CN105786306A - 车载抬头显示系统及其投影图像高度调节方法 - Google Patents
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Abstract
为解决现有车载抬头显示系统采用机械方式调节投影图像高度带来的问题，本发明提供了一种车载抬头显示系统及其投影图像高度调节方法。车载抬头显示系统，包括微控制器、存储模块、显示屏和高度调节开关；所述高度调节开关用于输入用户界面图形的调节量；采用本发明提供的车载抬头显示系统可实现其投影图像的平滑移动。该种车载抬头显示系统的结构设计简单，无需再设计体积较大的机械式高度调节装置，可有效减小车载抬头显示系统的体积；并可降低安装机械式高度调节装置带来的误差，采用该种软性调试投影高度的方式更加简单方便；其车载抬头显示系统的成本也更低。
Description
技术领域
本发明涉及车载抬头显示系统领域，尤其指其上的投影图像高度进行调节的领域。
背景技术
随着人们生活水平的提高，对于汽车的要求更高，如图1所示，现有部分汽车200上已安装了车载抬头显示系统100(英文简称：HUD，英文全称：HeadsUpDisplay)，也叫平视显示仪，安装于汽车200的仪表台b上，车载抬头显示系统100利用光学反射的原理，将信息以文字和图形的方式投射到前挡风玻璃5上，在驾驶员可以在前方观看到该车载抬头显示系统100投射的图像经前挡风玻璃5反射后所成的投影图像c虚像。驾驶员前方若干米内形成投影图像，该投影图像c的高度大致与驾驶员的眼睛a在同一水平线上。如此，驾驶员在驾驶过程中，能够轻易的将外界的景象与抬头显示仪显示的信息融合在一起，观看起来非常舒适，驾驶员不必低头，就可以看到导航、车速等信息，从而避免分散对前方道路的注意力，行车安全性有很大的提高。
上述车载抬头显示系统的成像一般限于某一个位置，而驾驶员的身高有很大的不同，投影图像高度需能进行调整。传统的调节投影图像高度的方法通常使用机械方式，如在装置底部安装调节螺栓，手动调节整体装置高度，或者装置通过机构连接电机，半自动调节装置高度。这种方式通常对结构配合部分要求较高，设计加工困难，而且在画面放大比率较大时，细微的调节就会导致图像偏移过多，用户体验差。
发明内容
为解决现有车载抬头显示系统采用机械方式调节投影图像高度、导致存在结构配合部分要求较高，设计加工困难，而且在画面放大比率较大时，细微的调节就会导致投影图像偏移过多，用户体验差问题，本发明提供了一种车载抬头显示系统及其投影图像高度调节方法。
本发明一方面提供了一种车载抬头显示系统，包括微控制器、存储模块、显示屏和高度调节开关；
所述高度调节开关用于输入用户界面图形的调节量；
所述存储模块用于存储用户界面图形的图形数据；
所述微控制器用于调取存储在所述存储模块中的所述用户界面图形的图形数据以及获取高度调节开关的调节量，将所述用户界面图形的图形数据发送给所述显示屏显示，并根据所述调节量指示所述用户界面图形在所述显示屏上的显示位置；
所述显示屏用于将所述微控制器发送的用户界面图形的图形数据，显示在所述微控制器指示的所述显示位置处；其中，所述用户界面图形的高度小于所述显示屏高度，在所述用户界面图形的上边缘与所述显示屏的上边缘之间、所述用户界面图形的下边缘与所述显示屏的下边缘之间显示黑色的背景图形。
