車內玻璃投影的方法及系統的製作方法
2023-09-27 05:49:40 2
車內玻璃投影的方法及系統的製作方法
【專利摘要】本發明揭示了一種車內玻璃投影的方法及系統。該方法可包括：產生光線束並進行調製處理後投射至DMD晶片；將所需顯示的信息輸入DMD晶片，通過所述DMD晶片將照射至DMD晶片的光線調製成顯示圖像；將調製後的顯示圖像通過透鏡組放大，再由擋風玻璃反射至駕駛者眼睛位置。本發明的車內玻璃投影的系統，駕駛者透過擋風玻璃觀察路面情況時，在不用變換視覺焦點的情況下，可以同時看到疊加在外景上的圖像、字符或動畫等信息，無需再觀察儀表面板上的儀表信息等，因此可以大大提高駕駛安全性與駕駛樂趣等。
【專利說明】車內玻璃投影的方法及系統
[0001]【技術領域】
本發明涉及到車內投影技術，特別是涉及到一種車內玻璃投影的方法及系統。
[0002]【背景技術】
汽車駕駛中，駕駛的安全性最為重要，為保障安全駕駛，則駕駛員需要保持精神集中、視線不偏離前方路面等都十分必要。
[0003]然而在實際駕駛過程中，又必須使用到有些車載設備，並需要駕駛者轉移視線進行觀察設置操作。比如駕駛過程中必須保持對儀錶盤的觀察，或者需要使用到導航地圖等。上述需要駕駛者在駕駛過程中轉移視線進行觀察或操作的情況，都會影響駕駛的安全性。
[0004]
【發明內容】
本發明的主要目的為提供一種車內玻璃投影的方法，通過將需要顯示的信息投影於擋風玻璃上，方便駕駛者的觀察，以提升駕駛安全性。
[0005]本發明提出一種車內玻璃投影的方法，包括:
產生光線束並進行調製處理後投射至DMD晶片；
將所需顯示的信息輸入DMD晶片，通過所述DMD晶片將照射至DMD晶片的光線調製成顯示圖像；
將調製後的顯示圖像通過透鏡組放大，再由擋風玻璃反射至駕駛者眼睛位置。
[0006]優選地，所述產生光線束並進行調製處理後投射至DMD晶片的步驟包括:
將UHP燈泡發射出的冷光源通過冷凝透鏡；
通過光棒將光均勻化，然後通過色輪將光分成多色光，再將多色光源由透鏡投射在DMD晶片上。
[0007]優選地，所述再由擋風玻璃反射至駕駛者眼睛位置的步驟包括:
將光線束通過透鏡組形成不可顯示的光線圖像後，再經過擋風玻璃反射處理，通過人眼的晶狀體組成可由人眼神經可識別的圖像。
[0008]優選地，所述所需顯示的信息至少包括:
車輛儀錶盤信息和/或車輛導航信息。
[0009]優選地，所述擋風玻璃設置有由複合材料所製成的汽車擋風玻璃投影膜。
[0010]本發明還提出一種車內玻璃投影的系統，包括:
顯示投射裝置，產生光線束並進行調製處理後投射至DMD晶片；
圖像調整裝置，將所需顯示的信息輸入DMD晶片，通過所述DMD晶片將照射至DMD晶片的光線調製成顯示圖像；
虛擬成像裝置，將調製後的顯示圖像通過透鏡組放大，再由擋風玻璃反射至駕駛者眼睛位置。
[0011]優選地，所述顯示投射裝置包括:
UHP光源，將UHP燈泡發射出的冷光源通過冷凝透鏡；
光棒以及色輪，通過光棒將光均勻化，然後通過色輪將光分成多色光，再將多色光源由透鏡投射在DMD晶片上。[0012]優選地，所述虛擬成像裝置包括:
透鏡組以及擋風玻璃，將光線束通過透鏡組形成不可顯示的光線圖像後，再經過擋風玻璃反射處理，通過人眼的晶狀體組成可由人眼神經可識別的圖像。
[0013]優選地，所述所需顯示的信息至少包括:
車輛儀錶盤信息和/或車輛導航信息。
[0014]優選地，所述擋風玻璃設置有由複合材料所製成的汽車擋風玻璃投影膜。
[0015]本發明的車內玻璃投影的方法及系統，可將車輛所需顯示的信息，以圖像、字符或動畫的形式，通過光學部件以及人眼的合成，在擋風玻璃前方形成虛擬圖像，駕駛者透過擋風玻璃觀察路面情況時，在不用變換視覺焦點的情況下，可以同時看到疊加在外景上的圖像、字符或動畫等信息，無需再觀察儀表面板上的儀表信息等，因此可以大大提高駕駛安全性與駕駛樂趣等。
[0016]【專利附圖】
【附圖說明】
圖1是本發明車內玻璃投影的方法一實施例中的步驟流程示意圖；
