CN112470206B - 平视显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动交通工具的平视显示系统，该系统包括：屏、显示装置、光源布置结构和控制器。其中光源布置结构构造成至少部分地将屏照亮，被照亮的屏构造成被投射在显示装置上，控制器构造成：确定将要点亮的光源，其中将要点亮的一个或更多个光源与将要在屏上显示的内容相对应；计算将要点亮的每个光源的目标光照强度，使得屏中的一个或多个聚焦区域中的内容相比于非聚焦区域的内容具有更高的目标光照强度；根据所计算的目标光照强度来驱动每个光源。本发明还涉及一种对平视显示系统中的光源布置结构中的每个光源的光照强度进行选择性地控制的方法，该方法包括：确定将要点亮的光源，其中将要点亮的一个或更多个光源与将要在屏上显示的内容相对应；计算将要点亮的每个光源的目标光照强度，使得屏中的一个或更多个聚焦区域中的内容相比于非聚焦区域的内容具有更高的目标光照强度；根据所计算的目标光照强度来驱动每个光源。

Description

平视显示系统
技术领域
本发明涉及一种显示系统，更具体地涉及一种能够应用在运输工业中的平视显示器。
引用文献
本申请主张英国专利申请GB 1817659.4(律师卷号2018095607)以及英国专利申请GB 1820655.7(律师卷号2018095607)的优先权，这两个专利申请均要求了申请日为2018年7月31日的新加坡专利申请10201806552Q的优先权。上述三个专利文献的内容均通过引用而共同地全部并入本文。
背景技术
在汽车工业和航空工业中使用平视显示器从而允许交通工具的操作者在操作者的视线中观察到内容。因此可以降低操作者眼睛离开行驶路线的时间，而对于传统的驾驶舱中的显示系统，则需要在观察显示内容时眼睛离开行驶路线。
由于平视显示系统通常将描绘所述内容的光投向交通工具的挡风玻璃，因此平视显示系统的设计者通常使用相对较高的光照强度，使得操作者可以容易地看到该内容。然而，需要很大的能量来实施这种应用。另外由这种应用所产生的热量通常可能会非常高。
为了使所消耗的能量和产生的热量达到最小，已有的一种应用提供了一种照明元件，这种照明元件的光照强度可以随着变化的内容而单独控制。在指示车速的可动的针状物指针的示例中，将指针照亮的照明元件被控制成使得仅有指示当前车速的相关照明元件被照亮。也就是说，与车速相关的照明元件被照亮，但是车速改变时被关闭，并且与新的车速相对应的照明元件被照亮。
然而，显示系统中显示出的内容量在持续增加。这导致需要更长的时间来读取并确认所需要的信息，即便对于在操作者的视线中的显示器也是如此。
为了减轻这一问题，已有的实施方式使用了颜色来突出重要的内容。然而，有颜色的内容通常不足以提供所需要的效果和印象。
因此需要提供一种平视显示系统，来克服或至少缓解上述的一种或多种缺点。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于机动交通工具的平视显示系统，从而解决上述问题。
特别地，本发明的目的是提供一种显示系统，该显示系统以使交通工具的操作者可有效接收的方式来显示内容。
为了实现上述目的以及其它目的，在第一方面上提供了一种用于机动交通工具的平视显示系统，该系统包括：屏；显示装置；光源布置结构以及控制器。其中光源布置结构构造成至少部分地将屏照亮，照亮的屏构造成投射在显示装置上，控制器构造成：确定要点亮的光源，其中要点亮的光源(一个或更多个光源)与要在屏上显示的内容相对应；计算要点亮的每个光源的目标光照强度，使得屏中的一个或多个聚焦区域中的内容相比于非聚焦区域的内容具有更高的目标光照强度；根据所计算的目标光照强度来驱动每个光源。
有利的是，所公开的系统能够选择性地控制系统中在所述布置结构中的每个光源的光照强度，使得在聚焦区域(一个或更多个聚焦区域)中的内容相比于非聚焦区域以更高的强度被照亮。有利的是，聚焦区域或目标区域的优化的照明将交通工具的操作者或驾驶员的注意力吸引到了聚焦区域。每个光源被单独控制，这不仅使得变化的内容能同现有技术一样被精确地照亮，还使得可以将某些内容相比于其它内容选择性地以更高的强度被照亮。在不需要的情况下或是在光源与屏上没有内容的区域相对应的情况下，可以将光源(一个或更多个光源)关闭。有利的是，由于使用中不需要一直将全部光源点亮，这节省了能量。
在一些实施方式中，可以将屏构造成显示多项内容，每项内容具有预定的优先级。可以将聚焦区域构造成显示具有高优先级的内容。例如，聚焦区域可以有利地显示对安全性重要和/或至关重要的内容。因此，可以将聚焦区域的优先内容相比于其它区域的内容选择性地以更高的强度照亮。
在第二方面，提供了一种选择性地控制平视显示系统中光源系统的光源布置结构中的每个光源的光照强度的方法，该方法包括：确定要点亮的光源，其中要点亮的光源(一个或更多个光源)与要在屏上显示的内容相对应；计算要点亮的每个光源的目标光照强度，使得屏的一个或更多个聚焦区域中的内容相比于非聚焦区域中的内容具有更高的目标光照强度；根据所计算的目标光照强度来驱动每个光源。
例如在此处公开的一控制器可以实施所公开的所述方法。有利的是，确定优选照明的聚焦区域提供了将交通工具的操作者或驾驶员的注意力吸引到聚焦区域(一个或更多个聚焦区域)的能力。
所公开的系统和方法提供了系统性的方式来确定需要操作或打开的光源。所公开的系统和方法还提供了自动化的方式来控制光源的光照强度或亮度，使得能够实现所需要的光照强度。
有利的是，所公开的系统和方法提供了一种以使用者为中心的设计，使视觉和注意力的分散达到最小。平视显示系统可以是人机交互界面，其构造成为驾驶员提供容易并快速理解的信息，从而安全地实施驾驶操作。特别地，由于聚焦区域(一个或更多个聚焦区域)中有较强地照亮的内容，使得阅读平视显示装置中内容的时间减少了。这可以更好地增强或突出重要的内容，同时不需要较大的计算资源。另外，可以降低或消除关于哪些显示内容是重要内容的不确定性。
