低能见度条件下可透视道路实况的抬头显示装置的制造方法
【专利摘要】一种低能见度条件下可透视道路实况的抬头显示装置，特征是：包括光学投影装置、双目视差棱镜、第一反光镜、第二反光镜、红外摄像头、汽车前档风玻璃、自动调光电路板，光学投影装置安装在汽车上面杂物箱上，双目视差棱镜放置在光学投影装置物镜正上方，第一反光镜放置在双目视差棱镜的右上方，第二反光镜放置在双目视差棱镜的左上方，红外摄像头安装在汽车天线基座上，自动调光电路板放置在汽车上面杂物箱上。本实用新型将红外摄像头拍摄到的道路实况透视图像，通过光学投影装置将图像投射在汽车前挡风玻璃上；投影到前挡风玻璃上的图像能与真实的路况实景融合无视差；司机能在低能见度条件下正常驾驶汽车，可防止发生交通事故。
【专利说明】
低能见度条件下可透视道路实况的抬头显示装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及红外成像、投影显示设备，尤其是涉及一种低能见度条件下可透视道路实况的抬头显示装置。
【背景技术】
[0002]我国地形复杂，气候多变，公路上时常出现大雾、团雾、雾霾等低能见度天气情况，发生交通事故的概率比正常能见度条件下，常高出几倍甚至几十倍，容易造成多车连续追尾事故，给交通运输造成极大的生命危害和经济损失。近年来，汽车安全技术方面的研究已经成为热点，特别是汽车辅助驾驶安全技术的研究更是重中之重。
[0003]现有技术中，常见的两种方案是:1、通过在汽车上安装红外摄像头，将红外摄像头拍摄到的图像显示在小型显示屏上；2、在汽车中控台上安装参数显示器(镜像数字)，显示汽车行驶参数(如油量、车速、发动机转速、里程等)，显示器上镜像发光的参数，利用汽车前挡风玻璃的凹镜作用形成投影虚像。
[0004]这两种方法都存在一定的缺陷，S卩:1、在汽车操控台安装小显示屏显示前方路面图像，画面小，司机眼睛需要来回切换观察路面和显示屏，极易使司机分心，造成交通事故。
2、在汽车前的挡风玻璃下方安装静态显示器，在汽车行驶过程中为驾驶员提供汽车的关键数据(如油量、车速、发动机转速、里程等)，低能见度条件下无法得知前方实际路况。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种低能见度条件下可透视道路实况的抬头显示装置，将红外摄像头拍摄到的道路实况透视图像，通过光学投影装置将图像投射在汽车前挡风玻璃上;投影到前挡风玻璃上的图像能与真实的路况实景融合无视差；司机能在低能见度条件下正常驾驶汽车，可防止发生交通事故。
[0006]本实用新型的目的是这样实现的:
[0007]—种低能见度条件下可透视道路实况的抬头显示装置，特征是:包括光学投影装置、双目视差棱镜、第一反光镜、第二反光镜、红外摄像头、汽车前档风玻璃、自动调光电路板，光学投影装置安装在汽车仪表板上的杂物箱上，将红外摄像头拍摄到的道路实况透视图像投射在汽车前挡风玻璃上;双目视差棱镜放置在光学投影装置物镜正上方;第一反光镜放置在双目视差棱镜的右上方，第二反光镜放置在双目视差棱镜的左上方，经过双目视差棱镜的光线经过第一反光镜和第二反光镜两次反射后，增加了虚像的距离;红外摄像头安装在汽车天线基座上，用于拍摄道路实况透视图像，并将拍摄到的图像发送给光学投影装置；自动调光电路板放置在汽车仪表板上的杂物箱内，根据不同的外界光线调节汽车前档风玻璃的亮度，使司机能更清楚的看见前方路况。
[0008]光学投影装置由反光碗、三基色LED灯、第一双凸透镜、电风扇、电源控制电路板、第一菲涅尔镜片、液晶显示屏、第二菲涅尔镜片、直角全反射棱镜、第二双凸透镜、双凹透镜、第三双凸透镜、金属铝盒组成。反光碗放置在金属铝盒内部的右端，汇聚三基色LED灯光源;三基色LED灯放置在反光碗左侧，为光学投影装置提供光源;第一双凸透镜放置在三基色LED灯左侧，用以聚光；电源控制电路板放置在第一双凸透镜左下方，为三基色LED灯、液晶显示屏、电风扇提供稳定的电压；电风扇放置在三基色LED灯的正下方，为三基色LED灯、电源控制电路板、液晶显示屏散热;液晶显示屏放置在第一菲涅尔镜片与第二菲涅尔镜片之间，液晶显示屏显示红外摄像头拍摄到的道路实况透视图像;直角全反射棱镜放置在第二菲涅尔镜片左侧，减少光能损失;第二双凸透镜放置在直角全反射棱镜正上方，双凹透镜放置在第二双凸透镜正上方，第三双凸透镜放置在双凹透镜正上方，光线通过第二双凸透镜、双凹透镜、第三双凸透镜后，将光线发送到双目视差棱镜上。
