CN104253990A - 用车辆视野显示装置的成像器显示三维图像的方法和设备 - Google Patents

Abstract

用车辆视野显示装置的成像器显示三维图像的方法和设备。本发明涉及一种用于在使用车辆的视野显示装置（602）的成像器的情况下显示三维图像（306）的方法。该方法包括：基于与第一眼睛（100）有关的第一图像预矫信息来预矫三维图像（306）的针对观察者的第一眼睛（100）的第一图像以获得第一预矫图像（700）的步骤；基于与第二眼睛（102）有关的第二图像预矫信息来预矫三维图像（306）的针对观察者的第二眼睛（102）的第二图像以获得第二预矫图像（702）的步骤，其中第一预矫图像（700）的预矫与第二预矫图像（702）的预矫不同；和将第一预矫图像（700）和第二预矫图像（702）输出给至车辆的成像器的接口以显示三维图像（306）的步骤。

Description

用车辆视野显示装置的成像器显示三维图像的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于在使用车辆的视野显示装置的成像器的情况下显示三维图像的方法、一种对应的设备、以及一种对应的计算机程序产品。

背景技术

越来越多的车辆已经大批地装备有视野显示器——也称为HUD（Head-Up Display，平视显示器），在视野显示器情况下车辆的挡风玻璃用作为例如虚拟三维图像的显示面。

在公开物EP 1783531中介绍了一种HUD，其提供观察驾驶员的摄像机。使用与图像表示相反的光路。EP 2200332介绍了一种自动立体观测HUD。DE 102009027026描述了一种在HUD中表示接触模拟（kontaktanalog）信息的可能。

发明内容

在该背景下，利用本发明根据独立权利要求介绍一种用于在使用车辆的视野显示装置的成像器的情况下显示三维图像的方法，此外介绍一种使用该方法的设备以及最后介绍一种对应的计算机程序产品。

有利的构型从相应的从属权利要求和以下描述中得出。

在双目HUD光学器件的情况下——其中观察者的两只眼睛通过相同的光学器件来观看，左眼和右眼在此从不同的观察角度观察虚拟图像。从中尤其是取决于参数地得出会聚误差和纵向发散误差（Dipvergenzfehler）以及图像的变形，其中所述参数描述像点的横向位置与额定位置的偏差。为了除了对于图像锐度的要求以外还满足对于会聚和纵向发散的要求，HUD因此可以具有带光学程度足够高的元件的高值光学器件。出于成本节约的原因，一般尝试采用尽可能少的光学元件来计算所设定的要求。在此可以利用如下情形，即可以通过在HUD的成像器上进行图像预矫来校正通过观察角度近似保持相同的变形。该方案也称为“翘曲（Warping）”。

立体观测HUD可以具有翘曲单元，该翘曲单元对于观察者的左眼和右眼执行分开的图像预矫。因此可以有利地补偿HUD映像光学器件的、尤其是在变形、会聚和纵向发散方面的不足的光学质量。

在这里介绍的方案的进一步实行中，可以通过补充用于跟踪观察者眼位置的系统来通过动态翘曲实现对关于完整眼眶的变形参数、会聚参数和纵向发散参数的校正。该也称为预翘曲的过程可以通过如下情形变得可能，即根据这里所介绍的构思观察者的左眼和右眼看到不同的预矫图像。

根据这里所介绍的方案构想的具有动态双目翘曲的HUD具有如下优点，即平视显示器的映像光学器件本身可以设计为较小值的并且因此可以节约成本。此外除了成本以外还可以通过因此给出的略去光学元件的可能性而节约结构空间。尤其是，根据本发明的构思所构造的系统适用于模拟接触HUD。如果没有这里介绍的方案，则在可显示的虚拟图像距离为粗略15m的情况下作为双目HUD由于提高的公差要求和大量的通常为至少3个光学元件而难以实现所需的通常为至少8°×4°的图像大小。

根据这里介绍的方案，可以有利地减小HUD——尤其是接触模拟HUD——的光学系统的复杂性。因此，HUD的结构空间可以得出为更小的或在结构空间要求保持相同时可实现的视野被最大化。