附图说明
图1a示出了根据本发明的实施方式的图像生成单元100的分解视图。
图1b示出了图像生成单元100的截面图。
图1c示出了根据本发明的实施方式的平视显示系统10的示意图。
图2a示出了分区段显示在屏110上的内容的示意图。
图2b示出了将屏110照亮的光源布置结构104的位置的示意图。
图3a示出了将屏110照亮的光源布置结构104的光照强度百分比的示意图。
图3b示出了由图3a中的光源布置结构104照亮的屏110上显示内容的示意图。
图3c示出了由图3a中的光源布置结构104照亮的屏110上显示内容以及非聚焦区域中以更暗颜色显示内容的示意图。
图4a示出了屏110上的带外轮廓的警示的示意图，并且将与该警示对准的光源构造成是闪烁的。
图4b示出了围绕在聚焦区域中内容的照亮光环的示意图，其中与聚焦区域相对应的光源的光照强度比其它区域更高。
图5a和5b示出了显示出逐步转向路线指引的聚焦区域的示意图。
图6示出了图像生成单元100的电气架构的示意图。
图7示出了获得根据本发明实施方式的光源布置结构中每个光源的目标光照强度或调整的光照强度的步骤的流程图。
在附图中，相同或相似的附图标记指代相同或相似的部分。
具体实施方式
下文将参照附图来详细描述本发明的示例性实施方式。出于解释本发明的原理及其实际应用的目的来对本发明进行详细描述。详细的描述不旨在穷尽或是将本发明限定在所公开的精确的实施方式中。变型和等同方式对本领域技术人员而言是显而易见的，并且包含在所附权利要求的主旨与范围之内。
在第一实施方式中，提供了一种用于机动交通工具的平视显示系统。该平视显示系统包括屏和显示装置。平视显示系统还包括构造成至少部分地将屏照亮的光源布置结构。照亮的屏构造成投射在显示装置上。平视显示系统还包括控制器，控制器构造成确定要点亮的光源，其中要点亮的光源(一个或更多个光源)与要在屏上显示的内容相对应。控制器还构造成计算要点亮的每个光源的目标光照强度，使得屏中的一个或多个聚焦区域中的内容相比于非聚焦区域的内容具有更高的目标光照强度。控制器还构造成根据所计算的目标光照强度来驱动每个光源。换言之，控制器构造成对布置中的每个光源的光照强度选择性地控制，使得屏的一个或多个聚焦区域相比于非聚焦区域以更高的强度被照亮。
平视显示器也可以称为抬头/仰视显示器。平视显示系统可以联接至(电子地连接至或电气连通至)交通工具系统，例如交通工具的驾驶员座舱中的仪表盘、高级驾驶辅助系统(ADAS)和/或娱乐或导航系统。平视显示系统可以是交通工具系统的一部分。平视显示系统可以构造成交通工具系统的输出界面，从而将数据从交通工具系统输出。
例如，平视显示系统的屏可以构造成将仪表盘的内容输出，例如输出计量值、警示信号等等，从而使交通工具的操作员或驾驶员看到。屏可以包括液晶显示器(LCD)、具有发光二极管(LED)的显示器、具有薄膜晶体管(TFT)的显示器，或是上述装置的组合，或是任何其它合适的显示装置。在一个示例中，屏可以包括薄膜晶体管。在另一示例中，屏可以是TFT-LCD屏。仪表盘可以包括设置在靠近方向盘处或是在仪表板中的另一显示器，从而使驾驶员可以直接看到。平视显示系统的屏可以显示包括图像、图表和/或信息的内容，这些内容将被投射在显示装置上。屏可以是内容来源，内容从屏处投影或反射到显示装置上。因此，观看屏的使用者能够看到与投射到显示装置上的内容相同的内容。
在一个实施方式中，屏包括TFT-LCD显示器。TFT-LCD的电路设计可以是与半导体产品极为相似的设计。但是，与由硅构造晶体管不同(其中硅被形成为晶体硅晶片)，TFT-LCD由沉淀在玻璃板上的非晶体硅薄膜制成。TFT-LCD的硅层通常使用PECVD过程进行沉淀。晶体管只占每个像素区域的一小部分，并且硅薄膜的其余部分被蚀刻掉，从而允许光线易于从其穿过。多晶体硅有时用在需要较高TFT性能的显示器中。示例包括较小的高分辨率显示器，例如投影仪或取景器中使用的显示器。由于制造成本低，非晶体硅基TFT是目前最常见的，而多晶体硅TFT也可以使用。根据本发明和平视显示系统的屏的分辨率可以是任何合适的分辨率，例如800*480像素分辨率，480*240像素分辨率，或是甚至更高的例如1280*1024像素分辨率，或是屏的激活的显示区域的426*149像素分辨率。
屏的至少一些部分或整个屏可以允许光通过。光可以仅在显示内容的部分穿过屏。与这些部分相对应并且将这些部分照亮的光源可以打开，而与没有内容的部分相对应的光源可以关闭。在没有内容显示的部分，屏可以是不透明的，从而阻挡光通过。替代性的是，在没有内容显示的部分，屏可以构造成吸收光或可以显示出暗的或黑色的背景。光源提供光的来源或背景光层，一个或一些光源或背景光层的照明区域可以用来发射光，从而仅将选择的显示区域也就是聚焦区域的内容投影到显示装置。当内容显示在屏上时，屏的具有内容的部分可以使来自光源布置结构的光的大部分通过或穿过。通过的光可以之后投射在显示装置上，并且反射到使用者眼中。因此使用者能够在显示装置上看到所述内容。另一方面，在光被阻挡而没有通过或者被大部分地吸收的部分处，全部或大部分的光线没有投射到显示装置上，并且没有反射到使用者眼中。因此这些区域对使用者显示为暗的。
