投影位置调节装置、投影设备及车辆
技术领域
本实用新型涉及位置调节装置，具体地，涉及一种投影位置调节装置。此外，本实用新型还涉及一种投影设备和车辆。
背景技术
现如今汽车上用到的投影显示技术越来越不可获缺，它能够方便驾驶员了解车辆信息，提高行车安全性。目前，常用的投影显示技术有DLP、HUD 等，但是由于透镜或MEMS微镜偏转角度的限制，传统车载投影能够输出的视场角普遍不大。
以HUD为例，视场角的不足最明显的体现就是投影显示范围小，仅能显示在驾驶员正前方挡风玻璃上，且显示面积小，能够传达的信息少。最常规的解决途径就是在出光位置增加透镜，对投影光线进行视场角放大，通过光学透镜的方式得到的画面不可避免存在畸变，对传达的信息可能会有干扰，而且，这种方式本身对视场角的放大能力比较有限。
对于车外路面投影，最大的缺陷就是显示区域小，显示位置固定，为了实现车身周围的投影显示，往往需要安装多个投影装置联动来覆盖全部区域或实现全部功能，成本高昂，且不同装置之间性能不一致还会导致显示效果不佳，同时，单一装置光学出射的角度固定，导致安装的位置固定，有可能影响车辆外观。
有鉴于此，需要提供一种投影位置调节装置。
实用新型内容
本实用新型所要解决的第一方面的技术问题是提供一种投影位置调节装置，该投影位置调节装置能够实现投影图像位置的改变，同时不会产生投影图像的畸变，能够保证投影图像所传递信息的准确性；而且该投影位置调节装置能够提高车载投影设备的显示区域。
本实用新型所要解决的第二方面的技术问题是提供一种投影设备，该投影设备能够调整投影图像显示位置，而且不会造成投影图像的畸变，而且本投影设备的投影范围更广。
本实用新型所要解决的第三方面的技术问题是提供一种车辆，该车辆的投影设备能够调整投影图像显示位置，而且不会造成投影图像的畸变，而且该车辆的投影设备的投影范围更广，方便周围人员观察到车辆信息，保证行车的安全。
为了解决上述技术问题，本实用新型第一方面提供一种投影位置调节装置，包括反射镜、驱动装置和控制模块，所述反射镜和所述驱动装置通过传动机构相连，所述控制模块与所述驱动装置电连接，以能够通过所述驱动装置带动所述反射镜旋转到设定角度调节图像的投影位置，所述控制模块与图像投影光源电连接，以能够控制所述图像投影光源的画幅尺寸以及经过所述反射镜反射的光通量。
优选地，所述驱动装置为步进马达。
优选地，所述控制模块包括信息采集单元、交互逻辑单元、驱动装置控制单元以及光源控制单元，所述光源控制单元与所述图像投影光源电连接，以能够控制所述图像投影光源的画幅尺寸以及经过所述反射镜反射的光通量；所述驱动装置控制单元与所述驱动装置电连接，以能够调节投影位置；所述信息采集单元通过所述交互逻辑单元分别与所述驱动装置控制单元以及所述光源控制单元电连接；所述交互逻辑单元能够根据所述信息采集单元采集到的信息计算出相应的旋转角度以及图像投影光源控制信息，并通过所述驱动装置控制单元控制所述驱动装置旋转的角度以及通过所述光源控制单元控制所述图像投影光源。
优选地，所述图像投影光源能够用于投射娱乐图案、警示图案和驾驶辅助标志图案中的一种或多种。
优选地，所述传动机构包括传动轴、固定模块、旋转角度检测模块以及固定在所述传动轴上的涡轮，所述固定模块能够固定所述传动轴且不会影响其转动。
具体地，所述固定模块包括套设在所述传动轴上的固定座以及设于所述传动轴和所述固定座之间的轴承。
具体地，所述旋转角度检测模块包括套设于所述传动轴端部的磁钢套以及连接在所述磁钢套端部的霍尔传感器。
优选地，所述传动轴上设有防脱凸台，所述涡轮置于所述防脱凸台一侧，所述涡轮与所述防脱凸台之间设有第一垫片，所述涡轮另一侧的传动轴上套设有弹簧，所述弹簧和所述涡轮之间设有第二垫片，所述弹簧的另一侧与所述固定模块相连。
优选地，所述传动轴上卡设有两个卡簧，所述涡轮置于两个所述卡簧之间以防止所述涡轮在所述传动轴上发生移动。
具体地，所述反射镜与所述传动机构的中轴线之间的夹角大于0°且小于180°。
