本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种车载显示设备。
背景技术：
目前，汽车为日常生活带来了巨大的便利。在驾车过程中，用户需要低头查看仪表盘，不利于行车安全。为此，驾车用户需要将仪表盘或者其他信息显示在挡风玻璃上，这样驾车用户无需低头即可查阅到各种信息。然而现有的抬头显示装置(headupdisplay，hud)需要自带显示屏，影响到驾车用户的观看效果。另外，现有的hud装置体积较大，占据较大的汽车空间。
技术实现要素：
本发明提供一种车载显示设备，以解决相关技术中的不足。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种车载显示设备，所述车辆显示设备固定在车辆的设定位置，且从所述车辆显示设备出射的光线投射至所述车辆上挡风玻璃的设定区域；所述设备包括：位于光路上的图像源、光线反射模组和图像尺寸调整模组；
所述图像源用于根据待显示图像向所述光线反射模组出射多路光线；
所述光线反射模组用于将所述多路光线反射至少两次，并出射至所述图像尺寸调整模组；
所述图像尺寸调整模组用于调整所述多路光线出射至所述挡风玻璃上的方向，由所述挡风玻璃折射所述多路光线形成所述待显示图像的虚像。
可选地，所述光线反射模组包括五棱镜；所述五棱镜设置在所述图像尺寸调整模组和所述图像源之间；
所述五棱镜包括第一侧面和第二侧面，且所述第一侧面为所述多路光线的入射面，所述第二侧面为所述多路光线的出射面；所述第二侧面与所述第一侧面相邻且位于所述第一侧面和所述图像尺寸调整模组之间。
可选地，所述第一侧面和所述第二侧面垂直。
可选地，所述光线反射模组包括第一反射镜和第二反射镜；所述第一反射镜设置在所述第二反射镜和所述图像尺寸调整模组之间；所述第一反射镜对所述多路光线进行第一次反射，所述第二反射镜对所述多路光线进行第二次反射，第二次反射后的多路光线出射至所述图像尺寸调整模组。可选地，所述车载显示设备还包括摄像头模组、处理模组和显示模组；所述处理模组分别与所述摄像头模组和所述显示模组电连接；
所述摄像头模组用于采集所述车辆内预设范围的图像，并将所述图像发送给所述处理模组；所述预设范围内包含需要观看所述待显示图像的虚像的用户；
所述处理模组用于根据所述图像确定所述用户的高度，并基于所述用户的高度和所述虚像的高度计算出所述光线反射模组的出射光轴的偏转角度；
所述显示模组用于显示所述偏转角度。
可选地，所述车载显示设备还包括第一固定组件和第一调整组件；所述第一固定组件用于将所述光线反射模组可活动的固定在所述车辆显示设备中；所述第一调整组件与所述第一固定组件连接，用于根据用户的操作带动所述第一固定组件旋转，以调整所述光线反射模组的出射光轴的方向。
可选地，所述车载显示设备还包括自动调整模组；所述自动调整模组与所述处理模组电连接，且与所述光线反射模组连接，用于根据所述偏转角度调整所述光线反射模组的出射光轴的方向。
可选地，所述图像尺寸调整模组包括非球面反射镜或者凹透镜。
可选地，所述车载显示设备还包括第二固定组件和第二调整组件；所述第二固定组件用于将所述图像源可活动的固定在所述车辆显示设备中；所述第二调整组件与所述第二固定组件连接，用于根据用户的操作带动所述第二固定组件旋转，以调整所述图像源的出射光轴的方向。
根据上述实施例可知，通过设置光线反射模组，将图像源出射的多路光线反射至少两次，使光线反射模组的入射光轴和出射光轴之间的夹角可以调整，这样可以减小图像源与图像尺寸调整模组之间的距离，有利于减小车载显示设备的体积。并且，本实施例中车载显示设备利用挡风玻璃将光线反射至用户，从而使用户观看到待显示图像的虚像，这样在不影响用户视线的情况下还可以节省显示器，进一步减小车载显示设备的体积。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是相关技术中示出的一种车载显示设备的结构示意图；
