CN117412882A - 可放大衍射反射的多视角显示器系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可放大衍射反射的多视角显示器系统。上述系统包括：显示器装置，安装于车辆内前面部，用于显示多个多视角影像；以及玻璃顶棚(glassroof)，设置于车辆内车顶，放大及反射在上述多个多视角影像中所选择的影像来显示，在上述显示器装置显示的上述多个多视角影像包括：第一多视角影像，具备第一显示方向；以及第二多视角影像，朝向上述玻璃顶棚的设置方向。

Description

可放大衍射反射的多视角显示器系统

技术领域

本发明涉及一种可放大衍射反射的多视角显示器系统，更详细地，涉及可在车辆内利用显示器和玻璃顶棚进行放大衍射反射的多视角显示器系统。

背景技术

现有车辆的主要意义是作为移动手段，但随着在车辆安装各种音响系统或信息娱乐(infortainment)系统，还执行在移动过程中向包括驾驶员在内的乘车人提供各种信息和娱乐性的作用。

通常，为了信息娱乐系统，需在车辆内部前表面(或中控台)设置显示器的情况有很多，在通过这种显示器来在驾驶过程中提供娱乐影像的情况下，为了防止在驾驶过程中出事故，法律上限制驾驶员不应看到这种影像。

为此，作为用于向副驾驶席或后排座位乘车人提供影像的手段，在后排座位或副驾驶席设置单独的显示器的情况有很多。

但是，在这种情况下，由于供后排座位乘车人使用的显示器需单独设置在后排座位，因而存在很难在有限的空间内实现使所安装的显示器的大小达到最大的问题，由于从每个后排座位乘车人的位置能够看到的范围有限，因而存在需在每个后排座位乘车人的乘车位置设置单独的显示器的问题。

另一方面，构成车辆的车顶(roof)以往采用通过安装天窗来略带开放感的方式，但近来，车辆的车顶大多全部由玻璃构成，因而可使乘车人感受到更宽的开放感的玻璃顶棚形成普及趋势。

发明内容

(发明所要解决的问题)

用于解决如上所述的问题的本发明的目的在于提供如下的系统，即，在安装在车辆内前面部的显示器生成2个多视角影像，可在显示器和玻璃顶棚分别分开观看所生成的多个多视角影像，因而可使空间利用率最大化，可通过放大能够在玻璃顶棚看到的多视角影像来向后排座位乘车人提供，从而可用宽画面观看影像。

(解决问题所采用的措施)

用于实现上述目的的本发明一实施方式提供可放大衍射反射的多视角显示器系统。

上述系统包括：显示器装置，安装于车辆内前面部，用于显示多个多视角影像；以及玻璃顶棚(glassroof)，设置于车辆内车顶，放大及反射在上述多个多视角影像中所选择的影像来显示。

在上述显示器装置显示的上述多个多视角影像包括：第一多视角影像，具备第一显示方向；以及第二多视角影像，朝向上述玻璃顶棚的设置方向。

上述玻璃顶棚从上述第二显示方向朝向第三显示方向对上述第二多视角影像进行折射反射来朝向上述第三显示方向显示上述第二多视角影像。

上述第三显示方向可以是与在上述车辆内乘坐在驾驶席的后排座位的多个乘车人望向上述玻璃顶棚的方向相对应的方向。

上述显示器装置包括：多视角影像生成部，用于生成上述第一多视角影像以及上述第二多视角影像；单一的显示面板，从上述多视角影像生成部接收上述第一多视角影像以及上述第二多视角影像来同时进行显示；影像分离光学部，以使上述第一多视角影像和上述第二多视角影像的传输路径互相分离的方式进行引导；

