CN109997072A

CN109997072A - 用于平视显示器的图像生成装置和用于控制该装置的方法

Info

Publication number: CN109997072A
Application number: CN201780053771.9A
Authority: CN
Inventors: M.伊尔齐克
Original assignee: Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
Current assignee: Valeo Comfort and Driving Assistance SAS
Priority date: 2016-07-05
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2019-07-09
Also published as: EP3482254A1; WO2018007268A1; US10901210B2; FR3053805A1; EP3482254B1; US20200012098A1

Abstract

本发明涉及一种用于平视显示器(10)的图像生成装置(11)，包括：光源、适用于对光源发出的光进行空间调制的光调制器、以及计算机(13)，其适于控制光源和光调制器，使得它们生成图像。根据本发明，光源由多个单独的光元件组成，并且计算机能够独立于其他光元件发出的光强度来调制由每个光元件发出的光强度。

Description

用于平视显示器的图像生成装置和用于控制该装置的方法

技术领域

本发明总体涉及机动车辆驾驶辅助装置。

更具体地说，本发明涉及一种用于平视显示器的图像生成装置，包括：

-光源，

-光调制器，其适于在空间上调制光源发出的光，以及

-计算机，其适于控制光源和光调制器，使得它们生成图像。

本发明还涉及一种用于控制该装置的方法。

背景技术

为了便于和使机动车辆的驾驶更安全，希望避免让驾驶员迫使他或她的视线从他或她正在走的道路上转移。

为此，已知的做法是使用平视显示器，其适于在驾驶员视线的高度处在车辆之外投射信息(车辆速度、要遵循的方向、发动机的故障、障碍物的存在等)。

各种平视显示技术是已知的。其中，具有光调制的平视显示器尤其是已知的。

这种平视显示器可以例如包括液晶屏幕和放置在屏幕后面的背光装置。因此，这些元件可以生成可投射到驾驶员的视野中的图像，例如通过折叠后视镜和位于驾驶员视线的轴线上的半反射板(通常称为“组合器”)。

在该技术方案中，提供背光装置以连续照明屏幕的背面，而屏幕设计成阻挡光在某些区域中的通过，以便生成包括所需信息的图像。

这种平视显示器具有显著的电能消耗的主要缺点。还观察到，无论要显示的信息量如何，这种消耗都保持不变。

另一缺点是由屏幕阻挡由背光装置发出的光不是完全有效的，从而可以在所有组合器上观察到光晕(称为“明信片效应”)，这至少不是美学上令人愉悦的，甚至对驾驶员来说也很麻烦。

发明内容

为了弥补现有技术的上述缺点，本发明提出了一种如引言中所限定的图像生成装置，其中光源由多个不同的光元件形成，并且其中计算机适于独立于其他光元件发出的光强度来调制每个光元件发出的光强度。

因此，借助于本发明，仅光调制器的必须显示信息的部分被光源的光元件点亮。另一方面，其他光元件保持断开，使得光调制器的不必显示任何信息的部分不被点亮。

以这种方式，大大减少了光源的电力消耗。此外，由于一些光元件被断开，因此在组合器上可见的光晕减少。

根据本发明的图像生成装置的其他有利和非限制性特征如下：

-提供光学组件，其介于光源和光调制器之间，并且其调节每个光元件发射到光调制器的相应有效区域的光；

-光学组件使得光调制器的每个有效区域与其他有效区域不同并与其他有效区域相邻；

-要生成的图像由不同部分组成，每个部分适于由光调制器的有效区域之一和相应的光元件形成，计算机包括：用于获取要生成的图像的装置；检测装置，其适于检查在要生成的图像的每个部分中是否存在要显示的信息；以及用于控制光源的装置，其适于仅照明对应于要显示信息的图像部分的光元件；

-光元件位于同一平面内；

-所有或一些光元件位于弯曲表面上；

-光元件以列和行分布；

-提供至少三行光元件和至少四列光元件；

-光调制器包括透射屏幕，并且光源适于对所述透射屏幕进行背光；或者

-光调制器包括由翼片组成的反射面板，翼片可以采取两种不同的状态，即翼片反射从光源接收的光的状态和翼片不反射从光源接收的光的状态。

本发明还涉及一种用于机动车辆的平视显示器，其包括如上所述的图像生成装置和适于将所述图像投射到机动车辆的驾驶员的视野中的投影系统。

同样优选地，投影系统包括至少部分反射板，其是弯曲的以具有图像放大效果。它可以是折叠后视镜(其可以将光束引导到期望的方向)、组合器(其可以将图像投射到合成器的视野中)甚至挡风玻璃(在其具有组合器功能时)。

