視場顯示器的投影面、視場顯示器和運行投影面的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及視場顯示器的投影面、視場顯示器和運行投影面的方法。本發(fā)明涉及一種用于運輸工具（250）的視場顯示器的投影面（100），其特征在于，該投影面（100）具有可調(diào)整的輻射特性，以便能依據(jù)投影面（100）的所調(diào)整的輻射特性將入射到投影面（100）上的光（102）以不同的方式作為輻射光（104，106）輻射。
【專利說明】視場顯示器的投影面、視場顯示器和運行投影面的方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及用于運輸工具的視場顯示器的投影面、用于運輸工具的視場顯示器以及用于運行投影面的方法。
【背景技術】
[0002]例如用于運輸工具的駕駛員的平視顯示器(HUD, Head-up Dispaly)由光源、顯示器以及成像光學器件組成。作為光源目前例如采用LED背光，其對顯示器進行背面照明。在此對應的顯示內(nèi)容被可視化。然后隨后的HUD光學器件為駕駛員產(chǎn)生期望的虛擬圖像。虛擬圖像與環(huán)境的疊加可以經(jīng)由投影面、例如經(jīng)由組合器片材或利用擋風玻璃實現(xiàn)。駕駛員在一段距離處觀看虛擬圖像，該距離例如可以是超過2.5m。
[0003]DE 10 2008 035 674 Al描述了一種可電控制的光學元件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]以此為背景利用本發(fā)明提出根據(jù)獨立權利要求的用于視場顯示器的投影面、用于運輸工具的視場顯示器以及運行用于運輸工具的視場顯示器的投影面的方法。有利的構型從相應的從屬權利要求和隨后的描述中得到。
[0005]具有可調(diào)整的福射特性(Abstrahlcharakteristik)的投影面使得入射到投影面上的光可以按照期望的、可調(diào)整的方式又由投影面輻射。如果在不同的時刻調(diào)整出不同的輻射特性，則入射光可以在不同的時刻以不同的方式又被輻射。例如在此可以相對于輻射的光調(diào)整出不同的輻射角或不同的開口角。如果在視場顯示器中使用這樣的投影面，則可以采用不同的輻射特性以便將圖像在不同的位置處漸顯(einblenden)到視場顯示器的使用者的視場中。
[0006]利用也稱為散射片材的對應可控的投影面，可以實現(xiàn)不同的輻射角和開口角。由此例如可以為平視顯示器實現(xiàn)可控的眼盒(Eyebox)。由此可以根據(jù)所調(diào)整的投影面輻射特性將圖像信息漸顯到不同的眼盒中，也就是使用者眼睛的假定位置。例如可以彼此分開地操控兩個空間上彼此分開布置的眼盒。由此右眼和左眼可以看見分開的圖像。由此以在魯棒性、建造空間和成本方面大的優(yōu)點實現(xiàn)自動立體的、雙眼的平視顯示器。
[0007]這樣的方案例如可以被用于小型化的HUD投影儀，所述HUD投影儀例如基于DMD 技術(DMD:Digital Mirror Device，數(shù)字反射鏡裝置)、LCoS 技術(LCoS:LiquidCrystal on Silicon,娃上液晶)或激光技術。此外可以使用該方案以實現(xiàn)接觸模擬式(kontaktanalog)平視顯示器。在此可以避免需要極大建造空間的雙目(b1kular)變型方案，在該雙目變型方案中兩個眼睛觀看相同的圖像。
[0008]用于運輸工具的視場顯示器的投影面的特征在于，該投影面具有可調(diào)整的輻射特性，以便能依據(jù)投影面的所調(diào)整的輻射特性將入射到投影面上的光以不同的方式作為輻射光福射。