聚焦透镜部，分别对通过上述影像分离光学部引导的上述第一多视角影像和上述第二多视角影像进行聚焦；以及

影像反射部，分别朝向上述第一显示方向和上述第二显示方向反射从上述聚焦透镜部传递的上述第一多视角影像和上述第二多视角影像。

上述玻璃顶棚的至少一部分包括折射反射部，上述折射反射部包括透明光学透镜，用于朝向上述第三显示方向对以与上述第二显示方向相对应的入射角传递的上述第二多视角影像进行折射及反射，上述透明光学透镜预先记录有基于全息光学元件(HOE，Holographic Optical Element)的光学图案。

(发明的效果)

在利用如上所述的本发明的可放大衍射反射的多视角显示器系统的情况下，在安装于车辆内前面部的显示器生成2个多视角影像，可在显示器和玻璃顶棚分别分开观看所生成的多个多视角影像，因而可使空间利用率最大化。

并且，可通过放大能够在玻璃顶棚看到的多视角影像来向后排座位乘车人提供，从而后排座位乘车人可用宽画面观看影像。

并且，位于驾驶席的驾驶员将无法看到通过玻璃顶棚向后排座位乘车人提供的影像，只能从后排座位乘车人的视角看到，因而存在可在驾驶过程中预防事故且符合法律标准的优点。

并且，对于通过车辆前面的显示器装置提供的影像，不仅驾驶员可以看到，后排座位乘车人也能看到，可仍然维持现有的车辆前面显示器装置所具备的作用。

附图说明

图1为用于说明一实施例的可放大衍射反射的多视角显示器系统的概念图。

图2为从后排座位乘车人的角度示出图1中的系统的概念图。图3为示出安装在图1中的车辆内前面部的显示器装置的结构的框图。

图4为用于说明图3中的显示器装置的工作的概念图。

图5为用于说明图1中的系统中的玻璃顶棚的工作的概念图。

图6为例示性地示出图5中的折射反射部的结构的图。

具体实施方式

本发明可有多重变更，可形成多种实施例，将在附图中例示特定实施例来进行详细说明。但是，这并不是将本发明限定于特定实施方式，应理解为包括属于本发明的思想及技术范围内的所有变更、等同技术方案乃至替代技术方案。在说明附图的过程中，对于相似的结构要素赋予了相同的附图标记。

“第一”、“第二”、“A”、“B”等术语可用于说明多种结构要素，但上述结构要素并不限定于上述术语。上述术语仅用于区分一个结构要素和其他结构要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的情况下，第一结构要素可被命名为第二结构要素，相似地，第二结构要素也可被命名为第一结构要素。术语“和/或”包括多个相关记述项目的组合或多个相关记述项目中的一个。

当记述成某个结构要素和其他结构要素“相连接”或“相联接”时，可与其他结构要素直接连接或直接联接，但应理解为中间还可存在其他结构要素。相反，当记述成某个结构要素与其他结构要素“直接连接”或“直接联接”时，应理解为中间不存在其他结构要素。

本申请中使用的术语仅用于说明特定实施例，而不是限定本发明。只要在文脉上未明确表示其他含义，单数的表达也包括复数的表达。在本申请中，“包括”或“具备”等术语用于指定本说明书中所记载的特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或它们的组合的存在，应理解成并不是提前排除一个或一个以上的其他特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或它们的组合的存在或附加可能性。

只要没有其他定义，包括技术术语或科技术语在内的在这里使用的所有术语的含义与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的含义相同。在通常使用的词典中所定义的术语应解释成其含义与相关技术在文脉上的含义相同，只要未在本申请中明确定义，则不应解释成理想化的含义或过度形式化的含义。

以下，参照附图详细说明本发明的优选实施例。

图1为用于说明一实施例的可放大衍射反射的多视角显示器系统的概念图。图2为从后排座位乘车人的角度示出图1中的系统的概念图。

参照图1，一实施例的可放大衍射反射的多视角显示器系统1000可包括：显示器装置100，安装于车辆内前面部，用于显示多个多视角影像；以及玻璃顶棚200，放大及反射在显示器装置100中显示的多个多视角影像中所选择的影像来显示。

