本發(fā)明涉及根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的裝置或方法。本發(fā)明的主題還是一種計(jì)算機(jī)程序。

背景技術(shù)：

就視場(chǎng)顯示設(shè)備或抬頭顯示器而言，只能在有限的觀察區(qū)域內(nèi)部完全地檢測(cè)所顯示的圖像內(nèi)容。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在這種背景下，以這里提出的方案，提出根據(jù)主權(quán)利要求的一種用于調(diào)節(jié)視場(chǎng)顯示設(shè)備的觀察區(qū)域的方法，還提出一種采用該方法的裝置、一種視場(chǎng)顯示設(shè)備，以及最后提出一種相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序。采用在從屬權(quán)利要求中給出的措施，可以有利地改進(jìn)和改善在獨(dú)立權(quán)利要求中給出的裝置。

如果觀察者或觀察者的眼睛離開(kāi)視場(chǎng)顯示設(shè)備的觀察區(qū)域，則只能不完整地獲得所顯示的信息。為了即使當(dāng)觀察者移動(dòng)時(shí)也能獲得所述信息，可以根據(jù)眼睛的眼睛位置來(lái)調(diào)整觀察區(qū)域的位置。在調(diào)整時(shí)，可以相對(duì)于視場(chǎng)顯示設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)移動(dòng)視場(chǎng)顯示設(shè)備的光源。

利用在至少一個(gè)空間方向上可移動(dòng)的光源，可以簡(jiǎn)單且快速地根據(jù)眼睛位置來(lái)調(diào)整觀察區(qū)域。

一種用于調(diào)節(jié)視場(chǎng)顯示設(shè)備的觀察區(qū)域的方法，包括如下步驟：如果眼睛位置信息表明觀察區(qū)域的觀察者的眼睛位置位于觀察區(qū)域的容差范圍之外，則相對(duì)于視場(chǎng)顯示設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)調(diào)整視場(chǎng)顯示設(shè)備光源的光源位置。

該方法可以例如用軟件或硬件或者以軟件和硬件相混合的形式在控制器中實(shí)施。

“光源”可以系指一種發(fā)光的器件，比如LED或激光二極管，或者是發(fā)光器件的復(fù)合體，其帶有置于其前面的、屬于發(fā)光器件的光學(xué)部件。屬于發(fā)光器件的光學(xué)部件例如可以用于利用發(fā)光器件來(lái)均勻地照明顯示面。屬于發(fā)光器件的通常的光學(xué)部件例如是視準(zhǔn)透鏡、一個(gè)或兩個(gè)用于均勻化的微透鏡陣列和投影透鏡，該投影透鏡把被微透鏡陣列分隔成多個(gè)光道的光引導(dǎo)到顯示面上。

“視場(chǎng)顯示設(shè)備”可以是抬頭顯示器，它可以將圖像信息映射到觀察者的視場(chǎng)中。例如可以采用車輛的前窗玻璃，以便將圖像信息映射到視場(chǎng)中。為此也可以采用單獨(dú)的玻璃。該單獨(dú)的玻璃可以稱為組合器。觀察區(qū)域是這樣一個(gè)區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)部，由于構(gòu)造原因，完全能看到在視場(chǎng)顯示設(shè)備上提供的圖像信息。視場(chǎng)顯示設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)用來(lái)形成光源的含有圖像信息的光，從而可在觀察區(qū)域內(nèi)部看到圖像信息。前窗玻璃可以是該光學(xué)系統(tǒng)的一部分。眼睛位置可以是眼睛瞳孔的位置。容差范圍可以小于觀察區(qū)域。眼睛位置信息可以表示在使用圖像檢測(cè)機(jī)構(gòu)情況下檢測(cè)到的信息。眼睛位置信息可以例如以電信號(hào)的形式讀入。

如果眼睛位置信息表明觀察者的眼睛距離位于容差范圍之外，則可以軸向地在視場(chǎng)顯示設(shè)備的光學(xué)路徑上調(diào)整光源位置。換句話說(shuō)，可以調(diào)整光源與光學(xué)系統(tǒng)之間的距離。

如果眼睛位置信息表明眼睛距離大于閾值，則可以減小光源與光學(xué)系統(tǒng)之間的距離。通過(guò)這種減小，射入到光學(xué)系統(tǒng)中的光錐的邊緣光束以陡峭的角度到達(dá)光學(xué)系統(tǒng)。邊緣光束于是以平坦的角度從光學(xué)系統(tǒng)中射出。

