CN103204105B - 抬头显示装置及其影像显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抬头显示装置及其影像显示方法，应用于交通工具，抬头显示装置包括：处理模组，用以获取并传送行车资料；投射模组用以接收行车资料，并投射对应行车资料对应的影像；以及影像反映模组，覆设于前挡风玻璃上，并用以显示影像。其中，处理模组还用以侦测交通工具的转弯角度，并根据转弯角度调整影像的投射形状以及投射角度，使得影像于影像反映模组上的显示位置始终位于驾驶者的水平视线正前方处，且影像于影像反映模组上的显示形状及大小保持不变。本发明可解决现有技术中抬头显示装置的投影画面位置固定或者调整投影角度后投影画面变形的技术问题，并提高行车安全性。

Description

抬头显示装置及其影像显示方法

技术领域

本发明涉及一种抬头显示装置及其影像显示方法，尤指一种可调整显示画面的抬头显示装置及其影像显示方法。

背景技术

目前，发生车祸的最大主因之一即为驾驶者的视线离开前方道路，为了减少驾驶者的视线离开前方道路的次数与时间，汽车厂商逐步在车上配备了抬头显示装置（即Head Up Display，简称HUD），让驾驶者的视线在不用离开前挡风玻璃的情况下就能得知一些诸如时速、引擎转速等信息，以维持行车安全。

现今汽车上所使用的抬头显示器是一种光学投影装置，一般由处理器、投射器及叠像镜三个主要部分组成。其中，处理器处理整合信号资源，投射器是由信号光源、投影镜与其它光学元件所组成，投射器的信号光源由液晶显示器（LCD）或阴极射线管（CRT）等装置构成，从信号光源发出光线，然后通过投射器投射到设置于玻璃上的叠像镜（或特质的透明荧幕）上，再由叠像镜显示出文字或图像。叠像镜的主要功能则是把前挡风玻璃外的景物与投射器所投射出来的影像重叠显示在一起，使驾驶者阅读。

在一般驾车状况下，驾驶者的眼睛离开前方读取仪表盘上的信息最快也要0.5秒的时间，这对于在高速公路时速100公里、每秒约30公尺的速度来说，如果在车多的情况下危险性也随之增大，而目前的抬头显示器有大大降低此风险的功能。

但目前的投影方式都是固定的位置，即投影画面在前挡风玻璃上的显示位置时固定的，如果遇到高速转弯时，驾驶者的眼睛视线会随着转弯的方向注视，此时投影画面的位置则会偏离驾驶者的视线，并不能起到提醒驾驶者的作用；因此，出现了通过调整投影角度，使投影画面进行偏移的方法，使汽车信息投影画面落入驾驶者的视线上的抬头显示技术，然而，仅进行投影角度的偏转，会导致投影画面的变形，降低了驾驶者观看的舒适度，上述的投影方式仍存在明显的不足。

发明内容

因此，本发明的目的之一在于提供一种抬头显示装置及其影像显示方法，以解决现有技术中抬头显示装置的投影画面位置固定或者调整投影角度后投影画面变形的技术问题，并提高行车安全性。

为达上述目的，本发明提供一种抬头显示装置，应用于交通工具，该抬头显示装置包括：处理模组，用以获取并传送该交通工具的行车资料；投射模组，与该处理模组耦接，该投射模组用以接收该行车资料，并投射该行车资料对应的影像；以及影像反映模组，覆设于该交通工具的前挡风玻璃上，且该影像反映模组与该投射模组耦接，并用以显示该影像。其中，该处理模组还用以侦测该交通工具的转弯角度，该转弯角度位于预设阈值范围内时，该交通工具处于第一行车状态，该影像于该影像反映模组上的第一显示位置位于该驾驶者的水平视线正前方处；该转弯角度超出该预设阈值范围时，该交通工具处于第二行车状态，该处理模组根据该转弯角度调整该影像的投射形状以及投射角度，使得该影像于该影像反映模组上的第二显示位置仍位于该驾驶者的该水平视线正前方处，且显示于该影像反映模组上的该影像的大小及形状于该第一行车状态与该第二行车状态下保持不变，而该第一显示位置与该第二显示位置相异。