圖2是本發明車內玻璃投影的方法一實施例中調製處理的步驟流程示意圖；
圖3是本發明車內玻璃投影的方法一實施例中光源調製部分的結構示意圖；
圖4是本發明車內玻璃投影的方法一實施例中虛擬成像部分的結構示意圖；
圖5是本發明車內玻璃投影的系統一實施例中的功能模塊示意圖；
圖6是本發明車內玻璃投影的系統一實施例中顯示投射裝置的功能模塊示意圖。
[0017]本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
[0018]【具體實施方式】
應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0019]參照圖1，提出本發明一種車內玻璃投影的方法一實施例。該方法可包括步驟: S10、產生光線束並進行調製處理後投射至DMD晶片；
SI 1、將所需顯示的信息輸入DMD晶片，通過所述DMD晶片將照射至DMD晶片的光線調製成顯示圖像；
S12、將調製後的顯示圖像通過透鏡組放大，再由擋風玻璃反射至駕駛者眼睛位置。
[0020]本實施例中，將光源(比如LED發光源)所產生的光線束、經過光均勻以及光濾波等處理，再將處理後的光線束通過光學部分組成(透鏡組)不可顯示的光線圖像，再經過擋風玻璃反射，最終再經過人類眼睛的晶狀體組成可由人眼神經可識別的圖像。
[0021]參照圖2，上述步驟SlO可包括:
步驟SlOljf UHP燈泡發射出的冷光源通過冷凝透鏡；
步驟S102、通過光棒將光均勻化，然後通過色輪將光分成多色光，再將多色光源由透鏡投射在DMD晶片上。
[0022]上述車內玻璃投影的方法可通過車內玻璃投影的系統實現。該系統至少可包括:顯示投射裝置、圖像調整裝置以及虛擬成像裝置等。顯示投射裝置是一套非常複雜的光、機以及電一體的設備，可採用DLP (Digital Light Procession,數字光處理)技術,通過UHP (Ultra High Pressure，超高壓汞燈泡)燈泡發射出的冷光源通過冷凝透鏡，經過光棒(Rod)將光均勻化，再利用一個色輪(Color Wheel)，將光分成RGB三色(或者RGBW等更多色)，再將色彩由透鏡投射在DMD (Digital Micro mirror Device,數字微鏡元件)晶片上。通過色輪處理後的多色光源(光線束)折射在DMD晶片上，該DMD晶片由數十萬乃至上百萬個微鏡所組成的一小片鏡子，被封裝在金屬與玻璃組成的密閉空間內。上述微鏡皆懸浮著並可向兩側傾斜10-12°左右，從而可構成啟通和斷開兩種工作狀態。為了獲得不同的亮度，微鏡啟通和斷開的速率還可以改變，工作時得用成千上萬個微鏡器件，並由DLP板進行控制。該DMD晶片可以提供1670萬種顏色和256段灰度層次，從而確保DLP投影機可投影的活動影像畫面色彩豔麗的細膩、自然逼真。該DMD晶片最多可內置2048X1152陣列，每個元件約可產生230萬個鏡面。
[0023]以XGA (Extended Graphics Array,擴展圖形陣列)解析度的DMD晶片為例,在寬lcm，長1.4cm的面積裡有1024X768=786432個微鏡單元，每一個微鏡代表一個像素，圖像就由這些像素所構成。由於像素與晶片本身都相當微小，因此業界也稱這些採用微型顯示裝置的產品為微顯示器，最後反射經過投影鏡頭在玻璃上成像。
[0024]本實施例中，以LED燈作照明(UHP燈泡)，DMD晶片作圖像調製，通過成像組放大和擋風玻璃反射直接把車輛信息平射到駕駛者眼前的平視顯示系統(HUD)為例。
[0025]參照圖3，上述照明部分可根據具體的顯示要求，如果只需要單色顯示，可以選擇一到二個LED燈配色，如果需要彩色顯示，則選用(RGB)三個LED燈A作光源。經過聚光、整形、均束，把光調製成均勻且平行的光束，再平行光束照射到DMD晶片B上。該DMD晶片可通過數位訊號的輸入(輸入所需顯示的信息)，光源會被調製成需要顯示的圖像。該DMD晶片調製的像通過透鏡組C，成一放大的虛像，並且由擋風玻璃反射到人眼。該光源(光線束)通過透鏡組形成不可顯示的光線圖像後，再經過擋風玻璃反射處理，通過人眼的晶狀體組成可由人眼神經可識別的圖像。
