CN118215872A - 图像生成设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像生成设备(4)，包括配置成发射光束(9)的光源(8)、配置成将光束(11)朝向可变透射率元件阵列(10)反射的反射器(11)以及固定到可变透射率元件阵列的可变透射率元件阵列(10)的保护盖(30)，其中，该设备包括配置成固定到光源(8)的支撑件(18)的主壳体(22)，光源(8)和反射器(11)被夹在支撑件(18)和固定到支撑件(18)的主壳体(22)之间，可变透射率元件阵列(10)被夹在主壳体(22)和固定到主壳体(22)的保护盖(30)之间。本发明还涉及包括这种设备(4)的平视显示器(1)。

Description

图像生成设备

技术领域

本发明涉及显示***的技术领域，尤其涉及图像投影***的技术领域。

更具体地，本发明涉及图像生成设备和包括这种设备的平视显示器，该平视显示器特别适用于机动车辆。

背景技术

在上述领域中，平视显示器是用于在驾驶员的视场中显示驾驶辅助信息的设备。

为此，平视显示器包括图像生成设备，例如耦合到具有可变透射率的元件阵列的光源，例如液晶显示器(LCD)，以及用于将图像传输到部分透明条的光学***，例如以便驾驶员能够看到图像而不将视线从道路移开。

为了生成高质量的图像，平视显示器包括许多光学(反射器、准直器)、热(散热器)和机械元件，这些元件组装起来可能很复杂。

发明内容

为了克服现有技术的上述问题，提出了一种平视显示器，其允许其各种构成元件的简单组装。

根据本发明的一方面，提出了一种图像生成设备，其包括配置为发射光束的光源、配置为将光束朝向具有可变透射率的元件阵列反射的反射器以及用于具有可变透射率的元件阵列的保护盖，该保护盖附接到具有可变透射率的元件阵列，其特征在于，该设备包括配置为附接到光源的支撑件的主壳体，光源和反射器被夹在支撑件和附接到支撑件的主壳体之间，具有可变透射率的元件阵列被夹在主壳体和附接到主壳体的保护盖之间。

