双视域抬头显示系统及车辆的制作方法

1.本发明涉及车载光学显示装置，具体地，涉及一种双视域抬头显示系统。此外，本发明还涉及一种车辆。


背景技术：

2.在汽车等车辆中使用抬头显示系统，可以避免驾驶员因注意力中断而丧失对车辆状态的掌握，增加了行车安全性。随着智能驾驶辅助技术及眼球追踪手势识别等人机交互技术的发展，抬头显示系统将越来越多地应用到汽车上。
3.而随着自动驾驶等技术的发展，汽车不再是一个单纯的交通工具，也更多扮演着为乘客提供娱乐办公的场所的角色。因此，需要提高车内娱乐办公影音的质量。
4.现有技术中，为了提高后排乘客的娱乐影音体验，通常会在前排座椅的后方安装交互式的显示屏，但是该方案中显示屏的大小受到座椅大小的限制，给后排乘客带来的视觉效果一般；因此可以考虑利用抬头显示系统使影像画面的大小能够不受车辆座舱内的空间限制，而众所周知的，抬头显示系统有一定范围的视域，即eyebox(眼盒)大小，但现有的抬头显示系统只针对驾驶员进行设计，即只有在驾驶员位置才可以看到抬头显示系统的虚像，副驾和后排座椅上的乘客则观察不到虚像。
5.有鉴于此，需要设计一种双视域抬头显示系统。


技术实现要素：

6.本发明第一方面所要解决的技术问题是提供一种双视域抬头显示系统，其能够提供两个视域，且结构简单，整体体积小。
7.本发明第二方面所要解决的技术问题是提供一种车辆，该车辆提高了后排乘客的音影娱乐效果，且拥有优良的人机交互体验。
8.为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供一种双视域抬头显示系统，包括图像输出单元、第一反射成像模块和第二反射成像模块，所述图像输出单元包括图像输出装置和像源反射装置，所述像源反射装置能够将所述图像输出装置发射出的图像源分为出射方向不同的两路光路射出，并分别传递至所述第一反射成像模块和所述第二反射成像模块上，以在所述第一反射成像模块和所述第二反射成像模块上形成图像内容相一致的虚像。
9.优选地，所述像源反射装置为半反半透膜装置。
10.进一步优选地，所述第一反射成像模块包括第一模块漫射屏、第一模块反射镜和第一模块成像屏，所述两路光路中的一路顺次经过所述第一模块漫射屏和所述第一模块反射镜传递至所述第一模块成像屏上形成第一模块虚像；所述第二反射成像模块包括第二模块漫射屏、第二模块反射镜和第二模块成像屏，所述两路光路中的另一路顺次经过所述第二模块漫射屏和所述第二模块反射镜传递至所述第二模块成像屏上形成第二模块虚像。
11.具体地，所述第一模块漫射屏和所述第二模块漫射屏上均具有能够将光线按照设定角度扩散的微结构阵列，以使得所述图像源在所述第一模块漫射屏上所成的像的长宽均
小于所述图像源在所述第一模块反射镜上所成的像的长宽；所述图像源在所述第二模块漫射屏上所成的像的长宽均小于所述图像源在所述第二模块反射镜上所成的像的长宽。
12.进一步地，所述第一模块反射镜的反射面为曲形反射面，且所述图像源经由该第一模块反射镜反射至所述第一模块成像屏上所形成的像的长宽均大于所述图像源在所述第一模块反射镜上所形成的像的长宽；所述第二模块反射镜的反射面为曲形反射面，且所述图像源经由该第二模块反射镜反射至所述第二模块成像屏上所形成的像的长宽均大于所述图像源在所述第二模块反射镜上所形成的像的长宽。
13.优选地，所述第一模块漫射屏与所述第一模块反射镜之间的间距可调节；所述第二模块漫射屏与所述第二模块反射镜之间的间距可调节。
14.本发明第二方面所要提供的是一种车辆，该车辆包括上述技术方案中任一项所述的双视域抬头显示系统，该双视域抬头显示系统中的图像输出单元位于座舱顶部的中部区域，所述第一反射成像模块位于座舱的后排座椅左侧eyebox中心的前侧，所述第二反射成像模块位于所述座舱的后排座椅右侧eyebox中心的前侧。
15.优选地，所述第一反射成像模块中的所述第一模块漫射屏、所述第一模块反射镜和所述第一模块成像屏以及所述第二反射成像模块中的所述第二模块漫射屏、所述第二模块反射镜和所述第二模块成像屏均通过升降装置与所述座舱顶部相连接以能够实现自由升降。
16.进一步优选地，所述座舱顶部上与所述第一反射成像模块以及所述第二反射成像模块相对应的位置处均设有用于容纳该第一反射成像模块以及该第二反射成像模块的收纳装置。
17.更优选地，所述第一反射成像模块中还设有第一模块摄像头，所述第二反射成像模块中还设有第二模块摄像头；所述图像输出单元、所述第一反射成像模块和所述第二反射成像模块均能够与车机系统电连接。
18.通过上述技术方案，本发明第一方面所提供的双视域抬头显示系统，通过像源反射装置将图像输出装置发出的光分为出射方向不同的两路光路，且其中一路照射向第一反射成像模块，另一路照射向第二反射成像模块，使得第一反射成像模块和第二反射成像模块上能够同时生成图像内容一致的虚像，即能够提供两个视域，从而能够为所处位置不同的两位使用者同时提供图像内容相一致的虚像，且由于本发明的双视域抬头显示系统，只需要布置一个图像输出装置，因此能够简化双视域抬头显示系统的结构，使得双视域抬头显示系统的整体体积小，且能够极大地降低成本。
19.本发明第二方面所提供的车辆由于其具有上述技术方案中的双视域抬头显示系统，因此同样具有上述双视域抬头显示系统的全部技术点，此外，双视域抬头显示系统所成的像的大小可以不受车辆座舱空间大小的影响，因此能够极大地提高后排乘客的音影娱乐效果，且能够进行视频聊天等交互方式，拥有优良的人机交互体验。
20.有关本发明的其它优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。
附图说明
21.图1是本发明一种双视域抬头显示系统的原理示意图；
22.图2是本发明一种双视域抬头显示系统的俯视图；
23.图3是本发明一种双视域抬头显示系统的正视图；
24.图4是本发明一种双视域抬头显示系统的立体图。
25.附图标记说明
[0026]1‑
图像输出单元
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
11
‑
图像输出装置
[0027]
12
‑
像源反射装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑
第一反射成像模块
[0028]
21
‑
第一模块漫射屏
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
22
‑
第一模块反射镜
[0029]
23
‑
第一模块成像屏
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ3‑
第二反射成像模块
[0030]
31
‑
第二模块漫射屏
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
32
‑
第二模块反射镜
[0031]
33
‑
第二模块成像屏
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ4‑
座舱顶部
[0032]5‑
后排座椅左侧eyebox中心
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ6‑
后排座椅右侧eyebox中心
具体实施方式
[0033]
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0034]
如图1所示，在本发明第一方面所要提供的一种双视域抬头显示系统的一种实施例中，该双视域抬头显示系统包括图像输出单元1、第一反射成像模块2和第二反射成像模块3，其中，图像输出单元1包括图像输出装置11和像源反射装置12，像源反射装置12能够将图像输出装置11发射出的图像源分为出射方向不同的两路光路射出，并分别传递至第一反射成像模块2和第二反射成像模块3上，以在第一反射成像模块2和第二反射成像模块3上形成图像内容相一致的虚像。
