CN106444021B - 车辆用显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆用显示装置，上述车辆用显示装置的特征在于，包括：显示面板，提供包含行驶信息的影像；凹镜，向挡风玻璃反射上述影像，使驾驶人员可通过挡风玻璃观察到虚像；检测部，用于检测驾驶人员的位置；驱动部，用于使上述凹镜移动；以及控制部，与上述显示面板、上述检测部及上述驱动部相连接，若上述检测部检测出驾驶人员的位置发生变化，则上述控制部上述驱动部来使上述凹镜移动。

Description

车辆用显示装置

技术领域

本发明涉及车辆用显示装置，更详细地，涉及可在车辆行驶过程中向驾驶人员有效地传递行驶信息的车辆用平视显示器(HUD)。

背景技术

为了在车辆的行驶过程中向驾驶人员更有效地传递信息，正对被称为平视显示器(HUD：Head Up Display，以下称为“HUD”)的下一代车辆用显示装置进行活跃的研究。

平视显示器作为使车辆行驶中的运行信息显示于汽车前部面的玻璃的前方显示装置，为了在飞机中确保飞行员的视野而导入。

最近，随着与未来型汽车的开发一同向驾驶人员传递的信息增加，在汽车中也开始适用平视显示器。

尤其，由于包括导航的各种车辆显示器因画面的位置不位于驾驶人员视野的正面而不仅使用不方便，而且还有可能引发事故，因此，正作为可代替或弥补这些的方式来正进行研究。

平视显示器与前方的景色重叠来以三维的方式在驾驶人员的视野正面显示车辆行驶所需的信息，而安装有平视显示器的车辆的各驾驶人员无需为了控制仪表盘的速度或方向指示灯等而在驾驶过程中移动视线。

此时，与飞机不同，在车辆的情况下，由于汽车前方的景色变化多，因而为了良好地识别所显示的图像，需要增加挡风玻璃(windshield)的反射面的反射率，而为了确保前方视野，挡风玻璃的透射率应为70％以上。

图1为简要表示以往的一实施例的平视显示器的结构的图。

参照图1，在以往的车辆用显示装置中，用于显示车辆的速度、油量、导航等行驶信息的显示面板10通过其画面来以影像的方式输出信息，而所输出的影像通过凹镜(concavemirror)30来反射，并朝向挡风玻璃(winds hield)500。

并且，已向挡风玻璃500入射的影像通过反射来驾驶人员的视线传递。此时，向驾驶人员的视线传递的影像与驾驶人员的视野正面的景色重叠，来被驾驶人员识别为虚像。

为了向驾驶人员传递诸多行驶信息，需要扩大虚像的大小。用于增加虚像的大小的方法具有多种，但凹镜的大小成为最重要的因素。

这是因为由显示面板输出的影像仅以与凹镜的大小相对应的大小反射。即，凹镜起到一种窗口的作用。可通过挡风玻璃来观察到的虚像只能观察到经过被称为凹镜的窗口的影像。因此，为了增加虚像的大小，需要增加表面积，但若凹镜的大小变大，则存在车辆用显示装置的体积也变大的问题。

并且，为了在汽车的内部的受限的空间内设置平视显示器装置，最重要的是减少平视显示器装置的体积。在这种情况下，虽然缩小凹镜的大小成为可缩小平视显示器装置的体积的最大的因素，但会发生缩小驾驶人员的视框的问题。这种例在图1中，在缩小凹镜的大小的情况下，产生驾驶人员的视框缩小的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明可提供车辆用显示装置，上述车辆用显示装置提供平视显示器。

并且，本发明可提供车辆用显示装置，上述车辆用显示装置使平视显示器装置的体积最小化，来容易地安装于具有受限的空间的车辆中。

并且，本发明可提供车辆用显示装置，上述车辆用显示装置提供大于设在通常的平视显示器装置内的凹镜可生成的视框。

为了解决上述问题，本发明可提供车辆用显示装置，上述车辆用显示装置的特征在于，包括：显示面板，提供包含行驶信息的影像；凹镜，向挡风玻璃反射上述影像，使驾驶人员能够通过挡风玻璃观察到虚像；检测部，用于检测驾驶人员的位置；驱动部，用于使上述凹镜移动；以及控制部，与上述显示面板、上述检测部及上述驱动部相连接，若上述检测部检测出驾驶人员的位置发生变化，则上述控制部为了向驾驶人员移动作为能够观察到行驶信息的所有影像的区域的视框而控制上述驱动部来使上述凹镜移动。

