平视显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种平视显示装置(2)，该平视显示装置具有带光源(231)的图像生成器(23)、倾斜的显示器(3)、非球面反射镜(251)、光学系统(25)和透射式屏幕(21)。非球面透镜(255)布置在所述倾斜的显示器(3)与所述非球面反射镜(251)之间。(251)之间。(251)之间。

【技术实现步骤摘要】
平视显示装置


[0001]本专利技术涉及一种平视显示装置，特别是用于汽车应用的、具有改进的阳光反射保护的平视显示装置。

技术介绍

[0002]汽车平视显示装置用于在车辆指挥员或驾驶员的视野中直接传递重要的车辆信息。信息以一定距离传递给驾驶员，使得当驾驶员从查看前方道路切换到读取显示为虚像的车辆状态时，不需要或几乎不需要调节驾驶员的眼睛。这种方法将驾驶员的反应时间缩短了数百毫秒，因此提高了道路安全性。
[0003]US 5,867,287涉及一种具有偏心于照明光轴的透镜的平视显示装置。它示出了偏心的菲涅尔透镜以及作为独立部件的扩散器，该扩散器是吸热玻璃。
[0004]WO 2015/122491 A1涉及一种液晶显示器和平视显示装置。它示出了与光轴垂直的液晶显示器平面。偏光板不与光轴垂直。
[0005]US 2011/0051029涉及一种显示装置、一种电子设备和一种投影成像设备。它利用了楔形棱镜。然而，这种楔形棱镜不提供冷却功能。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提出一种用于具有改进的阳光反射保护的平视显示装置的解决方案。
[0007]在权利要求1中要求保护根据本专利技术的平视显示装置。
[0008]此平视显示装置具有带光源的图像生成器、倾斜的显示器、非球面反射镜、光学系统和透射式屏幕。非球面透镜布置在显示器与非球面反射镜之间。这有利地降低了阳光落在显示器上的峰值强度。阳光可能以相反的方向进入平视显示装置。尽管已知有多种降低峰值强度的方法，但仍需要进一步降低峰值强度。非球面透镜将几乎彼此平行的阳光光线加宽，最大偏差为0.5
°
。
[0009]优选地，非球面透镜具有楔形部件。这具有的优点是，显示器的倾斜可以通过非球面透镜的楔角来减小，而不会降低将沿其主光轴进入平视显示装置的阳光反射到光阱上的能力。显示器的减小的倾斜增加了从这种减小的角度可见的对比度。因此提高了平视显示装置生成的虚像的对比度。
[0010]优选地，具有楔形形状的显示器镜片/屏(glass)布置在显示器附近或显示器处。这具有的优点是，显示器的倾斜可以通过显示器镜片的楔角来减小，而不会降低将沿其主光轴进入平视显示装置的阳光反射到光阱上的能力。显示器的减小的倾斜增加了从这种减小的角度可见的对比度。因此提高了平视显示装置生成的虚像的对比度。
[0011]优选地，显示器镜片是冷却镜片。这种冷却镜片通常施加到显示器的光出射表面，以保护显示器免于过热。在单个元件中组合两种功能(此处为冷却功能和楔形功能)减少了零件数量和组装成本。
[0012]优选地，显示器相对于平视显示装置的主光轴倾斜第一角度，显示器镜片相对于所述主光轴具有楔角，第一角度和楔角相加成有效倾斜角度。这具有的优点是，两种效果完全结合，从而非常高效地提高了对比度。
[0013]优选地，第一角度在α＝10
°
至α＝20
°
的范围内，并且楔角β在10
°
至15
°
的范围内。如果显示器相对于与主光轴正交的平面倾斜上述范围内的角度α，则存在沿此光轴发光的市售显示器。具有上述范围内的楔角β的棱镜产生足够小的光色散，从而不会对驾驶员对虚像的感知产生负面影响。使用具有上述特性的楔形的显示器镜片具有的优点是，显示器发射的光根据楔角进一步倾斜。显示器平面相对于离开显示器镜片的光的主光轴的有效倾斜因此进一步扩大。为了使虚像的像平面相对于光轴倾斜，需要这种效果。因此，虚像平面看起来几乎与安装有平视显示装置的车辆前方的路面平行。虚像的不同部分在距驾驶员的不同距离处具有它们的最佳清晰度。这给人一种三维平视显示装置图像的印象：虚像下部部分显示的元素比上部部分或中间部分的元素看起来更靠近驾驶员。旨在增强真实对象的显示元素因此可以被布置为不仅在它们在虚像平面中的位置方面靠近这些真实对象，而且在相对靠近它们各自的真实对象的焦距上也靠近这些真实对象。具有大的真实距离的地平线上的对象被位于远焦距处的虚像中的元素增强。导航支持元素(如示出要遵循的转弯方向的箭头)位于虚像中非常接近应该转弯的真实道路位置的位置，并且同时，焦距接近此真实道路位置的真实距离。
