DE102024201059A1

DE102024201059A1 - Head-up-display (hud) mit einem lichtstrahl-scanner mit einer feldkrümmung, die mit einer hud-projektion übereinstimmt

Info

Publication number: DE102024201059A1
Application number: DE102024201059.6A
Authority: DE
Inventors: Boris KIRILLOV; Maksym Yuriiovych SLADKOV
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2023-02-09
Filing date: 2024-02-06
Publication date: 2024-08-14
Also published as: CN118466020A; US20240272428A1

Abstract

Head-up-Display(HUD)-System, umfassend: einen Lichtsender, der konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erzeugen, die einem Bild entsprechen, und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf einem optischen Pfad zu senden; einen zweidimensionalen (2D) Scanner, der auf dem optischen Pfad angeordnet ist, wobei der 2D-Scanner konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Lichtsender zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen entlang des optischen Pfads gemäß einem 2D-Scanmuster zu lenken; und einen Diffusorbildschirm, der auf dem optischen Pfad stromabwärts von dem 2D-Scanner angeordnet ist, wobei der Diffusorbildschirm einen gekrümmten Körper mit einer Oberflächenkrümmung umfasst. Der Diffusorbildschirm ist konfiguriert, um eine Strahlbreite jedes Pixellichtstrahls zu erweitern, um eine Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen zu erzeugen. Der 2D-Scanner weist eine Projektionsfeldkrümmung auf, die im Wesentlichen mit der Oberflächenkrümmung des Diffusorbildschirms übereinstimmt.

Description

HINTERGRUND
Augmented Reality (AR) ist eine Technologie, die physische Umgebungen auf einem Bildschirm eines mobilen Geräts erweitert, indem sie mit digitalem Inhalt überlagert werden. Sie fügt digitale Elemente zu einer Live-Ansicht hinzu. Beispielsweise wird ein erfasster Teil einer Umgebung mit digitalen Informationen erweitert, die darauf überlagert werden. Somit wird digitaler Inhalt auf den erfassten Teil der Umgebung überlagert, um einem Benutzer visuell zusätzliche Informationen bereitzustellen. Der digitale Inhalt kann auf einem transparenten Substrat oder einer transparenten Anzeige angezeigt werden, wie z. B. intelligente Augengläser, intelligente Kontaktlinsen, Head-up-Displays (HUDs) und Headmounted-Displays (HMDs), oder direkt auf die Netzhaut eines Benutzers projiziert werden, wie es bei virtuellen Netzhautanzeigen der Fall ist.
Virtual Reality (VR) ist eine Technologie, die die reale Umgebung eines Benutzers vollständig durch eine computergenerierte virtuelle Umgebung ersetzt. Somit wird einem Benutzer eine vollständig digitale Umgebung präsentiert. Insbesondere umgeben computergenerierte Stereobilder den Benutzer vollständig. In einer VR-simulierten Umgebung kann ein VR-Headset verwendet werden, das eine 360-Grad-Sicht bereitstellt.
Ein Mixed Reality (MR)-Erlebnis kombiniert Elemente von sowohl AR als auch VR, so dass reale und digitale Objekte interagieren.
Hier wird eine reale Umgebung mit einer virtuellen Umgebung gemischt.
Diese Technologien sowie andere, die die Sinne eines Benutzers verbessern, können als Extended Reality (XR)-Technologien bezeichnet werden.
ZUSAMMENFASSUNG
In einigen Implementierungen beinhaltet ein Head-up-Display (HUD)-System einen HUD-Reflektor, umfassend einen ersten gekrümmten Körper mit einer ersten Oberflächenkrümmung, der konfiguriert ist, um eine Reflektorfeldkrümmung im Objektraum zu erzeugen; einen Lichtsender, der konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erzeugen, die einem Bild entsprechen, und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf einem optischen Pfad in Richtung des HUD-Reflektors zu senden; einen zweidimensionalen (2D) Scanner, der auf dem optischen Pfad angeordnet ist, wobei der 2D-Scanner konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Lichtsender zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen entlang des optischen Pfads gemäß einem 2D-Scanmuster zu lenken; und einen Diffusorbildschirm, der auf dem optischen Pfad zwischen dem 2D-Scanner und dem HUD-Reflektor angeordnet ist, wobei der Diffusorbildschirm einen zweiten gekrümmten Körper mit einer zweiten Oberflächenkrümmung umfasst, die im Wesentlichen mit der Reflektorfeldkrümmung übereinstimmt, wobei der Diffusorbildschirm konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem 2D-Scanner zu empfangen und eine Strahlbreite jedes Pixellichtstrahls der Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erweitern, um eine Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen zu erzeugen, und wobei der HUD-Reflektor konfiguriert ist, um die Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen von dem Diffusorbildschirm zu empfangen und die Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen in Richtung eines Sichtfelds zu reflektieren.
In einigen Implementierungen beinhaltet ein HUD-System einen Lichtsender, der konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erzeugen, die einem Bild entsprechen, und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf einem optischen Pfad zu senden; einen 2D-Scanner, der auf dem optischen Pfad angeordnet ist, wobei der 2D-Scanner konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Lichtsender zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen entlang des optischen Pfads gemäß einem 2D-Scanmuster zu lenken; und einen Diffusorbildschirm, der auf dem optischen Pfad stromabwärts von dem 2D-Scanner angeordnet ist, wobei der Diffusorbildschirm einen gekrümmten Körper mit einer Oberflächenkrümmung umfasst, und wobei der Diffusorbildschirm konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem 2D-Scanner zu empfangen und eine Strahlbreite jedes Pixellichtstrahls der Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erweitern, um eine Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen zu erzeugen, und wobei der 2D-Scanner eine Projektionsfeldkrümmung aufweist, die im Wesentlichen mit der Oberflächenkrümmung des Diffusorbildschirms übereinstimmt.
In einigen Implementierungen umfasst ein HUD-System einen Lichtsender, der konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erzeugen, die einem Bild entsprechen, und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf einem optischen Pfad zu senden; einen 2D-Scanner, der auf dem optischen Pfad angeordnet ist, wobei der 2D-Scanner konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Lichtsender zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen entlang des optischen Pfads gemäß einem 2D-Scanmuster zu lenken; einen Diffusorbildschirm, der auf dem optischen Pfad stromabwärts von dem 2D-Scanner angeordnet ist, wobei der Diffusorbildschirm einen gekrümmten Körper mit einer Oberflächenkrümmung umfasst, und wobei der Diffusorbildschirm konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem 2D-Scanner zu empfangen und eine Strahlbreite jedes Pixellichtstrahls der Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erweitern, um eine Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen zu erzeugen; und eine Vorscanlinse, die auf dem optischen Pfad zwischen dem Lichtsender und dem 2D-Scanner angeordnet ist, wobei die Vorscanlinse konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Lichtsender zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf den Diffusorbildschirm zu fokussieren, wobei eine Brennweite der Vorscanlinse gleich einer Summe eines ersten Abstands zwischen der Vorscanlinse und dem 2D-Scanner entlang des optischen Pfads und eines zweiten Abstands zwischen dem 2D-Scanner und dem Diffusorbildschirm entlang des optischen Pfads ist, und wobei der zweite Abstand im Wesentlichen gleich einem Radius der Oberflächenkrümmung ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Implementierungen werden hier unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

1A ist ein schematisches Blockdiagramm eines 2D-Abtastsystems gemäß einer oder mehreren Implementierungen.
1B ist ein schematisches Blockdiagramm eines 2D-Abtastsystems gemäß einer oder mehreren Implementierungen.
2 veranschaulicht ein beispielhaftes HUD-System gemäß einer oder mehreren Implementierungen.
3 veranschaulicht ein beispielhaftes HUD-System gemäß einer oder mehreren Implementierungen.
4 veranschaulicht eine beispielhafte Bilderzeugungseinheit gemäß einer oder mehreren Implementierungen.
5A veranschaulicht ein beispielhaftes HUD-System gemäß einer oder mehreren Implementierungen.
5B veranschaulicht ein beispielhaftes HUD-System gemäß einer oder mehreren Implementierungen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden Details dargelegt, um eine ausführlichere Erläuterung beispielhafter Implementierungen bereitzustellen. Fachleute auf dem Gebiet werden jedoch erkennen, dass diese Implementierungen ohne diese spezifischen Details praktiziert werden können. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen und Vorrichtungen in Blockdiagrammform oder in einer schematischen Ansicht anstatt im Detail gezeigt, um eine Verschleierung der Implementierungen zu vermeiden. Zusätzlich können Merkmale der verschiedenen Implementierungen, die im Folgenden beschrieben werden, miteinander kombiniert werden, sofern nicht spezifisch anders angegeben.
Ferner werden äquivalente oder ähnliche Elemente oder Elemente mit äquivalenter oder ähnlicher Funktionalität in der folgenden Beschreibung mit äquivalenten oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet. Da gleiche oder funktional äquivalente Elemente in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, kann eine wiederholte Beschreibung für Elemente, die mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, weggelassen werden. Daher sind Beschreibungen, die für Elemente mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen vorgesehen sind, gegenseitig austauschbar.
In dieser Hinsicht kann Richtungsterminologie, wie etwa „oben“, „unten“, „unter“, „über“, „vorne“, „hinten“, „hinten“, „führend“, „nachlaufend“ usw., unter Bezugnahme auf eine Ausrichtung der Figuren, die beschrieben werden, verwendet werden. Da Teile der Implementierungen, die hier beschrieben werden, in einer Anzahl von verschiedenen Ausrichtungen positioniert werden können, wird die Richtungsterminologie zu Zwecken der Veranschaulichung verwendet und ist in keiner Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Implementierungen verwendet werden können und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem durch die Ansprüche definierten Umfang abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist daher nicht in einem einschränkenden Sinn aufzufassen.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, es direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder Zwischenelemente vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu sind, wenn ein Element als mit einem anderen Element „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ bezeichnet wird, keine Zwischenelemente vorhanden. Andere Wörter, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf eine ähnliche Weise interpretiert werden (z. B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „benachbart“ gegenüber „direkt benachbart“ usw.).
In Implementierungen, die hier beschrieben oder in den Zeichnungen gezeigt werden, kann jede direkte elektrische Verbindung oder Kopplung, z. B. jede Verbindung oder Kopplung ohne zusätzliche Zwischenelemente, auch durch eine indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden, z. B. eine Verbindung oder Kopplung mit einem oder mehreren zusätzlichen Zwischenelementen, oder umgekehrt, solange der allgemeine Zweck der Verbindung oder Kopplung, zum Beispiel zum Übertragen einer bestimmten Art von Signal oder zum Übertragen einer bestimmten Art von Information, im Wesentlichen beibehalten wird. Merkmale von verschiedenen Implementierungen können kombiniert werden, um weitere Implementierungen zu bilden. Zum Beispiel können Variationen oder Modifikationen, die in Bezug auf eine der Implementierungen beschrieben werden, auch auf andere Implementierungen anwendbar sein, sofern nicht das Gegenteil angegeben ist.
Wie hier verwendet, bedeuten die Begriffe „im Wesentlichen“ und „ungefähr“ „innerhalb angemessener Toleranzen der Herstellung und Messung.“ Zum Beispiel können die Begriffe „im Wesentlichen“ und „ungefähr“ hier verwendet werden, um kleine Herstellungstoleranzen oder andere Faktoren (z. B. innerhalb von 5 %) zu berücksichtigen, die in der Industrie als akzeptabel erachtet werden, ohne von den Aspekten der hier beschriebenen Implementierungen abzuweichen. Zum Beispiel kann ein Widerstand mit einem ungefähren Widerstandswert praktisch einen Widerstand innerhalb von 5 % des ungefähren Widerstandswerts aufweisen. Als ein anderes Beispiel kann ein ungefährer Signalwert praktisch einen Signalwert innerhalb von 5 % des ungefähren Signalwerts aufweisen.
In der vorliegenden Offenbarung können Ausdrücke, die Ordnungszahlen beinhalten, wie etwa „erste“, „zweite“ und/oder dergleichen, verschiedene Elemente modifizieren. Solche Elemente sind jedoch nicht durch die obigen Ausdrücke eingeschränkt. Zum Beispiel schränken die obigen Ausdrücke die Abfolge und/oder Wichtigkeit der Elemente nicht ein. Die obigen Ausdrücke werden lediglich zu dem Zweck verwendet, ein Element von den anderen Elementen zu unterscheiden. Zum Beispiel geben ein erstes Kästchen und ein zweites Kästchen unterschiedliche Kästchen an, obwohl beide Kästchen sind. Als ein weiteres Beispiel könnte ein erstes Element als ein zweites Element bezeichnet werden und auf ähnliche Weise könnte ein zweites Element auch als ein erstes Element bezeichnet werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Ein Head-up-Display (HUD), das manchmal als Head-up-Display bezeichnet wird, ist eine beliebige transparente Anzeige, die Daten darstellt, ohne dass Benutzer von ihren üblichen Blickpunkten wegschauen müssen. Zum Beispiel kann ein HUD in einem Fahrzeug verwendet werden, um Bilder auf einer Windschutzscheibe anzuzeigen.
