CN104076514B - 一种汽车信息显示方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车信息显示方法，其特征在于：采集待显示的信息，将显示信息以文字或图像方式显示在空间光调制器上，照明光照射空间光调制器，经过第一投影成像物镜、第一柱面镜、第二柱面镜、第二投影成像物镜将空间光调制器的像投射至透射式投影屏幕，透射式投影屏幕后紧贴在用作场镜的平凸透镜的平面处，在平凸透镜后放置凹面镜，凹面镜内表面镀有反射膜，由反射光形成位于凹面镜后方的放大的虚像，由此实现汽车信息的显示；所述凹面镜设置在汽车的前挡风玻璃内侧。本发明显示信息处于驾驶员的正前方视野中，因而，驾驶员观察汽车信息时，既不需要低头，也不需要使眼睛聚焦至近处，保证了驾驶安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车的配件，具体涉及一种用于显示汽车信息的方法及装置。
背景技术
随着汽车工业的迅速发展，越来越多的高科技被应用到汽车系统中，给人们生活带来了非常多的便利，其中汽车安全驾驶是人们一直关注的重要研究内容。当车辆以120公里时速前进时，驾驶员离开视线查看速度表的短短1秒钟内，车辆将向前行驶33米。为了避免这1秒钟的危险，最新的研究试图将当前车辆信息（如速度，油耗，驾驶辅助系统的警告信息，GPS导航信息等）以投影方式显示在驾驶员的正前方视野中，以对车辆的行驶安全起到辅助作用。
然而，目前的研究均利用汽车的挡风玻璃实现投影，投影位置位于挡风玻璃处。例如，中国发明专利CN101697036B公开了一种汽车玻璃住处显示系统及其成像的方法，在汽车玻璃上贴有偏振光散射成像薄膜，利用偏振光散射原理在其上成像，前方的路况视线则半透明的观看到。这种方式可以在驾驶员的前方成像，但是，其成像位于汽车玻璃处，研究表明，为了把注意力集中到视野中的特定物体，眼睛会自动聚焦，因此，当人的注意力集中到汽车挡风玻璃处时，人眼会自动转为看近状态，很难同时注意到较远的物体。另外，上述技术方案中，成像在玻璃上的显示信息是半透明的，会对人们观察前方视野造成影响。
因此，需要提供一种新的显示方法，使车辆信息显示在司机的直接视野中，不需要低头观察，又不能影响司机对车外景物的观察。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种汽车信息显示方法，将汽车信息显示在前挡风玻璃正前方之外较远距离处），使信息处于驾驶员的直接视野中，以不影响驾驶者对路况的观察。本发明的另一个目的是提供一种实现该方法的汽车信息显示装置。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种汽车信息显示方法，采集待显示的信息，例如汽车导航、汽车仪表等汽车信息，将显示信息以文字或图像方式显示在空间光调制器上，照明光照射空间光调制器，空间光调制器上的信息经过第一投影成像物镜、第一柱面镜、第二柱面镜、第二投影成像物镜后被其后所放置的透射式投影屏幕所接收；透射式投影屏幕后放置一场镜，该场镜为平凸透镜，用于限制图像视场角，提高图像亮度。平凸透镜平面与透射式投影屏幕重合，在平凸透镜后放置一片条状凹面镜，该凹面镜内表面镀有半透半反射膜，使其具有凹面镜作用的同时具有良好的透过率；平凸透镜位于凹面镜一倍焦距以内，使透射式投影屏幕所接收到的像经凹面镜作用后成一放大的虚像；所述凹面镜设置在汽车挡风玻璃内侧，由其所成虚像位于挡风玻璃外侧0.2m～10m处，人眼观看到该虚像，从而实现汽车信息的显示；其中，所述空间光调制器位于第一投影成像物镜物方焦平面处，所述第一柱面镜和第二柱面镜
