成像装置及其控制方法与流程

1.本发明涉及光学显示技术领域，更具体地，涉及一种成像装置及其控制方法。


背景技术：

2.随着光学技术发展，包括液晶面板、发光二极管的显示装置已经充分应用在各种领域中。这类显示装置更是充分应用在例如是汽车、机车的车辆中，借以提供驾驶一种更完善的辅助。
3.为了在现代的车辆中提高舒适性和安全性，越来越多的车辆配备了抬头显示器(hud：head-up display)。通常抬头显示器是通过反射成像系统将小显示屏显示的行车信息成像为悬浮在发动机盖上方的虚拟的图像(虚像)。由于驾驶员不必低头、眼睛不需要重新聚焦就能观察到重要的行车信息，驾驶员的视线能够一直保持在路面，提高了驾驶的安全性，因此hud正在广泛应用于车辆中，给与车辆中驾驶员和乘客等观察者带来较好的视觉体验。
4.由于不同驾驶员感知环境光的感觉不同，所以看hud虚像的时候亮度需求也不同。现有车辆配备的抬头显示器中需要调光时，主要通过驾驶员目视投影亮度，并通过手动按按键来实现背光模组的调光，此种调光方案容易出现以下问题：若按键调光的步进比较细腻，则按下按键次数很多容易使人出现疲劳；若按键调光的步进大则容易出现难以调节到最佳亮度的问题。并且该调光控制的过程需要车辆本身的微控制单元(microcontroller unit，mcu)的参与，如需要mcu来进行模数转换的操作等，会占用mcu宝贵的资源，或者需要提高mcu的规格才能实现亮度调节，导致整个模组的成本大大增加。
5.因此，提供一种不仅可以对入射的环境光亮度检测，实现对成像亮度自动调光的功能，还可以降低对模组的硬件资源需求，有利于降低成本的成像装置及其控制方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种成像装置及其控制方法，以解决现有技术中成像亮度随环境光亮度调节的过程复杂，不易精准操作，且环境光亮度检测容易占用模组的硬件资源，导致成本增加的问题。
7.本发明公开了一种成像装置，包括：图像生成模组、平面镜、自由曲面成像镜；图像生成模组包括第一出光面，第一出光面的出射光线投射至平面镜，经平面镜反射至自由曲面成像镜，形成虚像；图像生成模组包括至少一个第一光感元件、与第一光感元件电连接的调光控制电路；外界环境光投射至自由曲面成像镜，经自由曲面成像镜反射至平面镜，经平面镜反射至图像生成模组上的第一光感元件；调光控制电路根据第一光感元件的测量值调整图像生成模组的发光亮度，改变虚像的成像亮度。
8.基于同一发明构思，本发明还公开了一种成像装置的控制方法，该控制方法包括调光方法和成像方法；调光方法包括：外界环境光投射至自由曲面成像镜，经自由曲面成像
镜反射至平面镜，经平面镜反射至图像生成模组上的第一光感元件；调光控制电路根据第一光感元件的测量值调整图像生成模组的发光亮度；成像方法包括：图像生成模组的第一出光面的出射光线投射至平面镜，经平面镜反射至自由曲面成像镜，形成虚像。
9.与现有技术相比，本发明提供的成像装置及其控制方法，至少实现了如下的有益效果：
10.本发明提供的成像装置可以通过图像生成模组、平面镜、自由曲面成像镜改变光线的传播方向，使得在一个预设位置的成像结构上形成虚拟的图像(虚像)被使用者看到，可应用于车载显示领域，如可利用本发明提供的成像装置实现车载显示中的抬头显示技术，通过图像生成模组、平面镜、自由曲面成像镜的光路配合，从而在汽车前挡玻璃前的发动机盖上方形成虚像，将图像生成模组中小显示屏显示的行车信息等成像为悬浮在一个预设位置的成像结构上(如汽车前挡风玻璃前的发动机盖上方)的虚像。由于驾驶员不必低头、眼睛不需要重新聚焦即可在一个预设位置的成像结构上观察到重要的行车信息，驾驶员的视线能够一直保持在路面，可以提高驾驶安全性，给驾驶员和乘客等观察者带来较好的视觉体验。本发明图像生成模组包括至少一个第一光感元件、与第一光感元件电连接的调光控制电路，第一光感元件用于感测外界环境光的强度，外界环境光投射至自由曲面成像镜，经自由曲面成像镜反射至平面镜，经平面镜反射至图像生成模组上的第一光感元件，第一光感元件设置在外界环境光投射至图像生成模组的光路上。在第一光感元件感测到外界环境光的光强后，图像生成模组中的调光控制电路可以根据第一光感元件感测到的该测量值，来调整图像生成模组的发光亮度，进而可以调整图像生成模组自身生成的显示图像的亮度，经过平面镜和自由曲面成像镜的光路配合后，虚像的成像亮度也可以得到改变，进而可以使得虚像的成像亮度可以跟随外界环境光的实时检测亮度来自动调光，进而可以适应不同光强下的应用环境。并且本发明的图像生成模组中的调光控制电路可以根据第一光感元件检测到的外界环境光的光强直接自动调光，比如进行模数信号的转换、改变图像生成模组本身的发光亮度等操作，无需车载设备中设置的微控制单元来进行模数转换的操作等，进而可以避免增加微控制单元的工作量，也无需匹配更高规格的微控制单元，仅需图像生成模组中本身自带的调光控制电路即可实现对图像生成模组出光亮度的调光操作，有利于降低制作成本。
11.当然，实施本发明的任一产品不必特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
12.通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
13.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
14.图1是本发明实施例提供的成像装置的一种结构示意图；
15.图2是应用本发明实施例提供的成像装置后的一种结构示意图；
16.图3是图1中图像生成模组的结构示意图；
17.图4是图3中背光单元与控制模块、第一光感元件的电连接的框图结构示意图；
18.图5是图1中调光控制电路与第一光感元件的电路连接结构示意图；
19.图6是图1中调光控制电路与第一光感元件的另一种电路连接结构示意图；
20.图7是本发明实施例提供的成像装置的另一种结构示意图；
21.图8是本发明实施例提供的成像装置的另一种结构示意图；
22.图9是图8中壳体的一种俯视结构示意图；
23.图10是图8中壳体的另一种俯视结构示意图；