作为可选的技术方案，还包括方向盘控制单元，与该处理模组耦接，该方向盘控制单元用以将该方向盘的旋转角度转换为该交通工具的该转弯角度。

作为可选的技术方案，还包括投射控制单元，该投射控制单元与该处理模组以及该投射模组耦接，且该投射控制单元将该转弯角度转换为该投射角度的偏移量。

作为可选的技术方案，该偏移量对应该影像的水平像素位置上的位移量。

作为可选的技术方案，该处理模组根据该转弯角度调整该影像的投射形状为该处理模组根据该转弯角度对该影像进行对应的压缩或放大处理。

作为可选的技术方案，对该影像进行对应的压缩或放大处理为对该影像的垂直像素的压缩或放大处理。

作为可选的技术方案，该抬头显示装置包含输入单元，该输入单元接收以下行车资料中的至少其中之一：里程、车速、时速、引擎转速、导航画面、时间、摄像头影像、节气门位置、油量、超速警示、倒车影像、电瓶电压、定位系统或引擎水温。

作为可选的技术方案，该投射模组包括：光源，提供对应该行车资料的光信号；以及投射镜，用以将该光信号投射至该影像反映模组以显示该影像。

作为可选的技术方案，该光源由微型投影机、阴极射线管显示器、电浆显示器或液晶显示器产生。

作为可选的技术方案，该影像反映模组为高反射率的光学膜层。

作为可选的技术方案，该影像反映模组为叠像镜。

本发明还提供一种抬头显示装置的影像显示方法，该抬头显示装置应用于交通工具，该影像显示方法包括：获取该交通工具的行车资料，并侦测该交通工具的转弯角度；根据该转弯角度调整该行车资料对应的影像的投影形状以及投影角度；投射调整后的该影像；以及显示调整后的该影像于该交通工具的前挡风玻璃上。其中，若该转弯角度位于预设阈值范围内，该交通工具处于第一行车状态，该影像于该前挡风玻璃上的第一显示位置位于该驾驶者的水平视线正前方处；若该转弯角度超出该预设阈值范围，该交通工具处于第二行车状态，根据该转弯角度调整该影像的该投射形状以及该投射角度，使得该影像于该前挡风玻璃上的第二显示位置仍位于该驾驶者的该水平视线正前方处，且显示于该前挡风玻璃上的该影像的大小及形状于该第一行车状态与该第二行车状态下保持不变，而该第一显示位置与该第二显示位置相异。

作为可选的技术方案，该侦测该交通工具的该转弯角度的步骤包括：侦测该交通工具的方向盘的旋转角度；以及将该方向盘的该旋转角度转换为该交通工具的该转弯角度。

作为可选的技术方案，该侦测该交通工具的该转弯角度的步骤之后还包括：将该转弯角度转换为该投射角度的偏移量。

作为可选的技术方案，该偏移量对应该影像的水平像素位置上的位移量。

作为可选的技术方案，根据该转弯角度调整该影像的投射形状为根据该转弯角度对该影像进行对应的压缩或放大处理。

作为可选的技术方案，对该影像进行对应的压缩或放大处理为对该影像的垂直像素的压缩或放大处理。

作为可选的技术方案，该行车资料包括以下至少其中之一：里程、车速、时速、引擎转速、导航画面、时间、摄像头影像、节气门位置、油量、超速警示、倒车影像、电瓶电压、定位系统或引擎水温。

与现有技术相比，本发明的抬头显示装置及其影像显示方法，通过调整形车资料对应的影像的投射角度及对投影画面的压缩或放大，使得投影画面始终呈现于驾驶者的视线前方，且保持投影画面于影像反映模组上显示的形状及大小不变，从而提高了驾驶的安全性及舒适度。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1为根据本发明的抬头显示装置的方块示意图；

