一种无重影像的高能量利用率增强现实抬头显示系统的制作方法

本发明涉及增强现实，特别涉及一种无重影像的高能量利用率增强现实抬头显示系统。

背景技术：

1、抬头显示能够提升驾驶员的安全性和体验感，在车载市场的应用以及市场占有率逐步提升，具有重要的价值。

2、目前，基于普通风挡反射式的增强现实抬头显示系统中存在两大问题：(1)由于普通风挡前后表面反射导致观看到的图像出现重影像；(2)普通风挡玻璃的反射率低，大量图像光透射浪费，导致整个增强现实显示系统的效率降低。第一个问题的解决方式主要是在普通风挡玻璃中嵌入楔形夹层膜，使得通过风挡前后表面反射后的光线位于同一方向上，从而减弱重影像的存在或消除重影像，但是采用楔形夹层膜的风挡玻璃的成本相比于普通风挡玻璃的成本高很多，不利于市场推广应用(普通风挡玻璃定义为：未嵌楔形膜的风挡玻璃，直接使用传统的hud系统进行投影显示存在重影像问题)；第二个问题的解决通常通过在普通风挡上贴膜增加反射率以提升能量利用率，但由于普通风挡玻璃的安全性要求，反射率不高于20％，仍然导致大量的能量浪费。

3、研发出一种无重影像的高能量利用率的的抬头显示系统至关重要。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提出一种无重影像的高能量利用率增强现实抬头显示系统，旨在解决现有增强现实显示系统能量利用率低以及通过普通风挡反射存在重影像问题。

2、为实现上述目的，本发明提出一种无重影像的高能量利用率增强现实抬头显示系统，包括：图像生成单元、投影系统、全息光学元件、普通风挡玻璃、控制单元、控和制软件；

3、所述图像生成单元用于产生所需显示的图像源；所述投影系统用于对所述图像源产生的图像进行投影放大；所述全息光学元件位于所述普通风挡玻璃内表面，用于接收来自所述投影系统的图像并将所述图像衍射至人眼观看区域，所述普通风挡玻璃用于承载所述全息光学元件；所述控制单元与车机系统相连接，用于存储及控制所述图像生成单元所需显示的图像；所述控制软件装载于所述控制单元的操作系统及应用软件，用于显示内容的控制；

4、所述图像生成单元产生的图像光通过所述投影系统后，投射至位于所述普通风挡玻璃内表面的所述全息光学元件上，一部分光满足反射定理在所述全息光学元件与空气的接触面上产生反射，反射光反向传播至远离驾驶员一侧，而被所述全息光学元件强烈衍射的再现光投射至人眼，另外有一部分直透光在所述普通风挡玻璃外表面与空气界面发生反射，透过所述普通风挡玻璃后入射至远离驾驶员的一侧。

5、本发明的进一步技术方案是，所述图像生成单元包括基于被动发光微显示屏的微型投影光机，或者主动发光的微型显示屏的微投影光机。

6、本发明的进一步技术方案是，所述基于被动发光微显示屏的微型投影光机为基于lcos显示屏、dmd显示屏或者lcd显示屏显示光机，所述基于被动发光微显示屏的微型投影光机包括照明光路部分以及投影光路部分。

7、本发明的进一步技术方案是，所述主动发光的微型显示屏的微投影光机为lbs激光扫描的微型投影光机，所述lbs激光扫描的微型投影光机包括投影镜头部分，但不包括照明光路部分。

8、本发明的进一步技术方案是，所述投影系统包括基于自由曲面反射镜组组成的投影系统或者基于光波导的投影系统，将所述图像生成单元产生的图像进行投影，投射至位于所述普通风挡玻璃上的体全息光学元件上。

