一种基于手机的分体式HUD方法及设备与流程

本发明属于车载设备技术领域，具体涉及一种基于手机的分体式HUD方法和设备。

背景技术：

目前的HUD方案都要涉及像源显示模块、运算模块、控制模块、传输模块等，因此实现成本较高。基于手机的无源hud方案实现成本低，但目前已有无源的产品存在以下的缺点：①亮度低，无法看清：现有的方案中，手机屏幕与反射屏具有一定角度，一般夹角接近90°，两个面之间并非正对的关系，绝大部分手机屏幕光线不能进入反射屏成像；同时，手机平躺时外界阳光直射手机屏幕，太阳光亮度远大于手机屏幕所发光。因此，此类产品只能在夜晚、阴天等光线较暗时方可正常使用，白天光线较强时人眼无法看清反射屏成像。②发热严重：现有基于手机的无源方案正常工作时，手机平躺放置于中控台，阳光直射，手机发热严重，影响正常使用性能，甚至导致死机或自动关机。③成像距离近：现有HUD产品手机屏幕与反射屏幕之间的距离，成像仍在反射屏附近，驾驶员观看HUD信息时需频繁调焦，影响安全驾驶。④图形畸变严重：现有无源HUD方案，手机屏幕不同位置距离反射屏的距离不同，因此图像存在严重的畸变。⑤由于手机平躺，夜间或环境光线暗时，手机屏幕的图像会在汽车前挡风玻璃上形成不清晰的反射镜像，干扰驾驶视线。

技术实现要素：

本发明结合车内环境采用反射屏幕和手机支撑部分分体的方案，进而提供了基于手机的分体式HUD方法和设备，解决了上述提出的技术问题。

本发明采用的技术手段如下：一种基于手机的分体式HUD方法，包括反射装置和手机固定机构；所述反射装置和所述手机固定机构分别固定于汽车驾驶室上方和前方，所述手机固定机构内设置手机，所述反射装置与所述手机的手机屏幕之间具有100mm以上的距离。

本发明还提出了一种基于手机的分体式HUD设备，包括反射装置和手机固定机构；所述反射装置包括第一固定装置、第一连接装置和反射屏，所述反射屏通过所述第一连接装置与所述第一固定装置铰接连接；所述手机固定机构包括手机固定装置、第二连接装置和第二固定装置，所述手机固定装置通过所述第二连接装置与所述第二固定装置铰接连接；所述反射装置设置于中控台上或风挡玻璃下端，所述手机固定机构设置于遮阳板上、风挡玻璃上端或后视镜上。

进一步的，所述第一连接装置为阻尼转轴、万向球头或限位转轴，所述第二连接装置用于将所述手机固定装置与遮阳板、风挡玻璃或后视镜相连接。

优选的，所述第二连接装置用于将所述手机固定装置与遮阳板或风挡玻璃相连接。

进一步的，所述反射屏表面设有光学膜，所述反射屏的反射率为25％至65％。

进一步的，所述反射屏为镀有光学膜的聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或玻璃材质的透明材料。

进一步的，所述反射屏为曲率半径大于300mm的曲面镜或平面镜。

优选的，所述反射屏为曲率半径为500mm-15000mm的曲面镜或平面镜。

本发明还提出了一种基于手机的分体式HUD方法，包括所述的基于手机的分体式HUD设备，包括以下步骤：

S1：将智能手机通过夹持方式固定于所述手机固定机构上，所述手机固定机构通过第二固定装置固定于遮阳板上或者风挡玻璃上部；

S2：将所述反射装置固定于驾驶员正前方的中控台上或者风挡玻璃下部；

S3：驾驶员调节所述反射屏的角度，将所述反射屏中的所述智能手机的虚像投射至驾驶员的瞳孔内。

进一步的，所述S1步骤中的所述智能手机上设有光线传感器，所述光线传感器设置于所述智能手机的手机显示屏的同一侧，其配置为实时识别周围环境，动态调整显示亮度、颜色、位置分布，提高驾驶时显示HUD图像的辨识能力。

进一步的，所述S1步骤中的所述智能手机与所述风挡玻璃夹角为60度至120度。

本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种基于手机的分体式HUD设备，白天甚至强光下可以清晰成像。

