智能车载悬挂式夜视平视显示器.pdf

智能车载悬挂式夜视平视显示器。将光学投影组件与红外成像组件集成在一起，安置于汽车内后视镜与前档玻璃之间，显示屏是一个前后表面都是自由曲面的半透半反射屏，放置于方向盘前方。采用主动红外探测的方式，利车灯处的红外LED光源，通过红外镜头及非制冷红外焦平面探测器获取红外图像，转换成可见光黑白图像后，投影到半透半反显示屏上，被人眼所接收。使驾驶员通过平视显示器不仅可以看到时速、转速、油耗、导航等行车信息，还可以看到红外图像，保证了行车的安全。悬挂式的平视显示器，安装方便，维修容易，可广泛安装于各种车型中。

1.  一种智能车载悬挂式夜视平视显示器,由光学投影组件、半透半反射显示屏及红外成像组件构成，其特征是：光学投影组件与红外成像组件集成在一起，悬挂于汽车内视镜与前档玻璃之间，半透半反射显示屏独立安放于方向盘前方。

2.  根据权利要求1所述的智能车载悬挂式夜视平视显示器，其特征是：半透半反射显示屏是一个两个表面都是自由曲面的透镜组成。

3.   根据权利要求1所述的智能车载悬挂式夜视平视显示器，其特征是：光学投影组件由高亮LED光源、液晶光阀、反射镜组成，反射镜可以微调。

4.  根据权利要求1所述的智能车载悬挂式夜视平视显示器，其特征是：红外成像组件由红外成像镜头和非制冷红外焦平面探测器组成。

5.   根据权利要求1所述的智能车载悬挂式夜视平视显示器，其特征是：夜视系统采用主动红外探测的方式，利用置于车灯内的红外LED作为光源，通过红外成像组件获取红外图像信息，转换成可见光黑白图像后，通过光学投影组件成像到半透半反射显示屏的特定区域。

