CN117897758A - 减少遮蔽的平视显示器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于减少运输工具的平视显示器的虚像遮蔽的方法、包括指令的计算机程序和装置。本发明另外涉及一种使用了这种方法或这种装置的用于运输工具的平视显示器。在第一步中，确定(S1)地平线和/或消失点。之后，将要显示的图像细分(S2)成多个部分区。在这种情况下，这些部分区是梯形的，并且这些部分区的尺寸随着要显示的图像的区而不同。对于各个部分区，确定遮蔽区(S3)并执行检查(S4)，以判断所确定的遮蔽区是否超过这些部分区中的至少一个的允许尺寸。如果超过该允许尺寸，则输出(S5)警告信号。最后，响应于警告信号，实施(S6)至少一个用于减少遮蔽的措施。

Description

减少遮蔽的平视显示器

技术领域

本发明涉及一种用于减少运输工具的平视显示器的虚像遮蔽的方法、包括指令的计算机程序和装置。本发明另外涉及一种使用了这种方法或这种装置的用于运输工具的平视显示器。

背景技术

平视显示器(也称为HUD)被理解为以下显示系统：在该显示系统中，观察者可以保持其观看方向，因为要呈现的内容被插入到其视野中。虽然这样的系统由于其复杂性和成本而最初主要用于航空领域，但其现在也在汽车领域中用于大规模生产。

平视显示器总体上由图像生成器、光学单元和反射镜单元构成。图像生成器生成图像。光学单元将图像引导到反射镜单元上。图像生成器通常也称为成像单元或PGU(Picture Generating Unit、图片生成单元)。反射镜单元是部分反射的透光车窗。因此，观察者看到图像生成器所呈现的为虚像的内容，并且同时看到车窗后面的真实世界。在汽车领域中，挡风玻璃通常用作反射镜单元，并且在呈现时必须考虑该挡风玻璃的弯曲形状。由于光学单元与反射镜单元之间的相互作用，虚像是由图像生成器生成的图像的放大呈现。

对于平视显示器，目前通常使用具有用于成像单元的背光的液晶显示器(LCD：Liquid Crystal Display)。也使用基于OLED技术(OLED：Organic Light Emitting Diode、有机发光二极管)和DMD技术(Digital Micromirror Device、数字微镜器件)的显示器。

在此背景下，DE 10 2015 215 180 A1描述了一种用于车辆的平视显示器。该平视显示器包括具有图像生成单元的用于发光的显示装置、以及用于控制图像生成单元的图像控制单元。在这种情况下，在显示装置的区域中根据用户的观看方向设置降低的亮度。这使得可以减少图像生成期间的能量消耗。然而，如果周围亮度低且显示装置的区域在其亮度方面未降低而被设置成太亮，则不能防止用户目炫。

在大而亮的平视显示器覆盖大范围驾驶员视野的情况下，除了炫目的问题之外，还会出现遮蔽的问题。有必要避免这样的情况：相关对象(比如骑自行车的人、行人、动物或滚到路上的足球)可能被平视显示器的虚像中的明亮区域遮蔽，因此可能不会被驾驶员感知到。

解决该问题的一般方法包括避免在LCD显示器上出现整个区很亮的、相对较大的区域，并且优先选择由细线构建的虚像，而不是使用填充区。

为了监测明亮区域是否会导致遮蔽，可以将虚像分解成小矩形(所谓的图块)，每个矩形都要检查其透明度。在这种情况下，透明度用作图块的遮蔽区的度量。该检查应考虑以下事实：允许透明度的大小仅为最大允许遮蔽区的透明度的四分之一。这考虑到了以下事实：在最坏的情况下，区域性明亮区域可以被划分为四个图块。

