[发明专利]平视显示光学系统和装置及其成像方法

说明书

一平视显示光学系统和装置及其成像方法，其中所述平视显示光学系统包括：至少两图像生成单元；和至少两反射镜，其中各所述图像生成单元和至少一所述反射镜配合投射成像光至一光线接收面各自形成一虚像，各所述虚像相配合，以使得使用者感知形成各所述虚像的成像光以及由所述虚像形成的立体成像。

技术领域

本发明涉及机动车辆的车载装置，更进一步，涉及一可进行立体成像的平视显示光学系统和平视显示装置(Head-Up Display，HUD)及其成像方法。

背景技术

平视显示器或抬头显示器HUD是利用光学反射的原理，将汽车或飞机上行驶或飞行的相关资讯投射在一玻璃上面，使得车辆或飞机上为较低位置的仪表盘上的内容被显示在较高的位置，这样使得驾驶员不需要低头就能够看到所有各种所需的安全信息(如车辆速度、引擎RPM、温度和燃油量)，降低低头与抬头之间忽略环境的快速变化以及眼睛焦距需要不断调整产生的延迟与不适。

早期的HUD主要用于飞机，而在近些年，随着汽车的不断发展与普及，平视显示器更多地被应用于汽车。

可是对于现有的平视显示器，基于其基本成像原理，显示的图像都只是平面的，或者说使用者在观看时，看到的是平面效果。而从人们的视觉感触的方面出发，众所周知，通常人们对于平面影像形成的印象较浅，而对于立体影像形成的印象更深。比如同样的山川景象，拍摄成平面图像的显示效果显然要比提供真实的立体景象得到的效果要小很多。

这种源于大脑天然的自然反应很难改变，也就是说，一方面，人们更容易理解立体图像，另一方面，人们不善于准确地将平面图像还原为立体图像。基于这些基本原因，从整体来说，想要用户对显示的内容获得更深刻以及接近真实的印象，立体成像的效果更佳，而对于这一点，现有的平视显示器是不能实现的。

传统的HUD的出现是为了能够让驾驶员不需要去低头就能够看到想知道的一些信息，以便于保证行驶的安全，但是，除了安全驾驶之外，随着道路交通越来越复杂，帮助人们更加便捷、正确的形式，减少走冤枉路也是HUD需要实现的功能，可是目前的HUD上显示速度的速度一类信息或简单的路线导航，并不能解决这些问题。对于大部分人来说，在不熟悉的路线或者

交通拥堵的情况下很容易出现焦虑的情绪，而在这种情况下仅仅根据平面提示的导航行驶，很容易走错或者错过路口，加入此时是行驶在高速公路上，错过一个路口可能带来很多麻烦。如何能够让驾驶员快速、正确地接收信息，这是HUD需要解决的问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一平视显示光学系统和装置及其成像方法，其在成像的过程中，形成至少两套光路，形成至少两虚像，而各虚像相互配合，使得在一定范围内可以虚拟立体成像，从而提高驾驶员对显示内容的关注度。

本发明的一个目的在于提供一平视显示光学系统和装置及其成像方法，其中所述平视显示装置包括至少两图像生成单元以及至少两反射镜，各所述反射镜和所述成像单元各形成一成像光路，各所述成像光路相互独立。

本发明的一个目的在于提供一平视显示光学系统和装置及其成像方法，其中一反射镜是复合自由曲面镜，从而两套光路共用至少所述复合自由曲面镜，从而减小两套光路所占的体积。

本发明的一个目的在于提供一平视显示光学系统和装置及其成像方法，其中所述反射镜是自由曲面镜，使得所述虚拟立体成像放大或缩小。

本发明的一个目的在于提供一平视显示光学系统和装置及其成像方法，其中两套光路形成两距离相近的虚像，相近的虚像相互配合形成立体成像。

本发明的一个目的在于提供一平视显示光学系统和装置及其成像方法，其中两套光路形成一距离较近虚像和一距离较远的虚像，两个距离差别较大的虚像相互配合形成立体成像，具有更好的景深效果。

本发明的一个目的在于提供一平视显示光学系统和装置及其成像方法，其中虚拟立体成像和实际的环境相结合，通过虚拟的立体图像信息更加准确地指导驾驶员的驾驶状况。