CN103568955A - 车内玻璃投影的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种车内玻璃投影的方法及系统。该方法可包括：产生光线束并进行调制处理后投射至DMD芯片；将所需显示的信息输入DMD芯片，通过所述DMD芯片将照射至DMD芯片的光线调制成显示图像；将调制后的显示图像通过透镜组放大，再由挡风玻璃反射至驾驶者眼睛位置。本发明的车内玻璃投影的系统，驾驶者透过挡风玻璃观察路面情况时，在不用变换视觉焦点的情况下，可以同时看到叠加在外景上的图像、字符或动画等信息，无需再观察仪表面板上的仪表信息等，因此可以大大提高驾驶安全性与驾驶乐趣等。
Description
技术领域
本发明涉及到车内投影技术，特别是涉及到一种车内玻璃投影的方法及系统。
背景技术
汽车驾驶中，驾驶的安全性最为重要，为保障安全驾驶，则驾驶员需要保持精神集中、视线不偏离前方路面等都十分必要。
然而在实际驾驶过程中，又必须使用到有些车载设备，并需要驾驶者转移视线进行观察设置操作。比如驾驶过程中必须保持对仪表盘的观察，或者需要使用到导航地图等。上述需要驾驶者在驾驶过程中转移视线进行观察或操作的情况，都会影响驾驶的安全性。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种车内玻璃投影的方法，通过将需要显示的信息投影于挡风玻璃上，方便驾驶者的观察，以提升驾驶安全性。
本发明提出一种车内玻璃投影的方法，包括：
产生光线束并进行调制处理后投射至DMD芯片；
将所需显示的信息输入DMD芯片，通过所述DMD芯片将照射至DMD芯片的光线调制成显示图像；
将调制后的显示图像通过透镜组放大，再由挡风玻璃反射至驾驶者眼睛位置。
优选地，所述产生光线束并进行调制处理后投射至DMD芯片的步骤包括：
将UHP灯泡发射出的冷光源通过冷凝透镜；
通过光棒将光均匀化，然后通过色轮将光分成多色光，再将多色光源由透镜投射在DMD芯片上。
优选地，所述再由挡风玻璃反射至驾驶者眼睛位置的步骤包括：
将光线束通过透镜组形成不可显示的光线图像后，再经过挡风玻璃反射处理，通过人眼的晶状体组成可由人眼神经可识别的图像。
优选地，所述所需显示的信息至少包括：
车辆仪表盘信息和/或车辆导航信息。
优选地，所述挡风玻璃设置有由复合材料所制成的汽车挡风玻璃投影膜。
本发明还提出一种车内玻璃投影的系统，包括：
显示投射装置，产生光线束并进行调制处理后投射至DMD芯片；
图像调整装置，将所需显示的信息输入DMD芯片，通过所述DMD芯片将照射至DMD芯片的光线调制成显示图像；
虚拟成像装置，将调制后的显示图像通过透镜组放大，再由挡风玻璃反射至驾驶者眼睛位置。
优选地，所述显示投射装置包括：
UHP光源，将UHP灯泡发射出的冷光源通过冷凝透镜；
光棒以及色轮，通过光棒将光均匀化，然后通过色轮将光分成多色光，再将多色光源由透镜投射在DMD芯片上。
优选地，所述虚拟成像装置包括：
透镜组以及挡风玻璃，将光线束通过透镜组形成不可显示的光线图像后，再经过挡风玻璃反射处理，通过人眼的晶状体组成可由人眼神经可识别的图像。
优选地，所述所需显示的信息至少包括：
车辆仪表盘信息和/或车辆导航信息。
优选地，所述挡风玻璃设置有由复合材料所制成的汽车挡风玻璃投影膜。
本发明的车内玻璃投影的方法及系统，可将车辆所需显示的信息，以图像、字符或动画的形式，通过光学部件以及人眼的合成，在挡风玻璃前方形成虚拟图像，驾驶者透过挡风玻璃观察路面情况时，在不用变换视觉焦点的情况下，可以同时看到叠加在外景上的图像、字符或动画等信息，无需再观察仪表面板上的仪表信息等，因此可以大大提高驾驶安全性与驾驶乐趣等。
附图说明
图1 是本发明车内玻璃投影的方法一实施例中的步骤流程示意图；
