用于車輛行駛方向提示的全息投影系統(tǒng)及投影方法
【專利摘要】本專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種車載顯示技術(shù)，更確切地說(shuō)是涉及用于車輛行駛方向提示的全息投影系統(tǒng)及投影方法。用于車輛行駛方向提示的投影方法，包括如下步驟：輸入導(dǎo)航數(shù)據(jù)，根據(jù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)在全息投影膜上生成全息圖像，其中全息投影膜貼合在擋風(fēng)玻璃上，投影鏡面上由投影光線所照射到的區(qū)域?yàn)橥队皡^(qū)域；使投影儀沿車體長(zhǎng)度方向上移動(dòng)，直至所述投影區(qū)域與人眼之間的連線與投影鏡面的法線保持0～15度的夾角。本專利克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在需要切換視角來(lái)分別觀察全息圖像與道路實(shí)況的技術(shù)缺陷，提供了一種能夠讓駕駛員保持單一觀察視角就能分別觀察到全息圖像與道路實(shí)況的用于車輛行駛方向提示的全息投影系統(tǒng)及投影方法。
【專利說(shuō)明】
用于車輛行駛方向提示的全息投影系統(tǒng)及投影方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種車載顯示技術(shù)，更確切地說(shuō)是涉及用于車輛行駛方向提示的全息投影系統(tǒng)及投影方法。
【背景技術(shù)】
[0002]全息投影技術(shù)是近些年來(lái)流行的一種高科技技術(shù)，全息立體投影是通過(guò)光的偏振原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。HoloPro是全息影象投影顯示屏的縮寫，HoloPro全息投影術(shù)是德國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室研制的世界頂級(jí)高科技投影成像系統(tǒng)，能在透明屏上投影產(chǎn)生高保真影像且不受其它方向環(huán)境光干擾，彩色影像即使在強(qiáng)烈的日光照射下也能投射在HoloProTM透明屏幕上清晰成像。屏幕的透明特性使屏幕與周圍環(huán)境高度協(xié)調(diào)，不會(huì)影響現(xiàn)有的環(huán)境布置。這種全新的互動(dòng)展示技術(shù)將裝飾性和實(shí)用性融為一體，在沒(méi)有圖像時(shí)完全透明，給使用者以全新的互動(dòng)感受，成為科技發(fā)展潮流。
[0003]伴隨著交通快速發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的導(dǎo)航技術(shù)也發(fā)展迅速，駕駛員對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的依賴性也逐步增加?，F(xiàn)有的導(dǎo)航系統(tǒng)大多是利用顯示屏來(lái)顯示二維導(dǎo)航地圖，不僅占用空間較大，而且受制于放置位置的關(guān)系，有可能影響駕駛者視線進(jìn)而構(gòu)成安全隱患。近些年立體導(dǎo)航系統(tǒng)也有所發(fā)展，一般是在現(xiàn)有液晶顯示屏下安裝光柵來(lái)實(shí)現(xiàn)立體顯示的效果，但受制于顯示屏幕過(guò)小而導(dǎo)致顯示屏上可供顯示的立體地圖信息量過(guò)小，進(jìn)而導(dǎo)致駕駛者不能準(zhǔn)確的作出判斷。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，中國(guó)專利CN202994167U公開(kāi)了一種基于全息投影技術(shù)的車載導(dǎo)航系統(tǒng)，包括:根據(jù)用戶輸入的控制指令產(chǎn)生相應(yīng)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)的導(dǎo)航儀;接收所述導(dǎo)航數(shù)據(jù)并計(jì)算出所述導(dǎo)航數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的立體投影數(shù)據(jù)的控制中心，連接所述導(dǎo)航儀和接收所述立體投影數(shù)據(jù)并將所述立體投影數(shù)據(jù)進(jìn)行投影的全息投影儀，連接所述控制中心。該專利方案利用車載導(dǎo)航系統(tǒng)將投影數(shù)據(jù)立體地顯示在車輛的儀表臺(tái)上方，更加生動(dòng)形象且不影響駕駛員視野。