Das Bauen eines kompakten Automobil-HUD kann eine herausfordernde Aufgabe sein. Zum Beispiel kann ein HUD-System unter einem Armaturenbrett eines Fahrzeugs integriert sein und kann daher auf einen kleinen Bereich innerhalb des Armaturenbretts beschränkt sein. Eine Größe des HUD-Systems steht oft im Kompromiss mit Leistung und Kosten. Das Erreichen von kompakter Größe und hoher Leistung kann zu korrigierende optische Aberrationen erhöhen. Eine Art von optischer Aberration ist das Krümmungsfeld, das manchmal als Petzval-Feldkrümmung bezeichnet wird. Das Krümmungsfeld wird erzeugt, wenn eine Dünnschichttransistor-Flüssigkristallanzeige(TFT-LCD)-Tafel unter Verwendung eines großen HUD-Reflektors, der in einer optischen HUD-Architektur vorhanden sein kann, in die Sichtlinie eines Fahrers projiziert wird. Das Krümmungsfeld in einer solchen Architektur kann mit zusätzlichen optischen Elementen korrigiert werden, wie etwa einer Feldglättungslinse, die auf der TFT-LCD-Tafel angeordnet ist. Die Verwendung einer Feldglättungslinse, die auf der TFT-LCD-Tafel angeordnet ist, erhöht jedoch Komplexität und Systemkosten.
Einige hierin offenbarte Implementierungen sind auf ein HUD-System gerichtet, das eine Lichtstrahl-Scanning(LBS)-basierte Architektur mit einem Zwischendiffusorbildschirm (z. B. einem Diffusor) aufweist, der eine gekrümmte Oberfläche mit einer Oberflächenkrümmung aufweist, die mit einem Krümmungsfeld (z. B. einer Petzval-Feldkrümmung) eines HUD-Reflektors übereinstimmt. In einigen Fällen kann die Oberflächenkrümmung des Zwischendiffusorbildschirms im Wesentlichen mit einer Oberflächenkrümmung des HUD-Reflektors übereinstimmen.
In einigen Implementierungen beinhaltet das HUD-System einen 2D-Scanner, der eine Projektionsfeldkrümmung aufweist, die im Wesentlichen mit dem Krümmungsfeld des HUD-Reflektors übereinstimmt. Die Projektionsfeldkrümmung ist eine gekrümmte Projektionsebene, die durch eine Scanbewegung des 2D-Scanners gebildet wird, bei der Lichtstrahlen, die durch den 2D-Scanner projiziert werden, im Fokus sind.
In einigen Implementierungen kann die Projektionsfeldkrümmung des 2D-Scanners mit der Oberflächenkrümmung des Zwischendiffusorbildschirms übereinstimmen oder im Wesentlichen übereinstimmen.
In einigen Implementierungen kann die Projektionsfeldkrümmung des 2D-Scanners mit der Reflektorfeldkrümmung des HUD-Reflektors überlappen.
In einigen Implementierungen kann der Zwischendiffusorbildschirm mit der Projektionsfeldkrümmung des 2D-Scanners überlappen.
Infolgedessen kann ein Bild, das durch das HUD-System projiziert wird, während eines gesamten Scanvorgangs des 2D-Scanners im Fokus bleiben. Mit anderen Worten kann das Bild durch das HUD-System verbessert werden.
1A ist ein schematisches Blockdiagramm eines 2D-Abtastsystems 100A gemäß einer oder mehreren Implementierungen. Insbesondere umfasst das 2D-Scansystem 100A einen Spiegel eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS) 102, der als eine einzelne Scanstruktur implementiert ist, die konfiguriert ist, um Lichtstrahlen gemäß einem 2D-Scanmuster zu lenken oder anderweitig abzulenken. Das 2D-Scansystem 100A umfasst ferner ein MEMS-Treibersystem 104, eine Systemsteuerung 106 und einen Lichtsender 108.
In dem in 1A gezeigten Beispiel ist der MEMS-Spiegel 102 ein mechanischer beweglicher Spiegel (z. B. ein MEMS-Mikrospiegel), der auf einem Halbleiterchip (nicht gezeigt) integriert ist. Der MEMS-Spiegel 102 ist konfiguriert, um sich durch Drehung um zwei Scanachsen, die typischerweise orthogonal zueinander sind, zu drehen oder zu oszillieren. Zum Beispiel können die zwei Scanachsen eine erste Scanachse 110, die es dem MEMS-Spiegel 102 ermöglicht, Licht in eine erste Scanrichtung (z. B. eine x-Richtung) zu lenken, und eine zweite Scanachse 112, die es dem MEMS-Spiegel 102 ermöglicht, Licht in eine zweite Scanrichtung (z. B. eine y-Richtung) zu lenken, umfassen. Infolgedessen kann der MEMS-Spiegel 102 Lichtstrahlen in zwei Dimensionen gemäß dem 2D-Scanmuster lenken und kann als 2D-MEMS-Spiegel bezeichnet werden.
Ein Scan kann durchgeführt werden, um einen Bereich, der als Sichtfeld bezeichnet wird, zu beleuchten. Der Scan, wie etwa ein oszillierender horizontaler Scan (z. B. von links nach rechts und rechts nach links eines Sichtfelds), ein oszillierender vertikaler Scan (z. B. von unten nach oben und oben nach unten eines Sichtfelds) oder eine Kombination davon (z. B. ein Lissajous-Scan oder ein Rasterscan) kann das Sichtfeld auf eine kontinuierliche Scanweise beleuchten. In einigen Implementierungen kann das 2D-Scansystem 100A konfiguriert sein, um aufeinanderfolgende Lichtstrahlen, zum Beispiel als aufeinanderfolgende Lichtimpulse, in unterschiedlichen Scanrichtungen zu senden, um das Sichtfeld zu scannen. Mit anderen Worten kann das Sichtfeld durch einen Scanvorgang beleuchtet werden. Im Allgemeinen stellt ein gesamtes Sichtfeld einen Scanbereich dar, der durch einen vollen Bewegungsbereich des MEMS-Spiegels 102 definiert ist, in dem der MEMS-Spiegel 102 angetrieben wird. Somit ist das gesamte Sichtfeld durch eine linke Kante, eine rechte Kante, eine untere Kante und eine obere Kante begrenzt. Das gesamte Sichtfeld kann auch als ein Beleuchtungsfeld oder als ein Projektionsbereich in einer Projektionsebene bezeichnet werden, auf die ein Bild projiziert wird.
Der MEMS-Spiegel 102 kann einen gesendeten Lichtstrahl bei einer gewünschten 2D-Koordinate (z. B. einer x-y-Koordinate) in dem Sichtfeld lenken. In Bildprojektionssystemen kann die gewünschte 2D-Koordinate einem Bildpixel eines projizierten Bilds entsprechen, wobei unterschiedliche 2D-Koordinaten unterschiedlichen Bildpixeln des projizierten Bilds entsprechen. Dementsprechend können mehrere Lichtstrahlen, die zu unterschiedlichen Sendezeiten gesendet werden, durch den MEMS-Spiegel 102 bei den unterschiedlichen 2D-Koordinaten des Sichtfelds gemäß dem 2D-Scanmuster gelenkt werden. Der MEMS-Spiegel 102 kann verwendet werden, um das Sichtfeld in beiden Scanrichtungen durch Ändern eines Ablenkwinkels des MEMS-Spiegels 102 auf jeder der ersten Scanachse 110 und der zweiten Scanachse 112 zu scannen.
Eine Drehung des MEMS-Spiegels 102 auf der ersten Scanachse 110 kann zwischen zwei vorbestimmten Extremalablenkwinkeln (z. B. +/-5 Grad, +/-15 Grad usw.) durchgeführt werden. Ebenso kann eine Drehung des MEMS-Spiegels 102 auf der zweiten Scanachse 112 zwischen zwei vorbestimmten Extremalablenkwinkeln (z. B. +/-5 Grad, +/-15 Grad usw.) durchgeführt werden. In einigen Implementierungen können in Abhängigkeit von dem 2D-Scanmuster die zwei vorbestimmten Extremalablenkwinkel, die für die erste Scanachse 110 verwendet werden, die gleichen sein wie die zwei vorbestimmten Extremalablenkwinkel, die für die zweite Scanachse 112 verwendet werden. In einigen Implementierungen können sich in Abhängigkeit von dem 2D-Scanmuster die zwei vorbestimmten Extremalablenkwinkel, die für die erste Scanachse 110 verwendet werden, von den zwei vorbestimmten Extremalablenkwinkeln, die für die zweite Scanachse 112 verwendet werden, unterscheiden.
In einigen Implementierungen kann der MEMS-Spiegel 102 ein Resonator (z. B. ein resonanter MEMS-Spiegel) sein, der konfiguriert ist, um mit einer ersten Frequenz (z. B. einer ersten Resonanzfrequenz) nebeneinander um die erste Scanachse 110 zu oszillieren, und konfiguriert ist, um mit einer zweiten Frequenz (z. B. einer zweiten Resonanzfrequenz) nebeneinander um die zweite Scanachse 112 zu oszillieren. Somit kann der MEMS-Spiegel 102 kontinuierlich um die erste Scanachse 110 und die zweite Scanachse 112 angetrieben werden, um einen kontinuierlichen Scanvorgang durchzuführen. Infolgedessen werden Lichtstrahlen, die durch den MEMS-Spiegel 102 reflektiert werden, gemäß dem 2D-Scanmuster in das Sichtfeld gescannt.
Unterschiedliche Frequenzen oder eine gleiche Frequenz können für die erste Scanachse 110 und die zweite Scanachse 112 zum Definieren des 2D-Scanmusters verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Rasterscanmuster oder ein Lissajous-Scanmuster durch Verwenden unterschiedlicher Frequenzen für die erste Frequenz und die zweite Frequenz erreicht werden. Rasterscannen und Lissajous-Scannen sind zwei Arten von Scannen, die in Anzeigeanwendungen, Lichtabtastanwendungen und Lichtlenkanwendungen implementiert werden können, um nur einige zu nennen. Als ein Beispiel wird Lissajous-Scannen typischerweise unter Verwendung von zwei resonanten Scanachsen durchgeführt, die mit unterschiedlichen konstanten Scanfrequenzen mit einem definierten festen Frequenzverhältnis dazwischen angetrieben werden, das ein spezifisches Lissajous-Muster und eine spezifische Bildrate bildet. Um das Lissajous-Scannen und das Rasterscannen ordnungsgemäß auszuführen, wird eine Synchronisation der zwei Scanachsen durch die Systemsteuerung 106 in Verbindung mit Sendezeitsteuerungen des Lichtsenders 108 durchgeführt.
Für jede jeweilige Scanachse, einschließlich der ersten Scanachse 110 und der zweiten Scanachse 112, umfasst der MEMS-Spiegel 102 eine Aktuatorstruktur, die verwendet wird, um den MEMS-Spiegel 102 um die jeweilige Scanachse anzutreiben. Jede Aktuatorstruktur kann ineinandergreifende Fingerelektroden umfassen, die aus ineinandergreifenden Spiegelkämmen und Rahmenkämmen hergestellt sind, an die eine Antriebsspannung (z. B. ein Betätigungssignal oder Antriebssignal) durch das MEMS-Treibersystem 104 angelegt wird. Das Anlegen einer Differenz des elektrischen Potentials zwischen ineinandergreifenden Spiegelkämmen und Rahmenkämmen erzeugt eine Antriebskraft zwischen den Spiegelkämmen und den Rahmenkämmen, die ein Drehmoment an einem Spiegelkörper des MEMS-Spiegels 102 um die beabsichtigte Scanachse erzeugt. Die Antriebsspannung kann zwischen zwei Spannungen umgeschaltet werden, was zu einer oszillierenden Antriebskraft führt. Die oszillierende Antriebskraft bewirkt, dass der MEMS-Spiegel 102 auf der jeweiligen Scanachse zwischen zwei Extrema hin und her oszilliert. In Abhängigkeit von der Konfiguration kann diese Betätigung durch Einstellen der Antriebsspannungsausschaltzeit, eines Spannungspegels der Antriebsspannung oder eines Tastverhältnisses geregelt oder eingestellt werden.
