实用新型内容
本申请提供一种显示装置、处理设备、显示系统和交通工具。本申请提供的显示装置能够布置于例如汽车椅背、头枕、副驾台等狭小空间内,不仅能够将较小尺寸的图像源放大,提供观看者大画幅、远距的视觉体验,同时具备结构简单、重量轻、显示效果良好等优异性能。
第一方面,本申请实施例提供一种显示装置,该显示装置用于车载显示。所述显示装置包括:图像生成单元、视窗单元和图像放大单元。其中,所述图像生成单元,用于向所述视窗单元出射图像光;所述视窗单元,用于反射来自所述图像生成单元的图像光至所述图像放大单元,并透射来自所述图像放大单元的图像光,所述视窗单元还用于人眼通过所述视窗单元观看所述图像光形成的虚像;所述图像放大单元,用于反射来自所述视窗单元的图像光至所述视窗单元。
基于上述方案,本申请提供的显示装置结构简单,避免使用多个透镜组,使得装配容易,重量较轻,体积较小,容易安装在车内狭小的空间内。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述视窗单元相对于竖直方向倾斜放置。
倾斜放置的视窗单元可以使得本申请实施例提供的显示装置安装在倾斜的空间内,例如车内倾斜的座椅靠背、头枕和副驾台中,增加了显示装置的安装场景,从而提供了多种应用场景。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述视窗单元与竖直方向的夹角α的范围为0°≤α≤45°。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述图像生成单元位于所述视窗单元和所述图像放大单元的上方。
位于视窗单元和图像放大单元的上方的图像生成单元,可以使观看者通过视窗单元向显示装置内部观看图像时,避免看到图像生成单元中的图像而导致观看体验较差。因此,通过将图像生成单元布置于视窗单元和图像放大单元上方,能够提升显示效果,进而提升用户体验。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述显示装置的虚拟成像距离VID的范围为VID≥2m。
本申请提供的显示装置的成像距离较远,能够降低用户长时间使用时的视觉疲劳,提升用户体验。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述显示装置的厚度与所述显示装置的虚拟成像距离VID、眼盒范围、和视场角FOV相关,其中,所述显示装置的厚度为所述视窗单元和所述图像放大单元之间的最大水平距离。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述显示装置的竖直方向的眼盒H的范围为H≥20mm。
本申请提供的显示装置的眼盒范围较大,能归保证用户的观看效果,提升用户体验。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述显示装置的视场角FOV的范围为15°≤FOV≤30°。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述图像生成单元的长宽比为21:9或者16:9。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述图像生成单元的出光亮度Y的范围为Y≥1000nit。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述图像生成单元还包括防眩光AG膜。
通过在图像生成单元中设置AG膜,可以降低环境光对图像生成单元的干扰,通过是还能够提升图像生成单元画面的对比度和可视角度。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述图像生成单元还包括防窥膜或用于收窄所述图像生成单元的发光角度的准直单元。
通过在图像生成单元中设置防窥膜或用于收窄所述图像生成单元的发光角度的准直单元,可以使图像生成单元出射的图像光的视角较小,从而提升光能利用率,改善显示效果。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述图像生成单元还包括第一四分之一波片。
通过在图像生成单元中设置四分之一波片,使图像生成单元出射的图像光转换为圆偏光或者椭圆偏振光,能够提升图像单元出光的均匀性。同时,还可以配合包含四分之一波片和线偏振片的视窗单元,消除环境的杂散光,提升系统光效,从而进一步提升显示效果。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述视窗单元沿着所述图像光的透射方向依次为无机层和有机层,其中:所述无机层,具体用于反射来自所述图像生成单元的图像光,和透射来自所述图像放大单元的图像光至所述有机层;所述有机层,具体用于透射来自所述无机层的图像光。
需要说明的是,在本申请方案中,有机层可以是热塑性塑料,例如聚丙烯(Polypropylene,PP)材料、聚氯丁烯(Polychloroprene、PC)材料、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)材料等。无机层可以是无机玻璃,具有较高的平整度。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述视窗单元沿着所述图像光的透射方向依次为无机层、偏振层和有机层,所述偏振层布置在所述无机层的第一表面,其中:所述无机层,具体用于反射来自所述图像生成单元的图像光,和透射来自所述图像放大单元的图像光至所述偏振层;所述偏振层,具体用于消除来自所述显示装置外部的杂散光,和透射来自所述无机层的图像光至所述有机层;所述有机层,具体用于透射来自所述偏振层的图像光。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述偏振层包括第二四分之一波片和至少一个线偏光片。
