具有用于减少结构空间的镜盒的平视显示器的制作方法

1.本发明涉及一种用于视野显示装置的投影单元，所述投影单元特别是可以应用在机动车或其他类型的交通工具中。视野显示装置构成为用于通过在交通工具的至少部分透明的反射玻璃、特别是挡风玻璃上的反射产生插入到用户的视野中的虚拟显示图像。本发明也涉及一种用于运行投影单元的方法和一种相应的视野显示装置以及一种配备有所述视野显示装置的交通工具。


背景技术：

2.视野显示装置特别是以名称平视显示器(hud)已知。例如在机动车中因此可以将希望的显示内容、例如关于速度限制或其他有用的导航和车辆操作提示或娱乐内容以虚拟显示图像的形式叠加在由驾驶员或其他乘客观察的、在交通工具之前的真实的环境图像上。为此，视野显示装置以经典的结构型式包括安置在仪表板的上侧之下的投影单元。所述投影单元通常包括产生图像的单元、例如显示器，以用于产生具有希望的显示内容的光射束以及合适的成像和投影光学组件，以便将光射束这样投到机动车的挡风玻璃或设置在所述挡风玻璃之前的组合玻璃上，使得所述光射束从该挡风玻璃或组合玻璃反射至用户的眼睛，以便在用户的视野中能产生虚拟显示图像。
3.在hud投影单元的经典的结构型式中，所述成像和投影光学组件正在光束路径中在显示器之后通常包括凹镜，所述凹镜的尺寸通常线性地与hud图像成比例。但结构空间在机动车的仪表板的区域中大多仅非常有限地存在。与此相对地，在机动车中的平视显示器应显示越来越大的图像并且适合于越来越广的应用、如增强现实(ar)或娱乐。
4.因为在经典的hud设计中更大的虚拟显示图像也需要更大的投影单元，因此这里存在集成与用户体验之间的经典的目标冲突。此外，经典的hud大多仅具有间隔开定义的距离的静态的图平面，这又强烈地局限其应用领域。


技术实现要素：

5.本发明的任务在于，给出一种用于视野显示装置的投影单元，利用所述投影单元可能的是，减少结构空间需求，而不缩减对于虚拟显示图像的显示可能性和/或甚至扩展对于虚拟显示图像的显示可能性。特别是应由此改善对于应用在机动车或其他陆用、空中或水运交通工具中的视野显示装置对于上述目的能力。
6.所述任务通过按照权利要求1所述的投影单元、按照并联权利要求所述的所属的运行方法、相应的视野显示装置和配备有所述视野显示装置的交通工具。
7.其他实施方案在从属权利要求中给出。所有在权利要求和以下对于投影单元的描述中提及的进一步的特征和效果在投影单元的运行方法、视野显示装置以及交通工具方面也适用，反之亦然。
8.按照第一方面规定一种用于视野显示装置的投影单元，所述投影单元特别是可以构成为用于应用在机动车或任意其他陆用、空中或水运交通工具中。所述视野显示装置特
别是平视显示器(hud)。
9.所述投影单元具有产生图像的单元(也称为pgu、成像单元)，所述产生图像的单元构成为用于产生具有希望的显示内容的光射束。在此可以涉及任意合适的产生图像的装置、例如lcd(液晶显示器)、dmd(数字微镜装置)、lcos(硅基液晶)或基于μled或oled的自发光的显示器等。
10.此外，所述投影单元包括镜盒，所述镜盒的对置的侧面通过金属线栅偏振器和反射器形成，以用于光学折叠由产生图像的单元产生的光射束。在此，金属线栅偏振器(也作为金属线格栅偏振器已知)具有如下特性，具有线偏振的光沿其垂直于金属线定向的透射方向透过并且反射沿垂直于此的方向(亦即平行于金属线)偏振的光。与金属线栅偏振器相对设置的反射器可以按照应用的要求、特别是按照光射束在镜盒中希望数量的向回反射而配备有不同的反射特性。所述反射器例如可以构成为传统的平面镜亦或构成为用于确定的与偏振相关的反射。
