低能見度條件下可透視道路實況的抬頭顯示裝置的制造方法
【專利摘要】一種低能見度條件下可透視道路實況的抬頭顯示裝置，特征是：包括光學投影裝置、雙目視差棱鏡、第一反光鏡、第二反光鏡、紅外攝像頭、汽車前檔風玻璃、自動調光電路板，光學投影裝置安裝在汽車上面雜物箱上，雙目視差棱鏡放置在光學投影裝置物鏡正上方，第一反光鏡放置在雙目視差棱鏡的右上方，第二反光鏡放置在雙目視差棱鏡的左上方，紅外攝像頭安裝在汽車天線基座上，自動調光電路板放置在汽車上面雜物箱上。本實用新型將紅外攝像頭拍攝到的道路實況透視圖像，通過光學投影裝置將圖像投射在汽車前擋風玻璃上；投影到前擋風玻璃上的圖像能與真實的路況實景融合無視差；司機能在低能見度條件下正常駕駛汽車，可防止發生交通事故。
【專利說明】
低能見度條件下可透視道路實況的抬頭顯示裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及紅外成像、投影顯示設備，尤其是涉及一種低能見度條件下可透視道路實況的抬頭顯示裝置。
【背景技術】
[0002]我國地形復雜，氣候多變，公路上時常出現大霧、團霧、霧霾等低能見度天氣情況，發生交通事故的概率比正常能見度條件下，常高出幾倍甚至幾十倍，容易造成多車連續追尾事故，給交通運輸造成極大的生命危害和經濟損失。近年來，汽車安全技術方面的研究已經成為熱點，特別是汽車輔助駕駛安全技術的研究更是重中之重。
[0003]現有技術中，常見的兩種方案是:1、通過在汽車上安裝紅外攝像頭，將紅外攝像頭拍攝到的圖像顯示在小型顯示屏上；2、在汽車中控臺上安裝參數顯示器(鏡像數字)，顯示汽車行駛參數(如油量、車速、發動機轉速、里程等)，顯示器上鏡像發光的參數，利用汽車前擋風玻璃的凹鏡作用形成投影虛像。
[0004]這兩種方法都存在一定的缺陷，S卩:1、在汽車操控臺安裝小顯示屏顯示前方路面圖像，畫面小，司機眼睛需要來回切換觀察路面和顯示屏，極易使司機分心，造成交通事故。
2、在汽車前的擋風玻璃下方安裝靜態顯示器，在汽車行駛過程中為駕駛員提供汽車的關鍵數據(如油量、車速、發動機轉速、里程等)，低能見度條件下無法得知前方實際路況。

【發明內容】

[0005]本實用新型的目的在于提供一種低能見度條件下可透視道路實況的抬頭顯示裝置，將紅外攝像頭拍攝到的道路實況透視圖像，通過光學投影裝置將圖像投射在汽車前擋風玻璃上;投影到前擋風玻璃上的圖像能與真實的路況實景融合無視差；司機能在低能見度條件下正常駕駛汽車，可防止發生交通事故。
[0006]本實用新型的目的是這樣實現的:
[0007]—種低能見度條件下可透視道路實況的抬頭顯示裝置，特征是:包括光學投影裝置、雙目視差棱鏡、第一反光鏡、第二反光鏡、紅外攝像頭、汽車前檔風玻璃、自動調光電路板，光學投影裝置安裝在汽車儀表板上的雜物箱上，將紅外攝像頭拍攝到的道路實況透視圖像投射在汽車前擋風玻璃上;雙目視差棱鏡放置在光學投影裝置物鏡正上方;第一反光鏡放置在雙目視差棱鏡的右上方，第二反光鏡放置在雙目視差棱鏡的左上方，經過雙目視差棱鏡的光線經過第一反光鏡和第二反光鏡兩次反射后，增加了虛像的距離;紅外攝像頭安裝在汽車天線基座上，用于拍攝道路實況透視圖像，并將拍攝到的圖像發送給光學投影裝置；自動調光電路板放置在汽車儀表板上的雜物箱內，根據不同的外界光線調節汽車前檔風玻璃的亮度，使司機能更清楚的看見前方路況。
