本发明专利技术提供一种车载抬头显示装置和显示方法，属于车载投射显示技术领域，本发明专利技术的车载抬头显示装置包括：光学中继薄膜、图像投射装置、人眼追踪装置和控制装置。其中，光学中继薄膜贴附在挡风玻璃上；图像投射装置用于生成两个图像光束，并将两个图像光束投射至光学中继薄膜处，再经光学中继薄膜处反射聚焦至驾驶员双眼瞳孔；人眼追踪装置用于定位驾驶员双眼的空间坐标；控制装置接收驾驶员双眼的空间坐标，并通过控制图像投射装置来调整两个图像光束的汇聚位置，使所述两个图像光束的汇聚位置移动至驾驶员双眼的空间坐标处。本车载抬头显示装置可在驾驶过程中将图像直接投射到人眼视网膜上成像，使得驾驶员双眼无需对焦即可看清虚像。清虚像。清虚像。
【技术实现步骤摘要】
一种车载抬头显示装置和显示方法
[0001]本专利技术涉及车载投射显示
，具体涉及一种车载抬头显示装置和显示方法。
技术介绍
[0002]抬头显示器(head
‑
up display,HUD),最早应用于飞行器上，通过将主要飞行参数投影到前挡风玻璃上，使得驾驶员向前平视时能同时看到主要驾驶仪表及其重要的飞行参数。近年来开始应用于民用汽车上。现有的车载抬头显示器一般是利用显示屏幕或投影到散射屏幕上的方式产生图像源，图像源安装在仪表台上，其图像出射的光线方向上，通过上方一块倾斜的半透明反射镜反射至人眼，形成虚像，达到汽车信息漂浮在驾驶员眼前的显示效果。然而该方法通常只能产生固定平面的虚像。由于虚像距离与外界环境物体距离通常不一致，驾驶员在驾驶过程中双眼需要来回变焦才能看清虚像与道路情况，会导致严重的驾驶安全问题。故而需要设计一种车载抬头显示装置，可以将投射图像直接汇聚在人眼视网膜上成像，以解决上述问题。
技术实现思路
[0003]鉴于以上现有技术的缺点，本专利技术提供了一种车载抬头显示装置和显示方法，可以将投射图像直接汇聚在人眼视网膜上成像，而不经过晶状体的调焦，从而解现有抬头显示器只能产生固定平面的虚像，驾驶员在驾驶过程中双眼需要来回变焦才能看清虚像与道路情况的技术问题。
[0004]为实现上述目的及其它相关目的，本专利技术提供一种车载抬头显示装置，该车载抬头显示装置包括：光学中继薄膜、图像投射装置、人眼追踪装置和控制装置。
[0005]其中，光学中继薄膜贴附在挡风玻璃上；图像投射装置生成两个图像光束，并将所述两个图像光束投射至所述光学中继薄膜处，所述光学中继薄膜将所述两个图像光束分别反射聚焦至驾驶员双眼一侧；人眼追踪装置用于实时定位驾驶员双眼的空间坐标；控制装置分别与所述图像投射装置和人眼追踪装置相电连，所述控制装置实时接收驾驶员双眼的空间坐标，并通过控制所述图像投射装置来调整所述两个图像光束的汇聚位置，使所述两个图像光束的汇聚位置移动至驾驶员双眼的空间坐标处。
[0006]在本专利技术一示例中，所述光学中继薄膜对车外光线具有高透过率，所述光学中继薄膜对车内光线具有高反射率。
[0007]在本专利技术一示例中，所述图像投射装置投射出的图像为二维图像或三维图像。
[0008]在本专利技术一示例中，所述图像投射装置包括反射机构和投射光源，所述投射光源生成两个图像光束，并将所述两个图像光束沿不同光路投射至所述反射机构上，所述反射机构用于将所述两个图像光束反射至所述光学中继薄膜处，所述光学中继薄膜将所述两个图像光束分别反射聚焦。
[0009]在本专利技术一示例中，所述图像光束在驾驶员人眼瞳孔处汇聚的光斑尺寸小于所述
瞳孔尺寸。
[0010]在本专利技术一示例中，所述投射光源包括两个投影仪，所述两个投影仪设置在调节组件上，所述调节组件分别调整所述两个投影仪的位置和俯仰角角度。
[0011]在本专利技术一示例中，所述反射机构包括曲面镜、电控形变层和旋转组件，所述曲面镜贴附在所述电控形变层上，所述电控形变层设置在所述旋转组件上。
[0012]在本专利技术一示例中，所述控制装置根据驾驶员双眼的空间坐标获得驾驶员双眼的瞳距p以及与所述光学中继薄膜的间距l3；所述控制装置调整所述反射机构的曲率使所述两个图像光束聚焦在距离所述光学中继薄膜间距l3的位置处；所述控制装置控制所述图像投射装置调整所述两个图像光束的生成点间距使得所述两个图像光束的汇聚位置间距与驾驶员双眼的瞳距p相等；所述控制装置计算所述两个图像光束的汇聚位置与驾驶员双眼的空间坐标之间的偏移位移，所述控制装置控制所述图像投射装置和反射机构的俯仰角使所述两个图像光束的汇聚位置分别移动至驾驶员双眼的空间坐标处。
[0013]在本专利技术一示例中，所述控制装置与所述旋转组件、电控形变层和调节组件相电连，所述控制装置通过控制所述旋转组件和电控形变层来调整所述反射机构的俯仰角和曲率，所述控制装置通过控制所述调节组件分别改变两个投影仪的位置和俯仰角。
[0014]本专利技术还提供了一种车载抬头显示方法，该车载抬头显示方法包括以下步骤：
[0015]S1、将光学中继薄膜贴附在挡风玻璃上；S2、通过图像投射装置生成两个图像光束，并将所述两个图像光束投射至所述光学中继薄膜处，使得所述两个图像光束经过所述光学中继薄膜反射至驾驶员双眼一侧汇聚；S3、利用人眼追踪装置实时定位驾驶员双眼的空间坐标；S4、将控制装置分别电连于所述图像光束投射装置和人眼追踪装置上，通过所述控制装置实时接收驾驶员双眼的空间坐标，再通过控制所述图像光束投射装置来调整所述两个图像光束的汇聚位置，使所述两个图像光束的汇聚位置分别移动至所述驾驶员双眼的空间坐标处。
[0016]本专利技术的车载抬头显示装置通过投射光源生成两个图像，再利用反射机构和光学中继薄膜将两个图像在驾驶员双眼一侧聚焦成像，最后利用人眼追踪装置和控制装置实时追踪驾驶员双眼的空间坐标，并将两个图像的汇聚位置分别移动聚焦至驾驶员双眼的空间坐标处，从而使得本车载抬头显示装置在驾驶员驾驶过程中将投射图像始终汇聚在人眼视网膜上成像。由于两个图像时别汇聚至驾驶员双眼视网膜上成像，而不经过晶状体的调焦，因此不存在固定的虚像平面，图像在很大景深范围内始终保持清晰，驾驶员双眼无需对焦即可看清虚像，增加了驾驶安全性；并且，车载抬头显示装置使得人眼追踪和光路系统联动，可以基于人眼追踪数据，实时改变系统中的光学参数，以保证投影图像始终汇聚到人眼中成像，而不受人眼偏移影响。所以，本专利技术有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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他的附图。
[0018]图1为本专利技术中车载抬头显示装置的结构示意图。
[0019]图2为本专利技术中车载抬头显示方法的流程示意图。
[0020]元件标号说明
[0021]1、投射光源；2、投影仪；3、反射机构；4、光学中继薄膜；5、挡风玻璃；6、人眼追踪装置。
具体实施方式
[0022]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本专利技术实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本专利技术的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
[0023]须知，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种车载抬头显示装置，其特征在于，包括：光学中继薄膜，其贴附在挡风玻璃上；图像投射装置，其生成两个图像光束，并将所述两个图像光束投射至所述光学中继薄膜处，所述光学中继薄膜将所述两个图像光束分别反射聚焦至驾驶员双眼一侧；人眼追踪装置，其用于实时定位驾驶员双眼的空间坐标；控制装置，其分别与所述图像投射装置和人眼追踪装置相电连，所述控制装置实时接收驾驶员双眼的空间坐标，并通过控制所述图像投射装置来调整所述两个图像光束的汇聚位置，使所述两个图像光束的汇聚位置移动至驾驶员双眼的空间坐标处。2.根据权利要求1所述车载抬头显示装置，其特征在于，所述光学中继薄膜对车外光线具有高透过率，所述光学中继薄膜对车内光线具有高反射率。3.根据权利要求1所述车载抬头显示装置，其特征在于，所述图像投射装置投射出的图像为二维图像或三维图像。4.根据权利要求1所述车载抬头显示装置，其特征在于，所述图像投射装置包括反射机构和投射光源，所述投射光源生成两个图像光束，并将所述两个图像光束沿不同光路投射至所述反射机构上，所述反射机构用于将所述两个图像光束反射至所述光学中继薄膜处，所述光学中继薄膜将所述两个图像光束分别反射聚焦。5.根据权利要求1所述车载抬头显示装置，其特征在于，所述图像光束在驾驶员人眼瞳孔处汇聚的光斑尺寸小于所述瞳孔尺寸。6.根据权利要求4所述车载抬头显示装置，其特征在于，所述投射光源包括两个投影仪，所述两个投影仪设置在调节组件上，所述调节组件分别调整所述两个投影仪的位置和俯仰角角度。7.根据权利要求4所述车载抬头显示装置，其特征在于，所述反射机构包括曲面镜、电控形变层和旋转组件，所述曲面镜贴附在所述电控形变...
【专利技术属性】
技术研发人员：王梓，张旭，吕国强，冯奇斌，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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