[实用新型]一种紧凑且大视场角抬头显示系统

说明书

一种紧凑且大视场角抬头显示系统，包括1)一个微型显示芯片；2)距该显示芯片一定距离的一个透明光学元件。该光学元件进一步包含了一个相位调制层，半反半透层，以及一个相位补偿层。该相位调制层对上述微显示芯片的光做特定的控制，使得光线在远处成一个虚像。上述相位调制面可以是一个多层全息结构，或一个菲涅尔透镜。菲涅尔透镜的面型可以来源于球面，非球面，或者自由曲面，或者全息图。该相位补偿层通过补偿相位调制层的相位变化，使得对于穿过该透明元件的光线透明。上述透明光学元件可以被集成在汽车前挡风玻璃上。微型显示芯片被安放在汽车仪表盘底下。该系统利用了挡风玻璃和仪表盘之间的汽车空间，大大降低了抬头显示的体积。

技术领域

本实用新型属于光学显示技术领域，尤其涉及一种紧凑且大视场角抬头显示系统。

背景技术

抬头显示（Head UpDisplayHUD）被已经被广泛的应用于汽车，轮船，飞机等方面。其特点是把显示的内容叠加在外界的世界上，使得驾驶员在驾驶时同时看到外界道路的情况和显示的信息。驾驶员在看显示信息的时候不用低头，大大的提高了驾驶安全性能以及驾驶的舒适性。目前汽车抬头显示主要的实现方式，是利用高亮度微型显示器和若干传统的透镜或反射镜来实现的。现有的抬头显示系统中，所有这些光学器件都要被安放在汽车仪表台底下。为了实现大的视场角（FOV），最后一面透镜需要相当大的孔径，导致抬头显示系统体积庞大。体积巨大限制了抬头显示的应用，只有在少数高端，大型的车辆上使用。

现在急需一种结构简单、体积小、成本低的抬头显示系统。

发明内容

鉴于上述现有技术中的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种新的小体积的紧凑且大视场角抬头显示系统。

本实用新型所公开的一种抬头显示系统，它包括1）一个微型显示芯片；2）距该显示芯片一定距离的一个透明光学元件。该光学元件进一步包含了一个半反半透层，相位调制层，以及一个相位补偿层。该相位调制层对上述微显示芯片的光做控制，反射到人眼，使得光线在远处成为一个虚像；上述半反半透层还允许真实世界的一部分光穿过。显示的内容会被叠加到外界的真实世界上，不影响驾驶员的正常驾驶。

一种实现的方案为：该相位调制层上设有该半反半透层，从该微显示芯片发出光直接进入半反半透层，或通过上述辅助光学成像系统的光后进入该半反半透层；经该半反半透层的反射之后产生设定的相位调制，一方面反射到人眼中，另一方面该相位调制产生一个相对于该光学元件与人眼反方向位置的一个虚像；该相位补偿层通过补偿该相位调制层的相位变化，使得对于穿过该光学元件的光线达到没有相位调制之功效，以无干扰的进入到人眼中。

紧凑且大视场角抬头显示系统还可以包括：3）位于微型显示芯片和该透明元件中间的辅助光学成像系统。

所述微型显示芯片，可以是 LCOS、 LCD、 DLP、OLED、 Micro-LED 等常用的微型显示器技术。该微型显示芯片，产生一个高亮度，小型的显示图像。在LCOS，LCD,DLP等显示技术中，该微型显示芯片还包括与之相关的光源照明模组。在LED,Micro-LED、 OLED等自发光显示芯片中，可以去掉光源显示模组，达到更小的体积。

上述光学元件进一步包含了一个相位调制层，半反半透层，以及一个相位补偿层。该相位调制层结合半反半透层，对上述微显示芯片发出的且通过上述辅助光学成像系统的光做特定的控制，反射到人眼中，使得光线在远处成为一个虚像。所述半反半透层，使得一部分真实世界的光透过。所以一个虚拟的显示和真实世界叠加在一起，不影响驾驶员的正常驾驶。

在本实用新型的第一个实施例中，该相位调制面是一个全息结构。该全息结构可以用计算全息方法或者用两束激光相干记录的方法产生。该全息结构的设计要求是对上述微显示芯片通过该全息结构成一个虚像。