一種一體式的抬頭顯示裝置的制作方法

本發明屬于汽車抬頭顯示系統技術領域，尤其涉及一種一體式的抬頭顯示裝置。

背景技術：

汽車抬頭顯示技術是當前國際國內正在大力發展的智能網聯汽車的重要組成部分，通過前期寶馬、奔馳等高端豪華品牌汽車上對于HUD(Head Up Display平視顯示器)的應用推廣，越來越多的車廠和用戶認識到通過汽車的抬頭顯示技術對于安全駕駛的重要性，實現了駕駛員目不離路就可以獲取車速、導航、路況、車距等重要信息，其獨特的顯示位置，以及懸浮式透明顯示效果，是車上的其它位置顯示器無法取代的，所以越來為越多的車廠把抬頭顯示系統裝配于自己的新車上，作為提升汽車安全的有效配置。要實現汽車擋風玻璃上的抬頭顯示，存在一個必須要解決的顯示技術難題—由于擋風玻璃厚度帶來的反射重影問題，因為重影問題的存在會明顯地影響駕駛員觀看顯示信息的舒適度，嚴重者會引起駕駛員的頭暈，從而影響駕駛安全。同時也會影響駕駛員獲取顯示信息的辨識速度與準確性。

現有汽車抬頭顯示系統的解決方案中，多采用在汽車擋風玻璃中增加或改造玻璃中已有的夾膜，使得內外兩層玻璃中有一層上厚下薄的夾膜，從而改變擋風玻璃外表面對于折射進玻璃內部的光線的反射角度，達到改變玻璃內部光線的傳播路徑的目的，從而減輕或消除重影現象。類似于上述方法原理，也有采用在擋風玻璃內表面貼一層上厚下薄的透明材料，以達到減輕或消除重影現象的目的。另外，也有采用對擋風玻璃內表面鍍膜或貼膜，以增加擋風玻璃對光線的反射率，從而達到減輕或消除重影現象之目的。

上述方面，都需要增加額外成本，對擋風玻璃進行特別定制或者后期特別處理，才可以達到減輕或消除重影現象之目的。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種一體式抬頭顯示裝置，旨在解決現有的裝置解決重影問題時需要額外增加成本的問題。

本發明是這樣解決的：一種一體式的抬頭顯示裝置，其用于將信息經所述汽車的擋風玻璃反射至人眼，所述擋風玻璃包括內弧面和外弧面，所述抬頭顯示裝置包括水平位置可調的成像單元、接收所述成像單元射出的成像光線并將所述成像光線經過單次或多次反射后射向所述擋風玻璃的反射單元，所述成像單元和所述反射單元連接成一安裝體，所述成像光線經所述內弧面反射后形成第一圖像，所述成像光線透過所述內弧面并經所述外弧面反射后形成第二圖像，所述第一圖像在所述擋風玻璃另一側的第一虛像和所述第二圖像在所述擋風玻璃另一側的第二虛像隨所述成像單元水平移動而沿入眼方向重合。

進一步地，所述成像單元包括可相對于所述安裝體移動的箱體、連接在所述箱體內的LED背光源、套設在所述LED背光源外側的反光杯、連接在所述反光杯端面上的透鏡和連接在所述箱體表面并正對所述透鏡的顯示器，所述成像光線經所述LED背光源發出并經所述反光杯和所述透鏡聚集后由所述顯示器射出。

進一步地，所述反射單元包括一塊凹面朝向所述成像單元的凹面鏡，所述成像光線經所述凹面鏡一次反射后射向所述擋風玻璃。

進一步地，所述凹面鏡的背面朝向所述擋風玻璃，且所述凹面鏡與水平面之間的夾角為銳角。

進一步地，所述反射單元包括相互配合使得所述成像光線射向所述擋風玻璃的第一反射鏡和第二反射鏡，所述成像光線在所述第一反射鏡所述第二反射鏡之間多次反射后射向所述擋風玻璃。