如果眼睛位置信息表明眼睛位置在側(cè)向上位于容差范圍之外，則可以圍繞豎直的旋轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)光源位置。在這種情況下例如可以一同擺動(dòng)顯示器。也可以將顯示器與光學(xué)系統(tǒng)連接起來(lái)。如果眼睛位置在豎直向位于容差范圍之外，則可以圍繞水平的旋轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)光源位置。通過(guò)光源的擺動(dòng)，可以使得視場(chǎng)顯示設(shè)備的光軸擺動(dòng)。于是，光學(xué)系統(tǒng)可以相對(duì)于光軸傾斜地布置。

如果眼睛位置信息表明眼睛位置偏離于觀察區(qū)域的中間區(qū)域，則可以調(diào)整光源位置。中間區(qū)域可以是觀察區(qū)域的中間或中心。在此，眼睛位置偏離于中間區(qū)域越遠(yuǎn)，光源位置就可以調(diào)整得越明顯。

可以逐步地調(diào)整光源位置。由此能夠減小用來(lái)調(diào)整的代價(jià)。光源位置例如可以按預(yù)定的時(shí)間步驟來(lái)調(diào)整。光源位置也可以在超過(guò)容差范圍時(shí)以預(yù)定的步驟予以改變。

這里介紹的方案還提出了一種裝置，其被設(shè)計(jì)用來(lái)在相應(yīng)的機(jī)構(gòu)中執(zhí)行、控制或?qū)嵤┻@里介紹的方法的一個(gè)變型的步驟。通過(guò)本發(fā)明的裝置形式的這種設(shè)計(jì)變型，本發(fā)明的目的也可以快速而有效地得以實(shí)現(xiàn)。

“裝置”在當(dāng)前可以是一種電設(shè)備，其處理傳感器信號(hào)，并據(jù)此輸出控制信號(hào)和/或數(shù)據(jù)信號(hào)。該裝置可以具有接口，該接口可以用硬件和/或軟件來(lái)設(shè)計(jì)。在采用硬件設(shè)計(jì)時(shí)，接口例如可以是所謂的系統(tǒng)ASIC的一部分，其含有該裝置的各種不同的功能。但也可行的是，接口是獨(dú)立的、集成的電路，或者至少部分地由分立的器件構(gòu)成。在采用軟件設(shè)計(jì)時(shí)，接口可以是軟件模塊，這些軟件模塊例如存在于微控制器上，此外還有其它軟件模塊。

此外提出一種視場(chǎng)顯示設(shè)備，其帶有根據(jù)這里介紹的方案的用于來(lái)調(diào)節(jié)觀察區(qū)域的裝置。

具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品或計(jì)算機(jī)程序也是有利的，所述程序代碼可以存儲(chǔ)在機(jī)器可讀的載體或存儲(chǔ)介質(zhì)比如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、硬盤存儲(chǔ)器或一種光學(xué)存儲(chǔ)器上，并且用于執(zhí)行、實(shí)施和/或控制根據(jù)前述實(shí)施方式之一的方法的步驟，特別是如果該程序產(chǎn)品或程序在計(jì)算機(jī)或裝置上執(zhí)行。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中示出，并在后續(xù)說(shuō)明中對(duì)其予以詳述。其中：

圖1示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的帶有視場(chǎng)顯示設(shè)備的車輛；

圖2示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的帶有自動(dòng)立體視場(chǎng)顯示設(shè)備的車輛；

圖3為根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于調(diào)節(jié)視場(chǎng)顯示設(shè)備的觀察區(qū)域的裝置的方框圖；

圖4為根據(jù)一個(gè)實(shí)施例在產(chǎn)生視場(chǎng)顯示設(shè)備的觀察區(qū)域時(shí)的功能圖；

圖5示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例帶有視場(chǎng)顯示的行駛場(chǎng)景；

圖6示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的視場(chǎng)顯示設(shè)備的光路；

圖7示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例在調(diào)節(jié)視場(chǎng)顯示設(shè)備的觀察區(qū)域時(shí)視場(chǎng)顯示設(shè)備的光路；

圖8參比地示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的觀察區(qū)域的不同區(qū)域；

圖9為根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于調(diào)節(jié)視場(chǎng)顯示設(shè)備的觀察區(qū)域的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

