一种抬头显示系统、车辆控制系统及车辆的制作方法

本发明涉及车辆设计技术领域，更具体地说，涉及一种抬头显示系统。此外，本发明还涉及一种包括上述抬头显示系统的车辆控制系统和车辆。

背景技术：

随着电子技术和人工智能的发展，车辆智能化已经逐步影响着车辆的设计和制造。

目前汽车的仪表以机械式仪表和液晶显示类仪表居多，驾驶员查看仪表信息，只能低头透过方向盘上半侧的空隙来查看仪表信息。

然而，方向盘上半侧的空隙大小有限，驾驶员在操作方向盘的同时可能会对仪表盘造成遮挡，不能及时查看到仪表盘，更重要的，在行车过程中驾驶员低头离开前方视线，容易造成安全隐患。每年有大量交通事故的发生是由于驾驶员不能准确查看仪表，或者由于查看仪表造成的注意力转移而忽略路况造成的。另外，在车辆转弯时，驾驶员通常无法查看仪表信息。

综上所述，如何解决驾驶员在行车时查看仪表的安全性，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种抬头显示系统，该系统可以保证行车过程中驾驶员查看仪表信息的安全性。

本发明的另一目的是提供一种包括上述抬头显示系统的车辆控制系统和一种包括上述抬头显示系统的车辆。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于车辆的抬头显示系统，包括：

用于获取并投射仪表信息图像的显示装置；

至少两个反射成像装置，用于将所述显示装置投射出的投射图像分别反射至预设成像件上不同的成像位置，至少两个所述成像位置分别位于驾驶位置正前方的两侧。

优选的，所述反射成像装置包括：

用于反射所述投射图像的第一反射镜和用于反射所述第一反射镜的反射图像的第二反射镜，所述第二反射镜的角度可调；

用于将所述第二反射镜的反射图像成像至所述预设成像件上的透镜装置。

优选的，所述第二反射镜上设有用于调整所述第二反射镜角度的旋转机构。

优选的，所有所述反射成像装置的所述透镜装置均相同。

优选的，两个所述反射成像装置的所述第一反射镜、所述第二反射镜和所述透镜装置分别对应地关于车身长度方向对称。

优选的，还包括用于与仪表盘、所述显示装置连接的控制装置，所述控制装置还分别与所有反射成像装置连接，用于控制所述第二反射镜的角度。

优选的，所述控制装置包括控制板和与所述控制板连接的语音命令接收器。

优选的，所述控制装置包括用于记录驾驶员设定的所述成像位置和所述成像位置对应的所述反射成像装置的存储器。

一种车辆控制系统，包括抬头显示系统，所述抬头显示系统为上述任意一项所述的抬头显示系统。

一种车辆，包括抬头显示系统，所述抬头显示系统为上述任意一项所述的抬头显示系统。

本发明所提供的抬头显示系统中，通过显示装置将仪表信息投射给反射成像装置，通过反射成像装置将投射图像分别投射至驾驶位置正前方的两侧，可以为驾驶员同时提供位于正前方两侧的两个信息图像，避免遮挡驾驶员查看正前方路况的实现，从而提升了驾驶的安全性。

本发明还提供了一种包括上述抬头显示系统的车辆控制系统和车辆，由于设置了上述抬头显示系统，可以方便驾驶员对仪表信息的查看，保证了车辆驾驶过程的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种抬头显示系统具体实施例的示意图；

图2为本发明所提供的一种抬头显示系统具体实施例中结构示意图；

图3为本发明所提供的一种抬头显示系统具体实施例一的示意图；

图4为本发明所提供的一种抬头显示系统具体实施例二的示意图。

上图1-4中：

1为抬头显示系统，101是控制板，102为背光模块，103为LCD显示器，104为第一反射镜，105为第一旋转机构，106为第二反射镜转动方向，107为第二反射镜，108为第一透镜，109为内部第一光路，110为第三反射镜，111为第二旋转机构，112为第四反射镜转动方向，113为第四反射镜，114为第二透镜，115为内部第二光路，116为上盖，117为壳体；

