CN108415161A - 用于前挡风玻璃的显示系统和用于配置显示系统的方法 - Google Patents
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Abstract
用于车辆的平视显示器由于在研发和制造方面的高要求而大多是成本非常高的。本发明涉及一种用于向前运动装置的前挡风玻璃的显示系统(1)。所述显示系统具有投影仪(2)、投影面(3)和控制装置(4)。此外,显示系统(1)还构造有记录仪(5),所述记录仪对准所述投影面(3)并且借助于第一数据通道(7)与所述控制装置(4)连接。在此,所述投影面(3)是能配置的并且借助于第二数据通道(8)也与所述控制装置(4)连接。本发明还涉及一种用于配置该显示系统的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于车辆、飞机或具有前挡风玻璃的其它向前运动装置的前挡风玻璃的显示系统,其中,用户可以保持头部姿态或视线。该显示系统具有液晶显示器。本发明还涉及一种用于配置该显示系统的方法。
背景技术
从现有技术公知:借助于平视显示器(Head-Up-Display)为驾驶员、如司机或飞行员将信息投影到其视区中。平视显示器(也简称为HUD)应被理解为显示系统,在该显示系统中,用户为了观察所显示的信息可以使头部的姿态或视线方向基本上保持在初始取向。
这样的平视显示器通常具有:图像生成单元,所述图像生成单元以图像的形式提供所要呈现的信息;光学模块,所述光学模块能够实现在平视显示器之内直至出射孔的光线走向;以及投影面,用于呈现所要生成的图像。光学模块将图像传导到投影面,所述投影面被构造为镜面反射的、透光的前挡风玻璃并且被称作合成器(Combiner)。车辆驾驶员看到图像生成单元的被镜面反射的信息并且同时看到在前挡风玻璃后面的真实环境。借此,车辆驾驶员的注意力例如在驾驶机动车时集中到在车辆前面的事情上,而该车辆驾驶员可以获知被投影到视野中的信息。利用HUD系统提高了在车辆驾驶时的安全性。
在平视显示器中,常常在虚拟图像与真实图像之间进行区分。
在EP 0 286 962 A2中描述了一种激光投影仪,借助于所述激光投影仪将在投影屏幕上生成的图像投影到前挡风玻璃上的与频率有关的镜面上,使得驾驶员得到在前挡风玻璃前面的视区内可看到的虚拟图像。此外,公开了如下可能性:借助于全息光学元件将利用激光投影仪生成的图像呈现在前挡风玻璃的区域内,所述全息光学元件布置在前挡风玻璃上或布置在前挡风玻璃附近。由于前挡风玻璃的弯曲而形成的误差能通过相对应地被计算的光学系统来补偿,这通过跟在后面的透镜或反射镜来实现。在此,也可以使用弯曲镜面。
在HUD系统中值得期望的是:一方面用户保持良好的视野而另一方面附加的显示器具有高图像质量以及仅仅最小的失真和最小的图像误差,所述高图像质量具有足够的图像亮度、高对比度和高分辨率。在过去,已经阐明了提高图像质量的不同可能性。例如所谓的斑点或图像失真属于降低图像质量的影响。
斑点由于被照明的表面的不平度而形成,其中,每个不平处是一个散射中心,球面波从所述散射中心出发,所述球面波又与其它散射中心的球面波在远场发生干涉。图案基本上是随机的,因为在HUD系统中所使用的表面大多不具有对称结构。应抑制斑点,以便在HUD系统内提供清楚的图像。
从DE 10 2013 008 372 A1得知一种方法,其中,同一图像多次按时间顺序相继重现在投影面上。在此,各个图像通过所要呈现的对象在光调制器(缩写SLM,英文SpatialLight Modulator)中的位置的变化、通过这些图像在投影面上的彼此间的方位来进行区别。由于各个图像的位置偏差,平均而言破坏了干涉条件并且因此减少或消除了斑点。
根据WO 2016 072 372 A1,出现的斑点由于相应地适配的透镜或透镜装置而最小化。
根据现有技术的这些研发的共同点是,用于前挡风玻璃的相应显示系统的元件、尤其是镜面反射表面和弯曲光学元件对于向前运动装置的每个款型系列来说都必须单独地来适配和计算。所述适配很慢并且因此成本高。特别是由于每个单个款型系列的向前运动装置的数目小,对小件数的HUD系统的制造也是成本非常高的。即使在更换前挡风玻璃时,也可能会强烈地妨碍呈现,使得必须对系统进行重新适配。
发明内容
本发明的任务在于,提供一种用于前挡风玻璃的显示系统,所述显示系统能成本低地制造并且仍然满足对图像质量的高要求。
该任务通过具有按照独立权利要求1的特征的用于前挡风玻璃的显示系统来解决。扩展方案在从属权利要求2至6中予以说明。
本发明的任务还在于,提供一种方法,利用所述方法可以以简单的方式提高在HUD系统之内生成的图像的质量。