在對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例的后續(xù)說(shuō)明中，針對(duì)在不同附圖中所示的和作用類似的部件，采用相同的或相似的附圖標(biāo)記，其中，省去了對(duì)這些部件的重復(fù)說(shuō)明。

圖1示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的帶有視場(chǎng)顯示設(shè)備102的車輛100。視場(chǎng)顯示設(shè)備102在使用圖像發(fā)生器104和光學(xué)系統(tǒng)106的情況下將圖像信息108投影到虛擬的銀幕110上，該銀幕對(duì)于觀察者112來(lái)說(shuō)看起來(lái)以投影距離懸浮在車輛100的前窗玻璃114前面。視場(chǎng)顯示設(shè)備102可以稱為抬頭顯示器102。圖像發(fā)生器104可以稱為圖像產(chǎn)生單元PGU。前窗玻璃114在此至少局部地是光學(xué)系統(tǒng)106的組成部分。

圖1中所示為抬頭顯示器102的示意性的結(jié)構(gòu)。抬頭顯示器102借助于光學(xué)系統(tǒng)（HUD光學(xué)系統(tǒng)）106把圖像產(chǎn)生單元（PGU，圖像產(chǎn)生單元）104的圖像面成像為虛擬的位于車輛前面的圖像。駕駛員112由此感覺(jué)到一個(gè)由圖像產(chǎn)生單元104產(chǎn)生的放大的圖像。該圖像與行駛場(chǎng)景疊加，且以相距前窗玻璃114的規(guī)定的距離位于虛擬的銀幕110上。作為在圖像產(chǎn)生單元104中的產(chǎn)生圖像的部件，采用LCD模塊。

所示的虛擬圖像是由圖像產(chǎn)生單元104產(chǎn)生的放大的圖像。因此，光學(xué)系統(tǒng)106需要一定的放大率。所需要的放大率隨著虛擬銀幕110的距離而增大，因?yàn)橛蓤D像產(chǎn)生單元104產(chǎn)生的圖像被更明顯地放大，以便在更遠(yuǎn)的距離得到駕駛員112的所希望的視場(chǎng)。就抬頭顯示器102而言，虛擬的銀幕110可以布置在大約15m遠(yuǎn)的距離處。

在反向光路上，當(dāng)太陽(yáng)光射入時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)106的放大性導(dǎo)致太陽(yáng)光在圖像發(fā)生器104上聚焦。圖像發(fā)生器因而變熱，并且會(huì)達(dá)到能損壞圖像發(fā)生器104的溫度。特別是對(duì)于基于LCD模塊的系統(tǒng)102來(lái)說(shuō)，溫度升高是危急的，因?yàn)樵撃K在溫度為100℃時(shí)就已經(jīng)會(huì)永久損壞。在約95℃時(shí)，偏振濾鏡就已經(jīng)發(fā)生脫層，在105℃時(shí)形成各向同性的液晶，在125℃時(shí)就導(dǎo)致了永久的液晶損壞。

圖2示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的帶有自動(dòng)立體視場(chǎng)顯示設(shè)備102的車輛100。該視場(chǎng)顯示設(shè)備102在此基本上相應(yīng)于圖1中的視場(chǎng)顯示設(shè)備。附加地，這里的圖像發(fā)生器104為觀察者112的右眼提供了右邊的圖像信息200，且觀察者112的左眼提供了左邊的圖像信息202。由于右邊圖像信息200與左邊圖像信息202之間的錯(cuò)開(kāi)，可以為觀察者112實(shí)現(xiàn)立體顯示。

這里示出了自動(dòng)立體抬頭顯示器102的原理性工作方式。自動(dòng)立體HUD系統(tǒng)102利用用于左眼和右眼的分開(kāi)的部分圖像200、202工作，通過(guò)這些部分圖像可以產(chǎn)生一種3D效果，這與由電影院已知的類似。圖像產(chǎn)生單元104為此產(chǎn)生兩個(gè)部分圖像200、202。于是，部分圖像200、202的光通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)106被提供給在較小的眼睛盒（eyebox）內(nèi)的相應(yīng)的眼睛。

圖3為根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于調(diào)節(jié)視場(chǎng)顯示設(shè)備102的觀察區(qū)域302的裝置300的方框圖。觀察區(qū)域302可以稱為眼睛盒。視場(chǎng)顯示設(shè)備102在此基本上與圖1和2所示相應(yīng)，且被設(shè)置用來(lái)安裝在車輛中。

