CN112243115A - 用于补偿平视显示器中的图像的颜色分离的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供一种用于补偿平视显示器中的图像的颜色分离的方法和装置。用于补偿HUD中的图像的颜色分离的装置(200)包括GPU(100)；视频信号输入器(110)；温度传感器(120)；控制器(130)；存储器(135)；用于将图像输出到面板(160)的面板驱动单元(140)；用于驱动R激光二极管、G激光二极管和B激光二极管(151)，(152)和(153)的激光二极管驱动单元(150)；透镜(70)和屏幕(180)。因此，可以改善由于图像的颜色分离而导致质量下降的图像。

Description

用于补偿平视显示器中的图像的颜色分离的方法和装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年7月16日提交的韩国专利申请No.10-2019-0085942的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及一种使用激光投影仪的全息平视显示器(head-up display，HUD)。更具体地，本公开涉及一种用于补偿由诸如温度和激光二极管的波长的特性变化引起的基于激光投影仪的全息HUD中图像的颜色分离的装置和方法。

背景技术

应用了全息光学元件(holographic optical element，HOE)的相关技术的全息平视显示器(HUD)技术利用光衍射特性，且与使用诸如反射镜或透镜的几何光学元件相比，其具有减小产品体积的优点。

在现有技术的全息HUD技术中，HOE是对光的波长敏感的装置，并因此主要使用作为与HOE相对应的光源的激光器。全息HUD技术包括使用HOE作为屏幕的方法和使用HOE作为光导的方法。根据这两种方法，与现有HUD相比，产品的尺寸可以减小(根据仅使用几何光学系统的方法)。

然而，HOE是对入射光的波长敏感的衍射光学元件，因此，即使当入射光的路径相同时，衍射角也根据光的波长而变化。因此，当从驾驶员的位置观看时，图像似乎正在移动。另外，即使温度变化相同，红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)激光的波长变化量也不同。因此，HOE中的衍射角变化，因此发生图像的颜色分离。

图1是示出在使用R激光二极管和G激光二极管的传统的基于激光投影仪的全息HUD中发生的图像的颜色分离的示例的图。在左输入图像(从激光投影仪输出的图像)中，R图像和G图像显示为彼此重合，因此不会引起颜色分离，而在右输出图像(投影到HOE屏幕上的图像)中，R图像显示为从G图像的底部部分可见，从而导致颜色分离。

发明内容

因此，本公开旨在改善由于诸如温度或波长变化的特性变化(可能会在使用激光光源的全息平视显示器(HUD)中发生)而导致的图像的颜色分离。

根据本公开的实施方式，一种用于补偿HUD中图像颜色分离的装置包括：存储器，其存储与激光二极管的特性(诸如温度或波长)的变化相关的图像移动量的校正值的表；温度传感器或波长测量传感器，被配置为监测激光二极管的特性变化；被配置为基于表，利用温度传感器或波长测量传感器来确定与激光二极管的特性变化(其由传感器监测)相关的图像的移动量的校正值的装置；以及被配置为将要输出到HUD的图像信息划分为红色(R)图像、绿色(G)图像和蓝色(B)图像，根据确定的校正值改变R图像、G图像和B图像的位置，然后对由此产生的R图像、G图像和B图像进行合成的装置。

根据本公开的另一个实施方式，一种补偿平视显示器(HUD)中的图像的颜色分离的方法，包括以下步骤：监测激光二极管的特性变化；基于含有与激光二极管的特性变化相关的图像的移动量的校正值的表，确定与监测的激光二极管的特性(诸如温度或波长)的变化相关的图像的移动量的校正值；以及将要输出到HUD的图像信息划分为R图像、G图像和B图像，根据确定的校正值更改R图像、G图像和B图像的位置，然后对产生的R图像、G图像和B图像进行合成。

