本發(fā)明涉及車載抬頭顯示技術領域，尤其涉及一種車載抬頭顯示裝置。

背景技術：

在車輛駕駛環(huán)境中，駕駛者需要隨時接收車速、水溫、發(fā)動機轉速、檔位、胎壓及油量等各種信息，在車輛的駕駛艙內(nèi)，上述各種信息均是通過儀表盤來進行顯示，而儀表盤通常配合車體的設計，設置于駕駛位的擋風玻璃下方。駕駛者在駕駛過程中，需透過擋風玻璃掌握周圍環(huán)境路況的變化。然而，人類肉眼的視野有限，因此，在透過擋風玻璃觀察周遭路況的同時，仍需移轉視線至儀表盤上觀看車速等信息，視線的降低勢必會造成駕駛者瞬間的分心，導致駕駛危安事故的發(fā)生。

為了解決上述問題，市面上便有了抬頭顯示裝置(head-updisplaydevice，hud)的出現(xiàn)。顧名思義，抬頭顯示裝置的功能在于讓駕駛者在視線不需轉移而降低視線觀看儀表盤的情況下，便能得知車速、油量等信息。

現(xiàn)有技術中的抬頭顯示裝置主要為中控臺放置方式形式，中控臺放置方式的抬頭顯示裝置通常為顯示模塊和成像鏡一體化設計結構，并安裝在汽車的中控臺上。這種方式的抬頭顯示裝置存在的問題是，中控臺距離較短，物距小，導致最終的成像距離的大小有限，成像較小，顯示效果不佳；另外，陽光直接照曬在中控臺上，陽光直射到顯示模塊上，干擾影像光束的傳輸，導致顯示的影像質(zhì)量變差，影像容易有對比或亮度不足而致辯識不清的問題；中控臺放置形式，顯示模塊通常都是正立擺放放置，長時間使用后容易落塵積灰，也會影響影像的顯示效果。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種車載抬頭顯示裝置，提高影像顯示清晰度，以解決現(xiàn)有技術中采用中控臺放置形式存在物距小，成像較小，導致影像顯示不清楚，顯示效果不佳的技術問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是：

本發(fā)明的一種車載抬頭顯示裝置，包括：

顯像模塊，設置于靠近汽車擋風玻璃內(nèi)表面的上端，用于提供影像；

成像鏡，設置于靠近所述汽車擋風玻璃內(nèi)表面的下端，所述成像鏡為半反半透型凹面鏡，其凹面朝向所述顯像模塊的方向，用于接收所述影像、并將所述影像由實像狀態(tài)轉化為虛像狀態(tài)投影至凹面的另一側。

在上述技術方案中，通過將顯像模塊設置在靠近汽車擋風玻璃內(nèi)表面的上端，半反半透型的凹面鏡設置在靠近所述汽車擋風玻璃內(nèi)表面的下端，使得顯像模塊與成像鏡之間的距離大幅度增加，在凹面鏡成放大虛像的區(qū)間內(nèi)(即物體距凹面鏡的距離小于凹面鏡的焦距)，物距越大，則像距越大，所形成的虛像也越大，肉眼更容易看清楚，解決現(xiàn)有技術中采用中控臺擺放形式存在的影像小，顯示效果不佳，肉眼不易看清影像的問題。

進一步改進在于，所述汽車擋風玻璃上端的內(nèi)表面上設置有擋光板，所述顯像模塊中的影像面位于所述擋光板的下方，用以遮擋車外的陽光直射在所述顯像模塊中的影像面上。

在上述技術方案中，通過在顯像模塊的上方設置擋光板，擋光板將車外的陽光遮擋，使陽光不會直接照射在顯像模塊中的影像面上，從而可以有效的解決中控臺擺放形式中，因陽光直接照射在影像的平面上，影響影像的顯示亮度，造成影像經(jīng)成像鏡反射后，像的對比或亮度不足而辯識不清的問題。

進一步改進在于，所述顯像模塊包括設置于所述擋光板下方的投射光機和顯示幕，所述投射光機位于所述顯示幕的前方、用于將影像投射至所述顯示幕上；所述顯示幕朝向所述成像鏡凹面的方向。

