CN217360538U - 一种投影系统、显示设备和交通工具 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种投影系统、显示设备和交通工具，用于虚化成像的边缘，以降低成像边缘与环境光之间的对比度，弱化成像区域边界。本申请实施例提供的投影系统包括：出光表面，用于发出目标图像范围的光束。光阑，位于光束的传播方向上，光阑用于遮挡光束边缘的发散角。反射镜，用于将经过光阑的光束投射至玻璃或人眼。

Description

一种投影系统、显示设备和交通工具

技术领域

本申请实施例涉及投影领域，尤其涉及一种投影系统、显示设备和交通工具。

背景技术

投影显示技术是一种广泛应用的显示技术。在投影显示技术中，投影仪通过红黄蓝三色光的混杂，实现各色光的成像。

当需要对黑色画面成像时，通过降低光的亮度来表示黑色。但是亮度无法调整至0％(黑色)，导致无法呈现全黑画面。具有一定亮度的黑色画面，与环境光之间的亮度差别较大，尤其是在光线较暗的环境。黑色画面与环境光之间具有清晰的边界，影响显示效果。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种投影系统、显示设备和交通工具，用于虚化成像的边缘，以降低成像边缘与环境光之间的对比度。

第一方面，本申请实施例提供了一种投影系统。该投影系统包括出光表面、光阑和反射镜。其中，出光表面用于发出目标图像范围的光束。光阑位于光束的传播方向上，用于遮挡光束边缘的发散角。反射镜用于将经过光阑的光束投射至挡风玻璃或人眼。

在本申请实施例中，通过光阑遮挡光束边缘的发散角，使得出光表面上各点的发散角具有如下特征:靠近光阑通光区域边缘的点上，被光阑遮挡的发散角，大于远离光阑通光区域边缘的点上被光阑所遮挡的发散角。从而使得出光表面上，靠近光阑通光区域边缘的点的光强，大于远离通光区域边缘的点的光强。实现了对出光表面的光束边缘的虚化，该光束成像后，成像边缘也是虚化的。从而降低了成像边缘与环境光之间的对比度，在成像与环境光之间，不会出现清晰的边界，提升了显示效果。

在一种可选的实现方式中，光阑与出光表面之间的距离s符合以下关系：

其中，W为目标图像范围(目标范围)的宽度，d为通光区域的宽度，θ₀为光束在出光表面上的发散角。

在本申请实施例中，通过公式1限制光阑与出光表面之间的距离s。从而使得出光表面上存在这样的点：该点的一部分发散角被光阑遮挡，另一部分发散角不被光阑遮挡。从而通过光阑遮挡这种点的部分发散角，实现对成像边缘的虚化。

在一种可选的实现方式中，W为目标图像范围的宽度修正值，该宽度修正值小于目标图像范围的实际宽度。

在本申请实施例中，使目标图像范围的实际宽度大于公式1中计算所用的宽度W，可以使W与d之间具有一定的余量。若a表示出光表面上的点与出光表面边缘之间的距离，则该点未被遮挡部分的发散角θ满足如下关系：

由公式2可知，θ与a呈正相关的关系。通过在W与d之间预留一定余量，使得a具有一定的取值范围。从而使得θ呈现与a之间的正相关的对应关系，所得到的成像画面如图6所示，实现对成像边缘的虚化。

在一种可选的实现方式中，光阑与出光表面之间的距离s符合以下关系：

其中，H为目标图像范围的高度，h为通光区域的高度，θ₀为光束在出光表面上的发散角。

在本申请实施例中，通过公式3限制光阑与出光表面之间的距离s。从而使得出光表面上存在这样的点：该点的一部分发散角被光阑遮挡，另一部分发散角不被光阑遮挡。从而通过光阑遮挡这种点的部分发散角，实现对成像边缘的虚化。

在一种可选的实现方式中，H为目标图像范围的高度修正值，该高度修正值小于目标图像范围的实际高度。

在本申请实施例中，使目标图像范围的实际高度大于公式3中计算所用的高度H，可以使H与h之间具有一定的余量。若a表示出光表面上的点与出光表面边缘之间的距离，则该点未被遮挡部分的发散角θ满足如下关系：

由公式4可知，θ与a呈正相关的关系。通过在H与h之间预留一定余量，使得a具有一定的取值范围。从而使得θ呈现与a之间的正相关的对应关系，所得到的成像画面如图6所示，实现对成像边缘的虚化。

在一种可选的实现方式中，出光表面包括光源，光源发出的光束经光阑后入射至图像调制器。其中，光束为未加载图像信息的光。

在本申请实施例中，通过光阑将光源发出的光束的图像边缘虚化。从而对该虚化后的光束进行图像调制，所得的成像也是边缘虚化的成像，实现了对成像的边缘虚化，提升了成像的显示效果。