根据下面参考附图详细描述的实施方式，上述本公开的配置和操作将变得显而易见。

附图说明

通过参考附图详细描述本公开的示例性实施方式，本公开的上述和其他目的，特性和优点对于本领域普通技术人员将变得更加显而易见，其中：

图1是示出由现有技术的红色(R)和绿色(G)激光二极管的温度变化引起的图像的颜色分离的示例的图；

图2是根据本公开的实施方式的用于补偿全息平视显示器(HUD)中的图像的颜色分离的装置的概念配置图；

图3是根据本公开的实施方式的用于补偿全息HUD中的图像的颜色分离的装置的详细配置图；

图4是根据本公开的实施方式的补偿全息HUD中的图像的颜色分离的方法的流程图；

图5示出图4所示的输入图像的示例；

图6示出分离图4的R、G和蓝色(B)图像的示例；

图7示出根据温度的R图像、G图像和B图像的位置变化的示例；

图8是图4的图像的组合和输出的示例；

图9是根据本公开的根据温度和图像的位置之间的关系的校正值的表的示例；

图10是示出根据本公开的波长和图像的位置之间的关系的校正值的表的示例图；以及

图11是用于解释根据本公开的另一实施方式的补偿全息HUD中的图像的颜色分离的方法的概念图。

具体实施方式

根据下面参考附图详细描述的实施方式，本公开的优点和特性以及用于实现它们的方法将变得显而易见。然而，本公开不限于本文阐述的实施方式，并且可以以许多不同的形式来体现。相反，提供这些实施方式使得本公开将是彻底和完整的，并且将本公开的范围充分传达给本公开所属技术领域的普通技术人员。本公开应当由权利要求书限定。

本文使用的术语是为了描述实施方式的目的，而不是意图限制本公开。如本文所用，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式。当在本文中使用时，术语“包括”不排除存在或添加除所述元件，步骤，操作和/或装置之外的一个或多个其他元件，步骤，操作和/或装置。

在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施方式。当将附图标记分配给每个附图的元件时，如果可能，即使在不同附图中示出元件，也将相同的附图标记分配给相同的元件。此外，在描述本公开时，当确定公知功能或与其相关的构造使本公开的要点模糊时，省略对它们的详细描述。

图2是根据本公开的实施方式的用于补偿全息平视显示器(HUD)中的图像的颜色分离的装置200的框图。该实施方式涉及补偿由全息HUD的激光二极管的特性之中的温度变化引起的颜色分离。

下面将参照图2描述用于补偿全息HUD中的图像的颜色分离装置的配置。

本实施方式的装置200基本上包括用于装置200的整体控制的控制器130、图形处理单元(GPU)100、面板驱动单元140和激光二极管驱动单元150。

更详细地，本实施方式的装置200包括：存储器135，其存储显示红色(R)激光二极管、绿色(G)激光二极管和蓝色(B)激光二极管中的每一个的温度与图像位置之间的关系(或根据另一实施方式，R激光二极管、G激光二极管和B激光二极管中的每一个的波长与图像位置之间的关系)的校正值的表；温度传感器120，其连续地监测R激光二极管151、G激光二极管152和B激光二极管153的温度，并将监测的温度信息发送到控制器130；控制器130，当从温度传感器120接收的温度信息和参考温度彼此不同时，控制器130基于存储在存储器135中的表将关于R图像、G图像和B图像中的每一个的运动量的信息发送到GPU(graphicsprocessing unit)100；GPU100，其将图像划分为R图像、G图像和B图像，更改R图像、G图像和B图像的位置，并组合所得的R图像、G图像和B图像；视频信号输入器110，其从GPU100接收校正后的图像(即，通过更改R图像、G图像和B图像的位置并组合所得的R图像、G图像和B图像而获得的图像)并将校正后的图像发送到控制器130(控制器130还将接收到的校正图像发送到面板驱动单元140和激光二极管驱动部150)；面板驱动单元140，其从控制器130接收校正后的图像并驱动面板160；激光二极管(LD)驱动单元150，其从控制器130接收校正后的图像，并驱动R激光二极管151、G激光二极管152和B激光二极管153；R激光二极管151、G激光二极管152和B激光二极管153，其将图像信号输出到面板160；面板160，其接收由面板驱动单元140和激光二极管驱动单元150通过补偿R图像、G图像和B图像的位置而获得的图像，并显示获得的图像；透镜170，其用于将面板160上显示的图像投影到屏幕180上；以及屏幕180，其显示已补偿位置的最终图像。