[0026]參照圖4，經處理後的光源入射光線投射至DMD晶片B上後，通過透鏡組C形成放大虛像，再由擋風玻璃D反射至駕駛者眼睛位置E。由於所形成圖像為虛像，則在擋風玻璃D上並不會顯示圖像，駕駛者眼睛所觀察到虛像的位置E，在離駕駛者眼睛前方距離L處，該L通常可為2-5米遠。該虛像的成像夾角可為30度左右，僅從駕駛者的角度可以觀看，而其它位置的人員無法看到。
[0027]上述所需顯示的信息至少可包括:車輛儀錶盤信息和/或車輛導航信息等。該儀錶盤信息可包括告警信息、發動機轉速、車速、裡程以及油量等信息。該所需顯示的信息還可根據環境光線情況而調整顯示情況，比如根據白天和夜晚的光線亮度不同而調整文字和/或圖像的顯示亮度及顯示方式。
[0028]上述擋風玻璃設置有由複合材料所製成的汽車擋風玻璃投影膜。汽車擋風玻璃投影膜具有高清晰、透明、耐強光、超輕薄以及抗老化等特徵。可由分子級別的納米光學組件:全像彩色濾光板結晶體(HCFC)為核心材料，融合納米技術，材料學、光學、高分子等多學科成果和製備加工技術，以有機材料、無機納米粉體和精細金屬粉體為原料，生產而成。以輕、薄內部蘊含先進的精密光學結構，以達致高清晰、高亮度的完美顯像。尤其是全息投影膜使用了特殊複合材料，隔絕紫外線及紅外線對投影膜的損傷，同時具有高防酸鹼及高抗氧化效果。不用因長期使用和暴露在室外而擔心影響投影膜壽命。全息投影膜能在-10°C -70°C的範圍內，保持投影膜顯像質量及表面完好。
[0029]本實施例中的虛擬成像是一種將畫面懸浮在半空中的成像方式，由投影、分光鏡、射燈、反射成像幾部分組成，基於分光鏡成像原理，將需要顯示的內容由人眼聚焦後在很遠的距離成像顯示，不需要使用者佩戴任何偏光眼鏡，在完全沒有束縛下就可以盡情觀看，給人以視覺上的衝擊，具有強烈的縱深感。
[0030]上述車內玻璃投影的方法，是將車載導航信息以及發動機轉速、車速、裡程等儀錶盤重要信息利用虛擬成像技術顯示在車前方的路面上，通過由光學顯示、光調製編碼、濾光、反射、核心電子控制等技術組成的綜合電子顯示設備，生成的光線最終由人眼合成可視的動態圖像。將導航信息、車輛參運行參數等信息，以圖像、字符或動畫的形式，通過光學部件以及人眼的合成，最終形成離駕駛員約2米外的地方可視圖像，駕駛者透過擋風玻璃觀察路面情況時，在不用變換視覺焦點的情況下，可以同時看到疊加在外景上的圖像、字符或動畫等信息，無需再觀察儀表面板上的儀表信息，因此可以大大提高駕駛安全性與駕駛樂趣等。
[0031]參照圖5，提出本發明一種車內玻璃投影的系統一實施例。該系統20可包括:顯示投射裝置21、圖像調整裝置22以及虛擬成像裝置23。該顯示投射裝置21，產生光線束並進行調製處理後投射至DMD晶片；該圖像調整裝置22，將所需顯示的信息輸入DMD晶片，通過所述DMD晶片將照射至DMD晶片的光線調製成顯示圖像；該虛擬成像裝置23，將調製後的顯示圖像通過透鏡組放大，再由擋風玻璃反射至駕駛者眼睛位置。
[0032]本實施例中，將光源(比如LED發光源)所產生的光線束、經過光均勻以及光濾波等處理，再將處理後的光線束通過光學部分組成(透鏡組)不可顯示的光線圖像，再經過擋風玻璃反射，最終再經過人類眼睛的晶狀體組成可由人眼神經可識別的圖像。
[0033]參照圖6，上述顯示投射裝置21可包括:UHP光源211、光棒212以及色輪213。該UHP光源211，將UHP燈泡發射出的冷光源通過冷凝透鏡；該光棒212以及色輪213，通過光棒212將光均勻化，然後通過色輪213將光分成多色光，再將多色光源由透鏡投射在DMD晶片上。