In anderen Beispielen kann der MEMS-Spiegel 102 andere Betätigungsverfahren verwenden, um den MEMS-Spiegel 102 um die jeweiligen Scanachsen anzutreiben. Zum Beispiel können diese anderen Betätigungsverfahren elektromagnetische Betätigung und/oder piezoelektrische Aktuatoren umfassen. Bei elektromagnetischer Betätigung kann der MEMS-Spiegel 102 in ein Magnetfeld eingetaucht sein und ein elektrischer Wechselstrom durch leitfähige Pfade kann das oszillierende Drehmoment um die Scanachse erzeugen. Piezoelektrische Aktuatoren können in Blattfedern des MEMS-Spiegels 102 integriert sein oder die Blattfedern können aus piezoelektrischem Material hergestellt sein, um als Reaktion auf ein elektrisches Signal zum Erzeugen des Oszillationsdrehmoments Strahlbiegekräften zu erzeugen.
Das MEMS-Treibersystem 104 ist konfiguriert, um Antriebssignale (z. B. Betätigungssignale) zu erzeugen, um den MEMS-Spiegel 102 um die erste Scanachse 110 und die zweite Scanachse 112 anzutreiben. Insbesondere ist das MEMS-Treibersystem 104 konfiguriert, um die Antriebssignale an die Aktuatorstruktur des MEMS-Spiegels 102 anzulegen. In einigen Implementierungen umfasst das MEMS-Treibersystem 104 einen ersten MEMS-Treiber 114, der konfiguriert ist, um den MEMS-Spiegel 102 um die erste Scanachse 110 anzutreiben, und einen zweiten MEMS-Treiber 116, der konfiguriert ist, um den MEMS-Spiegel 102 um die zweite Scanachse 112 anzutreiben. In Implementierungen, in denen der MEMS-Spiegel 102 als Oszillator verwendet wird, ist der erste MEMS-Treiber 114 konfiguriert, um eine Oszillation des MEMS-Spiegels 102 um die erste Scanachse 110 mit der ersten Frequenz anzutreiben, und der zweite MEMS-Treiber 116 ist konfiguriert, um eine Oszillation des MEMS-Spiegels 102 um die zweite Scanachse 112 mit der zweiten Frequenz anzutreiben.
Der erste MEMS-Treiber 114 kann konfiguriert sein, um eine erste Drehposition des MEMS-Spiegels 102 um die erste Scanachse 110 zu erfassen und erste Positionsinformationen, die die erste Drehposition (z. B. Neigungswinkel oder Grad der Drehung um die erste Scanachse 110) angeben, an die Systemsteuerung 106 bereitzustellen. Ähnlich kann der zweite MEMS-Treiber 116 konfiguriert sein, um eine zweite Drehposition des MEMS-Spiegels 102 um die zweite Scanachse 112 zu erfassen und zweite Positionsinformationen, die die zweite Drehposition (z. B. Neigungswinkel oder Grad der Drehung um die zweite Scanachse 112) angeben, an die Systemsteuerung 106 bereitzustellen.
Die Systemsteuerung 106 kann die ersten Positionsinformationen und die zweiten Positionsinformationen verwenden, um Lichtstrahlen an dem Lichtsender 108 auszulösen. Zum Beispiel kann die Systemsteuerung 106 die ersten Positionsinformationen und die zweiten Positionsinformationen verwenden, um eine Sendezeit des Lichtsenders 108 einzustellen, um eine bestimmte 2D-Koordinate des 2D-Scanmusters anzuvisieren. Somit kann eine höhere Genauigkeit bei der Positionserfassung des MEMS-Spiegels 102 durch den ersten MEMS-Treiber 114 und den zweiten MEMS-Treiber 116 dazu führen, dass die Systemsteuerung 106 eine genauere und präzisere Steuerung anderer Komponenten des 2D-Scansystems 100A bereitstellt.
Wie oben angemerkt, können der erste MEMS-Treiber 114 und der zweite MEMS-Treiber 116 eine Antriebsspannung an eine entsprechende Aktuatorstruktur des MEMS-Spiegels 102 als das Antriebssignal anlegen, um eine Drehung (z. B. eine Oszillation) des MEMS-Spiegels 102 um eine jeweilige Scanachse (z. B. die erste Scanachse 110 oder die zweite Scanachse 112) anzutreiben. Die Antriebsspannung kann zwischen einem Hochspannungspegel (HV-Pegel) und einem Niederspannungspegel (LV-Pegel) umgeschaltet oder umgeschaltet werden, was zu einer oszillierenden Antriebskraft führt. In einigen Implementierungen kann der LV-Pegel null sein (z. B. ist die Antriebsspannung aus), ist jedoch nicht darauf eingeschränkt und könnte ein Wert ungleich null sein. Wenn die Antriebsspannung zwischen einem HV-Pegel und einem LV-Pegel umgeschaltet wird und der LV-Pegel auf null eingestellt ist, kann gesagt werden, dass die Antriebsspannung ein- und ausgeschaltet wird (HV ein/aus). Die oszillierende Antriebskraft bewirkt, dass der MEMS-Spiegel 102 auf der ersten Scanachse 110 oder der zweiten Scanachse 112 zwischen zwei Extrema hin und her oszilliert. Die Antriebsspannung kann eine konstante Antriebsspannung sein, was bedeutet, dass die Antriebsspannung die gleiche Spannung ist, wenn sie betätigt (z. B. eingeschaltet) wird, oder einer oder beide des HV-Pegels oder des LV-Pegels der Antriebsspannung einstellbar sein können. Es versteht sich jedoch, dass die Antriebsspannung zwischen dem HV-Pegel und dem LV-Pegel umgeschaltet wird, um die Spiegeloszillation zu erzeugen. In Abhängigkeit von einer Konfiguration kann diese Betätigung durch die Systemsteuerung 106 durch Einstellen der Antriebsspannungsausschaltzeit, eines Spannungspegels der Antriebsspannung oder eines Tastverhältnisses geregelt oder eingestellt werden. Wie oben angemerkt, können auch Frequenz und Phase der Antriebsspannung geregelt und eingestellt werden.
In einigen Implementierungen ist die Systemsteuerung 106 konfiguriert, um eine Antriebsfrequenz des MEMS-Spiegels 102 für jede Scanachse einzustellen und ist in der Lage, die Oszillationen um die erste Scanachse 110 und die zweite Scanachse 112 zu synchronisieren. Insbesondere kann die Systemsteuerung 106 konfiguriert sein, um eine Betätigung des MEMS-Spiegels 102 um jede Scanachse durch Steuern der Antriebssignale zu steuern. Die Systemsteuerung 106 kann die Frequenz, die Phase, das Tastverhältnis, den HV-Pegel und/oder den LV-Pegel der Antriebssignale steuern, um die Betätigungen um die erste Scanachse 110 und die zweite Scanachse 112 zu steuern. Die Betätigung des MEMS-Spiegels 102 um eine bestimmte Scanachse steuert seinen Bewegungsbereich und seine Scanrate um diese bestimmte Scanachse.
Um zum Beispiel ein Lissajous-Scanmuster periodisch mit einer Bildratenfrequenz reproduzieren zu lassen, sind die erste Frequenz, mit der der MEMS-Spiegel 102 um die erste Scanachse 110 angetrieben wird, und die zweite Frequenz, mit der der MEMS-Spiegel 102 um die zweite Scanachse 112 angetrieben wird, unterschiedlich. Eine Differenz zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz wird durch ein festes Frequenzverhältnis eingestellt, das von dem 2D-Scansystem 100A verwendet wird, um ein wiederholbares Lissajous-Muster (Bild) mit einer Bildrate zu bilden. Ein neues Bild beginnt jedes Mal, wenn das Lissajous-Scanmuster neu startet, was auftreten kann, wenn eine Phasendifferenz zwischen einer Spiegelphase um die erste Scanachse 110 und einer Spiegelphase um die zweite Scanachse 112 null ist. Die Systemsteuerung 106 kann das feste Frequenzverhältnis einstellen und die Oszillationen um die erste Scanachse 110 und die zweite Scanachse 112 synchronisieren, um sicherzustellen, dass dieses feste Frequenzverhältnis basierend auf den ersten Positionsinformationen und den zweiten Positionsinformationen, die von dem ersten MEMS-Treiber 114 bzw. dem zweiten MEMS-Treiber 116 empfangen werden, aufrechterhalten wird.
Der Lichtsender 108 kann ein rot-grün-blauer (RGB) Lichtsender mit roten (R), grünen (G) und blauen (B) Lichtquellen sein, die konfiguriert sind, um RGB-Lichtstrahlen zu erzeugen. Zum Beispiel kann der Lichtsender 108 eine rote Laserdiode oder Leuchtdiode zum Erzeugen eines roten Lichtstrahls, eine grüne Laserdiode oder Leuchtdiode zum Erzeugen eines grünen Lichtstrahls, eine blaue Laserdiode oder Leuchtdiode zum Erzeugen eines blauen Lichtstrahls und erste optische Elemente beinhalten, die die drei farbigen Lichtstrahlen zu einem RGB-Lichtstrahl zur Ausgabe vom Lichtsender 108 kombinieren. Dementsprechend ist der Lichtsender 108 konfiguriert, um jeden RGB-Lichtstrahl auf einem Sendepfad in Richtung des MEMS-Spiegels 102 zu senden. Jeder RGB-Lichtstrahl kann als ein Lichtimpuls erzeugt werden, und der Lichtsender 108 kann nacheinander mehrere RGB-Lichtstrahlen senden, wenn der MEMS-Spiegel 102 seine Senderichtung ändert, um unterschiedliche 2D-Koordinaten anzuvisieren. Eine Sendeabfolge der mehreren RGB-Lichtstrahlen und ein Timing davon können durch den Lichtsender 108 gemäß einem Auslösesignal implementiert werden, das von der Systemsteuerung 106 empfangen wird.
Es ist anzumerken, dass ein bestimmter RGB-Lichtstrahl aus einer einzelnen Lichtfarbe, einer Kombination von zwei Lichtfarben oder einer Kombination aller drei Farben oder Licht hergestellt sein kann. Zum Beispiel kann die Systemsteuerung 106 steuern, welche R-, G-, B-Lichtquellen des Lichtsenders 108 für eine Lichtübertragung ausgelöst werden, einschließlich einiger oder aller der R-, G-, B-Lichtquellen. Während einige der R-, G-, B-Lichtquellen während einer Lichtübertragung inaktiv bleiben können, kann ein Ausgabelichtstrahl immer noch als RGB-Lichtstrahl bezeichnet werden (z. B. obwohl er nicht alle drei Lichtfarben beinhaltet). Alternativ kann ein „RGB-Lichtstrahl“ als „Pixellichtstrahl“ bezeichnet werden, der eine oder mehrere Lichtfarben beinhaltet, in Abhängigkeit von der gewünschten Pixelfarbe, die in das Sichtfeld projiziert werden soll. Zum Beispiel kann ein bestimmter RGB-Lichtstrahl einem Pixel eines Bilds entsprechen, das in das Sichtfeld projiziert wird, oder einem Bild, das auf eine Anzeige projiziert wird, und verschiedene RGB-Lichtstrahlen können für verschiedene Pixel des Bilds oder für verschiedene Bildrahmen übertragen werden. Somit können die Begriffe „RGB-Lichtstrahl“ und „Pixellichtstrahl“ austauschbar verwendet werden.
Die Systemsteuerung 106 ist konfiguriert, um Komponenten des 2D-Scansystems 100A zu steuern. In bestimmten Anwendungen kann die Systemsteuerung 106 auch konfiguriert sein, um Programmierinformationen in Bezug auf das 2D-Scanmuster zu empfangen und ein Timing der Mehrzahl von Lichtstrahlen, die durch den Lichtsender 108 erzeugt werden, basierend auf den Programmierinformationen zu steuern. Somit kann die Systemsteuerung 106 sowohl Verarbeitungs- als auch Steuerschaltungen umfassen, die konfiguriert sind, um Steuersignale zum Steuern des Lichtsenders 108, des ersten MEMS-Treibers 114 und des zweiten MEMS-Treibers 116 zu erzeugen.
Die Systemsteuerung 106 ist konfiguriert, um die Antriebsfrequenzen des MEMS-Spiegels 102 für die erste Scanachse 110 und die zweite Scanachse 112 einzustellen und ist in der Lage, die Oszillationen um die erste Scanachse 110 und die zweite Scanachse 112 zu synchronisieren, um das 2D-Scanmuster zu erzeugen. In einigen Implementierungen, in denen die Mehrzahl von Lichtstrahlen verwendet wird, kann die Systemsteuerung 106 konfiguriert sein, um das Auslösesignal zu erzeugen, das zum Auslösen des Lichtsenders 108 verwendet wird, um die Mehrzahl von Lichtstrahlen zu erzeugen. Unter Verwendung des Auslösesignals kann die Systemsteuerung 106 die Sendezeiten der Mehrzahl von Lichtstrahlen (z. B. RGB-Lichtstrahlen oder Pixellichtstrahlen) des Lichtsenders 108 steuern, um ein gewünschtes Beleuchtungsmuster innerhalb des Sichtfelds zu erreichen. Das gewünschte Beleuchtungsmuster wird durch eine Kombination des 2D-Scanmusters, das durch den MEMS-Spiegel 102 erzeugt wird, und der Sendezeiten, die durch die Systemsteuerung 106 ausgelöst werden, erzeugt. In einigen Implementierungen, in denen der kontinuierliche Lichtstrahl verwendet wird, kann die Systemsteuerung 106 konfiguriert sein, um eine Frequenzmodulation des kontinuierlichen Lichtstrahls über ein Steuersignal zu steuern, das dem Lichtsender 108 bereitgestellt wird.
