平视显示设备的制作方法
【专利摘要】一种平视显示设备包括投射激光束的投影仪(10)以及具有多个按照网格图案布置的光学元件(32，2032，3032，4032，5032)的屏幕(30)。所述屏幕(30)使从所述投影仪(10)进入到所述多个光学元件(32，2032，3032，4032，5032)的激光束朝向所述投影面(91)漫射。所述多个光学元件(32，2032，3032，4032，5032)中的每一个光学元件都具有在所述屏幕(30)的外表面(31，31a，31b)上形成为凸面或凹面形状的弯曲表面(33，2033，3033，4033，5033)。所述多个光学元件(32，2032，3032，4032，5032)中的一个光学元件在曲率中心点(34，2034，3034，4034，5034)处具有的厚度(T，ta，Tb)不同于所述多个光学元件(32，2032，3032，4032，5032)中的与所述的所述多个光学元件(32，2032，3032，4032，5032)中的一个光学元件直接相邻的另一个光学元件的厚度。
【专利说明】平视显TF设备
【技术领域】
[0001] 本公开涉及一种平视显示设备，所述平视显示设备通过将显示图像投影到交通工 具内部的投影平面上而显示所述显示图像的虚拟图像。
【背景技术】
[0002] 已知有通过采用屏幕使激光束朝向投影面漫射而提供由所述激光束（光束）生成 的显示图像的虚像的平视显示设备（下文中的"HUD设备"）。
[0003] 例如，专利文献1中公开的HUD设备采用多个按照网格图案布置的光学元件使从 投影仪投影到屏幕上的激光束发生漫射。对于交通工具内部的观看者而言，发生漫射并且 投影到投影面上的激光束可作为显示图像的虚像看到。
[0004] 但是，在将高相干性激光束朝向具有网格布置的规则图案的光学元件投射并采 用所述光学元件使其发生漫射时，可能产生具有亮度不规则性的虚像（即，未受到均匀照 射）。
【发明内容】
[0005] 本公开是在考虑上述内容的情况下产生的，本公开的目的在于提供一种HUD设 备，其将显示具有低亮度不规则性的虚像。
[0006] 就本公开的第一方面而言，一种平视显示设备包括投射光束的投影仪以及具有多 个光学元件的屏幕，所述多个光学元件在所述屏幕的外表面上按照网格图案布置。所述屏 幕使从投影仪投射的光束朝向投影面漫射。所述多个光学元件中的每一个光学元件具有凸 面形状或者凹面形状的弯曲表面。通过所述弯曲表面使所述光束发生漫射。所述多个光学 元件中的一个光学元件在所述弯曲表面的曲率中心点所具有的厚度不同于所述多个光学 元件中的与所述的所述多个光学元件中的所述一个光学元件直接相邻的另一光学元件的 厚度。
[0007] 根据本公开的第一方面，相邻光学元件具有处于所述屏幕的外表面上的形成为凸 面形状或凹面形状的弯曲表面，并且所述光束通过所述弯曲表面从所述外表面发射。因此， 因所述光束之间的干涉而生成的衍射光的强度分布具有根据发射角而处于不同的级上的 多个衍射峰。但是，由于相邻光学元件在曲率中心点上的厚度彼此不同，因而使一个光学元 件和处于所述的一个光学元件两侧的其他光学元件生成的衍射光的衍射峰相互移位。结 果，使所述一个光学元件和处于所述一个光学元件的一侧的另一光学元件生成的衍射峰与 所述一个光学元件和处于所述一个光学元件的另一侧的另一光学元件生成的衍射谷叠加。 相应地，能够抑制被观看者识别为虚像的衍射光中的亮度不规则性。
[0008] 就本公开的第二方面而言，所述外表面包括光束进入的接收表面和发射光束的发 射表面。将所述弯曲表面形成在所述接收表面和所述发射表面的至少其中之一上。将"m" 定义为大于等于1的奇数数值，将"A"定义为光束的波长，将"n"定义为所述多个光学元件 的折射率，将所述多个光学元件中的一个光学元件与所述多个光学元件中的另一光学元件 的厚度差定义为AT。满足下面提供的数学公式。
[0009]
【权利要求】
1. 一种平视显示设备，所述平视显示设备用于通过将显示图像（71)投影到交通工具 (1)内部的投影面上（91)上来显示所述显示图像（71)的虚像（70)，所述平视显示设备包 括： 对光束进行投影的投影仪（10);以及 包括多个光学元件（32, 2032, 3032,4032, 5032)的屏幕（30)，所述多个光学元件在所 述屏幕（30)的外表面（31)上按照网格图案布置，所述屏幕（30)使从所述投影仪（10)投 影的所述光束朝向所述投影面（91)发生漫射，其中 所述多个光学元件（32, 2032, 3032,4032, 5032)中的每一个光学元件都具有含凸面形 状或凹面形状的弯曲表面（33, 2033, 3033,4033, 5033)，所述光束通过所述弯曲表面（33， 2033, 3033,4033, 5033)被漫射，并且 所述多个光学元件（32, 2032, 3032,4032, 5032)中的一个光学元件在所述弯曲表面 (33,2033,3033,4033,5033)的曲率中心点（34,2034,3034,4034,5034)处的厚度（T，Ta, Tb)不同于所述多个光学元件（32, 2032, 3032,4032, 5032)中的与所述多个光学元件（32， 2032, 3032,4032, 5032)中的所述一个光学元件直接相邻的另一个光学元件的厚度。
