[實用新型]一種基于空間光調制器的車載平視顯示系統

有效

• 申請號: 202120060680.1
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN214278540U
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 孫立;胡金鑫
• 申請（專利權）人: 上海趣立信息科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 天津市科航尚博專利代理事務所(普通合伙) 12234
• 代理人: 吳疆

本實用新型提供一種基于空間光調制器的車載平視顯示系統，屬于車載顯示領域，包括依次設置的光源組件、空間光調制器、投影光路、中繼系統和目視系統，光源組件用于提供光源，光源入射到空間光調制器上，空間光調制器用于圖像的顯示，投影光路用于將圖像放大投影到中繼系統，中繼系統用于擴大圖像的視場角，目視系統用于將圖像投射，還包括控制系統，控制系統用于完成圖像信息的全息圖計算、加載以及空間光調制和光源的同步控制工作，中繼系統為微透鏡陣列或微透鏡陣列組或衍射光學元件。本實用新型的有益效果是能夠簡化光學光路系統的結構，提高光源利用率，并且成像位置可調，眼動范圍大。

技術領域

本實用新型屬于車載顯示領域，尤其是涉及一種基于空間光調制器的車載平視顯示系統。

背景技術

傳統的車載平視顯示系統(HUD)的投影圖像成像位置分為兩種：一種是將圖像直接成像在汽車的前擋風玻璃上，這樣駕駛者在駕駛過程中如果需要看清呈現在前擋風玻璃上的HUD投影信息就需要眼睛自動調焦，如果需要觀察汽車前方的路況就需要眼睛快速將焦距調整到遠處的物體上，從而使汽車前方的信息在視網膜上清晰成像；另一種做法是利用光學系統，使其投影顯示在汽車引擎蓋上或汽車前方道路上，這樣駕駛者在觀察汽車前方道路的時候，無須眼睛自動調焦，也能清晰地看到HUD投影信息。

上述兩種做法都是利用光學系統的成像原理實現的，由于成像位置不同所采用的光學系統結構迥異，尤其是后者的光學設計的復雜度很高，成本也非常昂貴。但是傳統的平視顯示裝置投影圖像成像方式只能采用上述兩種方法之一，只能投影2D圖像，而且其光學系統結構一旦確定，則成像位置就被固定，不能隨意更改。

且由于受到半導體工藝的限制，當前商用像素化空間光調制器的像素尺寸難以達到可見光波長量級，且空間帶寬積嚴重不足，致使空間光調制器再現出的3D圖像的可視角度較小，一般小于5°，若后續直接加上目視系統讓駕駛員直接觀看，則駕駛員的眼動范圍很小，體驗感十分差，若在成像光路中加入漫反射元件，雖然可以增大眼動范圍，但是破壞了空間光調制器所生成的全息3D圖像的相位信息，駕駛員無法觀察到更多景深的3D 信息。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種基于空間光調制器的車載平視顯示系統，能夠簡化光學光路系統的結構，提高光源利用率，并且成像位置可調，眼動范圍大。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種基于空間光調制器的車載平視顯示系統，包括依次設置的光源組件、空間光調制器、投影光路、中繼系統和目視系統，所述光源組件用于提供光源，所述光源入射到所述空間光調制器上，所述空間光調制器用于圖像的顯示，所述投影光路用于將所述圖像放大投影到所述中繼系統，所述中繼系統用于擴大所述圖像的視場角，所述目視系統用于將所述圖像投射，便于駕駛員觀察，所述中繼系統為微透鏡陣列或微透鏡陣列組或衍射光學元件，中繼系統既增大平視顯示系統的眼動范圍，又保留空間光調制器生成的全息3D圖像的相位信息，使駕駛員既能有較好的體驗感又能觀察到多景深的3D顯示信息。

進一步的，所述微透鏡陣列組包括第一微透鏡陣列和第二微透鏡陣列，所述第一微透鏡陣列的焦距大于所述第二微透鏡陣列的焦距，所述第一微透鏡陣列上的透鏡單元數目和所述第二微透鏡陣列上的透鏡單元數目相等并一一對應。

進一步的，所述光源組件包括依次設置的光源、擴束準直器和偏振片。

進一步的，所述投影光路由多片透鏡組成，包括依次設置的第一凸透鏡、第一凹透鏡和第二凸透鏡，投影光路用于將空間光調制器上加載的圖像投影到中繼系統上。

進一步的，所述目視系統包括至少一個透鏡和兩個反射鏡，包括第一透鏡、第一反射鏡、第二透鏡和半透半反反射鏡，第一透鏡與中繼系統共線設置，第一反射鏡傾斜設置在第一透鏡的一側，半透半反反射鏡與第一反射鏡相對應，第二透鏡設置在第一反射鏡和半透半反反射鏡之間。

進一步的，所述目視系統包括多個曲面反射鏡。