用于在擋風(fēng)玻璃上投影顯示的設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的用于在擋風(fēng)玻璃上投影顯示的設(shè)備，公開一種用于汽車擋風(fēng)玻璃上利用反射鏡與擋風(fēng)玻璃成像的投影顯示設(shè)備，設(shè)備主要包括投影裝置，反射鏡裝置和主機(jī)，可以通過主機(jī)采集車輛行駛信息、手機(jī)等移動(dòng)通信設(shè)備信息、以及其它與駕駛相關(guān)的信息，利用投影裝置將這些信息投影到一個(gè)特殊的反射鏡上，通過反射鏡將圖像反射到汽車擋風(fēng)玻璃上，通過反射鏡與擋風(fēng)玻璃的光學(xué)系統(tǒng)，使主機(jī)采集到的信息完整、清晰地成像在駕駛員前方右側(cè)2-3米遠(yuǎn)處，本設(shè)備的投影裝置安裝于汽車內(nèi)后視鏡的后方，不遮擋駕駛員的視線，反射鏡裝置安裝于方向盤后方的車體上，其具有易于調(diào)整和鎖定的特征。
【專利說明】
用于在擋風(fēng)玻璃上投影顯示的設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車輛的投影顯示設(shè)備，并且更具體地，涉及利用反射鏡在機(jī)動(dòng)車輛擋風(fēng)玻璃上投影顯示的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)動(dòng)車輛的投影顯示設(shè)備又稱平視顯示器(HUD)。它是第二次世界大戰(zhàn)時(shí)為解決戰(zhàn)斗機(jī)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，平視顯示器最初的應(yīng)用就是在戰(zhàn)斗機(jī)上。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。
[0003]車輛在高速行駛時(shí)，特別是夜間高速行車時(shí)，駕駛員可能會(huì)低頭觀看儀表或中控臺(tái)的GPS等顯示，此時(shí)如果前方遇有緊急情況就有可能因來不及及時(shí)采取有效措施而造成事故。80年代末，平視顯示器的特性被當(dāng)時(shí)日漸重視安全性的汽車制造商看中，1988年，前擋玻璃型平視顯示器作為一項(xiàng)安全特性出現(xiàn)在通用旗下的奧茲莫比(Cutlass Supreme)車型的選配清單上。由此開啟了車載平視顯示器的開端。在車輛上裝配智能車載平視顯示系統(tǒng)，可以將時(shí)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。
[0004]目前國內(nèi)外市場上，汽車平視顯示器依據(jù)其使用功能、應(yīng)用車型、選配價(jià)位大體可分為三類:低檔型、中檔型和高檔型。
[0005]低檔型平視顯示器僅能顯示車速、水溫、油量、電壓等基本信息，功能不強(qiáng)，僅僅滿足儀表盤的平移顯示屏，其價(jià)格固然便宜，裝飾效果也不錯(cuò)，但是非智能化、內(nèi)容簡單，實(shí)用性差；
系統(tǒng)分析目前市場上中高檔次汽車智能顯示系統(tǒng)平視顯示器，大體存在以下三個(gè)方面的不足:
(I)顯示區(qū)位于前擋風(fēng)玻璃中
目前國際上采用最多的平視顯示器設(shè)計(jì)方案，是在前擋玻璃中加入近全息涂層或者在前擋玻璃中鍍半透半反射膜來制作平視顯示器的顯示區(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，價(jià)格昂貴，而且顯示區(qū)域面積較小，視場小，影響駕駛員的辯識度。
[0006]光學(xué)投影組件位于車體內(nèi)
國際上所采用的平視顯示器，其光學(xué)投影組件位于車輛儀表盤后方轉(zhuǎn)向柱上方，與車內(nèi)復(fù)雜電路總線相臨。這種安裝方式不僅為平視顯示器的維護(hù)帶來一定困難，同時(shí)，光學(xué)投影組件工作時(shí)會(huì)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(shí)可能會(huì)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。
[0007]價(jià)格昂貴