图3更详细地示出了图2的装置200，其中，进一步示出了以HUD方式将投影在屏幕180上的图像投影到汽车的挡风玻璃(挡风玻璃)上的全息HUD实现单元300。

首先，GPU100将图像分为R图像、G图像和B图像，更改R图像、G图像和B图像的位置，并组合所得的R图像、G图像和B图像(即，生成校正后的图像)。

此时，为了在GPU100中执行校正图像的过程，温度传感器120连续监测由激光二极管驱动单元150驱动的R激光二极管151、G激光二极管152和B激光二极管153的温度，并将R激光二极管、G激光二极管和B激光二极管中的每一个的温度信息发送到控制器130。控制器130接收由温度传感器120监测的R激光二极管、G激光二极管和B激光二极管中的每个的温度信息，在将R激光二极管、G激光二极管和B激光二极管151至153中的每一个的温度与预定参考温度进行比较时，当出现温度差时，基于存储在存储器135中的校正值的表(例如，参见图9和10)，将关于R图像、G图像和B图像的每个的位置的变化量的信息发送到GPU100。从控制器130接收R图像、G图像和B图像中的每一个的位置的变化量的GPU100生成最终图像(即，校正后的图像)，并将校正后的图像发送到视频信号输入器110。视频信号输入器110将输入信号(即，从GPU100接收的校正图像)发送到控制器130。

基于来自视频信号输入器110的输入信号(即，校正图像)，控制器130将输入信号(即，校正图像)发送至面板驱动单元140和激光二极管驱动单元150。

也就是说，控制器130控制面板驱动单元140和激光二极管驱动单元150，面板驱动单元140将图像传输到面板160(例如，数字投光器(DLP)、微机电系统(MEMS)扫描仪、硅基液晶(LCoS)或液晶显示器(LCD))，激光二极管驱动单元150驱动R、G、B激光二极管151、152和153。

R激光二极管151、G激光二极管152和B激光二极管153将校正后的图像输出到面板160。面板160上显示的图像(通过补偿R图像、G图像和B图像的位置而获得的图像)通过透镜170投影到屏幕180上。在这种情况下，如图3所示，可以通过集成在全息HUD实现单元300的挡风玻璃中的全息光学元件(HOE)，利用全息HUD来实现将图像显示在屏幕180上。为此，必要时可以使用一个或多个反射镜320。反射镜320可以是自由形式的表面，非球面的表面，球形的表面，平坦的表面等的形式。

可以通过人(驾驶员)的眼睛330观看其中通过上述本实施方式的装置200改善了颜色分离的最终图像(全息HUD图像)。

以下参考图4至图11，将集中于由GPU100执行校正输出图像的处理来详细描述根据本公开的实施方式的颜色分离补偿方法。

S100：首先，将图像输入到GPU100。假设输入图像是例如图5所示的图像。如图6所示，GPU100将输入图像(例如，图5的图像)分为R图像、G图像和B图像。根据图2和图3的配置，R图像、G图像和B图像被发送到视频信号输入器110，并且视频信号输入器110的信号(即，R图像、G图像和B图像)被发送到控制器130。

S200：操作S200由图2和图3的控制器130执行。控制器130接收从温度传感器120发送的信息，由温度传感器120获得的信息连续地监测由激光二极管驱动单元150驱动的R激光二极管151、G激光二极管152和B激光二极管153中的温度变化(或根据另一实施方式，波长变化)。当将R激光二极管151、G激光二极管152和B激光二极管153中的每一个的温度与预定参考温度进行比较时，当出现温度差时，执行操作S300。

S300：当将R激光二极管151、G激光二极管152和B激光二极管153中的每一个的温度与预定参考温度进行比较的结果表明出现温差时，在操作S200中，基于包含与R激光器、G激光器和B激光器(或根据另一实施方式，图10中的表包含与R激光器、G激光器和B激光器的波长变化相关的图像位置量的校正值)的温度变化相关的图像位置变化量的校正值的表(例如，参见图9)(该表存储在存储器135中)，控制器130将关于R、G和B图像中的每一个的位置的变化量的信息发送到GPU100。