图2 是本发明车内玻璃投影的方法一实施例中调制处理的步骤流程示意图；
图3 是本发明车内玻璃投影的方法一实施例中光源调制部分的结构示意图；
图4 是本发明车内玻璃投影的方法一实施例中虚拟成像部分的结构示意图；
图5 是本发明车内玻璃投影的系统一实施例中的功能模块示意图；
图6 是本发明车内玻璃投影的系统一实施例中显示投射装置的功能模块示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，提出本发明一种车内玻璃投影的方法一实施例。该方法可包括步骤：
S10、产生光线束并进行调制处理后投射至DMD芯片；
S11、将所需显示的信息输入DMD芯片，通过所述DMD芯片将照射至DMD芯片的光线调制成显示图像；
S12、将调制后的显示图像通过透镜组放大，再由挡风玻璃反射至驾驶者眼睛位置。
本实施例中，将光源（比如LED发光源）所产生的光线束、经过光均匀以及光滤波等处理，再将处理后的光线束通过光学部分组成（透镜组）不可显示的光线图像，再经过挡风玻璃反射，最终再经过人类眼睛的晶状体组成可由人眼神经可识别的图像。
参照图2，上述步骤S10可包括：
步骤S101、将UHP灯泡发射出的冷光源通过冷凝透镜；
步骤S102、通过光棒将光均匀化，然后通过色轮将光分成多色光，再将多色光源由透镜投射在DMD芯片上。
上述车内玻璃投影的方法可通过车内玻璃投影的系统实现。该系统至少可包括：显示投射装置、图像调整装置以及虚拟成像装置等。显示投射装置是一套非常复杂的光、机以及电一体的设备，可采用DLP（Digital Light Procession，数字光处理）技术，通过UHP（Ultra High Pressure，超高压汞灯泡）灯泡发射出的冷光源通过冷凝透镜，经过光棒（Rod）将光均匀化，再利用一个色轮（Color Wheel），将光分成RGB三色（或者RGBW等更多色），再将色彩由透镜投射在DMD（Digital Micro mirror Device，数字微镜元件）芯片上。通过色轮处理后的多色光源（光线束）折射在DMD芯片上，该DMD芯片由数十万乃至上百万个微镜所组成的一小片镜子，被封装在金属与玻璃组成的密闭空间内。上述微镜皆悬浮着并可向两侧倾斜10-12°左右，从而可构成启通和断开两种工作状态。为了获得不同的亮度，微镜启通和断开的速率还可以改变，工作时得用成千上万个微镜器件，并由DLP板进行控制。该 DMD芯片可以提供1670万种颜色和256段灰度层次，从而确保DLP投影机可投影的活动影像画面色彩艳丽的细腻、自然逼真。该DMD芯片最多可内置2048×1152阵列，每个元件约可产生230万个镜面。
以XGA（Extended Graphics Array，扩展图形阵列）解析度的DMD芯片为例，在宽1cm，长1.4cm的面积里有1024×768=786432个微镜单元，每一个微镜代表一个像素，图像就由这些像素所构成。由于像素与芯片本身都相当微小，因此业界也称这些采用微型显示装置的产品为微显示器，最后反射经过投影镜头在玻璃上成像。
本实施例中，以LED灯作照明（UHP灯泡），DMD芯片作图像调制，通过成像组放大和挡风玻璃反射直接把车辆信息平射到驾驶者眼前的平视显示系统（HUD）为例。
参照图3，上述照明部分可根据具体的显示要求，如果只需要单色显示，可以选择一到二个LED灯配色，如果需要彩色显示，则选用（RGB）三个LED灯A作光源。经过聚光、整形、均束，把光调制成均匀且平行的光束，再平行光束照射到DMD芯片B上。该DMD芯片可通过数字信号的输入（输入所需显示的信息），光源会被调制成需要显示的图像。该DMD芯片调制的像通过透镜组C，成一放大的虚像，并且由挡风玻璃反射到人眼。该光源（光线束）通过透镜组形成不可显示的光线图像后，再经过挡风玻璃反射处理，通过人眼的晶状体组成可由人眼神经可识别的图像。
