CN108345116A - 三维抬头显示器装置以及带有该装置的汽车 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种三维抬头显示器装置以及带有该装置的汽车。该三维抬头显示器装置包括：显示装置和辅助装置，所述显示装置与辅助装置连接，所述辅助装置用于辅助所述显示装置成像，所述显示装置包括：图像生成模组和成像镜组模组，所述图像生成模组，用于产生第一投影图像；所述成像镜组模组，用于将所述第一投影图像传播至驾驶眼盒区域内，并且在所述车辆前方形成第一虚像和第二虚像；其中，所述第一虚像和第二虚像分别位于所述驾驶眼盒区域内的不同位置处。本申请解决了抬头显示器装置中缺少深度信息的技术问题。本申请可提高驾驶员观看时的舒适性和驾驶时的安全性。
Description
技术领域
本申请涉及光学领域，具体而言，涉及一种三维抬头显示器装置以及带有该装置的汽车。
背景技术
抬头显示器装置，是将显示影像投影于驾驶员前方，显示信息与实际路况相融合，实现增强现实作用。
发明人发现，通常在抬头显示器装置上显示的是一幅二维平面图像，但是实际路况是三维的，因此当用于增强现实时，抬头显示器装置则缺少深度信息。
针对相关技术中抬头显示器装置则缺少深度信息的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种三维抬头显示器装置，以解决抬头显示器装置则缺少深度信息的问题。以此可提高驾驶员观看时的舒适性和驾驶时的安全性。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种三维抬头显示器装置。
根据本申请的三维抬头显示器装置包括：显示装置和辅助装置，所述显示装置与辅助装置连接，所述辅助装置用于辅助所述显示装置成像，所述显示装置包括：图像生成模组和成像镜组模组，所述图像生成模组，用于产生第一投影图像；所述成像镜组模组，用于将所述第一投影图像传播至驾驶眼盒区域内，并且在所述车辆前方形成第一虚像和第二虚像；其中，所述第一虚像和第二虚像分别位于所述驾驶眼盒区域内的不同位置处。
进一步地，所述第一虚像和第二虚像位于所述驾驶眼盒区域内的竖直方向不同位置处时，在所述眼盒区域中所述第一虚像和第二虚像相同。
进一步地，所述第一虚像和第二虚像位于所述驾驶眼盒区域内的水平方向不同位置处时，在所述眼盒区域中所述第一虚像和第二虚像不相同。
进一步地，所述图像生成模组包括：LCD显示器，通过LCD显示器执行背光显示。
进一步地，所述图像生成模组包括：数字光处理投影显示装置和散射屏，所述数字光处理投影显示装置通过将影像信号通过数字处理后投影至所述散射屏。
进一步地，所述辅助装置包括：摄像模块，所述摄像模块，用于实时监控车辆外界环境并将图像传输至图像处理模块。
进一步地，所述辅助装置包括：图像处理模块，所述图像处理模块用于处理从摄像模块发送的图像，并计算出车辆与外界环境相互位置关系。
进一步地，所述辅助装置包括：控制模块，所述控制模块用于控制所述显示装置显示内容，以及调整所述显示内容的亮度。
进一步地，所述辅助装置还包括：车辆定位模块，用于定位车辆位置；人眼跟踪定位模块，用以定位驾驶员的双眼位置，并通过所述双眼位置修正所述图像生成模组上显示的增强现实影像。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种汽车，包括上的三维抬头显示器装置。
在本申请实施例中，采用显示装置和辅助装置的方式，通过显示装置中的图像生成模组和成像镜组模组，达到了在眼盒区域内不同位置投影显示不同的虚像的目的，从而实现了左右眼将看到的虚像进行融合，形成三维影像的技术效果，进而解决了抬头显示器装置中缺少深度信息的技术问题。此外，在汽车上采用本申请中的装置，其结构紧凑，不需要借助于偏光眼镜辅助，可直接投影显示三维图像。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据相关技术的成像示意图；
图2是根据本申请实施例的成像实现原理示意图；
图3是根据本申请第一实施例中的三维抬头显示器装置；
图4是根据本申请第二实施例中的三维抬头显示器装置；
图5是根据本申请第三实施例中的三维抬头显示器装置；
图6是根据本申请第四实施例中的三维抬头显示器装置；
图7是根据本申请第五实施例中的三维抬头显示器装置；
图8是根据本申请第六实施例中的三维抬头显示器装置；以及
图9是根据本申请第七实施例中的三维抬头显示器装置。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1所示，现有技术中的抬头显示器装置，左眼位置1，右眼位置2，观看到的虚像3上的一点310，且沿着观看视线方向，分别与实际路面上点312、311重合。具体地，如图可见，点311和312并不重合，故，无法满足增强显示实际路况信息。
