用于車輛行駛方向提示的全息投影系統及投影方法
【專利摘要】本專利申請公開了一種車載顯示技術，更確切地說是涉及用于車輛行駛方向提示的全息投影系統及投影方法。用于車輛行駛方向提示的投影方法，包括如下步驟：輸入導航數據，根據導航數據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玻璃上，投影鏡面上由投影光線所照射到的區域為投影區域；使投影儀沿車體長度方向上移動，直至所述投影區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。本專利克服了現有技術中存在需要切換視角來分別觀察全息圖像與道路實況的技術缺陷，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況的用于車輛行駛方向提示的全息投影系統及投影方法。
【專利說明】
用于車輛行駛方向提示的全息投影系統及投影方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種車載顯示技術，更確切地說是涉及用于車輛行駛方向提示的全息投影系統及投影方法。
【背景技術】
[0002]全息投影技術是近些年來流行的一種高科技技術，全息立體投影是通過光的偏振原理來實現的。HoloPro是全息影象投影顯示屏的縮寫，HoloPro全息投影術是德國家級實驗室研制的世界頂級高科技投影成像系統，能在透明屏上投影產生高保真影像且不受其它方向環境光干擾，彩色影像即使在強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境高度協調，不會影響現有的環境布置。這種全新的互動展示技術將裝飾性和實用性融為一體，在沒有圖像時完全透明，給使用者以全新的互動感受，成為科技發展潮流。
[0003]伴隨著交通快速發展應運而生的導航技術也發展迅速，駕駛員對導航系統的依賴性也逐步增加。現有的導航系統大多是利用顯示屏來顯示二維導航地圖，不僅占用空間較大，而且受制于放置位置的關系，有可能影響駕駛者視線進而構成安全隱患。近些年立體導航系統也有所發展，一般是在現有液晶顯示屏下安裝光柵來實現立體顯示的效果，但受制于顯示屏幕過小而導致顯示屏上可供顯示的立體地圖信息量過小，進而導致駕駛者不能準確的作出判斷。
[0004]為了解決上述技術問題，中國專利CN202994167U公開了一種基于全息投影技術的車載導航系統，包括:根據用戶輸入的控制指令產生相應的導航數據的導航儀;接收所述導航數據并計算出所述導航數據對應的立體投影數據的控制中心，連接所述導航儀和接收所述立體投影數據并將所述立體投影數據進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航系統將投影數據立體地顯示在車輛的儀表臺上方，更加生動形象且不影響駕駛員視野。
[0005]然而上述中國專利CN202994167U中的技術方案僅能實現全息投影，無法調節控制駕駛員的觀察視角。為了解決此問題，現有技術(詳見中國專利CN105501123A)又公開了一種車載平視增強顯示系統，如圖2所示，該車載平視增強顯示系統將智能手機作為圖像影像源，將影像信號通過無線WiFi信號傳輸到反射式顯示模組。顯示模組在擋風玻璃下方放置在安裝框架上，安裝框架的位置在儀表臺上可沿車寬方向在一定范圍內水平移動，并且也可以調節俯仰角以便駕駛員能夠直接平視觀察。光學功能膜粘貼在擋風玻璃車內側。反射式顯示模組顯示的是倒立實像，經光學功能膜鏡面反射后，駕駛員看到的是正立虛像。
[0006]然而上述車載平視增強顯示系統，還存在如下技術缺陷:駕駛員僅能以平視(以水平視線)角度來觀察全息圖像(如圖2所示)，但是多數擋風玻璃是相對于水平面45度的夾角進行傾斜安裝的，這就意味著當駕駛員“平視”全息圖像時，無法“直視”(垂直于擋風玻璃的視線)擋風玻璃外的道路實況，即駕駛員需要過抬頭或低頭來切換觀察視角，才能作到全息圖像與道路實況的分別瀏覽，造成了一定的安全隱患。
【發明內容】
[0007]本發明意在提供一種用于車輛行駛方向提示的全息投影系統及投影方法，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況。
[0008]本方案中的用于車輛行駛方向提示的全息投影系統，包括導航儀，用于輸入導航所需的導航數據；
控制中心，根據導航數據選擇轉換生成對應的立體投影數據；
全息投影儀，根據立體投影數據生成相應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域為投影區域；
視角調節裝置，使投影儀沿車體長度方向上移動，直至所述投影區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:
輸入導航所需的導航數據；