在一种可选的实现方式中，图像调制器用于根据图像数据调制光源发出的光束。

在一种可选的实现方式中，出光表面包括图像调制器。光束为图像调制器输出的成像光，该成像光经光阑后入射至成像镜头。

在本申请实施例中，通过光阑，对调制后的成像光进行边缘虚化，提升了成像的显示效果。

在一种可选的实现方式中，投影系统还包括成像镜头。光束为成像镜头投射的成像光。出光表面包括扩散屏。扩散屏用于接收成像镜头投射的成像光，并对成像光进行漫反射。漫反射后的成像光经光阑入射至反射镜。

在本申请实施例中，通过光阑对漫反射后的成像光进行边缘虚化。由于光阑在扩散屏之后的光路上，不影响扩散屏之前的光路结构。若扩散屏之前的光路结构为一个投影设备，则光阑不影响该投影设备的结构。不需要对投影设备进行结构变动，即可获取边缘虚化的成像光，提升显示效果。

在一种可选的实现方式中，投影系统还包括反射镜。该反射镜用于将经过光阑的光束投射至挡风玻璃或人眼。

第二方面，本申请实施例提供了一种投影系统。该投影系统包括出光表面、光阑和反射镜。其中，出光表面用于发出目标图像范围的光束。光阑的通光区域小于目标图像范围，且光阑位于光束的传播方向上。该光阑为透明度渐变的光阑，该光阑上靠近通光区域的边缘的部分的透明度，高于远离通光区域的边缘的部分的透明度。反射镜，用于将经过所述光阑的所述光束投射至挡风玻璃或人眼。

在本申请实施例中，光阑的透明度越高，所能透过的出光表面上的光强越大。通过透明度渐变的光阑，使得出光表面上靠近通光区域边缘的点的光强，大于出光表面上远离通光区域边缘的点的光强，实现了对出光表面的光束边缘的虚化。该光束成像后，成像边缘也是虚化的。从而降低了成像边缘与环境光之间的对比度，在成像与环境光之间，不会出现清晰的边界，提升了显示效果。

在一种可选的实现方式中，出光表面包括光源。该光源发出的光束经光阑后入射至图像调制器。

在一种可选的实现方式中，图像调制器用于根据图像数据，调制光源发出的光束。

在一种可选的实现方式中，出光表面包括图像调制器，光束为图像调制器输出的成像光。成像光经光阑后入射至成像镜头。

在一种可选的实现方式中，投影系统还包括成像镜头。光束为成像镜头投射的成像光。出光表面包括扩散屏。扩散屏用于接收成像镜头投射的光束，并对成像光进行漫反射。漫反射后的成像光经光阑入射至反射镜。

在一种可选的实现方式中，投影系统还包括反射镜。该反射镜用于将经过光阑的光束投射至挡风玻璃或人眼。

第二方面各实现方式的有益效果，参见第一方面各实现方式的有益效果，此处不再赘述。

第三方面，本申请实施例提供了一种显示设备。该显示设备包括主处理器、反射器件以及第一方面或第二方面所述的投影系统。主处理器用于向投影系统中的图像调制器发送图像数据。反射器件用于对投影系统投射的成像光进行反射成像。

第四方面，本申请实施例提供了一种显示设备。该显示设备包括第一方面或第二方面所述的投影系统。该投影系统用于将成像光投射到挡风玻璃。

第五方面，本申请实施例提供了一种交通工具。该交通工具包括第三方面或第四方面所述的显示设备。

第六方面，本申请实施例提供了一种交通工具，包括第一方面或第二方面所述的投影系统和挡风玻璃。

第三方面至第六方面的有益效果参见第一方面和第二方面，此处不再赘述。

附图说明

图1a为本申请的投影系统的应用场景的示意图；

图1b为本申请的投影系统的HUD场景的示意图；

图1c为本申请的投影系统的桌显场景的示意图；

图2为本申请的投影系统的成像示意图；

图3为本申请实施例提供的投影系统的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的投影系统的虚化原理的一个示意图；

图5为本申请实施例提供的投影系统的虚化原理的另一示意图；

图6为本申请实施例提供的投影系统的虚化效果示意图；

图7为本申请实施例提供的光阑的虚化原理示意图；

图8为本申请实施例提供的出光表面与光阑的连接结构示意图；

图9为本申请实施例提供的投影系统的一个光路示意图；

图10为本申请实施例提供的投影系统的另一光路示意图；

图11为本申请实施例提供的投影系统的另一光路示意图；

图12为本申请实施例提供的一种图像生成装置HUD的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的显示设备的电路示意图；