显示器装置100可利用一个显示面板显示第一多视角影像IMG1以及第二多视角影像IMG2，上述第一多视角影像IMG1具备第一显示方向，上述第二多视角影像IMG2具备朝向玻璃顶棚所处方向的第二显示方向。第一显示方向以及第二显示方向可指显示影像的方向。

其中，第一显示方向可以是与乘坐在车辆内部中的前排座位(例如，驾驶席或驾驶席旁边的副驾驶席)的乘车人望向显示器装置100的方向相应(或朝向视觉方向的反方向)的方向。因此，当乘坐在车辆内部中的前排的乘车人望向显示器装置100时，可观看第一多视角影像IMG1。

并且，第二显示方向可以是朝向设置于车辆内的车顶的玻璃顶棚的方向。因此，即便乘坐在车辆内部中的前排的乘车人望向显示器装置100，也不会看到第二多视角影像IMG2。

玻璃顶棚200可通过折射反射第二多视角影像IMG2来朝向第三显示方向显示第二多视角影像IMG2。

其中，第三显示方向可以是与乘坐在车辆内部中的后排座位(例如，后排座位可以是除驾驶席或驾驶席旁边的副驾驶席之外的其余坐席)的乘车人望向玻璃顶棚200的方向相应(或朝向视觉方向的相反方向)的方向。因此，当乘坐在车辆内部中的后排座位的乘车人望向玻璃顶棚200时，可观看第二多视角影像IMG2。

在此情况下，玻璃顶棚200可放大第二多视角影像IMG2来进行折射反射。为了通过对第二多视角影像IMG2进行折射反射来在后排座位看到，可向玻璃顶棚200插入或附着透明光学透镜211，可通过透明光学透镜211向第三显示方向折射反射第二多视角影像IMG2。透明光学透镜211可以是透射度高的薄膜型透镜，同时记录有基于全息光学元件(HOE，Holographic Optical Element)的光学图案。

并且，透明光学透镜211能够以按预设放大比例放大被折射反射的第二多视角影像IMG2的方式在所设定的焦点距离聚焦，可放大第二多视角影像IMG2来朝向第三显示方向显示。

例如，参照图2，当乘坐在车辆内部中的后排座位的乘车人望向玻璃顶棚200时，可看到在第三显示方向上放大的第二多视角影像IMG2。

另一方面，若乘坐在后排座位的乘车人以使视野朝向车辆内部的前面的方式扭头，则还可看到具备第一显示方向的第一多视角影像IMG1。

相反，对于乘坐在车辆内部中的驾驶席或副驾驶席的乘车人而言，会因坐席位置而无法在与第三显示方向相对应的方向上看到玻璃顶棚200，因而乘坐在驾驶席或副驾驶席的乘车人无法看到第二多视角影像IMG2。

现有的利用图像生成单元(PGU，Picture Generation Unit)的平视显示器(HUD，Head Up Display)方式因其体积大会导致所成的像变大的特点，想要在玻璃上放大并反射大型的画面就需要与所放大的比例相对应的反射距离，因而存在图像生成单元需要很大体积的问题，由于无法在有限的空间内使图像生成单元的体积达到上限值以上，因而很难呈现大型画面。

但是，由于本发明的玻璃顶棚200会利用透明光学透镜211进行折射反射以及放大，因而有如下优点，即，即便显示器装置100的体积小，也可提供画面足够大的第二多视角影像IMG2。