在这种情况下，本发明的特征在于，上述检测部检测驾驶人员的头部的移动或驾驶人员的眼珠的移动。

另一方面，本发明的特征在于，上述驱动部用于使上述凹镜向上下或左右旋转。

另一方面，本发明可提供车辆用显示装置，上述车辆用显示装置的特征在于，上述驱动部在未移动上述凹镜的中心位置的情况下使上述凹镜旋转。

另一方面，本发明可提供车辆用显示装置，上述车辆用显示装置的特征在于，在上述检测部检测出上述驾驶人员的位置向上移动的情况下，上述控制部控制上述驱动部，来使上述凹镜向下旋转，使上述视框向上移动。

本发明的特征在于，在上述检测部检测出上述驾驶人员的位置向下移动的情况下，上述控制部控制上述驱动部，来使上述凹镜向上旋转，使上述视框向下移动。

另一方面，本发明可提供车辆用显示装置，上述车辆用显示装置的特征在于，在根据上述驾驶人员的位置移动来旋转上述凹镜的情况下，上述控制部控制上述显示面板，来校正上述虚像的位置。

本发明的特征在于，在向顺时针方向旋转上述凹镜的情况下，上述控制部为了校正上述虚像向右侧变化第一规定距离S1而控制上述显示面板中的影像的位置向左侧移动第二规定距离S2。

并且，本发明可提供车辆用显示装置，上述车辆用显示装置的特征在于，在根据上述驾驶人员的位置移动来旋转上述凹镜的情况下，上述控制部控制上述显示面板来校正上述虚像的位置或倍率。

在这种情况下，本发明的特征在于，在向顺时针方向旋转上述凹镜的情况下，上述控制部为了校正上述虚像的左侧I1/右侧I2的比率大于1而在上述显示面板中控制影像的右侧I2/左侧H1的比率大于1。

另一方面，根据本发明的另一例，本发明可提供车辆用显示装置，上述车辆用显示装置的特征在于，包括：显示面板，提供包含行驶信息的影像；组合器，反射上述影像的一部分，并使一部分影像通过，使驾驶人员能够观察到虚像；检测部，用于检测驾驶人员的位置；驱动部，用于使上述组合器移动；以及控制部，与上述显示面板、上述检测部及上述驱动部相连接，若上述检测部检测出驾驶人员的位置发生变化，则上述控制部为了向驾驶人员移动作为观察到虚像的所有区域的区域的视框而控制上述驱动部来使上述组合器移动。

本发明的特征在于，上述驱动部使上述凹镜向上下或左右旋转。

并且，上本发明的特征在于，在上述检测部检测出上述驾驶人员的位置向下移动的情况下，上述控制部控制上述驱动部来使上述组合器向上旋转，使上述视框向下移动。

本发明的特征在于，在根据上述驾驶人员的位置移动来旋转上述凹镜的情况下，上述控制部控制上述显示面板来校正上述虚像的位置或倍率。

利用上述方式，本发明可具有提供车辆用显示装置的效果，上述车辆用显示装置提供平视显示器。

并且，本发明可具有提供车辆用显示装置的效果，上述车辆用显示装置使平视显示器装置的体积最小化，来容易地安装于具有受限的空间的车辆中。

并且，本发明可具有提供车辆用显示装置的效果，上述车辆用显示装置提供大于设在通常的平视显示器装置内的凹镜可生成的视框。

附图说明

图1为简要表示以往的一实施例的平视显示器的结构的图。

图2为简要表示本发明一实施例的车辆用显示装置的图。

图3为简要表示本发明一实施例的车辆用显示装置的机理的图。

图4表示本发明一实施例的车辆用显示装置的框图。

图5A、图5B、图5C表示与本发明的虚像的位置校正相关的内容。

图6A、图6B、图6C表示与本发明的虚像的倍率校正相关的内容。

图7表示本发明的另一例的作为车辆用显示装置的组合器(Combiner)类型。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施例进行详细的说明。