图2为本发明一实施例的行车资料整合后的对应的影像的效果示意图；

图3为本发明一实施例的行车资料对应的影像进行投影形状调整后的效果示意图；

图4为本发明一实施例的行车资料对应的影像进行投影角度调整后的效果示意图；

图5为本发明一实施例的行车资料对应的影像经过投影角度和投影形状调整后于影像反映模组上显示的效果示意图；

图6为根据本发明的抬头显示装置的影像显示方法的流程图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参见图1-图5，图1为根据本发明的抬头显示装置的方块示意图，图2为本发明一实施例的行车资料整合后的对应的影像的效果示意图，图3为本发明一实施例的行车资料对应的影像进行投影形状调整后的效果示意图，图4为本发明一实施例的行车资料对应的影像进行投影角度调整后的效果示意图，图5为本发明一实施例的行车资料对应的影像经过投影角度和投影形状调整后于影像反映模组上显示的效果示意图。本发明提供一种抬头显示装置100，应用于交通工具，其中交通工具例如为汽车、火车、飞机或船只等，于本实施例中，以汽车为例来对本发明的抬头显示装置的结构与原理进行详细说明。抬头显示装置100包括处理模组10、投射模组20以及影像反映模组30。处理模组10用以获取并传送汽车的行车资料，处理模组可为车用电脑(图未示)的处理器。当然，抬头显示装置100还包含输入单元12，处理模组10通过输入单元12例如与汽车内部网络或车载电脑进行耦接，以获取或接收行车资料，而输入单元12可以为USB接口、串行接口或其它类型接口。一般来说，车用装置至少包含有里程计数器、时速器、引擎水温表、电瓶、引擎、涡轮增压装置、油量表与自动变速箱等不同车用装置所形成的组合，因而输入单元可接收的行车资料至少包括以下其中之一：里程、车速、时速、引擎转速、导航画面、时间、摄像头影像、节气门位置、油量、超速警示、倒车影像、电瓶电压、定位系统或引擎水温等。由于显示的行车资料可能不止一项，所以处理模组10还会将需要显示的行车资料整合到同一个画面中，其中行车资料整合后的影像画面效果例如如如图2所示。投射模组20与处理模组10耦接，投射模组20用以接收行车资料，并投射行车资料对应的影像。影像反映模组30覆设于汽车的前挡风玻璃上，且影像反映模组30与投射模组20耦接，并用以显示影像。其中，处理模组10还用以侦测汽车的转弯角度，当转弯角度位于预设阈值范围内时，汽车处于第一行车状态，该影像于影像反映模组30上的第一显示位置位于驾驶者的水平视线正前方处。当转弯角度超出预设阈值范围时，汽车处于第二行车状态，处理模组10根据转弯角度调整该影像的投射形状以及投射角度，使得该影像于影像反映模组30上的第二显示位置仍位于该驾驶者的水平视线正前方处，且显示于影像反映模组30上的该影像的大小及形状于第一行车状态与该第二行车状态下保持不变，而第一显示位置与第二显示位置相异。

另外，本实施方式中，抬头显示装置100还包括方向盘控制单元14，方向盘控制单元14与处理模组10耦接，且方向盘控制单元14用以将汽车方向盘的旋转角度转换为汽车的转弯角度，并将转弯角度输入到处理模组10中。其中，处理模组10根据转弯角度调整影像的投射形状例如为处理模组10根据转弯角度对该影像进行对应的压缩或放大处理。本实施方式中，对影像进行对应的压缩或放大处理为对影像的垂直像素的压缩或放大处理。举例来说，若汽车向右转弯时，方向盘转过的角度为α，方向盘控制单元14将角度α转换为汽车右转的转弯角度β，并将转弯角度β输入到处理模组10中；处理模组10根据右转的转弯角度β，对行车资料对应的影像进行压缩处理，具体来讲，处理模组10根据影像的水平像素位置，对影像的垂直像素进行对应右转的转弯角度β的压缩处理，使得图2所示的影像的显示效果压缩变形成如图3所示。

为实现影像的显示位置随汽车的转弯及驾驶者视线的移动而移动，抬头显示装置100还包括投射控制单元16，投射控制单元16与处理模组10以及投射模组20耦接，且投射控制单元16接收汽车的转弯角度并将转弯角度转换为投射角度的偏移量。举例来说，当汽车右转，且转弯角度为β时，投射器控制单元16将汽车的转弯角度β转换为投射角度的偏移量γ，本实施方式中，偏移量γ对应影像的水平像素位置上的位移量D，即当汽车右转、投射器20的投射角度发生偏转时，影像的第二显示位置较汽车直线行驶时的影像的第一显示位置在水平方向上产生位移D，从而使得影像的显示位置随驾驶者视线的移动而移动，提高了转弯驾驶时的安全性；然而，由于投射角度的偏转，投影画面会呈现如图4所示的变形，影响了驾驶者视觉上的舒适度；为此，本发明将处理模组10对影像的压缩结果与投射器控制单元16对影像的投射角度调整结果皆传输给投射模组20，投射模组20将上述两种处理结果进行叠加，从而投射出与直线行驶时的投影影像的形状及大小相同的投影影像，如图5所示，并显示于影像反映模组30上，即行车资料对应的影像在影像反映模组30上最终显示的形状及大小始终保持不变。

