增强现实抬头显示装置、车辆及光波导的制备方法与流程

本发明涉及一种增强现实抬头显示装置、车辆及光波导的制备方法，属于显示设备。

背景技术：

1、抬头显示((head up display，hud)，在功能上充当了汽车信息“投影仪”的角色。该技术可以将汽车相关信息投影到驾驶员视线前方，从而减少驾驶过程中低头查看仪表或中控屏的频率。传统hud是一种光机电耦合部件，主要由主控pcb板、光源、显示介质、光学镜组、直流电机等组成构成，由显示光源经过多次镜面结构反射，将信息反射到透明介质(显示屏或挡风玻璃)上，从而使人眼看到仿佛悬浮在眼前的虚像。hud的使用大大提升驾驶舒适度和安全性，预计在2025年全球hud装机量将达到1500万台。

2、按照产品形态，目前主流的hud主要分为组合型(c-hud)和风挡型(w-hud)。技术上c-hud光学结构简单，设计相对容易，但其显示尺寸与投影距离有限，且可能在车辆碰撞时会对驾驶员产生二次伤害；w-hud显示效果更加一体化，但其光学结构复杂，设计与布置难度较高，占据体积大，且其光学原理需要配合复杂面型的挡风玻璃，无疑增加了制备与量产难度。

3、近年来兴起的基于光波导实现的增强现实抬头显示(ar-hud)，将数字图像叠加在车外真实环境上，使得驾驶员获得增强现实的视觉效果，可用于ar导航、自适应巡航、车道偏离预警等。

4、由于ar-hud与目前主流的c-hud和w-hud相比，具备体积小、投影距离远、视场角大、普适性高等特点。现有技术中，ar-hud中光波导均是平面光波导，为扩大眼动范围，需要增大光波导的表面积，这极大的带来了ar-hud前装的困难。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具备更小的表面积、更合理的空间分布且更大的前装容差的增强现实抬头显示装置。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种增强现实抬头显示装置，包括图像单元、光波导单元和反射单元，所述图像单元用于产生图像光线且引导所述图像光线入射至所述光波导单元的表面，所述光波导单元将所述图像光线传导并朝向所述反射单元射出，所述反射单元将所述图像光线反射至人眼并产生虚像，所述光波导单元包括至少一层光波导，所述光波导包括至少两个光连接的光波导部，相邻两个所述光波导部表面所在的平面具有夹角。

3、进一步地，相邻两个所述光波导部表面所在的平面互相垂直。

4、进一步地，所述光波导包括靠近所述图像单元设置的第一光波导部和靠近所述反射单元设置的第二光波导部，所述光波导单元还包括设置在所述第一光波导部一侧的第一遮光层和设置在所述第二光波导部一侧的第二遮光层，所述第一遮光层用以吸收从所述第一光波导部透射出的光线，所述第二遮光层用以吸收从所述第二光波导部透射和/或反射出的光线以及从外界透射进入的太阳光线。

5、进一步地，所述第一遮光层和所述第二遮光层与所述光波导之间具有间隙。

6、进一步地，所述图像单元和所述第一遮光层相对设置在所述第一光波导部的两侧；所述反射单元和所述第二遮光层相对设置在所述第二光波导部的两侧。

7、进一步地，所述第一遮光层和所述第二遮光层对可见光波段的吸收率大于60％。

8、进一步地，所述光波导表面设置有耦入区域和耦出区域，所述耦入区域被配置为使得入射的所述图像光线被耦合到所述光波导中并沿所述光波导传导至所述耦出区域，所述耦出区域被配置为将所述波导中的图像光线射出，所述耦入区域设置在所述第一光波导部上，所述耦出区域设置在所述第二光波导部上。

