风挡式抬头显示装置以及削弱重影的方法与流程

本发明涉及汽车抬头显示领域，特别涉及风挡式抬头显示装置以及削弱重影的方法。
背景技术：
：为方便驾驶员观看车辆信息、导航信息等，利用抬头显示装置(hud，headupdisplay)，将图像信息通过光学方式投影在驾驶员视线附近。hud投射图像时经挡风玻璃反射进入眼盒区域，供驾驶员观看。同时，驾驶员能够透过挡风玻璃，看到路面状况。因此，由于挡风玻璃兼有反光和透光特性，两个表面均会对hud投射图像进行反射，进而形成两幅不重叠的图像，不利于驾驶员观看，如图1所示是普通挡风玻璃重影示意图。通常我们将其中一幅图像称为主图像(虚像1)，另一幅图像称为重影图像(虚像2)，如图2所示是驾驶员观看到的重影示意图。目前，解决重影的方案主要有以下几种方式：精确控制挡风玻璃两个反射表面的平行度，使两个表面之间有一个微小楔角，上厚下薄。hud图像经反射后，两幅图像重叠。具体实现方式中比如，有控制挡风玻璃内部pvb夹层，或贴一层带楔角的贴膜等，如图3所示是带楔角挡风玻璃无重影示意图。又比如，通过镀膜方式，使得两个表面反射率存在较大差异，如使得主图像亮度远高于重影图像，进而忽略较暗图像。以上解决重影方案，均需要改变外部挡风玻璃的结构或者镀膜，成本相对较高。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是，提供一种不改变原车挡风玻璃的情况下，实现削弱重影的风挡式抬头显示装置。解决上述技术问题，本发明提供了一种风挡式抬头显示装置，用于通过投影显示图像信息，所述图像信息用于投影至所述挡风玻璃，并由所述挡风玻璃进入眼盒区域，抬头显示装置包括：图像源和投影组，将所述图像源经过所述投影组投影至挡风玻璃，并在所述挡风玻璃的同一侧形成第一虚像和第二虚像，所述第一虚像相对于所述第二虚像靠近所述眼盒区域，所述第一虚像至所述眼盒区域的距离为：成像距离；当所述成像距离发生变化时，检测所述第一虚像和所述第二虚像的重影值，如果所述成像距离增加，则经过所述投影组投影至所述挡风玻璃同一侧的所述第一虚像和所述第二虚像的重影值降低。通过将所述图像源经过所述投影组投影至挡风玻璃：经挡风玻璃内表面反射后形成第一虚像；依次经挡风玻璃内表面折射、外表面反射、内表面折射和第二虚像。作为共知，第一虚像位于人眼前方，相对第二虚像靠近人眼。第一虚像相对人眼视度小于第二虚像相对人眼视度。更进一步，合理调整像散，所述第一虚像在子午面成像相对弧矢面成像为远离眼盒区域的一侧，所述子午面成像相对人眼视度大于所述弧矢面视度，二者存在视度差。更进一步，上述的视度差绝对值≤1d。优选地，上述视度差绝对值≤0.5d。更进一步，所述成像距离为30m时，视度差绝对值0.23d，重影值为1′。更进一步，所述成像距离≥2m。更进一步，所述图像生成单元产生的光线为lcd、oled、dlp任一一种模组显示的微小图像。优选地，所述投影组包括：第一反射镜、第二反射镜，光线依次经所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述挡风玻璃的内表面反射，进入眼盒区域形成第一虚像。光线依次经所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述挡风玻璃的内表面透射、所述挡风玻璃的外表面反射、所述挡风玻璃的内表面折射，进入眼盒区域形成第二虚像。更进一步，所述第一反射镜为曲面镜，所述第二反射镜为：平面镜或曲面镜。优选地，所述投影组包括第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜。更进一步，所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜面型为曲面或平面。三个反射镜中至少有一个曲面镜。优选地，所述投影组包括第一反射镜。更进一步，所述第一反射镜为曲面镜。本发明还提供了一种削弱重影的方法，在车内配置图像源和投影组，所述图像源用于产生图像，所述投影组用于将所述图像投影至挡风玻璃，并在所述挡风玻璃的同一侧形成第一虚像和第二虚像，所述第一虚像相对于所述第二虚像靠近所述眼盒区域，所述第一虚像至所述眼盒区域的距离为：成像距离，方法包括：当所述成像距离发生变化时，检测所述第一虚像和所述第二虚像的重影值，调整所述成像距离，并在所述成像距离增加时，将经过所述投影组投影至所述挡风玻璃同一侧的所述第一虚像和所述第二虚像的重影值降低。将所述图像源经过所述投影组投影至挡风玻璃，经挡风玻璃反射/折射后形成第一虚像和第二虚像。合理调整成像距离，所述第一虚像在弧矢面成像至眼盒区域的距离为成像距离，当成像距离增加时，使所述第一虚像和第二虚像的重影值降低。合理调整像散，所述第一虚像在子午面成像相对人眼视度大于所述弧矢面成像视度，削弱重影。优选地，在本发明中通过合理调整像散、成像距离，两种方式采用其中一种，或同时采用。实现削弱重影值。本发明的有益效果：本发明提供的风挡式抬头显示装置，具备较远的成像距离，其成像距离≥4m，从而可削弱重影。由于抬头显示装置有大的成像距离，故重影相对小。同时在本发明中通过合理控制抬头显示装置像散，进一步削弱重影。虚像在子午面成像相对弧矢面成像，位于远离驾驶员一侧的眼盒区域。优选地，子午面成像相对人眼视度大于弧矢面视度，视度差绝对值≤1d，较小的视度差人眼能够接受。附图说明图1是普通挡风玻璃重影示意图；图2是驾驶员观看到的重影示意图；图3是带楔角挡风玻璃无重影示意图；图4是本发明一实施例中的风挡式抬头显示装置结构示意图；图5是图4中的光线示意图；图6是常规控制像散的示意图；图7是本发明一实施例中的控制像散的示意图；图8是本发明一实施例布局示意图；图9是本发明一实施例中的方法流程示意图；图10是本发明一实施例中的方法流程示意图优化。具体实施方式现在将参考一些示例实施例描述本公开的原理。可以理解，这些实施例仅出于说明并且帮助本领域的技术人员理解和实施例本公开的目的而描述，而非建议对本公开的范围的任何限制。在此描述的本公开的内容可以以下文描述的方式之外的各种方式实施。如本文中所述，术语“包括”及其各种变体可以被理解为开放式术语，其意味着“包括但不限于”。术语“基于”可以被理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”可以被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”可以被理解为“至少一个其它实施例”。在本申请中的重影是指：挡风玻璃内外两个表面均会对hud投射图像进行反射，进而形成两幅不重叠的图像。两幅图像在竖直方向的偏移量为重影距离，单位为距离值，如mm。该重影相对人眼的张角，定义为重影值，张角越大，人眼越容易察觉。在本申请中的视度是指：目视光学仪器能适应各种不同视力的人使用，使得所成的像不再位于无限远，而是位于人眼前方或后方的一定距离上，以适应近视或远视眼的需要，单位为屈光度，符号d表示。用距离的倒数表示，如，成像位于无穷远，视度0d，成像位于人眼前方1m，视度-1d，位于人眼前方4m，视度-0.25d，成像位于人眼后方4m，视度为0.25d。