目前，中檔次平視顯示器(比較低檔次僅增加了車輛自檢信息和簡單的導(dǎo)航信息)僅為某些進(jìn)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(jià)格為28000?50000元。而安裝在豪華車型中的高檔次平視顯示器(不僅增加了車輛自檢信息、導(dǎo)航信息，還裝有主動(dòng)或被動(dòng)紅外夜視系統(tǒng)、車輛偏離預(yù)警、雷達(dá)視覺防撞系統(tǒng)等)，豪華加奢華，圖文并茂，聲色倶全，選配價(jià)格為10?17萬元。這主要是由于其體積較大，安裝時(shí)需要在車體內(nèi)預(yù)留較大空間，對車體的結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行較大改變。
[0008]國內(nèi)近幾年也有一些簡單的外掛式平視顯示器出現(xiàn)，價(jià)位幾百到上千元不等，雖取得了一定市場，但使用多為LED反射8段數(shù)字或者LED點(diǎn)陣拼接簡易圖形，顯示內(nèi)容簡單，實(shí)用性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]鑒于上述目前平視顯示器所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于機(jī)動(dòng)車輛的平視顯示器，該設(shè)備體積輕小，顯示內(nèi)容豐富，視場角大，保證駕駛員行車安全的前提下，提升駕駛體驗(yàn)。
[0010]本發(fā)明提供了一種用于在擋風(fēng)玻璃上投影顯示的設(shè)備，該設(shè)備包括投影裝置，反射鏡裝置和主機(jī)三個(gè)部分。
[0011]由主機(jī)采集車輛、手機(jī)等移動(dòng)通信設(shè)備及其它在駕駛過程中希望顯示在擋風(fēng)玻璃上的信息，并將這些信息整合成圖像信息，通過數(shù)據(jù)線將圖像信息傳輸給投影裝置，投影裝置由圖像源及投影光學(xué)系統(tǒng)組成。圖像源將圖像信息表達(dá)顯示出來，投影光學(xué)系統(tǒng)將圖像源完整地投影到反射鏡上，反射鏡將圖像反射到汽車前擋風(fēng)玻璃上，使圖像成像在駕駛員視線前方偏右側(cè)位置2-3米處。
[0012]其中反射鏡是可以是一個(gè)自由曲面、非球面、球面、柱面或雙曲面，匹配各種車型的前檔玻璃。
[0013]反射鏡固定于反射鏡外殼內(nèi)。反射鏡外殼一方面可以保證證駕駛員在查看投影信息時(shí)不會(huì)直接看到反射鏡，駕駛員這樣就不會(huì)受到反射鏡直接反射的天空等與駕駛無關(guān)的信息干擾，一方面可以圍繞某一點(diǎn)為中心自由旋轉(zhuǎn)，以此調(diào)整反射鏡的方向，使其可以匹配多種車型的前擋風(fēng)玻璃曲面，保證圖像清晰完整。調(diào)整裝置還可以實(shí)現(xiàn)鎖定，在調(diào)整好反射鏡后鎖定該位置，保證在車輛行駛過程中反射鏡位置不會(huì)發(fā)生變化。
[0014]投影顯示在擋風(fēng)玻璃上的圖像能由駕駛員自由地選擇顯示或者不顯示，顯示一個(gè)或多個(gè)，并自由選擇顯示的區(qū)域。圖像的亮度亦可以根據(jù)環(huán)境亮度自由調(diào)整，至少部分區(qū)域的亮度和顏色尤其在危險(xiǎn)狀態(tài)中可以發(fā)生改變。
[0015]主機(jī)可以采集車輛信息，包括車速，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，油耗，水溫，輪胎情況，車燈開啟指示，檔位，手剎提示等；手機(jī)信息，包括來電顯示，包括來電提醒，手機(jī)等移動(dòng)通信設(shè)備中的導(dǎo)航、地圖資料，天氣狀況，路況信息，智能語音助手等；其它在駕駛過程中希望顯示在擋風(fēng)玻璃上的信息，包括車道偏離預(yù)警，導(dǎo)航信息，倒車影像，紅外夜視，交通標(biāo)志識別信息等。
[0016]所有部件尺寸輕小，可以應(yīng)用于后裝車輛，同時(shí)亦可以根據(jù)需求，安裝于前裝車內(nèi)，占用空間小，水平視場角大于8°，垂直視場角大于5°。
【附圖說明】
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明的投影顯示設(shè)備的工作方式的原理圖，其中70表示駕駛員，12表示車輛擋風(fēng)玻璃，13表示車輛內(nèi)后視鏡，20表示投影顯示設(shè)備，30表示投影裝置，40表示反射鏡裝置，50表示主機(jī)，51表示車輛運(yùn)行信息連接線，52表示手機(jī)等移動(dòng)通信設(shè)備，53表示其它信息連接線。
