一种大eyebox的AR-HUD制造技术

本发明专利技术提出了一种大eyebox的AR

【技术实现步骤摘要】
一种大eyebox的AR-HUD


[0001]本专利技术属于车载抬头显示
，特别涉及一种大eyebox的AR-HUD。

技术介绍

[0002]目前，驾驶员开车的过程中，需要经常性的观察车速、导航等重要信息来辅佐开车，获取这种信息一般都需要驾驶员低头去查看汽车自带的仪表盘。而如果通过抬头显示器(HUD，Head Up Display)形成的虚拟像落在驾驶员的视线前方，驾驶员即可方便查看车辆信息，这将大大提高驾驶的安全性。
[0003]现有的基于光波导技术的HUD通过半透半反镜成像，一方面透过反射镜观看路面状况，一方面投影图像源经反射镜反射，进入人眼区域，反射镜所反射的图像源一般为LCOS、Micro-LED等显示屏或DLP投影的一次像面。
[0004]传统的风挡式HUD在一定的角度下太阳光照射HUD，并经内部反射镜反射形成汇聚光斑。由于汇聚光斑会携带能量，会将显示屏及周边零件加热甚至损坏，从而影响HUD使用的寿命。
[0005]中国技术专利CN207216154U中提出了一种基于光波导的抬头显示系统，其存在的缺点为光波导的系统光效率低，亮度均匀性差，架构受到光栅设计的限制，波导成像清晰度不高，光引擎部分受到太阳光的照射导致寿命短。
[0006]中国技术专利CN207374131U中提出了一种风挡式HUD，其存在的缺点为反射式的光波导系统光效率低，亮度均匀性差，eyebox范围比较局限，光波导部分不能随意旋转角度，不方便调控位置占据空间。
[0007]中国专利技术专利申请CN109491089A中公开了一种基于DLP的车载AR-HUD，其存在的问题是系统效率不高，eyebox范围比较局限，太阳光会对光引擎部分产生损害降低使用寿命，光波导部分不能随意旋转角度，不方便调控位置占据空间。
[0008]综上所述，现有的车载HUD存在以下问题：
[0009]1、图像源(显示屏)长时间受到太阳光的照射，容易损坏；
[0010]2、传统的HUD成像距离近，驾驶员观看导航等显示画面时，眼镜不断变焦，交互性差的同时还容易产生视觉疲劳；
[0011]3、传统的HUD的eyebox小，视场小，显示内容有限。