9、进一步地，所述第一遮光层在所述第一光波导部表面的投射区域覆盖所述耦入区域在所述第一光波导部表面的投射区域。

10、进一步地，所述第二遮光层在所述第二光波导部表面的投射区域覆盖所述耦出区域在所述第二光波导部表面的投射区域。

11、本发明还提供一种用以制备如上所述的光波导的制备方法，所述方法包括：

12、s1：制备具有纳米结构的母版；

13、s2：通过纳米压印工艺，将所述母版上的纳米结构转移到子版；

14、s3：通过纳米压印工艺，将所述子版的纳米结构转移到至少两个光波导部上；

15、s4：在光波导部中添加折射率匹配固化剂，通过固化形成光波导部粘连，得到光波导。

16、本发明还提供一种车辆，包括如上所述的增强现实抬头显示装置。

17、本发明的有益效果在于：本发明所示的增强现实抬头显示装置的光波导包括至少两个光连接的光波导部，相邻两个光波导部表面所在的平面具有夹角，从而相比于平面型ar-hud，其具备更小的表面积、更合理的空间分布且更大的前装容差，该增强现实抬头显示装置具备大视场、小体积、远虚像距离的性能、且结构简单，同时适用于大多数挡风玻璃，具备高的量产普适性。

18、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

技术特征：

1.一种增强现实抬头显示装置，其特征在于，包括图像单元、光波导单元和反射单元，所述图像单元用于产生图像光线且引导所述图像光线入射至所述光波导单元的表面，所述光波导单元将所述图像光线传导并朝向所述反射单元射出，所述反射单元将所述图像光线反射至人眼并产生虚像，所述光波导单元包括至少一层光波导，所述光波导包括至少两个光连接的光波导部，相邻两个所述光波导部表面所在的平面具有夹角。

2.如权利要求1所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，相邻两个所述光波导部表面所在的平面互相垂直。

3.如权利要求1所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，所述光波导包括靠近所述图像单元设置的第一光波导部和靠近所述反射单元设置的第二光波导部，所述光波导单元还包括设置在所述第一光波导部一侧的第一遮光层和设置在所述第二光波导部一侧的第二遮光层，所述第一遮光层用以吸收从所述第一光波导部透射出的光线，所述第二遮光层用以吸收从所述第二光波导部透射和/或反射出的光线以及从外界透射进入的太阳光线。

4.如权利要求3所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，所述第一遮光层和所述第二遮光层与所述光波导之间具有间隙。

5.如权利要求3所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，所述图像单元和所述第一遮光层相对设置在所述第一光波导部的两侧；所述反射单元和所述第二遮光层相对设置在所述第二光波导部的两侧。

6.如权利要求3所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，所述第一遮光层和所述第二遮光层对可见光波段的吸收率大于60％。

7.如权利要求3所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，所述光波导表面设置有耦入区域和耦出区域，所述耦入区域被配置为使得入射的所述图像光线被耦合到所述光波导中并沿所述光波导传导至所述耦出区域，所述耦出区域被配置为将所述波导中的图像光线射出，所述耦入区域设置在所述第一光波导部上，所述耦出区域设置在所述第二光波导部上。

8.如权利要求7所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，所述第一遮光层在所述第一光波导部表面的投射区域覆盖所述耦入区域在所述第一光波导部表面的投射区域。

9.如权利要求7所述的增强现实抬头显示装置，其特征在于，所述第二遮光层在所述第二光波导部表面的投射区域覆盖所述耦出区域在所述第二光波导部表面的投射区域。

10.一种用以制备如权利要求1-9任一项所述的光波导的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

11.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的增强现实抬头显示装置。

技术总结
本申请涉及一种增强现实抬头显示装置，包括图像单元、光波导单元和反射单元，图像单元用于产生图像光线且引导图像光线入射至光波导单元的表面，光波导单元将图像光线传导并朝向反射单元射出，反射单元将图像光线反射至人眼并产生虚像，光波导单元包括至少一层光波导，光波导包括至少两个光连接的光波导部，相邻两个所述光波导部表面所在的平面具有夹角，从而相比于平面型AR‑HUD，其具备更小的表面积、更合理的空间分布且更大的前装容差，该增强现实抬头显示装置具备大视场、小体积、远虚像距离的性能、且结构简单，同时适用于大多数挡风玻璃，具备高的量产普适性。

技术研发人员：罗明辉,乔文,成堂东,杨明,朱平,周振,陈林森
受保护的技术使用者：苏州苏大维格科技集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12