裝置300具有計(jì)算單元304和驅(qū)動(dòng)單元306。計(jì)算單元304與用于檢測(cè)觀察者112眼睛的眼睛位置310的檢測(cè)系統(tǒng)308連接，并由檢測(cè)系統(tǒng)308讀入關(guān)于眼睛位置310的眼睛位置信息312。在計(jì)算單元304中，利用眼睛位置信息312計(jì)算出光源位置信息314。光源位置信息314表示視場(chǎng)顯示設(shè)備102的光源318的、與眼睛位置310適配的、相對(duì)于視場(chǎng)顯示設(shè)備102的光學(xué)系統(tǒng)106的光源位置316。光源318是這里未示出的圖像發(fā)生器104的組成部分。光源位置信息314被傳送給驅(qū)動(dòng)單元306。驅(qū)動(dòng)單元306根據(jù)光源位置信息314來(lái)調(diào)節(jié)光源位置316。通過(guò)改變光源位置316，觀察區(qū)域302發(fā)生改變。

如果眼睛位置310在觀察區(qū)域302內(nèi)部離開(kāi)了容差范圍320，光源位置316就會(huì)隨動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，如果前窗玻璃114與眼睛位置310之間的觀察距離324增大，光源相距光學(xué)系統(tǒng)106的距離322就會(huì)減小。在這種情況下，光源318離開(kāi)驅(qū)動(dòng)單元306直線地朝向視場(chǎng)顯示設(shè)備102的光軸326移動(dòng)。

按照這里提出的方案，在觀察者112相對(duì)于前窗玻璃114來(lái)回移動(dòng)的情況下，針對(duì)一個(gè)單獨(dú)的眼睛對(duì)自動(dòng)立體抬頭顯示器102的眼睛盒302的距離324進(jìn)行矯正。

圖4為根據(jù)一個(gè)實(shí)施例在產(chǎn)生視場(chǎng)顯示設(shè)備102的觀察區(qū)域302時(shí)的功能圖。視場(chǎng)顯示設(shè)備102在此基本上相應(yīng)于在前面的附圖中示出的視場(chǎng)顯示設(shè)備。圖像發(fā)生器104包括光源318和被光源318照亮的液晶顯示器400。光源318的光從液晶顯示器400射入到視場(chǎng)顯示設(shè)備102的光學(xué)系統(tǒng)106中。光學(xué)系統(tǒng)106在此極為簡(jiǎn)化地示出。光學(xué)系統(tǒng)106使得來(lái)自光源318的光轉(zhuǎn)向，并使其在觀察區(qū)域302中集束。在這種情況下，射入光學(xué)系統(tǒng)106中的光發(fā)散，而從光學(xué)系統(tǒng)106射出的光則匯聚。

只要觀察者的眼睛402位于觀察區(qū)域302內(nèi)部，眼睛402就能看到液晶顯示器400的至少一個(gè)預(yù)定的部分。特別是能在觀察區(qū)域302內(nèi)部完整地看到液晶顯示器400。

當(dāng)光再次從觀察區(qū)域302射出時(shí)，光便發(fā)散。如果眼睛402相比于觀察區(qū)域302更靠近光學(xué)系統(tǒng)106或者更遠(yuǎn)離光學(xué)系統(tǒng)106，眼睛402就只能局部地看到液晶顯示器400，因而只能局部地看到所提供的圖像信息。

為了將觀察區(qū)域302布置得能讓眼睛402又完整地看到圖像信息，對(duì)圖像發(fā)生器104內(nèi)部的光源位置316加以調(diào)整，直到光又在眼睛402的區(qū)域內(nèi)匯聚。

換句話說(shuō)，針對(duì)自動(dòng)立體抬頭顯示器102提出對(duì)駕駛員眼睛402的位置進(jìn)行z向漂移補(bǔ)償。

在設(shè)計(jì)抬頭顯示器102時(shí)，假定觀察者眼睛402相距擋風(fēng)玻璃的距離固定。圖像產(chǎn)生單元104的顯示器400的每個(gè)的像素的射束都經(jīng)過(guò)變形，從而能夠從目標(biāo)眼睛盒302看到該像素。這意味著，射束錐盡可能照亮目標(biāo)眼睛盒302，而不越過(guò)該區(qū)域。為此所需要的射束錐形狀通常是金字塔形。

