本发明专利技术涉及特别是用于交通工具的基于波导的投影显示装置，包括：成像单元和面状的波导，其包括构成在波导的面侧中的光输出耦合面，所述光输出耦合面用于由成像单元产生的光射束；至少部分透明的反射玻璃、特别是挡风玻璃，其在用户的视野中如此设置并且构成为用于将从波导输出耦合的光射束反射到对于其眼睛预定的眼动范围，使得在用户的视野中生成虚拟显示图像；眼追踪机构，其构成为用于求取在眼动范围内的预定尺寸的由用户的眼睛当前占据的眼动范围窗；以及动态散射光吸收器，其构成为用于在根据眼追踪机构的信号能动态调整的面区段中遮暗光输出耦合面，所述面区段分别从光输出耦合面的边缘中至少之一出发地延伸，以便将输出耦合的光射束至少部分限于当前的眼动范围窗。动范围窗。动范围窗。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有动态散射光吸收器的用于交通工具的基于波导的投影显示装置
[0001]本专利技术涉及一种基于波导的投影显示装置，所述投影显示装置特别是能用于机动车中或者其他类型的交通工具中。投影显示装置构成为用于通过在至少部分透明的反射玻璃上、特别是交通工具的挡风玻璃上的反射产生插入到用户的视野中的虚拟显示图像。投影显示装置在此基于波导，以便在小的结构空间的情况下产生比较大的虚拟显示图像。本专利技术也涉及一种用于运行投影显示装置的方法以及配备该投影显示装置的交通工具。
技术介绍
[0002]投影显示装置特别是以名称平视显示器(HUD)已知。例如在机动车中，可以以此将期望的显示内容(例如关于速度限制或其他有用的导航和交通工具操作提示的说明或者娱乐内容)以虚拟显示图像的形式与由驾驶员或其他乘客观察的在交通工具之前的真实环境图像相叠加。为此，投影显示装置以经典的结构型式包括安置在仪表板的上侧之下的带有适合的成像和投影光学器件的显示器，以便产生带有期望的显示内容的光射束并且如此将其投射到机动车的挡风玻璃或者额外设置在挡风玻璃之前的组合玻璃上，使得该光射束从所述挡风玻璃或组合玻璃朝用户反射，以便使得在用户的视野中在反射玻璃之前或之后生成虚拟显示图像。
[0003]备选于该经典的HUD结构型式——其成像和投影光学器件在光路中在显示器之后典型地包括凹镜，其尺寸线性地随着HUD图像缩放——特别是对于AR应用(Augmented Reality，增强现实)已知的是具有大面积的平面的波导(光学波导)的HUD结构型式。通过应用平面的波导，相比于经典的HUD结构型式、与虚拟显示图像的尺寸相关联地可以显著地减小对于HUD所必需的结构空间。
[0004]HUD——其利用波导，以便在小的结构空间的情况下显示大的HUD图像——然而相比于经典的HUD将呈现完全不同的散射光特性。在经典的HUD的情况下散射光主要由以LCD(液晶显示器)、DMD(数字微镜装置)或LCOS(硅基液晶)形式的成像单元产生，而在波导HUD中存在两个散射光源：其中一个是成像单元(图像生成单元，PGU)，其产生具有显示内容的通常准直的光射束；而另一个是波导自身，在所述波导中引导所产生的光射束并且将该光射束朝挡风玻璃输出耦合。该附加的散射光源在现今技术上最先进的波导变型方案中是特别明显的，因为在此在波导中包含全息结构，所述全息结构被用于光偏转且基于其材料特性典型地具有对于提高的散射的倾向性。
[0005]这大多导致负面效应，即波导的整个光输出耦合面显得如同漫射发光的面。该漫射发光的面经由挡风玻璃反射到驾驶员的眼睛中且因此覆盖位于前方的道路情景(参见图1和2)。
[0006]在日间，该散射光通常不是问题。然而在夜晚恰恰在长途行驶在平原地带中的情况下可能产生散射光的干扰的效应。在水平线之下的区域被交通工具的近光灯照亮，由此驾驶员在该区域中对于HUD的散射光是更容忍的。而在水平线之上的区域明显更加紧要：因
为驾驶员在此有特别黑暗的背景，在该背景中散射光可特别容易地被驾驶员看到。在最糟糕情况下，驾驶员甚至可能获得这样的印象，即行驶穿过浓雾。恰对于身形小和中等的驾驶员，散射光的区域可能被提高得远在水平线之上。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于，提出一种基于波导的投影显示装置，以此能实现如下，即减少或甚至消除在用户的视野中、特别是在水平线之上的区域中所描述的散射光效应。特别是由此可以对于开头所述的目的改善投影显示装置对于在机动车中或者其他陆用交通工具、空中交通工具或水运交通工具中的应用的能力。
[0008]该目的通过一种根据权利要求1的基于波导的投影显示装置、按照并列权利要求的所属的运行方法、相应的控制单元以及配备该投影显示装置的交通工具解决。其他设计方案在从属权利要求中提出。所有在权利要求和随后的描述中对于投影显示装置提及的进一步的特征和效果也适用于其运行方法、控制单元以及交通工具，并且反之亦然。
[0009]按照第一方面设有基于波导的投影显示装置，所述投影显示装置特别是可以构成为用于机动车或其他任意陆用交通工具、空中交通工具或水运交通工具中。投影显示装置特别是可以涉及平视显示器(HUD)。
[0010]所述投影显示装置在此包括面状的、特别是平面的波导(光学波导)。在其两个面侧之一中，波导具有大面积构成为用于一维或二维眼动范围扩展的用于光的光输出耦合面，所述光在侧面、特别是在波导的端侧上、在投影显示装置的运行中输入耦合到波导中。投影显示装置此外还包括成像单元(也称为PGU，图像生成单元)，所述成像单元构成为产生具有期望的显示内容的光射束且将其输入耦合到波导中。
