[发明专利]抬头显示装置、抬头显示方法及车辆

权利要求书

1.一种抬头显示装置，其特征在于，包括：

可变焦的全息光学元件HOE透镜和图像投射装置；

所述HOE透镜贴附于透光平面上，所述HOE透镜的工作时序包括N个时段，所述HOE透镜在所述N个时段上分别对应不同焦距和不同偏转角，其中，N为大于或等于2的正整数；

所述图像投射装置包括一个图像生成模块PGU和光学镜组，所述PGU用于产生对应所述N个时段的N个投射图像，所述光学镜组用于将所述N个投射图像投射至所述HOE透镜，经过所述HOE透镜的反射，使得所述N个投射图像的虚像聚焦到所述透光平面外的不同深度处。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述HOE透镜包括M层HOE薄膜，M为正整数；所述HOE薄膜具有至少两种薄膜状态，所述薄膜状态包括透明态和衍射态，通过分别控制每层HOE薄膜的薄膜状态，使得所述HOE透镜在所述N个时段上分别对应不同焦距和不同偏转角。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，若所述HOE薄膜的薄膜状态为透明态，所述HOE薄膜不具备聚焦功能且不存在偏转角；

若所述HOE薄膜的薄膜状态为衍射态，所述HOE薄膜具备聚焦功能且存在偏转角。

4.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述M层HOE薄膜中的每层HOE薄膜在处于衍射态时，分别具有不同焦距和不同偏转角。

5.如权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述HOE薄膜处于衍射态时的偏转角为2°至15°，所述HOE透镜的偏转角为所述M层HOE薄膜中处于衍射态的所有HOE薄膜的偏转角之和。

6.如权利要求2至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述M和N的关系为：N＝2^M。

7.如权利要求2至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述HOE薄膜通过曝光法、电子束光刻法或纳米压印法中任一种方式制备。

8.如权利要求2至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述HOE透镜的制备方法如下：

采用一束平行激光和一束具有偏转角的聚焦激光在聚合物分散液晶PDLC全息干板上相互干涉得到所述HOE薄膜；

将M层所述HOE薄膜进行叠层得到所述HOE透镜，其中，所述M层中的每层分别采用不同焦距和不同偏转角的聚焦激光制备。

9.如权利要求2至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

控制器，所述控制器用于控制所述PGU产生对应所述N个时段的N个投射图像；和/或，

用于控制所述每层HOE薄膜的薄膜状态，使得所述HOE透镜在所述N个时段上分别对应不同焦距和不同偏转角。

10.如权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，在单位时间内包括K个工作周期，每个工作周期包括所述N个时段，K大于或等于预设阈值。

11.如权利要求1至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述N个投射图像包括：

第一投射图像和第二投射图像，所述第一投射图像用于显示仪表信息，所述第二投射图像用于显示增强现实图像信息。

12.如权利要求1至11中任一项所述的装置，其特征在于，所述光学镜组包括：

平面反射镜和曲面反射镜，所述平面反射镜和所述曲面反射镜位于所述HOE透镜与所述PGU之间，所述N个投射图像经所述平面反射镜和所述曲面反射镜反射到所述HOE透镜。