显示装置可以使交通工具的挡风玻璃，或是任何表面或透明显示器，或是附加的反射盘(组合器盘)，其中被照亮的屏被投射到或投影到或反射到其上。显示装置接收来自光源布置结构或光源矩阵处并穿过屏后的光。来自屏的、被投射到显示装置上的被照亮的内容之后反射到驾驶员的眼中，使得驾驶员能够在显示装置上看到被照亮的内容。投射到显示装置上的内容可以形成平视显示器，这是虚拟显示器，这是由于来自屏的投射到显示装置上的内容、图像和/或信息并非静态的，而是投影或浮动在显示装置上。从显示装置处看到的内容可以是全息图。例如，投射到挡风玻璃上的全息内容形成了平视显示器。显示装置或平视显示器的至少一部分可以位于驾驶员的视线中。被照亮的内容可以投射在显示装置上或显示器的位于驾驶员视线中的部分上。因此，有利地，使用者或驾驶员可以不需要将其眼睛离开行驶路线来观看屏上的图像或信息，而是可以在其视线范围内在平视显示器或显示装置上看到相同的图像或信息。对于全息图或投影而言，如果所述照射被阻止投射在显示装置上，则显示装置上不会看到图像或信息；如果所述照射被部分阻止投射到显示装置上，则在显示装置或平视显示器上不会看到被阻止在显示装置上显示的部分图像或信息，但是可以看到投射到显示装置上的那部分图像或信息。
对于弯曲的显示装置，例如挡风玻璃，可能需要将在屏上的要显示的内容弯曲，使得这些内容适于在显示装置上显示。如果所述内容或部件必须要弯曲以在显示装置上显示，则可以由显示系统的制造商预先确定部件/标识的弯曲特性。替代性的，在使用显示系统时，可以使用显示装置的预先确定的弯曲系数/曲线因数来计算在板上的部件的弯曲特性。可以显示的不同类型的内容或部件通常储存在显示系统的非瞬时存储媒介的数据库中。例如，部件的物理特性存储在数据库中。物理特性可以包括部件显示在屏上的位置，例如屏的x坐标和y坐标，或是部件在弯曲后显示在显示系统上的位置。物理特性可以包括部件的尺寸，例如宽度和高度，或是部件在弯曲后显示在显示装置上的尺寸。物理特性可以包括部件的颜色和透明度。弯曲特性或确定弯曲特性的要素—例如显示装置的弯曲系数—可以替代性地存储在显示系统的其它的非瞬时或瞬时存储媒介中，以便在使用时由系统调出。
光源布置结构构造成至少部分地将屏照亮。光源阵列和屏的布置结构被称作“图像生成单元”。图1a示出了根据本发明的实施方式的图像生成单元100的分解视图。图1a中示出了光源布置结构104将屏110照亮，为屏110提供背景光。屏110显示黑色背景，其上有限速标记。与屏110的示出黑色背景的区域相对应的光源(或多个光源)104的光可以被黑色背景吸收，或是这些光源(一个或更多个光源)104可以被关掉。与屏110的示出限速的区域相对应的光源(一个或更多个光源)104被打开。大部分的光在此区域中传播并穿过屏110。相应地，每个光源可以被单独控制，使得仅有所需要的内容被投影到显示装置上。合适的光源包括发光二极管，因此光源布置结构可以包括发光二极管的布置。可以使用例如激光二极管的其它类型的光源。光源布置结构104可以设置在印制电路板102上且因此可以被称为“背光层”。PCB(印制电路板)102可以连接至控制器(图1a中示出)。来自光源的光线可以在照亮屏110之前被调整，从而实现投影内容所需要的清晰度、透明度和亮度。例如，光线可以穿过包括平行光管/准直仪、扩散器、反射器和/或偏光器的一层或更多层106。在穿过屏110之后，可以通过镜面系统(见图1c)将光再导向至显示装置。图1b示出了图像生成单元100的截面视图。来自光源104的光穿过平行光管106，平行光管106将光集中以向屏110传输。平行的光穿过扩散器106’，扩散器106’将光均匀化，使得光看上去不是与每个光源对应的亮斑，而是均匀的。
图1c示出了根据本发明的实施方式的平视显示系统10的示意图。平视显示系统10包括图像生成单元100和显示装置16，显示装置在此实施方式中为交通工具挡风玻璃。将屏110照亮的光可以由镜面系统和/或成像系统12、14导向，使得被照亮的屏可以投射在显示装置16上。之后光从显示装置16处反射到使用者的眼中。
该布置可以包括多个光源。光源的数目不必特别限定，并且可以根据设计需求来确定。对于给定的屏尺寸，更多的光源数意味着屏的更多区段可以被每个光源单独照亮。这使得能够选择性地照亮单独的内容片段，而不是照亮整个区域或区段。光源可以被分区或分组，从而形成与屏的区域相对应的照亮区域，从而能够选择性地控制照亮区域。因此，可以将屏分区成多个照亮区域，每个照亮区域与被每个光源照亮的区域相对应。另一方面，更多的光源带来了更大的功率需求。确定在矩阵中的光源数目的一些考虑因素可以包括内容的量、分配给所述内容的在屏上的区段的数目，功率的需求等等。例如，每个光源的位置或光源布置结构可以与屏上的内容的位置相对应。
每个照亮区域可以包括多个像素。每个照亮区域可以包括相等数量的像素。例如，对于480*240像素尺寸和15个光源的布置，每个照亮区域可以包括7680像素。
图2a和2b中示出了显示在屏110上的示例内容。显示装置或平视显示器上显示的内容可以与图2a和2b中示出的屏110上显示的内容实质上相似。如图2a所示，屏110包括八个区段110a至110h。每个区段或一些区段显示或者能够潜在地显示内容。例如，区段110b显示来自导航系统(未示出)的路线引导内容。区段110c显示了来自导航系统的限速内容。一些区段可以构造成显示基于方向的内容。例如，区段110d和110h可以潜在地显示警报，从而提醒驾驶员来自左侧(110d)或右侧(110h)的障碍物。每个区段的内容不必是固定的。例如，区段110b可以在一些情况下显示路线引导信息，而在另一些情况下显示障碍物警报。替代性地，可以将内容构造成显示在屏的任何部分上，而不是限定在区段上。
背光层102中的每个光源104可以定位在与屏110的每个区段相对应或对准的位置上。替代性地，如图2b所示，可以将光源以规律的间隔来布置，使得可以将光线在整个屏上均匀地照射。在图2b中，光源104a至104o的阵列是以3*5的矩阵布置。因此，在一个示例中，光源104l将区段110e照亮。在区段跨多个光源布置的情况下，多个光源将该区段照亮。例如，区段110c可以被光源104d、104e、104i和104j照亮。