[0034]上述顯示投射裝置21是一套非常複雜的光、機以及電一體的設備，可採用DLP(Digital Light Procession,數字光處理)技術,通過 UHP (Ultra High Pressure,超高壓汞燈泡)燈泡發射出的冷光源通過冷凝透鏡，經過光棒212 (Rod)將光均勻化，再利用一個色輪213(Color Wheel)，將光分成RGB三色(或者RGBW等更多色)，再將色彩由透鏡投射在DMD (Digital Micro mirror Device,數字微鏡元件)晶片上。通過色輪213處理後的多色光源(光線束)折射在DMD晶片上，該DMD晶片由數十萬乃至上百萬個微鏡所組成的一小片鏡子，被封裝在金屬與玻璃組成的密閉空間內。上述微鏡皆懸浮著並可向兩側傾斜10-12°左右，從而可構成啟通和斷開兩種工作狀態。為了獲得不同的亮度，微鏡啟通和斷開的速率還可以改變，工作時得用成千上萬個微鏡器件，並由DLP板進行控制。該DMD晶片可以提供1670萬種顏色和256段灰度層次，從而確保DLP投影機可投影的活動影像畫面色彩豔麗的細膩、自然逼真。該DMD晶片最多可內置2048 X 1152陣列，每個元件約可產生230萬個鏡面。
[0035]以XGA (Extended Graphics Array,擴展圖形陣列)解析度的DMD晶片為例,在寬lcm，長1.4cm的面積裡有1024X768=786432個微鏡單元，每一個微鏡代表一個像素，圖像就由這些像素所構成。由於像素與晶片本身都相當微小，因此業界也稱這些採用微型顯示裝置的產品為微顯示器，最後反射經過投影鏡頭在玻璃上成像。
[0036]本實施例中，以LED燈作照明(UHP燈泡)，DMD晶片作圖像調製，通過成像組放大和擋風玻璃反射直接把車輛信息平射到駕駛者眼前的平視顯示系統(HUD)為例。
[0037]參照圖3，上述照明部分可根據具體的顯示要求，如果只需要單色顯示，可以選擇一到二個LED燈配色，如果需要彩色顯示，則選用(RGB)三個LED燈A作光源。經過聚光、整形、均束，把光調製成均勻且平行的光束，再平行光束照射到DMD晶片B上。該DMD晶片可通過數位訊號的輸入(輸入所需顯示的信息)，光源會被調製成需要顯示的圖像。該DMD晶片調製的像通過透鏡組C，成一放大的虛像，並且由擋風玻璃反射到人眼。該光源(光線束)通過透鏡組形成不可顯示的光線圖像後，再經過擋風玻璃反射處理，通過人眼的晶狀體組成可由人眼神經可識別的圖像。
[0038]參照圖4，上述虛擬成像裝置23可包括:透鏡組C以及擋風玻璃D，將光線束通過透鏡組C形成不可顯示的光線圖像後，再經過擋風玻璃D反射處理，通過人眼的晶狀體組成可由人眼神經可識別的圖像。經處理後的光源入射光線投射至DMD晶片B上後，通過透鏡組C形成放大虛像，再由擋風玻璃D反射至駕駛者眼睛位置E。由於所形成圖像為虛像，則在擋風玻璃D上並不會顯示圖像，駕駛者眼睛所觀察到虛像的位置E，在離駕駛者眼睛前方距離L處，該L通常可為2-5米遠。該虛像的成像夾角可為30度左右，僅從駕駛者的角度可以觀看，而其它位置的人員無法看到。
[0039]上述所需顯示的信息至少可包括:車輛儀錶盤信息和/或車輛導航信息等。該儀錶盤信息可包括告警信息、發動機轉速、車速、裡程以及油量等信息。該所需顯示的信息還可根據環境光線情況而調整顯示情況，比如根據白天和夜晚的光線亮度不同而調整文字和/或圖像的顯示亮度及顯示方式。
[0040]上述擋風玻璃設置有由複合材料所製成的汽車擋風玻璃投影膜。汽車擋風玻璃投影膜具有高清晰、透明、耐強光、超輕薄以及抗老化等特徵。可由分子級別的納米光學組件:全像彩色濾光板結晶體(HCFC)為核心材料，融合納米技術，材料學、光學、高分子等多學科成果和製備加工技術，以有機材料、無機納米粉體和精細金屬粉體為原料，生產而成。以輕、薄內部蘊含先進的精密光學結構，以達致高清晰、高亮度的完美顯像。尤其是全息投影膜使用了特殊複合材料，隔絕紫外線及紅外線對投影膜的損傷，同時具有高防酸鹼及高抗氧化效果。不用因長期使用和暴露在室外而擔心影響投影膜壽命。全息投影膜能在-10°C -70°C的範圍內，保持投影膜顯像質量及表面完好。