通过设置多层线偏光片,可以进一步提升显示装置消除杂散光的效果,进而提升显示装置的显示性能。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述无机层的厚度h1的范围为1.2mm≤h1≤2mm,所述偏振层的厚度h2为0.3mm≤h2≤0.6mm,所述有机层的厚度h3的范围为1mm≤h3≤2.5mm。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述视窗单元还包括分光膜,所述分光膜布置在所述无机层的第二表面,所述分光膜用于反射来自所述图像生成单元的图像光,和透射来自所述图像放大单元的图像光至所述无机层。
分光膜能够提升视窗单元的反射性能,从而降低光能的损耗,进而改善显示效果。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述视窗单元还包括抗反射膜,所述抗反射膜布置在所述有机层的外表面。
通过抗反射膜降低显示装置外部的杂散光在显示装置上的反射,能够进一步提升显示装置的性能,进而提升用户体验。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述图像放大单元为自由曲面镜。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述图像放大单元的内侧布置有全反射膜。
通过全反射膜提升图像放大单元对图像光的反射率,降低光能的损耗,能够进一步提升显示装置的性能,进而提升用户体验。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述显示装置还包括壳体。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述壳体的两侧设置有所述旋转装置,所述旋转装置用于通过手动或者电动的方式驱动所述显示装置在竖直方向上旋转。
通过旋转装置,可以使显示装置在竖直方向转动不同的角度,从而可以适配不同身高的用户,从而提升用户体验。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述图像生成单元用于根据经过预畸变处理的图像信息生成图像。
采用预畸变处理后的图像信息生成图像,能够弥补显示装置存在的畸变,提升显示效果。
第二方面,本申请实施例提供一种处理设备。该处理设备包括:获取模块、发送模块和处理模块。其中,所述获取模块,用于获取第一图像信息;所述处理模块,用于对所述第一图像信息对应的第一图像进行预畸变处理,生成第二图像对应的第二图像信息;所述发送模块,用于向所述图像生成单元发送所述第二图像信息,所述第二图像信息用于所述图像生成单元生成所述第二图像。
第三方面,本申请实施例提供一种显示系统。该系统包括第一处理器和如上述第一方面以及第一方面中任一种可能实现方式中的显示装置,所述第一处理器与所述图像生成单元电连接。所述第一处理器,用于获取第一图像信息,对所述第一图像信息对应的第一图像进行预畸变处理,生成第二图像对应的第二图像信息,并向所述图像生成单元发送所述第二图像信息。
第四方面,本申请实施例提供一种交通工具。该交通工具包括如上述第三方面实现方式中的显示系统。
结合第四方面,在第四方面的某些实现方式中,所述显示系统布置于所述交通工具的座椅的头枕和所述交通工具的座椅的后背中的至少一处。
结合第四方面,在第四方面的某些实现方式中,所述显示系统布置于所述交通工具的副驾驶台中。
结合第四方面,在第四方面的某些实现方式中,所述第一处理器用于从视频源获取所述第一图像信息。
需要说明的是,当显示系统的第一处理器能够直接从视频源获取第一图像信息时,该显示系统可以是在交通工具出厂前提前安装于座舱内的显示系统,例如前装系统。
结合第四方面,在第四方面的某些实现方式中,所述交通工具还包括第二处理器,所述第二处理器与所述第一处理器电连接,所述第二处理器用于从视频源获取第三图像信息,并对所述第三图像信息进行预处理生成所述第一图像信息。
需要说明的是,第二处理器也可以称为汽车伴侣、伴侣盒子等,对视频源的图像信息处理包括但不限于图像压缩、增强复原、匹配描述识等。此外,显示系统的第一处理器从第二处理器获取第一图像信息时,该显示系统可以是在交通工具出厂后,为用户定制的安装于座舱内的显示系统,例如后装系统。
第五方面,本申请实施例提供一种车载显示系统,该车载系统包括如上述第三方面实现方式中的显示系统。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请实施例中的技术方案进行描述。
为了便于理解本申请实施例,作出以下说明。
第一、在下文示出的本申请实施例中的文字说明或者附图中的术语,“第一”、“第二”等以及各种数字编号仅为描述方便进行的区分,而不必用于描述特定的顺序或者先后次序,并不用来限制本申请实施例的范围。例如,区分不同方向的处理器等。
