本申請涉及光學(xué)成像，更具體地涉及一種車內(nèi)空中裸眼三維成像系統(tǒng)和車輛。

背景技術(shù)：

1、目前的人機交互方式主要集中在語音交互，即駕駛員通過語音輸入控制信號，車機再以語音形式顯示輸出。而隨著智能汽車各種新功能的不斷融入以及性能的不斷升級優(yōu)化，傳統(tǒng)的語音交互方式由于形式單一，難以滿足駕駛員與汽車之間日益升級的人機交互需求。基于此，人們提出可結(jié)合三維(3d)成像技術(shù)和虛擬數(shù)字人技術(shù)在車內(nèi)構(gòu)建一個具象化的車載三維虛擬人，作為駕駛員與智能座艙之間的交互媒介，以聲音、圖像等多種交互方式，提升人機交互的準確性、安全性和娛樂性?；诖?，研究智能汽車人機交互過程中一種全新的信息輸出方式(三維虛擬人顯示)的關(guān)鍵技術(shù)，對智能汽車領(lǐng)域的更進一步發(fā)展具有重要意義。

2、實現(xiàn)車載三維虛擬人的必備條件之一，是搭建車內(nèi)可實現(xiàn)空中裸眼三維成像的光學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要涉及兩方面的關(guān)鍵技術(shù)：實現(xiàn)空中成像和裸眼三維成像。空中成像目前有基于半反半透膜和凹面反射鏡的懸浮系統(tǒng)，裸眼三維成像目前有基于雙目視差原理的裸眼三維成像系統(tǒng)，但是現(xiàn)有的空中成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)難以與汽車風擋結(jié)合，同時現(xiàn)有的裸眼三維成像系統(tǒng)的成像效果為虛像難以將圖像聚焦在車內(nèi)，在車內(nèi)空中成實像，實現(xiàn)車內(nèi)空中裸眼三維成像效果。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題而提出了本申請。根據(jù)本申請一方面，提供了一種車內(nèi)空中裸眼三維成像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括圖像源、擴瞳模塊、匯聚模塊和反射模塊，其中：所述圖像源用于向所述擴瞳模塊發(fā)射包含第一圖像信息的第一光束和包含第二圖像信息的第二光束；所述擴瞳模塊用于對所述第一光束和所述第二光束進行擴瞳，得到第一擴瞳后光束和第二擴瞳后光束；所述匯聚模塊位于所述擴瞳模塊的出光側(cè)，用于將所述第一擴瞳后光束和所述第二擴瞳后光束進行匯聚，得到第一匯聚后光束和第二匯聚后光束；所述反射模塊位于所述匯聚模塊的出光側(cè)，用于將所述第一匯聚后光束反射到第一眼盒范圍，并將所述第二匯聚后光束反射到第二眼盒范圍，從而形成裸眼可視的空中三維實像。

2、在本申請的一個實施例中，所述擴瞳模塊包括第一擴瞳模塊和第二擴瞳模塊，所述第一擴瞳模塊用于對所述第一光束進行擴瞳得到所述第一擴瞳后光束，所述第二擴瞳模塊用于對所述第二光束進行擴瞳得到所述第二擴瞳后光束。

3、在本申請的一個實施例中，所述圖像源包括第一圖像源和第二圖像源，所述第一圖像源用于向所述第一擴瞳模塊發(fā)射所述第一光束，所述第二圖像源用于向所述第二擴瞳模塊發(fā)射所述第二光束。

4、在本申請的一個實施例中，所述匯聚模塊包括第一匯聚模塊和第二匯聚模塊，其中，所述第一匯聚模塊位于所述第一擴瞳模塊的出光測，用于將所述第一擴瞳后光束進行匯聚，得到所述第一匯聚后光束；所述第二匯聚模塊位于所述第二擴瞳模塊的出光測，用于將所述第二擴瞳后光束進行匯聚，得到所述第二匯聚后光束。

5、在本申請的一個實施例中，所述第一匯聚模塊和所述第二匯聚模塊包括透鏡或透鏡組，所述第一匯聚模塊位于所述第一擴瞳模塊和所述反射模塊之間，所述第二匯聚模塊位于所述第二擴瞳模塊和所述反射模塊之間。

6、在本申請的一個實施例中，所述第一匯聚模塊和所述第二匯聚模塊包括攜帶透鏡信息的全息光柵結(jié)構(gòu)，所述第一匯聚模塊位于所述第一擴瞳模塊上或者位于所述反射模塊上，所述第二匯聚模塊位于所述第二擴瞳模塊上或者位于所述反射模塊上。