[0005]然而上述中國(guó)專利CN202994167U中的技術(shù)方案僅能實(shí)現(xiàn)全息投影，無(wú)法調(diào)節(jié)控制駕駛員的觀察視角。為了解決此問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)(詳見(jiàn)中國(guó)專利CN105501123A)又公開(kāi)了一種車載平視增強(qiáng)顯示系統(tǒng)，如圖2所示，該車載平視增強(qiáng)顯示系統(tǒng)將智能手機(jī)作為圖像影像源，將影像信號(hào)通過(guò)無(wú)線WiFi信號(hào)傳輸?shù)椒瓷涫斤@示模組。顯示模組在擋風(fēng)玻璃下方放置在安裝框架上，安裝框架的位置在儀表臺(tái)上可沿車寬方向在一定范圍內(nèi)水平移動(dòng)，并且也可以調(diào)節(jié)俯仰角以便駕駛員能夠直接平視觀察。光學(xué)功能膜粘貼在擋風(fēng)玻璃車內(nèi)側(cè)。反射式顯示模組顯示的是倒立實(shí)像，經(jīng)光學(xué)功能膜鏡面反射后，駕駛員看到的是正立虛像。
[0006]然而上述車載平視增強(qiáng)顯示系統(tǒng)，還存在如下技術(shù)缺陷:駕駛員僅能以平視(以水平視線)角度來(lái)觀察全息圖像(如圖2所示)，但是多數(shù)擋風(fēng)玻璃是相對(duì)于水平面45度的夾角進(jìn)行傾斜安裝的，這就意味著當(dāng)駕駛員“平視”全息圖像時(shí)，無(wú)法“直視”(垂直于擋風(fēng)玻璃的視線)擋風(fēng)玻璃外的道路實(shí)況，即駕駛員需要過(guò)抬頭或低頭來(lái)切換觀察視角，才能作到全息圖像與道路實(shí)況的分別瀏覽，造成了一定的安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明意在提供一種用于車輛行駛方向提示的全息投影系統(tǒng)及投影方法，能夠讓駕駛員保持單一觀察視角就能分別觀察到全息圖像與道路實(shí)況。
[0008]本方案中的用于車輛行駛方向提示的全息投影系統(tǒng)，包括導(dǎo)航儀，用于輸入導(dǎo)航所需的導(dǎo)航數(shù)據(jù)；
控制中心，根據(jù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)選擇轉(zhuǎn)換生成對(duì)應(yīng)的立體投影數(shù)據(jù)；
全息投影儀，根據(jù)立體投影數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的投影光線并照射到全息投影膜上，生成全息圖像，其中全息投影膜貼合在擋風(fēng)玻璃上，投影光線與投影鏡面的法線呈45度夾角，投影鏡面與水平面呈45度夾角，投影鏡面上由投影光線所照射到的區(qū)域?yàn)橥队皡^(qū)域；
視角調(diào)節(jié)裝置，使投影儀沿車體長(zhǎng)度方向上移動(dòng)，直至所述投影區(qū)域與人眼之間的連線與投影鏡面的法線保持O?15度的夾角。
[0009]用于車輛行駛方向提示的投影方法，包括如下步驟:
輸入導(dǎo)航所需的導(dǎo)航數(shù)據(jù)；
根據(jù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)選擇轉(zhuǎn)換生成對(duì)應(yīng)的立體投影數(shù)據(jù)；
根據(jù)立體投影數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的投影光線并照射到全息投影膜上，生成全息圖像，其中全息投影膜貼合在擋風(fēng)玻璃上，投影光線與投影鏡面的法線呈45度夾角，投影鏡面與水平面呈45度夾角，投影鏡面上由投影光線所照射到的區(qū)域?yàn)橥队皡^(qū)域；
使投影儀沿車體長(zhǎng)度方向上移動(dòng)，直至所述投影區(qū)域與人眼之間的連線與投影鏡面的法線保持O?15度的夾角。
[0010]采用本發(fā)明的技術(shù)方案，具有如下技術(shù)效果:
1、駕駛員可以直接觀注所述投影區(qū)域，人眼通過(guò)投影光線在所述投影區(qū)域所產(chǎn)生的漫反射就能觀察到全息圖像;而且人眼觀注所述投影區(qū)域時(shí)的視線能夠基本垂直(允許O?15度的偏差)于投影鏡面，即可以直視擋風(fēng)玻璃外的道路實(shí)況。這樣的設(shè)計(jì)能夠讓駕駛?cè)藛T在保持單一視角的前提下，同時(shí)觀察全息圖像與道路實(shí)況。
