抬头显示装置及其设计方法、载具与流程

本发明涉及抬头显示，尤其涉及抬头显示装置及其设计方法、载具。

背景技术：

1、随着汽车的普及，汽车也越来越智能化，为了提高驾驶安全性，使驾驶者注意力更集中于道路，越来越多车辆使用抬头显示器(head up display，hud)代替仪表盘，进行驾驶信息的展示，随着抬头显示器的发展，已经有了不同类型的hud，其中ar-hud已经被广泛使用。

2、为了确保抬头显示器提供更多信息，实现更广的车道覆盖，ar-hud需要实现数字投影和物理环境的结合，可以将ar-hud分为两个画面显示信息，其中一个焦面显示近景，另一个焦面显示远景，以实现不同距离场景的需求，双焦面抬头显示器成为了重要趋势。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种抬头显示装置及其设计方法、载具，实现双画面显示，以及减小抬头显示装置的体积。

2、第一方面，本发明实施例提供一种抬头显示装置的设计方法，所述抬头显示装置包括图像源组、一级反射镜组、近焦面二级反射镜和远焦面二级反射镜；

3、所述设计方法包括：

4、将眼盒的尺寸从第一预设尺寸缩小至第二预设尺寸；

5、将视场角从第一预设视场角扩大至第二预设视场角；

6、其中，所述抬头显示装置在所述第一预设尺寸与所述第一预设视场角下的光线包络体积为第一光线包络体积，在所述第二预设尺寸与所述第二预设视场角下的光线包络体积为第二光线包络体积，所述第一光线包络体积与所述第二光线包络体积的差值小于预设值。

7、可选地，一级反射镜组包括近焦面一级反射镜和远焦面一级反射镜；

8、在将眼盒的尺寸从第一预设尺寸缩小至第二预设尺寸之前，还包括：

9、对近焦面二级反射镜和远焦面二级反射镜的面型优化，对近焦面一级反射镜与所述近焦面二级反射镜之间的光程进行优化，对远焦面一级反射镜与所述远焦面二级反射镜之间的光程进行优化。

10、可选地，对近焦面二级反射镜和远焦面二级反射镜的面型优化，包括：

11、通过设置位置参数及面型系数作为变量，约束空间位置偏心旋转的参数，以物面点弥散斑最小为优化目标，进行所述近焦面二级反射镜和所述远焦面二级反射镜的面型优化。

12、可选地，在将视场角从第一预设视场角扩大至第二预设视场角之后，还包括：

13、再次对所述近焦面二级反射镜和所述远焦面二级反射镜的面型优化。

14、可选地，所述第二预设尺寸包括第二预设垂直尺寸和第二预设水平尺寸，所述第二预设垂直尺寸为所述眼盒在所述第二预设尺寸时沿垂直方向上的尺寸，所述第二预设水平尺寸为所述眼盒在所述第二预设尺寸时沿水平方向上的尺寸；

15、所述第二预设水平尺寸大于预设瞳距。

16、第二方面，本发明实施例提供一种抬头显示装置，根据第一方面所述的设计方法制作，所述抬头显示装置包括图像源组、一级反射镜组、近焦面二级反射镜和远焦面二级反射镜；