发明内容

本发明的目的是提供用于减少平视显示器的虚像遮蔽的改进的解决方案。

该目的通过具有权利要求1的特征的方法、通过包括具有权利要求8的特征的指令的计算机程序以及通过具有权利要求9的特征的装置来实现。从属权利要求涉及本发明的优选配置。

根据本发明的第一方面，一种用于减少运输工具的平视显示器的虚像遮蔽的方法包括以下步骤：

-将要显示的图像细分成多个部分区，其中，这些部分区是梯形的，并且这些部分区的尺寸随着该要显示的图像的区而不同；

-确定各个部分区的遮蔽区；以及

-如果所确定的遮蔽区超过这些部分区中的至少一个的允许尺寸，则输出警告信号。

根据本发明的另一方面，一种计算机程序包括指令，这些指令在由计算机执行时使该计算机执行用于减少运输工具的平视显示器的虚像遮蔽的以下步骤：

-将要显示的图像细分成多个部分区，其中，这些部分区是梯形的，并且这些部分区的尺寸随着该要显示的图像的区而不同；

-确定各个部分区的遮蔽区；以及

-如果所确定的遮蔽区超过这些部分区中的至少一个的允许尺寸，则输出警告信号。

在这种情况下，应该从广义上理解术语“计算机”。特别地，计算机还包括控制单元、控制器、嵌入式系统和其他基于处理器的数据处理装置。

例如，计算机程序可以被提供用于电子检索或者可以存储在计算机可读存储介质上。

根据本发明的另一方面，一种用于减少运输工具的平视显示器的虚像遮蔽的装置包括：

-细分模块，该细分模块用于将要显示的图像细分成多个部分区，其中，这些部分区是梯形的，并且这些部分区的尺寸随着该要显示的图像的区而不同；

-处理模块，该处理模块用于确定各个部分区的遮蔽区；以及

-警告模块，该警告模块用于，如果所确定的遮蔽区超过这些部分区中的至少一个的允许尺寸，则输出警告信号。

在根据本发明的解决方案的情况下，要显示的图像被分解成梯形图块，这些梯形图块的尺寸在图像内变化。观察者感知到的被要显示的图像覆盖的对象越小，相应区域中的图块也越小。由于所感知到的对象尺寸随着与对象的距离而变化，因此图像中覆盖远处对象的那些区域中的图块较小。在图像的侧面，所感知到的对象更近；因此，这些图块也可以更大。与将要显示的图像细分成矩形相比不同的是，仍可容许的亮区的最大尺寸在不同的图像区域中的大小不同。此外，细分轴线不会水平和竖直穿过视野。相反，该细分对应于观看轴线，从而对应于所感知到的图像的尺寸比例。

根据本发明的一个方面，当确定遮蔽区时，将部分区的透明度视为遮蔽区的度量。透明度是遮蔽区在相应部分区内的百分比比例大小的、容易确定的度量。

根据本发明的一个方面，在输出警告信号之前，执行检查以判断所确定的遮蔽区是否超过两个或更多个相邻部分区的允许尺寸。在最坏的情况下，导致遮蔽的区域性明亮区域分布在四个部分区上。选择遮蔽区在部分区内的允许尺寸来考虑这种情况。然而，如果对相邻部分区的检查表明没有超过遮蔽区的允许尺寸并且总体上存在可容许的遮蔽，则可以省去警告信号的输出。

根据本发明的一个方面，从要显示的图像的边缘区域到地平线和/或消失点，这些部分区具有递减的尺寸。观察者所感知到的图像尺寸遵循消失点，即，对象所在的位置越靠近消失点或地平线，感知到的对象就越小。因此，所在位置越靠近消失点或地平线，梯形部分区的尺寸也是越小。

根据本发明的一个方面，通过确定运输工具的倾斜度来确定地平线。可替代地或附加地，通过确定观察者的观看方向来确定消失点。地平线的位置可以很容易地根据运输工具的倾斜度来确定，该倾斜度可以例如借助于陀螺仪传感器来检测。消失点又可以很容易地从观察者的观看方向，特别是竖直观看方向来确定。观察者的观看方向可以通过例如内部摄像机来检测。

根据本发明的一个方面，响应于警告信号，实施至少一个用于减少遮蔽的措施。举例来说，可以移动引起遮蔽的至少一个图像元素。通过将图像元素移动到位于沿图像边缘方向稍远处的部分区可以实现的是，所得到的遮蔽区不再超过允许尺寸。可替代地或附加地，可以减小被图像元素遮蔽的区。为此目的，例如，图像元素可以由细线构建或者仅仅表示为轮廓。

