一种基于体全息衍射光学的透射式平视显示器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于体全息衍射光学的透射式平视显示器，包括像源系统、光学矫正系统、体全息衍射屏和控制系统，控制系统与像源系统连接，像源系统用于出射显示光束，体全息衍射屏位于显示光束的传播路径上，用于将显示光束投射至人眼。本实用新型专利技术提供的基于体全息衍射光学的透射式平视显示器，同时实现了小尺寸、大视场、大眼盒的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于体全息衍射光学的透射式平视显示器
本技术实施例涉及平视显示器
，尤其涉及一种基于体全息衍射光学的透射式平视显示器。
技术介绍
平视显示器(HeadUpDisplay，HUD)是运用在航空器上的飞行辅助仪器，是一种可以把飞行数据投射到驾驶员正前方透明显示组件上的系统，使驾驶员保持平视姿态获取飞行信息。目前市面上的平视显示器光学系统主要运用了光的折反射原理，采用反射式的结构，结构复杂、装调难度大、加工成本高，外形尺寸与光学参数视场、眼盒大小等相矛盾，不能同时实现小尺寸、大视场、大眼盒的要求。
技术实现思路
本技术提供一种基于体全息衍射光学的透射式平视显示器，以同时实现小尺寸、大视场、大眼盒的要求。第一方面，本技术实施例提供了一种基于体全息衍射光学的透射式平视显示器，包括像源系统、光学矫正系统、体全息衍射屏和控制系统；所述控制系统与所述像源系统连接；所述像源系统用于出射显示光束；所述光学矫正系统位于所述显示光束的传播路径上，用于图像质量的矫正；所述体全息衍射屏位于所述显示光束的传播路径上，用于将所述显示光束投射至人眼。可选的，所述体全息衍射屏包括沿所述显示光束的传播方向依次设置的第一透明平板、体全息光学薄膜和第二透明平板。可选的，所述第一透明平板为光学玻璃平板或光学塑料平板，所述第二透明平板为光学玻璃平板或光学塑料平板。可选的，还包括光学矫正系统；所述光学矫正系统位于所述显示光束的传播路径上；且沿所述显示光束传播方向，所述光学矫正系统位于所述体全息衍射屏朝向所述像源系统的一侧。可选的，所述光学矫正系统为自由曲面棱镜。可选的，所述自由曲面棱镜包括入射面和出射面，所述入射面和所述出射面均为自由曲面，所述显示光束的传播方向与所述自由曲面棱镜的光轴方向之间的夹角小于90°。可选的，所述自由曲面棱镜为玻璃棱镜或塑料棱镜。可选的，所述像源系统包括光源、显示模块、光学投影模块和驱动器；所述光源和所述显示模块均与所述驱动器连接；所述光源用于出射照明光束；所述显示模块位于所述照明光束的传播路径上，用于将所述照明光束调制为显示光束；所述光学投影模块位于所述显示光束的传播路径上。可选的，所述显示模块为LCOS显示面板、LCD显示面板和LED显示面板中的任意一种。可选的，还包括外壳；所述像源系统、所述体全息衍射屏和所述控制系统均安装于所述外壳上。本技术实施例的提供的基于体全息衍射光学的透射式平视显示器，通过采用体全息衍射屏对显示光束进行折转和调制聚焦，利用光的相干原理与光的衍射特性，解决目前平视显示器视场和体积受限的问题，实现结构简单、大视场、大眼盒的平视显示器。附图说明图1为现有的一种平视显示器的结构示意图；图2为本技术实施例提供的一种基于体全息衍射光学的透射式平视显示器的结构示意图；图3为本技术实施例提供的一种体全息衍射屏的结构示意图；图4为本技术实施例提供的一种像源系统的结构示意图；图5为本技术实施例提供的另一种基于体全息衍射光学的透射式平视显示器的结构示意图；图6为本技术实施例提供的一种透射式平视显示器的传递函数图；图7为本技术实施例提供的一种透射式平视显示器的点列图；图8为本技术实施例提供的一种透射式平视显示器的畸变场曲图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。2。参见图1，该平视显示器包括：像源10、光学准直系统11、反射镜12、光学镜组13和半反半透镜14，像源10的图像信息经光学准直系统11准直后，再经反射镜12反射以改变光路的方向，图像信息经光学镜组13聚焦后到达半反半透镜14，半反半透镜14将图像信息反射到人眼15中，以使人眼15可以在半反半透镜14上观察到一放大的像源图像，同时可以透过半反半透镜14观察到真实场景。现有的平视显示器运用光的折反射原理，采用反射式的结构，结构复杂、装调难度大、加工成本高，外形尺寸与光学参数视场、眼盒大小等相矛盾，不能同时实现小尺寸、大视场、大眼盒的要求。