具有折叠式反射镜的平视显示器图像生成单元制造技术

本发明专利技术涉及一种用于交通工具的平视显示器，该平视显示器具有用于生成图像的图像生成单元(1)、用于通过反射镜单元(3)投影图像的光学单元(2)、以及入射角(θ1)和反射角(θ2)不相同的折叠式反射镜(15)。根据本发明专利技术，折叠式反射镜(15)布置在光源(12)与被光源照射的显示元件(11)之间。示元件(11)之间。示元件(11)之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有折叠式反射镜的平视显示器图像生成单元


[0001]本专利技术涉及一种具有带折叠式反射镜的图像生成单元的平视显示器。

技术介绍

[0002]平视显示器(也称为HUD)应理解为是指一种显示系统，在该显示系统中，观看者可以保持其观看方向，因为要呈现的内容被叠加到其视野中。虽然这种系统由于其复杂性和成本而最初主要用于航空航天领域，但其现在也在汽车领域中大规模安装。
[0003]平视显示器总体上包括图像生成单元(PGU)、光学单元和反射镜单元。图像生成单元生成图像并且为此目的使用至少一个显示元件。现在大多数平视显示器都使用基于LCD的显示器(LCD：液晶显示器)来生成图像。光学单元将图像引导到反射镜单元上。反射镜单元是部分反射的透光的玻璃。因此，观看者看到图像生成单元所呈现的作为虚拟图像的内容，并且同时看到玻璃后面的真实世界。在汽车领域中，挡风玻璃通常用作反射镜单元，并且在呈现时必须考虑挡风玻璃的弯曲形状。由于光学单元与反射镜单元之间的相互作用，虚像是由图像生成单元产生的图像的放大呈现。
[0004]DE 41 02 678 A1披露了一种用于交通工具的平视显示器，该平视显示器具有用于生成图像的图像生成单元、用于通过反射镜单元将图像投影到虚像平面上的光学单元、以及入射角和反射角不相同的折叠式反射镜。例如，藉由全息构件、藉由衍射光栅、或者藉由菲涅耳反射镜可以实现该特性。
[0005]US 5,313,326 A、WO 2014/041689 A、US 2015/0362221 A1和US2018/252917A1也描述了其中使用入射角和反射角不相同的折叠式反射镜的平视显示器。
[0006]在这些已知的平视显示器中，入射角和反射角不相同的折叠式反射镜布置在成像路径中。在此，具有这种特性的折叠式反射镜可能对于图像质量和/或对杂散光的敏感性具有不利影响。
[0007]US 2010/0195022 A1披露了一种用于液晶显示器的背景灯，其中光导的边缘设置有多个反射表面，这些反射表面将紧密聚焦的激光束扩展成宽光束。然而，在使用微反射镜单元(称为DMD，数字微反射镜装置)时主要已知的是在平视显示器中使用激光光源，这些微反射镜单元需要具有带有小张开角度的非常小的截面的光束。

