CN104570350B - 一种车窗显示系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车窗显示系统和方法，所述系统包括偏振眼镜、设置在车辆内部的投影系统；所述投影系统包括投影仪光源、偏振分光镜、左、右眼显示芯片和左、右眼投影镜头。所述系统的偏振分光镜将投影仪光源发出的光线偏振成两束相互垂直的偏振态光线，使两束偏振态光线分别照射在左、右眼显示芯片上，左、右眼显示芯片的左眼图像和右眼图像经所述左、右眼投影镜头投影、车窗玻璃反射、由偏振眼镜处理后到达人眼。本技术方案能够实现强光反射污染平均衰减50％、外界自然光衰减50％，因此消除或减少了强光污染的问题，并且能够不衰减透过左、右眼的偏振态光线，同时使透过左、右眼的光线不互相干扰。

Description

一种车窗显示系统和方法

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种车窗显示系统和方法。

背景技术

车窗显示(Head Up Display，HUD，又称平视显示)系统是一种高科技的车载系统，其功能是将图像投影到人眼中，驾驶员不需低头，就能看到虚拟的仪表盘、GPS显示屏等图像在车窗外出现，让驾驶员更加专注、方便地驾驶。

图1为车窗显示系统的原理图，投影系统将其显示芯片中的图像投影到车窗玻璃上，该图像经车窗玻璃反射进去人眼中，人眼中形成仪表盘等车辆信息的图像。

现有技术中的车窗显示系统一个很严重的缺陷就是受外界强光线干扰。强光线主要来源是反射光，在强光环境中，即使增加光强，驾驶员仍然无法看清系统所呈现的虚像。

发明内容

本发明提供了一种车窗显示系统和方法，以消除或减少外界强光线干扰的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种车窗显示系统，包括偏振眼镜、设置在车辆内部的投影系统；所述投影系统包括投影仪光源、偏振分光镜、左、右眼显示芯片和左、右眼投影镜头；

所述偏振分光镜，用于将投影仪光源发出的光线偏振成两束相互垂直的偏振态光线分别照射在左、右眼显示芯片上；

所述左、右眼显示芯片，用于分别输入待显示的左眼图像和右眼图像，在所述两束相互垂直的偏振态光线照射下将所述左眼图像和右眼图像分别透射到所述左、右眼投影镜头上；

所述左、右眼投影镜头，用于将所述左、右眼显示芯片透射的左眼图像和右眼图像分别投影到车窗玻璃上，并由车窗玻璃反射到所述偏振眼镜中；

所述偏振眼镜的左、右眼偏振镜片的偏振方向分别与所述两束相互垂直的偏振态光线的偏振方向一致，用于分别接收左、右眼显示芯片的左眼图像和右眼图像并结合形成3D影像。

优选地，所述车窗显示系统还包括放置在车辆尾部的两个车载雷达；

所述两个车载雷达，用于分别采集车辆尾部的景象，并将采集到的景象作为待显示的左眼图像和右眼图像分别发送给所述左、右眼显示芯片。

进一步优选地，所述两个车载雷达进一步用于，感应并计算车辆后景象的距离，将所述距离添加到采集的景象中。

优选地，所述投影系统还包括控制器；

所述控制器，用于对所述左、右眼显示芯片输入的待显示的图像进行切换控制。

进一步优选地，所述左、右眼显示芯片上的待显示的图像包括仪表盘、GPS显示屏，以及3D视频。

本技术方案的系统通过偏振分光镜将投影仪光源发出的光线偏振成两束相互垂直的偏振态光线，使两束偏振态光线分别照射在左、右眼显示芯片上，通过车窗玻璃反射后，经过左、右眼偏振镜片的偏振方向分别与两束相互垂直的偏振态光线的偏振方向一致的偏振眼镜处理后到达人眼，从而能够实现强光反射污染平均衰减50％、外界自然光衰减50％，而左、右眼显示芯片上输入的待显示的左眼图像和右眼图像透过左右眼偏振镜片时几乎不衰减，且不会互相干扰，从而消除或减少了外界强光线干扰。