图14为本申请实施例提供的一种交通工具的功能框架示意图。

具体实施方式

投影系统是一种常见的成像系统，广泛应用在影视放映、广告投放、交通工具、教学等场景中。投影系统可以应用在前投式或背投式场景中。如图1a所示，在前投式场景中，投影系统和人眼在反射器件的同一侧。投影系统将成像光投射到反射器件上，反射器件将成像光反射至人眼，从而在人眼上呈现出成像。在背投式场景中，投影系统和人眼在透射器件的不同侧。投影系统将成像光投射到透射器件上，投射器件将成像光透射至人眼，从而在人眼上呈现出成像。

除了在人眼上成像，投影系统还可以成像在其他主体上。例如可以成像在传感器、测试设备、智能学习设备等的图像接收面上，以实现对相应设备的检测、调试、训练等，此处不做限定。

对场景再细化，可以将图像生成装置应用在抬头显示(head up display，HUD)、桌上显示等场景中。

如图1b所示，在抬头显示HUD场景中，反射器件为挡风玻璃。显示设备上的图像生成装置输出成像光。成像光经过扩散屏、自由曲面反射镜(简称自由曲面镜)等光学器件，投射到挡风玻璃上。挡风玻璃将成像光反射至人眼，在人眼上呈现出成像。

值得注意的是，挡风玻璃仅是对反射器件的一种示例，除了玻璃，反射器件也可以是其他材质，此处不做限定。

在抬头显示场景中，图像生成装置可以为图像生成单元(picture generationunit，PGU)；显示设备可以为HUD；HUD可以应用在车辆、飞机等交通工具上，除此之外，还可以应用在中控室、建筑景观、广告投放等场景下，此处不做限定。在交通工具之外的场景下，图1b中的挡风玻璃主要的作用是用于反射成像光，因此不限定这些场景下反射器件的种类。

如图1c所示，在桌面显示场景中，显示设备上的图像生成装置输出成像光。成像光经过玻璃屏幕和自由曲面反射镜的反射，透过玻璃屏幕投射到人眼上，在人眼上呈现出成像。

在对黑色画面成像时，投影系统通过降低光的亮度来表示黑色。但是由于存在杂散光或者系统本身原理等原因，亮度无法调整至0％(黑色)，导致投影系统投射出的成像光也无法做到全黑。如图2所示，具有一定亮度的黑色画面相较于环境光更亮。因此投影系统投射出的黑色画面与环境光之间具有清晰的边界，该边界会影响显示效果。

为了解决上述缺陷，本申请实施例提供了一种投影系统。该投影系统通过光阑实现对投影系统成像的边缘的虚化，从而降低成像边缘与环境光之间的对比度，提升投影系统的显示效果。

如图3所示，本申请实施例提供的投影系统300包括出光表面310、光阑320和反射镜330。其中，出光表面310用于发出目标图像范围的光束。即，出光表面310发出的光束的光斑大小，在目标图像范围内。光阑320位于光束的传播方向上。光阑320的外边界大于目标图像范围。光阑320用于遮挡光束边缘的发散角。反射镜330用于将经过光阑320的光束投射至挡风玻璃或人眼。

可选地，在光阑320和反射镜330之间，还可以包括更多的器件，本申请对此不做限定。例如，还可以包括分光镜、滤波片、成像镜头等，本申请对此不做限定。

假设出光表面上任一点发出的光的发散角为θ₀，出光表面310的目标图像范围的宽度为W，光阑通光区域的宽度为d。则如图4中的(a)所示，对于出光表面边缘的点来说，为了使光阑遮挡该点的发散角，需要使该点未被遮挡的发散角θ小于θ₀。

由图4中的(a)可知，若θ刚好等于θ₀，则

为了使θ小于或等于θ₀，则

如图4中的(b)所示，则对于出光表面边缘的点来说，为了使光阑遮挡该点的部分发散角，需要使该点未被遮挡的发散角θ大于0。

由图4中的(b)可知，若θ刚好等于0，则

为了使θ大于或等于0，则

综上，s应当符合如下对应关系：

上述对应关系可以理解为：当W和d一定时，为了使光阑具有遮挡作用，s应当满足的条件。

上述对应关系也可以表示为：

该对应关系可以理解为：当W和s一定时，为了使光阑具有遮挡作用，d应当满足的条件。

同理，假设出光表面310的目标图像范围的高度为H，光阑通光区域的高度为h。则s应当符合如下对应关系：

假设a为出光表面上任一点与目标图像范围的边缘之间的距离，则如图5所示，该点上未被遮挡的发散角θ的大小为：

同理可得，

在公式2中，θ与a呈正相关的关系，因此出光表面上与光阑通光区域边缘越近的点，未被遮挡部分的发散角越大，光强越大。也就是说，随着a的增大，从出光表面的边缘向出光表面中心移动，θ越来越大，光束的光强越来越大。从而将出光表面边缘的光强变化，由突变转化为渐变。降低了成像边缘与环境光之间的对比度，实现了对光束边缘的虚化，虚化结果如图6所示。黑色成像与环境光之间不存在清晰地边界，提升了显示效果。