[0018]圖2是機(jī)動(dòng)車輛和投影圖像位置關(guān)系的原理圖，其中61表示左側(cè)駕駛車道，62表示投影的圖像，63表示右側(cè)駕駛車道，10表示車輛。
[0019]圖3是從駕駛員的視角觀察到的本發(fā)明的顯示設(shè)備顯示出的信息，其中71表示方向盤，12表示車輛擋風(fēng)玻璃，61表示左側(cè)駕駛車道，62表示投影的圖像，63表示右側(cè)駕駛車道。
[0020]圖4是根據(jù)本發(fā)明的投影顯示設(shè)備在車內(nèi)的布局以及與駕駛員的位置關(guān)系-側(cè)視圖，其中72表示駕駛員的眼睛，12表示車輛擋風(fēng)玻璃，13表示車輛內(nèi)后視鏡，30表示投影裝置，62表示投影的圖像，40表示反射裝置，41表示反射鏡，42表示反射鏡外殼，50表示主機(jī)，51表示車輛運(yùn)行信息連接線，52表示手機(jī)等移動(dòng)通信設(shè)備，53表示其它信息連接線。[0021 ] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的投影顯示設(shè)備在車內(nèi)的布局以及與駕駛員的位置關(guān)系-正視圖，其中72表示駕駛員的眼睛，12表示車輛擋風(fēng)玻璃，13表示車輛內(nèi)后視鏡，30表示投影裝置，50表示主機(jī)，51表示車輛運(yùn)行信息連接線，52表示手機(jī)等移動(dòng)通信設(shè)備，53表示其它信息連接線。
[0022]圖6是反射裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其中40表示反射裝置，41表示反射鏡，42表示反射鏡外殼，73表不被遮擋的駕駛員直視反射鏡的視線。
[0023]圖7是利用圖像源組成投影裝置的一種實(shí)施形式，其中30表示投影裝置，31表示圖像源，12表示車輛擋風(fēng)玻璃，40表示反射裝置，41表示反射鏡，42表示反射鏡外殼。
[0024]圖8是利用圖像源和菲涅耳透鏡組成投影裝置的一種實(shí)施形式，其中30表示投影裝置，31表示圖像源，32表示菲涅耳透鏡，12表示車輛擋風(fēng)玻璃，40表示反射裝置，41表示反射鏡，42表示反射鏡外殼。
[0025]圖9是利用圖像源和透鏡系統(tǒng)組成投影裝置的一種實(shí)施形式，其中30表示投影裝置，31表示圖像源，33表示透鏡系統(tǒng)，12表示車輛擋風(fēng)玻璃，40表示反射裝置，41表示反射鏡，42表不反射鏡外殼。
[0026]圖10是一種在內(nèi)側(cè)粘貼了半透半反射膜的擋風(fēng)玻璃，其中12表示車輛擋風(fēng)玻璃，14表示半透半反射膜。
[0027]圖11是利用發(fā)光二極管陣列和液晶光閥組成圖像源的實(shí)施形式，其中31表示圖像源，34表示液晶光閥，35表示發(fā)光二極管LED陣列。
[0028]圖12利用紅綠藍(lán)多色激光器和散射板組成圖像源的實(shí)施形式，其中31表示圖像源，36表不紅綠藍(lán)多色激光器，37表不可旋轉(zhuǎn)式反射鏡，38表不散射板。
[0029]圖13是利用有機(jī)發(fā)光二極管和液晶光閥組成圖像源的實(shí)施形式，其中31表示圖像源，34表示液晶光閥，39表示有機(jī)發(fā)光二極管OLED。
[0030]圖14是主機(jī)采集的信號來源示意圖，其中50表示主機(jī)，30表示投影裝置，51表示車輛運(yùn)行信息連接線，52表示手機(jī)等移動(dòng)通信設(shè)備，53表示其它信息連接線。
[0031]圖15手機(jī)等移動(dòng)通信設(shè)備與主機(jī)無線連接示意圖，其中50表示主機(jī)，52表示手機(jī)等移動(dòng)通信設(shè)備。
【具體實(shí)施方式】
[0032]現(xiàn)將參考附圖詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的用于在擋風(fēng)玻璃上投影顯示的設(shè)備的具體優(yōu)選實(shí)施方式。
[0033]圖1表示的是本發(fā)明的用于在擋風(fēng)玻璃上投影顯示的設(shè)備的基本組成示意圖。
