本发明专利技术涉及用于平视显示器（HUD）的检测装置，其至少包括：‑成像单元(8)，‑光学元件(13)，其适合于将成像单元(8)的辐射朝着挡风玻璃板(1)的方向偏转并由此照射挡风玻璃板(1)的HUD区域(B)，以产生虚拟图像(7)，‑定位装置(11)，其适合于将挡风玻璃板(1)以相对于光学元件的特定布置来固定，和‑摄像机单元(12)，其适合于从不同眼睛位置穿过挡风玻璃板(1)拍摄虚拟图像(7)，其中光学元件(13)被设计成使得整个虚拟图像(7)位于摄像机单元(12)的景深区域(Δd)内。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于平视显示器（HUD）的检测装置本专利技术涉及用于平视显示器（HUD），特别是用于模拟接触HUD的检测装置、检测这类HUD的方法以及光学元件在这类检测中的用途。现代汽车越来越多地配备有所谓的平视显示器（HUD）。通过例如在仪表板区域或顶部区域中的投影器，图像被投影到挡风玻璃板上、在那里反射并被驾驶员感知为（从他的角度看）在挡风玻璃板后面的虚拟图像。因此，重要的信息可以投影到驾驶员的视野中，例如当前行驶速度、导航提示或警告提示，它们可以被驾驶员感知而无需其视线离开车道。因此，平视显示器可以明显有助于提高交通安全性。用于显示静态信息的传统HUD的投影距离（虚拟图像和驾驶员之间的距离）通常为约2m。HUD的较新变体被称为模拟接触HUD或增强现实HUD。这些HUD的特征在于较大的HUD区域（玻璃板上的投影面）和至少5m，通常甚至超过7m的明显更大的投影距离。模拟接触HUD开辟了如下可能性，即不再仅仅将要读取的信息静态投影到玻璃板上，而是使用光学信息来识别现实车辆环境的元素——示例性应用是在视觉上标记车道边界、在视觉上突显路边行人、直接在车道上的导航提示或标记被行车辅助系统识别的车辆。较大的投影距离通过投影器内光束的较大光程长度产生（例如通过附加的反射镜和较大的体积）。模拟接触HUD例如由DE102014001710A1、WO2014079567A1、US2013249942A1、US2014354692A1、US2014375816A1和WO2013136374A1已知。对于HUD的构想而言常规的是，在检测装置中检验图像的光学质量。在此，用成像单元照射挡风玻璃板，其中产生与HUD图像对应的虚拟图像，其通常为点和线的特征图案的形式。穿过挡风玻璃板通过摄像机单元从驾驶员的多个可能眼睛位置拍摄该图像。借助这些图像，然后可以详细评估对于不同眼睛位置而言由于多重反射和其它光学效应所造成的失真、畸变、幻像的发生。由于常规挡风玻璃板的弯曲几何形状和与此相关的像场弯曲，虚拟HUD图像不是布置在一个平面中，而是也在空间中弯曲。在检测传统HUD时这不造成问题，因为图像仅具有相对小的尺寸，并且因此虽然存在弯曲，但也可以通过摄像机单元总体上清晰地拍摄。但是，在具有其明显扩大的图像尺寸的模拟接触HUD的情况下，图像弯曲可导致图像的一些部分总是由于摄像机单元的受限的景深而显得不清晰，这使评估变得困难或不可能。由于辐射以相对于光轴的一定角度射到挡风玻璃板上，由像散产生其它像差。本专利技术的目的是提供用于平视显示器（HUD）的改进的检测装置，其特别是也可用于模拟接触HUD。根据本专利技术，所述目的通过根据权利要求1的检测装置来实现。优选实施方案由从属权利要求显而易见。符合类型（Gattungsgemäß）的检测装置包括至少一个成像单元、定位装置和摄像机单元。用于平视显示器（HUD）的本专利技术检测装置此外还包括光学元件。成像单元发射出辐射，以在要检测的挡风玻璃板上反射后产生虚拟图像，该虚拟图像的定位和尺寸对应于稍后的HUD图像。但是，挡风玻璃板不直接被成像单元照射，而是间接地通过光学元件。光学元件适合于且被设置用于将成像单元的辐射朝着挡风玻璃板的方向偏转并由此照射挡风玻璃板的HUD区域，以产生虚拟图像。定位装置适合于且被设置用于将挡风玻璃板以相对于光学元件和相对于成像单元的特定布置来固定。挡风玻璃板应在此以与稍后被车辆中的HUD投影器同样的方式被成像单元照射，因此在检测装置中产生的图像是随后HUD投影的良好模型。因此，成像单元的辐射应基本上以与稍后HUD投影器的辐射相同的入射角和相同的孔径角（Öffnungswinkel）射到挡风玻璃板的相同区域上。摄像机单元适用于且被设置用于从不同眼睛位置穿过挡风玻璃板拍摄虚拟图像。眼睛位置是指HUD的稍后观察者/用户的眼睛的可能定位。通过光学元件，可以减小虚拟图像在空间中的曲率（像场弯曲），从而可以清晰地拍摄摄像机单元的整个图像，这是本专利技术的巨大优点。该光学元件被设计成使整个虚拟图像位于摄像机单元的景深区域内。更确切地来说，这意味着图像沿光轴（在摄像机单元和图像中心之间延伸）的尺寸小于或等于摄像机单元的景深区域的尺寸，从而有可能使摄像机单元聚焦到图像上，以使整个图像位于该景深区域内并因此清晰显示。严格来说，该图像在此包括主图像和幻像的重叠，因为两者都应清晰显示。理想情况下，主图像被布置在单个平面中，摄像机单元可聚焦到该平面上。但是，与该理想平面性的轻微偏差，即图像的轻微残留曲率是可接受的。可接受的曲率的程度在此取决于所使用的摄像机单元及其景深。除了像场弯曲外，还可以通过本专利技术的光学元件来补偿像散。