一种显示装置，抬头显示系统和基于抬头显示系统的图像显示方法与流程

技术特征：
1.一种抬头显示hud系统，所述hud系统包括风挡、图像生成单元pgu和光学元件，其中，所述风挡包括第一风挡表面和第二风挡表面；所述pgu，用于生成图像，并将所述图像对应的光束投射至所述光学元件；所述光学元件，用于对所述图像进行成像，并将所述光束导向所述第一风挡表面的目标位置；所述第一风挡表面，用于将所述光束折射至所述第二风挡表面，并反射所述光束供人眼接收，其中，所述光束经过所述第一风挡表面的反射形成有所述图像的第一虚像；所述第二风挡表面，用于将所述第一风挡表面折射后的光束反射至所述第一风挡表面；所述第一风挡表面，还用于折射所述第二风挡表面反射后的光束供人眼接收，其中，所述光束经过所述第二风挡表面的反射和所述第一风挡表面的折射形成有所述图像的第二虚像；其中，根据所述风挡的厚度、所述风挡的折射率、所述光学元件导向所述第一风挡表面的光束在所述第一风挡表面的入射角的余角和所述第一虚像与人眼之间的距离计算出的夹角小于预设角度，所述夹角为第一方向和第二方向之间的夹角，所述第一方向为所述第一虚像到人眼的方向，所述第二方向为所述第二虚像到人眼的方向。2.根据权利要求1所述的hud系统，其特征在于，所述hud系统还包括第一驱动装置和/或第二驱动装置；所述第一驱动装置，用于调节所述pgu的位置，以使得所述pgu接近或远离所述光学元件；所述第二驱动装置，用于调节所述光学元件的位置，以使得所述光学元件接近或远离所述pgu。3.根据权利要求2所述的hud系统，其特征在于，所述第一驱动装置，还用于带动所述pgu旋转，以调节所述余角的大小；所述第二驱动装置，还用于带动所述光学元件旋转，以调节所述余角的大小。4.根据权利要求1至3中任一项所述的hud系统，其特征在于，所述第一虚像与人眼之间的距离等于第一距离和第二距离相加之和，所述第一距离为所述第一虚像与所述第一风挡表面的目标位置之间的距离，所述第二距离为所述第一风挡表面的目标位置与所述人眼之间的距离，所述第一距离由所述光学元件的焦距和所述pgu与所述光学元件之间的距离确定。5.根据权利要求1至4中任一项所述的hud系统，其特征在于，所述夹角由所述风挡的厚度、所述风挡的折射率、所述余角和所述第一虚像与人眼之间的距离代入公式计算得到；所述公式为：其中，所述表示所述夹角，所述h表示所述风挡的厚度，所述n表示所述风挡的折射率，
所述d表示所述第一虚像与人眼之间的距离，所述θ1表示所述余角。6.根据权利要求1至5中任一项所述的hud系统，其特征在于，所述第一风挡表面和所述第二风挡表面之间具有夹层，所述夹层用于将所述第一风挡表面和所述第二风挡表面固定在一起；所述光学元件为曲面反射镜、透镜、硅基液晶lcos或衍射光学元件doe。7.一种抬头显示hud系统，所述hud系统包括风挡、图像生成单元pgu和光学元件，其中，所述风挡包括第一风挡表面和第二风挡表面；所述pgu，用于生成图像，并将所述图像对应的光束投射至所述光学元件；所述光学元件，用于对所述图像进行成像，并将所述光束导向所述第一风挡表面的目标位置；所述第一风挡表面，用于将所述光束折射至所述第二风挡表面，并反射所述光束供人眼接收，其中，所述光束经过所述第一风挡表面的反射形成有所述图像的第一虚像；所述第二风挡表面，用于将所述第一风挡表面折射后的光束反射至所述第一风挡表面；所述第一风挡表面，还用于折射所述第二风挡表面反射后的光束供人眼接收，其中，所述光束经过所述第二风挡表面的反射和所述第一风挡表面的折射形成有所述图像的第二虚像；其中，根据所述风挡的厚度、所述风挡的折射率、所述光学元件导向所述第一风挡表面的光束在所述第一风挡表面的入射角的余角和所述第一虚像与所述第一风挡表面的目标位置之间的距离计算出的夹角小于预设角度，所述夹角为第一方向和第二方向之间的夹角，所述第一方向为所述第一虚像到人眼的方向，所述第二方向为所述第二虚像到人眼的方向。8.一种基于hud系统的图像显示方法，其特征在于，所述hud系统包括风挡、pgu和光学元件，其中，所述风挡包括第一风挡表面和第二风挡表面；所述方法包括：通过所述pgu生成图像，并将所述图像对应的光束投射至所述光学元件；通过所述光学元件对所述图像进行成像，并将所述光束导向所述第一风挡表面的目标位置；通过所述第一风挡表面将所述光束折射至所述第二风挡表面，并反射所述光束供人眼接收，其中，所述光束经过所述第一风挡表面的反射形成有所述图像的第一虚像；通过所述第二风挡表面将所述第一风挡表面折射后的光束反射至所述第一风挡表面；通过所述第一风挡表面折射所述第二风挡表面反射后的光束供人眼接收，其中，所述光束经过所述第二风挡表面的反射和所述第一风挡表面的折射形成有所述图像的第二虚像；通过对所述风挡的厚度、所述风挡的折射率、所述光学元件导向所述第一风挡表面的光束在所述第一风挡表面的入射角的余角和所述第一虚像与人眼之间的距离中的至少一项进行调节，以使得第一方向和第二方向之间的夹角小于预设角度，所述第一方向为所述第一虚像到人眼的方向，所述第二方向为所述第二虚像到人眼的方向。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述hud系统还包括第一驱动装置和/或第二驱动装置；所述方法还包括：通过所述第一驱动装置调节所述pgu的位置，以使得所述pgu接近或远离所述光学元
