RU155549U1 - Устройство для отображения информации - Google Patents

Abstract

1. Устройство отображения информации включает в себя следующие элементы:a. компактный корпус;b. контроллер, который сравнивает значение скорости, поступающее с датчика скорости, с пороговым значением, и в зависимости от скорости транспортного средства выключает средство передачи действительного изображения и включает только средство передачи виртуального изображения для передачи, по крайней мере, или информации о текущей скорости транспортного средства, или верхней допустимой скорости для данного участка трассы;c. датчик скорости;d. средство передачи виртуального изображения, которое включает в себя, по меньшей мере, источник когерентного излучения, осветительную оптику, матрицу и оптику, включающую в свою очередь набор оптических элементов, для формирования виртуального изображения через пленку на лобовом стекле автомобиля, которая представляет собой либо голограмму, либо дифракционную решетку;e. средство передачи действительного изображения, которое включает в себя источники излучения видимого света, осветительную оптику, матрицу или средство развертки и оптику, включающую в свою очередь набор оптических элементов, для формирования действительного изображения на частично прозрачную пленку на лобовом стекле автомобиля.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве источника когерентного излучения для средства передачи виртуального изображения используется лазер или лазерный светодиод.3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в качестве оптических элементов для средства передачи виртуального изображения используются линзы и/или зеркала, и/или голограммы.4. Устройство по п. 3, отличающееся �

Description

Полезная модель относится к оптико-электронным устройствам, в частности, для отображения информации водителям транспортных средств, например, автомобилей.

Уровень техники

Из уровня техники известен патент Российской Федерации RU 2424541, опубликованный 20 октября 2011 года, который описывает устройство отображения визуальной информации на лобовом стекле транспортного средства, включающее источник изображения, представляющий собой жидкокристаллическую матрицу со светодиодной подсветкой, зеркало, принимающее свет от источника изображения, и вогнутое асферическое зеркало, направляющее свет на лобовое стекло, отличающееся тем, что зеркало, принимающее свет от источника изображения, выполнено выпуклым асферическим. Причем, источник изображения выдает информацию о скорости движения автомобиля, запасе топлива, состоянии двигателя и бортовой аппаратуры, показания бортовых видеокамер, в том числе, заднего вида и ночного видения, навигационную информацию (GPS), а также телекоммуникационную информацию (мобильная телефонная связь). Вся информация к источнику изображения поступает от бортового компьютера автомобиля. Технический результат - коррекция дисторсионных искажений, улучшение коррекции кривизны и астигматизма формируемого изображения в широком поле зрения.

Из уровня техники известен патент США US8436952 В2, опубликованный 7 мая 2013 года. В документе описано гибридное устройство отображения информации на лобовом стекле транспортного средства. Причем в системе подсветки предлагается использовать специальный элемент, который смешивает излучение из внешней среды с излучением источника от внутреннего электрического питания и обеспечивает равномерное свет для системы дисплея. Технический результат - высокая яркость картинки в условиях яркого внешнего света.

Из уровня техники известен патент США US8269652 В2, опубликованный 18 сентября 2012 года, в котором раскрыт способ и устройство отображения графической информации. Устройство отображения информации отличается тем, что практически прозрачный экран на выделенной заранее части лобового стекла содержит светоизлучающие частицы одного или нескольких видов или микроструктуру, которые формируют светящийся дисплей. То есть информация отображается непосредственно на лобовом стекле. Система также включает компьютер, который анализирует информацию о состоянии на дороге и своевременно отображает ее на экране.

Из уровня техники известен патент США US7031067, опубликованный 18 апреля 2006 года, описывающий устройство вывода информации на лобовое стекло автомобиля, которое является наиболее близким аналогом и включает в себя расположенные на оптическое оси связанные между собой элементы: индикатор излучения в видимом спектральном диапазоне, создающий изображение; набор линз для преобразования видимого излучения от индикатора; голографический элемент, который осуществляет необходимое увеличение изображения и создает виртуальное изображение. Технический результат - снижение стоимости и размеров устройства.