2为驾驶员，3为前挡风玻璃，4为地面，5为第一投影画面，6为第二投影画面，7为虚像画面位置调节方向，8为虚像画面最低显示高度，9为虚像画面最高显示高度。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种抬头显示系统，该系统可以保证行车过程中驾驶员查看仪表信息的安全性。

本发明的另一核心是提供一种包括上述抬头显示系统的车辆控制系统和一种包括上述抬头显示系统的车辆。

请参考图1至图4，图1为本发明所提供的一种抬头显示系统具体实施例的示意图；图2为本发明所提供的一种抬头显示系统具体实施例中结构示意图；图3为本发明所提供的一种抬头显示系统具体实施例一的示意图；图4为本发明所提供的一种抬头显示系统具体实施例二的示意图。

本发明所提供的一种用于车辆的抬头显示系统，可以搭建在车辆的车辆控制系统上，主要用于为驾驶员提供仪表信息的简便查看功能。

抬头显示系统1包括显示装置和至少两个反射成像装置。显示装置用于获取并投射仪表信息图像，反射成像装置用于将显示装置投射出的投射图像分别反射至预设成像件上不同的成像位置上，且至少两个成像位置分别位于驾驶位置正前方的两侧。

需要提到的是，仪表信息图像为具有仪表盘显示的车辆状态信息的图像，可以为仪表盘数据转化的文字图像，也可以为仪表盘的表盘图像等，所有能够反映仪表盘信息的图像均属于仪表信息图像。

显示装置可以由车辆控制装置处获取仪表信息图像，或者由控制装置等处获得仪表信息图像。显示装置将仪表信息图像以投射方式发送给反射成像装置。反射成像装置具有反射功能，能够对接收到的投射图像进行反射，反射图像由预设成像件接收，在若干个成像位置上形成虚像的投影，其中，预设成像件可以为车辆的前挡风玻璃3，或者为设于驾驶位置前方的一个成像装置，以车辆的前挡风玻璃3为例，反射成像装置将放大或缩小后的图像投影到前挡风玻璃3上，使驾驶员可以直接看到仪表信息图像。

需要提到的是，投影到前挡风玻璃3上后，驾驶员看到的图像的虚像，因此会产生图像位于前挡风玻璃3前方一定距离的感觉。

需要提到的是，上述反射成像装置可以为反射镜和透镜的组合，以便于将投射图像投射至预设成像件上。

本实施例中通过反射成像装置将投射图像分别投射至驾驶位置正前方两侧，可以为驾驶员同时提供位于正前方两侧的两个信息图像，避免遮挡驾驶员查看正前方路况的实现，从而提升了驾驶的安全性。

在上述实施例的基础之上，反射成像装置可以具体包括：

用于反射投射图像的第一反射镜104和用于反射第一反射镜104的反射图像的第二反射镜107，第二反射镜107的角度可调；

用于将第二反射镜107的反射图像成像至预设成像件上的透镜装置。

需要说明的是，上述第一反射镜104和第二反射镜107均为同一个成像位置提供反射成像，即由显示装置提供的仪表信息图像先由第一反射镜104反射，再由第二反射镜107接收并反射，最后透镜装置接收第二反射镜107的反射图像并将该反射图像投射至成像位置上。也就是说，反射成像装置应具体形成两个反射光线的通路，最终成像在两个成像位置上。具体地，上述装置中包括由第一反射镜104、第二反射镜107和第一透镜108组成的第一组反射成像装置，相对应形成内部第一光路109，以及由第三反射镜110、第四反射镜113和第二透镜114组成的第二组反射成像装置，对应形成内部第二光路115。