本发明公开的车载抬头显示系统，其不再采用机械调节投影图像的方式，而是采用软性调节的方式，通过上述高度调节开关调节其用户界面图形的调节量，然后将其在显示屏上合适位置显示，并在所述用户界面图形的上边缘与所述显示屏的上边缘之间、所述用户界面图形的下边缘与所述显示屏的下边缘之间显示黑色的背景图形，该黑色的背景图形在投影到前挡风玻璃上成像时，其对应的投影图形为透明背景，其投影图像只显示用户界面图形，也即通过其高度调节开关可以以像素为单位移动显示用户界面图形，因此调节该用户界面图形在显示屏中的位置即实现了其投影图像的高度调节。采用本发明提供的车载抬头显示系统可实现其投影图像的平滑移动。该种车载抬头显示系统的结构设计简单，无需再设计体积较大的机械式高度调节装置，可有效减小车载抬头显示系统的体积；并可降低安装机械式高度调节装置带来的误差，采用该种软性调试投影高度的方式更加简单方便；其车载抬头显示系统的成本也更低。
优选地，所述高度调节开关为设置在仪表盘上的旋钮式开关或者触摸式开关或者设置在触摸显示屏上的电子开关。
优选地，所述用户界面图形为若干图形元件组合而成的集合图像，各图形元件之间位置固定或可调节。
优选地，所述用户界面图形的高度为所述显示屏高度的60％-70％。
优选地，所述显示屏的宽度为480像素，高度为240像素；所述用户界面图形的高度为160像素。
优选地，所述存储模块内置在微控制器内部，或者独立在所述微控制器外部。
本发明第二方面提供了一种车载抬头显示系统的投影图像高度调节方法，所述投影图像高度调节方法包括如下步骤：
所述高度调节开关输入用户界面图形的调节量；
所述微控制器调取存储在存储模块中的用户界面图形的图形数据以及获取所述高度调节开关的调节量，将所述用户界面图形的图形数据发送给所述显示屏显示，并根据所述调节量指示所述用户界面图形在所述显示屏上的显示位置；
所述显示屏将所述微控制器发送的用户界面图形的图形数据，显示在所述微控制器指示的所述显示位置处；
所述用户界面图形的高度小于所述显示屏高度，在所述用户界面图形的上边缘与所述显示屏的上边缘之间、所述用户界面图形的下边缘与所述显示屏的下边缘之间显示黑色的背景图形。
本发明公开的车载抬头显示系统的投影图像高度调节方法，其不再采用机械调节投影图像的方式，而是采用软性调节的方式，通过上述高度调节开关调节其用户界面图形的调节量，然后将其在显示屏上合适位置显示，并在所述用户界面图形的上边缘与所述显示屏的上边缘之间、所述用户界面图形的下边缘与所述显示屏的下边缘之间显示黑色的背景图形，该黑色的背景图形在投影到前挡风玻璃上成像时，其对应的投影图形为透明背景，其投影图像只显示用户界面图形，也即通过其高度调节开关可以以像素为单位移动显示用户界面图形，因此调节该用户界面图形在显示屏中的位置即实现了其投影图像的高度调节。采用本发明提供的投影图像高度调节方法可实现其投影图像的平滑移动。采用该种软性调试投影高度的方式更加简单方便。
优选地，“将所述用户界面图形的图形数据发送给所述显示屏显示，并根据所述调节量指示所述用户界面图形在所述显示屏上的显示位置”具体包括如下步骤：
所述调节量即为偏移量，所述偏移量可实时改变用户界面图形的显示高度，微控制器将所述用户界面图形的图像数据纵向偏移后，发送给所述显示屏显示。
优选地，所述“并根据所述调节量指示所述用户界面图形在所述显示屏上的显示位置”具体包括如下步骤：
所述微控制器根据从所述高度调节开关获取到的所述偏移量，以及所述用户界面图形显示的在先坐标，将两者累加获得所述用户界面图形在所述显示屏上的显示的当前坐标，所述当前坐标即为用户界面图形在所述显示屏上的显示位置。
优选地，所述“所述显示屏将所述微控制器发送的用户界面图形的图形数据，显示在所述微控制器指示的所述显示位置处”具体包括如下步骤：
所述显示屏将所述微控制器发送的用户界面图形的图形数据，显示在所述微控制器指示的所述当前坐标处。
优选地，定义一初始状态的坐标为基坐标，在该初始状态下，其用户界面图形的显示位置为所述显示屏的正中央，此时，其坐标为基坐标；
则当前坐标可表示为该基坐标累加上所述偏移量。
优选地，所述偏移量以像素为单，该高度调节开关每向上或者向下调节一格，所述用户界面图形向上调节一个像素或者向下调节一个像素。