的焦点重合，两柱面镜母线平行，均垂直光轴沿水平方向布置。
上述技术方案中，所述凹面镜兼有反射、透射以及成像功能，所述的场镜，将通过透射式投影屏幕出射的各个方向光进行会聚，限制视场的同时提高光能利用率。透射式投影屏幕上的图像经凹面镜后将成一虚像，此虚像位于数米外，经凹面镜反射，驾驶员观察到透射式投影屏幕上的图像信息，同时驾驶员还能透过凹面镜观察到车外的景物。柱面镜组将光学图像在竖直方向进行压缩，驾驶员可看到一个长条状显示屏。由此，显示信息位于挡风玻璃外侧数米处，且为平置的长条状，不影响驾驶员对汽车前挡风玻璃窗外场景的观察。
进一步的技术方案，利用计算机系统将显示信息沿竖直方各进行数字化拉伸后再显示在所述空间光调制器上，所述柱面镜将图像沿竖直方向进行压缩，所述数字化拉伸的倍数等于所述柱面镜压缩的倍数。通过预先的数字化拉伸，可以抵消柱面镜压缩产生的畸变，使驾驶员看到正常的显示信息，同时，柱面镜的压缩可以有效提高显示亮度。
上述技术方案中，数字化拉伸的倍数为1.5～5倍，柱面镜压缩的倍数为1.5～5倍。更优选地，数字化拉伸的倍数和柱面镜压缩的倍数为3倍。
优选的技术方案，由所述凹面镜所成的虚像位于挡风玻璃外侧1m～2m处。
实现上述方法的一种汽车信息显示装置，沿光路照射方向依次包括光源、空间光调制器、投影成像物镜、第一柱面镜,第二柱面镜, 第二投影成像物镜、平凸透镜(透射式投影屏幕与场镜的平面贴合)和凹面镜；与所述空间光调制器配合设有显示控制系统，所述空间光调制器经投影成像物镜和柱面镜成像于所述平凸透镜的平面——即透射式投影屏幕上；所述凹面镜的内表面镀有反射膜，凹面镜设置于汽车的挡风玻璃内侧，透射式投影屏幕上的图像作为物通过凹面镜成一放大的虚像，位于汽车挡风玻璃外侧0.2m～10m处。
优选地，虚像位于挡风玻璃外侧1m～2m处。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1．本发明通过凹面镜形成放大的虚像，虚像位于汽车前挡风玻璃之外数米位置，处于驾驶员正前方视野中，因而，驾驶员观察汽车信息时，既不需要低头，也不需要使眼睛聚焦至近处，从而保证了驾驶安全。
2．本发明通过柱面镜组的设置，有效地提高了显示信息的亮度，使驾驶者在外界阳光很强的背景下依然可以清晰地观察到车辆显示信息，同时又可以直接观察到汽车前挡风玻璃外的景物。
3．在显示图像输入空间光调制器之前，先进行数字化拉伸，能够使得驾驶员看到的图像没有畸变。
附图说明
图1是本发明实施例一的光路结构示意图。
图2是实施例中输入空间光调制器的显示图像。
图3是实施例中投影后得到的图像。
其中：1、照明光；2、空间光调制器；3、第一投影成像物镜；4、第一柱面镜；5、第二柱面镜；6、第二投影成像物镜；7、透射式投影屏幕；8、平凸透镜；9、凹面分光镜；10、放大的虚像。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：参见图1所示，一种汽车信息显示装置，沿照明光1的光路照射方向依次包括空间光调制器2、第一投影成像物镜3、第一柱面镜4、第二柱面镜5、第二投影成像物镜6、透射式投影屏幕7、平凸透镜8和凹面分光镜9；与所述空间光调制器2配合设有显示控制系统，所述空间光调制器2经第一投影成像物镜、第一柱面镜、第二柱面镜、第二投影成像物镜成像于所述透射式投影屏幕上，所述平凸透镜的平面与一透射式投影屏幕贴合；所述凹面镜的内表面镀有反射膜，凹面镜设置于汽车的挡风玻璃内侧，透射式投影屏幕位于凹面镜的焦距内侧，经凹面镜成放大的虚像10。本实施例中，所述空间光调制器DMD （Digital Micro