[0014]优选地，显示器镜片固定至倾斜的显示器。显示器镜片例如以另一种方式直接胶合或结合在显示器的顶层上。这有利地减少了可能发生不期望的反射的光学表面的数量。
[0015]根据另一个优选的变体，显示器镜片是显示器的与显示器的光学活性层紧邻的层。在液晶显示器的情况下，光学活性层是液体夹在两个透明平面之间的液晶。根据此优选变体，这些平面中的一个平面属于楔形的显示器镜片。这有利地减少了光学表面的数量，因此减少了不期望的反射的可能性。
[0016]优选地，显示器镜片和非球面透镜中的至少一个由BK7玻璃或塑料制成。两者都是易于获得并且具有已知特性的材料。因此，它们的使用将是成本有效的。
附图说明
[0017]本专利技术的进一步细节、优点和变体在以下附图中的示例性实施例的描述中提供，在附图中：
[0018]图1示出使用平视显示装置的车辆；
[0019]图2示出平视显示装置；
[0020]图3示出图像投影系统；
[0021]图4示出根据本专利技术的图像生成器；
[0022]图5示出显示器和显示器镜片；
[0023]图6示出倾斜的虚像的示意图；
[0024]图7示出显示器倾斜的效果；
[0025]图8示出根据本专利技术的布置；
[0026]图9示出紧邻光学活性层的显示器镜片；
[0027]图10示出根据本专利技术的布置；
[0028]图11示出根据本专利技术的布置。
具体实施方式
[0029]图1示出了使用平视显示装置2(以下也称为HUD 2)的车辆1。在左侧可以看到发动机罩11。HUD 2布置在仪表板12下方。在方向盘13后面，示出了驾驶员的头部14。在车顶15与发动机罩11之间布置有挡风玻璃16。挡风玻璃16用作平视显示装置2的透射式屏幕21。HUD 2产生光束L1，光束L1在透射式屏幕21处被反射，并且只要驾驶员的眼睛141位于称为人眼窗口24的区域内，光束就落入眼睛141。只要眼睛141在人眼窗口24内，驾驶员就看到虚像22，该虚像似乎在挡风玻璃16前方位于车辆1外部。
[0030]汽车平视显示装置2用于在车辆指挥员或驾驶员的视野中直接传递重要的车辆信息。信息以一定距离传递给驾驶员，使得当驾驶员从查看前方道路切换到读取显示为虚像22的车辆状态时，不需要或几乎不需要调节驾驶员的眼睛141。这种方法将驾驶员的反应时间缩短了数百毫秒，因此提高了道路安全性。在120km/h的速度下，300ms的延迟转化为约10m的距离，该距离约为车辆1的总停车距离的10％。如图1所示，平视显示装置2在透射式屏幕21之前创建虚像22。透射式屏幕21如图所示可以是车辆1的挡风玻璃16，或是与挡风玻璃分离的不同的、专用的、部分反射的表面。这样的表面是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平视显示装置(2)，该平视显示装置具有带光源(231)的图像生成器(23)、倾斜的显示器(3)、非球面反射镜(251)、光学系统(25)和透射式屏幕(21)，其中，非球面透镜(255)布置在所述倾斜的显示器(3)与所述非球面反射镜(251)之间。2.根据权利要求1所述的平视显示装置(2)，其中，所述非球面透镜(255)具有楔形部件。3.根据前述权利要求中任一项所述的平视显示装置(2)，其中，该平视显示装置具有楔形的显示器镜片(33)。4.根据权利要求3所述的平视显示装置(2)，其中，所述显示器镜片(33)是冷却镜片。5.根据权利要求2至4中任一项所述的平视显示装置(2)，其中，所述倾斜的显示器(3)相对于所述平视显示装置(2)的主光轴(MOA)倾斜第一角度(α)，所述显示器镜片(33)或楔形的非球面透镜(255)相对于所述主光轴(MOA)...

【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：