[0009]双目视差棱镜左侧为光楔，右侧为透射镜，使进入司机左、右双眼的入射线高度一样，校正双目视差。
[0010]汽车前挡风玻璃由半透射组合镜、第一透明玻璃、第一透明导电膜、塑胶液晶芯层、第二透明导电膜、第二透明玻璃复合而成，第一透明导电膜贴在第一透明玻璃上，第二透明导电膜贴在第二透明玻璃上，塑胶液晶芯层包括液晶球和聚合物，将塑胶液晶芯层放入第一透明导电膜和第二透明导电膜之间，第一透明导电膜、第二透明导电膜两个导电膜相当于2个平面电极，当施加外电场后，两片透明导电膜之间形成电场，液晶分子指向矢沿电场方向排列，垂直入射的可见光即可透过玻璃，半透射组合镜与第一透明玻璃重叠，使虚像与实景融合，眼睛不用变焦，目感舒适自然。
[0011]本实用新型的12V稳压电源是由汽车上的电源经过稳压电路稳压后提供的，为光学投影装置、自动调光电路板、红外摄像头提供电能，使各模块正常工作。
[0012]本实用新型的电源控制电路板控制三基色LED灯、电风扇、液晶显示屏正常工作。
[0013]本实用新型由光学投影装置、双目视差棱镜、第一反光镜、第二反光镜、红外摄像头、汽车前档风玻璃、自动调光电路板组成。将红外摄像头拍摄到的道路实况透视图像，通过光学投影装置将图像投射在汽车前挡风玻璃上;投影到前挡风玻璃上的图像能与真实的路况实景融合无视差;司机能在低能见度条件下正常驾驶汽车，可防止发生交通事故。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的结构示意图没。
[0015]图2为本实用新型的光学投影装置图。
[0016]图3为本实用新型的双目视差棱镜。
[0017]图4为本实用新型的电源控制电路电路图。
[0018]图5为本实用新型的汽车前挡风玻璃。
[0019]图6为本实用新型的自动调光电路。
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0021]—种低能见度条件下可透视道路实况的抬头显示装置，特征是:包括光学投影装置1、双目视差棱镜2、第一反光镜3、第二反光镜4、汽车前档风玻璃5、红外摄像头6、自动调光电路板7，光学投影装置I安装在汽车仪表板上的杂物箱上，将红外摄像头6拍摄到的道路实况透视图像投射在汽车前挡风玻璃5上；双目视差棱镜2放置在光学投影装置物镜正上方;第一反光镜3放置在双目视差棱镜3的右上方，第二反光镜4放置在双目视差棱镜2的左上方，经过双目视差棱镜2的光线经过第一反光镜3和第二反光镜4两次反射后，增加了虚像的距离;红外摄像头6安装在汽车天线基座上，用于拍摄道路实况透视图像，并将拍摄到的图像发送给光学投影装置I;自动调光电路板7放置在汽车仪表板上的杂物箱内，根据不同的外界光线调节汽车前档风玻璃5的亮度，使司机能更清楚的看见前方路况。
[0022]光学投影装置I由反光碗8、三基色LED灯9、第一双凸透镜10、电风扇11、电源控制电路板12、第一菲涅尔镜片13、液晶显示屏14、第二菲涅尔镜片15、直角全反射棱镜16、第二双凸透镜17、双凹透镜18、第三双凸透镜19、金属铝盒20组成。反光碗8放置在金属铝盒20内部的右端，汇聚三基色LED灯9光源;三基色LED灯9放置在反光碗8左侧，为光学投影装置I提供光源;第一双凸透镜1放置在三基色LED灯9左侧，用以聚光；电源控制电路板12放置在第一双凸透镜1左下方，为三基色LED灯9、液晶显示屏14、电风扇11提供稳定的电压；电风扇11放置在三基色LED灯9的正下方，为三基色LED灯9、电源控制电路板12、液晶显示屏14散热;液晶显示屏14放置在第一菲涅尔镜片13与第二菲涅尔镜片15之间，液晶显示屏14显示红外摄像头6拍摄到的道路实况透视图像;直角全反射棱镜16放置在第二菲涅尔镜片15左侧，减少光能损失;第二双凸透镜17放置在直角全反射棱镜16正上方，双凹透镜18放置在第二双凸透镜17正上方，第三双凸透镜19放置在双凹透镜18正上方，光线通过第二双凸透镜17、双凹透镜18、第三双凸透镜19后，将光线发送到双目视差棱镜2上。
[0023]双目视差棱镜2左侧为光楔，右侧为透射镜，使进入司机左、右双眼的入射线高度一样，校正双目视差。
[0024]汽车前挡风玻璃5由半透射组合镜7、第一透明玻璃21、第一透明导电膜22、塑胶液晶芯层23、第二透明导电膜24、第二透明玻璃25复合而成，第一透明导电膜22贴在第一透明玻璃21上，第二透明导电膜24贴在第二透明玻璃25上，塑胶液晶芯层23包括液晶球和聚合物，将塑胶液晶芯层23放入第一透明导电膜22和第二透明导电膜24之间，第一透明导电膜22、第二透明导电膜24两个导电膜相当于2个平面电极，当施加外电场后，两片透明导电膜之间形成电场，液晶分子指向矢沿电场方向排列，垂直入射的可见光即可透过第一透明玻璃21和第二透明玻璃25;半透射组合镜7与第一透明玻璃21重叠，使虚像与实景融合，眼睛不用变焦，目感舒适自然。