第二、下文示出的本申请实施例中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元,而是可以包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其他单元。
第三、在本申请实施例中,“示例性的”或者“例如”等词用于表示例子、例证或说明,被描述为“示例性的”或者“例如”的实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念,便于理解。
第四、在本申请实施例中,图像光是指携带有图像(或图像信息)的光,用于生成图像。
第五、在本申请的附图中,为了便于说明,已经稍微夸大了各个光学元件的厚度、尺寸和形状。具体来讲,附图中所示出的光学元件形状通过实施例的方式示出,并且,附图仅为示例而非严格按照比例绘制。
第六、除非另外限定,否则本申请中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。还应理解的是,用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义,并且将不被以理想化或过度正式意义解释,除非本文中明确如此限定。
第七、需要说明的是,除非特殊说明为水平视场角或者垂直视场角,在本申请的说明中,显示装置的视场角均指显示图像对角线长度所对应的角度。
随着智能汽车的快速发展,汽车在人们的生活中扮演越来越多的角色,对车载显示的需求逐渐增多,例如,为长时间乘车人员提供游戏、观影等娱乐服务。或者,为办公人员提供私密的办公显示环境等。为了提供车载显示功能,直接安装显示屏是比较常见的解决方案,例如可以将液晶显示(liquid crystal display,LCD)屏悬挂在车顶或者放置于座椅后背等,供车内人员使用,然而,汽车内部的空间是非常有限的,因此安装的显示屏的尺寸不能过大,同时车内人员观看的距离较小(通常小于1m),容易造成视觉疲劳和眩晕。为了实现长距离、大画幅的显示效果,图1为一种光学模组200的结构示意图,在图1中,增强现实光学模组200沿图像源105的出光方向依次设置凸透镜110、胶合透镜120(包括122a和124a)、光学处理单元210(包括214和212)。然而,由于光学模组200中的透镜组件100由凸透镜110和胶合透镜120构成,不仅增加了产品整体的复杂度,导致产品组装复杂、成本较高,且增加了装置的重量,因此,该光学模组200不易安装在座椅后背、头枕等空间,难以满足车载显示的应用要求。此外,还存在头戴显示设备的方案,如图2所示,该头戴显示设备包括沿光路依次设置的图像产生单元1、透镜单元2(包括201-205)、第一光学单元3以及第二光学单元4。其中,图像产生单元1用于产生和发射携带图像信息的光束,透镜单元2用于透射图像产生单元产生的光束并缩小头戴显示光学系统的有效焦距,第一光学单元3用于对光束进行反射和透射,第二光学单元4用于对光束进行反射,经第二光学单元4反射的光束回到第一光学单元3,且经第一光学单元3透射后进入用户的眼睛5。可以看出,该头戴显示设备仍然存在多个透镜,同样导致系统复杂度较高、产品尺寸和厚度较大。当用户长时间佩戴时,舒适度较差,容易造成眩晕和视觉疲劳等不良体验。
有鉴于此,本申请提供一种显示装置和显示系统,结构简单、厚度较薄、重量轻、体积小,能够轻易的安装在座椅的头枕、椅背以及副驾台的狭小空间内,同时结合预矫正畸变的方案对显示效果进行优化,能够实现长距离、大画幅、高成像质量的优秀显示效果。
图3为本申请实施例提供的显示装置的一种应用场景300的示意图。如图3所示,显示装置301设置在座椅的椅背302上,显示装置301能够通过外部视频信号(也可以称为信号源)的输入,生成远距离的放大虚像,提供观看者大画幅、远距的视觉体验,能够满足休闲娱乐、商务办公等多种应用场景的需求。
其中,显示装置301的出光面为视窗,显示装置301所成虚像的像面与眼盒之间的距离为虚拟成像距离(virtual image distance,VID),其中,眼盒为可看清物体的眼动范围。视场角(field of view,FOV)是以眼睛为顶点,以眼睛看到虚像的最大范围的两条边缘构成的夹角,在本申请方案中具体指虚像中心点横向两个点的夹角,即水平视场角。
可以理解的是,作为示例,在图3中,显示装置301安装在汽车或飞机等交通工具的椅背上,构成车载虚像显示系统。在其他一些场景中,显示装置301还可以安装在交通工具的头枕上,或者安装在交通工具的副驾驶台中等,本申请不做限定。此外,显示装置301可以安装在包括但不限于以下交通工具:轿车、卡车、公共汽车、船、飞机、直升飞机、娱乐车、火车等。
图4为本申请实施例提供的一种显示装置400的结构示意图,可以应用于车载显示系统中。如图4所示,显示装置400沿着图像光的传输方向依次布置为图像生成单元401、视窗单元402和图像放大单元403。其中,图像生成单元401用于向视窗单元出射图像光。视窗单元402用于反射来自图像生成单元401的图像光至图像放大单元403,并透射来自图像放大单元403的图像光,视窗单元402还用于人眼通过视窗单元402观看图像光形成的虚像。图像放大单元403用于反射来自视窗单元402的图像光至视窗单元402。
可选地,在本申请方案中,图像放大单元403为自由曲面镜。在一些实施例中,为了提升图像放大单元403的反射效果,降低光能损耗,图像放大单元的内表面(内侧)布置有全反射膜。
