[发明专利]一种抬头显示系统和基于抬头显示系统的图像显示方法

说明书

本发明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。

技术领域

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

背景技术

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。

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。

发明内容

本发明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。

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(PictureGeneration 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。

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。

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。

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。

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。

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。