一种HUD系统及车辆技术方案

一种抬头显示HUD系统及车辆，用于解决现有技术无法既充分利用PGU的显示芯片，又不需要校正虚像畸变的问题。HUD可应用于车辆等。HUD包括M个包括矩形像素的PGU和光学成像单元，PGU用于产生图像，并将图像的光线传播至光学成像单元；光学成像单元用于对图像进行放大，并将放大后的图像的光线传播至风挡；经风挡反射后的光线的反向延长线在第一预设位置形成虚像，横向放大率与纵向放大率不同，虚像的横向像素密度与纵向像素密度相同。采用矩形像素的PGU产生的图像有畸变，横向放大率与纵向放大率不同可产生反向的畸变、且有助于充分利用PGU的显示芯片，从而实现虚像的横向像素密度与纵向像素密度相同。密度与纵向像素密度相同。密度与纵向像素密度相同。

【技术实现步骤摘要】
一种HUD系统及车辆


[0001]本申请涉及HUD系统
，尤其涉及一种HUD系统及车辆。

技术介绍

[0002]随着汽车技术的不断发展，对汽车使用的便捷性和安全性的提出了越来越高的要求。例如，抬头显示(head up display，HUD)(或称为平视显示系统)已被广泛应用于汽车。抬头显示是把仪表信息(如速度)、导航信息等投射至驾驶员视野前方的一种装置，驾驶员可以在视野前方看到仪表信息和导航信息，不需要低头观察方向盘下方的仪表盘或者中控显示屏，从而可提高紧急情况下的制动反应时间，提升驾驶的安全性。
[0003]HUD系统的成像原理可参见图1a：仪表信息和导航信息等通过HUD系统中的图像生成单元(picture generation unit，PGU)产生图像，然后通过曲面反射镜和风挡在汽车前方形成虚像。通常，PGU显示都是像素化的，而且横向和纵向包括的像素数量是不相同，例如16:9。PGU包括的像素数量越多，显示的图像的分辨率越高。但是受限于空间布局或者驾驶员的视线，虚像一般大于PGU的实际显示区域，因此，通常需要放大PGU产生的图像。现有技术中通常有如下两种放大方式。方式1，可将PGU产生的图像按横向和纵向等比例放大(即横向放大率等于纵向放大率)，如图1b，若将PGU的全部像素形成的显示芯片(即实际显示区域)按横向和纵向等比例放大后，由于虚像的大小及位置是预先设计的，人眼可能只能看到其中的部分虚像(称为有效显示区域)，有效显示区域之外的虚像均不能被看到。因此，会造成PGU的有效显示区域小于显示芯片，从而造成PGU物理显示资源的浪费。因此提出了方式2，横向放大率大于纵向放大率，如图1c所示，这样PGU的有效显示区域即为显示芯片，但是由于横向放大率与纵向放大率不同，会造成图像往放大率大的方向拉伸，即虚像产生了畸变，从而需要对虚像的畸变进行校正。
[0004]综上所述，HUD系统如何既可以充分利用PGU的显示芯片，又不需要校正虚像的畸变，是当前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种HUD系统及车辆，用于解决现有技术中无法既可以实现充分利用 PGU的显示芯片，又不需要校正虚像畸变的问题。
[0006]第一方面，本申请提供一种HUD系统，该HUD系统可包括M个PGU和光学成像单元，所述PGU包括矩形像素，所述M为正整数。所述PGU用于产生图像，并将所述图像的光线传播至所述光学成像单元。所述光学成像单元用于对所述图像分别进行横向放大和纵向放大，并将放大后的图像的光线传播至风挡；所述放大后的图像的光线经所述风挡反射后的反向延长线在第一预设位置形成虚。横向放大率与纵向放大率不同，所述虚像的横向像素密度与纵向像素密度相同。
[0007]基于该方案，通过将横向放大率与纵向放大率设置的不同，从而有助于充分利用PGU 的显示芯片。采用矩形像素的PGU产生的图像会引入光学畸变，横向放大率与纵向放大
率不同可产生反向的光学畸变，从而可以实现虚像的横向像素密度与纵向像素密度相同，因此，形成的虚像不会产生畸变，从而也不需要对虚像进行校正。
[0008]在一种可能的实现方式中，所述矩形像素的横向宽度和纵向宽度的比值等于所述纵向放大率与所述横向放大率的比值。
[0009]进一步，可选地，所述横向放大率是根据所述PGU的横向宽度、所述HUD系统的虚像距和所述HUD系统的横向视场角确定的；所述纵向放大率是根据所述PGU的纵向宽度、所述HUD系统的虚像距和所述HUD系统的纵向视场角确定的。
[0010]示例性地，所述横向放大率＝2
×
HUD系统的虚像距
×
tan(横向视场角/2)/PGU的横向宽度；所述纵向放大率＝2
×
HUD系统的虚像距
×
tan(纵向视场角/2)/PGU的纵向宽度。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述光学成像单元用于对所述图像分别进行横向放大和纵向放大，在水平面和垂直面分别改变所述图像的光线的传播路径，并将放大且改变路径后的光线传播至所述风挡；其中，所述放大且改变路径后的光线经所述风挡反射后的反向延长线在所述垂直面聚焦于垂直像面，在所述水平面聚焦于水平像面；所述垂直像面与所述水平像面处于不同的位置，所述垂直像面与眼盒的中心之间距离是根据预设角分辨率确定的，所述眼盒为驾驶员的双目所处区域。进一步，可选地，水平像面与眼盒中心之间的距离为所述HUD的虚像距。