本发明还涉及一种用于控制如上所述的图像生成装置的方法，包括：

-获取包括至少一条信息的要生成的图像的步骤，

-将所述图像分割成不同部分的步骤，每个部分适于主要由相应的光元件照明，在此期间计算机检查在每个所述部分中是否所述至少一条信息的全部或部分位于其中，以及

-生成所述图像的步骤，在此期间，仅控制与所述至少一条信息的全部或部分所在的图像部分对应的光元件被点亮。

附图说明

作为非限制性示例给出的以下关于附图的描述将很好地理解本发明包括什么以及可以如何生产本发明。

在附图中：

-图1是根据本发明的机动车辆的平视显示器的示意图；

-图2是图1的平视显示器的图像生成装置的一部分的示意图；

-图3是由驾驶员看到的由图1的平视显示器生成的图像的示意图，其叠加在机动车辆正在行驶的道路上；

-图4是图3的图像的示意图，其上叠加有网格；以及

-图5表示图4的网格。

具体实施方式

图1示出了用于车辆(例如机动车辆)的平视显示器10。

该平视显示器10包括图像生成装置11和光学投影组件12，其可以在他或她的视线转向道路时将由图像生成装置11生成的图像投射到驾驶员的视野中。

如图1所示，光学投影组件12更具体地设计成将虚拟图像Img₀投射到车辆驾驶员的视野中，距驾驶员的距离大于分离驾驶员与挡风玻璃1的距离(使得驾驶员的眼睛不必执行任何调节工作来感知投射的信息)。

在图1所示的实施例中，光学投影组件12为此包括光学返回系统17和放置在车辆驾驶员视野中的组合器18。

光学返回系统17(这里仅包括折叠后视镜)使得可以将由图像生成装置11生成的图像返回到组合器18。

组合器18使得可以反射该图像，使得对于驾驶员看起来好像它在距离其很远的地方显示。

这里，该组合器18由半反射板形成，该半反射板布置在机动车辆的内部，在车辆的挡风玻璃1和驾驶员的眼睛之间，并且其被抛光以便扩大由驾驶员看到的虚拟图像Img₀的大小。

作为变型，组合器可以由挡风玻璃本身形成。

本发明更具体地涉及图像生成装置11，其是“具有光调制”的类型的。

为了生成图像，这种图像生成装置11至少包括光源14、适于对光源14发出的光进行空间调制的光调制器15、以及计算机13，其适于控制光源14和光调制器15，从而它们生成图像。

“空间调制”应理解为意指光调制器15适于在其表面的至少一部分上改变其传输到光学投影组件12的光的强度。这里将考虑该变化不是二元的，因为光调制器15的每个有源部分将能够通过调制其强度来阻挡光的通过或允许该通过，从而形成图像。

光源和光调制器可以有不同的形式。

在图1和2所示的实施例中，光调制器15是“透射”类型的。它包括透射屏幕，并且光源14适于对该屏幕进行背光。

作为变型，如稍后将描述的，光调制器将能够是“反射”类型的。

根据本发明的特别有利的特征，光源14由若干不同的光元件14A形成，并且计算机13适于独立于其他光元件14A来调制由每个光元件14A发出的光强度。

如图2所示，光源14在此更具体地由印刷电路形成，其包括支撑片14B(例如由电木制成)，并且在该支撑片的一个面上是发光二极管14A阵列(其形成所述光元件)。

这些发光二极管14A在这里以矩阵形式分布在至少三行和至少四列上，并且设置为以平均平行方向发光。

它们更具体地在这里分布在五行九列上，因此这里提供了四十五个发光二极管14A。

这里，印刷电路设计成使得这些发光二极管14A中的每一个都独立于其他发光二极管进行电流控制。

这里，这些发光二极管14A设置为在接通状态和断开状态之间被控制(优选地具有可调制的强度)。因此，当其他发光二极管14A保持断开时，一些发光二极管14A可以接通。

由在接通状态下控制的发光二极管14A发出的光强度在此设计为相等。

如上所述，光调制器在这里由透射屏幕15形成。例如，它可以是具有薄膜晶体管(TFT)的液晶屏幕(或LCD，代表“液晶显示器”)。

如图2所示，该屏幕15位于与发光二极管14A分布的平面平行的平面内。它位于距这些发光二极管14A一定距离处。根据未示出的变型，所有或一些发光二极管布置在弯曲表面上。这使得可以选择二极管的发光方向性。根据该变型，接收二极管的支撑片14B的面可以根据期望的方向性而完全或部分地弯曲。

这里的目的是屏幕15的每个有源部分(即这里是每个液晶)被点亮，并且其仅由单个发光二极管14A点亮，从而当该发光二极管14A熄灭时，没有光到达屏幕15的该有源部分。

为此，图像生成装置11包括光学组件16，光学组件16介于光源14和屏幕15之间，并且包含由每个发光二极管14A发射到屏幕15的相应区域(称为有效区域15A)的光。