除了通过遮挡光束边缘的发散角实现对光束边缘的虚化，本申请实施例还提供了一种包括透明度渐变的光阑的投影系统。该投影系统通过透明度渐变的光阑，控制所遮挡的光束强度渐变，从而实现对光束边缘的虚化，提升显示效果。

如图7所示，投影系统300可以包括出光表面310、光阑320和反射镜330。其中，出光表面310用于发出目标图像范围的光束。光阑320的通光区域小于目标图像范围，且位于光束的传播方向上。光阑320为透明度渐变的光阑，光阑320上靠近通光区域边缘的部分的透明度，高于远离通光区域边缘的部分的透明度。反射镜330用于将经过光阑320的光束投射至挡风玻璃或人眼。

如图7所示，由于在光阑320上，远离通光区域(深色部分)的部分的透明度低，遮挡的光束的强度高；靠近通光区域(深色部分)的部分的透明度高，遮挡的光束的强度高。从而在光束边缘实现了渐变强度的光束遮挡，所得的成像如图6所示。实现了对光束的边缘虚化，提升了显示效果。图7中的左右两个光斑分别为入射光阑之前的光斑和入射光阑之后的光斑。

在本申请实施例中，投影系统300中的出光表面310和光阑320可以是离散的两个器件。或者，出光表面310和光阑320也可以通过连接件380连接形成一体化结构。如图8所示，在投影系统300中，连接件380用于连接出光表面310和光阑320。

在本申请实施例中，出光表面可以是投影系统中的光源、图像调制器、扩散屏等多种器件，本申请对此不做限定。为了方便描述，下文以出光表面310和光阑320相互离散的结构(即不包括连接件380的结构)为例进行说明。实际的投影系统300结构中可以包括连接件380，本申请对此不做限定。

如图9所示，本申请实施例提供的投影系统300中，出光表面310可以是光源311。除了光源311、光阑320和反射镜330，投影系统300中还可以包括图像调制器340和成像镜头350。

其中，光源311发出的照明光束经光阑320后入射至图像调制器340。光阑320用于虚化照明光束的边缘。图像调制器用于根据图像数据，对虚化边缘后的照明光束进行图像调制，得到成像光。成像镜头350用于对成像光成像。反射镜330用于将成像光投射至挡风玻璃或人眼。

可选地，投影系统300中还可以包括扩散屏360。成像镜头350可以将成像光投射至扩散屏360。扩散屏360用于对成像光进行漫反射，以生成中间像。在这种结构中，反射镜330用于将中间像投射至挡风玻璃或人眼。

如图9所示，照明光束在经过光阑320之前，其光斑中的黑色画面与环境光之间具有清晰的边界。照明光束在经过光阑320之后，该边界被光阑320虚化，显示效果更好。

如图10所示，本申请实施例提供的投影系统300中，出光表面310可以是图像调制器312。除了图像调制器312、光阑320和反射镜330，投影系统300中还可以包括光源370和成像镜头350。

其中，光源370发出的照明光束入射至图像调制器312。图像调制器312用于根据图像数据对照明光束进行图像调制，得到成像光。成像光经光阑320虚化边缘后，入射至成像镜头350。成像镜头350用于对成像光成像。反射镜330用于将成像光投射至挡风玻璃或人眼。

可选地，投影系统300中还可以包括扩散屏360。成像镜头350可以将成像光投射至扩散屏360。扩散屏360用于对成像光进行漫反射，以生成中间像。在这种结构中，反射镜330用于将中间像投射至挡风玻璃或人眼。

如图10所示，光束在经过光阑320之前，其光斑中的黑色画面与环境光之间具有清晰的边界。光束在经过光阑320之后，该边界被光阑320虚化，显示效果更好。

如图11所示，本申请实施例提供的投影系统300中，出光表面310可以是扩散屏313。除了扩散屏313、光阑320和反射镜330，投影系统300中还可以包括光源370、图像调制器340和成像镜头350。

其中，光源370发出的光束入射至图像调制器340。图像调制器340用于根据图像数据对光束进行图像调制，得到成像光。调制后的成像光入射至成像镜头350。成像镜头350用于对成像光成像。扩散屏313可以接收成像镜头350投射的成像光，并对成像光进行漫反射。漫反射后的成像光经光阑320虚化边缘后，入射至反射镜330。虚化边缘后的成像光经反射镜330投射至挡风玻璃或人眼。

