本發(fā)明涉及基于汽車(chē)擋風(fēng)玻璃的抬頭顯示器，公開(kāi)了一種小體積的抬頭顯示器及其布置方法。

背景技術(shù)：

1、抬頭顯示器（hud）是一種前沿的成像技術(shù)，通過(guò)將圖像投射到擋風(fēng)玻璃上，使駕駛員能夠在視線前方觀察重要的行車(chē)信息。這種設(shè)計(jì)大大減少了駕駛員低頭查看儀表盤(pán)或中控屏幕的頻率，降低了駕駛時(shí)的分心風(fēng)險(xiǎn)，從而提高了行車(chē)安全性和便利性。

2、傳統(tǒng)的抬頭顯示器（hud）往往采用復(fù)雜的光學(xué)路徑設(shè)計(jì)，涉及多個(gè)光學(xué)元件，這不僅使得其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還會(huì)占用儀表臺(tái)下方的寶貴空間。這種設(shè)計(jì)在功能上雖然可以滿足基本需求，但在車(chē)內(nèi)環(huán)境的空間布局和美觀性方面卻造成了限制。此外，隨著駕駛員對(duì)信息顯示的需求不斷增加，消費(fèi)者希望能在抬頭顯示器（hud）上看到更多的行車(chē)信息，這就要求hud提供更大的顯示區(qū)域以提升信息可讀性和用戶(hù)體驗(yàn)。然而，增大的顯示尺寸往往意味著設(shè)備體積也隨之增大，這對(duì)現(xiàn)代汽車(chē)日益追求的緊湊型和高效能內(nèi)飾設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)。故一種小體積、高性能的抬頭顯示器（hud）顯得尤為重要。

3、因此，亟需一種小體積的抬頭顯示器及其布置方法，在保證成像質(zhì)量的同時(shí)，減少整體體積占用，滿足市場(chǎng)對(duì)大尺寸成像的需求，增強(qiáng)hud在各類(lèi)車(chē)輛中的應(yīng)用潛力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種小體積的抬頭顯示器及其布置方法，能夠減小抬頭顯示器的體積并保證成像質(zhì)量。

2、本發(fā)明提供了一種小體積的抬頭顯示器，包括：

3、像源、1片透鏡、1片反射鏡及眼盒，所述透鏡位于所述像源和所述反射鏡之間，所述像源發(fā)出的成像光束經(jīng)過(guò)所述透鏡入射到所述反射鏡，所述反射鏡將成像光束反射向汽車(chē)擋風(fēng)玻璃，經(jīng)過(guò)汽車(chē)擋風(fēng)玻璃的反射，將成像光束反射至眼盒，最終在眼盒范圍內(nèi)形成虛像，實(shí)現(xiàn)抬頭顯示功能。

4、進(jìn)一步的，所述像源為圖像發(fā)生裝置，采用液晶顯示器加背光源、lcos投影模塊、dlp投影模塊或激光投影模塊中的一種，用于生成成像光束。

5、進(jìn)一步的，所述透鏡是凸透鏡或者凹透鏡中的一種，用于放大所述成像光束。

6、進(jìn)一步的，所述透鏡為玻璃透鏡或者塑料透鏡中的一種。

7、進(jìn)一步的，所述反射鏡位于所述透鏡后，為帶有曲率的凹面反射鏡，用于將光線反射至汽車(chē)擋風(fēng)玻璃。

8、本發(fā)明還提供了一種小體積的抬頭顯示器的布置方法，用于布設(shè)所述的一種小體積的抬頭顯示器，包括：

9、步驟s1、根據(jù)駕駛員的眼睛高度及其視線角度，確定虛像的空間位置及大??；

10、步驟s2、根據(jù)駕駛員的眼橢圓數(shù)據(jù)或?qū)嶋H測(cè)試數(shù)據(jù)，獨(dú)立于虛像的大小和空間位置，確定眼盒的位置；

11、步驟s3、根據(jù)汽車(chē)擋風(fēng)玻璃的位置，采用逆向光路設(shè)計(jì)，確定反射鏡及透鏡的位置；

12、進(jìn)一步包括：

13、設(shè)置優(yōu)化條件，所述優(yōu)化條件包括：反射鏡的表面曲率；反射鏡的空間位置；透鏡的表面曲率、材質(zhì)、厚度及其空間位置；

14、設(shè)置優(yōu)化目標(biāo)，所述優(yōu)化目標(biāo)包括：圖像解析力；圖像尺寸；反射鏡、透鏡和圖像生成單元的空間位置的相對(duì)關(guān)系中的一種或多種；

