一种抬头显示器变焦补偿系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种抬头显示器变焦补偿系统，包括挡风玻璃和成像变焦补偿系统，所述成像变焦补偿系统包括成像显示单元、小反射镜和大反射镜，所述成像显示单元和大反射镜之间设有小反射镜，所述小反射镜和挡风玻璃之间设有大反射镜，光线从成像显示单元发出，经过小反射镜、然后经过大反射镜，最后经挡风玻璃反射，驾驶员在显示区域看到一个放大的虚像，通过机械驱动机构移动小反射镜，改变焦距，从而改变成像距离，在成像距离远近调节过程中图像的高低发生变化，通过旋转大反射镜进行补偿，还可以采用移动成像显示单元显示区域或旋转小反射镜的方式使得显示屏幕图像重合，成像距离从2米到20米远近景可调。离从2米到20米远近景可调。离从2米到20米远近景可调。

【技术实现步骤摘要】
一种抬头显示器变焦补偿系统


[0001]本技术涉及汽车电子智能座舱领域，具体涉及一种抬头显示器变焦补偿系统。

技术介绍

[0002]抬头显示器HUD（Head Up Display）最早应用于军用飞机上。上世纪80年代，HUD开始应用于汽车。抬头显示器能够让驾驶员在驾驶过程中无需低头，将视线转移到仪表盘或者中控上，而是直接通过挡风玻璃获取重要行车信息，避免了驾驶员低头查看仪表盘造成的视野盲区，从而提高驾驶的安全性和便捷性。
[0003]现有汽车抬头显示器中，已经投入使用的HUD显示方式多为单光路显示，系统均为定焦光学系统，成像距离一般都是固定不变的，驾驶者无法对投影距离进行调节，也无法根据自己的实际情况自由选择最舒适的投影距离。不能根据驾驶员的需求改变投影距离，体验感较差，舒适度较差。目前的显示方式有：一种成像距离在2.5m左右，虚像面大小在10英寸左右的WHUD。另外一种是成像距离在8m左右虚像面大小55英寸左右的ARHUD。更有者，兼顾低速行驶跟高速行驶工况，能够同时最多显示以上两种成像距离下的信息。近景显示常规车速信息，远景显示增强导航信息。
[0004]然而，驾驶环境相对比较复杂的时候，驾驶员经常需要观察不同距离的位置，当驾驶员的眼睛的观察位置与屏幕显示的投影图像的位置不同时，驾驶员不易在观察环境的同时观察到清晰的投影图像。如在拐弯并线等需要提示的路况下，常规的车速及报警信息也会整合其中。显示器上会在前方道路上用箭头标示出方向等信息，但问题是实际的显示效果犹如动画飞出效果，增强显示感官欠佳。另外，由于驾驶员在开车的时候眼睛的对焦距离是随着车速的变化而变化的，车速越快人眼的对焦距离就越远，而HUD虚像位置不动，人眼很容易在变换焦点过程中引起视觉疲劳。
[0005]现有专利中很少有对于改变成像距离的光路调整有具体描述，并且对会产生的问题缺陷也没有说明。例如在申请日为2019年3月29日，公开日为2020年3月27日的中国技术专利CN201920413486.X公开的一种交通工具抬头显示系统中移动小反射镜，改变成像距离。然而并未指出说明存在的问题。小反射镜移动后，入射光线的位置反射改变，成像距离调节过程中，虚像的高低会跟着改变，成像距离越远，下视角越大，虚像越低，从而影响驾驶员的主观感受。另外，AR画面显示时，图像的真实融合空间减小，增强显示效果会有所降低。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提供一种通过系统补偿调节，改善成像距离远近调节过程中，虚像位置高低变化问题的抬头显示器变焦补偿系统。
[0007]一种抬头显示器变焦补偿系统，包括挡风玻璃和成像变焦补偿系统，所述成像变焦补偿系统包括成像显示单元、小反射镜和大反射镜，所述成像显示单元和大反射镜之间
设有小反射镜，所述小反射镜和挡风玻璃之间设有大反射镜，所述小反射镜与第一直线驱动件和第一旋转驱动件相连接，所述大反射镜与第二旋转驱动件连接，所述成像显示单元显示区域通过软件控制。上述方案中，小反射镜在光路中位置前后移动，焦距发生改变，使得成像距离远近可调，第一直线驱动件驱动小反射镜移动后，光线反射位置发生改变，虚像的高低会跟着改变，第二旋转驱动件驱动大反射镜旋转进行补偿使得成像距离远近调节过程中虚像高低不发生改变，也能通过移动成像显示单元显示区域和旋转小反射镜进行补偿调节，改善小反射镜移动造成的虚像高低改变的问题，增强了驾驶员驾驶时的体验感和舒适感。