参照图4，经处理后的光源入射光线投射至DMD芯片B上后，通过透镜组C形成放大虚像，再由挡风玻璃D反射至驾驶者眼睛位置E。由于所形成图像为虚像，则在挡风玻璃D上并不会显示图像，驾驶者眼睛所观察到虚像的位置E，在离驾驶者眼睛前方距离L处，该L通常可为2-5米远。该虚像的成像夹角可为30度左右，仅从驾驶者的角度可以观看，而其它位置的人员无法看到。
上述所需显示的信息至少可包括：车辆仪表盘信息和/或车辆导航信息等。该仪表盘信息可包括告警信息、发动机转速、车速、里程以及油量等信息。该所需显示的信息还可根据环境光线情况而调整显示情况，比如根据白天和夜晚的光线亮度不同而调整文字和/或图像的显示亮度及显示方式。
上述挡风玻璃设置有由复合材料所制成的汽车挡风玻璃投影膜。汽车挡风玻璃投影膜具有高清晰、透明、耐强光、超轻薄以及抗老化等特征。可由分子级别的纳米光学组件：全像彩色滤光板结晶体（HCFC）为核心材料，融合纳米技术，材料学、光学、高分子等多学科成果和制备加工技术，以有机材料、无机纳米粉体和精细金属粉体为原料，生产而成。以轻、薄内部蕴含先进的精密光学结构，以达致高清晰、高亮度的完美显像。尤其是全息投影膜使用了特殊复合材料，隔绝紫外线及红外线对投影膜的损伤，同时具有高防酸碱及高抗氧化效果。不用因长期使用和暴露在室外而担心影响投影膜寿命。全息投影膜能在-10℃-70℃的范围内，保持投影膜显像质量及表面完好。
本实施例中的虚拟成像是一种将画面悬浮在半空中的成像方式，由投影、分光镜、射灯、反射成像几部分组成，基于分光镜成像原理，将需要显示的内容由人眼聚焦后在很远的距离成像显示，不需要使用者佩戴任何偏光眼镜，在完全没有束缚下就可以尽情观看，给人以视觉上的冲击，具有强烈的纵深感。
上述车内玻璃投影的方法，是将车载导航信息以及发动机转速、车速、里程等仪表盘重要信息利用虚拟成像技术显示在车前方的路面上，通过由光学显示、光调制编码、滤光、反射、核心电子控制等技术组成的综合电子显示设备，生成的光线最终由人眼合成可视的动态图像。将导航信息、车辆参运行参数等信息，以图像、字符或动画的形式，通过光学部件以及人眼的合成，最终形成离驾驶员约2米外的地方可视图像，驾驶者透过挡风玻璃观察路面情况时，在不用变换视觉焦点的情况下，可以同时看到叠加在外景上的图像、字符或动画等信息，无需再观察仪表面板上的仪表信息，因此可以大大提高驾驶安全性与驾驶乐趣等。
参照图5，提出本发明一种车内玻璃投影的系统一实施例。该系统20可包括：显示投射装置21、图像调整装置22以及虚拟成像装置23。该显示投射装置21，产生光线束并进行调制处理后投射至DMD芯片；该图像调整装置22，将所需显示的信息输入DMD芯片，通过所述DMD芯片将照射至DMD芯片的光线调制成显示图像；该虚拟成像装置23，将调制后的显示图像通过透镜组放大，再由挡风玻璃反射至驾驶者眼睛位置。
本实施例中，将光源（比如LED发光源）所产生的光线束、经过光均匀以及光滤波等处理，再将处理后的光线束通过光学部分组成（透镜组）不可显示的光线图像，再经过挡风玻璃反射，最终再经过人类眼睛的晶状体组成可由人眼神经可识别的图像。
参照图6，上述显示投射装置21可包括：UHP光源211、光棒212以及色轮213。该UHP光源211，将UHP灯泡发射出的冷光源通过冷凝透镜；该光棒212以及色轮213，通过光棒212将光均匀化，然后通过色轮213将光分成多色光，再将多色光源由透镜投射在DMD芯片上。