图3为示出安装在图1中的车辆内前面部的显示器装置的结构的框图，图4为用于说明图3中的显示器装置的工作的概念图。

参照图3以及图4，显示器装置100可包括：多视角影像生成部110，用于生成二维(2D)的第一多视角影像IMG1以及二维(2D)的第二多视角影像IMG2；单一的显示面板120，从多视角影像生成部110接收第一多视角影像IMG1以及第二多视角影像IMG2，同时显示第一多视角影像IMG1以及第二多视角影像IMG2；影像分离光学部130，以使第一多视角影像IMG1的传输路径和第二多视角影像IMG2的传输路径互相分离的方式进行引导；聚焦透镜部140，分别对通过影像分离光学部130引导的第一多视角影像IMG1以及第二多视角影像IMG2进行聚焦；以及影像反射部150，分别朝向不同的方向(第一显示方向和第二显示方向)反射从聚焦透镜部140传递的第一多视角影像IMG1以及第二多视角影像IMG2。

具体地，多视角影像生成部110可获取要向乘坐在车辆内的前排的乘车人提供的第一影像以及要向乘坐在车辆内的后排座位的乘车人提供的第二影像。例如，第一影像可以是乘坐在车辆内的前排的驾驶员或副驾驶席乘车人可看到的导航仪影像或显示车辆信息的影像。第二影像可以是乘坐在车辆内的后排座位的乘车人可看到的娱乐影像。

在此情况下，第一影像至第二影像可在先存储于单独的存储装置后由多视角影像生成部110读取或可通过单独的输入单元向多视角影像生成部110输入，除此之外，可通过多种方式向多视角影像生成部110提供。

多视角影像生成部110可通过将用于确定第一影像的传输方向的第一相位剖面应用于第一影像来生成第一多视角影像IMG1，可通过将用于确定第二影像的传输方向的第二相位剖面应用于第二影像来生成第二多视角影像IMG2。

例如，多视角影像生成部110可通过用第一相位剖面对第一影像进行卷积来生成第一多视角影像IMG1，可通过用第二相位剖面对第二影像进行卷积来生成第二多视角影像IMG2。

第一相位剖面或第二相位剖面可以是用于形成周期性的正弦波形态的棱镜图案的数据。光可借助棱镜图案沿着规定的方向被折射，折射的角度根据棱镜图案的周期来确定。

即，第一相位剖面或第二相位剖面可分别是以通过使第一影像和第二影像的折射角度各不相同来朝向不同的方向传输的方式指示的数据。

多视角影像生成部110可向显示面板120传递第一多视角影像IMG1以及第二多视角影像IMG2。例如，多视角影像生成部110可向显示面板120传递按照对应的位置分别将构成第一多视角影像IMG1的像素值和构成第二多视角影像IMG2的像素值相加的影像数据。

显示面板120可由对于多个像素(pixels)的单一阵列(array)构成，可利用所构成的单一阵列同时显示第一多视角影像IMG1以及第二多视角影像IMG2。

影像分离光学部130使得通过显示面板120显示的第一多视角影像IMG1沿着第一方向传输，使得第二多视角影像IMG2沿着与第一方向不同的第二方向传输，以此可分离第一多视角影像IMG1和第二多视角影像IMG2。例如，影像分离光学部130可以是将入射光分离成两个束的光束分离器。

即，由于第一多视角影像IMG1以及第二多视角影像IMG2分别沿着第一方向和第二方向传输，因而经过第二影像分离光学部130的第一多视角影像IMG1和第二多视角影像IMG2可到达聚焦透镜部140的不同位置。

例如，图4中用虚线示出的箭头表示传递(或传输)第一多视角影像IMG1的方向，图4中用实线示出的箭头表示传递(或传输)第二多视角影像IMG2的方向。

参照图4，在构成显示面板120的阵列的多个像素中分别同时显示的第一多视角影像IMG1以及第二多视角影像IMG2可分别沿着不同的第一方向和第二方向被传输来到达聚焦透镜140。

聚焦透镜140可使得用于显示第一多视角影像IMG1的光聚焦到第一位置，可使得用于显示第二多视角影像IMG2的光聚焦到第二位置。例如，聚焦透镜140可以是傅里叶透镜。

