【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种显示设备，该显示设备具有投影仪和用于提高集光率的光波导(lichtwellenleiter)。
技术介绍
1、平视显示器(head-up-display，还被称为hud)被理解为如下显示系统，在该显示系统中，观察者可以保持其视线方向，这是由于待展示的内容被显示到其视野内。这样的系统由于其复杂性和成本而最初主要用于航空领域，但是这些系统现在还被大规模地用于汽车领域。
2、平视显示器通常由成像单元或图像生成单元(picture generating unit，pgu)、光学单元和镜单元构成。成像单元生成图像并且为此使用至少一个显示元件。光学单元将图像引导到镜单元上。镜单元是部分反射的透光片。因此，观察者看到由成像单元展示的作为虚拟图像的内容并且同时看到该片后的真实世界。在汽车领域中，挡风玻璃通常用作镜单元，在进行展示时必须考虑到其弯曲的形状。通过光学单元和镜单元的共同作用，虚拟图像是由成像单元生成的图像的放大图。
3、平视显示器必须达到高亮度，以在明亮环境下使示出的信息可以与背景形成鲜明对照。因此在具有投影仪的平视显示器中，一个或多个激光源可以与微机电系统、尤其与可移动的镜相结合，以生成图像。这样的平视显示器典型地在中间图像平面中使用扩散器，以使图像在整个眼动范围(eyebox)上可见。扩散器用于提高集光率，即在这种情况下使形成像点的圆锥的角度更大。集光率是由光束的各点的角度分布及其截面积简化而成的物理量。守恒定律规定，当通过光学系统时，集光率只能保持不变或变大。
4、就此而言，
5、de 11 2015 004 035 t5描述了一种图像显示设备。图像显示设备提供可在眼动范围内感知的图像并且包含光源单元、屏幕、扫描单元和光学系统。屏幕具有其上布置有多个微透镜的微透镜组件。扫描单元包含用于反射从光源单元发射的光线的镜，并且使该镜围绕枢转中心枢转，以使光线在其上进行扫描。以这种方式生成图像。光学系统将屏幕上形成的图像带到眼动范围中。
6、然而，布置在中间图像平面中的部件散射入射光。在实践中，例如阳光几乎不可避免地会照射到中间图像平面中的部件上。随后，入射的阳光会被散射器反射回眼动范围，这可能会使用户受到干扰。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于照明眼动范围的替代性的解决方案，该解决方案避免了由中间图像平面中的光学部件引起的缺点。
2、该目的通过具有权利要求1的特征的显示设备来实现。本专利技术的优选设计方案是从属权利要求的主题。
3、根据本专利技术的一方面，显示设备具有投影仪以及用于提高集光率的光波导。投影仪被配置成生成携带图像信息并且耦合到光波导中的光。光波导具有耦出全息图，在该耦出全息图中集成有用于在图像平面中生成真实或虚拟图像的透镜功能。
4、在根据本专利技术的解决方案中，从投影仪发出的光耦合到用于提高集光率的光波导中。光波导确保形成像点的圆锥的角度增加。因此，可以省去中间图像平面中的部件。光波导具有集成有透镜功能的耦出全息图。通过该透镜功能在图像平面中生成真实或虚拟图像。该图像随后可以由投影光学器件进一步处理。在这种情况下，图像平面是中间图像平面。根据本专利技术的解决方案具有的优点一方面在于降低了所需部件的数量。另一方面，避免了由中间图像平面中的部件引起的向后漫射。
5、根据本专利技术的一方面，光波导被设计成扩展出射光瞳。在这种方案中，本就设置成用于扩展出射光瞳的光波导的耦出全息图设有额外的透镜功能，借助于该透镜功能生成真实或虚拟图像。以这种方式，光波导结合了两个功能，从而降低了所需部件的数量。光波导的另一个优点在于，在适当地选定耦出全息图上下的玻璃厚度比的情况下，产生的斑点在一定程度上减少。耦出的光具有不同的传输延迟，这些传输延迟还可能超过相干长度。由此降低了斑点对比度。减少出现的斑点可以被认为是光波导的另一个功能。
6、根据本专利技术的一方面，透镜功能被设计成焦距为负。这允许减小显示设备所需的结构高度。显示设备的图像在被投影光学器件进一步处理时必须处于的定位在一定程度上是由投影光学器件确定的。如果将显示设备的朝向投影光学器件的一侧称为顶部，则在会聚透镜的情况下，图像位于投影仪上方，而光波导明显位于其下方，这需要结构空间。在发散透镜的情况下，虚拟图像明显地在投影仪下方生成。由此，光波导明显地进一步向上移动，这节省了结构空间。
7、根据本专利技术的一方面，光波导相对于图像平面倾斜。这可以实现将镜后反射重新定向到光阱/射束陷阱中。以这种方式可以避免由入射的干扰光引起的干扰效应。