根据本发明的一个方面，防止在地平线的区域或消失点的区域中显示图像元素。为了进一步增加安全性，如果从图像元素的显示中完全省略地平线本身或消失点是有利的。特别是在高速情况下，例如拥堵的末尾可能看起来非常小且很容易被遮蔽。

优选地，根据本发明的方法或根据本发明的装置在用于运输工具的平视显示器中使用，例如，在用于机动车辆的平视显示器中使用。这种平视显示器的优异之处是提高了驾驶员的安全性，因为减少或完全避免了对驾驶员视野中相关对象的遮蔽。

从以下描述和所附权利要求并结合附图，本发明的进一步特征将变得明显。

附图说明

图1示意性地示出了根据现有技术的用于机动车辆的平视显示器；

图2示出了将要显示的图像细分成矩形部分区；

图3示出了将要显示的图像细分成具有不同尺寸的梯形部分区；

图4示意性地示出了用于减少运输工具的平视显示器的虚像遮蔽的方法；

图5示意性地示出了用于减少运输工具的平视显示器的虚像遮蔽的装置的第一实施例；以及

图6示意性地示出了用于减少运输工具的平视显示器的虚像遮蔽的装置的第二实施例。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的原理，下面参考附图更详细地解释本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记用于相同或功能上相同的元件，并且不必针对每个附图再次描述。不言而喻，本发明不限于所展示的实施例，并且在不脱离所附权利要求中限定的本发明保护范围的情况下，也可以组合或修改所描述的特征。

图1示出了用于机动车辆的平视显示器的示意图。平视显示器具有显示装置1，该显示装置具有成像单元10和光学单元14。射束SB1从显示元件11发出并且被折光式反射镜21反射到曲面反射镜22上，该曲面反射镜使所述射束沿反射镜单元2的方向反射。反射镜单元2在此被展示为机动车辆的挡风玻璃20。从挡风玻璃处，射束SB2朝向观察者3的眼睛的方向行进。

观察者3看到位于机动车辆外部的、在发动机罩上方或甚至在机动车辆前方的虚像VB。由于光学单元14与反射镜单元2之间的相互作用，虚像VB是由显示元件11显示的图像的放大呈现。在此象征性地呈现了速度限制、当前车辆速度、以及导航指令。只要观察者3的眼睛位于由矩形指示的动眼框(Eyebox)4内，虚像VB的全部元素对观察者3都是可见的。如果观察者3的眼睛位于动眼框4之外，则虚像VB对观察者3仅部分可见或根本不可见。动眼框4越大，观察者在选择其就座位置时受到的限制就越少。

曲面反射镜22的曲率适于挡风玻璃20的曲率并确保图像失真在整个动眼框4上是稳定的。曲面反射镜22借助于支承件221可旋转地安装。这样允许的曲面反射镜22的旋转使得可以使动眼框4移动，并因此使动眼框4的位置适于观察者3的位置。折光式反射镜21用于确保射束SB1在显示元件11与曲面反射镜22之间行进的路径较长，同时，尽管如此仍确保光学单元14紧凑。成像单元10和光学单元14通过具有透明盖板23的壳体15与环境分离。光学单元14的光学元件因此受到保护，例如免受车辆内部的灰尘的影响。另外，光学膜或偏振器24可以位于盖板23上。显示元件11通常是偏振的，反射镜单元2的作用类似于检偏器。因此，偏振器24的目的是影响偏振，以便实现有用光的均匀可见性。布置在盖板23上的盖组件25用于可靠地吸收经由盖板23的边界面反射的光，使得观察者不会炫目。除了太阳光SL，来自另一个杂散光源5的光也可以到达显示元件11。与偏振滤光器组合，偏振器24还可以附加地用于减少入射的太阳光SL。

图2示出了将要显示的图像细分成矩形部分区K。该图示从运输工具50的驾驶员的角度示出了所得到的虚像VB和部分区K。部分区K是统一尺寸的矩形。容易看出，消失点FP或地平线H的区域中的部分区K比图像边缘处的部分区K覆盖了更大的周围环境感知区域。举例来说，消失点处的部分区K在道路的整个宽度上延伸，而下边缘处的部分区K各自仅覆盖道路的一小部分。