影像反射部150可包括设置在第一位置的第一反射部150以及设置在第二位置的第二反射部150b。

即，第一反射部150a可以是具备朝向相当于显示器装置100的前面部的第一显示方向反射聚焦到第一位置的第一多视角影像IMG1的倾斜角的镜子。第二反射部150b可以是具备朝向与玻璃顶棚200所在的方向相对应的第二显示方向反射聚焦到第二位置的第二多视角影像IMG2的倾斜角的镜子。

因此，被第二反射部150b反射的第二多视角影像IMG2将被传递到玻璃顶棚200，被第一反射部150a反射的第一多视角影像IMG1将被传递到显示器装置100的前面部，从而可使得坐在显示器装置100的前面的乘车人(驾驶员或副驾驶席乘车人)看到。

另一方面，虽然未图示，但显示器装置100还可包括可使可干涉性照明光入射到显示面板120的光源部。光源部可将可干涉性照明光变更为平行光，可通过影像分离光学部130使被变更的平行光入射到显示面板120。

显示面板120可通过反射以及调制从光源部入射的可干涉性照明光的方式同时显示第一多视角影像IMG1以及第二多视角影像IMG2。

例如，显示面板120可以是通过反射照明光显示影像的反射型空间光调制器、通过使光透射来显示影像的透射型空间光调制器等，更具体的例有，可以是基于半导体调制器、液晶显示器(LCD，liquid crystal device)、数字微镜装置(DMD，digital micromirrordevice)、硅基液晶(LCoS，Liquid crystal on silicon)、发光二极管(LED，LightEmitting Diode)等的面板。

另一方面，参照图3至图4说明的影像分离光学部130、聚焦透镜部140、影像反射部150可由普通技术人员通过多种形态的视角调节装置(光场)或视角调节膜变形来体现，这种变形实例可解释成包括在一实施例。

图5为用于说明图1中的系统中的玻璃顶棚的工作的概念图。图6为例示性地示出图5中的折射反射部的结构的图。

如参照图4所述的内容，可向玻璃顶棚200传递第二多视角影像IMG2。

更详细地，参照图5，可向形成于玻璃顶棚200的至少一部分的折射反射部210传递第二多视角影像IMG2。

折射反射部210可包括用于朝向与第三显示方向相对应的方向折射及反射按指定的入射角传递的第二多视角影像IMG2的透明光学透镜211。透明光学透镜211可记录有基于全息光学元件(HOE，Holographic Optical Element)的光学图案，或更详细地，可记录有基于结构上使得物体束和参照束以互相相反方向入射到介质的反射型全息光学元件(HOE，Holographic Optical Element)的光学图案。

具体地，参照图6，透明光学透镜211可插入于构成玻璃顶棚200的第一玻璃212与第二玻璃213之间。

在此情况下，记录在透明光学透镜211的光学图案对于按照预定的入射角入射的第一入射光IR1释放按照规定的反射角折射及反射而获得的回折光DR，可使按照除预定的入射角之外的其他角度入射的第二入射光IR2直接通过。

在这里，入射角可以是与第二多视角影像IMG2通过第二反射部150b被反射的第二显示方向相对应的角度，反射角可以是与乘坐在车辆内后排座位的乘车人望向折射反射部210的方向相对应的角度或相同的角度。

因此，能够以仅对按照预定的入射角入射的入射光进行规定反射角的反射的方式将光学图案预先记录(或记载)在透明光学透镜211。其中，记录(或记载)的含义为在记录介质或透明光学透镜211利用激光生成两个光线汇集而得到的干扰纹路，根据所生成的干扰纹路来使得光线的回折特性变得不同。