9、本发明的进一步技术方案是，所述全息光学元件为体全息光学元件，采用激光干涉方式，体全息感光材料制作的衍射光学元件。

10、本发明的进一步技术方案是，所述控制单元包括存储芯片、数据处理芯片，所述存储芯片、数据处理芯片与所述图像生成单元相连用于存储及控制显示内容。

11、本发明无重影像的高能量利用率增强现实抬头显示系统的有益效果是：

12、本发明通过上述技术方案：包括：图像生成单元、投影系统、全息光学元件、普通风挡玻璃、控制单元、控和制软件；图像生成单元用于产生所需显示的图像源；投影系统用于对图像源产生的图像进行投影放大；全息光学元件位于普通风挡玻璃内表面，用于接收来自投影系统的图像并将图像衍射至人眼观看区域，普通风挡玻璃用于承载全息光学元件；控制单元与车机系统相连接，用于存储及控制图像生成单元所需显示的图像；控制软件装载于控制单元的操作系统及应用软件，用于显示内容的控制；图像生成单元产生的图像光通过投影系统后，透射至位于普通风挡玻璃内表面的全息光学元件上，一部分光满足反射定理在全息光学元件与空气的接触面上产生反射，反射光反向传播至远离驾驶员一侧，而被全息光学元件强烈衍射的再现光透射至人眼，另外有一部分直透光在普通风挡玻璃外表面与空气界面发生反射，透过普通风挡玻璃后入射至远离驾驶员的一侧，解决了现有增强现实显示系统能量利用率低以及通过普通风挡反射存在重影像问题。

技术特征：

1.一种无重影像的高能量利用率增强现实抬头显示系统，其特征在于，包括：图像生成单元、投影系统、全息光学元件、风挡玻璃、控制单元、和控制软件；

2.根据权利要求1所述的无重影像的高能量利用率增强现实抬头显示系统，其特征在于，所述图像生成单元包括基于被动发光微显示屏的微型投影光机，或者主动发光的微型显示屏的微投影光机。

3.根据权利要求2所述的无重影像的高能量利用率增强现实抬头显示系统，其特征在于，所述基于被动发光微显示屏的微型投影光机为基于lcos显示屏、dmd显示屏或者lcd显示屏显示光机，所述基于被动发光微显示屏的微型投影光机包括照明光路部分以及投影光路部分。

4.根据权利要求2所述的无重影像的高能量利用率增强现实抬头显示系统，其特征在于，所述主动发光的微型显示屏的微投影光机为lbs激光扫描的微型投影光机，所述lbs激光扫描的微型投影光机包括投影镜头部分，但不包括照明光路部分。

5.根据权利要求1所述的无重影像的高能量利用率增强现实抬头显示系统，其特征在于，所述投影系统包括基于自由曲面反射镜组组成的投影系统或者基于光波导的投影系统，将所述图像生成单元产生的图像进行投影，透射至位于所述风挡玻璃上的体全息光学元件上。

6.根据权利要求1所述的无重影像的高能量利用率增强现实抬头显示系统，其特征在于，所述全息光学元件为体全息光学元件，采用激光干涉方式，体全息感光材料制作的衍射光学元件。

7.根据权利要求1所述的无重影像的高能量利用率增强现实抬头显示系统，其特征在于，所述控制单元包括存储芯片、数据处理芯片，所述存储芯片、数据处理芯片与所述图像生成单元相连用于存储及控制显示内容。

技术总结
本发明公开了一种无重影像的高能量利用率增强现实抬头显示系统，其特征在于，包括：图像生成单元、投影系统、全息光学元件、风挡玻璃、控制单元、和控制软件；图像生成单元用于产生所需显示的图像源；投影系统用于对图像源产生的图像进行投影放大；全息光学元件位于风挡玻璃内表面，用于接收来自投影系统的图像并将图像衍射至人眼观看区域，风挡玻璃用于承载全息光学元件；控制单元与车机系统相连接，用于存储及控制图像生成单元所需显示的图像；控制软件装载于控制单元的操作系统，用于显示内容的控制；本发明解决了现有增强现实显示系统能量利用率低以及通过风挡反射存在重影像问题。

技术研发人员：杨鑫,侍强
受保护的技术使用者：苏州智云谷汽车电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15