如图11所示，光束在经过光阑320之前，其光斑中的黑色画面与环境光之间具有清晰的边界。光束在经过光阑320之后，该边界被光斑320虚化，显示效果更好。

在图11所示的结构中，通过光阑320对漫反射后的成像光进行边缘虚化。由于光阑320在扩散屏313之后的光路上，不影响扩散屏313之前的光路结构。若扩散屏313之前的光路结构为一个投影设备(例如HUD或桌显)，则光阑320不影响该投影设备的结构。不需要对投影设备进行结构变动，即可获取边缘虚化的成像光，提升显示效果。

可选地，图8至图11所示的投影系统300中，光阑320可以是与出光表面310之间具有图4或图5所示的距离关系的光阑。或者，也可以是图7所示的透明度渐变的光阑，本申请对此不做限定。

可选地，图3至图11仅是对本申请实施例提供的投影结构的示例，实际的结构中还可以包括分光器等器件，本申请对此不做限定。

可选地，图9至图11仅是对出光表面310的举例，出光表面还可以是分光器、成像镜头等，本申请对此不做限定。

可选地，图9至图11中的图像调制器340可以是液晶显示器(liquid crystaldisplay，LCD)。图9至图11仅是对投影系统300中图像调制器的一种示例，除了如图9至图11所示的对照明光源进行调制并透射成像光的图像调制器340，投影系统300中的图像调制器340还可以是自发光的图像调制器(例如有机发光二极管(organic light-emittingdiode，OLED))，反射式的图像调制器(例如硅基液晶(liquid crystal on silicon，LCOS)、数字微镜晶片(digital micromirror device，DMD))等，本申请对此不做限定。

本申请实施例还提供了一种显示设备，该显示设备包括主处理器和图3至图11中任一种投影系统300。该主处理器用于向投影系统300中的图像调制器312或图像调制器340发送图像数据。

可选地，该显示设备还包括反射器件，该投影系统300用于将成像光投射在反射器件上，该反射器件用于对投影系统300投射的成像光进行反射成像。

可选地，该显示设备还包括为主处理器和PGU供电的电源。

在一些示例中，显示设备为投影仪，反射器件为光屏。在另一些示例中，显示设备为增强现实(augmented reality，AR)眼镜。

本申请实施例还提供了一种显示设备，该显示设备包括投影系统300，投影系统300为前述任一种投影系统300。该投影系统300用于将成像光投射到挡风玻璃上。示例性地，显示设备为HUD。

图12是本申请实施例提供的一种HUD的结构示意图。如图12所示，该HUD包括投影系统300，该投影系统300为图3至图11所示实施例中的任一种投影系统300，该投影系统300用于将成像光投射在挡风玻璃2上。

示例性地，挡风玻璃2为交通工具的挡风玻璃。交通工具包括但不限于汽车、飞机、火车或者轮船等。

如图12所示，HUD的类型可以为AR-HUD。对于AR-HUD而言，图像S在挡风玻璃内侧(即驾驶员人眼所在的一侧)成像。在一些示例中，图像S为增强现实显示图像，用于显示外界物体的指示信息和导航信息等信息。外界物体的指示信息包括但不限于安全车距、周围障碍物和倒车影像等。导航信息包括但不限于方向箭头、距离和行驶时间等。可选的，图像S也可以为状态显示图像，用于显示交通工具的状态信息。以汽车为例，交通工具的状态信息包括但不限于行驶速度、行驶里程、燃油量、水温和车灯状态等信息。

可选地，为了将投影系统300输出的成像光投射到挡风玻璃上合适的位置，HUD还包括空间光路结构，用于将两路成像光导向挡风玻璃的不同位置。空间光路结构包括以下光学器件中的一种或多种：透镜、平面反射镜、曲面反射镜等等。

本申请实施例还提供了一种交通工具，该交通工具前述任一种显示设备。交通工具包括但不限于汽车、飞机、火车或者轮船等。

图13是本申请实施例提供的显示设备的电路示意图。如图13所示，显示设备中的电路主要包括包含主处理器(host CPU)1101，外部存储器接口1102，内部存储器1103，音频模块1104，视频模块1105，电源模块1106，无线通信模块1107，I/O接口1108、视频接口1109、显示电路1110和调制器1111等。其中，主处理器1101与其周边的元件，例如外部存储器接口1102，内部存储器1103，音频模块1104，视频模块1105，电源模块1106，无线通信模块1107，I/O接口1108、视频接口1109、显示电路1110可以通过总线连接。主处理器1101可以称为前端处理器。

另外，本申请实施例示意的电路图并不构成对显示设备的具体限定。在本申请另一些实施例中，显示设备可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件，软件或软件和硬件的组合实现。

其中，主处理器1101包括一个或多个处理单元，例如：主处理器1101可以包括应用处理器(application processor，AP)，调制解调处理器，图形处理器(graphicsprocessing unit，GPU)，图像信号处理器(image signal processor，ISP)，控制器，视频编解码器，数字信号处理器(digital signal processor，DSP)，基带处理器，和/或神经网络处理器(neural-network processing unit，NPU)等。其中，不同的处理单元可以是独立的器件，也可以集成在一个或多个处理器中。

主处理器1101中还可以设置存储器，用于存储指令和数据。在一些实施例中，主处理器1101中的存储器为高速缓冲存储器。该存储器可以保存主处理器1101刚用过或循环使用的指令或数据。如果主处理器1101需要再次使用该指令或数据，可从所述存储器中直接调用。避免了重复存取，减少了主处理器1101的等待时间，因而提高了系统的效率。

在一些实施例中，显示设备还可以包括多个连接到主处理器1101的输入输出(input/output，I/O)接口1108。I/O接口1108可以包括集成电路(inter-integratedcircuit，I2C)接口，集成电路内置音频(inter-integrated circuit sound，I2S)接口，脉冲编码调制(pulse code modulation，PCM)接口，通用异步收发传输器(universalasynchronous receiver/transmitter，UART)接口，移动产业处理器接口(mobileindustry processor interface，MIPI)，通用输入输出(general-purpose input/output，GPIO)接口，用户标识模块(subscriber identity module，SIM)接口，和/或通用串行总线(universal serial bus，USB)接口等。上述I/O接口1108可以连接鼠标、触摸板、键盘、摄像头、扬声器/喇叭、麦克风等设备，也可以连接显示设备上的物理按键(例如音量键、亮度调节键、开关机键等)。

外部存储器接口1102可以用于连接外部存储卡，例如Micro SD卡，实现扩展显示设备的存储能力。外部存储卡通过外部存储器接口1102与主处理器1101通信，实现数据存储功能。

内部存储器1103可以用于存储计算机可执行程序代码，所述可执行程序代码包括指令。内部存储器1103可以包括存储程序区和存储数据区。其中，存储程序区可存储操作系统，至少一个功能所需的应用程序(比如通话功能，时间设置功能等)等。存储数据区可存储显示设备使用过程中所创建的数据(比如电话簿，世界时间等)等。此外，内部存储器1103可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件，闪存器件，通用闪存存储器(universal flash storage，UFS)等。主处理器1101通过运行存储在内部存储器1103的指令，和/或存储在设置于主处理器1101中的存储器的指令，执行显示设备的各种功能应用以及数据处理。

显示设备可以通过音频模块1104以及应用处理器等实现音频功能。例如音乐播放，通话等。

音频模块1104用于将数字音频信息转换成模拟音频信号输出，也用于将模拟音频输入转换为数字音频信号。音频模块1104还可以用于对音频信号编码和解码，例如进行放音或录音。在一些实施例中，音频模块1104可以设置于主处理器1101中，或将音频模块1104的部分功能模块设置于主处理器1101中。

视频接口1109可以接收外部输入的音视频信号，其具体可以为高清晰多媒体接口(high definition multimedia interface，HDMI)，数字视频接口(digital visualinterface，DVI)，视频图形阵列(video graphics array，VGA)，显示端口(display port，DP)等，视频接口1109还可以向外输出视频。当显示设备作为抬头显示使用时，视频接口1109可以接收周边设备输入的速度信号、电量信号，还可以接收外部输入的AR视频信号。当显示设备作为投影仪使用时，视频接口1109可以接收外部电脑或终端设备输入的视频信号。

视频模块1105可以对视频接口1109输入的视频进行解码，例如进行H.264解码。视频模块还可以对显示设备采集到的视频进行编码，例如对外接的摄像头采集到的视频进行H.264编码。此外，主处理器1101也可以对视频接口1109输入的视频进行解码，然后将解码后的图像信号输出到显示电路1110。

显示电路1110和调制器1111用于显示对应的图像。在本实施例中，视频接口1109接收外部输入的视频源信号，视频模块1105进行解码和/或数字化处理后输出一路或多路图像信号至显示电路1110，显示电路1110根据输入的图像信号驱动调制器1111将入射的偏振光进行成像，进而输出成像光。此外，主处理器1101也可以向显示电路1110输出图像信号。

可选地，在本实施例中，显示电路1110以及调制器1111可以属于图像调制器340或图像调制器312中的电子元件，显示电路1110可以称为驱动电路。

电源模块1106用于根据输入的电力(例如直流电)为主处理器1101和光源110提供电源，电源模块1106中可以包括可充电电池，可充电电池可以为主处理器1101和光源110提供电源。光源110发出的光可以传输到调制器1111进行成像，从而形成图像光信号。

无线通信模块1107可以使得显示设备与外界进行无线通信，其可以提供无线局域网(wireless local area networks，WLAN)(如无线保真(wireless fidelity，Wi-Fi)网络)，蓝牙(bluetooth，BT)，全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GNSS)，调频(frequency modulation，FM)，近距离无线通信技术(near fieldcommunication，NFC)，红外技术(infrared，IR)等无线通信的解决方案。无线通信模块1107可以是集成至少一个通信处理模块的一个或多个器件。无线通信模块1107经由天线接收电磁波，将电磁波信号调频以及滤波处理，将处理后的信号发送到主处理器1101。无线通信模块1107还可以从主处理器1101接收待发送的信号，对其进行调频，放大，经天线转为电磁波辐射出去。

另外，视频模块1105进行解码的视频数据除了通过视频接口1109输入之外，还可以通过无线通信模块1107以无线的方式接收或从外部存储器中读取，例如显示设备可以通过车内的无线局域网从终端设备或车载娱乐系统接收视频数据，显示设备还可以读取外部存储器中存储的音视频数据。

可选地，在本申请实施例中，调制器1111可以是图9至图11中所示的图像调制器340或图像调制器312。光源110可以是图9至图11中所示的光源311或光源370。

上述显示设备可以安装在交通工具上，请参见图14，图14是本申请实施例提供的一种交通工具的一种可能的功能框架示意图。

如图14所示，交通工具的功能框架中可包括各种子系统，例如图示中的传感器系统12、控制系统14、一个或多个外围设备16(图示以一个为例示出)、电源18、计算机系统20和抬头显示系统22。可选地，交通工具还可包括其他功能系统，例如为交通工具提供动力的引擎系统等等，本申请这里不做限定。

其中，传感器系统12可包括若干检测装置，这些检测装置能感受到被测量的信息，并将感受到的信息按照一定规律将其转换为电信号或者其他所需形式的信息输出。如图示出，这些检测装置可包括全球定位系统(global positioning system，GPS)、车速传感器、惯性测量单元(inertial measurement unit，IMU)、雷达单元、激光测距仪、摄像装置、轮速传感器、转向传感器、档位传感器、或者其他用于自动检测的元件等等，本申请并不做限定。

控制系统14可包括若干元件，例如图示出的转向单元、制动单元、照明系统、自动驾驶系统、地图导航系统、网络对时系统和障碍规避系统。可选地，控制系统14还可包括诸如用于控制车辆行驶速度的油门控制器及发动机控制器等元件，本申请不做限定。

外围设备16可包括若干元件，例如图示中的通信系统、触摸屏、用户接口、麦克风以及扬声器等等。其中，通信系统用于实现交通工具和除交通工具之外的其他设备之间的网络通信。在实际应用中，通信系统可采用无线通信技术或有线通信技术实现交通工具和其他设备之间的网络通信。该有线通信技术可以是指车辆和其他设备之间通过网线或光纤等方式通信。

电源18代表为车辆提供电力或能源的系统，其可包括但不限于再充电的锂电池或铅酸电池等。在实际应用中，电源中的一个或多个电池组件用于提供车辆启动的电能或能量，电源的种类和材料本申请并不限定。

交通工具的若干功能均由计算机系统20控制实现。计算机系统20可包括一个或多个处理器2001(图示以一个处理器为例示出)和存储器2002(也可称为存储装置)。在实际应用中，该存储器2002也在计算机系统20内部，也可在计算机系统20外部，例如作为交通工具中的缓存等，本申请不做限定。其中，

处理器2001可包括一个或多个通用处理器，例如图形处理器(graphicprocessing unit，GPU)。处理器2001可用于运行存储器2002中存储的相关程序或程序对应的指令，以实现车辆的相应功能。

存储器2002可以包括易失性存储器(volatile memory)，例如RAM；存储器也可以包括非易失性存储器(non-vlatile memory)，例如ROM、快闪存储器(flash memory)、HDD或固态硬盘SSD；存储器2002还可以包括上述种类的存储器的组合。存储器2002可用于存储一组程序代码或程序代码对应的指令，以便于处理器2001调用存储器2002中存储的程序代码或指令以实现车辆的相应功能。该功能包括但不限于图14所示的车辆功能框架示意图中的部分功能或全部功能。本申请中，存储器2002中可存储一组用于车辆控制的程序代码，处理器2001调用该程序代码可控制车辆安全行驶，关于如何实现车辆安全行驶具体在本申请下文详述。

可选地，存储器2002除了存储程序代码或指令之外，还可存储诸如道路地图、驾驶线路、传感器数据等信息。计算机系统20可以结合车辆功能框架示意图中的其他元件，例如传感器系统中的传感器、GPS等，实现车辆的相关功能。例如，计算机系统20可基于传感器系统12的数据输入控制交通工具的行驶方向或行驶速度等，本申请不做限定。