用于在使用车辆的视野显示装置的成像器的情况下显示三维图像的方法具有以下步骤：

基于与第一眼睛有关的第一图像预矫信息来预矫三维图像的针对观察者的第一眼睛的第一图像，以获得第一预矫图像；

基于与第二眼睛有关的第二图像预矫信息来预矫三维图像的针对观察者的第二眼睛的第二图像，以获得第二预矫图像，其中第一预矫图像的预矫与第二预矫图像的预矫不同；和

将第一预矫图像和第二预矫图像输出给至车辆的成像器的接口，以显示三维图像。

所述三维图像可以是用于适当地通知观察者的空间显示。也可以称为HUD（平视显示器）的视野显示装置可被理解为如下显示设备，在该显示设备的情况下，要显示的信息——这里例如是三维图像——被投射到布置在观察者的主视野中的显示表面上，使得观察者无须或者仅须轻微地改变其头部位置或视线方向，以便接收信息。所述成像器可以是用于产生图像信号的电子装置，借助于该图像信号可以在视野显示装置上产生三维图像的显示。为此，成像器可以布置在距视野显示装置的显示表面合适的距离处。第一和第二图像的预矫也可以称为翘曲。预矫可被用于补偿变形，所述变形可能在从左眼和右眼的不同位置观察由第一和第二图像组成的三维图像时形成。利用预矫因此可以实现基于预矫信息的、对第一和第二图像的经控制地有错的显示，其特点在于，可以消除在观察时形成的变形，以便对观察者形成无变形显示的印象。正确预矫所需的预矫信息可以在使用相关数据和/或测量值、尤其是针对三维图像的立体效应的显示的数据情况下在使用合适算法的情况下被确定。第一和第二图像的相应预矫的区别的原因可以在于观察者的第一和第二眼睛或左眼和右眼的通过眼距给出的不同位置。

根据一个实施方式，所述方法可以具有确定第一图像预矫信息和第二图像预矫信息的步骤。在此，第二图像预矫信息与第一图像预矫信息不同。因此为了确定第一和第二图像的预矫可一直采用当前的实（reell）数据并且最佳地确定相应的预矫。

确定的步骤也可以包括检测第一位置信息和第二位置信息的步骤。在此第一位置信息可以表示第一眼睛在针对观察者头部预定义的第一移动空间中的位置，并且第二位置信息表示第二眼睛在针对观察者头部预定义的第二移动空间中的位置。预定义的移动空间也可以称为第一和第二眼眶并且描述了观察者头部在由所述方法支持的任务情况下移动通过的空间。预定义的第一和第二移动空间可以具有预给定的尺寸。在车辆中应用所介绍的方法时，预定义的第一和第二移动空间可以表示车辆内部空间中的车辆驾驶员的头部在其中移动的区域。预定义的第一和第二移动空间可以基于经验值来计算和预给定。替换地，预定义的第一和第二移动空间也可被实时确定和有规律地更新，例如通过为了观察驾驶员安装在车辆内部空间中的摄像机系统。该实施方式所具有的优点是，第一和第二图像的预矫可以彼此无关地以及精确地根据相应眼睛的位置来确定。因此可以显著减小在观察三维图像时图像跳变的风险。

根据一个实施方式，在检测的步骤中可以以光学方式检测第一位置信息和第二位置信息。为此可以为车辆装备基于摄像机的驾驶员观察系统。该驾驶员观察系统在第一车辆中已经成批存在并且在未来被进一步推广。有利地，该方法可以利用以光学方式检测位置信息被始终以最新数据来操作并且更精确地计算预矫。

例如可以在确定的步骤中，基于第一位置信息确定第一图像预矫信息并且基于第二位置信息确定第二图像预矫信息。由此可以有利地精确地针对如下角度计算相应的图像预矫，其中从所述角度观察右眼或左眼的相应图像。这在两个角度的大小有强烈差别时尤其是重要的。

根据另一实施方式，确定的步骤可以包括基于关于第一眼睛的另一位置的另一第一位置信息来检测另一第一图像预矫信息和基于关于第二眼睛的另一位置的另一第二位置信息来检测另一第二图像预矫信息的步骤。因此可以将三维图像的无变形的显示实时地与头部移动以及因此与观察者的视轴移位相匹配。因此可以有效地防止，由于头部移动造成的三维图像的显示误差而使观察者搞混。

例如所述方法可以具有基于另一第一位置信息匹配预定义的第一移动空间的空间坐标和基于另一第二位置信息匹配预定义的第二移动空间的空间坐标的步骤。所述空间坐标可以表示对相应的预定义的移动空间的限制以及所述相应的预定义的移动空间的位置，例如车辆内部空间中的位置。利用空间坐标的匹配可以实现预定义的第一和/或第二移动空间的移位。因此可以有利地防止，观察者将其头部从在其中可以为其显示没有图像跳变的三维图像的区域中移动出去。同时，针对其确定预矫的区域可以被保持在最小值并且因此节省计算容量。