附图说明
图1是汽车上车载抬头显示系统的投影示意图；
图2是本发明具体实施方式中提供的车载抬头显示系统模块示意图；
图3是本发明具体实施方式中提供的显示屏界面示意图；
图4是本发明具体实施方式中提供的显示屏上显示的用户界面图形往下调节示意图；
图5是本发明具体实施方式中提供的显示屏上显示的用户界面图形往上调节示意图；
图6是本发明具体实施方式中提供的车载抬头显示系统光路原理图。
其中，100、车载抬头显示系统；200、汽车；1、显示屏；2、变倍镜组件；3、像质补偿镜组件；4、前挡补偿镜组件；5、前挡风玻璃；a、眼睛；b仪表盘；c、投影图像；11、微控制器(MCU)；12、高度调节开关；13、存储模块；S1、用户界面图形。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。
实施例1
本例将对本发明提供的车载抬头显示系统进行具体解释说明，如图2、图3所示，包括微控制器11(英文简称：MCU，英文全称：MicroControlUnit)、存储模块13、显示屏1和高度调节开关12；
所述高度调节开关12用于输入用户界面图形S1的调节量；
所述存储模块13用于存储用户界面图形S1的图形数据；
所述微控制器11用于调取存储在所述存储模块13中的所述用户界面图形S1的图形数据以及获取高度调节开关12的调节量，将所述用户界面图形S1的图形数据发送给所述显示屏1，并根据所述调节量指示所述用户界面图形在所述显示屏1上的显示位置。
所述显示屏1用于将所述微控制器11发送的用户界面图形S1的图形数据，显示在所述微控制器11指示的所述显示位置处；其中，如图2所示，所述用户界面图形S1的高度小于所述显示屏1高度，在所述用户界面图形S1的上边缘与所述显示屏1的上边缘之间、所述用户界面图形S1的下边缘与所述显示屏1的下边缘之间显示黑色的背景图形。
显示屏1可采用公众所知的任何结构，其为一透射式显示屏，一般为TFT(英文全称：ThinFilmTransistor，中文全称：薄膜场效应晶体管)显示屏；该显示屏1下端一般设有光源组件，该光源组件产生的光源照射在该透射式显示屏上后，将显示屏上的图像投射出去。本例中，该光源组件包括背光板及在背光板上阵列分布的若干背光灯。作为优选的方式，还可在该光源组件中设置与该背光灯对应的、同样呈阵列分布的聚光透镜，上述聚光透镜可直接安装在背光板上，罩在背光灯外部；也可以胶粘在一聚光基板上，或者与所述聚光基板一体成型。该聚光透镜可以起到将光线聚拢，提高光的利用率，并使出射光线更加均匀，光照效果更好。
其中，该显示屏1上的用户界面图像S1将被投影、放大，而黑色的背景图形经过该显示屏1后，其投影图像c将显示为透明图像，即不显示图形。
为使本领域技术人员更能清楚明白，将在所述用户界面图形S1的上边缘与所述显示屏的上边缘之间显示黑色的背景图形定义为上部背景图形区S2，将所述用户界面图形S1的下边缘与所述显示屏1的下边缘之间显示黑色的背景图形定义为下部背景图形区S3，该用户界面图形S1位于上部背景图形区S2和下部背景图形区S3之间。如图4所示，当用户界面图形S1向下调节时，上部背景图形区S2的黑色背景将扩大，而下部背景图形区S3的黑色背景将缩小，比如缩小到图4中所示的极限位置，下部背景图形区S3完全消失；其图5所示，当用户界面图形S1向上调节时，上部背景图形区S2的黑色背景将缩小；而下部背景图形区S3的黑色背景将扩大，比如扩大到图5中所示的极限位置，上部背景图形区S2完全消失。
其中，所述高度调节开关12为设置在仪表盘b上的旋钮式开关或者触摸式开关或者设置在触摸显示屏(比如车载导航仪)上的电子开关。
