本實用新型涉及一種抬頭顯示設(shè)備，尤其涉及一種利用汽車前風(fēng)擋玻璃實現(xiàn)抬頭顯示的設(shè)備。

背景技術(shù)：

抬頭顯示器的英文是Head Up Display，一般縮寫為HUD,意為“抬頭顯示”，也可以稱為“平視顯示器”，是第二次世界大戰(zhàn)時為解決戰(zhàn)斗機飛行員交替觀察駕駛艙內(nèi)儀表和跟蹤目標(biāo)引起的內(nèi)外視覺矛盾而開始研發(fā)的。同許多戰(zhàn)爭發(fā)展出來的技術(shù)一樣，HUD最初的應(yīng)用就是在戰(zhàn)斗機上,最早裝備HUD的飛機是法國的幻影戰(zhàn)斗機。這種由電子組件、顯示組件、控制器以及高壓電源等組成的綜合光電顯示設(shè)備，能將飛行參數(shù)、瞄準(zhǔn)攻擊、自檢測等信息，以圖像、字符的形式，通過光學(xué)部件投射到座艙正前方組合玻璃上。

2003年，寶馬公司成為歐洲第一家使用HUD技術(shù)的汽車公司，由此開啟了車載抬頭顯示器的開端。目前寶馬的多款車型均已配備HUD，并一直在進行著夜視系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用。導(dǎo)航系統(tǒng)、車道偏離警告、帶行人識別功能的夜視系統(tǒng)的行人避讓警告等信息，都可以通過抬頭顯示系統(tǒng)顯示到風(fēng)擋玻璃上。在車輛上裝配智能車載平視顯示系統(tǒng)，還可以將時速、轉(zhuǎn)速等相關(guān)信息顯示在駕駛員前方平視范圍內(nèi)，有效避免了駕駛員因切換視線而造成交通事故發(fā)生。

目前市場上前裝高檔抬頭顯示器，主要存在以下三個缺點：

(1)需要定制特殊的前風(fēng)擋玻璃

目前國際上采用最多的HUD設(shè)計方案，是在前擋玻璃中加入全息涂層或者在前擋玻璃中鍍半透半反射膜來制作HUD的顯示區(qū)域。這種方法需要在前擋玻璃加工制作過程中完成，工藝復(fù)雜，難以推廣。

發(fā)明專利CN102791510B公開了一種使用多個透鏡的車輛HUD裝置。透鏡的光學(xué)屬性和反射器的布置被增強以實現(xiàn)投射在車輛風(fēng)擋玻璃上的駕駛信息圖像，提高清晰度和辨別度。但是此發(fā)明專利中需要在風(fēng)擋玻璃的夾層中增加一個半透半反的膜，并不是直接利用現(xiàn)有的風(fēng)擋玻璃實現(xiàn)圖像的抬頭顯示。

(2)光學(xué)投影組件位于車體內(nèi)

國際上所采用的抬頭顯示器，其光學(xué)投影組件位于車輛儀表盤后，與車內(nèi)復(fù)雜電路總線相臨。這種安裝方式不僅為抬頭顯示器的維護帶來一定困難，而且光學(xué)投影組件工作時會產(chǎn)生熱量，對周邊的電路總線系統(tǒng)產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時可能會引起某些電子元件工作異常，甚至損壞，由此而產(chǎn)生的后果難以預(yù)料。

發(fā)明專利CN101889234A公開了一種在車輛的透明風(fēng)擋玻璃抬頭顯示器上投射圖形的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括可以利用透明風(fēng)擋玻璃實現(xiàn)抬頭顯示的多個反射鏡組，整個反射鏡組在風(fēng)擋玻璃下面，車輛儀表盤后。這種安裝方式對車身改動非常大，難以在后裝市場大范圍推廣。

(3)價格昂貴

目前，中檔次抬頭顯示器僅為某些進口或極少數(shù)合資品牌中高端車型中的標(biāo)配/選配組件，選配價格為28000～50000元。而安裝在豪華車型中的高檔次抬頭顯示器，相應(yīng)的原裝主動或被動紅外夜視系統(tǒng)、車輛偏離預(yù)警、雷達視覺防撞系統(tǒng)等，選配價格更高，一般達到為10～17萬元。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述抬頭顯示器存在的價格高、工藝復(fù)雜的問題，本實用新型提供一種利用汽車前風(fēng)擋玻璃實現(xiàn)抬頭顯示的設(shè)備。

本實用新型采用如下設(shè)計：

一種利用汽車前風(fēng)擋玻璃實現(xiàn)抬頭顯示的設(shè)備，包括主機、高亮顯示器和反射鏡，高亮顯示器安裝于車輛駕駛室內(nèi)后視鏡的后方，反射鏡位安裝于車輛駕駛員前方的前風(fēng)擋玻璃的下部區(qū)域，且可繞固定支架自由調(diào)整角度并鎖定，主機位于車內(nèi)部，也可以和高亮顯示器合為一個整體；主機采集車輛行駛信息、通信設(shè)備信息及其它駕駛相關(guān)的信息，并通過高亮顯示器將這些信息投影到反射鏡上，反射鏡將圖像反射到汽車風(fēng)擋玻璃上，風(fēng)擋玻璃將圖像二次反射入駕駛員的眼睛，駕駛員會看到投影出的圖像顯示于其前方2～3米遠處。