[0011]所述投影显示装置此外还包括至少部分透明的反射玻璃，其在用户的视野中如此设置且构成为用于将从波导输出耦合的光射束反射到对于其眼睛预定的眼动范围，使得在用户的视野中在反射玻璃之前或之后生成虚拟显示图像。
[0012]所述眼动范围在此可以特别是理解为垂直于光束传播方向的二维的空间范围。沿光束传播方向的眼动范围位置例如可以通过与反射玻璃的间隔来限定，其中，用户也可以在头部朝反射玻璃或远离反射玻璃运动例如大约15厘米的情况下、以不变良好的质量观看虚拟显示图像。反射玻璃特别是可以通过交通工具的挡风玻璃形成。
[0013]此外，所述投影显示装置还包括眼追踪机构，所述眼追踪机构构成为用于求取在眼动范围内的预定尺寸的由用户的眼睛当前占据的眼动范围窗、亦即部分面眼动范围的总面积例如可以相应于从光输出耦合面输出耦合并且反射向用户的光射束的总横截面，而所提及的眼动范围窗仅仅表示眼动范围的部分区域，其例如仅仅可以覆盖眼动范围的总面积的一小部分(如例如小于十分之一、小于四分之一或者小于一半)并且其位置此外可以与用户的身高和相应的姿态有关。根据眼追踪的精度，眼动范围窗的预定的尺寸可以改变且例如在矩形形状的情况下可以通过在大约20毫米范围中的高度和在大约100毫米范围中的适合的宽度来确定。
[0014]为了解决开头所述的散射光问题，在此所述类型的投影显示装置包括动态散射光吸收器。该动态散射光吸收器构成为用于在根据眼追踪机构的信号能动态调整的面区段中遮暗光输出耦合面并且继而遮暗在投影显示装置的运行中从光输出耦合面出发的散射光，
所述面区段分别从光输出耦合面的边缘中至少之一出发地延伸，以便将输出耦合的光射束在其横截面中至少部分限于所求取的眼动范围窗。
[0015]为此，所述投影显示装置例如可以包括适合的控制单元，所述控制单元获得眼追踪机构的眼追踪信号，必要时分析处理该眼追踪信号，以便求取由用户的眼睛当前占据的眼动范围窗；并且根据所述眼动范围窗这样操作动态散射光吸收器，使得至少部分在边缘侧减小从光输出耦合面输出耦合的光射束的横截面，其中，相应当前所求取的眼动范围窗总是保持完全照亮。
[0016]通过这种方式可以在光射束的并不有助于对于用户的相应的眼睛位置进行图像生成的横截面区域中至少部分阻挡开头提及的不期望的且特别是在黑暗中干扰的散射光，该散射光可以从波导的光输出耦合面出本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.特别是用于交通工具中的基于波导的投影显示装置(1)，所述投影显示装置包括：
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成像单元和面状的、特别是平面的波导(3)，所述波导包括构成在所述波导的面侧中的光输出耦合面(4)，所述光输出耦合面用于由成像单元产生的光射束，所述光射束能在侧面、特别是经由端侧输入耦合到波导(3)中；
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至少部分透明的反射玻璃、特别是交通工具的挡风玻璃(2)，所述反射玻璃在用户(5)的视野中设置并且构成为用于将从波导(3)输出耦合的光射束(L)反射到对于其眼睛预定的眼动范围(6)，使得在用户(5)的视野中在反射玻璃之后生成虚拟显示图像(V)；
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眼追踪机构(14)，所述眼追踪机构构成为用于求取在眼动范围(6)内预定尺寸的由用户(5)的眼睛当前占据的眼动范围窗(EF)；以及
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动态散射光吸收器(10)，所述动态散射光吸收器构成为用于在根据眼追踪机构(14)的信号能动态调整的面区段中遮暗光输出耦合面(4)，所述面区段分别从光输出耦合面(4)的边缘中至少之一出发地延伸，从而将输出耦合的光射束(L)在其横截面中至少部分限于所求取的眼动范围窗(EF)。2.根据权利要求1所述的投影显示装置(1)，其中，由动态散射光吸收器(10)遮挡的面区段至少从光输出耦合面(4)的接近用户的边缘(11)沿着该光输出耦合面向内延伸，由此遮暗在眼动范围窗(EF)之上的上眼动范围边缘区段。3.根据权利要求1或2所述的投影显示装置(1)，其中，所述动态散射光吸收器包括至少一个帘，所述帘在光输出耦合面上并且沿着光输出耦合面能从其边缘中的至少之一向内拉出，以便由此遮暗输出耦合的光射束的相应的横截面区段。4.根据权利要求1或2所述的投影显示装置(1)，其中，所述动态散射光吸收器(10)构成为沿光输出耦合面(4)至少在其边缘区域中设置的由元件(16)组成的矩阵，所述元件分别能在对于从波导(3)输出耦合的光的透射状态与...
【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：
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