其中，所述用户界面图形S1为若干图形元件组合而成的集合图像，各图形元件之间位置固定或可调节。该用户界面图形S1可以包括车速、转速、电子地图、油量指示、水温指示等任何显示在仪表盘或者导航仪上的图形或者文字。
其中，所述用户界面图形S1的高度为所述显示屏1高度的60％-70％。
其中，所述显示屏1的宽度为480像素，高度为240像素；所述用户界面图形的高度为160像素。
比如，以采用480*240分辨率的TFT显示屏为例，制作用户界面图形S1时只使用480*160的画面，显示屏1的其余部分用黑色背景，该用户界面图形S1是由多张图片元素组合而成的，将所有图片统一设置一个垂直方向的基坐标，而各图片的相对位置不变，调节时只改变基坐标的偏移量。初始状态时，用户界面图形在显示屏1正中间，这样上下就各有40个像素点的调节范围，假设其显示屏1上的用户界面图形S1由1.8寸投影后放大到13寸，则等于投影图像c上下各有约24.61mm的调节范围。
其中，所述存储模块13内置在微控制器11内部，或者独立设置在所述微控制器11外部。
作为优选的方式，如图6所示，还可在显示屏的后续光路上设置所述三反式光学组件，所述三反式光学组件位于所述显示屏1的出射光路上，将显示屏1投射的图像反射至汽车前挡风玻璃5上；所述汽车前挡风玻璃5将图像反射至驾驶员眼睛；
所述三反式光学组件包括在光路上依次设置的变倍镜组件2、像质补偿镜组件3和前挡补偿镜组件4；
所述变倍镜组件2包括用于对显示屏1投射的图像进行放大或缩小的变倍镜片、及用于对所述变倍镜片焦距进行调节的变倍镜片焦距调节组件；
所述像质补偿镜组件3包括用于对所述变倍镜片焦距变化过程中引起的像质失真进行补偿的像补镜片、及用于对所述像补镜片焦距进行调节的像补镜片焦距调节组件；
所述前挡补偿镜组件包括用于对汽车上前挡风玻璃5引起的畸变进行补偿的前挡补偿镜片。
该变倍镜组件2用来改变对显示屏1投射的图像进行放大或缩小，并可通过其中的变倍镜片焦距调节组件对其变倍镜片的焦距进行调节，从而实现对其投射的图像放大倍数进行调节。而由于经过该变倍镜组件2放大或缩小后的图像，易出现图像失真，降低像面质量，因此，在该变倍镜组件2的后方光路上加入了像质补偿镜组件3，该像质补偿镜组件3可对该变倍镜片改变光路后引起的像面质量进行调节，按规律改变像补镜片的焦距，在物面不动的情况下补偿像面质量，使得车载抬头显示系统投射的图像像质在变焦过程中无明显下降。由于汽车的前挡风玻璃5是一弧形状的玻璃，投射到其上的图像会产生枕形或者筒形畸变，为消除上述畸变，因此在光路中加入了该前挡补偿镜组件4。
本例公开的车载抬头显示系统，其不再采用机械调节投影图像c的方式，而是采用软性调节的方式，通过上述高度调节开关12调节其用户界面图形S1的调节量，然后将其在显示屏1上合适位置显示，并在所述用户界面图形S1的上边缘与所述显示屏1的上边缘之间、所述用户界面图形S1的下边缘与所述显示屏1的下边缘之间显示黑色的背景图形，该黑色的背景图形在投影到前挡风玻璃5上成像时，其对应的投影图像c为透明背景，其投影图像c只显示用户界面图形S1，也即通过其高度调节开关12可以以像素为单位移动显示用户界面图形S1，因此调节该用户界面图形S1在显示屏1中的位置即实现了其投影图像c的高度调节。采用本发明提供的车载抬头显示系统可实现其投影图像c的平滑移动。该种车载抬头显示系统的结构设计简单，无需再设计体积较大的机械式高度调节装置，可有效减小车载抬头显示系统的体积；并可降低安装机械式高度调节装置带来的误差，采用该种软性调试投影高度的方式更加简单方便；其车载抬头显示系统的成本也更低。
实施例2
本例将对本发明公开的车载抬头显示系统的投影图像c高度调节方法进行具体解释说明，其中，所述车载抬头显示系统为实施例1中具体介绍的车载抬头显示系统，所述投影图像c高度调节方法包括如下步骤：