[0008]光學投影裝置由反光碗、三基色LED燈、第一雙凸透鏡、電風扇、電源控制電路板、第一菲涅爾鏡片、液晶顯示屏、第二菲涅爾鏡片、直角全反射棱鏡、第二雙凸透鏡、雙凹透鏡、第三雙凸透鏡、金屬鋁盒組成。反光碗放置在金屬鋁盒內部的右端，匯聚三基色LED燈光源;三基色LED燈放置在反光碗左側，為光學投影裝置提供光源;第一雙凸透鏡放置在三基色LED燈左側，用以聚光；電源控制電路板放置在第一雙凸透鏡左下方，為三基色LED燈、液晶顯示屏、電風扇提供穩定的電壓；電風扇放置在三基色LED燈的正下方，為三基色LED燈、電源控制電路板、液晶顯示屏散熱;液晶顯示屏放置在第一菲涅爾鏡片與第二菲涅爾鏡片之間，液晶顯示屏顯示紅外攝像頭拍攝到的道路實況透視圖像;直角全反射棱鏡放置在第二菲涅爾鏡片左側，減少光能損失;第二雙凸透鏡放置在直角全反射棱鏡正上方，雙凹透鏡放置在第二雙凸透鏡正上方，第三雙凸透鏡放置在雙凹透鏡正上方，光線通過第二雙凸透鏡、雙凹透鏡、第三雙凸透鏡后，將光線發送到雙目視差棱鏡上。
[0009]雙目視差棱鏡左側為光楔，右側為透射鏡，使進入司機左、右雙眼的入射線高度一樣，校正雙目視差。
[0010]汽車前擋風玻璃由半透射組合鏡、第一透明玻璃、第一透明導電膜、塑膠液晶芯層、第二透明導電膜、第二透明玻璃復合而成，第一透明導電膜貼在第一透明玻璃上，第二透明導電膜貼在第二透明玻璃上，塑膠液晶芯層包括液晶球和聚合物，將塑膠液晶芯層放入第一透明導電膜和第二透明導電膜之間，第一透明導電膜、第二透明導電膜兩個導電膜相當于2個平面電極，當施加外電場后，兩片透明導電膜之間形成電場，液晶分子指向矢沿電場方向排列，垂直入射的可見光即可透過玻璃，半透射組合鏡與第一透明玻璃重疊，使虛像與實景融合，眼睛不用變焦，目感舒適自然。
[0011]本實用新型的12V穩壓電源是由汽車上的電源經過穩壓電路穩壓后提供的，為光學投影裝置、自動調光電路板、紅外攝像頭提供電能，使各模塊正常工作。
[0012]本實用新型的電源控制電路板控制三基色LED燈、電風扇、液晶顯示屏正常工作。
[0013]本實用新型由光學投影裝置、雙目視差棱鏡、第一反光鏡、第二反光鏡、紅外攝像頭、汽車前檔風玻璃、自動調光電路板組成。將紅外攝像頭拍攝到的道路實況透視圖像，通過光學投影裝置將圖像投射在汽車前擋風玻璃上;投影到前擋風玻璃上的圖像能與真實的路況實景融合無視差;司機能在低能見度條件下正常駕駛汽車，可防止發生交通事故。
【附圖說明】

[0014]圖1為本實用新型的結構示意圖沒。
[0015]圖2為本實用新型的光學投影裝置圖。
[0016]圖3為本實用新型的雙目視差棱鏡。
[0017]圖4為本實用新型的電源控制電路電路圖。
[0018]圖5為本實用新型的汽車前擋風玻璃。
[0019]圖6為本實用新型的自動調光電路。
【具體實施方式】
[0020]下面結合實施例并對照附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0021]—種低能見度條件下可透視道路實況的抬頭顯示裝置，特征是:包括光學投影裝置1、雙目視差棱鏡2、第一反光鏡3、第二反光鏡4、汽車前檔風玻璃5、紅外攝像頭6、自動調光電路板7，光學投影裝置I安裝在汽車儀表板上的雜物箱上，將紅外攝像頭6拍攝到的道路實況透視圖像投射在汽車前擋風玻璃5上；雙目視差棱鏡2放置在光學投影裝置物鏡正上方;第一反光鏡3放置在雙目視差棱鏡3的右上方，第二反光鏡4放置在雙目視差棱鏡2的左上方，經過雙目視差棱鏡2的光線經過第一反光鏡3和第二反光鏡4兩次反射后，增加了虛像的距離;紅外攝像頭6安裝在汽車天線基座上，用于拍攝道路實況透視圖像，并將拍攝到的圖像發送給光學投影裝置I;自動調光電路板7放置在汽車儀表板上的雜物箱內，根據不同的外界光線調節汽車前檔風玻璃5的亮度，使司機能更清楚的看見前方路況。