[0009]視場顯示器可以被理解為所謂的平視顯示器。視場顯示器例如可以被用于將虛擬圖像漸顯到人的視場中。運輸工具可以是陸地、空中或水上運輸工具。例如運輸工具可以是機動車。人例如可以是運輸工具的乘客或駕駛員。投影面可以被實施為平面體，例如實施為片材或薄膜。投影面也可以稱為散射片材或擴散體。投影面可以包括實現(xiàn)對入射光的衍射的結(jié)構。輻射特性也可以被理解為散射特性。為了能夠調(diào)整不同的輻射特性，所述結(jié)構可以是可變的。由此可以通過不同的方式對入射光進行衍射，也就是投影面具有不同的衍射特性。所述結(jié)構例如可以是衍射光柵、光學光柵或相衍射光柵。投影面可以具有設置在所述結(jié)構之后的擴張光學器件，例如一個或多個透鏡。投影面可以根據(jù)視場顯示器的實施方式而被實施為對于入射光是反射性的或透射性的?？梢灶A先給定特定數(shù)量的可選擇輻射特性。替換地，輻射特性可以通過投影面的技術實現(xiàn)或者通過用于調(diào)整輻射特性的調(diào)整可能性的技術實現(xiàn)來預先給定。入射光可以代表光射線、例如成束的光射線。入射光可以代表由投影裝置、光源或成像器發(fā)射的光。入射光可以在第一時刻包括用于表示第一虛擬圖像的第一圖像信息并且在第二時刻可以包括用于表示第二虛擬圖像的第二圖像信息。入射光可以在第一和第二時刻從同一個入射空間方向上射到投影面的表面上。投影面可以被調(diào)整為，使得該投影面在第一時刻具有第一輻射特性并且在第二時刻具有與第一輻射特性不同的第二輻射特性。通過這種方式第一虛擬圖像和第二虛擬圖像可以例如在空間上彼此不同的位置處漸顯到視場顯示器的使用者的視場中。與所提到的入射光射線對應地，與所提到的入射光射線對應的多個其它光射線可以同時或時間上相繼地入射到投影面的其它位置上并且例如朝著與所調(diào)整的輻射特性對應的空間方向輻射。
[0010]根據(jù)一種實施方式，投影面的可調(diào)整的輻射特性可以實現(xiàn)所輻射的光的不同輻射角并且附加地或替換地可以實現(xiàn)所輻射的光的不同開口角。例如，入射的光射線在所調(diào)整的第一輻射特性情況下可以以第一輻射角由投影面輻射，并且在所調(diào)整的第二輻射特性的情況下以與第一輻射角不同的第二輻射角由投影面輻射。根據(jù)第一和第二輻射特性的選擇，所輻射的光的開口角在第一和第二輻射特性的情況下可以分別相同而或不同。按照對應的方式，入射的光射線在所調(diào)整的第三輻射特性情況下例如可以散射地和以第一開口角由投影面輻射，并且在所調(diào)整的第四輻射特性情況下散射地并且以與第一開口角不同的第二開口角由投影面輻射。通過這種方式可以輻射投影到投影面上的圖像信息，使得該圖像信息例如在調(diào)整出第一輻射特性時對使用者的第一只眼睛是可見的，并且在調(diào)整出第二輻射特性時對使用者的第二只眼睛是可見的。
[0011]投影面可以具有用于接收調(diào)整信號的接口，該調(diào)整信號用于將投影面調(diào)整到可調(diào)整的輻射特性之一。該接口例如可以是用于接收電調(diào)整信號的電連接端。響應于經(jīng)由接口接收調(diào)整信號，投影面可以被構造用于根據(jù)調(diào)整信號調(diào)整所述投影面的輻射特性。例如，調(diào)整信號可以適于改變投影面的結(jié)構。由此投影面可以是電可控的光學元件。在使用接口的情況下可以簡單和快速地調(diào)整輻射特性。
[0012]例如，投影面可以具有用于實現(xiàn)可調(diào)整的輻射特性的可調(diào)整的相位光柵(Phasengitter)0通過這樣的相位光柵，可以影響入射光的穿過該相位光柵的光波的相位。在此，可以依據(jù)所調(diào)整的投影面輻射特性對相位進行影響。例如可以通過調(diào)整輻射特性調(diào)整相位光柵的光柵間距。通過使用這樣的相位光柵，可以非常精細地調(diào)整投影面的輻射特性。
[0013]例如，投影面在此可以具有用于實現(xiàn)可調(diào)整的輻射特性的多數(shù)液晶。液晶例如可以以液晶單元、IXD單元(IXD:液晶顯示器)或LCoS單元(LOCS:娃上液晶)的形式實現(xiàn)。一個、多個或多數(shù)液晶的影響投影面輻射特性的特性例如可以通過施加合適的控制電壓來進行。
[0014]用于運輸工具的視場顯示器具有以下特征:
所提到的投影面；