替换地，所述另一第一位置信息可以表示第一眼睛在针对观察者头部预定义的第三移动空间中的位置和/或另一第二位置信息表示第二眼睛在针对观察者头部预定义的第四移动空间中的位置。可以在观察者头部的要接受的移动场中——例如在车辆内部空间中——定义任意数目的另外的预定义的移动空间。该实施例具有的优点是，基于所述另一第一或第二位置信息可以舍去用于确定改变的图像预矫的计算花费。适当预矫的第一或第二图像因此对于每个任意时刻都是当前的并且3D图像的搞混的不稳的显示可以在实际中被排除。

所述方法可以具有在使用第一预矫图像和第二预矫图像的情况下在车辆的视野显示装置上显示三维图像的步骤。尤其是，所述视野显示装置的光学器件可以由车辆的挡风玻璃形成。因此，车辆的驾驶员在无需其将视线从交通状况上移开的情况下可以被供应相关信息，而不会由于变形误差、会聚误差或者纵向发散误差而搞混并且有时被从驾驶状况上分散注意力。

尤其是，在显示的步骤中三维图像被显示为接触模拟的三维图像。因此驾驶员可以直观地以及由此特别快速地被通知驾驶状况的重要情况和相关情况。

根据所述方法的另一实施方式，在确定第一图像预矫信息和第二图像预矫信息的步骤中和/或在确定另一第一图像预矫信息和另一第二图像预矫信息的步骤中确定第一图像预矫信息和第二图像预矫信息和/或另一第一图像预矫信息和另一第二图像预矫信息，以在显示三维图像时均衡至少一个会聚误差和/或至少一个发散误差和/或至少一个纵向发散误差。因此可以有利地防止，三维图像的观察者、例如车辆驾驶员搞混并且因此干扰其注意力。车辆驾驶尤其是可以因此变得更安全以及以更小的事故风险构成。

用于在使用车辆的视野显示装置的成像器的情况下显示三维图像的设备具有以下特征：

第一预矫装置，用于基于与第一眼睛有关的第一图像预矫信息来预矫三维图像的针对观察者的第一眼睛的第一图像，以获得第一预矫图像；

第二预矫装置，用于基于与第二眼睛有关的第二图像预矫信息来预矫三维图像的针对观察者的第二眼睛的第二图像，以获得第二预矫图像，其中第一预矫图像的变形与第二预矫图像的变形不同；和

输出装置，用于将第一预矫图像和第二预矫图像输出给至车辆的成像器的接口，以显示三维图像。

所述装置可以构造用于在对应的装置中执行或实现本发明方法的步骤。通过本发明的设备形式的实施变型也可以快速和有效地解决本发明所基于的任务。

设备可以在此理解为一种电器设备，该电器设备处理传感器信号并且根据所述传感器信号输出控制和/或数据信号。设备可以具有接口，所述接口能以硬件和/或软件方式构造。在以硬件方式构造的情况下，所述接口例如可以是所谓的系统ASIC的部件，该部件包含设备的非常不同的功能。但是也有可能的是，所述接口是固有的集成电路或者至少部分地由分立器件构成。在以软件方式构造的情况下，所述接口可以是软件模块，所述软件模块例如存在于微控制器上的其他软件模块旁边。

有利地还有一种具有程序代码的计算机程序产品，所述程序代码可以存储在机器可读载体上，如半导体存储器、固盘存储器或者光学存储器上，并且在该程序产品在计算机或设备上实施时执行根据前述实施方式之一所述的方法。

