HUD成像屏及車載HUD智能終端的製作方法
2023-05-20 02:19:56
本實用新型涉及智能終端技術領域，尤其涉及一種HUD成像屏及車載HUD智能終端。
背景技術：
平視顯示器（HUD，Head Up Display），是早期應用在航空器上的飛行輔助儀器。平視的意思是指飛行員不需要低頭就能夠看到他需要的重要資訊。平視顯示器最早出現在軍用飛機上，降低飛行員低頭查看儀表的頻率，避免注意力中斷以及喪失對狀態意識（SituationAwareness）的掌握。由於平視顯示器的方便性以及能夠提高飛行安全，民航機也紛紛跟進安裝。
隨著科學技術的發展，平視顯示器也被越來越多地在汽車上使用。汽車上的平視顯示器能夠將重要的行車信息，例如速度、發動機轉數、油耗、胎壓、導航以及外接智能設備的信息實時地顯示在前擋風玻璃上駕駛員的視野中，這樣使得駕駛員不必低頭，就可以看到行車信息，從而避免分散對前方道路的注意力，消除了潛在的行車隱患；而且，由於投影時虛像落在車正前方，駕駛員調整目視焦距的時間將縮短，對於駕駛者而言更為安全。同時，使得駕駛員不必在觀察遠方的道路和近處的儀表之間調節眼睛，可以避免眼睛的疲勞，能夠極大地增強行車全和改進駕駛體驗。
但是，現有的平視顯示器中的HUD成像屏主要有兩種：一是完全透明的PC板；二是完全不透明的反射板。其中，前者導致投影儀投影的圖像不夠清晰，後者因為完全不透明導致駕駛員的視野受到遮擋，增加了駕駛安全危險。故現有技術有待改進和發展。
技術實現要素：
本實用新型所要解決的技術問題在於，一方面提供一種結構簡單、穩定性強的HUD成像屏，可保證成像清晰。
另一方面，提供一種體積小巧、結構簡單、穩定性強的車載HUD智能終端，可避免駕駛員的視野受到遮擋。
為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種HUD成像屏，包括PC板，所述PC板的兩側表面均鍍有減反射膜及三防膜；其中，所述三防膜可有效實現防塵，防指紋，防水。
作為上述方案的改進，所述HUD成像屏的透光率為77±2%。
作為上述方案的改進，所述HUD成像屏的厚度為1.0~3.0mm。
作為上述方案的改進，所述HUD成像屏為凹面結構，所述HUD成像屏的曲率半徑為350~400mm。
相應地，本實用新型還提供了一種車載HUD智能終端，包括基座、封裝於所述基座內部的控制面板及設於所述基座上的HUD成像屏，所述控制面板與HUD成像屏相連。
作為上述方案的改進，所述基座上還設有顯示屏，所述控制面板與顯示屏相連，所述顯示屏的顯示面與HUD成像屏的成像面相向設置。
作為上述方案的改進，所述基座上還設有反射屏，所述顯示屏的顯示面與反射屏的反射面相向設置，所述反射屏的反射面與HUD成像屏的成像面相向設置，所述反射屏與HUD成像屏之間的距離小於HUD成像屏的一倍焦距，所述反射屏的反射面設有菲涅爾透鏡。
作為上述方案的改進，所述基座頂部設有凹槽，所述顯示屏固定於所述凹槽的槽壁上，所述反射屏鉸接於所述凹槽的槽壁上，所述反射屏摺疊後嵌於所述凹槽內，所述HUD成像屏鉸接於所述基座的上表面，所述HUD成像屏摺疊後覆蓋於所述基座上方。
作為上述方案的改進，所述控制面板包括用於控制所述顯示屏的主控器及用於檢測信號的傳感器模塊，所述主控器與所述傳感器模塊相連；所述傳感器模塊包括用於檢測車輛加速度的加速度傳感器、用於檢測車輛位置、方向的磁力傳感器、用於檢測環境亮度的光傳感器以及用於檢測控制面板溫度的溫度傳感器。
作為上述方案的改進，所述控制面板還包括與所述主控器分別相連的連接模塊、通信模塊、GPS模塊、存儲模塊及音頻模塊，所述連接模塊用於連接外部設備，所述通信模塊用於數據傳輸，所述GPS模塊用於採集衛星數據，所述音頻模塊用於識別及播放音頻信息。