24.图11是本发明实施例提供的成像装置的另一种结构示意图；
25.图12是本发明实施例提供的成像装置的另一种结构示意图；
26.图13是本发明实施例提供的成像装置的另一种结构示意图；
27.图14是应用图13的成像装置后的一种结构示意图；
28.图15是本发明实施例提供的成像装置的控制方法的流程框图；
29.图16是本发明实施例提供的成像装置的控制方法的另一种流程框图。
具体实施方式
30.现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
31.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
32.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
33.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
34.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
35.请参考图1，图1是本发明实施例提供的成像装置的一种结构示意图，本实施例提供的成像装置000，包括：图像生成模组10、平面镜20、自由曲面成像镜30；
36.图像生成模组10包括第一出光面10e，第一出光面10e的出射光线l1投射至平面镜20，经平面镜20反射至自由曲面成像镜30，形成虚像m；
37.图像生成模组10包括至少一个第一光感元件101、与第一光感元件101电连接的调光控制电路102；
38.外界环境光l2(图中以粗细不同的线条区分图像生成模组10的出射光线l1和外界环境光l2)投射至自由曲面成像镜30，经自由曲面成像镜30反射至平面镜20，经平面镜20反射至图像生成模组10上的第一光感元件101；
39.调光控制电路102根据第一光感元件101的测量值调整图像生成模组10的发光亮度，改变虚像m的成像亮度。
40.具体而言，本实施例提供的成像装置000可以通过图像生成模组10、平面镜20、自由曲面成像镜30改变光线的传播方向，使得在一个预设位置的成像结构上形成虚拟的图像(虚像)被使用者看到。可选的，本实施例的成像装置000可以应用于抬头显示器，如图2所示，图2是应用本发明实施例提供的成像装置后的一种结构示意图，本实施例的成像装置
000可应用于车载显示领域，如可利用本实施例提供的成像装置000实现车载显示中的抬头显示技术，即通过图像生成模组10、平面镜20、自由曲面成像镜30的光路配合，从而可以在汽车前挡玻璃40前的发动机盖上方形成虚像m，将图像生成模组10中小显示屏显示的行车信息等成像为悬浮在一个预设位置的成像结构上(如汽车前挡风玻璃40前的发动机盖上方)的虚像m。由于驾驶员不必低头、眼睛不需要重新聚焦即可在一个预设位置的成像结构上观察到重要的行车信息，驾驶员的视线能够一直保持在路面，可以提高驾驶安全性，给驾驶员和乘客等观察者带来较好的视觉体验。
41.本实施例的图像生成模组10包括第一出光面10e，第一出光面10e可以理解为图像生成模组10显示其本身生成的显示图像的出光表面，显示图像投射出去时可以理解为多条出射光线投射出去，即第一出光面10e的出射光线可以投射至平面镜20，再经平面镜20反射至自由曲面成像镜30，经自由曲面成像镜30的反射后，到达前挡风玻璃40上的a点，并在一个预设位置的成像结构上(如前挡风玻璃40前的发动机盖上方)形成虚像m；前挡风玻璃40将经过自由曲面成像镜30反射后的光线再反射进入观察点k(如驾驶室观察者的人眼)，观察点k最终看到的是前挡风玻璃40反射后的光线反向延长形成的虚像m。
42.可以理解的是，本实施例的图中示意的出射光线l1仅是为了表示传输光路，并不表示实际光线的数量，从图像生成模组10的第一出光面10e的出射光线l1是面光源，光线数量是不可数的。外界环境光l2仅是为了表示传输光路，并不表示实际光线的数量，从外部环境中入射至图像生成模组10上的外界环境光l2的光线数量是不可数的，是面光源，因此能照射到图中的第一光感元件101上。
43.本实施例中设置图像生成模组10包括至少一个第一光感元件101、与第一光感元件101电连接的调光控制电路102(可以理解的是，图中仅以连线表示第一光感元件101与调光控制电路102的电连接，具体实施例调光控制电路102可以集成于控制芯片内，第一光感元件101与控制芯片电连接进而实现第一光感元件101与调光控制电路102的电连接)，其中第一光感元件101可以为光感传感器，用于感测外界环境光的强度，如图1所示，外界环境光l2投射至自由曲面成像镜30，经自由曲面成像镜30反射至平面镜20，经平面镜20反射至图像生成模组10上的第一光感元件101，即第一光感元件101设置在外界环境光l2投射至图像生成模组10的光路上(此光线传输光路的过程为光能量汇聚的过程，即汇聚至第一光感元件101所在的位置处的外界环境光的强度可以作为外界环境光的光强值)。当图像生成模组10的出射光线l1投射出来后经平面镜20和自由曲面成像镜30反射后为放大(散射)的图像投影到前挡风玻璃40上；而外界环境光l2通过自由曲面成像镜30和平面镜20到达图像生成模组10时，是外界环境光l2汇聚到图像生成模组10上，因此设置在图像生成模组10上的第一光感101能够更加准确的反映外界环境光l2的光路中的环境光亮度。
44.在本实施例的第一光感元件101感测到外界环境光l2的光强后，图像生成模组10中的调光控制电路102可以根据第一光感元件101感测到的该测量值，来调整图像生成模组10的发光亮度，如调整图像生成模组10的中背光灯板的发光亮度，进而可以调整图像生成模组10自身生成的显示图像的亮度，经过平面镜20和自由曲面成像镜30的光路配合后，虚像m的成像亮度也可以得到改变，进而可以使得虚像m的成像亮度可以跟随外界环境光l2的实时检测亮度来自动调光，比如外界环境光l2的光强较强时，可以调高图像生成模组10的出光亮度，使得虚像m的成像亮度得以增强，更容易被观察者看到；外界环境光l2的光强较
弱时，可以调低图像生成模组10的出光亮度，使得虚像m的成像亮度减小，因外界环境较暗，即使虚像m的成像亮度较小也可以被观察者看到，进而可以适应不同光强下的应用环境。
