一种裸眼3D-HUD显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种裸眼3D‑HUD显示装置，包括3D图像显示装置和HUD光机，所述3D图像显示装置包括照明系统、显示模组和分光光栅，所述显示模组与分光光栅之间有透明介质；所述裸眼3D‑HUD显示装置通过显示模组生成图像元素，同时显示模组上的图像穿过透明介质和分光光栅，再通过HUD光机，最终将显示的HUD信息直接投射到人眼视觉系统，通过人眼视觉系统与交通状况进行融合，形成视野内的3D立体可视区域。本发明专利技术将分光光栅与HUD光机结合，使驾驶者直接观看到立体图像，并且依据不同需求可以自由切换为平面显示HUD或立体显示HUD，将图像信息精确结合于实际交通路况中，提高驾驶的安全性。

A naked eye 3D-HUD display device

The invention discloses a naked-eye 3D HUD display device, which comprises a 3D image display device and a HUD optical machine. The 3D image display device includes a lighting system, a display module and a splitting grating. There is a transparent medium between the display module and the splitting grating. The naked-eye 3D HUD display device generates image elements through the display module. At the same time, the image on the display module passes through transparent medium and light grating, and then through HUD optical machine, the HUD information is projected directly to the human visual system, which fuses the human visual system with traffic conditions to form a 3D stereoscopic visual area in the visual field. The invention combines the spectroscopic grating with the HUD optical machine, enables the driver to directly see the stereoscopic image, and can freely switch to the plane display HUD or stereoscopic display HUD according to different needs, and accurately combines the image information with the actual traffic conditions, so as to improve the driving safety.

【技术实现步骤摘要】
一种裸眼3D-HUD显示装置
本专利技术属于汽车产品
，具体涉及一种裸眼3D-HUD显示装置。
技术介绍
HUD全称为HeadUpDisplay，中文叫做抬头显示器，是为让用户无需转移视线直接查看行车信息导航等信息叠加的显示器，目前很多高端车型已经配置了，它将车辆信息通过屏幕投射，显示于驾驶员前方两米左右，这样驾驶员在行车过程中就不用低头查看车辆或导航信息。无论是普通的HUD技术还是AR-HUD技术，均为利用反射的原理，使显示器显示图像放大呈现入用户眼中，但是实际看到的图像都是平面图像，使显示的虚拟图像与实际景物无法有效结合，大大降低了用户体验。目前车载HUD的缺点是，功能单一，投射距离短，显示的车辆信息相对较少，汽车中已经存在仪表内容，跟汽车的功能重复，虽然存在导航，但显示的却是2D图像，不够立体，对行车信息不够形象的体现。
技术实现思路