请参考图4是本发明一实施例中的风挡式抬头显示装置结构示意图，本实施例中的风挡式抬头显示装置，用于通过投影显示图像信息，所述图像信息用于投影至所述挡风玻璃，并由所述挡风玻璃进入眼盒区域，抬头显示装置包括：图像源1和投影组(2,3,5)，将所述图像源经过所述投影组投影至挡风玻璃5，并在所述挡风玻璃的同一侧形成第一虚像6和第二虚像7，所述第一虚像6相对于所述第二虚像7靠近所述眼盒区域，所述第一虚像6至所述眼盒区域的距离为：成像距离；当所述成像距离发生变化时，检测所述第一虚像和所述第二虚像的重影值，如果所述成像距离增加，则经过所述投影组投影至所述挡风玻璃同一侧的所述第一虚像和所述第二虚像的重影值降低。本实施例中的风挡式抬头显示装置，具备较远的成像距离，其成像距离≥4m，从而可削弱重影。由于抬头显示装置有大的成像距离，故重影相对小。具体地，在本实施例中，第一虚像6的中心至眼盒区域4的中心的距离，定义为成像距离。此外，本实施例的风挡式抬头显示装置降低了产品使用成本。无需特殊定制挡风玻璃，挡风玻璃内外表面平行，无楔角。不需要特殊镀膜。在一些实施例中，经过所述投影组投影至所述挡风玻璃一侧的所述第一虚像包括:子午面成像和弧矢面成像，所述子午面成像相对于所述弧矢面成像为远离所述眼盒区域的一侧，所述子午面成像的视度相对人眼视度大于所述弧矢面成像的视度。通过合理控制抬头显示装置像散，进一步削弱重影。虚像在子午面成像相对弧矢面成像，位于远离驾驶员一侧的眼盒区域。在一些实施例中，所述投影组还包括：第一反射镜和第二反射镜，将所述图像源经过所述投影组投影至挡风玻璃，并在所述挡风玻璃的同一侧形成第一虚像和第二虚像包括：所述图像源产生的光线依次经所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述挡风玻璃的内表面反射，进入到所述眼盒区域形成所述第一虚像，所述图像源产生的光线依次经所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述挡风玻璃的内表面投射、所述挡风玻璃的外表面反射、所述挡风玻璃的内表面折射，进入到所述眼盒区域形成所述第二虚像。在一些实施例中，所述投影组包括：第一反射镜、第二反射镜以及第三反射镜，所述第一反射镜、第二反射镜以及第三反射镜中至少具有一个曲面镜。由于挡风玻璃曲率半径较大，前后表面平行。因此投影形成的第一虚像6与第二虚像7沿驾驶员视线方向存在一定距离，第二虚像7位于相对远离驾驶员一侧，第一虚像6位于相对靠近驾驶员一侧，而距离一般由挡风玻璃参数等决定，通常为15mm左右。作为本实施例中的优选，所述投影组(2,3,5)包括：第一反射镜2、第二反射镜3以及挡风玻璃5，光线依次经所述第一反射镜2、所述第二反射镜3、所述挡风玻璃5的内表面反射，进入眼盒区域4形成第一虚像6。作为本实施例中的优选，光线依次经所述第一反射镜2、所述第二反射镜3、所述挡风玻璃5的内表面透射、所述挡风玻璃5的外表面反射、所述挡风玻璃5的内表面折射，进入眼盒区域4形成第二虚像7。上述的风挡式抬头显示装置用于投影显示，在汽车前方、驾驶员视线附近形成虚像。如图7所示，作为本实施例中的优选，所述第一虚像6在子午面成像61相对弧矢面成像62为远离眼盒区域4的一侧，所述子午面成像相对人眼视度大于所述弧矢面视度。优选地，上述的视度差绝对值≤0.5d。本实施例中的抬头显示装置成像距离大于4m，子午面(竖直方向上)成像相对弧矢面(水平面上)成像，位于远离驾驶员一侧，满足使用要求。无需特殊定制挡风玻璃，挡风玻璃内外表面平行，无楔角。不需要特殊镀膜。作为本实施例中的优选，所述成像距离为30m时，视度差绝对值0.23d，重影值为1′，接近人眼极限分辨率水平。本实施例中的微小图像源不做具体限定，包括但不限于，lcd，oled，dlp等模组显示的微小图像。反射镜一为曲面镜、反射镜二为平面镜或曲面镜。