投影裝置，用于發(fā)射入射到投影面上的光，以便在使用入射光的情況下將圖像信息投影到投影面上；以及
光學器件，用于將由投影面所輻射的光引導至視場顯示器的使用者的視場以便能夠向該使用者顯示圖像信息。
[0015]經(jīng)由投影裝置可以將通過視場顯示器待顯示的圖像信息投影到投影面上。投影面被構造為，依據(jù)所調(diào)整的輻射特性例如以至少兩個可能的空間角之一輻射所述圖像信息。經(jīng)由光學器件可以向觀察者顯示圖像信息，例如作為虛擬圖像顯示。投影裝置例如可以包括激光投影單元。視場顯示器還可以具有至少一個光學元件，該光學元件布置在位于投影裝置與投影面之間的光路中。
[0016]視場顯示器可以具有用于產(chǎn)生調(diào)整信號的裝置，該調(diào)整信號用于將投影面調(diào)整到可調(diào)整的輻射特性之一。該裝置例如可以是中央控制單元的部件，該中央控制單元既可以操控投影面又可以操控投影裝置。例如，用于產(chǎn)生調(diào)整信號的裝置可以被構造為產(chǎn)生調(diào)整信號，使得投影面的輻射特性與由投影裝置所輻射的圖像信息匹配。通過這種方式可以將由投影裝置所輻射的圖像信息漸顯到使用者的假設視場中的以下位置上:圖像信息是為該位置設置的。例如，圖像信息可以僅被朝著使用者的一只眼睛的方向輻射并且由此例如對于使用者的另一只眼睛不可見。
[0017]在此，用于產(chǎn)生的裝置可以被構造為，依據(jù)關于視場顯示器的使用者的一只眼睛的位置的信息產(chǎn)生調(diào)整信號。關于該眼睛的位置的信息例如可以經(jīng)由至圖像檢測裝置的接口接收，該圖像檢測裝置被構造為檢測和分析該眼睛的位置。由此例如可以調(diào)整投影面的第一輻射特性，使得光射線在第一時刻朝著使用者第一眼睛的方向偏轉(zhuǎn)，并且在第二時刻朝著使用者的第二眼睛的方向偏轉(zhuǎn)。在眼睛的位置改變的情況下，可以調(diào)整投影面的新輻射特性，使得由視場顯示器顯示的圖像可以跟蹤眼睛。在此，可以動用所謂的頭部跟蹤，在頭部跟蹤的情況下檢測和分析使用者頭部的位置。
[0018]此外用于產(chǎn)生的裝置可以被構造為，依據(jù)關于由投影裝置發(fā)射的入射光的顏色的信息產(chǎn)生調(diào)整信號。由此可以例如消除色差。
[0019]一種用于運行用于運輸工具的視場顯示器的投影面的方法包括以下步驟:
將投影面調(diào)整到第一輻射特性，以便能夠?qū)⑷肷涞酵队懊嫔系墓馔ㄟ^第一方式作為第一福射光福射；以及
將投影面調(diào)整到另一輻射特性，以便能夠?qū)⑷肷涞酵队懊嫔系墓馔ㄟ^另一種方式作為另一輻射光輻射，其中調(diào)整的步驟在時間上相繼地被執(zhí)行。
[0020]這樣的方法例如可以有利地在使用已經(jīng)提到的投影面的情況下實施。調(diào)整的步驟可以在使用一個或多個調(diào)整信號的情況下被執(zhí)行。
[0021]一種用于在視場顯示器的使用者的視場中顯示圖像的方法，該視場顯示器具有投影面，其中該方法包括以下步驟: 發(fā)射入射到投影面上的光，以便在使用入射光的情況下將第一圖像信息投影到投影面
上；
將投影面調(diào)整到第一輻射特性，以便將入射到投影面上的光通過第一方式引導至視場顯示器的使用者的視場，以便向使用者顯示第一圖像信息；
發(fā)射入射到投影面上的光，以便在使用入射光的情況下將另一圖像信息投影到投影面上；以及
將投影面調(diào)整到另一輻射特性，以便將入射到投影面上的光通過另一種方式引導至視場顯示器的使用者的視場，以便向使用者顯示所述另一圖像信息。
[0022]第一圖像信息和另一圖像信息可以是相同的或具有不同的圖像內(nèi)容。入射光可以代表光射線或光束，其在不同時刻傳輸?shù)谝粓D像信息和所述另一圖像信息并且在此分別通過相同方式射到投影面的表面的一個區(qū)域上，也就是例如以相同的入射角在相同的位置處入射。
[0023]根據(jù)一種實施方式，在使用所提到的投影面的情況下可以實現(xiàn)可控的投影面或散射片材，以便實現(xiàn)不同的輻射角和開口角。由此例如對于平視顯示器可以實現(xiàn)可控的眼盒。右眼和左眼由此可以看到分開的圖像。由此以在魯棒性、建造空間和成本方面大的優(yōu)點實現(xiàn)自動立體的、雙眼平視顯示器。
