CN112904558A - 平视显示器校准 - Google Patents

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Abstract

用于车辆的HUD装置包括限定在车辆的风挡的反射表面上的HUD贴片。虚拟图像生成器将虚拟图像投影在HUD贴片内。图像传感器与虚拟图像生成器共对准，并具有包括HUD贴片的视野。控制器被配置为从图像传感器接收HUD贴片图像，并基于HUD贴片图像来调整投影的虚拟图像。

Description

平视显示器校准
技术领域
本公开涉及平视显示器(HUD)。
背景技术
HUD是一种显示器，该显示器以部分透明的方式并且在允许用户看到数据而不必离开他/她通常的视点(例如，基本上向前)的位置处呈现数据。尽管已开发出用于军事用途，但是HUD现在已用于商用飞机、汽车、计算机游戏和其他应用程序。
在车辆内，HUD可以用于将虚拟图像或车辆参数数据投影到车辆风挡或表面的前面，以使图像在操作者的视线之内或与其紧相邻。车辆HUD系统可以基于从车辆内部的操作部件(例如，传感器)接收到的信息来投影数据，以例如通知用户车道标记，识别另一辆车辆的接近性或提供附近的地标信息。
HUD还可以从车辆外部的信息系统(例如，智能手机上的导航系统)接收并投射信息。HUD呈现的导航信息可以包括，例如，到下一个弯道的投影距离和与速度限制相比车辆的当前速度，包括超过速度限制时的警报。可以在HUD上显示外部系统信息，该外部系统信息可为即将进行的操纵建议在哪个车道上行驶或警告用户潜在的交通延迟。
HUD也可以在增强现实显示器或增强视觉系统中使用，所述增强现实显示器或增强视觉系统识别，索引，覆盖或以其他方式参考对象和包括基础设施的道路特征。这种先进的系统要求HUD图像相对于车辆内的观察者及其视野内的对象进行精确对准。而且，这样的HUD系统可以采用风挡以在广阔的视野上提供HUD组合器功能。这样的大幅面(largeformat)反射式显示器在图像位置和失真方面给设计人员带来了挑战。
发明内容
在一个示例性实施例中，一种用于车辆的HUD装置可包括HUD贴片(patch)，其限定在车辆的风挡的反射表面上；虚拟图像生成器，用于在HUD贴片内投射虚拟图像；图像传感器，其与所述虚拟图像生成器共对准并具有包括HUD贴片的视野；以及控制器，其被配置为从图像传感器接收HUD贴片图像，并基于HUD贴片图像来调整投影的虚拟图像。
除了本文描述的一个或多个特征之外，可以在HUD贴片内的风挡的反射表面上设置膜，其包括一个或多个从HUD贴片图像可辨别的识别特征。一个或多个识别特征向控制器提供与HUD贴片内的反射表面的失真效应相对应的信息。基于HUD贴片图像调整投影的虚拟图像包括调整投影的虚拟图像以抵消反射表面的失真效应。
除了本文所述的一个或多个特征之外，可以在HUD贴片内的风挡的反射表面上设置膜，其包括一个或多个从HUD贴片图像可辨别的识别特征。一个或多个识别特征将向控制器提供与HUD贴片内的投影虚拟图像的期望中心相对应的信息。基于HUD贴片图像调整投影的虚拟图像包括基于期望的中心使投影的虚拟图像居中。
除了本文描述的一个或多个特征之外，IR光束照射膜，并且膜可以包括偏振相关的反射率。
除了本文描述的一个或多个特征之外，IR光束照射该膜，并且该膜可以包括荧光。
除了本文所述的一个或多个特征之外，可在HUD贴片内的风挡的反射表面上设置膜，其包括可从HUD贴片图像中辨别的一个或多个识别特征。一个或多个识别特征将向控制器提供与HUD贴片内的反射表面的失真效应相对应的信息。校准阵列位于车辆的HUD眼框内，由此HUD贴片图像包括从风挡的反射表面反射的校准阵列。基于HUD贴片图像调整投影的虚拟图像包括调整投影的虚拟图像以抵消反射表面的失真效应。基于HUD贴片图像调整投影的虚拟图像包括基于校准阵列使投影的虚拟图像居中。