實施本實用新型，具有如下有益效果：
本實用新型HUD成像屏依次包括三防膜、減反射膜、PC板、減反射膜及三防膜，形成透光率為77±2%、曲率半徑為350~400mm的特殊結構，可有效消除重影，保證投影圖像具有良好的清晰度，還可避免駕駛員的視野受到遮擋。
本實用新型車載HUD智能終端包括基座、控制面板及HUD成像屏，其中，車載信息可直接通過HUD成像屏進行顯示，結構簡單，可有效節約生產成本，而且不再需要將車載信息投射至前擋風玻璃上，可有效避免因擋風玻璃的型號不同所造成的圖線辨析度低、觀看過程容易造成眩暈、在強光下無法成像等不良影響。進一步，通過增設顯示屏，使車載信息可通過投影方式進行顯示，即投影過程中，控制面板直接驅動顯示屏，顯示屏發出的光線投影至本機的HUD成像屏或其它外置屏幕，再經由HUD成像屏或外置屏幕進一步反射進入人眼，靈活性強。進一步，通過增設反射屏，使顯示屏發出的光線經過反射屏反射後射入HUD成像屏，再經由HUD成像屏進一步反射進入人眼，可在保證虛像距離及原有光路總長度不變的情況下，大大縮短了車載HUD智能終端的物理結構，使得本實用新型的體積更為小巧，便於放置，成本更低，更容易適應更多車型要求。
同時，本實用新型車載HUD智能終端中反射屏、基座及HUD成像屏相互鉸接，且基座頂部設有凹槽。當不需要投影時，可將反射屏沿鉸接部件向下旋轉，使反射屏摺疊後嵌於所述基座的凹槽內，並將HUD成像屏沿鉸接部件向下旋轉，使HUD成像屏摺疊後覆蓋於所述基座上方，此時，反射屏、基座及HUD成像屏相互摺疊形成盒狀結構，節省空間，便於放置。
另外，本實用新型車載HUD智能終端的控制面板中設有多個功能模塊。其中，通過傳感器模塊可實時檢測外界環境從而有效地調節顯示屏的亮度，靈活地適應外界環境，保證全天候安全使用；通過連接模塊連接外部設備，可使車載HUD智能終端具備良好的連接能力，擴展性強；通過通信模塊可實現數據更新、數據下載及系統升級等，構建完整的智能系統；相應地，各功能模塊均採用車規級晶片，可有效保證車輛在行駛過程中，不受外界的環境、溫度、光亮及溼度的影響，保證本實用新型穩定運行。
附圖說明
圖1是本實用新型HUD成像屏的結構示意圖；
圖2顯示了本實用新型車載HUD智能終端的第一實施例結構圖；
圖3是本實用新型車載HUD智能終端的放置區域示意圖；
圖4是本實用新型車載HUD智能終端中控制面板的結構示意圖；
圖5顯示了本實用新型車載HUD智能終端的第二實施例結構圖；
圖6顯示了本實用新型車載HUD智能終端的第三實施例結構圖；
圖7是圖6的立體分解圖；
圖8是圖6的光路示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型作進一步地詳細描述。僅此聲明，本實用新型在文中出現或即將出現的上、下、左、右、前、後、內、外等方位用詞，僅以本實用新型的附圖為基準，其並不是對本實用新型的具體限定。
參見圖1，圖1顯示了本實用新型一種HUD成像屏5的具體結構，其包括PC板51，PC板51的兩側表面均依次鍍有減反射膜（52a，52b）及三防膜（53a，53b）。即，HUD成像屏5的結構層依次包括三防膜53a、減反射膜52a、PC板51、減反射膜52b及三防膜53b。其中，三防膜（53a，53b）具有良好的防塵、防指紋、防水效果；PC板51優選為超高清鏡片，但不以此為限制，只要可保證投影圖像清晰即可。
進一步，HUD成像屏5的透光率為77±2%。需要說明的是，當HUD成像屏5的透光率過大時，則容易導致HUD成像屏5上的圖像不清晰，當HUD成像屏5的透光率過小時，則容易導致駕駛員無法看到HUD成像屏5前方的視野，從而發生安全事故，因此，選擇透光率為77±2%的HUD成像屏5則既可保證投影圖像清晰度，也能保證駕駛安全。HUD成像屏5的透光率優選為77%。