[0034]以駕駛座位處于左側(cè)的車型為例，駕駛員(70)坐在駕駛位上，反射鏡裝置(40)放置于方向盤右前方，對于后裝車，可用一個(gè)可以360°旋轉(zhuǎn)的特殊支架將反射鏡裝置固定；對于前裝車，可將反射鏡裝置固定于方向盤前方車體內(nèi)，根據(jù)不同車型，在出廠前進(jìn)行調(diào)節(jié)，匹配其前擋風(fēng)玻璃成像，固定后完成反射鏡裝置的安裝。
[0035]投影裝置放置于后視鏡的后面，整個(gè)裝置體積小，重量輕。對于后裝車，可用3M膠將其粘貼在擋風(fēng)玻璃上，整個(gè)投影裝置被后視鏡擋住，不會(huì)影響駕駛員的視線；對于前裝車，可以選擇用3M膠將其粘貼在擋風(fēng)玻璃上，整個(gè)投影裝置被后視鏡擋住，也可將投影裝置與后視鏡做成一體，固定于車內(nèi)。
[0036]主機(jī)的作用是采集顯示信息，并將這些信息轉(zhuǎn)換成圖形制式。對于后裝車，主機(jī)可以放置于副駕駛前的儲(chǔ)物箱內(nèi)；對于前裝車，可將其集成于車內(nèi)中控臺(tái)中，針對不同車型及配制，可做調(diào)整。
[0037]投影裝置包括圖像源及投影光學(xué)系統(tǒng)，針對不同的結(jié)構(gòu)、功能可以采用不同的實(shí)施方式。
[0038]實(shí)施方式1，圖像源利用高功率發(fā)光二極管陣列和液晶光閥組成，如圖11。
[0039]實(shí)施方式2，圖像源利用紅綠藍(lán)多色激光器和散射板組成，如圖12。
[0040]實(shí)施方式3，圖像源利用高功率有機(jī)發(fā)光二極管和液晶光閥組成，如圖12。
[0041]實(shí)施方式3，圖像源利用高功率有機(jī)發(fā)光二極管OLED和液晶光閥組成，如圖13。實(shí)施方式4，投影光學(xué)系統(tǒng)可以取消，由圖像源直接將圖像投射到反射鏡上，反射后的光線經(jīng)風(fēng)擋玻璃二次反射后，投影進(jìn)入駕駛員的眼鏡。如圖7。
[0042]實(shí)施方式5，投影光學(xué)系統(tǒng)由菲涅耳透鏡組成，如圖8。
[0043]實(shí)施方式6，投影光學(xué)系統(tǒng)由透鏡系統(tǒng)組成，如圖9。
[0044]反射鏡裝置由反射鏡和反射鏡外殼組成。針對不同的結(jié)構(gòu)及需求，反射鏡的結(jié)構(gòu)可以是自由曲面，球面，柱面，雙曲面和非球面。反射鏡裝置的安裝位置及作用見圖4和圖5。
[0045]反射鏡的外殼一方面可以保證駕駛員在查看投影信息時(shí)不會(huì)直接看到反射鏡，駕駛員這樣就不會(huì)受到反射鏡直接反射的天空等與駕駛無關(guān)的信息干擾。另一方面，反射鏡外殼可以與支架配合，進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)，調(diào)整反射鏡的方向使其匹配任何一種車型的前擋風(fēng)玻璃曲面，保證圖像的清晰完整。
[0046]主機(jī)可以與車體CAN總線或者其它車內(nèi)信息系統(tǒng)相連，提取車輛行駛相關(guān)信息，包括車速，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，油耗，水溫，輪胎情況，電壓，車燈開啟指示，檔位，手剎提示等。同時(shí)可以通過線纜，或者藍(lán)牙、3G、4G、WIF1、AirPlay、DLNA等無線通信方式與手機(jī)等移動(dòng)通信設(shè)備互聯(lián)，提取移動(dòng)設(shè)備中的相關(guān)信息，包括來電提醒，手機(jī)中的導(dǎo)航、地圖資料，天氣狀況，路況信息，智能語音助手等等。此外主機(jī)還可以與車輛中安裝的其它設(shè)備互聯(lián)，包括車道偏離預(yù)警系統(tǒng)，紅外夜視系統(tǒng)，車道保持輔助系統(tǒng)，前方碰撞預(yù)警系統(tǒng)等行車輔助系統(tǒng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于在擋風(fēng)玻璃(12)上投影顯示的設(shè)備，該設(shè)備包括:投影裝置(30)，反射裝置(40)，主機(jī)控制裝置(50);其特征在于，投影裝置(30)位于車輛駕駛室內(nèi)后視鏡(13)的后方，反射裝置(40)由反射鏡(41)及反射鏡外殼(42)組成，位于車輛駕駛室方向盤后方右側(cè)，擋風(fēng)玻璃下方，且可繞一點(diǎn)自由調(diào)整角度并鎖定，主機(jī)位于車內(nèi)部，且可采集駕駛過程中需要顯示在擋風(fēng)玻璃上各種信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影顯示設(shè)備，其特征在于，投影出的圖像￠2)位于駕駛員(70)前方偏右側(cè)2-3米遠(yuǎn)處。