一种基于HUD的光路传播系统及装置的制作方法

本实用新型涉及光路传播方式，特别涉及一种基于HUD的光路传播系统及装置。

背景技术：

抬头显示器HUD(Head Up Display)，是普遍运用在航空器上的飞行辅助仪器。抬头的意思是指飞行员不需要低头就能够看到他需要的重要资讯。因为HUD的方便性以及能够提高飞行安全，民航机也纷纷跟进安装。HUD是利用光学反射的原理，将重要的飞行相关资讯投射在一片玻璃上面。这片玻璃位於座舱前端，高度大致与飞行员的眼睛成水平，投射的文字和影像调整在焦距无限远的距离上面，飞行员透过HUD往前方看的时候，不会妨碍到眼睛的运作，维持清晰的显示。

HUD的基本架构包含两个部分：资料处理单元与影像显示装置。资料处理单元是将飞机上各系统的资料整合处理之後，根据选择的模式转换成预先设定的符号，图形或者是以文字或者是数字的型态输出。有些产品将讯号处理与影像输出分成两个装置，不过大致上都是类似的工作方式。影像显示装置就是安装在座舱前方，位于飞行员与座舱罩之间的空间上。影像显示装置接收来自资料处理装置的资讯，投射在玻璃上面。显示装置并且附有控制面板，能够调解或者是改变输出的影像。

新一代的HUD在影像显示方面的改良包括采用全像摄影(Holographic)显示方式，扩大显示影像的范围，尤其是增加水平上的视野角度，减少支架的厚度对於视野的限制与影响，增强不同光度与外在环境下的显示调整，强化影像的清晰度，与其他光学影像输出的配合，譬如说能够将红外线影像摄影机产生的飞机前方影像直接投射到HUD上，与其他的资料融合显示，配合夜视镜的使用以及采用彩色影像显示资料。在资料处理单元上的改良包括提高处理的速率和效率，HUD是将影像投射在座舱前方的固定装置上，当飞行员转动头部的时候，这些影像就会暂时离开他的视野范围。新一代的HUD更适合广泛地运用在汽车上。

在人们的固有观念里，驾驶最应该注重的自然是安全，不过随着智能手机的普及，手机用户们无时无刻不依赖手机带来的便利和快捷。电话、短信、微信的实时沟通，多媒体的使用，地图导航工具等等这些，然而在“低头族”日益增多的今天，手机带给我们的便利却极大的影响了驾驶的安全性。多种形式的交通事故都是由于车主在驾驶过程中由于使用手机而造成的。汽车厂商们开始意识到中控屏幕的重要性，再加上车辆作为最大的终端设备，更让车上的这块“屏”成为了兵家必争之地。然而车载中控屏幕的存在确实让驾驶变得更为安全了，但在实际体验中，依然有车载中控屏幕上的各项弊端和不方便之处，依然会让驾驶员分心。

目前，采用DLP3000-Q1作为平视显示器图像生成单元(PGU)核心器件，整个系统可灵活设计成多种结构尺寸的挡风玻璃HUD或Combiner形态HUD。

由于，HUD是利用光学镜面反射的原理投射到汽车挡风或立起来的小屏幕上让人感觉图像是在车头前方几米的距离内，使驾驶员不必低头，就能看清重要的信息。现有技术中，也有在原来挡风玻璃成像的基础上加入透镜，将显示的内容放大到更远的地方，驾驶员在行驶过程中可以不调节视线的焦距，向前看清路面情况的同时平行看到HUD显示的车况信息。但是，上述的光路反射长度较长、不利于一体化产品的生产，其次，抬头显示器的位置放置占据了车内大量的空间，且一般设置的位置较高，使用起来非常的不便。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种新的HUD设备中的反射光路，有效地实现HUD光学效果，减少相关产品的长度，同时降低HUD的工作位置，能够匹配更多的车型。

解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于HUD的光路传播系统，包括，

发射装置，用以发射光线；

成像装置，用以接收所述发射装置的发射光线，并通过两次反射后将画面进行成像，并发射到发射装置；

反射装置，用以将所述画面成像放大后再成像。

更进一步，所述反射装置包括反射屏，所述反射屏为两面具有相同的曲率的光学透镜，且内弧面镀膜的反射率高于外弧面镀膜的反射率。

更进一步，所述反射屏的内弧面的反射率是30％，外弧面的反射率1％。

更进一步，所述成像装置包括：第一反射镜、第二反射镜和成像膜，所述第一反射镜倾斜设置在所述光线的出口处，所述第二反射镜与所述第一反射镜拼接，呈倾斜设置，所述成像膜沿一侧的边缘与所述第二反射镜拼接。

