增强现实抬头显示装置及车辆制造方法及图纸

本申请涉及一种增强现实抬头显示装置，包括图像单元、光波导单元和反射单元，图像单元用于产生图像光线，且引导图像光线入射至光波导单元的表面，光波导单元将图像光线传导并朝向反射单元射出，反射单元将图像光线反射至人眼并产生虚像，光波导单元包括光波导层、及设置在光波导层两侧的第一遮光层和第二遮光层，第一遮光层用以吸收从光波导层透射出的光线，第二遮光层用以吸收从光波导层透射和/或反射出的光线以及从外界透射进入的太阳光线，从而消除杂光干扰，提高反射单元将图像光线反射至人眼并产生虚像的质量，该增强现实抬头显示装置具备大视场、小体积、远虚像距离的性能、且结构简单，同时适用于大多数挡风玻璃，具备高的量产普适性。量产普适性。量产普适性。

【技术实现步骤摘要】
增强现实抬头显示装置及车辆


[0001]本专利技术涉及一种增强现实抬头显示装置及车辆，属于显示设备


技术介绍

[0002]抬头显示((head up display，HUD)，在功能上充当了汽车信息“投影仪”的角色。该技术可以将汽车相关信息投影到驾驶员视线前方，从而减少驾驶过程中低头查看仪表或中控屏的频率。传统HUD是一种光机电耦合部件，主要由主控PCB板、光源、显示介质、光学镜组、直流电机等组成构成，由显示光源经过多次镜面结构反射，将信息反射到透明介质(显示屏或挡风玻璃)上，从而使人眼看到仿佛悬浮在眼前的虚像。
[0003]按照产品形态，目前主流的HUD主要分为组合型(C
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HUD)和(W
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HUD)。技术上C
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HUD光学结构简单，设计相对容易，但其显示尺寸与投影距离有限，且可能在车辆碰撞时会对驾驶员产生二次伤害；W
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HUD显示效果更加一体化，但其光学结构复杂，设计与布置难度较高，占据体积大，且其光学原理需要配合复杂面型的挡风玻璃，无疑增加了制备与量产难度。请参见图1，传统W
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HUD方案的光路示意图，在该方案中，不同视场角的图像光线经过自由曲面多次反射，经挡风玻璃反射至人眼。该方案为了满足成像设计，需要较大的几何空间体积，且所呈虚像距离不够远，所具备的眼盒空间较小，同时有可能太阳光倒灌导致器件升温，影响质量。
[0004]近年来兴起的增强现实抬头显示(AR
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HUD)，将数字图像叠加在车外真实环境上，使得驾驶员获得增强现实的视觉效果，可用于AR导航、自适应巡航、车道偏离预警等。
[0005]由于AR
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HUD与目前主流的C
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HUD和W
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HUD相比，具备体积小、投影距离远、视场角大、普适性高等特点。增强现实(AR)采用衍射结构单元控制光线走线，理想情况中，衍射结构单元仅将光线衍射至人眼。然而光线会从光波导中透射出，且光波导表面也会反射光线，其都会影响形成的虚像的质量。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种成像质量高且结构简单、体积小的增强现实抬头显示装置。
[0007]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种增强现实抬头显示装置，包括图像单元、光波导单元和反射单元，所述图像单元用于产生图像光线，且引导所述图像光线入射至所述光波导单元的表面，所述光波导单元将所述图像光线传导并朝向所述反射单元射出，所述反射单元将所述图像光线反射至人眼并产生虚像，所述光波导单元包括光波导层、以及设置在所述光波导层一侧的第一遮光层和设置在所述光波导层另一侧的第二遮光层，所述第一遮光层用以吸收从所述光波导层透射出的光线，所述第二遮光层用以吸收从所述光波导层透射和/或反射出的光线以及从外界透射进入的太阳光线。
[0008]进一步地，所述第一遮光层和所述第二遮光层与所述光波导层之间具有间隙。
[0009]进一步地，所述第一遮光层和所述第二遮光层对可见光波段的吸收率大于60％。
[0010]进一步地，所述光波导层包括至少一层光波导。
[0011]进一步地，所述光波导表面设置有耦入区域和耦出区域，所述耦入区域被配置为使得入射的所述图像光线被耦合到所述光波导中并沿所述光波导传导至所述耦出区域，所述耦出区域被配置为将所述波导中的图像光线射出。