11.在此，所述镜盒这样相对于产生图像的单元设置和设计，使得由产生图像的单元产生的光射束通过金属线栅偏振器输入耦合到镜盒中，在镜盒之内在反射器上并且在金属线栅偏振器上经历预定数量的向回反射并且接着从镜盒输出耦合。
12.在此，所述金属线栅偏振器和所述反射器特别是大致平行于彼此间隔开例如约5mm至约100mm的间距设置，这又可以按照具体应用的空间和光学要求而不同地选择。该间距在此也称作镜盒的厚度。所述距离例如可以在内侧在镜盒的对置的侧面上测量。镜盒的厚度可以在这里说明类型的投影单元中是固定的(镜盒的静态的变型方案)亦或是可调整的(镜盒的动态的变型方案)，以便可以在镜盒中使光射束的光程长度变化。
13.在从镜盒输出耦合的光射束的光束路径中，投影单元特别是还可以具有合适的成像和/或投影光学组件、例如凹镜和/或其他折叠镜。
14.所述视野显示装置还包括设置在投影单元之外的、至少部分透明的反射玻璃，所述反射玻璃例如可以通过交通工具的挡风玻璃形成或者在用户的视野中的额外设置的组合玻璃。在此，所述投影单元构成为用于发出具有显示内容的光射束，所述光射束可以从设置在用户的视野中的反射玻璃反射至其眼睛，从而在用户的视野中在反射玻璃之前或之后产生虚拟显示图像。
15.这里提出的投影单元的构思在于，通过一种镜盒减少其结构空间需求。在此，光多次利用相同的结构空间，从而所述系统总体上能够制造得显著更小。以下描述这样的装置的一些不同的实施可能性。
16.因此通过这里提出的镜盒特别是可以在视野显示装置中显著地减轻开头所述的在集成与用户体验之间的目标冲突。镜盒还可以可选地提供如下可能性，即，通过其侧面的可运动的实施方案要么在相应可变的或可运动的图平面内要么在多个不同的图平面中同时示出虚拟显示图像。为此也在再下面说明一些示例性的实施可能性。
17.按照一种实施形式，在镜盒中还设有设置在反射器之前的偏振元件，所述偏振元件构成为用于将输入耦合的光射束的线偏振(亦即沿金属线栅偏振器的透射方向的线偏振)转换为圆偏振。换言之，偏振元件是一种光学构件、例如λ/4片，所述光学构件使一个偏振方向的光相对于垂直于此的偏振方向滞后四分之一波长。偏振元件特别是可以这样设置，使得光射束在每次入射在反射器上之前和在每次在其上反射之后经过所述偏振元件，
然而这不是强制性的。
18.在该实施形式的一种进一步扩展方案中，所述镜盒的反射器构成为用于仅反射圆偏振的光的如下旋转方向，光射束在第一次穿过偏振元件之后具有所述旋转方向。这例如可以通过相应设计的clc层(胆甾醇型液晶、亦即胆甾醇型液晶布置结构)实现。
19.在该进一步扩展变型方案中，所述光射束恰好一次从反射器向回反射至金属线栅偏振器。在此，所述光射束重新穿过偏振元件并且因此在入射在金属线栅偏振器上时又具有线偏振，然而这次垂直于其透射方向。因此，光射束也从金属线栅偏振器向回反射一次并且在此经历pi(180
°
)的相位突变。此后，所述光射束再一次穿过偏振元件并且在重新入射在反射器上时具有与先前相反的旋转方向的圆偏振。因此，光射束这次被反射器透过，亦即在总共两次向回反射之后又从镜盒输出耦合(参照图1a和2a)。