附图说明

在下面根据附图示例性地详细阐述本发明。其中：

图1A示出用于阐述会聚原理的图示；

图1B示出用于阐述发散原理的图示；

图1C示出用于阐述纵向发散原理的图示；

图2示出用于解释在第一和第二图像非最佳重叠时的失真的景深印象的图表；

图3示出用于阐述在使用传统视野显示装置情况下的虚拟图显示的原理图示；

图4示出用于阐述在使用传统视野显示装置情况下的具有预矫的虚拟图像显示的原理图示；

图5示出用于阐述在使用具有较大视野的传统视野显示装置情况下的虚拟图像显示的原理图示；

图6示出根据本发明一个实施例的用于在使用车辆的视野显示装置的成像器的情况下显示三维图像的设备的框图；

图7示出根据本发明一个实施例的用于阐述在使用图6中设备的情况下的虚拟图像显示的原理图示；

图8示出根据本发明一个实施例的用于阐述在使用图6中设备的情况下在观察者的头部运动时的虚拟图像显示的原理图示；

图9示出根据本发明一个实施例的用于阐述在使用图6中设备和驾驶员观察系统的情况下的虚拟图像显示的原理图示；

图10示出根据本发明一个实施例的用于在使用车辆的视野显示装置的成像器情况下显示三维图像的方法的流程图；和

图11示出根据图10中的方法来阐述图像预矫的图示。

具体实施方式

在下面对本发明优选实施例的描述中，对于在不同的图中示出的和起类似作用的元件使用相同的或类似的附图标记，其中放弃对这些元件的重复描述。

在视野显示装置或HUD上显示的三维图像促成了空间介绍并且还可以包含虚拟对象。所显示图像的虚拟印象尤其是强烈取决于由观察者的左眼和右眼所看到的图像有多相似。因为只有在左眼和右眼所看到的图像存在良好一致性的情况下，对于人类的视觉察觉系统才在期望的空间位置产生可舒适观察到的图像。

在具有双目光学器件的立体观测HUD的情况下，对于左眼和右眼——以固定的虚拟图像距离——显示出不同的图像，以便借助于双目不等的景深提示来效法不同的符号距离。在此之间还存在使得能够以3D体积来进行符号显示的HUD，例如通过使用体积显示器作为成像器。

下面的图1A至1C用于阐述立体观测的观看以及在表示3D图像时随之而来的问题。

图1A根据一个简单的原理图示解释在立体观测的观看时的会聚原理。为了在空间上排列所观察的相对近的对象，观察者的第一眼睛100和第二眼睛102对准对象区域中的共同的消失点108。在此，眼睛100或102的光轴104、106相对于彼此转动，以便在点108形成交点。对于正确的视觉景深印象来说重要的是，所有的景深提示（不等、会聚、移动瞄准、调节）都相互一致，也就是说所有都指向处于点108的对象。

当向观察者展现不一致的景深提示时，常常得出在显示三维图像时的问题。如果眼睛观察到一对象，对于该对象大脑借助于调节（晶状体的折光力的动眼匹配）推断出小的距离并且该距离不与从眼睛100、102的两个朝向彼此的光轴104、106的交点出发的距离相符，则得出景深提示方面的不一致。这在一定程度之前（参见下面）都能接受。

不能接受的是图1B中示出的发散，其中两个光轴104、106不能相交。在此情况下，左眼100聚焦到点110并且右眼聚焦到点112。但是光轴104、106在此情况下彼此远离地倾斜，这在实际中不会出现。因为所有在实际中出现的对象都能够用相互倾斜的光轴104、106来观察，或者在位于无限远的对象的情况下用平行光轴（交点在无限远处）来观察。

察觉不等的另一形式根据在图1C中用于阐述纵向发散的图示来解释。纵向发散对应于垂直方向上的发散。在这里，分配给第一交点110的第一视角104和分配给第二交点112的第二视角106在垂直方向上彼此偏离。

HUD需要具有光学程度足够高的元件的高值光学器件，以便除了满足对于图像锐度的要求以外还满足对于会聚和纵向发散的要求。可接受的误差在这里通常在≤2mrad的范围中移动，在变形误差的情况下该阈值通常为5％。

图2示出用于解释在HUD光学器件上显示三维图像时在第一和第二图像非最佳重叠时的失真的景深印象的图表。根据借助图1B和1C阐述的情况，对于左眼和右眼来说显现为非最佳重叠的虚拟图像导致失真的景深印象。该图表示出，当仅仅使用由会聚误差负责的双目不等作为景深提示时，能得出人类视觉察觉机构的什么样的图像拱起。表示出了显现的虚拟图像面的尺寸和距离。平均虚拟图像距离在这里为大约15米。