(2)本发明的一种基于手机的分体式HUD设备，避免了阳光直射手机屏幕，很好地解决了阳光暴晒手机引起发热的问题。

(3)本发明的一种基于手机的分体式HUD设备，所成像与车前方的景色融为一体，驾驶员无需调焦即可同时看清楚HUD图像和路况。

(4)本发明的一种基于手机的分体式HUD设备，图像不会出现畸变。

(5)本发明的一种基于手机的分体式HUD设备的使用方法，夜间或环境光线暗时，手机屏幕的图像不会在汽车前挡风玻璃上形成不清晰的反射镜像，不干扰驾驶视线。

(6)本发明的一种基于手机的分体式HUD设备的使用方法，利用智能手机上的光线传感器，实时识别周围环境，动态调整显示亮度、颜色、位置分布等内容，提高驾驶时显示HUD图像的辨识能力。

附图说明

本发明附图6幅，

图1为实施例1所述基于手机的分体式HUD方法和设备结构示意图；

图2为实施例1所述基于手机的分体式HUD方法和设备使用状态图；

图3为实施例2所述基于手机的分体式HUD方法和设备结构示意图；

图4为实施例2所述基于手机的分体式HUD方法和设备使用状态图；

图5为实施例3所述基于手机的分体式HUD方法和设备结构示意图；

图6为实施例3所述基于手机的分体式HUD方法和设备使用状态图。

其中，1、反射装置，2、手机固定机构，3、中控台，4、遮阳板，5、智能手机，6、风挡玻璃，7、车顶棚，11、第一固定装置，12、第一连接装置，13、反射屏，14、光学膜，21、手机固定装置，22、第二连接装置，23、第二固定装置，24、遮阳板夹，51、手机屏幕。

具体实施方式

本发明所述HUD为抬头显示(Head Up Display)，简称HUD，是指驾驶员不需要低头就能够看到所需要的重要资讯。车载平显技术是HUD在运用汽车领域的应用，是将行车过程中的重要信息投射在驾驶员的正前方，无需低头即可掌握所需信息，为安全驾驶、智能驾驶保驾护航。

车载HUD具有两大特点：①平视显示，无需低头：将车速、胎压、导航、电话等信息显示在车辆正前方，避免因驾驶员低头看仪表导航等时无法掌握瞬息万变的路况而发生事故；②虚实信息叠加，无需调焦：HUD图像显示在车前方一定距离处，与实际路况叠加，驾驶员无需调焦即可同时看清楚HUD图像和路况，达到增强显示(AR)的效果，减少以往看车内仪表信息和车外景物需频繁调焦的时间，确保时刻掌握路况，减少事故概率。

目前，车载HUD系统一般由像源部分、成像部分以及配套软件所组成，根据像源部分的不同分为有源和无源两种方式。有源方案是指HUD系统中包括了独立的高亮度液晶显示器、DLP投影等像源，整体成本较高。而无源方案的HUD系统采用智能手机屏幕作为其像源，系统本身并没有独立的像源，合理利用了智能手机资源，成本低，用户使用习惯无需再培养。本发明是一种基于智能手机的HUD方案，属于无源的HUD方案。

实施例1

如图1和图2所示，一种基于手机的分体式HUD方法，包括反射装置1和手机固定机构2；

所述反射装置1和所述手机固定机构2分别固定于汽车驾驶室上方和前方，所述手机固定机构2内设置智能手机5，所述反射装置1与所述智能手机5的手机屏幕51之间具有100mm的距离。

本实施例还提供了，一种基于手机的分体式HUD设备，所述反射装置1包括第一固定装置11、第一连接装置12和反射屏13，所述反射屏13通过所述第一连接装置12与所述第一固定装置11铰接连接；

所述手机固定机构2包括手机固定装置21、第二连接装置22和第二固定装置23，所述手机固定装置21通过所述第二连接装置22与所述第二固定装置23铰接连接；

所述反射装置1设置于中控台3上，所述手机固定机构2设置于风挡玻璃6上端。

进一步的，所述第一连接装置12为万向球头，所述第二连接装置22用于将所述手机固定装置2与风挡玻璃6相连接。

进一步的，所述反射屏13表面镀有光学膜14，所述反射屏13的反射率为25％。

进一步的，所述反射屏13为镀有光学膜14的玻璃。

进一步的，所述反射屏13为曲率半径为300mm的曲面镜。优选的，所述所述反射屏13为凹面镜。

实施例2

如图3和图4所示，一种基于手机的分体式HUD设备，包括反射装置1和手机固定机构2；

所述反射装置1包括第一固定装置11、第一连接装置12和反射屏13，所述反射屏13通过所述第一连接装置12与所述第一固定装置11铰接连接；

所述手机固定机构2包括手机固定装置21、第二连接装置22和第二固定装置23，所述手机固定装置21通过所述第二连接装置22与所述第二固定装置23铰接连接；

所述反射装置1设置于中控台3上，所述手机固定机构2设置于遮阳板4上。

进一步的，所述反射屏13表面镀有光学膜14，所述反射屏13的反射率为30％。

本发明，采用分体式理念，将手机设置于所述手机固定机构2上，使得手机屏幕51与所述反射屏13正对，所述手机屏幕51光线绝大部分进入所述反射屏13，提高了显示亮度，同时，避免了光线直射所述手机屏幕51，导致在阳光高亮度下看不清所述手机屏幕51的问题。因此，本发明可以实现白天甚至强光下可以清晰成像。