進一步改進在于，所述顯像模塊包括主機和lcd顯示屏；所述主機與所述lcd顯示屏通訊連接，用以將影像發(fā)送至所述lcd顯示屏；所述lcd顯示屏位于所述擋光板的下方。

進一步改進在于，所述成像鏡上端通過水平設置的鉸鏈與所述汽車擋風玻璃連接，用于調(diào)節(jié)所述成像鏡的鏡面與所述顯像模塊中的影像面之間的夾角。

在上述技術方案中，成像鏡可以繞鉸鏈轉動，使成像鏡的鏡面與所述顯像模塊中的影像面之間的夾角可調(diào)節(jié)，便于不同身高的駕駛員在觀看時，可隨時調(diào)節(jié)成像鏡的角度，以使顯像模塊中的影像能完整的經(jīng)成像鏡反射至駕駛員的肉眼視角內(nèi)。

進一步改進在于，所述成像鏡與所述顯像模塊的影像面之間的距離滿足以下條件：其中，l’為像距，l為物距，r為成像鏡的曲率半徑，l’取負值。

進一步改進在于，所述半反半透型凹面鏡的表面為非球面結構。

在上述技術方案中，將半反半透的成像鏡的表面設計為非球面結構，可有效解決人眼透過成像鏡觀察到汽車前方外界的影像發(fā)生畸變，無法準確的辨別前方路況等信息，從而對汽車駕駛的安全造成影響的問題。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的車載抬頭顯示裝置由于將成像鏡與顯像模塊中的影像之間的距離大幅增大，使得成像鏡的曲率參數(shù)不變的情況下，人眼經(jīng)成像鏡反射觀察到的影像的像距變大，影像經(jīng)成像鏡形成的虛像變得更大，肉眼觀察到的影像更清晰，具有成像清晰、成像色差小、成像畸變小等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中車載抬頭顯示裝置光學原理的結構示意圖；

圖2為從不同角度觀看車載抬頭顯示裝置時的光學原理的結構示意圖；

圖3為凹面鏡成虛像的光學原理示意圖；

圖中，1-顯像模塊，11-投射光機，12-顯示幕，13-擋光板，2-成像鏡，3-汽車擋風玻璃，4-陽光光束，5-影像虛像，6-肉眼觀察點，6a-高位觀察點，6b-中位觀察點，6c-低位觀察點。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種車載抬頭顯示裝置，其包括顯像模塊1和成像鏡2；其中，顯像模塊1設置于靠近汽車擋風玻璃3內(nèi)表面的上端，用于提供影像；成像鏡2設置于靠近所述汽車擋風玻璃3內(nèi)表面的下端，所述成像鏡2為半反半透型凹面鏡，其凹面朝向所述顯像模塊1的方向，用于接收所述影像、并將所述影像由實像狀態(tài)轉化為虛像狀態(tài)投影至凹面的另一側。

上述方案使得顯像模塊1與成像鏡2之間的距離大幅度增加，在凹面鏡成放大虛像的區(qū)間內(nèi)(即物體距凹面鏡的距離小于凹面鏡的焦距)，物距越大，則像距越大，所形成的虛像也越大，肉眼更容易看清楚，解決現(xiàn)有技術中采用中控臺擺放形式存在的影像小，顯示效果不佳，肉眼不易看清影像的問題。

優(yōu)選地，半反半透型凹面鏡的表面為非球面結構，由此，可以有效解決人眼透過成像鏡觀察到汽車前方外界的影像發(fā)生畸變，無法準確的辨別前方路況等信息，從而對汽車駕駛的安全造成影響的問題。

為了避免陽光光束4直接照射在顯像模塊1中的影像面上，影響影像的顯示亮度，本實施例中，可以在所述汽車擋風玻璃3上端的內(nèi)表面上設置有擋光板13，所述顯像模塊1中的影像面位于所述擋光板13的下方，用以遮擋車外的陽光直射在所述顯像模塊1中的影像面上，在實際應用中，擋光板13通過膠粘結在汽車擋風玻璃的內(nèi)表面上，擋光板13的長度滿足能夠遮擋水平照射陽光無法照射在顯像模塊1中的影像面上即可，例如，若影像面基本垂直于汽車擋風玻璃3的內(nèi)表面，則擋光板13的長度m滿足：m＝m/tana，其中，m為影像面的寬度，a為汽車擋風玻璃3與水平面的夾角；當然，擋光板13的長度可根據(jù)實際情況，做出一定的調(diào)整，來滿足擋光板13遮擋陽光的目的。

