透明显示系统以及设置有该透明显示系统的设备

摘要

本发明实施例公开了一种透明显示系统以及设置有该透明显示系统的车载设备，涉及显示领域，能够在例如驾驶车辆等应用场景中避免强烈光源对人眼产生刺激作用，利于使用者的安全、舒适。所述透明显示系统包括：人眼位置确定单元，用于确定使用者眼睛的位置；光源位置确定单元，用于确定外部光源的位置；投影坐标计算单元，用于根据使用者眼睛的位置和外部光源的位置计算出投影区域的坐标分布，所述投影区域为使用者透过透明显示单元进行观看时感觉刺眼因此需要进行遮挡的区域；控制单元，用于根据所述投影区域的坐标分布生成显示控制信号；透明显示单元，遮挡在使用者的观看方向上，用于根据所述显示控制信号进行显示，在所述投影区域实现遮挡。

说明书

技术领域

本发明涉及显示领域，尤其涉及一种透明显示系统以及设置有该透明显示 系统的设备。

背景技术

液晶显示器发展迅速，现已成为显示领域的主流，应用于生活中的各个领 域，近年来，已知有搭载在汽车等车辆中的车载显示系统，多以各种导航装置、 车载电视为代表，但现有车载显示系统多用于向用户(代表性的是驾驶员)显示 各种信息，对驾驶员进行驾驶本身并没有实质性帮助，例如，开车过程中经常 遇到强烈光源如太阳、前方车辆的远光灯等，会对驾驶员人眼产生刺激作用， 不利于驾驶过程中的安全、舒适。

发明内容

本发明的实施例提供一种透明显示系统以及设置有该透明显示系统的设 备，能够在例如驾驶车辆等应用场景中避免强烈光源对人眼产生刺激作用，利 于使用者的安全、舒适。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种透明显示系统，包括：

人眼位置确定单元，用于确定使用者眼睛的位置，并将眼睛位置信息输出 给投影坐标计算单元；

光源位置确定单元，用于确定外部光源的位置，并将外部光源位置信息输 出给投影坐标计算单元；

投影坐标计算单元，用于根据所述眼睛位置信息和所述外部光源位置信息 计算出投影区域的坐标分布，并将所述坐标分布对应的坐标分布信息输出给控 制单元，所述投影区域为透明显示单元中需要进行遮挡的区域；

控制单元，用于根据所述坐标分布信息生成显示控制信号，并将所述显示 控制信号输出给透明显示单元；

透明显示单元，用于根据所述显示控制信号进行显示，在所述投影区域实 现遮挡。

进一步地，所述透明显示系统还包括：用于检测使用者所处环境的光亮度 的光传感器；

所述透明显示单元为透明显示器，所述根据所述显示控制信号进行显示包 括：在所述透明显示器上显示掩膜画面以实现遮挡，所述控制单元包括：计算 模块和掩膜画面生成模块，

所述光传感器用于将检测到的光亮度信息输出给所述计算模块；

所述计算模块用于根据所述光亮度信息，计算所述投影区域每一像素的填 充灰阶；

所述掩膜画面生成模块用于将与所述投影区域相对应区域的像素设置成所 述填充灰阶，其余区域的像素均设置成透明，从而生成掩膜画面。

可选地。所述透明显示单元包括：上偏振片、下偏振片和设置在所述上偏 振片、所述下偏振片之间的偏振开关屏，所述上偏振片与所述下偏振片的偏振 方向相互垂直，所述偏振开关屏包括多个偏振单元，所述偏振单元处于关闭状 态时，产生偏光极性，偏振光通过时偏振方向改变90度，所述偏振单元处于开 启状态时，偏振光通过时不改变偏振方向；

所述控制单元包括：遮挡区域分析模块，以及控制所述偏振单元的偏振开 关控制电路；所述遮挡区域分析模块用于根据投影区域的所述坐标分布信息， 确定所述偏振开关屏上与所述投影区域相对应的偏振单元，并生成开启该些偏 振单元的指令，输入所述偏振开关控制电路。