20.在上述实施形式的备选于此的进一步扩展方案中，所述镜盒的反射器构成为镜，所述镜每次都将光射束向回反射至金属线栅偏振器。在第一次时，所述光射束通过重复经过偏振元件具有垂直于金属线栅偏振器的透射方向的线偏振。因此，所述光射束也在金属线栅偏振器上向回反射并且在此经历pi(180
°
)的相位突变。在反射器上重新向回反射之后，所述光通过重新重复经过偏振元件又沿金属线栅偏振器的透射方向线偏振并且因此被该金属线栅偏振器透过，亦即在总共三次向回反射之后又从镜盒输出耦合(参见图1b和2b)。
21.为了将光射束尽可能无损耗地输入到镜盒中，所述产生图像的单元例如可以构成为用于产生具有沿金属线栅偏振器的透射方向的线偏振的光射束。
22.按照一种实施形式，所述镜盒的厚度等于金属线栅偏振器与反射器之间的间距，所述厚度能通过构成为可运动的金属线栅偏振器和/或构成为可运动的反射器来调整。由此，例如可以产生距用户的不同的显示图像距离的虚拟显示图像。如在再上面已经提及的，金属线栅偏振器和反射器在此特别是可以基本上平行于彼此延伸。
23.按照另一方面规定一种用于运行按照所述实施形式的投影单元的方法，在所述方法中，镜盒的厚度通过金属线栅偏振器或反射器的运动而动态调整。
24.在此，镜盒的厚度的变化例如可以在比用户的眼睛的时间分辨极限更长的时间区段上实施。按照这种方式，虚拟显示图像的显示图像距离可以对于用户不可察觉地改变。所述厚度的按该意义缓慢的变化可以在用户处例如产生一个图平面的印象，该图平面远离用户或朝向用户运动。所述用户在该方法变型方案中然而总是看到仅一个图平面。
25.备选或附加于此地，可以比用户的眼睛能够分辨而更快速地实施镜盒的两个或更多个不同的厚度的调整。由此可以在用户处在相同时间产生多个不同远离的图平面的印象。在此，如果操控所述产生图像的单元，使得与相应的厚度的调整同步地产生虚拟显示图像的仅一个所属的部分，这样对于用户看上去同时地间隔开不同显示图像距离地出现虚拟显示图像的这些不同部分。所述方法变型方案例如可以用于ar应用，以用于间隔开不同距离地显示在真实环境上定向的虚拟图像对象和/或以用于在虚拟显示图像中产生三维效果。
26.按照另一方面规定一种视野显示装置，所述视野显示装置特别是可以构成为用于应用在机动车或任意其他陆用、空中或水运交通工具中。例如可以涉及平视显示器(hud)。
27.如在再上面已经提及的，所述视野显示装置包括在此说明类型的投影单元以及设
置在用户的视野中的、至少部分透明的反射玻璃，所述反射玻璃构成为用于将由投影单元发出的光射束反射至针对用户的眼睛设置的空间区域(眼盒)。在此，实施方案和投影单元和反射玻璃的对侧的布置结构这样设计，使得为用户在穿过反射玻璃看时在反射玻璃之前或之后示出虚拟显示图像。特别是，所述视野显示装置还可以包括用于运行投影单元的控制单元，所述控制单元构成并且设置为用于自动化地执行这里说明的类型的在再上面或下面描述的方法。
28.按照另一方面规定一种交通工具、特别是机动车或任意其他陆用、空中或水运交通工具。所述交通工具包括挡风玻璃和设置在挡风玻璃之下的仪表板。此外，交通工具包括这里说明类型的视野显示装置，所述视野显示装置的反射玻璃通过挡风玻璃或在交通工具内侧设置在挡风玻璃之前的组合玻璃形成并且所述视野显示装置的投影单元设置在仪表板中。
29.简短总结：已经通过这里提出的镜盒的静态的实施方式并且也与其特殊配置的选择无关能够通过多次光学折叠光学的光束路径实现显著减少所需的hud结构空间。单单这点已经能够相对于现有技术收获巨大的有点。但还加上如下可能性，即，通过镜盒的厚度的变化动态地使至用户的图像间距变化和/或多个图平面看上去同时显示。镜盒的所述动态的实施方式又相对于具有仅一个唯一的静态的图平面的经典的hud构造型式提供明显的增值。