具体地,乘客使用显示装置400进行视频图像观看时,图像生成单元401向视窗单元402出射图像光,该图像光经过视窗单元402反射后入射至图像放大单元403,再次经过图像放大单元403反射后入射至视窗单元402,透射视窗单元402,此时,乘客可以通过视窗单元402看到位于远处(如图4所示的600mm)的大画幅视频图像。
在一些实施例中,视窗单元402相对于竖直方向(也可以称为铅垂方向)倾斜放置,即视窗单元402与竖直方向具有一定的夹角α。当显示装置400安装在座椅后背时,视窗单元402与竖直方向的夹角α的范围为0°≤α≤45°。
需要说明的是,视窗单元402与竖直方向的夹角α的设置与多种因素相关,包括但不限于:观看者的视角、安装位置、使用场景等。示例性地,当显示装置400安装在座椅后背时,即在图3所示的使用场景中,为了乘坐的舒适性,座椅后背通常会向后方倾斜,座椅与竖直方向的夹角β范围一般为22°≤β≤25°。同时,人眼通过视窗单元402观看虚像时,视线相对于水平方向具有一定的俯角。此外,还需要考虑后排乘客的安全,避免显示装置400与乘客发生碰撞,因此,通常要求显示设备400在安装时(或者未使用时、或者出厂时),视窗单元402的倾斜平面与座椅后背的倾斜平面保持平行(即视窗单元402的倾斜方向与椅背倾斜方向保持一致),避免视窗单元402倾斜过多而凸出椅背,带来安全隐患。示例性地,如图5所示,若视窗单元402的倾斜平面与座椅后背的倾斜平面不一致时,即视窗单元402的倾斜方向与椅背的倾斜方向不平行,此时,显示装置400将凸出椅背,造成显示装置400较容易与乘客发生碰撞。因此,考虑到座椅的倾斜范围、人眼观看图像时的视线角度以及使用安全等因素,本申请方案将视窗单元402与竖直方向的夹角α的范围设置为0°≤α≤45°,例如优选值25°,从而使显示装置400在安装完成时,能保证乘客的安全和车内座椅的美观。
可以理解的是,为了使乘客观看图像时不受到图像生成单元401出射光的干扰,即当乘客观看显示图像时,不会同时看到图像生成单元401的图像,在本申请实施例中,图像生成单元401的位置布置在视窗单元402与图像放大单元403的上方。示例性地,在图6所示的水平视场角的示意图中,人眼观看的水平极限为图像光#1和图像光#2所生成的图像边缘,那么当图像生成单元401位于最大视场角对应的图像光的范围之外时,人眼将在观看图像时不会看到图像生成单元401。
换句话说,当人眼的观看距离(即人眼与视窗单元402之间的距离,例如可以是250mm)确定,且视窗单元402的倾斜角度确定时,图像生成单元401的位置就可以通过图6所示的关系确定。可以理解的是,图像生成单元401不仅要位于最大水平视场角对应的图像光之外,同时还要位于垂直视场角对应的图像光之外,从而使人眼观图像时,在水平和垂直方向均不会看到图像生成单元中的图像。
此外,图像生成单元401的位置还与显示装置400的眼盒范围有关,通常需要使图像生成单元401出射的边缘图像光(即图6中的图像光#3)经过视窗单源402的上边缘后能够出射在距离眼盒边缘下方约50mm处,从而能够保证人眼观看图像时不会同时看到图像生成单元401中的图像。
需要说明的是,图6描述中所指的上方为相对位置,例如可以理解为人在观看图像的时候,视窗单元的上边沿相对于视窗单元的下边沿为本申请方案所定义的上方。或者,可以理解为相对于座舱空间,人眼相对于座舱地面的方位为本申请方案所定义的上方。可以理解的是,下方为上方的相反方向。
在一些实施例中,在本申请提供的显示装置400中的图像生成单元401的长宽比为16:9。为了减小显示装置400的厚度,在另一些是实施例中,可以将图像生成单元401的长宽比设置为21:9。
图7为本申请实施例提供的显示装置的厚度D与图像生成单元的宽度V的示意图。根据图7可知,视窗单元402的尺寸(倾斜角固定时)与显示装置的视场角(该视场角为显示图像对角线长度所对应的视场角)、观看距离和观看眼盒的范围相关。其中,显示装置的视场角越大,视窗单元402的尺寸越大;观看距离越远,视窗单元402的尺寸越大;观看眼盒的范围越大,视窗单元402的尺寸越大。当视窗单元402的尺寸变大,且保证显示装置400的视场角不变时,显示装置400的厚度D将变大。同时,图像生成单元401的宽度V与视窗单元402的尺寸具有一定的适配性,以保证显示装置400的显示性能。因此,为了平衡显示效果,且保证显示装置的视场角不变,可以将图像生成单元401的宽度减小,从而使显示装置400的厚度D减小。
因此,为了进一步减小显示装置400的厚度,在一些实施例中,可以将图像生成单元401的长宽比从16:9增大为21:9,从而实现减小显示装置厚度的目的。
需要说明的是,图像生成单元401可以采用LCD显示器、硅基液晶(liquid crystalon silicon,LCOS)显示器、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)显示器、微型发光二极管(Micro-LED)显示器、采用miniLED的显示技术的显示器、数字光处理(Digital Light Procession,DLP)显示器或微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystems,MEMS)显示器等,本申请不做限定。