优选地，所述偏振开关屏采用光控双折射模式的液晶制成。

可选地，所述人眼位置确定单元，具体包括：

图像传感器，用于获取包括使用者眼睛的图像信息；

人眼识别模块，用于从所述包括使用者眼睛的图像信息中识别使用者的眼 睛处对应的信息；

人眼位置计算模块，用于根据从所述图像信息中识别出的使用者的眼睛处 对应的信息，计算使用者眼睛位置信息。

可选地，所述光源位置确定单元，具体包括：

图像传感器，用于获取包括外部光源的图像信息；

光源识别模块，用于从所述包括外部光源的图像信息中识别外部光源处对 应的信息；

光源位置计算模块，用于根据所述包括外部光源的图像信息中识别出的外 部光源处对应的信息，计算外部光源位置信息。

可选地，所述人眼位置确定单元具体用于获得使用者的左眼坐标和右眼坐 标；

所述光源位置确定单元具体用于获得所述外部光源的最左端和最右端的坐 标，所述外部光源的最左端和最右端分别为，使用者的双眼、所述外部光源的 中心所限定的平面与所述外部光源轮廓线的两个交点；

所述投影坐标计算单元具体用于根据第一连线和第二连线与所述透明显示 单元的相交点，确定所述投影区域的坐标分布，所述第一连线为使用者的左眼 与所述外部光源的最左端的连线，所述第二连线为使用者的右眼与所述外部光 源的最右端的连线。

优选地，所述投影坐标计算单元，还具体用于按所述透明显示单元的帧频 率，对所述投影区域的坐标分布进行刷新，并将刷新后坐标分布对应的坐标分 布信息输出给所述控制单元；

所述控制单元，还具体用于根据所述刷新后坐标分布对应的坐标分布信息 刷新显示控制信号，并将刷新后的所述显示控制信号输出给透明显示单元。

本发明实施例还提供一种设备，设置有任一项所述的透明显示系统。

具体地，所述设备为车载设备，所述透明显示系统中的透明显示单元设置 在车辆的挡风玻璃上，或者，所述透明显示系统中的透明显示单元与所述挡风 玻璃集成为一体结构。

本发明实施例透明显示系统以及设置有该透明显示系统的设备，包括：人 眼位置确定单元、光源位置确定单元、投影坐标计算单元、控制单元和透明显 示单元。工作时，投影坐标计算单元先根据使用者眼睛的位置和外部光源的位 置计算出透明显示单元上感觉刺眼需要进行遮挡的投影区域，输出给控制单元； 控制单元据此生成显示控制信号输出给透明显示单元，透明显示单元根据显示 控制信号进行显示，在所述投影区域实现遮挡，从而在例如驾驶车辆等应用场 景中避免强烈光源对人眼产生刺激作用，利于使用者的安全、舒适。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要 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它的附图。

图1为本发明实施例提供的透明显示系统的结构框图；

图2为本发明实施例中根据使用者眼睛的位置和外部光源的位置确定投影 区域示意图；

图3为本发明实施例提供的第一种透明显示系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第二种透明显示系统中透明显示单元的结构示 意图；

图5为本发明实施例提供的第二种透明显示系统的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的第二种透明显示系统中偏振开关控制电路的工 作原理示意图。

具体实施方式

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。

实施例一

本发明实施例提供一种透明显示系统，如图1所示，该透明显示系统包括： 人眼位置确定单元10，用于确定使用者眼睛的位置，并将眼睛位置信息输出给 投影坐标计算单元30；光源位置确定单元20，用于确定外部光源的位置，并将 外部光源位置信息输出给投影坐标计算单元30；投影坐标计算单元30，用于根 据所述眼睛位置信息和所述外部光源位置信息计算出投影区域的坐标分布，并 将所述坐标分布对应的坐标分布信息输出给控制单元40，所述投影区域为透明 显示单元中需要进行遮挡的区域；控制单元40，用于根据所述坐标分布信息生 成显示控制信号，并将所述显示控制信号输出给透明显示单元50；透明显示单 元50，用于根据所述显示控制信号进行显示，在所述投影区域实现遮挡。