图2中的图表示例性地示出这种HUD的虚拟图像面，该图像面由于上述位置偏差而不显现为平坦的，而是显现为拱起的。但是在该情形中指出了，距离为大约15米时几米范围中的所显示的示例性的景深变化对于观察者来说不一定是干扰性的。该图表基于对于左眼或右眼轻微不同的图像示出通过三角测量法所确定的景深印象。使用立体观测HUD可以实现改善。相应装备的立体观测HUD可以实现3至5米的虚拟图像距离，通过立体效应能够实现变化的——可通过双目不等调整的——图像距离，并且基于动态翘曲系统与眼位置跟踪的集成相对于结构空间将虚拟图像距离设计得尽可能小。这样的翘曲系统可以完全补偿在图2中所示的拱起以及诸如纵向发散和变形的其他图像误差，由此相应的HUD光学器件必然满足小公差要求并且必要时可以放弃1－2个光学元件，由此可以节省成本和结构空间。

图3极度简化地示出了用于在使用传统的双目视野显示装置情况下显示虚拟图像的系统。示出了视野显示装置或HUD 300。HUD 300由成像器302和HUD光学器件304组成并且不包括预矫元件。在将HUD示例性地用在车辆中时，HUD光学器件由车辆的挡风玻璃构成。观察者——在此例如为车辆的驾驶员——的第一眼睛100和第二眼睛102对准HUD光学器件304，借助于视野显示装置300的合适的反射元件将成像器302的表面反照到该HUD光学器件304上。因此HUD光学器件304显示出成像器表面的虚拟图像306形式的经反照的视图，该虚拟图像306以借助于双箭头表示的虚拟图像距离308显现给观察者。

在图3中所示的双目HUD光学器件304的情况下，成像器302由两只眼睛100、102通过相同的、例如反射性的、也即基于反照的映像光学器件来观察。这使成像器面302根据放大镜原理作为虚拟图像306显现为比距眼睛的实际距离要大。第一眼睛或左眼100和第二眼睛或右眼102在此从不同的所谓“眼眶位置”观察虚拟图像306，所述“眼眶位置”代表横向偏移，该横向偏移对应于大约66mm的平均眼距。但是因为两个眼眶位置通过采用简单的映像光学器件而在一定程度上组成唯一的——在该图示中借助于垂直的双箭头表示的——共同的眼眶310，因此在观察虚拟图像306时可以察觉到基于不同观察角度的变形以及会聚和纵向发散误差。此外在图3中所示的常规的HUD 300不提供翘曲功能，因此实现＜10的典型的映像比例。由于缺少图像预矫——也称为“预翘曲”，虚拟图像306显现得失真，在该情况下为香蕉状的。

图4示出用于显示虚拟图像的另一常规的系统。传统的平视显示器300在这里装配有双目映像光学器件并且使得能够通过预矫通能将图像306显示为经矫正的虚拟图像。

图5示出用于显示虚拟图像的另一常规的系统。在这里，具有双目光学器件的平视显示器300是接触模拟HUD，该接触模拟HUD实现更大的视野和更大的图像距离（不能从图5中的图示看出）。

尤其是在接触模拟HUD 300的情况下，与在传统HUD的情况下相比实现了明显更大的视野并且同时实现了更大的图像距离308。这导致，需要具有更大尺寸的更大数目的光学器件并且需要更大的光路来达到所需的图像质量。由此在车辆中、例如在仪表板中采用HUD时对结构空间的需要猛烈增加。通过车辆中的如转向柱和支承管的安全性关键的部件，HUD的结构空间以及因此视野和对应地功能性和使用从一开始就受到限制。

在由于可提供的小结构空间而受到限制的光学元件数目（例如在2个和4个之间）和扩大的映像比例（例如＞20）的情况下，虚拟图像306的变形对于左眼100和右眼102不十分相似。如图5中的图示所示的，形成三维显示306的第一图像500和第二图像502明显彼此不同。该通过会聚和纵向发散误差以及变形描述的效应导致失真的景深察觉并且从一定的极限值起、从大约2mrad起对于驾驶员或观察者就不可察觉了并且因此是不能接受的。

图5中所示的平视显示器300基于要求更高的参数，如在所述的接触模拟平视显示器时发生的那样。通过能够使虚拟图像内容与驾驶情景融合在一起的目标，在这里需要扩展的视野和更高的图像距离，这导致多元件的和扩大的光学元件以及提高的映像比例，例如＞20。这是由于，由左眼100和右眼102所看到的虚拟图像500、502不良好地重叠，由此景深印象差，这在最糟糕的情况下被驾驶员察觉为不舒适的。

