[實用新型]一種緊湊且大視場角抬頭顯示系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202221634603.3
• 申請日: 2022-06-28
• 公開（公告）號: CN218567741U
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王勇競;蔣衛(wèi)敏;張喜玉;王昱華;鄭港
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳光子晶體科技有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

一種緊湊且大視場角抬頭顯示系統(tǒng)，包括1)一個微型顯示芯片；2)距該顯示芯片一定距離的一個透明光學元件。該光學元件進一步包含了一個相位調(diào)制層，半反半透層，以及一個相位補償層。該相位調(diào)制層對上述微顯示芯片的光做特定的控制，使得光線在遠處成一個虛像。上述相位調(diào)制面可以是一個多層全息結(jié)構(gòu)，或一個菲涅爾透鏡。菲涅爾透鏡的面型可以來源于球面，非球面，或者自由曲面，或者全息圖。該相位補償層通過補償相位調(diào)制層的相位變化，使得對于穿過該透明元件的光線透明。上述透明光學元件可以被集成在汽車前擋風玻璃上。微型顯示芯片被安放在汽車儀表盤底下。該系統(tǒng)利用了擋風玻璃和儀表盤之間的汽車空間，大大降低了抬頭顯示的體積。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于光學顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種緊湊且大視場角抬頭顯示系統(tǒng)。

背景技術(shù)

抬頭顯示（Head UpDisplayHUD）被已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于汽車，輪船，飛機等方面。其特點是把顯示的內(nèi)容疊加在外界的世界上，使得駕駛員在駕駛時同時看到外界道路的情況和顯示的信息。駕駛員在看顯示信息的時候不用低頭，大大的提高了駕駛安全性能以及駕駛的舒適性。目前汽車抬頭顯示主要的實現(xiàn)方式，是利用高亮度微型顯示器和若干傳統(tǒng)的透鏡或反射鏡來實現(xiàn)的。現(xiàn)有的抬頭顯示系統(tǒng)中，所有這些光學器件都要被安放在汽車儀表臺底下。為了實現(xiàn)大的視場角（FOV），最后一面透鏡需要相當大的孔徑，導致抬頭顯示系統(tǒng)體積龐大。體積巨大限制了抬頭顯示的應(yīng)用，只有在少數(shù)高端，大型的車輛上使用。

現(xiàn)在急需一種結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低的抬頭顯示系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本實用新型的目的在于提供一種新的小體積的緊湊且大視場角抬頭顯示系統(tǒng)。

本實用新型所公開的一種抬頭顯示系統(tǒng)，它包括1）一個微型顯示芯片；2）距該顯示芯片一定距離的一個透明光學元件。該光學元件進一步包含了一個半反半透層，相位調(diào)制層，以及一個相位補償層。該相位調(diào)制層對上述微顯示芯片的光做控制，反射到人眼，使得光線在遠處成為一個虛像；上述半反半透層還允許真實世界的一部分光穿過。顯示的內(nèi)容會被疊加到外界的真實世界上，不影響駕駛員的正常駕駛。

一種實現(xiàn)的方案為：該相位調(diào)制層上設(shè)有該半反半透層，從該微顯示芯片發(fā)出光直接進入半反半透層，或通過上述輔助光學成像系統(tǒng)的光后進入該半反半透層；經(jīng)該半反半透層的反射之后產(chǎn)生設(shè)定的相位調(diào)制，一方面反射到人眼中，另一方面該相位調(diào)制產(chǎn)生一個相對于該光學元件與人眼反方向位置的一個虛像；該相位補償層通過補償該相位調(diào)制層的相位變化，使得對于穿過該光學元件的光線達到?jīng)]有相位調(diào)制之功效，以無干擾的進入到人眼中。

緊湊且大視場角抬頭顯示系統(tǒng)還可以包括：3）位于微型顯示芯片和該透明元件中間的輔助光學成像系統(tǒng)。

所述微型顯示芯片，可以是 LCOS、 LCD、 DLP、OLED、 Micro-LED 等常用的微型顯示器技術(shù)。該微型顯示芯片，產(chǎn)生一個高亮度，小型的顯示圖像。在LCOS，LCD,DLP等顯示技術(shù)中，該微型顯示芯片還包括與之相關(guān)的光源照明模組。在LED,Micro-LED、 OLED等自發(fā)光顯示芯片中，可以去掉光源顯示模組，達到更小的體積。

上述光學元件進一步包含了一個相位調(diào)制層，半反半透層，以及一個相位補償層。該相位調(diào)制層結(jié)合半反半透層，對上述微顯示芯片發(fā)出的且通過上述輔助光學成像系統(tǒng)的光做特定的控制，反射到人眼中，使得光線在遠處成為一個虛像。所述半反半透層，使得一部分真實世界的光透過。所以一個虛擬的顯示和真實世界疊加在一起，不影響駕駛員的正常駕駛。

在本實用新型的第一個實施例中，該相位調(diào)制面是一個全息結(jié)構(gòu)。該全息結(jié)構(gòu)可以用計算全息方法或者用兩束激光相干記錄的方法產(chǎn)生。該全息結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求是對上述微顯示芯片通過該全息結(jié)構(gòu)成一個虛像。