Wie oben angegeben, wird 1A lediglich als ein Beispiel bereitgestellt. Andere Beispiele sind möglich und können sich von dem unterscheiden, was in Bezug auf 1A beschrieben wurde. In der Praxis kann das 2D-Scansystem 100A zusätzliche Komponenten, weniger Komponenten, andere Komponenten oder anders angeordnete Komponenten als die in 1A gezeigten beinhalten, ohne von der oben bereitgestellten Offenbarung abzuweichen. Zusätzlich kann das 2D-Scansystem 100A in einigen Implementierungen einen oder mehrere zusätzliche 2D-MEMS-Spiegel oder einen oder mehrere zusätzliche Lichtsender beinhalten, die verwendet werden, um ein oder mehrere zusätzliche Sichtfelder zu scannen. Zusätzlich können zwei oder mehr in 1A gezeigte Komponenten innerhalb einer einzelnen Komponente implementiert sein, oder eine einzelne in 1A gezeigte Komponente kann als mehrere, verteilte Komponenten implementiert sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein Satz von Komponenten (z. B. eine oder mehrere Komponenten) des 2D-Scansystems 100A eine oder mehrere Funktionen durchführen, die als von einem anderen Satz von Komponenten des 2D-Scansystems 100A durchgeführt beschrieben werden.
1B ist ein schematisches Blockdiagramm eines 2D-Abtastsystems 100B gemäß einer oder mehreren Implementierungen. Insbesondere umfasst das 2D-Scansystem 100B zwei MEMS-Spiegel, einen ersten MEMS-Spiegel 102a und einen zweiten MEMS-Spiegel 102b, die optisch in Reihe gekoppelt sind, um Lichtstrahlen gemäß einem 2D-Scanmuster zu lenken oder anderweitig abzulenken. Der erste MEMS-Spiegel 102a und der zweite MEMS-Spiegel 102b sind dem in 1A beschriebenen MEMS-Spiegel 102 ähnlich, mit der Ausnahme, dass der erste MEMS-Spiegel 102a und der zweite MEMS-Spiegel 102b konfiguriert sind, um sich um eine einzelne Scanachse anstelle von zwei Scanachsen zu drehen. Der erste MEMS-Spiegel 102a ist konfiguriert, um sich um die erste Scanachse 110 zu drehen, um Licht in die x-Richtung zu lenken, und der zweite MEMS-Spiegel 102b ist konfiguriert, um sich um die zweite Scanachse 112 zu drehen, um Licht in die y-Richtung zu lenken. Ähnlich dem in 1A beschriebenen MEMS-Spiegel 102 können der erste MEMS-Spiegel 102a und der zweite MEMS-Spiegel 102b resonante MEMS-Spiegel sein, die konfiguriert sind, um um die erste Scanachse 110 bzw. die zweite Scanachse 112 zu oszillieren.
Da jeder des ersten MEMS-Spiegels 102a und des zweiten MEMS-Spiegels 102b konfiguriert ist, um sich um eine einzelne Scanachse zu drehen, ist jeder des ersten MEMS-Spiegels 102a und des zweiten MEMS-Spiegels 102b für das Scannen von Licht in einer Dimension verantwortlich. Infolgedessen können der erste MEMS-Spiegel 102a und der zweite MEMS-Spiegel 102b als eindimensionale (1D) MEMS-Spiegel bezeichnet werden. In dem in 1B gezeigten Beispiel werden der erste MEMS-Spiegel 102a und der zweite MEMS-Spiegel 102b zusammen verwendet, um Lichtstrahlen in zwei Dimensionen zu lenken. Der erste MEMS-Spiegel 102a und der zweite MEMS-Spiegel 102b sind nacheinander entlang eines Sendepfads der Lichtstrahlen angeordnet, sodass einer der MEMS-Spiegel (z. B. der erste MEMS-Spiegel 102a) zuerst einen Lichtstrahl empfängt und den Lichtstrahl in einer ersten Dimension lenkt und der zweite der MEMS-Spiegel (z. B. der zweite MEMS-Spiegel 102b) den Lichtstrahl vom ersten MEMS-Spiegel 102a empfängt und den Lichtstrahl in einer zweiten Dimension lenkt. Infolgedessen arbeiten der erste MEMS-Spiegel 102a und der zweite MEMS-Spiegel 102b zusammen, um den vom Lichtsender 108 erzeugten Lichtstrahl in zwei Dimensionen zu lenken. Auf diese Weise können der erste MEMS-Spiegel 102a und der zweite MEMS-Spiegel 102b den Lichtstrahl bei einer gewünschten 2D-Koordinate (z. B. einer x-y-Koordinate) in dem Sichtfeld lenken. Mehrere Lichtstrahlen können durch den ersten MEMS-Spiegel 102a und den zweiten MEMS-Spiegel 102b bei unterschiedlichen 2D-Koordinaten eines 2D-Scanmusters gelenkt werden.
Das MEMS-Treibersystem 104, die Systemsteuerung 106 und der Lichtsender 108 sind konfiguriert, um ähnlich wie oben unter Bezugnahme auf 1A beschrieben zu arbeiten. Der erste MEMS-Treiber 114 ist elektrisch mit dem ersten MEMS-Spiegel 102a gekoppelt, um den ersten MEMS-Spiegel 102a um die erste Scanachse 110 anzutreiben und eine Position des ersten MEMS-Spiegels 102a um die erste Scanachse 110 zu senden, um erste Positionsinformationen an die Systemsteuerung 106 bereitzustellen. Ähnlich ist der zweite MEMS-Treiber 116 elektrisch mit dem zweiten MEMS-Spiegel 102b gekoppelt, um den zweiten MEMS-Spiegel 102b um die zweite Scanachse 112 anzutreiben und eine Position des zweiten MEMS-Spiegels 102b um die zweite Scanachse 112 zu senden, um zweite Positionsinformationen an die Systemsteuerung 106 bereitzustellen.
Wie oben angegeben, wird 1B lediglich als ein Beispiel bereitgestellt. Andere Beispiele sind möglich und können sich von dem unterscheiden, was in Bezug auf 1B beschrieben wurde. In der Praxis kann das 2D-Scansystem 100B zusätzliche Komponenten, weniger Komponenten, andere Komponenten oder anders angeordnete Komponenten als die in 1B gezeigten beinhalten, ohne von der oben bereitgestellten Offenbarung abzuweichen. Zusätzlich kann das 2D-Scansystem 100B in einigen Implementierungen einen oder mehrere zusätzliche 1D-MEMS-Spiegel oder einen oder mehrere zusätzliche Lichtsender beinhalten, die verwendet werden, um ein oder mehrere zusätzliche Sichtfelder zu scannen. Zusätzlich können zwei oder mehr in 1B gezeigte Komponenten innerhalb einer einzelnen Komponente implementiert sein, oder eine einzelne in 1B gezeigte Komponente kann als mehrere, verteilte Komponenten implementiert sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein Satz von Komponenten (z. B. eine oder mehrere Komponenten) des 2D-Scansystems 100B eine oder mehrere Funktionen durchführen, die als von einem anderen Satz von Komponenten des 2D-Scansystems 100B durchgeführt beschrieben werden.
2 veranschaulicht ein beispielhaftes HUD-System 200 gemäß einer oder mehreren Implementierungen. Das HUD-System 200 kann einen HUD-Reflektor 202 (z. B. einen HUD-Spiegel) und einen Lichtsender 204 beinhalten, der konfiguriert sein kann, um eine Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erzeugen, die einem Bild entsprechen, und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf einem optischen Pfad in Richtung des HUD-Reflektors zu senden. Das HUD-System 200 kann ferner eine Vorscanlinse 206, einen 2D-Scanner 208 und einen Diffusorbildschirm 210 beinhalten, die nacheinander entlang des optischen Pfads zwischen dem Lichtsender 204 und dem HUD-Reflektor 202 angeordnet sind.
Das HUD-System 200 kann konfiguriert sein, um das Bild in einen Bereich zu projizieren, der als „Eyebox“ bezeichnet wird. Mit anderen Worten, eine Augenhöhe eines Benutzers sollte sich innerhalb der Eyebox befinden, um das Bild ordnungsgemäß anzusehen. Die Eyebox sollte in der Lage sein, Benutzer unterschiedlicher Höhen und unterschiedlicher Bewegungen des Benutzers aufzunehmen, während es einem Benutzer oder unterschiedlichen Benutzern ermöglicht wird, das Bild anzusehen. Eine kleinere Eyebox kann in dem Sinn einschränkend sein, dass sich Benutzer bestimmter Höhen (z. B. Benutzer, die zu kurz oder zu hoch sind) möglicherweise nicht auf Augenhöhe innerhalb der Eyebox befinden. Zusätzlich kann eine kleinere Eyebox in dem Sinn einschränkend sein, dass der Bewegungsbereich eines Benutzers auf kleinere Bewegungen beschränkt sein kann, um eine Fähigkeit, das Bild anzusehen, aufrechtzuerhalten. Im Gegensatz dazu kann eine größere Eyebox einen größeren Bereich von Benutzerhöhen und Bewegungen aufnehmen. Daher kann es vorteilhaft sein, eine Größe der Eyebox zu erhöhen, um zu ermöglichen, dass das Bild von Benutzern unterschiedlicher Größe betrachtet wird, und um einen größeren Bewegungsbereich zu ermöglichen, während das HUD-System 200 verwendet wird.
Der Lichtsender 204 kann dem Lichtsender 108 ähnlich sein, der in Verbindung mit 1A und 1B beschrieben ist. In einigen Implementierungen kann der Lichtsender 204 Teil einer Bilderzeugungseinheit sein, die den 2D-Scanner 208 beinhaltet. Zum Beispiel können der Lichtsender 204 und der 2D-Scanner 208 zusammen verwendet werden, um das Bild zu erzeugen. Der Lichtsender 204 kann konfiguriert sein, um nacheinander eine Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erzeugen, die einem Bild entsprechen, und dadurch nacheinander die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf dem optischen Pfad zum 2D-Scanner 208 zu senden.
Der 2D-Scanner 208 kann ein MEMS-Spiegel sein, der in einem 2D-Scansystem ähnlich dem 2D-Scansystem 100A, das in Verbindung mit 1A beschrieben ist, oder ähnlich dem 2D-Scansystem 100B, das in Verbindung mit 1B beschrieben ist, enthalten ist. Somit kann der 2D-Scanner 208 konfiguriert sein, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Lichtsender 204 zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen entlang des optischen Pfads gemäß einem 2D-Scanmuster zu lenken. Wenn beispielsweise der 2D-Scanner 208 seinen Ablenkwinkel während eines Scanvorgangs ändert, kann der 2D-Scanner 208 die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf den Diffusorbildschirm 210 gemäß dem 2D-Scanmuster scannen. Eine Scanbewegung des 2D-Scanners 208 kann eine Projektionsfeldkrümmung (z. B. eine Feldkrümmung einer LBS-Projektion) erzeugen. Die Projektionsfeldkrümmung ist repräsentativ für eine virtuelle (z. B. imaginäre) Oberfläche, wo projizierte Lichtstrahlen im Fokus wären. Aufgrund der Scanbewegung des 2D-Scanners um eine Scanachse (oder zwei Scanachsen) ist die Projektionsfeldkrümmung eine gekrümmte Projektionsebene, die eine virtuelle Oberflächenkrümmung aufweist.
Die Vorscanlinse 206 kann verwendet werden, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf den Diffusorbildschirm 210 zu fokussieren, sodass das Bild im Fokus auf den Diffusorbildschirm 210 projiziert wird. Zum Beispiel kann die Vorscanlinse 206 auf dem optischen Pfad zwischen dem Lichtsender 204 und dem 2D-Scanner 208 angeordnet sein, und die Vorscanlinse kann konfiguriert sein, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Lichtsender 204 zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf den Diffusorbildschirm 210 zu fokussieren. Die Vorscanlinse 206 kann eine Brennweite f aufweisen, die gleich einer Summe eines ersten Abstands zwischen der Vorscanlinse 206 und dem 2D-Scanner 208 entlang des optischen Pfads und eines zweiten Abstands zwischen dem 2D-Scanner 208 und dem Diffusorbildschirm 210 entlang des optischen Pfads ist. In einigen Implementierungen ist die Brennweite der Vorscanlinse 206 gleich oder im Wesentlichen gleich der Hälfte eines Radius einer Oberflächenkrümmung des HUD-Reflektors 202. Zusätzlich oder alternativ kann der zweite Abstand zwischen dem 2D-Scanner 208 und dem Diffusorbildschirm 210 gleich oder im Wesentlichen gleich einem Radius einer Oberflächenkrümmung des Diffusorbildschirms 210 sein.
