一种连续变焦平视显示器装置的制作方法

本发明涉及平视显示器，具体为一种连续变焦平视显示器装置。

背景技术：

1、车载抬头显示器（head up display），不管是whud（windshield hud）还是ar-hud（augmented reality hud）其均为定焦hud，如图1至图3所示，该定焦hud的图像的放大倍率一致，使得在人眼前方呈现的成像为固定且单一的投影距离，即是无景深效果的平面像面，且成像面与地面呈约垂直状态。而驾驶员在行车过程中眼睛所看到距离会随外界环境的变化而变化，当驾驶员眼睛观察外界环境时，再看hud虚像，则其眼睛焦距需要再外界环境与hud虚像之间来回切换，容易分散驾驶员注意力，影响驾驶安全。

技术实现思路

1、针对此问题，就要求hud成像具有连续投影功能，使成像为具有景深感的连续图像，进而使驾驶员在眼睛看到的距离变化时，hud成像也随之变化，达到实时与人眼观察距离保持一致。

2、基于此，本发明提供一种具有连续投影功能，能得到具有景深效果的连续虚像的连续变焦平视显示器装置。

3、为了实现上述目的，通过以下技术方案实现。

4、一种连续变焦平视显示器装置，包括像源、一级反射件、二级反射件和风挡玻璃，所述一级反射件包括第一反射镜，所述二级反射件包括第二反射镜，所述第二反射镜为曲面变焦设计，所述曲面变焦设计的轴放大倍率呈渐变设计，所述像源、第一反射镜、第二反射镜的角度均可调，像源生成的图像光线依次通过所述光学镜片组中第一反射镜和第二反射镜反射至风挡玻璃形成虚像，调整像源、第一反射镜以及第二反射镜的角度关系，使得进入人眼的虚像投影距离不同，人眼同时可以看到从近端至远端的连续图像，所述连续虚像为具有深度的梯形虚拟图像。

5、上述技术方案中，第二反射镜采用曲面变焦设计，且仅是轴放大倍率呈渐变设计，而图像角放大倍率不变设计，使像源在人眼前方能形成近端至远端的连续图像，具体地，本实施例中，通过调整像源、第一反射镜和第二反射镜之间的角度关系，使所述连续图像为具有景深效果的梯形虚拟图像，所述梯形虚拟图像的虚像面整体呈与地面接近平行，在hud显示导航交互信息，adas交互信息时，该投影画面可实现更多3d即景深感觉，更好的基于增强现实的ar融合功能，可实现在投影范围内的投影距离连续可变，根据不同ui布置实现假多层 ar效果，增加用户体验。

6、进一步地，所述一级反射件还包括第一驱动件，所述第一驱动件与第一反射镜连接，驱动第一反射镜做旋转运动。

7、上述技术方案中，一级反射件中第一驱动件的设置，用于驱动第一反射镜，调整第一反射镜相对于第二反射镜和像源的角度关系，使第一反射镜接收从像源发出的光线并经第一反射镜反射后发出至第二反射镜。

8、进一步地，所述二级反射件还包括第二驱动件，所述第二驱动件与第二反射镜连接，用于驱动第二反射镜做旋转运动。

9、上述技术方案中，二级反射件中第二驱动件的设置，用于驱动第二反射镜，调整第二反射镜相对于第一反射镜的角度关系，使第二反射镜接收从第一反射镜反射后发出的光线，使光线经第二反射镜的轴放大倍率反射后，进入风挡玻璃，使得在人眼前方呈一具有景深感的连续图像。

10、进一步地，所述第二反射镜的轴放大倍率包括x轴放大倍率和y轴放大倍率，所述x轴放大倍率为固定倍率，所述y轴放大倍率呈线性放大设计。

11、上述技术方案中，其中x轴放大倍率为固定倍率，使连续图像与地面呈接近水平状；而y轴放大倍率采用线性放大设计，使成像出的虚拟图像自近端至远端依次呈渐变放大图像，进而使整个虚拟图像呈具有景深感的连续图像。

12、进一步地，所述像源与第三驱动件连接，所述第三驱动件用于驱动像源做旋转运动。

13、上述技术方案中，像源与第三驱动件连接，使像源在第三驱动件的驱动下角度可调，进而使像源与第一反射镜的角度关系相适应，确保成像效果；另一方面，像源角度可调，可根据入射太阳能量的实际情况，调整像源的角度，减小太阳负载。

14、进一步地，所述像源为矩形像源。

15、上述技术方案中，矩形像源的设置，使像源发出的光线呈方形发出，确保光线光路在经第一反射镜和第二反射镜后，在纵向方向呈渐变光路状反射至风挡玻璃，最终使光路经风挡玻璃后在人眼前方呈现一连续图像。

16、进一步地，当视场角固定时，像源的hud光线的长方向尺寸与常规一致，宽方向尺寸增加。

17、上述技术方案中，像源的hud光线长方向尺寸不变，宽方向尺寸增加的设计，使在hud光线长方向一定的情况下，有效增加像源的面积，进而使入射太阳能量相同的情况下，其像源的能量密度降低，有效起到降低太阳负载的功能，在一定程度上有效延长像源的寿命。