[0022]光學投影裝置I由反光碗8、三基色LED燈9、第一雙凸透鏡10、電風扇11、電源控制電路板12、第一菲涅爾鏡片13、液晶顯示屏14、第二菲涅爾鏡片15、直角全反射棱鏡16、第二雙凸透鏡17、雙凹透鏡18、第三雙凸透鏡19、金屬鋁盒20組成。反光碗8放置在金屬鋁盒20內部的右端，匯聚三基色LED燈9光源;三基色LED燈9放置在反光碗8左側，為光學投影裝置I提供光源;第一雙凸透鏡1放置在三基色LED燈9左側，用以聚光；電源控制電路板12放置在第一雙凸透鏡1左下方，為三基色LED燈9、液晶顯示屏14、電風扇11提供穩定的電壓；電風扇11放置在三基色LED燈9的正下方，為三基色LED燈9、電源控制電路板12、液晶顯示屏14散熱;液晶顯示屏14放置在第一菲涅爾鏡片13與第二菲涅爾鏡片15之間，液晶顯示屏14顯示紅外攝像頭6拍攝到的道路實況透視圖像;直角全反射棱鏡16放置在第二菲涅爾鏡片15左側，減少光能損失;第二雙凸透鏡17放置在直角全反射棱鏡16正上方，雙凹透鏡18放置在第二雙凸透鏡17正上方，第三雙凸透鏡19放置在雙凹透鏡18正上方，光線通過第二雙凸透鏡17、雙凹透鏡18、第三雙凸透鏡19后，將光線發送到雙目視差棱鏡2上。
[0023]雙目視差棱鏡2左側為光楔，右側為透射鏡，使進入司機左、右雙眼的入射線高度一樣，校正雙目視差。
[0024]汽車前擋風玻璃5由半透射組合鏡7、第一透明玻璃21、第一透明導電膜22、塑膠液晶芯層23、第二透明導電膜24、第二透明玻璃25復合而成，第一透明導電膜22貼在第一透明玻璃21上，第二透明導電膜24貼在第二透明玻璃25上，塑膠液晶芯層23包括液晶球和聚合物，將塑膠液晶芯層23放入第一透明導電膜22和第二透明導電膜24之間，第一透明導電膜22、第二透明導電膜24兩個導電膜相當于2個平面電極，當施加外電場后，兩片透明導電膜之間形成電場，液晶分子指向矢沿電場方向排列，垂直入射的可見光即可透過第一透明玻璃21和第二透明玻璃25;半透射組合鏡7與第一透明玻璃21重疊，使虛像與實景融合，眼睛不用變焦，目感舒適自然。
[0025]本實用新型的12V穩壓電源是由汽車上的電源經過穩壓電路穩壓后提供的，為自動調光電路板提供電能，使各模塊正常工作。
[0026]本實用新型的電源控制電路板12控制三基色LED燈9、電風扇11、液晶顯示屏14正常工作。
[0027]自動調光電路板上設有自動調光電路，實現在不同能見度下為汽車前檔風玻璃5提供不同的電流值，達到自動調光的目的；自動調光電路由第六電阻R6、第七電阻R7、穩壓二極管D5、可控硅VTH(TLC221B)、PIN型光敏二極管D6組成，穩壓二極管D5串聯在12V穩壓電源的VCC和GND之間，第六電阻R6串聯在穩壓二極管D5的負極和12V穩壓電源的VCC之間，第七電阻R7與PIN型光敏二極管D6串聯之后與可控硅VTH(TLC221B)并聯再串聯在12V穩壓電源的GND和汽車前擋風玻璃之間。
