CN113219658B - 一种分视角智能显示的车辆平视显示*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分视角智能显示的车辆平视显示***，图像生成装置用于生成图像光线并将图像光线投射至光线控制装置，光线控制装置用于将入射的图像光线反射出并调控图像光线的主光轴方向，以使得反射出的图像光线经车辆的挡风玻璃反射后，出射至至少两个眼盒区域，显示控制装置用于根据所要显示信息的优先级以及车辆状态，控制图像生成装置和/或光线控制装置分别向各个眼盒区域投射出与眼盒区域所处位置相适应的图像画面。本发明的分视角智能显示的车辆平视显示***能够向车辆内不同眼盒区域分别显示出不同的图像画面，能够根据车辆状态分别向不同眼盒区域显示出相适应的图像画面。

Description

一种分视角智能显示的车辆平视显示***

技术领域

本发明涉及车辆显示技术领域，特别是涉及一种分视角智能显示的车辆平视显示***。

背景技术

近年来，随着车辆智能化、车联网、自动驾驶等技术的不断发展，移动车载终端接收到的信息及扩展的各类应用层出不穷，人们对将车辆内所有显示屏联通，灵活显示各类信息的需求越来越大，但驾驶员在进行相关操作时视线容易偏离，有潜在的安全风险。

而平视显示(head up display，HUD)技术可以避免驾驶员在驾驶过程中低头看仪表盘或者其它显示屏所导致的分心，提高驾驶安全系数，同时也能带来更好的驾驶体验，近些年也受到越来越多的关注，在车载智能显示方面拥有巨大的应用潜力。

现有的平视显示设备采用自由曲面反射镜实现，像源产生的图像光线经过平面镜、自由曲面反射镜反射后入射至挡风玻璃，光线被挡风玻璃反射而进入用户眼睛，然而这种平视显示设备仅能在确定的视场角范围内向用户显示出画面，视场角一般在10度以内，显示的画面尺寸很小，一般只能向车辆内确定的视角范围显示车速或者方向信息，无法显示更加丰富的内容，难以满足驾驶员、乘客等不同用户的需求，限制了平视显示设备进一步的推广与应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种分视角智能显示的车辆平视显示***，能够向车辆内不同眼盒区域分别显示出不同的图像画面，能够根据车辆状态分别向不同眼盒区域显示出相适应的图像画面。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种分视角智能显示的车辆平视显示***，包括图像生成装置、光线控制装置和显示控制装置；

所述图像生成装置用于生成图像光线并将图像光线投射至所述光线控制装置；

所述光线控制装置用于将入射的图像光线反射出并调控图像光线的主光轴方向，以使得反射出的图像光线经车辆的挡风玻璃反射后，出射至至少两个眼盒区域；

所述显示控制装置与所述图像生成装置、所述光线控制装置分别相连，用于根据所要显示信息的优先级以及车辆状态，控制所述图像生成装置和所述光线控制装置中的至少一项，分别向各个眼盒区域投射出与眼盒区域所处位置相适应的图像画面。

优选的，包括第1至第M图像生成装置和第1至第M光线控制装置，第i光线控制装置与第i图像生成装置对应，第i光线控制装置具体用于将第i图像生成装置产生的图像光线入射到所述挡风玻璃并经所述挡风玻璃反射后，出射至第i眼盒区域，i∈[1，M]，M为大于等于2的正整数，第1至第M眼盒区域分别为不同的眼盒区域。

优选的，所述光线控制装置具体用于将所述图像生成装置产生的图像光线扩展为N个传播方向不同的光扩散区域，以使得各个光扩散区域经所述挡风玻璃反射后，分别出射至N个眼盒区域，N为大于等于2的正整数。

优选的，所述光线控制装置包括第一光学部和第二光学部，所述第一光学部用于将通过光线扩展以调控光线的发散角度或/和传播方向，将入射的图像光线扩展而引导入射至所述第二光学部以及将由所述第二光学部返回的图像光线扩展而引导入射至预设面，所述第二光学部用于将所述第一光学部出射的图像光线反射回所述第一光学部并调控光线的主光轴方向，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线经所述预设面反射后出射至眼盒区域，其中预设面包括车辆的挡风玻璃。

优选的，所述第二光学部包括多个离散排布的反射面，各个反射面分别将所述第一光学部出射的不同传播方向的图像光线反射回所述第一光学部，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线经所述预设面反射后出射至同一眼盒区域。

优选的，所述第二光学部包括多组离散排布的反射面，各组的反射面将所述第一光学部出射的不同传播方向的图像光线反射回所述第一光学部，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线最终分别出射至多个不同的眼盒区域。

优选的，所述第二光学部包括连续型反射面，所述反射面用于将所述第一光学部出射的不同传播方向的图像光线反射回所述第一光学部，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线经所述预设面反射后出射至同一眼盒区域。

优选的，所述第二光学部包括多组连续型反射面，各组反射面将所述第一光学部出射的不同传播方向的图像光线反射回所述第一光学部，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线最终分别出射至多个不同的眼盒区域。

优选的，还包括数据采集装置，用于获取车辆的驾驶信息；

所述显示控制装置包括：

信息分级模块，用于将所要显示信息划分到不同的优先级，信息的优先级越高表示该信息对安全驾车或者用户的重要性越高；

判定模块，与所述数据采集装置相连，用于根据车辆的驾驶信息判定车辆状态。

优选的，所要显示信息划分为第一类信息、第二类信息、第三类信息或者第四类信息，所述第一类信息、所述第二类信息、所述第三类信息和所述第四类信息优先级依次降低；

所述显示控制装置具体用于，当车辆处于停车状态时，控制向处于驾驶员位置的眼盒区域以及处于非驾驶员位置的眼盒区域分别投射出信息选择界面，所述信息选择界面展示了第一类信息选项、第二类信息选项、第三类信息选项或者第四类信息选项，以供用户选择想要显示的信息。