本实施例的投影组结构形式可以有不同的布局方式，可以上述实施例两片反射镜之外的其他形式。如由三个反射镜组成的投影组，以及由一个反射镜组成的投影组。如图8所示，为一个反射镜结构示意图，图像源1位于汽车挡风玻璃上方，反射镜为3。如图9所示基于上述，在本申请另一实施例中提供了一种削弱重影的方法，包括如下步骤：步骤s100在车内配置图像源和投影组，所述图像源用于产生图像，所述投影组用于将所述图像投影至挡风玻璃，并在所述挡风玻璃的同一侧形成第一虚像和第二虚像，所述第一虚像相对于所述第二虚像靠近所述眼盒区域，所述第一虚像至所述眼盒区域的距离为：成像距离，方法包括：步骤s101当所述成像距离发生变化时，检测所述第一虚像和所述第二虚像的重影值，步骤s101调整所述成像距离，并在所述成像距离增加时，将经过所述投影组投影至所述挡风玻璃同一侧的所述第一虚像和所述第二虚像的重影值降低。在所述步骤s101中，具体地，所述投影组还包括：第一反射镜和第二反射镜，将所述图像源经过所述投影组投影至挡风玻璃，并在所述挡风玻璃的同一侧形成第一虚像和第二虚像包括：所述图像源产生的光线依次经所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述挡风玻璃的内表面反射，进入到所述眼盒区域形成所述第一虚像，所述图像源产生的光线依次经所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述挡风玻璃的内表面投射、所述挡风玻璃的外表面反射、所述挡风玻璃的内表面折射，进入到所述眼盒区域形成所述第二虚像。在所述步骤s101中，具体地，所述投影组包括：第一反射镜、第二反射镜以及第三反射镜，所述第一反射镜、第二反射镜以及第三反射镜中至少具有一个曲面镜。在所述步骤s101中，具体地，所述投影组包括：第一反射镜所述第一反射镜为曲面镜。本领域人员共知，在满足成像距离、像散基础上，反射镜数目、布局形式可适当调整，不一一列举。在所述步骤s102中，优选地，所述第一虚像在子午面成像相对弧矢面成像为远离眼盒区域的一侧，所述子午面成像相对人眼视度大于所述弧矢面视度。优选地，上述的视度差绝对值≤0.5d。在所述步骤s102中，优选地，所述成像距离为30m时，视度差绝对值0.23d，重影值为1′。在所述步骤s102中，优选地，所述成像距离≥2m。在上述步骤中，所述图像生成单元产生的光线为lcd、oled、dlp任一一种模组显示的微小图像。在上述步骤中，所述第一反射镜为曲面镜，所述第二反射镜为：平面镜或曲面镜。请参考图10，作为本实施例中的优选，本实施例中的一种削弱重影的方法，步骤s200在车内配置图像源和投影组，所述图像源用于产生图像，所述投影组用于将所述图像投影至挡风玻璃，并在所述挡风玻璃的同一侧形成第一虚像和第二虚像，所述第一虚像相对于所述第二虚像靠近所述眼盒区域，所述第一虚像至所述眼盒区域的距离为：成像距离，方法包括：步骤s201当所述成像距离发生变化时，检测所述第一虚像和所述第二虚像的重影值，步骤s202如果所述成像距离增加，则经过所述投影组投影至所述挡风玻璃同一侧的所述第一虚像和所述第二虚像的重影值降低，步骤s203如果所述成像距离在人眼可识别的成像显示范围，则通过调整像散将所述第一虚像分解为：子午面成像和弧矢面成像，步骤s204经过所述投影组投影至所述挡风玻璃一侧的所述子午面成像相对于经过所述投影组投影至所述挡风玻璃同一侧的所述弧矢面成像为远离所述眼盒区域的一侧，且所述子午面成像的视度相对人眼视度大于所述弧矢面成像的视度，步骤s205调整所述第一虚像在所述弧矢面成像至所述眼盒区域的所述成像距离，并在所述成像距离增加时，将经过所述投影组投影至所述挡风玻璃同一侧的所述第一虚像和所述第二虚像的重影值降低。