件；通过所述第二驱动装置调节所述光学元件的位置，以使得所述光学元件接近或远离所述pgu。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过所述第一驱动装置带动所述pgu旋转，以调节所述余角的大小；通过所述第二驱动装置带动所述光学元件旋转，以调节所述余角的大小。11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一虚像与人眼之间的距离等于第一距离和第二距离相加之和，所述第一距离为所述第一虚像与所述第一风挡表面的目标位置之间的距离，所述第二距离为所述第一风挡表面的目标位置与所述人眼之间的距离；所述方法还包括：通过调节所述光学元件的焦距和所述pgu与所述光学元件之间的距离，以改变所述第一距离。12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述夹角由所述风挡的厚度、所述风挡的折射率、所述余角和所述第一虚像与人眼之间的距离代入公式计算得到；所述公式为：其中，所述表示所述夹角，所述h表示所述风挡的厚度，所述n表示所述风挡的折射率，所述d表示所述第一虚像与人眼之间的距离，所述θ1表示所述余角。13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一风挡表面和所述第二风挡表面之间具有夹层，所述夹层用于将所述第一风挡表面和所述第二风挡表面固定在一起；所述光学元件为曲面反射镜、透镜、硅基液晶lcos或衍射光学元件doe。14.一种显示装置，所述显示装置包括图像生成单元pgu和光学元件；所述pgu，用于生成图像，并将所述图像对应的光束投射至所述光学元件；所述光学元件，用于对所述图像进行成像，并将所述光束导向第一风挡表面的目标位置；其中所述第一风挡表面用于将所述光束折射至所述第二风挡表面，并反射所述光束供人眼接收，其中，所述光束经过所述第一风挡表面的反射形成有所述图像的第一虚像；所述第二风挡表面用于将所述第一风挡表面折射后的光束反射至所述第一风挡表面；所述第一风挡表面还用于折射所述第二风挡表面反射后的光束供人眼接收，其中，所述光束经过所述第二风挡表面的反射和所述第一风挡表面的折射形成有所述图像的第二虚像；其中，根据所述风挡的厚度、所述风挡的折射率、所述光学元件导向所述第一风挡表面的光束在所述第一风挡表面的入射角的余角和所述第一虚像与人眼之间的距离计算出的夹角小于预设角度，所述夹角为第一方向和第二方向之间的夹角，所述第一方向为所述第一虚像到人眼的方向，所述第二方向为所述第二虚像到人眼的方向。15.如权利要求14所述的显示装置，其特征在于，还包括第一驱动装置和/或第二驱动装置；所述第一驱动装置，用于调节所述pgu的位置，以使得所述pgu接近或远离所述光学元
件；所述第二驱动装置，用于调节所述光学元件的位置，以使得所述光学元件接近或远离所述pgu。16.根据权利要求15所述的hud系统，其特征在于，所述第一驱动装置，还用于带动所述pgu旋转，以调节所述余角的大小；所述第二驱动装置，还用于带动所述光学元件旋转，以调节所述余角的大小。17.根据权利要求14至16中任一项所述的显示装置，其特征在于，所述夹角由所述风挡的厚度、所述风挡的折射率、所述余角和所述第一虚像与人眼之间的距离代入公式计算得到；所述公式为：其中，所述表示所述夹角，所述h表示所述风挡的厚度，所述n表示所述风挡的折射率，所述d表示所述第一虚像与人眼之间的距离，所述θ1表示所述余角。18.根据权利要求14至17中任一项所述的显示装置，其特征在于，所述光学元件为曲面反射镜、透镜、硅基液晶lcos或衍射光学元件doe。

技术总结
本发明实施例公开了一种抬头显示系统和基于抬头显示系统的图像显示方法，可以有效消除两个虚像的重影对人眼的视觉干扰。HUD系统包括风挡、图像生成单元和光学元件，其中，风挡包括第一风挡表面和第二风挡表面。PGU将其生成的图像对应的光束投射至光学元件。光学元件将光束导向第一风挡表面。第一风挡表面将光束折射至第二风挡表面，并反射光束供人眼接收。第一风挡表面还将折射第二风挡表面反射后的光束供人眼接收。其中，光束经过第一风挡表面的反射形成有图像的第一虚像。光束经过第二风挡表面的反射和第一风挡表面的折射形成有图像的第二虚像。第一虚像和第二虚像与人眼之间的夹角小于预设角度。的夹角小于预设角度。


技术研发人员：李仕茂 闫云飞 王金蕾
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：2020.05.15
技术公布日：2022/4/15