除了本文描述的一个或多个特征之外，IR光束通过风挡的反射表面上的反射率直接照射膜并照射校准阵列。膜可包括偏振相关的反射率，并且校准阵列包括反射器。
除了本文描述的一个或多个特征之外，校准阵列可以定位在车辆的HUD眼框内，由此HUD贴片图像包括从风挡的反射表面反射的校准阵列。HUD贴片图像将向控制器提供与HUD贴片内的反射表面的失真效应相对应的信息。基于HUD贴片图像调整投影的虚拟图像包括调整投影的虚拟图像以抵消反射表面的失真效应。
除了本文所述的一个或多个特征之外，基于HUD贴片图像调整投影的虚拟图像可以包括基于校准阵列将投影的虚拟图像居中。
除了本文所述的一个或多个特征之外，校准阵列还可包括反射识别特征。
除了本文所述的一个或多个特征之外，校准阵列还可包括有源辐射识别特征。
在另一示例性实施例中，一种用于车辆的HUD装置可包括HUD贴片，其限定在车辆的风挡的反射表面上；IR投影仪，其提供照亮该HUD贴片的IR光束；虚拟图像生成器，用于将虚拟图像投影在HUD贴片内；图像传感器，其与虚拟图像生成器共对准，其视野包括HUD贴片，并提供HUD贴片图像。HUD装置还包括设置在HUD贴片内的风挡的反射表面上的膜，其包括当由IR光束照射时可从HUD贴片图像辨别的几何特征。该几何特征提供与HUD贴片内的反射表面的失真效应相对应的信息。HUD装置还包括控制器，该控制器被配置为从图像传感器接收HUD贴片图像，并基于HUD贴片图像来调整投影的虚拟图像。
除了本文描述的一个或多个特征之外，基于HUD贴片图像调整投影的虚拟图像可以包括调整投影的虚拟图像以抵消反射表面的失真效应。
除了本文描述的一个或多个特征之外，基于HUD贴片图像调整投影的虚拟图像可以包括基于期望的中心使投影的虚拟图像居中。
除了本文描述的一个或多个特征之外，该膜还可包括偏振相关的反射率。
除了本文描述的一个或多个特征之外，该膜可以包括荧光。
除了本文描述的一个或多个特征之外，校准阵列可以定位在车辆的HUD眼框内，由此HUD贴片图像包括从风挡的反射表面反射的校准阵列。HUD贴片图像将向控制器提供与HUD贴片内的投影虚拟图像的所需中心相对应的信息。基于HUD贴片图像调整投影的虚拟图像包括基于HUD贴片图像使投影的虚拟图像居中。
在又一示例性实施例中，一种用于操作用于车辆的HUD装置的方法可包括在HUD贴片内在车辆的风挡上提供反射表面，提供用于在HUD贴片内投影虚拟图像的虚拟图像生成器，将图像传感器与虚拟图像生成器共对准，从图像传感器接收HUD贴片图像，并基于HUD贴片图像调整投影的虚拟图像。
除了本文描述的一个或多个特征之外，该方法可包括提供设置在风挡的反射表面上的膜，该膜包括可从HUD贴片图像辨别的一个或多个识别特征，该一个或多个识别功能可提供与HUD贴片内的反射表面的失真效应相对应的信息。基于HUD贴片图像调整投影的虚拟图像包括调整投影的虚拟图像以抵消反射表面的失真效应。
除了本文描述的一个或多个特征之外，该方法可以包括提供位于车辆的HUD眼框内的校准阵列，该HUD贴片图像包括从风挡的反射表面反射的校准阵列，HUD贴片图像提供与HUD贴片内的反射表面的失真效应相对应的信息。基于HUD贴片图像调整投影的虚拟图像包括调整投影的虚拟图像以抵消反射表面的失真效应。
当结合附图考虑时，根据以下详细描述，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将显而易见。
附图说明
在下面的详细描述中，仅通过示例的方式出现其他特征、优点和细节，该详细描述参考附图，在附图中：
图1示出了根据本公开的HUD系统；
图2示出了根据本公开的车辆内部的侧视图；
图3示出了根据本公开的车辆内部的正视图；
图4示出了根据本公开的示例性校准阵列和在车辆内部的眼框(eyebox)位置；
图5示出了根据本公开的车辆内部的正视图；和
图6示出了根据本公开的车辆内部的正视图。
具体实施方式