45.并且本实施例的图像生成模组10中的调光控制电路102可以根据第一光感元件101检测到的外界环境光l2的光强直接自动调光，比如进行模数信号的转换、改变图像生成模组10本身的发光亮度等操作，无需车载设备中设置的微控制单元来进行模数转换的操作等，进而可以避免增加微控制单元的工作量，也无需匹配更高规格的微控制单元，仅需图像生成模组10中本身自带的调光控制电路102即可实现对图像生成模组10出光亮度的调光操作，有利于降低制作成本。
46.可以理解的是，本实施例的图1仅是示例性画出图像生成模组10、平面镜20、自由曲面成像镜30的设置位置和设计形状，具体实施时，图像生成模组10、平面镜20、自由曲面成像镜30的设置位置包括但不局限于此，还可以为其他设计结构，仅需满足能够实现抬头显示的效果即可，本实施例在此不作具体限定，具体可参考相关技术中抬头显示成像设备的结构进行理解。
47.需要说明的是，本实施例对于自由曲面成像镜30的曲率、平面镜20与图像生成模组10的摆放角度不作具体限定，平面镜20也可以替换为非平面反射镜等，自由曲面成像镜30可以为凹面镜或凸面镜等，也可以为非球面镜，仅需满足其反射面为一自由曲面、能够与平面镜20和图像生成模组10光路配合形成虚像m即可，本实施例不作具体限定，具体实施时，可根据实际需求选择设置。可选的，本实施例的自由曲面成像镜30可以为凹面镜，自由曲面成像镜30朝远离平面镜20的方向凹陷形成凹面镜，从而可以通过朝远离平面镜20的方向凹陷形成凹面反射由平面镜20投射过来的光线。
48.本实施例的图1中仅以框图示意图像生成模组10，但并不表示图像生成模组10的具体结构，对于图像生成模组10的结构可以包括显示面板，还可以包括背光源组件、控制芯片(用于集成调光控制电路102)等，本实施例对于调光控制电路102的具体电路结构本实施例在此不作限定，仅需满足能够检测得到第一光感元件101的测量值并识别出光强的变化，控制图像生成模组10的出光亮度随之改变即可，本实施例在此不作限定，仅需满足能够实现显示效果，生成显示图像即可。
49.在一些可选实施例中，请结合参考图1图2和图3、图4，图3是图1中图像生成模组的结构示意图，图4是图3中背光单元与控制模块、第一光感元件的电连接的框图结构示意图，本实施例中，图像生成模组10还包括背光单元103、显示面板104和控制模块105，背光单元103与显示面板104相对设置，控制模块105与背光单元103电连接；背光单元103用于向显示面板104发射背光光线，显示面板104用于根据背光光线在第一出光面10e生成显示图像，显示图像经平面镜20和自由曲面成像镜30后形成虚像m，控制模块105用于控制背光单元103的出光亮度；
50.控制模块105包括驱动电路板1050，调光控制电路102制作于驱动电路板1050上。
51.本实施例解释说明了图像生成模组10的结构可以包括相对设置的背光单元103和显示面板104，背光单元103的出光面朝向显示面板104，其中背光单元103可以为背光灯板，包括多个阵列排布的背光源1030，显示面板104可以为液晶显示面板，背光单元103中的背光源1030发射背光光线，显示面板104根据背光光线在第一出光面10e生成显示图像，第一出光面10e可以理解为显示面板104背离背光单元103一侧的出光表面。背光单元103向显示
面板104发射背光光线，显示面板104生成显示图像，该显示图像经平面镜20和自由曲面成像镜30后形成虚像m。图像生成模组10还可以包括控制模块105，控制模块105与背光单元103电连接，控制模块105可以控制背光单元103的出光亮度。本实施例的控制模块105包括驱动电路板1050，驱动电路板1050可以为印刷电路板或者驱动芯片，调光控制电路102可以集成制作于驱动电路板1050上，即调光控制电路102可以与驱动背光单元103发光的驱动电路共同集成制作于驱动电路板1050上。当第一光感元件101感测到外界环境光l2的光强后，图像生成模组10中的调光控制电路102可以根据第一光感元件101感测到的该测量值，来调整背光单元103的出光亮度，进而使得图像生成模组10自身生成的显示图像的亮度发生改变，经过平面镜20和自由曲面成像镜30的光路配合后，虚像m的成像亮度也可以得到改变，进而可以使得虚像m的成像亮度可以跟随外界环境光l2的实时检测亮度来自动调光，例如第一光感元件101感测到外界环境光l2的光强较强时，由于控制模块105与背光单元103电连接，可以通过控制模块105上安装的调光控制电路102来调高背光单元103的出光亮度，即调高背光单元103中背光源1030的发光亮度，使得图像生成模组10的出光亮度增强，进而虚像m的成像亮度得以增强，更容易被观察者看到；而第一光感元件101感测到外界环境光l2的光强较弱时，由于控制模块105与背光单元103电连接，可以通过控制模块105上安装的调光控制电路102来调低背光单元103的出光亮度，即调低背光单元103中背光源1030的发光亮度，即调低图像生成模组10的出光亮度，进而虚像m的成像亮度减小，因外界环境较暗，即使虚像m的成像亮度较小也可以被观察者看到，进而可以适应不同光强下的应用环境。本实施例的图像生成模组10中的调光控制电路102可以集成设置于图像生成模组10的控制模块105中，根据第一光感元件101检测到的外界环境光l2的光强可以直接通过该控制模块105自动调光，比如控制模块105的调光控制电路102可以进行模数信号的转换、改变图像生成模组10本身的发光亮度等操作，无需车载设备中设置的微控制单元来进行模数转换的操作等，进而可以避免增加微控制单元的工作量，也无需匹配更高规格的微控制单元，仅需图像生成模组10中本身自带的与控制模块105电连接的调光控制电路102即可实现对图像生成模组10出光亮度的调光操作，有利于降低制作成本。