优选地，所述反射镜与所述传动机构的中轴线之间的夹角为45°。
第二方面，本实用新型提供一种投影设备，所述车灯包括上述第一方面任一技术方案所述的投影位置调节装置。
优选地，所述投影位置调节装置至少设有两个，且至少两个所述投影位置调节装置调节方向不同。
优选地，所述投影位置调节装置设有两个，且两个所述投影位置调节装置调节方向互相垂直。
第三方面，本实用新型提供一种车辆，所述车辆包括上述第二方面任一技术方案所述的投影设备。
通过上述技术方案，本实用新型的投影位置调节装置通过将驱动装置和反射镜连接，并通过旋转驱动装置带动反射镜移动到特定的角度以实现投影图像位置的改变；同时，通过控制模块控制光源的画幅尺寸以及控制通过反射镜反射的光通量防止投影图像的畸变，实现投影图像的完整性以及投影图像的光亮均匀性；而且，通过驱动装置可以将反射镜旋转任意角度，实现投影图像能够在大范围的投影区域内移动。
有关本实用新型的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。
附图说明
图1是本实用新型一个具体实施方式的立体结构示意图；
图2是本实用新型一个具体实施方式的另一个立体结构示意图；
图3是本实用新型一个具体实施方式的立体结构展开示意图；
图4是本实用新型一个具体实施方式中控制模块的框图；
图5是本实用新型一个具体实施方式中的光型图一；
图6是本实用新型一个具体实施方式中的光型图二；
图7是本实用新型一个具体实施方式中的光型图三；
图8是本实用新型一个具体实施方式中的光型图四；
图9是本实用新型一个具体实施方式中的光型图五；
图10是本实用新型一个具体实施方式中投影图像沿水平位置移动和垂直位置移动的光形图；
图11是本实用新型一个具体实施方式中立体结构示意图。
附图标记说明
1 反射镜 2 驱动装置
3 传动机构 4 紧固件
31传动轴 32涡轮
33固定模块 34旋转角度检测模块
35防脱凸台 36第一垫片
37弹簧 38第二垫片
39卡簧
331 固定座 332 轴承
341 磁钢套 342 霍尔传感器
3311固定座上盖 3312固定座底座
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本实用新型的基本实施方式中，如图1-图3所示，本实用新型提供一种投影位置调节装置，包括反射镜1、驱动装置2和控制模块，所述反射镜1 和所述驱动装置2通过传动机构3相连，所述控制模块与所述驱动装置2电连接，以能够通过所述驱动装置2带动所述反射镜1旋转到设定角度调节图像的投影位置，所述控制模块与图像投影光源电连接，以能够控制所述图像投影光源的画幅尺寸以及经过所述反射镜1反射的光通量。
本实用新型中，图像投影光源的画幅尺寸是指图像投影光源的图像尺寸。中心光线类似于光学中的主光线，在投影设备中，可以作为整个出光包络的中心线，或者是点光源出射的水平方向或垂直方向两条边缘光线的角平分线。
具体地，所述控制模块能够通过预设定的投影图像的位置移动计算出驱动装置2的旋转角度，并能够根据反射镜1旋转的角度计算并控制所述图像投影光源的画幅尺寸以及图像投影光源的光通量，从而进一步改变反射镜1 能够反射的光通量，使每个位置反射出的图像的形状以及光通量与原始反射出的图像的对应位置一致，不会造成图像的畸变以及图像光线分布不均匀的现象。
本实用新型上述基本实施方案中的投影位置调节装置工作时，需要将图像投影移到特定位置时，控制模块中可以通过欲设定的位置移动的距离计算出反射镜1以及驱动装置2的旋转角度，然后通过控制模块控制驱动装置1 旋转到合适的度数，此时驱动装置1通过传动机构3带动反射镜转动到合适的角度，从而实现投影图像位置的移动。而且在整个工作过程中，控制模块可以控制图像投影光源的画幅尺寸以及图像投影光源在反射镜1中反射的光通量以保证整个图像的完整，防止投影图像发生畸变，同时也能使投影后的图像光线更为均匀。
具体地，从光源P输出的光线的水平方向的视场角为A度，垂直方向的视场角为B度，中心光线h以入射角C度照射在投影位置调节装置的反射镜1上，具体光型图如图5所示；经过反射镜1反射的光线仍以水平方向视场角A度，垂直方向视场角B度发散，原水平方向画幅s与垂直方向画幅 t以原张角出射，具体光型图如图6和图7所示；反射镜1通过驱动装置2开始绕轴线Z旋转，轴线Z与中心光线h共线，在投影区域，旋转之前的零位投影图像为D0，驱动装置2旋转一定角度后，对应投影图像为D1，经过 n次旋转，投影图像移动至Dn，如图9所示；一般在旋转过程中如果没有其它设置和安排，投影图像会按如图8所示的弧线方向移动，这样得到的投影图像会发生畸变，所以在此过程中为了保证图像的完整和不畸变，需要调整投影图像光源的画幅尺寸以及光源经过反射镜反射的光通量。技术人员也可以通过逆向旋转驱动装置2使投影图像按原来移动方向逆向移动。经过驱动装置2的多次转动，显示区域从D0-Dn或从Dn-D0依次变化，从而实现投影区域可调功能，实际使用中，可以根据需要显示的区域选择驱动装置2的旋转角度，在控制模块中进行编程预制，还可以通过同时旋转驱动装置2和开关投影设备实现动态画面显示，由于此装置在旋转过程中不需要调焦，相对于需要调焦的投影位置移动装置，该装置的使用更为方便。
如图10所示，线条L1代表水平方向位置的移动，线条L2代表垂直方向位置的移动，h代表中心光线，Z1和Z2分别代表旋转轴，当传动机构3绕旋转轴Z1带动反射镜1旋转时，投影图像的位置移动方向如线条L1的方向移动，当传动机构3绕旋转轴Z2带动反射镜1旋转时，投影图像的位置移动方向如线条L2的方向移动，此时将旋转轴Z1和Z2沿竖直方向向上或向下旋转，投影图像的位置移动方向基本不变。由上可知，投影位置调节装置的投影图像位置调节的方向与传动机构3旋转轴的方向垂直，本领域的技术人员可以通过调整传动机构3的旋转轴的方向来实现位置调节装置沿不同方向对投影图像的位置进行调整。如图1-图3或图11所示，当需要使投影图像沿垂直方向或水平方向移动时，可以设置传动机构3的旋转轴与移动方向垂直。此时，“水平”是指平行于车辆行进的方向，“垂直”是指垂直于车辆行进的方向。
在本实用新型的具体实施方式中，影响驱动装置2的旋转角度和反射镜1的旋转角度的比值的因素有很多，如驱动装置2的种类和型号、驱动装置 2与传动机构3处的连接等，在同一个实施例的投影位置调节装置中，驱动装置2的旋转角度与反射镜1的旋转角度的比值为一个定值，当驱动装置2 多次旋转的角度一样时，反射镜1的旋转角度也应该是一致的。
在本实用新型中，反射镜1可以以任意角度与传动机构3相连，优选地，所述反射镜1的反射平面与传动机构3中轴线之间的夹角大于0°小于 180°。更优选地，所述反射镜1的反射平面与所述传动机构3的中轴线之间的夹角为45°，当中心光线与旋转轴共线入射时，通过转轴转动调节，中心光线在地面投影位置的连线为一条直线，方便编程和图像调节还有结构设计。
所述驱动装置2可以为任意一种可以实现带动反射镜1旋转同时能够控制反射镜1旋转角度的驱动装置，在本实用新型的一个实施例中，所述驱动装置2为步进电机。
在本实用新型的一个具体实施方式中，如图4所示，所述控制模块包括信息采集单元、交互逻辑单元、驱动装置控制单元以及光源控制单元，所述光源控制单元与所述图像投影光源电连接，以能够控制所述图像投影光源的画幅尺寸以及经过所述反射镜1反射的光通量；所述驱动装置控制单元与所述驱动装置2电连接，以能够调节投影位置；所述信息采集单元通过所述交互逻辑单元分别与所述驱动装置控制单元以及所述光源控制单元电连接；所述交互逻辑单元能够根据所述信息采集单元采集到的信息计算出相应的旋转角度以及图像投影光源控制信息，并通过所述驱动装置控制单元控制所述驱动装置旋转的角度以及通过所述光源控制单元控制所述图像投影光源。
