一种基于空间光调制器的全彩抬头显示器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于空间光调制器的全彩抬头显示器，包括按照光路依次设置的信号源、汇聚镜、分光器件、空间光调制器一、空间光调制器二、空间光调制器三、4f系统一、4f系统二、4f系统三、反射镜一、反射镜二、合束镜、扩束镜和成像平面；将汽车仪表盘上与行驶相关的显示信息作为信号源，上述信息经过汇聚镜汇聚后再通过分光器件，分成红、绿、蓝三个颜色通道，针对各颜色通道分别利用一个空间光调制器进行相位调制，使得经过相位调制后的光束可以在前挡风玻璃附近的多个焦平面上分别呈现彩色的图像，显示不同的行驶信息，从而实现全彩多焦平面大容量的并行显示。本发明专利技术能够解决抬头显示器在应用中投影颜色单一、信息容量小等问题，实现抬头显示器全彩、多焦平面、大容量的并行显示。行显示。行显示。

【技术实现步骤摘要】
一种基于空间光调制器的全彩抬头显示器


[0001]本专利技术属于显示
，具体涉及一种基于空间光调制器的全彩抬头显示器。

技术介绍

[0002]HUD(Head Up Display)名为抬头显示，或称为平视显示，是当代汽车上出现的一种新型的车载信息显示设备。抬头显示器运用光学反射或透射原理将信息投射到挡风玻璃或辅助显示屏上，让驾驶员能始终保持水平视线观察仪表盘上的信息，降低低头与抬头之间忽略外界环境的快速变化以及眼睛焦距需要不断调整产生的延迟与不适，避免因低头查看仪表信息造成的交通事故。
[0003]传统HUD技术都是以投影作为基础，通常在直视镜或微显示器创建图像，然后将虚拟图像投影固定焦平面，如汽车挡风玻璃。在这种情况下，挡风玻璃用作半反射镜，但是透射率很高，这意味着反射率很差(通常仅反射图像亮度的20％)，投影图像中亮区域和暗区域之间亮度差异不明显，图像对比度较差。这种直接反射式的HUD技术只能显示预定的、固化格式的信息，颜色单一，清晰度一般，且视距很短，一般只有0.5m左右。在2018年，Philippe Coni，Jean
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Luc Bardon在ICCE上发表的《The future of holographic head up display》中提出在挡风玻璃中集成凹面镜的光学功能，这将导致在受限空间内为HUD提供更宽的视野能力；另一个显著的改进是使用全息光学元件包括具有光学特性的表面或体光栅，例如沿特定方向反射光或增加光功率，使得重量和体积减少。但是上述方法投影的图像只是一个简单的平面图像，没有在不同景深上进行成像，无法实现在多个焦平面上显示不同的行驶信息，未能实现全彩、多焦平面、大容量的并行显示。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对之前的抬头显示器在应用中存在的投影颜色单一、显示容量少等诸多问题，提出一种基于空间光调制器的全彩抬头显示器。该结构采用三个空间光调制器，分别对红、绿、蓝三个颜色通道的光束进行相位编码，实现光束的相位调制，最终实现全彩多焦平面大容量的并行显示。
[0005]本专利技术将汽车仪表盘上与行驶相关的显示信息作为信号源，上述信息经过汇聚镜汇聚后再通过分光器件，分成红、绿、蓝三个颜色通道，针对各颜色通道分别利用一个空间光调制器进行相位调制，使得经过相位调制后的光束可以在前挡风玻璃附近的多个焦平面上分别呈现彩色的图像，显示不同的行驶信息，从而实现全彩多焦平面大容量的并行显示。
[0006]一种基于空间光调制器的全彩抬头显示器，包括信号源、汇聚镜、分光器件、空间光调制器一、空间光调制器二、空间光调制器三、4f系统一、4f系统二、4f系统三、反射镜一、反射镜二、合束镜、扩束镜和成像平面；
[0007]其中，由所述信号源显示与汽车行驶相关的光学信息，带有光学信息的光束依次通过所述汇聚镜导光，然后通过所述分光器件，分成红、绿、蓝三个颜色通道的光束；红色光束依次通过空间光调制器一进行相位调制，通过所述4f系统一进行扩束，然后经反射镜一
反射，到达合束镜的一个面；绿色光束依次通过空间光调制器二进行相位调制，通过所述4f系统二进行扩束，再准直入射合束镜；蓝色光束依次通过空间光调制器三进行相位调制，通过所述4f系统三进行扩束，然后经过反射镜二反射，到达合束镜的另一个面，该面与红色光束入射方向相对应；红色光束、绿色光束和蓝色光束在合束镜处合束到同轴上，经合束后的光束接着通过扩束镜再次扩束后，携载有不同相位信息的光束会在所述成像平面，即前挡风玻璃的前后空间形成多个焦平面，在多个焦平面上并行全彩地显示多种不同的行驶信息。
[0008]所述信号源为汽车仪表盘，带有与汽车行驶相关的光学信息；