以下描述本质上仅是示例性的，并且无意于限制本公开、其应用或用途。在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。如本文所用，控制模块、模块、控制装置、控制器、控制单元、处理器和类似术语是指以下中的一个或多个的任何一种或各种组合：专用集成电路(ASIC)、电子电路、中央处理单元(优选地微处理器)以及相关的存储器和存储装置(只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、硬盘驱动器等)或执行一个或更多软件或固件程序或例程的微控制器、组合逻辑电路、输入/输出电路和设备(I/O)以及适当的信号调节和缓冲电路、高速时钟、模数(A/D)和数模模拟(D/A)电路和提供所描述的功能的其他部件。控制模块可以包括各种通信接口，包括点对点或离散线路，以及到车辆网络(例如，控制器局域网(CAN)、本地互连网络(LIN)以及与工厂和服务相关的网络)上的包括广域网和局域网在内的网络的有线或无线接口。如本公开中阐述的控制模块功能可以在多个网络控制模块之间的分布式控制架构中执行。软件、固件、程序、指令、例程、代码、算法和类似术语表示任何控制器可执行指令集，包括校准、数据结构和查找表。控制模块具有一组控制例程，这些例程被执行以提供所描述的功能。例程例如由中央处理单元执行，并且可操作以监视来自感测设备和其他联网的控制模块的输入，并执行控制和诊断例程以控制致动器的操作。例程可以在正在进行的发动机和车辆操作期间以规则的间隔执行。替代地，可以响应于事件的发生、软件调用或者根据需要经由用户界面输入或请求来执行例程。
图1示意性地示出了根据本公开的示例性HUD系统101。HUD系统101包括反射显示器，其优选是风挡116，其提供反射表面118，例如层压的风挡的玻璃内层。风挡116包括HUD贴片，其通常是指风挡116的其中可以显示HUD虚拟图像的区域。HUD系统101可以包括控制模块102；虚拟图像生成器105，包括具有图像光源106以及显示器和镜头组件120的图像生成单元(PGU)104；一个或多个折叠镜122；可调节镜117和相关的镜致动器108；以及光和眩光捕获器124。HUD系统101可以进一步包括照明投影仪103，该照明投影仪103包括照明光源110和照明光学组件112。优选地，照明光源110在可见光谱之外操作。更优选地，照明光源110在包括近IR光谱的红外(IR)光谱中操作。根据本公开的其他方面，可以采用其他照明光源110。HUD系统101可以进一步包括图像传感器151，例如CCD或CMOS相机，优选地与虚拟图像生成器105共对准。图像传感器151优选地具有包括HUD贴片的一部分的视野。HUD贴片中包括在图像传感器的视野内的部分优选地包括整个HUD贴片。对应于HUD贴片的图像(HUD贴片图像)应理解为表示出现在HUD贴片内的图像。图像传感器151可以在HUD系统101中用作用户位置传感器，该用户位置传感器依赖于当前车辆操作者的图像，优选地是眼睛位置，当在车辆的驾驶员座椅中时。当前车辆操作者的这样的图像是从风挡116的反射表面118反射的图像。控制模块102经由控制线145控制包括图像光源106的PGU 104的操作以生成虚拟图像。控制模块102还通过控制线147控制照明光源110的操作，以将照明光投射到风挡116。控制模块102还控制图像传感器151的操作，用于捕获根据本公开的在风挡116处反射或发荧光的图像。控制模块102经由控制线143控制镜致动器108的操作，以旋转或倾斜镜117，并调节将HUD虚拟图像投影在风挡上的何处。镜致动器可以包括马达、齿轮、轴和/或其他部件，以改变镜117的位置和/或取向。镜117可以放大由PGU 104生成的图像和/或校正与风挡116相关的某些失真。