S400：在从控制器130接收到关于R图像、G图像和B图像中的每一个的位置的变化量的信息，即，由温度传感器120检测到的R激光二极管151、G激光二极管152和B激光二极管153中的温度变化引起的R图像、G图像和B图像中的每个图像的位置变化量(或根据另一实施方式，由波长传感器检测到的R激光二极管151、G激光二极管152和B激光二极管153中的波长变化)，GPU100移动R图像、G图像和B图像(例如，参见图7)。GPU100对由此产生的R图像、G图像和B图像进行合成，并输出最终图像(校正图像)(例如，参见图8)。在这种情况下，针对与R、G和B激光器的温度差相关的图像的位置的校正值以及图像的移动方向可以根据系统配置而变化。

如上所述，根据图2和图3，输出图像经由视频信号输入器110被传送到控制器130，当面板驱动单元140和激光二极管驱动单元150被控制器130驱动时，被最终显示在屏幕180上，然后由HOE通过全息HUD来实现。由于通过全息HUD实现了通过温度变化(或波长变化)来改变图像的位置而获得的校正图像，因此驾驶员能够观看其中颜色分离得到补偿的图像。

上面已经描述了由GPU100和控制器130执行补偿本公开的全息HUD中的颜色分离的方法的主要过程的实施方式。然而，将显而易见的是，本公开的处理不限于由被物理边界分开的硬件装置(即，GPU100和控制器130)执行。

图9示出了在上述实施方式中使用的校正值的表的示例。具体地，图9示出了包含与R激光二极管、G激光二极管和B激光二极管中温度变化相关的图像的位置变化量的校正值的表。

首先，R激光二极管151、G激光二极管152和B激光二极管153的光强度、波长等可以根据工作温度而变化，并且可以对应于部件的特性值。激光二极管的强度越高，激光二极管的内部温度越高，因此改变工作温度。(当工作温度改变时，波长也变化)当从激光二极管发射的光被HOE衍射时，光的衍射角随光的波长变化而变化，从而引起图像移动。在这种情况下，当从各个R激光二极管、G激光二极管和B激光二极管发射的光的波长之间存在差异时，会发生图像的颜色分离，并因此为了校正颜色分离，准备校正值的表并将其预先存储在存储器135中。通过考虑系统(例如，部件特性、光学系统、HOE、汽车的挡风玻璃特性等)来计算校正值，或者通过实验获得校正值。

如上所述，在以上实施方式中，示出了激光二极管的温度与图像的位置之间的关系的表(例如，参见图9)用于确定图像的位置的变化量，但是可以使用激光二极管等的波长变化。例如，图10示出了包含用于与R激光二极管、G激光二极管和B激光二极管中的波长变化相关的图像的位置的变化量是校正值的表。可以使用该表并根据由波长测量器检测到的R激光二极管、G激光二极管和B激光二极管中的波长变化来确定R图像、G图像和B图像中的每个图像的位置的变化量。

可选地，根据图11所示的修改实施方式，可以参考示出了激光二极管的温度与波长之间的关系的表来识别根据激光二极管的温度的波长(S350)，同时，如上述实施方式那样，使用温度传感器120监测激光二极管的温度，而不使用波长测量器或波长传感器(S250)，并且可以使用示出与所确定的波长相关的图像的位置的表(即，图10的表)来识别图像的位置(S380)。因此，尽管另外需要示出温度和波长之间的关系的表，但是不需要波长测量器。

根据本公开，可以改善由于诸如激光投影仪(或激光二极管)的温度和波长等特性变化而在全息HUD中发生的图像的颜色分离所引起的HUD图像质量下降。

另外，根据本公开，可以减少全息HUD中用于激光投影仪的温度控制的散热结构的负担，从而减小装置的尺寸，重量和生产成本。

如上所述，可以根据装置或方法来实现本公开。特别地，本公开的每个组件的功能和过程可以通过数字信号处理器(DSP)、处理器、控制器、专用IC(ASIC)、可编程逻辑装置(现场可编程门阵列(FPGA)等)，其他电子装置以及包括其组合的硬件元件的至少一个来实现。可替代地，本公开的每个组件的功能和处理可以通过单独的软件或与硬件组件元件组合来实现。该软件可以存储在记录介质中。