另一方面，本发明提供了一种车窗显示方法，所述方法包括：

偏振分光镜将投影仪光源发出的光线偏振成两束相互垂直的偏振态光线分别照射在左、右眼显示芯片上；

左、右眼显示芯片分别输入待显示的左眼图像和右眼图像，在所述两束相互垂直的偏振态光线照射下将所述左眼图像和右眼图像分别透射到所述左、右眼投影镜头上；

左、右眼投影镜头将所述左、右眼显示芯片透射的左眼图像和右眼图像分别投影到车窗玻璃上，并由车窗玻璃反射到偏振眼镜中；

偏振眼镜的左、右眼偏振镜片分别接收左、右眼显示芯片的左眼图像和右眼图像并结合形成3D影像；其中，所述偏振眼镜的左、右眼偏振镜片的偏振方向分别与所述两束相互垂直的偏振态光线的偏振方向一致。

优选地，所述方法还包括：

在车辆尾部放置两个车载雷达，分别采集车辆尾部的景象，并将采集到的景象作为待显示的左眼图像和右眼图像分别发送给所述左、右眼显示芯片。

进一步优选地，所述方法还包括：

所述两个车载雷达感应并计算车辆后景象的距离，将所述距离添加到采集的景象中。

优选地，所述方法还包括：

对所述左、右眼显示芯片输入的待显示的图像进行切换控制。

进一步优选地，所述左、右眼显示芯片上的待显示的图像包括仪表盘、GPS显示屏，以及3D视频。

本技术方案的方法利用偏振分光镜将投影仪光源发出的光线偏振成两束相互垂直的偏振态光线，使两束偏振态光线分别照射在左、右眼显示芯片上，通过车窗玻璃反射后，经过左、右眼偏振镜片的偏振方向分别与两束相互垂直的偏振态光线的偏振方向一致的偏振眼镜处理后到达人眼，从而能够实现强光反射污染平均衰减50％、外界自然光衰减50％，而左、右眼显示芯片上输入的待显示的左眼图像和右眼图像透过左右眼偏振镜片时几乎不衰减，且不会互相干扰，从而消除或减少了外界强光线干扰。

附图说明

图1为车窗显示系统的原理图；

图2为本发明实施例提供的一种车窗显示系统结构框图；

图3为本发明实施例提供的一种包括车载雷达的车窗显示系统结构框图；

图4为本发明实施例提供的一种车窗显示方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图2为本发明实施例提供的一种车窗显示系统结构框图，该系统包括偏振眼镜21、设置在车辆内部的投影系统22；投影系统22包括投影仪光源221、偏振分光镜222、左、右眼显示芯片223和左、右眼投影镜头224。

需要说明的是，需要佩戴眼镜的近视或者远视人群，可以将本发明实施例中的偏振眼镜21的偏振镜片固定在其眼镜上，本发明实施例对偏振眼镜21的组装形态不做特别限定，只要能够用于接收左右眼显示芯片上的图像以及消除外界反射光即可。

偏振分光镜21，用于将投影仪光源221发出的光线偏振成两束相互垂直的偏振态光线分别照射在左、右眼显示芯片223上。

左、右眼显示芯片223，用于分别输入待显示的左眼图像和右眼图像，在两束相互垂直的偏振态光线照射下将左眼图像和右眼图像分别透射到左、右眼投影镜头224上。

左、右眼投影镜头224，用于将左、右眼显示芯片223透射的左眼图像和右眼图像分别投影到车窗玻璃上23，并由车窗玻璃23反射到偏振眼镜中21。

偏振眼镜21的左、右眼偏振镜片的偏振方向分别与两束相互垂直的偏振态光线的偏振方向一致，用于分别接收左、右眼显示芯片223的左眼图像和右眼图像并结合形成3D影像。即偏振眼镜21的左偏振镜片只接收左眼显示芯片的图像，右偏振镜片只接收右眼显示芯片的图像，使偏振眼镜21能够消除影响左、右眼镜片的偏振态光线，以及消除车窗玻璃23外部分强反射光。