2. 根据权利要求1所述的平视显示设备，其中， 所述外表面（31)包括接收表面（31a)和发射表面（31b)，其中，所述光束进入所述接收 表面（31a)，所述光束从所述发射表面（31b)发射，并且 所述弯曲表面（33, 2033, 3033,4033, 5033)形成于所述接收表面（31a)和所述发射表 面（31b)的至少其中之一上，其中 将m定义为大于或等于1的奇数数值， 将A定义为所述光束的波长， 将n定义为所述多个光学元件（32, 2032, 3032,4032, 5032)的折射率，并且 将所述多个光学元件（32, 2032, 3032,4032, 5032)中的所述一个光学元件的所述厚度 (T，Ta, Tb)与所述多个光学元件（32, 2032, 3032,4032, 5032)中的所述另一个光学元件的 所述厚度（T，Ta, Tb)之间的差定义为AT，其中
5.根据权利要求2至4中任一项所述的平视显示设备，其中 所述弯曲表面（33, 2033, 3033,4033, 5033)形成于所述接收表面（31a)或所述发射表 面（31b)上， 所述多个光学元件（32, 2032, 3032,4032, 5032)中的所述一个光学元件在边界（35， 2035, 3035,4035, 5035)处连接至所述多个光学元件（32, 2032, 3032,4032, 5032)中的所述 另一个光学兀件， 所述多个光学元件（32,2032,3032,4032,5032)中的每一个光学元件都具有下陷量 (S，Sa，Sb),所述下陷量是沿所述多个光学元件（32, 2032, 3032,4032, 5032)的厚度方向从 所述弯曲表面（33, 2033, 3033,4033, 5033)的所述曲率中心点（34, 2034, 3034,4034, 5034) 到所述边界（35, 2035, 3035,4035, 5035)的距离，其中 当将所述多个光学元件（32, 2032, 3032,4032, 5032)中的所述一个光学元件的所述下 陷量（Sa)与所述多个光学元件（32, 2032, 3032,4032, 5032)中的所述另一个光学元件的所 述下陷量（Sb)之间的差定义为AS时， AT = AS。
6. 根据权利要求2至4中任一项所述的平视显示设备，其中 所述光束包括多个彩色激光束， 所述多个彩色激光束包括峰值波长处于490到530nm之间的绿色激光束，并且 A是所述绿色激光束的峰值波长。
7. 根据权利要求2至4中任一项所述的平视显示设备，其中 所述光束包括多个彩色激光束， 所述多个彩色激光束包括峰值波长处于600到650nm之间的红色激光束，并且 A是所述红色激光束的峰值波长。
8. 根据权利要求1至4中任一项所述的平视显示设备，其中 所述多个光学元件（32,4032, 5032)中的所述一个光学元件的宽度（W，Wa，Wb)与所述 多个光学兀件（32,4032, 5032)中的所述另一个光学兀件的宽度不同。
9. 根据权利要求1至4中任一项所述的平视显示设备，其中 所述多个光学元件（32, 3032,4032, 5032)中的所述一个光学元件在边界（35, 3035， 4035,5035)处连接至所述多个光学元件（32, 3032,4032, 5032)中的所述另一个光学元件， 所述边界在所述屏幕（30)的外表面（31)上线性延伸。
10. 根据权利要求1至4中任一项所述的平视显示设备，其中 所述多个光学元件（2032)中的所述一个光学元件沿所述多个光学元件（2032)的厚度 方向相对于所述多个光学元件（2032)中的所述另一个光学元件在所述一个光学元件与所 述另一个光学元件之间的边界（2035)处发生偏移。
11. 根据权利要求1至4中任一项所述的平视显示设备，其中 所述多个光学元件（3032)中的所述一个光学元件的所述弯曲表面（3033)的曲率半径 (R，Ra, Rb)与所述多个光学元件（3032)中的所述另一个光学元件的所述弯曲表面（3033) 的曲率半径不同。
12. 根据权利要求1至4中任一项所述的平视显示设备，其中 所述多个光学元件（2032)中的所述一个光学元件沿所述多个光学元件（2032)的厚度 方向相对于所述多个光学元件（2032)中的所述另一个光学元件在所述一个光学元件与所 述另一个光学元件之间的边界（2035)处发生偏移， 所述多个光学元件（2032)中的所述一个光学元件的所述弯曲表面（2033)的曲率半径 (R)与所述多个光学元件（2032)中的所述另一个光学元件的所述弯曲表面（2033)的曲率 半径相等，并且 所述多个光学元件（2032)中的所述一个光学元件的宽度（W)与所述多个光学元件 (2032)中的所述另一个光学元件的宽度相等。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的平视显示设备，其中 所述多个光学元件（32, 2032, 3032,4032, 5032)形成于所述屏幕（30)的整个所述外表 面（31)之上。
【文档编号】G02B27/01GK104345458SQ201410389623
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2013年8月8日
【发明者】藤川卓之, 安藤浩, 山口昌之 申请人:株式会社电装