進一步地，所述主機與手機通過數(shù)據(jù)線或者無線的方式相連，駕駛員可以通過手機觸屏操控抬頭顯示器顯示的信息，也可以通過手機的語音助手進行語音操控，或者利用手機自帶的攝像頭進行手勢操控。

進一步地，所述反射鏡是球面、非球面、雙曲面和自由曲面中的一種。

進一步地，所述高亮顯示器由高功率發(fā)光二極管陣列和液晶光閥組成；或者由有機發(fā)光二極管和液晶光閥組成。

進一步地，所述高亮顯示器由紅綠藍多色激光器、可旋轉(zhuǎn)式反射鏡和散射板組成；或者由數(shù)字光處理DLP微投影機組和散射板組成，或者由硅基液晶LCOS微投影機組和散射板組成。

進一步地，所述散射板為透射式散射板或者反射式散射板；當(dāng)采用透射式散射板時，紅綠藍多色激光器、可旋轉(zhuǎn)式反射鏡，數(shù)字光處理DLP或硅基液晶LCOS微投影機組在透射式散射板后面；當(dāng)采用反射式散射板的方式時，紅綠藍多色激光器、可旋轉(zhuǎn)式反射鏡，數(shù)字光處理DLP或硅基液晶LCOS微投影機組在反射式散射板前面。

本實用新型的有益效果：本實用新型提供的設(shè)備直接利用車輛的前擋風(fēng)玻璃實現(xiàn)抬頭顯示，有效地解決了現(xiàn)有設(shè)備成本高的問題；而且安裝簡單，設(shè)備維護比較容易。

附圖說明

圖1為實施例1車內(nèi)布局與駕駛員的位置關(guān)系圖。

圖2為實施例1高亮顯示器組成示意圖

圖3為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖

圖4為本實用新型機動車輛和投影圖像位置關(guān)系的原理圖。

圖5為汽車風(fēng)擋玻璃產(chǎn)生鏡面反射的原理圖。

圖6為從駕駛員的視角觀察到的本實用新型的顯示設(shè)備顯示出的信息。

圖7為實施例2車內(nèi)布局與駕駛員的位置關(guān)系圖。

圖8為實施例2高亮顯示器組成示意圖。

圖9為實施例3高亮顯示器組成示意圖。

圖10為實施例4高亮顯示器組成示意圖。

圖11為實施例5高亮顯示器組成示意圖。

圖12為實施例6高亮顯示器組成示意圖。

附圖標(biāo)記：12-車輛風(fēng)擋玻璃，13-車輛內(nèi)后視鏡，14-手機，20-高亮顯示器發(fā)出的光線，21-透過風(fēng)擋玻璃表面的光線，30-高亮顯示器，31-液晶光閥，32-高功率發(fā)光二極管陣列，33-有機發(fā)光二極管，34-紅綠藍多色激光器，35-可旋轉(zhuǎn)式反射鏡，36-透射式散射板，37-數(shù)字光處理DLP或硅基液晶LCOS微投影機組，38-反射式散射板，40-反射鏡，41-可以360°旋轉(zhuǎn)的支架，50-主機，51-與通信設(shè)備連接的線，52-車輛運行信息連接線，60-投影的圖像，70-駕駛員，80-車輛，81-方向盤，90-駕駛車道。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進一步地詳細描述。下述實施例不以任何方式限制本實用新型，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均處于本實用新型的保護范圍之中。

實施例1

本實施例車內(nèi)布局與駕駛員的位置關(guān)系參照圖1，駕駛員70坐在駕駛位上，主機50放置于副駕駛前的儲物箱內(nèi)，高亮顯示器30粘貼在風(fēng)擋玻璃12上，放置于車輛內(nèi)后視鏡13的后面，反射鏡40用一個可以360°旋轉(zhuǎn)的支架41安裝于汽車前風(fēng)擋玻璃12的下部區(qū)域，主機50與手機14通過數(shù)據(jù)線51或者無線的方式相連；本實例的高亮顯示器30組成示意圖如圖2所示，由高功率發(fā)光二極管陣列32和液晶光閥31組成，高功率發(fā)光二極管陣列32作為光源發(fā)出照明光束入射到液晶光閥31組件上，液晶光閥31組件對光束進行圖像調(diào)制，從而顯示高亮圖像。

