[发明专利]一种成像距离可变的汽车平视显示光学结构

说明书

本发明公开了一种成像距离可变的汽车平视显示光学结构，包括图像显示模块、凸面反射镜、凹面反射镜和汽车前挡风玻璃，光学结构中的第一块反射镜面为凸面，第二块反射镜面为凹面；图像显示模块固定在一个可以活动的机械结构上，机械结构能够带动图像显示模块垂直与图像面进行移动，用来调整图像面与凸面镜之间的距离；凸面反射镜的面型可以是偶次非球面或者标准球面，凹面反射镜的面型可以是自由曲面、偶次非球面或者标准球面，两块反射镜的面型是经过特定设计的，能够互相匹配矫正像差；本发明提高了汽车平视显示器的成像能力，光路结构简单、成像清晰、易于装调，有利于汽车平视显示器的普及。

技术领域

本发明涉及汽车平视显示的技术领域，具体涉及一种成像距离可变的汽车平视显示光学结构。

背景技术

汽车平视显示器能把汽车仪表盘信息投射成一个虚像，虚像位于驾驶员视线的正前稍偏下方，避免了驾驶员低头查看仪表盘造成的视野盲区，从而提高驾驶安全性。现有汽车平视显示器光路有以下两个缺陷：一是成像距离固定在2.5m左右的位置，当车速高于60km/h时，驾驶员目视的中心距离约为前方7.5m处的位置，如果驾驶员频繁的切换目视焦点查看2.5m处的成像信息，容易造成眼疲劳；二是成像面积太小，受成像面积的约束，不适合进行导航指引和显示道路实时信息。

发明内容

本发明要解决技术问题是：针对现有汽车平视显示器的光路缺陷，提供一种成像距离可变的汽车平视显示光学结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种成像距离可变的汽车平视显示光学结构，包括图像显示模块、两块反射镜和汽车前挡风玻璃，光学结构中的第一块反射镜面为凸面，第二块反射镜面为凹面；图像显示模块发出的图像光线作为入射光线，所述入射光线由图像显示模块入射到凸面反射镜上，凸面反射镜对入射光线有发散作用，所述入射光线经凸面反射镜反射到凹面反射镜上，凹面反射镜对光线有汇聚作用，所述入射光线经凹面反射镜反射到汽车前挡风玻璃上，汽车前挡风玻璃把所述入射光线反射到驾驶员眼中，在人眼中形成一个放大的虚像。

进一步的，图像显示模块固定在一个可以活动的机械结构上，机械结构能够带动图像显示模块垂直于图像面进行移动，用来调整图像显示模块与凸面镜之间的距离。

进一步的，虚像的视距可以根据汽车行驶速度自动调整，当汽车行驶速度低于40km/h时，驾驶员的目视中心距离较近，图像面与凸面镜之间的距离自动调整为64mm，虚像的视距为2.5m；当汽车行驶速度高于40km/h时，驾驶员的目视中心距离较远，图像面与凸面镜之间的距离自动调整为131mm，虚像的视距为7.5m。

进一步的，虚像的视距为2.5m时，虚像的显示内容为汽车仪表信息和简单导航信息，虚像的视距为7.5m时，虚像的显示内容为汽车仪表信息、简单导航信息和实时路况信息。

进一步的，图像显示模块基于DLP成像技术，显示的图像亮度最高达到15000cd/m2，图像尺寸为80mm×40mm。

进一步的，凸面反射镜和凹面反射镜的面型是经过特定设计的，能够互相匹配矫正像差，反射面镀有可见光波段的全反射膜，反射率大于95％。

进一步的，对汽车前挡风玻璃进行了镀楔形膜处理，以达到消除重影的效果，汽车前挡风玻璃上的楔形膜从上到下逐渐变薄。

进一步的，虚像的中心和驾驶员的眼睛所在平面与水平面的夹角为2.39°。

进一步的，图像显示模块、凸面反射镜和凹面反射镜所占用的空间不超过7立方分米。

本发明的有益效果是：本发明提出一种成像距离可变的汽车平视显示光学结构，通过使用离轴反射结构成虚像，光路中采用一块凸面反射镜和一块凹面反射镜矫正像差，并且经过特殊的光学设计，只需改变图像显示模块与凸面镜之间的距离，就可以实现虚像视距的可变，提高了汽车平视显示器的成像能力；本发明光路结构简单、成像清晰、易于装调，有利于汽车平视显示器的普及。