進一步地，所述第一反射鏡和所述第二反射鏡均為凹面鏡，所述凹面鏡為球面鏡或自由曲面鏡。

進一步地，所述第一反射鏡位于所述第二反射鏡的前方，且所述第一反射鏡的凹面朝向所述成像單元，所述第二反射鏡的凹面朝上并朝向所述第一反射鏡的凹面。

進一步地，所述第一反射鏡與所述第一反射鏡之間的夾角小于90°，所述第一反射鏡和水平面之間的夾角小于90°，所述第二反射鏡與水平面之間的夾角小于45°。

進一步地，所述第一反射鏡為凹面鏡，所述第二反射鏡為平面鏡，或所述第一反射鏡為平面鏡，所述第二反射鏡為凹面鏡。

進一步地，所述第二反射鏡底面上還連接有調節所述成像光線射在所述擋風玻璃上的高度的調節裝置。

本發明提供的一體式的抬頭顯示裝置相對于現有的技術具有的技術效果為：通過成像單元和與該成像單元配合的反射單元的設置，使得成像單元出射的成像光線經過擋風玻璃內弧面和外弧面分別反射形成的第一圖像相對于擋風玻璃的第一虛像和第二圖像相對于擋風玻璃的第二虛像隨著成像單元的水平移動而沿入眼方向重合，進而可以消除成像單元反射后的重影，這個過程中不需要更改擋風玻璃的結構，進而不需要額外增加成本。同時成像單元和反射單元連接成為一體，也給后期的安裝帶來了方便。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的一體式的抬頭顯示裝置中的安裝體的結構圖。

圖2是本發明實施例提供的一體式的抬頭顯示裝置的成像結構示意圖。

具體實施方式

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。

需要說明的是，當元件被稱為“固定于”或“設置于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者間接在該另一個元件上。當一個元件被稱為是“連接于”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或間接連接至該另一個元件上。

還需要說明的是，本發明實施例中的左、右、上、下等方位用語，僅是互為相對概念或是以產品的正常使用狀態為參考的，而不應該認為是具有限制性的。

如圖1和圖2所示，在本發明實施例中，提供一種一體式的抬頭顯示裝置，該抬頭顯示裝置用于將車速、導航、路況和車距等重要信息經該汽車的擋風玻璃40反射至人眼。該擋風玻璃40本身具有一定的厚度，并且呈弧形設置，進而該擋風玻璃40包括內弧面401和外弧面402。該抬頭顯示裝置包括水平位置可調的成像單元20和與成像單元20配合的反射單元30，該反射單元30用于接收該成像單元20射出的成像光線202，并且該反射單元30將射入的該成像光線202在反射單元30自身內部經過單次或多次反射后射向該擋風玻璃40。該成像單元20和該反射單元30連接成一安裝體10，該安裝體10可以直接適配于汽車的后期安裝。經過該反射單元30反射后的該成像光線202經該內弧面401反射后形成第一圖像(圖未示)，同時該成像光線202透過該內弧面401并經該外弧面402反射后形成第二圖像(圖未示)。該第一圖像在該擋風玻璃40另一側的第一虛像50和該第二圖像在該擋風玻璃40另一側的第二虛像60隨該成像單元20水平移動而沿入眼方向重合。此處該第一虛像50為沿成像光線202在內弧面401上的反射線反向延伸而成，同理，第二虛像60為沿成像光線202在外弧面402上的反射線反向延伸而成。

以上設計的一體式的抬頭顯示裝置，通過成像單元20和與該成像單元20配合的反射單元30的設置，使得成像單元20出射的成像光線202經過擋風玻璃40內弧面401和外弧面402分別反射形成的第一圖像相對于擋風玻璃40的第一虛像50和第二圖像相對于擋風玻璃40的第二虛像60隨著成像單元20的水平移動而沿入眼方向重合，進而可以消除成像單元20反射后的重影，這個過程中不需要更改擋風玻璃40的結構，進而不需要額外增加成本。同時成像單元20和反射單元30連接成為一體，也給后期的安裝帶來了方便。

在本實施例中，汽車擋風玻璃40具有凹面鏡的特征，進而在凹面的擋風玻璃40的一倍焦距范圍內，當物距變得更遠時，兩個虛像會得更大，并且離軸(入眼中心線)更遠，成像距離也更遠。擋風玻璃40內外表面兩個距離不同的凹面鏡的物距并不相同，因此，擋風玻璃40的內弧面401成像和擋風玻璃40的外弧面402成像的所對應的虛像高度變化并不同步。相對而言，擋風玻璃40的外弧面402成像因為距離更遠，比擋風玻璃40的內弧面401成像擁有更快的離軸速度。當外弧面402對應的虛像的圖像高度高于內弧面401對應的虛像的高度時，增大成像單元20與反射單元30之間的距離。反之，則減小成像單元20與反射單元30之間的距離，兩個虛像之間的高度差將會逐漸減小。當擋風玻璃40的內弧面401對應的虛像和擋風玻璃40的外弧面402對應的虛像以及駕駛員眼睛處理同一條直線時，重影現象消失或接近于消失。

