專利名稱：特別是在機動車中借助虛擬圖像顯示光學信息的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特別是在機動車中借助虛擬圖像顯示光學信息的裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中公開了這種類型的裝置，其中通過至少一個鏡面，光學信息能夠以來自于圖像生成裝置的光束的形式作為在風擋玻璃之前、之后或者之中的虛擬圖像被看到，其中光束產(chǎn)生光路。圖像生成裝置可以例如由電子管、具有附屬光源的液晶顯示器(LCD)或者由有機發(fā)光二極管(OLED)組成。為了可以平衡圖像的幾何形狀以及平衡對于眼睛的正確參數(shù)，如象散性、不均等性和慧形象差(Coma)，而在現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用一種光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有多個在空間上設(shè)置的鏡子，這些鏡子具有不規(guī)則的表面。一個或者多個鏡子必須如此地校正風擋玻璃的窗玻璃曲率對圖像的影響，即駕駛員可以看到未變形的圖像。此外，一個或者多個鏡子使圖像生成裝置的圖像放大。因為風擋玻璃的輪廓通常具有復(fù)雜的非對稱表面，該非對稱表面具有可變的曲率，因此也稱為不規(guī)則面，所以一個或者多個鏡子的表面同樣必須設(shè)計為不規(guī)則面。目前已公開的裝置的缺點在于，該裝置需要一個大的安裝空間，當該裝置在機動車中作為抬頭顯示器應(yīng)用時該安裝空間僅僅受限制地使用，這是因為該裝置優(yōu)選地設(shè)置在駕駛艙中，并且駕駛艙必須提供大量的功能部件，如傳統(tǒng)的儀表、以及用于車載電子裝置的安裝空間和用于通風管道的空間。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種裝置，該裝置借助虛擬圖像特別是在面之前、之后或者之上，特別是機動車的風擋玻璃上顯示光學信息，該裝置與已知的具有鏡片光學系統(tǒng)的抬頭顯示器相比具有更小的空間需求。這一點由此實現(xiàn)，即在圖像生成裝置的下游和面的上游的光路中設(shè)置有影響光路的光學元件(SOE)，并且影響光路的光學元件被設(shè)置為其位置可改變。因此，抬頭顯示器獲得了特別緊湊的結(jié)構(gòu)。在此進一步的有利的是，偏差、風擋玻璃的偏差、中風擋玻璃的框架的偏差可以在機動車中補償，由此借助簡單的裝置可以看到未變形的圖像。當光學元件被設(shè)置為其位置可移動時，通過特別的簡單的方式實現(xiàn)影響光路的光學元件的位置變化。
利用影響光路的光學元件的可旋轉(zhuǎn)性，可以實現(xiàn)額外的自由度。當使用衍射光學元件作為影響光路的光學元件時可以特別有效地避免變形，并且利用衍射光學元件的較小的重量可以特別容易地實現(xiàn)位置變化。
該變形能夠這樣地特別簡單地校正，即在第一衍射光學元件的下游的光路中設(shè)置第二衍射光學元件。當該第二衍射光學元件的位置也可以變化時，影響程度進一步變大。特別是在該裝置中提供了簡化的結(jié)構(gòu)，在該裝置中兩個衍射光學元件設(shè)置在兩個平面中，該兩個平面可以彼此平行地移動。當兩個衍射光學元件可以在不同的方向上移動時，進一步簡化對出現(xiàn)的偏差的補償。
代替影響光路的光學元件或者除了作為影響光路的光學元件的衍射光學元件之外，也可以設(shè)置反(折)射元件。
如果在圖像生成裝置和面之間的光路中設(shè)置一個或多個額外的鏡子，那么光路一方面可以被折疊，進而實現(xiàn)緊湊的裝置，另一方面，當一個或多個鏡子是非球面結(jié)構(gòu)時，進一步改善了對風擋玻璃的匹配。
通過額外的衍射光學元件，光路可以進一步縮短，并且實現(xiàn)更加緊湊的結(jié)構(gòu)。在確定的實施例中，這可以是足夠的，即在圖像生成裝置和面之間僅僅設(shè)置有一個作為有效光學裝置的衍射光學元件。從而可以實現(xiàn)非常簡單和緊湊地構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的裝置。


接下來，借助示意圖對本發(fā)明進行進一步說明。圖中示出圖1是根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實施例的截面圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二實施例的截面圖，圖3是根據(jù)本發(fā)明的裝置的第三實施例，圖4是根據(jù)本發(fā)明的裝置的第四實施例，圖5是根據(jù)本發(fā)明的裝置的第五實施例，圖6是衍射光學元件的俯視圖，圖7是圖5的局部截面圖A，圖8是第二衍射光學元件的俯視圖。
具體實施例方式
在圖1中可以看到由液晶顯示器2和光源3構(gòu)成圖像生成裝置1、衍射光學元件4、風擋玻璃WS、虛擬圖像P和觀看者的眼睛E。LCD 2由光源3的光束透射。該光束S穿透過衍射光學元件4，并且由風擋玻璃WS反射到觀看者的眼鏡E，從而使觀看者可以看到在風擋玻璃外部的虛擬圖像P。衍射光學元件4在其高度和寬度延伸上可調(diào)節(jié)地設(shè)置，如通過箭頭A標明。利用衍射光學元件的可調(diào)節(jié)性，可以實現(xiàn)不變形地顯示虛擬圖像P。
除了在圖1中的已知的部件之外，在圖2中還設(shè)置了調(diào)節(jié)裝置5和第二衍射光學元件4。衍射光學元件4通過調(diào)節(jié)裝置5可調(diào)節(jié)地設(shè)置。第二衍射光學元件4還要進一步地放大光束S，從而使虛擬圖像P更大地呈現(xiàn)給觀看者的眼鏡E。
除了圖像生成裝置1和衍射光學元件4之外，在圖3中還示出了鏡子7和非球面鏡8。在圖像生成裝置1中產(chǎn)生的光束通過衍射光學元件4和鏡子7和非球面鏡8到達風擋玻璃。利用衍射光學元件4的可調(diào)節(jié)性，可以補償風擋玻璃WS的偏差。