更进一步，所述第一反射镜沿水平方向呈45°倾斜设置，所述光线的出口处设置有微型投影仪，所述第二反射镜与第一反射镜呈45°倾斜设置，所述成像膜沿竖直方向设置。

更进一步，所述成像膜包括：背胶板、光学反射镜片、光学透明胶板、扩散膜，

所述光学反射镜片与光学透明胶板贴合后，通过背胶板和扩散膜紧压固定，所述光学反射镜片在朝着所述扩散膜的方向上设置有反射镀膜，

或者，所述扩散膜为背投成像膜。

本实用新型还提供了一种HUD设备，包括：

第一反射镜、第二反射镜、成像膜、微型投影仪、反射屏，

所述微型投影仪设置在所述反射屏和成像膜之间，

所述成像膜沿一侧的边缘与所述第二反射镜拼接，所述第一反射镜倾斜设置在微型投影仪的光线的出口处，所述第二反射镜与所述第一反射镜拼接，呈倾斜设置。

更进一步，所述第一反射镜沿水平方向呈45°倾斜设置，所述光线的出口处设置有微型投影仪，所述第二反射镜与第一反射镜呈45°倾斜设置，所述成像膜沿竖直方向设置。

更进一步，所述反射屏的内弧面的反射率是30％，外弧面的反射率1％。

更进一步，所述成像膜包括：背胶板、光学反射镜片、光学透明胶板、扩散膜，

所述光学反射镜片与光学透明胶板贴合后，通过背胶板和扩散膜紧压固定，所述光学反射镜片在朝着所述扩散膜的方向上设置有反射镀膜，

或者，所述扩散膜为背投成像膜。

本实用新型的有益效果：

1)由于在成像装置中，通过两次反射后将画面进行成像，并发射到发射装置，能有效减短产品的长度，同时，能有效的降低HUD整体的工作高度，以使得产品能适配更多的车型。通过二次反射来实现所述发射装置即微型光机在反射装置中的背透膜上成像。

2)本实用新型中的基于HUD的光路传播系统，结构简单，区别与现有的产品光路设计。

3)本实用新型中由于所述成像装置包括：第一发射镜、第二反射镜和成像膜，其中成像膜采用特殊的叠层设计，这样兼顾了白天和晚上的不用亮度需求要求，同时能避免用户能看到成像膜的背景颜色。

4)本实用新型中HUD设备，通过两次反射后将画面进行成像，并发射到发射装置，能有效减短产品的长度，同时，能有效的降低HUD整体的工作高度，以使得产品能适配更多的车型。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中基于HUD的光路传播系统的结构关系示意图。

图2为图1中一具体实施例中的结构关系示意图。

图3为图2中光路传播路径示意图。

图4为图2的成像装置中成像膜的结构示意图。

1—成像装置，2—发射装置，3—反射装置，101—第一反射镜，102—第二反射镜，103—成像膜，104—微型投影仪，105—反射屏，107—光路，108—眼睛观察视线，109—虚像，1031—扩散膜，1032—光学透明胶板，1033—光学反射镜片，1034—背胶板。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

请参考图1，为本实用新型一实施例中基于HUD的光路传播系统的结构关系示意图。

发射装置2，用以发射光线，由于车内的空间大小有限，所以发射装置2的装置大小、发热功率、位置摆放都需要进行考虑。在本实施例中，优选地，将发射装置2设置在整个HUD光路传播路径中的中间位置处，区别与现有技术中的发射光线设置在后端的结构。并且所述发射装置2并不是直接射向发射屏幕，而是射向成像装置1。成像装置1，用以接收所述发射装置的发射光线，并通过两次反射后将画面进行成像，并发射到发射装置；所述成像装置1接受到从发射装置2的发射光线，并对发射光线进行处理，将光线反射后形成需要进行显示的图像。所述车辆图像显示的内容包括但不限于：发动机转数表、当前车速表、发动机温度表等，从而通知驾驶员行驶距离、燃油效率、里程和其他车辆相关信息。反射装置3，用以将所述画面成像放大后再成像，所述车辆图像在所述成像装置1上进行显示后，再投射进入发射装置3，并将车辆图像进行放大后呈现在反射装置3中。