图8为本申请实施例提供的图像生成单元401的一种可能结构。可选地,在一些实施例中,图像生成单元401还包括防眩光(ANTI-glare,AG)膜801。如图8所示,AG膜801可以设置在图像生成单元401的出光表面,从而达到提升图像生成单元401生成的画面的对比度,基于达到提升图像生成单元401的可视角度的目的。其中,AG膜801可以采用包括但不限于玻璃蚀刻法、微粒子添加法、相分离技术法等工艺形成在图像生成单元401的出光表面,本申请不做限定。示例性地,如图8所示,当AG膜801设置在LCD显示器的出光表面时,可以构成包含有AG膜的LCD显示器。
在另一些实施例中,图像生成单元401的出光表面还可以设置有1/4波片802,使图像生成单元401出射的图像光为圆偏光或者椭圆偏振光,从而达到提升图像生成单元401出光均匀性的目的。需要说明的是,当视窗单元402还包括偏振层时,在图像生成单元401的出光面设置1/4波片802还可以起到配合视窗单元402消除环境中的杂散光,提升显示效果的作用。
此外,当图像生成单元401为LCD显示器时,为了降低屏幕背光对图像的影响,降低发光视角,改善显示效果,在一些实施例中,可以在LCD的背光部分内置防窥膜803或其他收窄发光角度的准直单元803。
需要说明的是,图8仅为本申请实施例提供的示例,并不对本申请的保护范围构成限定。换句话数,图像生成单元401可以根据不同的应用需求和不同的显示屏选择一个或者多个上述说明中示例的AG膜、1/4波片和防窥膜等。
图9为本申请实施例提供的图像生成单元401的出光角度θ的示意图。根据图9可知,在本申请方案中,图像生成单元401在长度方向上的出光角度(θL,θR)为25°,在宽度方向上的出光角度(θT,θB)小于或者等于30°。
需要说明的使,在本申请方案中,图像生成单元401的出光亮度Y的范围为Y≥1000nit。
可以理解的是,由于座舱内的乘客的身高并不相同,为了兼顾不同身高乘客的观看体验,优化观看感受,在一些实施例中,可以在显示装置400的壳体两侧设置旋转装置404。
可选地,旋转装置404为手动装置,例如旋转轴等。或者,旋转装置404为电动装置,例如,旋转电机等。具体地,如图10所示,当旋转装置404为手动装置时,可以通过手动上下扳动显示装置调整观看角度。或者,当旋转装置404为电动装置时,通过按钮的开启和停止控制显示装置在竖直方向上旋转,以调整观看角度。
基于上述方案,本申请实施例提供的显示装置400能够实现VID的范围为VID≥2m、竖直方向的眼盒H的范围为H≥20mm、FOV的范围为15°≤FOV≤30°的长距离、大画幅的车载显示效果。与现有方案相比,本申请实施例提供的显示装置元件数量少、厚度薄、装配简单、体积紧凑,能够轻易的安装在车内的狭小空间中(包括座椅头枕、后背、副驾驶台等位置)。
接下来,对本申请提供的显示装置中的视窗单元进行详细说明。
图11为本申请实施例提供的第一种视窗单元1100的示意性结构图,可以理解的是,视窗单元1100为上述图4所示的视窗单元402的一种示例。如图11所示,视窗单元1100包括有机层1101和无机层1102。其中,无机层1102用于反射来自图像生成单元401的图像光,并透射来自图像放大单元403的图像光至有机层1101。有机层1101用于透射来自无机层1102的图像光至人眼。
可选地,无机层1102的材料为无机玻璃。有机层1101的材料可以为热塑性塑料,例如PP材料、PC材料、PMMA材料等,用于提升视窗单元1100的耐化学物质和耐碰撞等特性。
可选地,无机层1102与有机层1101通过光学透明胶(optically clear adhesive,OCA)粘合在一起。
在一些实施例中,视窗单元1100还可以包括分光膜1103,分光膜1103布置在无机层的内表面,分光膜1103用于反射来自图像生成单元401的图像光,并透射来自图像放大单元403的图像光至有机层1101。通过布置分光膜1103,提升视窗单元1100的反射性能,从而降低光能的损耗,进而改善显示效果。
由于视窗单元1100暴露在显示装置外,因此,存在外界环境光入射至有机层1101上并反射进入人眼的情况。为了减少环境光的对观看效果的影响,在另一些实施例中,视窗单元1100还可以包括抗反射膜1104。通过抗反射膜1104布置在有机层1101的外表面,用于降低来自显示装置外部的杂散光在显示装置上的反射。
需要说明的是,视窗单元1100可以根据应用场景和产品性能要求,在表面设置不同的膜层,例如,可以仅设置分光膜1103或抗反射膜1104,或者,同时设置分光膜1103和抗反射膜1104。此外,分光膜1103和抗反射膜1104仅为一种示例,视窗单元1100还可以设置其他元件或薄膜,同样能够提升视窗单元1100的反射性能和/或抗反射性能,这些元件或薄膜均在本申请的保护范围之内。
为了进一步消除外界杂散光对显示图像的影响,提升用户体验,图12为本申请实施例提供的第二种视窗单元1200的示意性结构图,与图11所述的视窗单元1100相比,视窗单元1200通过在有机层和无机层中设置偏振层以消除杂散光。可以理解的是,视窗单元1200为上述图4所示的视窗单元402的一种示例。如图12所示,沿着图像光的透射方向视窗单元1200依次为无机层123、偏振层122和有机层121。其中,无机层123用于反射来自图像生成单元401的图像光,和透射来自图像放大单元403的图像光至偏振层122。偏振层122用于消除来自显示装置外部的杂散光,和透射来自无机层123的图像光至有机层121。有机层121用于透射来自偏振层122的图像光。
可选地,偏振层122与有机层121通过OCA粘合在一起。