[0024]對于投影面，可以使用可控的相位光柵，以便將可編程的散射片材實現(xiàn)為投影面。在該投影面上可以經(jīng)由投影單元表示對應的信息。然后該可控的投影面能夠以可調(diào)整的空間角和方向向隨后的光學器件輻射。然后能夠經(jīng)由該光學器件向使用者顯示信息，例如反映為虛擬圖像。
[0025]所提到的可調(diào)整的投影面具有大量優(yōu)點。由此可以通過衍射相位光柵(例如以IXD單元的形式)將非常高效的射線再分布在使用激光(例如利用激光投影儀)的情況下以期望的角分布和方向?qū)崿F(xiàn)。尤其是可以通過使用小的輻射角以大的效率聚焦到小的空間角。于是還可以棄用其它擴張光學器件。不同角范圍和散射錐的實現(xiàn)是可能的。由此可以執(zhí)行與平視顯示器的相應光學器件的匹配。使用僅一個成像單元是必要的，因為可編程的投影面實現(xiàn)例如連續(xù)的不同散射錐。由此右眼和左眼還可以被相繼照射，例如為了立體視覺。通過針對紅色、綠色和藍色的不同相位變化過程的連續(xù)轉(zhuǎn)換，可以例如最小化色差。通過散射錐及其方向的可控性，在頭部運動時也給出一定的跟蹤。作為相位光柵的LCD、LC0S是成本低廉的，因為是在消費者領域中使用，例如作為可攜帶的投影機。反射性和透射性解決方案通過對應的相位光柵是可能的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]下面借助附圖示例性地更詳細闡述本發(fā)明。其中:
圖1示出投影面的示意圖；
圖2示出視場顯示器的平視光學器件的示意圖；
圖3示出視場顯示器的平視光學器件的示意圖；
圖4示出視場顯示器的平視光學器件的示意圖；
圖5示出視場顯示器的示意圖；
圖6不出射線再分布的不意圖； 圖7示出用于運行視場顯示器的投影面的方法的流程圖；以及 圖8示出用于在視場顯示器的使用者的視場中顯示圖像的方法的流程圖。
[0027]在下面對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的描述中，對于在不同的圖中示出的且近似地起作用的元件使用相同或類似的附圖標記，其中放棄對這些元件的重復描述。
【具體實施方式】
[0028]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的投影面100的示意圖。投影面100可以被用于視場顯示器。從入射空間方向入射到投影面100上的光102被投影面100接納并且被投影面100再次輻射，而且依據(jù)投影面100的所調(diào)整的輻射特性以不同的方式輻射。示例性地在圖1中示出輻射入射光102的兩種不同方式。當調(diào)整出投影面100的第一輻射特性時，入射光102基于第一輻射特性而作為光104被輻射。當調(diào)整出投影面100的第二輻射特性時，入射光102基于第二輻射特性而作為光106被輻射。根據(jù)該實施例，第一輻射特性與第二輻射特性的區(qū)別在于，光104以不同于光106的輻射角被輻射。附加或替換地，光104能以不同于光106的開口角被輻射。
[0029]根據(jù)一種實施例，投影面100具有用于接收調(diào)整信號112的接口 110。調(diào)整信號112被構造為調(diào)整投影面100的至少兩個輻射特性之一。調(diào)整信號112例如可以由用于產(chǎn)生調(diào)整信號112的裝置提供。用于產(chǎn)生調(diào)整信號112的裝置可以被構造為例如依據(jù)通過光102待表示的圖像信息、依據(jù)光102的顏色和附加或替換地依據(jù)位置、例如由光102待表示的圖像信息的觀察者眼睛的位置來產(chǎn)生調(diào)整信號112。
[0030]根據(jù)該實施例，入射光102在投影面100的一側(cè)射入投影面100中并且在投影面100的相對置的一側(cè)根據(jù)所調(diào)整的輻射特性而作為光104或光106又從該投影面100射出。由此這是透射性投影面100。替換地，投影面100可以被實施為反射性投影面100。
