CN207557584U - 增强现实抬头显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种增强现实抬头显示装置。该装置包括：第一成像单元和第二成像单元，所述第一成像单元包括：第一显示模组、第一反射镜、第二反射镜，所述第一显示模组用于显示第一图像源并依次通过所述第一反射镜、所述第二反射镜，形成第一虚像；所述第二成像单元包括：第二显示模组、第三反射镜，以及所述第二显示模组用于显示第一图像源并依次通过所述第三反射镜，形成第二虚像；本申请解决了增强现实抬头显示装置所需空间体积大，不紧凑的技术问题。此外，本申请增强现实抬头显示装置可实现投影远、近距离两幅图像的成像。

Description

增强现实抬头显示装置

技术领域

本申请涉及抬头显示装置，具体而言，涉及一种增强现实抬头显示装置。

背景技术

增强现实抬头显示装置(英文全称：Augmented Reality-Head Up Display，简称：AR-HUD)投影的图像与实际路面场景重叠，同时还能显示传统抬头显示装置显示的车速、车况等信息。现阶段通过光学系统实现同时投影两幅图像，一幅为投影距离7米左右的图像，与实际环境重叠，称为：增强现实图像；一幅为投影距离2米左右的图像，显示车速、车况信息，称为：车辆状态图像。

发明人发现，为实现上述功能显示投影距离不同的两幅图像，如果直接利用两个抬头显示装置实现，所需空间体积大。

针对相关技术中增强现实抬头显示装置所需空间体积大，不紧凑的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本申请的主要目的在于提供一种增强现实抬头显示装置，以解决相关技术中增强现实抬头显示装置所需空间体积大，不紧凑的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种增强现实抬头显示装置。

根据本申请的增强现实抬头显示装置包括：第一成像单元和第二成像单元，所述第一成像单元，用于投影增强现实图像；所述第二成像单元，用于投影车辆状态图像；所述第一成像单元包括：第一显示模组、第一反射镜、第二反射镜，所述第一显示模组用于显示第一图像源并依次通过所述第一反射镜、所述第二反射镜，形成第一虚像；所述第二成像单元包括：第二显示模组、第三反射镜，以及所述第二显示模组用于显示第二图像源并依次通过所述第三反射镜，形成第二虚像；其中，所述第一虚像为增强现实图像，所述第二虚像为车辆状态图像。

进一步地，所述第二反射镜和所述第三反射镜，相邻设置且按照预设夹角设置。

进一步地，所述第一显示模组和所述第二显示模组之间的相对距离，用于调整第一虚像和第二虚像的投影距离。

进一步地，所述第一虚像的投影距离≥4m。

进一步地，所述第二虚像的投影距离1.5至3m。

进一步地，所述第一反射镜满足以下任一一种条件：

所述第一反射镜为无光焦度或有光焦度的镜片；

所述第一反射镜的反射面镀有部分透射部分反射膜；以及

所述第一反射镜的反射面镀有偏振膜。

进一步地，所述第二显示模组与第一反射镜之间设置平面反射镜用以折叠光路。

进一步地，所述第二显示模组设置于所述第一反射镜上侧或者下侧。

进一步地，述第二反射镜和所述第三反射镜为曲面镜；所述第一反射镜为曲面镜或者平面镜。

进一步地，所述第一显示模组和所述第二显示模组为LCD、LCOS或者DLP模组。

在本申请实施例中，采用多显示模组和双光路投影的方式，通过第一成像单元和第二成像单元，达到了同时保证投影远、近距离两幅图像的目的，从而实现了减少所需空间体积的技术效果，进而解决了增强现实抬头显示装置所需空间体积大，不紧凑的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的增强现实抬头显示装置光路示意图；

图2是根据本申请第一实施例的增强现实抬头显示装置示意图；

图3是图2中优选实施方式示意图；

图4是根据本申请第二实施例的增强现实抬头显示装置示意图；

图5是根据本申请第三实施例的增强现实抬头显示装置示意图

图6是根据本申请第四实施例的增强现实抬头显示装置示意图；以及

图7是根据本申请第五实施例的增强现实抬头显示装置示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1是根据相关技术的增强现实抬头显示装置光路示意图，常规的抬头显示装置1的光路如图1所示，显示模组16的出射光线，经反射镜17、18反射至挡风玻璃2，经挡风玻璃2反射形成虚像3。虚像3上、下视场光线路径为103、104所示。由此可见，采用一块连续的反射镜18时，显示模组16、反射镜17表面均为连续表面。增强现实抬头显示装置采用一块连续的反射镜18时，后续显示模组、反射镜17还容易引起光线串扰。

