[发明专利]抬头显示器

说明书

本发明涉及一种用于在观察者视场中表示信息的抬头显示装置。该抬头显示装置包括至少一个投影装置、包括至少一个偏转元件的偏转装置、传感器装置以及控制装置，入射光束在该偏转元件中发生偏转。该传感器装置用于检测至少一个测试光束入射到偏转装置上的数据。该控制装置用于确定由偏转装置引起的至少一个像差，并用于实时确定至少一个校正信号。

本发明涉及一种用于在观察者视场中表示信息的抬头显示装置，尤其涉及一种可以补偿光束路径中的像差的抬头显示装置。此外，本发明还涉及一种用于在观察者视场中表示信息的方法。

投影仪或投影装置是产生二维信息并且优选地在投影面或显示屏上成像的显示装置。

然而，投影装置也可以用于生成和显示虚拟图像。例如，这种投影装置用作车辆的抬头显示器，以便将内容或信息融入车辆的实际环境。附加信息与人的自然感知或环境的插入或显示或覆盖也称为增强现实。因此，这些附加的显示信息(例如关于速度显示、温度显示、标志、警告、车道变化或辅助功能、导航系统功能或无线电功能的信息)混合到车辆操作员的视场或视觉范围中，而不影响操作者的驾驶行为或操作行为。

这种虚拟信息通常出现在离车辆用户约2米至3米的距离处。

然而，在观察信息时，可能会出现感知误差，这种感知误差可能发生在创建信息时。

例如，专利文献US2016/0163108A1公开了一种抬头显示器，它使用雷达传感器或激光雷达传感器对感知误差进行校正，为此目的，通过传感器确定车辆驾驶员的眼睛位置和位于车辆外部的对象的位置。确定相应的校正参数，并以校正的方式显示外部对象信息。

在专利文献US2013/0265622A1中也描述了抬头显示器。抬头显示器将全息图重建为距离虚拟图像的观察者不同深度或距离处的虚拟图像。这通过在编码全息图时提供可变透镜数据以及图像数据来实现。在这种情况下，通过快速连续表示不同深度的二维重建图来生成伪三维表示。

专利文献WO2015/173558A1公开了一种抬头显示器，该显示器包括用于表示图像的扩散器。在这种情况下，以静态补偿车辆挡风玻璃的空间不同曲率引起的变形的方式形成扩散器的表面。因此，扩散器直接适应于挡风玻璃或仅用于特定的挡风玻璃。然而，在车辆运行过程中动态补偿变形是不可行的。

根据现有技术，通常已知的抬头显示器(HUD)如图1所示，该图用于描述总体功能。例如，这种抬头显示器用在运输工具中，例如机动车辆或飞机，以便将信息融入运输工具的操作者或信息观察者的视场。该抬头显示器包括投影单元P，投影单元P包括光源、光调制器和成像元件，例如透镜。从投影单元P射出并由黑色箭头显示的光在挡风玻璃W处反射到可视区域V的方向上。可视区域V位于观察者至少一个眼睛的区域中。可以通过抬头显示器中的相应装置实现可视区域V相对于观察者的正确定位。所显示的虚拟信息融入从可视区域V跨越到挡风玻璃W和更远的体积。挡风玻璃W设计成半透明的，这样观察者就可以观察到融入周围环境的所显示的信息或所显示的图像。

在挡风玻璃的区域处设置反射镜的抬头显示器也是已知的。反射镜元件可以是入射角和反射角大小相等的法线反射镜。反射镜元件还可以包含衍射光学元件(DOE)或全息光学元件(HOE)，其中入射角和反射角在大小上可以不同。利用这种DOE或HOE，可以获得光束路径和光的入射角以及反射角的更多的设计自由度。

然而，在布置于运输工具中的抬头显示器的操作过程中，主要由于外部影响，挡风玻璃可能发生变形，或者当使用反射镜元件时也可能发生反射镜元件的变形。因此，如果反射镜元件连接到挡风玻璃上或直接集成到挡风玻璃中，反射镜元件的这种变形也会导致其位置或角度的变化。例如，由于热应变、气流引起的气压或运输工具的振动可以造成挡风玻璃和/或反射镜元件的这种变形。