上述的削弱重影的方法，通过合理调整成像距离，所述第一虚像在弧矢面成像至眼盒区域的距离为成像距离，当成像距离增加时，使所述第一虚像和第二虚像的重影值降低。合理调整像散，所述第一虚像在子午面成像相对人眼视度大于所述弧矢面成像视度，削弱重影。下述实例中的设计参数，用以解释本申请的实现原理。实例1：如图5所示，本实施例中的本实施例中的风挡式抬头显示装置，用于投影显示图像信息，包括：图像源1和投影组(2,3,5)，将所述图像源1经过所述投影组投影形成第一虚像6和第二虚像7，当成像距离增加时，所述第一虚像6和所述第二虚像7的重影值降低，所述第一虚像5至眼盒区域4的距离为：成像距离。现有技术中一般抬头显示装置成像距离为2m左右，重影大。本实施例中的风挡式抬头显示装置有较大的成像距离，成像距离≥4m。成像距离越大，重影值越小。作为本实施例中的优选，所述投影组(2,3,5)包括：第一反射镜2、第二反射镜3以及挡风玻璃5，光线依次经所述第一反射镜2、所述第二反射镜3、所述挡风玻璃5的内表面反射，进入眼盒区域4形成第一虚像6。作为本实施例中的优选，光线依次经所述第一反射镜2、所述第二反射镜3、所述挡风玻璃5的内表面透射、所述挡风玻璃5的外表面反射、所述挡风玻璃5的内表面折射，进入眼盒区域4形成第二虚像7。重影距离由两部分组成，一部分为玻璃厚度因素引起，原理为本领域人员公知，当光线透过平板会引起的图像偏移。一部分为挡风玻璃弯曲引起，挡风玻璃在竖直方向有一定的曲率半径，抬头显示装置入射的光线，前后表面反射光线存在一个微小的夹角，该夹角为重影值的第二部分。重影值大小与挡风玻璃厚度、折射率、曲率半径有关。两部分重影值叠加，随着成像距离增大，最终削弱第一部分重影，总的重影值被削弱。本例中抬头显示装置成像距离为5.5m，相关参数如表1所示，经计算重影值≤5′。成像距离增大，重影值减小。表1成像距离5.5m竖直方向曲率半径7000mm人眼与玻璃距离750mm折射率1.519厚度4.76mm入射角55°重影值3.9′本例中反射镜一为平面镜，起折叠光路作用，设计文件中未示出。成像距离5.5m时相关参数如下表2：表2反射镜二面型公式：表3实例2：如图7所示，本实施例中的本实施例中的本实施例中的风挡式抬头显示装置，用于投影显示图像信息，包括：图像源1和投影组(2,3,5)，将所述图像源1经过所述投影组投影形成第一虚像6和第二虚像7，当成像距离增加时，所述第一虚像6和所述第二虚像7的重影值降低，所述第一虚像5至眼盒区域4的距离为：成像距离。作为本实施例中的优选，所述第一虚像6在子午面成像61相对弧矢面成像62为远离眼盒区域4的一侧，所述子午面成像6相对人眼视度大于所述弧矢面成像62视度。所述成像距离≥4m。作为本实施例中的优选，所述投影组(2,3,5)包括：第一反射镜2、第二反射镜3以及挡风玻璃5，光线依次经所述第一反射镜2、所述第二反射镜3、所述挡风玻璃5的内表面反射，进入眼盒区域4形成第一虚像6。作为本实施例中的优选，光线依次经所述第一反射镜2、所述第二反射镜3、所述挡风玻璃5的内表面透射、所述挡风玻璃5的外表面反射、所述挡风玻璃5的内表面折射，进入眼盒区域4形成第二虚像7。该实施例中控制风挡式抬头显示装置像散削弱重影的方法，第一虚像6在子午面(竖直方向)成像61相对弧矢面(水平面)成像62，位于远离驾驶员一侧。子午面成像61相对人眼视度大于弧矢面成像62的视度，视度差绝对值≤0.5d。作为本实施例中的优选，上述的视度差绝对值≤0.5d。作为本实施例中的优选，所述成像距离为30m时，视度差绝对值0.23d，重影值为1′。