附图说明
30.以下借助于在附图中示出的示例更详细地阐述本发明的上述各方面及其实施形式和特殊的实施方案。所述附图出于直观表示的原因保持纯示意性：因此这些附图不应理解为按正确比例的。图中：
31.图1a示出用于交通工具的这里说明类型的视野显示装置的第一变型方案的侧向横剖视图，在所述视野显示装置的投影单元中，光射束的输入耦合和输出耦合在镜盒的不同的侧面上；
32.图1b示出用于交通工具的这里说明类型的视野显示装置的另一变型方案的侧向横剖视图，在所述视野显示装置的投影单元中，光射束的输入耦合和输出耦合在镜盒的相同的侧面上；
33.图2a示出图1a的视野显示装置的投影单元的局部的放大的侧向横剖视图，以用于阐述在镜盒中的光学组件和光射束的光束路径；
34.图2b示出图1b的视野显示装置的投影单元的局部的放大的侧向横剖视图，以用于阐述在镜盒中的光学组件和光射束的光束路径；
35.图3示出按照图2a的镜盒的侧向横剖视图，所述镜盒具有能动态调整的厚度，以用于改变光程长度；
36.图4a示出按照图2b的镜盒的侧向横剖视图，所述镜盒具有能通过可运动的金属线栅偏振器而动态调整的厚度，以用于改变光程长度；以及
37.图4b示出按照图2b的镜盒的侧向横剖视图，所述镜盒具有能通过可运动的反射器动态调整的厚度，以用于改变光程长度。
具体实施方式
38.所有在说明书中在再上面并且在以下权利要求中提及的、按照本发明的以上各方面的投影单元、视野显示装置、方法和交通工具的不同的实施形式、变型方案和特殊的实施方案特征可以实现在图1a至4b中所示的示例中。因此，以下不再次重复它们。相同的内容相应地适用于在再上面已经给出的关于图1a-4b中所示的各个特征的术语定义和效果。
39.图1a和1b分别以强烈简化的示意性的侧向横剖视图示出用于交通工具2的这里说明类型的视野显示装置1的一个示例，所述交通工具在该示例中为机动车。相应的视野显示装置1在该示例中构成为平视显示器(hud)。
40.图1a和图1b的视野显示装置1的不同之处在于，所述视野显示装置包括在此说明类型的投影单元3的两个在光学构造和光束路径方面不同的变型方案。这些不同之处在再下面参照图2a和2b详细阐述。
41.在图1a和1b中，交通工具2通过其挡风玻璃4和设置在挡风玻璃之下的仪表板5表示，所述仪表板具有安置在其中的投影单元3。投影单元3包括产生图像的单元6(也称为pgu、成像单元)，所述产生图像的单元在这种情况下纯示例性地实施为显示器。产生图像的单元6构成为用于产生具有希望的显示内容的光射束l。
42.光射束l在图1a-4b中示出，以用于仅通过光射束的中央射束阐述其光束路径，该中央射束例如从显示器中央引导到眼盒7的中央。在此，横向于射束传播方向的二维空间区域被理解为眼盒7，所述二维空间区域针对视野显示装置1的用户(这里为未示出的机动车驾驶员)的眼睛而确定。
43.此外，相应的投影单元3为了光学折叠由产生图像的单元6产生的光射束l而包括镜盒8，所述镜盒的对置的侧面8a和8b通过金属线栅偏振器9和反射器10形成。镜盒8相应这样构成，使得由产生图像的单元6产生的光射束l穿过金属线栅偏振器9进入到镜盒8中并且在从反射器10至金属线栅偏振器9和从金属线栅偏振器至反射器的预定数量的反射之后又离开镜盒8。