优选的，所述显示控制装置具体用于，当车辆处于停车状态时，控制向处于驾驶员位置的眼盒区域或者处于非驾驶员位置的眼盒区域，投射出将用户选择的所要显示信息对应内容以高优先级显示方式进行显示的图像画面。

优选的，所述显示控制装置具体用于，当车辆处于停车状态时，控制向处于驾驶员位置的眼盒区域或者处于非驾驶员位置的眼盒区域投射出将不是用户选择类型的所要显示信息对应内容以低优先级显示方式进行显示的图像画面。

优选的，所述显示控制装置具体用于，根据用户操作，将当前以低优先级显示方式进行显示的信息内容切换在图像画面中以高优先级显示方式进行显示。

优选的，所要显示信息划分为第一类信息、第二类信息、第三类信息或者第四类信息，所述第一类信息、所述第二类信息、所述第三类信息和所述第四类信息优先级依次降低，所述第一类信息包括车辆的运行数据，所述第二类信息包括车辆的导航地图信息、导航提示信息或者规划出的路径信息；

所述显示控制装置具体用于，若车辆处于行驶过程中的临时停车状态，则当车辆重新启动行驶时，但处于驾驶员位置的眼盒区域不是显示第一类信息对应内容或者第二类信息对应内容，则控制向处于驾驶员位置的眼盒区域投射出将第一类信息对应内容或者第二类信息对应内容以高优先级显示方式进行显示的图像画面。

优选的，所述显示控制装置具体用于，当车辆处于停车状态时，根据处于驾驶员位置的用户操作，将在处于驾驶员位置的眼盒区域显示的信息内容切换到处于非驾驶员位置的眼盒区域进行显示，或者根据处于非驾驶员位置的用户操作，将在处于非驾驶员位置的眼盒区域显示的信息内容切换到处于驾驶员位置的眼盒区域进行显示。

优选的，还包括监测装置，用于监测用户视线所落在的区域；

所述显示控制装置还用于控制所述图像产生装置和/或所述光线控制装置将图像画面实时变换投射到用户视线所落在的区域。

优选的，所述显示控制装置具体用于，根据用户操作，控制所述图像生成装置和/或所述光线控制装置将所要显示信息对应内容在画面中进行缩放。

由上述技术方案可知，本发明所提供的一种分视角智能显示的车辆平视显示***，图像生成装置用于生成图像光线并将图像光线投射至光线控制装置，光线控制装置用于将入射的图像光线反射出并调控图像光线的主光轴方向，以使得反射出的图像光线经车辆的挡风玻璃反射后，出射至至少两个眼盒区域，显示控制装置用于根据所要显示信息的优先级以及车辆状态，控制图像生成装置和光线控制装置中的至少一项分别向各个眼盒区域投射出与眼盒区域所处位置相适应的图像画面。因此，本发明的分视角智能显示的车辆平视显示***能够向车辆内不同眼盒区域分别显示出不同的图像画面，能够根据车辆状态分别向不同眼盒区域显示出相适应的图像画面。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种分视角智能显示的车辆平视显示***示意图；

图2为本发明一种实施例的分视角智能显示的车辆平视显示***包括两个图像生成装置的示意图；

图3为本发明又一种实施例的分视角智能显示的车辆平视显示***的光线控制装置将光线扩展为两个光扩散区域的示意图；

图4为本发明实施例的光线控制装置示意图；

图5为本发明实施例的第二光学部通过离散排布的反射面调控光线的主光轴方向的示意图；

图6(a)为本发明实施例的第二光学部通过连续型反射面调控光线的主光轴方向的示意图；

图6(b)为图6(a)所示的俯视图。

图7为本发明实施例中显示控制装置分别向各个眼盒区域投射出与眼盒区域所处位置相适应的图像画面的方法流程图；

图8为本发明一种实施例的从眼盒区域观看到的挡风玻璃显示画面；

图9为本发明又一种实施例的从眼盒区域观看到的挡风玻璃显示画面。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明提供一种分视角智能显示的车辆平视显示***，包括图像生成装置、光线控制装置和显示控制装置；

所述图像生成装置用于生成图像光线并将图像光线投射至所述光线控制装置；

所述光线控制装置用于将入射的图像光线反射出并调控图像光线的主光轴方向，以使得反射出的图像光线经车辆的挡风玻璃反射后，出射至至少两个眼盒区域；

所述显示控制装置与所述图像生成装置、所述光线控制装置分别相连，用于根据所要显示信息的优先级以及车辆状态，控制所述图像生成装置和所述光线控制装置中的至少一项分别向各个眼盒区域投射出与眼盒区域所处位置相适应的图像画面。相适应的图像画面具体是指通过不同的眼盒区域观察到的图像符合驾驶需求和每个眼盒区域用户的需求，例如驾驶员眼盒区域观察到的图像内容，应为车速、导航等与驾驶密切相关的信息，副驾驶眼盒区域观察到的图像内容可为社交软件信息、娱乐信息等较为次要的信息，确保每个眼盒区域观察到的图像满足需求，不会影响正常的驾驶。

其中，所述显示控制装置与所述图像产生装置、所述光线控制装置分别相连，可通过无线方式如WiFi、信号传输、蓝牙、ZigBee、光通信等进行连接，实现通信连接和数据传输；也可通过有线方式如数据线实现数据传输，本发明对此不做限定。

其中，图像生成装置产生图像光线，图像光线是指携带图像信息的光线，用户眼睛获取到图像光线后用户能够看到图像画面。眼盒区域是指用户能够接收到光线而观看到图像画面的位置区域。图像光线的主光轴方向是指表示图像光线整体的传播方向的主方向。向眼盒(eyebox)区域投射出图像画面是指向眼盒区域投射出包含图像内容画面的光线。