图3示出了将要显示的图像细分成具有不同尺寸的梯形部分区K。该图示再次从运输工具50的驾驶员的角度示出了所得到的虚像VB和部分区K。这些部分区K从图像边缘到消失点FP具有递减的尺寸。由于所感知到的对象尺寸随着对象的距离而变化，因此图像中覆盖远处对象的那些区域中的部分区K较小。在图像的侧面，所感知到的对象更近；因此，这些部分区K也可以更大。此外，在所示的示例中，消失点FP的区域从图像元素的显示中被完全省略，这由中心矩形指示。

图4示意性地示出了用于减少运输工具的平视显示器的虚像遮蔽的方法。在第一步中，确定S1地平线和/或消失点。为了确定S1地平线，可以预先确定运输工具的倾斜度。另一方面，为了确定S1消失点，可以确定观察者的观看方向。之后，将要显示的图像细分S2成多个部分区。在这种情况下，这些部分区是梯形的，并且这些部分区的尺寸随着要显示的图像的区而不同。优选地，从要显示的图像的边缘区域到地平线和/或消失点，这些部分区具有递减的尺寸。针对各个部分区确定S3遮蔽区。在这种情况下，例如，可以将部分区的透明度视为遮蔽区的度量。最后，执行检查S4以判断所确定的遮蔽区是否超过这些部分区中的至少一个的允许尺寸。如果是超过所述允许尺寸，则输出S5警告信号。在输出警告信号之前，可选地可以执行检查以判断所确定的遮蔽区是否超过两个或更多个相邻部分区的允许尺寸。最后，响应于警告信号，实施S6至少一个用于减少遮蔽的措施。优选地，在这种情况下，防止在地平线的区域或消失点的区域中显示图像元素。

图5示出了用于减少运输工具的平视显示器的虚像遮蔽的装置30的第一实施例的简化示意图。装置30具有输入端31，经由该输入端接收要显示的图像B。还可以经由输入端31接收信息N、BR，评估模块32可以根据该信息确定地平线和/或消失点。为了确定地平线，例如可以评估运输工具的倾斜度N。另一方面，为了确定消失点，可以评估观察者的观看方向BR。细分模块33被配置成将要显示的图像B细分成多个部分区。在这种情况下，这些部分区是梯形的，并且这些部分区的尺寸随着要显示的图像B的区而不同。优选地，从要显示的图像B的边缘区域到地平线和/或消失点，这些部分区具有递减的尺寸。处理模块34被配置成确定各个部分区的遮蔽区。在这种情况下，处理模块34可以将例如部分区的透明度视为遮蔽区的度量。处理模块34另外被配置成检查所确定的遮蔽区是否超过这些部分区中的至少一个的允许尺寸。如果超过所述允许尺寸，则警告模块35被配置成输出警告信号W。在输出警告信号W之前，处理模块34可以可选地检查所确定的遮蔽区是否超过两个或更多个相邻部分区的允许尺寸。警告信号W可以经由装置30的输出端38输出，例如以启动至少一个用于减少遮蔽的措施。优选地，在这种情况下，防止在地平线的区域或消失点的区域中显示图像元素。

评估模块32、细分模块33、处理模块34和警告模块35可以由控制模块36进行控制。如果合适，评估模块32、细分模块33、处理模块34、警告模块35或控制模块36的设置可以通过用户接口39来改变。如果需要，装置30中积累的数据可以存储在装置30的存储器37中，例如用于以后的评估或供装置30的部件使用。评估模块32、细分模块33、处理模块34、警告模块35和控制模块36可以被实施为专用硬件，例如集成电路。然而，这些模块当然也可以部分或完全组合实施，或者实施为在合适的处理器上(例如，在GPU或CPU上)运行的软件。输入端31和输出端38可以被实施为单独的接口或组合的接口。