屏110可以包括饰板112。饰板112是围绕屏的边界板，没有内容显示在饰板112上。饰板112可以是不透明的，从而阻止来自光源104的光穿过。因此，在图2b中可以看到沿着屏110的边缘的光源(104a-104e、104f和104j至104o)是被部分遮蔽的。
与屏的没有显示内容的区段相对应的光源(一个或更多个光源)可以关闭或变暗，或是可以将屏的那些区段构造成阻止光穿过，从而减少功率需求或热量损失。更有利的是，可以减少需要被构造成控制光照强度的光源的数目。
可以将屏构造成显示多项内容。所显示的内容可以包括导航内容、速度指示内容(例如以图形表示的形式，比如以速度比例尺或数值表示)、油或电池信息(例如以图形表示的形式显示，比如油计量比例，或以数值表示，例如剩余的电池百分比或是剩余距离百分比)以及ADAS信息。内容可以包括逐步转向指引、距离前车距离和障碍物警示。图形表示也可称为“图标”或“部件”。
对于为驾驶员提供的在平视显示装置上看到的多项内容，可能有利的是给需要驾驶员更高注意力的内容优先级。因此，每项内容可以具有预先设定的优先级别。优先的内容可被增强从而将驾驶员的注意力吸引到其上。优先的内容可以是需要驾驶员反应的内容，例如交通警示标志，从而缩短驾驶员对相应路况的反应时间。优先的内容可以是对安全而言重要的和/或至关重要的内容。在不同时间情景下可以给内容设定不同的优先级。例如，当在道路区段上检测到限速并且车速超过限速时，可以强调和/或突出限速内容。当在具有限速的道路区段上检测到要发生的危险时，可以优先于限速而强调和/或突出危险警报。
相比于显示其它内容的非聚焦区域，可以将显示高优先级内容的区域确定为聚焦区域。聚焦区域或显示区域与至少一个光源或照明区域相对应。聚焦区域可以构造成显示具有高优先级别的内容。相比于非聚焦区域，聚焦区域可以以增强的级别来操作，从而相比于其它内容强调高优先级的内容。例如，相比于非聚焦区域，聚焦区域可以被以更高的强度照亮聚焦区域的光源照亮，从而强调优先的内容。增加聚焦区域的光照强度可以包括增加聚焦区域的亮度。可以将亮度由每平方米的坎德拉(candela)的单位(cd/m2)来定义，并且可以用来描述由光源发出的亮度或是显示在显示装置上的内容的亮度。在不同的情况下，对于光源或显示的内容可以有最大的或所需的亮度。在一个示例中，显示在显示装置上的内容在明亮的白天的最大所需亮度可以是12500cd/m2，这会被视为是内容的100％的亮度。在另一个示例中，最大亮度或是由光源发出的明亮度可以取决于设计需要。光源或显示装置上内容的亮度可以调整至最大百分比。也就是说，每个光源的光照强度可以调整为实现内容的亮度在最大亮度的100％和小于最大亮度的100％之间变化，例如是最大亮度的大约90％，80％，70％，60％，50％，40％，30％，20％或10％。替代性地，每个光源的光照强度可以从最大明亮度的100％调整为小于最大明亮度的100％，例如大约是最大明亮度的90％，80％，70％，60％，50％，40％，30％，20％或10％。在一个示例中，光照强度可以在由光源布置结构发射的最大明亮度的大约10％至100％之间调整。在该示例中，聚焦区域可以被以100％照亮，而非聚焦区域可以被以不同的程度照亮，例如10％。在另一示例中，聚焦区域可以被以100％照亮，与聚焦区域相邻的非聚焦区域可以被以50％照亮(也就是变暗至50％)，并且其它的非聚焦区域可以被以30％照亮(也就是变暗至30％)或是关闭(也就是0％)。非聚焦区域可以变暗，使得聚焦区域中的优先的内容以突出的效果显示给驾驶员。光照强度的调节可以通过使用脉冲宽度调制来控制每个光源的占空比或是通过控制跨每个光源的电流来进行。有利的是，增加聚焦区域的光照强度增加了优先的内容的亮度，从而增加了优先的内容对驾驶员的可视性。
强调优先内容还可以包括增加聚焦区域与非聚焦区域之间的对比度。可以通过局部变暗来实现对比度，其中非聚焦区域或非聚焦区域中的内容被额外地变淡。例如，聚焦区域中的内容以彩色显示，而非聚焦区域中的内容以灰度显示，从而增加对比度。替代性地，聚焦区域中的内容能够以任何合适的颜色显示，例如黑色、白色、灰色、彩色或上述颜色的混合，而非聚焦区域中的内容可以显示为更灰或更暗的颜色，或是与背景交融的颜色。非聚焦区域中的内容可以半透明地显示。聚焦区域中的内容可以比非聚焦区域中的内容更大的字体或字号来显示。修改内容的颜色和尺寸可作为改变聚焦区域和非聚焦区域之间的光照强度的附加或替代。聚焦区域中内容的颜色和字号可以根据内容的环境来合适地选择。例如，如果聚焦区域包括限速，则可以将限速值用红色圆圈包围，以模仿真实的限速标志。优先的内容也可以在屏的中心滚动或显示，从而带来更好的可视性。
图3示出的示例是控制单独的光源的光照强度，从而强调聚焦区域中的优先的内容。在图3a的示例中，检测到道路区段的限速为80km/h，但是车速为85km/h，这超过了限速。因此将聚焦区域确定为限速以及车速信息，而其它区域被确定为非聚焦区域。如图2b所示，限速表大体上跨两个光源104e和104j。为了强调限速图，如图3a所示，主要照亮限速图的光源104e以100％操作，而光源104j以50％操作。通过以100％来照亮光源104m，也能强调车速。其余的光源变暗至10％。图3b示出了显示结果，其中相比于其它内容，限速和车速被强调或突出。相比于在图2b中的所有的光源104a-104o以100％操作，优先的限速和车速的内容对驾驶员来说更易于看到。另外，由于与非聚焦区域对准的光源变暗至10％，围绕显示器边缘的发亮的边界(被称为“明信片效果”且在图2b中示出)在图3b中被显著地削弱。