Техническая задача

В перечисленных решениях присутствует один важный недостаток, который заключается в том, что данные системы изначально спроектированы для работы либо только с виртуальным изображением, либо только с действительным. Поэтому, несмотря на то, что при использовании в транспортном средстве коллиматорной системы водитель может не отвлекаться от управления из-за перефокусировки зрения с дороги на лобовое стекло, качество виртуального изображения (под качеством изображения здесь и далее имеется ввиду высокое разрешение и минимальные аберрации см. Applied Optics, Vol. 48, Issue 14, pp. 2655-2668 (2009)) значительно хуже, чем в оптических системах, проецирующих действительное изображение на лобовое стекло. И наоборот, спроецированное на лобовое стекло изображение обладает хорошим качеством, однако необходима переаккомодация зрения. В предлагаемом техническом решении удается решить данную проблему - обеспечение безопасности вождения автомобиля за счет высокого качества отображаемой информации при помощи комбинированного использования систем (системы передачи виртуального изображения и системы передачи действительного изображения) в зависимости от скорости транспортного средства.

Другая решаемая задача, это информационное обеспечение водителя транспортного средства в зависимости от положения средства.

Решение

Для решения поставленных задач было разработано следующее устройство. Устройство отображения информации включает в себя следующие элементы:

а. компактный корпус;

b. контроллер, который сравнивает значение скорости, поступающее с датчика скорости, с пороговым значением, и в зависимости от скорости транспортного средства выключает средство передачи действительного изображения и включает только средство передачи виртуального изображения для передачи, по крайней мере, или информации о текущей скорости транспортного средства, или верхней допустимой скорости для данного участка трассы;

c. датчик скорости;

d. средство передачи виртуального изображения, которое включает в себя, по меньшей мере, источник когерентного излучения, осветительную оптику, матрицу и оптику, включающую в свою очередь набор оптических элементов, для формирования виртуального изображения через пленку на лобовом стекле автомобиля, которая представляет собой либо голограмму, либо дифракционную решетку, записанные для работы на определенной длине волны и прозрачные для остальной части видимого спектра, либо светофильтр, отражающий свет на определенной длине волны и прозрачный для остальной части видимого спектра;

e. средство передачи действительного изображения, которое включает в себя источники излучения видимого света, осветительную оптику, матрицу или систему развертки и оптику, включающую в свою очередь набор оптических элементов, для формирования действительного изображения на частично прозрачную пленку на лобовом стекле автомобиля, которая диффузно отражает только заранее выбранную часть спектра видимого излучения.

Устройство может быть реализовано таким образом, что в качестве оптических элементов для средства передачи виртуального изображения используются линзы и/или зеркала и/или голограммы.

Устройство может быть реализовано таким образом, что в качестве матрицы для средства передачи виртуального изображения используется DLP матрица, или LCD матрица, или LCoS матрица.

Устройство может быть реализовано таким образом, что в качестве оптических элементов для средства передачи действительного изображения используются линзы и/или зеркала и/или голограммы.

Устройство может быть реализовано таким образом, что в качестве источников излучения видимого света для средства передачи действительного изображения используются лазеры и/или лазерные светодиоды, и/или светодиоды, и/или фосфоры для преобразования излучения.

Устройство может быть реализовано таким образом, что в качестве матрицы для средства передачи действительного изображения используется DLP матрица, или LCD матрица, или LCoS матрица, или система лазерной развертки (например, MEMS).

Устройство может быть реализовано таким образом, что включает также датчик положения, который является приемником GPS и/или ГЛОНАСС.

Перечень фигур

На фиг. 1 изображена принципиальная схема работы устройства, которая включает предложенное устройство 1, средство передачи виртуального изображения 2 (без пленки на лобовом стекле), средство передачи действительного изображения 3 (без пленки на лобовом стекле), лобовое стекло автомобиля 4, пленку, на которую проецируется действительное изображение 5, пленку, на которую проецируется виртуальное изображение 6.