44.在此，光射束l在图1a中在镜盒8的对置的侧面8a和8b上输入耦合和输出耦合。物理上的作用机制参照图2a在再下面阐述。在该构造中，对于光射束l在镜盒8中的光学路径得出如下长度，所述长度变为了镜盒8的实际的厚度d的三倍。能清楚地看出由此造成的、与没有这种光学折叠的经典hud变型方案相比的结构空间减少。镜盒的厚度d等于反射器10与平行于此设置的金属线栅偏振器9之间的间距，所述镜盒的厚度在此例如可以在5mm至100mm的范围内运动。
45.在图1b中示出的构造与图1a的不同之处在于，光射束l在镜盒8的相同的侧面8a上输入耦合并且也输出耦合。各单个组件和作用机制部分强烈地与图1a/2a的变型方案不同，如再下面参照图2b更详细说明的那样。在投影单元3的该变型方案中，对于光射束l在镜盒7中的光学路径得出如下长度，所述长度变为了镜盒8的实际厚度d的四倍。也由此能清楚地看出与没有这种光学折叠的经典hud变型方案相比的结构空间减少。
46.在从镜盒8输出耦合的光射束l的光束路径中，在投影单元3中在该示例中不仅在图1a中而且在图1b中设置有凹镜11，所述凹镜将光射束l附加地以合适的方式成形并且朝向交通工具2的挡风玻璃4转向。挡风玻璃4在视野显示装置1中用作反射玻璃，所述反射玻璃将由投影单元3发出的光射束l反射至针对于用户的(这里驾驶员的)眼睛预定的眼盒7，
从而在其视野中在挡风玻璃4之后产生虚拟显示图像v(未更详细示出)。
47.以下借助于示出图1a的视野显示装置1的投影单元3的局部的放大的侧向横剖视图的图2a阐述镜盒8在投影单元3的该变型方案中的各单个元件和作用机制。镜盒8的各单个组件在该示例中如以下构成：
[0048]-在镜盒8的显示器侧的(亦即朝向产生图像的单元6的)侧面8a上的金属线栅偏振器9。所述金属线栅偏振器为了避免重影可以实施为单侧地亦或双侧地具有抗反射层。
[0049]-以λ/4片12的形式的偏振元件，以用于在镜盒8的对置的侧面8b上的相位滞后。
[0050]-特殊的反射器10，所述反射器仅反射某一旋转方向(右旋或左旋地)的圆偏振的光，但透射另一旋转方向。该反射器10设置在λ/4板那边并且例如通过clc层示出(clc＝胆甾醇型液晶)。
[0051]
图1a/2a的镜盒8的作用机制同样在图2a中示出。所述作用机制包括以下步骤：
[0052]
步骤s1。线偏振的光(以具有显示内容的光射束l形式)由显示器(亦即由产生图像的单元6)入射到金属线栅偏振器9上。在此，由显示器发出的光在该示例中已经这样偏振，使得所述光相对于金属线栅偏振器9沿透射方向振动。
[0053]
步骤s2。所述光现在位于镜盒8中并且入射到λ/4片上。该λ/4片将入射的光的偏振类型从线偏振改变为圆偏振。在此，所述λ/4片这样实施，使得圆偏振类型(右旋或左旋)准确地对应于被clc反射器10反射的圆偏振类型。现在圆偏振的光入射到clc反射器10上并且在那里反射。
[0054]
步骤s3。所述光重新穿过λ/4片并且由此又由圆偏振的光转换为线偏振的光。在此，新的振动方向相对于原始的线偏振方向转动90
°
，并且金属线栅偏振器9现在如镜那样起作用。
[0055]
步骤s4。在金属线栅偏振器9上反射时光还经历pi(180
°
)的相位突变。
[0056]
步骤s5。在穿过λ/4片时，所述光又变为圆偏振，但这次具有clc反射器10不反射的旋转方向(参照在步骤4中在金属线栅偏振器9上的相位突变)、亦即所述光现在离开镜盒8。
[0057]
