專利名稱：用于機(jī)動(dòng)車的車輛顯示系統(tǒng)或投影顯示器及其校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)動(dòng)車的車輛顯示系統(tǒng)或投影顯示器以及一種顯示裝置，該系統(tǒng)或裝置被設(shè)計(jì)成所謂的平視顯示器(HUD)，即，在該情況下，圖像發(fā)生器、反射裝置和投影面相配合，特別地，獨(dú)立于顯示裝置剩余的結(jié)構(gòu)上結(jié)合部件提供投影面。工作原理在于， 由圖像發(fā)生器產(chǎn)生的圖像經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)用于轉(zhuǎn)向的反射裝置傳遞到投影面，該投影面可被設(shè)計(jì)成擋風(fēng)玻璃的區(qū)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)目的是可調(diào)節(jié)到擋風(fēng)玻璃上的投影時(shí)，出現(xiàn)了由擋風(fēng)玻璃的曲率(如果合適的話，空間變量)、或者由與制造或組裝相關(guān)的容差引起的圖像失真的問題，且該圖像失真的問題不能早在設(shè)計(jì)顯示器時(shí)就能被考慮到。隨著在信息顯示器上的增加豐富的細(xì)節(jié)，存在越來越大的對(duì)于根據(jù)到擋風(fēng)玻璃上的投影的調(diào)節(jié)而移除這些圖像失真的需求。公布的DE 100 46 019 Al已公開了一種用于顯示圖像元素的方法和裝置，該圖像元素由計(jì)算機(jī)生成的像素組成并在彎曲的反射表面、尤其車輛的擋風(fēng)玻璃處被反射。此處的不利之處在于，存在對(duì)于在這樣的顯示裝置的觀察者或使用者的區(qū)域設(shè)置照相儀的不利需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的因此在于提供一種改進(jìn)的車輛顯示系統(tǒng)，其盡可能地避免在使用者或觀察者的區(qū)域中的舒適性的限制和/或損傷，且此外目標(biāo)在于，就成本而言，該車輛顯示系統(tǒng)也能被有利的生產(chǎn)。該目的尤其由具有顯示裝置以及具有用于為使用者產(chǎn)生虛擬圖像的光學(xué)系統(tǒng)的車輛顯示系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，其中在穿過光學(xué)系統(tǒng)之后，為了顯示降低了失真的虛擬圖像，使用校正裝置來使圖像信息變形，而且該光學(xué)系統(tǒng)具有至少一個(gè)可被調(diào)節(jié)的元件以便于改變虛擬圖像的位置，根據(jù)可調(diào)節(jié)的元件的調(diào)節(jié)來提供變形，且，車輛顯示系統(tǒng)具有用于存儲(chǔ)校正數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置，該校正數(shù)據(jù)根據(jù)可調(diào)節(jié)的元件的選定調(diào)節(jié)來確定校正裝置的變形。因此，根據(jù)本發(fā)明，提出一種車輛顯示系統(tǒng)，其具有可動(dòng)的反射裝置(可調(diào)節(jié)元件)，例如鏡子，通過該鏡子可變化地調(diào)節(jié)投影面；以及具有校正裝置，其可被用于補(bǔ)償在投影面上可見的像差(例如，在產(chǎn)生圖像時(shí)的預(yù)失真期間，或者經(jīng)由設(shè)置在光路中的光學(xué)元件)，校正裝置的動(dòng)作是可變的，且通過測(cè)量法確定用于校正裝置的參數(shù)，所述參數(shù)動(dòng)作。 在該過程中，對(duì)于反射裝置的多個(gè)位置、以及由此的多個(gè)投影面的位置執(zhí)行測(cè)量，且所確定的校正參數(shù)被存儲(chǔ)在分配給顯示裝置的存儲(chǔ)器中。