На фиг. 2 изображена принципиальная схема отображения виртуальной информации, включающая предложенное устройство 1, установленное на торпеде автомобиля 7, которое проецирует виртуальное изображение 9 через пленку (голографическую) 10 на лобовом стекле 4 в глаза 8 водителя транспортного средства.

На фиг. 3 изображена принципиальная схема отображения действительной информации, включающая предложенное устройство 1, установленное на торпеде автомобиля 7, которое проецирует виртуальное изображение на пленку (голографическую) 11 на лобовом стекле 4.

На фиг. 4 изображен прототип устройства, включающий средство передачи виртуального изображения 2 (без пленки на лобовом стекле), средство передачи действительного изображения 3 (без пленки на лобовом стекле).

Детальное описание решения

Под голограммой в данной работе подразумевается пленка, в которой записана определенная фазовая структура так, что в первом случае пленка в зависимости от записанной структуры заменяет в узком спектральном диапазоне работу таких оптических элементов как, например, плоское зеркало, зеркало с определенной кривизной или линза, а во втором случае работает как диффузный рассеиватель части падающего света для широкого спектрального диапазона.

Устройство отображения информации включает в себя следующие элементы: контроллер, датчик скорости, средство передачи виртуального изображения 2 и 6, средство передачи действительного изображения 3 и 5, компактный корпус, который содержит и жестко связывает в пространстве все перечисленные элементы, как показано на фиг. 4,. При этом средство передачи виртуального изображения 2 и 6 включает в себя источник когерентного излучения (лазер или лазерный светодиод), осветительную оптику, матрицу (DLP, или LCD, или LCoS) и оптику, включающую в свою очередь набор оптических элементов 1 (линзы и/или зеркала и/или голограммы), для формирования виртуального изображения 9 через пленку 10 на лобовом стекле 4 автомобиля, играющую роль силового оптического элемента, например, сферического зеркала на длине волны источника, которая представляет собой либо голограмму, либо дифракционную решетку, записанные для работы на определенной длине волны и прозрачные для остальной части видимого спектра, либо светофильтр, отражающий свет на определенной длине волны и прозрачный для остальной части видимого спектра. Средство передачи действительного изображения 3 и 5 включает в себя источники излучения видимого света (лазеры и/или лазерные светодиоды, и/или светодиоды, и/или фосфоры для преобразования излучения), осветительную оптику, матрицу (DLP, или LCD, или LCoS) или средство развертки (например, на основе MEMS) и оптику, включающее в свою очередь набор оптических элементов 1, для формирования действительного изображения на частично прозрачной (имеет коэффициент пропускания для видимого спектра более 70%) пленку 11 на лобовом стекле 4 автомобиля, которая диффузно отражает только заранее выбранную часть спектра видимого излучения. Компактный корпус 1 содержит контроллер, элементы средства передачи виртуального и действительного изображений, и не включает пленки 5 и 6 на лобовом стекле 4 автомобиля. Пленка средства передачи виртуального изображения 6 наклеивается на пленку средства передачи действительного изображения 5.

Устройство работает следующим образом. Информация (картинка) для вывода водителю формируется на матрице, которую освещает когерентный источник в случае средства передачи виртуального изображения или освещают источники излучения видимого света в случае средства передачи действительного изображения. При этом, матрицы для двух средств могу быть разными. Далее оптика средства передачи виртуального изображения формирует мнимое изображение 9. Либо оптика средства передачи действительного изображения формирует картинку на лобовом пленке 11 на лобовом стекле 4. В качестве пленки оптики средства передачи действительного изображения можно использовать диффузную пленку фирмы Dupont, которая прозрачна во всем видимом диапазоне и только часть излучения (в пределах от 15 до 30%) диффузно отражает обратно.

