[發明專利]用于在運輸工具中使用的視野顯示裝置的投影單元

在審

• 申請號: 202011122497.6
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112946890A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: S·T·蘭彭
• 申請（專利權）人: 寶馬股份公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 劉盈

本發明涉及一種用于視野顯示裝置的投影單元，以用于在用戶、尤其是乘員的視野中產生虛擬的顯示圖像，所述投影單元包括：用于產生包括顯示內容的投影光束的投影器；以及設置在其光路中的、包括全息的擴散器和在所述擴散器的背側后面延伸的折光元件的組合，其中，所述投影器、所述全息的擴散器和所述折光元件構成和彼此設置為使得：所述投影光束首先入射到全息的擴散器的朝向投影器的前側上并且由所述擴散器透射至折光元件，投影光束由所述折光元件往回反射至全息的擴散器的背側；其中，所述全息的擴散器對于該從背側射入的投影光束構成為具有預先確定的方向選擇性和/或散射特性的進行透射的擴散器。

技術領域

本發明涉及一種用于視野顯示裝置的投影單元，以用于使用在陸地運輸工具、航空運輸工具或者水上運輸工具中，尤其是使用在機動車中，其中虛擬的顯示圖像在乘員的視野中通過投影光束在透明的投影玻璃、例如運輸工具的擋風玻璃上的反射而產生。本發明也涉及一種相應的視野顯示裝置和一種以此裝備的運輸工具。

背景技術

機動車中的視野顯示裝置尤其是以名稱平視顯示器(HUD)已知。借此顯示內容、例如關于速度限制或其他導航和運輸工具操作提示的說明以虛擬的顯示圖像的形式與由駕駛員觀察的在運輸工具前的實際的環境圖像疊加。為此，視野顯示裝置通常包括裝入在儀表板中的投影單元，所述投影單元產生包括期望的顯示內容的投影光束并且將其投影到運輸工具的擋風玻璃上或額外在所述擋風玻璃前設置的透明的復合玻璃上，所述投影光束由所述擋風玻璃或復合玻璃反射至駕駛員。

作為用于產生由投影光束要傳送的顯示內容的成像器(Picture GeneratingUnit，PGU)，在常規的平視顯示器的投影單元中通常使用包括LED背光照明裝置的液晶顯示屏(Liquid Crystal Display，LCD)。不過，這種類型的PGU基于其相對小的效率(LCD的透射率經常處于8％之下)和在提高的日光進入的情況中的可能的熱問題而可以難以針對更大的平視顯示器擴放，所述更大的平視顯示器例如被需要用于擴展可由虛擬的顯示圖像覆蓋的視野(Field-of-View)，所述視野例如用于定向在實際的環境物體上的接觸模擬的AR顯示(Augmented Reality)。

為了解決該問題已知的是，代替LCD使用成像器，在所述成像器中，實像類似銀幕地產生在透射的或反射的擴散器上，所述擴散器為了漫射地散射投影到其上的光而例如構成有適合地結構化的表面或構成有分布在體積中的散射中心。所述圖像在此例如借助DLP芯片(DLP，數字光處理(Digital Light Processing)，注冊商標)或基于MEMS技術的激光掃描器(Laser-Beam-Scanner)投影到擴散器上。這樣的構造相對于LCD-PGU不僅可以顯著更高效而且可以更為熱穩定，并且借此也能更容易地擴放。

如在圖1中(其進一步在下面說明)示出的，這樣的基于擴散器的PGU相對于常規的LCD-PGU的已知缺點在于，在日光照射時在擴散器上由于從外面到達投影單元中的日光而造成的可能的對比度損失，所述日光被所述擴散器散射。在擴散器的不利的設計(例如朗伯設計)中，散射的日光的亮度在最壞的情況下可能甚至明亮于HUD圖像的亮度并且借此構成安全風險，因為對于駕駛員而言對道路的觀察可能由此褪色(überblenden)。與之相反，對于基于LCD的投影單元，作為針對朝向用戶方向的干擾的太陽反射的有效措施已知：將鏡面反射的光滑的LCD表面傾斜于投影單元的光軸定向，以便使干擾的日光從投影光束的光路中轉向并且例如轉向到光阱中。

作為用于基于擴散器的成像器的、針對干擾的太陽反射的可能的解決方案已知：代替包括為了漫射散射而結構化的表面或分布在體積中的散射中心的常規的擴散器，將所謂的擴散器全息圖集成在平視顯示器的投影單元中，利用所述擴散器全息圖，不僅可以波長選擇性地而且可以方向選擇性地調節或控制射入的和散射的光。