52.可以理解的是，本实施例对于图像生成模组10的结构仅是举例示意，具体实施时，图像生成模组10中的背光单元103和显示面板104的设置结构可以参考相关抬头显示技术中的图像生成模组的结构进行理解，本实施例对此不作赘述，仅需满足本实施例的图像生成模组10包括第一光感元件101和调光控制电路102，且第一光感元件101设置于外界环境光l2投射至图像生成模组10的光路上，调光控制电路102集成制作于图像生成模组10本身带有的驱动电路板1050上，实现环境光检测的同时，还可以通过图像生成模组10自带的调光控制电路102本身进行成像亮度的调节即可。
53.在一些可选实施例中，请结合参考图1-图4、图5，图5是图1中调光控制电路与第一光感元件的电路连接结构示意图，本实施例中，调光控制电路102包括积分电路1021、比较电路1022、电阻器1023；
54.积分电路1021包括第一输入端10211、第二输入端10212、输出端10213，积分电路1021的第一输入端10211接入方波信号，方波信号的频率为定值，积分电路1021的第二输入端10212接地信号，积分电路1021的输出端10213连接比较电路1022的第一输入端10221；
55.比较电路1022的第二输入端10222分别连接第一光感元件101和电阻器1023；
56.比较电路1022的输出端10223连接控制模块105。
57.可选的，积分电路1021包括第一运算放大器op1和第一电容c1，第一运算放大器op1的正输入端为积分电路1021的第二输入端10212，第一运算放大器op1的负输入端为积分电路1021的第一输入端10211，第一运算放大器op1的输出端为积分电路1021的输出端10213；
58.第一电容c1的第一极连接负输入端(即连接积分电路1021的第一输入端10211)，第一电容c1的第二极连接第一运算放大器op1的输出端(即连接积分电路1021的输出端10213)；
59.比较电路1022包括第二运算放大器op2，第二运算放大器op2的正输入端为比较电路1022的第二输入端10222，第二运算放大器op2的负输入端为比较电路1022的第一输入端10221，第二运算放大器op2的输出端连接控制模块105。
60.本实施例解释说明了调光控制电路102包括积分电路1021、比较电路1022、电阻器1023，其中积分电路1021可以通过外部输入的时钟信号或者一定频率的方波信号等数字信号生成锯齿波信号或者三角波信号等模拟信号，即积分电路1021的第一输入端10211接入方波信号，积分电路1021的第二输入端10212接地信号，方波信号的频率为定值，或者积分电路1021的第一输入端10211可以从外部输入时钟信号等其他数字信号，经过积分电路1021实现对于前端输入的数字信号的积分运算，来生成锯齿波信号或者三角波信号等模拟信号，并将该生成的锯齿波信号或者三角波信号等模拟信号通过积分电路1021的输出端10213输入至比较电路1022的第一输入端10221。比较电路1022的第二输入端10222分别连接第一光感元件101和电阻器1023，其中，电阻器1023可以为固定值的电阻或者也可以为可变阻值的电阻，使用第一光感元件101与电阻器1023构成串联电路，当外界环境光l2经图1中的自由曲面成像镜30和平面镜20后，照射到第一光感元件101上时，可以将外界环境光l2的亮度变化体现为第一光感元件101感测值变化，由于第一光感元件101感测值发生变化，则图5中的n1节点的电压(即第一光感元件101与电阻器1023串联的中间位置的电压值)也发生变化，即比较电路1022的第二输入端10222的电压值也发生变化。然后通过比较电路1022将n1节点电压值与比较电路1022的第一输入端10221的模拟信号(即积分电路1021的输出端10213的输出信号)进行比较运算，在比较电路1022的输出端10223生成的数字信号即为检测到的环境光亮度的信号。该检测到的环境光亮度的信号为具有高低电平的数字信号，单位时间内高电平维持的时间越长则表示环境光亮度越高。
61.本实施例的积分电路1021可以对前端输入的数字信号进行积分运算，来生成锯齿波信号或者三角波信号等模拟信号，通过积分电路1021产生的模拟信号比较稳定，可以与比较电路1022的第二输入端10222得到的电压值的模拟信号进行稳定的比较运算，有利于提升运算准确度。本实施例的比较电路1022的输出端10223连接控制模块105，通过比较电路1022将第一光感元件101感测值体现的n1节点的电压值与比较电路1022的第一输入端10221(即积分电路1021的输出端10213的输出的锯齿波或者三角波信号)进行比较运算，虽然是两个模拟信号进行比较运算，但是比较电路1022的输出端10223仍然可以输出数字信号来直接表示测得的外界环境光亮度。数字信号的外界环境光亮度的信号可以直接被控制模块105读取，无需微控制单元来进行模数转换，控制模块105可以直接读取数字信号的外界环境光的亮度信号，进而控制背光单元103调整出光亮度，进行自动调光。
62.可以理解的是，控制模块105可以包括驱动背光单元103中的背光源1030发光的驱动芯片(led driver ic，图中未示意)，控制模块105可以直接读取数字信号的外界环境光的亮度信号，根据该外界环境光的亮度信号，驱动芯片可以直接对背光单元103中的背光源1030进行调光控制，以跟随外界环境光的强度实现对图形生成模组10的出光亮度的自由调节，进而对成像亮度进行调节，以适应不同环境下的使用需求。
63.在一些其他可选实施例中，比较电路1022的输出端10223也可以连接微控制单元(mcu)的i/o端口，定时对比较电路1022的输出端10223连接的i/o端口采样其电平状态，并将特定时间段内采集到的电平数据值进行二进制转换得到环境光亮度的数据。再通过mcu传达指令给驱动背光单元103中的背光源1030发光的驱动芯片进行调光控制，可选的，可以使用驱动芯片常用的通讯协议i2c/spi来将对应的调光指令发送至对led driver ic进行背光单元103的整体亮度调节。
64.本实施例的调光无需驾驶员等使用者的参与，第一光感元件101与调光控制电路102的配合自动感测到外界环境光的光强变化后，可以自动传输控制指令至mcu或者直接将环境光的强度信号传输至控制背光源1030亮度的驱动芯片，使得背光单元103的出光亮度跟随环境光的亮度变化而变化，可以实现自动调光功能，无需人为来做按键调光的操作，使得调光的精细度更高，进而有利于提升用户使用满意度。