在一个实施例中，HUD系统101包括虚拟图像生成器105，其包括PGU 104、镜致动器108、镜117和一个或多个折叠镜122。在另一实施例中，HUD系统101还包括图像传感器151。在另一实施例中，HUD系统101还包括照明投影仪103，该照明投影仪103包括照明光源110和照明光学组件112。在一个实施例中，虚拟图像生成器105和图像传感器151实施在与照明投影仪103分开的外壳中。在另一个优选实施例中，虚拟图像生成器105、图像传感器151和照明投影仪103被实施在单个壳体中。
PGU 104可以包括图像光源106以及显示器和透镜组件120。图像光源106产生虚拟图像光束121，该虚拟图像光束121包括投影到显示器和透镜组件120的显示器上的图形图像。然后，虚拟图像光束121被导向一系列的一个或多个折叠镜122。一个或多个折叠镜122可用于包装考虑。虚拟图像光束121在反射镜117处反射，然后可以通过光和眩光捕获器124反射到风挡116。虚拟图像光束121显示在用作HUD组合器的风挡上。光和眩光捕获器124可以过滤并因此防止例如太阳光(或环境光)从风挡116朝向反射镜117反射，并使眩光的影响最小化。
照明光源110可以包括激光器、一个或多个发光二极管(LED)或其他合适的照明源。照明光源110产生照明光束126，该照明光束126被引导穿过照明光学组件112并被分散在风挡116上。
HUD系统101可以进一步包括和/或连接到手动控制器136，该手动控制器136包括开关(按钮、拨片(paddle)、滑块、旋转件、操纵杆等)138。HUD系统101还可以包括和/或连接到显示器、座椅马达或座椅开关(未单独显示)。该显示器可以是例如触摸屏、位于车辆的中央控制台中的信息娱乐显示器或其他显示器。座椅马达用于放置一个或多个座椅。控制模块102可以经由座椅开关和/或存储在存储器中的座椅设置基于用户输入来控制座椅马达的操作。用户可以使用手动控制器136来手动调节经由开关138由PGU 104提供的虚拟图像的高度。可替代地，显示触摸屏可以提供用户界面(UI)，用于在终端用户应用期间例如由车辆乘员手动调整HUD虚拟图像。这样的显示器、座椅开关和开关138可以被称为输入设备和/或接口，或更一般地被称为用户界面。在根据本公开的有限情况下，输入设备可以提供用户界面以建立用于HUD虚拟图像的自动或部分自动对准过程的操作者意图或控制。
虚拟图像光束121可以遵循从为显示器和透镜组件120的一部分的HUD显示器的中心到风挡116的HUD虚拟图像的主光线路径。主光线路径被称为肠道光线。照明光束126可以遵循与虚拟图像光束121不同的路径。照明光束126的路径可以平行于或不平行于虚拟图像光束121的一部分或整个路径。光束121、126不需要遵循相同的光学路径。而且，尽管虚拟图像光束121可以被准直，但是照明光束126不需要被准直并且可以优选地被分散或散射以实现根据本公开的风挡上的实质性的感兴趣区域的照明。风挡上的感兴趣区域通常与HUD贴片重合。
某些HUD应用程序需要精确对准由HUD产生的虚拟图像。在风挡上放置简单的信息表示形式(例如常规的发动机仪表显示)在位置上并不重要。然而，旨在通过识别、覆盖或以其他方式增强位于道路场景上的对象或特征的可视性来改善驾驶员或乘员的状况感知的增强现实系统需要考虑观察者的眼睛位置、场景对象位置和车辆风挡的位置的虚拟图像放置。为了在这样的系统中实现可靠的虚拟图像放置保真度，必须相对于车辆参考系校准虚拟图像位置。除了位置精度外，还需要如由操作者感知的几何精度和不失真的图像。
根据示例性实施例，图2和图3是示出并入根据本公开的HUD系统的车辆的内部的一部分的示例的说明图。图2是前驾驶员位置的侧视图，而图3示出了基本上沿着纵向中心线的乘用车辆301的内部的一部分的前视图。仪表板组件309在车室内基本上在门的前面并且在A柱307的下方和之间横向延伸。A柱307框住风挡116。方向盘303位于驾驶员座椅350的前方并且联接至转向柱组件305。