[0031]由此，在特定的位置處并且以特定的入射角入射到投影面的表面上的光射線可以根據(jù)所調(diào)整的輻射特性例如以不同的輻射角和/或不同的開口角被投影面再次輻射。
[0032]例如，投影面100可以用于具有平視顯示器的運輸工具。在此，可以經(jīng)由自動立體方案實現(xiàn)接觸模擬式表示。投影面100由此可以被用于自動立體表示。尤其是投影面100適合用作用于立體平視顯示器的可編程投影面或散射片材。
[0033]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的視場顯示器的平視光學器件的示意圖。視場顯示器布置在運輸工具250中。運輸工具200的駕駛員252坐在運輸工具200的方向盤254后方。
[0034]視場顯示器除了例如借助圖1描述的投影面100之外還具有兩個偏轉(zhuǎn)元件261、262并且使用組合器片材263。組合器片材263可以被理解為部分反射的、部分光可透過的片材。作為組合器片材263可以采用分配給視場顯示器的元件或例如采用運輸工具250的擋風玻璃。
[0035]由也稱為散射片材的投影面100向第一偏轉(zhuǎn)兀件261的方向發(fā)射多個第一光束104，在此具有不同的顏色，由第一偏轉(zhuǎn)元件261朝著第二偏轉(zhuǎn)元件262的方向反射并且由第二偏轉(zhuǎn)兀件262朝著組合器片材263的方向反射。組合器片材263被構造為，分別將第一光束104的第一分量204從方向盤254旁經(jīng)過地反射到駕駛員252的視場中，在此反射到由駕駛員252的左眼檢測的視場中并且讓第一光束104的第二分量通過。通過第一光束104的第一分量204為駕駛員252產(chǎn)生虛擬圖像或虛擬圖像的一部分。該虛擬圖像對于駕駛員252來說顯現(xiàn)為與位于其視場中的環(huán)境疊加。虛擬圖像可以類似接觸地顯示。
[0036]投影面100可以被調(diào)整到不同的輻射特性，如借助圖1所描述的。在圖2所示的狀態(tài)中，投影面100被調(diào)整到第一輻射特性。
[0037]根據(jù)一種實施例用于接觸模擬地表示的在圖2中示意性示出的視場顯示器的平視光學器件具有帶有第一清晰(scharf)輻射特性的投影面100。利用該第一輻射特性僅照明左眼，也就是小的眼盒。位于分配給左眼的眼盒之外的、駕駛員252的臉部區(qū)域未被照明。
[0038]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的視場顯示器的平視光學器件的示意圖。該視場顯示器對應于借助圖2描述的視場顯示器。
[0039]由也稱為散射片材的投影面100向第一偏轉(zhuǎn)元件261的方向發(fā)射多個第二光束106，在此具有不同的顏色，由第一偏轉(zhuǎn)元件261朝著第二偏轉(zhuǎn)元件262的方向反射并且由第二偏轉(zhuǎn)兀件262朝著組合器片材263的方向反射。組合器片材263被構造為，分別將第二光束106的第一分量306從方向盤254旁經(jīng)過地反射到駕駛員252的視場中，在此反射到由駕駛員252的右眼檢測的視場中并且讓第二光束106的第二分量通過。通過第二光束106的第一分量306為駕駛員252產(chǎn)生虛擬圖像或虛擬圖像的一部分。該虛擬圖像對于駕駛員252來說顯現(xiàn)為與位于其視場中的環(huán)境疊加。虛擬圖像可以接觸模擬地表示。
[0040]在圖3所示的狀態(tài)中，投影面100被調(diào)整到第二輻射特性。
[0041]根據(jù)一種實施例用于接觸模擬地表示的在圖3中示意性示出的視場顯示器的平視光學器件具有帶有第二清晰輻射特性的投影面100。利用該第二輻射特性僅照明右眼，也就是小的眼盒。位于分配給右眼的眼盒之外的、駕駛員252的臉部區(qū)域未被照明。
