用于為車輛的乘客顯示圖像的視場顯示設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于為車輛的乘客顯示圖像的視場顯示設(shè)備、一種用于為車輛的乘客顯示圖像的方法、一種用于制造全息光學(xué)元件來作為用于為車輛乘客顯示圖像的視場顯示設(shè)備的投影面的方法、一種相應(yīng)的設(shè)備以及一種相應(yīng)的計算機(jī)程序。
【背景技術(shù)】
[0002]車輛的平視顯示器(HUD)通常能夠包含光源、顯示器和成像光學(xué)系統(tǒng)。作為光源通常例如可以采用LED背光，由此能夠背后照射顯示器。在此，相應(yīng)的顯示內(nèi)容是可視化的。后置的HUD光學(xué)系統(tǒng)于是可以為駕駛員生成所期望的虛擬圖像。例如可以通過組合玻璃或利用風(fēng)擋玻璃來實(shí)現(xiàn)虛擬圖像與環(huán)境的疊加。駕駛員在一定距離、例如>2.5m上看到虛擬圖像。WO 2009/136218 Al描述了一種用于顯示三維圖像或用于三維成像的設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在此背景下，利用在此提出的方案，提出了根據(jù)并列獨(dú)立權(quán)利要求的一種用于為車輛的乘客顯示圖像的視場顯示設(shè)備、一種用于為車輛的乘客顯示圖像的方法、一種用于制造全息光學(xué)元件來作為用于為車輛乘客顯示圖像的視場顯示設(shè)備的投影面的方法，還提出了一種使用該方法的設(shè)備、以及最后提出了一種相應(yīng)的計算機(jī)程序。有利的設(shè)計方案從相應(yīng)的從屬權(quán)利要求和隨后的描述中得出。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，尤其為了實(shí)現(xiàn)無斑點(diǎn)的視場顯示設(shè)備或無斑點(diǎn)的平視顯示器(HUD)，可以將至少一個微透鏡的或例如微透鏡光柵的立體全息圖用作視場顯示設(shè)備的投影面。通過在拍攝全息圖時至少一個微透鏡與全息面之間距離的可匹配性，尤其能夠與視域(eyebox)、也即與例如駕駛員眼睛所位于的區(qū)域以及之后的成像光學(xué)系統(tǒng)的放大比例無關(guān)地來匹配這種投影面。因此能夠通過拍攝至少一個微透鏡的立體全息圖來實(shí)現(xiàn)視場顯示設(shè)備的投影面。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，有利地尤其能夠?yàn)橛绕滠囕v的視場顯示設(shè)備或平視顯示器提供無斑點(diǎn)的全息投影面。尤其能夠以至少一個全息拍攝的微透鏡或全息拍攝的微透鏡光柵的形式來實(shí)現(xiàn)投影面。在此，能夠?qū)崿F(xiàn)至少一個微透鏡的或在投影面的位置上或在可生成全息圖的位置上的有效位置的光學(xué)功能的去耦。同樣能夠?qū)崿F(xiàn)圖像中的非常均勻的亮度分布。通過全息材料關(guān)于至少一個微透鏡的有利地可選擇的間距，尤其能夠提供有利的自由度，以便實(shí)現(xiàn)不同平視顯示器的不同成像光學(xué)系統(tǒng)的匹配。
[0006]提出了一種用于為車輛的乘客顯示圖像的視場顯示設(shè)備，其中該視場顯示設(shè)備具有全息光學(xué)元件來作為投影面，圖像可以借助圖像發(fā)生器裝置而被投影到該投影面上，其中全息光學(xué)元件被構(gòu)造用于生成所準(zhǔn)備的用于成像到乘客的視野中的圖像，其中全息光學(xué)元件具有立體全息圖，在該立體全息圖中存儲了與該全息光學(xué)元件成一定間距布置的至少一個微透鏡的光學(xué)功能，其中該間距與光學(xué)上后置于全息光學(xué)元件的光學(xué)裝置的至少一個參數(shù)相匹配。
[0007]視場顯示設(shè)備可以是安裝于車輛、例如道路交通車輛、諸如轎車或等等中的平視顯示器。視場顯示設(shè)備可以被構(gòu)造用于將圖像投影到一個區(qū)域或視野(Eyebox)中，該區(qū)域位于駕駛員穿過擋風(fēng)玻璃來觀察交通事件時的視線上。光學(xué)上后置于全息光學(xué)元件的光學(xué)裝置可以包括視場顯示設(shè)備的成像光學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)上后置于全息光學(xué)元件的光學(xué)裝置的至少一個參數(shù)可以是對光路產(chǎn)生影響的光學(xué)的、幾何的、和/或其他物理特性，尤其是焦距。該間距也可以與光學(xué)上前置于全息光學(xué)元件的光學(xué)裝置的至少一個參數(shù)相匹配。視場顯示設(shè)備也可以具有圖像發(fā)生器裝置或可控的光源以用于將圖像投影到投影面上。
[0008]根據(jù)一個實(shí)施方式，在全息光學(xué)元件中可以存儲有多個依次光學(xué)連接的微透鏡的、具有多個微透鏡的微透鏡光柵的和附加地或替代地多個依次光學(xué)連接的微透鏡光柵的光學(xué)功能。這種實(shí)施方式提供以下優(yōu)點(diǎn)，在立體全息圖中可以存儲多個光學(xué)的單獨(dú)功能，使得能夠節(jié)省空間，并且視場顯示設(shè)備的使用范圍或應(yīng)用范圍更廣泛和更多樣。