除了控制单独的光源的光照强度从而强调聚焦区域中的优先的内容之外，图3c示出了在非聚焦区域中以更暗的颜色显示内容。与图3b相比，显示限速和车速信息的聚焦区域在图3c中甚至更容易被驾驶员看见。
替代性地或是附加地，聚焦区域能够以脉冲的形式被照亮。将聚焦区域照亮的光源(一个或更多个光源)可以构造成打开和关闭，或是在100％与低于100％之间，例如在100％与大约30％之间，从而为所显示的信息带来闪烁的效果。至少一个光源或照射区域能够以预定的周期性地改变的强度来发光，特别是以闪烁的强度来发光。
替代性地或是附加地，可以围绕聚焦区域中的内容显示发亮环，从而产生外轮廓或突出的或3D的效果。
图4a示出的示例显示了行人从左侧过来的警报。警报的图形被标出外轮廓并且与图形对准的光源构造成是闪烁的。图4b示出的另一示例显示了围绕聚焦区域中内容的发亮环，与聚焦区域相对应的光源的光照强度比其余区域更强。
图5a示出了显示逐步转向道路指引的聚焦区域的示例。可以看到的是第一项操作是直行，而接下来的操作是在环岛左转。因此，与直线箭头相对应的光源的光照强度比环岛的要高。当第一操作结束并接近环岛时，如图5b所示，仅示出了环岛，并且相比于其它内容而言环岛被更高强度地照亮。
光源的亮度还可以根据周围环境光来额外地调节。例如，当环境光弱时，可以将光源的亮度调节成使得屏以及最终使得平视显示器足够亮以看到内容，但是不至于过亮而导致伤害使用者的眼睛。所公开的系统可以包括传感器，例如环境光传感器，从而控制—以及在一些实施方式中自动控制—亮度。这种情况下的亮度可以是光照强度的整体百分比的变化。例如，当聚焦区域以100％照亮而非聚焦区域以30％照亮时，光源在低环境光下自动变暗会导致聚焦区域的照明降低至80％且非聚焦区域的照明降低至24％。
其它的对聚焦区域进行增强的方法也包含在本发明的范围内。例如，每一内容或图形之间的空间可以增大，从而防止来自被照亮区域的光线将附近的非聚焦区域照亮，从而增加聚焦区域与非聚焦区域之间的对比度。有利的是，增强的效果可以仅位于聚焦区域。在另一示例中，由光源布置结构或背光层发出的背光度为恒定的，而屏适于通过使用颜色而产生动态内容或某些形式的突出的内容。
每个光源的光照强度可以由控制器选择性地控制。图6示出了包括控制器120的图像生成单元100的电气架构的示意图。控制器120可以包括电源供给单元122，电源供给单元122构造成为印制电路板102上的光源布置结构104提供电压和电流。电源供给单元122可以包括增压器124来提供充足的电压，从而在需要时给全部的光源104供电。电源供给单元122可以包括双通道电流调节器126-1和126-2。即便电压负荷有任何变化，电流调节器126-1和126-2也能为光源104提供恒定的电流。电压负荷根据被供电的光源数目而变化。在图6的3*5的LED矩阵的实施方式中，可以通过电流调节器126-1来调节8个LED(104-1)的电流，而其余7个LED(104-2)的电流可以由电流调节器126-2来调节。控制器120可以包括光源驱动器或管理器128，从而启动、关闭、变暗、降低和增加每个光源104的光照强度。控制器120可以适于控制每个光源104，使得可以在预定的情形下打开或关闭或变暗光照强度和光照区段。控制器120可以适于将与非聚焦区域对应的一个或一些光源104关闭，使得能避免不必要的人为干预。光源驱动器128可通过脉冲宽度调制来实施亮度调节。如同对于脉冲宽度调制的领域所已知的那样，增加占空比会增加为光源提供电能的时间。光源驱动器128可以包括电路128-1和128-2，其分别将电流调节器126-1和126-2各自连接至光源104-1和104-2。电路128-1和128-2可以包括典型的部件，例如电阻器，晶体管，二极管，等等，可以将这些部件控制成提供由本发明所提供的每个光源的选择性控制和可定制性。每个光源可以与电路128-1和128-2中的一个或多个部件相关联，从而提供每个电源的单独的启动、关闭以及变暗。光源104-1和104-2可以连接至相应的驱动器128-1和128-2，连接方式可以是并联、串联、或是二者组合，例如在每个并联线路上有一串光源。图6的控制器120是示例性的，并且本发明提供的控制器可以包括控制器120中所没有的其它部件，或是可以包括比控制器120更多或更少的部件。光源驱动器128可以驱动与聚焦区域或非聚焦区域相对应的每个光源104，从而以预定的强度发光，其中预定的强度可以通过逻辑、软件或机读指令来确定。因此，控制器120还可以包括逻辑、软件或机读指令，从而选择性控制每个光源的光照强度。机读指令可以存在于各种类型的存储媒介中，例如电路板130上的存储媒介(未示出)，该电路板130还包括一个或多个处理器(未示出)从而执行指令。包括处理器(或多个处理器)和存储媒介的电路板130可以是常用的计算单元，或是平视显示系统的电子控制单元，或者，如果平视显示系统是诸如仪表板之类的另一交通工具系统的一部分的话，电路板130可以结合在该其它交通工具系统的电子控制单元中。电路板130能够确定要输出至屏110上的内容。例如，电路板130可以接收来自导航系统(未示出)的导航指令，并且可以生成内容并控制待输出至屏110上的所生成的内容的布置。电路板130可以通过串行通信总线129(例如UART或SPI)电连接至控制器120或光源驱动器128。一个或多个处理器在读取指令后可以指示控制器120或驱动器128执行动作。容置所公开的系统的主要部件的电路板130可以连接至或电气连通至屏110，其中屏110布置成与包含光源104的电路板102对准或并排放置。电路板130可以通过主连接器132连接至其它交通工具系统。电路板130可以连接至其它典型部件134，例如步进电机。