为了解决现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种裸眼3D-HUD显示装置。本专利技术的上述目的是通过下述技术方案来实现的：一种裸眼3D-HUD显示装置，包括3D图像显示装置和HUD光机，所述3D图像显示装置包括照明系统、显示模组和分光光栅，所述显示模组与分光光栅之间有透明介质；所述裸眼3D-HUD显示装置通过显示模组生成图像元素，同时显示模组上的图像穿过透明介质和分光光栅，再通过HUD光机，最终将显示的HUD信息直接投射到人眼视觉系统，通过人眼视觉系统与交通状况进行融合，形成视野内的3D立体可视区域。进一步的，所述分光光栅为可切换平面显示HUD或立体显示HUD的光栅，用户根据不同需求通过电控开关方式进行自由切换为平面显示HUD或立体显示HUD。本专利技术采用如上技术方案带来的有益技术效果是：本专利技术通过将分光光栅与HUD光机进行结合，使驾驶者左右眼接受到具有一定视差的图像，可直接观看到立体图像，并且依据不同需求可以自由切换平面显示HUD及立体显示HUD，将图像信息精确的结合于实际交通路况中，增强了驾驶者对于实际驾驶环境的感知，提高了驾驶的安全性，而且在不需要立体显示HUD情况下，可以零损失原始分辨率切换为平面显示HUD。本专利技术还可与ADAS系统结合，以使这种增强的信息显示效果更容易让驾驶者建立起对于自动驾驶这种新驾驶功能的信任，也为将来的汽车智能驾驶、无人驾驶提供一个重要的技术条件。本专利技术分光光栅还可与常规HUD光机兼容，经济量产性佳，成本低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1是本专利技术裸眼3D-HUD显示装置的结构框架图；图2是本专利技术一个实施例所述的裸眼3D-HUD显示装置的结构原理示意图；图3是本专利技术另一实施例所述的裸眼3D-HUD显示装置的结构原理示意图；图4是本专利技术另一实施例所述的裸眼3D-HUD显示装置的结构原理示意图；图5是本专利技术裸眼3D-HUD显示装置的光线成像原理示意图；图6是本专利技术一个实施例提供的3D图像显示装置结构示意图；图7(a)和图7(b)是本专利技术一个实施例提供的分光光栅在未通电形态与通电形态下的示意图；图8是本专利技术一个实施例提供的液晶柱状透镜光栅的结构示意图及液晶分子偏转示意图。其中，1-人眼位置，2-挡风玻璃，3-第一反射镜，4-显示模组，5-第二反射镜，6-分光光栅，7-透明介质，8-照明系统，9-分光光栅虚像，10-显示模组虚像，11-第三反射镜。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细描述，本文通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制，即所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本专利技术提供的一种裸眼3D-HUD显示装置，其主要技术方案是使用特殊设计的3D图像显示装置，并结合HUD光机(HUD光机可为W型HUD光机，也可为C型光机)，即可以实现驾驶员观看到具有立体显示效果的HUD成像系统。如图1所示，本专利技术提供的一种裸眼3D-HUD显示装置的结构框架图，主要包括感应器系统、图像控制处理系统、3D图像显示装置、HUD光机和人眼视觉系统。其中，感应器系统和图像控制处理系统相连接，图像控制处理系统与3D图像显示装置相连接。感应器系统用于接收外界信息及用户行为数据，并发送给图像控制处理系统。图像控制处理系统对接收到的外界信息及用户行为数据进行处理输出虚拟图像到3D图像显示装置，显示的图像经过HUD光机在人眼前方成放大虚像，根据不同需要左右眼可以接收相同的图像或不一样的图像。感应器系统包括红外传感器、重力传感器、压力传感器、光感传感器或对环境、行为检测的传感器中的一种或多种，可以依据具体需要选择相应的传感器。图像控制处理系统包括CPU、GPU等，可以对接收到的外界信息及用户行为数据(一系列的虚拟图像如油量、时速、车辆状况、环境状况、摄像头采集的路面状况、导航信息等)进行提取处理，并根据用户是否需要立体显示HUD，重新按照分光光栅进行排图，并输出到3D图像显示装置(显示模组)。如图2至图6所示，本专利技术设计的3D图像显示装置主要包括照明系统8、显示模组4和分光光栅6，所述显示模组4和分光光栅6之间有透明介质7。其中，透明介质7选用高透光率的透明介质，用于控制分光光栅与显示模组像素点的距离，如透明介质可以选用玻璃、PMMA、PC或空气中的一种，也可以是真空。