HUD系统101到车辆的组装可以通过安装整个仪表板组件来完成，HUD系统101已经作为仪表板组件309的子组件过程的或组装的一部分而组装到整个仪表板组件中。替代地，包括仪表组合舱的较小的子组件可以包含HUD系统101，并且可以组装到已经安装在车辆内的仪表板组件。替代地，HUD系统101可以作为单独的组装部件组装到组合仪表、仪表板组件或上仪表板中。HUD系统101被示出为包括虚拟图像生成器105、图像传感器151和照明投影仪103。虚拟图像生成器105适于并被控制为向HUD贴片内的风挡116投射虚拟图像光束121。照明投影仪103适于并被控制以利用照明光束126至少照亮风挡116的HUD贴片。图像传感器151适于并被控制以捕获和分辨HUD贴片图像。HUD贴片图像可能包括反射光和发荧光光。
根据一个实施例，风挡116上可设置有覆盖HUD贴片的一部分的选择性反射膜311。HUD贴片的由膜311覆盖的部分优选地是整个HUD贴片。膜311可以具有偏振相关的反射率和/或荧光特性，其定义一个或多个识别特征，例如已知的栅格或包括同心圆和半径的其他量化的几何图案、点图案等。膜311可以选择性地反射光，优选地反射可见光谱之外的光，并且更具体地是IR光。另外地或可替代地，当被光，优选地在可见光谱之外的光，更特别地是IR光，激发时，膜可以发荧光。因此，在照明光束126的存在下，膜311的识别特征可以反射或发荧光。在本实施例中，膜反射和/或荧光提供HUD贴片图像。该图案可由捕获HUD贴片图像的图像传感器151辨别。图像传感器151优选地具有包括膜311的一部分的视野。包括在图像传感器151的视野内的膜311的部分优选地是一个或多个识别特征的一部分。包括在图像传感器151的视野内的一个或多个识别特征的一部分优选地是一个或多个识别特征的整体。膜311的包括在图像传感器151的视野内的部分优选地是整个膜311。如本文所用，术语膜被理解为包括用于在风挡上或风挡内建立识别特征的薄膜涂层。这样的涂层可以例如通过任何合适的工艺来施加，包括例如物理气相沉积(PVD)、离子辅助沉积(IAD)和离子束溅射(IBS)。用于建立识别特征的其他过程和材料可以包括例如蚀刻、微模板印刷、丝网印刷、可固化的墨水和涂层等。优选地，图像传感器的视野包括一个或多个识别特征的整体，并且更优选整个HUD贴片。尽管照明投影仪103被图示和描述为优选地包装为HUD系统101的一部分，但是替代实施例可以将照明投影仪103或替代照明器定位在HUD系统101的外部。另外，应当理解，可以从与车辆临时相关的外部源提供这种照明，但是否则不作为永久性设备并入车辆内。
根据本公开，图像传感器151与照明膜311一起可用于对准通过虚拟图像生成器105显示在风挡116上的图像，并且可用于在风挡116的HUD贴片处检测反射型显示器的几何形状。膜311的图案内的已知特征或基准允许将虚拟图像生成器105的中心与风挡116上的优选点对准。在一个实施例中，虚拟图像生成器105的中心优选地与HUD贴片的中心对准。可以手动或自主地进行这种调整。例如，操作者可以通过手动控制器136(图1)将由PGU 104生成的居中图像317调整为膜311的图案内的已知中心特征或基准315。可替代地，这种调整可以通过由PGU 104产生的居中图像317与薄膜311的图案内的已知中心特征或基准315的对准的图像传感器151反馈来实现。可以根据HUD系统101的特定硬件配置，尤其是虚拟图像生成器105的特定硬件配置，以各种方式来实现虚拟图像的调整。作为非限制性示例，虚拟图像的调整可以通过以下来实现：在DLP HUD系统的情况下的内部镜的旋转、在全息HUD系统的情况下将透镜功能施加于相位全息图，或者在具有保留像素的LCD显示器上进行图像平移，或者在LCD HUD系统中对整个LCD显示器进行x，y平移。由图像传感器所观察到的HUD贴片内的光学效应与HUD贴片内的风挡116的反射表面118施加在由虚拟图像发生器105投影的虚拟图像上的光学效应紧密对应。因此，曲率、波、风挡中的凹痕和其他缺陷对于反射图像(例如HUD的反射虚拟图像)的观察者可能变得显而易见。