[发明专利]一种波导定向抬头显示系统

说明书

本发明公开了一种波导定向抬头显示系统，包括：光源、至少一个波导基板、方向控制元件、弥散元件、透射式显示面板和透反装置，透反装置将透射式显示面板出射的光线反射至预定区域。本发明通过波导基板将光源发出的光线进行输出，可以大大缩小抬头显示系统的体积，同时方向控制元件将准直光线调整为向指定区域聚集，弥散元件将聚集光线扩束，在较小的体积下还可保证足够的亮度，缩小HUD整机体积的同时仍保证了成像效果。

技术领域

本发明属于光学显示技术领域，具体涉及一种波导定向抬头显示系统。

背景技术

HUD(head up display)是通过反射式的光学设计，将图像源发出的光线最终投射到成像窗(成像板、挡风玻璃等)上，驾驶员无需低头就可以直接看到画面，避免驾驶员在驾驶过程中低头看仪表盘所导致的分心，提高驾驶安全系数，同时也能带来更好的驾驶体验。

具体的，以基于平面反射镜和曲面反射镜反射成像的HUD为例，HUD像源发出的光线依次经平面反射镜、曲面镜反射后出射，出射的光线可以在透明成像窗上发生反射并保留在驾驶舱的一侧，进入驾驶员的眼睛。这些进入驾驶员眼睛的光线，使得驾驶员可以看到HUD像源上显示的画面在成像窗的另一侧空间呈现的虚像。与此同时，由于成像窗本身的透明的，成像窗另一侧的环境光线依然可以透过它传输到驾驶员眼睛里，使得驾驶员在看到HUD成像的同时，还不影响驾驶中观察车外的路况。

但是，受限于汽车有限的设计空间，零部件之间需要相互妥协，这对汽车零部件设计带来诸多困难。HUD作为置于操控台中的零部件之一，缩减占用空间是非常重要的设计考量。目前HUD通常采用带有LED灯杯的LCD屏幕作为产生图像的像源，因其厚度较大，限制了HUD体积的缩减，也限制了HUD的进一步推广应用。

发明内容

为了克服现有技术中像源厚度较大的问题，本发明提供一种波导定向抬头显示系统。

本发明的实施例提供了一种波导定向抬头显示系统，包括：

一种波导定向抬头显示系统，其特征在于，包括：

光源，所述光源发出的窄带输入光输入到所述至少一个波导基板中；

至少一个波导基板，所述至少一个波导基板包括光提取元件和光波导介质，所述光波导介质将所述光源发出的窄带输入光传输至所述光提取元件，所述光提取元件将经由所述光波导介质传输到所述光提取元件的光线以预定输出方向从所述波导基板的不同位置输出；

方向控制元件，接收光线并将每个位置光线的主光轴方向调整为向指定区域内聚集；

弥散元件，接收光线并将接收到的光线以偏离主光轴方向的预设扩散角度进行扩散；

透射式显示面板，接收光线并透射出用于形成图像的光线；

透反装置，将所述透射式显示面板透射出的光线反射至所述预定区域。

可选的，在所述光源与波导基板之间还设置有预准直元件，所述光源发出的窄带输入光经过所述预准直元件后输入至所述至少一个波导基板。

可选的，所述预准直元件包括：凸透镜、菲涅尔透镜、反射镜和透镜组合中的至少一种。

可选的，所述光源发出的窄带输入光在可见光波段内具有至少一个谱带，所述谱带的半高宽小于或等于60nm。

可选的，所述光源发出的窄带输入光在可见光波段内具有红光谱带、绿光谱带和蓝光谱带中的至少一种。

可选的，在所述光源与所述波导基板之间，还包括光耦入元件，所述光耦入元件将所述光源发出的窄带输入光耦入至所述光波导介质。

可选的，所述输入光为光束阵列，所述光束阵列在所述光波导介质中沿第一全内反射传播方向传播至所述光提取元件；