具体的，用户包括驾驶员、车辆内乘客。

本分视角智能显示的车辆平视显示***中，通过光线控制装置将图像光线出射至至少两个眼盒区域，显示控制装置根据所要显示信息的优先级以及车辆状态，控制图像生成装置和/或光线控制装置分别向各个眼盒区域投射出与眼盒区域所处位置相适应的图像画面。因此，本发明的分视角智能显示的车辆平视显示***能够向车辆内不同眼盒区域分别显示出不同的图像画面，能够根据车辆状态分别向不同眼盒区域显示出相适应的图像画面。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的分视角智能显示的车辆平视显示***示意图，其中所述分视角智能显示的车辆平视显示***包括图像生成装置11、光线控制装置12和显示控制装置，图像生成装置11产生图像光线并将图像光线投射至光线控制装置12，光线控制装置12将入射的图像光线反射出并调控图像光线的主光轴方向，以使得反射出的图像光线经车辆的挡风玻璃10反射后，出射至眼盒区域13。

下面结合具体实施方式和附图对本分视角智能显示的车辆平视显示***中图像生成装置和光线控制装置实现多视角显示的实现方式进行详细说明。

在一种实施例提供的分视角智能显示的车辆平视显示***中，包括第1至第M图像生成装置和第1至第M光线控制装置，第i光线控制装置与第i图像生成装置对应，第i光线控制装置具体用于将第i图像生成装置产生的图像光线入射到挡风玻璃并经所述挡风玻璃反射后，出射至第i眼盒区域，i∈[1，M]，M为大于等于2的正整数，第1至第M眼盒区域分别为不同的眼盒区域。

示例性的请参考图2，图2为本实施例的分视角智能显示的车辆平视显示***包括两个图像生成装置和两个光线控制装置的示意图，由图可看出，所述车辆平视显示***包括第1图像生成装置20、第2图像生成装置21、第1光线控制装置22和第2光线控制装置23，其中第1图像生成装置20用于生成图像光线并将图像光线投射至第1光线控制装置22，第1光线控制装置22将光线反射出并调控光线的主光轴方向，使得反射出的光线经挡风玻璃10反射后，出射至第1眼盒区域24。第2图像生成装置21用于生成图像光线并将图像光线投射至第2光线控制装置23，第2光线控制装置23将光线反射出并调控光线的主光轴方向，使得反射出的光线经挡风玻璃10反射后，出射至第2眼盒区域25。图2所示的分视角智能显示的车辆平视显示***是以包括两个图像生成装置和两个光线控制装置为例说明的，可以理解的是，在实际应用中基于与图2所示相同原理，本车辆平视显示***可以包括其它数量的图像生成装置，以实现满足实际应用要求的多视角显示。

在又一实施例提供的分视角智能显示的车辆平视显示***中，包括图像生成装置、光线控制装置和显示控制装置，其中图像生成装置用于生成图像光线并将图像光线投射至光线控制装置，光线控制装置具体用于将图像生成装置产生的图像光线扩展为N个传播方向不同的光扩散区域，以使得各个光扩散区域经挡风玻璃反射后，分别出射至N个眼盒区域，N为大于等于2的正整数。

光线控制装置能够将入射光线扩展，将入射光线扩展为N个传播方向不同的光扩散区域，每一光扩散区域内光线携带图像信息。示例性的，请参考图3，图3为本实施例的分视角智能显示的车辆平视显示***的光线控制装置将光线扩展为2个光扩散区域的示意图，由图可看出，图像生成装置30将图像光线投射至光线控制装置31，光线控制装置31将入射光线扩展为2个光扩散区域300和301，光扩散区域300经挡风玻璃10反射后汇聚至第1眼盒区域，光扩散区域301经挡风玻璃10反射后汇聚至第2眼盒区域。在实际应用中，可以根据实际应用需求确定扩展后的光扩散区域数量以及各个光扩散区域的形状，本实施例不做具体限定，其中通过对光线控制装置进行光学设计，能够改变扩展后的光扩散区域数量和光扩散区域形状。

在以上各实施例中，可选的图像生成装置可以是投影机或者液晶显示器，或者也可以是其它类型的图像生成装置，也都在本发明保护范围内。优选可以采用小型投影机，具体可采用CRT(Cathode Ray Tube)投影，LCD(liquid crystal display)投影，DLP(DigitalLight Procession)投影、LCOS(Liquid Crystal on Silicon)、激光投影等不同类型。可以放置在后视镜、驾驶员座椅、车辆顶棚处。

下面结合具体实施方式和附图对本分视角智能显示的车辆平视显示***的光线控制装置的具体实现方式进行详细说明。

请参考图4，图4为一种实施例的光线控制装置示意图，由图可知，所述光线控制装置包括第一光学部41和第二光学部42，第一光学部41用于将通过光线扩展以调控光线的发散角度或/和传播方向，将入射的图像光线扩展而引导入射至所述第二光学部42以及将由所述第二光学部42返回的图像光线扩展而引导入射至预设面，第二光学部42用于将所述第一光学部41出射的图像光线反射回所述第一光学部41并调控光线的主光轴方向，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线经所述预设面反射后出射至眼盒区域，其中预设面包括车辆的挡风玻璃。

第一光学部41通过调控光线的发散角度或/和传播方向，来控制光线的扩散程度。第一光学部41对光线的扩散角度越小，成像亮度越高，视角范围也越小；第一光学部41对光线的扩散角度越大，成像亮度越低，视角范围也越大，在实际应用中可以根据实际应用需求确定第一光学部对光线的扩散程度。可选的，第一光学部41可采用衍射光学元件，衍射光学元件可采用形成各种光斑形状的光束整形器。第一光学部41通过调控光线的发散角度或/和传播方向，能够控制光线扩散区域的形状，光线扩散区域的形状可以被调控为线形、圆形、椭圆形、正方形、长方形或者蝙蝠翼形状，或者也可以是其它形状。