Der Diffusorbildschirm 210 kann auf dem optischen Pfad zwischen dem 2D-Scanner 208 und dem HUD-Reflektor 202 angeordnet sein. Der Diffusorbildschirm 210 kann konfiguriert sein, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem 2D-Scanner 208 zu empfangen und eine Strahlbreite jedes Pixellichtstrahls der Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erweitern, um eine Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen zu erzeugen. Mit anderen Worten ist der Diffusorbildschirm 210 eine optische Diffusorkomponente, die konfiguriert sein kann, um divergente Lichtstrahlen zu erzeugen, um eine optische Ausbreitung jedes der Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erhöhen. Dadurch wird eine Strahlbreite der Mehrzahl von Pixellichtstrahlen durch den Diffusorbildschirm 210 erhöht, um eine Größe einer Eyebox (z. B. eine Größe eines Bereichs, an dem das projizierte Bild von dem Benutzer wahrgenommen werden kann) zu erhöhen. Die Größe der Eyebox kann einem Grad der Strahldivergenz (z. B. einem Divergenzwinkel) entsprechen, der durch den Diffusorbildschirm 210 erzeugt wird. Zusätzlich kann der Diffusorbildschirm 210 konfiguriert sein, um das HUD-System 200 (z. B. den HUD-Reflektor 202) vor übermäßigem Sonnenlicht zu isolieren und zu schützen, indem Umgebungslicht herausgefiltert oder blockiert wird.
Der HUD-Reflektor 202 ist konfiguriert, um die Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen von dem Diffusorbildschirm zu empfangen und die Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen in Richtung eines Sichtfelds (z. B. in Richtung der Eyebox) zu reflektieren. Der HUD-Reflektor 202 weist einen ersten gekrümmten Körper 212 mit einer ersten Oberflächenkrümmung 214 auf, der konfiguriert ist, um eine Reflektorfeldkrümmung (z. B. ein Krümmungsfeld) im Objektraum zu erzeugen. Die Reflektorfeldkrümmung ist eine andere virtuelle Krümmung und stellt eine virtuelle (z. B. imaginäre) Oberfläche dar, die, wenn sie als eine Bildquelle zum Projizieren auf den HUD-Reflektor 202 verwendet wird, die besten Ergebnisse zum Projizieren des Bilds auf einen definierten Abstand oder auf unendlich ergeben würde. Somit kann die Reflektorfeldkrümmung als Feldkrümmung der Reflektorprojektion bezeichnet werden. Die Reflektorfeldkrümmung kann auch als Petzval-Feldkrümmung bezeichnet werden. Die Reflektorfeldkrümmung des HUD-Reflektors 202 ist eine gekrümmte virtuelle Ebene, die eine virtuelle Oberflächenkrümmung aufweist.
Der Diffusorbildschirm 210 beinhaltet einen zweiten gekrümmten Körper 216 mit einer zweiten Oberflächenkrümmung 218. Es sei angemerkt, dass der Diffusorbildschirm 210 eine zusätzliche Oberflächenkrümmung aufweist, die gegenüber der zweiten Oberflächenkrümmung 218 angeordnet ist. Die zusätzliche Oberflächenkrümmung kann konzentrisch mit der zweiten Oberflächenkrümmung 218 sein. In einigen Implementierungen ist die zweite Oberflächenkrümmung 218 mit der Reflektorfeldkrümmung des HUD-Reflektors 202 übereinstimmt oder im Wesentlichen übereinstimmt. Mit anderen Worten wird der Diffusorbildschirm 210 als eine Bildquelle zum Projizieren der Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf den HUD-Reflektor 202 verwendet. Somit kann der Diffusorbildschirm 210 durch Übereinstimmen der zweiten Oberflächenkrümmung 218 des Diffusorbildschirms 210 mit der Reflektorfeldkrümmung des HUD-Reflektors 202 konfiguriert sein, um die besten Ergebnisse zum Projizieren des Bilds von dem HUD-Reflektor 202 auf einen definierten Abstand oder auf unendlich zu ergeben. Dementsprechend ist der Diffusorbildschirm 210 nicht nur konfiguriert, um die Strahlbreite der Lichtstrahlen, die an dem HUD-Reflektor 202 projiziert werden, zu erhöhen, sondern eine Form des zweiten gekrümmten Körpers 216 des Diffusorbildschirms 210 stellt eine optimierte Fokusoberfläche für die Bildprojektion bereit, indem sie mit der Reflektorfeldkrümmung des HUD-Reflektors 202 übereinstimmt.
Der zweite gekrümmte Körper 216 kann eine erste Körperkante, eine zweite Körperkante und eine Körpermitte beinhalten, die zwischen der ersten Körperkante und der zweiten Körperkante angeordnet ist. In einigen Implementierungen liegt der Divergenzgrad des zweiten gekrümmten Körpers 216 an der Körpermitte bei einem Maximum und an der ersten Körperkante und der zweiten Körperkante bei einem Minimum. In einigen Implementierungen kann der Divergenzgrad des zweiten gekrümmten Körpers 216 über den zweiten gekrümmten Körper 216 hinweg konstant sein. Dementsprechend kann die Strahlbreite eines divergenten Pixellichtstrahls der Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen proportional zu dem Divergenzgrad eines Bereichs des zweiten gekrümmten Körpers 216 sein, auf den der divergente Pixellichtstrahl einfällt.
In einigen Implementierungen ist die Projektionsfeldkrümmung des 2D-Scanners 208 mit der Reflektorfeldkrümmung übereinstimmt oder im Wesentlichen übereinstimmt. In einigen Implementierungen überlappt die Projektionsfeldkrümmung des 2D-Scanners 208 mit der Reflektorfeldkrümmung. In einigen Implementierungen überlappt der zweite gekrümmte Körper 216 des Diffusorbildschirms 210 mit der Projektionsfeldkrümmung des 2D-Scanners 208. Zum Beispiel die
In einigen Implementierungen kann sich der Begriff „übereinstimmt“ auf eine gleiche radiale Krümmung beziehen, wobei ein Radius einer Krümmung gleich einem Radius einer anderen Krümmung ist. In einigen Implementierungen kann sich der Begriff „übereinstimmt“ auf kongruente Krümmungen beziehen, wobei zwei Krümmungen genau zusammenfallen, wenn sie überlagert oder überlappt werden. In einigen Implementierungen kann sich der Begriff „übereinstimmt“ auf konzentrische Krümmungen beziehen, wobei eine Krümmung konzentrisch mit einer anderen Krümmung ist.
Wie oben angegeben, wird 2 lediglich als ein Beispiel bereitgestellt. Andere Beispiele sind möglich und können sich von dem unterscheiden, was in Bezug auf 2 beschrieben wurde. Die Anzahl und Anordnung von in 2 gezeigten Komponenten werden als ein Beispiel bereitgestellt. In der Praxis kann das HUD-System 200 zusätzliche Komponenten, weniger Komponenten, andere Komponenten oder anders angeordnete Komponenten als die in 2 gezeigten beinhalten. Zwei oder mehr in 2 gezeigte Komponenten können innerhalb einer einzelnen Komponente implementiert sein, oder eine einzelne in 2 gezeigte Komponente kann als mehrere, verteilte Komponenten implementiert sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein Satz von Komponenten (z. B. eine oder mehrere Komponenten) des HUD-Systems 200 eine oder mehrere Funktionen durchführen, die als von einem anderen Satz von Komponenten des HUD-Systems 200 durchgeführt beschrieben werden.
3 veranschaulicht ein beispielhaftes HUD-System 300 gemäß einer oder mehreren Implementierungen. Das HUD-System 300 ist dem HUD-System 200 ähnlich, das in Verbindung mit 2 beschrieben ist, beinhaltet jedoch zusätzlich eine Windschutzscheibe 302 eines Fahrzeugs. In einigen Implementierungen beinhaltet das HUD-System 300 einen Windschutzscheibenreflektor 304, der auf der Windschutzscheibe 302 montiert oder darin eingebettet ist. Der Lichtsender 204, die Vorscanlinse 206 und der 2D-Scanner 208 sind als eine Bilderzeugungseinheit 306 bereitgestellt.
Der HUD-Reflektor 202 ist konfiguriert, um jeden der Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Diffusorbildschirm 210 zu empfangen und ein Bild, das durch die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen gebildet wird, und ein 2D-Scanmuster, das durch den 2D-Scanner 208 implementiert wird, auf die Windschutzscheibe 302 (z. B. auf den Windschutzscheibenreflektor 304) zu projizieren, indem jeder der Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf die Windschutzscheibe 302 reflektiert wird. Der HUD-Reflektor 202 weist einen gekrümmten Körper (z. B. den ersten gekrümmten Körper 212), wie etwa eine konvexe Form oder konvexe Kontur, auf, der ausgelegt ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen in Richtung eines Anzeigebereichs der Windschutzscheibe 302 (z. B. auf den Windschutzscheibenreflektor 304) zu reflektieren. Der Windschutzscheibenreflektor 304 kann konfiguriert sein, um jeden der Mehrzahl von Pixellichtstrahlen in Richtung eines Benutzers zu reflektieren, wobei der Benutzer das projizierte Bild, das durch die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen gebildet wird, wahrnimmt. Somit veranschaulicht 3 einen vollständigen optischen Pfad (z. B. einen vollständigen Sendepfad) der Mehrzahl von Pixellichtstrahlen.
Die Anzahl und Anordnung von in 3 gezeigten Komponenten werden als ein Beispiel bereitgestellt. In der Praxis kann das HUD-System 300 zusätzliche Komponenten, weniger Komponenten, andere Komponenten oder anders angeordnete Komponenten als die in 3A gezeigten beinhalten.
4 veranschaulicht eine beispielhafte Bilderzeugungseinheit 400 gemäß einer oder mehreren Implementierungen. Die Bilderzeugungseinheit 400 kann der Bilderzeugungseinheit 306 ähnlich sein, die in Verbindung mit 3 beschrieben ist. Somit beinhaltet die Bilderzeugungseinheit 400 den Lichtsender 204, den Lichtsender 204, die Vorscanlinse 206 und den 2D-Scanner 208. Die Bilderzeugungseinheit 400 kann als Teil eines HUD-Systems (z. B. des HUD-Systems 200 oder des HUD-Systems 300) implementiert sein.
4 zeigt die Projektionsfeldkrümmung des 2D-Scanners 208, die durch eine Scanbewegung auf einer Scanachse gebildet wird. Die Projektionsfeldkrümmung ist eine gekrümmte Projektionsebene, die durch eine Scanbewegung des 2D-Scanners gebildet wird, bei der Lichtstrahlen, die durch den 2D-Scanner 208 projiziert werden, im Fokus sind. Zum Beispiel kann die Scanbewegung des 2D-Scanners 208 die Projektionsfeldkrümmung (z. B. eine Feldkrümmung einer LBS-Projektion) erzeugen. Die Projektionsfeldkrümmung ist repräsentativ für eine virtuelle (z. B. imaginäre) Oberfläche, wo projizierte Lichtstrahlen im Fokus wären. Aufgrund der Scanbewegung des 2D-Scanners um eine Scanachse (oder zwei Scanachsen) ist die Projektionsfeldkrümmung eine gekrümmte Projektionsebene, die eine virtuelle Oberflächenkrümmung aufweist.
In einigen Implementierungen kann der zweite gekrümmte Körper 216 des Diffusorbildschirms 210 gekrümmt sein, um mit der Projektionsfeldkrümmung des 2D-Scanners 208 übereinzustimmen. Mit anderen Worten kann die zweite Oberflächenkrümmung 218 des Diffusorbildschirms 210 mit der Projektionsfeldkrümmung des 2D-Scanners 208 übereinstimmen oder im Wesentlichen übereinstimmen. Der Diffusorbildschirm 210 kann positioniert sein, um mit der Projektionsfeldkrümmung des 2D-Scanners 208 zu überlappen oder auf dieser überlagert zu sein, so dass der zweite gekrümmte Körper 216 des Diffusorbildschirms 210 vollständig mit der Projektionsfeldkrümmung des 2D-Scanners 208 überlappt oder umgekehrt. Infolgedessen ist jeder Pixellichtstrahl der Mehrzahl von Pixellichtstrahlen, der auf den Diffusorbildschirm 210 einfällt, auf dem Diffusorbildschirm 210 im Fokus.