但如果觀察者現(xiàn)在移動(dòng)靠近前窗玻璃或離開(kāi)該前窗玻璃，顯示器400的不同位置的眼睛盒302就無(wú)法再正確地疊加。這導(dǎo)致觀察者有時(shí)無(wú)法再?gòu)难劬袇^(qū)域302內(nèi)部的任一點(diǎn)都能看到完整的圖像內(nèi)容。例如當(dāng)移調(diào)駕駛員座椅位置時(shí)就會(huì)出現(xiàn)這種問(wèn)題。

這里提出的解決方案借助頭部追蹤系統(tǒng)來(lái)記下駕駛員眼睛402的z向位置，并利用該信息對(duì)在抬頭顯示器102的圖像產(chǎn)生單元104內(nèi)部的光源318進(jìn)行跟蹤，使得眼睛盒302在z方向上適配于駕駛員的位置。

對(duì)圖像產(chǎn)生單元104的光的射束特性進(jìn)行矯正，以便補(bǔ)償駕駛員眼睛402的在z方向上的移動(dòng)，從而提供給眼睛402的眼睛盒302位于駕駛員眼睛402的z向位置。

通過(guò)這種z向調(diào)整，能讓駕駛員眼睛402感覺(jué)到抬頭顯示器102的圖像的所在區(qū)域增大了。由此使得該系統(tǒng)適配于不同駕駛員的座椅位置。

圖像的均勻性沿著觀察者位置的z向區(qū)域得到了改善。

通過(guò)矯正，可以把眼睛盒302的尺寸設(shè)計(jì)得較小，因?yàn)榭捎玫膠向區(qū)域取決于眼睛盒寬度，且在其以其它方式增大時(shí)允許顯得較小。

由于可以將眼睛盒302設(shè)計(jì)得比較狹窄，提高了圖像亮度。

這里用圖像示出了觀察者的z向漂移。附圖為此示意性地示出了眼睛盒302的產(chǎn)生。所示為圖像產(chǎn)生單元（PGU）104，在其輸出端例如有LCD400。該LCD400在任何像素都發(fā)射光，從而為眼睛402照亮一個(gè)較小的眼睛盒區(qū)域302。HUD光學(xué)系統(tǒng)106在此簡(jiǎn)化地被示為帶有放大鏡功能的透鏡。

在相距HUD光學(xué)系統(tǒng)106一定距離的情況下，顯示器的不同像素的區(qū)域疊加，且可看到整個(gè)圖像。在此，對(duì)于駕駛員眼睛402來(lái)說(shuō)存在設(shè)計(jì)距離。但如果駕駛員離開(kāi)HUD光學(xué)系統(tǒng)106或前窗玻璃或者朝向其移動(dòng)，各個(gè)像素的可見(jiàn)區(qū)域就會(huì)彼此離開(kāi)地漂移。這導(dǎo)致駕駛員無(wú)法再看見(jiàn)全部像素，進(jìn)而無(wú)法再看見(jiàn)完整的圖像。

因此，如果沒(méi)有可行方案來(lái)抵制這種效應(yīng)，z向區(qū)域就會(huì)受限，在該區(qū)域中，駕駛員允許移動(dòng)，卻不會(huì)與圖像相交或者出現(xiàn)其它不利效應(yīng)，比如圖像變暗或色彩漂移。

按照這里提出的方案，利用駕駛員眼睛402來(lái)跟蹤眼睛盒302的z向位置，從而避免不利效應(yīng)。

允許駕駛員眼睛402移動(dòng)卻不必跟蹤的所在z向區(qū)域取決于很多種因素。這其中包括眼睛盒302的寬度，但例如也包括在頭部向左右移動(dòng)時(shí)機(jī)械跟蹤的時(shí)延，或者包括當(dāng)眼睛402在眼睛盒302內(nèi)部處于不同位置時(shí)所達(dá)到的圖像均勻度。明確界定的眼睛盒302是所希望的，因?yàn)檫@能實(shí)現(xiàn)部分圖像的光在另一眼睛方向上的較小的串?dāng)_，且能實(shí)現(xiàn)位于眼睛盒302內(nèi)部的眼睛402的不同位置的均勻的圖像亮度。特別明確界定的眼睛盒302例如可以通過(guò)超立體的背后照明來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)明確界定的眼睛盒302，可以更快速地注意到因不同的顯示區(qū)域的所產(chǎn)生的眼睛盒302的彼此離開(kāi)導(dǎo)致的z向漂移。因此，在這種設(shè)計(jì)方案中，比如這里提出的補(bǔ)償在根本上尤為重要。

