[发明专利]设有用于调节虚拟图像位置的设备的衍射平视显示设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种设有用于调节虚拟图像位置的设备的衍射平视（head up）显示设备。

背景技术

在平视显示功能中，将虚拟图像置于驾驶员的视野中，从而考虑到实际场景和驾驶员眼睛的椭圆形。然而，有必要能够更好地围绕虚拟图像的标称位置调节它的位置以使它适配于驾驶员座位的高度、他的高度和交通工具的架构。

在以使用一系列镜子为基础的平视显示设备中，通过围绕轴旋转一个（或者多个）镜子来调节虚拟图像的位置。这一解决方案在没有镜子而使用衍射部件的衍射平视显示设备的情况下、特别是在已经由用于记录衍射元件的如下过程制作衍射组合器时并不适用，该过程针对组合器的确定照射角有意地固定由显示设备产生的虚拟图像的向下视角。

发明内容

本发明旨在于提出一种无需移位或者枢轴转动镜子便可工作的设有用于调节虚拟图像位置的设备的衍射平视显示设备。

为此，本发明提出一种平视显示设备，该设备包括产生光束的投影单元，该光束被引向衍射组合器，该衍射组合器被提供用于在观察者的视野中形成虚拟图像，该投影单元包括产生投影光束的光源，该投影光束被引向旨在形成被传输到衍射组合器的源图像的显示器，其特征在于以下事实：投影单元包括布置于显示器之后并且设有投影窗的投影掩模，该投影窗的区域大体上对应于显示器的显示区域；其特征在于以下事实：在显示器处，光束均匀照射比显示区域更大的区域；并且其特征在于以下事实：显示器和掩模在与投影光束的轴大体上成直角的至少一个方向上可平移移动，从而通过显示器和掩模的平移来调节虚拟图像在观察者（如交通工具驾驶员）的视野中的位置。

本发明的解决方案基于显示器的平移移动和特定投影窗。

根据本发明的其它特征：

- 以透明板的形式制作衍射组合器，该透明板设有在表面处布置于单层上的一系列衍射光学元件，并且其中针对确定的照射角在制造衍射组合器时有意地固定虚拟图像的向下视角；

- 通过从模具压印或者注入来形成衍射组合器，所述模具是从浮雕（relief）状衍射结构的记录而获得的，该衍射结构包括干涉条纹，干涉条纹本身是通过借助两条干涉光束曝光光阻层而获得的；

- 掩模固定于显示器的输出面上；

- 显示器为液晶显示器；

- 衍射显示设备包括控制显示器和掩模的位置的控制设备。

附图说明

本发明的其它特征、目的和优点将在参照作为非限制性的示例给出的附图阅读以下详细描述时变得显而易见，并且附图中：

- 图1是示出了机动交通工具的乘客空间的示意图，该交通工具设有根据本发明教导的平视衍射显示设备；

- 图2是示意地示出了图1的衍射显示设备设有的投影单元和衍射组合器的轴向截面图；

- 图3是示意地示出了根据本发明的设有可平移移动的显示器的图1的投影单元的轴向截面图；

- 图4是示出了图1的投影单元的照射区域和显示区域的图；

- 图5是示出了图3的显示器的平移方向的与图2的视图类似的视图；

- 图6是示出了作为照射角α的函数的图2的组合器的衍射效率的图；

- 图7是示意地示出了图1的投影单元的输出的前视图；

- 图8是示出了图1的投影单元的控制系统的图。

具体实施方式

在说明书的其余部分中，相同或者相似元件将由相同标号表示。

图1示意性地示出了机动交通工具10的内部，该交通工具包括仪表板12和根据本发明的教导形成的衍射平视显示设备14。根据所示实施例，衍射平视显示设备14在风挡15附近布置于仪表板12上。

根据本发明的衍射平视显示设备14包括投影单元16和全息设备18，该全息设备位于驾驶员C的视轴中并且被提供用于以在驾驶员C的视野中定位于风挡15前面的虚拟图像19这一形式显示交通工具的操作或者驾驶信息。

根据图2和图3中具体示出的示例实施例，投影单元16装配于壳20内部。壳20包含光源26，该光源优选为在可见场中发射的激光二极管，该光源产生光束F，该光束在朝着形成源图像的显示器30扩散之前由光学整形元件28整形。显示器30例如是液晶显示器。光学整形元件28旨在产生如下光束F，该光束的形状与显示器30的形状匹配并且其截面为虚拟图像的调节间隔的函数。显示器30被配置成产生源图像，该源图像示出交通工具的操作或者驾驶信息。显示器30优选地设有光学扩散层32。