技术实现思路

[0008]期望一种改进的优于已知平视显示器的平视显示器。
[0009]根据本专利技术，入射角和反射角不相同的折叠式反射镜被布置在光源与被光源照射的显示元件之间，即被布置在照明路径中。这具有避免折叠式反射镜对于图像质量和/或对杂散光的敏感性的不利影响的优点。折叠式反射镜在照明路径中的布置还具有允许扩散照明光束和偏振再利用的优点。进一步的优点涉及安装空间。该安装空间的优点是基于更自由地定位光源同时在显示器的区域中维持期望角度的能力。另外，较小的光源以例如作为具有准直器的发光二极管的实施形式节省了空间。
[0010]折叠式反射镜的入射角与反射角之差有利地是位置相关的。撞击在折叠角的不同点处的平行入射光线因此以不同的反射角被反射。这使用菲涅耳结构特别容易实现，并且能够实现入射光束的扩展和反射光束的强度的位置相关的分布的优点。严格地说，具有所提及特性的光学元件不再是折叠式反射镜。然而，该术语在这里仍将用于指定根据本专利技术而不是常规折叠式反射镜布置的光学元件。
[0011]有利地，折叠式反射镜在其反射表面上具有许多微结构，这些微结构各自满足入射角等于反射角的已知规则。以这种方式，折叠式反射镜特别容易生产。
[0012]根据本专利技术的一个变体，微结构本身具有曲率。这有利地使得能够将一种或多种进一步的功能集成到折叠式反射镜中。
[0013]根据本专利技术的一个变体，微结构具有与其理想梯度(Steigung)的轻微梯度偏差。有利地，微结构中引入了轻微梯度偏差。这使得能够例如在菲涅耳结构的情况下模糊光分布中可能出现的条纹。因此使折叠式反射镜中的散射功能的集成成为可能。
[0014]根据本专利技术的一个变体，间隙被用于偏振再利用。在菲涅耳结构的情况下，光束的横截面积通过在各段处被反射而在一个方向(从h'到h)上扩散。然而，每个段还包含返回侧，该返回侧是必需的但不参与主要的重定向功能。该返回侧可以用于偏振再利用：在折叠式反射镜的下游引入光学功能，该光学功能将不需要的偏振分量反射回折叠式反射镜，优选集中在这些段的返回侧上。这些应该设置有改变光偏振、理想情况下使其转向90度并将其投射回偏振反射部件的功能。至少一些原本不正确的偏振光然后可以通过这里并在期望的偏振方向上被利用。
[0015]根据本专利技术的一个变体，提供了五面镜方法。这具有以下优点：五面镜方法使偏转角对宏观反射镜角度的偏差不敏感。与五面镜一样，微结构被设计成使得光通过偶数次反射以便被重新定向。在简单反射的情况下，输出光的角度误差大约是反射镜的角度误差的两倍。如果在引起整体反射的共同机械布置中有两个反射镜，则第一反射镜和第二反射镜的角度误差在很大程度上彼此抵消。这意味着该部件的取向对于输出光的方向来说显然没有那么重要。系统变得更能容忍装配公差。
[0016]具有两个折叠式反射镜并且在两个方向上扩散(Aufspreizung)的级联设计同样是有利的。
[0017]从以下描述和所附权利要求并结合附图，本专利技术的进一步特征将是明显的。
附图说明
[0018]图1示意性示出了根据现有技术的用于机动车辆的平视显示器；
[0019]图2示意性示出了平视显示器的图像生成单元；
[0020]图3示意性示出了根据本专利技术的平视显示器的图像生成单元；
[0021]图4示意性示出了根据本专利技术的平视显示器的折叠式反射镜。
具体实施方式
[0022]为了更好地理解本专利技术的原理，下面将参考附图更详细地解释本专利技术的实施例。在附图中，相同的附图标记用于相同的元件或功能上相同的元件，并且不必针对每个附图再次描述。不言而喻，本专利技术不限于所展示的实施例，并且在不脱离所附权利要求中限定的
本专利技术的保护范围的情况下，也可以组合或修改所描述的特征。
[0023]图1示出了根据现有技术的用于机动车辆的平视显示器的示意图。平视显示器具有图像生成单元1、光学单元2和反射镜单元3。光线束SB1从显示元件11发出并且被折叠式反射镜21反射到曲面反射镜22上，该曲面反射镜使光线束朝反射镜单元3的方向反射。反射镜单元3在这里被呈现为机动车辆的挡风玻璃31。从那里，光线束SB2朝观看者的眼睛61的方向行进。
[0024]观看者看到位于机动车辆外部的、在引擎罩上方或甚至在机动车辆前方的虚像VB。由于光学单元2与反射镜单元3之间的相互作用，虚像VB是由显示元件11显示的图像的放大呈现。这里象征性地呈现了速度限制、当前车辆速度、以及导航指令。只要眼睛61在由矩形指示的人眼窗口62内，虚像的所有元素对于眼睛61都是可见的。如果眼睛61在人眼窗口62外部，则虚像VB对于观看者仅部分地可见或根本不可见。人眼窗口62越大，观看者在选择其就座位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于交通工具的平视显示器，该平视显示器包括：
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图像生成单元(1)，该图像生成单元用于生成图像；
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光学单元(2)，该光学单元用于通过反射镜单元(3)投影该图像；以及
‑
折叠式反射镜(15)，该折叠式反射镜的入射角(θ1)和反射角(θ2)不相同，其中，该折叠式反射镜(15)布置在光源(12)与被光源照射的显示元件(11)之间。2.如权利要求1所述的平视显示器，其中，在该折叠式反射镜(15)的表面上该入射角(θ1)与该反射角(θ2)之差(θ1
‑
θ2)是位置相关的。3.如前述权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：W，
申请(专利权)人：大陆汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：