[0009]所述汇聚镜，用于将带有不同光学信息的光束进行合束；
[0010]所述分光器件由入射狭缝、准直镜、光栅、反射镜和出射狭缝组成，用于将带有行驶相关光学信息的光束分为红、绿、蓝三个颜色通道的光束；
[0011]所述空间光调制器一、空间光调制器二、空间光调制器三分别可以对红色、绿色以及蓝色光束的相位信息进行调制，经过相位调制后的光束可以在前挡风玻璃附近的多个焦平面上分别彩色的图像的显示，从而实现大容量的多图像的并行显示；
[0012]所述4f系统一、4f系统二、4f系统三包含两个对向放置的透镜，其焦距相等，同轴共焦地放置，在本专利技术中，4f系统一、4f系统二、4f系统三分别用于对红色光束、绿色光束和蓝色光束进行扩束；
[0013]所述扩束镜，用于对光束进行扩束放大；
[0014]所述成像平面是汽车前挡风玻璃的前后空间。
[0015]作为优选，所述与汽车行驶相关的光学信息，包括车速、转速、导航地图等；
[0016]作为优选，所述空间光调制器一、空间光调制器二、空间光调制器三为反射式液晶空间光调制器；
[0017]作为优选，所述空间光调制器一波长调制的范围在622～720纳米；
[0018]作为优选，所述空间光调制器二波长调制的范围在492～577纳米；
[0019]作为优选，所述空间光调制器三波长调制的范围在435～450纳米；
[0020]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0021]本专利技术采用三个空间光调制器，分别对红、绿、蓝三个颜色通道的光束进行相位编码，携载有不同相位信息的光束能够形成多个焦平面，在多个焦平面上并行全彩地显示多种不同的行驶信息，显示的信息容量大。
[0022]因此，该技术方案与原有技术相比，能够解决抬头显示器在应用中投影颜色单一、信息容量小等问题，实现抬头显示器全彩、多焦平面、大容量的并行显示。
附图说明
[0023]图1本专利技术的一个实施例的光路图；
[0024]其中：1、信号源；2、汇聚镜；3、分光器件；4、空间光调制器一；5、空间光调制器二；6、空间光调制器三；7、4f系统一；8、4f系统二；9、4f系统三；10、反射镜一；11、反射镜二；12、合束镜；13、扩束镜；14、成像平面；
[0025]图2为本专利技术中的分光器件示意图，其中：15、入射狭缝；16、准直镜；17、光栅；18、反射镜；19、出射狭缝；
[0026]图3为本专利技术的一个4f系统示意图，其中：20、第一傅里叶变换透镜；21、第二傅里叶变换透镜；
具体实施方式
[0027]下面结合附图说明本专利技术，但本专利技术并不限于此。
[0028]如图1所示时本专利技术基于空间光调制器的全彩抬头显示器的一个实施例的三颜色通道的光路图。该实施例的三颜色通道系统包括：
[0029]信号源1；汇聚镜2；分光器件3；空间光调制器一4；空间光调制器二5；空间光调制器三6；4f系统一7；4f系统二8；4f系统三9；反射镜一10；反射镜二11；合束镜12；扩束镜13；成像平面14；
[0030]所述分光器件3由入射狭缝15、准直镜16、光栅17、反射镜18和出射狭缝19组成，用于将带有行驶相关光学信息的光束分为红、绿、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于空间光调制器的全彩抬头显示器，其特征在于：包括按照光路依次设置的信号源、汇聚镜、分光器件、空间光调制器一、空间光调制器二、空间光调制器三、4f系统一、4f系统二、4f系统三、反射镜一、反射镜二、合束镜、扩束镜和成像平面；所述信号源为汽车仪表盘；所述汇聚镜，用于将带有不同光学信息的光束进行合束；所述分光器件由入射狭缝、准直镜、光栅、反射镜和出射狭缝组成，用于将入射光束分为红、绿、蓝三个颜色通道的光束；所述4f系统一、4f系统二、4f系统三包含两个对向放置的透镜，其焦距相等，同轴共焦地放置，在本发明中，4f系统一、4f系统二、4f系统三分别用于对红色光束、绿色光束和蓝色光束进行扩束；所述成像平面是汽车前挡风玻璃的前后空间。由所述信号源显示与汽车行驶相关的光学信息，带有光学信息的光束依次通过所述汇聚镜导光，然后通过所述分光器件，分成红、绿、蓝三个颜色通道的光束；红色光束依次通过空间光调制器一进行相位调制，通过所述4f系统一进行扩束，然后经反射镜一反射，到达合束镜的一个面；绿色光束依次通过空间光调制器二进行相位调制，通过所述4f系统二进行扩束，再准直入射合束镜；蓝色光束依次通过空间...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈旺磊，李旸晖，冯伯禹，王乐，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：