[0042]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的視場顯示器的平視光學器件的示意圖。該視場顯示器對應于借助圖2和圖3描述的視場顯示器。
[0043]現(xiàn)在繪出第一和第二輻射特性。分別僅照明駕駛員252的眼睛。由此通過為右眼和左眼示出分離的圖像，立體視覺是可能的。由此可以實現(xiàn)自動立體平視顯示器。針對右眼和左眼的分離的圖像通過第一光束104和第二光束106實現(xiàn)。
[0044]根據(jù)一種實施例，在圖2至4中示出用于創(chuàng)新的自動立體平視顯示器的設計例子。該系統(tǒng)基于可在投影面100處實現(xiàn)非常窄的輻射特性。由于非常窄的輻射特性，可以經(jīng)由同一個HUD光學器件分離地照射駕駛員252的左眼和右眼。其前提條件是對右眼和左眼具有非常小的輻射角和不同方向的窄的輻射特性。位于分配給左眼和右眼的眼盒之外的、駕駛員252的臉部區(qū)域沒有被照明。
[0045]根據(jù)一種實施例，視場顯示器可以具有用于檢測駕駛員552的頭部的位置、姿態(tài)或運動(即所謂的頭部跟蹤)的裝置，在該頭部跟蹤時照相機對準駕駛員552，以及具有用于匹配所調(diào)整的或待調(diào)整的投影面輻射特性的裝置。通過匹配輻射特性，可以跟蹤相應的駕駛員頭部位置253的兩個“微型眼盒”，所述微型眼盒對應于左眼和右眼在空間中的位置。
[0046]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的視場顯示器的一部分的示意圖。
[0047]示出相位光柵形式的可調(diào)整的投影面100，該相位光柵被調(diào)整到第一輻射特性，并且因此將入射光102作為光104輻射。
[0048]視場顯不器具有激光器570形式的成像器。激光器570通過2wlD, 2 μ m來表征。由激光器570發(fā)射的光通過照射光學器件的兩個透鏡572，574作為入射光102被引導至投影面100上。投影面100具有可調(diào)整的相位光柵，該相位光柵在圖5所示的狀態(tài)下被調(diào)整到第一輻射特性。由投影面100輻射的光104經(jīng)由擴張光學器件的兩個透鏡576、578首先擴張到角度α并且接著擴張到角度β，并且接著例如被引導至如在圖2中所示的組合器。
[0049]在圖5中所示的激光源570連同隨后的可控相位光柵100的示意結(jié)構適合于激光102的再分布。
[0050]下面借助圖5闡述可編程衍射相位光柵形式的可調(diào)整投影面100的作用方式。例如激光二極管570的光經(jīng)由也稱為照射光學器件的射線成型光學器件572、574引導至具有可控相位光柵的投影面100上。在分辨率足夠高和像素尺寸足夠小的情況下，投影面100的相位光柵產(chǎn)生輻射102在特定空間角范圍α中的任意再分布，該空間角范圍取決于投影面100的相位光柵的像素尺寸。這樣的相位光柵例如在反射中可以通過LCoS顯示器或通過反射鏡矩陣實現(xiàn)，在所述反射鏡矩陣中子反射鏡平移地運動。在透射中例如可以采用LCD單元。
[0051]利用相干光，相位光柵非常高效地工作，如借助圖5和6所示的，這在使用根據(jù)飛點原理的激光投影儀形式的成像器570或者具有激光照射裝置的LCoS投影儀的情況下就是這樣。如果這樣的投影儀570例如輻射到投影面100的可編程相位光柵上，例如輻射到對應的LCD單元上，則現(xiàn)在可以在很寬的范圍中調(diào)整光104的輻射角和輻射方向。一種可能性例如是產(chǎn)生不同的散射錐，利用這些散射錐可以分離地照射右眼或左眼，如在圖2至4中所示的。在圖5中在投影面100的相位光柵之后繪出擴張光學器件576，578。但是為了作為立體平視顯示器的應用，只需要窄的散射錐。為此投影面100的相位光柵的可達衍射角甚至例如在5μπι的像素尺寸的情況下達到直至5°。由此可以放棄擴張光學器件576，578并且例如LCD單元的相位光柵可以直接用作投影面100。