以下借助示出按照图1b的视野显示装置1的投影单元3的局部的放大的侧向横剖视图的图2b阐述在投影单元3的一种变型方案中的镜盒8的各单个元件和作用机制，所述变型方案具有备选于图1a/2a的构造。镜盒8的各单个组件在该示例中如下构成：
[0058]-在镜盒8的显示器侧的(亦即朝向产生图像的单元6的)侧面8a上的金属线栅偏振器9。所述金属线栅偏振器为了避免重影可以实施为单侧地亦或双侧地具有抗反射层。
[0059]-以λ/4片12形式的偏振元件，以用于在镜盒8的对置的侧面8b上的相位滞后。
[0060]-以镜形式的反射器10，所述反射器设置在λ/4片12那边。
[0061]
图1b/2b的镜盒8的作用机制同样在图2b中示出。所述作用机制包括如下步骤：
[0062]-步骤s1。线偏振的光(以具有显示内容的光射束l的形式)从显示器(亦即从产生图像的单元6)入射到金属线栅偏振器9上。在此，由显示器发出的光在该示例中已经这样偏振，使得所述光相对于金属线栅偏振器9沿透射方向振动。
[0063]-2。所述光入射到λ/4片12上，此后入射到镜(反射器10)上并且又穿过λ/4片12。所述光收获90
°
的相位移动并且现在相对于在步骤s1中输入耦合的光交叉地线偏振。
[0064]-3。所述光入射到金属线栅偏振器9上并且以该偏振在金属线栅偏振器9上反射。
[0065]-4。所述光然后重新入射到λ/4片12上，此后入射到镜(亦即反射器10)上并且又穿
过λ/4片12。所述光这样获得另外90
°
的相位移动(因此总共90+90
°
＝180
°
)并且相对于原始输入耦合的光平行地线偏振。
[0066]-5。所述光以该偏振重新入射到金属线栅偏振器9上，这次所述光可以经过所述金属线栅偏振器并且因此离开镜盒8。。
[0067]
以下借助图3、4a和4b示出用于利用按照图1a/2a和1b/2b的投影单元3的构造使图平面的间距变化的可能性(或者显示图像距离，为用户以所述显示图像距离示出虚拟显示图像v)。所有以下的实施变型方案基于使镜盒8的厚度(参见图2a和图2b)变化，其方式为，其侧面8a或8b之一关于另一个如在图3、4a和4b所示的那样移动。显示图像距离的这种类型变化例如可以具有如下优点：
[0068]-显示器(或更普遍地：产生图像的单元6)无须移动，而是可以在投影单元3之内机械上保持固定；
[0069]-镜盒8的厚度d的小的变化δd已经具有(与特殊的配置、例如在图2a/3中或在图2b/4a/4b中)在光射束l的光学路径中的两倍或甚至四倍的延长效果2*δd或4*δd。因此须利用镜盒8的运动实现明显更短的路程来达到图平面间距的显著变化。
[0070]
这样图3示出按照图2a的镜盒8的侧向横剖视图，所述镜盒具有能动态调整的厚度d，以用于通过移动金属线栅偏振器9来改变光射束l的光程长度。在镜盒8的该配置中是移动金属线栅偏振器9还是移动clc反射器10不造成区别。在这种情况下，由光学路径的厚度变化δd得出约两倍的延长2*δd，因为所述光在图1a/2a/3的镜盒8分别在金属线栅偏振器9上向回反射仅一次并且在clc反射器10上向回反射仅一次。
[0071]
另一方面，图4a和图4b分别以按照图2b的镜盒8的侧向横剖视图示出，在该镜盒配置中是使金属线栅偏振器9运动还是使镜(反射器10)运动不造成区别。光学路径在图4a的情况下通过金属线栅偏振器9的移动δd以因数2变长：δd
opt