如图2所示，这里的该光学组件16为此包括会聚透镜16A阵列，每个会聚透镜位于一个发光二极管14A的前面。

在实践中，光学组件16在此包括透明支撑片16B，其承载以与发光二极管14A相同的方式分布的四十五个会聚透镜16A。

该光学组件16的会聚透镜16A具有这样的形式，使得光调制器15的每个有效区域15A(将被调用的区域由单个相应的发光二极管点亮)具有矩形形状。

在图5中，示出了屏幕15上的这些有效区域15A的分布。在那里可以看出，屏幕具有与发光二极管14A一样多的有效区域15A，并且有效区域15A以与发光二极管14A相同的方式分布。

因此，屏幕15的有效区域15A以矩阵方式分布，分为五行九列。它们是连续的，使得当所有发光二极管14A接通时，所有屏幕15都被点亮，而在有效区域15A之间没有显示任何暗区。

图4示出了可能需要图像生成装置11生成的图像Img₁的示例。

借助于在该图像Img₁上绘制的网格，要理解的是，可以将该图像Img₁细分为与屏幕15上的有效区域15A一样多的部分31-79。实际上，图像Img₁的每个部分31-79被提供为由相应的发光二极管14A点亮的屏幕15的有效区域15A形成。

在图4所示的特定示例中，在该图像Img₁上区分了几条“信息”，即：

-燃料水平信息21，其对应于在汽油耗尽之前仍可行进的距离的估计，

-瞬时速度信息22，其对应于机动车辆的瞬时速度，

-速度限制信息23，其对应于正在走的道路上授权的速度限制，

-调节速度信息24，其对应于驾驶员在他或她的速度调节器上编程的速度，

-方向信息25，其对应于下一岔道的方向，

-岔道前距离信息26，其对应于将车辆与该下一岔道分开的距离，

-障碍物信息27，这里以突出存在障碍物的线的形式呈现，以及

-距离信息28，其对应于将车辆与该障碍物分开的距离。

在图3中，为了清楚地说明本发明，已经示意性地表示当图像Img₁朝向该组合器18投射时，驾驶员可以透过组合器18看到。

在其中可以看出，他或她可以看到在他或她前方延伸的道路30，并且前方的机动车辆31(在此被认为是障碍物)正在该道路上行驶。

他或她还可以看到叠加在道路30上的由图像生成装置11生成的图像Img₁。因此可以理解，障碍物信息27(采用线的形式)使得可以强调存在机动车辆31。

将被调用的计算机13设计成彼此独立地控制发光二极管14A的接通和断开，并且控制屏幕15，使得平视显示器10可以将有用的信息投射到驾驶员的视野中，现在可以更详细地描述。

计算机13包括处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、用于获取要生成的图像的装置以及输出接口。

借助于其获取装置，计算机13适于以规则的间隔接收要投射到驾驶员的视野中的图像，其类型如图4所示。

就其本身而言，只读存储器存储在下述方法的上下文中使用的数据。

它特别存储计算机应用程序，其由包括指令的计算机程序组成，所述指令由处理器执行使得计算机13可以实现下文描述的方法。

该信息应用程序尤其包括检测程序，该检测程序适于检查在要生成的图像的每个部分31-79中是否存在要显示的信息，以及驱动程序，其适于生成用于发光二极管14A和屏幕15的控制设定点。

最后，借助于其输出接口，计算机13适于将命令信号发送到图像生成装置11的各个部件，使得后者将所述图像投射到驾驶员的视野中。

然后，计算机13适于以规则的间隔重复地实现包括以下步骤的控制方法。

在第一获取步骤期间，计算机13获取要生成的图像。作为示例，为此可以向成像单元发送请求信号，以便后者以可读文件的形式(例如以“gif”格式)将要生成的图像返回给它。

在第二所谓的分割步骤期间，计算机13将图像分成几个部分31-79(将被调用的每个部分对应于屏幕15的有效区域15A和光源14的特定发光二极管14A)。

然后，计算机13检查图像的每个部分31-79，以确定在图像的每个部分31-79中是否存在至少一条信息21-28的一部分。

作为说明，在图5中，屏幕15的对应于包含要显示的信息的图像部分的有效区域15A已被加阴影。

在第三步骤期间，计算机13产生光源14的控制设定点和屏幕15的控制设定点。

虽然屏幕15的控制设定点以常规方式产生(因此这里将不描述其产生)，但是光源14的控制设定点是以特定方式产生的。

以这样的方式产生该控制设定点，使得仅对应于要显示信息21-28的图像的部分31-79对应的发光二极管14A被控制为接通状态。就其本身而言，其他发光二极管14A被控制为断开状态。