上述显示投射装置21是一套非常复杂的光、机以及电一体的设备，可采用DLP（Digital Light Procession，数字光处理）技术，通过UHP（Ultra High Pressure，超高压汞灯泡）灯泡发射出的冷光源通过冷凝透镜，经过光棒212（Rod）将光均匀化，再利用一个色轮213（Color Wheel），将光分成RGB三色（或者RGBW等更多色），再将色彩由透镜投射在DMD（Digital Micro mirror Device，数字微镜元件）芯片上。通过色轮213处理后的多色光源（光线束）折射在DMD芯片上，该DMD芯片由数十万乃至上百万个微镜所组成的一小片镜子，被封装在金属与玻璃组成的密闭空间内。上述微镜皆悬浮着并可向两侧倾斜10-12°左右，从而可构成启通和断开两种工作状态。为了获得不同的亮度，微镜启通和断开的速率还可以改变，工作时得用成千上万个微镜器件，并由DLP板进行控制。该 DMD芯片可以提供1670万种颜色和256段灰度层次，从而确保DLP投影机可投影的活动影像画面色彩艳丽的细腻、自然逼真。该DMD芯片最多可内置2048×1152阵列，每个元件约可产生230万个镜面。
以XGA（Extended Graphics Array，扩展图形阵列）解析度的DMD芯片为例，在宽1cm，长1.4cm的面积里有1024×768=786432个微镜单元，每一个微镜代表一个像素，图像就由这些像素所构成。由于像素与芯片本身都相当微小，因此业界也称这些采用微型显示装置的产品为微显示器，最后反射经过投影镜头在玻璃上成像。
本实施例中，以LED灯作照明（UHP灯泡），DMD芯片作图像调制，通过成像组放大和挡风玻璃反射直接把车辆信息平射到驾驶者眼前的平视显示系统（HUD）为例。
参照图3，上述照明部分可根据具体的显示要求，如果只需要单色显示，可以选择一到二个LED灯配色，如果需要彩色显示，则选用（RGB）三个LED灯A作光源。经过聚光、整形、均束，把光调制成均匀且平行的光束，再平行光束照射到DMD芯片B上。该DMD芯片可通过数字信号的输入（输入所需显示的信息），光源会被调制成需要显示的图像。该DMD芯片调制的像通过透镜组C，成一放大的虚像，并且由挡风玻璃反射到人眼。该光源（光线束）通过透镜组形成不可显示的光线图像后，再经过挡风玻璃反射处理，通过人眼的晶状体组成可由人眼神经可识别的图像。
参照图4，上述虚拟成像装置23可包括：透镜组C以及挡风玻璃D，将光线束通过透镜组C形成不可显示的光线图像后，再经过挡风玻璃D反射处理，通过人眼的晶状体组成可由人眼神经可识别的图像。经处理后的光源入射光线投射至DMD芯片B上后，通过透镜组C形成放大虚像，再由挡风玻璃D反射至驾驶者眼睛位置E。由于所形成图像为虚像，则在挡风玻璃D上并不会显示图像，驾驶者眼睛所观察到虚像的位置E，在离驾驶者眼睛前方距离L处，该L通常可为2-5米远。该虚像的成像夹角可为30度左右，仅从驾驶者的角度可以观看，而其它位置的人员无法看到。
上述所需显示的信息至少可包括：车辆仪表盘信息和/或车辆导航信息等。该仪表盘信息可包括告警信息、发动机转速、车速、里程以及油量等信息。该所需显示的信息还可根据环境光线情况而调整显示情况，比如根据白天和夜晚的光线亮度不同而调整文字和/或图像的显示亮度及显示方式。
上述挡风玻璃设置有由复合材料所制成的汽车挡风玻璃投影膜。汽车挡风玻璃投影膜具有高清晰、透明、耐强光、超轻薄以及抗老化等特征。可由分子级别的纳米光学组件：全像彩色滤光板结晶体（HCFC）为核心材料，融合纳米技术，材料学、光学、高分子等多学科成果和制备加工技术，以有机材料、无机纳米粉体和精细金属粉体为原料，生产而成。以轻、薄内部蕴含先进的精密光学结构，以达致高清晰、高亮度的完美显像。尤其是全息投影膜使用了特殊复合材料，隔绝紫外线及红外线对投影膜的损伤，同时具有高防酸碱及高抗氧化效果。不用因长期使用和暴露在室外而担心影响投影膜寿命。全息投影膜能在-10℃-70℃的范围内，保持投影膜显像质量及表面完好。