当然，上述的输入单元12、方向盘控制单元14、投射器控制单元16及处理模组10可以集成于同一个模块上，亦可以分别集成于不同的模块上，视实际使用情况而定。

其中一实施方式中，投射模组20包括光源以及投射镜，光源提供对应行车资料的光信号；投射镜用以将该光信号投射至影像反映模组30以显示影像。投射镜例如为反射镜，将上述影像的光影反射至影像反映模组中，而影像反映模组30形成影像的二次反射作用，用以将影像反映模组30所反映的该影像转换为可供驾驶者观看的正像。光源例如由微型投影机、阴极射线管显示器、电浆显示器或液晶显示器产生。

影像反映模组例如为高反射率的光学膜层，此光学膜层是一种可以阻挡干涉反光穿透前挡风玻璃的偏极化薄膜，如此，即可获得画质清晰且色彩饱和的影像效果。另外，光学膜层也可以是一种单面反光薄膜，此单面反光薄膜可以于前挡风玻璃一面形成高反射状态，并于另一面形成低反射状态，使得影像无法穿透前挡风玻璃的一面，进而将该影像的光影反映至驾驶者的眼睛。而且由于影像反映模组30是一种高反射率的光学膜层，所以覆设于前挡风玻璃的影像反映模组30的一面形成低反射状态，而可让车辆前方的实体影像穿透；另一方面，影像反映模组的另一面则形成高反射状态，所以影像的光影则较无法穿透前挡风玻璃，进而使得影像的光影可以直接反映至驾驶者的眼睛，在此同时，交通工具前方的实体影像则与影像光影相互重叠，让驾驶者不仅可以穿透影像反映模组而看见交通工具前方的实体影像，同时又可看到影像反映模组所反映的影像光影，如此，驾驶者可以藉由光影的辅助之下而监视交通工具的行车资讯。

又或者，影像反映模组为叠像镜或特制的透明屏幕，在汽车的前挡风玻璃上贴设具有分光效果的薄膜作为叠像镜，以让投射于薄膜的光信号与由前挡风玻璃入射的光线同步地进入驾驶的眼睛。最后，驾驶者即可由叠像镜的表面看到对应行车资料的影像。

请参见图6，图6为根据本发明的抬头显示装置的影像显示方法的流程图，本发明还提供一种抬头显示装置的影像显示方法，抬头显示装置应用于交通工具，且抬头显示装置例如为上述抬头显示装置100。抬头显示装置的影像显示方法包括如下步骤：

首先，步骤S1，获取交通工具的行车资料；

并于步骤S2，侦测交通工具的转弯角度；

接着，如步骤S3，根据转弯角度调整行车资料对应的影像的投影形状以及投影角度；

然后，如步骤S4，投射调整后的该影像；以及

于步骤S5中，显示调整后的该影像于交通工具的前挡风玻璃上，通常会于前挡风玻璃上覆设一高反射性的光学膜或者叠像镜，以显示调整后的该影像；

其中，若转弯角度位于预设阈值范围内，交通工具处于第一行车状态，该影像于前挡风玻璃上的第一显示位置位于驾驶者的水平视线正前方处；若转弯角度超出该预设阈值范围，该交通工具处于第二行车状态，根据该转弯角度调整该影像的该投射形状以及该投射角度，使得该影像于该前挡风玻璃上的第二显示位置仍位于驾驶者的水平视线正前方处，且显示于该前挡风玻璃上该影像的大小及形状于该第一行车状态与该第二行车状态下保持不变，而第一显示位置与第二显示位置相异。

其中一实施方式中，侦测该交通工具的该转弯角度的步骤包括：侦测交通工具的方向盘的旋转角度；以及将方向盘的旋转角度转换为交通工具的转弯角度。

其中一实施方式中，侦测该交通工具的转弯角度的步骤之后还包括：将转弯角度转换为投射角度的偏移量，偏移量对应影像的水平像素位置上的位移量。

其中一实施方式中，根据转弯角度调整影像的投射形状为根据转弯角度对影像进行对应的压缩或放大处理。对影像进行对应的压缩或放大处理为对影像的垂直像素的压缩或放大处理。

综上所述，本发明的抬头显示装置及其影像显示方法，通过调整形车资料对应的影像的投射角度及对投影画面的压缩或放大，使得投影画面始终呈现于驾驶者的视线前方，且保持投影画面于影像反映模组上显示的形状及大小不变，从而提高了驾驶的安全性及舒适度。

藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的保护范围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的保护范围内。因此，本发明所申请的权利要求的保护范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (18)

