用于车辆的视野显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于车辆的视野显示装置(Blickfeldanzeige)。
【背景技术】
[0002]视野显示装置为显示设备，利用所述显示设备，信息能够渐显入车辆乘客的视野。例如，驾驶员辅助系统的信息能够被渐显入驾驶员的视野。视野显示装置也被已知为抬头显示器或缩写HUD (Head up Display)。视野显示装置照亮透明的具有信息图像的平面或窗口平面，以至于所述信息的成像光反射到观察者的眼中，所述观察者看透透明的平面。相对于仪表板上的常规显示装置，视野显示装置提供了如下优点:观察者无需将视野从实际的交通状况中转移走，以探测借助所述视野显示装置传达的信息。另一个优点是，驾驶员无需在驾驶场景和HUD图像内容两者之间再聚焦。驾驶员的每只眼睛的焦距在看读数时几乎是无穷大的。所述优点导致视野显示装置扩展得越来越大。为了在视野显示装置中显示接触模拟功能，需要成像透镜，所述成像透镜与传统的视野显示装置相比能实现更大的视野(例如8° X5° )以及更大的像距(例如大于10m)。这带来的结果是，光学元件的数量以及光路变大。变大的光路和更高的光学元件数量导致视野显示装置需要更多的结构空间。
[0003]文献DE 10 2007 047232 Al说明了一种用于机动车的具有投影单元的视野显示装置，所述投影单元具有用于产生实时图像的图像信号发生器以及用于观察实时图像的结合器。
[0004]文献DE 38 79044 T2说明了用于视野显示装置的用于将对象、例如在阴极射线管的屏幕上显示的信息的平行光像投影到例如飞机飞行员的可视范围内的光学系统，并且文献DE 38 79044 T2尤其可以在这样的系统中使用，所述系统将光学传递用于形成在准直透镜或平行光镜的焦平面内的对象的中间图像。
【发明内容】
[0005]在这种背景下，本发明提出了一种根据独立权利要求所述的、用于车辆的视野显示装置。由从属权利要求以及后续的说明书中得出有利的设计方案。
[0006]视野显示装置的两个光学元件之间的中心聚焦部能够减少视野显示装置需要的结构空间。当在两个空间方向上起作用的中心聚焦部导致成像误差时，可以利用其他的光学元件修正该误差。当所述中心聚焦部仅沿一空间方向起作用时，对所述光学元件的需求降低。特别地，在一个方向、特别是垂直方向上的构造空间同时得到最大节约时，所述成像误差的数量减少。接触模拟的视野显示装置与传统的视野显示装置相比可以具有更大的视野，这会导致光学元件的数量越来越大并且构造空间越来越大。在此提供用于减少结构空间的中心聚焦部。
[0007]提供一种用于车辆的视野显示装置，所述视野显示装置用于沿车辆乘客的视线方向显示图像信息，其中所述视野显示装置具有以下特征:光学元件，构造所述光学元件以形成承载图像信息的光束体，所述光束体具有沿空间方向起作用的中心聚焦部。
[0008]车辆可以具有视野显示装置。所述车辆可以是机动车、特别是轿车、载货车或轨道车辆。所述视野显示装置也可以称为抬头显示器或者HUD。视野显示装置也可以理解为视野显示机构或替代地理解为视线方向显示机构。视野显示装置可以被理解为显示设备，利用所述显示设备，在车辆中信息可以以图像信息、例如驾驶员辅助系统的信息的形式被渐显入车辆乘客的视线方向内。所述视野显示装置可以具有至少两个光学元件。所述视野显示装置可以具有一个投影面。所述投影面可以称为组合器。透明的车辆元件，例如挡风玻璃，可以被用作投影面。投影面也可以是反射的透光的元件。所述投影面可以将外界信息与图像信息，也就是人工产生的信息叠加或组合。视野显示装置可以具有投影单元，所述投影单元具有用于产生图像信息作为虚拟图像的图像信号发生器，并且所述视野显示装置还具有用于观察所述虚拟图像的投影面，其中所述至少两个光学元件布置在图像信号发生器和投影面之间的光路上。车辆乘客可以是驾驶员以及同时地或者替代地是车辆同乘者。光学元件可以理解为用于引导光的机构。光学元件可以构造为透光的或反射的，例如构造为透镜、反射镜或衍射元件。光束可以从图像信号发生器通过所述光学元件引导到投影面上。所述光学元件可以概括地称为光学组件。所述光学元件的特性可以为准直仪的以及同时地或替代地为偏向仪的特性。所述光学元件可以将承载着图像信息的光束体从图像信号发生器引导到投影面上。光束的最大空间分布范围可以称为光束体，所述光束通过光学元件被引导。中心聚焦部可以理解为两个光学元件之间的光束体的中心。
[0009]根据本发明的实施方式，中心聚焦部在中心聚焦部区域中可以与的视野显示装置的光轴垂直。直线可以称为光轴，所述直线通过单独的光学元件的轴线形成并且与单独的光学元件的对称轴一致。严格地说，所述光学系统在使用挡风玻璃作为投影面的情况下并不是真正对称的。在此，除了折叠式反射镜之外，被使用的反射镜通常是光学自由曲面。在使用单个的组合器作为投影面时，所述系统通常是轴对称的。
[0010]在实施方式中将视野显示装置构造为接触模拟视野显示装置也是有利的。接触模拟的视野显示装置的显示元件可以理解为接触模拟的信息，所述视野显示装置如此渐显入车辆乘客的实时视线中，好像其为外界的固定构件。导航箭头例如可以如此显示，好像其直接存在于街道上。