其中，自然光为圆偏振光，圆偏振光经过偏振眼镜21的偏振镜片时会有50％的衰减；而反射光所造成的强光污染均为椭圆偏振光，椭圆偏振光经过偏振镜片时，其衰减与偏振方向有关，因本发明实施例中两个偏振镜片的偏振方向相互垂直，所以椭圆偏振光经过两只偏振镜片后其衰减是互补的，即必然有一只偏振镜片的偏振光将产生大于50％的衰减，这样在外界光线过强的情况下，使用者也能通过某一只眼镜看清楚系统的虚像。

本发明实施例的车窗显示系统利用偏振分光镜将投影仪光源发出的光线偏振成两束相互垂直的偏振态光线，使两束偏振态光线分别照射在左、右眼显示芯片上，通过车窗玻璃反射后，经过偏振眼镜处理后到达人眼，从而能够实现对强光反射污染平均衰减50％、对外界自然光衰减50％以及实现透过左右眼的光线几乎不衰减，且不互相干扰。

在本发明一优选实施例中，该车窗显示系统还包括图像处理单元，用于生成待显示(例如车辆的仪表盘等信息)的左眼图像和右眼图像，发送给左、右眼显示芯片223，左、右眼显示芯片223上的左、右眼图像经过车窗玻璃23反射后，到达偏振镜片21中，由于对应于左、右眼图像的光线的偏振方向与偏振眼镜21的左、右眼偏振镜片的偏振方向一致，因此左、右眼睛能够分别接收到左、右眼像，通过双眼汇聚功能，将左、右眼像叠加在视网膜上，由大脑神经产生3D立体的视觉效果，增强视觉效果。

需要说明的是，由于本发明实施例中的偏振眼镜21能够滤除50％的自然光，因此在本系统比较适合光线充足的环境。在阴天或者黑夜等外界光线不足时可拿掉偏振眼镜，控制图像处理单元生成完全相同的左眼图像和右眼图像，并发送给左、右眼显示芯片223，使左、右眼显示芯片223显示相同的图像，此时人眼观看的图像是2D效果。

如图3所示，为本发明实施例提供的一种包括车载雷达的车窗显示系统结构框图，该车窗显示系统包括两个放置在车辆尾部的车载雷达34，本实施例中车窗显示系统中的偏振眼镜31、投影系统32以及车窗玻璃33与图2中的偏振眼镜21、投影系统22以及车窗玻璃23具有相同的功能和结构，即投影系统32同样包括投影仪光源321、偏振分光镜322、左、右眼显示芯片323和左、右眼投影镜头324。

两个车载雷达31，用于分别采集车辆尾部的景象，并将采集到的景象作为待显示的左眼图像和右眼图像分别发送给左、右眼显示芯片323。本实施例中优选地将两个车载雷达34的光学参数设置为和人眼相似，因此两个车载雷达34采集到的图像同样具有视差角度，经过投影系统32投影后，人眼能够观看到3D立体的车后景象。需要说明的是，本技术方案并不对车载雷达的光学参数以及车载雷达的个数做特别的限定，当然可以通过一个车载雷达采集车后景象，然后将采集到的图像发送给上述实施例中的图像处理单元进行相关的图像处理，同样能够实现3D效果。

本实施例进一步优选地，两个车载雷达能够感应并计算车辆后景象的距离，将所述距离添加到采集的景象中。通过投影系统将加入距离标尺的图像投影到人眼中，能够进一步增强驾驶员的距离感，提高使用体验。

在本发明另一优选实施例中，该车窗显示系统还包括控制器，用于对左、右眼显示芯片323输入的待显示的图像进行切换控制，例如将左、右眼显示芯片323上的仪表盘图片切换到GPS显示屏、3D视频模式，或者切换到后视模式。优选地，在设计过程中，该控制器，还可以用于控制上述实施例中的图像处理单元生成完全相同的左右眼图像。本技术方案通过控制器控制左、右眼显示芯片显示的内容，增加控制的灵活性，并且还增加3D视频播放功能，让副驾驶的人员在旅途中享受虚拟汽车影院，进一步提高使用体验。