測(cè)量可利用高度可調(diào)節(jié)的相機(jī)來進(jìn)行， 該高度可調(diào)節(jié)的相機(jī)代表機(jī)動(dòng)車駕駛員的各種頭部位置并取決于身體大小或座椅的調(diào)節(jié)。 以這種方式，演示了一種用于車輛的獨(dú)特的可調(diào)節(jié)的投影顯示系統(tǒng)，其展示了根據(jù)調(diào)節(jié)而變化的像差補(bǔ)償，諸如由于制造的展開而單獨(dú)發(fā)生在車輛中的那些，例如，在車輛生產(chǎn)期間就已經(jīng)取得進(jìn)展的校正參數(shù)的確定和存儲(chǔ)。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選虛擬圖像的位置中的變化為沿著縱軸的虛擬圖像中的變化。因此，可能以簡(jiǎn)單的方式來獲得對(duì)虛擬圖像的高度的適應(yīng)，以便適應(yīng)車輛顯示系統(tǒng)的駕駛員和/或使用者的眼睛的不同位置(例如，由不同的身體大小和/或身體姿勢(shì)所引起的)。而且，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選虛擬圖像的位置中的變化為沿著縱軸和橫軸的虛擬圖像中的變化。因此，采用簡(jiǎn)單的裝置以便獲得虛擬圖像的定位的更大的靈活性并由此有助于舒適性的增加是可能的。而且，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選提供用于檢測(cè)使用者的觀察位置的傳感器裝置。有利地， 根據(jù)本發(fā)明來確定該觀察位置及來使車輛顯示系統(tǒng)適應(yīng)于或調(diào)節(jié)到例如使用者頭部的不同位置是可能的。以這種方式，基于光學(xué)系統(tǒng)的失真特性而出現(xiàn)的像差，其取決于頭部位置，即尤其取決于視角，可通過事先調(diào)節(jié)的校正數(shù)據(jù)(以及根據(jù)車輛顯示系統(tǒng)的高度調(diào)節(jié)， 和/或根據(jù)車輛顯示系統(tǒng)的高度調(diào)節(jié)以及側(cè)向調(diào)節(jié))來被極其有效地補(bǔ)償。使用者的頭部位置或眼睛位置的確定可根據(jù)本發(fā)明被動(dòng)地或主動(dòng)地執(zhí)行。例如，通過檢查由檢測(cè)裝置或相機(jī)提供的對(duì)于樣本的相對(duì)位置的圖像，頭部位置的被動(dòng)測(cè)定是可能的，該樣本被從作為使用者的臉的一部分、尤其為眼睛的幾何體和對(duì)照物中識(shí)別出。可替換地，或者附加地與這種頭部位置的被動(dòng)測(cè)定有關(guān)，根據(jù)本發(fā)明，主動(dòng)地執(zhí)行頭部位置的測(cè)定也是可能的，例如通過將頂光源投射到觀察者或者駕駛員，這樣的過程導(dǎo)致反射光，其由眼睛引起且可在由相機(jī)記錄的圖像上輕易地被檢測(cè)到。而且，作為觀測(cè)駕駛員的裝置的相機(jī)的選擇使用可被看作這種傳感器裝置的附加優(yōu)點(diǎn)。尤其在調(diào)到紅外光的測(cè)量技術(shù)的情形中，在靶面沒有被插入到光路中時(shí)，例如放慢的眨眼或典型的眼球運(yùn)動(dòng)的疲勞指示的出現(xiàn)，可由相機(jī)來檢測(cè)。隨后，需要時(shí)，成像元件產(chǎn)生光學(xué)警告標(biāo)志以及使所述標(biāo)志引起駕駛員的注意是可能的。因此，由于使用者的頭部位置或眼睛位置的測(cè)定，根據(jù)本發(fā)明，例如減小使用者在過度疲勞狀態(tài)期間睡著的風(fēng)險(xiǎn)是可能的，這是因?yàn)椋苫跈z測(cè)到的他的頭部位置中的具體變化得出所述使用者睡著了或者已經(jīng)睡著了的結(jié)論。