根據導航數據選擇轉換生成對應的立體投影數據；
根據立體投影數據生成相應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域為投影區域；
使投影儀沿車體長度方向上移動，直至所述投影區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]采用本發明的技術方案，具有如下技術效果:
1、駕駛員可以直接觀注所述投影區域，人眼通過投影光線在所述投影區域所產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域時的視線能夠基本垂直(允許O?15度的偏差)于投影鏡面，即可以直視擋風玻璃外的道路實況。這樣的設計能夠讓駕駛人員在保持單一視角的前提下，同時觀察全息圖像與道路實況。
[0011]2、如果讓投影儀沿車體寬度方向上移動，雖然投影鏡面上的投影區域也會在投影鏡面上發生位置變化，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度方向上移動。
[0012]作為“用于車輛行駛方向提示的全息投影系統”的進一步改進，所述視角調節裝置，包括固定于儀表臺上的導軌以及與全息投影儀固定連接的滑塊，其中導軌與滑塊滑動連接的導引部以及與儀表臺連接的固定部;所述導引部及固定部之間還設置有連接部，所述連接部的寬度小于導引部及固定部；導軌頂面與連接部之間設有向兩側突出的突起部，所述突起部通過圓弧形過渡面分別與導軌頂面及連接部連接。
[0013]突起部與導軌頂面及連接部之間分別通過圓弧形過渡面連接，該圓弧形便于切肩工具的加工制造，且圓弧形過渡面不會產生應力集中，延長導軌的使用壽命。
[0014]進一步，投影區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。
【附圖說明】
[0015]圖1為現有技術中的基于全息投影技術的車載導航系統的電路模塊框圖。
[0016]圖2為現有技術中車載平視增強顯示系統的結構示意圖。
[0017]圖3為本發明用于車輛行駛方向提示的全息投影系統的電路結構示意圖。
[0018]圖4為本發明用于車輛行駛方向提示的全息投影系統的使用狀態示意圖。
[0019]圖5為本發明中視角調節裝置的立體示意圖。
[0020]圖6為本發明中視角調節裝置的的主視圖。
[0021 ]圖7為視角調節裝置中導軌的主視圖。
【具體實施方式】
[0022]下面通過【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明:
如圖3?4所示，本發明用于車輛行駛方向提示的全息投影系統，包括導航儀(采用現有的車載GPS導航儀)、控制中心(可以是遠程控制平臺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:
用戶通過導航儀的輸入界面輸入控制指令，如起點、終點等，導航儀根據命令得出最佳路線，并根據GPS獲取汽車位置、速度和方向等信息，然后產生相應的導航數據顯示在導航屏幕上。控制中心根據導航數據和投影參數(例如預定的投影光線亮度、投射廣角)，選擇轉換生成對應的立體投影數據，包括方向、距離等信息。
[0024]控制中心再將這些立體投影數據發送到全息投影儀。全息投影儀將這些立體數據投射到投影鏡面上，最終全息成像。
[0025]投影鏡面是采用粘貼在玻璃上的全息膜。在開始工作的時候，全息膜會配合投影的影像內容來展示影像資料，內容畫面通過屏幕光學處理，顯的細膩柔和。鏡面全息擁有180度的絕對可視角和雙面顯示性能，并且具有在視覺上所有產品清晰顯像、耐光亮等特點。
[0026]投影鏡面放在擋風玻璃前，與水平面角度大約45度。
[0027]全息投影儀安裝在儀表板上，利用全息技術將導航信息根據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)，距離擋風玻璃大約I米左右，觀察效果更立體。其原理是:平視狀態下，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面，這樣所觀察到道路實況更像是一個平面圖像;直視狀態下，外界自然光(尤其是陽光)會直接進入眼部，會對眼睛產生傷害，經過綜合考慮以及實驗嘗試，最終確定37度(投影區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，本發明用于車輛行駛方向提示的投影系統還包括視角調節裝置，所述視角調節裝置包括固定于儀表臺上的導軌11以及與全息投影儀固定連接的滑塊12。所述滑塊12可沿導軌11滑動，滑塊12大致成凹字形，套設于導軌11，其內側的形狀與導軌11的截面形狀相吻合，可以穩定的在導軌11上滑動。