抬头显示装置的制作方法

本公开涉及智能座舱，具体而言，涉及一种抬头显示装置。

背景技术：

1、车辆在驶过光照不足或存在眩光、大雾、浓烟的路段时，驾驶员视距短，且容易受到环境干扰，无法精确识别环境中的危险因素和隐蔽物，容易导致驾驶员疲劳，并且具有较大的安全隐患。

2、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种抬头显示装置，能够获取车辆外部环境的光谱信息，有利于提升驾驶的安全性。

2、本公开提供一种抬头显示装置，包括：

3、外壳，外壳包括壳体，以及扣合于壳体的透光板；

4、光导入组件，设于壳体之外，光导入组件包括前置望远镜头；

5、图像源，设于壳体内，用于生成并发射图像光线；

6、分光元件，设于壳体之内，光导入组件用于将进入前置望远镜头的环境光线传导至透光板，以使环境光线经透光板入射分光元件，分光元件用于使入射分光元件的复色光线发生色散，以形成不同波长的光谱；分光元件还用于转折图像源发射的图像光线至透光板的内表面，以使图像光线透过透光板入射投影介质；

7、探测器，设于壳体之内，探测器用于接收光谱。

8、在本公开的一种示例性实施方式中，透光板具有狭缝区和狭缝区之外的非成像区，非成像区阻挡第一波段的光线，狭缝区透射第一波段的光线，以使环境光线经狭缝区入射分光元件；其中，环境光线在狭缝区成像，以形成虚拟物面。

9、在本公开的一种示例性实施方式中，透光板的非成像区的外表面设有第一偏振反射膜，第一偏振反射膜的偏振方向与图像光线的偏振方向一致，环境光线自风挡玻璃的通光区入射透光板，前置望远镜头设于通光区，环境光线自通光区之内的光采集区进入前置望远镜头，光采集区之外的通光区设有第二偏振反射膜，第二偏振反射膜与第一偏振反射膜的偏振方向相反；第一偏振反射膜具有缺口以形成狭缝区，狭缝区设有增透膜，增透膜用于透射第一波段的光线。

10、在本公开的一种示例性实施方式中，图像光线位于可见光波段，第一波段与可见光波段不重合。

11、在本公开的一种示例性实施方式中，分光元件包括反射光栅，用于使环境光线在反射光栅的一组或多组非零级衍射光线进入探测器；反射光栅还用于使图像光线在反射光栅的零级衍射光线出射至投影介质。

12、在本公开的一种示例性实施方式中，反射光栅为凹面光栅，探测器设于环境光线在凹面光栅的第一级衍射光线的聚焦位置。

13、在本公开的一种示例性实施方式中，分光元件包括透射反射膜与透射分光元件，其中，透射反射膜设于透射分光元件的入光侧，透射反射膜用于反射图像源发射的图像光线，透射反射膜还用于使环境光线透过透射反射膜，进入透射分光元件；透射分光元件用于使环境光线分光，以形成光谱进入探测器。

14、在本公开的一种示例性实施方式中，透射分光元件包括透射光栅，透射光栅用于使环境光线在透射光栅的一组或多组非零级衍射光线进入探测器；或，透射分光元件包括分光棱镜，分光棱镜用于使环境光线发生色散后进入探测器。

15、在本公开的一种示例性实施方式中，分光元件包括凹面反射镜与凸面光栅，凹面反射镜与凸面光栅相对设置，图像源与凸面光栅相对设置，探测器与凹面反射镜相对设置；其中，凸面光栅用于将图像源发射的图像光线转折至凹面反射镜，凹面反射镜用于反射图像光线至投影介质；凹面反射镜具有第一反射区与第二反射区，凹面反射镜还用于：在第一反射区反射环境光线至凸面光栅，并在第二反射区接收并反射一组或多组环境光线的非零级衍射光线，以使衍射光线进入探测器。

16、在本公开的一种示例性实施方式中，环境光线的物点o经第一反射区反射至凸面光栅，后经凸面光栅衍射至第二反射区，最后经第二反射区聚焦成像至像点i；第一反射区的反射面所在的曲率圆、第二反射区的反射面所在的曲率圆，以及凸面光栅的曲率圆具有一交点c，物点o与像点i关于交点c对称，且o点、i点与c点位于同一平面内。

17、在本公开的一种示例性实施方式中，抬头显示装置包括采集控制器，采集控制器用于根据安装抬头显示装置的载体的横摆角速度ω与前置望远镜头的瞬时视场角θifov确定探测器的相机的曝光时间t，其中，ω＝θifov/t。

18、在本公开的一种示例性实施方式中，采集控制器还用于在载体的横摆角速度ω小于预设值ω0时发送干预指令，干预指令用于提高载体的横摆角速度ω至ω≥ω0。

19、在本公开的一种示例性实施方式中，图像源用于根据探测器接收的光谱对应的显示信息，生成并发射与显示信息对应的图像光线。

20、在本公开的一种示例性实施方式中，抬头显示装置包括与图像源连接的驱动电路板，驱动电路板还与探测器通信连接，驱动电路板还用于根据探测器接收的光谱获取与光谱对应的显示信息，并将显示信息发送至图像源，以使图像源生成并发射与光谱对应的图像光线。