尽管上面已经参考本公开的实施方式描述了本公开，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离本公开的技术精神或基本特性的情况下，可以以许多不同的形式来体现本公开。因此，本文中阐述的实施方式应仅在描述性意义上考虑，而不是出于限制的目的。本公开的范围不是由以上描述限定，而是由所附权利要求限定，并且从权利要求的范围及其等同物衍生的所有变化或修改应被解释为包括在本公开的范围内。

Claims (8)

1.一种用于补偿平视显示器中的图像的颜色分离的装置，以使用激光二极管处理要通过所述平视显示器输出的图像信息，所述装置包括：

存储器，被配置为存储与激光二极管的特性变化相关的图像移动量的校正值的表；

传感器，被配置为监测所述激光二极管的特性变化；

第一单元，被配置为基于所述表来确定与所述激光二极管的特性变化相关的图像的移动量的校正值，所述激光二极管的特性变化由所述传感器监测；以及

第二单元，被配置为将要输出到所述平视显示器的图像信息划分为红色图像、绿色图像和蓝色图像，根据确定的所述校正值来改变所述红色图像、绿色图像和蓝色图像的位置，然后对由此产生的红色图像、绿色图像和蓝色图像进行合成。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述激光二极管的特性变化包括所述激光二极管的温度变化，并且

被配置为监测所述激光二极管的特性变化的所述传感器包括温度传感器，所述温度传感器被配置为测量所述激光二极管的温度。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述激光二极管的特性变化包括所述激光二极管的波长变化，并且

被配置为监测所述激光二极管的特性变化的传感器包括波长测量器，所述波长测量器被配置为测量所述激光二极管的波长。

4.一种用于补偿平视显示器中的图像的颜色分离的装置，以使用激光二极管处理要通过所述平视显示器输出的图像信息，所述装置包括：

存储器，被配置为存储示出所述激光二极管的温度和波长之间的关系的表以及包含与所述激光二极管的波长变化相关的图像的移动量的校正值的表；

温度传感器，被配置为监测所述激光二极管的温度变化；

第一单元，被配置为基于示出所述激光二极管的温度和波长之间的关系的表，来识别与所述温度传感器监测的所述激光二极管的温度变化相关的波长变化；

第二单元，被配置为基于包含与所述激光二极管的波长变化相关的图像的移动量的校正值的表，来确定与识别出的波长变化相关的图像的移动量的校正值；以及

第三单元，被配置为将要输出到所述平视显示器的图像信息划分为红色图像、绿色图像和蓝色图像，根据确定的所述校正值来改变红色图像、绿色图像和蓝色图像的位置，然后对由此产生的红色图像、绿色图像和蓝色图像进行合成。

5.一种用于补偿平视显示器中的图像的颜色分离的方法，以使用激光二极管处理要通过所述平视显示器输出的图像信息，所述方法包括以下步骤：

监测激光二极管的特性变化；

基于包含与所述激光二极管的特性变化相关的图像的移动量的校正值的表，来确定与监测的所述激光二极管的特性变化相关的图像的移动量的校正值；以及

将要输出到所述平视显示器的图像信息划分为红色图像、绿色图像和蓝色图像，根据确定的所述校正值改变红色图像、绿色图像和蓝色图像的位置，然后对由此产生的红色图像、绿色图像和蓝色图像进行合成。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述激光二极管的特性变化包括所述激光二极管的温度变化，并且

监测所述激光二极管的特性变化包括测量所述激光二极管的温度。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述激光二极管的特性变化包括所述激光二极管的波长变化，并且

监测所述激光二极管的特性变化包括测量所述激光二极管的波长。

8.一种补偿平视显示器中的图像的颜色分离的方法，以使用激光二极管处理要通过所述平视显示器输出的图像信息，所述方法包括以下步骤：

监测激光二极管的温度变化；

基于示出所述激光二极管的温度与波长之间的关系的表，来识别与监测的所述激光二极管的温度变化相关的波长变化；

基于包含与所述激光二极管的波长变化相关的图像的移动量的校正值的表，根据与识别出的所述激光二极管的温度变化相关的波长变化来确定图像的移动量的校正值；以及

将要输出到所述平视显示器的图像信息划分为红色图像、绿色图像和蓝色图像，根据确定的所述校正值改变红色图像、绿色图像和蓝色图像的位置，然后组合所得的红色图像、绿色图像和蓝色图像。

Images