图6示出了用于减少运输工具的平视显示器的虚像遮蔽的装置40的第二实施例的简化示意图。装置40具有处理器42和存储器41。例如，装置40是控制器或嵌入式系统。存储器41中存储有指令，这些指令在由处理器42执行时使装置40执行根据所描述的方法之一的步骤。因此，存储在存储器41中的指令体现了可由处理器42执行并实施根据本发明的方法的程序。装置40具有用于接收信息的输入端43。由处理器42生成的数据经由输出端44提供。此外，该数据可以存储在存储器41中。输入端43和输出端44可以组合形成双向接口。

处理器42可以包括一个或多个处理器单元，例如，微处理器、数字信号处理器或其组合。

所描述的装置的存储器37、41可以具有易失性存储区和非易失性存储区，并且可以包括各种各样的存储装置和存储介质，例如，硬盘、光学存储介质或半导体存储器。

附图标记列表：

1 显示装置

2 反射镜单元

3 观察者

4 动眼框

5 杂散光源

10 成像单元

11 显示元件

14 光学单元

15 壳体

20 挡风玻璃

21 折光式反射镜

22 曲面反射镜

221 支承件

23 盖板

24 光学膜/偏振器

25 盖组件

30 装置

31 输入端

32 评估模块

33 细分模块

34 处理模块

35 警告模块

36 控制模块

37 存储器

38 输出端

39 用户接口

40 装置

41 存储器

42 处理器

43 输入端

44 输出端

50 运输工具

B 要显示的图像

BR 观看方向

FP 消失点

H 地平线

K 部分区

N 倾斜度

SB1、SB2射束

SL 太阳光

VB 虚像

W 警告信号

S1 确定地平线或消失点

S2 将要显示的图像细分成部分区

S3 确定遮蔽区

S4 检查遮蔽区

S5 输出警告信号

S6 实施减少遮蔽的措施。

Claims (10)

1.一种用于减少运输工具(50)的平视显示器的虚像(VB)遮蔽的方法，该方法包括以下步骤：

-将要显示的图像细分(S2)成多个部分区(K)，其中，这些部分区(K)是梯形的，并且这些部分区的尺寸随着该要显示的图像的区而不同；

-确定(S3)各个部分区的遮蔽区；以及

-如果所确定的遮蔽区超过这些部分区(K)中的至少一个的允许尺寸，则输出(S5)警告信号(W)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当确定(S3)这些遮蔽区时，将这些部分区(K)的透明度视为该遮蔽区的度量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在输出(S5)警告信号(W)之前，执行检查(S4)以判断所确定的遮蔽区是否超过两个或更多个相邻部分区(K)的允许尺寸。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，从该要显示的图像的边缘区域到该地平线(H)和/或消失点(FP)，这些部分区(K)具有递减的尺寸。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过确定该运输工具(50)的倾斜度(N)来确定(S1)该地平线(H)，和/或通过确定观察者(3)的观看方向(BR)来确定(S1)该消失点(FP)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，响应于该警告信号(W)，实施(S6)至少一个用于减少该遮蔽的措施。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，防止在该地平线(H)的区域或该消失点(FP)的区域中显示图像元素。

8.一种包括指令的计算机程序，这些指令在由计算机执行时使该计算机执行根据权利要求1至7中任一项所述的用于减少运输工具(50)的平视显示器的虚像(VB)遮蔽的方法的步骤。

9.一种用于减少运输工具(50)的平视显示器的虚像(VB)遮蔽的装置(30)，该装置包括：

-细分模块(33)，该细分模块用于将要显示的图像细分(S2)成多个部分区(K)，其中，这些部分区(K)是梯形的，并且这些部分区的尺寸随着该要显示的图像的区而不同；

-处理模块(34)，该处理模块用于确定(S3)各个部分区的遮蔽区；以及

-警告模块(35)，该警告模块用于，如果所确定的遮蔽区超过这些部分区(K)中的至少一个的允许尺寸，则输出(S5)警告信号(W)。

10.一种用于运输工具(50)的平视显示器，其中，该平视显示器具有根据权利要求9所述的装置(30)，或者被配置成执行根据权利要求1至7中任一项所述的用于减少该平视显示器的虚像(VB)遮蔽的方法。