抬头显示器以及用于产生自动立体观测的图像的方法技术

本发明专利技术涉及用于车辆的自动立体观测的抬头显示器。抬头显示器包括：具有发射区域的显示单元，发射区域用于发射出第一光束、第二光束、第三光束以及第四光束；第一光学元件，其与显示单元间隔开地布置在第一与第二光束的光路中，且被构造用于将第一光束朝为观察者的左眼分配的第一方向引导并且将第二光束朝为观察者的右眼分配的第二方向引导；以及第二光学元件，其与显示单元间隔开地布置在第三及第四光束的光路中，且被构造用于将第三光束朝为观察者的左眼分配的第三方向引导并且将第四光束朝为观察者的右眼分配的第四方向引导；至少一个转向元件，其用于使由第一光学元件和/或第二光学元件发射出的光束转向到观察者的视野中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及按照独立权利要求所述类型的装置或方法。
技术介绍
传统的自动立体观测的显示器可以具有透镜状屏幕或者屏障掩模，以便将为了显示自动立体观测的（autostereoskopisch）、即三维的图像所必需的子图像引导到观察者的左眼或右眼中。WO 2008011888 A1例如说明了一种用于在计算机屏幕上显示自动立体观测的图像的方法。此外，公开了用于车辆的抬头显示器，所述抬头显示器可以将二维的图像投影到驾驶员的视野中。
技术实现思路
在这种背景前面，用在这里所介绍的方案来介绍按照独立权利要求所述的、用于车辆的自动立体观测的抬头显示器以及用于借助于车辆用的抬头显示器来产生自动立体观测的图像的方法。通过在从属权利要求中所列举的措施，可以实现在独立权利要求中所说明的装置的有利的拓展方案和改进方案。这里所介绍的方案提供了一种用于车辆的自动立体观测的抬头显示器，其中所述抬头显示器具有以下特征：显示单元，该显示单元具有：用于发射出代表左侧第一子图像的第一光束的第一发射区域、用于发射出代表右侧第一子图像的第二光束的第二发射区域、用于发射出代表左侧第二子图像的第三光束的第三发射区域以及用于发射出代表右侧第二子图像的第四光束的第四发射区域；第一光学元件，该第一光学元件与所述显示单元间隔开地布置在所述第一光束及第二光束的光路中，并且该第一光学元件被构造用于将所述第一光束朝为观察者的左眼分配的第一方向引导并且将所述第二光束朝为观察者的右眼分配的且偏离所述第一方向的第二方向引导；第二光学元件，该第二光学元件与所述显示单元间隔开地布置在所述第三光束及第四光束的光路中，并且该第二光学元件被构造用于将所述第三光束朝为左眼分配的且偏离所述第一与第二方向的第三方向引导并且将所述第四光束朝为右眼分配的且偏离所述第一、第二和第三方向的第四方向引导；以及至少一个转向元件，所述至少一个转向元件用于使由所述第一光学元件和/或所述第二光学元件发射出的光束转向到观察者的视野中。所述转向元件可以布置在所述分离的光学元件之前或者之后。“车辆”例如可以是指客车或者载货车或者营运汽车。“抬头显示器”可以是指视野显示装置并且“显示单元”可以是指一种显示器、尤其是LCD显示器。所述显示单元可以是被集成或者能够集成到车辆的仪表板中的图像产生单元——英语是picture generation unit或者PGU——的一部分。所述图像产生单元可以具有用于从后面对所述显示单元进行照明的光源。“发射区域”可以是指一种具有一定水平图像分辨率的像素区域。例如所述发射区域可以交替地关于左眼和右眼并排地布置。“子图像”可以是指立体观测的半个图像。由于同时由左眼来感知左侧子图像并且由右眼来感知所属的右侧子图像，所以对于观察者来说可以产生三维图像的印象。“光学元件”例如可以是指通过对由所述显示单元产生的图像份额进行角划分（angulares Aufteilen）的方式来产生三维图像的反射镜、透镜或者全息图（Hologramm）。为了使所述图像份额朝两个不同的方向转向，所述元件可以被划分为两部分或者具有相应的弯曲度。为所述第一或第二方向分配的光束可以形成第一视觉波瓣（Sichtkeule）或者视线波瓣（Blickkeule），在所述第一视觉波瓣或者视线波瓣之内观察者可以感知通过所述第一子图像产生的虚拟图像。