65.在一些可选实施例中，请结合参考图1-图5、图6，图6是图1中调光控制电路与第一光感元件的另一种电路连接结构示意图，本实施例中，电阻器1023包括滑动变阻器r2，第一光感元件101包括光敏电阻r1；
66.光敏电阻r1的一端连接正电源信号vcc，光敏电阻r1的另一端连接比较电路1022的第二输入端10222；
67.滑动变阻器r2的一端连接比较电路1022的第二输入端10222，滑动变阻器r2的另一端接地信号。
68.本实施例解释说明了第一光感元件101包括光敏电阻r1，外界环境光l2照射到第一光感元件101上是，光强的变化可以体现为光敏电阻r1的阻值的变化，由于光敏电阻r1与滑动变阻器r2构成串联电路，即当外界环境光l2经图1中的自由曲面成像镜30和平面镜20后，照射到第一光感元件101上时，可以将外界环境光l2的亮度变化体现为光敏电阻r1的阻值的变化，进而表现为n1节点的电压值的变化，通过比较电路1022将n1节点电压值与比较电路1022的第一输入端10221的模拟信号(即积分电路1021的输出端10213的输出的锯齿波或者三角波信号)进行比较运算，在比较电路1022的输出端10223生成的数字信号即为检测到的环境光亮度的信号。
69.本实施例中的电阻器1023包括滑动变阻器r2，可选的滑动变阻器r2可以外接一个调控旋钮，当外界环境光l2的光强发生变化时，还可以通过该调控旋钮调节控制滑动变阻器r2的阻值，使得n1节点的电压值发生变化，则通过比较电路1022将变化后的n1节点电压值与比较电路1022的第一输入端10221的模拟信号(即积分电路1021的输出端10213的输出的锯齿波或者三角波信号)进行比较运算，得到的比较电路1022的输出端10223生成的数字信号也发生变化，进而发送至控制背光源1030亮度的驱动芯片的调光指令也发生变化，进而可以通过外接的调控旋钮改变滑动变阻器r2的阻值来实现调节成像亮度的操作。由于每个人的对于环境光亮度感知是存在差异的，因此滑动变阻器r2的设置，可以保留驾驶员的
手动按键的亮度调节，即在第一光感元件101与调光控制电路102的配合自动感测到外界环境光的光强变化后，背光单元103的出光亮度跟随环境光的亮度变化而变化实现自动调光功能后，因每个人的对于环境光亮度感知存在差异，若使用的该驾驶员觉得自动调光后的成像亮度还是偏暗或者偏亮，影响其使用满意度，可以再通过滑动变阻器r2外接的调控旋钮来进一步改变滑动变阻器r2的阻值，使得调光指令发生变化，进而调整至该驾驶员满意的成像亮度，有利于更好的实现调光过程的人性化设计和实现更高的用户满意度。
70.在一些可选实施例中，请参考图7，图7是本发明实施例提供的成像装置的另一种结构示意图，本实施例中，图像生成模组10包括壳体100，第一光感元件101固定设置于壳体100朝向平面镜20的一侧。
71.本实施例解释说明了图像生成模组10包括的结构(如背光单元103、显示面板104、控制模块105等)可以均设置于一个壳体100内，壳体100可以用于保护图像生成模组10的整体结构，还可以有利于保证图像生成模组10的整体完整性。本实施例将第一光感元件101固定设置于壳体100朝向平面镜20的一侧，即第一光感元件101固定设置于壳体100的外部，可以保证外界环境光l2照射到图像生成模组10时光照强度被更好的感测到，并且本实施例的第一光感元件101设置于壳体100朝向平面镜20的一侧，还可以使得第一光感元件101位于外界环境光l2投射至图像生成模组10的整个光路上，可以使得第一光感元件101感测到的环境光的光强更加准确，有利于提升环境光的光强检测精度。
72.在一些可选实施例中，请参考图8-图10，图8是本发明实施例提供的成像装置的另一种结构示意图，图9是图8中壳体的一种俯视结构示意图，图10是图8中壳体的另一种俯视结构示意图，本实施例中，图像生成模组10包括多个第一光感元件101，多个第一光感元件101均匀设置于壳体100上。
73.本实施例解释说明了图像生成模组10可以包括多个第一光感元件101，即多个第一光感元件101均设置于壳体100朝向平面镜20的一侧表面上，多个第一光感元件101可以均匀设置于壳体100上，例如当壳体100为四方形时，图像生成模组10可以包括四个第一光感元件101，如图9所示，四个第一光感元件101可以分别设置于壳体100朝向平面镜20一侧的四个顶角位置，或者如图10所示，四个第一光感元件101可以分别设置于壳体100朝向平面镜20一侧的四条边的边缘位置。本实施例设置图像生成模组10的多个第一光感元件101均匀设置于壳体100上，在通过第一光感元件101感测外界环境光l2的光强时，可以通过将多个第一光感元件101的测量值进行均值化比对，有利于进一步提高环境光的光强检测的精准度。
74.可以理解的是，本实施例的图中仅是以壳体100为四方形为例进行示例说明，壳体100还可以为起到保护图像生成模组10作用的其他形状，本实施例不作限定，仅需满足多个第一光感元件101可以均匀设置于壳体100朝向平面镜20一侧的表面上即可。
75.在一些可选实施例中，请结合参考图11和图12，图11是本发明实施例提供的成像装置的另一种结构示意图，图12是本发明实施例提供的成像装置的另一种结构示意图(可以理解的是，为了清楚示意本实施例的结构，图12进行了透明度填充)，本实施例中，壳体100朝向平面镜20的一侧还固定设置有至少一个温度传感器50；
76.自由曲面成像镜30连接有第一电机60，第一电机60控制自由曲面成像镜30转动，温度传感器50和/或第一光感元件101与第一电机60电连接。可以理解的是，图中未示意温
度传感器50和/或第一光感元件101与第一电机60的电连接关系，具体实施时，可通过成像装置的内部电路实现温度传感器50和/或第一光感元件101与第一电机60的电连接，本实施例在此不作赘述。
