平視顯示設(shè)備和方法
【專利說明】
[0001]發(fā)明的
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及平視顯示設(shè)備(更常見地用首字母縮略詞HUD指代)領(lǐng)域。
[0003]這種設(shè)備通常應(yīng)用在飛機、火車或甚至船舶的駕駛艙中，但也應(yīng)用在機動車輛(汽車、卡車等)中。
現(xiàn)有技術(shù)
[0004]為了使駕駛員更安全和更舒適，當前機車裝置越來越多地裝備有電子駕駛輔助系統(tǒng)。
[0005]例如，這種系統(tǒng)涉及平視顯示器或HUD類型的前部顯示設(shè)備。通過提高駕駛員對與車輛相關(guān)的信息的可訪問性，因此這種類型的設(shè)備通過減少在關(guān)注駕駛與關(guān)注所顯示信息之間的切換而提供更安全的駕駛。
[0006]已知的是，這種信息可以通過不同類型的顯示器顯示。
[0007]實際上，在現(xiàn)有技術(shù)中，這些顯示器可以涉及例如定位在方向盤上方的IXD(液晶顯示)技術(shù)的屏幕。
[0008]然而，在車輛內(nèi)進行這種放置產(chǎn)生了與建筑、人體工學和調(diào)節(jié)限制有關(guān)的問題。
[0009]這些顯示器還可以涉及文件WO 2010139889或甚至FR 2914070中所描述的那些平視設(shè)備。實際上，這些設(shè)備被配置成用于通過車輛的部分反射性玻璃板或甚至在擋風玻璃的一部分和/或特定區(qū)域上傳達信息，該部分或特定區(qū)域是經(jīng)特殊處理的以確保顯現(xiàn)出從燈箱以光學方式投影的信息。
[0010]然而，這種設(shè)備具有的主要缺點是非常笨重，主要是因為它們由在儀表板下方需要大的體積的特定燈箱組成。
[0011]此外，隨著與嵌入式系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的駕駛輔助和警報的大眾化，當前的顯示器、并且更具體地儀表板正變得受到限制:缺乏空間、所顯示的要素的大小減小、信息易讀性問題、要素辨別問題等。
[0012]本發(fā)明的目標是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點所引起的這些問題。
[0013]發(fā)明披露
[0014]本發(fā)明的目的是解決與減小平視顯示設(shè)備的體積相關(guān)的問題，同時改進它們可能顯示的信息的易讀性。
[0015]為此，本發(fā)明的一個方面涉及一種用于顯示至少一張圖像的平視顯示設(shè)備，該平視顯示設(shè)備包括:
[0016]-一個投影裝置，該投影裝置用于生成載著待顯示圖像的光束；
[0017]-一個部分反射屏幕，該部分反射屏幕包括被安排成用于在使用者的視野內(nèi)顯示所述圖像的至少一個近顯示區(qū)域和一個遠顯示區(qū)域，以及
[0018]-一個有源元件，該有源元件被安排成用于從該投影裝置接收該光束并且將該光束交替地傳送至這些顯示區(qū)域。
[0019]根據(jù)具體實施例:
[0020]-該有源元件與一個光束特征管理模塊相鏈接，該光束特征管理模塊能夠根據(jù)所述特征來使所述有源元件的光透射特性的變化同步；
[0021]-該有源元件涉及一個有源光漫射器，如TOLC膜；
[0022]-該近顯示區(qū)域涉及該部分反射屏幕的一個包括多個發(fā)光粒子的區(qū)域，這些發(fā)光粒子適合用于在該光束吸收后發(fā)出波長在可見光范圍內(nèi)的輻射；
[0023]-該投影裝置是一個激光微型投影儀；
[0024]-該有源元件是透射類型并且被安排在該投影裝置與這些顯示區(qū)域之間，并且
[0025]-該有源元件是反射類型并且被安排在一個反射鏡與該投影裝置之間，所述反射鏡適合用于將源自該有源元件的光束在光路上朝向這些顯示區(qū)域進行反射。
[0026]本發(fā)明還涉及一種用于顯示至少一張圖像的平視顯示方法，該方法包括以下步驟:
[0027]-通過一個投影裝置生成載著待顯示圖像的光束；
[0028]-在使用者的視野內(nèi)在至少一個近顯示區(qū)域和一個遠顯示區(qū)域中顯示所述圖像，這些顯示區(qū)域被安排在一個部分反射屏幕中，以及
[0029]-通過一個有源元件將該投影裝置所發(fā)出的該光束交替地傳送至這些顯示區(qū)域的步驟。
[0030]有利地，該方法包括根據(jù)來自一個與所述有源元件相鏈接的特征管理模塊的、該光束的特征來使所述有源元件的光透射特性的變化同步的步驟。
[0031]附圖簡要說明
[0032]在參照以下附圖來閱讀以下通過說明性且非限制性實例的方式給出的對優(yōu)選實施例的說明后，本發(fā)明的其他優(yōu)點和特征將變得更加清楚:
[0033]圖1展現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的夾層擋風玻璃；
[0034]圖2對根據(jù)本發(fā)明一個實施例的擋風玻璃的顯示區(qū)域的發(fā)光粒子的激勵原理進行了說明；
[0035]圖3展現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明一個實施例在擋風玻璃的部分反射區(qū)域中創(chuàng)造虛擬圖像的光圖；
[0036]圖4A展現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的透射類型的、在光漫射狀態(tài)下的有源元件；
