[发明专利]具有眼动跟踪功能的抬头显示系统和方法

说明书

提供一种具有眼动跟踪功能的抬头显示系统，其包括：图像源，用于生成目标图像；散射屏，接收所述目标图像并将该目标图像散射至下述光栅组合器；光栅组合器，用于衍射所述目标图像至用户的眼睛；近红外点光源，用于发射近红外光至下述近红外衍射光学元件；近红外衍射光学元件，用于将所述近红外光转换为散射光束衍射至用户的面部或眼部；以及近红外探测器，用于接收用户的面部或眼部反射的近红外图像，该近红外图像用于辅助驾驶和/或调整衍射至用户眼睛的目标图像的空间位置。该系统衍射效率高、体积小，近红外点光源能量利用率高，可降低功耗。

技术领域

本发明涉及一种具有眼动跟踪功能的抬头显示系统和方法，属于显示技术领域。

背景技术

抬头显示系统(Head Up Display)简称HUD，也称为平视显示系统，是一种以投影方式将各种车辆信息以及导航信息成像于挡风玻璃之外的技术。

车载抬头显示领域中的高级驾驶员辅助系统(ADAS)已成为新的研究热点。高级驾驶员辅助系统中常用的技术手段为眼动跟踪技术或驾驶员跟踪技术，通过识别驾驶员面部或眼部反射的近红外图像，对车辆驾驶员进行实时的信息反馈。

例如专利US20160150218A1公开了一种用于平视显示器(HUD)系统和驾驶员监视系统的组合结构，该组合结构包括：HUD系统，其包括第一反射部分和第二反射部分，被配置为沿着光路将HUD信息从HUD设备反射到车辆的挡风玻璃；二向色镜，设置在HUD系统的光路上，并配置为反射特定波长的光；和驾驶员监视系统，其具有输入的驾驶员面部信息，并被配置为提供光并监视驾驶员。也就是说，该专利的实现方法是将抬头显示系统和近红外监视系统集成到同一套系统结构中。但该方法中的驾驶员监视系统是直接使用HUD膜作为近红外光线的反射器件，存在反射效率低，占用体积大的问题。

例如，专利US10078219B2公开了一种具有集成眼睛追踪器的激光投射器，所述激光投射器包括：激光模块，包括用于输出红外光的红外激光二极管以及用于输出可见光的至少一个可见光激光二极管；扫描镜，与所述激光模块的输出端对准，从而接收所述红外光和所述可见光两者并且用于可控制地反射所述红外光和所述可见光两者；波长复用全息光学元件(“HOE”)，被对准以接收从所述扫描镜反射的所述红外光和所述可见光两者并将所述红外光和所述可见光两者朝向用户的眼睛重定向，其中，所述波长复用HOE包括响应于所述可见光而不响应于所述红外光的第一全息图以及响应于所述红外光而不响应于所述可见光的第二全息图；以及红外探测器，被对准以接收从所述用户的所述眼睛反射的红外光的至少一部分。但该系统是穿戴式显示设备，无法将显示设备集成于车辆挡风玻璃上，且用于眼动跟踪的近红外全息光栅通过角度复用的方法与用于HUD显示的可见光全息光栅集成到一块HUD膜上，存在衍射效率低、占用体积大的问题。此外，该红外激光二极管的能量利用率低，能耗大。

鉴于上述，本发明旨在提供一种具有眼动跟踪功能的抬头显示系统和方法，来解决上述的一个或多个技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中的一个或多个技术问题，根据本发明一方面，提供一种具有眼动跟踪功能的抬头显示系统。该具有眼动跟踪功能的抬头显示系统包括：

图像源，用于生成目标图像；

散射屏，接收所述目标图像并将该目标图像散射至下述光栅组合器；

光栅组合器，用于衍射所述目标图像至用户的眼睛；

近红外点光源，用于发射近红外光至下述近红外衍射光学元件；

近红外衍射光学元件，用于将所述近红外光转换为散射光束衍射至用户的面部或眼部；以及

近红外探测器，用于接收用户的面部或眼部反射的近红外图像，该近红外图像用于辅助驾驶和/或调整衍射至用户眼睛的目标图像的空间位置。