[0052]激光器570在相位光柵100上的射線橫截面579必須足夠大，以便相位光柵100的很多“像素”可以對干涉做出貢獻。如果使用根據(jù)飛點方法的激光投影儀570，則在投影面100上的射線直徑579通常處于150μπι至300μπι的數(shù)量級，這通過投影面100的預先給定的分辨率和尺寸來決定。于是這樣的激光投影儀570用其激光射線以紅色、綠色和藍色顏色在對應的投影面100上掃描，現(xiàn)在該投影面例如由可控的相位光柵(例如LCD單元)組成?，F(xiàn)在由于例如LCD的在小于8μπι的范圍內(nèi)的像素尺寸，在射線直徑內(nèi)存在足夠的像素來對輻射進行高效的再分布。也就是說，由此可以控制光104的擴張角和散射方向。
[0053]在使用具有激光照射裝置570的LCOS投影儀或DMD投影儀(DMD:數(shù)字反射鏡裝置)的情況下，整個相位光柵100 (例如整個IXD)被突然照射。由此無論如何都存在足夠的像素。
[0054]IXD的切換速度處于300Hz的范圍內(nèi)，由此足夠的時間可供使用以便也調(diào)整例如散射特性形式的連續(xù)不同的輻射特性。也就是說，可以相繼經(jīng)由HUD光學器件分別照射右眼或左眼。在此，例如為60Hz的眼睛的圖像重復速率合適。此外，還可以在更大的角范圍中影響射線方向，這例如實現(xiàn)在頭部運動時的跟蹤。
[0055]此外還可以連續(xù)地針對紅色、綠色和藍色顏色調(diào)整不同的散射特性，以例如優(yōu)化顏色混合或者補償平視光學器件的有色誤差。
[0056]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的射線再分布680的示意圖。該射線再分布例如可以在使用圖5中所示的投影面的情況下產(chǎn)生。在此作為仿真參數(shù)采用640nm的波長、6 μ m的像素尺寸、800x600的分辨率和64個相位等級。作為結(jié)果得到82%的總效率和92.5%的衍射效率。
[0057]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于運行視場顯示器的投影面的方法的流程圖。這可以是如借助圖1所描述的投影面。
[0058]在步驟701中將投影面調(diào)整到第一輻射特性。由此可以將入射到投影面上的光通過第一方式、例如以第一光錐的形式再次輻射。在步驟703中，投影面被調(diào)整到另一輻射特性。由此可以將入射到投影面上的光通過另一種方式、例如以另一光錐的形式再次輻射。調(diào)整的步驟可以在時間上相繼地、也交替地實施。
[0059]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的實施例用于在視場顯示器的使用者的視場中顯示圖像的方法的流程圖。該圖像可以用例如在圖4中所示的視場顯示器顯示。
[0060]在步驟801中發(fā)射光，所述光入射到視場顯示器的投影面、例如相位光柵上。在使用入射到投影面上的光的情況下，第一圖像信息可以被投影到投影面上。在步驟803中將投影面調(diào)整到第一輻射特性，以便將入射到投影面上的光通過第一方式引導至視場顯示器的使用者的視場，來向該使用者顯示第一圖像信息。為此可以在投影面之后連接其它例如在圖4中所示的光學元件。
[0061]在步驟805中重新發(fā)射入射到視場顯示器的投影面上的光。在使用入射到投影面上的光的情況下，另一圖像信息可以被投影到投影面上。在步驟807中將投影面調(diào)整到另一輻射特性，以便將入射到投影面上的光通過另一種方式引導至視場顯示器的使用者的視場，來向該使用者顯示所述另一圖像信息。
[0062]步驟801，803，805，807可以被重復地執(zhí)行。在此也可以將投影面調(diào)整到多于兩個的輻射特性。
[0063]所描述的和在圖中所示出的實施例僅是示例性選擇的。不同的實施例可以完全地或者關于各個特征地被相互組合。一個實施例也可以通過另一實施例的特征所補充。此外本發(fā)明的方法步驟可以重復地以及以與所描述的順序不同的順序執(zhí)行。
【權利要求】
1.用于運輸工具(250)的視場顯示器的投影面(100)，其特征在于，該投影面(100)具有可調(diào)整的輻射特性，以便能依據(jù)投影面(100)的所調(diào)整的輻射特性將入射到投影面(100)上的光(102)以不同的方式作為福射光(104,106)福射。