1.一种抬头显示装置，应用于交通工具，其特征在于该抬头显示装置包括：

处理模组，用以获取并传送该交通工具的行车资料；

投射模组，与该处理模组耦接，该投射模组用以接收该行车资料，并投射该行车资料对应的影像；以及

影像反映模组，覆设于该交通工具的前挡风玻璃上，且该影像反映模组与该投射模组耦接，并用以显示该影像；

其中，该处理模组还用以侦测该交通工具的转弯角度，该转弯角度位于预设阈值范围内时，该交通工具处于第一行车状态，该影像于该影像反映模组上的第一显示位置位于驾驶者的水平视线正前方处；该转弯角度超出该预设阈值范围时，该交通工具处于第二行车状态，该处理模组根据该转弯角度调整该影像的投射形状以及投射角度，使得该影像于该影像反映模组上的第二显示位置仍位于该驾驶者的水平视线正前方处，且显示于该影像反映模组上的该影像的大小及形状于该第一行车状态与该第二行车状态下保持不变，而该第一显示位置与该第二显示位置相异。

2.如权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于还包括方向盘控制单元，与该处理模组耦接，该方向盘控制单元用以将该交通工具的方向盘的旋转角度转换为该交通工具的该转弯角度。

3.如权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于还包括投射控制单元，该投射控制单元与该处理模组以及该投射模组耦接，且该投射控制单元将该转弯角度转换为该投射角度的偏移量。

4.如权利要求3所述的抬头显示装置，其特征在于该偏移量对应该影像的水平像素位置上的位移量。

5.如权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于该处理模组根据该转弯角度调整该影像的投射形状为该处理模组根据该转弯角度对该影像进行对应的压缩或放大处理。

6.如权利要求5所述的抬头显示装置，其特征在于对该影像进行对应的压缩或放大处理为对该影像的垂直像素的压缩或放大处理。

7.如权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于该抬头显示装置包含输入单元，该输入单元接收以下行车资料中的至少其中之一：里程、车速、时速、引擎转速、导航画面、时间、摄像头影像、节气门位置、油量、超速警示、倒车影像、电瓶电压、定位系统或引擎水温。

8.如权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于该投射模组包括：

光源，提供对应该行车资料的光信号；以及

投射镜，用以将该光信号投射至该影像反映模组以显示该影像。

9.如权利要求8所述的抬头显示装置，其特征在于该光源由微型投影机、阴极射线管显示器、电浆显示器或液晶显示器产生。

10.如权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于该影像反映模组为高反射率的光学膜层。

11.如权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于该影像反映模组为叠像镜。

12.一种抬头显示装置的影像显示方法，该抬头显示装置应用于交通工具，其特征在于该影像显示方法包括：

获取该交通工具的行车资料，并侦测该交通工具的转弯角度；

根据该转弯角度调整该行车资料对应的影像的投影形状以及投影角度；

投射调整后的该影像；以及

显示调整后的该影像于该交通工具的前挡风玻璃上；

其中，若该转弯角度位于预设阈值范围内，该交通工具处于第一行车状态，该影像于该前挡风玻璃上的第一显示位置位于驾驶者的水平视线正前方处；若该转弯角度超出该预设阈值范围，该交通工具处于第二行车状态，根据该转弯角度调整该影像的该投射形状以及该投射角度，使得该影像于该前挡风玻璃上的第二显示位置仍位于该驾驶者的水平视线正前方处，且显示于该前挡风玻璃上的该影像的大小及形状于该第一行车状态与该第二行车状态下保持不变，而该第一显示位置与该第二显示位置相异。

13.如权利要求12所述的抬头显示装置的影像显示方法，其特征在于该侦测该交通工具的该转弯角度的步骤包括：

侦测该交通工具的方向盘的旋转角度；以及

将该方向盘的该旋转角度转换为该交通工具的该转弯角度。

14.如权利要求12所述的抬头显示装置的影像显示方法，其特征在于该侦测该交通工具的该转弯角度的步骤之后还包括：将该转弯角度转换为该投射角度的偏移量。

15.如权利要求14所述的抬头显示装置的影像显示方法，其特征在于该偏移量对应该影像的水平像素位置上的位移量。

16.如权利要求12所述的抬头显示装置的影像显示方法，其特征在于根据该转弯角度调整该影像的投射形状为根据该转弯角度对该影像进行对应的压缩或放大处理。

17.如权利要求16所述的抬头显示装置的影像显示方法，其特征在于对该影像进行对应的压缩或放大处理为对该影像的垂直像素的压缩或放大处理。

18.如权利要求12所述的抬头显示装置的影像显示方法，其特征在于该行车资料包括以下至少其中之一：里程、车速、时速、引擎转速、导航画面、时间、摄像头影像、节气门位置、油量、超速警示、倒车影像、电瓶电压、定位系统或引擎水温。