Zum Beispiel kann die Vorscanlinse 206 konfiguriert sein, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Lichtsender 204 zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen basierend auf der Brennweite der Vorscanlinse 206 auf den Diffusorbildschirm 210 zu fokussieren. Die Brennweite der Vorscanlinse 206 kann gleich einer Summe eines ersten Abstands zwischen der Vorscanlinse 206 und dem 2D-Scanner 208 entlang des optischen Pfads und eines zweiten Abstands (z. B. eines Lichtprojektionsabstands D) zwischen dem 2D-Scanner 208 und dem Diffusorbildschirm 210 entlang des optischen Pfads sein. Somit kann die Projektionsfeldkrümmung des 2D-Scanners 208 durch die Brennweite der Vorscanlinse 206 und Eigenschaften des 2D-Scanners 208 bestimmt werden.
Zusätzlich kann, wenn der zweite gekrümmte Körper 216 des Diffusorbildschirms 210 vollständig mit der Projektionsfeldkrümmung des 2D-Scanners 208 überlappt, der Lichtprojektionsabstand D von dem 2D-Scanner 208 zu dem zweiten gekrümmten Körper 216 des Diffusorbildschirms 210 im Wesentlichen konstant bleiben, wenn sich eine Scanposition des 2D-Scanners 208 gemäß dem 2D-Scanmuster ändert. Ferner kann, wenn der zweite gekrümmte Körper 216 des Diffusorbildschirms 210 vollständig mit der Projektionsfeldkrümmung des 2D-Scanners 208 überlappt, der Lichtprojektionsabstand D im Wesentlichen gleich einem Radius der zweiten Oberflächenkrümmung 218 des Diffusorbildschirms 210 sein.
Zusätzlich kann in einigen Implementierungen die Projektionsfeldkrümmung des 2D-Scanners 208 mit der Reflektorfeldkrümmung des HUD-Reflektors 202 überlappen (z. B. vollständig überlappen) oder umgekehrt. In einigen Implementierungen kann der zweite gekrümmte Körper 216 des Diffusorbildschirms 210 mit der Projektionsfeldkrümmung des 2D-Scanners 208 und der Reflektorfeldkrümmung des HUD-Reflektors 202 überlappen (z. B. vollständig überlappen).
Infolgedessen kann ein Bild, das durch das HUD-System projiziert wird, während eines gesamten Scanvorgangs des 2D-Scanners 208 am Benutzer im Fokus bleiben. Mit anderen Worten kann das Bild durch das HUD-System verbessert werden.
Die Anzahl und Anordnung von in 4 gezeigten Komponenten werden als ein Beispiel bereitgestellt. In der Praxis kann die Bilderzeugungseinheit 400 zusätzliche Komponenten, weniger Komponenten, andere Komponenten oder anders angeordnete Komponenten als die in 4 gezeigten beinhalten.
5A veranschaulicht ein beispielhaftes HUD-System 500A gemäß einer oder mehreren Implementierungen. Das HUD-System 500A kann dem HUD-System 200 ähnlich sein, das in Verbindung mit 2 beschrieben ist. In diesem Beispiel beinhaltet der HUD-Reflektor 202 den ersten gekrümmten Körper 212 mit der ersten Oberflächenkrümmung 214, der konfiguriert ist, um eine Reflektorfeldkrümmung 502 im Objektraum zu erzeugen. Zusätzlich ist die Projektionsfeldkrümmung des 2D-Scanners 208 als Projektionsfeldkrümmung 504 gezeigt. In diesem Beispiel überlappt die Projektionsfeldkrümmung 504 teilweise mit der Reflektorfeldkrümmung 502. Die Projektionsfeldkrümmung 504 stimmt jedoch teilweise nicht mit der Reflektorfeldkrümmung 502 überein. Zum Beispiel unterscheidet sich ein Radius der Projektionsfeldkrümmung 504 von einem Radius der Reflektorfeldkrümmung 502. In diesem Fall unterscheiden sich der Radius der Projektionsfeldkrümmung 504 und der Radius der Reflektorfeldkrümmung 502 signifikant voneinander. Infolgedessen kann das an der Eyebox empfangene Bild irgendwann im Fokus sein (z. B. für einen Teil des Scanvorgangs des 2D-Scanners), wo die Projektionsfeldkrümmung 504 und der Radius der Reflektorfeldkrümmung 502 überlappen und wahrscheinlich für einen Teil des Scanvorgangs des 2D-Scanners, wo die Projektionsfeldkrümmung 504 und der Radius der Reflektorfeldkrümmung 502 nicht überlappen, außerhalb des Fokus wären.
Die Anzahl und Anordnung von in 5A gezeigten Komponenten werden als ein Beispiel bereitgestellt. In der Praxis kann das HUD-System 500A zusätzliche Komponenten, weniger Komponenten, andere Komponenten oder anders angeordnete Komponenten als die in 5A gezeigten beinhalten.
5B veranschaulicht ein beispielhaftes HUD-System 500B gemäß einer oder mehreren Implementierungen. Das HUD-System 500B kann dem HUD-System 200 ähnlich sein, das in Verbindung mit 2 beschrieben ist. Zusätzlich kann das HUD-System 500B die Bilderzeugungseinheit 400 beinhalten, die in Verbindung mit 4 beschrieben ist. Zusätzlich kann das HUD-System 500B dem HUD-System 500A ähnlich sein, das in Verbindung mit 5A beschrieben ist, mit der Ausnahme, dass die Reflektorfeldkrümmung 502 und die Projektionsfeldkrümmung 504 miteinander übereinstimmen. Zum Beispiel ist der Radius der Reflektorfeldkrümmung 502 gleich oder im Wesentlichen gleich dem Radius der Projektionsfeldkrümmung 504. Infolgedessen kann die Projektionsfeldkrümmung 504 vollständig mit der Reflektorfeldkrümmung 502 überlappen oder vollständig auf dieser überlagert sein.
Ferner kann der Diffusorbildschirm 210 positioniert sein, um mit der Reflektorfeldkrümmung 502 und der Projektionsfeldkrümmung 504 zu überlappen (z. B. vollständig zu überlappen). Insbesondere beinhaltet der Diffusorbildschirm 210 den zweiten gekrümmten Körper 216 mit der zweiten Oberflächenkrümmung 218. Die zweite Oberflächenkrümmung 218 kann mit der Reflektorfeldkrümmung 502 des HUD-Reflektors 202 übereinstimmen oder im Wesentlichen übereinstimmen. Somit kann eine physische Krümmung des Diffusorbildschirms 210 mit der Reflektorfeldkrümmung 502 (z. B. der Petzval-Feldkrümmung) des HUD-Reflektors 202 übereinstimmen (z. B. im Wesentlichen gleich dieser sein). Anders ausgedrückt kann ein Radius des zweiten gekrümmten Körpers 216 (z. B. ein Radius der zweiten Oberflächenkrümmung 218) gleich oder im Wesentlichen gleich dem Radius der Reflektorfeldkrümmung 502 sein. Darüber hinaus kann, da der Radius der Reflektorfeldkrümmung 502 mit dem Radius der Projektionsfeldkrümmung 504 übereinstimmt, der Radius des zweiten gekrümmten Körpers 216 (z. B. der Radius der zweiten Oberflächenkrümmung 218) gleich oder im Wesentlichen gleich dem Radius der Projektionsfeldkrümmung 504 sein.
Zusätzlich kann ein Lichtprojektionsabstand von dem 2D-Scanner 208 zu dem ersten gekrümmten Körper 212 des HUD-Reflektors 202 im Wesentlichen konstant bleiben, wenn sich eine Scanposition des 2D-Scanners 208 gemäß dem 2D-Scanmuster ändert. In einigen Implementierungen kann der Lichtprojektionsabstand von dem 2D-Scanner 208 zu dem ersten gekrümmten Körper 212 des HUD-Reflektors 202 gleich oder im Wesentlichen gleich einem Radius der ersten Oberflächenkrümmung 214 sein.
In einigen Implementierungen bleibt ein erster Lichtprojektionsabstand von dem 2D-Scanner 208 zu dem ersten gekrümmten Körper 212 im Wesentlichen konstant, wenn sich eine Scanposition des 2D-Scanners 208 gemäß dem 2D-Scanmuster ändert, und ein zweiter Lichtprojektionsabstand von dem 2D-Scanner 208 zu dem zweiten gekrümmten Körper 216 bleibt im Wesentlichen konstant, wenn sich die Scanposition des 2D-Scanners 208 gemäß dem 2D-Scanmuster ändert. Darüber hinaus kann der zweite Lichtprojektionsabstand im Wesentlichen gleich dem Radius der zweiten Oberflächenkrümmung 218 sein.
In einigen Implementierungen kann die Brennweite der Vorscanlinse 206 gleich oder im Wesentlichen gleich der Hälfte eines Radius der ersten Oberflächenkrümmung 214 sein.
Durch Übereinstimmen der zweiten Oberflächenkrümmung 218 des Diffusorbildschirms 210 mit der Reflektorfeldkrümmung des HUD-Reflektors 202 kann der Diffusorbildschirm 210 konfiguriert sein, um die besten Ergebnisse zum Projizieren des Bilds von dem HUD-Reflektor 202 auf einen definierten Abstand oder auf unendlich zu ergeben. Dementsprechend ist der Diffusorbildschirm 210 nicht nur konfiguriert, um die Strahlbreite der Lichtstrahlen, die an dem HUD-Reflektor 202 projiziert werden, zu erhöhen, sondern eine Form des zweiten gekrümmten Körpers 216 des Diffusorbildschirms 210 stellt eine optimierte Fokusoberfläche für die Bildprojektion bereit, indem sie mit der Reflektorfeldkrümmung des HUD-Reflektors 202 übereinstimmt. Darüber hinaus werden durch Überlagern des Diffusorbildschirms 210 auf die Projektionsfeldkrümmung 504, wie in 5B gezeigt, die Pixellichtstrahlen durch den Diffusorbildschirm 210 im Fokus während des gesamten Scanvorgangs empfangen und die Pixellichtstrahlen werden von der Reflektorfeldkrümmung 502 durch den Diffusorbildschirm 210 auf den HUD-Reflektor 202 projiziert.
Dementsprechend können optische Aberrationen, die zum Beispiel durch eine kompakte HUD-Architektur verursacht werden, insgesamt reduziert oder verhindert werden und eine Qualität des projizierten Bilds kann erhöht werden, während größere Eyebox-Größen erreicht werden. Zum Beispiel kann das Übereinstimmen der Reflektorfeldkrümmung 502 und der Projektionsfeldkrümmung 504 die Bildauflösung verbessern, die Systemgröße reduzieren und/oder die Systemkomplexität reduzieren.
Zusätzlich kann ein Petzval-Radius des HUD-Reflektors 202 durch eine Form des Diffusorbildschirms 210 kompensiert werden, was es dem HUD-Reflektor 202 ermöglichen kann, eine kürzere Brennweite aufzuweisen. Infolge dessen, dass der HUD-Reflektor 202 eine kürzere Brennweite aufweist, kann das HUD-System 500B als Ganzes ein kompakteres Design aufweisen.
Zusätzlich kann es aufgrund dessen, dass die Reflektorfeldkrümmung 502 und die Projektionsfeldkrümmung 504 miteinander übereinstimmen (z. B. gleiche Radien aufweisen), keinen Verlust der Strahlqualität von dem Diffusorbildschirm 210 zu dem Benutzer (z. B. zu der Eyebox) geben.
Zusätzlich kann ein Diffusionsverhalten des Diffusorbildschirms 210 eine maximale Streurichtung senkrecht zu dem Diffusorbildschirm 210 aufweisen, was Kosten spart.
Zusätzlich kann keine zusätzliche Optik benötigt werden. Somit kann ein einfaches Vorscanfokussierungsverfahren verwendet werden, was Kosten spart.
Die Anzahl und Anordnung von in 5B gezeigten Komponenten werden als ein Beispiel bereitgestellt. In der Praxis kann das HUD-System 500B zusätzliche Komponenten, weniger Komponenten, andere Komponenten oder anders angeordnete Komponenten als die in 5B gezeigten beinhalten.
Das Folgende stellt einen Überblick über einige Aspekte der vorliegenden Offenbarung bereit:

Aspekt 1: Ein Head-up-Display(HUD)-System, umfassend: einen HUD-Reflektor, umfassend einen ersten gekrümmten Körper mit einer ersten Oberflächenkrümmung, der konfiguriert ist, um eine Reflektorfeldkrümmung im Objektraum zu erzeugen; einen Lichtsender, der konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erzeugen, die einem Bild entsprechen, und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf einem optischen Pfad in Richtung des HUD-Reflektors zu senden; einen zweidimensionalen (2D) Scanner, der auf dem optischen Pfad angeordnet ist, wobei der 2D-Scanner konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Lichtsender zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen entlang des optischen Pfads gemäß einem 2D-Scanmuster zu lenken; und einen Diffusorbildschirm, der auf dem optischen Pfad zwischen dem 2D-Scanner und dem HUD-Reflektor angeordnet ist, wobei der Diffusorbildschirm einen zweiten gekrümmten Körper mit einer zweiten Oberflächenkrümmung umfasst, die im Wesentlichen mit der Reflektorfeldkrümmung übereinstimmt, wobei der Diffusorbildschirm konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem 2D-Scanner zu empfangen und eine Strahlbreite jedes Pixellichtstrahls der Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erweitern, um eine Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen zu erzeugen, und wobei der HUD-Reflektor konfiguriert ist, um die Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen von dem Diffusorbildschirm zu empfangen und die Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen in Richtung eines Sichtfelds zu reflektieren.