＝2δd。在图4b的情况下，光学路径通过构成为平面镜的反射器10的移动δd以因数4变长：δd
opt
＝4δd。
[0072]
与这里说明类型的镜盒8的特殊的实施方案无关地，其厚度d的缓慢变化例如可以在用户处产生一个图平面的印象，所述图平面缓慢地远离所述用户或者朝向所述用户运动。然而在该方法变型方案中，用户总是看到仅一个图平面。
[0073]
另一个实施形式规定镜盒8的厚度d的迅速变化。在此，迅速意味着，运动在处于眼睛的时间分辨极限之下的时间段内完成。如果显示器的光发射的时机(亦即确定的显示内容的图像产生)与镜盒8的确定的厚度d相协调(例如最小厚度d
min
和最大厚度d
max
)，则对于用户的感知来说，距用户间隔开不同距离的两个图平面看上去同时产生，所述两个图平面例如可用于不同的图像内容。如果在该方案中示出多于两个图平面(例如n个图平面，其中n》2)，则图像重复频率相应地也提高因数n。在该变型方案的极限实施形式中甚至可能的是，为用户产生感知为真正三维的显示效果，其方式为，在相应快速的图像重复率的情况下多个单个图平面对于用户的眼睛而言融合为一个看上去连续的图像体积，可以在该图像体积中显示三维的内容。
[0074]
附图标记列表
[0075]
1视野显示装置
[0076]
2交通工具
[0077]
3投影单元
[0078]
4挡风玻璃
[0079]
5仪表板
[0080]
6产生图像的单元
[0081]
7眼盒(二维)
[0082]
8镜盒
[0083]
8a、8b镜盒的对置的侧面
[0084]
9金属线栅偏振器
[0085]
10 反射器
[0086]
11 凹镜
[0087]
12λ/4片(作为偏振元件)
[0088]
l光射束
[0089]
v 虚拟显示图像
[0090]
d 镜盒的厚度。

技术特征：
1.用于视野显示装置(1)的投影单元(3)，所述投影单元特别是用于应用在交通工具(2)中，所述投影单元包括：产生图像的单元(6)，用于产生具有显示内容的光射束(l)，以及镜盒(8)，所述镜盒在其对置的侧面(8a、8b)上具有金属线栅偏振器(9)和反射器(10)并且构成为将由产生图像的单元(6)产生的光射束(l)通过金属线栅偏振器(9)输入耦合到镜盒(8)中并且在从反射器(10)至金属线栅偏振器(9)和从金属线栅偏振器至反射器的预定数量的反射之后从镜盒(8)输出耦合；其中，所述投影单元(3)构成为用于在用户的视野中产生虚拟显示图像(v)，其方式为，所述投影单元将光射束(l)投到设置在用户的视野内的、至少部分透明的反射玻璃上，所述光射束由所述反射玻璃反射至用户的眼睛。2.按照权利要求1所述的投影单元(3)，其中，所述镜盒(8)还具有在光射束(l)的光束路径中在内侧设置在入射在反射器(10)上之前的和/或在反射器上反射之后的偏振元件，所述偏振元件构成为用于将输入耦合的光射束(l)沿金属线栅偏振器(9)的透射方向的线偏振转换为圆偏振。3.按照权利要求2所述的投影单元(3)，其中，所述镜盒(8)的反射器(10)构成为用于仅反射圆偏振的光的如下的旋转方向，光射束(l)在其第一次经过偏振元件之后具有所述旋转方向，从而所述光射束(l)从反射器(10)向回反射至金属线栅偏振器(9)恰好一次，并且所述光射束在重新入射在反射器(10)上时具有圆偏振的相反的旋转方向并且被所述反射器透射。4.