[0028]電源控制電路板12上包括可調穩壓電路和恒流保護電路，穩定三基色LED燈9、電風扇11、液晶顯示屏14的電壓，是流過三基色L E D燈9、電風扇11、液晶顯示屏14的電流不會對自身造成影響；可調穩壓電路由第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、三端穩壓器Ul(W117)、第一二極管D1、第一電阻R1、第二電阻R2、第二二極管D2組成，第一電容Cl的一端與第一二極管Dl的負極、三端穩壓器Ul的輸入端I腳并聯后與12V穩壓電源的VCC連接，第一電容Cl的另一端與12V穩壓電源的GND連接，第一二極管Dl的正極與第一電阻Rl的一端串聯，第一電阻Rl的另一端與第二電阻R2的一端、三端穩壓器Ul的輸出端2腳并聯后與第二二極管D2的負極并聯，再與第三電容C3的一端串聯，第二電阻R2的另一端與第二二極管D2的正極、第二電容C2的一端并聯后與三端穩壓器Ul的調整端3腳連接，三端穩壓器Ul的調整端3腳與第二電容C2的另一端、第三電容C3的另一端并聯后與12V穩壓電源的GND連接；
[0029]恒流保護電路由四運放集成電路U2 (LM324)、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第三二極管D3、第四二極管D4、第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6組成，第三電阻R3與第三二極管D3的正極串聯，第三二極管D3的負極與第四電容C4的一端并聯后與四運放集成電路U2同相輸入端3腳相連，第五電容C5的一端與第四電阻R4的一端、第六電容C6的一端并聯后與四運放集成電路U2的反相輸入端2腳連接，第六電容C6的另一端與第五電阻R5的一端、第四二極管D4的負極并聯后與四運放集成電路U2信號輸出端I腳連接，第六電阻R6的一端與四運放集成電路U2電源端4腳連接，第六電阻R6的另一端與12V穩壓電源的VCC連接，四運放集成電路U2的接地端11腳與12V穩壓電源的GND連接，第四電容C4的另一端、第五電容C5的另一端、第四電阻R4的另一端、第五電阻R5的另一端并聯后與12V穩壓電源的GND連接，三基色LED燈的正極、電風扇的正極、液晶顯示屏的正極并聯后與第四二極管D4的正極串聯，三基色LED燈的負極、電風扇的負極、液晶顯示屏的負極并聯后與12V穩壓電源的GND連接。
[0030]工作原理:
[0031]本實用新型用于低能見度條件下可透視道路實況的抬頭顯示裝置。本實用新型將紅外攝像頭拍攝到的道路實況透視圖像，通過光學投影裝置將圖像投射在汽車前擋風玻璃上;投影到前擋風玻璃上的圖像能與真實的路況實景融合無視差；司機能在低能見度條件下正常駕駛汽車，可防止發生交通事故。
【主權項】
1.一種低能見度條件下可透視道路實況的抬頭顯示裝置，特征是:包括光學投影裝置、雙目視差棱鏡、第一反光鏡、第二反光鏡、汽車前檔風玻璃，紅外攝像頭、自動調光電路板，光學投影裝置安裝在汽車上面雜物箱上，雙目視差棱鏡放置在光學投影裝置物鏡正上方，第一反光鏡放置在雙目視差棱鏡的右上方，第二反光鏡放置在雙目視差棱鏡的左上方，紅外攝像頭安裝在汽車天線基座上，自動調光電路板放置在汽車上面雜物箱上。2.根據權利要求1所述的低能見度條件下可透視道路實況的抬頭顯示裝置，其特征在于:光學投影裝置由反光碗、三基色LED燈、第一雙凸透鏡、電風扇、電源控制電路板、第一菲涅爾鏡片、液晶顯示屏、第二菲涅爾鏡片、直角全反射棱鏡、第二雙凸透鏡、雙凹透鏡、第三雙凸透鏡、金屬鋁盒組成，反光碗放置在金屬鋁盒內部的右端，三基色LED燈放置在反光碗左側，第一雙凸透鏡放置在三基色LED燈左側，電風扇放置在三基色LED燈的正下方，電源控制電路板放置在第一雙凸透鏡左下方，第一菲涅爾鏡片放置在第一雙凸透鏡左側，液晶顯示屏放置在第一菲涅爾鏡片左側，第二菲涅爾鏡片放置在液晶顯示屏左側，直角全反射棱鏡放置在第二菲涅爾鏡片左側，第二雙凸透鏡放置在直角全反射棱鏡正上方，雙凹透鏡放置在第二雙凸透鏡正上方，第三雙凸透鏡放置在雙凹透鏡正上方。