[發明專利]一種抬頭顯示系統和基于抬頭顯示系統的圖像顯示方法

有效

• 申請號: 202010413886.8
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN113671698B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 李仕茂;閆云飛;王金蕾
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 深圳市深佳知識產權代理事務所(普通合伙) 44285
• 代理人: 聶秀娜

本發明實施例公開了一種抬頭顯示系統和基于抬頭顯示系統的圖像顯示方法，可以有效消除兩個虛像的重影對人眼的視覺干擾。HUD系統包括風擋、圖像生成單元和光學元件，其中，風擋包括第一風擋表面和第二風擋表面。PGU將其生成的圖像對應的光束投射至光學元件。光學元件將光束導向第一風擋表面。第一風擋表面將光束折射至第二風擋表面，并反射光束供人眼接收。第一風擋表面還將折射第二風擋表面反射后的光束供人眼接收。其中，光束經過第一風擋表面的反射形成有圖像的第一虛像。光束經過第二風擋表面的反射和第一風擋表面的折射形成有圖像的第二虛像。第一虛像和第二虛像與人眼之間的夾角小于預設角度。

技術領域

本申請涉及汽車領域，尤其涉及一種抬頭顯示系統和基于抬頭顯示系統的圖像顯示方法。

背景技術

抬頭顯示(Head-up Display,HUD)是提高汽車駕駛安全性的一項重要技術，它可以把行駛速度、油量等儀表和導航信息通過成像源和鏡子等組件投影到人眼然后在風擋外成立虛像，駕駛員不必低頭即可觀察行駛信息，從而避免分散注意力增強行車安全和提升駕駛體驗。

為保證安全性，現有汽車風擋一般都是三明治形狀的夾層玻璃，兩塊玻璃通過聚合物膜片膠合在一起。當HUD投射的光線入射到風擋時，會在風擋的內外兩個與空氣接觸的界面上反射，從而形成兩個虛像。這兩個虛像可能會因為部分重疊而形成重影，嚴重影響HUD清晰度。

發明內容

本發明實施例公開了一種抬頭顯示系統和基于抬頭顯示系統的圖像顯示方法，可以有效消除兩個虛像的重影對人眼的視覺干擾。

第一方面、本申請提供了一種HUD系統。HUD系統包括風擋、圖像生成單元(PictureGeneration Unit，PGU)和光學元件，其中，風擋包括第一風擋表面和第二風擋表面。PGU將其生成的圖像對應的光束投射至光學元件。光學元件將光束導向第一風擋表面。第一風擋表面將光束折射至第二風擋表面，并反射光束供人眼接收。第一風擋表面還將折射第二風擋表面反射后的光束供人眼接收。其中，光束經過第一風擋表面的反射形成有圖像的第一虛像。光束經過第二風擋表面的反射和第一風擋表面的折射形成有圖像的第二虛像。具體地，第一虛像和第二虛像與人眼之間的夾角小于預設角度。該夾角可以由風擋的厚度、風擋的折射率、光學元件導向第一風擋表面的光束在第一風擋表面的入射角的余角和第一虛像與人眼之間的距離計算得到。

需要說明的是，上述預設角度通常指人眼的分辨率(也可以稱之為人眼的分辨角或解像力等)。一般情況下，普通人眼的分辨率為0.02°。應理解，本申請不限定上述預設角度的具體大小，只要兩個虛像與人眼之間的夾角小到人眼無法再分辨兩個虛像即可。

需要說明的是，選取位于第一虛像和第二虛像上的同一位置的點，例如第一虛像的中心點和第二虛像的中心點。并且，將人眼所在的位置視作一個點。進而，第一虛像的中心點到人眼的方向記作第一方向，第二虛像的中心點到人眼的方向記作第二方向。那么，第一方向和第二方向之間的夾角即為兩個虛像到人眼的夾角。

在該實施方式中，PGU生成的圖像會在風擋的前面形成兩個虛像。兩個虛像與人眼之間的夾角與多個參數相關(如風擋的厚度、風擋的折射率、光學元件導向第一風擋表面的光束在第一風擋表面的入射角的余角和第一虛像與人眼之間的距離)。通過調節上述列舉的參數可以使得兩個虛像與人眼之間的夾角小于預設角度(如人眼的分辨率)。那么，人眼就無法分辨兩個虛像，從而可以有效消除兩個虛像的重影對人眼的視覺干擾。

在一些可能的實施方式中，HUD系統還包括第一驅動裝置和/或第二驅動裝置。第一驅動裝置用于調節PGU的位置，以使得PGU接近或遠離光學元件。第二驅動裝置用于調節光學元件的位置，以使得光學元件接近或遠離PGU。

在該實施方式中，可以動態調節PGU與光學元件之間的距離，從而可以動態調節第一虛像與人眼之間的距離，以確保兩個虛像與人眼之間的夾角小于預設角度，提高了方案的實用性。