駕駛員眼睛402的z向漂移可以無(wú)級(jí)地、連續(xù)地再調(diào)節(jié)。駕駛員眼睛402的z向漂移也可以逐級(jí)地進(jìn)行。尤其在駕駛員換位置時(shí)，或者在相關(guān)地調(diào)整車輛中的座椅位置時(shí)，眼睛盒302的所需要的z向位置就會(huì)產(chǎn)生大的偏差。在此，要由系統(tǒng)采用的z向區(qū)域特別高，而該區(qū)域在行駛期間卻受限于較小的活動(dòng)性。在此，在相應(yīng)地設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，可以利用可由系統(tǒng)忍受的z向區(qū)域，或者按少數(shù)幾個(gè)步驟予以再調(diào)節(jié)就能足以應(yīng)付。

并非對(duì)z向距離的任何變化都予以補(bǔ)償，正因如此，頭部追蹤系統(tǒng)對(duì)眼睛z向位置的檢測(cè)精度的要求降低。

在這里，用于確定z向距離的方法是，從不同方向攝取兩個(gè)攝像機(jī)圖像，并在圖像處理已識(shí)別出面部容貌并已確定圖像上的眼睛位置之后，通過(guò)三角測(cè)量來(lái)求取距離。這種系統(tǒng)已經(jīng)可以在z位置的檢測(cè)中提供足夠的精度。

利用攝像機(jī)系統(tǒng)也可以探測(cè)駕駛員的觀察方向，其方式為，把在眼睛瞳孔上的映像（Reflex）記下來(lái)。原則上，這種系統(tǒng)也適合于確定z向距離。z向距離的信息原則上可以由不同的跟蹤系統(tǒng)獲得，進(jìn)而供比如所提出的設(shè)計(jì)方案之用。

換句話說(shuō)，圖4示出了用于兩只眼睛之一的自動(dòng)立體抬頭顯示器102的眼睛盒產(chǎn)生的原理性工作方式。圖像產(chǎn)生單元104的顯示器400在任何像素處都射出光，從而針對(duì)眼睛402照亮一個(gè)較小的眼睛盒區(qū)域302。HUD光學(xué)系統(tǒng)106在此簡(jiǎn)化地被示為帶有放大鏡功能的透鏡。駕駛員眼睛402應(yīng)處于設(shè)計(jì)距離，在該距離情況下，顯示器400的不同像素的區(qū)域疊加，且可看到整個(gè)圖像。但如果駕駛員離開(kāi)HUD光學(xué)系統(tǒng)106或前窗玻璃或者朝向其移動(dòng)，各個(gè)像素的可見(jiàn)區(qū)域就會(huì)彼此離開(kāi)地漂移。這導(dǎo)致駕駛員無(wú)法再看見(jiàn)全部像素，進(jìn)而無(wú)法再看見(jiàn)完整的圖像。

如果LED318靠近顯示器400，射出的光束就會(huì)發(fā)散，并更為陡峭地射入到光學(xué)系統(tǒng)106中。由于光學(xué)系統(tǒng)106的折射能力保持相同，所以，光束錐的交點(diǎn)向右游移，射出的邊緣光束變得扁平。

圖5示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例帶有視場(chǎng)顯示502的行駛場(chǎng)景500。該行駛場(chǎng)景500是從車輛駕駛員的視角示出的，其展現(xiàn)了在多車道的公路上的場(chǎng)景，有多輛其它車輛沿與該車輛相同的行駛方向在該公路上行駛。視場(chǎng)顯示502由這里提出的視場(chǎng)顯示設(shè)備提供。通過(guò)可移動(dòng)的光源，駕駛員也可以在駕駛員的頭部從一個(gè)符合規(guī)定的位置移動(dòng)至一個(gè)符合規(guī)定的位置時(shí)看到視場(chǎng)顯示502。

圖6示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的視場(chǎng)顯示設(shè)備102的光路600。該視場(chǎng)顯示設(shè)備102基本上相應(yīng)于圖3中的視場(chǎng)顯示設(shè)備。附加地，這里示出了光源318的選定的光路602，其穿過(guò)視場(chǎng)顯示設(shè)備102伸展至觀察區(qū)域302。光學(xué)系統(tǒng)106在此至少由微透鏡陣列604和自由形狀反射鏡（Freiformspiegel）606以及前窗玻璃114構(gòu)成。微透鏡陣列604在此與液晶顯示器400組合。