按照权利要求2所述的投影单元(3)，其中，所述镜盒(8)的反射器(10)构成为镜，所述镜每次均将光射束(l)向回反射至金属线栅偏振器(9)，其中，所述光射束(l)在第一次通过重复地经过偏振元件而获得垂直于金属线栅偏振器(9)的透射方向的线偏振并且因此在金属线栅偏振器(9)上反射，并且所述光射束在第二次通过重复地经过偏振元件又沿金属线栅偏振器(9)的透射方向线偏振并且因此被所述金属线栅偏振器透射。5.按照上述权利要求之一所述的投影单元(3)，其中，所述产生图像的单元(6)构成为用于产生具有基本上沿镜盒(8)的金属线栅偏振器(9)的透射方向的线偏振的光射束(l)。6.按照上述权利要求之一所述的投影单元(3)，其中，所述镜盒(8)的金属线栅偏振器(9)和反射器(10)平行于彼此地间隔开固定的亦或可调整的间距地延伸，所述间距处于约5mm至约100mm之间的范围内。7.按照上述权利要求之一所述的投影单元(3)，其中，所述镜盒(8)的通过金属线栅偏振器(9)与反射器(10)之间的间距给定的厚度(d)能通过构成为可运动的金属线栅偏振器(9)和/或反射器(10)来调整，以便产生距用户的不同的显示图像距离的虚拟显示图像(v)。8.用于运行按照权利要求7所述的投影单元(3)的方法，其中，镜盒(8)的厚度(d)通过使金属线栅偏振器(9)或反射器(10)运动而动态地调整，其中，镜盒(8)的厚度(d)的变化比用户的眼睛的预定的时间分辨极限更慢地实施，从而所述虚拟显示图像(v)的显示图像距离对于用户不可察觉地改变，和/或镜盒(8)的两个或更多个不同的厚度(d)的调整比用户的眼睛的预定的时间分辨极限更快地实施并且同步于此地产生虚拟显示图像(v)的相应不同的部分，以便给用户以彼此不同的显示图像距离看上去同时地示出虚拟显示图像(v)的不同部分。
9.视野显示装置(1)，所述视野显示装置特别是用于应用在交通工具(2)中，所述视野显示装置包括：按照权利要求1至7之一所述的投影单元(3)；设置在用户的视野中的、至少部分透明的反射玻璃，所述反射玻璃构成为用于将由投影单元(3)发出的光射束(l)反射至用户的眼睛，以用于在其视野中在反射玻璃之前或之后产生虚拟显示图像(v)；并且所述视野显示装置优选地还包括控制单元，所述控制单元构成为用于实施按照权利要求8所述的方法。10.交通工具(2)、特别是机动车，所述交通工具包括：挡风玻璃(4)和设置于所述挡风玻璃之下的仪表板(5)；以及按照权利要求9所述的视野显示装置(1)，所述视野显示装置的投影单元(3)设置在仪表板(5)中并且所述视野显示装置的反射玻璃通过挡风玻璃(4)或在车辆内侧设置在所述挡风玻璃之前的组合玻璃构成。

技术总结
本发明涉及一种用于视野显示装置的投影单元，所述投影单元特别是用于应用在交通工具中，所述投影单元包括：产生图像的单元，用于产生具有显示内容的光射束；以及镜盒，所述镜盒在其对置的侧面上具有金属线栅偏振器和反射器并且构成为将由产生图像的单元产生的光射束通过金属线栅偏振器输入耦合到镜盒中并且在从反射器至金属线栅偏振器和从金属线栅偏振至反射器的预定数量的反射之后从镜盒输出耦合；其中，所述投影单元构成为用于在用户的视野中产生虚拟显示图像，其方式为，所述投影单元将光射束投到设置在用户的视野中的、至少部分透明的反射玻璃上，所述光射束由所述反射玻璃反射至用户的眼睛。玻璃反射至用户的眼睛。玻璃反射至用户的眼睛。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：宝马股份公司
技术研发日：2021.10.08
技术公布日：2023/8/24