本发明实施例的人眼位置确定单元10用于确定使用者眼睛的位置，光源位 置确定单元20用于确定外部光源的位置，其具体实现方式存在多种，本发明实 施例对此不做限定，可以是本领域技术人员所熟知的任意实现方式。例如，可 以通过拍摄图像，然后采用识别技术从所拍摄的图像中识别出使用者的眼睛(或 者外部光源)，从而确定使用者的眼睛(或外部光源)的位置。

投影坐标计算单元30用于根据使用者眼睛的位置和外部光源的位置计算出 投影区域的坐标分布，投影区域即使用者观看透明显示单元时感觉刺眼因此需 要进行遮挡的区域，其具体实现方式也存在多种，例如光学工程师可以根据光 路图进行确定，也可以具体应用中根据经验进行设定。

其中，一种简单易行的方案如图2所示，本发明实施例以人的左眼坐标以及 右眼坐标作为眼睛位置信息作为说明，但不限于此，也可以将左眼以及右眼的 坐标信息合并作为眼睛位置信息。从使用者的左眼C、右眼D向外部光源11的最 左侧A、最右侧B作两条切线AC和DB，AC和DB与透明显示单元50的交点为E和 F，根据交点E、F的坐标通过加权确定投影区域。例如，投影区域一般设置为圆 或椭圆，具体而言，以交点E、F确定的线段EF为椭圆的长轴，线段EF的长度通 过乘以一权值获得椭圆的短轴，其中，该权值一般小于等于1，其具体取值可根 据实际情况和经验进行设定。当然，本领域技术人员可以理解的是，图2所示的 投影区域的确定方式仅为一种可能的实施方式而并不应该被认定为是对本发明 的进一步限定。

控制单元40根据所述投影区域的坐标分布生成显示控制信号，透明显示单 元50根据所述显示控制信号进行显示，在投影区域实现遮挡，此处所述的遮挡 可以是不透光遮挡，也可以是减少透过率的灰度遮挡。控制单元40针对投影区 域生成显示控制信号，从而在透明显示单元50上实现遮挡。透明显示单元50的 显示原理存在多种实现方式，例如液晶显示、有机发光显示、场致电子发射显 示等等，而控制单元40的具体结构与透明显示单元50的显示原理有关，在下述 的更为具体的实施例中再进一步详细阐述。

本发明实施例提供的透明显示系统，先根据使用者眼睛的位置和外部光源 的位置计算出感觉刺眼需要进行遮挡的投影区域，以坐标分布信息的形式输出 给控制单元；控制单元据此生成显示控制信号输出给透明显示单元，透明显示 单元根据显示控制信号进行显示，在所述投影区域实现遮挡，从而在例如驾驶 车辆等应用场景中避免强烈光源对人眼产生刺激作用，利于使用者的安全、舒 适。

本发明实施例提供的透明显示系统，可以安装在车辆或眼镜上，或者安装 在橱窗，办公大楼等的窗户，防止外部光源产生眩光。为了本领域技术人员更 好的理解本发明实施例提供的透明显示系统，下面以安装在车辆上的透明显示 系统为例，对本发明提供的透明显示系统进行详细说明。

如图3所示，本实施例提供一种用于汽车上的透明显示系统，该透明显示系 统包括：人眼位置确定单元10、光源位置确定单元20、投影坐标计算单元30、 控制单元40、透明显示单元50，还包括：用于检测使用者所处环境的光亮度(此 处特指驾驶室内的光亮度)的光传感器60。本实施例中的透明显示单元50为透 明显示器，具体而言，透明显示器中的透明显示面板层叠在车载挡风玻璃上或 直接作为车载挡风玻璃。