在最后步骤期间，两个控制设定点被传输到光源14和屏幕15。

然后将理解，在图中所示的示例中，四十五个发光二极管14A中的仅十一个被控制为接通状态而其他发光二极管被控制为断开状态。

然后，如果将所有发光二极管14A控制为接通状态，则与该相同光源相比，将光源14的电消耗除以4。

本发明决不限于所描述和表示的实施例，但是本领域技术人员将能够根据其精神提供任何变型。

因此，举例来说，可以提供相对于彼此接通以调制的发光二极管的光强度。因此，可以控制至少一个发光二极管以产生等于另一个发光二极管产生的光强度的一半的光强度。这使得可以调制相对于彼此显示的多条信息的光强度。作为变型，可以通过为此使用不是发光二极管而是使用光调制器(15)来调制该光强度。

根据本发明的变型，光源的每个光元件将不能由单个发光二极管形成，而是由一组多个发光二极管形成。

根据本发明的另一变型，光学组件(将被调用的设计成包含由每个光元件发射到屏幕的每个相应有效区域的光)将不能由会聚透镜形成，而是例如通过围绕每个光元件的在光源和屏幕之间延伸的间隔件形成。

再次作为变型，如上所述，光调制器将不能是透射屏幕而是反射系统。这种反射系统可以例如根据Lcos(硅上的液晶)或DLP(数字光处理)技术来操作。在这两种技术中，规定使用一组“翼片”，形成一种反射板。然后将每个翼片设计成采取两种不同的状态，以便将光反射或不反射到光学投影组件(12)。

在该变型中，将提供每个发光二极管以点亮一组翼片。然后，根据本发明，当控制与发光二极管相关的所有翼片以不反射光时，可以命令断开该发光二极管以减少光源的电力消耗。

Claims

1.一种用于平视显示器(10)的图像生成装置(11)，包括：

-光源(14)，

-光调制器(15)，其适于在空间上调制由光源(14)发出的光，以及

-计算机(13)，其适于控制光源(14)和光调制器(15)，使得它们生成图像，

其特征在于，所述光源(14)由多个不同的光元件(14A)形成，并且

所述计算机(13)适于独立于其他光元件(14A)发出的光强度来调制每个光元件(14A)发出的光强度。

2.如前一权利要求所述的图像生成装置(11)，其中，提供光学组件(16)，其介于所述光源(14)和光调制器(15)之间，并且其包含每个光元件(14A)发射到光调制器(15)的相应有效区域(15A)的光。

3.如前一权利要求所述的图像生成装置(11)，其中，所述光学组件(16)使得光调制器(15)的每个有效区域(15A)与其他有效区域(15A)不同并与其他有效区域(15A)相邻。

4.如前述两项权利要求中任一项所述的图像生成装置(11)，其中，要生成的图像由不同部分(31-79)组成，每个部分适于由光调制器(15)的有效区域(15A)之一和相应的光元件(14A)形成，所述计算机(13)包括：

-用于获取要生成的图像的装置，

-检测装置，其适于检查在要生成的图像的每个部分(31-79)中是否存在要显示的信息，以及

-用于控制光源(14)的装置，其适于仅照明对应于要显示信息的图像部分的光元件(14A)。

5.如前述权利要求中任一项所述的图像生成装置(11)，其中，所述光元件(14A)位于同一平面上并且以列和行分布。

6.如权利要求1至4中任一项所述的图像生成装置(11)，其中，所有或一些光元件(14A)位于弯曲表面上并且以列和行分布。

7.如权利要求5或6所述的图像生成装置(11)，其中，提供至少三行光元件(14A)和至少四列光元件(14A)。

8.如权利要求1至7中任一项所述的图像生成装置(11)，其中，所述光调制器(15)包括透射屏幕，并且所述光源(14)适于对所述透射屏幕进行背光。

9.如权利要求1至7中任一项所述的图像生成装置(11)，其中，所述光调制器(15)包括由翼片组成的反射面板，所述翼片可以采取两种不同的状态，即翼片在期望方向上反射从光源(14)接收的光的状态以及翼片在所述期望方向上不反射从光源(14)接收的光的状态。

10.一种用于机动车辆的平视显示器(10)，其特征在于，它包括如前述权利要求中任一项所述的图像生成装置(11)，以及投影系统(12)，其适于将所述图像投射到机动车辆的驾驶员的视野中。

11.如前一权利要求所述的平视显示器(10)，其中，所述投影系统(12)包括弯曲的至少部分反射板。

12.一种用于控制如权利要求1至9中任一项所述的图像生成装置(11)的方法，包括：

-获取包括至少一条信息的要生成的图像的步骤，

-将所述图像分割成不同部分(31-79)的步骤，每个部分适于主要由相应的光元件(14A)照明，在此期间计算机(13)检查在每个所述部分(31-79)中是否所述至少一条信息的全部或部分位于其中，以及

-生成所述图像的步骤，在此期间，仅控制与所述至少一条信息的全部或部分所在的图像的部分(31-79)对应的光元件(14A)被点亮。