抬头显示系统和车辆技术方案

本发明专利技术公开了一种抬头显示系统和车辆，抬头显示系统包括显示组件、裸眼3D组件、全息组件和反射组件，显示组件用于显示平面图像，裸眼3D组件位于显示组件的出光侧，且用于对显示组件的平面图像转变为立体图像，全息组件包括独立且可切换运行的多个视点，多个视点用于将裸眼3D组件的立体图像分成多个具有不同图像信息且放大的立体子图像，反射组件用于将多个立体子图像进行至少一次反射后朝向预设观看位置，以在反射组件的背离预设观看位置的一侧形成多个虚像，多个虚像与预设观看位置之间的距离不等。根据本发明专利技术的抬头显示系统，可以实现三维立体显示显示，且有利于克服人眼频繁切换焦距导致的视觉疲劳。换焦距导致的视觉疲劳。换焦距导致的视觉疲劳。

【技术实现步骤摘要】
抬头显示系统和车辆


[0001]本专利技术涉及显示
，尤其是涉及一种抬头显示系统和车辆。

技术介绍

[0002]HUD，即抬头显示(Head Up Display)，又叫平视显示系统，其作用就是把时速、导航等重要的行车信息，投影到驾驶员前面的挡风玻璃上，让驾驶员尽量做到不低头、不转头就能看到。HUD应用在汽车上已经有十几年，对驾驶员也同样可以起到主动安全的作用，为此催生出最初的C
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HUD、W
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HUD，多见于高端车型。
[0003]AR
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HUD是AR增强现实技术和HUD抬头显示相结合的一种新型的车用HUD，与C
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HUD和W
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HUD最大的不同之处在于，AR
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HUD拥有更大的视场角和更远的成像距离，而且可以直接将显示效果叠加到现实路面。未来两到三年，AR
‑
HUD将会面临量产的爆发期，是未来智能座舱的重要组成部分。这种显示系统，原是军用战斗机上的显示系统，飞行员不必低头，就能在挡风玻璃上看到所需的重要信息。
[0004]相关技术中，AR
‑
HUD显示的是一个类似平面的虚拟图像，且虚像距往往是固定的不能随人眼聚焦距离而改变，例如：当驾驶人员注视远方的路面时，驾驶人员读取内容需要从远处路面的远焦调到近焦来观察HUD形成的图像，频繁地改变焦距会使眼睛疲劳。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种抬头显示系统，所述抬头显示系统可以实现三维立体显示显示，且有利于克服人眼频繁切换焦距导致的视觉疲劳。
[0006]本专利技术还提出一种具有上述抬头显示系统的车辆。
[0007]根据本专利技术第一方面实施例的抬头显示系统，包括：显示组件，所述显示组件用于显示平面图像；裸眼3D组件，所述裸眼3D组件位于所述显示组件的出光侧，且用于对所述显示组件的平面图像转变为立体图像；全息组件，所述全息组件包括独立且可切换运行的多个视点，多个所述视点用于将所述裸眼3D组件的立体图像分成多个具有不同图像信息且放大的立体子图像；反射组件，所述反射组件用于将多个所述立体子图像进行至少一次反射后朝向预设观看位置，以在所述反射组件的背离所述预设观看位置的一侧形成多个虚像，多个所述虚像与所述预设观看位置之间的距离不等。
[0008]根据本专利技术实施例的抬头显示系统，通过设置抬头显示系统包括裸眼3D组件、全息组件和反射组件，可以使得人眼在预设观看位置看到与显示组件图像对应的立体放大虚像，且由于虚像为多个，且多个虚像与预设观看位置的距离不等，则便于根据人眼的焦距适应调整在预设观看位置能看到对应人眼焦距的虚像，便于实现虚像的位置与人眼聚焦的位置具有一定的一致性，以有利于克服人眼频繁切换焦距导致的视觉疲劳。
[0009]在一些实施例中，所述显示组件为矩形结构，所述裸眼3D组件相对于所述显示组件的长边平行设置且相对于所述显示组件的短边倾斜设置。
[0010]在一些实施例中，所述显示组件的子像素发光面位于所述裸眼3D组件的焦平面上。
[0011]在一些实施例中，所述裸眼3D组件与所述全息组件之间的距离为L且满足：p为所述裸眼3D组件的口径，W为所述显示组件的子像素的宽度，f为所述裸眼3D组件的焦距。
[0012]在一些实施例中，所述裸眼3D组件包括多个沿所述显示组件的长度方向依次排列的柱面微透镜，所述抬头显示系统满足：h为所述显示组件的子像素与对应所述柱面微透镜的中心在所述显示组件长度方向上的距离，f为所述裸眼3D组件的焦距，L为所述全息组件与所述裸眼3D组件之间的距离，ν为对应于所述子像素的所述视点与对应所述柱面微透镜的中心在所述显示组件长度方向上的距离。