mirror Device，数字微镜元件）的图像像素为1024×768，长宽比为4∶3。
通过计算机系统向空间光调制器发送显示图像信息，该显示图像信息经过竖直方向的3倍拉伸，如图2所示。经过投影物镜和柱面镜将空间光调制器的像投射于透射式投影屏幕上，投影后得到的图像长宽比为4∶1，如图3所示。
在透射式投影屏幕前放置具有反射和透射功能的凹面镜, 该凹面镜将透射式投影屏幕上的像放大，成虚像于0.2m～10m外，驾驶员经过凹面镜既能观察到计算机系统输出显示的图像信息，又能观察到汽车前挡风玻璃外的景物。
本实施例中，计算机系统先将显示到空间光调制器的图像竖直方向进行数字化拉伸3倍(见图2)，显示系统中柱面镜将空间光调制器竖直方向的图像压缩3倍。使得后面的图像长宽比为4：1(见图3)。驾驶员看到的图像没有畸变。但是驾驶员看到的图像其亮度提高3倍。
显示系统中凹面镜镀有反射膜，透射光与反射光强度比为1：1，兼有反射和透射功能，使的驾驶员经过凹面镜能观察到计算机系统输出显示图像信息，同时又能透过凹面镜可直接观察到汽车前挡风玻璃外的景物。
Claims (4)
1. 一种汽车信息显示方法，其特征在于：采集待显示的信息，将显示信息以文字或图像方式显示在空间光调制器上，照明光照射空间光调制器，空间光调制器上的信息经过第一投影成像物镜、第一柱面镜、第二柱面镜、第二投影成像物镜后被其后所放置的透射式投影屏幕所接收；透射式投影屏幕后放置一场镜，该场镜为平凸透镜，平凸透镜平面与透射式投影屏幕重合，在平凸透镜后放置一片条状凹面镜，该凹面镜内表面镀有半透半反射膜；平凸透镜位于凹面镜一倍焦距以内，使透射式投影屏幕所接收到的像经凹面镜作用后成一放大的虚像；所述凹面镜设置在汽车挡风玻璃内侧，由其所成虚像位于挡风玻璃外侧1m～2m处，人眼观看到该虚像，从而实现汽车信息的显示；其中，所述空间光调制器位于第一投影成像物镜物方焦平面处，所述第一柱面镜和第二柱面镜
的焦点重合，两柱面镜母线平行，均垂直光轴沿水平方向布置。
2. 根据权利要求1所述的汽车信息显示方法，其特征在于：利用计算机系统将显示信息沿竖直方向进行数字化拉伸后再显示在所述空间光调制器上，所述第一柱面镜、第二柱面镜对图像沿竖直方向进行缩放，所述数字化拉伸的倍数等于所述柱面镜缩放的倍数，缩放倍数为第一柱面镜的焦距f1y与第二柱面镜的焦距f2y之比值。
3. 根据权利要求2所述的汽车信息显示方法，其特征在于：数字化拉伸的倍数为1.5～5倍，柱面镜缩放的倍数为1.5～5倍。
4. 一种汽车信息显示装置，其特征在于：沿光路照射方向依次包括光源、空间光调制器、第一投影成像物镜、第一柱面镜、第二柱面镜、第二投影成像物镜、透射式投影屏幕、平凸透镜和凹面镜；与所述空间光调制器配合设有显示控制系统，所述平凸透镜的平面为一透射式投影屏幕，所述空间光调制器经第一投影成像物镜、第一柱面镜、第二柱面镜、第二投影成像物镜成像于所述透射式投影屏幕上；所述凹面镜内表面镀有半透半反射膜，凹面镜设置于汽车的挡风玻璃内侧，透射式投影屏幕上的像经凹面镜后成放大的虚像，位于汽车挡风玻璃外侧1m～2m处。
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