抬头显示系统22可包括若干元件，例如图示出的前挡玻璃，控制器和抬头显示器。控制器用于根据用户指令生成图像(例如生成包含车速、电量/油量等车辆状态的图像以及增强现实AR内容的图像)，并将该图像发送至抬头显示器进行显示；抬头显示器可以包括图像生成单元、反射镜组合，前挡玻璃用于配合抬头显示器以实现抬头显示系统的光路，以使在驾驶员前方呈现目标图像。可选地，抬头显示系统中的部分元件的功能也可以由车辆的其它子系统来实现，例如，控制器也可以为控制系统中的元件。

其中，本申请图14示出包括四个子系统：传感器系统12、控制系统14、计算机系统20和抬头显示系统22，仅为示例，并不构成限定。在实际应用中，交通工具可根据不同功能对车辆中的若干元件进行组合，从而得到相应不同功能的子系统。在实际应用中，交通工具可包括更多或更少的系统或元件，本申请不做限定。

上述交通工具可以为轿车、卡车、摩托车、公共汽车、船、飞机、直升飞机、割草机、娱乐车、游乐场车辆、施工设备、电车、高尔夫球车、火车、和手推车等，本申请实施例不做特别的限定。

其中，图14中的抬头显示系统22可以是前述显示设备。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

Claims (17)

1.一种投影系统，其特征在于，包括：

出光表面，用于发出目标图像范围的光束；

光阑，所述光阑位于所述光束的传播方向上，所述光阑用于遮挡所述光束边缘的发散角；

反射镜，用于将经过所述光阑的所述光束投射至挡风玻璃或人眼。

2.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述光阑与所述出光表面之间的距离s符合以下关系：

其中，W为所述目标图像范围的宽度，d为所述光阑的通光区域的宽度，θ₀为所述光束在所述出光表面上的发散角。

3.根据权利要求2所述的投影系统，其特征在于，所述W为所述目标图像范围的宽度修正值，所述宽度修正值小于所述目标图像范围的实际宽度。

4.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述光阑与所述出光表面之间的距离s符合以下关系：

其中，H为所述目标图像范围的高度，h为所述通光区域的高度，θ₀为所述光束在所述出光表面上的发散角。

5.根据权利要求4所述的投影系统，其特征在于，所述H为所述目标图像范围的高度修正值，所述高度修正值小于所述目标图像范围的实际高度。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的投影系统，其特征在于，所述出光表面包括光源，所述光束为所述光源发出的照明光束，所述照明光束经所述光阑后入射至图像调制器。

7.根据权利要求6所述的投影系统，其特征在于，所述图像调制器用于：

根据图像数据，调制所述光源发出的所述照明光束。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的投影系统，其特征在于，所述出光表面包括图像调制器，所述光束为所述图像调制器输出的成像光，所述成像光经所述光阑后入射至成像镜头。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的投影系统，其特征在于，还包括成像镜头，所述光束为所述成像镜头投射的成像光；

所述出光表面包括扩散屏，所述扩散屏用于接收所述成像镜头投射的所述成像光，并对所述成像光进行漫反射，漫反射后的所述成像光经所述光阑入射至所述反射镜。

10.一种投影系统，其特征在于，包括：

出光表面，用于发出目标图像范围的光束；

光阑，所述光阑的通光区域小于所述目标图像范围，且位于所述光束的传播方向上；

所述光阑为透明度渐变的光阑，所述光阑上靠近所述通光区域边缘的部分的透明度，高于远离所述通光区域边缘的部分的透明度；

反射镜，用于将经过所述光阑的所述光束投射至挡风玻璃或人眼。

11.根据权利要求10中所述的投影系统，其特征在于，所述出光表面包括光源，所述光束为所述光源发出的照明光束，所述照明光束经所述光阑后入射至图像调制器。

12.根据权利要求11所述的投影系统，其特征在于，所述图像调制器用于：

根据图像数据，调制所述光源发出的所述照明光束。

13.根据权利要求10所述的投影系统，其特征在于，所述出光表面包括图像调制器，所述光束为所述图像调制器输出的成像光，所述成像光经所述光阑后入射至成像镜头。

14.根据权利要求10所述的投影系统，其特征在于，还包括成像镜头，所述光束为所述成像镜头投射的成像光；

所述出光表面包括扩散屏，所述扩散屏用于接收成像镜头投射的光束，并对所述成像光进行漫反射，漫反射后的所述成像光经所述光阑入射至所述反射镜。

15.一种显示设备，其特征在于，包括主处理器、反射器件以及如权利要求1至14中任一项所述的投影系统；

所述主处理器用于向所述投影系统发送图像数据；

所述反射器件用于对所述投影系统投射的所述成像光进行反射成像。

16.一种显示设备，其特征在于，包括如权利要求1至14中任一项所述的投影系统，所述投影系统用于将所述成像光投射到挡风玻璃。

17.一种交通工具，其特征在于，包括如权利要求15或16所述的显示设备。

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