并且，避免了阳光直射所述手机屏幕51，很好地解决了阳光暴晒手机引起发热的问题。

所述手机屏幕51所成像应该在远处，与车前方的景色融为一体，驾驶员无需调焦即可同时看清楚HUD图像和路况。

所述手机屏幕51任一点到所述反射屏13的距离相等，经反射屏13成像的放大倍数一致，因此图像不会出现畸变。

优选的，所述第一固定装置11为上下两端设置夹持臂的手机固定架，第一连接装置12为阻尼转轴，所述第二连接装置22为两端设有阻尼转轴的连接杆，所述第二固定装置23为遮阳板夹，所述连接杆与所述遮阳板夹铰接连接，所述遮阳板夹与汽车的遮阳板可拆卸固定连接；

优选的，所述第一连接装置12为PU垫。

进一步的，所述反射屏13为曲率半径为1000mm的凹面镜。

实施例3

本实施例与实施例2不同之处在于，所述反射屏13表面镀有光学膜14，所述反射屏13的反射率为50％。

优选的，所述第一固定装置11依次设有橡胶层和粘接剂层，所述粘接剂层与中控台3固定连接；所述第二固定装置23的一端设有遮阳板夹24，所述遮阳板夹24能够夹持固定于所述遮阳板4上。

优选的，所述遮阳板夹为U形。

进一步的，所述反射屏13为镀有光学膜14的聚甲基丙烯酸甲酯。

本实施例还提供了，一种基于手机的分体式HUD方法，包括反射装置1和手机固定机构2；

所述反射装置1和所述手机固定机构2分别固定于汽车驾驶室上方和前方，所述手机固定机构2内设置智能手机5，所述反射装置1与所述智能手机5的手机屏幕51之间具有100mm的距离。

进一步的，所述反射屏13为平面镜。

实施例4

如图5和图6所示，一种基于手机的分体式HUD设备，包括反射装置1和手机固定机构2；

所述反射装置1包括第一固定装置11、第一连接装置12和反射屏13，所述反射屏13通过所述第一连接装置12与所述第一固定装置11铰接连接；

所述手机固定机构2包括手机固定装置21、第二连接装置22和第二固定装置23，所述手机固定装置21通过所述第二连接装置22与所述第二固定装置23铰接连接；

所述反射装置1设置于风挡玻璃6下端，所述手机固定机构2设置于风挡玻璃6上端。

优选的，所述第一固定装置11设有第一胶接剂层，所述第一胶接剂层与风挡玻璃6下端固定连接；所述第二固定装置23的一端设有第二胶接剂层，所述第二胶接剂层与风挡玻璃6上端固定连接。

进一步的，所述第一连接装置12和所述第二连接装置22为阻尼转轴。

进一步的，所述反射屏13表面设有光学膜14，所述反射屏13的反射率为35％。

进一步的，所述反射屏13为镀有光学膜的聚碳酸酯。

进一步的，所述反射屏13为曲率半径为15000mm的凹面镜。

本实施例还提供了，一种基于手机的分体式HUD方法，包括反射装置1和手机固定机构2；

所述反射装置1和所述手机固定机构2分别固定于汽车驾驶室上方和前方，所述手机固定机构2内设置智能手机5，所述反射装置1与所述智能手机5的手机屏幕51之间具有500mm的距离。