[0025]本实用新型的12V稳压电源是由汽车上的电源经过稳压电路稳压后提供的，为自动调光电路板提供电能，使各模块正常工作。
[0026]本实用新型的电源控制电路板12控制三基色LED灯9、电风扇11、液晶显示屏14正常工作。
[0027]自动调光电路板上设有自动调光电路，实现在不同能见度下为汽车前档风玻璃5提供不同的电流值，达到自动调光的目的；自动调光电路由第六电阻R6、第七电阻R7、稳压二极管D5、可控硅VTH(TLC221B)、PIN型光敏二极管D6组成，稳压二极管D5串联在12V稳压电源的VCC和GND之间，第六电阻R6串联在稳压二极管D5的负极和12V稳压电源的VCC之间，第七电阻R7与PIN型光敏二极管D6串联之后与可控硅VTH(TLC221B)并联再串联在12V稳压电源的GND和汽车前挡风玻璃之间。
[0028]电源控制电路板12上包括可调稳压电路和恒流保护电路，稳定三基色LED灯9、电风扇11、液晶显示屏14的电压，是流过三基色L E D灯9、电风扇11、液晶显示屏14的电流不会对自身造成影响；可调稳压电路由第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、三端稳压器Ul(W117)、第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2、第二二极管D2组成，第一电容Cl的一端与第一二极管Dl的负极、三端稳压器Ul的输入端I脚并联后与12V稳压电源的VCC连接，第一电容Cl的另一端与12V稳压电源的GND连接，第一二极管Dl的正极与第一电阻Rl的一端串联，第一电阻Rl的另一端与第二电阻R2的一端、三端稳压器Ul的输出端2脚并联后与第二二极管D2的负极并联，再与第三电容C3的一端串联，第二电阻R2的另一端与第二二极管D2的正极、第二电容C2的一端并联后与三端稳压器Ul的调整端3脚连接，三端稳压器Ul的调整端3脚与第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端并联后与12V稳压电源的GND连接；
[0029]恒流保护电路由四运放集成电路U2 (LM324)、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第三二极管D3、第四二极管D4、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6组成，第三电阻R3与第三二极管D3的正极串联，第三二极管D3的负极与第四电容C4的一端并联后与四运放集成电路U2同相输入端3脚相连，第五电容C5的一端与第四电阻R4的一端、第六电容C6的一端并联后与四运放集成电路U2的反相输入端2脚连接，第六电容C6的另一端与第五电阻R5的一端、第四二极管D4的负极并联后与四运放集成电路U2信号输出端I脚连接，第六电阻R6的一端与四运放集成电路U2电源端4脚连接，第六电阻R6的另一端与12V稳压电源的VCC连接，四运放集成电路U2的接地端11脚与12V稳压电源的GND连接，第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端、第四电阻R4的另一端、第五电阻R5的另一端并联后与12V稳压电源的GND连接，三基色LED灯的正极、电风扇的正极、液晶显示屏的正极并联后与第四二极管D4的正极串联，三基色LED灯的负极、电风扇的负极、液晶显示屏的负极并联后与12V稳压电源的GND连接。
[0030]工作原理:
[0031]本实用新型用于低能见度条件下可透视道路实况的抬头显示装置。本实用新型将红外摄像头拍摄到的道路实况透视图像，通过光学投影装置将图像投射在汽车前挡风玻璃上;投影到前挡风玻璃上的图像能与真实的路况实景融合无视差；司机能在低能见度条件下正常驾驶汽车，可防止发生交通事故。
【主权项】