[0011]2、如果讓投影儀沿車體寬度方向上移動(dòng)，雖然投影鏡面上的投影區(qū)域也會(huì)在投影鏡面上發(fā)生位置變化，可是車上保持坐姿的駕駛員其兩眼的連線方向與車體的寬度方向是一致的，投影區(qū)域的位置偏差容易造成駕駛員的斜視，為此限定投影儀沿車體長(zhǎng)度方向上移動(dòng)。
[0012]作為“用于車輛行駛方向提示的全息投影系統(tǒng)”的進(jìn)一步改進(jìn)，所述視角調(diào)節(jié)裝置，包括固定于儀表臺(tái)上的導(dǎo)軌以及與全息投影儀固定連接的滑塊，其中導(dǎo)軌與滑塊滑動(dòng)連接的導(dǎo)引部以及與儀表臺(tái)連接的固定部;所述導(dǎo)引部及固定部之間還設(shè)置有連接部，所述連接部的寬度小于導(dǎo)引部及固定部；導(dǎo)軌頂面與連接部之間設(shè)有向兩側(cè)突出的突起部，所述突起部通過(guò)圓弧形過(guò)渡面分別與導(dǎo)軌頂面及連接部連接。
[0013]突起部與導(dǎo)軌頂面及連接部之間分別通過(guò)圓弧形過(guò)渡面連接，該圓弧形便于切肩工具的加工制造，且圓弧形過(guò)渡面不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，延長(zhǎng)導(dǎo)軌的使用壽命。
[0014]進(jìn)一步，投影區(qū)域與人眼之間的連線與投影鏡面的法線保持5?10度的夾角。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的基于全息投影技術(shù)的車載導(dǎo)航系統(tǒng)的電路模塊框圖。
[0016]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中車載平視增強(qiáng)顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本發(fā)明用于車輛行駛方向提示的全息投影系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為本發(fā)明用于車輛行駛方向提示的全息投影系統(tǒng)的使用狀態(tài)示意圖。
[0019]圖5為本發(fā)明中視角調(diào)節(jié)裝置的立體示意圖。
[0020]圖6為本發(fā)明中視角調(diào)節(jié)裝置的的主視圖。
[0021 ]圖7為視角調(diào)節(jié)裝置中導(dǎo)軌的主視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
如圖3?4所示，本發(fā)明用于車輛行駛方向提示的全息投影系統(tǒng)，包括導(dǎo)航儀(采用現(xiàn)有的車載GPS導(dǎo)航儀)、控制中心(可以是遠(yuǎn)程控制平臺(tái)也可以是車載嵌入式DSP處理單元)與全息投影儀。
[0023]全息投影的操作步驟為:
用戶通過(guò)導(dǎo)航儀的輸入界面輸入控制指令，如起點(diǎn)、終點(diǎn)等，導(dǎo)航儀根據(jù)命令得出最佳路線，并根據(jù)GPS獲取汽車位置、速度和方向等信息，然后產(chǎn)生相應(yīng)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)顯示在導(dǎo)航屏幕上?？刂浦行母鶕?jù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)和投影參數(shù)(例如預(yù)定的投影光線亮度、投射廣角)，選擇轉(zhuǎn)換生成對(duì)應(yīng)的立體投影數(shù)據(jù)，包括方向、距離等信息。
[0024]控制中心再將這些立體投影數(shù)據(jù)發(fā)送到全息投影儀。全息投影儀將這些立體數(shù)據(jù)投射到投影鏡面上，最終全息成像。
[0025]投影鏡面是采用粘貼在玻璃上的全息膜。在開(kāi)始工作的時(shí)候，全息膜會(huì)配合投影的影像內(nèi)容來(lái)展示影像資料，內(nèi)容畫面通過(guò)屏幕光學(xué)處理，顯的細(xì)膩柔和。鏡面全息擁有180度的絕對(duì)可視角和雙面顯示性能，并且具有在視覺(jué)上所有產(chǎn)品清晰顯像、耐光亮等特點(diǎn)。
[0026]投影鏡面放在擋風(fēng)玻璃前，與水平面角度大約45度。
[0027]全息投影儀安裝在儀表板上，利用全息技術(shù)將導(dǎo)航信息根據(jù)光的衍射原理投射到投影鏡面上立體成像，人眼觀察角度(視角)與水平面呈大約37度夾角(投影區(qū)域與人眼之間的連線與投影鏡面的法線保持8度夾角)，距離擋風(fēng)玻璃大約I米左右，觀察效果更立體。其原理是:平視狀態(tài)下，所觀察到物體角度較為單一，往往只能觀察到物體的某一側(cè)面，這樣所觀察到道路實(shí)況更像是一個(gè)平面圖像;直視狀態(tài)下，外界自然光(尤其是陽(yáng)光)會(huì)直接進(jìn)入眼部，會(huì)對(duì)眼睛產(chǎn)生傷害，經(jīng)過(guò)綜合考慮以及實(shí)驗(yàn)嘗試，最終確定37度(投影區(qū)域與人眼之間的連線與投影鏡面的法線保持8度夾角)是觀察效果最好的觀察角度。