根據(jù)本發(fā)明，因此通過檢測(cè)眼球的運(yùn)動(dòng)、眼睛的位置和/或檢測(cè)眼瞼的閉合來降低使用者睡著的風(fēng)險(xiǎn)也是可能的，例如因此通過最佳地調(diào)節(jié)現(xiàn)有的頭枕來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，在沒有這種傳感器裝置的情況下，可替換地，使用者手動(dòng)地調(diào)節(jié)車輛顯示系統(tǒng)的高度適應(yīng)功能(和/或由車輛顯示系統(tǒng)提供的高度適應(yīng)和側(cè)向適應(yīng)功能)。而且，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選假設(shè)可調(diào)節(jié)元件為可動(dòng)鏡子元件，尤其為可旋轉(zhuǎn)地移動(dòng)的鏡子元件，和/或能平移運(yùn)動(dòng)的鏡子元件。由此，以簡(jiǎn)單且穩(wěn)固的方式來機(jī)械地實(shí)施虛擬圖像的位置的變化是可能的。而且，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選，為了產(chǎn)生虛擬圖像，提供一條來自于顯示裝置的圖像信息以便投射到擋風(fēng)玻璃上，由在擋風(fēng)玻璃處的反射引起的虛擬圖像的失真和由校正引起的失真基本上互相抵消。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選提供顯示裝置的顯示器中的變化以便于引起校正裝置的失真， 和/或優(yōu)選提供光學(xué)系統(tǒng)的失真特性中的變化、尤其是光學(xué)元件和/或鏡子和/或透鏡的輪廓中的變化，以便于引起校正裝置的失真。由此，可以特別簡(jiǎn)單的方式校正失真。本發(fā)明的另一個(gè)主題涉及一種用于校準(zhǔn)本車輛顯示系統(tǒng)的方法，檢測(cè)裝置被用于測(cè)量對(duì)于虛擬圖像的不同位置的虛擬圖像失真，且以從由其導(dǎo)出的方法，依賴于位置的校正數(shù)據(jù)被測(cè)定出以用于調(diào)節(jié)校正裝置，并被存儲(chǔ)在車輛顯示系統(tǒng)的存儲(chǔ)裝置中。
下面借助于附圖中所闡釋的示例實(shí)施例，更詳細(xì)的說明本發(fā)明，其中，圖1為本發(fā)明車輛顯示系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1為以部分的圖解形式的本投影系統(tǒng)10或車輛顯示系統(tǒng)10的實(shí)施例示意圖。 車輛顯示系統(tǒng)10包括顯示裝置30、光學(xué)系統(tǒng)40。根據(jù)本發(fā)明，尤其為了照明顯示裝置30的目的，提供一光源(未示出)。發(fā)光二極管(高性能發(fā)光二極管)或多個(gè)發(fā)光二極管(二極管陣列或二極管面板)可被作為光源提供。光源20可為車輛顯示系統(tǒng)10的一部分，或者可被單獨(dú)提供。對(duì)于承載有或包含有來自于顯示裝置30的信息的光，第一步為以第一方向 41發(fā)射。根據(jù)本發(fā)明，以第一方向41發(fā)射的光或者以第一方向41傳播的光尤其被光學(xué)系統(tǒng)40多次偏轉(zhuǎn)。就這一點(diǎn)而言，在圖1中所闡釋的示例中提供第一偏轉(zhuǎn)鏡45，其將以第一方向41入射的光偏轉(zhuǎn)到第二方向42。接下來以第二方向42傳播的光由第二偏轉(zhuǎn)鏡47反射并被偏轉(zhuǎn)到第三方向43。接下來，以第三方向43傳播的光由擋風(fēng)玻璃48反射并被偏轉(zhuǎn)到第四方向44。此處，第四方向指向觀察者60的眼睛。該創(chuàng)新的顯示裝置為觀察者60產(chǎn)生虛擬圖像，其重疊在通過擋風(fēng)玻璃看到的車外景象上。由此，可能的是，采用虛擬圖像來使使用者知道尤其與車輛的駕駛狀態(tài)有關(guān)的具體信息，而不分心，尤其不必從外部景象移開目光，這是由于該信息通過虛擬圖像來顯示的事實(shí)。在圖1中所闡釋的示例實(shí)施例的背景下，第二偏轉(zhuǎn)鏡47被設(shè)計(jì)成所謂的可調(diào)節(jié)的元件47。