优选的，所述第一胶接剂层和所述第二胶接剂层为3M胶。

实施例5

本实施例与实施例4不同之处在于，所述第一连接装置12和所述第二连接装置22为万向球头。

进一步的，所述反射屏13表面设有光学膜14，所述反射屏13的反射率为65％。

进一步的，所述反射屏13为曲率半径为500mm的凹面镜。

优选的，所述第一固定装置11设有第一吸盘，所述第一吸盘与风挡玻璃6下端固定连接；所述第二固定装置23的一端设有第二吸盘，所述第二吸盘与风挡玻璃6上端固定连接。

实施例6

如图1和图2所示，本实施例提供了一种基于手机的分体式HUD设备的使用方法，包括所述的基于手机的分体式HUD设备，包括以下步骤：

S1：将智能手机5通过夹持方式固定于所述手机固定机构2上，所述手机固定机构2通过第二固定装置23固定于风挡玻璃6上端；

S2：将所述反射装置1固定于驾驶员正前方的中控台3上；

S3：驾驶员调节所述反射屏13的角度，将所述反射屏13中的所述智能手机5的虚像投射至驾驶员的瞳孔内。

进一步的，所述S1步骤中的所述智能手机5与所述风挡玻璃6夹角为60度。

实施例7

如图3和图4所示，本实施例提供了一种基于手机的分体式HUD设备的使用方法，包括所述的基于手机的分体式HUD设备，包括以下步骤：

S1：将智能手机5通过夹持方式固定于手机固定架上，所述手机固定架通过阻尼转轴固定于连接杆上，所述连接杆通过阻尼转轴与遮阳板夹固定连接，所述遮阳板夹与汽车的遮阳板可拆卸固定连接；

S2：将所述反射装置1通过PU垫固定设置于驾驶员正前方的中控台3上；

S3：驾驶员调节所述反射屏13的角度，将所述反射屏13中的所述智能手机5的虚像投射至驾驶员的瞳孔内。

优选的，所述手机固定架为上下两端固定设有夹持臂的平板结构。

进一步的，所述S1步骤中的所述智能手机5与所述风挡玻璃6夹角为90度。

本发明提供的基于手机的分体式HUD设备的使用方法，采用分体的方案后，所述智能手机5与所述风挡玻璃6夹角为90度，即使是夜间或环境光线暗时，也不会在挡风玻璃上形成镜像不会干扰驾驶视线。

实施例8

本实施例提供了一种基于手机的分体式HUD设备的使用方法，包括所述的基于手机的分体式HUD设备，包括以下步骤：

S1：将智能手机5通过夹持方式固定于所述手机固定机构2上，所述手机固定机构2通过第二固定装置23固定于风挡玻璃6上部；

S2：将所述反射装置1固定于驾驶员正前方的风挡玻璃6下部；

S3：驾驶员调节所述反射屏13的角度，将所述反射屏13中的所述智能手机5的虚像投射至驾驶员的瞳孔内。

进一步的，所述S1步骤中的所述智能手机5与所述风挡玻璃6夹角为120度。

实施例9

如图5和图6所示，本实施例提供了一种基于手机的分体式HUD设备的使用方法，包括所述的基于手机的分体式HUD设备，包括以下步骤：

S1：将智能手机5通过夹持方式固定于手机固定架上，所述手机固定架通过基座固定于所述风挡玻璃6上部，所述基座底部与所述风挡玻璃6之间通过3M胶固定连接；

S2：将所述反射装置1通过阻尼转轴与支座铰接连接，所述支座通过3M胶固定于驾驶员正前方的风挡玻璃6下部；

S3：驾驶员调节所述反射屏13的角度，将所述反射屏13中的所述智能手机5的虚像投射至驾驶员的瞳孔内。

进一步的，所述S1步骤中的所述智能手机5与所述风挡玻璃6夹角为90度。

实施例10

本实施例与实施例1不同之处在于，所述S1步骤中的所述智能手机5上设有光线传感器，所述光线传感器设置于所述智能手机5的手机显示屏的同一侧。

本发明的基于手机的分体式HUD设备的使用方法，利用智能手机5前置光线传感器，实时识别手机屏幕51反射形成的镜像和车外现实环境之间的图像由于亮度、颜色重叠等造成的图像干扰情况，并根据识别结果，动态调整手机屏幕51图像的亮度、颜色、位置分布等关键因素，使得镜像尽可能与现实环境不冲突或少冲突，提高驾驶时HUD图像的辨识能力。

进一步的，所述S1步骤中的所述智能手机5与所述风挡玻璃6夹角为100度。

由于采用了上述技术方案，本发明涉及的基于手机的分体式HUD设备及其制作方法，白天甚至强光下可以清晰成像，避免了阳光直射手机屏幕，很好地解决了阳光暴晒手机引起发热的问题，所成像与车前方的景色融为一体，驾驶员无需调焦即可同时看清楚HUD图像和路况，图像不会出现畸变，夜间或环境光线暗时，手机屏幕的图像不会在汽车前挡风玻璃上形成不清晰的反射镜像，不干扰驾驶视线，可利用智能手机上设有光线传感器，实时识别周围环境之间亮度、颜色等情况。本发明可在车载设备技术领域广泛推广。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。