[0041]本實施例中的虛擬成像是一種將畫面懸浮在半空中的成像方式，由投影、分光鏡、射燈、反射成像幾部分組成，基於分光鏡成像原理，將需要顯示的內容由人眼聚焦後在很遠的距離成像顯示，不需要使用者佩戴任何偏光眼鏡，在完全沒有束縛下就可以盡情觀看，給人以視覺上的衝擊，具有強烈的縱深感。
[0042]上述車內玻璃投影的系統20，是將車載導航信息以及發動機轉速、車速、裡程等儀錶盤重要信息利用虛擬成像技術顯示在車前方的路面上，通過由光學顯示、光調製編碼、濾光、反射、核心電子控制等技術組成的綜合電子顯示設備，生成的光線最終由人眼合成可視的動態圖像。將導航信息、車輛參運行參數等信息，以圖像、字符或動畫的形式，通過光學部件以及人眼的合成，最終形成離駕駛員約2米外的地方可視圖像，駕駛者透過擋風玻璃觀察路面情況時，在不用變換視覺焦點的情況下，可以同時看到疊加在外景上的圖像、字符或動畫等信息，無需再觀察儀表面板上的儀表信息，因此可以大大提高駕駛安全性與駕駛樂趣等。[0043]以上所述僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
【權利要求】
1.一種車內玻璃投影的方法，其特徵在於，包括: 產生光線束並進行調製處理後投射至DMD晶片； 將所需顯示的信息輸入DMD晶片，通過所述DMD晶片將照射至DMD晶片的光線調製成顯示圖像； 將調製後的顯示圖像通過透鏡組放大，再由擋風玻璃反射至駕駛者眼睛位置。
2.根據權利要求1所述的車內玻璃投影的方法，其特徵在於，所述產生光線束並進行調製處理後投射至DMD晶片的步驟包括: 將UHP燈泡發射出的冷光源通過冷凝透鏡； 通過光棒將光均勻化，然後通過色輪將光分成多色光，再將多色光源由透鏡投射在DMD晶片上。
3.根據權利要求1或2所述的車內玻璃投影的方法，其特徵在於，所述再由擋風玻璃反射至駕駛者眼睛位置的步驟包括: 將光線束通過透鏡組形成不可顯示的光線圖像後，再經過擋風玻璃反射處理，通過人眼的晶狀體組成可由人眼神經可識別的圖像。
4.根據權利要求1或2所述的車內玻璃投影的方法，其特徵在於，所述所需顯示的信息至少包括: 車輛儀錶盤信息和/或車輛導航信息。
5.根據權利要求1或2所述的車內玻璃投影的方法，其特徵在於，所述擋風玻璃設置有由複合材料所製成的汽車擋風玻璃投影膜。
6.—種車內玻璃投影的系統,其特徵在於,包括: 顯示投射裝置，產生光線束並進行調製處理後投射至DMD晶片； 圖像調整裝置，將所需顯示的信息輸入DMD晶片，通過所述DMD晶片將照射至DMD晶片的光線調製成顯示圖像； 虛擬成像裝置，將調製後的顯示圖像通過透鏡組放大，再由擋風玻璃反射至駕駛者眼睛位置。
7.根據權利要求6所述的車內玻璃投影的系統，其特徵在於，所述顯示投射裝置包括: UHP光源，將UHP燈泡發射出的冷光源通過冷凝透鏡； 光棒以及色輪，通過光棒將光均勻化，然後通過色輪將光分成多色光，再將多色光源由透鏡投射在DMD晶片上。
8.根據權利要求6或7所述的車內玻璃投影的系統，其特徵在於，所述虛擬成像裝置包括: 透鏡組以及擋風玻璃，將光線束通過透鏡組形成不可顯示的光線圖像後，再經過擋風玻璃反射處理，通過人眼的晶狀體組成可由人眼神經可識別的圖像。
9.根據權利要求6或7所述的車內玻璃投影的系統，其特徵在於，所述所需顯示的信息至少包括: 車輛儀錶盤信息和/或車輛導航信息。
10.根據權利要求6或7所述的車內玻璃投影的系統，其特徵在於，所述擋風玻璃設置有由複合材料所製成的汽車擋風玻璃投影膜。
【文檔編號】B60R1/00GK103568955SQ201310457993
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年9月30日 優先權日:2013年9月30日
【發明者】黃維, 張平, 吳明, 劉立向, 廖海鴻, 馮俊傑, 鍾楨 申請人:深圳市領華數據信息有限公司