请结合参考图4，光源40发出的光线A经过第一光学部41后射向第二光学部42，第一光学部41会对光线A进行第一次扩散，为了方便描述，图4中未表示出第一次扩散过程。之后第二光学部42将入射的光线A进行反射。参考图4所示，当不存在第一光学部41时，光线A可以沿着光路a射向预设位置130；当在第二光学部42一侧设置第一光学部41后，反射回的光线再次经过第一光学部41进行第二次弥散，将光线A弥散成多个光线(包括光线A1、光线A2等)并分散至一个范围内，即形成光斑131，使观察者在光斑131的范围内均可以观看到图像生成装置的成像。光线控制装置通过第二光学部可以将不同入射角度的入射光线汇聚至同一个位置，可以提高光线亮度；同时，通过第一光学部将光线弥散开，从而可以形成预设形状的光斑，方便后续在光斑范围内成像，从而在提高光线亮度的同时，还可以扩大成像范围，此外能够使得图像生成装置的光源不需要大功率即可提供足够亮度的光线，形成高亮度的图像，还而可以降低对带光源的设备的散热要求。

进一步的在一种实施方式中，第二光学部42可包括多个离散排布的反射面，各个反射面分别将第一光学部41出射的不同传播方向的图像光线反射回第一光学部41，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线经所述预设面反射后出射至同一眼盒区域。

具体的，请结合参考图5，图5为本实施例的第二光学部通过离散排布的反射面调控光线的主光轴方向的示意图，图5中以第二光学部的一个反射面为例说明。如图所示，光源40所在位置为P₁，预设位置130所在位置为P₂。对于反射面420，其法线(即图5中所示虚线)垂直于反射面420所在平面，即法线是反射面所在平面的垂直向量。在空间坐标系中，该垂直向量为：

同时，入射光线在反射面420反射时入射角和出射角相同，设图中的M₀(x₀，y₀，z₀)为反射面上的一已知点，则垂直向量

位于向量/>

和/>

的角平分线上，故：

同时，由于M₀是反射面上已知坐标的点，则对于反射面上任意一点M(x，y，z)，向量

垂直于向量/>

则/>

即：

P_⊥,x(x-x₀)+P_⊥,y(y-y₀)+P_⊥,z(z-z₀)＝0。 (2)

因此，对于离散的反射面420而言，反射面420所在平面可以由法向量

和该反射面上一已知点M来确定。同时，该反射面是微型结构，即只需要在很小的取值范围内确定反射面的点M(x，y，z)即可，即反射面上的点M(x，y，z)在相应的取值范围内满足以下方程：

其中，P₁为光源所在位置坐标，P₂为预设位置的坐标，M₀(x₀，y₀，z₀)为反射面上的一已知点的坐标，

表示反射面所在平面的法向量，P_⊥,x、P_⊥,y、P_⊥,z分别表示法向量/>

在x轴、y轴和z轴上的分量。

对于第二光学部42的每一个反射面420，均可以确定每个反射面上的一个已知点，进而结合光源40的位置和预设位置可以确定每个反射面的法向量，从而确定每个反射面。其中，该已知点M₀可以为反射面的中心点，也可以为反射面与第二光学部42所在平面交线上的一个点，也可以为反射面420上其他预先设置的点。

同时，点M(x，y，z)的取值范围具体可以为：

其中x₁、x₂、y₁、y₂、z₁、z₂是根据反射面摆放位置而确定的预设数值，且不同的反射面所对应的x₁、x₂、y₁、y₂、z₁、z₂的数值不完全相同。比如，对于x轴，若一个反射面所在位置的x分量位于1至1.5之间，则对于该反射面来说，x₁＝1，x₂＝1.5；若另一个反射面所在位置的x分量位于1.5至1.9之间，则对于该另一个反射面来说，x₁＝1.5，x₂＝1.9。其中，数值不完全相同的含义是:对于六个数值x₁、x₂、y₁、y₂、z₁、z₂，两个不同的反射面所对应的六个数值不会完全相同，即六个数值中至少存在一个甚至全部是不相同的。

在一种实施方式中，第二光学部42包括多组离散排布的反射面，各的反射面将所述第一光学部41出射的不同传播方向的图像光线反射回所述第一光学部41，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线最终分别出射至多个不同的眼盒区域。从而车辆平视显示***通过光线控制装置实现了向多个不同眼盒区域分别投射出图像光线，实现了车辆平视显示***的多视角显示。

在又一种实施方式中，第二光学部42包括连续型反射面，所述反射面用于将所述第一光学部41出射的不同传播方向的图像光线反射回所述第一光学部41，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线经所述预设面反射后出射至同一眼盒区域。

请结合参考图6(a)和图6(b)，图6(a)为本实施例的第二光学部包括连续型反射面的主视图，图6(b)为图6(a)所示的俯视图，其中，反射面421与第二光学部42相交，交线为一段自由曲线。

首先，预设反射面421与第二光学部所在平面交线上的一已知点M₀(x₀，y₀，z₀)，光源40所在位置为P₁，预设位置130所在位置为P₂。对于反射面421，由于反射面421为一个自由曲面，其没有唯一的法线，但是在已知点M₀处，反射面421的法线