HUD成像屏5的厚度為1.0~3.0mm，基於DLP成像技術的車載HUD智能終端在HUD成像屏5厚度大於3mm時，則容易導致重影無法修正，在HUD成像屏5厚度小於1mm時，則容易導致HUD成像屏5破碎，強度不足。HUD成像屏5的厚度優選為2mm。
HUD成像屏5為凹面結構，HUD成像屏5的曲率半徑為350~400mm。當HUD成像屏的曲率半徑大於400mm時，會使光機投影的圖像放大倍數不足，成像屏虛像成像距離太近；當HUD成像屏的曲率半徑小於350mm時，則容易導致光機投影的圖像畸形。HUD成像屏的曲率半徑優選為350~390mm，進一步優選曲率半徑為384mm，既兼顧了虛像成像距離足夠遠，虛像放大倍數也適宜。由上可知，本實用新型通過在PC板51上鍍膜，形成具有特殊結構的HUD成像屏5，既可有效保證投影圖像具有良好的清晰度，還可避免駕駛員的視野受到遮擋。
參見圖2，圖2顯示了本實用新型車載HUD智能終端的第一實施例結構，其包括基座2、封裝於基座2內部的控制面板1及設於基座2上的HUD成像屏5，控制面板1與HUD成像屏5相連。
具體地，HUD成像屏5包括PC板51，PC板51的兩側表面依次鍍有減反射膜（52a，52b）及三防膜（53a，53b）。即，HUD成像屏5的結構層依次包括三防膜53a、減反射膜52a、PC板51、減反射膜52b及三防膜53b，其中。PC板51優選為超高清鏡片，但不以此為限制，只要可保證投影圖像清晰即可；HUD成像屏5的透光率為77±2%，優選為73~79%；HUD成像屏5的厚度為1.0~3.0mm，優選為2mm；HUD成像屏5為凹面結構，HUD成像屏5的曲率半徑為350~400mm ，優選為384mm。
使用過程中，可將車載HUD智能終端放置於車輛的擋風玻璃前（參見圖3中的A區域）。與現有技術相比，本實用新型將車載信息通過HUD成像屏5直接進行顯示，結構簡單，可有效節約生產成本，同時，不再需要將車載信息投射至前擋風玻璃上，可有效避免因擋風玻璃的型號不同所造成的圖線辨析度低、觀看過程容易造成眩暈、在強光下無法成像等不良影響。
參見圖4，圖4顯示了本實用新型車載HUD智能終端中控制面板1的具體結構，其包括主控器11、傳感器模塊12、連接模塊13、通信模塊14、GPS模塊15、存儲模塊16及音頻模塊17，傳感器模塊12、連接模塊13、通信模塊14、GPS模塊15、存儲模塊16及音頻模塊17分別與主控器11相連。
需要說明的是，傳感器模塊12、連接模塊13、通信模塊14、GPS模塊15、存儲模塊16及音頻模塊17相互獨立，互不影響，用戶可根據實際情況增加或減少相應的功能模塊以適應實際應用，靈活性強。
主控器11用於採集傳感器模塊12、連接模塊13、通信模塊14、GPS模塊15、存儲模塊16及音頻模塊17的信號以HUD成像屏5顯示相應的投影信息，主控器11優選為車規級PX2晶片。
傳感器模塊12用於檢測信號。具體地，傳感器模塊12為加速度傳感器、磁力傳感器、光傳感器或溫度傳感器中的任意一種或幾種，但不以此為限制，用戶可根據實際需求增加或減少相應的傳感器。其中，加速度傳感器用於檢測車輛加速度，可有效地實現輔助導航、檢測急剎車等突發狀態；磁力傳感器用於檢測車輛位置、方向；光傳感器用於檢測環境亮度，從而有效地調節顯示屏3的亮度，靈活地適應外界環境，保證全天候安全使用；溫度傳感器用於檢測控制面板1溫度，避免出現過溫情況。
連接模塊13用於連接外部設備，外部設備可以為智能小按鈕、無線雷達、無線相機等，擴展性強。具體地，連接模塊13包括BT模塊和/或WIFI模塊，優選為AP6330晶片，具有2.4G及5G無線通信功能。