在本申请方案中,无机层123的厚度范围为1.2mm≤h1≤2mm,偏振层122的厚度h2为0.3mm≤h2≤0.6mm,有机层1201的厚度范围为1mm≤h3≤2.5mm。
在一种可实现的方式中,偏振层122的结构可以如图12所示,包括线偏振片23和1/4波片24。
示例性地,图13为本申请实施例提供的视窗单元1200消除杂散光的原理示意图。如图13所示,当显示装置外侧的环境光经过线偏振片23后,光线只剩一半的线性偏振光,再次经过1/4波片24后线性偏振光转换为右旋圆偏振光(也可以是左旋圆偏振光,方向通过1/4波片24与线偏振片23的光轴夹角确定),随后,该右旋圆偏振光被无机层23(或者图像放大单元,有一部分光可能会透射无机层23到达图像放大单元)反射后形成左旋圆偏振光(当入射为左旋圆偏振光时,生成右旋圆偏振光)。该左旋圆偏振光再次经过1/4波片24后,生成与入射偏振光偏振方向垂直的出射线偏光,该出射线偏光无法通过线偏振片23到达人眼,从而实现了对入射显示装置的环境光的消除。
可选地,为了提升消光效果,偏振层122还可以包括多个光轴方向平行的线偏光片。
此外,还需要说明的是,在本申请方案中,偏振层122设置在无机层123和有机层121之间,即本申请提供的视窗单元1200的结构使图像光先通过偏振层122后再通过有机层121,这样的布层顺序,能够避免显示图像中出现明暗闪烁点,从而保证显示效果最优。
可以理解的是,在视窗单元1200中,同样可以置不同的膜层,例如,上述提到的分光膜1103和抗反射膜1104中的至少一个,此处不再赘述。此外,无机层123和有机层121的材料同样可以参考上述图所示的视窗单元1100中的相关说明,此处不再赘述。
一般来说,光学系统在生成图像时,通常都存在一定的像差和畸变,为了进一步提升显示效果,本申请实施例提供一种显示系统1400,如图14所示,其中,显示系统1400包括处理设备1401和本申请提供的显示装置,处理器1401与显示装置中的图像生成单元电连接。
在一种可实现的方式中,处理设备1401用于从图像源获取第一图像信息,并将第一图像信息对应的第一图像进行预畸变处理,生成第一图像对应的第二图像信息,并向图像生成单元发送第二图像信息,使得图像生成单元根据第二图像信息生成图像,并出射图像光。
需要说明的是,处理设备1401利用第一图像信息对第一图像进行畸变预矫正的原理,可以参考图15所示的流程,由于图像光经过显示装置出射时,产生的图像存在畸变,因此,处理设备1401通过预畸变处理算法,先对获取的第一图像信息进行预畸变处理,生成反向畸变图像(即第二图像)对应的图像信息,使得图像生成单元出射的图像光为反向畸变图像的图像光,当该图像光通过显示装置出射后,经过显示装置的固有畸变,显示装置显示的图像将不再存在畸变。
在一种可实现的方式中,处理设备1401用于从第二处理器获取第一图像信息,并将第一图像信息对应的第一图像进行预畸变处理,生成第一图像对应的第二图像信息,并向图像生成单元发送第二图像信息,使得图像生成单元根据第二图像信息生成图像,并出射图像光。其中,该第二处理器用于从图像源获取第一图像信息,并对第一图像信息进行包括但不限于图像压缩、增强复原、匹配描述识等处理。
在一些实施例中,处理设备1401还能够对视频源的图像信息进行其他处理,例如,不限于图像压缩、增强复原、匹配描述识等处理,使得处理后的图像信息能够适配图像生成单元。
本申请实施例还提供了一种交通工具,该交通工具上安装有前述的显示系统。可以理解的是,本申请方案可以应用的交通工具包括但不限于汽车、飞机、火车或者轮船等。
图16为本申请实施例提供的显示装置的电路示意图。如图16所示,显示装置中的电路主要包括包含主处理器(host CPU)1201,外部存储器接口1202,内部存储器1203,音频模块1204,视频模块1205,电源模块1206,无线通信模块1207,I/O接口1208、视频接口1209、显示电路1210和调制器1212等。其中,主处理器1201与其周边的元件,例如外部存储器接口1202,内部存储器1203,音频模块1204,视频模块1205,电源模块1206,无线通信模块1207,I/O接口1208、视频接口1209、显示电路1210可以通过总线连接。主处理器1201可以称为前端处理器。
另外,本申请实施例示意的电路图并不构成对显示装置的具体限定。在本申请另一些实施例中,显示装置可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者拆分某些部件,或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件,软件或软件和硬件的组合实现。
其中,主处理器1201包括一个或多个处理单元,例如:主处理器1201可以包括应用处理器(Application Processor,AP),调制解调处理器,图形处理器(GraphicsProcessing Unit,GPU),图像信号处理器(Image Signal Processor,ISP),控制器,视频编解码器,数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP),基带处理器,和/或神经网络处理器(Neural-Network Processing Unit,NPU)等。其中,不同的处理单元可以是独立的器件,也可以集成在一个或多个处理器中。