如图2所示是根据本申请实施例的成像实现原理示意图，利用人眼双目视觉特点，可以在眼盒区域内不同位置投影显示不同的虚像，左右眼将看到的虚像进行融合，形成三维影像。如图2所示，抬头显示器装置中的光线经挡风玻璃反射，其中，1、2分别人左右眼，形成不同成像距离的点4、5，实现三维显示，整个三维成像区域如为3所示区域。在眼盒区域内水平方向不同位置处，观看到不同的虚像。驾驶员左右双眼位于眼盒区域内，左右双眼观看到的虚像经大脑融合形成三维立体图像。
如图3所示，本申请提供了的三维抬头显示器装置，用于在车辆中执行三维成像操作，所述装置包括：显示装置10和辅助装置20，所述显示装置10与辅助装置20连接，所述辅助装置20用于辅助所述显示装置10成像，所述显示装置10包括：图像生成模组11和成像镜组模组12，所述图像生成模组11，用于产生第一投影图像；所述成像镜组模组12，用于将所述第一投影图像传播至驾驶眼盒区域内，并且在所述车辆前方形成第一虚像和第二虚像；其中，所述第一虚像和第二虚像分别位于所述驾驶眼盒区域内的不同位置处。投影显示三维图像，驾驶员左右双眼看到的增强现实影像能够与实际路况贴合，提高观看舒适性，利于安全驾驶。不会出现左右眼看到的影响对应于实际路况不同位置的现象。
此外，还可以通过摄像模块、车辆定位模块等应用模块，助于显示影像与实际路况融合，实现车道偏离告警、导航指示等功能。
优选地，图像生成模组11用于产生被投影的图像。
比如，可以采用LCD显示器及相应的背光。
又比如，还可以采用DLP投影显示单元及散射屏。
具体地，成像镜组模组12用于将图像生成模组显示的图像光线，并通过折射、反射或者衍射等本领域技术人员公知方式，传播至眼盒区域，并在车辆前方形成虚像。
具体地，所述第一虚像和第二虚像，在眼盒区域内竖直方向不同位置处，观看到的虚像相同。
所述第一虚像和第二虚像在眼盒区域内水平方向不同位置处，观看到不同的虚像。
上述虚像通过驾驶员左右双眼位于眼盒区域内，左右双眼观看到的虚像经大脑融合形成三维立体图像。
所述辅助装置20可至少包括以下模块其中之一或多种，比如，可以是摄像模块、图像处理模块、车辆定位模块、人眼跟踪模块或控制模块。
从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：
在本申请实施例中，采用显示装置10和辅助装置20的方式，通过显示装置中的图像生成模组11和成像镜组模组12，达到了在眼盒区域内不同位置投影显示不同的虚像的目的，从而实现了左右眼将看到的虚像进行融合，形成三维影像的技术效果，进而解决了抬头显示器装置中缺少深度信息的技术问题。
根据本申请实施例，如图4所示，所述图像生成模组11包括：LCD显示器，通过LCD显示器执行背光显示。可较好地投影出图像。
根据本申请实施例，如图5所示，所述图像生成模组11包括：数字光处理投影显示装置和散射屏，所述数字光处理投影显示装置通过将影像信号通过数字处理后投影至所述散射屏。数字光处理投影显示装置可实现数字光学处理。
根据本申请实施例，如图6所示，所述辅助装置20包括：图像处理模块和摄像模块，所述摄像模块与所述图像处理模块连接，用于实时监控车辆外界环境并将图像传输至图像处理模块；所述图像处理模块用于处理从摄像模块发送的图像，并确定车辆与比如，可以是行人、车道、路牌、前方车辆的相互位置关系。
具体地，摄像模块用于实时监控车辆外界环境，包括前方行人、车道、路牌等信息，并将图像传输至图像图例模块。图像处理模块用于识别、处理摄像模块发送的环境图像，根据车辆定位等信息，计算出车辆与外界环境相互位置关系。比如，可以是与行人、车道、路牌、前方车辆等位置关系。
根据本申请实施例，如图7所示，所述辅助装置20包括：控制模块，所述控制模块用于控制所述显示装置显示内容，以及调整所述显示内容的亮度。具体地，控制模块用于控制本申请中的抬头显示器装置显示内容，以及调整显示图像亮度。显示内容包括车辆状态信息和车辆外界环境信息。具体包括不限于：车速信息、车辆告警信息、车门状态信息、车灯状态、路面车道线信息、前方车距信息、行人信息、路牌信息。
根据本申请实施例，如图8所示，所述辅助装置20包括：用于定位车辆位置的车辆定位模块。具体地，车辆定位模块用于精确定位车辆位置，与外界环境相融合。
根据本申请实施例，如图9所示，所述辅助装置20包括：用以定位驾驶员的双眼位置的人眼跟踪定位模块。具体地，人眼跟踪模块检测定位驾驶员双眼位置，根据双眼位置修正显示的增强现实影像。通过采用人眼跟踪定位模块，能够根据人眼位置，对显示的增强现实影像进行修正，进一步提高增强现实效果。