图4为本发明实施例提高的一种车窗显示方法流程图，所述方法包括:

S401，偏振分光镜将投影仪光源发出的光线偏振成两束相互垂直的偏振态光线分别照射在左、右眼显示芯片上。

S402，左、右眼显示芯片上分别输入待显示的左眼图像和右眼图像，在两束相互垂直的偏振态光线照射下将左眼图像和右眼图像分别透射到左、右眼投影镜头上。

S403，左、右眼投影镜头将左、右眼显示芯片透射的左眼图像和右眼图像分别投影到车窗玻璃上，并由车窗玻璃反射到偏振眼镜中。

S404，偏振眼镜的左、右眼偏振镜片分别接收左、右眼显示芯片的左眼图像和右眼图像并结合形成3D影像；其中，所述偏振眼镜的左、右眼偏振镜片的偏振方向分别与所述两束相互垂直的偏振态光线的偏振方向一致。

本实施例的技术方案利用偏振分光镜将投影仪光源发出的光线偏振成两束相互垂直的偏振态光线，使两束偏振态光线分别照射在左、右眼显示芯片上，通过车窗玻璃反射后，经过左、右眼偏振镜片的偏振方向分别与两束相互垂直的偏振态光线的偏振方向一致的偏振眼镜处理后到达人眼，从而能够实现强光反射污染平均衰减50％、外界自然光衰减50％，而左、右眼显示芯片上输入的待显示的左眼图像和右眼图像透过左右眼偏振镜片时几乎不衰减，且不会互相干扰，从而消除或减少了外界强光线干扰。

在一优选实施例中，所述方法还包括：生成待显示(例如车辆的仪表盘等信息)的左眼图像和右眼图像，并分别发送给左、右眼显示芯片，左、右眼显示芯片上的左、右眼图像经过车窗玻璃反射后，达到偏振镜片中，由于对应于左、右眼图像的光线的偏振方向与偏振眼镜的左、右眼偏振镜片的偏振方向一致，因此左、右眼睛能够分别接收到左、右眼像，通过双眼汇聚功能，将左、右眼像叠加在视网膜上，由大脑神经产生3D立体的视觉效果，增强视觉效果。

需要说明的是，由于本发明实施例中的偏振眼镜能够滤除50％的自然光，因此在本实施例中提供的方法比较适合光线充足的环境。在阴天或者黑夜等外界光线不足时可拿掉偏振眼镜，使左、右眼显示芯片显示相同的图像，此时人眼观看的图像是2D效果。

在另一优选实施例中，所述车窗显示方法还包括在车辆尾部放置两个车载雷达，分别采集车辆尾部的景象，并将采集到的景象作为待显示的左眼图像和右眼图像分别发送给所述左、右眼显示芯片。本实施例中优选地将车载雷达的光学参数设置为和人眼相似，因此两个车载雷达采集到的图像同样具有视差角度，经过投影系统投影后，人眼能够观看到立体的车后景象。需要说明的是，本技术方案并不对车载雷达的光学参数以及车载雷达的个数做特别的限定，当然可以通过一个车载雷达或更多个数的车载雷达采集车后景象，然后将采集到的图像采用上述实施例中的处理方式进行相关处理后发送给左、右眼显示芯片，同样能够实现3D效果。

本实施例进一步优选地，两个车载雷达感应并计算车辆后景象的距离，将所述距离添加到采集的景象中。通过将加入距离标尺的图像投影到人眼中，能够进一步增强驾驶员的距离感，提高使用体验。

在又一优选实施例中，所述车窗显示方法还包括对左、右眼显示芯片输入的待显示的图像进行切换控制，例如将左、右眼显示芯片上的仪表盘图片切换到GPS显示屏、3D视频模式，或者切换到后视模式。本技术方案通过控制器控制左、右眼显示芯片显示的内容，增加控制的灵活性，并且还增加3D视频播放功能，让副驾驶的人员在旅途中享受虚拟汽车影院，进一步提高使用体验。