77.本实施例解释说明了壳体100朝向平面镜20的一侧还可以固定设置有至少一个温度传感器50，温度传感器50用于感测壳体100表面的温度。自由曲面成像镜30连接有第一电机60，第一电机60可以控制自由曲面成像镜30转动。本实施例的温度传感器50可以与第一电机60电连接，在图像生成模组10不使用即不在工作状态时，可以通过温度传感器50感测壳体100表面的温度，若感测到的温度超过一定预设值，可以通过第一电机60控制自由曲面成像镜30转动，使得外界环境光l2投射至自由曲面成像镜30，经自由曲面成像镜30反射至平面镜20，经平面镜20反射后不会照射到图像生成模组10上(如图12所示，图12中虚线示意的自由曲面成像镜30为其原始位置，实线示意的自由曲面成像镜30通过第一电机60控制转动后的位置)，外界环境光l2经转动后的自由曲面成像镜30反射后可能会反射回外部环境中，也可能照射到其他位置，但是可以避免照射到图像生成模组10所在的位置，进而可以在成像装置000未被启动时保护设备，避免外界高温光线长期照射图像生成模组10引起设备老化，进而有利于提高使用寿命。可选的，当成像装置000启动时即图像生成模组10开始工作时，可以通过第一电机60控制自由曲面成像镜30转动至原始状态(如图11所示)。或者，本实施例中的第一光感元件101可以与第一电机60电连接，在图像生成模组10不使用即不在工作状态时，可以通过第一光感元件101感测外界环境光l2照射到壳体100上的光强，若感测到的光强超过一定预设值，可以通过第一电机60控制自由曲面成像镜30转动，使得外界环境光l2投射至自由曲面成像镜30，经自由曲面成像镜30反射至平面镜20，经平面镜20反射后不会照射到图像生成模组10上(如图12所示)，进而可以在成像装置000未被启动时保护设备，避免外界高温光线长期照射图像生成模组10引起设备老化，进而有利于提高使用寿命。可选的，当成像装置000启动时即图像生成模组10开始工作时，可以通过第一电机60控制自由曲面成像镜30转动至原始状态(如图11所示)。或者本实施例中的温度传感器50和第一光感元件101可以均与第一电机60电连接，通过对壳体100的温度感测和光强感测的配合，若感测到的光强和温度均超过一定预设值，可以通过第一电机60控制自由曲面成像镜30转动，使得外界环境光l2投射至自由曲面成像镜30，经自由曲面成像镜30反射至平面镜20，经平面镜20反射后不会照射到图像生成模组10上(如图12所示)，进而可以在成像装置000未被启动时保护设备，避免外界高温光线长期照射图像生成模组10引起设备老化，进而有利于提高使用寿命。可选的，当成像装置000启动时即图像生成模组10开始工作时，可以通过第一电机60控制自由曲面成像镜30转动至原始状态(如图11所示)。本实施例中第一电机60和温度传感器50的设置，有利于在成像装置000闲置或者未启动使用时保护设备，避免外界高温光线长期照射图像生成模组10引起设备老化，进而有利于提高整个模组的使用寿命。
78.可选的，本实施例中的自由曲面成像镜30在图12示意位置可以设置有一个固定块，固定块与自由曲面成像镜30的底部固定，固定块上连接有第一转轴301，第一转轴301上设置有第一齿轮(图中未标号)，第一电机60连接有第二转轴601，第二转轴601上设置有第二齿轮(图中未标号)，本实施例中的自由曲面成像镜30的转动通过第一转轴301上的第一齿轮与第二转轴601上的第二齿轮相互啮合，第一电机60带动第二转轴601转动，从而使得
第一转轴301跟随其转动，进而带动自由曲面成像镜30沿图12示意的箭头g的方向转动，实现通过第一电机60控制自由曲面成像镜30转动，使得外界环境光l2投射至自由曲面成像镜30，经自由曲面成像镜30反射至平面镜20，经平面镜20反射后不会照射到图像生成模组10上，进而可以在成像装置000未被启动时保护设备，避免外界高温光线长期照射图像生成模组10引起设备老化。
79.可选的，本实施例中的温度传感器50可以为多个，多个温度传感器50也可以均匀设置于壳体100上，有利于保证温度感测的准确性。
80.需要说明的是，本实施例中对于第一电机60的型号和工作电压不作具体限定，具体实施时，可根据设置的体积大小和运行状态选择设置，仅需满足第一电机60能带动自由曲面成像镜30转动即可。
81.在一些可选实施例中，请结参考图13和图14，图13是本发明实施例提供的成像装置的另一种结构示意图，图14是应用图13的成像装置后的一种结构示意图，本实施例中的成像装置000还包括第二光感元件70，第二光感元件70设置于外界环境光l2投射至图像生成模组10的光路上。
82.可选的，成像装置000还包括整机壳体001，图像生成模组10、平面镜20、自由曲面成像镜30均固定于整机壳体001内；
83.第二光感元件70设置于整机壳体001上。
84.本实施例解释说明了成像装置000中还可以设置第二光感元件70，该第二光感元件70可以作为备用光感元件使用，第二光感元件70也设置于外界环境光l2投射至图像生成模组10的光路上，但是与第一光感元件101的设置位置不同，可选的，成像装置000的外部设置有整机壳体001，图像生成模组10、平面镜20、自由曲面成像镜30均固定于整机壳体001内，整机壳体001用于起到保护整个成像装置的作用。作为备用光感元件使用的第二光感元件70可以设置于整机壳体001上的外界环境光l2投射至图像生成模组10的光路上，可以在第一光感元件101损坏或者故障时启用该第二光感元件70，避免出现成像装置000中第一光感元件101发生故障或者数据错误时整个成像装置000无法使用的情况，进而有利于保障整个设备的使用性能。
85.可以理解的是，本实施例中的第二光感元件70与调光控制电路102的电连接结构与第一光感元件101相同，具体可参考上述实施例中的第一光感元件101的设置和电连接结构进行理解，本实施例在此不作赘述。可选的第二光感元件70和调光控制电路102之间可以设置一个选通开关，当第一光感元件101损坏或者故障时可以通过打开该选通开关实现第二光感元件70与调光控制电路102的电连接，在第一光感元件101正常使用时可以断开第二光感元件70与调光控制电路102的电连接，可以避免资源的浪费，有利于降低成本。
86.需要说明的是，本实施例的图中仅是示例性画出整机壳体001的形状，具体实施时，整机壳体001的形状可以根据自由曲面成像镜30的曲率、平面镜20与图像生成模组10的摆放角度等结构具体设置，仅需满足图像生成模组10、平面镜20、自由曲面成像镜30均固定于整机壳体001内，整机壳体001可以起到保护整个成像装置的作用即可。