所述高度调节开关12输入用户界面图形S1的调节量；
所述微控制器11调取存储在存储模块13中的用户界面图形S1的图形数据以及获取所述高度调节开关12的调节量，将所述用户界面图形S1的图形数据发送给所述显示屏1，并根据所述调节量指示所述用户界面图形S1在所述显示屏1上的显示位置；
所述显示屏1将所述微控制器11发送的用户界面图形S1的图形数据，显示在所述微控制器11指示的所述显示位置处；
所述用户界面图形S1的高度小于所述显示屏1高度，在所述用户界面图形S1的上边缘与所述显示屏1的上边缘之间、所述用户界面图形S1的下边缘与所述显示屏1的下边缘之间显示黑色的背景图形。
具体的，“将所述用户界面图形S1的图形数据发送给所述显示屏1显示，并根据所述调节量指示所述用户界面图形S1在所述显示屏1上的显示位置”具体包括如下步骤：
所述调节量即为偏移量，根据所述偏移量可实时改变用户界面图形S1的显示高度，微控制器11将所述用户界面图形S1的图像数据纵向偏移后，发送给所述显示屏1显示。
其中，所述“并根据所述调节量指示所述用户界面图形S1在所述显示屏1上的显示位置”具体包括如下步骤：
所述微控制器11根据从所述高度调节开关12获取到的所述偏移量，以及所述用户界面图形S1显示的在先坐标，将两者累加获得所述用户界面图形S1在所述显示屏1上的显示的当前坐标，所述当前坐标即为用户界面图形S1在所述显示屏1上的显示位置；然后将所述当前坐标指示给所述显示屏1。假设当前坐标ai，在先坐标为ai-1，其偏移量为x，则当前坐标ai可通过如下表达式求得：ai＝ai-1+x。
其中，所述“所述显示屏将所述微控制器发送的用户界面图形的图形数据，显示在所述微控制器指示的所述显示位置处”具体包括如下步骤：
所述显示屏1将所述微控制器11发送的用户界面图形S1的图形数据，显示在所述微控制器11指示的所述当前坐标处。
其中，定义一初始状态的坐标为基坐标，在该初始状态下，其用户界面图形S1的显示位置为所述显示屏1的正中央，此时，其坐标为基坐标(垂直方向上，因本例中只需调节其垂直方向上的偏移，而无需对水平方向的坐标作出改变)；则当前坐标可表示为该基坐标累加上所述偏移量。比如基坐标设为a0，其相对于基坐标的偏移量为y，则当前坐标ai可通过如下表达式求得：ai＝a0+y。
其中，所述偏移量以像素为单，该高度调节开关每向上或者向下调节一格，所述用户界面图形向上调节一个像素或者向下调节一个像素。
本例公开的车载抬头显示系统的投影图像高度调节方法，其不再采用机械调节投影图像c的方式，而是采用软性调节的方式，通过上述高度调节开关12调节其用户界面图形S1的调节量，然后将其在显示屏1上合适位置显示，并在所述用户界面图形S1的上边缘与所述显示屏1的上边缘之间、所述用户界面图形S1的下边缘与所述显示屏1的下边缘之间显示黑色的背景图形，该黑色的背景图形在投影到前挡风玻璃5上成像时，其对应的投影图像c为透明背景，其投影图像c只显示用户界面图形S1，也即通过其高度调节开关12可以以像素为单位移动显示用户界面图形S1，因此调节该用户界面图形S1在显示屏中的位置即实现了其投影图像c的高度调节。采用本发明提供的投影图像c高度调节方法可实现其投影图像c的平滑移动。采用该种软性调试投影高度的方式更加简单方便。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种车载抬头显示系统，其特征在于，包括微控制器、存储模块、显示屏和高度调节开关；
所述高度调节开关用于输入用户界面图形的调节量；
所述存储模块用于存储用户界面图形的图形数据；
