全息平视显示装置的制作方法

技术特征：
1.一种包括至少一个光模块(12)的平视显示装置(10)，其中，每个光模块(12)由至少一个光源(11)和至少一个空间光调制器(13)组成，所述至少一个空间光调制器(13)显示计算机生成的全息图以在空间上调制从所述至少一个光源(11)入射的光，其特征在于；所述至少一个光模块(12)形成携带全息图像信息的期望调制光束(14)和非期望光束(141)；其中，非期望光束(141)被光学过滤装置(15)阻挡；而传输通过所述光学过滤装置(15)的所述期望调制光束(14)在出射光瞳平面(17)上形成至少一个出射光瞳(16)以用于观看平视显示器内容；并且其中，由所述至少一个光模块(12)中的每个光模块创建的所述出射光瞳(16)被使用光学转向设备(18)跨所述出射光瞳平面(17)能够转向。2.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述光学转向设备(18)包括能够旋转的转向镜(23)。3.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述光学转向设备(18)包括em致动电机、万向节电机、步进电机或2轴致动器形式的致动装置。4.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述光学转向设备(18)包括至少一个声光扫描器(36)。5.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述出射光瞳(16)使用成像透镜(22)而形成。6.根据权利要求5所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述成像透镜(22)包括具有光焦度的至少一个表面，所述至少一个表面由反射透镜、衍射透镜、折射透镜、自由形态光学元件、全息光学元件或其组合组成。7.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述出射光瞳(16)是所述空间光调制器(13)的光学共轭。8.根据权利要求5所述的平视显示装置(10)，其特征在于，由所述成像透镜(22)形成的两个出射光瞳(16)由值在52mm至75mm范围内的瞳距(ipd)(24)分隔。9.根据权利要求8所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述瞳距(ipd)(24)通过cgh计算软件在算法上能够调整。10.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述装置被配置成执行像差校正算法。11.根据权利要求10所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述装置进一步包括附加转向镜(23)，所述附加转向镜(23)使所述两个出射光瞳(16)在所述出射光瞳平面(17)中旋转以补偿用户的头部移动。12.根据权利要求11所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述转向镜(23)针对左眼出射光瞳(16)和右眼出射光瞳(16)两者一起跨所述出射光瞳平面(17)执行转向。13.根据权利要求5和11所述的平视显示装置(10)，其特征在于，通过使所述转向镜(23)通光孔小于所述成像透镜(22)通光孔，将所述转向镜(23)放置在空间光调制器(13)之后。14.根据权利要求5和11所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述转向镜(23)被放置在所述成像透镜(22)与所述出射光瞳平面(17)之间。15.根据权利要求2所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述能够旋转的转向镜(23)被配置成将所述期望调制光束(14)引导至挡风玻璃(101)的方向。
16.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，由与所述用户的两只眼睛对准的所述两个出射光瞳(16)中的每个出射光瞳提供的视场在所述成像透镜(22)或所述转向镜(23)处提供完全的双眼重叠。17.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述空间光调制器(13)同时生成针对所述用户的眼睛(21)出现在不同深度处的全息图像内容。18.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述计算机生成的全息图包含针对所述用户的眼睛(21)出现在不同深度处的多个虚像(105)信息。19.根据权利要求11所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述转向镜(23)被放置在与空间光调制器(13)的光学共轭平面基本重合的平面上。20.根据权利要求11所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述转向镜(23)被放置在所述光模块(12)与所述成像透镜(22)之间。20.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述光源(11)是所述出射光瞳(16)的光学共轭。22.根据权利要求21所述的平视显示装置(10)，其特征在于，空间光调制器图像(25)出现在朝向挡风玻璃(101)远离所述出射光瞳平面(17)25cm至100cm之间的距离处。23.根据权利要求21所述的平视显示装置(10)，其特征在于，空间光调制器图像(25)出现在朝向挡风玻璃(101)远离所述出射光瞳平面(17)100cm至500cm之间的距离处。24.根据权利要求21所述的平视显示装置(10)，其特征在于，空间光调制器图像(25)出现在远离挡风玻璃(101)所述出射光瞳平面(17)后面。25.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述空间光调制器(13)是仅相位装置。26.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述空间光调制器(13)是光学组合的slm的平铺阵列的装置。27.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述slm(13)在空间上调制来自所述光源(11)的入射光的相位、强度或组合。28.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述空间光调制器(13)进一步包括包含滤色器的至少两个区段，并且其中，所述slm图像(25)出现在所述全息图的观看体积之外。29.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述光源(11)是led、超发光led、激光二极管或耦合到光纤的激光光源。30.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述光源(11)使用离轴照明或波导片入射到所述slm(13)上。31.根据权利要求8所述的平视显示装置(10)，其特征在于，计算由所述slm(13)显示的计算机生成的全息图，使得根据所述用户的ipd(24)来调整在所述出射光瞳平面(17)上形成的所述出射光瞳(16)。32.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，计算由所述slm(13)显示的计算机生成的全息图，使得根据所述用户的眼睛(21)的瞳孔中心的位置来偏移在所述出射光瞳平面(17)上形成的所述出射光瞳(16)。33.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述装置(10)包括：头部追