为：

且/>

同时，对于第二光学部42所在平面，设该平面的法向量

A、B、C分别表示法向量/>

在x轴、y轴和z轴上的分量。根据几何关系可知，法向量/>

与法线/>

之间的夹角即为反射面421与第二光学部42所在平面之间的夹角θ。故根据第二光学部42所在平面的法向量/>

以及反射面421在点M₀处的法线/>

即可确定夹角θ。即，/>

根据向量数量积公式可知：

故，反射面421与第二光学部42所在平面之间的夹角θ满足：

其中，

表示第二光学部42所在平面的法向量，P₁为光源所在位置坐标，P₂为预设位置的坐标，M₀(x₀，y₀，z₀)为反射面421与第二光学部42所在平面交线上的一已知点的坐标，/>

表示反射面421在点M₀处的法向量。

在确定夹角θ之后，基于反射面421与第二光学部42所在平面的交线(即图6(b)中点M和点M₀所在的曲线)即可确定反射面421的自由曲面。具体的，参考图6(b)所示，对于反射面421与第二光学部42所在平面的交线上的任意一点M(x，y，z)，该点M位于第二光学部42所在平面内，故：A(x-x₀)+B(y-y₀)+C(z-z₀)＝0。

同时，该反射面421在点M处的法向量

为/>

且该法向量/>

与第二光学部42所在平面的法向量/>

之间的夹角也为θ，故/>

另，第二光学部42所在平面存在一个预设取值范围，因此，反射面与第二光学部42所在平面交线上的点M(x，y，z)在预设取值范围内满足以下方程：

其中，

表示反射面在点M处的法向量。该点M(x，y，z)的预设取值范围具体可以为：/>

其中，x_v、x_u、y_v、y_u、z_v、z_u分别为第二光学部尺寸的边界值。

反射面421为一段连续的自由曲面，利用反射面与第二光学部之间的固定夹角θ以及二者之间的交线，从而可以准确确定该反射面的自由曲面。同时，对于其他的反射面，可以重新确定另一个已知点M₀，进而确定相应的夹角θ以及交线。不同的反射面具有不同的夹角θ，则反射面与第二光学部之间的交线也不同。对于第二光学部42其平面上分布不同形式的交线。

在一种实施方式中，第二光学部包括多组连续型反射面，各组反射面将所述第一光学部出射的不同传播方向的图像光线反射回所述第一光学部，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线最终分别出射至多个不同的眼盒区域。其中根据以上所述的原理确定出各组连续型反射面的面形，进而实现通过各组连续型反射面将第一光学部出射的光线最终分别出射至若干不同的眼盒区域。从而车辆平视显示***通过光线控制装置实现了向多个不同眼盒区域分别投射出图像光线，实现了车辆平视显示***的多视角显示。

下面结合具体实施方式和附图对本分视角智能显示的车辆平视显示***分视角显示图像画面的具体实现方式进行详细说明。

具体的，所述分视角智能显示的车辆平视显示***还包括数据采集装置，用于获取车辆的驾驶信息。车辆的驾驶信息包括但不限于车辆的各项运行数据、外界场景环境或者导航数据。示例性的，用于测量车辆的行驶速度的数据采集装置可包括设置在车辆上的测速传感器、设置在车轮的转速传感器或者用户移动通信设备自带的车速测量功能，数据装置还可以是车辆自动诊断***(On-Board Diagnostics，OBD)或者设置在车辆的驾驶辅助装置比如行车记录仪、电子狗。用于获取外界场景的数据采集装置可包括但不限于图像传感器、红外传感器、距离传感器、激光雷达或者毫米雷达，主要用于获取车辆与周围车辆的距离信息、道路环境、道路的各种交通标志以及行人。各种数据采集装置可设置在车辆外部也可设置在车辆内部，设置在车辆的数据采集装置数量不限，优选在车辆上设置多个数据采集装置。数据采集装置还包括导航***，能够获取车辆的导航数据、车辆行驶路线、车辆地理位置或者各个路段车流量情况、拥堵情况等。数据采集装置还可包括V2X(Vehicleto everything)***，V2X***用于与云平台通讯，从云平台获取非本地的交通状况数据，获取信息包括但不限于道路上的车辆、行人、非机动车状况或者道路拥堵情况或者道路上的各种交通标志信息，交通标志信息包括路***通信号灯数据。

本分视角智能显示的车辆平视显示***中，显示控制装置用于根据所要显示信息的优先级以及车辆状态，控制图像生成装置和/或光线控制装置分别向各个眼盒区域投射出与眼盒区域所处位置相适应的图像画面。其中，信息的优先级越高表示该信息对安全驾车或者用户的重要性越高。具体的，显示控制装置具体包括：信息分级模块，用于将所要显示信息划分到不同的优先级；判定模块，与数据采集装置相连，用于根据车辆的驾驶信息判定车辆状态。信息分级模块具体可判断所要显示信息的类型以及信息内容的重要性，根据所要显示信息的类型、信息的重要性将所要显示信息划分到不同的优先级。

具体的，请参考图7，所述显示控制装置根据所要显示信息的优先级以及车辆状态控制分别向各个眼盒区域投射出与眼盒区域所处位置相适应的图像画面的方法流程包括以下步骤：

S500：判断是否获取到用于启动显示画面的启动指令，若是则进入步骤S501。可选的，可以是由用户手动触发启动本车辆平视显示***，或者可以是当监测到车辆的发动机启动时自动触发启动本车辆平视显示***。

S501：判断是否车辆的停止时间大于对应设定的阈值，若是则进入步骤S502。通过判断是否车辆的停止时间大于对应设定的阈值，来监测车辆是否处于停止状态，若车辆的停止时间大于对应设定的阈值，判定为车辆处于停车状态。

S502：判断是否获取到用于指示驾驶员所处位置显示画面内容的第一显示指令以及用于指示非驾驶员所处位置显示画面内容的第二显示指令，若否则进入步骤S503。

S503：控制向处于驾驶员位置的眼盒区域以及处于非驾驶员位置的眼盒区域分别投射出信息选择界面，信息选择界面展示了第一类信息选项、第二类信息选项、第三类信息选项或者第四类信息选项，以供用户选择想要显示的信息。