关于由风挡的反射表面施加的这种失真效应，可以对投影的虚拟图像进行调整以抵消这种效应。可以通过在PGU、控制器102或其他非车载处理器内实现的众所周知的图像失真或扭曲引擎进行调整。优选地，这样的校正在与PGU 104相关联的非易失性存储器中被实现为对其的校准，并且被施加于由控制器102提供的原始图像，用于投影和显示。替代地，这样的校正可以在与控制器102相关联的非易失性存储器中实现，作为对其的校准，该校准在提供给PGU 104以进行投影和显示之前将校正施加于原始图像。在替代实施例中，图像传感器151可以由与车辆临时相关联的外部源提供，但是否则不作为永久性设备并入车辆内。然而，优选地，图像传感器151与虚拟图像生成器105共对准，以使得由图像传感器观察到的HUD贴片内的光学效应与由HUD贴片内的风挡施加在由虚拟虚拟图像生成器105投影的虚拟图像上的光学效应紧密对应。可以预见，例如在初始车辆组装、风挡更换或HUD系统101拆卸和更换期间，很少需要这种对准和失真校正。
现在参考图4并再次参考图2，根据本发明的其他实施例包括参考HUD眼框431。在附图中，示出了驾驶员座椅350，其包括可调节的座椅底部413、可调节的座椅靠背411和可调节的头枕421。座椅可移动地固定在座椅导轨415上，并且在一定范围内可以升高、降低、倾斜和前后移动。座椅靠背411朝着其底部在座椅底部413的后部处铰接。头枕421通过设置在座椅靠背411顶部处的柱引导件内的柱225固定到座椅靠背411。头枕421可以上下调节并且可以铰接或也在限制范围内旋转。座椅调节可通过手动操作，通过动力操作或两者结合进行。车辆驾驶员可以确定就座位置，从而确定驾驶员的眼睛位置。眼框431通常位于头枕421的总体高度处的座椅靠背411的前方。
示例性校准阵列435、445可以包括用于定位在眼框431内的识别特征。例如，图4中的眼框431内示出的每个校准阵列435、445可以被布置为在风挡116上的HUD贴片内提供相应的识别特征，如下文进一步描述的。识别特征优选是反射性的，并且更优选是已知的逆向反射性，以最小的散射将入射光反射回光源。校准阵列435可包括通常在位置上代表一对操作者的眼睛的一对反射识别特征。校准阵列445可以包括分布在眼框431的大部分面向前的二维空间上的反射识别特征的有序矩阵。可以使用更多扩展的识别特征阵列，其可以扩展到眼框的传统极限之外，并且替代地将其尺寸调整为更接近HUD贴片的实际大小。如本文所使用的，当校准阵列的至少一部分在眼框内时，将校准阵列视为在眼框内。替代布置和图案可以设想用于校准阵列，并且在本公开的范围内。例如，校准阵列可以包括反射特征的多行和多列，例如形成具有规则和已知几何图案的矩阵或栅格的点或线。优选地，校准阵列选择性地反射来自照明投影仪103的波长。作为反射识别特征的替代，识别特征可以包括有源辐射识别特征，诸如液晶显示器(LCD)或发光二极管(LED)。优选地，这样的有源辐射识别特征在可见光谱之外操作。更优选地，有源辐射识别特征在IR光谱中操作。根据本公开的其他方面，可以采用其他有源辐射识别特征。每个校准阵列可以位于图像传感器151的反射视野内，由此从校准阵列反射或发射的光通过在风挡116处的反射而到达图像传感器151。因此，在本实施例中，反射离开校准阵列的风挡116提供HUD贴片图像。该图案可由捕获HUD贴片图像的图像传感器151辨别。
