[發明專利]抬頭顯示系統及其應用

有效

• 申請號: 201911069124.4
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN112764219B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 吳尚亮;謝前森;郎海濤;王一峰
• 申請（專利權）人: 寧波舜宇車載光學技術有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;B60K35/00
• 代理公司: 北京英思普睿知識產權代理有限公司 16018
• 代理人: 劉瑩;聶國斌

本發明提供一抬頭顯示系統及其應用，其中所述抬頭顯示系統包括一投影模塊和一復用體全息元件，其中所述投影模塊投影出一投影畫面，其中所述復用體全息元件被設置于所述投影模塊的出射方向，其中所述復用體全息元件衍射所述投影模塊投影的所述投影畫面，并產生至少二相接觸的視點，其中所述復用體全息元件被設置于駕駛方的可視路況方向，其適于駕駛方可視路況時即可接收到所述投影畫面攜帶的一行車相關信息。

技術領域

本發明涉及抬頭顯示領域，尤其涉及一抬頭顯示系統及其應用。

背景技術

在汽車行駛過程中，抬頭顯示裝置(Head Up Display)可以將儀表盤上的相關信息投影到駕駛員視線的正前方。這樣駕駛員不用低頭就可以觀看到行駛信息，提高了駕駛的安全性?，F有的抬頭顯示裝置主要可以放分為：基于傳統幾何光學的抬頭顯示、基于光波導的抬頭顯示和基于體全息的抬頭顯示。

首先，基于幾何光學的抬頭顯示裝置到至少需要2片及以上的曲面鏡導向光線，其主要利用幾何成像原理等。隨著對大視場角及大眼盒(eyebox)區域的追求，這類抬頭顯示裝置的體積越來越大，但汽車前排空間有限，不適于應用于較小的移動空間。此外，基于幾何光學的抬頭顯示裝置的投影距離較短且圖像清晰度和圖像亮度較差。值得一提的是，不僅這類抬頭顯示裝置體積較大，而且在性能操控方面靈活性較低。因此，這類抬頭顯示裝置并不適應車載抬頭顯示未來的發展。

其次，基于光波導的抬頭顯示裝置主要利用三塊不同光柵區域對入射光的調制實現抬頭顯示。具體地，圖像生成單元產生的光線經過光波導中的耦合光柵區域耦合進入另一塊光柵區域進行全反射傳輸，進入最后一個光柵區域出射至前擋風玻璃，經前擋風玻璃反射后進入人眼。但這類光波導中三塊光柵區域的結構周期基本在200nm～600nm之間，且結構的微小變化對光線的傳播影響較大。因此，這類抬頭顯示裝置制備難度較高，在出現部分損壞的情況下會影響較大，一旦出現部分損壞就很難繼續工作，使得此類抬頭顯示裝置并不適應車載抬頭顯示未來的發展。

為了解決所述抬頭顯示裝置體小型化制備難的難題，有些現有技術采用基于體全息的抬頭顯示裝置?；隗w全息的抬頭顯示裝置利用光學全息的記錄和再現原理，將圖像生成單元產生的光線衍射至人眼?；谖幌嘈腕w全息的抬頭顯示裝置具有高透明性、高衍射效率、投影距離遠以及較小的體積、投影圖像的清晰度和亮度高的優點。因此，此類抬頭顯示裝置相比于前兩種具有更加廣闊的應用前景。

但現有的基于位相型體全息的抬頭顯示裝置在工作時，在人眼前方只能產生一個視點，其中視點的大小即眼盒。通常一個視點的大小有限，這在一定程度上限制了駕駛員可觀察到清晰投影像的范圍。當駕駛方在較大范圍地活動時，現有的抬頭顯示裝置不能夠滿足駕駛方各個角度可接收到投影的信息，使得駕駛方的駕駛體驗感較差，甚至會在緊急時刻發生安全問題。

如何在可觀看到清晰像的前提下，增大眼盒的范圍是亟需解決的問題，以允許駕駛員的可活動范圍更大。

發明內容

本發明的一個優勢在于提供一種抬頭顯示系統及其應用，其投影產生了更大的范圍的視點。

本發明的另一個優勢在于提供一種抬頭顯示系統及其應用，增大接收信息的可視范圍，以允許用戶可在更大的活動范圍內接收到投影的相關信息。

本發明的另一個優勢在于提供一種抬頭顯示系統及其應用，通過衍射至人眼處生成至少二個相互接觸的所述視點，以得到更大的所述眼盒范圍。

本發明的另一個優勢在于提供一種抬頭顯示系統及其應用，在豎直方向上衍射至人眼處生成至少二個相切的所述視點，以得到更大的所述眼盒范圍。

本發明的另一個優勢在于提供一種抬頭顯示系統及其應用，拼接至少二個視點的方法增大所述視點的所述眼盒范圍。

本發明的另一個優勢在于提供一種抬頭顯示系統及其應用，在視線水平方向上衍射至人眼處生成至少二個相通的所述視點，以得到更大的所述眼盒范圍。