具體地，如圖1所示，在本發明實施例中，該成像單元20包括可相對于該安裝體10移動的箱體、連接在該箱體內的LED背光源、套設在該LED背光源外側的反光杯、連接在該反光杯端面上的透鏡和連接在該箱體表面并正對該透鏡的顯示器201，該成像光線202經該LED背光源發出并經該反光杯和該透鏡聚集后由該顯示器201射出。

在本實施例中，該箱體可水平滑動連接在該安裝體10上，進而使得成像單元20與成像光線202反射單元30之間的距離是可調節的，而這種距離的變化可以使得重影問題降低。

具體地，在本發明的一個實施例中，該反射單元30包括一塊凹面朝向該成像單元20的凹面鏡，并且該成像光線202經該凹面鏡一次反射后射向該擋風玻璃40。

在本發明實施例中，該凹面鏡的背面朝向該擋風玻璃40，同時該凹面鏡與水平面之間的夾角為銳角。在保證第一虛像50和該第二虛像60隨該成像單元20水平移動而沿入眼方向重合的前提下，單次反射理論上也是可以完成降低重影問題的。

具體地，如圖1和圖2所示，在本發明的另一個實施例中，該反射單元30包括相互配合使得該成像光線202射向該擋風玻璃40的第一反射鏡301和第二反射鏡302，該成像光線202在該第一反射鏡301該第二反射鏡302之間多次反射后射向該擋風玻璃40。

在本發明實施例中，該第一反射鏡301和該第二反射鏡302均優選為凹面鏡，該凹面鏡可以優選為為球面鏡或自由曲面鏡，此處自由曲面是指曲率不唯一的曲面。

在本實施例中，整個抬頭顯示裝置安裝在汽車上并位于駕駛員的前方，無論是正前方、左前方或右前方均可，并且安裝在儀表臺或者中控臺上面，該成像單元20內的LED背光源發射的成像光線202射向該第一反射鏡301上，然后第一反射鏡301將光線放大后射向第二反射鏡302，第二反射鏡302繼續放大該成像光源后射向擋風玻璃40的特定區域，從而將儀表臺或者中控臺上的信息在擋風玻璃40上進行顯示。

具體地，如圖1所示，在本發明實施例中，該第一反射鏡301位于該第二反射鏡302的前方，此處前方是相對于成像單元20而言的，也即該第一反射鏡301離該成像單元20比第二反射鏡302離成像單元20更遠。同時該第一反射鏡301的凹面朝向該成像單元20，這樣可以保證成像單元20上射出的成像光線202可以第一時間射向該第一反射鏡301。該第二反射鏡302的凹面朝上并朝向該第一反射鏡301的凹面，這樣設計可以保證經過第一反射鏡301反射的成像光線202可以全部射向第二反射鏡302。

具體地，如圖1所示，在本發明實施例中，該第一反射鏡301與該第一反射鏡301之間的夾角小于90°，這樣可以保證第一反射鏡301和第二反射鏡302之間的光線反射。同時該第一反射鏡301和水平面之間的夾角小于90°，這樣可以使得第一反射鏡301朝向該成像單元20傾斜，進而阻擋外界光線進入反射單元30內，影響在擋風玻璃40上顯示的畫質，該第二反射鏡302與水平面之間的夾角小于45°，這樣設計可以避免成像光線202先射向第二反射鏡302。

具體地，在本發明又一個實施例中，該第一反射鏡301可以為凹面鏡，同時該第二反射鏡302為平面鏡。或該第一反射鏡301為平面鏡時，該第二反射鏡302為凹面鏡。其他的結構與第一反射鏡301和第二反射鏡302均為凹面鏡時基本一樣，此處不做贅述。

具體地，如圖2所示，在本發明實施例中，該第二反射鏡302底面上還連接有調節該成像光線202射在該擋風玻璃40上的高度的調節裝置3021。該調節裝置3021設置在第二反射鏡302底面非中間的位置，也即位于第二放射鏡302底面靠近端部的位置，這樣設計可以保證調節的范圍更廣。

在本實施例中，該調節裝置3021用于適應于不同身高的駕駛員駕駛汽車時，調整該調節裝置3021使得第二反射鏡302相對于水平面的角度，使得成像光線202射在擋風玻璃40上的高度根據需求進行變化。

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。