另一方面，以下所要记述的装置的结构或控制方法仅用于说明本发明的实施例，而并不限定本发明的发明要求保护范围，在说明书全文中，相同的附图标记表示相同的结构要素。

图2为简要表示本发明一实施例的车辆用显示装置的图。图3为简要表示本发明一实施例的车辆用显示装置的机理的图。

参照图2，对本发明一实施例的车辆用显示装置进行说明。

本发明的车辆用显示装置可包括显示面板10、凹镜30。

上述显示面板10是指提供行驶信息的影像的装置。上述行驶信息可以为汽车的状态、行驶过程中的道路的信息、导航信息等。

上述显示面板10为输出包含上述行驶信息的影像，并向驾驶人员提供影像的装置。这种装置控制电信号来生成图像。

作为显示面板的种类，具有液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)面板、发光二极管(LED，Light Emitting Diode)面板、有机发光二极管(O LED，Organic Light-Emitting Diode)面板等。

另一方面，上述凹镜30是指向挡风玻璃反射上述影像的镜子。通常，凹镜30为了放大图像而设。

并且，在凹镜30反射的影像在挡风玻璃500进行反射，并向驾驶人员传递。向驾驶人员传递的影像与驾驶人员的视野正面的景色重叠，来被识别为在挡风玻璃中设于向前方隔开的位置的虚像。

本发明的挡风玻璃500的反射率高于通常的车辆的玻璃窗的反射率。反射率高的挡风玻璃500向驾驶人员反射影像，并以规定比率透射光来使驾驶人员可观察到前方的景色。

参照图3，对凹镜30的大小、虚像70的大小及驾驶人员的视框E的关系进行说明。

驾驶人员的视框E是指显示面板10的影像12全部显示为虚像70的区域。在上述区域中，驾驶人员可观察到所有的行驶信息。

这基于入射角和反射角相同的反射定律。当向凹镜30入射的影像12进行反射来显示为虚像70时，以与影像的光线的入射角相同的反射角在规定区域中决定驾驶人员的视框E。但是，若驾驶人员的位置脱离视框E，则驾驶人员无法观察到影像。

换言之，根据驾驶人员的位置，存在作为可观察到显示面板10的全部影像12的区域的视框E区域、截断影像12的一部分来观察到的区域及看不到整个影像12的区域。

在本发明中，具体地，根据结在挡风玻璃500外的虚像70的大小或凹镜30的大小来指定上述视框的大小。

即，虚像70的大小越小或凹镜30的大小越大，视框E的大小越变大。

因此，为了向驾驶人员传递诸多行驶信息，若为了增加虚像70的大小或减少平视显示器装置的体积而缩小凹镜30的大小，则存在视框E的大小缩小的问题。

在另一种观点中，在虚像70的大小规定地得到指定的情况下，为了扩大视框E的大小，凹镜30的大小应变大。但在这种情况下，存在平视显示器装置的体积变大的问题。由于平视显示器装置设置于汽车的内部的限定的空间，因而存在体积方面的限制。

为了解决这种问题，本发明可包括检测部200、驱动部300及控制部100。

图4表示本发明一实施例的车辆用显示装置的框图。

本发明可跟踪驾驶人员的位置来改变凹镜30的角度，从而改变驾驶人员的视框E的位置。

可向驾驶人员提供实质性地扩大的视框E。因此，提供即使驾驶人员的位置发生变化，也可提供行驶信息的影像的车辆用显示装置。

并且，本发明为了减少平视显示器装置的体积，即使缩小凹镜30的大小，也可改变视框E的位置，从而实质上维持与以前相同的视框E的大小。

最终，本发明的车辆用显示装置具有可提供与以往相同的视框的大小，并缩小凹镜的大小，来缩小车辆用显示装置的效果。

如图4所示，控制部100可控制显示面板10、检测部200及驱动部300。

设于本发明的上述检测部200可检测驾驶人员的位置或位置移动。

具体地，上述检测部200可检测驾驶人员的头部的移动、驾驶人员的眼球的移动、驾驶人员的重心的移动等。

例如，为了检测驾驶人员的头部的移动，可设有多个用于检测位移的变化的位移传感器202。或者为了检测驾驶人员的重心的移动，可在驾驶人员座位(未图示)设有重力传感器204。或者为了检测驾驶人员的头部的移动或驾驶人员的眼球的移动，可设有可进行跟踪(Traking)的摄像机206。