图2是本发明实施例示出的一种车载显示设备的结构示意图；
图3是本发明实施例示出的一种包括五棱镜和非球面镜的车载显示设备的结构示意图；
图4是本发明实施例示出的一种包括第一固定组件和第一调整组件的车载显示设备的结构示意图；
图5是本发明实施例示出的调整前后五棱镜的出射光轴的光路图；
图6是本发明实施例示出的调整投影区域位置的示意图；
图7是本发明实施例示出的一种包括第一反射镜、第二反射镜和非球面镜的车载显示设备的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
参见图1，现有的抬头显示装置(headupdisplay，hud)包括一个图像源、一个反射镜、一个球面镜和一个显示器。图像源根据待显示图像出射多路光线，多路光线经过反射镜反射至球面镜，最后由球面镜反射至车辆的挡风玻璃。由于反射镜的光学特性(即入射角度和出射角度相等)，需要保证图像源与反射镜保持一定的入射角度，为此球面镜需要设置在出射方向的位置，这样图像源和球面镜之间距离较大，进而导致hud的体积较大。另外，hud装置的显示器需要贴附在挡风玻璃上，影响到用户的视野。
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种车载显示设备，图2是本发明实施例示出的一种车载显示设备的结构示意图。可理解的是，本实施例中车辆显示设备固定在车辆的设定位置，且从车辆显示设备出射的光线投射至车辆上挡风玻璃的设定区域。其中，设定位置和设定区域可以根据具体场景进行设置，本发明不作限定。
参见图2，一种车载显示设备包括：位于光路上的图像源、光线反射模组和图像尺寸调整模组。其中，
图像源用于根据待显示图像向光线反射模组出射多路光线；
光线反射模组用于将多路光线反射至少两次，并出射至所述图像尺寸调整模组；
图像尺寸调整模组用于调整多路光线出射至挡风玻璃上的方向，由挡风玻璃折射多路光线形成待显示图像的虚像。
在一实施例中，图像源可以采用lcd微型显示件、lcos(liquidcrystalonsilicon)器件、dlp(digitallightprocessing)或者激光mems投影器件等器件实现，本发明不作限定。
在一实施例中，光线反射模组可以为五棱镜，还可以为第一反射镜和第二反射镜的组合。
在一实施例中，图像尺寸调整模组可以为非球面镜，还可以为凹透镜。在待显示图像需要放大尺寸时，可以使用非球面镜。在待显示图像需要缩小尺寸时，可以使用凹透镜。当然，车载显示设备还可以同时设置非球面镜和凹透镜，用户可以采用旋转切换的方式选择非球面镜和凹透镜，从而使待显示图像的尺寸适合自身的需求。技术人员可以根据具体场景选择图像尺寸调整模组的结构，在此不作限定。
可见，本发明实施例中通过设置光线反射模组，将图像源出射的多路光线反射至少两次，使光线反射模组的入射光轴和出射光轴之间的夹角可以调整，这样可以减小图像源与图像尺寸调整模组之间的距离，有利于减小车载显示设备的体积。并且，本实施例中车载显示设备利用挡风玻璃将光线反射至用户，从而使用户观看到待显示图像的虚像，这样在不影响用户视线的情况下还可以节省显示器，进一步减小车载显示设备的体积。
图3是本发明实施例示出的一种车载显示设备的结构示意图。参见图3，一种车载显示设备包括：位于光路上的图像源、光线反射模组和图像尺寸调整模组。光线反射模组可以为五棱镜，图像尺寸调整模组可以为非球面镜。
图像源用于根据待显示图像向五棱镜出射多路光线。
五棱镜用于将多路光线反射两次，并出射至非球面镜。
非球面镜用于调整多路光线出射至挡风玻璃上的方向，调大待显示图像的尺寸。