例如，可以在例如初始车辆组装、风挡更换或HUD系统101的拆卸和更换期间实现系统设置和校准(例如，对准和失真校正)。因此，期望结果的可重复性以确保一致的设置。根据本公开在眼框431内的校准阵列435、445的使用，眼框位置基本上是根据所考虑的车辆参照来定义的。例如，在车辆内为眼框位置提供参照的特征可以包括例如A柱、B柱、门打开框架、车顶或其他结构特征中的一个或多个。一个示例性特征可以包括车辆座椅轨道415。图2示意性地示出了参考车辆座椅轨道415并携带示例性校准阵列435的固定装置443。替代地，头枕固定装置221可以经由设置在座椅靠背411顶部处的头枕柱引导件内的柱附接到头枕421或固定到座椅靠背411以代替头枕。然后，头枕固定装置可以携带示例性校准阵列435。在这样的实施例中，可以将座椅建立在极限位置，以减少固定装置和反射镜阵列位置相对于车辆参考系的可变性。另外，座椅定位马达可用于建立极限位置和/或将固定装置移动到最终期望位置。这样的适应性配置可以进一步与对准系统(未示出)组合以相对于车辆参考系在空间中定位固定装置。对准系统可以包括例如在已知的视觉系统或已知的激光对准系统中的一个或多个图像相机，其联接至固定装置或校准阵列并且被分度至车辆参考系。在用于将校准阵列435定位在眼框内的另一实施例中，可采用工业机器人技术231，其具有或不具有如上所述的对准系统。
现在另外参考图5，示出了风挡116，其具有的膜311覆盖了HUD贴片的至少一部分。膜311可以具有偏振相关的反射率和荧光特性，其定义了一个或多个识别特征，例如如图所示和本文先前详细描述的栅格。包括该对反射识别特征的示例性校准阵列435由风挡116反射的照明光束126照明。图像传感器151观察在HUD贴片内并且相对于膜311的栅格从风挡116反射的校准阵列图像511。利用该信息，可以利用反射器阵列435来确定与校准阵列435的位置相对应的用户视轴的中心。来自膜311的覆盖HUD贴片的较大区域的栅格的存在允许如本文所述的失真校正。因此，在本实施例中，HUD贴片图像包括从校准阵列的风挡116上的反射以及膜的反射和/或荧光。图案可由捕获HUD贴片图像的图像传感器151辨别。
现在另外参考图6，示出了风挡116，没有任何膜覆盖HUD贴片。在该实施例中，包括分布在眼框431的大部分向前的二维空间上的反射器的有序矩阵的示例性的校准阵列445由风挡116反射的照明光束126照明。图像传感器151观察到HUD贴片内的风挡116反射的反射镜阵列图像611。利用该信息，可以利用校准阵列445来确定与校准位置相对应的用户视轴的中心。而且，覆盖HUD贴片的较大区域的反射器的有序矩阵的反射图像的存在允许以与先前关于膜实施例的栅格所述的相同方式进行失真校正。
在替代实施例中，可以设想，可以消除红外投影仪，并且反射标识特征的有序矩阵中的标识特征分布在眼框的大部分面向前的二维空间中或者可以是有源辐射标识特征，例如液晶显示器(LCD)或发光二极管(LED)。优选地，这样的有源辐射识别特征在可见光谱之外操作。更优选地，有源辐射识别特征在IR光谱中操作。根据本公开的其他方面，可以采用其他有源辐射识别特征。可以使用更广泛的识别特征阵列，这些识别特征阵列可以远远超出传统的眼框限制，取而代之的是尺寸更接近平视显示器贴片的实际尺寸。这种校准阵列可以位于图像传感器151的反射视野内，由此从识别特征发射的光通过风挡116处的反射到达图像传感器151。
除非明确地描述为“直接的”，否则在以上公开中描述了第一元件和第二元件之间的关系时，该关系可以是其中第一元件和第二元件之间不存在其他中间元件的直接关系，但是可以在第一元件和第二元件之间存在一个或多个中间元件(在空间上或功能上)的间接关系。
应该理解，在不改变本公开的原理的情况下，可以以不同的顺序(或同时)执行方法中的一个或多个步骤。此外，尽管以上将实施例中的每一个描述为具有某些特征，但是相对于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一个或多个特征都可以在任何其他实施例的特征中实现和/或与其他实施例的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施例不是互相排斥的，并且一个或多个实施例彼此的置换仍在本公开的范围内。
