车载抬头显示器制造技术

本申请涉及一种车载抬头显示器，包括：底座；衍射波导，设置于底座上，工作时高速旋转；衍射波导设置有入瞳光栅和出瞳光栅；投影光机，设置于底座和衍射波导之间，对应入瞳区设置，投影光机的出光轴线、入瞳光栅的中轴线与衍射波导的旋转轴线同轴；投影光机发出的光线进入入瞳光栅，由入瞳光栅衍射耦合进衍射波导，经波导内全反射传播至出瞳光栅，并由出瞳光栅衍射输出。本申请车载抬头显示器通过小面积的衍射波导实现大视场显示。积的衍射波导实现大视场显示。积的衍射波导实现大视场显示。

【技术实现步骤摘要】
车载抬头显示器


[0001]本申请属于显示
，特别涉及一种车载抬头显示器。

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和导航仪。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和路线信息，这将大大提高驾驶的安全性。
[0003]根据HUD的成像解决方案，可以分为三类：挡风玻璃反射型，玻璃成像型，虚拟成像型。挡风玻璃反射型即为利用挡风玻璃反射投影图像，这种方法容易受玻璃面型和光照影响，显示区域小，显示内容一般只有车速等单一信息；玻璃成像型是在仪表盘上方安装固定件，并插入平面或曲面玻璃充当投影屏，图像投影到玻璃上显示，这种方法显示视场角较大，显示内容丰富，可同时显示车辆及道路信息；虚拟成像型是利用全息或AR等新型显示技术，这种方法不仅显示内容丰富，还能融入深度信息，显示更加直观，使驾驶员沉浸在整个环境中。
[0004]现有的基于光波导技术的AR
‑
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。
[0005]然而，大面积的AR波导制作成本非常昂贵，难以推广。