[0013]在一些实施例中，所述裸眼3D组件包括多个沿所述显示组件的长度方向依次排列的柱面微透镜，所述裸眼3D组件与所述显示组件的子像素满足：的柱面微透镜，所述裸眼3D组件与所述显示组件的子像素满足：d为所述柱面微透镜的最大厚度，L为所述全息组件与所述裸眼3D组件之间的距离，W为所述显示组件的子像素的宽度，k为单个所述柱面微透镜在所述子像素宽度方向上覆盖的所述子像素的数量，D为所述显示组件与所述裸眼3D组件之间的距离，p为所述柱面微透镜的口径，Q为相邻两个所述视点之间的距离，r为所述柱面微透镜的半径，n为所述柱面微透镜的折射率。
[0014]在一些实施例中，所述抬头显示系统构造成至少一个所述虚像与所述预设观看位置之间的连线与水平方向之间的夹角位于3.5
°
～4.5
°
范围内。
[0015]在一些实施例中，所述反射组件包括多个反射镜，多个所述反射镜构造成多个所述视点对应的光线自所述全息组件到所述预设观看位置的传播路径长度不同。
[0016]在一些实施例中，多个所述反射镜包括沿光线传播路径依次设置的第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，每个所述反射镜为曲面结构，所述第一反射镜的曲率半径位于1500mm～2000mm范围内，所述第一反射镜相对于竖直方向的倾斜角度位于30
°
～40
°
范围内，所述第二反射镜的曲率半径位于100mm～150mm范围内，所述第二反射镜相对于竖直方向的倾斜角度位于30
°
～40
°
范围内，所述第三反射镜的曲率半径位于2000mm～4000mm范围内，所述第三反射镜相对于竖直方向的倾斜角度位于55
°
～65
°
范围内。
[0017]根据本专利技术第二方面实施例的车辆，包括根据本专利技术上述第一方面实施例的抬头显示系统。
[0018]根据本专利技术实施例的车辆，通过采用上述的抬头显示系统，可以实现三维立体显示显示，且有利于克服人眼频繁切换焦距导致的视觉疲劳。
[0019]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0020]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0021]图1是根据本专利技术一个实施例的抬头显示系统的示意图；
[0022]图2是图1中所示的抬头显示系统实现不同虚像的光路示意图；
[0023]图3是图1中所示的抬头显示系统实现裸眼3D立体显示的光路示意图；
[0024]图4是图3中的显示组件和裸眼3D组件的局部结构示意图；
[0025]图5(a)和图5(b)是图1中所示的抬头显示系统的模拟光路图；
[0026]图6是根据本专利技术另一个实施例的抬头显示系统的局部示意图。
[0027]附图标记：
[0028]抬头显示系统100、虚像101、第一虚像101a、第二虚像101b、预设观看位置R、显示组件1、
[0029]裸眼3D组件2、柱面微透镜21、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抬头显示系统，其特征在于，包括：显示组件，所述显示组件用于显示平面图像；裸眼3D组件，所述裸眼3D组件位于所述显示组件的出光侧，且用于对所述显示组件的平面图像转变为立体图像；全息组件，所述全息组件包括独立且可切换运行的多个视点，多个所述视点用于将所述裸眼3D组件的立体图像分成多个具有不同图像信息且放大的立体子图像；反射组件，所述反射组件用于将多个所述立体子图像进行至少一次反射后朝向预设观看位置，以在所述反射组件的背离所述预设观看位置的一侧形成多个虚像，多个所述虚像与所述预设观看位置之间的距离不等。2.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述显示组件为矩形结构，所述裸眼3D组件相对于所述显示组件的长边平行设置且相对于所述显示组件的短边倾斜设置。3.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述显示组件的子像素发光面位于所述裸眼3D组件的焦平面上。4.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述裸眼3D组件与所述全息组件之间的距离为L且满足：p为所述裸眼3D组件的口径，W为所述显示组件的子像素的宽度，f为所述裸眼3D组件的焦距。5.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述裸眼3D组件包括多个沿所述显示组件的长度方向依次排列的柱面微透镜，所述抬头显示系统满足：h为所述显示组件的子像素与对应所述柱面微透镜的中心在所述显示组件长度方向上的距离，f为所述裸眼3D组件的焦距，L为所述全息组件与所述裸眼3D组件之间的距离，ν为对应于所述子像素的所述视点与对应所述柱面微透镜的中心在所述显示组件长度方向上的距离。6.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述裸眼3D组件包括多个沿所述显示组件的长度方向依次排列的柱面微透镜，所述裸眼3D组件与所述显示组件的子像素满足：d为所述柱面微透镜的最大厚度，L为所述全...

【专利技术属性】
技术研发人员：武玉龙，王晨如，韩娜，董瑞君，姚朝权，
申请(专利权)人：北京京东方显示技术有限公司北京京东方技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：