[0011]在一种实施方式中，可以细长地形成所述中心聚焦部。中心聚焦部由此可以显示一个平面，所述平面的长度大于其宽度。这可以通过合适地成形的光学元件实现。中心聚焦部的平面例如可以为椭圆形或矩形。
[0012]在此，细长地形成的中心聚焦部可以具有主延伸方向，所述主延伸方向平行于图像信息的主延伸方向定向。所述图像信息可以具有基本上为矩形的外部形状。
[0013]光学元件可以构造为反射的。所述光学元件可以构造为屈光的。所述光学元件可以构造为衍射的。所述光学元件可以构造为反射的并且同时地或替代地屈光的并且同时地或替代地衍射的。所述光学元件可以概括地称为光具组(Optik)。
[0014]所述中心聚焦部可以仅仅沿一空间方向构造。所述空间方向可以垂直于光轴定向。这可以理解为，所述图像信息基于中心聚焦部经受轴线反射。轴线反射的反射轴在此可以垂直于所述空间方向并且垂直于所述光轴定向。这样的中心聚焦部例如可能由圆柱形的光学元件造成。
[0015]此外根据一种实施方式，所述中心聚焦部可以仅仅构造在矢状面(Sagittalebene)中。替代地，所述中心聚焦部可以仅仅构造在子午面(Merid1nalebene)中。
[0016]此外，所述视野显示装置具有用于产生图像信息的图像信号发生器以及用于观察虚拟图像的投影面，其中所述至少两个光学元件布置在所述图像信号发生器和所述投影面之间的光路上。所述图像信号发生器和所述投影面可以称为显示机构。所述图像信号发生器可以构造为投影单元。由图像信号发生器产生的图像信息通过光具组以及投影面观察为虚拟图像。从这层意义上说，所述图像信号发生器不“产生”虚拟图像，而是只有图像信号发生器与光具组一起才会。
[0017]所述视野显示装置可以具有至少一个另外的光学元件。在此，所述至少一个另外的光学元件可以构造为反射的。反射的光学元件可以偏转视野显示装置的光路并且实现更紧凑的结构空间。在实施方式中，所述视野显示装置可以具有至少一个第三光学元件，其中所述至少一个附加的光学元件构造为反射的。具有反射的第四光学元件的实施方式也可以实现有利的并且同时地或替代地更紧凑的结构空间。
[0018]与传统的视野显示装置相比更大的视野以及与此相伴的光学元件更大的数量是显示接触模拟的信息所必需的。出于该原因，接触模拟的视野显示装置(接触模拟的抬头显示器或HUD)的成像光具组可能需要更大的体积作为传统的视野显示装置。为了避免与仪表板中的、特别是具有转向柱、空调设备、换气软管等的组件碰撞，可以通过提高成像规模并且由此缩短光路减少接触模拟的视野显示装置的必要的结构空间。光学元件的数量始终不变时，图像质量可能会因此降低。更进一步地，高尺寸的成像规模(>20)可能会导致较高的关于表面质量的要求以及耐受性的要求。
[0019]为了避免这种情况并且将多元件的成像光具组的光束体最小化，提供使用中心聚焦部。为了避免所述中心聚焦部影响图像质量，可以再次完全补偿对于所述中心聚焦部必需的较大的表面弯曲。在此应注意，视野显示装置图像以及眼睛盒的矩形的长宽比会导致，沿着更长的图像，所述实现中心聚焦部的表面弯曲比沿着更短的轴线外倾得更厉害。如果这导致了成像误差，该成像误差可以通过其他的光学元件被补偿。
[0020]根据一种实施方式，仅沿一方向作用的中心聚焦部垂直于光的扩展方向被使用。在此，所述中心聚焦部可以细长地形成并且关于其纵轴线平行于所述视野显示装置图像的更长的延展方向定向。所述中心聚焦部因此可以在矢状面或子午面中、然而无法同时在两个面中实现。
[0021]也就是说，对于实现所述中心聚焦部所必需的附加的表面弯曲仅仅沿着所述光学元件的较短的延展方向进行，由此，上述附加地产生的成像误差可以被维持在较低水平。更进一步地，所述结构空间的节约可以在垂直方向上达到最大，由此可以避免与转向柱碰撞。利用该方法，可以实现非常紧凑的接触模拟的视野显示装置。
【附图说明】
[0022]接下来根据附图示例性地对本发明进行详细阐述:
图1是根据本发明的一种实施例的在车辆中的视野显示装置的示意图；
图2是根据本发明的一种实施例的视野显示装置的示意图；
图3是视野显示装置的光学元件的示意图； 图4是根据本发明的一种实施例的视野显示装置的光学元件；
图5a和5b示出了根据本发明实施例所述的视野显示装置的光学元件的示意图；
图6是用于根据本发明的一种实施例的接触模拟的视野显示装置的光具组；
图7是根据本发明的一种实施例的接触模拟的视野显示装置；
图8是根据本发明的一种实施例的接触模拟的视野显示装置；以及图9是根据本发明的一种实施例的接触模拟的视野显示装置。
[0023]在接下来对本发明的优选的实施例的说明中，相同或相似的附图标记被用于在不同附图中被示出并且相似地作用的元件，其中对这些元件不进行重复说明。
【具体实施方式】
[0024]图1示出了根据本发明的一种实施例的、在车辆110中的视野显示装置100的示意图。所述视野显示装置100作为抬头显示器(Head up Display)布置在车辆110中。示出的视野显示装置100包括图像信号发生器(Bildgeber)120、第一光学元件130、第二光学元件132、第三光学元件134，并且将车辆110的挡风玻璃140用作投影面。所述挡风玻璃140是反射的、透光的玻璃。
[0025]所述视野显示装置100具有光轴150。构造所述图像信号发生器120以