显示模组可以选用TFT显示屏、DLP显示屏或LCOS显示屏中的一种。如图5所示，本专利技术裸眼3D-HUD显示装置的主要工作原理是：通过显示模组生成图像元素，同时显示模组上的图像穿过透明介质和分光光栅，再通过HUD光机，最终将显示的HUD信息直接投射到人眼视觉系统，通过人眼视觉系统与交通状况进行融合，形成视野内的3D立体可视区域。本专利技术设计的HUD光机为W型HUD光机或C型HUD光机。当HUD光机为W型HUD光机时，如图2所示，W型HUD光机主要包括第一反射镜3、第二反射镜5和挡风玻璃2，第一反射镜3将分光光栅6投射过来的图像射到第二反射镜5上，再通过第二反射镜5投射到挡风玻璃2上，最终通过挡风玻璃2将显示的HUD信息直接投射到人眼视觉系统，通过人眼视觉系统与交通状况进行融合，形成视野内的3D立体可视区域。将3D图像显示装置、第一反射镜3和第二反射镜5设置于挡风玻璃2下方，以避免遮挡视线。当HUD光机为C型HUD光机，图3、图4所示，C型HUD光机主要包括第三反射镜11，所述第三反射镜11将分光光栅6投射过来的图像直接投射给人眼视觉系统，通过人眼视觉系统与交通状况进行融合，形成视野内的3D立体可视区域。进一步的，上述所述第一反射镜为平面反射镜、球面反射镜、非球面反射镜或自由曲面反射镜中的一种，第二反射镜和第三反射镜为球面反射镜或自由曲面反射镜。以上所述W型HUD光机或C型HUD光机的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而非对其限制。进一步的，所述W型HUD光机或C型HUD光机中所包含的反射镜数量还可以为三个、四个或四个以上的组合，本领域普通技术人员根据实际情况所进行的自由组合，这些都应属于本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种裸眼3D‑HUD显示装置，包括3D图像显示装置和HUD光机，所述3D图像显示装置包括照明系统、显示模组和分光光栅，所述显示模组与分光光栅之间有透明介质；所述裸眼3D‑HUD显示装置通过显示模组生成图像元素，同时显示模组上的图像穿过透明介质和分光光栅，再通过HUD光机，最终将显示的HUD信息直接投射到人眼视觉系统，通过人眼视觉系统与交通状况进行融合，形成视野内的3D立体可视区域。

【技术特征摘要】
2017.08.25 CN 201710741228X1.一种裸眼3D-HUD显示装置，包括3D图像显示装置和HUD光机，所述3D图像显示装置包括照明系统、显示模组和分光光栅，所述显示模组与分光光栅之间有透明介质；所述裸眼3D-HUD显示装置通过显示模组生成图像元素，同时显示模组上的图像穿过透明介质和分光光栅，再通过HUD光机，最终将显示的HUD信息直接投射到人眼视觉系统，通过人眼视觉系统与交通状况进行融合，形成视野内的3D立体可视区域。2.根据权利要求1所述的裸眼3D-HUD显示装置，其特征在于，所述分光光栅为可切换平面显示HUD或立体显示HUD的光栅，用户根据不同需求通过电控开关方式进行自由切换为平面显示HUD或立体显示HUD。3.根据权利要求2所述的裸眼3D-HUD显示装置，其特征在于，所述分光光栅为液体透镜光栅、液晶狭缝光栅或液晶透镜光栅中的一种。4.根据权利要求1所述的裸眼3D-HUD显示装置，其特征在于，所述显示模组和分光光栅以一定距离d放置，所述d通过如下公式确定：d＝n*ls–n*lv＝n*ls-n*f*(D*l’s-le*P’-pitch)/(D+P’-pitch)/[f+(D*l’s-le*P’-pitch)/(D+P’-pitch)]；其中，n为透明介质折射率，ls为显示模组距离HUD光机的距离，lv为分光光栅距离HUD光机的距离，f为HUD光机焦距，D为人眼瞳孔间距，l’s为显示模组虚像距离，le为眼睛到HUD光机的距离，P’-pitch为显示模组像素虚像周期。5.根据权利要求1所述的裸眼3D-HUD显示装置，其特征在于，所述HUD光机为W型HUD光机或C型HUD光机；当HUD光机为W型HUD光机时，所述W型HUD光机包括第一反射镜、第二反射镜和挡风玻璃，所述3D图像显...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈贵喜，陈晓华，
申请(专利权)人：深圳京龙睿信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44