[0035]
本发明的双视域抬头显示系统，通过像源反射装置将图像输出装置11发出的光分为出射方向不同的两路光路，且其中一路照射向第一反射成像模块2，另一路照射向第二反射成像模块3，使得第一反射成像模块和第二反射成像模块上能够同时生成图像内容一致的虚像，即是能够提供两个视域，从而能够为所处位置不同的两位使用者同时提供图像内容相一致的虚像，且由于本发明的双视域抬头显示系统，只需要布置一个图像输出装置11，因此，不仅能够简化双视域抬头显示系统的整体结构，使得双视域抬头显示系统的整体体积小，还能够极大地降低成本。
[0036]
如图1所示，在本发明的一种双视域抬头显示系统的一种实施例中，像源反射装置12为半反半透膜装置。具体原理是，光线在射向半反半透膜装置时，一部分的光线将发生透射，直接穿过该半反半透膜装置形成一路透射光路，另一部分光线将发生反射，形成一路反射光路，且透射光路与反射光路的出射方向不同，从而能够实现将同一光源向两个方向传递，也使得该像源反射装置12结构简单体积小，实现了双视域抬头显示系统的小型化。
[0037]
具体地，如图1和图4所示，在本发明的一种双视域抬头显示系统的一种实施例中，第一反射成像模块2包括第一模块漫射屏21、第一模块反射镜22和第一模块成像屏23，透射光路和反射光路中的一路顺次经过第一模块漫射屏21和第一模块反射镜22传递至第一模块成像屏23上形成第一模块虚像；第二反射成像模块包括第二模块漫射屏31、第二模块反射镜32和第二模块成像屏33，透射光路和反射光路中的另一路顺次经过第二模块漫射屏31和第二模块反射镜32传递至第二模块成像屏33上形成第二模块虚像，从而能够实现向两个
不同的方向传递图像内容相一致的图像源，也即是能够提供两个所处位置不同的视域，从而能够为所处位置不同的两位使用者同时提供图像内容相一致的虚像；在双视域抬头显示系统的实际安装过程中，一般优选为先确定透射光路的出射方向，随后再转动像源反射装置12，将反射光路调整至所需的出射方向。
[0038]
进一步具体地，在第一模块漫射屏21和第二模块漫射屏22上均具有能够将光线按照设定角度扩散的微结构阵列，以使得图像源在第一模块反射镜22上所成的像的长宽均大于图像源在第一模块漫射屏21上所成的像的长宽；图像源在第二模块反射镜32上所成的像的长宽均大于图像源在第二模块漫射屏31上所成的像的长宽，即是将图像起到放大的作用，一方面能够使得最终所成的虚像能够具有足够的大小，以保证使用者的使用体验；另一方面能够使得所需的第一模块漫射屏21和第二模块漫射屏22的体积较小，能够实现小型化。此外，微结构阵列中的微结构单元数量应足够多，以保证图像放大后人眼在观察虚像时看不到微结构单元，提升观感；在双视域抬头显示系统的实际安装过程中，应保证射向漫射屏的光线与漫射屏相垂直，以能够有效利用微结构阵列的扩散角度以及光线的能量，以保证像的大小以及亮度。
[0039]
如图4所示，在本发明的一种双视域抬头显示系统的一种实施例中，第一模块反射镜22的反射面为曲形反射面，且图像源经由该第一模块反射镜22反射至第一模块成像屏23上所形成的像的长宽均大于图像源在第一模块反射镜22上所形成的像的长宽；第二模块反射镜32的反射面为曲形反射面，且图像源经由该第二模块反射镜32反射至第二模块成像屏33上所形成的像的长宽均大于图像源在第二模块反射镜32上所形成的像的长宽，即是该设计能够起到将图像放大的作用，以保证在第一模块成像屏23以及第二模块成像屏33上所形成的虚像具有足够的大小，从而能够保证使用者的使用体验。
[0040]
进一步地，在本发明的一种双视域抬头显示系统的一种实施例中，第一模块漫射屏21与第一模块反射镜22之间的间距可调节；第二模块漫射屏31与第二模块反射镜32之间的间距可调节，该设计使得使用者能够根据自身的需要，通过改变漫射屏与反射镜之间的间距调节实现虚像大小的调节。
[0041]
如图2至图4所示，本发明第二方面所要提供的是一种车辆，该车辆包括上述技术方案中的双视域抬头显示系统，其中，如图3和图4所示，双视域抬头显示系统中的图像输出单元1位于座舱顶部4的中部区域，第一反射成像模块2位于座舱的后排座椅左侧eyebox中心5的前侧，第二反射成像模块3位于座舱的后排座椅右侧eyebox中心6的前侧；其中，eyebox中心即是指乘客落座于座椅上之后，其眼睛可能处于的位置范围的中心，将反射成像模块置于eyebox中心前侧能够方便后排乘客观察到反射成像模块所形成的虚像；反射成像模块所成的虚像的像距一般能够达到5m
‑
20m，即是所成的虚像处于车辆座舱的外部，这使得像的大小能够不受座舱宽度和高度的约束，以至于能够在座舱外部形成画面长宽大于座舱宽高的虚像，从而能够极大地提升视觉效果。
[0042]
优选地，在本发明的车辆的一种实施例中，第一反射成像模块2中的第一模块漫射屏21、第一模块反射镜22和第一模块成像屏23以及第二反射成像模块3中的第二模块漫射屏31、第二模块反射镜32和第二模块成像屏33均通过升降装置与座舱顶部4相连接以能够实现自由升降，更优选地，乘客能够根据自身眼球所处的位置调节升降装置的升降行程，以将反射成像模块调整至合适自己的位置。
[0043]
进一步优选地，在本发明的车辆的一种实施例中，在座舱顶部4上与第一反射成像模块2以及第二反射成像模块3相对应的位置处均设有用于容纳该第一反射成像模块2以及该第二反射成像模块3的收纳装置，使得在不使用双视域抬头显示系统的时候，各反射成像模块能够通过升降装置收缩进收纳装置内，从而起到防尘防震的作用，能够提高双视域抬头显示系统的使用寿命。
[0044]
更优选地，在本发明的车辆的一种实施例中，第一反射成像模块2中还设有第一模块摄像头，第二反射成像模块3中还设有第二模块摄像头；图像输出单元1、第一反射成像模块2和第二反射成像模块3均能够与车机系统电连接，将图像输出单元1、第一反射成像模块2和第二反射成像模块3与车机系统连接，从而能够通过车机系统实现对双视域抬头显示系统的控制，当然可以理解的是，也可以将双视域抬头显示系统直接与手机、平板等智能移动设备相连接，以通过智能移动设备实现对双视域抬头显示系统的控制；此外，反射成像模块处还设有摄像头，能够通过该摄像头实现视频通话、手势识别以及眼球识别等功能，极大地提升了交互体验。
[0045]
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。