[发明专利]基于MEMS阵列的车载成像装置

说明书

本发明公开了基于MEMS阵列的车载成像装置，包括：光源：用于发射多束平行光组成粗光束；MEMS微振镜阵列机构：将光源发射的粗光束按一定角度反射；成像透镜：具有正焦距，用于将MEMS微振镜阵列机构反射的光束汇聚成实像；或者，具有负焦距，用于将MEMS微振镜阵列机构反射的光束发散成虚像。本发明的优点是：通过平行粗光束的光源与MEMS微振镜阵列机构配合，不需要荧幕也可以实现大的眼盒范围观看，而且采用MEMS微振镜阵列机构相对于单个MEMS微振镜，能进一步缩小MEMS部分所占用的空间，从而实现小体积大视场的目的。

技术领域

本发明涉及基于MEMS阵列的车载成像装置。

背景技术

车载空中成像设备简称AID，不同于以往常规的抬头显示设备HUD，HUD的成像一般位于汽车前挡风玻璃外侧，人眼视线方向成虚像，而AID设备是要在汽车前挡风玻璃与驾驶员、乘客之间成实像，除了可以显示内容外，还可以与手势识别等设备配合进行人机交互。

HUD、AID用于汽车前仪表平台，能够改善驾驶人员和汽车仪表的交互体验，尤其在高速驾驶时，能够显著减少驾驶人员因为观看仪表低头的次数，提高了安全性。对于HUD、AID设备的呈现形式上，希望不遮挡驾驶视线，CHUD或者其他带散射幕布的解决方案就没有那么安全。

而HUD、AID的安装会占用一定的空间，越大的成像尺寸，对应越大的空间占用。在车载HUD、AID场景下，汽车前仪表平台空间有限，这就限制了HUD、AID设备的成像尺寸。在有限的汽车前仪表台面空间内，上下方向上可以避让的空间有限，水平方向上可避让的空间较大，应用于汽车前仪表台面的HUD、AID设备往扁平化发展是未来的趋势。

现有的空中成像设备，基于空气投影技术，主要包括：

1、第一种是负折射平板的方式，通过引入负折射平板，借助汽车前风挡玻璃内表面反射，在空中重构出一个等大的实像；

2、第二种是介质“屏幕”的方式，在成像位置设置散射面(比如投影幕布)，让投影光机形成的图像，发生散射，进而被散射到人眼；

3、第三种类似抬头显示HUD的反射方案，采用自由曲面反射镜片形成实像；

4、第四种是基于微小MEMS阵列的成像方案。

对于第一种负折射平板的方式，如图1所示，实像4和图像源1关于负折射平板8镜像，在眼盒5位置看视线一般会延申到负折射平板上，这样会有部分遮挡问题。第一种解决遮挡的方式是，增大观察视线和负折射平板法线的夹角，同时让负折射平板尽量和汽车前仪表台面平行，改方式需要负折射平板的面积急剧增大，负折射平板的长度很容易就超过了1米，很显然这是不现实的。第二种解决遮挡的方式是，借助汽车前风挡玻璃反射一次，不过一般汽车前风挡玻璃到汽车前仪表台面还有250～300mm的距离，因为负折射平板放大倍率只有1，那么图像源就会离负折射平板较远，那么系统的体积一般较大，且该情形下，会形成一个位于汽车前风挡玻璃外侧的虚像，而不是实像。另外，负折射平板的成像方式，因为其技术特点，一方面会有明显的杂光；另一方面成像画质无法做到细腻程度，像质的好坏还取决于负折射平板内部反射阵列的间距。

对于第二种介质“屏幕”的方式，借助一层介质的存在，对光线进行散射，从而让投影光以较小的孔径角情况下，就能实现大眼盒范围的图像可见。该方式只有在特殊情形下可以采用，即没有图像透明的需求，但是基于汽车前仪表平台的空中智能成像设备，需要图像无遮挡，这就导致投影幕布、空中水幕的方式，无法真正的上车。