Aspekt 2: HUD-System nach Aspekt 1, wobei die Reflektorfeldkrümmung eine Petzval-Feldkrümmung ist.
Aspekt 3: HUD-System nach einem der Aspekte 1-2, wobei der 2D-Scanner konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf den Diffusorbildschirm gemäß dem 2D-Scanmuster zu scannen.
Aspekt 4: HUD-System nach einem der Aspekte 1-3, wobei der 2D-Scanner eine Projektionsfeldkrümmung aufweist, die im Wesentlichen mit der Reflektorfeldkrümmung übereinstimmt.
Aspekt 5: HUD-System nach Aspekt 4, wobei die Projektionsfeldkrümmung eine gekrümmte Projektionsebene ist, die durch eine Scanbewegung des 2D-Scanners gebildet wird, bei der die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen im Fokus ist.
Aspekt 6: HUD-System nach Aspekt 4, wobei die Projektionsfeldkrümmung mit der Reflektorfeldkrümmung überlappt.
Aspekt 7: HUD-System nach Aspekt 6, wobei der zweite gekrümmte Körper des Diffusorbildschirms mit der Projektionsfeldkrümmung überlappt.
Aspekt 8: HUD-System nach Aspekt 4, wobei der 2D-Scanner einen Spiegel eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS) umfasst, der konfiguriert ist, um um eine erste Achse gemäß einer ersten Oszillation zu oszillieren und um eine zweite Achse gemäß einer zweiten Oszillation zu oszillieren, wobei die erste Oszillation und die zweite Oszillation das 2D-Scanmuster bilden, und wobei die Projektionsfeldkrümmung eine Projektionsfeldkrümmung des MEMS-Spiegels ist, die im Wesentlichen mit der Reflektorfeldkrümmung übereinstimmt.
Aspekt 9: HUD-System nach einem der Aspekte 1-8, wobei ein Lichtprojektionsabstand von dem 2D-Scanner zu dem zweiten gekrümmten Körper im Wesentlichen konstant bleibt, wenn sich eine Scanposition des 2D-Scanners gemäß dem 2D-Scanmuster ändert.
Aspekt 10: HUD-System nach Aspekt 9, wobei der Lichtprojektionsabstand im Wesentlichen gleich einem Radius der zweiten Oberflächenkrümmung ist.
Aspekt 11: HUD-System nach einem der Aspekte 1-10, wobei ein Lichtprojektionsabstand von dem 2D-Scanner zu dem ersten gekrümmten Körper im Wesentlichen konstant bleibt, wenn sich eine Scanposition des 2D-Scanners gemäß dem 2D-Scanmuster ändert.
Aspekt 12: HUD-System nach Aspekt 11, wobei der Lichtprojektionsabstand im Wesentlichen gleich einem Radius der ersten Oberflächenkrümmung ist.
Aspekt 13: HUD-System nach einem der Aspekte 1-12, wobei ein erster Lichtprojektionsabstand von dem 2D-Scanner zu dem ersten gekrümmten Körper im Wesentlichen konstant bleibt, wenn sich eine Scanposition des 2D-Scanners gemäß dem 2D-Scanmuster ändert, wobei ein zweiter Lichtprojektionsabstand von dem 2D-Scanner zu dem zweiten gekrümmten Körper im Wesentlichen konstant bleibt, wenn sich die Scanposition des 2D-Scanners gemäß dem 2D-Scanmuster ändert, und wobei der zweite Lichtprojektionsabstand im Wesentlichen gleich einem Radius der zweiten Oberflächenkrümmung ist,
Aspekt 14: HUD-System nach einem der Aspekte 1-13, ferner umfassend: eine Vorscanlinse, die auf dem optischen Pfad zwischen dem Lichtsender und dem 2D-Scanner angeordnet ist, wobei die Vorscanlinse konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Lichtsender zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf den Diffusorbildschirm zu fokussieren.
Aspekt 15: HUD-System nach Aspekt 14, wobei eine Brennweite der Vorscanlinse gleich einer Summe eines ersten Abstands zwischen der Vorscanlinse und dem 2D-Scanner entlang des optischen Pfads und eines zweiten Abstands zwischen dem 2D-Scanner und dem Diffusorbildschirm entlang des optischen Pfads ist.
Aspekt 16: HUD-System nach Aspekt 14, wobei eine Brennweite der Vorscanlinse im Wesentlichen gleich der Hälfte eines Radius der ersten Oberflächenkrümmung ist.
Aspekt 17: HUD-System nach einem der Aspekte 1-16, ferner umfassend: eine Windschutzscheibe, umfassend einen Windschutzscheibenreflektor, der konfiguriert ist, um die Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen von dem HUD-Reflektor zu empfangen und das Bild in das Sichtfeld zu projizieren.
Aspekt 18: Head-up-Display(HUD)-System, umfassend: einen Lichtsender, der konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erzeugen, die einem Bild entsprechen, und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf einem optischen Pfad zu senden; einen zweidimensionalen (2D) Scanner, der auf dem optischen Pfad angeordnet ist, wobei der 2D-Scanner konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Lichtsender zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen entlang des optischen Pfads gemäß einem 2D-Scanmuster zu lenken; und einen Diffusorbildschirm, der auf dem optischen Pfad stromabwärts von dem 2D-Scanner angeordnet ist, wobei der Diffusorbildschirm einen gekrümmten Körper mit einer Oberflächenkrümmung umfasst, und wobei der Diffusorbildschirm konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem 2D-Scanner zu empfangen und eine Strahlbreite jedes Pixellichtstrahls der Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erweitern, um eine Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen zu erzeugen, und wobei der 2D-Scanner eine Projektionsfeldkrümmung aufweist, die im Wesentlichen mit der Oberflächenkrümmung des Diffusorbildschirms übereinstimmt.
Aspekt 19: HUD-System nach Aspekt 18, wobei ein Lichtprojektionsabstand von dem 2D-Scanner zu dem gekrümmten Körper im Wesentlichen konstant bleibt, wenn sich eine Scanposition des 2D-Scanners gemäß dem 2D-Scanmuster ändert, und wobei der Lichtprojektionsabstand im Wesentlichen gleich einem Radius der Oberflächenkrümmung ist.
Aspekt 20: HUD-System nach einem der Aspekte 18-19, wobei der gekrümmte Körper des Diffusorbildschirms mit der Projektionsfeldkrümmung überlappt.
Aspekt 21: HUD-System nach einem der Aspekte 18-20, ferner umfassend: eine Vorscanlinse, die auf dem optischen Pfad zwischen dem Lichtsender und dem 2D-Scanner angeordnet ist, wobei die Vorscanlinse konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Lichtsender zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf den Diffusorbildschirm zu fokussieren, wobei eine Brennweite der Vorscanlinse gleich einer Summe eines ersten Abstands zwischen der Vorscanlinse und dem 2D-Scanner entlang des optischen Pfads und eines zweiten Abstands zwischen dem 2D-Scanner und dem Diffusorbildschirm entlang des optischen Pfads ist.
Aspekt 22: Head-up-Display(HUD)-System, umfassend: einen Lichtsender, der konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erzeugen, die einem Bild entsprechen, und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf einem optischen Pfad zu senden; einen zweidimensionalen (2D) Scanner, der auf dem optischen Pfad angeordnet ist, wobei der 2D-Scanner konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Lichtsender zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen entlang des optischen Pfads gemäß einem 2D-Scanmuster zu lenken; einen Diffusorbildschirm, der auf dem optischen Pfad stromabwärts von dem 2D-Scanner angeordnet ist, wobei der Diffusorbildschirm einen gekrümmten Körper mit einer Oberflächenkrümmung umfasst, und wobei der Diffusorbildschirm konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem 2D-Scanner zu empfangen und eine Strahlbreite jedes Pixellichtstrahls der Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erweitern, um eine Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen zu erzeugen; und eine Vorscanlinse, die auf dem optischen Pfad zwischen dem Lichtsender und dem 2D-Scanner angeordnet ist, wobei die Vorscanlinse konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Lichtsender zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf den Diffusorbildschirm zu fokussieren, wobei eine Brennweite der Vorscanlinse gleich einer Summe eines ersten Abstands zwischen der Vorscanlinse und dem 2D-Scanner entlang des optischen Pfads und eines zweiten Abstands zwischen dem 2D-Scanner und dem Diffusorbildschirm entlang des optischen Pfads ist, und wobei der zweite Abstand im Wesentlichen gleich einem Radius der Oberflächenkrümmung ist.
Aspekt 23: Ein System, das konfiguriert ist, um einen oder mehrere Vorgänge durchzuführen, die in einem oder mehreren der Aspekte 1-22 vorgetragen werden.
Aspekt 24: Eine Vorrichtung, umfassend Mittel zum Durchführen eines oder mehrerer Vorgänge, die in einem oder mehreren der Aspekte 1-22 vorgetragen werden.
Aspekt 25: Ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium, das einen Satz von Anweisungen speichert, wobei der Satz von Anweisungen eine oder mehrere Anweisungen umfasst, die, wenn sie von einem Gerät ausgeführt werden, das Gerät veranlassen, einen oder mehrere Vorgänge durchzuführen, die in einem oder mehreren der Aspekte 1-22 vorgetragen werden.
Aspekt 26: Ein Computerprogrammprodukt, umfassend Anweisungen oder Code zum Ausführen eines oder mehrerer Vorgänge, die in einem oder mehreren der Aspekte 1-22 vorgetragen werden.

Die vorstehende Offenbarung stellt eine Veranschaulichung und Beschreibung bereit, soll aber nicht erschöpfend sein oder die Implementierungen auf die genaue offenbarte Form einschränken. Modifikationen und Variationen sind angesichts der vorstehenden Offenbarung möglich oder können aus der Praxis der Implementierungen erlangt werden.
Obwohl sich hierin beschriebene Implementierungen zum Beispiel auf MEMS-Vorrichtungen mit einem Spiegel beziehen, versteht es sich, dass andere Implementierungen andere optische Vorrichtungen als MEMS-Spiegelvorrichtungen oder andere oszillierende MEMS-Strukturen umfassen können. Zusätzlich ist, obwohl einige Aspekte im Kontext einer Vorrichtung beschrieben wurden, klar, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, wobei ein Block oder eine Vorrichtung einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal eines Verfahrensschritts entspricht. Analog stellen Aspekte, die im Kontext eines Verfahrensschritts beschrieben werden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Elements oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch (oder unter Verwendung) einer Hardwarevorrichtung, wie zum Beispiel eines Mikroprozessors, eines programmierbaren Computers oder einer elektronischen Schaltung, ausgeführt werden.
Es ist offensichtlich, dass hierin beschriebene Systeme und/oder Verfahren in verschiedenen Formen von Hardware, Firmware oder einer Kombination von Hardware und Software implementiert sein können. Der tatsächliche spezialisierte Steuerungs-Hardware- oder Softwarecode, der verwendet wird, um diese Systeme und/oder Verfahren zu implementieren, schränkt die Implementierungen nicht ein. Somit wurden der Betrieb und das Verhalten der Systeme und/oder Verfahren hierin ohne Bezugnahme auf spezifischen Softwarecode beschrieben - wobei es sich versteht, dass Software und Hardware ausgelegt sein können, um die Systeme und/oder Verfahren basierend auf der Beschreibung hierin zu implementieren.
Ferner versteht es sich, dass die Offenbarung von mehreren Handlungen oder Funktionen, die in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbart sind, nicht als in der spezifischen Reihenfolge befindlich ausgelegt werden sollen. Daher schränkt die Offenbarung von mehreren Handlungen oder Funktionen diese nicht auf eine bestimmte Reihenfolge ein, es sei denn, dass solche Handlungen oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Ferner kann in einigen Implementierungen eine einzelne Handlung mehrere Teilhandlungen beinhalten oder in diese aufgebrochen werden. Solche Teilhandlungen können beinhaltet sein und Teil der Offenbarung dieser einzelnen Handlung sein, es sei denn, sie sind ausdrücklich ausgeschlossen.