除了光源1之外，在圖4中還示出了兩個重疊設(shè)置的衍射光學元件4a、4b、鏡子7、非球面鏡8和風擋玻璃WS。兩個衍射光學元件4a、4b重疊設(shè)置，其中平面的位置平行地移動。兩個衍射光學元件4a、4b可以在不同的方向上調(diào)節(jié)，如通過箭頭A所示。利用在不同方向上的可調(diào)節(jié)性，可以特別理想地匹配風擋玻璃WS。
除了在圖4中示出的部件之外，在圖5中還設(shè)置了透鏡9，該透鏡設(shè)置在衍射光學元件4和鏡子7之間的光路中。通過透鏡9可以實現(xiàn)縮短(光路)，并且可以額外光學地匹配風擋玻璃的幾何形狀。
在圖6的俯視圖中的衍射光學元件的實施例具有格柵線，該格柵線將衍射光學元件4a的各個部分彼此分開。此外可以看到，衍射光學元件4a并未設(shè)計為純直角的，而是相應(yīng)地匹配于風擋玻璃的拱形輪廓，衍射光學元件4應(yīng)該應(yīng)用于該風擋玻璃。
在圖7中示出了圖6中示出的局部截面A。反射光學元件4a設(shè)計為菲涅爾透鏡的類型，其中對稱的設(shè)計至少部分地補償風擋玻璃WS的非球面形狀。
圖8示出了第二衍射光學元件4b的俯視圖。在此也可以看到，衍射光學元件4b并未設(shè)計為純直角的，以便可以最佳地補償風擋玻璃的拱形輪廓。
根據(jù)本發(fā)明的具有兩個可相互移動設(shè)置的衍射光學元件的裝置的實施例，即使不具有非球面鏡部件的裝置也是具有優(yōu)點的。例如在圖2中的衍射光學元件6也可以設(shè)計為可調(diào)節(jié)的。
例如應(yīng)用陰極射線管或者有機發(fā)光二極管裝置或者其他的發(fā)光二極管裝置代替LCD作為圖像生成裝置1。此外，可以應(yīng)用反(折)射鏡代替圖3和圖4的實施例中的鏡子7和8，其中，在鏡面的上游的光路中設(shè)置有不同于空氣的其它光學介質(zhì)，例如玻璃，或者導(dǎo)光的材料。最后可以在光路中可調(diào)節(jié)地設(shè)置反(折)射鏡來代替衍射光學元件4。
權(quán)利要求
1.一種裝置，特別是在機動車中借助虛擬圖像顯示光學信息，其中所述光學信息以來自于圖像生成裝置的光束的形式通過至少一個光學元件到達一個面上，并且可以在所述面之前、之后或者之中看到所述虛擬圖像，其中所述光束產(chǎn)生光路，其特征在于，在所述圖像生成裝置(1、2、3)和所述面(WS)之間的所述光路中設(shè)置有影響所述光束的光學元件(4)；影響所述光束的光學元件(4)設(shè)置成其位置可借助于調(diào)節(jié)裝置(5)進行改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，影響所述光路的所述光學元件可被設(shè)置為其位置可移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，影響所述光路的所述光學元件可在其位置中旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，影響所述光路的所述光學元件設(shè)計為衍射光學元件(4、4a、4b)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述第二衍射部件(4b)設(shè)置在所述衍射部件(4a)之上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，多個所述衍射光學元件(4a、4b)設(shè)置在多個平面中，多個所述平面彼此平行地移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述衍射光學元件(4a、4b)可以在不同的方向上移動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的裝置，其特征在于，影響所述光路的所述光學元件設(shè)計為反(折)射元件。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，在所述圖像生成裝置(1、2、3)和所述面(WS)之間的光路中設(shè)置有鏡子(7、8)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，在所述圖像生成裝置(1、2、3)和所述面(WS)之間設(shè)置有所述反(折)射元件。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，在所述圖像生成裝置(1、2、3)和所述面(WS)之間的光路中設(shè)置有其它的衍射光學元件。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，在所述圖像生成裝置(1、2、3)和所述面(WS)之間的光路中設(shè)置有透鏡或者透鏡扇形段。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種特別是在機動車中借助于虛擬圖像(P)顯示光學信息的裝置，其中光學信息能夠以來自于圖像生成裝置的光束的形式(1)通過至少一個光學元件到達一個面上，并且可以在該面之前、之后或者之中看到該虛擬圖像，其中光束產(chǎn)生光路，本發(fā)明的目的在于，在圖像生成裝置(1、2、3)和面(WS)之間設(shè)置有影響光束的光學元件(4)；影響光束的光學元件(4)設(shè)置成其位置可借助于調(diào)節(jié)裝置(5)進行改變。
文檔編號G02B27/01GK101040205SQ200580034594
公開日2007年9月19日 申請日期2005年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者布利塔·林德, 貝恩德·路德維希, 拉爾夫·邁爾 申請人:西門子公司