其中，本实施例所述人眼位置确定单元10，具体包括：图像传感器101，用 于获取包括使用者眼睛的图像信息；人眼识别单元102，用于从包括使用者眼睛 的图像信息中识别使用者的眼睛处对应的信息；人眼位置计算模块103，用于根 据从所述图像信息中识别出的使用者的眼睛处对应的信息，计算使用者眼睛位 置信息。所述光源位置确定单元20具体包括：图像传感器201，用于获取包括外 部光源的图像信息；光源识别模块202，用于从所述包括外部光源的图像信息中 识别外部光源处对应的信息；光源位置计算模块203，用于根据所述包括外部光 源的图像信息中识别出的外部光源处对应的信息，计算外部光源位置信息。其 中，图像传感器101、202可以为摄像头等装置。

投影坐标计算单元30用于根据使用者眼睛的位置和外部光源的位置计算出 投影区域的坐标分布，并输出给控制单元，多样其具体实现方式也存在多种， 下面仅举出一种简单易行的方案作为范例。

本实施例透明显示系统中的坐标系统可以任意选择，下面所述以汽车挡风 玻璃的左上方定位为坐标系原点，水平面为XY轴限定的平面，竖直方向为Z轴 方向，人眼、外部光源(以太阳为例)和挡风玻璃透明面板处于该坐标系内。

本实施例所述人眼位置确定单元10具体用于获得使用者的左眼坐标和右眼 坐标；所述光源位置确定单元20具体用于获得外部光源的最左端和最右端的坐 标。具体而言，本实施例中安装有两个图像传感器101、202，图像传感器101对 人双眼图像进行采集，经人眼识别单元102、人眼位置计算模块103后可获得人 左眼坐标C(Xc,Yc)、右眼坐标D(Xd,Yd)；同理，图像传感器202及光源识别 模块202、光源位置计算模块203可获得太阳70在坐标系的位置，获得太阳70最 左端坐标A(Xa,Ya)、最右端坐标B(Xb,Yb)，太阳70的最左端和最右端分别为，使 用者的双眼、太阳70的中心所限定的平面与太阳70轮廓线的两个交点。使用者 的左眼C(Xc,Yc)与太阳70的最左端坐标A(Xa,Ya)的连线记为第一连线AC，使 用者的右眼D(Xd,Yd)与太阳70的最右端B(Xb,Yb)的连线记为第二连线BD，基 于直线与平面相交，通过投影坐标计算单元30可获得第一连线AC与挡风玻璃平 面的交点坐标E(Xe,Ye)，以及第二连线BD与挡风玻璃平面的交点坐标F(Xf,Yf)。 然后，投影坐标计算单元30根据交点坐标E(Xe,Ye)和交点坐标F(Xf,Yf)，确 定投影区域的坐标分布。举例而言，图3中投影区域设置为椭圆，以交点E、F确 定的线段EF为椭圆的长轴，线段EF的长度通过乘以一权值获得椭圆的短轴，其 中，该权值一般小于等于1，可根据实际情况和经验进行设定。另外，还可以从 左眼处作太阳轮廓线上各点坐标的切线，该些切线与挡风玻璃相交形成第一投 影区域，类似地，从右眼处作太阳轮廓线上各点坐标的切线形成第二投影区域， 第一、第二投影区域的并集确定本实例所述的投影区域。

具体实施遮挡区域80至少覆盖上述方法确定的投影区域，遮挡区域80也可 以是成比例大于阳光在挡风玻璃的投影区域。遮挡区域80可随人眼与太阳相对 位置关系变化，例如按帧频率60Hz进行更新。