圖3為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。主機50采集車輛信息和手機通信設(shè)備信息及其它駕駛相關(guān)的信息，例如車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、油耗、水溫、輪胎情況、電話信息、導(dǎo)航地圖、天氣狀況，路況信息、倒車影像、紅外夜視、車道偏離預(yù)警等，并將這些信息傳送給高亮顯示器30，高亮顯示器30將需要顯示的信息投影到反射鏡40上，反射鏡40將圖像反射到汽車風(fēng)擋玻璃12上，風(fēng)擋玻璃12自身存在一定的鏡面反射率，會將圖像二次反射入駕駛員的眼睛70，駕駛員透過風(fēng)擋玻璃12看到抬頭顯示器顯示的信息完整、清晰地成像在駕駛員前方2-3米遠處，如圖4所示。

圖5是汽車風(fēng)擋玻璃12產(chǎn)生鏡面反射的原理圖。汽車的前風(fēng)擋玻璃12具有一定的折射率，根據(jù)應(yīng)用光學(xué)理論，當(dāng)入射光線入射到玻璃和空氣的分界面時，對于折射率為n的玻璃材料，部分光線會在入射表面發(fā)生鏡面反射，其鏡面反射率為ρ＝(n-1/n+1)²，其余光線21會透過入射表面。由于鏡面反射率的存在，使得汽車前風(fēng)擋玻璃12可以對反射鏡40反射的圖像進行二次反射成像，從而使得圖像信息被人眼觀察到。駕駛員就可以通過半透半反射的形式，透過風(fēng)擋玻璃12，既觀察到道路上的情況，同時觀察到抬頭顯示器顯示的圖像內(nèi)容。

圖6為從駕駛員的視角觀察到的本實用新型的顯示設(shè)備顯示出的信息。駕駛員透過風(fēng)擋玻璃12，可以看到抬頭顯示器顯示的信息90完整、清晰地成像在前方2-3米遠處，仿佛漂浮在駕駛車道的路面上；另外從駕駛員的視角看去，高亮顯示器30被車內(nèi)后視鏡13擋住，不會影響駕駛員的視線；手機14放置在駕駛員旁邊，駕駛員可以通過手機觸屏操控抬頭顯示器顯示的信息，也可以通過手機的語音助手進行語音操控，或者利用手機自帶的攝像頭進行手勢操控。

實施例2

本實施例車內(nèi)布局與駕駛員的位置關(guān)系參照圖7，主機50和高亮顯示器30合為一個整體；本實施例的高亮顯示器30組成示意圖如圖8所示，由有機發(fā)光二極管33和液晶光閥31組成，有機發(fā)光二極管33作為面光源發(fā)出照明光束入射到液晶光閥31組件上，液晶光閥31組件對光束進行圖像調(diào)制，從而顯示高亮圖像。

實施例3

本實施例車內(nèi)布局與駕駛員的位置關(guān)系和實施例1一致；本實施例的高亮顯示器30組成示意圖如圖9所示，由紅綠藍多色激光器34、可旋轉(zhuǎn)式反射鏡35和透射式散射板36組成，紅綠藍多色激光器34和可旋轉(zhuǎn)式反射鏡35在透射式散射板36后面，紅綠藍多色激光器34發(fā)出高亮的激光光束，被可旋轉(zhuǎn)反射鏡35調(diào)制后入射到透射式散射板36上，透射式散射板36對圖像擴散后，顯示高亮圖像。

實施例4

本實施例車內(nèi)布局與駕駛員的位置關(guān)系和實施例1一致；本實施例的高亮顯示器30組成示意圖如圖10所示，由數(shù)字光處理DLP或硅基液晶LCOS微投影機組37和透射式散射板36組成，其中數(shù)字光處理DLP或硅基液晶LCOS微投影機組37在透射式散射板后面，數(shù)字光處理DLP或硅基液晶LCOS微投影機組37將圖像投影到透射式散射板36上，透射式散射板36對圖像擴散后，顯示高亮圖像。

實施例5

本實施例車內(nèi)布局與駕駛員的位置關(guān)系和實施例2一致；本實施例的高亮顯示器30組成示意圖如圖11所示，由紅綠藍多色激光器34，可旋轉(zhuǎn)式反射鏡35和反射式散射板38組成，其中紅綠藍多色激光器34和可旋轉(zhuǎn)式反射鏡35在反射式散射板38前面紅綠藍多色激光器34發(fā)出高亮的激光光束，被可旋轉(zhuǎn)反射鏡35調(diào)制后入射到反射式散射板38上，反射式散射板38對圖像擴散后，顯示高亮圖像。

實施例6

本實施例車內(nèi)布局與駕駛員的位置關(guān)系和實施例2一致；本實施例的高亮顯示器30組成示意圖如圖12所示，由數(shù)字光處理DLP或硅基液晶LCOS微投影機組37和反射式散射板38組成，其中DLP或者LCOS微投影機組37在反射式散射板38前面，DLP或者LCOS微投影機組37將圖像投影到反射式散射板38上，反射式散射板38對圖像擴散后，顯示高亮圖像。