21、在本公开的一种示例性实施方式中，驱动电路板与安装抬头显示装置的载体的电子控制器通信连接，电子控制器或驱动电路板用于根据载体的速度与探测器接收的光谱确定环境光线对应物体的位置，驱动电路板用于根据物体的位置生成与光谱对应的显示信息，并将显示信息发送至图像源；其中，图像源将与光谱对应的图像光线发射至投影介质后，投影介质反射的图像光线与环境光线交叠。

22、本公开示例性实施方式的抬头显示装置在工作时，一方面，可以通过壳体外部的光导入组件将进入前置望远镜头的环境光线引导至透光板。环境光线为复色光，经透光板入射分光元件后，在分光元件的分光作用下发生色散，从而形成不同波长的光谱进入探测器，探测器接收环境光线的光谱信息后，可以通过对光谱的分析，识别外部环境是否存在隐蔽物或危险源，从而使抬头显示装置具有环境采集功能；另一方面，分光元件还可以转折图像源发射的图像光线出射，以在驾驶员前方形成供驾驶员观看的目标虚像，使得抬头显示装置将环境采集功能与图像投影功能集成于一体，进一步提升了驾驶员获取车辆行驶信息的能力，提升了驾驶的安全性。

技术特征：

1.一种抬头显示装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于，所述透光板具有狭缝区和所述狭缝区之外的非成像区，所述非成像区阻挡第一波段的光线，所述狭缝区透射所述第一波段的光线，以使所述环境光线经所述狭缝区入射所述分光元件；其中，所述环境光线在所述狭缝区成像，以形成虚拟物面。

3.根据权利要求2所述的抬头显示装置，其特征在于，所述透光板的所述非成像区的外表面设有第一偏振反射膜，所述第一偏振反射膜的偏振方向与所述图像光线的偏振方向一致，所述环境光线自风挡玻璃的通光区入射所述透光板，所述前置望远镜头设于所述通光区，所述环境光线自所述通光区之内的光采集区进入所述前置望远镜头，所述光采集区之外的所述通光区设有第二偏振反射膜，所述第二偏振反射膜与所述第一偏振反射膜的偏振方向相反；

4.根据权利要求2所述的抬头显示装置，其特征在于，所述图像光线位于可见光波段，所述第一波段与可见光波段不重合。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的抬头显示装置，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的抬头显示装置，其特征在于，所述反射光栅为凹面光栅，所述探测器设于所述环境光线在所述凹面光栅的第一级衍射光线的聚焦位置。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的抬头显示装置，其特征在于，所述分光元件包括透射反射膜与透射分光元件，其中，所述透射反射膜设于所述透射分光元件的入光侧，所述透射反射膜用于反射所述图像源发射的所述图像光线，所述透射反射膜还用于使所述环境光线透过所述透射反射膜，进入所述透射分光元件；

8.根据权利要求7所述的抬头显示装置，其特征在于，所述透射分光元件包括透射光栅，所述透射光栅用于使所述环境光线在所述透射光栅的一组或多组非零级衍射光线进入所述探测器；或，所述透射分光元件包括分光棱镜，所述分光棱镜用于使所述环境光线发生色散后进入所述探测器。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的抬头显示装置，其特征在于，所述分光元件包括凹面反射镜与凸面光栅，所述凹面反射镜与所述凸面光栅相对设置，所述图像源与所述凸面光栅相对设置，所述探测器与所述凹面反射镜相对设置；

10.根据权利要求9所述的抬头显示装置，其特征在于，

11.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于，所述抬头显示装置包括采集控制器，所述采集控制器用于根据安装所述抬头显示装置的载体的横摆角速度ω与所述前置望远镜头的瞬时视场角θifov确定所述探测器的相机的曝光时间t，其中，ω＝θifov/t。

12.根据权利要求11所述的抬头显示装置，其特征在于，所述采集控制器还用于在所述载体的横摆角速度ω小于预设值ω0时发送干预指令，所述干预指令用于提高所述载体的横摆角速度ω至ω≥ω0。

13.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于，所述图像源用于根据所述探测器接收的所述光谱对应的显示信息，生成并发射与所述显示信息对应的图像光线。

14.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于，

15.根据权利要求14所述的抬头显示装置，其特征在于，所述驱动电路板与安装所述抬头显示装置的载体的电子控制器通信连接，所述电子控制器或所述驱动电路板用于根据所述载体的速度与所述探测器接收的所述光谱确定所述环境光线对应物体的位置，所述驱动电路板用于根据所述物体的位置生成与所述光谱对应的所述显示信息，并将所述显示信息发送至所述图像源；

技术总结本公开涉及智能座舱技术领域，具体而言，涉及一种抬头显示装置。抬头显示装置包括外壳、光导入组件、图像源、分光元件以及探测器，外壳包括壳体，以及扣合于壳体的透光板；光导入组件设于壳体之外，包括前置望远镜头；分光元件设于壳体之内；光导入组件用于将环境光线传导至透光板，以使环境光线经透光板入射分光元件，分光元件用于使入射分光元件的复色光线发生色散，以形成不同波长的光谱；分光元件还用于转折图像源发射的图像光线至透光板的内表面，以使图像光线透过透光板入射投影介质；探测器设于壳体之内，用于接收光谱。本公开的抬头显示装置能够将环境采集功能与图像投影功能集成于一体，有利于提升驾驶的安全性。技术研发人员：张宁波,张余豪,吕涛受保护的技术使用者：江苏泽景汽车电子股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5