[0028]如圖5?7所示，本發(fā)明用于車輛行駛方向提示的投影系統(tǒng)還包括視角調(diào)節(jié)裝置，所述視角調(diào)節(jié)裝置包括固定于儀表臺(tái)上的導(dǎo)軌11以及與全息投影儀固定連接的滑塊12。所述滑塊12可沿導(dǎo)軌11滑動(dòng)，滑塊12大致成凹字形，套設(shè)于導(dǎo)軌11，其內(nèi)側(cè)的形狀與導(dǎo)軌11的截面形狀相吻合，可以穩(wěn)定的在導(dǎo)軌11上滑動(dòng)。所述導(dǎo)軌11截面大致成工字型，左右對(duì)稱設(shè)置，包括上部的導(dǎo)引部112及下部的固定部115，所述導(dǎo)引部112及固定部115之間還設(shè)置有連接部114，所述連接部114的寬度小于導(dǎo)引部112及固定部115，滑塊12與導(dǎo)軌11配合后會(huì)卡持于導(dǎo)軌11的連接部114，所述導(dǎo)引部112收容于滑塊12 ο所述導(dǎo)引部112包括向兩側(cè)突出的突起部111，所述突起部111與導(dǎo)軌11頂面及連接部114之間通過(guò)圓弧形過(guò)渡面113連接。導(dǎo)軌11的截面形狀對(duì)稱便于制造，且工字型外形更為穩(wěn)固，滑塊12設(shè)置于導(dǎo)軌11上不會(huì)繞導(dǎo)軌11旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而確?；瑝K12沿導(dǎo)軌11穩(wěn)定的滑動(dòng)。突起部111與導(dǎo)軌11頂面及連接部114之間分別通過(guò)圓弧形過(guò)渡面113連接，該圓弧形便于切肩工具的加工制造，且圓弧形過(guò)渡面113不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，延長(zhǎng)導(dǎo)軌11的使用壽命。
[0029]滑塊12相對(duì)于導(dǎo)軌11的滑動(dòng)方向與車體的長(zhǎng)度方向一致，所述駕駛員可以手動(dòng)調(diào)節(jié)所述滑塊12來(lái)調(diào)節(jié)視角;也可以在滑塊12上設(shè)置驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與控制中心、導(dǎo)航儀或者駕駛員的手機(jī)無(wú)線通信，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)或手動(dòng)調(diào)節(jié)的效果。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)的，需要預(yù)先在控制中心、導(dǎo)航儀中錄入駕駛員的身高數(shù)據(jù)，這樣才能準(zhǔn)確判定滑塊需要停靠的位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)上述37度視角的效果。實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)的，則由駕駛員通過(guò)手機(jī)或?qū)Ш絻x手動(dòng)輸入“關(guān)于滑塊移動(dòng)距離”的信息，通過(guò)人為判斷慢慢將視角調(diào)到駕駛員可以接受的范圍內(nèi)(投影區(qū)域與人眼之間的連線與投影鏡面的法線保持O?15度的夾角)。
[0030]以上所述的僅是本發(fā)明的實(shí)施例，方案中公知的具體結(jié)構(gòu)及特性等常識(shí)在此未作過(guò)多描述，所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員知曉申請(qǐng)日或者優(yōu)先權(quán)日之前發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域所有的普通技術(shù)知識(shí)，能夠獲知該領(lǐng)域中所有的現(xiàn)有技術(shù)，并且具有應(yīng)用該日期之前常規(guī)實(shí)驗(yàn)手段的能力，所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以在本申請(qǐng)給出的啟示下，結(jié)合自身能力完善并實(shí)施本方案，一些典型的公知結(jié)構(gòu)或者公知方法不應(yīng)當(dāng)成為所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員實(shí)施本申請(qǐng)的障礙。