技术实现思路

[0012]本专利技术提出一种大eyebox的AR-HUD，能够解决现有技术中图像源(显示屏)长时间受到太阳光的照射，容易损坏，驾驶员容易产生视觉疲劳，eyebox小，视场小，显示内容有限的问题。
[0013]本专利技术的技术方案是这样实现的：一种大eyebox的AR-HUD，包括：
[0014]光引擎部分，产生图像信息并将其进行输出；
[0015]光波导片，与光引擎部分固定连接，用于耦合进光引擎部分输出的图像信息并将
图像信息传输到eyebox区域；
[0016]角度选择膜，固定设置在光波导片上，反射掉照射光波导片的太阳光线；
[0017]角度选择膜和光引擎部分设置于光波导片的同一侧，角度选择膜位于光波导片与挡风玻璃相对的一侧。
[0018]该专利技术包括有衍射光波导波导片，角度反射膜等。光引擎部分将图像源通过一光波导输入耦合端耦合入光波导片中，经过光波导片内部传输后，进入驾驶员眼镜附近的eyebox区域内。在eyebox区域内，驾驶员通过光波导屏观看到所投影的抬头显示画面。相比以往的AR-HUD设计，本专利技术中的HUD所运用的是衍射光波导的形式，搭配角度选择膜，可以实现角度的旋转，角度选择膜可以很好的反射掉太阳光线，有效的保护HUD中的部件。光波导屏无光焦度，驾驶员能够通过光波导屏观看无变形、无缩放的路面场景。
[0019]作为一种优选的技术方案，光波导片包括入瞳区域、扩瞳区域和出瞳区域，光引擎部分产生的图像信息被耦合进衍射光波导片中(WG)，由于光波导片内玻璃的全反射，光线被束缚在玻璃中传播，当光线到达扩瞳&出瞳区域后，进行扩瞳和出瞳。经过扩瞳区域和出瞳的光线通过角度反射膜(ANGF)后成像。
[0020]作为一种优选的技术方案，入瞳区域为表面光栅或者棱镜耦合重的任一种，扩瞳区域为渐变的表面光栅或者体光栅中的任一种，出瞳区域为渐变的体光栅。
[0021]作为一种优选的技术方案，入瞳以及扩瞳区域为表面浮雕光栅，出瞳区域为体全息光栅，以上，本专利技术在入瞳区域才有效率最高的slanted光栅或者直接采用棱镜耦合，将入射区域的效率提高至最高。扩瞳区域采用渐变的表面光栅或者体光栅，控制扩瞳的均匀性。出瞳区域采用渐变的体光栅，利用体光栅响应波长窄的特点，在保证图像色彩亮度均匀性的同时消除环境光的彩色条纹影响。
[0022]作为一种优选的技术方案，光引擎部分包括微显示屏幕和投影镜头模组，微显示屏幕为DLP屏幕、Lcos屏幕、Micro-LED屏幕或Micro-OLED屏幕中的任一种，微显示屏幕的尺寸在0.2～0.4英寸之间，微显示屏幕的分辨率为1080p。
[0023]作为一种优选的技术方案，角度选择膜的厚度为2mm，角度选择膜可以实现对特定角度的光线进行反射，一般将小于75度(光线与膜的夹角)左右的光线全部反射回去而不进入到光波导片中，大于75度的光线将会透射过波导片，也不会进入到波导片，降低太阳光线对系统的损伤。波导片的特性即为小角度入射的光线会进入波导片，而大角度的光线会从波导片穿过。重新设计衍射光波导的整体架构，通过不同功能区域的实现方式及工艺区别，实现最大的入瞳耦合效率，最佳的扩瞳方式，以及合理的出射区域，在解决普通光波导效率问题的同时，改善波导出瞳区域在环境光照射下的彩色衍射条纹影响，从而整体改善AR显示里衍射光波导带来的用户体验。
[0024]采用了上述技术方案后，本专利技术的有益效果是：
[0025]在不影响车载显示的前提下，极大的提升了系统的使用寿命，有效的保护系统不受太阳光的影响。通过衍射光波导的形式极大增大了eyebox区域，实现更多信息的显示。由于整体的可旋转性，更有效的利用了车辆的空间，利用角度选择膜配合波导，不怕太阳光的照射使得系统受到损害，延长整个系统的使用寿命。成像的虚像距离远，并与水平夹角可以更小，驾驶员观看信息眼睛不再需要不断变焦，降低驾驶疲劳。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术的系统示意图；
[0028]图2为本专利技术另一实施例的系统示意图；
[0029]图3为衍射光波导片与角度选择膜配合的结构示意图；
[0030]图4为波导片的俯视图；
[0031]图5为衍射光波导系统结构示意图；
[0032]图6为入瞳区域以及扩瞳区域的工作过程示意图；
[0033]图7为入瞳区域的具体光栅形貌结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大eyebox的AR-HUD，其特征在于，包括：光引擎部分，产生图像信息并将其进行输出；光波导片，与光引擎部分固定连接，用于耦合进光引擎部分输出的图像信息并将图像信息传输到eyebox区域；角度选择膜，固定设置在光波导片上，反射掉照射光波导片的太阳光线；所述角度选择膜和光引擎部分设置于光波导片的同一侧，所述角度选择膜位于光波导片与挡风玻璃相对的一侧。2.根据权利要求1所述的一种大eyebox的AR-HUD，其特征在于，所述光波导片包括入瞳区域、扩瞳区域和出瞳区域。3.根据权利要求2所述的一种大eyebox的AR-HUD，其特征在于，所述入瞳区域为表面光栅或者棱镜耦合重的任一种，所述扩瞳区域为渐变的表面光栅或者体光栅中的任一种，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋厚强，朱以胜，
申请(专利权)人：深圳七泽技术合伙企业有限合伙，
类型：发明
国别省市：