尤其，作为检测眼球移动的眼动跟踪(eye-tracking)技术，可使用红外摄像机(IRCamera)、红外传感仪(IR Sensor)等，这作为公知的技术，省略详细地说明。

在设有上述跟踪摄像机206的情况下，可在汽车的内部的挡风玻璃500的上侧或后视镜(未图示)区域设有跟踪摄像机206，用于检测驾驶人员的眼球或头部的移动。

跟踪摄像机206可向后述的控制部传输拍摄驾驶人员的移动的影像。控制部100可对影像信息进行分析来检测出驾驶人员的眼球位置的变化。只是，跟踪摄像机206可具有摄像机控制部(未图示)，上述摄像机控制部(未图示)本身可对驾驶人员的移动的影像进行分析来检测出驾驶人员的眼球位置变化。

另一方面，设置于本发明的驱动部300使上述凹镜30移动。

换言之，上述驱动部300可设于凹镜30来提供用于使凹镜30移动的驱动力。

在这种情况下，上述驱动部300可使凹镜30向上下或左右旋转。因此，上述检测部200可根据控制部100所检测出的驾驶人员眼球的位置移动来使凹镜30移动。

在凹镜30借助驱动部300来旋转的情况下，能够以固定凹镜30中心点O的状态使凹镜30旋转。只是，能够以并非中心点O的形成凹镜的规定的点为中心使凹镜30旋转。

上述驱动部300需要可以细微地调整凹镜30的移动或旋转。这是因为即使细微地调整凹镜30的移动距离或旋转角度，生成于挡风玻璃500的虚像70的位移差或旋转角度也呈现得较大。进而，视框E的变化也呈现得较大。

驱动部300可设置成能够进行细微调整的步进电机(Stepping motor)(未图示)，使得凹镜30移动、旋转，但也可设置成能够使凹镜移动的任何结构。只是，上述步进电机的结构为公知的内容，因而省略对此的详细说明。

在上述检测部200检测出驾驶人员的位置发生变化的情况下，设置于本发明的控制部100为了向驾驶人员移动作为可观察到行驶信息的所有影像的区域的视框而控制上述驱动部来使上述凹镜移动。

基于上述驱动部300的凹镜30的移动是指用于使凹镜30向上下或左右旋转。

重新参照图2，在上述检测部200检测出驾驶人员的位置向上移动的情况下，上述控制部100可控制上述驱动部300，来使上述凹镜向下旋转，使上述视框E向上移动。

其中，驾驶人员的位置向上移动可以为向上抬起驾驶人员的头部的情况、驾驶人员的眼球朝上的情况及个子高的第三驾驶人员进行驾驶的情况等。

并且，使凹镜30向下旋转是指以图2为基准时的顺时针方向。

另一方面，在上述检测部200检测出上述驾驶人员的位置向下移动的情况下，上述控制部100可控制上述驱动部300，来使上述凹镜30向上旋转，使上述视框E向下移动。

图5A、图5B、图5C表示与本发明的虚像的位置校正相关的内容。图6A、图6B、图6C表示与本发明的虚像的倍率校正相关的内容。

以下，参照图5A至图6C来说明对虚像的位置或倍率进行校正的方法。

在根据驾驶人员的位置移动来旋转凹镜30的情况下，设置于本发明的控制部100可校正虚像70的位置。

并且，在根据驾驶人员的位置移动旋转凹镜30的情况下，在本发明中设有的控制部100可校正虚像70的倍率。

为了校正虚像70的位置或校正虚像70的倍率，控制部可控制显示面板10。

参照图5A、图5B、图5C，驾驶人员可在行驶过程中向左侧转动头部或眼球。若检测部200检测出驾驶人员的位置变化，则控制部100控制驱动部300，来使凹镜30向顺时针方向移动，使驾驶人员可观察到行驶信息的所有影像。