[0012]通过该光学成像单元可以将垂直像面和水平像面分离，通过调整水平像面的位置可以灵活调节HUD的虚像距。又由于人眼感受到的虚像的重影是在垂直像面，因此，实现了调节虚像距与消除重影解耦。
[0013]在一种可能的实现方式中，该光学成像单元可用于将垂直像面拉远至可以消除虚像重影的位置，即第一预设位置。也可以理解为，当垂直虚像面处于第一预设位置时，通常驾驶员的双目是无法分辨出主像和副像，从而实现了消除虚像的重影。
[0014]在一种可能的实现方式中，所述光学成像单元可以包括第一曲面反射镜，所述第一曲面反射镜的横向焦距与纵向焦距不同。
[0015]或者，光学成像单元可以包括第二曲面镜反射和柱面镜，所述柱面镜位于水平面或垂直面，所述水平像面位于所述水平面，所述垂直像面位于所述垂直面。
[0016]或者，光学成像单元可以包括第三曲面反射和第四曲面反射镜，所述第三曲面反射和所述第四曲面反射镜中至少一个曲面反射镜的横向焦距与纵向焦距不同。
[0017]在一种可能的实现方式中，所述光学成像组件还包括变焦透镜。所述变焦透镜可用于通过调节横向焦距，改变所述水平像面的位置和/或横向放大率；或者，变焦透镜可用于通过调节纵向焦距，改变所述垂直像面的位置和/或纵向放大率。或者，所述变焦透镜可用于通过调节横向焦距，改变所述水平像面的位置和/或横向放大率，且变焦透镜可用于通过调节纵向焦距，改变所述垂直像面的位置和/或纵向放大率。
[0018]通过变焦透镜可以实现整个HUD系统的成像位置控制、横向放大率和/或纵向放大率的控制。
[0019]在一种可能的实现方式中，所述M个PGU包括第一PGU和第二PGU，所述光学成像单元包括平面反射镜、第二曲面反射镜和柱面镜；所述平面反射镜用于将来自所述第一 PGU的图像的光线反射至所述第二曲面反射镜；所述柱面镜于改变来自所述第二PGU的图像的光线的传播路径，并将传播路径改变后的光线反射至所述第二曲面反射镜；所述第二曲面
反射镜用于将来自所述柱面镜的光线形成的图像进行横向放大和纵向放大，并将放大后的图像的光线传播至所述风挡，经所述风挡反射后的光线的反向延长线在垂直面上聚焦于所述垂直像面，在水平面上聚焦于所述水平像面；并将来自所述平面反射镜的光线形成的图像进行横向放大和纵向放大，并将放大后的图像的光线传播至所述风挡，经所述风挡反射后的光线的反向延长线在第二预设位置形成虚像。
[0020]当HUD包括多个PGU时，可以形成多个不同深度的虚像，即一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抬头显示HUD系统，其特征在于，包括M个图像产生单元PGU和光学成像单元，所述PGU包括矩形像素，所述M为正整数；所述PGU，用于产生图像，并将所述图像的光线传播至所述光学成像单元；所述光学成像单元，用于对所述图像分别进行横向放大和纵向放大，并将放大后的图像的光线传播至风挡；所述放大后的图像的光线经所述风挡反射后的反向延长线在第一预设位置形成虚像，其中，横向放大率与纵向放大率不同，所述虚像的横向像素密度与纵向像素密度相同。2.如权利要求1所述的HUD系统，其特征在于，所述矩形像素的横向宽度和纵向宽度的比值等于所述纵向放大率与所述横向放大率的比值。3.如权利要求2所述的HUD系统，其特征在于，所述横向放大率是根据所述PGU的横向宽度、所述HUD系统的虚像距和所述HUD系统的横向视场角确定的；所述纵向放大率是根据所述PGU的纵向宽度、所述HUD系统的虚像距和所述HUD系统的纵向视场角确定的。4.如权利要求3所述的HUD系统，其特征在于，所述横向放大率＝2
×
HUD系统的虚像距
×
tan(横向视场角/2)/PGU的横向宽度；所述纵向放大率＝2
×
HUD系统的虚像距
×
tan(纵向视场角/2)/PGU的纵向宽度。5.如权利要求1所述的HUD系统，其特征在于，所述光学成像单元，用于：对所述图像分别进行横向放大和纵向放大，在水平面和垂直面分别改变所述图像的光线的传播路径，并将放大且改变路径后的光线传播至所述风挡；其中，所述放大且改变路径后的光线经所述风挡反射后的反向延长线在所述垂直面聚焦于垂直像面，在所述水平面聚焦于水平像面；所述垂直像面与所述水平像面处于不同的位置，所述垂直像面与眼盒的中心之间距离是根据预设角分辨率确定的，所述眼盒为驾驶员的双目所处区域。6.如权利要求5所述的HUD系统，其特征在于，所述光学成像单元包括以下任一项：第...

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