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影顯示設(shè)備，其特征在于，投影裝置(30)包括圖像源(31)和投影光學(xué)系統(tǒng)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的投影裝置(30)，其特征在于，圖像源是利用高功率發(fā)光二極管陣列(34)和液晶光閥(35)組成，亦可以利用紅綠藍(lán)多色激光器(36)，可旋轉(zhuǎn)式反射鏡(37)和散射板(38)組成，亦可以利用有機(jī)發(fā)光二極管OLED (39)和液晶光閥(35)組成。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的投影裝置(30)，其特征在于，投影光學(xué)系統(tǒng)可以取消，亦可以利用菲涅耳透鏡(32)實(shí)現(xiàn)，亦可以由多透鏡(33)組成投影光學(xué)系統(tǒng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影顯示設(shè)備，其特征在于，反射鏡是自由曲面，非球面，柱面，雙曲面或球面。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影顯示設(shè)備，其特征在于，反射鏡外殼可以以某一點(diǎn)為軸心萬向旋轉(zhuǎn)，并可以在任何一個(gè)方向鎖死固定。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影顯示設(shè)備，其特征在于，主機(jī)(50)可以采集車輛信息(51)，包括車速，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，油耗，水溫，輪胎情況，電壓，車燈開啟指示，檔位，手剎提示等；手機(jī)等移動(dòng)通信設(shè)備信息(52)，包括來電提醒，手機(jī)中的導(dǎo)航、地圖資料，天氣狀況，路況信息，智能語音助手等；其它在駕駛過程中希望顯示在擋風(fēng)玻璃上的信息(53)，包括車道偏離預(yù)警，導(dǎo)航信息，倒車影像，紅外夜視，交通標(biāo)志識別信息等。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影顯示設(shè)備，其特征在于，主機(jī)(50)與手機(jī)平板電腦(52)之間可以通過數(shù)據(jù)線連接，也可以通過AirPlay/米聯(lián)/DLNA/WiDi/WHDI/Wireless HD/WiGib等無線方式連接。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影顯示設(shè)備，其特征在于，投影顯示在擋風(fēng)玻璃上的圖像(62)能由駕駛員(70)自由地選擇顯示或者不顯示，顯示一個(gè)或多個(gè)，并自由選擇顯示的區(qū)域。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影顯示設(shè)備，其特征在于，投影顯示在擋風(fēng)玻璃上的圖像(62)的亮度可以根據(jù)環(huán)境亮度自動(dòng)調(diào)整。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影顯示設(shè)備，其特征在于，投影顯示在擋風(fēng)玻璃上的圖像(62)至少部分區(qū)域的亮度尤其在危險(xiǎn)狀態(tài)中可以發(fā)生改變。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影顯示設(shè)備，其特征在于，投影顯示在擋風(fēng)玻璃上的圖像(62)至少部分區(qū)域的顏色尤其在危險(xiǎn)狀態(tài)中可以發(fā)生改變。
【文檔編號】B60K35/00GK106032109SQ201510101916
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月9日
【發(fā)明人】喬楊
【申請人】喬楊