根据本申请实施例，还提供了一种用于实施上述三维抬头显示器装置的汽车，该装置包括：所述的三维抬头显示器装置。具体地，三维投影显示模块包括显示装置10和辅助装置20，所述显示装置10与辅助装置20连接，所述辅助装置20用于辅助所述显示装置10成像，所述显示装置10包括：图像生成模组11和成像镜组模组12，所述图像生成模组11，用于产生第一投影图像；所述成像镜组模组12，用于将所述第一投影图像传播至驾驶眼盒区域内，并且在所述车辆前方形成第一虚像和第二虚像；其中，所述第一虚像和第二虚像分别位于所述驾驶眼盒区域内的不同位置处。投影显示三维图像，驾驶员左右双眼看到的增强现实影像能够与实际路况贴合，提高观看舒适性，利于安全驾驶。不会出现左右眼看到的影响对应于实际路况不同位置的现象。
图像生成模组11用于将图像生成模组显示的图像光线，通过折射/反射/衍射，传播至眼盒区域，并在车辆前方形成虚像。所成虚像，在眼盒区域内竖直方向不同位置处，观看到的虚像相同。在眼盒区域内水平方向不同位置处，观看到不同的虚像。驾驶员左右双眼位于眼盒区域内，左右双眼观看到的虚像经大脑融合形成三维立体图像。
比如，图像生成模组11通过将眼盒区域在水平方向划分为两个区域或两个以上区域。划分为两个区域时，分别对应左眼区域和右眼区域。左眼区域内观看到左眼图像，右眼区域内观看到右眼图像，形成三维立体图像。
辅助装置20作为集多种功能的应用模块，其至少包括以下模块其中之一或多种摄像模块、图像处理模块、车辆定位模块、人眼跟踪模块、控制模块。
通过所述摄像模块用于实时监控车辆外界环境，包括前方行人、车道、路牌等信息，并将图像传输至图像图例模块。
通过所述图像处理模块识别、处理摄像模块图像，根据车辆定位等信息，计算出车辆与外界环境相互位置关系，如与行人、车道、路牌、前方车辆等位置关系。
通过所述车辆定位模块精确定位车辆位置，与外界环境相融合。
通过所述人眼跟踪模块检测定位驾驶员双眼位置，根据双眼位置修正显示的增强现实影像。
通过所述控制模块控制抬头显示器装置显示内容，以及调整显示图像亮度。显示内容包括车辆状态信息和车辆外界环境信息。具体包括不限于车速信息、车辆告警信息、车门状态信息、车灯状态、路面车道线信息、前方车距信息、行人信息、路牌信息。
本申请中的三维抬头显示器装置，不借助于偏光眼镜实现三维投影显示。利用人眼双目视觉特点，驾驶员左右双眼位于眼盒区域内，左右双眼观看到的虚像经大脑融合形成三维立体图像。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本申请不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种三维抬头显示器装置，其特征在于，用于在车辆中执行三维成像操作，所述装置包括：显示装置和辅助装置，所述显示装置与辅助装置连接，所述辅助装置用于辅助所述显示装置成像，
所述显示装置包括：图像生成模组和成像镜组模组，
所述图像生成模组，用于产生第一投影图像；
所述成像镜组模组，用于将所述第一投影图像传播至驾驶眼盒区域内，并且在所述车辆前方形成第一虚像和第二虚像；
其中，所述第一虚像和第二虚像分别位于所述驾驶眼盒区域内的不同位置处。
2.根据权利要求1所述的三维抬头显示器装置，其特征在于，所述第一虚像和第二虚像位于所述驾驶眼盒区域内的竖直方向不同位置处时，在所述眼盒区域中所述第一虚像和第二虚像相同。
3.根据权利要求1所述的三维抬头显示器装置，其特征在于，所述第一虚像和第二虚像位于所述驾驶眼盒区域内的水平方向不同位置处时，在所述眼盒区域中所述第一虚像和第二虚像不相同。
4.根据权利要求1所述的三维抬头显示器装置，其特征在于，所述图像生成模组包括：LCD显示器，通过LCD显示器执行背光显示。
5.根据权利要求1所述的三维抬头显示器装置，其特征在于，所述图像生成模组包括：数字光处理投影显示装置和散射屏，
所述数字光处理投影显示装置通过将影像信号通过数字处理后投影至所述散射屏。
6.根据权利要求1所述的三维抬头显示器装置，其特征在于，所述辅助装置包括：摄像模块，
所述摄像模块，用于实时监控车辆外界环境并将图像传输至图像处理模块。
7.根据权利要求1所述的三维抬头显示器装置，其特征在于，所述辅助装置包括：图像处理模块，
所述图像处理模块用于处理从摄像模块发送的图像，并计算出车辆与外界环境相互位置关系。
8.根据权利要求1所述的三维抬头显示器装置，其特征在于，所述辅助装置包括：控制模块，
所述控制模块用于控制所述显示装置显示内容，以及调整所述显示内容的亮度。
9.根据权利要求1所述的三维抬头显示器装置，其特征在于，所述辅助装置还包括：车辆定位模块，用于定位车辆位置；人眼跟踪定位模块，用以定位驾驶员的双眼位置，并通过所述双眼位置修正所述图像生成模组上显示的增强现实影像。
10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至9任项所述的三维抬头显示器装置。
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