集成式平视显示系统结构的研究

方海鹏，何茜

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

为了避免因低头看信息造成的交通事故，减少驾驶员的视线离开前方道路的次数与时间，扩充驾驶员的视野成了人们关注的重点。平视显示系统可以将重要的驾驶信息显示在驾驶者的直视范围内。通过光学器件把虚像直接覆盖于实际道路、景物，驾驶者可以将主要精力关注在道路上。但同时由于为保证驾驶员的视野，平视显示系统需要布置在仪表前方的位置，周边有管梁、仪表、空调管道、前围钣金等零部件，平视显示系统模块体积较大，造成大部分车型布置困难无法应用此技术。本文将介绍一种结构小巧的集成式的平视显示系统，便于在汽车上的推广应用。

1 整体结构

防尘盖板两边各装有一个弹簧，弹簧另一边固定在平视显示系统上盖上，当成像反射镜向下运动后，因与防尘盖板有限位结构，则致使弹簧受力拉伸，防尘盖板关闭。上盖通过1 个螺钉与运动机构总成连接；上盖通过6 个卡扣和4 个螺钉与下盖连接； 光学盖板总成通过1 个卡扣与上盖固定，光学盖板总成通过2 个卡扣和2 个螺钉与下盖连接。前盖通过4 个卡扣与下盖连接。运动机构总成（集成垂直运动的成像反射镜）通过6 个螺钉（左右各1 个，上面2 个、下面2个）与下盖连接。PCB 通过4 个螺钉与下盖连接。LCD 盖板通过软排线与PCB 连接；LCD 盖板通过4 个螺钉和4 个卡扣与下盖连接。PCB 盖板通过2 个螺钉和2 个限位与下盖连接。

图1 平视显示系统整体结构图

2 光路路径

LCD 面板上真实的显示信息（LED→准直器→柱面透镜→散光板→液晶屏）→平面反射镜→平面反射镜→成像反射板 →人眼中的虚像。光源为6 个高亮LED，在LED 和LCD 面板之间布置有准直器和柱面镜，LED 的光通过准直器和柱面镜，使LED 亮度达到最大的透光率。

图2 光路路径图

经过两次的平面反射镜的反射，增加了视野延伸距离同时避免了一次反射所带来的结构空间占据较大问题。其中两个平面镜采用反射涂层，满足反射率最大化的要求。成像反射镜为弧面形状，具有放大成像显示内容的作用。

图3

3 传动结构

成像反射镜采用垂直式的运动方式，节省X 向空间。

采用直流电动马达利用涡轮蜗杆，安装在平视显示系统后壳上，通过齿轮速比提高功率，最终带动成像反射板运动。电机前布置一个金属齿轮片1 和柱形齿轮2，此金属齿轮片周围布置光电传感器，金属齿轮片的运动通过光电传感器来捕捉齿轮数（正常范围为 8000～12000，若超出此范围判断为误动作，则进入到恢复模式），柱形齿轮2 被电机驱动后，再驱动一个齿轮3，此齿轮3 上又有个小齿轮4，齿轮4 带动一个大齿轮5.齿轮5 周围布置两个位置传感器，用来确定反射板上升或下降是否到位。齿轮5 带有一个限位结构，这个限位结构（与成像反射板相连），会在结构槽内运动，从而带动反射板在一个轴上进行垂直方向的运动，最终完成反射板的上升或下降的动作。

图4 成像反射板的运动机构及过程

4 成像反射板的运动

因平视显示系统工作时，需要成像反射镜升起，在发动机起动过程中电压不稳会影响升降动作，因此平视显示系统工作条件之一是发动机起动后即转速大于0，此时电压稳定，避免了成像反射镜在升起过程中卡滞的问题。

图5 HUD 成像反射板角度调节 图6 HUD 虚像调节

在发动机起动同时整车外部平视显示系统开关为开启状态。通过此开关可以设置平视显示系统是否开启，且系统记忆硬线开关的状态，下次起动车辆后保持和关闭之前硬线开关的状态一致。同时外部还可通过上下调节开关（低电平信号）经MCU 处理后，驱动电机，最终调节成像反射镜的角度，来实现虚像上下高度的调节。虚像高度通过外部开关调节等各个方面满足驾驶员视觉的舒适性。

5 结束语

上述平视显示系统已应用到具体车型上，其成像反射镜采用垂直式传动方式，光路多次反射，节省整体布置空间，结构紧凑同时零部件的通用化程度高，不同车型只需要进行布置即可，平视显示系统内部无需变化。经实车试验测试及市场反应情况，取得了良好的效果，实现了各个环境不同路况下的正常显示，满足了顾客对平视显示系统的要求。