之后由挡风玻璃折射多路光线形成待显示图像的虚像。
继续参见图3，以边界的二路光线(黑线和灰线)为例说明，图像源根据待显示图像向五棱镜出射2路光线。其中五棱镜的侧面1(即第一侧面)作为光线的入射面，二路光线从侧面1进入到五棱镜内部并到达五棱镜的侧面4，二路光线经过侧面4的反射到达侧面2，经过侧面2的反射到到达侧面5(即第二侧面)，最后出射至非球面镜。非球面镜将各路光线反射至挡风玻璃。本实施例中，对于各光线而言，非球面镜对各光线反射，对于多路光线总体而言，非球面镜对多路光线散射。换言之，本实施例中通过调整非球面镜各区域的曲率，可以调整各路光线到达挡风玻璃的方向和位置，达到调整用户所观看到的虚像的尺寸。
在一实施例中，五棱镜的第一侧面和第二侧面垂直，这样在图像源出射的多路光线较分散时能够使各路光线的光路保持一致，防止待显示图像对应虚像变形。
可见，本实施例中设置五棱镜对入射光线反射2次，可以使五棱镜的入射光线和出射光线的夹角不再受到反射镜的特性的局限，有利于减少图像源和非球面镜之间的距离，从而减小车载显示设备的体积。
实际应用中，每个用户的身高有高矮之分，若车载显示设备投影到挡风玻璃的投影区域与用户的眼部未平齐(例如，平齐可以为，眼部与投影区域之间连线与水平线的夹角位于-5度～+5度之间，其他情况属于不平齐)，则用户观看待显示图像的效果会大打折扣。
为此，在一实施例中，车载显示设备还包括第一固定组件和第一调整组件。其中，第一固定组件可以包括两个固定端，两个固定端分别固定在五棱镜的轴心对应的两个侧面。并且两个固定端可以分别固定在车载显示设备上。第一调整组件可以第一固定组件连接，连接方式可以为卡接、扣接、铆接等，本发明不作限定。参见图4，图4中第一调整组件和第一固定组件为扣接。
在用户旋转第一调整组件时，该第一调整组件可以带动第一固定组件旋转，即五棱镜可以绕其轴线旋转。这样，本实施例中通过第一固定组件将五棱镜可活动的固定在车载显示设备中，可以调整五棱镜(即光线反射模组)的出射光轴的方向，最终调整虚像的高度。
图5(a)为调整之前的光路图，图5(b)为调整之后的光路图。参见图5(a)，光线从五棱镜的侧面1入射，并分别经过侧面4和侧面2的反射，最终从侧面5出射。为方便说明，本实施例中，入射光线与侧面1垂直，此时入射光线和出射光线的夹角为90度(可以根据具体场景进行调整)。
参见图5(b)，将五棱镜顺时针旋转2度，由于五棱镜的折射作用，光线进入五棱镜后到达侧面4的反射点上移，即光线与侧面4的夹角变大。经过侧面4反射后的光线到达侧面2的反射点，侧面2的反射点较之前向左移动，即光线与侧面2的夹角变小。最终，到达侧面5的光线与侧面5形成夹角，结合五棱镜的折射作用，这样调整后的出射光线与调整前的出射光线逆时针旋转5度。
继续参见图3，由于出射光线逆时钟旋转，导致光线在非球面镜的反射点下移(以图3的上下左右为例)，进而使经过非球面镜反射的光线在挡风玻璃上的反射点下移，即挡风玻璃上投影区域的位置下移，这样身高较矮的用户与投影区域会保持图6(虚线所示)所示的平齐状态。可见，本实施例中通过第一调整组件可以调整车载显示设备在挡风玻璃上投影区域的位置，满足身高较矮的用户使用。
继续参见图3～图5，若第一调整组件调整五棱镜逆时针旋转，则挡风玻璃上投影区域的位置会上移，这样身高较高的用户与投影区域会保持图6(粗实线)所示的平齐状态，从而满足身高较高的用户使用。
在一实施例中，车载显示设备还可以包括第二固定组件和第二调整组件(图中未示出)。其中，第二固定组件用于将图像源可活动的固定在车辆显示设备中，第二调整组件与第二固定组件连接。用户可以根据需求操作第二调整组件，这样第二调整组件可以带动第二固定组件旋转，达到调整图像源的出射光轴的方向的目的。