透明光学透镜211可以是接收通过预先记录的光学图案释放的回折光DR并在基于预定的放大比例的焦点距离使回折光DR聚焦的菲涅尔透镜。

由于菲涅尔透镜在基于预定的放大比例的焦点距离聚焦回折光DR，因而可放大通过光学图案折射及反射的第二多视角影像IMG2。

即，透明光学透镜211通过预先记录的光学图案来对从显示器装置100沿着第二显示方向显示的第二多视角影像IMG2进行第三显示方向的折射反射，使得根据菲涅尔透镜的特性折射反射的第二多视角影像IMG2的聚焦位置基于放大比例移动来成像，从而可使得后排座位乘车人看到放大的多视角影像IMG2。

例如，参照图5以及图6，当乘坐在车辆内的后排座位的乘车人望向折射反射部210时，构成第二多视角影像IMG2的回折光DR可通过折射反射部210的透明光学透镜211聚焦在玻璃顶棚200的车辆外部侧空中，后排座位的乘车人可看到放大的第二多视角影像IMG2。

另一方面，虽然在图6中示出了透明光学透镜211插入于第一玻璃212与第二玻璃213之间，但这仅属于例示，根据需要，可成为第一玻璃212的一部分或第二玻璃213的一部分，也可形成接合在构成玻璃顶棚200的单一玻璃的一侧面的形态。

本发明的方法可形成可通过多种计算机手段执行的程序指令形态来记录在计算机可读介质。计算机可读介质能够以单独或组合的方式包含程序指令、数据文件、数据结构等。记录在计算机可读介质的程序指令可以是为了本发明特别设计、构成的，也可以是计算机软件技术人员公知使用的。

计算机可读介质的例包括只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)、闪速存储器(flash memory)等以能够存储程序指令并执行的方式特别构成的硬件装置。程序指令的例不仅有通过编译程序(compiler)制作的那种机械代码，还包括使用解释程序(interpreter)等来由计算机运行的高级语言代码。上述硬件装置能够以为了执行本发明的工作而按至少一个软件模块启动的方式构成，反之亦然。

并且，上述方法或装置可使其结构或功能的全部或一部分相结合来体现，或者可分离来体现。

以上，参照本发明的优选实施例进行了说明，但本发明所属技术领域的熟练技术人员可以理解，可在不脱离所附的发明要求保护范围中所记载的本发明的思想及领域的范围内对本发明进行多种修改及变更。

Claims (5)

1.一种系统，为可放大衍射反射的多视角显示器系统，其特征在于，

包括：

显示器装置，安装于车辆内前面部，用于显示多个多视角影像；以及

玻璃顶棚，设置于车辆内车顶，放大及反射在上述多个多视角影像中所选择的影像来显示，

在上述显示器装置显示的上述多个多视角影像包括：

第一多视角影像，具备第一显示方向；以及

第二多视角影像，朝向上述玻璃顶棚的设置方向。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，上述玻璃顶棚从上述第二显示方向朝向第三显示方向对上述第二多视角影像进行折射反射来朝向上述第三显示方向显示上述第二多视角影像。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，上述第三显示方向为与在上述车辆内乘坐在驾驶席的后排座位的多个乘车人望向上述玻璃顶棚的方向相对应的方向。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，上述显示器装置包括：

多视角影像生成部，用于生成上述第一多视角影像以及上述第二多视角影像；

单一的显示面板，从上述多视角影像生成部接收上述第一多视角影像以及上述第二多视角影像来同时进行显示；

影像分离光学部，以使上述第一多视角影像和上述第二多视角影像的传输路径互相分离的方式进行引导；

聚焦透镜部，分别对通过上述影像分离光学部引导的上述第一多视角影像和上述第二多视角影像进行聚焦；以及

影像反射部，分别朝向上述第一显示方向和上述第二显示方向反射从上述聚焦透镜部传递的上述第一多视角影像和上述第二多视角影像。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

上述玻璃顶棚的至少一部分包括折射反射部，

上述折射反射部包括透明光学透镜，用于朝向上述第三显示方向对以与上述第二显示方向相对应的入射角传递的上述第二多视角影像进行折射及反射，

上述透明光学透镜预先记录有基于全息光学元件的光学图案。