本实施例投影坐标计算单元根据所述显示控制信号进行显示包括：在透明 显示器上显示掩膜画面以实现遮挡，本实施例输入到透明显示单元50的显示控 制信号包括：用以在透明显示器上显示以实现遮挡的掩膜画面，控制单元40具 体产生与阳光在挡风玻璃的投影区域相对应的掩膜画面，因此控制单元40具体 包括：计算模块401和掩膜画面生成模块402。光传感器60用于将检测到的光亮 度信息输出给计算模块401；计算模块401根据所述光亮度信息，计算投影区域 每一像素的填充灰阶，所述填充灰阶的具体取值，只要使最后透明显示单元显 示掩膜画面时，外部光源的直射光透过灰阶填充的投影区域后，使用者不再感 觉刺眼即可。本领域技术人员可以根据具体情况及经验进行设置，使用者所处 环境越暗，所述填充灰阶的效果越接近不透光遮挡，使用者所处环境越亮时， 所述填充灰阶的效果越接近透明。

具体实施时，所述填充灰阶的具体取值，一般要达到如下效果：外部光源 的直射光透过透明显示器后，其亮度与使用者所处环境的光亮度接近。具体而 言，光传感器60采集驾驶室内的环境光亮度，计算模块401基于采集的亮度值， 对投影区域对应的填充形状内的填充灰阶进行自适应计算，使得太阳光经过掩 膜图像的遮挡后，不会对人眼造成明显的刺激，即掩膜图像处光透过率(掩膜 图像中因填充灰阶产生的光透过率)为：

驾驶室内环境光亮度/(挡风玻璃外表面处太阳光的亮度×透明显示面板的 固有透过率)。

然后通过因填充灰阶产生的面板透过率-灰度的对应曲线，即可获得掩膜图 像填充内所对应的填充灰阶。而与投影区域相对应区域之外所对应的灰阶为 L255(透明)，也可以是其他灰阶画面。掩膜画面生成模块402用于将与投影区 域相对应区域的像素设置成所述填充灰阶，其余区域的像素均设置成透明，从 而生成掩膜画面，显示掩膜画面输入透明显示器进行显示，在投影区域实现遮 挡。

其中，投影坐标计算单元30可按透明显示单元50的帧频率，对投影区域的 坐标分布进行刷新(也可以是按其他频率进行刷新，如帧频率的2倍或帧频率的 1/2、1/3等)，并将刷新后的坐标分布对应的坐标分布信息输出给控制单元40，

遮挡区域80也可以是成比例大于阳光在挡风玻璃的投影面积，遮挡区域80的位 置随人眼与太阳相对位置关系变化，例如按帧频率60Hz进行更新。控制单元40 也随之按透明显示单元50的帧频率刷新显示控制信号。控制单元40根据所述刷 新后坐标分布对应的坐标分布信息，并将刷新后的所述显示控制信号输出给透 明显示单元50，最终可在汽车挡风玻璃上显示自适应的灰阶画面，其上遮挡区 域80的形状、位置和灰阶随太阳光亮度、人眼与太阳的直线位置而变化，对太 阳光引起的眩光区域进行有效遮挡，避免开车过程中强烈太阳光对人眼引起的 刺激作用，利于驾驶过程中安全、舒适。

如图4和图5所示，本实施例还提供第二种透明显示系统，也可用于汽车的 挡风玻璃，下面叙述中也以该种应用场景为例，不同之处在于：

本实施例所述透明显示单元如图4所示，包括：上偏振片51、下偏振片52和 设置在上偏振片51、下偏振片52之间的偏振开关屏53，上偏振片51与下偏振片 52的偏振方向相互垂直，偏振开关屏53包括多个偏振单元530，偏振单元530处 于关闭状态时，产生偏光极性，偏振光通过时偏振方向改变90度，偏振单元530 处于开启状态时，偏振光通过时不改变偏振方向。其中优选地，所述偏振开关 屏53可采用光控双折射模式的液晶制成，每一偏振单元530内部对应一可独立驱 动的电极。