其中，顺时针方向是指，以图5A、图5B、图5C所示的中心线C为基准，凹镜的右侧以靠近中心线的方式旋转的旋转方向，或者当以图5A、图5B、图5C为基准来俯视凹镜时，向凹镜的右侧旋转的方向。

在这种情况下，如图5B所示，反射于凹镜30的虚像70向右侧移动，因而需要校正虚像70。

这是因为，若随着驾驶人员的移动来移动虚像70，则妨碍驾驶人员的驾驶。并且，发生与挡风玻璃500的前方景色不匹配的问题。

为了解决这种问题，如图5C所示，在向顺时针方向旋转凹镜30的情况下，本发明的控制部100为了校正虚像70向右侧变化第一规定距离S1而控制显示面板10中的影像12的位置向左侧移动第二规定距离S2。

因此，即使凹镜30旋转，本发明的虚像也固定于原来的位置，从而防止给驾驶人员带来混乱。即，虚像70不会随着驾驶人员的位置变化来移动，而是与前方的景色相匹配来得到固定。

另一方面，驾驶人员的位置向右侧移动的情况也与上述相同，只有方向相反，因而省略重复的说明。

并且，在驾驶人员的位置向上或向下移动的情况也可通过相同的方法来校正虚像的位置，因而省略重复的详细说明。

另一方面，参照图6A、图6B、图6C，在向左侧移动驾驶人员的位置的情况下，向顺时针方向旋转凹镜30来使视框E移动。

如图6B所示，若向顺时针方向旋转凹镜30，则从影像的右侧至凹镜30为止的距离与从凹镜30至虚像70的左侧为止的距离比中的左侧和右侧可以不同。

如图6B所示，假设由显示面板输出的影像12的高度H恒定。若向顺时针方向旋转凹镜30，则影像12的右侧靠近凹镜30，因而缩小虚像70的右侧。相反，影像12的左侧远离凹镜30，因而扩大虚像的左侧。

即，当假设凹镜30旋转之前的虚像70的高度为I时，虚像70的左侧I1增加，虚像70的右侧I2减少。

因此，可在驾驶人员所看到的虚像70中产生与显示面板的影像不同的歪曲。被歪曲的虚像可以给驾驶人员带来错误信息。

为了解决这种问题，在向顺时针方向旋转凹镜30的情况下，上述控制部100为了校正上述虚像70的左侧I1/右侧I2的比率大于1而在显示面板中控制影像12的右侧I2/左侧H1的比率大于1。

即，以越靠近右侧越变小或越靠近左侧越变大的方式输出显示面板的影像12。

因此，驾驶人员最终看到的虚像70与凹镜30旋转之前所看到的虚像70的比率或大小类似或相同。

这种方法可同样适用于向逆时针方向旋转或向上或下侧旋转凹镜30的情况下，因而省略重复的说明。

图7表示本发明另一例的作为车辆用显示装置的组合器(Combiner)类型。

本发明另一例的车辆用显示装置可包括：显示面板10，提供包含行驶信息的影像；组合器31，反射上述影像的一部分，并使一部分影像通过，使驾驶人员可观察到虚像；检测部200，用于检测驾驶人员的位置；驱动部300，用于使上述组合器31移动；以及控制部100，与显示面板10、检测部200及驱动部300相连接。

若上述检测部200检测出驾驶人员的位置发生变化，则上述控制部100可以为了向驾驶人员移动包含行驶信息的所有影像的视框E而控制上述驱动部来使上述组合器31移动。

上述驱动部300可使上述组合器31向上下或左右旋转。

在上述检测部200检测出上述驾驶人员的位置向下移动的情况下，上述控制部100可控制上述驱动部300来使上述组合器31向上旋转，使上述视框E向下移动。

在根据上述驾驶人员的位置移动来旋转上述凹镜30的情况下，上述控制部100可控制上述显示面板10来校正上述虚像70的位置或倍率。

上述组合器31可以与凹镜类似地起到扩大显示面板的影像的功能。

代替挡风玻璃向驾驶人员反射影像。所反射的影像向驾驶人员以透射组合器31来在组合器31的前方结有虚像的方式呈现。

组合器31可由透射光的半透射物质形成，用于反射影像，并防止具有驾驶人员的视野。

由于上述内容均可适用于除上述组合器31之外的其他结构的说明，因而省略重复的说明。

另一方面，未未图示，但本发明实施例的车辆用显示装置可在凹镜30和挡风玻璃500之间还设有菲涅尔透镜(Fresnel Lens)。即，借助凹镜30来反射的影像可经过菲涅尔透镜。