若没有获取到用于指示驾驶员所处位置显示画面内容的第一显示指令以及用于指示非驾驶员所处位置显示画面内容的第二显示指令，表明此时用户还没有选择想要显示的信息，则分别向处于驾驶员位置的眼盒区域以及处于非驾驶员位置的眼盒区域投射出信息选择界面，以供用户选择想要显示的信息。

在一种实施方式中，所要显示信息划分为第一类信息、第二类信息、第三类信息或者第四类信息，所述第一类信息、所述第二类信息、所述第三类信息和所述第四类信息优先级依次降低。

可选的，第一类信息可以是用于辅助驾驶员操控车辆的与车辆相关的信息数据，具体可包括车辆的运行数据以及车辆的运行数据超出对应安全范围的提示信息，车辆的运行数据包括但不限于车辆的行驶速度、行驶方向、行驶车道、地理位置、油量或者电量、总行驶时间、总行驶路程、前方能见度、车辆与相邻车辆的距离等数据。可选的，第一类信息还可包括车辆的运行场景与预设突发场景相匹配所触发产生的提示信息，所述预设突发场景为预先设定的在车辆运行过程中可能突然发生的不利于安全驾车的场景。示例性的，预设突发场景可包括行人闯入车辆当前行驶车道、其它车辆非法变更到本行驶车道或者后方车辆行驶速度异常等，但不限于此，本实施例中所述的预设突发场景还可以是其它的在车辆运行过程中可能突然发生的不利于安全驾车的情况。可选的，第一类信息还可包括车辆的运行场景属于意外情况场景所触发产生的提示信息，意外情况场景是指事先无法预料出的车辆能够发生的意外情况，这种意外情况不在车辆预设中，但车辆发生这种意外情况会影响安全驾车，需要用户引起注意，意外场景具体可为前方傍山路段突然坠落山石、经过的桥梁路段突然发生塌陷、前方道路突然发生的事故等。

可选的，第二类信息可包括导航地图信息、导航提示信息或者规划出的路径信息等信息数据。第三类信息可包括与用户相关的即时通讯信息，即时通讯信息可包括但不限于语音通话、视频通话、短消息、社交软件通讯信息或者邮件信息等。第四类信息可包括娱乐信息，娱乐信息包括但不限于用于娱乐的音频播放、视频播放等信息数据。

用户根据通过车辆挡风玻璃显示的信息选择界面，可以决定自己想要观看的信息内容，选择向自身所处位置所显示的信息类型，相应的，根据用户的选择，显示控制装置控制向处于驾驶员位置的眼盒区域或者处于非驾驶员位置的眼盒区域，投射出将用户选择的所要显示信息对应内容以高优先级显示方式进行显示的图像画面。当车辆处于停车状态时驾驶员无需将注意力集中在操控车辆上，本车辆平视显示***在车辆处于停车状态时，向处于驾驶员位置的眼盒区域以及处于非驾驶员位置的眼盒区域分别投射出信息选择界面，从而此时车辆内驾驶员或者非驾驶员能够根据展示的信息选择界面，操作选择想要观看的信息内容，对于驾驶员或者非驾驶员，可以选择观看用于辅助驾驶员操控车辆的与车辆相关的信息数据、导航地图信息、导航提示信息或者规划出的路径信息等信息数据、即时通讯信息或者娱乐信息内容等。比如请参考图8，图8为一种实施例的从眼盒区域观看到的挡风玻璃显示画面，在图8所展示的场景中车辆临时停在路口等待通行，在停车等待过程中用户选择查看时政新闻，进而车辆平视显示***通过挡风玻璃10向用户投射出包括新闻信息内容的图像画面，并且在图像画面的中间关键区域显示新闻信息内容。

S504：若获取到用于指示驾驶员所处位置显示画面内容的第一显示指令，则控制向处于驾驶员位置的眼盒区域投射出将第一显示指令指示的所要显示信息对应内容以高优先级显示方式进行显示的图像画面，若获取到用于指示非驾驶员所处位置显示画面内容的第二显示指令，则控制向处于非驾驶员位置的眼盒区域投射出将第二显示指令指示的所要显示信息对应内容以高优先级显示方式进行显示的图像画面。

若获取到第一显示指令，表明用户已经做出选择向驾驶员所处位置所要显示的信息，则根据第一显示指令向驾驶员所处位置的眼盒区域投射出包含相应信息内容的图像光线。若获取到第二显示指令，表明用户已选择出向非驾驶员所处位置所要显示的信息，则根据第二显示指令向非驾驶员所处位置的眼盒区域投射出包含相应信息内容的图像光线，从而智能化地满足用户需求。

高优先级显示方式是指能够使用户更快地获取或者关注信息内容的显示方式，低优先级显示方式与高优先级显示方式相比，用户获取或者关注信息内容较缓慢。示例性的，请参考图8，高优先级显示方式可包括在画面关键区域显示或者将所要显示信息内容详细、明显地显示，比如图中在挡风玻璃显示画面的中间关键区域详细地显示新闻信息内容，低优先级显示方式可包括以简略内容显示或者在画面边缘区域简略显示，比如图8中在画面下方区域显示出“请注意！侧方车道内车辆变更车道”的提示信息。