17、所述图像源组用于生成第一图像光束和第二图像光束；

18、所述一级反射镜组用于将所述第一图像光束投射至所述近焦面二级反射镜，将所述第二图像光束投射至所述远焦面二级反射镜；

19、所述近焦面二级反射镜用于根据所述第一图像光束投射形成第一图像；

20、所述远焦面二级反射镜用于根据所述第二图像光束投射形成第二图像。

21、可选地，所述近焦面二级反射镜和所述远焦面二级反射镜均为曲面镜。

22、可选地，所述近焦面二级反射镜和所述远焦面二级反射镜的面型均符合xy多项式。

23、可选地，所述一级反射镜组包括近焦面一级反射镜和远焦面一级反射镜；

24、所述近焦面一级反射镜用于将所述第一图像光束投射至所述近焦面二级反射镜，所述远焦面一级反射镜用于将所述第二图像光束投射至所述远焦面二级反射镜。

25、可选地，所述近焦面一级反射镜与所述近焦面二级反射镜之间的光程大于203.21mm，小于224.6mm；

26、和/或，所述远焦面一级反射镜与所述远焦面二级反射镜之间的光程大于362.78mm，小于400.96mm。

27、可选地，所述一级反射镜组包括一级反射镜，所述一级反射镜包括近焦面一级反射区和远焦面一级反射区；

28、所述近焦面一级反射区用于将所述第一图像光束投射至所述近焦面二级反射镜，所述远焦面一级反射区用于将所述第二图像光束投射至所述远焦面二级反射镜。

29、可选地，所述图像源组包括图像源，所述图像源包括第一显示区和第二显示区，所述第一显示区用于生成所述第一图像光束，所述第二显示区用于生成所述第二图像光束。

30、可选地，所述图像源组包括第一图像源和第二图像源，所述第一图像源用于生成所述第一图像光束，所述第二图像源用于生成所述第二图像光束。

31、可选地，所述远焦面二级反射镜位于所述图像源组与所述近焦面二级反射镜之间。

32、可选地，所述一级反射镜组包括近焦面一级反射镜和远焦面一级反射镜；

33、所述近焦面一级反射镜用于将所述第一图像光束投射至所述近焦面二级反射镜，所述远焦面一级反射镜用于将所述第二图像光束投射至所述远焦面二级反射镜；

34、所述近焦面一级反射镜与所述近焦面二级反射镜相对设置，所述远焦面一级反射镜与所述远焦面二级反射镜相对设置。

35、第三方面，本发明实施例提供一种载具，包括第二方面所述的抬头显示装置，以及风挡玻璃；

36、所述抬头显示装置出射的所述第一图像光束投射至所述风挡玻璃，形成所述第一图像，所述抬头显示装置出射的所述第二图像光束投射至所述风挡玻璃，形成所述第二图像。

37、本发明实施例提供一种抬头显示装置的设计方法，由该设计方法制作的抬头显示装置可以实现双画面显示，以及减小了抬头显示装置的体积。另外，本发明实施例通过缩小眼盒300的尺寸，保证扩展视场角前后的光线包络体积基本一致，实现视场角的增大。从而在不增加抬头显示装置的体积的前提下，实现更大的视场角。由此，抬头显示装置不占用车内更大的空间，避免对整车周边的改动。

技术特征：

1.一种抬头显示装置的设计方法，其特征在于，所述抬头显示装置包括图像源组、一级反射镜组、近焦面二级反射镜和远焦面二级反射镜；

2.根据权利要求1所述的抬头显示装置的设计方法，其特征在于，一级反射镜组包括近焦面一级反射镜和远焦面一级反射镜；

3.根据权利要求2所述的抬头显示装置的设计方法，其特征在于，对近焦面二级反射镜和远焦面二级反射镜的面型优化，包括：

4.根据权利要求2所述的抬头显示装置的设计方法，其特征在于，在将视场角从第一预设视场角扩大至第二预设视场角之后，还包括：

5.根据权利要求1所述的抬头显示装置的设计方法，其特征在于，所述第二预设尺寸包括第二预设垂直尺寸和第二预设水平尺寸，所述第二预设垂直尺寸为所述眼盒在所述第二预设尺寸时沿垂直方向上的尺寸，所述第二预设水平尺寸为所述眼盒在所述第二预设尺寸时沿水平方向上的尺寸；

6.一种抬头显示装置，其特征在于，根据权利要求1-5任一项所述的设计方法制作，所述抬头显示装置包括图像源组、一级反射镜组、近焦面二级反射镜和远焦面二级反射镜；

7.根据权利要求6所述的抬头显示装置，其特征在于，所述近焦面二级反射镜和所述远焦面二级反射镜均为曲面镜。

8.根据权利要求7所述的抬头显示装置，其特征在于，所述近焦面二级反射镜和所述远焦面二级反射镜的面型均符合xy多项式。

9.根据权利要求6所述的抬头显示装置，其特征在于，所述一级反射镜组包括近焦面一级反射镜和远焦面一级反射镜；

10.根据权利要求9所述的抬头显示装置，其特征在于，所述近焦面一级反射镜与所述近焦面二级反射镜之间的光程大于203.21mm，小于224.6mm；

11.根据权利要求6所述的抬头显示装置，其特征在于，所述一级反射镜组包括一级反射镜，所述一级反射镜包括近焦面一级反射区和远焦面一级反射区；

12.根据权利要求6所述的抬头显示装置，其特征在于，所述图像源组包括图像源，所述图像源包括第一显示区和第二显示区，所述第一显示区用于生成所述第一图像光束，所述第二显示区用于生成所述第二图像光束。

13.根据权利要求6所述的抬头显示装置，其特征在于，所述图像源组包括第一图像源和第二图像源，所述第一图像源用于生成所述第一图像光束，所述第二图像源用于生成所述第二图像光束。

14.根据权利要求6所述的抬头显示装置，其特征在于，所述远焦面二级反射镜位于所述图像源组与所述近焦面二级反射镜之间。

15.根据权利要求14所述的抬头显示装置，其特征在于，所述一级反射镜组包括近焦面一级反射镜和远焦面一级反射镜；

16.一种载具，其特征在于，包括权利要求6-15任一项所述的抬头显示装置，以及风挡玻璃；

技术总结
本发明提供一种抬头显示装置及其设计方法、载具，涉及抬头显示技术领域。抬头显示装置包括图像源组、一级反射镜组、近焦面二级反射镜和远焦面二级反射镜；设计方法包括：将眼盒的尺寸从第一预设尺寸缩小至第二预设尺寸；将视场角从第一预设视场角扩大至第二预设视场角；其中，抬头显示装置在第一预设尺寸与第一预设视场角下的光线包络体积为第一光线包络体积，在第二预设尺寸与第二预设视场角下的光线包络体积为第二光线包络体积，第一光线包络体积与第二光线包络体积的差值小于预设值。本发明实施例实现双画面显示，以及减小抬头显示装置的体积。

技术研发人员：王云帆,管晋
受保护的技术使用者：浙江炽云科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5