相应地，为所述第三或第四方向分配的光束则可以形成与所述第一视觉波瓣不同的第二视觉波瓣，在所述第二视觉波瓣之内观察者可以感知通过所述第二子图像产生的虚拟图像。转向元件例如可以是反射镜、透镜或者全息图。所述转向元件例如可以被构造用于：将由所述第一或者第二光学元件发射出的光束通过仪表板中的盖片（Deckscheibe）来反射到车辆的挡风玻璃上。可以设置至少一个转向元件，所述转向元件被构造用于使所述光束转向90°以上。所述转向元件可以是所述抬头显示器的镜组的一部分。所述挡风玻璃可以被理解为该镜组的一部分。至少一个转向元件可以被构造用于引起由所述发射区域发射出的子图像的放大。也被称为眼睛盒的“视野”可以是指处于车辆客舱中的区域，观察者的眼睛必须处于在该区域中，以便观察者可以正确地或者完全看到由所述抬头显示器产生的图像。这里所建议的方案基于以下认识：通过在自动立体观测的抬头显示器中使用两个与显示单元分开的并且间隔开的光学元件这种方式可以产生两个朝不同的方向定向的视觉波瓣，在所述视觉波瓣之内观察者可以将由所述显示单元发射出的子图像对分别感知为一幅三维的虚拟图像。通过视觉波瓣的数目的减少以及由此用于分离所述子图像的光学元件的数目的减少，可以降低或者避免由于串音所引起的显示误差。这样的抬头显示器可以有利地仅仅用较小的附加开销通过对于传统的、具有二维显示器的抬头显示器的光学设计的改良来实现。尤其通过将所述光学元件在物理上与所述显示单元分开并且将较大的结构元件用作光学元件这样的方式，可以简化所述自动立体观测的抬头显示器的工业上的制造。在此可以产生较少的次品，因为所述光学元件在故障情况中可以容易地并且在不损坏所述显示单元的情况下加以更换。也可以考虑所述光学元件与其它显示器、例如MEMS显示器或者也用于进行背投的显示器相组合，只要所述显示器具有真实的或者虚拟的图像平面。按照一种实施方式，所述第一发射区域的宽度和/或所述第二发射区域的宽度基本上可以相当于所述第一光学元件的一半的宽度。作为补充方案或者替代方案，所述第三发射区域的宽度和/或所述第四发射区域的宽度也可以基本上相当于所述第二光学元件的一半的宽度。所述第一光学元件的宽度在此可以基本上相当于所述第二光学元件的宽度。“发射区域的宽度、也被称为节距（Pitch）”可以是指一个单个的发射区域的水平的图像分辨率。通过这种实施方式，能够实现对相应的子图像对进行像素精确的角划分。按照另一种实施方式，所述第一光学元件相对于所述第一发射区域的间距以及相对于所述第二发射区域的间距，并且作为补充方案或者替代方案所述第二光学元件相对于所述第三发射区域的间距以及相对于所述第四发射区域的间距可以根据观察者与车辆的挡风玻璃之间的距离来确定。作为补充方案或者替代方案，所述间距可以根据用于将所述第一或第二子图像的图像内容放大的放大系数来确定。这能够容易地使所述抬头显示器与不同的车型和显示尺寸相匹配。此外有利的是，所述间距、所述发射区域的宽度以及第一方向与第二方向之间的张角和/或第三与第四方向之间的张角之间的关系基本上通过以下方程式来确定：，其中p代表所述显示单元上面的子图像的宽度，x代表所述显示单元相对于分离的光学元件的间距并且α代表所述张角。由此能够在容易检查的情况下使所述光学元件定向，以便将所述光束尽可能精确地朝相应地为其分配的方向引导并且由此引导到观察者的相应的眼睛中。按照实施方式，所述第一光学元件可以是反射镜、透镜或者全息图。作为补充方案或者替代方案，所述第二光学元件可以是反射镜、透镜或者全息图。这样的光学元件耐用、可以容易地操作并且可以成本低廉地来制造。也有利的是，所述第一光学元件能够活动，以便根据观察者的头部运动来改变所述第一和第二方向。作为补充方案或者替代方案，所述第二光学元件也能够活动，以便根据观察者的头部运动来改变所述第三和第四方向。