需要提到的是，上述第一反射镜104、第二反射镜107、第三反射镜110和第四反射镜113可以为完全相同的反射镜，也可以存在结构上的不同，区别仅是在反射光路上位置的不同。

可选的，在抬头显示系统的壳体117上设置有上盖116，上盖116对应于透镜装置的位置。

可选的，上述第二反射镜107的角度可调是可以通过多种方式实现，在上述实施例的基础之上，第二反射镜107上设有用于调整第二反射镜107角度的旋转机构。

具体地，第二反射镜107上设置有第一旋转机构105，第一旋转机构105可以为电机旋转轴，带动第二反射镜107绕第二反射镜转动方向106转动。在与上述反射镜成像装置对应的另一个反射成像装置中，第四反射镜113上设施有第二旋转机构111，第二旋转机构111可以为电机旋转轴，第二旋转机构111带动第四反射镜113绕第四反射镜转动方向112转动。

可选的，上述电机可以为微型直流电机或其他用于精密调节的电机。

在上述任意实施例的基础之上，所有反射成像装置的透镜装置均相同。需要提到的是，上述透镜装置均相同指的是透镜装置的结构和缩放比例相同。也就是说，当反射成像装置对应有多个透镜装置时，请参考图2，第一透镜108和第二透镜114可以为相同的透镜装置，可以实现将虚像以相同缩放比例的方式投影至成像位置。

可选的，上述第一透镜108和第二透镜114均可以为一种将反射镜投射的虚像图案放大四倍的透镜。

在上述任意实施例的基础之上，两个反射成像装置中的第二反射镜107关于车身长度方向对称，两个反射成像装置中的透镜装置关于车身长度方向对称。也就是说，请参考图2，第二反射镜107与第四反射镜113关于车身长度方向对称，且第一透镜108和第二透镜114关于车身长度方向对称。需要提到的是，上述对称设置的两个反射成像装置投影到成像位置上的虚像可以基本保证视角的相同。

在上述任意实施例的基础之上，为了提升装置的自动控制能力，抬头显示系统还包括用于与仪表盘、显示装置连接的控制装置，控制装置还分别与所有反射成像装置连接，用于控制第二反射镜107的角度。

控制装置用于控制反射装置的角度、控制成像装置成像比例的。显示装置可以由车辆控制系统处获取仪表信息图像，或者由控制装置等处获得仪表信息图像。

在上述实施例的基础之上，针对控制装置的作用形式具有多种不同的实施方式，其中一种较为可靠的方式中，控制装置包括控制板101和与控制板101连接的语音命令接收器。

可以知道，车辆驾驶过程中驾驶员需要高度集中于车辆前方路况以及车辆的各项状态，调整抬头显示系统的投影位置的操作需要尽量避开手动调节模式，采用语音控制的方式可以避免驾驶员的注意力分散。具体地，控制装置中可以设置语音模块，可以采用现有技术中常用的选择式语音模块。

在上述任意一个实施例的基础之上，为了方便对驾驶员惯用查看位置进行记录，可以在控制装置中设置存储器，存储器用于记录驾驶员设定的成像位置和成像位置对应的反射成像装置，以便系统开启式，抬头显示系统直接复位到驾驶员惯用的状态中，避免每次启动都再次进行调整。

当然，为了方便多个驾驶员对车辆的使用，抬头显示系统中还需要记录对应的驾驶员信息。驾驶员可以通过显示屏选择模块或语音选择模块直接选择对应的身份信息，或选择惯用的模式。

对于家庭轿车普及的如今，一辆汽车有时候会是男主人驾驶，有时候会是女主人驾驶，男主人与女主人往往身高有差别，所以在使用单一画面的抬头显示系统时，每次更换身高不同的驾驶员，都必须要手动调节后投影画面的高度；而采用双画面的抬头显示系统，可以将一侧的投影画面高度调节为满足较高身高的驾驶员观看，可以将一侧的投影画面高度调节为满足较矮身高的驾驶员观看，这样可免去不同身高的驾驶人员每次都需要调整。