通信模塊14用於數據傳輸。具體地，通信模塊14為4G通信模塊14，在主控器11的驅動下可有效實現數據更新、數據下載及系統升級等，優選為SIM7100C晶片。
GPS模塊15用於採集衛星數據，實現GPS導航定位，優選為SIM7100C晶片。
存儲模塊16用於存儲系統的啟動數據及用戶的相關數據。
音頻模塊17用於識別及播放音頻信息，優選為WM8960晶片。
因此，與現有技術相比，本實用新型車載HUD智能終端的控制面板1中增設有多個功能模塊。其中，通過傳感器模塊12實時檢測外界環境從而有效地調節顯示屏3的亮度，靈活地適應外界環境，保證全天候安全使用；通過連接模塊13連接外部設備，可使車載HUD智能終端具備良好的連接能力，擴展性強；通過通信模塊14可實現數據更新、數據下載及系統升級等，構建完整的智能系統；另外，各功能模塊均採用車規級晶片，可有效保證車輛在行駛過程中，不受外界的環境、溫度、光亮及溼度的影響，保證本實用新型穩定運行。
參見圖5，圖5顯示了本實用新型車載HUD智能終端的第二實施例結構，與圖3所示的第一實施例不同的是，本實施例中，基座2上還設有顯示屏3，控制面板1與顯示屏3相連，顯示屏3的顯示面與HUD成像屏5的成像面相向設置。
投影過程中，控制面板1驅動顯示屏3，顯示屏3發出的光線投影至HUD成像屏5或其它外置屏幕，再經由HUD成像屏5或其它外置屏幕進一步反射進入人眼，靈活性強，使投影信息不再需要投射至前擋風玻璃上，可有效避免因擋風玻璃的型號不同所造成的圖線辨析度低、觀看過程容易造成眩暈、在強光下無法成像等不良影響。
參見圖6~8，圖6~8顯示了本實用新型車載HUD智能終端的第三實施例結構，與圖6所示的第二實施例不同的是，本實施例中，基座2上還設有反射屏4，顯示屏3的顯示面與反射屏4的反射面相向設置，反射屏4的反射面與HUD成像屏5的成像面相向設置，所述反射屏4與HUD成像屏5之間的距離小於HUD成像屏5的一倍焦距，反射屏4的反射面設有菲涅爾透鏡。
與現有技術相比，本實用新型中設置有HUD成像屏5，投影過程中，控制面板1驅動顯示屏3，顯示屏3發出的光線經過反射屏4反射後射入HUD成像屏5，再經由HUD成像屏5進一步反射進入人眼，使投影信息不再需要投射至前擋風玻璃上，可有效避免因擋風玻璃的型號不同所造成的圖線辨析度低、觀看過程容易造成眩暈、在強光下無法成像等不良影響；同時，本實用新型中還通過增加反射屏4，在保證虛像距離及原有光路總長度不變的情況下，大大縮短了車載HUD智能終端的物理結構，使得本實用新型的體積更為小巧，便於放置，成本更低，更容易適應更多車型要求。
進一步，基座2頂部設有凹槽6；顯示屏3固定於凹槽6的槽壁上，反射屏4鉸接於凹槽6的槽壁上，並可沿鉸接機構旋轉實現摺疊，反射屏4摺疊後可嵌於凹槽6內； HUD成像屏5鉸接於基座2的上表面，並可沿鉸接機構旋轉實現摺疊， HUD成像屏5摺疊後可覆蓋於基座2上方。
需要說明的是，當不需要投影時，可將反射屏4沿鉸接部件向下旋轉，使反射屏4摺疊後嵌於基座2的凹槽6內，同時，將HUD成像屏5沿鉸接部件向下旋轉，使HUD成像屏5摺疊後覆蓋於基座2上方，此時，反射屏4、基座2及HUD成像屏5相互摺疊形成盒狀結構，節省空間，便於放置；當需要投影時，可將反射屏4沿鉸接部件向上旋轉，使顯示屏3的顯示面與反射屏4的反射面相向設置，同時，將HUD成像屏5沿鉸接部件向上旋轉，使反射屏4的反射面與HUD成像屏5的成像面相向設置，此時，顯示屏3發出的光線經過反射屏4反射後射入HUD成像屏5，再經由HUD成像屏5進一步反射進入人眼。
以上所述是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護範圍。