控制器120可以构造成确定要点亮、操作或打开哪个光源。要点亮的光源(一个或更多个光源)与将要显示在屏上的内容相对应。确定开/关矩阵的逻辑可以包含在内容扫描单元中。独立的多个部件可被生成并且最终被组合或并置，以获得显示在屏上的表面或框架。框架数据可以写入硬件缓冲器。内容扫描单元可以扫描硬件缓冲器中的每个像素，从而确定该像素是否显示内容。每个像素可以包括用于主要颜色(如红色、绿色和蓝色)以及可选的其它颜色(例如黄色)的数据值。值为0则意味着该像素不显示任何颜色且因此不显示任何内容，而最大的R值、G值或B值，例如255，则表示全色的内容。每个像素还可以包括用于透明度的数据值，其中值为0意味着该像素不透明，因此内容被显示。机读指令可以指示读取每个像素的数据值，并且通过计算来确定该值是否高出阈值。如果高出阈值，则确定该像素要显示内容。在另一实施方式中，扫描交替的像素行和/或列，这可以有利地降低该步骤所用的时间。因此，控制器120可以构造成确定要显示在屏上的像素的颜色值，其中在确定的颜色值高于颜色阈值时，内容将被显示在屏上。颜色阈值取决于显示系统的需要。例如，颜色阈值大于最大值的20％、大于最大值的25％、大于最大值的30％、大于最大值的40％，例如可以是最大值的25％。
在另一实施方式中，代替确定硬件缓冲器中的像素的颜色值，内容扫描单元可以从内存处获取要显示的内容或部件的特性，从而确定要显示的内容的位置和大小，并由此确定要打开的、用于该位置的相应的光源。在照亮区域没有完全或没有基本上完全地用于显示部件的情况下，用于部件的位置和大小的相应像素被确定以用于接下来的步骤。
接下来，由于多个像素组成照亮区域，如果照亮区域中较少的像素显示内容，则点亮光源可能不是高效的。而且，来自相邻光源的光线可能足以将这些像素照亮。当部件的一部分占到了另一照亮区域时，则可能发生这种情况。图2b示出了这种情况，其中限速部件主要地显示在照亮区域104e和104j上，并且部分地显示在照亮区域104d和104i上。因此，所确定的要显示内容的像素的数目能够以在该照亮区域的像素的总数的百分比来计算。如果所计算的百分比高于百分比阈值，换言之，如果在照亮区域中显示内容的像素数目高于阈值，则可以确定与该照亮区域相对应的光源被点亮或打开。该百分比阈值根据显示系统的需要而定。例如，该百分比阈值可以大于在照亮区域中的像素总数的1％、2％、5％、10％，比如是2.5％。
由此可以形成开/关矩阵以确定要点亮哪个光源，要点亮的光源(或多个光源)与要显示在屏上的内容相对应。可以将开/关矩阵写入瞬时存储媒介上，以用于控制器120或驱动器128执行这些动作。
与确定应该打开或关闭哪些光源同时地，或是附加地，控制器120可以构造成确定显示装置周围的环境的亮度。如上所述，光源的亮度可以根据周围环境光来调节。确定光源的总亮度(被称为整体亮度或相反地被称为整体暗度)的逻辑可以包含在整体调光单元中。整体调光单元可以分析传感器数据，例如来自环境光传感器的数据，从而确定要打开的光源(一个或更多个光源)的光照强度的整体百分比的变化。整体百分比的变化可以引起光源的目标光照强度以相同的量增加或减少。
控制器120可以构造成计算要点亮的每个光源的目标光照强度，使得屏的一个或多个聚焦区域中的内容具有比非聚焦区域中的内容更高的目标光照强度。确定光源的目标光照强度的逻辑可以包括在局部调光单元中。该局部调光单元可以从硬件缓冲器或其它数据库获取要显示的每项内容的优先级，或者可以基于硬件缓冲器中的框架数据来计算每项内容的优先级。如上所述，如果照射区域是包含了优先内容的聚焦区域，则照射区域可以以更高的强度照亮，并且因此将该照射区域照亮的光源可以具有比其它光源更高的目标光照强度。局部调光单元可以从内容扫描单元取出开/关矩阵，从而确定要打开的光源的目标光照强度。局部调光单元可以从整体调光单元处接收信息，例如整体百分比的变化。局部调光单元因此可以分析开/关矩阵，计算作为聚焦区域的照射区域的优先级或突出系数从而达到目标光照强度，并且基于环境亮度来对目标光照强度施加百分比增加或降低。尽管以上述顺序做出了描述，这些步骤不必以相同的顺序实施，或者在不需要的情况下可以省略一些步骤。
来自相邻光源的光增加了所照亮的内容的整体亮度。然而在设定光源光照强度时，这经常是不予考虑的。因此，控制器120可以构造成基于相邻光源的目标光照强度来调整某个光源的单独光照强度，从而达到该光源的目标光照强度。基于来自相邻光源的光来确定对于光照强度的调节的逻辑可以包含在补偿单元中。这种调节可以基于以下公式来执行：
其中：
i表示光源布置结构中的第一个、第二个、第三个……或是最后第n个光源，例如可以是图2b中示出的104a、104b……或是104o；
I表示从局部调光单元处接收的光源i的目标光照强度；
a表示显示装置的特别针对于光源i的弯曲系数；
S表示光源i的由补偿单元确定的单独的光照强度；
f表示相邻光源的贡献系数，N表示相邻光源的亮度或光照强度，并且f和N针对光源i的每个相邻光源计算并求和。
由上述公式可以看出，单独光照强度S考虑到了显示装置的特别针对于光源i的弯曲系数a。例如，当屏的由光源i照亮的部分投射在显示装置的相对应的部分上时，则例如从非瞬时存储媒介或缓冲器中的数据库处获得显示装置的该部分的弯曲系数a。弯曲系数对于平视显示系统而言是唯一的。
相邻光源的贡献系数f取决于每个图像生成单元的特性。例如，结合至图像生成单元中的用于引导来自光源的光的特定的光导装置(图1b中未示出)可以影响到来自相邻光源的光侵入一照射区域的程度。由于对于不同的图像生成单元(PGU)的光导装置的构造不同，因此对于不同的图像生成单元(PGU)，贡献系数f是变化的。贡献因素f可以通过在光源i关闭而相邻光源打开时确定光源i的单位为cd/m2的亮度值来获得。相邻光源N的光照强度可以是从用于该相邻光源的局部调光单元处获得的目标光照强度，或者在已经由补偿单元确定的情况下为S值。