為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，這里僅僅示出自動(dòng)立體視場(chǎng)顯示設(shè)備102的觀察區(qū)域302的光路600。第二觀察區(qū)域302可以由單獨(dú)的光源和相同的顯示器400負(fù)責(zé)，或者由相應(yīng)的光源318和自己的顯示器負(fù)責(zé)，或者由自己的光源和自己的顯示器負(fù)責(zé)。這里總是采用相同的光學(xué)系統(tǒng)106。

所示的抬頭顯示器102帶有基于微透鏡陣列604的圖像產(chǎn)生單元104。該圖像產(chǎn)生單元104基于LED-背后照明器件318和由兩個(gè)微透鏡陣列604構(gòu)成的組套，這些微透鏡陣列用于在顯示器400上形成射束錐。顯示器400本身于是通過(guò)自由形狀反射鏡606和擋風(fēng)玻璃114成像。

LED318放置在微透鏡陣列604的后面，從而在顯示器400上產(chǎn)生射束錐的必需的主要照射方向。該錐的形成方式為，將微透鏡陣列604直接放置在LCD400的后面。這些陣列例如被設(shè)計(jì)成柱形透鏡陣列604，也就是說(shuō)，其折射能力總是僅僅在水平向或豎直向上有效。微透鏡陣列604使得光直接在顯示器400后面發(fā)散，由此產(chǎn)生真正的射束錐。通過(guò)這些分開(kāi)的陣列604，可彼此獨(dú)立地在水平方向和豎直方向上調(diào)節(jié)射束錐寬度。

通過(guò)放置第二光源，可以為第二只眼睛產(chǎn)生另一眼睛盒302。為了在自動(dòng)條件下足夠快速地依次地在用于左眼和右眼的兩個(gè)部分圖像之間切換，第二LCD顯示器也可以借助光束分配器來(lái)疊加，并設(shè)有自己的背后照明光學(xué)系統(tǒng)。

圖7示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例在調(diào)節(jié)視場(chǎng)顯示設(shè)備102的觀察區(qū)域302時(shí)視場(chǎng)顯示設(shè)備102的光路600。該視場(chǎng)顯示設(shè)備102在此基本上相應(yīng)于圖6中的視場(chǎng)顯示設(shè)備。這里還繪出了光源318的豎直的旋轉(zhuǎn)軸700，光源318可以圍繞該旋轉(zhuǎn)軸在旁側(cè)擺動(dòng)，以便使得觀察區(qū)域302在旁側(cè)移位，例如，如果觀察者的一只眼睛即將在旁側(cè)從觀察區(qū)域302游移開(kāi)。在眼睛離開(kāi)觀察區(qū)域302之前，光源318可以在旁側(cè)擺動(dòng)。

在一個(gè)實(shí)施例中，光源可圍繞水平的旋轉(zhuǎn)軸豎直地?cái)[動(dòng)。這樣就能使得觀察區(qū)域302豎直地移位，如果眼睛即將在上面或下面從觀察區(qū)域302游移開(kāi)。在眼睛離開(kāi)觀察區(qū)域302之前，光源318可以向上或向下擺動(dòng)。

此外，沿著視場(chǎng)顯示設(shè)備102的光學(xué)路徑繪出了移動(dòng)方向702，光源318可以沿著該移動(dòng)方向移動(dòng)，以便使得觀察區(qū)域302沿著光學(xué)路徑移位。例如可以減小前窗玻璃114與觀察區(qū)域302之間的距離，如果觀察者的眼睛靠近前窗玻璃114。相距前窗玻璃114的距離也可以增大，如果眼睛離開(kāi)前窗玻璃114。

換句話說(shuō)，在圖6的設(shè)計(jì)中，繪出了用于跟蹤的旋轉(zhuǎn)軸700。還示出了z向漂移補(bǔ)償?shù)某C正702，在補(bǔ)償時(shí)，改變LED318相距顯示器400的距離。