所述微控制器用于调取存储在所述存储模块中的所述用户界面图形的图形数据以及获取高度调节开关的调节量，将所述用户界面图形的图形数据发送给所述显示屏显示，并根据所述调节量指示所述用户界面图形在所述显示屏上的显示位置；
所述显示屏用于将所述微控制器发送的用户界面图形的图形数据，显示在所述微控制器指示的所述显示位置处；其中，所述用户界面图形的高度小于所述显示屏高度，在所述用户界面图形的上边缘与所述显示屏的上边缘之间、所述用户界面图形的下边缘与所述显示屏的下边缘之间显示黑色的背景图形。
2.根据权利要求1所述的车载抬头显示系统，其特征在于，所述高度调节开关为设置在仪表盘上的旋钮式开关或者触摸式开关或者设置在触摸显示屏上的电子开关。
3.根据权利要求1所述的车载抬头显示系统，其特征在于，所述用户界面图形为若干图形元件组合而成的集合图像，各图形元件之间位置固定或可调节。
4.根据权利要求1所述的车载抬头显示系统，其特征在于，所述用户界面图形的高度为所述显示屏高度的60％-70％。
5.根据权利要求1所述的车载抬头显示系统，其特征在于，所述显示屏的宽度为480像素，高度为240像素；
所述用户界面图形的高度为160像素。
6.根据权利要求1所述的投影图像高度调节方法，其特征在于，所述存储模块内置在微控制器内部，或者独立在所述微控制器外部。
7.一种车载抬头显示系统的投影图像高度调节方法，所述车载抬头显示系统为权利要求1-6中任意一项所述的车载抬头显示系统；其特征在于，所述投影图像高度调节方法包括如下步骤：
所述高度调节开关输入用户界面图形的调节量；
所述微控制器调取存储在存储模块中的用户界面图形的图形数据以及获取所述高度调节开关的调节量，将所述用户界面图形的图形数据发送给所述显示屏显示，并根据所述调节量指示所述用户界面图形在所述显示屏上的显示位置；
所述显示屏将所述微控制器发送的用户界面图形的图形数据，显示在所述微控制器指示的所述显示位置处；
所述用户界面图形的高度小于所述显示屏高度，在所述用户界面图形的上边缘与所述显示屏的上边缘之间、所述用户界面图形的下边缘与所述显示屏的下边缘之间显示黑色的背景图形。
8.根据权利要求7所述的投影图像高度调节方法，其特征在于，“将所述用户界面图形的图形数据发送给所述显示屏显示，并根据所述调节量指示所述用户界面图形在所述显示屏上的显示位置”具体包括如下步骤：
所述调节量即为偏移量，所述偏移量可实时改变用户界面图形的显示高度，微控制器将所述用户界面图形的图像数据纵向偏移后，发送给所述显示屏显示。
9.根据权利要求8所述的投影图像高度调节方法，其特征在于，所述“并根据所述调节量指示所述用户界面图形在所述显示屏上的显示位置”具体包括如下步骤：
所述微控制器根据从所述高度调节开关获取到的所述偏移量，以及所述用户界面图形显示的在先坐标，将两者累加获得所述用户界面图形在所述显示屏上的显示的当前坐标，所述当前坐标即为用户界面图形在所述显示屏上的显示位置。
10.根据权利要求9所述的投影图像高度调节方法，其特征在于，所述“所述显示屏将所述微控制器发送的用户界面图形的图形数据，显示在所述微控制器指示的所述显示位置处”具体包括如下步骤：
所述显示屏将所述微控制器发送的用户界面图形的图形数据，显示在所述微控制器指示的所述当前坐标处。
11.根据权利要求10所述的投影图像高度调节方法，其特征在于，定义一初始状态的坐标为基坐标，在该初始状态下，其用户界面图形的显示位置为所述显示屏的正中央，此时，其坐标为基坐标；
则当前坐标可表示为该基坐标累加上所述偏移量。
12.根据权利要求10所述的投影图像高度调节方法，其特征在于，所述偏移量以像素为单，该高度调节开关每向上或者向下调节一格，所述用户界面图形向上调节一个像素或者向下调节一个像素。
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