继续以图5(a)和5(b)为例，调整之前，图像源的出射光轴与五棱镜的侧面1垂直，这样五棱镜的出射光轴与入射光轴之间的夹角可以为90度。当用户操作第二调整组件时，图像源的出射光轴逆时针旋转2度，即光线与五棱镜侧面4的夹角变大，经过侧面4反射的光线与侧面2的夹角变小。最终侧面2反射的光线不再与侧面5垂直，即光线与侧面5有一定的夹角，结合五棱镜的折射作用，最终出射光线与调整之前的出射光线夹角达到5度。光线在非球面镜和挡风玻璃的反射点分别下移，即车载显示设备在挡风玻璃上的投影区域下移，满足身高较矮的用户观看虚像。投影区域上移的调整与之相反，在此不再赘述。
可见，本实施例中设置第二固定组件和第二调整组件，通过调整图像源的出射光轴的方向，达到调整车载显示设备在挡风玻璃上投影区域位置的目的，从而满足不同身高的用户的观看需求。
在一实施例中，车载显示设备还可以包括摄像头模组、处理模组和显示模组(图中未示出)。其中，处理模组分别与摄像头模组和显示模组电连接。
摄像头模组可以固定在车辆驾驶台上，用于采集车辆内预设范围的图像，并将图像发送给处理模组。可理解的是，预设范围内包含需要观看待显示图像的虚像的用户，例如预设范围可以为驾驶座。
处理模组用于根据图像确定用户的高度，并基于用户的高度和虚像的高度计算出光线反射模组的出射光轴的偏转角度；
显示模组用于显示偏转角度。
在第一调整组件(或者第二调整组件)上设置有角度刻度的情况下，用户可以根据显示模组显示的偏转角度来操作第一调整组件(或者第二调整组件)的旋转角度，从而实现快速调整车载显示设备在挡风玻璃上投影区域位置的目的。
在一实施例中，车载显示设备还可以包括自动调整模组(图中未示出)。自动调整模组与处理模组电连接，且与光线反射模组连接。在处理模组计算出偏转角度后发送给自动调整模组，自动调整模组可以根据偏转角度旋转第一调整组件(或者第二调整组件)，从而实现快速调整车载显示设备在挡风玻璃上投影区域位置的目的。
可理解的是，上述自动调整模组可以采用相关技术中的步进电机实现。步进电机的控制方式和控制电路可以参见相关技术，在此不再详述。
可见，本实施例在用户进入预设范围内后即可调整投影区域的位置，无需用户手动调整，提升用户使用体验。
图7是本发明实施例示出的一种车载显示设备的结构示意图。参见图7，一种车载显示设备包括：位于光路上的图像源、光线反射模组和图像尺寸调整模组。光线反射模组可以为第一反射镜和第二反射镜，图像尺寸调整模组可以为非球面镜。
图像源用于根据待显示图像向五棱镜出射多路光线。
第一反射镜和第二反射镜用于将多路光线反射两次，并出射至非球面镜。
非球面镜用于调整多路光线出射至挡风玻璃上的方向，调大待显示图像的尺寸。
之后由挡风玻璃折射多路光线形成待显示图像的虚像。
需要说明的中，第一反射镜和第二反射镜的安装位置可以参考五棱镜中侧面4和侧面2的位置。
继续参见图7，以边界的二路光线(黑线和灰线)为例说明，图像源根据待显示图像向第一反射镜出射2路光线。第一反射镜分别将2路光线反射至第二反射镜。第二反射镜将2路光线反射至非球面镜将各路光线反射至挡风玻璃。本实施例中，对于各光线而言，非球面镜对各光线反射，对于多路光线总体而言，非球面镜对多路光线散射。换言之，本实施例中通过调整非球面镜各区域的曲率，可以调整各路光线到达挡风玻璃的方向和位置，达到调整用户所观看到的虚像的尺寸。
可理解的是，在图7所示车载显示设备的基础上且各部件不冲突的情况下，可以将摄像头模组、处理模组、显示模组，第一固定组件和第一调整组件，自动调整模组，第二固定组件和第二调整组件的一个或者多个添加到图7所示车载显示设备中得到不同的方案，各部件的工作原理可以参见图2～图6所示车载显示设备中相关内容的描述，在此不再赘述。
在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。