该任务通过具有按照独立权利要求7的特征的方法来解决。扩展方案在从属权利要求8至11中予以说明。
该任务通过按照本发明的用于前挡风玻璃的显示系统类似于其它HUD系统地解决。该显示系统具有投影仪、投影面和控制装置。
在此,控制装置除了本发明的功能之外也可以满足其它控制功能,例如关于投影图像的内容方面的控制功能。
根据本发明的思路,显示系统构造有记录仪,所述记录仪对准投影面。记录仪例如可以是摄像机,所述摄像机在其分辨率方面符合相应的要求。由记录仪记录的信息借助于第一数据通道被传输给控制装置。在控制装置中例如也寄存有涉及HUD系统的元件的参数。
投影面能这样来配置,使得可以预先给定不同的衍射图案。通过记录仪可以与记录的结果协调地进行对衍射图像的改变,所述改变紧接着可以被传输给投影面并且在那里被用于将图像重现给观察者的基础。为了传输新的衍射图案,投影面借助于第二数据通道也与控制装置连接。
优选地,数据通道以电缆的形式构造,其中,也可设想数据传输的其它形式,例如借助于蓝牙、红外线或无线电。
根据本发明的可替换的第一设计方案,投影面被构造为透光的、尤其布置在前挡风玻璃区域内的液晶显示器。利用液晶显示器(例如缩写为LCD,英文liquid crystaldisplay),通过改变液晶的取向可以呈现任意内容。
所构造的HUD系统常常是透明的投影面,所述透明的投影面被翻转或移动到用户的视区内,而不阻挡用户沿观看方向向前的视线。记录仪则可以布置为:扫描并且转发例如从用户的视角可看到的图像面或在所述图像面上呈现的对象。利用所描述的HUD系统可以提供虚拟图像。
根据本发明的可替换的第二设计方案,用于前挡风玻璃的显示系统大多在机动车中这样构造,使得投影面是柔性的、布置在前挡风玻璃上的液晶显示器。在此有利的是,独立地制造的元件能根据下面描述的方法通过记录仪改善而容易地来设计,并且由于件数大而也能成本低地生产。
对于图像的进一步虚拟呈现来说可以规定:用于前挡风玻璃的显示系统的投影面镜面反射地构造。一旦图像被投影到投影区或投影面上,观察者就得到所呈现的对象在空间中沿观看方向布置在前挡风玻璃后面的观感。
本发明的另一有利设计方案在于:用于前挡风玻璃的显示系统的投影面构造为散射器,使得也以更好的质量来重现全息呈现。
在本发明的一个有利设计方案中,用记录仪获得的数据可以借助于光敏聚合物来存储并且被寄存以备所需,所述数据在计算上与理想数据进行比较并且被用于进行改善。所存储的数据例如可以在更换HUD系统的部件时被用于进行校准。
所述任务也通过按照本发明的用于配置用于前挡风玻璃的显示系统的方法来解决。在此,首先借助于投影仪在投影面上生成图像,其中,投影面具有预计的衍射图案。然后,该图像借助于记录仪来记录并且被传输给控制装置。在控制装置内,该图像与所希望的呈现质量进行比较。紧接着,为了对呈现进行改善,借助于投影面来生成经改善的衍射图案,并且,为了配置投影面,将经改善的衍射图案传输到投影面上。借此取消了各个系统部分的花费高的计算,因为基于所估计的衍射图案首先生成一个图像,该图像用作用于适配投影面的计算基础,使得与向前运动装置的类型或款型系列无关地总是可以使用相同的构件,但在质量方面每个图像本身都被适配。
用于配置用于前挡风玻璃的显示系统的方法尤其考虑控制装置的计算能力而言也可以使用预计的衍射图案作为图像。有利地,该衍射图案被寄存为灰度图像并且可以快速地与记录进行比较。在此,为了呈现预计的衍射图案,与液晶显示器的每个像素的灰度值相关地适配每个光线的相位,使得衍射图案可以由记录仪来记录。在控制装置内进行的比较导致被重现到投影面上的改善。接着可以在投影面上重现经改善的图像,所述投影面被构造为HUD系统的元件,例如构造为DOE(英文diffractive optical element,衍射光学元件)或者构造为HOE(英文holographic optical element,全息光学元件)。在此,DOE用于光线(常常是激光光线)的成形。物理原理涉及在光栅上的衍射。为了呈现全息图像,必需HOE。
根据本发明的一个扩展方案,多次重复用于配置用于前挡风玻璃的显示系统的所述方法为了提高图像质量而被一次或多次重复。在此,例如可以反复地或泛型地通过其它数学算法来接近特别高质量的图像。
根据本发明的一个优选设计方案,在用于配置用于前挡风玻璃的显示系统的方法之内,存储经改善的衍射图案,使得在需要时可以调用所述经改善的衍射图案。尤其是借此可以避免DOE的制造,这造成成本降低。
优选地,经改善的衍射图案借助于光敏聚合物来存储。因此,可以使用光敏聚合物的普遍公知的优点。
附图说明
本发明的设计方案的其它细节、特征和优点从随后参考随附的附图对实施例的描述中得到。附图分别示出:
图1具有作为散射器起作用的可透光液晶显示器的显示系统的布置;
