一種高分辨率低畸變的全擋風玻璃hud成像裝置的制造方法
【專利說明】
[技術(shù)領(lǐng)域]
[0001]本發(fā)明涉及車輛信息顯示裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種用于汽車上的高分辨率低畸變的全擋風玻璃HUD成像裝置。
[【背景技術(shù)】]
[0002]目前，汽車安全越來越多的受到關(guān)注，駕駛員視線離開前方是車禍發(fā)生的主要原因之一。在行車過程中，駕駛員由注視前方轉(zhuǎn)向儀表盤，讀取汽車相關(guān)信息需要0.5-1秒的時間，在高速行駛時，視覺盲區(qū)會導(dǎo)致危險性的增加；另一方面，駕駛員視線由前方轉(zhuǎn)向儀表盤時，人眼會進行調(diào)焦以看清遠近不同的物體，而不斷的調(diào)焦會增加駕駛員的視覺疲勞，從而使行車危險性增加。為了提高駕駛員的行車安全，抬頭顯示裝置越來越受到關(guān)注。
[0003]抬頭顯示器(Head Up Display一HUD)最早應(yīng)用于軍用飛機上。它可使飛行員不需要低頭即可獲得儀表上的重要信息，避免了飛行員注意力的中斷，提高了飛行安全。HUD最早出現(xiàn)在汽車上是在20世紀80年代末，HUD可將儀表上的重要信息(如:車速、油耗提示、導(dǎo)航等信息)顯示于駕駛員的正前方，這樣可以避免駕駛員因低頭查看儀表盤造成的意識中斷，提高了行車安全性。目前，市面上很多常見的‘HUD’并不能稱為真正的HUD，其大多是在擋風玻璃底部黏貼一塊屏幕或者在儀表盤上方直接放置一塊屏幕，將影像直接投射到該屏幕上，這種方式并不能真正的實現(xiàn)影像信息成像在駕駛員的前方，駕駛員仍需低頭查看影像信息。另一方面，人眼會根據(jù)物體距離自動調(diào)節(jié)晶狀體實現(xiàn)調(diào)焦，以最放松的狀態(tài)觀看物體，晶狀體最放松的狀態(tài)是調(diào)焦在距離大于2米以上的位置，而目前市面上的HUD大部分成像距離在0.75?1.2米。因此，高分辨率、低畸變的清晰圖像是提升用戶體驗的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的HUD普遍采用全反射式系統(tǒng)，全反射式系統(tǒng)存在像散難以校正的問題；此外，目前上市的HUD產(chǎn)品還存在圖像傾斜的問題，降低了用戶體驗。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004]本發(fā)明的目的就是要解決上述的不足而提供一種高分辨率低畸變的全擋風玻璃HUD成像裝置，采用偏軸三反光學系統(tǒng)，能夠?qū)x表上的車輛信息通過車輛擋風玻璃形成虛像于駕駛員眼前，真正實現(xiàn)了駕駛員不低頭即可獲取高分辨率、低畸變、清晰的車輛信息圖像。
[0005]為實現(xiàn)上述目的設(shè)計一種高分辨率低畸變的全擋風玻璃HUD成像裝置，包括顯示屏1，所述顯示屏1的前方設(shè)有反射鏡一 2，所述反射鏡一 2的斜下方設(shè)有反射鏡二 3，所述反射鏡二 3的斜上方設(shè)有反射鏡三4，所述顯示屏1上的車輛信息經(jīng)反射鏡一 2、反射鏡二3和反射鏡三4后投射至車輛擋風玻璃5上，再經(jīng)車輛擋風玻璃5反射進入人眼6，所述顯示屏1與反射鏡二 3空間上為平行關(guān)系，所述顯示屏1與反射鏡一 2夾角為15-30°，所述反射鏡二 3與反射鏡三4夾角為1-10°。
[0006]所述反射鏡一 2為鞍形鏡或多項式面型反射鏡，所述反射鏡二 3、反射鏡三4均為鞍形鏡反射鏡。
[0007]所述顯示屏1為TFT液晶顯示屏。
[0008]所述反射鏡一 2、反射鏡二 3、反射鏡三4在X、Y、Z三個方向上均有傾斜和偏心。
[0009]所述反射鏡一 2、反射鏡二 3、反射鏡三4的通光孔徑均有一定的偏心和傾斜。
[0010]所述反射鏡三4為可旋轉(zhuǎn)式反射鏡。
[0011 ] 所述HUD成像裝置的像面7處于人眼6前2.5-3米，所述像面7的成像尺寸為8_14英寸，所述像面7與人眼6所在水平面成3-5°夾角。
[0012]本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:
[0013](1)采用偏軸三反光學系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率、低畸變、無傾斜地將儀表上的重要信息通過車輛擋風玻璃形成虛像于距離駕駛員眼前約2.5-3米的位置；
[0014](2)將顯示屏與反射鏡二在空間上設(shè)置為平行關(guān)系，則能夠縮短系統(tǒng)尺寸，便于系統(tǒng)整體外殼的加工和鏡片的固定；
[0015](3)由于車輛擋風玻璃在水平和豎直方向上的曲率變化范圍較大，通過將三個反射鏡設(shè)置為在X、Y、Z三個方向上均有傾斜和偏心，從而能夠校正擋風玻璃引入的像差，尤其是校正較大的像散；
[0016](4)由于反射鏡一為鞍形鏡或多項式面型，反射鏡二和反射鏡三為鞍形鏡，鞍形鏡和多項式面型在子午方向和弧矢方向有不同的曲率半徑和高次項非球面系數(shù)，采用非對稱的高次非球面可以針對擋風玻璃兩個方向的不同曲率半徑分別進行像差補償，從而能夠較好的校正擋風玻璃引入的像差；
[0017](5)反射鏡一、反射鏡二和反射鏡三的通光孔徑均有一定的偏心和傾斜，從而可以使其面積最小，使得整個HUD成像裝置的結(jié)構(gòu)更加緊湊，體積更?。?br>[0018](6)將反射鏡三設(shè)置為可旋轉(zhuǎn)式，則能夠?qū)崿F(xiàn)HUD像面的上下調(diào)節(jié)，以針對不同身高的駕駛員，均可實現(xiàn)像面處于最佳的顯示位置；
[0019](7)該HUD成像裝置像面處于人眼前約2.5-3米，成像尺寸8_14英寸，與人眼所在水平面成3-5°夾角，該設(shè)計可真正的實現(xiàn)駕駛員不低頭即可獲取車輛信息，同時不影響正常駕駛；
[0020](8)該HUD成像裝置能夠?qū)⑾到y(tǒng)畸變控制在2%以內(nèi)，其高分辨率、低畸變的清晰圖像提升了用戶體驗。
[【附圖說明】]
[0021]圖1是本發(fā)明的成像原理示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明中車輛擋風玻璃顯示區(qū)域側(cè)視圖；
[0023]圖3是本發(fā)明的整體成像系統(tǒng)示意圖；
[0024]圖4是本發(fā)明實施例中的源圖像；
[0025]圖5是本發(fā)明實施例中的成像效果圖；
[0026]圖中:1、顯不屏2、反射鏡一 3、反射鏡二 4、反射鏡三5、車輛擋風玻璃6、人眼7、像面。
[【具體實施方式】]
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作以下進一步說明:
[0028]如附圖所示，本發(fā)明包括:顯示屏1，顯示屏1的前方設(shè)有反射鏡一 2，反射鏡一 2的斜下方設(shè)有反射鏡二 3，反射鏡二 3的斜上方設(shè)有反射鏡三4，顯示屏1