本申请针对上述缺陷，采用多显示模组和双光路投影的方式，通过第一成像单元和第二成像单元，达到了同时保证投影远、近距离两幅图像的目的，从而实现了减少所需空间体积的技术效果，进而解决了增强现实抬头显示装置所需空间体积大，不紧凑的技术问题。具体地，本申请中的装置如下所述。

如图2是根据本申请第一实施例的增强现实抬头显示装置示意图，本申请一实施例中的一种增强现实抬头显示装置，包括：第一成像单元和第二成像单元，所述第一成像单元，用于投影增强现实图像；所述第二成像单元，用于投影车辆状态图像；所述第一成像单元包括：第一显示模组11、第一反射镜13、第二反射镜14，所述第一显示模组11用于显示第一图像源并依次通过所述第一反射镜13、所述第二反射镜14，形成第一虚像4；所述第二成像单元包括：第二显示模组12、第三反射镜15，以及所述第二显示模组12用于显示第二图像源并依次通过所述第三反射镜15，形成第二虚像3；其中，所述第一虚像4为增强现实图像，所述第二虚像3为车辆状态图像。

具体地，可将本实施例中的增强现实抬头显示装置1设置于挡风玻璃2下方仪表台下，抬头显示装的出射光束经挡风玻璃反射进入眼盒区域，在前方形成车辆状态图像3和AR图像4。显示模组一11、反射镜一13、反射镜二14构成AR图像光学系统，显示模组一显示图像源光线，依次经反射镜一、反射镜二反射，至挡风玻璃反射，进入眼盒区域并在前方形成虚像，虚像为增强现实图像。主要光线路径为101。第二显示模组12、第三反射镜15构成车辆状态图像光学系统。第二显示模组显示图像源光线，经反射镜三反射，至挡风玻璃反射，进入眼盒区域并在前方形成虚像，虚像为车辆状态图像。主要光线路径为102。

第一显示模组11相对第二显示模组12，距离对应反射镜光程长，同样的放大倍率下，所成的像有更远的投影距离，能够满足增强现实图像图像4相对车辆状态图像3有较远的投影距离。对应的反射镜14、15设计以不同的曲率半径，可以进一步控制图像4、3的投影距离。

第二反射镜14、第三反射镜15相邻设置于增强现实抬头显示装置的前方，且带有一定夹角设置，分别用于反射增强现实图像、车辆状态图像。第一显示模组、第二显示模组、第一反射镜设置于第二反射镜一侧，靠近驾驶员方向。

优选地，所述第一显示模组和所述第二显示模组之间的相对距离，用于调整第一虚像和第二虚像的投影距离。优选地，所述第一虚像的投影距离≥4m。优选地，所述第二虚像的投影距离1.5至3m。

例如，驾驶员眼睛位于眼盒区域内观看，增强现实图像4位于车辆状态图像3上方。增强现实图像4具有较远的投影距离，投影距离≥4m，车辆状态图像具有较近的投影距离，投影距离1.5～3m。

优选地，图3是图2中优选实施方式示意图；如图3所示，通过调整增强现实抬头显示装置1，以及对应反射镜组面型参数，增强现实图像带有一定倾角，以与实际路面靠近。倾角401，10～90°，优选地倾角设置为45°。

优选地，所述第二反射镜14和所述第三反射镜15，相邻设置且按照预设夹角设置。

请参考图1和图3，作为本实施例中的优选，所述第一反射镜满足以下任一一种条件：所述第一反射镜13为无光焦度或有光焦度的镜片；所述第一反射镜的反射面镀有部分透射部分反射膜；以及所述第一反射镜的反射面镀有偏振膜。