主处理器1201中还可以设置存储器,用于存储指令和数据。在一些实施例中,主处理器1201中的存储器为高速缓冲存储器。该存储器可以保存主处理器1201刚用过或循环使用的指令或数据。如果主处理器1201需要再次使用该指令或数据,可从所述存储器中直接调用。避免了重复存取,减少了主处理器1201的等待时间,因而提高了系统的效率。
在一些实施例中,显示装置还可以包括多个连接到主处理器1201的输入输出(Input/Output,I/O)接口1208。接口1208可以包括集成电路(Inter-Integrated Circuit,I2C)接口,集成电路内置音频(Inter-Integrated Circuit Sound,I2S)接口,脉冲编码调制(Pulse Code Modulation,PCM)接口,通用异步收发传输器(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter,UART)接口,移动产业处理器接口(Mobile Industry ProcessorInterface,MIPI),通用输入输出(General-Purpose Input/Output,GPIO)接口,用户标识模块(Subscriber Identity Module,SIM)接口,和/或通用串行总线(Universal SerialBus,USB)接口等。上述I/O接口1208可以连接鼠标、触摸板、键盘、摄像头、扬声器/喇叭、麦克风等设备,也可以连接显示装置上的物理按键(例如音量键、亮度调节键、开关机键等)。
外部存储器接口1202可以用于连接外部存储卡,例如Micro SD卡,实现扩展显示装置的存储能力。外部存储卡通过外部存储器接口1202与主处理器1201通信,实现数据存储功能。
内部存储器1203可以用于存储计算机可执行程序代码,所述可执行程序代码包括指令。内部存储器1203可以包括存储程序区和存储数据区。其中,存储程序区可存储操作系统,至少一个功能所需的应用程序(比如通话功能,时间设置功能等)等。存储数据区可存储显示装置使用过程中所创建的数据(比如电话簿,世界时间等)等。此外,内部存储器1203可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件,闪存器件,通用闪存存储器(Universal Flash Storage,UFS)等。主处理器1201通过运行存储在内部存储器1203的指令,和/或存储在设置于主处理器1201中的存储器的指令,执行显示装置的各种功能应用以及数据处理。
显示装置可以通过音频模块1204以及应用处理器等实现音频功能。例如音乐播放,通话等。
音频模块1204用于将数字音频信息转换成模拟音频信号输出,也用于将模拟音频输入转换为数字音频信号。音频模块1204还可以用于对音频信号编码和解码,例如进行放音或录音。在一些实施例中,音频模块1204可以设置于主处理器1201中,或将音频模块1204的部分功能模块设置于主处理器1201中。
视频接口1209可以接收外部输入的音视频信号,其具体可以为高清晰多媒体接口(High Definition Multimedia Interface,HDMI),数字视频接口(Digital VisualInterface,DVI),视频图形阵列(Video Graphics Array,VGA),显示端口(Display port,DP)等,视频接口1209还可以向外输出视频。当显示装置作为车载显示使用时,视频接口1209可以接收周边设备输入的速度信号、电量信号,还可以接收外部输入的VR视频信号。当显示装置使用时,视频接口1209可以接收外部电脑或终端设备输入的视频信号。
视频模块1205可以对视频接口1209输入的视频进行解码,例如进行H.264解码。视频模块还可以对显示装置采集到的视频进行编码,例如对外接的摄像头采集到的视频进行H.264编码。此外,主处理器1201也可以对视频接口1209输入的视频进行解码,然后将解码后的图像信号输出到显示电路1210。
显示电路1210和调制器1212用于显示对应的图像。在本实施例中,视频接口1209接收外部输入的视频源信号,视频模块1205进行解码和/或数字化处理后输出一路或多路图像信号至显示电路1210,显示电路1210根据输入的图像信号驱动调制器1212将入射的偏振光进行成像,进而输出图像光。此外,主处理器1201也可以向显示电路1210输出一路或多路图像信号。
在本实施例中,显示电路1210以及调制器1212属于上述图像生成单元中的电子元件,显示电路1210可以称为驱动电路。
电源模块1206用于根据输入的电力(例如直流电)为主处理器1201和光源1200提供电源,电源模块1206中可以包括可充电电池,可充电电池可以为主处理器1201和光源1200提供电源。光源1200发出的光可以传输到调制器1212进行成像,从而形成图像光信号。
无线通信模块1207可以使得显示装置与外界进行无线通信,其可以提供无线局域网(Wireless Local Area Networks,WLAN)(如无线保真(Wireless Fidelity,Wi-Fi)网络),蓝牙(Bluetooth,BT),全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS),调频(Frequency Modulation,FM),近距离无线通信技术(Near FieldCommunication,NFC),红外技术(Infrared,IR)等无线通信的解决方案。无线通信模块1207可以是集成至少一个通信处理模块的一个或多个器件。无线通信模块1207经由天线接收电磁波,将电磁波信号调频以及滤波处理,将处理后的信号发送到主处理器1201。无线通信模块1207还可以从主处理器1201接收待发送的信号,对其进行调频,放大,经天线转为电磁波辐射出去。