18、进一步地，当视场角固定时，像源的hud光线的长宽比例接近1:1。

19、普通hud光线在像源处长宽比例与fov的横向/纵向比例接近，具体地，普通hud光线在像源处长宽比例接近3:1的矩形。上述技术方案中，保持像源的hud光线长方向尺寸不变，宽方向尺寸增加至与长方向尺寸接近相同时，也即是hud光线的长宽比接近1:1，此时，其相当于是像源在占用空间变化不大的情况下，其像源的面积增加了2倍，进而使在相同入射太阳能量的情况下，像源的能量密度大大降低，有效降低太阳负载，延长像源寿命。

20、进一步地，所述梯形虚拟图像的梯形深度范围为0～50m。x轴放大倍率恒定，驾驶员在视野盒范围内，从左到右看到的图像放大倍率是一致的，即从左到右看到的图像投影距离是一致的；y轴放大倍率从上到下递减，形成倒梯形图像，即驾驶员在视野盒范围内，从上到下看到的图像放大倍率是递减的，即最上方图像的投影距离最远，最下方的图像投影距离最近，放大倍率线性递减，投影距离也线性递减，以该参数为例，形成投影距离由远及近的景深效果，具体地，通过变更项目fov、vid输入，所述梯形虚拟图像的梯形深度范围为0~50m。

21、本发明连续变焦平视显示器装置与现有技术相比，具有如下有益效果：

22、本发明连续变焦平视显示器装置的梯形虚拟图像的虚像面整体呈与地面接近平行，在hud显示导航交互信息，adas交互信息时，该投影画面可实现更多3d即景深感觉，更好的基于增强现实的ar融合功能，可实现在投影范围内的投影距离连续可变，根据不同ui布置实现假多层 ar效果，增加用户体验。

技术特征：

1.一种连续变焦平视显示器装置，包括像源、一级反射件、二级反射件和风挡玻璃，其特征在于：所述一级反射件包括第一反射镜，所述二级反射件包括第二反射镜，所述第二反射镜为曲面变焦设计，所述曲面变焦设计的轴放大倍率呈渐变设计，所述像源、第一反射镜、第二反射镜的角度均可调，像源生成的图像光线依次通过所述光学镜片组中第一反射镜和第二反射镜反射至风挡玻璃形成虚像，调整像源、第一反射镜以及第二反射镜的角度关系，使得进入人眼的虚像投影距离不同，人眼同时可以看到从近端至远端的连续图像，所述连续虚像为具有深度的梯形虚拟图像。

2.根据权利要求1所述的连续变焦平视显示器装置，其特征在于，所述一级反射件还包括第一驱动件，所述第一驱动件与第一反射镜连接，驱动第一反射镜做旋转运动。

3.根据权利要求2所述的连续变焦平视显示器装置，其特征在于，所述二级反射件还包括第二驱动件，所述第二驱动件与第二反射镜连接，用于驱动第二反射镜做旋转运动。

4.根据权利要求1所述的连续变焦平视显示器装置，其特征在于，所述第二反射镜的轴放大倍率包括x轴放大倍率和y轴放大倍率，所述x轴放大倍率为固定倍率，所述y轴放大倍率呈线性放大设计。

5.根据权利要求1所述的连续变焦平视显示器装置，其特征在于，所述像源与第三驱动件连接，所述第三驱动件用于驱动像源做旋转运动。

6.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的连续变焦平视显示器装置，其特征在于，所述像源为矩形像源。

7.根据权利要求6所述的连续变焦平视显示器装置，其特征在于，当视场角固定时，像源的hud光线的长方向尺寸与常规一致，宽方向尺寸增加。

8.根据权利要求7所述的连续变焦平视显示器装置，其特征在于，当视场角固定时，像源的hud光线的长宽比例接近1:1。

9.根据权利要求8所述的连续变焦平视显示器装置，其特征在于，所述梯形虚拟图像的梯形深度范围为0～4m。

技术总结
本发明涉及一种连续变焦平视显示器装置，包括像源、一级反射件、二级反射件和风挡玻璃，一级反射件包括第一反射镜，二级反射件包括第二反射镜，第二反射镜为曲面变焦设计，曲面变焦设计的轴放大倍率呈渐变设计，像源、第一反射镜、第二反射镜的角度均可调，像源生成的图像光线依次通过第一反射镜和第二反射镜反射至风挡玻璃形成虚像，调整像源、第一反射镜以及第二反射镜的角度关系，使得进入人眼的虚像投影距离不同，人眼同时可以看到从近端至远端的连续图像，连续虚像为具有深度的梯形虚拟图像。本发明连续变焦平视显示器装置的成像面与地面接近平行，为具有一定深度的景深图像，更好的基于增强现实的AR融合功能，增强用户体验。

技术研发人员：和强,王波,陈晓伟,韩继军
受保护的技术使用者：惠州市华阳多媒体电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12