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍，這些都不會(huì)影響本發(fā)明實(shí)施的效果和專利的實(shí)用性。本申請(qǐng)要求的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以其權(quán)利要求的內(nèi)容為準(zhǔn)，說(shuō)明書(shū)中的【具體實(shí)施方式】等記載可以用于解釋權(quán)利要求的內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于車輛行駛方向提示的全息投影系統(tǒng)，包括 導(dǎo)航儀，用于輸入導(dǎo)航所需的導(dǎo)航數(shù)據(jù)； 控制中心，根據(jù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)選擇轉(zhuǎn)換生成對(duì)應(yīng)的立體投影數(shù)據(jù)； 全息投影儀，根據(jù)立體投影數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的投影光線并照射到全息投影膜上，生成全息圖像，其中全息投影膜貼合在擋風(fēng)玻璃上，投影光線與投影鏡面的法線呈45度夾角，投影鏡面與水平面呈45度夾角，投影鏡面上由投影光線所照射到的區(qū)域?yàn)橥队皡^(qū)域； 視角調(diào)節(jié)裝置，使投影儀沿車體長(zhǎng)度方向上移動(dòng)，直至所述投影區(qū)域與人眼之間的連線與投影鏡面的法線保持O?15度的夾角。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于車輛行駛方向提示的全息投影系統(tǒng)，其特征在于:所述視角調(diào)節(jié)裝置，包括固定于儀表臺(tái)上的導(dǎo)軌以及與全息投影儀固定連接的滑塊，其中導(dǎo)軌與滑塊滑動(dòng)連接的導(dǎo)引部以及與儀表臺(tái)連接的固定部;所述導(dǎo)引部及固定部之間還設(shè)置有連接部，所述連接部的寬度小于導(dǎo)引部及固定部；導(dǎo)軌頂面與連接部之間設(shè)有向兩側(cè)突出的突起部，所述突起部通過(guò)圓弧形過(guò)渡面分別與導(dǎo)軌頂面及連接部連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于車輛行駛方向提示的全息投影系統(tǒng)，其特征在于:投影區(qū)域與人眼之間的連線與投影鏡面的法線保持5?10度的夾角。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于車輛行駛方向提示的全息投影系統(tǒng)，其特征在于:投影區(qū)域與人眼之間的連線與投影鏡面的法線保持8度的夾角。5.用于車輛行駛方向提示的投影方法，其特征在于:包括如下步驟， 輸入導(dǎo)航所需的導(dǎo)航數(shù)據(jù)； 根據(jù)導(dǎo)航數(shù)據(jù)選擇轉(zhuǎn)換生成對(duì)應(yīng)的立體投影數(shù)據(jù)； 根據(jù)立體投影數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的投影光線并照射到全息投影膜上，生成全息圖像，其中全息投影膜貼合在擋風(fēng)玻璃上，投影光線與投影鏡面的法線呈45度夾角，投影鏡面與水平面呈45度夾角，投影鏡面上由投影光線所照射到的區(qū)域?yàn)橥队皡^(qū)域； 使投影儀沿車體長(zhǎng)度方向上移動(dòng)，直至所述投影區(qū)域與人眼之間的連線與投影鏡面的法線保持O?15度的夾角。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于車輛行駛方向提示的投影方法，其特征在于:投影區(qū)域與人眼之間的連線與投影鏡面的法線保持5?10度的夾角。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于車輛行駛方向提示的投影方法，其特征在于:投影區(qū)域與人眼之間的連線與投影鏡面的法線保持8度的夾角。
【文檔編號(hào)】G03B21/54GK106004443SQ201610461825
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】曾卓
【申請(qǐng)人】廣州億程交通信息有限公司