Anweisungen können durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden, wie etwa eine oder mehrere zentrale Verarbeitungseinheiten (CPU), digitale Signalprozessoren (DSPs), Universalmikroprozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbare Logikanordnungen (FPLAs) oder andere äquivalente integrierte oder diskrete Logikschaltungen. Dementsprechend bezieht sich der Begriff „Prozessor“ oder „Verarbeitungsschaltungen“, wie er hier verwendet wird, auf eine beliebige der vorstehenden Strukturen oder eine beliebige andere Struktur, die zur Implementierung der hier beschriebenen Techniken geeignet ist. Zusätzlich kann in einigen Aspekten die hierin beschriebene Funktionalität innerhalb dedizierter Hardware- und/oder Softwaremodule bereitgestellt werden. Außerdem könnten die Techniken vollständig in einer oder mehreren Schaltungen oder Logikelementen implementiert werden.
Somit können die in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken zumindest teilweise in Hardware, Software, die auf Hardware ausgeführt wird, Firmware oder einer beliebigen Kombination davon implementiert werden. Beispielsweise können verschiedene Aspekte der beschriebenen Techniken innerhalb eines oder mehrerer Prozessoren implementiert werden, einschließlich eines oder mehrerer Mikroprozessoren, DSPs, ASICs oder beliebiger anderer äquivalenter integrierter oder diskreter Logikschaltungen sowie beliebiger Kombinationen solcher Komponenten.
Eine Steuerung, die Hardware beinhaltet, kann auch eine oder mehrere der in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken durchführen. Solche Hardware, Software und Firmware können innerhalb desselben Geräts oder innerhalb separater Geräte implementiert werden, um die verschiedenen in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken zu unterstützen. Software kann auf einem nichtflüchtigen computerlesbaren Medium gespeichert werden, sodass das nichtflüchtige computerlesbare Medium einen Programmcode oder einen darauf gespeicherten Programmalgorithmus beinhaltet, der, wenn er ausgeführt wird, die Steuerung über ein Computerprogramm veranlasst, die Schritte eines Verfahrens durchzuführen.
Auch wenn bestimmte Kombinationen von Merkmalen in den Ansprüchen vorgetragen und/oder in der Beschreibung offenbart werden, sollen diese Kombinationen die Offenbarung möglicher Implementierungen nicht einschränken. Tatsächlich können viele dieser Merkmale auf Weisen kombiniert werden, die nicht spezifisch in den Ansprüchen vorgetragen und/oder in der Beschreibung offenbart werden. Obwohl jeder nachfolgend aufgeführte abhängige Anspruch direkt von nur einem Anspruch abhängen kann, beinhaltet die Offenbarung möglicher Implementierungen jeden abhängigen Anspruch in Kombination mit jedem anderen Anspruch in dem Anspruchssatz.
Kein Element, keine Handlung oder Anweisung, die hierin verwendet wird, sollte als kritisch oder wesentlich ausgelegt werden, es sei denn, es ist ausdrücklich als solches beschrieben. Außerdem sollen, wie hierin verwendet, die Artikel „ein“ und „eine“ einen oder mehrere Gegenstände beinhalten und können austauschbar mit „einem oder mehreren“ verwendet werden. Ferner soll, wie hierin verwendet, der Begriff „Satz“ einen oder mehrere Gegenstände (z. B. verwandte Gegenstände, nicht verwandte Gegenstände, eine Kombination aus verwandten und nicht verwandten Gegenständen usw.) beinhalten und kann austauschbar mit „einem oder mehreren“ verwendet werden. Außerdem sollen, wie hierin verwendet, die Begriffe „hat“, „haben“, „haben“ oder dergleichen offene Begriffe sein. Ferner soll der Ausdruck „basierend auf“ „zumindest teilweise basierend auf“ bedeuten, es sei denn, es ist ausdrücklich etwas anderes angegeben.

Claims

Head-up-Display(HUD)-System, umfassend: einen HUD-Reflektor, umfassend einen ersten gekrümmten Körper mit einer ersten Oberflächenkrümmung, der konfiguriert ist, um eine Reflektorfeldkrümmung im Objektraum zu erzeugen; einen Lichtsender, der konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erzeugen, die einem Bild entsprechen, und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf einem optischen Pfad in Richtung des HUD-Reflektors zu senden; einen zweidimensionalen (2D) Scanner, der auf dem optischen Pfad angeordnet ist, wobei der 2D-Scanner konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Lichtsender zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen entlang des optischen Pfads gemäß einem 2D-Scanmuster zu lenken; und einen Diffusorbildschirm, der auf dem optischen Pfad zwischen dem 2D-Scanner und dem HUD-Reflektor angeordnet ist, wobei der Diffusorbildschirm einen zweiten gekrümmten Körper mit einer zweiten Oberflächenkrümmung umfasst, die im Wesentlichen mit der Reflektorfeldkrümmung übereinstimmt, wobei der Diffusorbildschirm konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem 2D-Scanner zu empfangen und eine Strahlbreite jedes Pixellichtstrahls der Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erweitern, um eine Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen zu erzeugen, und wobei der HUD-Reflektor konfiguriert ist, um die Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen von dem Diffusorbildschirm zu empfangen und die Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen in Richtung eines Sichtfelds zu reflektieren.
HUD-System nach Anspruch 1, wobei die Reflektorfeldkrümmung eine Petzval-Feldkrümmung ist.
HUD-System nach Anspruch 1 oder 2, wobei der 2D-Scanner konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf den Diffusorbildschirm gemäß dem 2D-Scanmuster zu scannen.
HUD-System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der 2D-Scanner eine Projektionsfeldkrümmung aufweist, die im Wesentlichen mit der Reflektorfeldkrümmung übereinstimmt.
HUD-System nach Anspruch 4, wobei die Projektionsfeldkrümmung eine gekrümmte Projektionsebene ist, die durch eine Scanbewegung des 2D-Scanners gebildet wird, bei der die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen im Fokus ist.
HUD-System nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Projektionsfeldkrümmung mit der Reflektorfeldkrümmung überlappt.
HUD-System nach Anspruch 6, wobei der zweite gekrümmte Körper des Diffusorbildschirms mit der Projektionsfeldkrümmung überlappt.
HUD-System nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der 2D-Scanner einen Spiegel eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS) umfasst, der konfiguriert ist, um um eine erste Achse gemäß einer ersten Oszillation zu oszillieren und um eine zweite Achse gemäß einer zweiten Oszillation zu oszillieren, wobei die erste Oszillation und die zweite Oszillation das 2D-Scanmuster bilden, und wobei die Projektionsfeldkrümmung eine Projektionsfeldkrümmung des MEMS-Spiegels ist, die im Wesentlichen mit der Reflektorfeldkrümmung übereinstimmt.
HUD-System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Lichtprojektionsabstand von dem 2D-Scanner zu dem zweiten gekrümmten Körper im Wesentlichen konstant bleibt, wenn sich eine Scanposition des 2D-Scanners gemäß dem 2D-Scanmuster ändert.
HUD-System nach Anspruch 9, wobei der Lichtprojektionsabstand im Wesentlichen gleich einem Radius der zweiten Oberflächenkrümmung ist.
HUD-System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Lichtprojektionsabstand von dem 2D-Scanner zu dem ersten gekrümmten Körper im Wesentlichen konstant bleibt, wenn sich eine Scanposition des 2D-Scanners gemäß dem 2D-Scanmuster ändert.
HUD-System nach Anspruch 11, wobei der Lichtprojektionsabstand im Wesentlichen gleich einem Radius der ersten Oberflächenkrümmung ist.
HUD-System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei ein erster Lichtprojektionsabstand von dem 2D-Scanner zu dem ersten gekrümmten Körper im Wesentlichen konstant bleibt, wenn sich eine Scanposition des 2D-Scanners gemäß dem 2D-Scanmuster ändert, wobei ein zweiter Lichtprojektionsabstand von dem 2D-Scanner zu dem zweiten gekrümmten Körper im Wesentlichen konstant bleibt, wenn sich die Scanposition des 2D-Scanners gemäß dem 2D-Scanmuster ändert, und wobei der zweite Lichtprojektionsabstand im Wesentlichen gleich einem Radius der zweiten Oberflächenkrümmung ist.
HUD-System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner umfassend: eine Vorscanlinse, die auf dem optischen Pfad zwischen dem Lichtsender und dem 2D-Scanner angeordnet ist, wobei die Vorscanlinse konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Lichtsender zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf den Diffusorbildschirm zu fokussieren.
HUD-System nach Anspruch 14, wobei eine Brennweite der Vorscanlinse gleich einer Summe eines ersten Abstands zwischen der Vorscanlinse und dem 2D-Scanner entlang des optischen Pfads und eines zweiten Abstands zwischen dem 2D-Scanner und dem Diffusorbildschirm entlang des optischen Pfads ist.
HUD-System nach Anspruch 14 oder 15, wobei eine Brennweite der Vorscanlinse im Wesentlichen gleich der Hälfte eines Radius der ersten Oberflächenkrümmung ist.
HUD-System nach einem der Ansprüche 1 bis 16, ferner umfassend: eine Windschutzscheibe, umfassend einen Windschutzscheibenreflektor, der konfiguriert ist, um die Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen von dem HUD-Reflektor zu empfangen und das Bild in das Sichtfeld zu projizieren.
Head-up-Display(HUD)-System, umfassend: einen Lichtsender, der konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erzeugen, die einem Bild entsprechen, und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf einem optischen Pfad zu senden; einen zweidimensionalen (2D) Scanner, der auf dem optischen Pfad angeordnet ist, wobei der 2D-Scanner konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Lichtsender zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen entlang des optischen Pfads gemäß einem 2D-Scanmuster zu lenken; und einen Diffusorbildschirm, der auf dem optischen Pfad stromabwärts von dem 2D-Scanner angeordnet ist, wobei der Diffusorbildschirm einen gekrümmten Körper mit einer Oberflächenkrümmung umfasst, und wobei der Diffusorbildschirm konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem 2D-Scanner zu empfangen und eine Strahlbreite jedes Pixellichtstrahls der Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erweitern, um eine Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen zu erzeugen, und wobei der 2D-Scanner eine Projektionsfeldkrümmung aufweist, die im Wesentlichen mit der Oberflächenkrümmung des Diffusorbildschirms übereinstimmt.
HUD-System nach Anspruch 18, wobei ein Lichtprojektionsabstand von dem 2D-Scanner zu dem gekrümmten Körper im Wesentlichen konstant bleibt, wenn sich eine Scanposition des 2D-Scanners gemäß dem 2D-Scanmuster ändert, und wobei der Lichtprojektionsabstand im Wesentlichen gleich einem Radius der Oberflächenkrümmung ist.
HUD-System nach Anspruch 18 oder 19, wobei der gekrümmte Körper des Diffusorbildschirms mit der Projektionsfeldkrümmung überlappt.
HUD-System nach einem der Ansprüche 18 bis 20, ferner umfassend: eine Vorscanlinse, die auf dem optischen Pfad zwischen dem Lichtsender und dem 2D-Scanner angeordnet ist, wobei die Vorscanlinse konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Lichtsender zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf den Diffusorbildschirm zu fokussieren, wobei eine Brennweite der Vorscanlinse gleich einer Summe eines ersten Abstands zwischen der Vorscanlinse und dem 2D-Scanner entlang des optischen Pfads und eines zweiten Abstands zwischen dem 2D-Scanner und dem Diffusorbildschirm entlang des optischen Pfads ist.
Head-up-Display(HUD)-System, umfassend: einen Lichtsender, der konfiguriert ist, um eine Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erzeugen, die einem Bild entsprechen, und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf einem optischen Pfad zu senden; einen zweidimensionalen (2D) Scanner, der auf dem optischen Pfad angeordnet ist, wobei der 2D-Scanner konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Lichtsender zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen entlang des optischen Pfads gemäß einem 2D-Scanmuster zu lenken; einen Diffusorbildschirm, der auf dem optischen Pfad stromabwärts von dem 2D-Scanner angeordnet ist, wobei der Diffusorbildschirm einen gekrümmten Körper mit einer Oberflächenkrümmung umfasst, und wobei der Diffusorbildschirm konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem 2D-Scanner zu empfangen und eine Strahlbreite jedes Pixellichtstrahls der Mehrzahl von Pixellichtstrahlen zu erweitern, um eine Mehrzahl von divergenten Pixellichtstrahlen zu erzeugen; und eine Vorscanlinse, die auf dem optischen Pfad zwischen dem Lichtsender und dem 2D-Scanner angeordnet ist, wobei die Vorscanlinse konfiguriert ist, um die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen von dem Lichtsender zu empfangen und die Mehrzahl von Pixellichtstrahlen auf den Diffusorbildschirm zu fokussieren, wobei eine Brennweite der Vorscanlinse gleich einer Summe eines ersten Abstands zwischen der Vorscanlinse und dem 2D-Scanner entlang des optischen Pfads und eines zweiten Abstands zwischen dem 2D-Scanner und dem Diffusorbildschirm entlang des optischen Pfads ist, und wobei der zweite Abstand im Wesentlichen gleich einem Radius der Oberflächenkrümmung ist.