[发明专利]HUD系统和多屏拼接式衍射显示系统

权利要求书

1.一种HUD系统，包括：

光学引擎，用于在其显示表面上输出目标图像，该光学引擎包括相干光源、对相干光源发出的光进行调制以获得对应于所述目标图像的光空间分布的图像调制器和光扩散器件，所述光扩散器件设置在从所述相干光源至显示表面的光路上，用于对光进行扩散，使得所述显示表面上的每一个像素发出的光束是发散的；和

衍射投影屏，包括衍射光学器件，用于通过对来自所述光学引擎的光进行衍射而对所述目标图像形成虚像，所述显示表面上的每一个像素发出的光束在所述衍射投影屏上的投射区域与多个其它像素发出的光束在所述衍射投影屏上的投射区域至少部分地重叠，所述衍射投影屏还用于对来自所述显示表面的每一个像素的光衍射形成平行或近似平行的成像光束，并且对应于不同像素的成像光束的投射方向互不相同。

2.如权利要求1所述的HUD系统，其中，所述相干光源为激光光源。

3.如权利要求1所述的HUD系统，其中，所述显示表面上的每一个像素发出的光束在所述衍射投影屏上的投射区域基本上覆盖整个衍射投影屏。

4.如权利要求3所述的HUD系统，其中，所述衍射光学器件包括全息膜、CGH、HOE或DOE中的至少一种。

5.如权利要求4所述的HUD系统，其中，所述衍射光学器件包括用于不同波长的单层或多层结构。

6.如权利要求1所述的HUD系统，其中，所述图像调制器包括空间光调制器，所述光扩散器件包括沿着从所述相干光源至显示表面的光路设置在所述空间光调制器上游的扩散器，所述显示表面形成在所述空间光调制器上。

7.如权利要求6所述的HUD系统，其中，所述图像调制器为LCD，所述相干光源和所述扩散器构成该LCD的背光组件。

8.如权利要求1所述的HUD系统，其中，所述图像调制器包括空间光调制器，所述光扩散器件包括沿着从所述相干光源至显示表面的光路设置在所述空间光调制器下游的扩散屏，所述显示表面形成在所述扩散屏上。

9.如权利要求8所述的HUD系统，其中，所述光学引擎还包括设置在所述相干光源和图像调制器之间的扩束装置，用于将来自相干光源的光扩束以照明所述图像调制器的整个入射表面。

10.如权利要求9所述的HUD系统，其中，所述扩束装置还对来自相干光源的光进行准直，得到基本上准直的光束，以照明所述图像调制器。

11.如权利要求6、8或10所述的HUD系统，其中，所述图像调制器为LCD、LCOS或DMD。

12.如权利要求1所述的HUD系统，其中，所述图像调制器包括扫描振镜，所述光扩散器件包括沿着从所述相干光源至显示表面的光路设置在所述扫描振镜下游的扩散屏，所述显示表面形成在所述扩散屏上。

13.如权利要求1-10中任一项所述的HUD系统，其中，所述光扩散器件包括散射元件、微反射镜阵列、微棱镜阵列、微透镜阵列、HOE、CGH、DOE或它们的组合。

14.如权利要求1-10中任一项所述的HUD系统，其中，所述光扩散器件进一步构造成使得从其发出的对应于各像素的光束具有特定的空间角分布，从而光能量被集中地朝向所述衍射投影屏投射。

15.如权利要求14所述的HUD系统，其中，所述光扩散器件发出的对应于各像素的光束的中心光线偏离垂直于该光扩散器件的方向。

16.如权利要求14所述的HUD系统，其中，所述光扩散器件包括光阑阵列、微反射镜阵列、微棱镜阵列、微透镜阵列、光栅、HOE、CGH和DOE中的至少一者。