1.一种低能见度条件下可透视道路实况的抬头显示装置，特征是:包括光学投影装置、双目视差棱镜、第一反光镜、第二反光镜、汽车前档风玻璃，红外摄像头、自动调光电路板，光学投影装置安装在汽车上面杂物箱上，双目视差棱镜放置在光学投影装置物镜正上方，第一反光镜放置在双目视差棱镜的右上方，第二反光镜放置在双目视差棱镜的左上方，红外摄像头安装在汽车天线基座上，自动调光电路板放置在汽车上面杂物箱上。2.根据权利要求1所述的低能见度条件下可透视道路实况的抬头显示装置，其特征在于:光学投影装置由反光碗、三基色LED灯、第一双凸透镜、电风扇、电源控制电路板、第一菲涅尔镜片、液晶显示屏、第二菲涅尔镜片、直角全反射棱镜、第二双凸透镜、双凹透镜、第三双凸透镜、金属铝盒组成，反光碗放置在金属铝盒内部的右端，三基色LED灯放置在反光碗左侧，第一双凸透镜放置在三基色LED灯左侧，电风扇放置在三基色LED灯的正下方，电源控制电路板放置在第一双凸透镜左下方，第一菲涅尔镜片放置在第一双凸透镜左侧，液晶显示屏放置在第一菲涅尔镜片左侧，第二菲涅尔镜片放置在液晶显示屏左侧，直角全反射棱镜放置在第二菲涅尔镜片左侧，第二双凸透镜放置在直角全反射棱镜正上方，双凹透镜放置在第二双凸透镜正上方，第三双凸透镜放置在双凹透镜正上方。3.根据权利要求1所述的低能见度条件下可透视道路实况的抬头显示装置，其特征在于:双目视差棱镜左侧为光楔，右侧为透射镜。4.根据权利要求1所述的低能见度条件下可透视道路实况的抬头显示装置，其特征在于:汽车前挡风玻璃由半透射组合镜、第一透明玻璃、第一透明导电膜、塑胶液晶芯层、第二透明导电膜、第二透明玻璃复合而成，第一透明导电膜贴在第一透明玻璃上，第二透明导电膜贴在第二透明玻璃上，塑胶液晶芯层放入第一透明导电膜和第二透明导电膜之间，半透射组合镜与第一透明玻璃重叠，汽车前挡风玻璃能使虚像与实景融合，眼睛不用变焦，目感舒适自然。5.根据权利要求1所述的低能见度条件下可透视道路实况的抬头显示装置，其特征在于:电源控制电路板控制三基色LED灯、电风扇、液晶显示屏正常工作。6.根据权利要求1所述的低能见度条件下可透视道路实况的抬头显示装置，其特征在于:电源控制电路板上包括可调稳压电路和恒流保护电路，可调稳压电路由第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、三端稳压器Ul、第一二极管Dl、第一电阻R1、第二电阻R2、第二二极管D2组成，第一电容Cl的一端与第一二极管Dl的负极、三端稳压器Ul的输入端I脚并联后与12V稳压电源的VCC连接，第一电容CI的另一端与12V稳压电源的GND连接，第一 二极管DI的正极与第一电阻Rl的一端串联，第一电阻Rl的另一端与第二电阻R2的一端、三端稳压器UI的输出端2脚并联后与第二二极管D2的负极并联，再与第三电容C3的一端串联，第二电阻R2的另一端与第二二极管D2的正极、第二电容C2的一端并联后与三端稳压器Ul的调整端3脚连接，三端稳压器Ul的调整端3脚与第二电容C2的另一端、第三电容C3的另一端并联后与12V稳压电源的GND连接;恒流保护电路由四运放集成电路U2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第三二极管D3、第四二极管D4、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6组成，第三电阻R3与第三二极管D3的正极串联，第三二极管D3的负极与第四电容C4的一端并联后与四运放集成电路U2同相输入端3脚相连，第五电容C5的一端与第四电阻R4的一端、第六电容C6的一端并联后与四运放集成电路U2的反相输入端2脚连接，第六电容C6的另一端与第五电阻R5的一端、第四二极管D4的负极并联后与四运放集成电路U2的信号输出端I脚连接，第六电阻R6的一端与四运放集成电路U2电源端4脚连接，第六电阻R6的另一端与12V稳压电源的VCC连接，四运放集成电路U2的接地端11脚与12V稳压电源的GND连接，第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端、第四电阻R4的另一端、第五电阻R5的另一端并联后与12V稳压电源的GND连接，三基色LED灯的正极、电风扇的正极、液晶显示屏的正极并联后与第四二极管D4的正极串联，三基色LED灯的负极、电风扇的负极、液晶显示屏的负极并联后与12V稳压电源的GND连接。
【文档编号】G02B27/01GK205720896SQ201620594510
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月18日
【发明人】张靖, 杨云, 曹雨璠, 白嘉成, 刘洋, 杜浪
【申请人】华东交通大学, 杨云