尽管已经参考示例性实施例描述了以上公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物代替其要素。另外，在不脱离本公开的实质范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，意图是本公开不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入其范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种用于车辆的平视显示器装置，包括：
平视显示器贴片，限定在车辆的风挡的反射表面上；
虚拟图像生成器，用于将虚拟图像投影在平视显示器贴片内；
图像传感器，与虚拟图像发生器共对准并具有包括平视显示器贴片的视野；和
控制器，该控制器配置为：
从图像传感器接收平视显示器贴片图像；和
基于平视显示器贴片图像调整投影的虚拟图像。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括：
膜，该膜设置在平视显示器贴片内的风挡的反射表面上，包括从平视显示器贴片图像中可辨别的一个或多个识别特征，该一个或多个识别特征将向控制器提供与平视显示器贴片内的反射表面的失真效应相对应的信息；和
其中基于平视显示器贴片图像调整投影的虚拟图像包括调整投影的虚拟图像以抵消反射表面的失真效应。
3.根据权利要求1所述的装置，还包括：
膜，该膜设置在平视显示器贴片内的风挡的反射表面上，包括从平视显示器贴片图像中可辨别的一个或多个识别特征，该一个或多个识别特征将向控制器提供与平视显示器贴片内的反射表面的失真效应相对应的信息；
位于车辆的平视显示器眼框内的校准阵列，从而平视显示器贴片图像包括从风挡的反射表面反射的校准阵列；
其中基于平视显示器贴片图像调整投影的虚拟图像包括调整投影的虚拟图像以抵消反射表面的失真效应；和
其中基于平视显示器贴片图像调整投影的虚拟图像包括基于校准阵列使投影的虚拟图像居中。
4.根据权利要求1所述的装置，还包括：
校准阵列，位于车辆的平视显示器眼框内，由此平视显示器贴片图像包括从风挡的反射表面反射的校准阵列，平视显示器贴片图像向控制器提供与平视显示器贴片内的反射表面的失真效应相对应的信息；和
其中基于平视显示器贴片图像调整投影的虚拟图像包括调整投影的虚拟图像以抵消反射表面的失真效应。
5.一种用于车辆的平视显示器装置，包括：
平视显示器贴片，限定在车辆的风挡的反射表面上；
红外投影仪，提供照亮平视显示器贴片的红外光束；
虚拟图像生成器，用于将虚拟图像投影在平视显示器贴片内；
图像传感器，与虚拟图像生成器共对准并具有包括平视显示器贴片的视野，该图像传感器提供平视显示器贴片图像；
膜，设置在平视显示器贴片内的风挡的反射表面上，包括当由红外光束照射时从平视显示器贴片图像可辨别的几何特征，该几何特征提供与平视显示器贴片内的反射表面的失真效应相对应的信息；
控制器，该控制器被配置为：
从图像传感器接收平视显示器贴片图像；和
基于平视显示器贴片图像调整投影的虚拟图像。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，基于平视显示器贴片图像来调整所投影的虚拟图像包括调整所投影的虚拟图像以抵消所述反射表面的失真效应。
7.根据权利要求5所述的装置，其中，基于平视显示器贴片图像调整所投影的虚拟图像包括基于期望的中心来使所投影的虚拟图像居中。
8.根据权利要求5所述的装置，其中，所述膜包括偏振相关的反射率。
9.根据权利要求5所述的装置，其中，所述膜包括荧光。
10.根据权利要求6所述的装置，还包括：
校准阵列，位于车辆的平视显示器眼框内，从而平视显示器贴片图像包括从风挡的反射表面反射的校准阵列，平视显示器贴片图像向控制器提供与平视显示器贴片内所投影的虚拟图像的所需的中心相对应的信息；和
其中基于平视显示器贴片图像调整投影的虚拟图像包括基于平视显示器贴片图像使投影的虚拟图像居中。
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