在上述任意一个实施例的基础之上，显示装置包括LCD显示器103和设置于LCD显示器103背侧的背光模块102。可选的，背光模块102可以为高亮的LED型背光模块，LCD显示器103可以为高透光率的液晶显示器。

上述实施例所提供的抬头显示系统的具体实施结构请参考图1至图4，其中，2为驾驶员，3为前挡风玻璃，4为地面，5为第一投影画面，6为第二投影画面，7为虚像画面位置调节方向，8为虚像画面最低显示高度，9为虚像画面最高显示高度。

上述抬头显示系统的使用方式如下：

步骤一：控制板101从车辆获取仪表里程、速度、油耗和导航等信息。

步骤二：控制板101控制驱动LCD显示器103，镜像显示出获取的里程、速度、油耗和导航等信息。

步骤三：控制板101控制点亮液晶背光102。

步骤四：液晶显示画面通过第一反射镜104反射后，再经过第二反射镜107反射后，经过第一透镜108将虚像图案放大4倍；同时，液晶显示画面通过第三反射镜110反射后，再经过第四反射镜113反射后，经过第二透镜114将虚像图案放大4倍。

步骤五：经过第一透镜108和第二透镜114形成放大的虚像图案，经过汽车前挡风玻璃3将该图案投影到汽车前方2米远处，分别形成投影画面图案5和投影画面图案6，可被驾驶员观看。

具体的，参考图1和图2所示，本装置投影画面高度调节方法如下：

步骤一：控制板101获取外部调节投影画面高度开关指令；

步骤二：控制板101通过控制第一旋转机构105，微调转动第二反射镜107，即可调整左侧的第一投影画面5的显示高度；同样，控制板101可通过控制第二旋转机构111，微调转动第四反射镜113，即可调整右侧的第二投影画面6的显示高度。

步骤三：左右两侧投影画面高度设定后，控制板101可以自动保存当前画面的高度值，待车辆熄火后，下次再次启动时，会默认为最后一次显示画面的调整高度。

需要特别说明的是，本装置避开驾驶人员视线的正前方，而将显示画面小角度分居于驾驶人员视线的正前方的两侧，可有效避免车辆仪表信息时，给驾驶员造成的注意力分散等影响。同时本装置左右两侧的第一投影画面5和第二投影画面6的投影距离相同，且投影高度可单独调整，既可调整为高度一致，也可调整为一高一低，即左高右低或左低右高。

具体的，参考图1所示，图中第一投影画面5和第二投影画面6默认情况下距离地面4的高度相等，即H1＝H2＝h1+h2/2。

参考图3所示，当第一投影画面5的高度被调高的幅度小于第二投影画面6的高度被调高的幅度时，或者，第一投影画面5的高度被调低的幅度大于第二投影画面6的高度被调低的幅度时，H1＜H2。

参考图4所示，当第一投影画面5的高度被调高的幅度大于第二投影画面6的高度被调高的幅度时，或者，第一投影画面5的高度被调低的幅度小于第二投影画面6的高度被调低的幅度时，H1＞H2。

本发明所提供的抬头显示系统中，通过内部光学镜片布置和设计，投影出固定放大倍数和投影距离的虚像，投影画面的亮度和高度可通过外部开关调节。采用对称紧凑结构设计，同一块LCD显示器的显示画面被放大投影到驾驶员视线正前方的左右两侧，既可以防止信息显示丰富时影响驾驶员正前方的视线，也可以将左右两个投影画面设置为不同高度，适应不同身高的驾驶员观看。

除了上述实施例所公开的抬头显示系统，本发明还提供一种包括上述实施例公开的抬头显示系统的车辆控制系统，该车辆控制系统的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

另外，本发明还提供了一种包括上述实施例公开的抬头显示系统的车辆，该车辆的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的抬头显示系统、车辆控制系统和车辆进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。