图6示出根据本发明一个实施方式的用于显示三维图像的设备的框图。示出了具有视野显示装置或HUD 602的车辆600， 该视野显示装置或HUD 602包括成像器604以及HUD光学器件606，该HUD光学器件606在这里通过车辆600的挡风玻璃形成。HUD光学器件606的观察者608在这里由车辆600的驾驶员表示。车辆600还具有用于显示由第一和第二图像组成的三维图像的设备610。该设备610包括用于为三维图像的观察者608的第一眼睛100预矫第一图像的第一预矫装置612、用于为三维图像的观察者608的第二眼睛102预矫第二图像的预矫装置614、以及用于将第一预矫图像和第二预矫图像输出到至车辆600的成像器604的接口的输出装置616，以显示三维图像。

在图6中所示的设备600的实施例中，第一预矫装置612被构造为基于与第一眼睛100有关的第一图像预矫信息来引起第一图像的预矫，并且第二预矫装置614被构造为基于与第二眼睛102有关的第二图像预矫信息来引起第二图像的预矫。如图6中的图示所示的，第一图像预矫信息基于第一位置信息618，该第一位置信息618表示第一眼睛100在对于观察者608头部预定义的第一移动空间620中的位置，并且第二图像预矫信息基于第二位置信息622，该第二位置信息622表示第二眼睛102在对于观察者608头部预定义的第二移动空间624中的位置。

图7根据极度简化示出的系统阐述了在使用图6中的本发明设备的实施例情况下对虚拟图像的显示。扩展了本发明设备的平视显示器602具有双目光学器件，也就是说观察者的左眼100和右眼102看到由在这里未示出的成像器的表面反射的不同图像，这里是对于左眼100根据第一图像预矫信息预矫的第一图像700和对于右眼102根据第二图像预矫信息预矫的第二图像702，其中第一图像700的预矫与第二图像702的预矫不同。不同的预矫，如根据图6所阐述的那样，基于表示第一眼睛100在预定义的第一移动空间620中的位置的第一位置信息和表示第二眼睛102在预定义的第二移动空间624中的位置的第二位置信息。也可以称为第一眼眶的预定义的第一移动空间620和也可以称为第二眼眶的预定义的第二移动空间624在图7中的图示中借助于双箭头表示。针对第一眼睛100和第二眼睛102的预矫在此这样实现，即结果得到的虚拟图像306是未失真的并且以期望的虚拟图像距离308来显现。

图7中所示的双目HUD 602像自动立体观测的屏幕那样起作用，所述屏幕对于左眼或第一眼睛100和右眼或第二眼睛102可以显示不同的图像内容。该情况在预矫时被使用，所述预矫现在基于第一眼眶620和第二眼眶624对于左眼100和右眼102分开地发生。相应地，根据图3至5所阐述的会聚误差、纵向发散误差和变形误差可以被校正。

图8示出在观察者头部移动情况下根据图6和7阐述的立体观测HUD 602的示例性作用方式。如在图8的图示中所示的，观察者或驾驶员在此向右移动头部。由于驾驶员的侧向移动，第一眼睛或左眼100从第一眼眶620迁移到第二眼眶624，并且第二眼睛或右眼102从第二眼眶624迁移到第四眼眶或对于观察者头部预定义的第四移动空间800中。在第一眼睛100侧面定义的第三眼眶在该图示中未示出。在没有其他措施的情况下，在眼眶620、624以外、也即例如在移动空间800中不显现图像。如果HUD 602可以对于左眼102和右眼104显示多于各一个图像，则驾驶员的移动自由度可以在没有图像损失的情况下得到扩展并且在没有示出的第三和第四眼眶中也显现图像。

根据实施方式可以存在多个另外的小的眼眶，利用这些小的眼眶可以完全覆盖合适的眼眶调节范围——例如车辆内部空间的范围。

利用本发明设备的在图8中所示的实施例防止了，第一眼睛100或第二眼睛102从眼眶范围中迁移出去并且不再看到图像。在足够大数目的小眼眶与对应数目显示的（预矫的）图像情况下，可以避免在从一个眼眶变换到另一眼眶或下级眼眶时的图像跳变。

图9示出在观察者头部移动情况下具有本发明设备的根据图6和7所阐述的HUD 602的另一示例性作用方式。在具有本发明设备的HUD 602的图9中所示的实施例中，车辆装备有摄像机形式的驾驶员观察单元900，借助于该驾驶员观察单元900可以实时跟踪第一眼睛100和第二眼睛102的位置变化。在图9中所示的HUD 602的实施例中，本发明设备具有用于匹配预定义的第一移动空间620和预定义的第二移动空间624的空间坐标的（在该图示中未示出的）装置，而且基于表示第一眼睛100的另一第一位置的另一第一位置信息和表示第二眼睛102的另一第二位置的另一第二位置信息。通过匹配空间坐标定义的移位区域902在该图示中借助于双箭头来表示。