本专利技术的目的是缩短图像尺寸，这才使得能够在摄像机的景深区域内拍摄整个图像。这一问题特别是在模拟接触HUD方面出现。因此，在一个优选实施方式中，在不使用光学元件的情况下，虚拟图像将不会完全位于摄像机单元的景深区域内。换句话说，在不使用光学元件的情况下，图像沿光轴的尺寸大于摄像机单元的景深区域。本专利技术的另一个优点是，光束路径通过光学元件似乎弯折，由此可以将检测装置设计成明显节省空间，这特别是在模拟接触HUD及其大投影距离方面是有利的。本专利技术同样包括测试HUD的方法，该方法至少包括下列方法步骤：(a)将具有HUD区域的挡风玻璃板借助定位装置以相对于光学元件的特定布置来定位，(b)通过成像单元照射光学元件，其中所述辐射通过光学元件朝着挡风玻璃板的方向偏转，并且照射HUD区域，由此产生虚拟图像，(c)借助摄像机单元从不同眼睛位置拍摄虚拟图像，其中光学元件(13)被设计成使得整个虚拟图像(7)位于摄像机单元(12)的景深区域(Δd)内。下面详细描述本专利技术，其中优选实施方式同样涉及所述装置和方法。所述光学元件优选是反射镜，特别是曲面反射镜。通过适当地设计反射镜的曲率，可以补偿虚拟图像的不希望的像场弯曲以及可能的像散。因此，例如反射镜的曲率半径可以从中心开始朝着边缘的方向改变，以影响由各自的反射镜区域产生的图像部分的定位。在构想反射镜时，要检测的玻璃板的几何形状是决定性的，且还必须考虑摄像机单元的位置。所述反射镜的所需设计，特别是反射镜的曲率可以通过专业常规方法来确定，例如通过使用已知的Coddington方程，特别是通过使用所谓的射线追踪法。所述光学元件特别优选是高度抛光的金属发射镜，其可以高精确度制造。但是替代地，也可以想到其它光学元件，例如具有合适的曲率分布的透镜。在一个优选的实施方式中，光学元件（特别是当其被设计为反射镜时）不是可旋转，而是静态地安置的。由此可以实现更简单且较不易出错的构造，其允许更高的测量准确度和更快的测量。然后必须设计该光学元件，以使得同时照亮整个眼动范围（Eyebox）。在这一点上，本专利技术的光学元件特别是与HUD投影器内的反射镜不同，该反光镜仅能照射有限的眼动范围窗口并且必须旋转以覆盖整个眼动范围。本专利技术的检测装置特别有利地适合于检测模拟接触HUD（所谓的增强现实平视显示器（AR-HUD））。它们具有与传统HUD相比明显更大的投影距离（图本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于平视显示器（HUD）的检测装置，其至少包括：/n- 成像单元(8)，/n- 光学元件(13)，其适合于将成像单元(8)的辐射朝着挡风玻璃板(1)的方向偏转并由此照射挡风玻璃板(1)的HUD区域(B)，以产生虚拟图像(7)，/n- 定位装置(11)，其适合于将挡风玻璃板(1)以相对于光学元件(13)的特定布置来固定，和/n- 摄像机单元(12)，其适合于从不同眼睛位置穿过挡风玻璃板(1)拍摄虚拟图像(7)，/n其中光学元件(13)被设计成使得整个虚拟图像(7)位于摄像机单元(12)的景深区域(Δd)内。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180829 EP 18191436.71.用于平视显示器（HUD）的检测装置，其至少包括：
-成像单元(8)，
-光学元件(13)，其适合于将成像单元(8)的辐射朝着挡风玻璃板(1)的方向偏转并由此照射挡风玻璃板(1)的HUD区域(B)，以产生虚拟图像(7)，
-定位装置(11)，其适合于将挡风玻璃板(1)以相对于光学元件(13)的特定布置来固定，和
-摄像机单元(12)，其适合于从不同眼睛位置穿过挡风玻璃板(1)拍摄虚拟图像(7)，
其中光学元件(13)被设计成使得整个虚拟图像(7)位于摄像机单元(12)的景深区域(Δd)内。
2.根据权利要求1的投影组合装置，其中图像(7)沿光轴的尺寸(Δx)小于或等于摄像机单元(12)的景深区域(Δd)，而图像(7)沿光轴的尺寸(Δx)在没有使用光学元件(13)的情况下大于摄像机单元(12)的景深区域(Δd)。
3.根据权利要求1或2的投影组合装置，其适合于以大于3m，优选大于4m，特别优选大于5m的投影距离(d)产生虚拟图像(7)。
4.根据权利要求1至3任一项的投影组合装置，其中光学元件(13)是曲面反射镜，特别是高度抛光的金属反射镜，或透镜。
5.根据权利要求4的投影组合装置，其中该反射镜或透镜的曲率半径从中心朝着边缘方向是可变的。
6.根据权利要求1至5任一项的投影组合装置，其中光学元件(13)不可旋转地安置。
7.根据权利要求1至6任一项的投影组合装置，其中成像单元(8)包括在贯通处具有图案并由面光源(10)背光照射的板(9)，特别是金属板。
8.根据权利要求1至7任一项的投影组合装置，其中摄像机单元(12)作为单个、活动式安置的摄像机或作为多个静态安置的摄像机实现。...
【专利技术属性】
技术研发人员：M阿尔恩特，M卡普西利，N巴巴雅尼，
申请(专利权)人：法国圣戈班玻璃厂，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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