菲涅尔透镜作为集光透镜的一种，是既像凸镜一样起到聚光的作用，又缩小厚度的透镜。此时，即使缩小厚度，也可起到与凸镜相同的作用是因为，分为几个带状来使各带具有棱镜作用，从而缩小像差。

并且，为了使光聚在一处，需要缩小折射率的差异，而为了实现这种目的，可知菲涅尔透镜在表面具有很多同心圆的槽，由于根据上述槽来调节折射率，因而可在一处聚光。

因此，可在凹镜30和挡风玻璃500之间设有菲涅尔透镜，来扩大影像，并可缩小影像的路径。这具有可使平视显示器装置的体积最小化，并且即时缩小凹镜的大小，也可提供与以往相同的影像的大小，或者利用菲涅尔透镜来向挡风玻璃500提供大于以往的大画面影像的效果。

另一方面，本发明还可包括提醒模块900，上述提醒模块900以声音等方式向驾驶人员传递提醒信息。

若即使凹镜30旋转，也由上述检测部200检测出脱离视框E的情况，上述控制部100就利用上述提醒模块900来以声音或影像等方式向驾驶人员传递因过度的移动而脱离视框E的提醒信息。

本发明可变形为多种形态来实施，本发明的发明要求包含范围并不局限于上述的实施例。因此，只要变更后的实施例包括本发明的发明要求保护范围的结构要素，就应视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种车辆用显示装置，其特征在于，

包括：

显示面板，提供包含行驶信息的影像；

凹镜，向挡风玻璃反射上述影像，使驾驶人员能够通过挡风玻璃观察到虚像；

检测部，具有用于检测上述驾驶人员的位移的变化的多个位移传感器，从而检测上述驾驶人员的位置；

驱动部，用于使上述凹镜移动；

菲涅尔透镜，位于上述凹镜和上述挡风玻璃之间，使由上述凹镜反射的影像通过该菲涅尔透镜；以及

控制部，与上述显示面板、上述检测部及上述驱动部相连接，

若上述检测部检测出驾驶人员的位置发生变化，则上述控制部为了向驾驶人员移动作为能够观察到行驶信息的所有影像的区域的视框而控制上述驱动部来使上述凹镜向上下或左右旋转而移动，且校正所述虚像的倍率，

在根据上述驾驶人员的位置移动来向顺时针方向旋转上述凹镜的情况下，上述控制部为了校正上述虚像向右侧变化第一规定距离(S1)而控制上述显示面板中的影像的位置向左侧移动第二规定距离(S2)，从而将上述虚像与前方的景色相匹配，

若即使凹镜旋转，也由上述检测部检测出驾驶人员的位置脱离视框的情况，上述控制部就利用提醒模块来以声音或影像向驾驶人员传递提醒信息。

2.根据权利要求1所述的车辆用显示装置，其特征在于，上述驱动部在未移动上述凹镜的中心位置的情况下使上述凹镜旋转。

3.根据权利要求1所述的车辆用显示装置，其特征在于，在上述检测部检测出上述驾驶人员的位置向上移动的情况下，上述控制部控制上述驱动部，来使上述凹镜向下旋转，使上述视框向上移动。

4.根据权利要求1所述的车辆用显示装置，其特征在于，在上述检测部检测出上述驾驶人员的位置向下移动的情况下，上述控制部控制上述驱动部，来使上述凹镜向上旋转，使上述视框向下移动。

5.根据权利要求1所述的车辆用显示装置，其特征在于，在向顺时针方向旋转上述凹镜的情况下，上述控制部为了校正上述虚像的左侧(I1)/右侧(I2)的比率大于1而在上述显示面板中控制影像的右侧(I2)/左侧(H1)的比率大于1。