面透鏡402。沿所述殼體上與所述開口相對的一側朝向所述開口的方向，也就是圖3中所不的橫向方向，各反光件之間間隔布置。如圖4所示，激光往返于反光件中，且由殼體的右端朝向開口方向，激光依次穿過各反光件從而形成多段光路，這些光路依次為第一段光路L1、第二段光路L2，第三段光路L3、第四段光路L4，依次類推至第N段光路Ln。如此，人眼看到的映射影像A的距離P=L1+L2+L3+L4。。。。Ln+Z (眼睛203到反射鏡面距離Z)。也就實現了激光的多次放射形成多段光路，在有限空間內設計出需要的長度值。能夠方便的將外界的景象與HUD顯示的資料融合在一起。真正實現眼睛203無需調整焦距產生的延遲與不適，大大減少眼睛203轉換時差造成的安全隱患。
[0035]具體地，本實施例中，上反光件和下反光件具有五對，如此，由微型激光投影機401射出的激光依次往返于上反光件和下反光件之間，結構簡單緊湊。當然，根據實際的投影需要，合理設置上反光件和下反光件的數量，如設置7對、10對等等，或是調整上反光件和下反光件之間的距離，延長光路長度，從而真正實現HUD的遠焦成像，將HUD投射的圖像調整在汽車前方任意遠的位置。
[0036]如圖3所不,任一反光件均包括由相對設置的上反光件和下反光件,其中，上反光件設于內腔頂部，下反光件置于內腔的底部，光源固定于內腔的底部。光源發出的激光垂直投向導光件，激光垂直穿過導光件斜向投射于上反光件，反射至下反光件上，經由下反光件再次反射至開口，如圖4所示，激光經過開口射向擋風玻璃202，通過擋風玻璃202的折射顯示圖像于汽車的前方遠處。如此，可保證激光折返于上反光件和下反光件之間，便于調節激光往返于所述導光組件中的角度和光路長度，并確保了激光具有一個相對穩定的光路，結構簡單緊湊，穩定性高。
[0037]可以理解的，根據需要也可適當的調節光源固定于內腔的位置，如將光源固定于內腔體的右端，開口設置于內腔體的上方，只要光源發出的激光通過導光組件后都能延長光路的長度，均在本發明的保護范圍之內。
[0038]具體地，下反光件分別傾斜設置于內腔中，多個上反光件構成上反光件行，多個下反光組件構成一個下反光件行，所述上反光件行和所述下反光件行相錯設置。也就是上反光件行和下反光件行中的各上反光件和各下反光件均在豎直方向上錯開一個距離，如此，同一反光件中上反光件的中心與下反光件的中心連線成傾斜設置，相鄰兩反光件中上反光件和下反光件的中心連線平行設置。這樣，就可保證激光在導光組件中的傳遞的可靠性，且更加具體的需要還可調整反光件的傾斜角度，以及上反光件和下反光件之間的距離，進而改變激光傳輸的光路長度，改變圖像顯示于汽車前方的位置，調節范圍廣，適配性佳。
[0039]進一步地，上反光件和下反光件均連接有可帶動其轉動以調節角度改變光路的調節機構(圖中未示出)。通過調節機構，微調上反光件和下反光件之間的距離和激光投射時的角度，從而調節焦距，改變圖像的顯示位置，使得圖像與外界的景象融合在一起，真正實現眼睛203無需調整焦距產生的延遲與不適，大大減少眼睛203轉換時差造成的安全隱患。如此,調試方便,實用性好。
[0040]優選地，所述光源為微型激光投影機401。采用激光作為光源，以激光投影方式成像，通過信號控制三基色激光掃描圖像。其色域覆蓋率理論上可以高達人眼色域范圍的90%以上。這比目前LED電視最高的62%色域覆蓋率提高了一個檔次。色域覆蓋率的提高，不僅可以使整個畫面看起來更加真實、有層次感、通透的感覺，同時畫面的清晰度也會隨著色彩飽和度的提高有較大幅度的提升。由于采用激光作為圖像顯示的背光源，如此可以制作的更薄，易于實現產品微型化。避免了熒光粉產生的熒光色對人眼造成的不適感，且對人眼沒有輻射，更加安全可靠。
[0041]本實施例中，微型激光投影機401是以直掃描或點掃描的方式,把光激光光束經過專門的擴束整形設備后再投射到擋風玻璃202上的，把投影掃描的實像投射到擋風玻璃202上，通過擋風玻璃202的透光比率，從而顯示出高解析度的圖像。
[0042]優選地，本實施例中上反光件為平面反射鏡403。其中鄰近所述開口的下反光件為曲面反射鏡404，其他下反光件為平面反射鏡403。當然，根據需要也可將上反光件和下反光件選用為其他的光學器件，能實現顯示圖像的激光光路，也是可行的。
[0043]另外，于開口處封裝有一光學器件406，優選地，光學器件406為透明膜或透明薄片，其表面具有弧度。如此，可確保良好的透光性，同時，又可將殼體的內腔封閉，從而保護內腔內的各器件不被污染，使用更加穩定可靠。具體地，本光學器件406的表面為向外突出的弧面，如此，便于安裝設置。
[0044]需要說明的是，上文中所提及的左端、底部等方位，都是為便于理解的示意說明，并不局限于此。
[0045]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種汽車抬頭顯示裝置，其特征在于，其包括內部具有內腔的殼體，所述殼體的一側具有連通所述內腔的開口，所述內腔內設置有以掃描方式發射激光的光源，以及將所述激光來回反射以形成多級往返光路并經由所述開口投射至汽車擋風玻璃并于汽車前方顯示圖像的導光組件。
2.根據權利要求1所述的一種汽車抬頭顯示裝置，其特征在于:所述導光組件包括設置于所述光源出口處的導光件，以及設置于所述內腔中的多對反光件，沿所述殼體一側至另一側的延伸方向，多對所述反光件間隔布置。
3.根據權利要求2所述的一種汽車抬頭顯示裝置，其特征在于:任一所述反光件包括相對設置的上反光件和下反光件，所述上反光件設于所述內腔頂部，所述下反光件置于所述內腔的底部。
4.根據權利要求3所述的一種汽車抬頭顯示裝置，其特征在于:所述下反光件分別傾斜設置于所述內腔中，多個所述上反光件構成上反光件行，多個所述下反光組件構成一個下反光件行，所述上反光件行和所述下反光件行相錯設置。
5.根據權利要求3或4所述的一種汽車抬頭顯示裝置，其特征在于:鄰近所述開口處的所述下反光件為曲面反射鏡。
6.根據權利要求3或4所述的一種汽車抬頭顯示裝置，其特征在于:所述上反光件為平面反射鏡。
7.根據權利要求3或4所述的一種汽車抬頭顯示裝置，其特征在于:所述上反光件和所述下反光件均連接有可帶動其轉動以調節角度改變光路的調節機構。
8.根據權利要求1-4中任一項所述的一種汽車抬頭顯示裝置，其特征在于:所述開口處蓋設有可將所述內腔封閉的光學器件，所述光學器件的表面為弧面。
9.根據權利要求1-4中任一項所述的一種汽車抬頭顯示裝置，其特征在于:所述光源為微型激光投影機。
10.根據權利要求1-4中任一項所述的一種汽車抬頭顯示裝置，其特征在于:所述導光件為不規則曲面透鏡。
【文檔編號】G02B27/01GK103777353SQ201410033772
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月23日 優先權日:2014年1月23日
【發明者】張佳, 康棟, 杜振凱, 李關 申請人:深圳市矽韋氏科技有限公司