[0009]在全息光學(xué)元件中還可以存儲與至少一個微透鏡相鄰布置的用于偏轉(zhuǎn)和附加地或替代地用于準(zhǔn)直的至少一個附加光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)功能。因此作為光學(xué)功能性的用于偏轉(zhuǎn)和附加地或替代地用于準(zhǔn)直的附加光學(xué)系統(tǒng)可以一同集成在全息圖中。這種實(shí)施方式提供以下優(yōu)點(diǎn)，在立體全息圖中可以存儲不同種類的多個光學(xué)的單獨(dú)功能，使得可以減少視場顯示設(shè)備的所需安裝空間，并且視場顯示設(shè)備的使用范圍或應(yīng)用范圍可以設(shè)計得更廣泛和更多樣。
[0010]全息光學(xué)元件尤其可以是透射全息圖或反射全息圖。因此通過相應(yīng)的立體全息圖可以實(shí)現(xiàn)反射和透射結(jié)構(gòu)形式。這種實(shí)施方式提供以下優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)視場顯示設(shè)備的新的結(jié)構(gòu)或設(shè)計，并且視場顯示設(shè)備能夠尤其多方面地與不同的應(yīng)用情況、車輛尺寸或等等相匹配。
[0011]也提出一種用于為車輛的乘客顯示圖像的方法，其中該方法具有以下的步驟: 提供具有作為投影面的全息光學(xué)元件的視場顯示設(shè)備，其中全息光學(xué)元件具有虛擬圖像，在該虛擬圖像中存儲有與全息光學(xué)元件成一定間距布置的至少一個微透鏡的光學(xué)功能，其中該間距與光學(xué)上后置于全息光學(xué)元件的光學(xué)裝置的至少一個參數(shù)相匹配；以及借助圖像發(fā)生器裝置將圖像投影到全息光學(xué)元件上，以生成所準(zhǔn)備的用于成像到乘客的視野中的圖像。
[0012]用于顯示的方法可以采用或結(jié)合前述視場顯示設(shè)備的實(shí)施方式而有利地被實(shí)施，以便給車輛的乘客顯示圖像。在將所準(zhǔn)備的圖像成像到視野中時，所準(zhǔn)備的圖像可以穿過視場顯示設(shè)備的成像光學(xué)系統(tǒng)。
[0013]另外，提出一種用于制造全息光學(xué)元件來作為用于為車輛乘客顯示圖像的視場顯示設(shè)備的投影面的方法，其中該方法具有以下的步驟:
與全息材料成一定間距來布置至少一個微透鏡，其中該間距與在視場顯示設(shè)備中要光學(xué)上后置于全息光學(xué)元件的光學(xué)裝置的至少一個參數(shù)相匹配；以及
利用參照光束和穿過所述至少一個微透鏡的目標(biāo)光束來曝光全息材料，以便在全息材料中來生成在參照光束和目標(biāo)光束的疊加位置上所形成的干涉圖樣來作為全息光學(xué)元件中的立體全息圖，其中在全息光學(xué)元件中存儲以間距布置的至少一個微透鏡的光學(xué)功能，以便制造全息光學(xué)元件。
[0014]通過實(shí)施該制造方法，可以有利地為前述視場顯示設(shè)備的一種實(shí)施方式制造全息光學(xué)元件來作為投影面。通過可簡單復(fù)制的立體全息圖得到非常造價合理的解決方案。
[0015]根據(jù)一個實(shí)施方式，在布置步驟中可以布置多個依次光學(xué)連接的微透鏡、具有多個微透鏡的微透鏡光柵、多個依次光學(xué)連接的微透鏡光柵和附加地或替代地與所述至少一個微透鏡相鄰布置的用于偏轉(zhuǎn)和/或準(zhǔn)直的至少一個附加光學(xué)系統(tǒng)，并在曝光步驟中可以由目標(biāo)光束穿過，以便在全息光學(xué)元件中存儲相應(yīng)的光學(xué)功能。相應(yīng)的光學(xué)功能可以具有多個依次光學(xué)連接的微透鏡的光學(xué)功能、具有多個微透鏡的微透鏡光柵的光學(xué)功能、多個依次光學(xué)連接的微透鏡光柵的光學(xué)功能和附加地或替代地與所述至少一個微透鏡相鄰布置的用于偏轉(zhuǎn)和/或準(zhǔn)直的至少一個附加光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)功能。這種實(shí)施方式提供以下優(yōu)點(diǎn)，例如可以將多個依次相連的微透鏡和/或例如用于偏轉(zhuǎn)或準(zhǔn)直的附加光學(xué)系統(tǒng)集成在一個構(gòu)件中，并因此可以在一個非常大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)瞳孔孔徑角。在此，主要優(yōu)點(diǎn)在于，通過將多個依次連接的光學(xué)系統(tǒng)替換為全息光學(xué)元件而節(jié)省結(jié)構(gòu)空間。
[0016]還可以針對微透鏡與全息材料成間距的不同的布置位置來重復(fù)布置步驟和曝光步驟，以便在全息光學(xué)元件中存儲光學(xué)功能，該光學(xué)功能代表成間距布置的微透鏡光柵。對于全息圖也存在以下可能性，將多個光學(xué)功能存儲到一個全息圖中。該特性能夠?qū)崿F(xiàn)，通過唯一的微透鏡的重復(fù)曝光以及該微透鏡位置的連續(xù)變化實(shí)現(xiàn)微透鏡光柵的全息圖。因此可以在拍攝或在生成全息圖時采用唯一的微透鏡并連續(xù)地曝光全息圖。這種實(shí)施方式提供以下優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)具有幾乎任意角度配置的微透鏡陣列的全息圖。
[0017]在用于制造視場顯示設(shè)備的一種方法中，可以將根據(jù)前述方法的實(shí)施方式所制造的全息光學(xué)元件布置在要光學(xué)上后置于全息光