技术实现思路

[0006]本申请提供一种车载抬头显示器，以解决波导实现的车载抬头显示器体积大造价高的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本申请提出一种车载抬头显示器，包括：底座；衍射波导，相对所述底座旋转设置；所述衍射波导设置有入瞳光栅和出瞳光栅；投影光机，设置于所述底座和所述衍射波导之间，对应所述入瞳区设置，所述投影光机的出光轴线、所述入瞳光栅的中轴线与所述衍射波导的旋转轴线同轴；所述投影光机发出的光线进入所述入瞳光栅，由所述入瞳光栅衍射进入所述衍射波导，通过衍射波导内全反射传播到所述出瞳光栅，并由所述出瞳光栅衍射输出。
[0008]在一个实施例中，还包括：驱动电机，所述驱动电机连接所述衍射波导，驱动所述衍射波导以预设速度旋转；所述预设速度大于或等于30Hz。
[0009]在一个实施例中，所述投影光机在所述衍射波导的一个旋转周期内无序发出RGB三色光，所述预设速度最低为30Hz；或者，所述投影光机在所述衍射波导的三个旋转周期内依时序发出RGB三色光，所述预设速度最低为60Hz。
[0010]在一个实施例中，高成像质量需要的预设速度大于或等于180Hz。
[0011]在一个实施例中，所述衍射波导还设置有扩瞳光栅，设置于所述入瞳光栅的外侧，
所述出瞳光栅设置于所述扩瞳光栅的下侧，所述投影光机发出的光线进入所述入瞳光栅，由所述入瞳光栅衍射耦合进入所述衍射波导，通过全反射传播到所述扩瞳光栅，由所述扩瞳光栅衍射使光线转向并进入所述出瞳光栅。
[0012]在一个实施例中，所述衍射波导包括两个扩瞳光栅和两个出瞳光栅，两个所述扩瞳光栅分别位于所述入瞳光栅的相对两侧，两个所述出瞳光栅与两个所述扩瞳光栅一一对应设置。
[0013]在一个实施例中，所述衍射波导包括两个出瞳光栅，分别设置于所述入瞳光栅的相对两侧。
[0014]在一个实施例中，所述衍射波导为对称形状，所述衍射波导的对称中心为旋转中心。
[0015]在一个实施例中，所述衍射波导为圆形，以所述旋转中心为圆心。
[0016]在一个实施例中，所述入瞳光栅远离所述投影光机的表面设置有增反膜或遮光层。
[0017]在一个实施例中，所述衍射波导包括一个入瞳光栅和一个出瞳光栅；或者，包括一个入瞳光栅、一个扩瞳光栅和一个出瞳光栅；所述入瞳光栅为闪耀光栅。
[0018]在一个实施例中，所述入瞳光栅为普通对称光栅。
[0019]在一个实施例中，所述衍射波导的长度为50～200mm，出瞳光栅与入瞳光栅的最大夹角为20～30
°
。
[0020]区别于现有技术，本申请车载抬头显示器包括底座、衍射波导、投影光机，衍射波导相对底座旋转设置，投影光机固定设置于底座，且衍射波导上入瞳光栅的中心与旋转中心同轴，利用旋转可实现出瞳光栅的等效分布，即旋转面可等效为一个圆形的出瞳面。因此，小体积的衍射波导可实现大面积的显示。
附图说明
[0021]通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
[0022]图1是本申请车载抬头显示器一实施例的结构示意图；
[0023]图2是本申请车载抬头显示器中波导路径图；
[0024]图3是本申请车载抬头显示器中衍射波导的第一结构示意图；
[0025]图4是本申请车载抬头显示器中衍射波导的第二结构示意图；
[0026]图5是本申请车载抬头显示器中衍射波导的第三结构示意图；
[0027]图6是本申请车载抬头显示器中衍射波导的第四结构示意图；
[0028]图7是本申请车载抬头显示器中衍射波导的第五结构示意图；
[0029]图8是本申请车载抬头显示器中衍射波导旋转式的等效光栅分布图；
[0030]图9是本申请车载抬头显示器的显示效果图；
[0031]图10是本申请车载抬头显示器在车辆中的应用场景图；
[0032]图11是本申请车载抬头显示器在车辆中的另一应用场景图。
具体实施方式
[0033]下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0034]目前，在AR
‑
HUD方案中，为了兼顾距离和视场，一般采用大尺寸的衍射波导。以50～100cm的显示距离来说，在15
°
FOV下，衍射波导出瞳区的面积达100～300cm2，如此大的面积将会产生十分高昂的制作成本，不利于推广。因此，本申请希望能在小尺寸的出瞳面积下，实现大视场的显示效果和增大AR
‑
HUD的eye box。
[0035]本专利技术主要思路为采用旋转式衍射波导来实现大视场的AR
‑
HUD。例如将一块20
°
夹角出瞳面的衍射波导，绕入瞳中心高速旋转，投影光机固定在入瞳区背面，以透射的方式从出瞳区正面出光。在这种方式下实现的大视场AR
‑
HUD，出瞳区面积降低到5.56～16.67cm2，可有效地降低制作成本。
[0036]下面结合附图图1
‑
图10来详本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车载抬头显示器，其特征在于，包括：底座；衍射波导，相对于所述底座旋转设置；所述衍射波导上设置有入瞳光栅和出瞳光栅；投影光机，固定设置于所述底座内，位于所述底座和所述衍射波导之间，对应所述入瞳光栅设置；所述投影光机的出光轴线、所述入瞳光栅的中轴线与所述衍射波导的旋转轴线同轴；所述投影光机发出的光线进入所述入瞳光栅，由所述入瞳光栅衍射进入所述衍射波导，通过衍射波导内全反射传播到所述出瞳光栅，并由所述出瞳光栅衍射输出。2.根据权利要求1所述的车载抬头显示器，其特征在于，还包括：驱动电机，所述驱动电机连接所述衍射波导，驱动所述衍射波导以预设速度旋转；所述预设速度大于或等于30Hz，或者，所述预设速度大于或等于60Hz。3.根据权利要求2所述的车载抬头显示器，其特征在于，所述投影光机在所述衍射波导的一个旋转周期内无序发出RGB三色光，所述预设速度最低为30Hz；或者，所述投影光机在所述衍射波导的三个旋转周期内依时序发出RGB三色光，所述预设速度最低为60Hz。4.根据权利要求2或3所述的车载抬头显示器，其特征在于，实现高成像质量需要的所述预设速度大于或等于180hz。5.根据权利要求1所述的车载抬头显示器，其特征在于，所述衍射波导还设置有扩瞳光栅，设置于所述入瞳光栅的外侧，所述出瞳光栅设置于所述扩瞳光栅的下侧，所述投影光机发出的光线进入所述入瞳光栅，由所述入瞳光栅衍射耦合进入所述衍射波导，通过全反射传播到所述扩瞳光栅，由所述扩瞳光栅衍射使光线转向并进入所述出瞳光...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋厚强，邓家裕，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：新型
国别省市：