所述導軌11截面大致成工字型，左右對稱設置，包括上部的導引部112及下部的固定部115，所述導引部112及固定部115之間還設置有連接部114，所述連接部114的寬度小于導引部112及固定部115，滑塊12與導軌11配合后會卡持于導軌11的連接部114，所述導引部112收容于滑塊12 ο所述導引部112包括向兩側突出的突起部111，所述突起部111與導軌11頂面及連接部114之間通過圓弧形過渡面113連接。導軌11的截面形狀對稱便于制造，且工字型外形更為穩固，滑塊12設置于導軌11上不會繞導軌11旋轉，進而確保滑塊12沿導軌11穩定的滑動。突起部111與導軌11頂面及連接部114之間分別通過圓弧形過渡面113連接，該圓弧形便于切肩工具的加工制造，且圓弧形過渡面113不會產生應力集中，延長導軌11的使用壽命。
[0029]滑塊12相對于導軌11的滑動方向與車體的長度方向一致，所述駕駛員可以手動調節所述滑塊12來調節視角;也可以在滑塊12上設置驅動電機，所述驅動電機與控制中心、導航儀或者駕駛員的手機無線通信，從而實現自動調節或手動調節的效果。實現自動調節的，需要預先在控制中心、導航儀中錄入駕駛員的身高數據，這樣才能準確判定滑塊需要停靠的位置，進而實現上述37度視角的效果。實現手動調節的，則由駕駛員通過手機或導航儀手動輸入“關于滑塊移動距離”的信息，通過人為判斷慢慢將視角調到駕駛員可以接受的范圍內(投影區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明的實施例，方案中公知的具體結構及特性等常識在此未作過多描述，所屬領域普通技術人員知曉申請日或者優先權日之前發明所屬技術領域所有的普通技術知識，能夠獲知該領域中所有的現有技術，并且具有應用該日期之前常規實驗手段的能力，所屬領域普通技術人員可以在本申請給出的啟示下，結合自身能力完善并實施本方案，一些典型的公知結構或者公知方法不應當成為所屬領域普通技術人員實施本申請的障礙。應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本發明結構的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些也應該視為本發明的保護范圍，這些都不會影響本發明實施的效果和專利的實用性。本申請要求的保護范圍應當以其權利要求的內容為準，說明書中的【具體實施方式】等記載可以用于解釋權利要求的內容。
【主權項】
1.用于車輛行駛方向提示的全息投影系統，包括 導航儀，用于輸入導航所需的導航數據； 控制中心，根據導航數據選擇轉換生成對應的立體投影數據； 全息投影儀，根據立體投影數據生成相應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域為投影區域； 視角調節裝置，使投影儀沿車體長度方向上移動，直至所述投影區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.根據權利要求1所述的用于車輛行駛方向提示的全息投影系統，其特征在于:所述視角調節裝置，包括固定于儀表臺上的導軌以及與全息投影儀固定連接的滑塊，其中導軌與滑塊滑動連接的導引部以及與儀表臺連接的固定部;所述導引部及固定部之間還設置有連接部，所述連接部的寬度小于導引部及固定部；導軌頂面與連接部之間設有向兩側突出的突起部，所述突起部通過圓弧形過渡面分別與導軌頂面及連接部連接。3.根據權利要求1或2所述的用于車輛行駛方向提示的全息投影系統，其特征在于:投影區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.根據權利要求1或2所述的用于車輛行駛方向提示的全息投影系統，其特征在于:投影區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， 輸入導航所需的導航數據； 根據導航數據選擇轉換生成對應的立體投影數據； 根據立體投影數據生成相應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域為投影區域； 使投影儀沿車體長度方向上移動，直至所述投影區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.根據權利要求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.根據權利要求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】G03B21/54GK106004443SQ201610461825
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月23日
【發明人】曾卓
【申請人】廣州億程交通信息有限公司