另外,视频模块1205进行解码的视频数据除了通过视频接口1209输入之外,还可以通过无线通信模块1207以无线的方式接收或从外部存储器中读取,例如显示装置可以通过车内的无线局域网从终端设备或车载娱乐系统接收视频数据,显示装置还可以读取外部存储器中存储的音视频数据。
上述显示装置可以安装在交通工具上,请参见图17,图17为本申请实施例提供的一种交通工具的一种可能的功能框架示意图。
如图17所示,交通工具的功能框架中可包括各种子系统,例如图示中的传感器系统12、控制系统14、一个或多个外围设备16(图示以一个为例示出)、电源18、计算机系统20和车载显示系统22。可选地,交通工具还可包括其他功能系统,例如为交通工具提供动力的引擎系统等等,本申请这里不做限定。
其中,传感器系统12可包括若干检测装置,这些检测装置能感受到被测量的信息,并将感受到的信息按照一定规律将其转换为电信号或者其他所需形式的信息输出。如图示出,这些检测装置可包括全球定位系统(global positioning system,GPS)、车速传感器、惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)、雷达单元、激光测距仪、摄像装置、轮速传感器、转向传感器、档位传感器、或者其他用于自动检测的元件等等,本申请并不做限定。
控制系统14可包括若干元件,例如图示出的转向单元、制动单元、照明系统、自动驾驶系统、地图导航系统、网络对时系统和障碍规避系统。可选地,控制系统14还可包括诸如用于控制车辆行驶速度的油门控制器及发动机控制器等元件,本申请不做限定。
外围设备16可包括若干元件,例如图示中的通信系统、触摸屏、用户接口、麦克风以及扬声器等等。其中,通信系统用于实现交通工具和除交通工具之外的其他设备之间的网络通信。在实际应用中,通信系统可采用无线通信技术或有线通信技术实现交通工具和其他设备之间的网络通信。该有线通信技术可以是指车辆和其他设备之间通过网线或光纤等方式通信。
电源18代表为车辆提供电力或能源的系统,其可包括但不限于再充电的锂电池或铅酸电池等。在实际应用中,电源中的一个或多个电池组件用于提供车辆启动的电能或能量,电源的种类和材料本申请并不限定。
交通工具的若干功能均由计算机系统20控制实现。计算机系统20可包括一个或多个处理器2001(图示以一个处理器为例示出)和存储器2002(也可称为存储装置)。在实际应用中,该存储器2002也在计算机系统20内部,也可在计算机系统20外部,例如作为交通工具中的缓存等,本申请不做限定。其中,
处理器2001可包括一个或多个通用处理器,例如图形处理器(graphicprocessing unit,GPU)。处理器2001可用于运行存储器2002中存储的相关程序或程序对应的指令,以实现车辆的相应功能。
存储器2002可以包括易失性存储器(volatile memory),例如RAM;存储器也可以包括非易失性存储器(non-vlatile memory),例如ROM、快闪存储器(flash memory)、HDD或固态硬盘SSD;存储器2002还可以包括上述种类的存储器的组合。存储器2002可用于存储一组程序代码或程序代码对应的指令,以便于处理器2001调用存储器2002中存储的程序代码或指令以实现车辆的相应功能。本申请中,存储器2002中可存储一组用于车辆控制的程序代码,处理器2001调用该程序代码可控制车辆安全行驶,关于如何实现车辆安全行驶具体在本申请下文详述。
可选地,存储器2002除了存储程序代码或指令之外,还可存储诸如道路地图、驾驶线路、传感器数据等信息。计算机系统20可以结合车辆功能框架示意图中的其他元件,例如传感器系统中的传感器、GPS等,实现车辆的相关功能。例如,计算机系统20可基于传感器系统12的数据输入控制交通工具的行驶方向或行驶速度等,本申请不做限定。
车载显示系统22可包括若干元件,例如控制器和车载显示器。控制器222用于根据用户指令生成图像(例如VR内容的图像),并将该图像发送至车载显示器进行显示;车载显示器可以包括图像生成单元、视窗单元和图像放大单元,乘客可以通过视窗单元观看车载显示器呈现的目标图像。其中,车载显示系统中的部分元件的功能也可以由车辆的其它子系统来实现,例如,控制器也可以为控制系统中的元件。
其中,本申请图17示出包括四个子系统,传感器系统12、控制系统14、计算机系统20和车载显示系统22仅为示例,并不构成限定。在实际应用中,交通工具可根据不同功能对车辆中的若干元件进行组合,从而得到相应不同功能的子系统。在实际应用中,交通工具可包括更多或更少的系统或元件,本申请不做限定。
上述交通工具可以为轿车、卡车、公共汽车、船、飞机、直升飞机、娱乐车、火车等,本申请实施例不做特别的限定。
除非另作定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
以上所述仅为本申请一个实施例,并不用以限制本申请,凡在本申请的基础上所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。