87.在一些可选实施例中，请结合参考图1-图14和图15，图15是本发明实施例提供的成像装置的控制方法的流程框图，本实施例提供的控制方法，可以应用于上述实施例中的成像装置000进行调光和成像工作。本实施例提供的控制方法包括调光方法和成像方法；
88.调光方法包括：
89.s11：外界环境光l2投射至自由曲面成像镜30，经自由曲面成像镜30反射至平面镜20，经平面镜20反射至图像生成模组10上的第一光感元件101；
90.s12：调光控制电路102根据第一光感元件101的测量值调整图像生成模组10的发光亮度；
91.成像方法包括：
92.s13：图像生成模组10的第一出光面10e的出射光线l1投射至平面镜20，经平面镜20反射至自由曲面成像镜30，形成虚像m。
93.本实施例提供的成像装置000的控制方法包括调光方法和成像方法，调光方法可以在成像装置的调光过程中使用，成像方法可以在调光之后的成像过程中使用。图像生成模组10包括至少一个第一光感元件101、与第一光感元件101电连接的调光控制电路102，第一光感元件101可以为光感传感器，用于感测外界环境光的强度，在成像装置000感测外界环境光l2的光强进行调光时，可以采用调光方法，外界环境光l2投射至自由曲面成像镜30，经自由曲面成像镜30反射至平面镜20，经平面镜20反射至图像生成模组10上的第一光感元件101，即第一光感元件101设置在外界环境光l2投射至图像生成模组10的光路上(此光线传输光路的过程为光能量汇聚的过程，即汇聚至第一光感元件101所在的位置处的外界环境光的强度可以作为外界环境光的光强值)。第一光感元件101感测到外界环境光l2的光强后，图像生成模组10中的调光控制电路102可以根据第一光感元件101感测到的该测量值，来调整图像生成模组10的发光亮度，如调整图像生成模组10的中背光灯板的发光亮度，进而可以调整图像生成模组10自身生成的显示图像的亮度。在根据外界环境光l2的光强调整完图像生成模组10的发光亮度之后，可以采用成像方法进行虚像m的成像，使得观察者看到图像生成模组10生成的显示图像的虚像m。比如外界环境光l2的光强较强时，可以调高图像生成模组10的出光亮度，则在成像过程中，调高后的图像生成模组10的出光亮度经过平面镜20和自由曲面成像镜30的光路配合后，虚像m的成像亮度也可以得到提高，进而可以使得虚像m的成像亮度可以跟随外界环境光l2的实时检测亮度来自动调光，使得虚像m的成像亮度得以增强，更容易被观察者看到；外界环境光l2的光强较弱时，可以调低图像生成模组10的出光亮度，调低后的图像生成模组10的出光亮度经过平面镜20和自由曲面成像镜30的光路配合后，虚像m的成像亮度也可以得到减弱，使得虚像m的成像亮度减小，因外界环境较暗，即使虚像m的成像亮度较小也可以被观察者看到，进而可以适应不同光强下的应用环境。并且本实施例采用的调光方法中，图像生成模组10中的调光控制电路102可以根据第一光感元件101检测到的外界环境光l2的光强直接自动调光，比如进行模数信号的转换、改变图像生成模组10本身的发光亮度等操作，无需车载设备中设置的微控制单元来进行模数转换的操作等，进而可以避免增加微控制单元的工作量，也无需匹配更高规格的微控制单元，仅需图像生成模组10中本身自带的调光控制电路102即可实现对图像生成模组10出光亮度的调光操作，有利于降低制作成本。
94.在一些可选实施例中，请结合参考图1-图14和图16，图16是本发明实施例提供的成像装置的控制方法的另一种流程框图，本实施例提供的控制方法，可以应用于上述实施例中的成像装置000进行调光和成像工作。本实施例的控制方法应用的成像装置000中，图像生成模组10还包括背光单元103、显示面板104和控制模块105，背光单元103与显示面板
104相对设置，控制模块105与背光单元103电连接；控制模块105包括驱动电路板1050，调光控制电路102制作于驱动电路板1050上。调光控制电路102包括积分电路1021、比较电路1022、电阻器1023；积分电路1021包括第一输入端10211、第二输入端10212、输出端10213，积分电路1021的第一输入端10211接入方波信号，方波信号的频率为定值，积分电路1021的第二输入端10212接地信号，积分电路1021的输出端10213连接比较电路1022的第一输入端10221；比较电路1022的第二输入端10222分别连接第一光感元件101和电阻器1023；比较电路1022的输出端10223连接控制模块105。
95.本实施例提供的控制方法包括调光方法和成像方法；调光方法包括检测过程和调光过程，成像方法包括成像过程；
96.s21：在检测过程，积分电路1021的第一输入端10211接入频率为定值的方波信号，利用积分电路1021生成对应的锯齿波信号或三角波信号，输入至比较电路1022的第一输入端10221；
97.s22：外界环境光l2照射第一光感元件101，比较电路1022的第二输入端10222的电压值发生变化；
98.s23：将比较电路1022的第二输入端10222的电压值与比较电路1022的第一输入端10221的锯齿波信号或三角波信号进行比较运算，生成的数字信号即为外界环境光的亮度信号；
99.s24：在调光过程，控制模块105根据检测到的外界环境光l2的亮度信号调整背光单元103的出光亮度；
100.s25：在成像过程，背光单元103向显示面板104发射调整出光亮度后的背光光线，显示面板104根据背光光线在第一出光面10e生成显示图像，显示图像经平面镜20和自由曲面成像镜30后形成虚像m。