踪系统(19)，所述头部追踪系统(19)被配置成追踪所述用户头部的位移和所述用户的眼睛(21)瞳孔的中心位置；以及处理装置(20)，所述处理装置(20)实现对所述光学转向设备(18)的控制。34.根据权利要求33所述的平视显示装置(10)，其特征在于，光学转向设备(18)是光源阵列(28)中的至少一个光源(11)。35.根据权利要求33所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述光模块(12)中的指向光源在用户的面部上形成追踪光斑(27)，其中，所述追踪光斑(27)的坐标由所述头部追踪系统(19)检测。36.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，光学转向设备(18)包括转向镜(23)，所述转向镜(23)调整ipd(24)、出射光瞳平面(17)在轴向方向上的位置或所述出射光瞳(16)的竖直偏移。37.根据权利要求8所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述cgh计算算法被用于调整ipd(24)、出射光瞳平面(17)在轴向方向上的位置或所述出射光瞳(16)的竖直偏移。38.根据权利要求34所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述光源(11)响应于由所述头部追踪系统(19)追踪的所述眼睛瞳孔位置的改变能够移动。39.根据权利要求33所述的平视显示装置(10)，其特征在于，根据检测到的用户的眼睛(21)的瞳孔位置，所述处理装置(20)将信号传送至：所述光源阵列(28)使得一次选择性地激活一个光源(11)，以及所述slm(13)，所述slm被驱动使得上传新的计算机生成的全息图。40.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述装置(10)是全色显示装置并且所述光源(11)以时间顺序方式生成不同波长的相干光波。41.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述光学过滤装置(15)是位于所述slm(13)之后的空间滤光器(151)，以在所述非期望光束(141)到达所述出射光瞳平面(17)之前将所述非期望光束(141)滤除。42.根据前述权利要求中任一项所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述光学过滤装置(15)是二进制液晶快门，其中，使用来自所述头部追踪系统(19)的输入来选择其打开窗口。43.根据前述权利要求中任一项所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述光学过滤装置(15)被放置在形成在所述用户的眼睛(21)与所述空间光调制器(13)之间的中间图像平面(32)上。44.根据前述权利要求中任一项所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述光学过滤装置(15)是位于所述slm(13)之后的角度选择滤光器，诸如hoe、棱镜或衍射光栅，以在所述非期望光束(141)到达所述出射光瞳平面(17)之前将所述非期望光束(141)滤除。45.根据前述权利要求中任一项所述的平视显示装置(10)，其特征在于，所述slm(13)数据是头部追踪数据、瞳孔追踪数据和来自车辆传感器的数据的函数。46.根据前述权利要求中任一项所述的平视显示装置(10)，所述平视显示装置被生产为嵌入在所述车辆中。47.根据权利要求10所述的平视显示装置(10)，像差补偿包括与包括楔形挡风玻璃(101)形式的挡风玻璃(101)的结构形式相关的像差。
48.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，通过竖直移动所述至少一个出射光瞳(16)，用cgh计算软件在算法上补偿用户头部倾斜。49.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，通过机械地竖直移动至少一个光模块(12)以改变对应出射光瞳(16)的位置来补偿用户头部倾斜。50.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，通过倾斜或移动镜组件(38)以使来自至少一个光模块(12)的所述光转向以改变所述出射光瞳(16)的位置来补偿用户头部倾斜。51.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，通过在所述光模块(12)之后添加放大棱镜对(37)能够调整所述图像的纵横比。52.根据权利要求1所述的平视显示装置(10)，其特征在于，通过在所述光模块(12)内添加放大棱镜对(37)能够调整所述图像的纵横比。53.一种全息平视显示系统，包括处理装置(20)和平视显示装置(10)，其特征在于；所述系统进一步包括在挡风玻璃(101)上或附近的围绕由至少一个光模块(12)提供的中央视觉(28)区域的外围显示器(29)。54.根据权利要求53所述的全息平视显示系统，其特征在于，所述系统进一步包括外围显示器(29)区域。55.根据权利要求53所述的全息平视显示系统，其特征在于，所述外围显示器(29)区域提供预定分辨率的视觉，并且所述外围视觉在所述凹式显示器(31)的中央视觉(30)区域中变暗。56.根据权利要求53所述的全息平视显示系统，其特征在于，所述外围显示器(29)是部分透明的屏幕，其中使用投影光学器件形成所述图像。

技术总结
本发明涉及一种平视显示器形式的装置和系统，其旨在用于在诸如车辆挡风玻璃(101)的内表面的表面上显示投影图像。本发明更具体地涉及一种全息平视显示装置(10)，包括光源(11)以及空间光调制器(13)的光模块(12)，一旦使用光学过滤装置(15)过滤未调制光束(14)，该空间光调制器显示计算机生成的全息图。所述HUD装置(10)还包括用于根据瞳距(24)进行测量和调整的头部追踪系统(19)、用于进行与其相关的所述调整和处理的处理装置(20)以及光学转向设备(18)。备(18)。备(18)。


技术研发人员：哈坎
受保护的技术使用者：赛伊视觉公司
技术研发日：2019.02.12
技术公布日：2021/9/22