本实施例所述控制单元包括：遮挡区域分析模块403，以及控制偏振单元530 的偏振开关控制电路404；遮挡区域分析模块403用于根据投影区域的坐标分布 信息，确定哪些偏振单元530与投影区域相对应，并生成控制该些偏振单元530 开启的指令，输入偏振开关控制电路404。偏振开关控制电路404进行转换信号 转换，根据开启指令生成开启与投影区域相对应的偏振单元530的显示控制信 号，这样，在与投影区域相对应的偏振单元530处于开启状态时，通过上偏振片 51形成的偏振光通过时不改变偏振方向，仍然与上偏振片51的偏振方向一致， 因此到下偏振片52处时，偏振光被遮挡。而投影区域之外的偏振单元530处于关 闭状态，偏振光通过时偏振方向改变90度，与下偏振片52偏振方向一致，偏振 光直接通过，不受遮挡。

具体实施时，本发明实施例将挡风玻璃显示区域划分为M×N个区域，每一 区域设置一偏振单元530，对应一可独立驱动的电极。对应各个区域的标识变量 为Top1,Top2…TopN，根据投影坐标计算单元30的结果，将对应需要进行遮挡的 分区的设置为逻辑1，不需要遮挡的分区设置为逻辑0。

如图6所示，为偏振开关控制电路404的工作原理示意图。按照遮挡区域分 析模块403输出的逻辑结果Top1,Top2…TopN，偏振开关控制电路404中的多路选 择开关选择不同的参考电压(与投影区域相对应的偏振单元530施加高电平H， 其余偏振单元530施加低电平L)，其中遮挡区域分析模块403输出的逻辑结果 Top1,Top2…TopN的取值为数值1时，对应输出高电平H；取值为数值0时，对应 输出低电平L，从而实现数模电压转换，输出起偏电压V1，V2，..VN，其分别 输入到各个偏光单元530，从而对偏振开关屏53的各个区域实现偏振控制。与投 影区域相对应的偏振单元530因施加高电平H而实现遮挡的效果，其余偏振单元 530因施加低电平L而呈现透明或半透明效果。如此，可以通过控制光线的透过 与遮挡来实现投影区域的遮挡。

可见，本实施例提供的第二种透明显示系统，根据投影区域的坐标分布信 息，直接控制投影区域的偏振单元530的开关，从而控制光线的透过与遮挡，实 现投影区域的遮挡。本实施例提供的第二种透明显示系统，不需要像图3所示透 明显示系统那样生成掩模画面进行显示。

此外，本实施中的投影坐标计算单元30和控制单元40还可按透明显示单元 50的帧频率刷新显示控制信号，即偏振单元530的开关按一定频率进行刷新，最 终可在汽车挡风玻璃上显示自适应的遮挡图形，其遮挡区域80的形状、位置随 太阳光亮度、人眼与太阳的直线位置而变化，对太阳光引起的眩光区域进行有 效遮挡，避免开车过程中强烈太阳光对人眼引起的刺激作用，利于驾驶过程中 安全、舒适。

本发明实施例还提供一种设备，设置有任一项所述透明显示系统。该设备 可应用于任何能遭遇眩光的应用场景，如该设备可以直接为汽车、火车、飞机 等交通工具，还可以是眼镜、橱窗等任何可能遭遇眩光的应用场景使用的产品 或部件，或者将该设备设置在这些产品或部件上。避免强烈光源对人眼产生刺 激作用，保护视力，同时利于使用者的安全、舒适。

具体地，该设备可为一种车载设备，这时透明显示系统中的透明显示单元 设置在车辆的挡风玻璃上，或者，所述透明显示系统中的透明显示单元与所述 挡风玻璃集成为一体结构。基于上述的描述，该车载设备可避免开车过程中强 烈太阳光对人眼引起的刺激作用，利于驾驶过程中安全、舒适。

为了便于清楚说明，在本发明中采用了第一、第二等字样对相似项进行类 别区分，该第一、第二字样并不在数量上对本发明进行限制，只是对一种优选 的方式的举例说明，本领域技术人员根据本发明公开的内容，想到的显而易见 的相似变形或相关扩展均属于本发明的保护范围内。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相 似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程， 是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算 机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。 其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory， ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于 此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到 的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围 应该以权利要求的保护范围为准。