[发明专利]抬头显示装置、抬头显示方法及车辆

说明书

本申请提供了一种抬头显示装置和抬头显示方法，可以应用于汽车、航空、航天和航海等领域中。其中，该抬头显示装置包括：全息光学元件HOE薄膜和图像投射装置；HOE薄膜贴附于透光平面上，HOE薄膜包括N个薄膜区域，N个薄膜区域的焦距不同；图像投射装置包括一个图像生成模块PGU和光学镜组，PGU用于生成投射图像，投射图像包括N个图像区域，光学镜组用于将N个图像区域分别投射至N个薄膜区域，经过N个薄膜区域的反射，使得N个图像区域对应的虚像聚焦到透光平面外的不同深度处。本申请实施例基于一个PGU和HOE薄膜就能够实现双屏甚至多屏显示，有效降低了HUD装置中图像投射装置的体积和成本。

技术领域

本申请涉及智能车领域，特别涉及一种抬头显示装置、抬头显示方法及车辆。

背景技术

抬头显示(head up display，HUD)技术又称平视显示技术，近年来逐步在汽车领域、航空航天领域以及航海领域获得了越来越广泛地应用。例如，在汽车领域，HUD装置中的图像投射装置把汽车行驶中的重要信息投影到挡风玻璃上，经过挡风玻璃的反射，在驾驶员视线正前方形成虚像，使得驾驶员无需低头就可以看到这些信息。相比于仪表盘、中控屏等需要驾驶员低头观察的显示方式，HUD避免了驾驶员低头观察时无法顾及路况可能引发的驾驶风险，是更安全的车载显示方式。

目前传统的HUD主要显示车速、油量等汽车仪表信息，为了不干扰路况，成像距离在2至3米左右。近年来兴起的增强现实(augmented reality，AR)HUD(AR-HUD)将数字图像叠加在车外真实环境上，使得驾驶员获得增强现实的视觉效果，可用于AR导航、自适应巡航、车道偏离预警等。为了使AR图像与路面信息更好的融合，AR-HUD的成像距离一般在7至15米左右。

由于AR-HUD与传统HUD成像距离并不一致，为了同时显示车速等仪表信息和AR图像，则需产生两个焦面的图像。目前主流的方案是双屏显示，具体实现方式为，在图像投射装置中采用两套图像生成模块(picture generation unit，PGU)，分别生成AR图像和仪表信息，然后将AR图像的虚像和仪表信息的虚像投射至挡风玻璃外的两个焦面处，以实现传统HUD和AR-HUD显示，如图1所示。但采用两套PGU来实现双屏显示，增加了HUD装置中图像投射装置的体积和成本。

发明内容

本申请提供一种抬头显示装置、抬头显示方法及车辆，可以用于降低HUD装置中图像投射装置的体积和成本。

第一方面，提供了一种抬头显示装置，包括：全息光学元件HOE薄膜和图像投射装置；该HOE薄膜贴附于透光平面上，该HOE薄膜包括N个薄膜区域，该N个薄膜区域的焦距不同，其中，N为大于或等于2的正整数；该图像投射装置包括一个图像生成模块PGU和光学镜组，该PGU用于生成投射图像，该投射图像包括N个图像区域，该光学镜组用于将该N个图像区域分别投射至该N个薄膜区域，经过该N个薄膜区域的反射，使得该N个图像区域对应的虚像聚焦到该透光平面外的不同深度处。

优选地，可以通过控制N个图像区域投射至N个薄膜区域的相对位置以及投射方向使得N个图像区域对应的虚像不重叠。

可选地，透光平面可以为挡风玻璃。可选地，HOE薄膜可以贴附于挡风玻璃外侧，也可以贴附于挡风玻璃内侧，还可以作为挡风玻璃的夹层。优选地，在本申请实施例中，将HOE薄膜贴附于挡风玻璃内侧。这是由于贴附于挡风玻璃内侧时，通过HOE薄膜反射HUD图像，反射效率为现有直接采用挡风玻璃的5倍以上，从而能够提升图像亮度，并且降低功耗。

应理解，HOE薄膜除包括N个焦距不同的薄膜区域之外，还可以包括M个薄膜区域。且本申请对M个薄膜区域的焦距不做限定。也就是说，HOE薄膜可以包括N+M个薄膜区域，并要求在多个薄膜区域中，至少N个薄膜区域的焦距不同，而其他薄膜的区域的焦距不做限定。