通过夹紧来附接设备的部件有利地允许减少附接元件的数量，因此简化了设备的组装。

根据一实施例，主壳体的外表面包括外定心凹槽，保护盖包括定心凸片，每个定心凸片配置成***到对应的外定心凹槽中。

因此，借助于定心凹槽，确保设备的元件彼此对准，这进一步简化了设备的组装。

根据一实施例，反射器配置为***到主壳体中，准直器被放置在主壳体中并被夹在反射器和主壳体的内表面之间。

根据一实施例，主壳体的外面包括配置成容纳准直器的壳体，准直器被夹在主壳体和具有可变透射率的元件阵列之间。

根据一实施例，主壳体的内表面包括定心凹槽，反射器包括在其外表面上产生的定心凸片，每个定心凸片配置成***到对应的内部定心凹槽中。

根据一实施例，该设备包括夹在主壳体和可变透射率元件阵列之间的散热器。

根据一实施例，主壳体的面包括多个定心销，散热器配置成被夹在定心销周围。

根据一实施例，主壳体由导热率大于或等于20W.m^-1.K^-1的材料制成。

因此，有可能省去额外的散热器，这允许设备的空间需求减少。

根据一实施例，主壳体的壁包括多个翅片。

根据一实施例，主壳体联接到强制对流冷却模块。

根据一实施例，主壳体通过螺钉附接到支撑件。

根据一实施例，保护盖通过夹持附接到壳体。

根据一实施例，保护盖通过螺钉附接到壳体。

根据另一方面，提出了一种平视显示器，特别是用于机动车辆的平视显示器，包括根据本发明的图像生成设备。

当然，本发明的各种特征、替代实施例和实施例可以各种组合彼此关联，只要它们不是不兼容或互斥的。

附图说明

此外，本发明的各种其他特征将从参照附图提供的随附描述中变得显而易见，附图示出了本发明的非限制性实施例，其中：

图1示意性地示出了包括根据本发明一实施例的图像生成设备的平视显示器；

图2是根据本发明一实施例的图像生成设备的分解图；

图3示出了根据本发明的图像生成设备的散热器；

图4是根据本发明另一实施例的图像生成设备的分解图；

图5是根据本发明另一实施例的图像生成设备的分解图；

图6示出了图3的散热器的替代实施例。

具体实施方式

应注意的是，在这些附图中，各种替代实施例共有的结构和/或功能元件可以具有相同的附图标记。

图1示意性地示出了平视显示器1的主要元件，该平视显示器1旨在例如安装在车辆上，特别是机动车辆上。

这种显示器1适合于在车辆驾驶员的视场中产生虚拟图像2，使得驾驶员可以看到该虚拟图像2以及它包含的任何信息，而不必移开视线。

为此，显示器1包括放置在驾驶员视场中的部分透明条3、适于生成下游光束5的图像生成设备4以及适于在所述部分透明条3的方向上反射由图像生成设备4生成的下游光束5的投影设备6、7。

在这种情况下，部分透明条3与车辆的挡风玻璃重合。换句话说，车辆的挡风玻璃充当平视显示器1的部分透明条。这种配置特别适合投影增强现实图像。

作为替代实施例，部分透明条可以是组合器，即与挡风玻璃分离并用于平视显示器的部分透明条。这种组合器将被放置在下游光束5的路径上的车辆挡风玻璃和驾驶员眼睛15之间。

在这种情况下，平视显示器1包括两个折叠镜子6、7，其布置成在部分透明条3的方向上反射由图像生成设备4生成的下游光束5。折叠镜子6和7有利地允许图像生成设备4被设置为不面向部分透明条3的配置，并因此被放置在任何合适的位置，通常在车辆的仪表板下方。

例如，在这种情况下，第一折叠镜子6是平面镜子，第二折叠镜子7是曲面镜子，该曲面镜子呈现为产生虚拟图像而优化的形状，该虚拟图像呈现为适合于部分透明条3的形状，在这种情况下为曲面形状，以便显示图像而不失真。此外，第二折叠镜子7具有放大由具有可变透射率的元件阵列产生的图像的功能。

根据其他实施例，图像投影设备4可以包括不同数量的镜子和/或呈现不同形状的镜子，以及其他光学元件，例如透镜。

图像生成设备4包括：光源8，在这种情况下是发光二极管阵列(“LED”是本领域技术人员通常使用的缩写)，其配置成产生上游光束9；具有可变透射率的元件阵列10，例如在这种情况下是LCD屏幕，其配置成由上游光束9照射；以及反射器11，其介于光源8和具有可变透射率的元件阵列10之间。在这种情况下，图像生成设备4包括光学准直器13，下游光束9在到达具有可变透射率的元件阵列之前穿过该光学准直器13。