例如，反射镜三15相对于反射镜二14，有不同的倾角，因此第二显示模组12的位置与远离第一显示模组11，避免二者干涉。倾角差异为角度111，值为2～20°。

例如，第二显示模组设置于反射镜一后方；反射镜一为无光焦度的镜片，或有光焦度的镜片，作为透镜参与车辆状态图像成像。图4中示例第一反射镜为一有光焦度正透镜参与成像。根据具体设计可以选择无光焦度、负光焦度透镜。

例如，第二显示模组设置于第一反射镜后方；第一反射镜反射面镀有部分透射部分反射膜，或偏振膜，实现合束作用。

在本申请一实施例中，所述第二显示模组与第一反射镜之间设置平面反射镜用以折叠光路。

例如，如图5中所述，作为上述方案的一种变形，添加折叠反射镜。第二显示模组设置于第一反射镜后方；第二显示模组与第一反射镜之间设置平面反射镜，用以折叠光路。

在本申请一实施例中，所述第二显示模组设置于所述第一反射镜上侧或者下侧。

例如，如图6中所述，第二显示模组12设置于第一反射镜13上侧，第一反射镜不参与车辆状态图像成像。

例如，如图7中所述，第二显示模组12设置于第一反射镜13下侧，第一反射镜不参与车辆状态图像成像。

如图4所示，第三反射镜15相对于第二反射镜14，有不同的倾角，因此第二显示模组12的位置与远离第一显示模组11，避免二者干涉。倾角差异为角度111，值为2～20°。

例如，第二显示模组设置于第一反射镜后方；第一反射镜13为无光焦度的镜片，或有光焦度的镜片，作为透镜参与车辆状态图像成像。图中示例第一反射镜13为一有光焦度正透镜参与成像。根据具体设计可以选择无光焦度、负光焦度透镜。

例如，第二显示模组设置于第一反射镜后方；第一反射镜反射面镀有部分透射部分反射膜，或偏振膜，实现合束作用。

在本申请一实施例中，所述第二反射镜和所述第三反射镜为曲面镜；所述第一反射镜为曲面镜或者平面镜。

在本申请一实施例中，所述第一显示模组和所述第二显示模组为LCD、LCOS或者DLP模组。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

采用多显示模组和双光路投影的方式，通过第一成像单元和第二成像单元，达到了同时保证投影远、近距离两幅图像的目的，从而实现了减少所需空间体积的技术效果，进而解决了增强现实抬头显示装置所需空间体积大，不紧凑的技术问题。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增强现实抬头显示装置，其特征在于，包括：第一成像单元和第二成像单元，所述第一成像单元，用于投影增强现实图像；所述第二成像单元，用于投影车辆状态图像；

所述第一成像单元包括：第一显示模组、第一反射镜、第二反射镜，

所述第一显示模组用于显示第一图像源并依次通过所述第一反射镜、所述第二反射镜，形成第一虚像；

所述第二成像单元包括：第二显示模组、第三反射镜，以及

所述第二显示模组用于显示第二图像源并依次通过所述第三反射镜，形成第二虚像；

其中，所述第一虚像为增强现实图像，所述第二虚像为车辆状态图像。

2.根据权利要求1所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，所述第二反射镜和所述第三反射镜，相邻设置且按照预设夹角设置。

3.根据权利要求1所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，所述第一显示模组和所述第二显示模组之间的相对距离，用于调整第一虚像和第二虚像的投影距离。

4.根据权利要求3所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，所述第一虚像的投影距离≥4m。

5.根据权利要求3所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，所述第二虚像的投影距离1.5至3m。

6.根据权利要求1所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，所述第一反射镜满足以下任一一种条件：

所述第一反射镜为无光焦度或有光焦度的镜片；

所述第一反射镜的反射面镀有部分透射部分反射膜；以及

所述第一反射镜的反射面镀有偏振膜。

7.根据权利要求1所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，所述第二显示模组与第一反射镜之间设置平面反射镜用以折叠光路。

8.根据权利要求1所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，所述第二显示模组设置于所述第一反射镜上侧或者下侧。

9.根据权利要求1所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，所述第二反射镜和所述第三反射镜为曲面镜；所述第一反射镜为曲面镜或者平面镜。

10.根据权利要求1所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，所述第一显示模组和所述第二显示模组为LCD、LCOS或者DLP模组。