具体地，所述信息采集单元包括环境传感单元以及车辆状态传感单元，所述车辆状态传感单元可以采用车辆运动状态传感器，所述环境传感单元可以采用光线传感器以及安全模块超声波雷达；所述车辆运动状态传感器能够感知并采集车辆运动的速度；所述光线传感器能够检测到当前所处环境的亮度信息；所述安全模块超声波雷达能够感知投影范围内有没有障碍物。上述车辆运动状态传感器、光线传感器以及安全模块超声波雷达均属于现有技术，且均能够通过购买得到。
所述投影位置调节装置的控制模块中还包括处理器和储存器，交互逻辑单元和光源控制单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包括内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过内核计算出激光的输出功率、激光扫描范围、图像光源的画幅尺寸及图形、驱动装置2以及反射镜1需要转动的角度等，同时通过调整内核参数来调整上述参数。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器 (RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
交互逻辑单元可以根据上述车辆运动传感器、光线传感器和安全模块超声波雷达采集到的信息以及预设定的投影图像的位置移动计算出激光的输出功率、激光的扫描范围以及驱动装置2需要旋转的角度，从而控制投影图像的画幅尺寸和形状以及图像投影光源经过反射镜1反射的光的光通量，并将这些计算出来需要变化的量通过光源控制单元以及驱动装置控制单元一一实现。
所述图像投影光源可以用于投射各种不同的图像，这个图像的具体图案可以通过控制模块控制，在本发明的一个实施例中，所述图像投影光源能够用于投射娱乐图案、警示图案和驾驶辅助标志图案中的一种或多种。所述娱乐图案可以是绚丽的灯光图案、动漫图案或者其它娱乐图案。所述警示图案可以是安全警示图案、车辆周边危险区域警示图案、车辆轮廓警示图案或者其它警示图案。所述驾驶辅助标志图案可以是转向箭头图案，倒车箭头图案，迎宾光毯等。这些图案也可以是字体图案或字体提醒。以能够通过上述投影图案达到危险警示、转弯提示、倒车提示以及迎宾的目的。
更具体地，所述光源控制单元包括图像输出控制单元、扫描驱动控制单元和激光驱动控制单元，所述投影图像光源可以是采用通过激光扫描出的图像光源，技术人员或相关人员可以预先设计出需要出射的光源的图像，然后通过激光驱动控制单元以及扫描驱动控制单元扫描出合适的图像光源并通过图像输出控制单元控制图像输出；同时本实用新型中的投影图像光源也可以采用直接的图像光源，如阵列式光源，此时需要将阵列式光源的每个像素光源设置为单独可调控的，可以通过图像输出控制单元控制每个像素光源的亮暗程度，实现不同图像转换以及所述投影图像光源在反射镜1上反射的光的光通量的变换。当然，优选为激光扫描图像光源，使用此激光扫描图像光源的图像光源的形状与大小的调整更为精确。
为保证反射镜1能够稳定地随着驱动装置2的转动而转动，不会由于晃动对本实用新型的投影位置调节装置的位置调节产生影响，需要有特定的机械结构和传动方式。
本实用新型的一个实施例中提供了一种传动机构3，所述传动机构3包括传动轴31、固定模块33、旋转角度检测模块34以及固定在所述传动轴31 上的涡轮32；所述固定模块33用于将所述传动轴31固定在车身上或者其它适合固定所述投影位置调节装置的物件上，而且所述固定模块33在达到固定作用的同时不能影响传动轴31的转动，以防止阻碍反射镜1的转动；所述旋转角度检测模块34可以进一步检测传动轴31以及反射镜1转动的角度，以达到进一步确认旋转角度，保证此投影位置调节装置的精确度。具体地，所述固定模块33包括套设在所述传动轴31上的固定座331以及设于所述传动轴31和所述固定座331之间的轴承332。进一步具体地，所述固定座331 包括固定座上盖3311以及固定座底座3312，所述固定座底座3312固定在车身上以及其他可以用来固定投影位置调节装置的物件上，所述固定座上盖 3311通过紧固件4固定在固定座底座3312上，轴承332可以方便传动轴31 的转动，且不会让传动轴31晃动。更具体地，所述旋转角度检测模块34包括套设于所述传动轴31端部的磁钢套341以及连接在所述磁钢套341端部的霍尔传感器342。