图2为图1中一具体实施例中的结构关系示意图。

在本实施例中的基于HUD的光路传播系统，包括，

发射装置2，用以发射光线；成像装置1，用以接收所述发射装置的发射光线，并通过两次反射后将画面进行成像，并发射到发射装置；反射装置3，用以将所述画面成像放大后再成像。在图2中，所述反射装置3包括反射屏105，反射屏105的设计具有内弧度和外弧度。具体地，作为本实施例中的优选，所述反射屏105是具有入射表面和出射表面的正弯月形透镜，出射表面的曲率半径大于入射表面的曲率半径，当接收到发射装置的光线时，反射屏105被制作成为朝着驾驶信息图像的入射方向凹陷。作为本实施例中的优选，反射屏105为两面具有相同的曲率的光学透镜，且内弧面镀膜的反射率高于外弧面镀膜的反射率，为了通过反射屏105将驾驶信息图像展示出优良的清晰度和辨别度，所述反射屏105的内弧面的反射率是30％，外弧面的反射率1％。在本实施例中，所述成像装置1包括：第一反射镜101、第二反射镜102和成像膜103，所述第一反射镜101倾斜设置在所述光线的出口处，所述第二反射镜102与所述第一反射镜101拼接，呈倾斜设置，所述成像膜103沿一侧的边缘与所述第二反射镜102拼接。通过设置第一反射镜101和第二反射镜102，光线在经过两次反射时候达到成像膜103，并将车信息图像进行呈现。由于减短了光路的传播路径，使得该设计能有效减短HUD产品的长度。同时，能有效的降低HUD整体的工作高度，以使得产品能适配更多的车型。作为本实施例中的优选，所述第一反射镜101沿水平方向呈45°倾斜设置，所述光线的出口处设置有微型投影仪104，所述第二反射镜102与第一反射镜101呈45°倾斜设置，所述成像膜103沿竖直方向设置。本领域技术人员能够明了，倾斜角度的设置范围：30-45°为宜。所述微型投影仪104能够减小产品的体积大小，更加适用于车载。

在本实施例中，还公开了一种HUD设备，包括：第一反射镜101、第二反射镜102、成像膜103、微型投影仪104、反射屏105，所述微型投影仪104设置在所述反射屏105和成像膜103之间，所述成像膜103沿一侧的边缘与所述第二反射镜102拼接，所述第一反射镜101倾斜设置在微型投影仪104的光线的出口处，所述第二反射镜102与所述第一反射镜101拼接，呈倾斜设置。作为本实施例中的优选，所述第一反射镜101沿水平方向呈45°倾斜设置，所述光线的出口处设置有微型投影仪104，所述第二反射镜102与第一反射镜101呈45°倾斜设置，所述成像膜103沿竖直方向设置。作为本实施例中的优选，所述反射屏105的内弧面的反射率是30％，外弧面的反射率1％。

图3为图2中光路传播路径示意图。

请再次参考图2中的光路传播系统的结构关系，包括第一反射镜101、第二反射镜102和成像膜103，所述第一反射镜101倾斜设置在所述光线的出口处，所述第二反射镜102与所述第一反射镜101拼接，呈倾斜设置，所述成像膜103沿一侧的边缘与所述第二反射镜102拼接，所述光线的出口处设置有微型投影仪104。

具体地，光路传播路径为：

在驾驶员的眼睛观察视线108上，眼睛视线进入反射屏105，直接看到经过两次反射后形成的图像，这样驾驶员不必直接观看在仪表板中的仪表组的情况下确认车辆驾驶信息。这有助于防止驾驶者的眼睛的不必要的移动，并且因此，使得驾驶者在观看必要的视场的同时安全地驾驶。

在HUD光路传播的路径107上，从所述微型投影仪104通电后，开始进行图像投影，将光线射出到第一反射镜101上继续反射，当光线到达第二反射镜102后经过再次反射，投射到所述成像膜103上。所述成像膜103上的图像将在其后形成虚像109，在成像膜103正面投射出车辆驾驶信息的图像，通过二次反射来实现所述发射装置即微型光机在反射装置中的背透膜上成像。

图4为图2的成像装置中成像膜的结构示意图。

在本实施例中，所述成像膜103包括：背胶板1034、光学反射镜片1033、光学透明胶板1032、扩散膜1031，所述光学反射镜片1033与光学透明胶板1032贴合后，通过背胶板1034和扩散膜1031紧压固定，所述光学反射镜片1033在朝着所述扩散膜1031的方向上设置有反射镀膜，其中成像膜通过采用上述特殊的叠层设计，这样兼顾了白天和晚上的不用亮度需求要求，同时能避免用户能看到成像膜的背景颜色。作为本实施例中的另一种实施方式，所述扩散膜1031为背投成像膜。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上，所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。