一种基于车辆驾驶的辅助显示装置及辅助显示方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于车辆驾驶的辅助显示装置及方法，包括：车速监控单元，用于检测速度并发送到系统控制单元中；系统控制单元，用于根据车速控制第一偏振控制单元实现不同偏振输出并控制图像源输出图像信息；图像源，用于根据控制发出相应的图像信息；第一偏振控制单元，用于根据系统控制单元的控制将图像信息转换为不同偏振方向的偏振光并射入到偏振分光单元中；偏振分光单元，用于接收所述第一偏振控制单元发出的偏振光并投射出去；图像信息从图像源发出，依次经过第一偏振控制单元及偏振分光单元，最后投射到辅助显示设备上进行辅助显示。本申请能够无需机械式调节即可实现焦点的控制切换，不仅结构简单，而且响应时间快、稳定性高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于车辆驾驶的辅助显示装置及辅助显示方法
本专利技术涉及辅助驾驶相关
，特别是指一种基于车辆驾驶的辅助显示装置及辅助显示方法。
技术介绍
当前随着车速的不断提高，驾驶员的视点焦距也必定相应的增加，最终导致驾驶员的视野变窄。若低速行驶时抬头显示虚像尺寸和距离处于适宜位置，则随着车速提高，驾驶员视点焦距增加，则相对来说观察虚像显示画面需要进行视距调节，否则易导致驾驶员用眼疲劳；且由于驾驶员视野变窄，虚像显示画面的占比会变大，进而会引起观看的不适。针对上述问题，现有技术中提出，可以通过透镜或反射镜的机械式移动和偏转扫描等方式控制距离的切换，但机械移动控制焦点切换不仅结构复杂、响应时间长，而且存在稳定性低等问题。因此，在实现本申请的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在一下问题：当前的机械式焦点控制切换方式难以让驾驶员得到准确有效的视野调整，影响辅助显示效果。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种基于车辆驾驶的辅助显示装置及辅助显示方法，能够无需机械式调节即可实现焦点的控制切换，不仅结构简单，而且响应时间快、稳定性高。基于上述目的本专利技术提供的一种基于车辆驾驶的辅助显示装置，包括：车速监控单元，用于检测当前车辆的行驶速度并且将检测得到的车速信息发送到系统控制单元中；系统控制单元，用于根据所述车速信息控制第一偏振控制单元实现不同偏振方向的输出并且控制图像源输出相应的图像信息；图像源，用于根据所述系统控制单元的控制发出想要显示的图像信息；第一偏振控制单元，用于根据所述系统控制单元的控制将所述图像信息转换为不同偏振方向的偏振光并且射入到偏振分光单元中；偏振分光单元，用于接收所述第一偏振控制单元发出的偏振光并投射出去；其中，所述图像信息从所述图像源发出，依次经过所述第一偏振控制单元以及所述偏振分光单元，最后投射到辅助显示设备上进行辅助显示。可选的，所述偏振分光单元为双折射焦距切换元件；所述双折射焦距切换元件包括第一层和第二层；其中，所述第一层为具有连续表面透镜的双折射材料或等效于具有有限焦距透镜的双折射材料；第二层为与第一层具有各向同性性质的材料，且第二层材料的折射率与第一层材料的其中一个折射率相同。可选的，所述等效于具有有限焦距透镜的双折射材料包括二元光学元件、菲涅尔透镜、超透镜或二次相位板中的一种。可选的，所述偏振分光单元设置有多个。可选的，所述偏振分光单元为多折射焦距切换元件，所述多折射焦距切换元件包括至少三个材料层；最后一个材料层为与其余材料层具有各向同性性质的材料，其余材料层为双折射材料。可选的，所述偏振分光单元为双折射元件。可选的，所述双折射元件为尼克尔棱镜或沃拉斯顿棱镜。可选的，还包括第二偏振控制单元；所述第二偏振控制单元设置于所述偏振分光单元的出射位置，用于调节辅助显示图像的光强。可选的，还包括反射镜组；所述反射镜组设置于所述偏振分光单元与所述辅助显示设备之间，用于调节光路。可选的，所述反射镜组包括两个反射镜；且两个反射镜均采用自由曲面设计，用于矫正后续光路中引入的畸变和像差。可选的，还包括盖板玻璃；所述盖板玻璃设置于所述辅助显示设备的前面，用于防止灰尘以及阻挡外部干扰光线。可选的，所述辅助显示设备为挡风玻璃或者独立的辅助显示玻璃。另一方面，本申请还提供了一种利用上述任一项所述装置的辅助显示方法，包括：检测当前车速并判断当前车速所处的车速区间；根据当前车速所处的车速区间，相应的通过所述系统控制单元控制第一偏振控制单元切换偏振模式，使得第一偏振控制单元输出的偏振光和图像源的显示区域与车速区间对应驾驶员的视距相匹配。可选的，所述车速区间包括高速模式和低速模式；且高速模式和低速模式之间设置有车速临界值；若当前车速小于或等于预设的车速临界值，则通过所述系统控制单元控制第一偏振控制单元切换为低速模式，使得第一偏振控制单元输出为P偏振光，并且控制图像源切换为低速显示区域；其中，所述低速显示区域为与低速行驶时的视野大小相匹配的图像显示区域；若当前车速大于预设的车速临界值，则通过所述系统控制单元控制第一偏振控制单元切换为高速模式，使得第一偏振控制单元输出为S偏振光，并且控制图像源切换为高速显示区域；其中，所述高速显示区域为与高速行驶时的视野大小相匹配的图像显示区域；所述高速显示区域的大小小于所述低速显示区域的大小；按照预设的间隔时间不断执行上述判断过程，直到辅助显示被关闭。可选的，所述辅助显示装置通过时分复用的方式实现双层显示；其中所述双层显示包括增强现实显示和状态信息显示。从上面所述可以看出，本专利技术提供的基于车辆驾驶的辅助显示装置及辅助显示方法，通过采用偏振控制元件与偏振分光元件的结合，使得可以在车速监控状态下，利用系统控制单元控制偏振控制元件切换输出不同的偏振光，最终是的不同偏振方向的偏振光能够基于偏振分光单元的分光特性而形成不同的光路投射出去，最终实现了显示图像不同成像距离的切换，同时基于考虑到光路不同引起辅助显示图像位置的不同以及车速不同导致驾驶员视野的不同，本申请还进一步通过系统控制单元控制图像源输出相应不同显示区域的图像信息。这样可以使得驾驶员获得最佳的辅助显示效果。因此，本申请能够无需机械式调节即可实现焦点的控制切换，不仅结构简单，而且响应时间快、稳定性高。附图说明图1a为现有技术中驾驶员的视点焦距及视野随车速变化的示意图；图1b为现有技术中驾驶员视野在高速下的视野范围示意图；图1c为现有技术中驾驶员视野在低速下的视野范围示意图；图2为现有技术中一种机械式切换控制结构示意图；图3为现有技术中另一种机械式切换控制结构示意图；图4为本专利技术提供的辅助显示装置第一个实施例的结构框图；图5为本专利技术提供的辅助显示装置第二个实施例的结构框图；图6a为本专利技术提供的高速状态下光线路径示意图；图6b为本专利技术提供的低速状态下光线路径示意图；图7为本专利技术提供的图像源发光区域控制原理示意；图8为本专利技术提供的辅助显示装置第三个实施例的结构框图；图9为本专利技术提供的辅助显示装置第四个实施例的结构框图；图10为本专利技术提供的辅助显示方法一个实施例的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，本专利技术实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本专利技术实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。参照图1a所示，为现有技术中驾驶员的视点焦距及视野随车速变化的示意图；由图可知，随着驾驶车速的不断升高，驾驶员感受到的视点焦距将会不断边长，同时视野也是不断变窄，例如，参照图1b和图1c所示，分别为现有技术中驾驶员视野在高速和低速下的视野范围示意图，由两图比较可知，驾驶员的视野在高速下明显比在低速下的视野范围变窄了。这样导致原来保持不变的投影辅助视图将会给驾驶员的观看带来不适，同时也会由于视距变化引起眼睛疲劳，不利于驾驶。针对于此，现有技术的解决手段是通过机械式控制来调节辅助显示的远近和大小的显示，例如，参照图2所示，为现有专利US_4925272公开的一种机动车显示设备单元，提出通过控制一种机械旋转设备和一个换档装置偏转光路，进而基于车速切换虚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于车辆驾驶的辅助显示装置，其特征在于，包括：车速监控单元，用于检测当前车辆的行驶速度并且将检测得到的车速信息发送到系统控制单元中；系统控制单元，用于根据所述车速信息控制第一偏振控制单元实现不同偏振方向的输出并且控制图像源输出相应的图像信息；图像源，用于根据所述系统控制单元的控制发出想要显示的图像信息；第一偏振控制单元，用于根据所述系统控制单元的控制将所述图像信息转换为不同偏振方向的偏振光并且射入到偏振分光单元中；偏振分光单元，用于接收所述第一偏振控制单元发出的偏振光并投射出去；其中，所述图像信息从所述图像源发出，依次经过所述第一偏振控制单元以及所述偏振分光单元，最后投射到辅助显示设备上进行辅助显示。

【技术特征摘要】
1.一种基于车辆驾驶的辅助显示装置，其特征在于，包括：车速监控单元，用于检测当前车辆的行驶速度并且将检测得到的车速信息发送到系统控制单元中；系统控制单元，用于根据所述车速信息控制第一偏振控制单元实现不同偏振方向的输出并且控制图像源输出相应的图像信息；图像源，用于根据所述系统控制单元的控制发出想要显示的图像信息；第一偏振控制单元，用于根据所述系统控制单元的控制将所述图像信息转换为不同偏振方向的偏振光并且射入到偏振分光单元中；偏振分光单元，用于接收所述第一偏振控制单元发出的偏振光并投射出去；其中，所述图像信息从所述图像源发出，依次经过所述第一偏振控制单元以及所述偏振分光单元，最后投射到辅助显示设备上进行辅助显示。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述偏振分光单元为双折射焦距切换元件；所述双折射焦距切换元件包括第一层和第二层；其中，所述第一层为具有连续表面透镜的双折射材料或等效于具有有限焦距透镜的双折射材料；第二层为与第一层具有各向同性性质的材料，且第二层材料的折射率与第一层材料的其中一个折射率相同。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述等效于具有有限焦距透镜的双折射材料包括二元光学元件、菲涅尔透镜、超透镜或二次相位板中的一种。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述偏振分光单元设置有多个。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述偏振分光单元为多折射焦距切换元件，所述多折射焦距切换元件包括至少三个材料层；最后一个材料层为与其余材料层具有各向同性性质的材料，其余材料层为双折射材料。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述偏振分光单元为双折射元件。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述双折射元件为尼克尔棱镜或沃拉斯顿棱镜。8.根据权利要求1-7任一项所述的装置，其特征在于，还包括第二偏振控制单元；所述第二偏振控制单元设置于所述偏振分光...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彦均，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11