现有技术中，为了合理控制像散，常规抬头显示装置虚像子午图像和弧矢图像如下图6所示，子午图像和弧矢图像成像距离相等。在本实施例中虚像在子午面(竖直方向)成像相对弧矢面(水平面)成像，位于远离驾驶员一侧。此时，子午面成像相对人眼视度大于弧矢面视度，视度差绝对值≤0.5d，如图7所示。本实施例中抬头显示装置成像距离为4m，子午面(竖直方向)成像相对弧矢面(水平面)成像，位于远离驾驶员一侧。视度差绝对值0.25d，重影值2.4′，满足使用要求。如表4所述。表4弧矢图像成像距离4m子午弧矢图像视度差0.25d竖直方向曲率半径7000mm人眼与玻璃距离750mm折射率1.519厚度4.76mm入射角55°重影值2.4′本例中反射镜一为平面镜，起折叠光路作用。相关参数如下表6：表5反射镜二面型公式：表6cxcykxky1.727e-031.578e-0320.779-148.095实施例3本实施例中的本实施例中的本实施例中的风挡式抬头显示装置，用于投影显示图像信息，包括：图像源1和投影组(2,3,5)，将所述图像源1经过所述投影组投影形成第一虚像6和第二虚像7，当成像距离增加时，所述第一虚像6和所述第二虚像7的重影值降低，所述第一虚像5至眼盒区域4的距离为：成像距离。作为本实施例中的优选，所述投影组(2,3,5)包括：第一反射镜2、第二反射镜3以及挡风玻璃5，光线依次经所述第一反射镜2、所述第二反射镜3、所述挡风玻璃5的内表面反射，进入眼盒区域4形成第一虚像6。作为本实施例中的优选，光线依次经所述第一反射镜2、所述第二反射镜3、所述挡风玻璃5的内表面透射、所述挡风玻璃5的外表面反射、所述挡风玻璃5的内表面折射，进入眼盒区域4形成第二虚像7。进一步合理选定成像距离和视度差绝对值，成像距离30m，子午面(竖直方向)成像相对弧矢面(水平面)成像，位于远离驾驶员一侧。视度差绝对值0.23d，重影值缩小至1′，接近人眼极限分辨率水平。表7弧矢图像成像距离30m子午弧矢图像视度差0.23d竖直方向曲率半径7000mm人眼与玻璃距离750mm折射率1.519厚度4.76mm入射角55°重影值1′本例中反射镜一为平面镜，起折叠光路作用。相关参数如下表8：表8反射镜二面型公式：表9cxcykxky1.672e-031.456e-03-12.47-183.08应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。总体而言，本公开的各种实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任意组合实施。一些方面可以以硬件实施，而其它一些方面可以以固件或软件实施，该固件或软件可以由控制器、微处理器或其它计算设备执行。虽然本公开的各种方面被示出和描述为框图、流程图或使用其它一些绘图表示，但是可以理解本文描述的框、设备、系统、技术或方法可以以非限制性的方式以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其它计算设备或其一些组合实施。此外，虽然操作以特定顺序描述，但是这不应被理解为要求这类操作以所示的顺序执行或是以顺序序列执行，或是要求所有所示的操作被执行以实现期望结果。在一些情形下，多任务或并行处理可以是有利的。类似地，虽然若干具体实现方式的细节在上面的讨论中被包含，但是这些不应被解释为对本公开的范围的任何限制，而是特征的描述仅是针对具体实施例。在分离的一些实施例中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合地执行。相反对，在单个实施例中描述的各种特征也可以在多个实施例中分离地实施或是以任何合适的子组合的方式实施。当前第1页12