综上所述，本发明实施例提供了一种车窗显示系统和方法，所述系统通过偏振分光镜将投影仪光源发出的光线偏振成两束相互垂直的偏振态光线，使两束偏振态光线分别照射在左、右眼显示芯片上，通过车窗玻璃反射后，经过左、右眼偏振镜片的偏振方向分别与两束相互垂直的偏振态光线的偏振方向一致的偏振眼镜处理后到达人眼，从而能够实现强光反射污染平均衰减50％、外界自然光衰减50％，而左、右眼显示芯片上输入的待显示的左眼图像和右眼图像透过左右眼偏振镜片时几乎不衰减，且不会互相干扰，从而消除或减少了外界强光线干扰。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种车窗显示系统，其特征在于，包括偏振眼镜、设置在车辆内部的投影系统；所述投影系统包括投影仪光源、偏振分光镜、左、右眼显示芯片和左、右眼投影镜头；

所述偏振分光镜，用于将投影仪光源发出的光线偏振成两束相互垂直的偏振态光线分别照射在左、右眼显示芯片上；

所述左、右眼显示芯片，用于分别输入待显示的左眼图像和右眼图像，在所述两束相互垂直的偏振态光线照射下将所述左眼图像和右眼图像分别透射到所述左、右眼投影镜头上；

所述左、右眼投影镜头，用于将所述左、右眼显示芯片透射的左眼图像和右眼图像分别投影到车窗玻璃上，并由车窗玻璃反射到所述偏振眼镜中；

所述偏振眼镜的左、右眼偏振镜片的偏振方向分别与所述两束相互垂直的偏振态光线的偏振方向一致，用于分别接收左、右眼显示芯片的左眼图像和右眼图像并结合形成3D影像；

所述车窗显示系统还包括放置在车辆尾部的两个车载雷达；

所述两个车载雷达，用于分别采集车辆尾部的景象，并将采集到的景象作为待显示的左眼图像和右眼图像分别发送给所述左、右眼显示芯片。

2.根据权利要求1所述的车窗显示系统，其特征在于，所述两个车载雷达进一步用于，感应并计算车辆后景象的距离，将所述距离添加到采集的景象中。

3.根据权利要求1所述的车窗显示系统，其特征在于，所述投影系统还包括控制器；

所述控制器，用于对所述左、右眼显示芯片输入的待显示的图像进行切换控制。

4.根据权利要求3所述的车窗显示系统，其特征在于，所述左、右眼显示芯片上的待显示的图像包括仪表盘、GPS显示屏，以及3D视频。

5.一种车窗显示方法，其特征在于，所述方法包括：

偏振分光镜将投影仪光源发出的光线偏振成两束相互垂直的偏振态光线分别照射在左、右眼显示芯片上；

左、右眼显示芯片上分别输入待显示的左眼图像和右眼图像，在所述两束相互垂直的偏振态光线照射下将所述左眼图像和右眼图像分别透射到所述左、右眼投影镜头上；

左、右眼投影镜头将所述左、右眼显示芯片透射的左眼图像和右眼图像分别投影到车窗玻璃上，并由车窗玻璃反射到偏振眼镜中；

偏振眼镜的左、右眼偏振镜片分别接收左、右眼显示芯片的左眼图像和右眼图像并结合形成3D影像；其中，所述偏振眼镜的左、右眼偏振镜片的偏振方向分别与所述两束相互垂直的偏振态光线的偏振方向一致；

所述方法还包括：

在车辆尾部放置两个车载雷达，分别采集车辆尾部的景象，并将采集到的景象作为待显示的左眼图像和右眼图像分别发送给所述左、右眼显示芯片。

6.根据权利要求5所述的车窗显示方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述两个车载雷达感应并计算车辆后景象的距离，将所述距离添加到采集的景象中。

7.根据权利要求5所述的车窗显示方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述左、右眼显示芯片输入的待显示的图像进行切换控制。

8.根据权利要求7所述的车窗显示方法，其特征在于，所述左、右眼显示芯片上的待显示的图像包括仪表盘、GPS显示屏，以及3D视频。