8、根据本专利技术的一方面，投影仪是激光投影仪。优选地，激光投影仪是扫描激光投影仪或衍射激光投影仪。例如在wo 2012/007762 a1中描述了一种使用具有多个像素的相位调制器作为衍射元件的衍射激光投影仪。使用激光投影仪是有利的，因为激光具有较低的光谱带宽。形成透镜的光栅或全息图对长波光的衍射比对短波光的衍射更强。这导致针对不同波长的焦距不同。在光谱带宽较大的情况下，例如在发光二极管的情况下，不同的焦距可能导致模糊。利用衍射激光投影仪的实现方式(例如使用相位调制器)具有额外的优点：降低了对激光器的峰值功率的要求并且更容易降低亮度。
9、根据本专利技术的一方面，光波导具有用于不同波长的光的两个或更多个子光波导。在此，子光波导中的透镜功能与相应的波长和波导与图像的相对定位相适配，由此可以实现高品质的彩色显示。
10、根据本专利技术的一方面，显示设备是平视显示器的组成部分。可以预期，平视显示器将越来越多地使用具有光波导的成像单元。因此，将透镜功能集成到这种光波导的本就存在的耦出全息图中是有意义的。
11、根据本专利技术的一方面，显示设备是监视器的组成部分。根据本专利技术的显示设备可以用于无需特别深的桌台/tisch即可使远视者读取的监视器。虚拟图像大于监视器表面，该监视器表面用作虚拟展示的窗口。对于近视的人，还可以通过显示设备在头部附近生成真实图像，而不需要在人的正前方存在呼吸时可能起雾的装置。然而在不存在视力缺陷的情况下，将根据本专利技术的解决方案用于监视器也是有利的。图像越近，眼睛晶状体周围的肌肉必须绷得越紧，才能清晰地看到图像。因此，更远的图像距离还可以使视力正常的人更轻松地观看监视器。
12、根据本专利技术的一方面，显示设备是广告牌的组成部分。根据本专利技术的显示设备可以将图像展示在透明板的前方或后方。同时，显示设备是非常紧凑的，使其良好地适用于广告应用。
13、优选地，根据本专利技术的显示设备在机器、尤其运输工具或工程器械中使用。该运输工具例如可以是机动车辆(如乘用机动车辆或载重车辆)，然而替代性地本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种显示设备(1)，所述显示设备具有：
2.根据权利要求1所述的显示设备(1)，其中，所述光波导(3)被设计成扩展出射光瞳。
3.根据权利要求1或2所述的显示设备(1)，其中，所述透镜功能被设计成焦距为负。
4.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备(1)，其中，所述光波导(3)相对于所述图像平面(BE)倾斜。
5.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备(1)，其中，所述投影仪(2)是激光投影仪。
6.根据权利要求5所述的显示设备(1)，其中，所述激光投影仪是扫描激光投影仪或衍射激光投影仪。
7.根据权利要求5或6所述的显示设备(1)，其中，所述光波导(3)具有用于不同波长的光的两个或更多个子光波导。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的显示设备(1)，其中，所述显示设备(1)是平视显示器的组成部分。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的显示设备(1)，其中，所述显示设备(1)是监视器的组成部分。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的显示设备(1)，其中，所述显示设备
...【技术特征摘要】
1.一种显示设备(1)，所述显示设备具有：
2.根据权利要求1所述的显示设备(1)，其中，所述光波导(3)被设计成扩展出射光瞳。
3.根据权利要求1或2所述的显示设备(1)，其中，所述透镜功能被设计成焦距为负。
4.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备(1)，其中，所述光波导(3)相对于所述图像平面(be)倾斜。
5.根据前述权利要求中任一项所述的显示设备(1)，其中，所述投影仪(2)是激光投影仪。
6.根据权利要求5所述的显示设备(1)，其中...
【专利技术属性】
技术研发人员：W·冯施皮格尔，
申请(专利权)人：大陆汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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