這意味著，在虛擬圖像的調(diào)節(jié)的高度中的變化可通過移動(dòng)可調(diào)節(jié)的元件47來進(jìn)行。然而，根據(jù)本發(fā)明，第一個(gè)鏡子或者第一偏轉(zhuǎn)鏡45被設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)的元件47也是可行的。然而，可調(diào)節(jié)的元件47下面一直由參考標(biāo)記47指示。在本發(fā)明的背景下，可調(diào)節(jié)的元件47要被理解成，光學(xué)系統(tǒng)40或者顯示裝置30的任何元件，其允許通過修改虛擬圖像的高度(或者修改高度和橫向位置)來投射虛擬圖像，通過有差別的投影(即，例如以不同角度實(shí)施的投影)到擋風(fēng)玻璃上，和/或通過到擋風(fēng)玻璃上的不同區(qū)域上的(“不變的”，即以相同的角度實(shí)施的)投影，來修改虛擬圖像的高度(或者修改高度和橫向位置)。一般說來，可調(diào)節(jié)元件47的不同調(diào)節(jié)需要進(jìn)行投影圖像的不同校正，該投影圖像的不同校正由作為光學(xué)系統(tǒng)40的一部分的校正裝置來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于可調(diào)節(jié)元件47的不同調(diào)節(jié)所進(jìn)行的不同修改和/或校正被作為校正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在車輛顯示系統(tǒng)的存儲(chǔ)裝置中。例如，存儲(chǔ)對(duì)于不同離散調(diào)節(jié)位置的多個(gè)校正數(shù)據(jù)組是可能的。取決于調(diào)節(jié)元件47的離散調(diào)節(jié)位置中的哪個(gè)(以及由此的虛擬圖像的可得到的或可調(diào)節(jié)的高度位置(或者高度及側(cè)向位置)中的哪個(gè))被選擇，于是不同組的校正數(shù)據(jù)被用于校正圖像。作為其的替代，根據(jù)本發(fā)明，可能不提供可調(diào)節(jié)元件47的任何離散調(diào)節(jié)位置以及由此的虛擬圖像，但是可連續(xù)調(diào)節(jié)虛擬圖像的高度(或者高度及側(cè)向位置)。舉例來說，在存儲(chǔ)裝置中提供有多個(gè)校正數(shù)據(jù)組，且根據(jù)虛擬圖像的選定的調(diào)節(jié)，在各個(gè)校正數(shù)據(jù)組之間實(shí)施插值，或者采用不變形式的 (例如最可能相關(guān)的)校正數(shù)據(jù)組(例如以所謂查詢表的形式)。校正裝置改變虛擬圖像的顯示。例如，這可通過影響成像元件30或顯示裝置30 來進(jìn)行。這樣，校正裝置或者為顯示裝置30的一部分，或者校正裝置至少影響顯示裝置30。 作為對(duì)傳遞給顯示裝置30以用于顯示的圖像信息或這樣的信號(hào)的預(yù)失真的替換，根據(jù)本發(fā)明提供(未示出)由校正裝置引起的校正或失真是可能的，該校正裝置通過影響光學(xué)系統(tǒng)40的元件的可控可變特性來執(zhí)行。舉例來說，這可通過在光學(xué)系統(tǒng)40的這樣的元件的表面輪廓上，以在原理上來自于望遠(yuǎn)鏡的制造的天文學(xué)中已知的方式，施加可控可變的影響來實(shí)施，光學(xué)系統(tǒng)40的這樣的元件例如鏡面或透鏡表面；然而，這樣的替換不必專門用于在光學(xué)系統(tǒng)中的元件的表面上施加影響，但是例如也可與其的傳遞特性有關(guān)。根據(jù)本發(fā)明，在成像元件30或顯示裝置30上、和在光學(xué)系統(tǒng)40的元件的可控可變特性上都施加影
響是可能的。
附圖標(biāo)記表
10車輛顯示系統(tǒng)/投影系統(tǒng)
30成像元件/顯示裝置
40光學(xué)系統(tǒng)
41，42，43，44光的傳播方向
45第一鏡
47第二鏡/調(diào)節(jié)元件
60用戶/用戶的眼睛
權(quán)利要求