通过在该实施例中一并实施的用于移位眼眶620、624和同时匹配第一图像700和第二图像702的预矫参数的可能性，驾驶员可以在眼眶620、624的调节范围902中移动，而不会由于不期望的效应——如虚拟图像306中的图像跳变或图像损失——或者暂时中断第一图像700或第二图像702的显示而引起不快。

利用用于眼位置跟踪的装置900，本发明的HUD 602具有如下可能性，即对针对左眼100和右眼102的两个翘曲系统实时地供给眼睛100、102的位置数据。这两个翘曲系统因此并行地对于左眼位置和右眼位置确定分开的图像预矫参数。因此借助于第一预矫图像700和第二预矫图像702矫正的3D图像306可以通过HUD光学器件606来显示。

利用本发明设备的根据图8和9所阐述的实施例，即使在眼眶尺寸受限制的情况下也可以有效地防止，在驾驶员头部横向移动时第一眼睛100或第二眼睛102从第一眼眶620或第二眼眶624中迁移出去并且察觉出图像跳变或暂时的图像损失。

最后还要提到，通过在第一图像700和第二图像702上的分开控制，不仅可以通过预矫或预翘曲来补偿会聚误差、纵向发散误差和变形误差，而且可以通过采用图像偏移来改变经由双目不等所察觉的图像距离。因此，在物理上以固定距离——也称为“零视差距离”——显现的虚拟图像面306可以模拟不同图像距离处的内容。这可被用来实现将图像内容与如在接触模拟HUD情况下所需的驾驶情景融合在一起，所述驾驶情景具有不同于典型地为15米的图像距离。因此与常规HUD相比，接触模拟HUD不一定需要更大的映像比例并且因此缓和了对于公差和结构空间的要求。在本发明的图像预矫功能可用的情况下，光学器件可以得到进一步简化并且因此结构空间要求可以进一步被降低。

图10示出方法1000的实施例的流程图，该方法1000用于借助通过观察者的第一眼睛来察觉的第一图像和通过观察者的第二眼睛来察觉的第二图像来显示三维图像。该方法1000可以由根据图6至9中的图示所阐述的具有对于左眼和右眼分开的预矫的本发明立体观测HUD来实施。

在步骤1002中，为了进行眼位置跟踪确定第一图像预矫信息和与第一图像预矫信息不同的第二图像预矫信息。该确定步骤1002包括检测关于观察者第一眼睛的位置的第一位置信息的步骤1004A和检测关于观察者第二眼睛的位置的第二位置信息的步骤1004B。在步骤1006A中，基于从第一位置信息中确定的针对第一眼睛的翘曲参数来进行第一图像的预矫。在步骤1006B中，基于从第二位置信息中确定的针对第二眼睛的翘曲参数来进行第二图像的预矫。在步骤1008中，第一预矫图像和第二预矫图像被输出给至车辆的成像器的接口，以显示三维图像。

根据方法1000，基于眼位置数据计算针对第一眼睛或左眼100和第二眼睛或右眼102的翘曲参数或图像预矫，所述翘曲参数或图像预矫于是在图像显示时导致未变形图像，如根据图7至9详细阐述的那样。

图11示出用于阐述根据图10中的方法1000的HUD中的翘曲的图像序列。第一图像1102示出在HUD上再现的参考图像。第二图像1104示出当HUD不具有预翘曲功能时的参考图像的显示。如可明显看出的那样，该参考图像显示为变形的。第三图像1106示出借助于预翘曲功能对参考图像的预矫，因此可以将图像经校正地在HUD上输出，如在第四图像1108中可以看出的那样。

所述的和在图中所示的实施例仅仅是示例性选择的。不同实施例可以完全地或者关于单个特征地彼此组合。一个实施例还可以通过另一实施例的特征来补充。另外，本发明的方法步骤可以重复地以及与以所述顺序不同的顺序来实施。

如果实施例在第一特征和第二特征之间包括“和/或”关联，则这可以读作该实施例根据一种实施方式具有第一特征以及第二特征并且根据另一种实施方式要么仅具有第一特征要么仅具有第二特征。

Claims (13)