进一步的，本实施例的车辆平视显示***中，显示控制装置还具体用于当车辆处于停车状态时，控制向处于驾驶员位置的眼盒区域或者处于非驾驶员位置的眼盒区域投射出将不是用户选择类型的所要显示信息对应内容以低优先级显示方式进行显示的图像画面。在车辆处于停车状态过程中，当用户正在观看所选择的信息内容，在此过程中可能会出现一些需要用户及时关注的信息，请参考图8，比如车辆在路口停车等待行人通过，在停车等待过程中驾驶员选择查看新闻信息，但发生有侧方车道的车辆变更到本行驶车道而需要驾驶员引起注意的情况，在这种情形下本车辆平视显示***可以将该提示信息内容以低优先级显示方式在向驾驶员投射的画面中显示，比如图8所示在画面下方闪动出“请注意！侧方车道内车辆变更车道”提示消息，达到提示驾驶员要特别注意的目的。

进一步的，本实施例的显示***中，显示控制装置还具体用于根据用户操作，将当前以低优先级显示方式进行显示的信息内容切换在图像画面中以高优先级显示方式进行显示。在车辆处于停车状态过程中，当用户正在观看所选择的信息内容，在此过程中可能会出现一些需要用户及时关注的信息，比如在车辆处于停车状态时驾驶员选择查看新闻信息，但发生有侧方车道的车辆变更到本行驶车道而需要驾驶员引起注意的情况，在这种情形下本车辆平视显示***可以将该提示信息内容以低优先级显示方式在向驾驶员投射的画面中显示，而驾驶员在注意到提示信息后，可以通过操作将画面中以低优先级显示方式显示的该提示信息内容切换成在画面中以高优先级显示方式进行显示，以能够详细地快速地了解信息内容。

进一步的，本实施例的车辆平视显示***中，显示控制装置还具体用于若车辆处于行驶过程中的临时停车状态，则当车辆重新启动行驶时，但处于驾驶员位置的眼盒区域不是显示第一类信息对应内容或者第二类信息对应内容，则控制向处于驾驶员位置的眼盒区域投射出将第一类信息对应内容或者第二类信息对应内容以高优先级显示方式进行显示的图像画面。比如，车辆处于行驶过程中的临时停车状态，比如前方存在拥堵情况而导致车辆处于临时停车状态，在等待过程中驾驶员选择观看娱乐信息，当车辆能够前进行驶后，本车辆平视显示***能够自动将向驾驶员投射出的图像画面切换为显示第一类信息对应内容或者第二类信息对应内容，向驾驶员显示用于辅助驾驶员操控车辆的与车辆相关的信息数据、导航地图信息、导航提示信息或者规划出的路径信息等信息数据，比如在车辆启动行驶后，向用户显示的画面中不再显示娱乐信息，而显示如图9所示的展示了车辆的行驶速度为111km/h、当前车道允许的最高速度120km/h、以箭头图像表示行驶方向等内容的画面。

进一步的，本实施例的车辆平视显示***中，显示控制装置还具体用于当车辆处于停车状态时，根据处于驾驶员位置的用户操作，将在处于驾驶员位置的眼盒区域显示的信息内容切换到处于非驾驶员位置的眼盒区域进行显示，或者根据处于非驾驶员位置的用户操作，将在处于非驾驶员位置的眼盒区域显示的信息内容切换到处于驾驶员位置的眼盒区域进行显示。处于驾驶员位置的用户或者处于非驾驶员位置的用户，可以根据需要将处于驾驶员位置的眼盒区域显示的信息内容切换到处于非驾驶员位置的眼盒区域进行显示，或者将处于非驾驶员位置的眼盒区域显示的信息内容切换到处于驾驶员位置的眼盒区域进行显示。比如，当车辆由停车状态转换为启动运行时，驾驶员可以将原本自身观看的娱乐信息显示内容切换到非驾驶员位置的显示画面，允许处于非驾驶员位置的用户观看娱乐信息内容。

进一步优选的，在以上实施例内容的基础上，显示控制装置还用于，根据用户操作，控制所述图像产生装置和/或所述光线控制装置将所要显示信息对应内容在画面中进行缩放。比如，驾驶员通过画面观看导航地图信息，可以通过操作将显示的导航地图画面进行放大或者缩小，以更好地了解导航信息。

进一步优选的，在以上实施例内容的基础上，所述车辆平视显示***还包括监测装置，用于监测用户视线所落在的区域；所述显示控制装置还用于控制所述图像产生装置和/或所述光线控制装置将图像画面实时变换投射到用户视线所落在的区域。具体的，监测装置可为眼动追踪装置，从而本车辆平视显示***能够将图像画面投射至用户视线所落在的区域，避免需要驾驶员在挡风玻璃上寻找画面，有助于提高驾驶车辆的安全性。

以上对本发明所提供的一种分视角智能显示的车辆平视显示***进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (16)

1.一种分视角智能显示的车辆平视显示***，其特征在于，包括图像生成装置、光线控制装置和显示控制装置；

所述图像生成装置用于生成图像光线并将图像光线投射至所述光线控制装置；

所述光线控制装置用于将入射的图像光线反射出并调控图像光线的主光轴方向，以使得反射出的图像光线经车辆的挡风玻璃反射后，出射至至少两个眼盒区域；

所述显示控制装置与所述图像生成装置、所述光线控制装置分别相连，用于根据所要显示信息的优先级以及车辆状态，控制所述图像生成装置和所述光线控制装置中的至少一项，分别向各个眼盒区域投射出与眼盒区域所处位置相适应的图像画面；

所述光线控制装置包括第一光学部和第二光学部，所述第一光学部用于将通过光线扩展以调控光线的发散角度或/和传播方向，将入射的图像光线扩展而引导入射至所述第二光学部以及将由所述第二光学部返回的图像光线扩展而引导入射至预设面，所述第二光学部用于将所述第一光学部出射的图像光线反射回所述第一光学部并调控光线的主光轴方向，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线经所述预设面反射后出射至眼盒区域，其中预设面包括车辆的挡风玻璃。