[0008]进一步地，所述小反射镜是自由曲面或者平面镜。在上述方案中，小反射镜将来自成像显示单元的光线反射到大反射镜，再经过挡风玻璃反射，使得驾驶员在成像显示区域看到一个放大的虚像，自由曲面镜成像视觉质量较好，平面镜市面上常见，成像清晰且成本低。
[0009]进一步地，所述小反射镜移动范围在0～28mm之间，旋转角度在
‑3°
～3
°
之间。在上述方案中，小反射镜移动能够调节成像距离，移动范围在0～28mm之间保证小反射镜占用的空间大小合适，在一定的范围内适应不同环境和车速下驾驶员眼睛对焦距离，改善视觉疲劳的问题，若小反射镜移动超出28mm会导致成像距离超出2～20m，从而会影响到系统调焦的效果，使得呈现的画面模糊，所述小反射镜旋转角度超出
‑3°
～3
°
之间会使得图像过低或过高，不满足人机工程，导致驾驶员无法正常看到图像。。
[0010]进一步地，所述大反射镜的旋转角度在
‑
2.6
°
～2.6
°
之间。在上述方案中，大反射镜适应不同的虚像位置高低变化进行调整，限制旋转角度的范围能够保证改善效果的同时不占用过多的空间，大反射镜的旋转角度超过
‑
2.6
°
～2.6
°
无法实现对虚像位置高低变化的补偿，超出范围会使得图像过低或过高，而且会与系统中的其他机械结构干涉。
[0011]进一步地，所述大反射镜旋转的角度通过标定测试，依据固定数组反馈调节或者通过驾驶员检测系统DMS反馈调节。在上述方案中，通过标定测试，依据固定数组反馈调节大反射镜旋转角度。由于不同的成像距离下小反射镜的位置不同，对应抬头显示器的出光角度也不同，可以根据抬头显示器出光角度变化反馈，用于反射镜的角度的旋转补偿。不同成像距离下，使用零位开关，记录对应成像距离下的小反射镜的位置，同时计算仿真标定此位置下的需要的大反射镜旋转的补偿角度，生成对应的标定数组，满足虚像高低不随成像距离远近变化而变化。驾驶员监测系统DMS根据聚焦的成像距离实时反馈镜片所需要的旋转角度。
[0012]进一步地，所述成像显示单元显示区域通过软件控制进行上下移动，入射光线位置发生改变，所述成像显示单元移动范围在0～22mm之间。在上述方案中，小反射镜的位置反射改变，为保证出射光线的角度不变，入射光线的位置就要发生改变，不同成像距离下对应屏幕上不同的显示位置，通过移动成像显示单元显示区域使得成像距离调节过程中虚像位置高低不发生改变，成像显示单元显示区域移动范围超过22mm无法实现对虚像位置高低进行补偿，移动范围扩大不仅减低变焦的效率还会占用过多的空间。
[0013]进一步地，驾驶员眼睛到所述挡风玻璃呈现的虚像之间的距离为成像距离，所述成像距离从2米到20米远近景可调。在上述方案中，对小反射镜移动的范围、大反射镜旋转角度和成像显示单元显示区域移动的范围均做了规定，镜片有效反射面积小，结构紧凑，体
积小，成像距离在2～20m范围内的光线紧凑，重合度高。
[0014]进一步的，所述成像变焦补偿系统的成像的视场角度根据实际行车环境调节。在上述方案中，由于成像系统之间的光程间隔发生改变，系统的焦距及其放大倍率发生变化，所述成像显示单元显示图像的大小不发生改变时，不同的成像距离下对应的视场角度会发生改变，成像距离越远，可视角度越大。
[0015]本技术的抬头显示器变焦补偿系统，至少具有如下有益效果：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抬头显示器变焦补偿系统，包括挡风玻璃和成像变焦补偿系统，其特征在于，所述成像变焦补偿系统包括成像显示单元、小反射镜和大反射镜，所述成像显示单元和大反射镜之间设有小反射镜，所述小反射镜和挡风玻璃之间设有大反射镜，所述小反射镜与第一直线驱动件和第一旋转驱动件相连接，所述大反射镜与第二旋转驱动件连接，所述成像显示单元通过软件控制。2.根据权利要求1所述的抬头显示器变焦补偿系统，其特征在于，所述小反射镜是自由曲面或者平面镜。3.根据权利要求1或2所述的抬头显示器变焦补偿系统，其特征在于，所述小反射镜移动范围在0～28mm之间。4.根据权利要求1所述的抬头显示器变焦补偿系统，其特征在于，所述大反射镜的旋转角度在
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2.6
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【专利技术属性】
技术研发人员：王琅，
申请(专利权)人：惠州市华阳多媒体电子有限公司，
类型：新型
国别省市：