為了在頭部移動(dòng)時(shí)跟蹤眼睛盒302，采用了頭部追蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)借助攝像機(jī)系統(tǒng)追蹤駕駛員眼睛的位置。眼睛的位置被傳送給圖像產(chǎn)生單元104。該圖像產(chǎn)生單元跟蹤眼睛盒302，其方式為，光源318和/或顯示器400圍繞旋轉(zhuǎn)軸700跟蹤。如果LED318與顯示器400和MLA604一起圍繞所示的旋轉(zhuǎn)軸700轉(zhuǎn)動(dòng)，眼睛盒302的位置就隨之移動(dòng)。替代地也可以僅僅使得LED318圍繞相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸700轉(zhuǎn)動(dòng)。

為了補(bǔ)償觀察者的z向漂移，按照這里提出的方案，除了對(duì)眼睛盒302的跟蹤外，還在與駕駛員眼睛間隔開(kāi)的情況下跟蹤LED318。在此改變光源318相距顯示器400的距離。

圖8參比地示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的觀察區(qū)域的不同區(qū)域。示出了三個(gè)狀態(tài)800、802、804。每個(gè)狀態(tài)都按一行示出。在一行中并排地示出了五個(gè)區(qū)域。示出了四個(gè)頂角區(qū)域和一個(gè)中間區(qū)域。在此，在該行中示出了左上方的頂角區(qū)域、右上方的頂角區(qū)域、中間區(qū)域、左下方的頂角區(qū)域和右下方的頂角區(qū)域。

第一狀態(tài)800表示一種正常狀態(tài)，在該狀態(tài)下，觀察者的眼睛位于觀察區(qū)域內(nèi)部。

第二狀態(tài)802表示一種移動(dòng)了的狀態(tài)，在該狀態(tài)下，眼睛相距觀察區(qū)域已離開(kāi)一定的距離。這里可看到邊緣暗影806。

第三狀態(tài)804表示一種調(diào)整過(guò)的狀態(tài)。在此，眼睛位于與第二狀態(tài)下相同的位置。與此相反，光源位置已被調(diào)整，因而無(wú)法再看到邊緣暗影806。

示出了在觀察者眼睛z向漂移情況下右眼的眼睛盒的照明模擬。不同的圖像表明了眼睛盒是如何分別將顯示器的不同位置照明的。按列地從左到右示出了左上方的位置、右上方的位置、顯示中心、左下方的位置和右下方的位置。第一行800在此表明了在觀察者處于設(shè)計(jì)距離時(shí)的照明情況，HUD光學(xué)系統(tǒng)按照該設(shè)計(jì)距離進(jìn)行設(shè)計(jì)。在此，從任何顯示點(diǎn)均勻地對(duì)眼睛盒照明。

第二行802表明在觀察者眼睛與擋風(fēng)玻璃之間的距離增大八厘米時(shí)的照明情況。中間的顯示點(diǎn)仍然能從眼睛盒內(nèi)部的任一位置看到，然而用于顯示器邊緣區(qū)域的眼睛盒卻漂移離開(kāi)了目標(biāo)位置。在沒(méi)補(bǔ)償?shù)那闆r下，現(xiàn)在無(wú)法再?gòu)难劬械倪吘墔^(qū)域看到整個(gè)圖像內(nèi)容。

最后一行804表明了在通過(guò)移動(dòng)LED予以補(bǔ)償時(shí)的照明情況。為此，該LED從最初的26cm的距離朝向顯示器中心靠近顯示器移動(dòng)了三厘米。如在附圖中可看到，眼睛盒區(qū)域的漂移可以通過(guò)LED的移動(dòng)在很大程度上得到補(bǔ)償。

圖9為根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于調(diào)節(jié)視場(chǎng)顯示設(shè)備的觀察區(qū)域的方法900的流程圖。該方法900具有步驟902，在該步驟中讀入眼睛位置信息。眼睛位置信息可以例如以數(shù)據(jù)或電信號(hào)的形式通過(guò)接口讀入。眼睛位置信息包括關(guān)于使用視場(chǎng)顯示設(shè)備的觀察者的至少一只眼睛的位置的信息。在步驟904中相對(duì)于視場(chǎng)顯示設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)調(diào)整視場(chǎng)顯示設(shè)備光源的光源位置，如果眼睛位置信息表明觀察區(qū)域的觀察者的眼睛位置位于觀察區(qū)域的容差范圍之外。

如果一個(gè)實(shí)施例包含第一特征與第二特征之間的“和/或”邏輯連接，則其系指，該實(shí)施例根據(jù)一種實(shí)施方式既有第一特征又有第二特征，而根據(jù)另一實(shí)施方式要么只有第一特征，要么只有第二特征。