由此可以使通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于车辆的自动立体观测的抬头显示器（100），其中所述抬头显示器（100）具有以下特征：显示单元（106），该显示单元具有用于发射出代表左侧第一子图像的第一光束（210）的第一发射区域（202）、用于发射出代表右侧第一子图像的第二光束（212）的第二发射区域（204）、用于发射出代表左侧第二子图像的第三光束（214）的第三发射区域（206）以及用于发射出代表右侧第二子图像的第四光束（216）的第四发射区域（208）；第一光学元件（218），该第一光学元件与所述显示单元（106）间隔开地布置在所述第一光束（210）和第二光束（212）的光路中，并且该第一光学元件被构造用于将所述第一光束（210）朝为观察者的左眼分配的第一方向引导并且将所述第二光束（212）朝为观察者的右眼分配的且偏离所述第一方向的第二方向引导；第二光学元件（220），该第二光学元件与所述显示单元（106）间隔开地布置在所述第三光束（214）和第四光束（216）的光路中，并且该第二光学元件被构造用于将所述第三光束（214）朝为左眼分配的且偏离所述第一与第二方向的第三方向引导并且将所述第四光束（216）朝为右眼分配的且偏离所述第一、第二和第三方向的第四方向引导；以及至少一个转向元件（110），所述至少一个转向元件用于使由所述第一光学元件（218）和/或所述第二光学元件（220）发射出的光束（202、204、206、208）转向到观察者的视野（112）中。...

【技术特征摘要】
2015.04.02 DE 102015206001.21. 用于车辆的自动立体观测的抬头显示器（100），其中所述抬头显示器（100）具有以下特征：显示单元（106），该显示单元具有用于发射出代表左侧第一子图像的第一光束（210）的第一发射区域（202）、用于发射出代表右侧第一子图像的第二光束（212）的第二发射区域（204）、用于发射出代表左侧第二子图像的第三光束（214）的第三发射区域（206）以及用于发射出代表右侧第二子图像的第四光束（216）的第四发射区域（208）；第一光学元件（218），该第一光学元件与所述显示单元（106）间隔开地布置在所述第一光束（210）和第二光束（212）的光路中，并且该第一光学元件被构造用于将所述第一光束（210）朝为观察者的左眼分配的第一方向引导并且将所述第二光束（212）朝为观察者的右眼分配的且偏离所述第一方向的第二方向引导；第二光学元件（220），该第二光学元件与所述显示单元（106）间隔开地布置在所述第三光束（214）和第四光束（216）的光路中，并且该第二光学元件被构造用于将所述第三光束（214）朝为左眼分配的且偏离所述第一与第二方向的第三方向引导并且将所述第四光束（216）朝为右眼分配的且偏离所述第一、第二和第三方向的第四方向引导；以及至少一个转向元件（110），所述至少一个转向元件用于使由所述第一光学元件（218）和/或所述第二光学元件（220）发射出的光束（202、204、206、208）转向到观察者的视野（112）中。2. 根据权利要求1所述的抬头显示器（100），其中，所述第一发射区域（202）的宽度（p）和/或所述第二发射区域（204）的宽度（p）基本上相当于所述第一光学元件（218）的一半的宽度，并且/或者所述第三发射区域（206）的宽度（p）和/或所述第四发射区域（208）的宽度（p）基本上相当于所述第二光学元件（220）的一半的宽度，其中所述第一光学元件（218）的宽度（p）基本上相当于所述第二光学元件（220）的宽度（p）。3. 根据前述权利要求中任一项所述的抬头显示器（100），其中，所述第一光学元件（218）相对于所述第一发射区域（202）以及相对于所述第二发射区域（204）的间距（x）和/或所述第二光学元件（220）相对于所述第三发射区域（206）以及相对于所述第四发射区域（208）的间距（x）根据观察者与车辆的挡风玻璃之间的距离并且/或者根据用于使所述第一子图像和/或第二子图像的图像内容放大的放大系数来确定。4. 根据权利要求2和3所述的抬头显示器（100），其中所述间距（x）、所述发射区域（202、204、206、208）的宽度（p）...

【专利技术属性】
技术研发人员：T布尔格斯泰恩，J豪斯，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE