一种显示装置，抬头显示系统和基于抬头显示系统的图像显示方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种抬头显示系统和基于抬头显示系统的图像显示方法，可以有效消除两个虚像的重影对人眼的视觉干扰。HUD系统包括风挡、图像生成单元和光学元件，其中，风挡包括第一风挡表面和第二风挡表面。PGU将其生成的图像对应的光束投射至光学元件。光学元件将光束导向第一风挡表面。第一风挡表面将光束折射至第二风挡表面，并反射光束供人眼接收。第一风挡表面还将折射第二风挡表面反射后的光束供人眼接收。其中，光束经过第一风挡表面的反射形成有图像的第一虚像。光束经过第二风挡表面的反射和第一风挡表面的折射形成有图像的第二虚像。第一虚像和第二虚像与人眼之间的夹角小于预设角度。的夹角小于预设角度。

【技术实现步骤摘要】
一种显示装置，抬头显示系统和基于抬头显示系统的图像显示方法


[0001]本申请涉及汽车领域，尤其涉及一种显示装置，抬头显示系统和基于抬头显示系统的图像显示方法。

技术介绍

[0002]抬头显示(Head
‑
up Display,HUD)是提高汽车驾驶安全性的一项重要技术，它可以把行驶速度、油量等仪表和导航信息通过成像源和镜子等组件投影到人眼然后在风挡外成立虚像，驾驶员不必低头即可观察行驶信息，从而避免分散注意力增强行车安全和提升驾驶体验。
[0003]为保证安全性，现有汽车风挡一般都是三明治形状的夹层玻璃，两块玻璃通过聚合物膜片胶合在一起。当HUD投射的光线入射到风挡时，会在风挡的内外两个与空气接触的界面上反射，从而形成两个虚像。这两个虚像可能会因为部分重叠而形成重影，严重影响HUD清晰度。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例公开了一种抬头显示系统和基于抬头显示系统的图像显示方法，可以有效消除两个虚像的重影对人眼的视觉干扰。
[0005]第一方面、本申请提供了一种HUD系统。HUD系统包括风挡、图像生成单元(Picture Generation Unit，PGU)和光学元件，其中，风挡包括第一风挡表面和第二风挡表面。PGU将其生成的图像对应的光束投射至光学元件。光学元件将光束导向第一风挡表面。第一风挡表面将光束折射至第二风挡表面，并反射光束供人眼接收。第一风挡表面还将折射第二风挡表面反射后的光束供人眼接收。其中，光束经过第一风挡表面的反射形成有图像的第一虚像。光束经过第二风挡表面的反射和第一风挡表面的折射形成有图像的第二虚像。具体地，第一虚像和第二虚像与人眼之间的夹角小于预设角度。该夹角可以由风挡的厚度、风挡的折射率、光学元件导向第一风挡表面的光束在第一风挡表面的入射角的余角和第一虚像与人眼之间的距离计算得到。
[0006]需要说明的是，上述预设角度通常指人眼的分辨率(也可以称之为人眼的分辨角或解像力等)。一般情况下，普通人眼的分辨率为0.02
°
。应理解，本申请不限定上述预设角度的具体大小，只要两个虚像与人眼之间的夹角小到人眼无法再分辨两个虚像即可。
[0007]需要说明的是，选取位于第一虚像和第二虚像上的同一位置的点，例如第一虚像的中心点和第二虚像的中心点。并且，将人眼所在的位置视作一个点。进而，第一虚像的中心点到人眼的方向记作第一方向，第二虚像的中心点到人眼的方向记作第二方向。那么，第一方向和第二方向之间的夹角即为两个虚像到人眼的夹角。
[0008]在该实施方式中，PGU生成的图像会在风挡的前面形成两个虚像。两个虚像与人眼之间的夹角与多个参数相关(如风挡的厚度、风挡的折射率、光学元件导向第一风挡表面的
光束在第一风挡表面的入射角的余角和第一虚像与人眼之间的距离)。通过调节上述列举的参数可以使得两个虚像与人眼之间的夹角小于预设角度(如人眼的分辨率)。那么，人眼就无法分辨两个虚像，从而可以有效消除两个虚像的重影对人眼的视觉干扰。
[0009]在一些可能的实施方式中，HUD系统还包括第一驱动装置和/或第二驱动装置。第一驱动装置用于调节PGU的位置，以使得PGU接近或远离光学元件。第二驱动装置用于调节光学元件的位置，以使得光学元件接近或远离PGU。
[0010]在该实施方式中，可以动态调节PGU与光学元件之间的距离，从而可以动态调节第一虚像与人眼之间的距离，以确保两个虚像与人眼之间的夹角小于预设角度，提高了方案的实用性。
[0011]在一些可能的实施方式中，第一驱动装置还用于带动PGU旋转，以调节光束在第一风挡表面的入射角的余角的大小。第二驱动装置，还用于带动光学元件旋转，以调节光束在第一风挡表面的入射角的余角的大小。
[0012]在该实施方式中，可以通过驱动装置动态调节光束在第一风挡表面的入射角的余角的大小，以确保两个虚像与人眼之间的夹角小于预设角度，进一步提高了方案的实用性。
[0013]在一些可能的实施方式中，第一虚像与人眼之间的距离等于第一距离和第二距离相加之和，第一距离为第一虚像与第一风挡表面的目标位置之间的距离，第二距离为第一风挡表面的目标位置与人眼之间的距离，第一距离由光学元件的焦距和PGU与光学元件之间的距离确定。
[0014]在该实施方式中，通过改变第一距离和/或第二距离的大小都可以改变第一虚像与人眼之间的距离。具体地，第一距离的改变可以通过调节光学元件的焦距和PGU与光学元件之间的距离实现。第二距离的改变可以通过调节观察者与风挡之间的距离实现。提高了本方案的扩展性。
[0015]在一些可能的实施方式中，夹角由风挡的厚度、风挡的折射率、余角和第一虚像与人眼之间的距离代入公式计算得到；
[0016]公式为：
[0017]其中，表示夹角，h表示风挡的厚度，n表示风挡的折射率，D表示第一虚像与人眼之间的距离，θ1表示余角。
[0018]在该实施方式中，提供了两个虚像与人眼之间的夹角的具体计算方式，提高了本方案的可实现性。
[0019]在一些可能的实施方式中，第一风挡表面和第二风挡表面之间具有夹层，夹层用于将第一风挡表面和第二风挡表面固定在一起。光学元件为曲面反射镜、透镜、硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)或衍射光学元件(Diffractive Optical Elements,DOE)。
[0020]第二方面，本申请提供了一种HUD系统。HUD系统包括风挡、PGU和光学元件，其中，风挡包括第一风挡表面和第二风挡表面。PGU将其生成的图像对应的光束投射至光学元件。
光学元件将光束导向第一风挡表面。第一风挡表面将光束折射至第二风挡表面，并反射光束供人眼接收。第一风挡表面还将折射第二风挡表面反射后的光束供人眼接收。其中，光束经过第一风挡表面的反射形成有图像的第一虚像。光束经过第二风挡表面的反射和第一风挡表面的折射形成有图像的第二虚像。具体地，第一虚像和第二虚像与人眼之间的夹角小于预设角度。该夹角可以由风挡的厚度、风挡的折射率、光学元件导向第一风挡表面的光束在第一风挡表面的入射角的余角和第一虚像与第一风挡表面上目标位置之间的距离计算得到。通过调节上述列举的参数可以使得两个虚像与人眼之间的夹角小于预设角度(如人眼的分辨率)。
[0021]第三方面，本申请提供了一种基于HUD系统的图像显示方法，HUD系统包括风挡、PGU和光学元件，其中，风挡包括第一风挡表面和第二风挡表面；方法包括：
[0022]通过PGU生成图像，并将图像对应的光束投射至光学元件。通过光学元件对图像进行成像，并将光束导向第一风挡表面的目标位置。通过第一风挡表面将光束折射至第二风挡表面，并反射光束供人眼接收，其中，光束经过第一风挡表面的反射形成有图像的第一虚像。通过第二风挡表面将第一风挡表面折射后的光束反射至第一风挡表面。通过第一风挡表面折射第二风挡表面反射后的光束供人眼接收，其中，光束经过第二风挡表面的反射和第一风挡表面的折本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抬头显示HUD系统，所述HUD系统包括风挡、图像生成单元PGU和光学元件，其中，所述风挡包括第一风挡表面和第二风挡表面；所述PGU，用于生成图像，并将所述图像对应的光束投射至所述光学元件；所述光学元件，用于对所述图像进行成像，并将所述光束导向所述第一风挡表面的目标位置；所述第一风挡表面，用于将所述光束折射至所述第二风挡表面，并反射所述光束供人眼接收，其中，所述光束经过所述第一风挡表面的反射形成有所述图像的第一虚像；所述第二风挡表面，用于将所述第一风挡表面折射后的光束反射至所述第一风挡表面；所述第一风挡表面，还用于折射所述第二风挡表面反射后的光束供人眼接收，其中，所述光束经过所述第二风挡表面的反射和所述第一风挡表面的折射形成有所述图像的第二虚像；其中，根据所述风挡的厚度、所述风挡的折射率、所述光学元件导向所述第一风挡表面的光束在所述第一风挡表面的入射角的余角和所述第一虚像与人眼之间的距离计算出的夹角小于预设角度，所述夹角为第一方向和第二方向之间的夹角，所述第一方向为所述第一虚像到人眼的方向，所述第二方向为所述第二虚像到人眼的方向。2.根据权利要求1所述的HUD系统，其特征在于，所述HUD系统还包括第一驱动装置和/或第二驱动装置；所述第一驱动装置，用于调节所述PGU的位置，以使得所述PGU接近或远离所述光学元件；所述第二驱动装置，用于调节所述光学元件的位置，以使得所述光学元件接近或远离所述PGU。3.根据权利要求2所述的HUD系统，其特征在于，所述第一驱动装置，还用于带动所述PGU旋转，以调节所述余角的大小；所述第二驱动装置，还用于带动所述光学元件旋转，以调节所述余角的大小。4.根据权利要求1至3中任一项所述的HUD系统，其特征在于，所述第一虚像与人眼之间的距离等于第一距离和第二距离相加之和，所述第一距离为所述第一虚像与所述第一风挡表面的目标位置之间的距离，所述第二距离为所述第一风挡表面的目标位置与所述人眼之间的距离，所述第一距离由所述光学元件的焦距和所述PGU与所述光学元件之间的距离确定。5.根据权利要求1至4中任一项所述的HUD系统，其特征在于，所述夹角由所述风挡的厚度、所述风挡的折射率、所述余角和所述第一虚像与人眼之间的距离代入公式计算得到；所述公式为：其中，所述表示所述夹角，所述h表示所述风挡的厚度，所述n表示所述风挡的折射率，
所述D表示所述第一虚像与人眼之间的距离，所述θ1表示所述余角。6.根据权利要求1至5中任一项所述的HUD系统，其特征在于，所述第一风挡表面和所述第二风挡表面之间具有夹层，所述夹层用于将所述第一风挡表面和所述第二风挡表面固定在一起；所述光学元件为曲面反射镜、透镜、硅基液晶Lcos或衍射光学元件DOE。7.一种抬头显示HUD系统，所述HUD系统包括风挡、图像生成单元PGU和光学元件，其中，所述风挡包括第一风挡表面和第二风挡表面；所述PGU，用于生成图像，并将所述图像对应的光束投射至所述光学元件；所述光学元件，用于对所述图像进行成像，并将所述光束导向所述第一风挡表面的目标位置；所述第一风挡表面，用于将所述光束折射至所述第二风挡表面，并反射所述光束供人眼接收，其中，所述光束经过所述第一风挡表面的反射形成有所述图像的第一虚像；所述第二风挡表面，用于将所述第一风挡表面折射后的光束反射至所述第一风挡表面；所述第一风挡表面，还用于折射所述第二风挡表面反射后的光束供人眼接收，其中，所述光束经过所述第二风挡表面的反射和所述第一风挡表面的折射形成有所述图像的第二虚像；其中，根据所述风挡的厚度、所述风挡的折射率、所述光学元件导向所述第一风挡表面的光束在所述第一风挡表面的入射角的余角和所述第一虚像与所述第一风挡表面的目标位置之间的距离计算出的夹角小于预设角度，所述夹角为第一方向和第二方向之间的夹角，所述第一方向为所述第一虚像到人眼的方向，所述第二方向为所述第二虚像到人眼的方向。8.一种基于HUD系统的图像显示方法，其特征在于，所述HUD系统包括风挡、PGU和光学元件，其中，所述风挡包括第一风挡表面和第二风挡表面；所述方法包括：通过所述PGU生成图像，并将所述图像对应的光束投射至所述光学元件；通过所述光学元件对所述图像进行成像，并将所述光束导向所述第一风挡表面的目标位置；通过所述第一风挡表面将所述光束折射至所述第二风挡表面，并反射所述光束供人眼接收，其中，所述光束经过所述第一风挡表面的反射形成有所述图像的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李仕茂，闫云飞，王金蕾，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：