在本发明的含义中，术语“上游”和“下游”是指沿着光源发射的光的传播路径的位置。因此，沿着传播路径，术语“下游”意味着更靠近光源，术语“上游”意味着更远离光源。

具有可变透射率的元件阵列10配置成选择性地透射上游光束9，以便形成代表图像2的下游光束5，该图像2将通过部分透明条3投影在驾驶员的视场中。

平视显示设备1还包括(通常不透明的)壳体14，其包含图像生成设备4和投影***6、7，特别是为了保护这些元件免受任何外部攻击(灰尘、液体等)。

壳体13包括开口15，在这种情况下，下游光束5在第二折叠镜子7上反射之后穿过该开口15。

壳体13中的开口15由窗口16(有时称为“盖窗口”)封闭，该窗口例如由厚度范围在0.25mm和0.75mm之间的聚碳酸酯塑料片形成。

图2是比图1更详细地示出图像生成设备4的分解透视图。在图2中，图像生成设备4的各种元件被示为沿着光束的传播轴线彼此间隔开。

在这种情况下，图像生成设备4包括用于光源8的支撑件18，其配置成接收光源8。在这种情况下，光源8包括电子板，其包括至少一个发光二极管，例如发光二极管阵列。

在这种情况下，支撑件18是由导热材料制成的无源散热器，并且配置成将光源8的工作温度保持在其功能热极限以下，在这种情况下低于110℃的温度。因此，其导热率大于20W.m^-1.K^-1，优选大于60W.m^-1.K^-1。例如，在这种情况下，支撑件18由铝制成，并且表现出220W.m^-1.K^-1的导热率。

用作无源散热器的支撑件18可以包括允许满足前述散热要求的任何其他材料，例如铝合金或镁合金。

支撑件18的背面，即与光源8所附接到的面相对的面，设置有翅片，该翅片允许第一无源散热器24的与空气接触的表面积增加，并因此允许与外部的热交换增加。

两个通孔19设置在支撑件中，例如在这种情况下，孔适于螺钉通道。两个相应的孔20设置在光源8的电子板中，以便面向支撑件18的通孔19定位。优选地，螺钉从支撑件18的背面***，例如在两个翅片之间。

反射器11与光源8的电子板直接接触，并位于发光二极管阵列周围。它包括两个定心销21，其配置成***到设置在光源8的电子板中的两个定心孔22中，在这种情况下为盲孔。

设备4还包括主壳体22，其配置成被放置成与反射器11周围的光源8的电子板接触，使得反射器11容纳在主壳体22中。

在这种情况下，反射器11包括在反射器11的两个相对的外面上产生的两个定心凸片34，其配置成***到设置在主壳体22的内面上的两个相应的内部定心凹槽中。

主壳体22包括设置在其与光源8的电子板的接触面(相对于光束传播方向的上游面)上的两个第一螺纹孔23，面向通孔19和20，并且通过穿过孔19、20和23的螺钉附接到支撑件。优选地，螺钉从支撑件18的背面***。

当主壳体22因此附接到支撑件18时，位于主壳体22中的反射器11和光源8的电子板被夹在支撑件18和主壳体22之间。

在主壳体22的下游面上，适于光束通过的开口24(在这种情况下为矩形开口)的边缘包括形成准直器13的壳体的肩部。因此，当准直器13被放置在壳体中时，它在正交于光束传播方向的任何方向上都保持不动。

在这种情况下，准直器13的一个拐角包括倒角35，并且形成准直器壳体的肩部具有互补的形状，以便能够在***准直器13时区分准直器13的上游面和下游面。

围绕开口24，四个定心销25从主壳体22平行于传播方向延伸。在这种情况下，定心销25在其拐角附近呈现符合开口23轮廓的拐角形状。

在该实施例中，图像生成设备4包括配置为放置在主壳体22和可变透射率元件阵列之间的异型无源散热器26。在这种情况下，异型无源散热器26通过切割和折叠金属条制成，该金属条的上游端面与准直器13接触，其下游端面与可变透射率元件阵列10接触。

在这种情况下，如图3所示，该图是与其下游边缘面相对的异型无源散热器26的视图，异型无源散热器26呈现大致矩形形状，以便紧密配合在主壳体的定心指状物25之间。例如，在这种情况下，异型无源散热器26包括矩形中心部分27和两个相同的矩形梯形形式的侧向部分28，每个侧向部分从中心部分27的一端延伸，使得矩形梯形的直角处于异型无源散热器26的上游边缘面的水平。两个凸片29平行于中心部分27延伸，每个从不同的侧向部分28的一端延伸。

在这种情况下，异型无源散热器26由铝制成。

图像生成设备4还包括与可变透射率元件阵列10的下游面接触的保护盖30，其包括用于附接到主壳体22的装置，在这种情况下是配置成***到主壳体22的第二螺纹孔31中的螺钉。作为替代实施例，保护盖30可以通过夹持***附接到主壳体。