101.本实施例提供的的控制方法应用的成像装置000中，图像生成模组10的结构可以包括相对设置的背光单元103和显示面板104，背光单元103的出光面朝向显示面板104，其中背光单元103可以为背光灯板，包括多个阵列排布的背光源1030，显示面板104可以为液晶显示面板，背光单元103中的背光源1030发射背光光线，显示面板104根据背光光线在第一出光面10e生成显示图像，第一出光面10e可以理解为显示面板104背离背光单元103一侧的出光表面。背光单元103向显示面板104发射背光光线，显示面板104生成显示图像，该显示图像经平面镜20和自由曲面成像镜30后形成虚像m。图像生成模组10还可以包括控制模块105，控制模块105与背光单元103电连接，控制模块105可以控制背光单元103的出光亮度。本实施例的控制模块105包括驱动电路板1050，驱动电路板1050可以为印刷电路板或者驱动芯片，调光控制电路102可以集成制作于驱动电路板1050上，即调光控制电路102可以与驱动背光单元103发光的驱动电路共同集成制作于驱动电路板1050上。
102.本实施例采用的调光方法包括检测过程和调光过程，在调光方法的检测过程中外界环境光l2经图1中的自由曲面成像镜30和平面镜20后，照射到第一光感元件101上时，可以将外界环境光l2的亮度变化体现为第一光感元件101感测值变化，由于第一光感元件101感测值发生变化，则图5中的n1节点的电压(即第一光感元件101与电阻器1023串联的中间位置的电压值，光信号转化为电信号)也发生变化，即比较电路1022的第二输入端10222的电压值也发生变化。然后通过比较电路1022将n1节点电压值与比较电路1022的第一输入端
10221的模拟信号(即积分电路1021的输出端10213的输出信号)进行比较运算，在比较电路1022的输出端10223生成的数字信号即为检测到的环境光亮度的信号。该检测到的环境光亮度的信号为具有高低电平的数字信号，单位时间内高电平维持的时间越长则表示环境光亮度越高。积分电路1021可以对前端输入的数字信号进行积分运算，来生成锯齿波信号或者三角波信号等模拟信号，通过积分电路1021产生的模拟信号比较稳定，可以与比较电路1022的第二输入端10222得到的电压值的模拟信号进行稳定的比较运算，有利于提升运算准确度。比较电路1022的输出端10223连接控制模块105，通过比较电路1022将第一光感元件101感测值体现的n1节点的电压值与比较电路1022的第一输入端10221(即积分电路1021的输出端10213的输出的锯齿波或者三角波信号)进行比较运算，虽然是两个模拟信号进行比较运算，但是比较电路1022的输出端10223仍然可以输出数字信号来直接表示测得的外界环境光亮度。数字信号的外界环境光亮度的信号可以直接被控制模块105读取，无需微控制单元来进行模数转换，控制模块105可以直接读取数字信号的外界环境光的亮度信号，进而控制背光单元103调整出光亮度，进行自动调光。
103.在调光方法的调光过程中，当第一光感元件101感测到外界环境光l2的光强后，图像生成模组10中的调光控制电路102可以根据第一光感元件101感测到的该测量值，来调整背光单元103的出光亮度，进而使得图像生成模组10自身生成的显示图像的亮度发生改变。
104.然后进入成像过程，背光单元103向显示面板104发射调整出光亮度后的背光光线，显示面板104根据背光光线在第一出光面10e生成显示图像，经过平面镜20和自由曲面成像镜30的光路配合后，虚像m的成像亮度也可以得到改变，进而可以使得虚像m的成像亮度可以跟随外界环境光l2的实时检测亮度来自动调光，例如第一光感元件101感测到外界环境光l2的光强较强时，由于控制模块105与背光单元103电连接，可以通过控制模块105上安装的调光控制电路102来调高背光单元103的出光亮度，即调高背光单元103中背光源1030的发光亮度，使得图像生成模组10的出光亮度增强，进而虚像m的成像亮度得以增强，更容易被观察者看到；而第一光感元件101感测到外界环境光l2的光强较弱时，由于控制模块105与背光单元103电连接，可以通过控制模块105上安装的调光控制电路102来调低背光单元103的出光亮度，即调低背光单元103中背光源1030的发光亮度，即调低图像生成模组10的出光亮度，进而虚像m的成像亮度减小，因外界环境较暗，即使虚像m的成像亮度较小也可以被观察者看到，进而可以适应不同光强下的应用环境。
105.通过上述实施例可知，本发明提供的成像装置及其控制方法，至少实现了如下的有益效果：
106.本发明提供的成像装置可以通过图像生成模组、平面镜、自由曲面成像镜改变光线的传播方向，使得在一个预设位置的成像结构上形成虚拟的图像(虚像)被使用者看到，可应用于车载显示领域，如可利用本发明提供的成像装置实现车载显示中的抬头显示技术，通过图像生成模组、平面镜、自由曲面成像镜的光路配合，从而在汽车前挡玻璃前的发动机盖上方形成虚像，将图像生成模组中小显示屏显示的行车信息等成像为悬浮在一个预设位置的成像结构上(如汽车前挡风玻璃前的发动机盖上方)的虚像。由于驾驶员不必低头、眼睛不需要重新聚焦即可在一个预设位置的成像结构上观察到重要的行车信息，驾驶员的视线能够一直保持在路面，可以提高驾驶安全性，给驾驶员和乘客等观察者带来较好的视觉体验。本发明图像生成模组包括至少一个第一光感元件、与第一光感元件电连接的
调光控制电路，第一光感元件用于感测外界环境光的强度，外界环境光投射至自由曲面成像镜，经自由曲面成像镜反射至平面镜，经平面镜反射至图像生成模组上的第一光感元件，第一光感元件设置在外界环境光投射至图像生成模组的光路上。在第一光感元件感测到外界环境光的光强后，图像生成模组中的调光控制电路可以根据第一光感元件感测到的该测量值，来调整图像生成模组的发光亮度，进而可以调整图像生成模组自身生成的显示图像的亮度，经过平面镜和自由曲面成像镜的光路配合后，虚像的成像亮度也可以得到改变，进而可以使得虚像的成像亮度可以跟随外界环境光的实时检测亮度来自动调光，进而可以适应不同光强下的应用环境。并且本发明的图像生成模组中的调光控制电路可以根据第一光感元件检测到的外界环境光的光强直接自动调光，比如进行模数信号的转换、改变图像生成模组本身的发光亮度等操作，无需车载设备中设置的微控制单元来进行模数转换的操作等，进而可以避免增加微控制单元的工作量，也无需匹配更高规格的微控制单元，仅需图像生成模组中本身自带的调光控制电路即可实现对图像生成模组出光亮度的调光操作，有利于降低制作成本。
107.虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。