基于上述技术问题，本技术实施例提供一种基于体全息衍射光学的透射式平视显示器，包括像源系统、光学矫正系统、体全息衍射屏和控制系统，控制系统与像源系统连接，像源系统用于出射显示光束，光学矫正系统位于显示光束的传播路径上，用于图像质量的矫正；体全息衍射屏位于显示光束的传播路径上，用于将显示光束投射至人眼。采用上述技术方案，通过采用体全息衍射屏对显示光束进行折转和调制聚焦，利用光的相干原理与光的衍射特性，解决目前平视显示器视场和体积受限的问题，实现结构简单、大视场、大眼盒的平视显示器。以上是本技术的核心思想，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。图2为本技术实施例提供的一种基于体全息衍射光学的透射式平视显示器的结构示意图，如图2所示，本技术实施例提供的透射式平视显示器包括像源系统21、光学矫正系统24、体全息衍射屏22和控制系统23，控制系统23与像源系统21连接，像源系统21用于出射显示光束31，光学矫正系统24位于显示光束31的传播路径上，用于图像质量的矫正；体全息衍射屏22位于显示光束31的传播路径上，用于将显示光束投射至人眼30。示例性的，像源系统21将外部接收的视频信号转变成激光可视图像，并投射表示该图像的显示光束31。控制系统23与像源系统21连接，用于对像源系统21的亮度、显示内容等进行控制。体全息衍射屏22位于显示光束31的传播路径上，显示光束31经过体全息衍射屏22后进入人眼30，人眼30可在体全息衍射屏22投射方向观察到放大的虚像，且虚像叠加在真实场景中。其中，全息是利用干涉和衍射原理记录并再现的技术，体全息衍射屏22利用光的相干原理与光的衍射特性对显示光束31进行折转，并可对显示光束31进行调制聚焦。与现有技术中采用反射式的结构的平视显示器相比，采用一个体全息衍射屏22同时实现了反射镜12改变光路的功能和光学镜组13的聚焦功能，减少了平视显示器的元件数量，降低平视显示器的空间需求，结构简单，易于安装，成本较低，有助于实现小尺寸平视显示器；并且利用光的相干原理与光的衍射特性实现平视显示器功能，可以获得更大的眼盒和更大的视场角度，从而能够给使用者展示更多的信息，使用者在眼睛晃动的时候仍然能观察整个视场的信息，降低使用者的疲劳度。本技术实施例的提供的基于体全息衍射光学的透射式平视显示器，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于体全息衍射光学的透射式平视显示器，其特征在于，包括像源系统、光学矫正系统、体全息衍射屏和控制系统；/n所述控制系统与所述像源系统连接；/n所述像源系统用于出射显示光束；/n所述光学矫正系统位于所述显示光束的传播路径上，用于图像质量的矫正；/n所述体全息衍射屏位于所述显示光束的传播路径上，用于将所述显示光束投射至人眼。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于体全息衍射光学的透射式平视显示器，其特征在于，包括像源系统、光学矫正系统、体全息衍射屏和控制系统；
所述控制系统与所述像源系统连接；
所述像源系统用于出射显示光束；
所述光学矫正系统位于所述显示光束的传播路径上，用于图像质量的矫正；
所述体全息衍射屏位于所述显示光束的传播路径上，用于将所述显示光束投射至人眼。


2.根据权利要求1所述的透射式平视显示器，其特征在于，所述体全息衍射屏包括沿所述显示光束的传播方向依次设置的第一透明平板、体全息光学薄膜和第二透明平板。


3.根据权利要求2所述的透射式平视显示器，其特征在于，所述第一透明平板为光学玻璃平板或光学塑料平板，所述第二透明平板为光学玻璃平板或光学塑料平板。


4.根据权利要求1所述的透射式平视显示器，其特征在于，沿所述显示光束传播方向，所述光学矫正系统位于所述体全息衍射屏朝向所述像源系统的一侧。


5.根据权利要求4所述的透射式平视显示器，其特征在于，所述光学矫正系统为自由曲面棱镜。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东培，张睿，王培芳，李晓滨，周扬斌，华振斌，杨阳，曹宁飞，
申请(专利权)人：北京康特曼电子系统有限责任公司，天津扬光科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：北京;11