[發明專利]平視顯示器的混合照明系統

有效

• 申請號: 201010201532.3
• 申請日: 2010-06-03
• 公開（公告）號: CN101876753A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 霍露明
• 申請（專利權）人: 香港應用科技研究院有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;F21V13/00;G01C21/36
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

【技術領域】

本發明通常涉及平視顯示器(head-up?display)，特別涉及平視顯示器的照明系統。

【背景技術】

平視顯示器(HUD)是將圖像投影在一個可見表面上的系統，該可見表面所在的位置允許觀察者始終保持一個姿勢，顯示器或儀表板的高度大致與觀察者的眼睛成水平，讓觀察者始終保持平視的姿態，而不需要低頭觀看。平視顯示器可用于各種環境如機動車輛、航空器、頭盔和其它觀察者不能分散其注視的重要情況。

盡管平視顯示器適用于這種環境，但有時在明亮環境光條件下辨別圖像會很困難。因此，需要能夠在高環境光條件下容易觀看的顯示器。在這之前，在收集平視顯示器的環境光方面已經有許多努力。WO?95/13557是這種平視顯示器的一個例子，其在顯示器里使用一個環境光光源，其投影圖象在擋風玻璃上。同樣，在美國專利4,997,263和美國專利7,430,349里，也是聚合環境光和另一個光源。盡管都是使用環境光和另一個光源，前者有較低的環境光收集效率，而后者涉及復雜的收集光纖。此外，這兩個專利聚合這兩個光源，卻都沒有提供一個均勻光源用于顯示。

因此，需要改進平視顯示器的光源，使得其既能夠提供足夠顯示亮度又能提供一個均勻光源用于顯示，以便能夠允許在高環境光條件下清楚地觀看。

【發明概述】

本發明是一個平視顯示器(HUD)，其利用來自外界的環境光和來自電光源的可視光用于照明被投影的圖像。其包括集光單元、第一光束成形光學單元、第二光束成形光學單元、混光單元、聚光單元、偏振分束器(PBS)、反射顯示器單元、投影單元、散光膜和一個光源。根據各個組件的位置，可以選擇性地使用反射鏡來改變光路經。此外，其還可以包括一個亮度增強器和一個預偏器(pre-polarizer)。

集光單元從外界收集環境光，并將其重新導向至集光單元的軸，使得其落在一個預定錐角(cone?angle)內。在本發明第一實施例里，其中集光單元的軸和第一光束成形光學器件的軸平衡且重合，由集光單元整合的光被直接導入到第一光束成形光學單元內。在本發明第二實施例里，其中集光單元的軸和第一光束成形光學器件的軸不是平衡的，由集光單元整合的光通過一個反射單元被導入到光束成形光學單元內。第一光束成形光學單元的功能是準直收集的環境光，并通過一個反射鏡將其導向混光單元。

來自光源的可視光穿過光束成形光學單元用于準直。隨后，光束成形光學單元的準直光通過一個反射鏡被導向混光單元。

混光單元混合并均勻化混光單元內的所有光，并控制將被投影到反射顯示器單元上的混光的散射角，使得反射顯示器單元接收到均勻照明。接著，從混光單元出來的混合光被導入到聚光單元，然后其將光導向PBS。

若包含一個預偏器，其安裝的最佳位置應在聚光單元和PBS之間。預偏器的朝向會使得僅有PBS阻止偏振態的光被透過。因此，來自預偏器的透射光將在PBS上被反射到反射顯示器單元。在PBS，具有特別偏振的光被完全反射，而正交偏振的光被透過。然后，被反射離開PBS的光到達反射顯示器單元。反射顯示器單元，在運行使用期間其有一個視頻信號作為其輸入，通過偏振旋轉來調制入射光。反射光包括了PBS阻止偏振態和PBS通過偏振態的光。僅有PBS通過偏振態的光，如圖像光，才會通過PBS被傳輸到投影鏡頭單元，結果，投影鏡頭單元從視頻信號投影一個圖像到擴散膜上，其然后形成一個真實圖像并被反射到擋風玻璃上而進入觀察者視野。

【附圖說明】

圖1描述本發明一個實施例的一個合并環境光的平視顯示器。

圖2描述本發明一個實施例的一個合并環境光的平視顯示器的外部示意圖。

圖3描述本發明的一個平視顯示器實施例內的光學器件示意圖。

圖4描述圖2平視顯示器的內部構造。

圖5是本發明另一個實施例的一個合并環境光的平視顯示器的外部示意圖。

圖6描述圖5平視顯示器的內部構造。

【發明詳述】

附圖中，在每個示意圖里相同號碼表示相同或類似的特征。圖1描述本發明一個實施例的一個平視顯示器10的示意圖。如圖1所示，本發明收集環境光以用來增強平視顯示器里的顯示亮度。環境光與一個電驅動光源如發光二極管(LED)或激光二極管的可視光聚合在一起，用來形成一幅具有增強亮度級的圖像。