1.用于在使用车辆（600）的视野显示装置（602）的成像器（302；604）的情况下显示三维图像（306）的方法（1000），其中该方法（1000）具有以下步骤：

基于与第一眼睛（100）有关的第一图像预矫信息来预矫（1006A）三维图像（306）的针对观察者（608）的第一眼睛（100）的第一图像，以获得第一预矫图像（700）；

基于与第二眼睛（102）有关的第二图像预矫信息来预矫（1006B）三维图像（306）的针对观察者（608）的第二眼睛（102）的第二图像，以获得第二预矫图像（702），其中第一预矫图像（700）的预矫与第二预矫图像（702）的预矫不同；和

将第一预矫图像（700）和第二预矫图像（702）输出给至车辆（600）的成像器（302；604）的接口，以显示三维图像（306）。

2.根据权利要求1所述的方法（1000），具有确定（1002）第一图像预矫信息和第二图像预矫信息的步骤，其中第二图像预矫信息与第一图像预矫信息不同。

3.根据权利要求2所述的方法（1000），其中确定（1002）的步骤包括检测（1004A，1004B）第一位置信息（618）和第二位置信息（622）的步骤，其中第一位置信息（618）表示第一眼睛（100）在针对观察者（608）头部预定义的第一移动空间（620）中的位置，并且第二位置信息（622）表示第二眼睛（102）在针对观察者（608）头部预定义的第二移动空间（624）中的位置。

4.根据权利要求3所述的方法（1000），其中在检测（1004A，1004B）的步骤中，以光学方式检测第一位置信息（618）和第二位置信息（622）。

5.根据权利要求3或4所述的方法（1000），其中在确定（1002）的步骤中，基于第一位置信息（618）确定第一图像预矫信息并且基于第二位置信息（622）确定第二图像预矫信息。

6.根据权利要求3至5之一所述的方法（1000），其中确定（1002）的步骤包括基于关于第一眼睛（100）的另一位置的另一第一位置信息来检测另一第一图像预矫信息和基于关于第二眼睛（102）的另一位置的另一第二位置信息来检测另一第二图像预矫信息的步骤。

7.根据权利要求6所述的方法（1000），具有基于另一第一位置信息匹配预定义的第一移动空间（620）的空间坐标和基于另一第二位置信息匹配预定义的第二移动空间（624）的空间坐标的步骤。

8.根据权利要求6或7所述的方法（1000），其中另一第一位置信息表示第一眼睛（100）在针对观察者（608）头部预定义的第三移动空间中的位置和/或另一第二位置信息表示第二眼睛（102）在针对观察者（608）头部预定义的第四移动空间（800）中的位置。

9.根据前述权利要求之一所述的方法（1000），具有在使用第一预矫图像（700）和第二预矫图像（702）的情况下在车辆（600）的视野显示装置（602）上显示三维图像（306）的步骤。

10.根据权利要求9所述的方法（1000），其中在显示的步骤中三维图像（306）被显示为接触模拟的三维图像（306）。

11.根据权利要求6至10之一所述的方法（1000），其中在确定（1002）第一图像预矫信息和第二图像预矫信息的步骤中和/或在确定另一第一图像预矫信息和另一第二图像预矫信息的步骤中确定第一图像预矫信息和第二图像预矫信息和/或另一第一图像预矫信息和另一第二图像预矫信息，以在显示三维图像（306）时均衡至少一个会聚误差和/或至少一个发散误差和/或至少一个纵向发散误差。

12.用于在使用车辆（600）的视野显示装置（602）的成像器（302；604）的情况下显示三维图像（306）的设备（610），其中所述设备（610）具有以下特征：

第一预矫装置（612），用于基于与第一眼睛（100）有关的第一图像预矫信息来预矫三维图像（306）的针对观察者（608）的第一眼睛（100）的第一图像，以获得第一预矫图像（700）；

第二预矫装置（614），用于基于与第二眼睛（102）有关的第二图像预矫信息来预矫三维图像（306）的针对观察者（608）的第二眼睛（102）的第二图像，以获得第二预矫图像（702），其中第一预矫图像（700）的变形与第二预矫图像（702）的变形不同；和

输出装置（616），用于将第一预矫图像（700）和第二预矫图像（702）输出给至车辆（600）的成像器（302；604）的接口，以显示三维图像（306）。

13.具有程序代码的计算机程序产品，所述程序代码用于在该程序产品在设备（610）上实施时执行根据权利要求1至11之一所述的方法。