2.根据权利要求1所述的分视角智能显示的车辆平视显示***，其特征在于，包括第1至第M图像生成装置和第1至第M光线控制装置，第i光线控制装置与第i图像生成装置对应，第i光线控制装置具体用于将第i图像生成装置产生的图像光线入射到所述挡风玻璃并经所述挡风玻璃反射后，出射至第i眼盒区域，i∈[1，M]，M为大于等于2的正整数，第1至第M眼盒区域分别为不同的眼盒区域。

3.根据权利要求1所述的分视角智能显示的车辆平视显示***，其特征在于，所述光线控制装置具体用于将所述图像生成装置产生的图像光线扩展为N个传播方向不同的光扩散区域，以使得各个光扩散区域经所述挡风玻璃反射后，分别出射至N个眼盒区域，N为大于等于2的正整数。

4.根据权利要求1所述的分视角智能显示的车辆平视显示***，其特征在于，所述第二光学部包括多个离散排布的反射面，各个反射面分别将所述第一光学部出射的不同传播方向的图像光线反射回所述第一光学部，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线经所述预设面反射后出射至同一眼盒区域。

5.根据权利要求1所述的分视角智能显示的车辆平视显示***，其特征在于，所述第二光学部包括多组离散排布的反射面，各组的反射面将所述第一光学部出射的不同传播方向的图像光线反射回所述第一光学部，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线最终分别出射至多个不同的眼盒区域。

6.根据权利要求1所述的分视角智能显示的车辆平视显示***，其特征在于，所述第二光学部包括连续型反射面，所述反射面用于将所述第一光学部出射的不同传播方向的图像光线反射回所述第一光学部，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线经所述预设面反射后出射至同一眼盒区域。

7.根据权利要求1所述的分视角智能显示的车辆平视显示***，其特征在于，所述第二光学部包括多组连续型反射面，各组反射面将所述第一光学部出射的不同传播方向的图像光线反射回所述第一光学部，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线最终分别出射至多个不同的眼盒区域。

8.根据权利要求1所述的分视角智能显示的车辆平视显示***，其特征在于，还包括数据采集装置，用于获取车辆的驾驶信息；

所述显示控制装置包括：

信息分级模块，用于将所要显示信息划分到不同的优先级，信息的优先级越高表示该信息对安全驾车或者用户的重要性越高；

判定模块，与所述数据采集装置相连，用于根据车辆的驾驶信息判定车辆状态。

9.根据权利要求1所述的分视角智能显示的车辆平视显示***，其特征在于，所要显示信息划分为第一类信息、第二类信息、第三类信息或者第四类信息，所述第一类信息、所述第二类信息、所述第三类信息和所述第四类信息优先级依次降低；

所述显示控制装置具体用于，当车辆处于停车状态时，控制向处于驾驶员位置的眼盒区域以及处于非驾驶员位置的眼盒区域分别投射出信息选择界面，所述信息选择界面展示了第一类信息选项、第二类信息选项、第三类信息选项或者第四类信息选项，以供用户选择想要显示的信息。

10.根据权利要求9所述的分视角智能显示的车辆平视显示***，其特征在于，所述显示控制装置具体用于，当车辆处于停车状态时，控制向处于驾驶员位置的眼盒区域或者处于非驾驶员位置的眼盒区域，投射出将用户选择的所要显示信息对应内容以高优先级显示方式进行显示的图像画面。

11.根据权利要求9所述的分视角智能显示的车辆平视显示***，其特征在于，所述显示控制装置具体用于，当车辆处于停车状态时，控制向处于驾驶员位置的眼盒区域或者处于非驾驶员位置的眼盒区域投射出将不是用户选择类型的所要显示信息对应内容以低优先级显示方式进行显示的图像画面。

12.根据权利要求11所述的分视角智能显示的车辆平视显示***，其特征在于，所述显示控制装置具体用于，根据用户操作，将当前以低优先级显示方式进行显示的信息内容切换在图像画面中以高优先级显示方式进行显示。

13.根据权利要求1所述的分视角智能显示的车辆平视显示***，其特征在于，所要显示信息划分为第一类信息、第二类信息、第三类信息或者第四类信息，所述第一类信息、所述第二类信息、所述第三类信息和所述第四类信息优先级依次降低，所述第一类信息包括车辆的运行数据，所述第二类信息包括车辆的导航地图信息、导航提示信息或者规划出的路径信息；

所述显示控制装置具体用于，若车辆处于行驶过程中的临时停车状态，则当车辆重新启动行驶时，但处于驾驶员位置的眼盒区域不是显示第一类信息对应内容或者第二类信息对应内容，则控制向处于驾驶员位置的眼盒区域投射出将第一类信息对应内容或者第二类信息对应内容以高优先级显示方式进行显示的图像画面。

14.根据权利要求1所述的分视角智能显示的车辆平视显示***，其特征在于，所述显示控制装置具体用于，当车辆处于停车状态时，根据处于驾驶员位置的用户操作，将在处于驾驶员位置的眼盒区域显示的信息内容切换到处于非驾驶员位置的眼盒区域进行显示，或者根据处于非驾驶员位置的用户操作，将在处于非驾驶员位置的眼盒区域显示的信息内容切换到处于驾驶员位置的眼盒区域进行显示。

15.根据权利要求1所述的分视角智能显示的车辆平视显示***，其特征在于，还包括监测装置，用于监测用户视线所落在的区域；

所述显示控制装置还用于控制所述图像生成装置和/或所述光线控制装置将图像画面实时变换投射到用户视线所落在的区域。

16.根据权利要求1所述的分视角智能显示的车辆平视显示***，其特征在于，所述显示控制装置具体用于，根据用户操作，控制所述图像生成装置和/或所述光线控制装置将所要显示信息对应内容在画面中进行缩放。

Images