15、根據(jù)所述優(yōu)化條件，利用光學(xué)仿真軟件，使仿真結(jié)果達(dá)到所述優(yōu)化目標(biāo)，得到最終的反射鏡及透鏡的位置。

16、步驟s4、根據(jù)反射鏡的位置，確定像源的位置；

17、步驟s5、根據(jù)所述眼盒位置、透鏡位置和反射鏡位置，確定抬頭顯示器的整體布局。

18、本發(fā)明實(shí)施例具有以下技術(shù)效果：

19、1.通過(guò)采用單片反射鏡和單片透鏡的設(shè)計(jì)策略，可以顯著簡(jiǎn)化抬頭顯示器（hud）的光學(xué)結(jié)構(gòu)，同時(shí)有效縮短光路，減少系統(tǒng)體積，通過(guò)將反射鏡和透鏡緊密配置，光路的有效長(zhǎng)度得以縮短，從而減少了光學(xué)系統(tǒng)所需的整體尺寸。這一設(shè)計(jì)使得hud能夠更容易地集成于車(chē)輛的儀表臺(tái)和擋風(fēng)玻璃之間，保持車(chē)內(nèi)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)潔性和美觀性。

20、2.透鏡的主要功能之一是放大像源，使得駕駛員在正常視線范圍內(nèi)能夠清晰地看到重要信息。透鏡通過(guò)光學(xué)特性，確保圖像在放大的同時(shí)保持較高的清晰度和對(duì)比度。擋風(fēng)玻璃作為光學(xué)界面，其表面形狀和材料特性可能引入一定的光學(xué)像差，如球面像差和色差。透鏡能夠有效地補(bǔ)償這些由擋風(fēng)玻璃引起的像差，使得最終投射到駕駛員視野中的圖像更加真實(shí)和準(zhǔn)確。

21、3.通過(guò)根據(jù)駕駛員的眼睛高度和視線角度來(lái)確定虛像的位置，可以確保虛像在最佳視角內(nèi)，從而提高用戶(hù)的視覺(jué)舒適度；采用逆向光路設(shè)計(jì)可優(yōu)化光線的傳播路徑，減少光學(xué)失真和反射損失，提高圖像的清晰度和亮度；通過(guò)設(shè)置優(yōu)化條件及優(yōu)化目標(biāo)，利用光學(xué)仿真軟件進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，可以靈活應(yīng)對(duì)不用的車(chē)型和用戶(hù)需求，及不同的使用環(huán)境（如光照條件、駕駛習(xí)慣等）動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，提升系統(tǒng)的適應(yīng)性，從而在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到最佳性能。

技術(shù)特征：

1.一種小體積的抬頭顯示器布置方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小體積的抬頭顯示器布置方法，其特征在于，所述步驟s3中確定反射鏡及透鏡的位置后，進(jìn)一步包括：

3.一種小體積的抬頭顯示器，用于實(shí)現(xiàn)上述權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)的一種小體積的抬頭顯示器布置方法，其特征在于，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種小體積的抬頭顯示器，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種小體積的抬頭顯示器，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種小體積的抬頭顯示器，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種小體積的抬頭顯示器，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及基于汽車(chē)擋風(fēng)玻璃的抬頭顯示器技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種小體積的抬頭顯示器及其布置方法，包括：像源、1片透鏡、1片反射鏡及眼盒，所述透鏡位于所述像源和所述反射鏡之間，所述像源發(fā)出的成像光束經(jīng)過(guò)所述透鏡入射到所述反射鏡，所述反射鏡將成像光束反射向汽車(chē)擋風(fēng)玻璃，經(jīng)過(guò)汽車(chē)擋風(fēng)玻璃的反射，將成像光束反射至眼盒，最終在眼盒范圍內(nèi)形成虛像，駕駛員在眼盒范圍內(nèi)可以看到空中的虛像，實(shí)現(xiàn)抬頭顯示功能，并公布了透鏡、反射鏡及眼盒位置的布置方法，通過(guò)采用1片反射鏡和1片透鏡來(lái)縮短光路，減小顯示器整體的體積，并通過(guò)合理的布置方法，減少光學(xué)失真和反射損失，提高圖像的清晰度和亮度，從而具有更廣泛的車(chē)型適配性。

技術(shù)研發(fā)人員：郭躍武,許張飛,徐航宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：沂普光電（天津）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2