[0012]进一步地，所述第一遮光层在所述光波导层表面的投射区域覆盖所述耦入区域在所述光波导层表面的投射区域，且所述第一遮光层在所述光波导层表面的投射区域和所述耦出区域在所述光波导层表面的投射区域相离设置。
[0013]进一步地，所述第二遮光层在所述光波导层表面的投射区域覆盖所述耦出区域在所述光波导层表面的投射区域，且所述第二遮光层在所述光波导层表面的投射区域和所述图像单元在所述光波导层表面的投射区域相离设置。
[0014]进一步地，所述耦入区域和所述耦出区域为周期性光栅结构。
[0015]进一步地，所述光波导层包括第一光波导和第二光波导，所述第一光波导和所述第二光波导之间设置有粘连层，所述第一光波导用于调制蓝色和绿色波段光，所述第二光波导用于绿色和红色波段光。
[0016]本专利技术还提供一种车辆，包括如上所述的增强现实抬头显示装置。
[0017]本专利技术的有益效果在于：本专利技术所示的增强现实抬头显示装置通过在光波导层的一侧设置第一遮光层用以吸收从光波导层透射出的光线，在光波导层的另一侧设置第二遮光层用以吸收从光波导层透射和/或反射出的光线以及从外界透射进入的太阳光线，从而消除杂光干扰，提高反射单元将图像光线反射至人眼并产生虚像的质量，该增强现实抬头显示装置具备大视场、小体积、远虚像距离的性能、且结构简单，同时适用于大多数挡风玻璃，具备高的量产普适性。
[0018]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
[0019]图1为现有技术中传统W
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HUD方案的光路示意图；
[0020]图2为本申请一实施例所示的增强现实抬头显示装置的光路示意图；
[0021]图3为图2中所示的光波导的结构示意图；
[0022]图4为图2中所示的无第一遮光层的增强现实抬头显示装置的部分光路示意图示意图；
[0023]图5为图2中所示的具有第一遮光层的增强现实抬头显示装置的部分光路示意图示意图；
[0024]图6为图2中所示的无第二遮光层的增强现实抬头显示装置的部分光路示意图示意图；
[0025]图7为图2中所示的具有第二遮光层的增强现实抬头显示装置的部分光路示意图示意图；
[0026]图8为图2中所示的单片波导的光路示意图示意图；
[0027]图9为图2中所示的双片双通道光波导光路示意图示意图；
[0028]图10为光波导对图像光线的吸收、反射和透射效率与波长的关系图。
具体实施方式
[0029]下面将结合附图对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通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，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的机构或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0031]此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强现实抬头显示装置，其特征在于，包括图像单元、光波导单元和反射单元，所述图像单元用于产生图像光线，且引导所述图像光线入射至所述光波导单元的表面，所述光波导单元将所述图像光线传导并朝向所述反射单元射出，所述反射单元将所述图像光线反射至人眼并产生虚像，所述光波导单元包括光波导层、以及设置在所述光波导层一侧的第一遮光层和设置在所述光波导层另一侧的第二遮光层，所述第一遮光层用以吸收从所述光波导层透射出的光线，所述第二遮光层用以吸收从所述光波导层透射和/或反射出的光线以及从外界透射进入的太阳光线。2.如权利要求1所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，所述第一遮光层和所述第二遮光层与所述光波导层之间具有间隙。3.如权利要求1所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，所述第一遮光层和所述第二遮光层对可见光波段的吸收率大于60％。4.如权利要求1所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，所述光波导层包括至少一层光波导。5.如权利要求4所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，所述光波导表面设置有耦入区域和耦出区域，所述耦入区域被配置为使得入射的所述图像光线被耦合到所述光波导中并沿所述光波...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗明辉，乔文，朱平，杨明，李瑞彬，陈林森，
申请(专利权)人：苏州苏大维格科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：