图2具有进行反射的液晶显示器的显示系统的布置;以及
图3具有作为散射器起作用的反射液晶显示器的显示系统的布置。
具体实施方式
图1示出了用于前挡风玻璃的显示系统1的布置,所述显示系统具有投影仪2、投影面3(尤其是投影屏幕11)以及控制装置4。记录仪5对准投影面3,所述记录仪被构造用于记录被投影到投影面3上的图像9。所记录的图像由记录仪5通过第一数据通道7转发给控制装置4。
控制装置4计算经改善的衍射图案6,所述经改善的衍射图案又由控制装置4借助于第二数据通道8为了进一步应用而传输给投影面3。在使用经改善的衍射图案6的情况下,可以补偿由于投影面3引起的图像质量方面损失。
在图2中示出了用于前挡风玻璃的显示系统1的一种布置,其中,投影面3布置在前挡风玻璃10上。由投影仪2通过HOE的透明的投影屏幕11将图像9传输到投影面3上,所述投影面3是HOE的进行反射的部分。在此,记录仪5对准投影面3并且记录图像9,所述图像9从观察者的角度看虚拟地显现在前挡风玻璃10的后面。该记录由记录仪5借助于第一数据通道7传输给控制装置4并且在控制装置4内被分析评价。
紧接着,所计算的经改善的衍射图案6借助于第二数据通道8为了进一步应用而被传送给投影面3。
此外,用于前挡风玻璃的显示系统1也可以被用于呈现全息图像,如图3。为此,投影仪2将图像9成像在投影面3上,所述投影面3布置在前挡风玻璃10上。在此,为了记录图像9,记录仪5对准投影面3,尤其对准投影屏幕11。所记录的图像9借助于第一数据通道7被传输给控制装置4并且按照所希望的质量被检查。在进行改善之后,经改善的衍射图案6借助于第二数据通道8被传送给构造为散射器的投影面3,并且被用于提高质量地进一步呈现。
因为先前的详细描述的显示系统是实施例,所以这些显示系统可以由本领域技术人员以常见的方式在宽泛的范围内修改,而不脱离本发明的范围。尤其是,投影面的具体构型也能够以不同于在这里所描述的形式来进行。同样,记录仪能够以其它形式来构型,如果这在质量提高的情况下是有益。此外,对不定冠词“一个”的使用不排除所涉及的特征也可以多个存在的情况。
附图标记列表
1 显示系统
2 投影仪
3 投影面
4 控制装置
5 记录仪
6 经改善的衍射图案
7 第一数据通道
8 第二数据通道
9 图像
10 前挡风玻璃
11 投影屏幕
Claims (11)
1.一种用于前挡风玻璃的显示系统(1),所述显示系统具有投影仪(2)、投影面(3)和控制装置(4),其特征在于,构造有记录仪(5),所述记录仪对准所述投影面(3)并且借助于第一数据通道(7)与所述控制装置(4)连接,其中,所述投影面(3)是能配置的并且借助于第二数据通道(8)也与所述控制装置(4)连接。
2.根据权利要求1所述的显示系统(1),其特征在于,所述投影面(3)被构造为透光的、尤其布置在所述前挡风玻璃(10)的区域内的液晶显示器。
3.根据权利要求1所述的显示系统(1),其特征在于,所述投影面(3)被构造为柔性的、布置在所述前挡风玻璃(10)上的液晶显示器。
4.根据权利要求3所述的显示系统(1),其特征在于,所述投影面(3)镜面反射地构造。
5.根据权利要求3所述的显示系统(1),其特征在于,所述投影面(3)被构造为散射器。
6.根据权利要求1至5之一所述的显示系统(1),其特征在于,设置有光敏聚合物,利用所述光敏聚合物能存储经改善的衍射图案(6)。
7.一种用于配置用于前挡风玻璃的显示系统(1)的方法,所述方法具有如下方法步骤:
-借助于投影仪(2)在投影面(3)上生成图像(9),其中,所述投影面(3)具有预计的衍射图案;
-借助于记录仪(5)记录所述图像(9)并且传输给控制装置(4);
-借助于所述控制装置(4)将所述图像(9)与所希望的呈现质量进行比较;
-生成经改善的衍射图案(6),用于借助于所述投影面(3)来改善所述呈现;并且
-依据所述经改善的衍射图案(6)来配置所述投影面(3)。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述图像(9)相应于预计的衍射图案。
9.根据权利要求7或8所述的方法,其特征在于,所述方法步骤重复一次或重复多次。
10.根据权利要求8或9所述的方法,其特征在于,所述经改善的衍射图案(6)被存储。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述经改善的衍射图案(6)借助于光敏聚合物来存储。
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PB01 | Publication | ||
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