2.根據(jù)權利要求1所述的投影面(100)，其中可調(diào)整的輻射特性實現(xiàn)輻射光(104，106)的不同輻射角和/或不同開口角。
3.根據(jù)上述權利要求之一所述的投影面(100)，具有用于接收調(diào)整信號(112)的接口(110)，該調(diào)整信號用于將投影面(100)調(diào)整到可調(diào)整的輻射特性之一。
4.根據(jù)上述權利要求之一所述的投影面(100)，所述投影面具有用于實現(xiàn)可調(diào)整的輻射特性的可調(diào)整相位光柵。
5.根據(jù)上述權利要求之一所述的投影面(100)，所述投影面具有用于實現(xiàn)可調(diào)整的輻射特性的可調(diào)整液晶裝置。
6.用于運輸工具(250)的視場顯示器，具有以下特征: 根據(jù)權利要求1至5之一所述的投影面(100)； 投影裝置(570)，用于發(fā)射入射到投影面(100)上的光(102)，以便在使用入射光(102)的情況下將圖像信息投影到投影面(100)上；以及 光學器件(261，262，263 ;576，578)，用于將由投影面(100)輻射的光(104，106)引導至視場顯示器的使用者(252)的視場以便能夠向該使用者(252)顯示圖像信息。
7.根據(jù)權利要求6所述的視場顯示器，具有用于產(chǎn)生調(diào)整信號(112)的裝置，該調(diào)整信號用于將投影面(100)調(diào)整到可調(diào)整的輻射特性之一。
8.根據(jù)權利要求7所述的視場顯示器，其中用于產(chǎn)生的裝置被構造為，依據(jù)關于視場顯示器的使用者(252)的眼睛的位置的信息產(chǎn)生所述調(diào)整信號(112)。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的視場顯示器，其中用于產(chǎn)生的裝置被構造為，依據(jù)關于由投影裝置(570)發(fā)射的入射光(102)的顏色的信息產(chǎn)生所述調(diào)整信號(112)。
10.用于運行用于運輸工具(250)的視場顯示器的投影面(100)的方法，所述方法包括以下步驟: 將投影面(100)調(diào)整(701)到第一輻射特性，以便能夠?qū)⑷肷涞酵队懊?100)上的光(102)通過第一方式作為第一福射光(104)福射；以及 將投影面(100)調(diào)整(703)到另一輻射特性，以便能夠?qū)⑷肷涞酵队懊?100)上的光(102)通過另一種方式作到另一輻射光(106)輻射，其中調(diào)整的步驟(701，703)在時間上相繼地被執(zhí)行。
11.用于在視場顯示器的使用者(252)的視場中顯示圖像的方法，該視場顯示器具有投影面(100)，其中該方法包括以下步驟: 發(fā)射(801)入射到投影面(100)上的光(102)，以便在使用入射光(102)的情況下將第一圖像信息投影到投影面(100)上； 將投影面(100)調(diào)整(803)到第一輻射特性，以便將入射到投影面(100)上的光(102)通過第一方式引導至視場顯示器的使用者(252)的視場，來向該使用者(252)顯示第一圖像息; 發(fā)射(805)入射到投影面(100)上的光(102)，以便在使用入射光(102)的情況下將另一圖像信息投影到投影面(100)上；以及將投影面(100)調(diào)整(807)到另一輻射特性，以便將入射到投影面(100)上的光(102)通過另一種方式引導至視場顯示器的使用者(252)的視場，來向該使用者(252)顯示所述另一圖像 信息。
【文檔編號】G02B27/01GK104035198SQ201410079977
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權日:2013年3月7日
【發(fā)明者】R.菲斯, J.魏因加滕, A.弗里德里克森 申請人:羅伯特·博世有限公司