3.根據權利要求1所述的低能見度條件下可透視道路實況的抬頭顯示裝置，其特征在于:雙目視差棱鏡左側為光楔，右側為透射鏡。4.根據權利要求1所述的低能見度條件下可透視道路實況的抬頭顯示裝置，其特征在于:汽車前擋風玻璃由半透射組合鏡、第一透明玻璃、第一透明導電膜、塑膠液晶芯層、第二透明導電膜、第二透明玻璃復合而成，第一透明導電膜貼在第一透明玻璃上，第二透明導電膜貼在第二透明玻璃上，塑膠液晶芯層放入第一透明導電膜和第二透明導電膜之間，半透射組合鏡與第一透明玻璃重疊，汽車前擋風玻璃能使虛像與實景融合，眼睛不用變焦，目感舒適自然。5.根據權利要求1所述的低能見度條件下可透視道路實況的抬頭顯示裝置，其特征在于:電源控制電路板控制三基色LED燈、電風扇、液晶顯示屏正常工作。6.根據權利要求1所述的低能見度條件下可透視道路實況的抬頭顯示裝置，其特征在于:電源控制電路板上包括可調穩壓電路和恒流保護電路，可調穩壓電路由第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、三端穩壓器Ul、第一二極管Dl、第一電阻R1、第二電阻R2、第二二極管D2組成，第一電容Cl的一端與第一二極管Dl的負極、三端穩壓器Ul的輸入端I腳并聯后與12V穩壓電源的VCC連接，第一電容CI的另一端與12V穩壓電源的GND連接，第一 二極管DI的正極與第一電阻Rl的一端串聯，第一電阻Rl的另一端與第二電阻R2的一端、三端穩壓器UI的輸出端2腳并聯后與第二二極管D2的負極并聯，再與第三電容C3的一端串聯，第二電阻R2的另一端與第二二極管D2的正極、第二電容C2的一端并聯后與三端穩壓器Ul的調整端3腳連接，三端穩壓器Ul的調整端3腳與第二電容C2的另一端、第三電容C3的另一端并聯后與12V穩壓電源的GND連接;恒流保護電路由四運放集成電路U2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第三二極管D3、第四二極管D4、第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6組成，第三電阻R3與第三二極管D3的正極串聯，第三二極管D3的負極與第四電容C4的一端并聯后與四運放集成電路U2同相輸入端3腳相連，第五電容C5的一端與第四電阻R4的一端、第六電容C6的一端并聯后與四運放集成電路U2的反相輸入端2腳連接，第六電容C6的另一端與第五電阻R5的一端、第四二極管D4的負極并聯后與四運放集成電路U2的信號輸出端I腳連接，第六電阻R6的一端與四運放集成電路U2電源端4腳連接，第六電阻R6的另一端與12V穩壓電源的VCC連接，四運放集成電路U2的接地端11腳與12V穩壓電源的GND連接，第四電容C4的另一端、第五電容C5的另一端、第四電阻R4的另一端、第五電阻R5的另一端并聯后與12V穩壓電源的GND連接，三基色LED燈的正極、電風扇的正極、液晶顯示屏的正極并聯后與第四二極管D4的正極串聯，三基色LED燈的負極、電風扇的負極、液晶顯示屏的負極并聯后與12V穩壓電源的GND連接。
【文檔編號】G02B27/01GK205720896SQ201620594510
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月18日
【發明人】張靖, 楊云, 曹雨璠, 白嘉成, 劉洋, 杜浪
【申請人】華東交通大學, 楊云