6.   根据权利要求1所述的智能车载悬挂式夜视平视显示器，其特征是：可以显视时速、转速、油耗、导航信息、路况信息、行车规划、红外夜视图像。

7.   根据权利要求4所述的红外成像组件，其特征是：红外成像镜头的工作波段为850nm-940nm。

智能车载悬挂式夜视平视显示器
技术领域
本发明专利属于汽车电子类产品，具体涉及一种具有红外夜视功能的悬挂式平视显示器。
背景技术
平视显示器的英文是Head Up Display，一般缩写为HUD, 意为“抬头显示”,也可以称为“平视显示器”，是第二次世界大战时为解决战斗机飞行员交替观察驾驶舱内仪表和跟踪目标引起的内外视觉矛盾而开始研发的。同许多战争发展出来的技术一样，HUD最初的应用就是在战斗机上, 最早装备 HUD的飞机是法国的幻影战斗机。这种由电子组件、显示组件、控制器以及高压电源等组成的综合光电显示设备，能将飞行参数、瞄准攻击、自检测等信息，以图像、字符的形式,通过光学部件投射到座舱正前方组合玻璃上。
车辆在高速行驶时，特别是夜间高速行车时，驾驶员可能会低头观看仪表或中控台的GPS等显示，此时如果前方遇有紧急情况就有可能因来不及及时采取有效措施而造成事故。另据美国国家公路交通安全管理局的统计，虽然夜间行车在整个公路交通中只占四分之一，但发生的死亡事故却占了一半。究其原因，主要是夜间可视距离大大缩短，通过车灯，所视距离仅80米左右。现有汽车照明系统在雨夜、雪天或大雾等能见度较低情况下视距不远、效果不佳的弊病也成为汽车行驶的安全隐患之一。为避免这种情况发生,在车辆上装配含有红外夜视系统的智能车载平视显示(HUD)系统，它可以将有关信息及红外夜视图像显示在前风挡玻璃的驾驶员平视范围内，且显示位置、显示亮度可调，这样可以避免低头看仪表，从而缩短眼球对前方的视觉盲区时间。对减少因低头走神引起的交通事故有着重要的价值。
在汽车上使用的平视显示系统由平视显示器本身及其电子组件（主要是字符发生器）和调控装备构成。HUD系统与各种车载测量传感器相联，可把测得的多种参数输送给控制模块。控制模块通过自身内嵌的程序进行解算和处理，将结果（如仪表盘直接数模转换）形成各种字符指令。把控制模块与光学投影组件相连通并构成完整的系统之后，直接投射到反射显示镜上，车辆驾驶员才能从反射显示镜上看到字符和图标组成的画面，这样才实现了在驾驶员视觉正前方远处成像。
国内外同类产品的特点
HUD的显示区位于前挡玻璃中
目前，国际上采用最多的HUD设计方案是在前挡玻璃中加入近全息涂层或者在前挡玻璃中镀半透半反射膜来制作HUD的显示区域。这种方法需要在前挡玻璃加工制作过程中完成，工艺复杂。一旦前挡玻璃受损，HUD亦随之破坏。
光学投影组件位于车体内
国际上所采用的HUD，其光学投影组件位于车辆仪表盘后方转向柱上方，与车内复杂电路总线相临。这种安装方式不仅为HUD的维护带来一定困难，同时，光学投影组件工作时会产生热量，对周边的电路总线系统产生影响，严重时可能会引起某些电子元件工作异常，甚至损坏，由此而产生的后果难以预料。
价格高昂
目前，HUD仅为某些进口车高端车型中的标配/选配组件，选配价格为15000元左右。国内近些年也有一些简单的外挂式HUD出现，价位几百到上千元不等，虽取得了一定市场，但使用多为LED反射8段数字或者LED点阵拼接简易图形，显示内容简单，大大限制了其功能。
基于此，本发明专利提出一种悬挂式的智能车载HUD，将投影组件脱离于显示屏而悬挂于汽车后视镜附近，这样可以减少反射光学元件的使用，简化光学系统的结构，同时通过悬挂的方式，将投影组件置于车内室，而不是车体内，节约了车体内的空间。利用特殊设计的半透半反的自由曲面或超环面作为显示屏，通过机械结构控制显示屏的升降。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，并提出一种智能车载悬式平视显示器。
为解决现有HUD显示区制作工艺复杂，光学投影组件维修困难的不足，提出一种将光学投影组件放置于汽车后视镜与前档玻璃之间，将显示信息投影到一个独立的半透半反射屏上。这种将光学投影组件悬挂于车内，便于安装和维修，同时，放置于后视镜后，不会影响驾驶员的视线。此外，本发明将红外夜视功能引入HUD中，在车大灯外侧安置一个红外LED光源，在悬挂着的光学投影组件中加入红外成像系统，当启动红外夜视功能时，可以将采集来的红外图像转化为可见光图像并投影到半透半屏的特定区域。红外夜视功能的引入，保证驾驶员在全黑或大雾等能见度低的气候条件下的行车安全及行人的安全。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将投影组件通过悬挂的方式固定于后视镜和前挡玻璃之间，将HUD显示区设计成一个独立的半透半反射屏，且为保证成像质量，这个半透半反屏设计成自由曲面，放置于仪表盘的上面。这个半透半反屏通过机械结构控制，可以实现电控的开合。红外夜视功能采用主动红外的方式，在车灯两侧固定一个红外LED光源，其工作波段为850nm-940nm，通过集成在光学投影组件中的红外成像系统获取红外图像，将红外图像转化为可见光黑白图像后，通过光学投影组件将红外采集来的含用红外信息的可见光灰度图像投影到半透半反屏上，被驾驶员接收。此时，驾驶员观察到的图像信息仿佛悬浮于距人眼1.7米处的道路上方。
本发明的有益效果是：通过将光学投影组件悬挂于后视镜后方，使得HUD的安装和维护十分方便。独立的半透半反射显示屏，便于安装，拆卸，加工工艺相对容易。显示屏独立于前挡玻璃，且光学投影组件悬挂于后视镜后方的设计，使得本发明的CarGlass平视显示器适宜安装于各种车型上。本发明的平视显示器，除一般HUD可以显示的信息包括时速度、转速、油耗、导航、路况、道路规划等信息外，还加入了红外夜视功能，夜视功能的增加，更是大大提高了行车的主动安全性。
附图说明
图1是CarGlass智能车载悬挂式夜视平视显示器的光路走向示意图。
11-LED光源，12-液晶光阀，13-反射镜，14-半透半反的显示屏，15-驾驶人员，16-光学投影组件和红外成像组件，17-红外镜头，18-非制冷红外焦平面探测器。
图2是CarGlass智能车载悬挂式夜视平视显示器电路工作流程示意图。
21-速度传感器；22-位置传感器；23-导航信息；24-路况等信息图像；25-非制冷红外焦平面探测器；26-红外图像；27-可见光图像；28-液晶控制器件。
图3是CarGlass智能车载悬挂式夜视平视显示器在车内安装位置示意图。
16平视显示器光学投影组件；32-汽车内后视镜；14-半透半反的显示屏。
具体实施方式
图1中，高强度LED光源11发出可见光，经液晶光阀12后产生图像，经反射镜13投影到半透半反射显示屏14上，反射光线被人眼15所接收，此时，人眼观察到的图像仿佛悬浮于道路上方。当启动红外夜视功能时，位于车灯处的红外LED光源（属前装设备）开启，同时，红外成像系统17、18采集红外图像，转换成可见光图像后，传输给液晶光阀的控制器件，将图像信息及夜视图像投影到半透半反射屏上。其中，半透半反射显示屏是由一个两个表面都是自由曲面的透镜组成。反射镜13可以微调，保证投影出的图像成像在显示屏上。
图2中，利用车内速度传感器、位置传感器等获取实时的车速、发动机转速、导航等信息，将这些信息重新整合后，形成路况信息显示图像。同时，由红外探测器获得的红外图像，转换成可见光黑白图像后，与路况信息显示图像信息一起，传送给液晶控制器件，控制液晶光阀产生相应的图像。
图3中，将平视显示器的光学投影组件16安装于汽车内后视镜与前档玻璃之间，不遮挡驾驶员的视线。将半透半反的显示屏14安放于方向盘前，驾驶员视线的前方。根据不同的车型，安装位置会有所调整。对于方向盘前方垂直方向较狭小的车型，可以将半透半反的显示屏14可以安放于方向盘前偏右一些的地方，安装时，可以使半透半反射屏14向驾驶员方向偏转一定角度，保证反射后的图像成像在驾驶员视线正前方。通过调整反射镜13的角度，保证投影出来的图像完全成像在半透半反显示屏14上。