之后可以按次序获得每个光源的S。由于所计算出的S值可以作为下一个光源的N值输入，对每个光源的S值的计算可以迭代直至每个光源的S值收敛于稳定的值。
有利的是，调整的单独光照强度对目标光照强度进行微调或校正，使得提供至光源的电流是合适的，从而节能并降低能源损耗。另外有利的是，如果存在多余一个聚焦区域，则补偿单元使得聚焦区域能够在整个屏上具有在可接受公差范围内的类似的亮度级别。因此，本发明使得所显示的内容的亮度级别均匀。有利的是，所显示的内容的实际亮度级别可以与照射区域的计算出的目标光照强度相对应并达到该目标光照强度，而无论相邻光源或相邻照射区域是否影响其实际亮度级别。
控制器则可以被构造成根据所计算的目标光照强度或调节后的单独光照强度来驱动每个光源。特别地，所计算的目标光照强度或调节后的单独光照强度可以转换成脉冲宽度调制(PWM)值，从而以上文所描述的方式驱动光源。
内容扫描单元、整体调光单元、局部调光单元以及补偿单元可以是独立的逻辑或软件包并且/或者可以是管理平视显示系统操作的机读指令的一部分。两个或多个单元可以结合成一个独立的软件包。如果平视显示系统不需要某个单元的功能，则可以省略该单元。例如，控制器可以构造成：确定要点亮的光源，其中要点亮的光源(一个或更多个光源)与要显示在屏上的内容相对应；对于要点亮的每个光源，基于其相邻光源的目标光照强度来计算每个光源的目标光照强度；以及根据所计算的目标光照强度来驱动每个光源。
图7示出了根据本发明的实施方式的获得光源布置结构中每个光源的目标光照强度或调节的光照强度的步骤的流程图。步骤202表示确定哪个光源要被点亮的步骤。如上所述，可以通过分析内容要显示的位置以及与内容的位置和大小相对应的要开启的光源(或多个光源)来生成开/关矩阵。步骤204表示的步骤是：确定显示装置周围环境的亮度，使得投影到显示装置上的内容以合适的光照强度投影。步骤204可以包括整体调光单元。步骤204可以包括：从存储介质—例如从测量环境亮度的传感器的存储器处—获取环境亮度数据。环境的亮度可以转换成要打开的光源的光照强度的整体变化百分比。整体变化百分比和要打开或关闭的光源的矩阵提供至步骤206，步骤206表示的步骤是：计算要点亮的每个光源的目标光照强度，使得屏的一个或多个聚焦区域中的内容具有相比于非聚焦区域的内容更高的目标光照强度。步骤206可以包括局部调光单元。步骤206考虑到了要显示的每项内容的优先级，从而获得目标光照强度。每个光源的目标光照强度提供至步骤208，步骤208表示的步骤是：考虑到来自相邻光源的光照来调整目标光照强度，从而获得该光源的单独光照强度。步骤208可以包括补偿单元。在步骤210中，基于针对每个单独光源所确定的单独光照强度来计算PWM值。在步骤212中，这些PWM值被发送给相应的驱动器(图6中示出的128-1或128-2)以驱动光源(图6中的104-1或104-2)。
在第二实施方式中，提供了一种对平视显示系统的光源布置结构中的每个光源的光照强度进行选择性控制的方法。该方法包括：确定要点亮的光源，其中要点亮的光源(或多个光源)与要显示在屏上的内容相对应。屏构造成被例如本发明公开的光源布置结构至少部分地照亮。该方法还包括：计算要点亮的每个光源的目标光照强度，使得屏的一个或多个聚焦区域中的内容相比于非聚焦区域中的内容具有更高的目标光照强度。之后根据所计算的目标光照强度来驱动光源。
该方法还包括：将多项内容显示在屏上。屏可以构造成以上述方式显示多项内容，从而允许驾驶员观看显示装置或平视显示系统上的内容。每项内容可以具有预先设定的优先级，其中具有较高优先级的内容显示在屏的聚焦区域中。每项内容的优先级可以是预先确定的并且储存在平视显示系统的存储介质或内存中。对于安全而言重要和/或至关重要的内容的优先级可以比例如提供比如车速信息的内容的优先级更高。每项内容的优先级可以如本发明所述在不同的时间点而不同。如上文所描述的那样，每项内容的优先分数在不同的时间情景下可以是不同的。在一种情景下可以给多于一项的内容以相同的优先分数，例如图3中示出的示例。
因此，确定聚焦区域的步骤可以包括：计算每个情景下每项内容的优先分数。显示具有较高优先级和/或较高优先分数的内容的聚焦区域相比于其它内容由更高的强度照射或增强，从而有利地将驾驶员的注意力朝向其吸引。
相比于非聚焦区域以更高的强度来照亮聚焦区域可以包括：将照亮聚焦区域的光源(一个或更多个光源)的亮度值调整至更高的值和/或将照亮非聚焦区域的光源(一个或更多个光源)的亮度值调整至更低的值。该亮度值可以是每个光源的最大亮度值的百分比。控制器可以通过脉冲宽度调制来调整亮度或光照强度，特别是通过对跨每个光源的电流的占空比进行控制来调整。
为了确定要点亮或打开的光源，该方法还可以包括：确定要显示在屏上的像素的颜色值，其中当确定的颜色值高于颜色阈值时，内容将被显示在屏上。可以将硬件缓冲期器中的像素扫描以确定颜色值，并且确定所确定的颜色值相比于最大颜色值的百分比。替代性地，为确定要点亮或打开的光源，该方法还可以包括从存储器处获得要显示的内容的位置和大小。
当内容跨多个照射区域显示时，该方法还可以包括确定要显示内容的照射区域的百分比。当所确定的百分比大于百分比阈值时，将该光源照亮。
由于来自相邻光源的光会影响被照亮的内容的整体亮度，所公开的方法包括基于相邻光源的目标光照强度来调节光源的单独的光照强度，使得达到该光源的目标光照强度。可以根据上文所描述的方式来进行确定该调节。例如，这种调节还可以包括确定显示装置的弯曲系数。将显示装置的弯曲系数考虑进来是有利的，这是因为光在曲面上可能会被不同地反射。因此，所公开的方法考虑到弯曲系数从而合适地调整单独光照强度或目标光照强度是有利的。