因此，准直器13、无源散热器16和可变透射率元件阵列10被夹在主壳体22和保护盖27之间。特别地，在这种情况下，异型无源散热器26被夹在准直器13和可变透射元件阵列10之间。

根据图4所示的替代实施例，准直器13放置在主壳体22内部。因此，在该实施例中，准直器13被夹在反射器11和主壳体22之间。

图5示出了根据本发明的设备的另一实施例，其中图像生成设备包括用于将保护盖30定心于主壳体22上的***。

因此，保护盖30包括从保护盖30的两个相对边缘正交延伸的两个定心轨道32，以便***到设置在主壳体22的两个相对边缘中的两个相应凹槽33中。

主壳体22和保护盖30可以由任何材料制成。然而，在一些实施例中，为了改善图像生成设备4的散热，保护盖和/或主壳体22可以由导热材料制成，例如铝。在这样的实施例中，主壳体22的外表面可以设置有翅片，用于增加与环境的热交换表面，和/或可以联接到有源冷却模块，例如强制对流冷却模块，比如风扇。

在壳体充当散热器的这些实施例的一些中，图像生成设备4没有异型无源散热器26。

在上述实施例中，无源散热器26采用大致矩形形状。作为替代实施例，无源散热器可以采用其他形状，特别是图6所示的五种形状a)、b)、c)、d)、e)中的一种。

在所附权利要求的范围内，可以对本发明进行各种其他修改。

Claims (14)

1.一种图像生成设备，包括配置成发射光束(9)的光源(8)、配置成将光束(11)朝向具有可变透射率的元件阵列(10)反射的反射器(11)以及用于具有可变透射率的元件阵列(10)的保护盖(30)，其附接到具有可变透射率的元件阵列，该设备的特征在于，该设备包括配置成附接到光源(8)的支撑件(18)的主壳体(22)，光源(8)和反射器(11)被夹在支撑件(18)和附接到支撑件(18)的主壳体(22)之间，具有可变透射率的元件阵列(10)被夹在主壳体(22)和附接到主壳体(22)的保护盖(30)之间。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述主壳体(22)的外表面包括外定心凹槽(33)，所述保护盖(30)包括定心凸片(32)，每个定心凸片配置成***对应的外定心凹槽(33)。

3.如权利要求1或2所述的设备，其中，所述反射器(11)配置为***到所述主壳体(22)中，准直器(13)被放置在主壳体(22)中并被夹在反射器(11)和主壳体(22)的内表面之间。

4.如权利要求1或2中任一项所述的设备，其中，所述主壳体(22)的外面包括配置成容纳准直器(13)的壳体，所述准直器被夹在主壳体(22)和具有可变透射率的元件阵列(10)之间。

5.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述主壳体(22)的内表面包括定心凹槽，所述反射器(11)包括定心凸片(34)，所述定心凸片在其外表面上产生，并且每个定心凸片配置成***到对应的内定心凹槽中。

6.如前述权利要求中任一项所述的设备，包括被夹在所述主壳体(22)和可变透射率元件阵列(10)之间的散热器(26)。

7.如权利要求6所述的设备，其中，所述主壳体(22)的面包括多个定心销(25)，所述散热器(26)配置成被夹在定心销(25)周围。

8.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述主壳体(22)由导热率大于或等于20W.m^-1.K^-1的材料制成。

9.如权利要求8所述的设备，其中，所述主壳体(22)的壁包括多个翅片。

10.如权利要求8或9所述的设备，其中，所述主壳体(22)联接到强制对流冷却模块。

11.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述主壳体(22)通过螺钉附接到所述支撑件(18)。

12.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述保护盖(30)通过夹持附接到所述主壳体(22)。

13.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述保护盖(30)通过螺钉附接到所述主壳体(22)。

14.一种平视显示器，包括如前述权利要求中任一项所述的图像生成设备(4)。