在本实用新型的一个实施例中，如图1和图3所示，所述传动轴31上设有防脱凸台35，所述涡轮32置于所述防脱凸台35一侧，所述涡轮32与所述防脱凸台35之间设有第一垫片36，所述涡轮32另一侧的传动轴31上套设有弹簧37，所述弹簧37和所述涡轮32之间设有第二垫片38，所述弹簧37的另一侧与所述固定模块33相连。将涡轮32置于防脱凸台35以及弹簧37之间，通过处于压缩状态的弹簧37以及防脱凸台35固定涡轮32，防止涡轮32在传动轴31上滑动，同时在防脱凸台35与涡轮32之间以及涡轮 32和弹簧37之间分别设置第一垫片36以及第二垫片38可以进一步达到固定涡轮32的目的，同时可以防止涡轮32两侧的磨损。
在本实用新型的另一个实施例中，如图2所示，所述传动轴31上卡设有两个卡簧39，所述涡轮32置于两个所述卡簧39之间以防止所述涡轮32 在所述传动轴31上发生移动，通过分别设置在涡轮32两个端部的卡簧39 可以达到很好地固定涡轮32的目的。
在本实用新型的一个相对优选地的实施方式中，如图所示，所述投影位置调节装置包括反射镜1、步进电机、传动机构3和控制模块，所述反射镜 1与所述步进电机通过所述传动机构3相连，所述传动机构3包括传动轴31、用于固定所述传动轴31的固定模块33、套设在传动轴31上的涡轮32以及设于所述传动轴31一端的磁钢套341和霍尔传感器342；所述传动轴31的另一端与反射镜1连接，所述反射镜1的反射面与所述传动轴31的夹角为45度；所述涡轮32两侧的传动轴31上分别卡设有卡簧39，其中一个卡簧 39的另一侧的传动轴31上设有防脱凸台35，另一个卡簧39的另一侧连接有弹簧37，所述弹簧37的另一端同与之相邻的固定座331相连；所述控制模块包括信息采集单元、交互逻辑单元、驱动装置控制单元以及光源控制单元，所述光源控制单元与所述图像投影光源电连接，以能够控制所述图像投影光源的画幅尺寸以及经过所述反射镜1反射的光通量；所述驱动装置控制单元与所述驱动装置2电连接，以能够调节投影位置；所述信息采集单元通过所述交互逻辑单元分别与所述驱动装置控制单元以及所述光源控制单元电连接；所述交互逻辑单元能够根据所述信息采集单元采集到的信息计算出相应的旋转角度以及图像投影光源控制信息，并通过所述驱动装置控制单元控制所述驱动装置旋转的角度以及通过所述光源控制单元控制所述图像投影光源，所述图像投影光源能够用于投射娱乐图案、警示图案和驾驶辅助标志图案中的一种或多种。
上述实施方式提供的投影位置调节装置，通过将驱动装置2和反射镜1 连接，并通过旋转驱动装置2带动反射镜1移动到特定的角度以实现投影图像位置的改变；同时，通过控制模块控制光源的画幅尺寸以及控制通过反射镜反射的光通量防止投影图像的畸变，实现投影图像的完整性以及投影图像的光亮均匀性；而且，通过驱动装置2可以将反射镜1旋转任意角度，实现投影图像能够在大范围的投影区域内移动。
本实用新型的实施例还提供一种投影设备，所述车灯包括上述实施例提供的投影位置调节装置。
为了能够多方向调节投影图像，在本实用新型的一个优选实施例中，所述投影位置调节装置至少设有两个，且至少两个所述投影位置调节装置调节方向不同。优选地，所述投影位置调节装置设有两个，且两个所述投影位置调节装置调节方向互相垂直。由于此投影设备是通过两次或多次投影实现投影图像的多维变化，能够极大地提高车载投影设备的显示区域，而且不会出现技术上的多个投影设备投影图像之间衔接不佳导致的画面缺陷，给显示的信息带来歧义，甚至影响行车安全。
本实用新型的实施例还提供一种车辆，所述车辆包括上述实施例的投影设备。
本实用新型中所采用的控制软件所述现有技术。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。