Устройство работает следующим образом. Контроллер получает от датчика скорости значение скорости транспортного средства и сравнивает с пороговым значением (может лежать в диапазоне 0-40 км/ч), в результате чего включает средство передачи виртуального изображения 2, 6 и с целью обеспечить безопасность вождения выключает средство передачи действительного изображения 3, 5. При этом в зависимости от скорости транспортного средства контроллер принимает решение о том, какую информацию можно выводить, а какую необходимо заблокировать. Например, при скорости свыше 120 км/ч включено только средство передачи виртуального изображения и передается только информация о текущей скорости транспортного средства и верхней допустимой скорости для данного участка трассы, а также возможных препятствиях впереди. При скорости от 20 км/ч до 120 км/ч контроллер может также разрешать выводить через средство передачи виртуального изображения информацию о предстоящих маневрах. При скорости ниже 20 км/ч включается средство передачи действительного изображения, и выводится информация об объектах культуры, досуга, развлечения, спорта, искусства, расположенных в непосредственной близости от транспортного средства, а также рекламу.

Устройство может включать датчик положения (например, приемник GPS и/или ГЛОНАСС) и базы данных.

В этом случае устройство работает следующим образом. Контроллер получает информацию (например, координаты положения) с датчика положения транспортного средства, после чего находит в базе данных соответствующую информацию (например, информация об объектах культуры, досуга, развлечения, спорта, искусства, расположенных в непосредственной близости) и выводит через одно из средств передачи изображения. Описанный способ позволяет безопасно для водителя в процессе вождения получать доступ к интерактивной информации через беспроводное соединение. Управление может осуществляться либо голосом, либо через кнопки на руле или на самом компьютере. При этом базы данных могут быть расположены на удаленном сервере, и доступ к ним осуществляется в режиме реального времени, или быть загруженными в программное обеспечение, которое периодически может обновляться.

Технический результат заявляемого решения - обеспечение безопасности вождения автомобиля, который достигается тем, что при превышении порогового значения скорости контроллер включает только виртуальное изображение и передается только информация о текущей скорости транспортного средства, верхней допустимой скорости для данного участка и возможных препятствиях впереди.

Claims (8)

1. Устройство отображения информации включает в себя следующие элементы:

a. компактный корпус;

b. контроллер, который сравнивает значение скорости, поступающее с датчика скорости, с пороговым значением, и в зависимости от скорости транспортного средства выключает средство передачи действительного изображения и включает только средство передачи виртуального изображения для передачи, по крайней мере, или информации о текущей скорости транспортного средства, или верхней допустимой скорости для данного участка трассы;

c. датчик скорости;

d. средство передачи виртуального изображения, которое включает в себя, по меньшей мере, источник когерентного излучения, осветительную оптику, матрицу и оптику, включающую в свою очередь набор оптических элементов, для формирования виртуального изображения через пленку на лобовом стекле автомобиля, которая представляет собой либо голограмму, либо дифракционную решетку;

e. средство передачи действительного изображения, которое включает в себя источники излучения видимого света, осветительную оптику, матрицу или средство развертки и оптику, включающую в свою очередь набор оптических элементов, для формирования действительного изображения на частично прозрачную пленку на лобовом стекле автомобиля.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве источника когерентного излучения для средства передачи виртуального изображения используется лазер или лазерный светодиод.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в качестве оптических элементов для средства передачи виртуального изображения используются линзы и/или зеркала, и/или голограммы.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что в качестве матрицы для средства передачи виртуального изображения используется DLP матрица, или LCD матрица, или LCoS матрица.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве оптических элементов для средства передачи действительного изображения используются линзы и/или зеркала, и/или голограммы.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что в качестве источников излучения видимого света для средства передачи действительного изображения используются лазеры и/или лазерные светодиоды, и/или светодиоды, и/или фосфоры для преобразования излучения.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что в качестве матрицы для средства передачи действительного изображения используется DLP матрица, или LCD матрица, или LCoS матрица, или средство лазерной развертки (например MEMS).

8. Устройство по любому из пп. 1-7, отличающееся тем, что включает также датчик положения, который является приемником GPS и/или ГЛОНАСС.

Images