目标光照强度还可以考虑环境光。因此，该方法还可以包括确定平视显示系统的显示装置周围环境的亮度。
如果平视显示系统不需要某个步骤的功能，则可以省略该步骤。例如，该方法可以包括确定要点亮的光源，其中要点亮的光源(或多个光源)与要显示在屏上的内容相对应；基于相邻光源的目标光照强度来计算要点亮的每个光源的目标光照强度；并且根据所计算的目标光照强度来驱动每个光源。
为了对聚焦区域相比于非聚焦区域以更为增强的水平进行操作，该方法还可以包括将内容和/或光照增强。例如，该方法可以包括：控制照亮一个或更多个聚焦区域的光源(一个或更多个光源)以脉冲的形式点亮。将聚焦区域照亮的光源(一个或更多个光源)可以被控制以打开和关闭，或被控制在100％与小于100％之间，例如在100％和大约30％之间，从而对所显示的信息产生闪烁的效果。另外地或替代性地，该方法还包括将照亮非聚焦区域的光源(一个或更多个光源)调暗，例如调至小于100％，比如30％。另外地或替代性地，该方法可以包括将与非聚焦区域相对应的光源(一个或更多个光源)关闭。另外地或替代性地，该方法可以包括将非聚焦区域中的内容以灰度显示。上文也描述了其它的增强聚焦区域内容和/或光照或增加聚焦区域与非聚焦区域之间对比度的方式。
所公开的方法可以在常用的电脑硬件配置中实施，这种常用的电脑硬件配置可以结合至交通工具中。所公开的方法可以是用于实施该方法中至少某些步骤的电脑应用方法。该方法例如可以通过操作计算机(被具体实施为电子控制单元)来实施，从而执行一系列的机读指令来执行该方法。因此，本发明可以包括存在于存储介质(或存储装置)上的编程产品(其将可由电子控制单元执行的机读指令的程序有形地体现出来)，以实施上述方法。

Claims (12)

1.一种用于机动交通工具的平视显示系统，该系统包括：
屏；
显示装置；
光源布置结构；所述光源布置结构构造成至少部分地将屏照亮，被照亮的屏构造成被投射在显示装置上；
控制器，所述控制器构造成：
确定将要点亮的光源，其中将要点亮的一个或更多个光源与将要在屏上显示的内容相对应；
计算将要点亮的每个光源的目标光照强度，使得屏的一个或更多个聚焦区域中的内容相比于非聚焦区域中的内容具有更高的目标光照强度；
根据所计算的目标光照强度来驱动每个光源；以及
基于光源的相邻光源的目标光照强度来调整该光源的单独光照强度，使得达到该光源的目标光照强度，其中，基于以下公式来执行所述调整：
其中：
i表示光源布置结构中的第一个、第二个、第三个……或是最后第n个光源；
I表示从局部调光单元处接收的光源i的目标光照强度；
a表示显示装置的针对于光源i的弯曲系数；
S表示光源i的由补偿单元确定的单独的光照强度；
f表示相邻光源的贡献系数，N表示相邻光源的亮度或光照强度，并且f和N针对光源i的每个相邻光源计算并求和。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，目标光照强度还基于显示装置的周围环境的亮度。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，控制器还构造成：确定将要显示在屏上的像素的颜色值，其中在所确定的颜色值高于颜色值阈值时，内容将被显示在屏上。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其中，屏被分区段成多个照明区域，每个照明区域与每个光源照亮的区域相对应。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，控制器还构造成：确定要显示内容的照明区域的百分比，其中，在确定的百分比高于百分比阈值时，相对应的光源被点亮。
6.根据权利要求1或2所述的系统，其中，控制器通过控制每个光源的占空比从而控制光照强度。
7.根据权利要求1或2所述的系统，其中，光源布置结构包括发光二极管的布置。
8.根据权利要求1或2所述的系统，其中，屏包括薄膜晶体管。
9.一种对平视显示系统中的光源布置结构中的每个光源的光照强度进行选择性地控制的方法，该方法包括：
确定将要点亮的光源，其中将要点亮的一个或更多个光源与将要在屏上显示的内容相对应；
计算将要点亮的每个光源的目标光照强度，使得屏中的一个或更多个聚焦区域中的内容相比于非聚焦区域中的内容具有更高的目标光照强度；
根据所计算的目标光照强度来驱动每个光源；以及
基于光源的相邻光源的目标光照强度来调整该光源的单独光照强度，使得达到该光源的目标光照强度，其中，基于以下公式来执行所述调整：
其中：
i表示光源布置结构中的第一个、第二个、第三个……或是最后第n个光源；
I表示从局部调光单元处接收的光源i的目标光照强度；
a表示显示装置的针对于光源i的弯曲系数；
S表示光源i的由补偿单元确定的单独的光照强度；
f表示相邻光源的贡献系数，N表示相邻光源的亮度或光照强度，并且f和N针对光源i的每个相邻光源计算并求和。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，计算目标光照强度还包括确定平视显示系统的显示装置的周围环境的亮度。
11.根据权利要求9或10所述的方法，还包括确定将要显示在屏上的像素的颜色值，其中在所确定的颜色值高于颜色值阈值时，内容将被显示在屏上。
12.根据权利要求9或10所述的方法，还包括，屏被分区段成多个照明区域，每个照明区域与每个光源照亮的区域相对应，确定要显示内容的照明区域的百分比，其中在所确定的百分比高于百分比阈值时，相对应的光源被点亮。
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