1.一種車輛顯示系統(tǒng)(10)，其具有顯示裝置(30)以及具有為使用者(60)產(chǎn)生虛擬圖像的光學(xué)系統(tǒng)(40)，其中，在穿過光學(xué)系統(tǒng)00)之后，為了以降低的失真度顯示虛擬圖像， 使用校正裝置來使圖像信息失真，其特征在于，光學(xué)系統(tǒng)GO)具有至少一個(gè)可被調(diào)節(jié)的元件(47)，以便于改變虛擬圖像的位置，根據(jù)可調(diào)節(jié)元件07)的調(diào)節(jié)提供失真，且車輛顯示系統(tǒng)(10)具有用于存儲(chǔ)校正數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置，該校正數(shù)據(jù)根據(jù)可調(diào)節(jié)元件G7)的選定調(diào)節(jié)來確定校正裝置的失真。
2.如權(quán)利要求1中所述的車輛顯示系統(tǒng)(10)，其特征在于，虛擬圖像的位置中的變化為沿著縱軸的虛擬圖像中的變化。
3.如權(quán)利要求1中所述的車輛顯示系統(tǒng)(10)，其特征在于，虛擬圖像的位置中的變化為沿著縱軸和橫軸的虛擬圖像中的變化。
4.如前述權(quán)利要求其中之一所述的車輛顯示系統(tǒng)(10)，其特征在于，可調(diào)節(jié)元件07) 為可動(dòng)鏡元件、尤其為可選轉(zhuǎn)活動(dòng)的鏡元件、和/或可平移運(yùn)動(dòng)的鏡元件。
5.如前述權(quán)利要求其中之一所述的車輛顯示系統(tǒng)(10)，其特征在于，為了產(chǎn)生將來源于顯示裝置(30)的一條圖像信息投影到擋風(fēng)玻璃G8)上的虛擬圖像，由在擋風(fēng)玻璃G8) 處的反射引起的虛擬圖像的失真和由校正裝置引起的失真基本上相互抵消。
6.如前述權(quán)利要求其中之一所述的車輛顯示系統(tǒng)(10)，其特征在于，提供顯示裝置 (30)的顯示中的變化以便于引起校正裝置的失真，和/或在于，提供光學(xué)系統(tǒng)GO)的失真特性中的變化、尤其光學(xué)元件和/或鏡子和/或透鏡的輪廓中的變化，以便于引起校正裝置的失真。
7.一種用于校準(zhǔn)如前述權(quán)利要求其中之一所述的車輛顯示系統(tǒng)(10)的方法，其特征在于，對(duì)于虛擬圖像的不同位置，使用檢測(cè)裝置來測(cè)量虛擬圖像的失真，且以由其導(dǎo)出的方法，依賴于位置的校正數(shù)據(jù)被測(cè)定出以用于調(diào)節(jié)校正裝置，且該依賴于位置的校正數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在車輛顯示系統(tǒng)(10)的存儲(chǔ)裝置中。
全文摘要
本發(fā)明提出一種車輛顯示系統(tǒng)和一種用于校準(zhǔn)車輛顯示系統(tǒng)的方法，其中，車輛顯示系統(tǒng)具有顯示裝置和為使用者產(chǎn)生虛擬圖像的光學(xué)系統(tǒng)，其中，為了在穿過光學(xué)系統(tǒng)之后利用降低的失真度來顯示虛擬圖像，利用校正裝置來使圖像信息失真，其中，光學(xué)系統(tǒng)具有至少一個(gè)元件，其可被調(diào)節(jié)以便于改變虛擬圖像的位置，其中，根據(jù)可調(diào)節(jié)元件的調(diào)節(jié)來提供失真，且其中，車輛顯示系統(tǒng)具有用于存儲(chǔ)校正數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置，該校正數(shù)據(jù)根據(jù)可調(diào)節(jié)元件的選定調(diào)節(jié)確定校正裝置的失真。
文檔編號(hào)G02B27/01GK102203659SQ200980144245
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月5日
發(fā)明者F·施利普, O·基爾施 申請(qǐng)人:約翰遜控股公司