[0037]圖4B展現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的透射類型的、在透明狀態(tài)下的有源元件；
[0038]圖5A展現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的反射類型的、在光漫射狀態(tài)下的有源元件；
[0039]圖5B展現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的反射類型的、在透明狀態(tài)下的有源元件；
[0040]圖6展現(xiàn)了一個光圖，展示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的來自單一投影裝置的兩張平行圖像的構(gòu)造；
[0041]圖7展現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的與從信息流創(chuàng)造交叉圖像相關(guān)的圖；
[0042]圖8A對根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖像交叉原理進行了說明；
[0043]圖SB展現(xiàn)了一個圖，展示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在交叉圖像模式下的圖像的定址；
[0044]圖9對根據(jù)本發(fā)明一個實施例的不同尺寸的圖像的交叉原理進行了說明；
[0045]圖10展現(xiàn)了一個圖，展示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的在交替圖像模式下的圖像定址；
[0046]圖11展示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的帶有有源元件的投影裝置；
[0047]圖12展現(xiàn)了一個光圖，展示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的虛擬圖像的投影和來自單一投影裝置的激勵源的反射，并且
[0048]圖13展現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的顯示區(qū)域的位置。
[0049]發(fā)明的實施方式
[0050]用于顯示至少一張圖像的平視顯示設(shè)備包括:
[0051].至少一個投影裝置4，該至少一個投影裝置用于生成載著待顯示圖像的光束；
[0052]?一個部分透明且部分反射屏幕7，該部分透明且部分反射屏幕包括被安排成用于在使用者的視野內(nèi)顯示所述圖像的至少一個近顯示區(qū)域和一個遠顯示區(qū)域，以及
[0053].一個光學系統(tǒng)，該光學系統(tǒng)在該投影儀與這些顯示區(qū)域之一之間限定了一條光路以將該光束引到該顯示區(qū)域上。
[0054].一個非平面反射鏡，該非平面反射鏡使得能夠增加該光路的距離。
[0055]?一個光漫射元件，在該光漫射元件上創(chuàng)造沿著該光路一路傳送的初始圖像。根據(jù)所采用的技術(shù)，這個漫射元件可以位于該投影儀4中。
[0056]該投影裝置4非窮盡地涉及通常在常規(guī)平視顯示設(shè)備中使用的任何投影裝置4。例如，基于在透射模式下背光的有源液晶的設(shè)備、基于在反射模式下背光的有源液晶的設(shè)備、或結(jié)合了對光源進行反射的微反射鏡矩陣的微型投影儀、或者甚至激光微型投影儀。
[0057]圖11展現(xiàn)了與小尺寸的視頻投影儀相對應(yīng)的激光微型投影儀。
[0058]此微型投影儀尤其包括一個視頻信號輸入模塊17、一個集成邏輯模塊18、一個管理模塊8、一個MEMS 24 (微機電系統(tǒng))和一個水平/豎直掃描控制模塊25。
[0059]在一個變體中，可以使用兩個或更多個MEMS來替代MEMS 24。這些MEMS各自用于空間的一個給定方向。
[0060]此管理模塊8與此微型投影儀中所包括的不同波長的三個光源14、15、16相鏈接。管理模塊8還通過鏈路26與有源元件5連接。
[0061]此管理模塊8適合用于驅(qū)動這三個光源14、15、16中的每個光源以及該有源元件5。在該平視顯示設(shè)備中，這個有源元件5被安排成用于從投影裝置4接收光束并且將該光束交替地傳送至這些顯示區(qū)域。
[0062]在其操作的背景下，該激光微型投影儀適合用于用偏轉(zhuǎn)的激光束來逐點重構(gòu)圖像。激光束的偏轉(zhuǎn)可以用微機電系統(tǒng)MEMS (例如，微反射鏡)來獲得。文件WO 2012000556和US 2012013855中對這種MEMS技術(shù)在微型投影儀中的實施進行了說明。
[0063]投影裝置4(例如，微型投影儀)包括結(jié)合在一個光學元件中的三個激光光源，其中，這些激光束中的每條激光束在輸出時使用反射鏡(例如，二向色鏡)按波長對齊。這個投影裝置4中所包括的每個激光器能夠在光譜范圍內(nèi)進行定址以便允許圖像的彩色再現(xiàn):
[0064]-針對紅色，800nm到 620nm，
[0065]-針對綠色，560nm到492nm，并且
[0066]-針對藍色，482nm到 445nm。
[0067]因此，不同波長的不同光源在單個投影裝置內(nèi)被分組在一起。
[0068]在本平視顯示設(shè)備中，屏幕7涉及例如車輛擋風玻璃7，該擋風玻璃尤其關(guān)于來自車輛外的光線是基本上透明的。擋風玻