具體地，所述顯像模塊1包括設置于所述擋光板13下方的投射光機11和顯示幕12，在安裝顯像模塊1時，將投射光機11固定在擋光板13的下端，顯示幕12則基本與汽車擋風玻璃3的內(nèi)表面垂直，并固定在擋光板13的上端，在整體上，使所述投射光機11位于所述顯示幕12的前方，投射光機11將影像投射在所述顯示幕12上；所述顯示幕12則朝向所述成像鏡2的凹面的方向。

當然，在實際生產(chǎn)應用中，顯示幕13可以為lcd顯示屏的形式，當為lcd顯示屏時，顯像模塊1包括主機和lcd顯示屏；所述主機與所述lcd顯示屏之間通訊連接，用以將影像發(fā)送至所述lcd顯示屏；lcd顯示屏顯示技術為現(xiàn)有成熟的技術，在此不進行詳述。

為了適用不同身高的駕駛員使用和觀看，所述成像鏡2通過可轉動的方式安裝在靠近汽車擋風玻璃3下端的位置，用于調(diào)節(jié)所述成像鏡2的鏡面與所述顯像模塊1中的影像面之間的夾角；實際使用中，可采用在成像鏡2上端通過鉸鏈方式與汽車擋風玻璃3連接，或者將成像鏡2的下端通過鉸鏈方式與汽車的中控臺面連接，其中，鉸鏈為水平設置；成像鏡2的安裝也可以采用萬向節(jié)的方式連接，從而使成像鏡2可在空間內(nèi)旋轉。

參考圖2所示，從三個不同高度的肉眼觀察點6(即高位觀察點6a、中位觀察點6b、低位觀察點6c)，每個肉眼觀察點6代表不同高度駕駛員坐在駕駛位時肉眼的高度，在不同高度的觀察點進行觀看時，只需將成像鏡2相對于顯示幕12調(diào)整一定角度，使肉眼能從成像鏡2內(nèi)看到顯示幕12內(nèi)的影像，經(jīng)過調(diào)整角度后，顯示幕12內(nèi)的影像在成像鏡2的另一側投影出位于不同高度的影像虛像5，高位觀察點6a對應影像虛像5a，中位觀察點6b對應影像虛像5b，低位觀察點6c對應影像虛像5c。

在本實施例中，由于成像鏡2可以繞鉸鏈轉動，使成像鏡2的鏡面與所述顯像模塊1中的顯示幕12之間的夾角可調(diào)節(jié)，從而使顯示幕12中的影像能完整的經(jīng)成像鏡2反射至駕駛員的肉眼視角內(nèi)，以便適用不同身高的駕駛員觀看。

參考圖1和圖3所示，其中，所述成像鏡2與所述顯像模塊1的影像面(即顯示幕12)之間的距離滿足以下條件：其中，l’為像距，取負值；l為物距，即顯示幕12距成像鏡2之間的距離；r為成像鏡2的曲率半徑。

與現(xiàn)有技術相比，由于將成像鏡2與顯示幕12之間的距離大幅增大，使得在成像鏡2的曲率參數(shù)不變的情況下，人眼經(jīng)成像鏡2反射觀察到的影像的像距變大，影像經(jīng)成像鏡形成的虛像變得更大，肉眼觀察到的影像更清晰，具有成像清晰、成像色差小、成像畸變小等優(yōu)點。

應當理解，方位詞均是結合操作者和使用者的日常操作習慣以及說明書附圖而設立的，它們的出現(xiàn)不應當影響本發(fā)明的保護范圍。

以上結合附圖實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域中普通技術人員可根據(jù)上述說明對本發(fā)明做出種種變化例。因而，實施例中的某些細節(jié)不應構成對本發(fā)明的限定，本發(fā)明將以所附權利要求書界定的范圍作為本發(fā)明的保護范圍。