7、在本申請的一個實施例中，所述反射模塊為風擋玻璃。

8、在本申請的一個實施例中，所述第一擴瞳模塊和所述第二擴瞳模塊包括波導(dǎo)片。

9、在本申請的一個實施例中，所述波導(dǎo)片為體全息光柵波導(dǎo)片或浮雕光柵波導(dǎo)片。

10、在本申請的一個實施例中，所述第一眼盒范圍和所述第二眼盒范圍小于人眼間距，所述第一眼盒范圍與所述第二眼盒范圍的邊界間距小于所述人眼間距。

11、在本申請的一個實施例中，所述圖像源僅包括一個圖像源，所述圖像源與所述第一擴瞳模塊和所述第二擴瞳模塊之間設(shè)置有時序控制模塊，所述時序控制模塊用于控制所述圖像源交替發(fā)射所述第一光束和所述第二光束。

12、根據(jù)本申請的另一方面，提供了一種車輛，所述車輛包括上述車內(nèi)空中裸眼三維成像系統(tǒng)。

13、本申請的車內(nèi)空中裸眼三維成像系統(tǒng)和車輛通過將圖像源發(fā)射的光束耦合進入擴瞳模塊后出射，出射光束經(jīng)過匯聚模塊匯聚后再經(jīng)過反射模塊反射進入第一眼盒范圍和第二眼盒范圍，通過雙目視差原理得到裸眼可視的空中三維實像。從而可以實現(xiàn)在車內(nèi)構(gòu)建一個具象化的空中裸眼三維虛擬人，提升了智能汽車領(lǐng)域人機交互的準確性、安全性和娛樂性。

技術(shù)特征：

1.一種車內(nèi)空中裸眼三維成像系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括圖像源、擴瞳模塊、匯聚模塊和反射模塊，其中：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述擴瞳模塊包括第一擴瞳模塊和第二擴瞳模塊，所述第一擴瞳模塊用于對所述第一光束進行擴瞳得到所述第一擴瞳后光束，所述第二擴瞳模塊用于對所述第二光束進行擴瞳得到所述第二擴瞳后光束。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像源包括第一圖像源和第二圖像源，所述第一圖像源用于向所述第一擴瞳模塊發(fā)射所述第一光束，所述第二圖像源用于向所述第二擴瞳模塊發(fā)射所述第二光束。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述匯聚模塊包括第一匯聚模塊和第二匯聚模塊，其中，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一匯聚模塊和所述第二匯聚模塊包括透鏡或透鏡組，所述第一匯聚模塊位于所述第一擴瞳模塊和所述反射模塊之間，所述第二匯聚模塊位于所述第二擴瞳模塊和所述反射模塊之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一匯聚模塊和所述第二匯聚模塊包括攜帶透鏡信息的全息光柵結(jié)構(gòu)，所述第一匯聚模塊位于所述第一擴瞳模塊上或者位于所述反射模塊上，所述第二匯聚模塊位于所述第二擴瞳模塊上或者位于所述反射模塊上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述反射模塊為風擋玻璃。

8.根據(jù)權(quán)利要求2-6中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一擴瞳模塊和所述第二擴瞳模塊包括波導(dǎo)片。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述波導(dǎo)片為體全息光柵波導(dǎo)片或浮雕光柵波導(dǎo)片。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一眼盒范圍和所述第二眼盒范圍小于人眼間距，所述第一眼盒范圍與所述第二眼盒范圍的邊界間距小于所述人眼間距。

11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像源僅包括一個圖像源，所述圖像源與所述第一擴瞳模塊和所述第二擴瞳模塊之間設(shè)置有時序控制模塊，所述時序控制模塊用于控制所述圖像源交替發(fā)射所述第一光束和所述第二光束。

12.一種車輛，其特征在于，所述車輛包括如權(quán)利要求1-11中的任一項所述的車內(nèi)空中裸眼三維成像系統(tǒng)。

技術(shù)總結(jié)
一種車內(nèi)空中裸眼三維成像系統(tǒng)和車輛，包括：圖像源、擴瞳模塊、匯聚模塊和反射模塊，其中：所述圖像源用于向所述擴瞳模塊發(fā)射包含第一圖像信息的第一光束和包含第二圖像信息的第二光束；所述擴瞳模塊用于對所述第一光束和所述第二光束進行擴瞳，得到第一擴瞳后光束和第二擴瞳后光束；所述匯聚模塊位于所述擴瞳模塊的出光側(cè)，用于將所述第一擴瞳后光束和所述第二擴瞳后光束進行匯聚，得到第一匯聚后光束和第二匯聚后光束；所述反射模塊位于所述匯聚模塊的出光側(cè)，用于將所述第一匯聚后光束反射到第一眼盒范圍，并將所述第二匯聚后光束反射到第二眼盒范圍，從而形成裸眼可視的空中三維實像。

技術(shù)研發(fā)人員：鐘益林,吳春芬,余峰,黃江,蘇鋒武
受保護的技術(shù)使用者：比亞迪股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21