本实施例中的虚拟成像是一种将画面悬浮在半空中的成像方式，由投影、分光镜、射灯、反射成像几部分组成，基于分光镜成像原理，将需要显示的内容由人眼聚焦后在很远的距离成像显示，不需要使用者佩戴任何偏光眼镜，在完全没有束缚下就可以尽情观看，给人以视觉上的冲击，具有强烈的纵深感。
上述车内玻璃投影的系统20，是将车载导航信息以及发动机转速、车速、里程等仪表盘重要信息利用虚拟成像技术显示在车前方的路面上，通过由光学显示、光调制编码、滤光、反射、核心电子控制等技术组成的综合电子显示设备，生成的光线最终由人眼合成可视的动态图像。将导航信息、车辆参运行参数等信息，以图像、字符或动画的形式，通过光学部件以及人眼的合成，最终形成离驾驶员约2米外的地方可视图像，驾驶者透过挡风玻璃观察路面情况时，在不用变换视觉焦点的情况下，可以同时看到叠加在外景上的图像、字符或动画等信息，无需再观察仪表面板上的仪表信息，因此可以大大提高驾驶安全性与驾驶乐趣等。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种车内玻璃投影的方法，其特征在于，包括：
产生光线束并进行调制处理后投射至DMD芯片；
将所需显示的信息输入DMD芯片，通过所述DMD芯片将照射至DMD芯片的光线调制成显示图像；
将调制后的显示图像通过透镜组放大，再由挡风玻璃反射至驾驶者眼睛位置。
2. 根据权利要求1所述的车内玻璃投影的方法，其特征在于，所述产生光线束并进行调制处理后投射至DMD芯片的步骤包括：
将UHP灯泡发射出的冷光源通过冷凝透镜；
通过光棒将光均匀化，然后通过色轮将光分成多色光，再将多色光源由透镜投射在DMD芯片上。
3. 根据权利要求1或2所述的车内玻璃投影的方法，其特征在于，所述再由挡风玻璃反射至驾驶者眼睛位置的步骤包括：
将光线束通过透镜组形成不可显示的光线图像后，再经过挡风玻璃反射处理，通过人眼的晶状体组成可由人眼神经可识别的图像。
4. 根据权利要求1或2所述的车内玻璃投影的方法，其特征在于，所述所需显示的信息至少包括：
车辆仪表盘信息和/或车辆导航信息。
5. 根据权利要求1或2所述的车内玻璃投影的方法，其特征在于，所述挡风玻璃设置有由复合材料所制成的汽车挡风玻璃投影膜。
6. 一种车内玻璃投影的系统，其特征在于，包括：
显示投射装置，产生光线束并进行调制处理后投射至DMD芯片；
图像调整装置，将所需显示的信息输入DMD芯片，通过所述DMD芯片将照射至DMD芯片的光线调制成显示图像；
虚拟成像装置，将调制后的显示图像通过透镜组放大，再由挡风玻璃反射至驾驶者眼睛位置。
7. 根据权利要求6所述的车内玻璃投影的系统，其特征在于，所述显示投射装置包括：
UHP光源，将UHP灯泡发射出的冷光源通过冷凝透镜；
光棒以及色轮，通过光棒将光均匀化，然后通过色轮将光分成多色光，再将多色光源由透镜投射在DMD芯片上。
8. 根据权利要求6或7所述的车内玻璃投影的系统，其特征在于，所述虚拟成像装置包括：
透镜组以及挡风玻璃，将光线束通过透镜组形成不可显示的光线图像后，再经过挡风玻璃反射处理，通过人眼的晶状体组成可由人眼神经可识别的图像。
9. 根据权利要求6或7所述的车内玻璃投影的系统，其特征在于，所述所需显示的信息至少包括：
车辆仪表盘信息和/或车辆导航信息。
10. 根据权利要求6或7所述的车内玻璃投影的系统，其特征在于，所述挡风玻璃设置有由复合材料所制成的汽车挡风玻璃投影膜。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140212 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |