大区域显示装置、车用抬头显示设备及虚拟图像显示方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了大区域显示装置、车用抬头显示设备及虚拟图像显示方法，装置包括产生输入图像并将输入图像转化为输入光的光引擎、对输入光进行扩展的图像扩展器以及旋转图像扩展器的驱动装置；图像扩展器包括光波导板，设置有将输入光耦合至光波导板上并形成波导光的输入耦合元件和将波导光耦合输出的第一主输出耦合元件和第二主输出耦合元件；输入耦合元件具有第一输入光栅矢量和第二输入光栅矢量；第一主输出耦合元件具有第一输出光栅矢量，第二主输出耦合元件具有第二主输出光栅矢量；第一输入光栅矢量和第一输出光栅矢量的矢量和为零，第二输入光栅矢量和第二输出光栅矢量的矢量和为零。本发明专利技术可实现图像大区域显示，并降低装置制作难度及成本。降低装置制作难度及成本。降低装置制作难度及成本。

【技术实现步骤摘要】
大区域显示装置、车用抬头显示设备及虚拟图像显示方法


[0001]本专利技术涉及光学显示
，特别涉及大区域显示装置、车用抬头显示设备及虚拟图像显示方法。

技术介绍

[0002]现有技术中的虚拟显示设备，一般包括光引擎和衍射光波导模组，其中光引擎产生输入光束，携带图像信息传播到不同方向，传播方向对应于光引擎内微显示器的不同像素。衍射光波导模组对输入光进行扩束，通过出瞳区照射到用户眼睛上，从而让用户在出瞳平面上观察到微显示器中显示的图像。
[0003]该虚拟显示设备前方有一个区域，为Eye Box，指瞳孔能获取完整图像信息的可运动空间。如果瞳孔落在Eye Box区域外，则扩展光束将无法进入眼球，从而观察不到显示的图像。
[0004]然而，Eye Box的大小受限于衍射光波导模组的外耦合元件(出瞳区)的尺寸。外耦合元件的尺寸越大，Eye Box也就越大，但大型外耦合元件的制作则是相当困难和/或昂贵。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种大区域显示装置、车用抬头显示设备及虚拟图像显示方法，旨在实现图像大区域显示的同时降低显示装置的制作难度及成本。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种大区域显示装置，包括用于产生输入图像并将输入图像转化为输入光的光引擎、对所述输入光进行扩展的图像扩展器以及用于旋转所述图像扩展器以产生大区域显示的驱动装置；
[0007]所述图像扩展器包括光波导板，所述光波导板上设置有用于将输入光耦合至所述光波导板上并在光栅方向形成至少一个波导光的输入耦合元件和用于将波导光耦合输出的第一主输出耦合元件和第二主输出耦合元件；
[0008]所述输入耦合元件具有第一输入光栅矢量和第二输入光栅矢量；所述第一主输出耦合元件具有第一输出光栅矢量，所述第二主输出耦合元件具有第二主输出光栅矢量；其中，所述第一输入光栅矢量和第一输出光栅矢量的矢量和为零，第二输入光栅矢量和第二输出光栅矢量的矢量和为零，所述输入耦合元件的第一输入光栅矢量和第二输入光栅矢量之间的角度为60
°
～120
°
。
[0009]第二方面，本专利技术实施例提供了一种车用抬头显示设备，包括如第一方面所述的大区域显示装置。
[0010]第三方面，本专利技术实施例提供了一种虚拟图像显示方法，采用如第一方面所述的大区域显示装置实现。
[0011]本专利技术实施例提供了一种大区域显示装置、车用抬头显示设备及虚拟图像显示方法，该显示装置包括用于产生输入图像并将输入图像转化为输入光的光引擎、对所述输入光进行扩展的图像扩展器以及用于旋转所述图像扩展器以产生大区域显示的驱动装置；所
述图像扩展器包括光波导板，所述光波导板上设置有用于将输入光耦合至所述光波导板上并在光栅方向形成至少一个波导光的输入耦合元件和用于将波导光耦合输出的第一主输出耦合元件和第二主输出耦合元件；所述输入耦合元件具有第一输入光栅矢量和第二输入光栅矢量；所述第一主输出耦合元件具有第一输出光栅矢量，所述第二主输出耦合元件具有第二主输出光栅矢量；其中，所述第一输入光栅矢量和第一输出光栅矢量的矢量和为零，第二输入光栅矢量和第二输出光栅矢量的矢量和为零，所述输入耦合元件的第一输入光栅矢量和第二输入光栅矢量之间的角度为60
°
～120
°
。本专利技术实施例通过设置多个输出耦合元件，并使输入耦合元件和各输出耦合元件相对应的光栅矢量的矢量和为零，可实现图像大区域显示的同时降低显示装置的制作难度及成本。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1a展示了显示装置的侧视图；
[0014]图1b展示了显示装置的三维图；
[0015]图1c展示了显示装置的轴向视图；
[0016]图1d展示了显示装置的轴向视图中，输出耦合元件的有效显示区域；
[0017]图2展示了显示装置的显示区域中的发光时序图；
[0018]图3a展示了通过车辆的窗户观察外部物体的示例图；
[0019]图3b展示了通过车辆的窗户接收外部光线的示例图；
[0020]图3c展示了驾驶者同时接收到透过车辆窗户的外部光线和经车辆窗户反射的输出光束示意图；
[0021]图4a～4e分别展示了光引擎产生输出光束的三维示意图；
[0022]图4f展示了观看虚拟图像的三维图；
[0023]图4g展示了虚拟图像的角宽度示意图；
[0024]图4h展示了虚拟图像的角高度示意图；
[0025]图4i展示了输入光束的波矢量示意图；
[0026]图5展示了波导光在光波导板内的传播截面图；
[0027]图6展示了衍射元件尺寸的轴向视图；
[0028]图7展示了一对输出耦合元件的轴向视图；
[0029]图8a展示了在轴向视图中，由所有光栅区域的输出光形成的一个有效显示区域示意图；
[0030]图8b展示了显示装置中的电机和光引擎的位置示意图；
[0031]图8c展示了显示装置中的电机和光引擎的另一位置示意图；
[0032]图9a展示了图像扩展器的轴向视图；
[0033]图9b展示了图像扩展器的轴向视图；
[0034]图9c展示了图9b所示的图像扩展器的立体图；
[0035]图9d展示了对于同一的图像点，所有输出耦合元件均能形成相互平行的输出光束
的示意图；
[0036]图10a展示了输入耦合元件的第一输入光栅矢量V1a和第二输入光栅矢量的轴向视图；
[0037]图10b展示了输入耦合元件的四个光栅矢量的轴向视图；
[0038]图10c展示了输入耦合元件的第一输入光栅矢量V1a和第二输入光栅矢量的角度关系图；
[0039]图11a展示了输入耦合元件的四个光栅矢量及由两个相邻光栅矢量形成的四个中间光栅矢量示意图；
[0040]图11b展示了输入耦合元件的四个光栅矢量的方向，及由两个相邻光栅矢量形成的四个中间光栅矢量的方向及角度关系图；
[0041]图12a展示了输入耦合元件的两个光栅以正交方式设置的示意图；
[0042]图12b展示了输入耦合元件的二维光栅示意图；
[0043]图12c展示了输入耦合元件的两个正交光栅的排布方式的示意图；
[0044]图12d展示了输入耦合元件的两个正交光栅的排布方式的另一示意图。
具体实施方式
[0045]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大区域显示装置，其特征在于，包括用于产生输入图像并将输入图像转化为输入光的光引擎、对所述输入光进行扩展的图像扩展器以及用于旋转所述图像扩展器以产生大区域显示的驱动装置；所述图像扩展器包括光波导板，所述光波导板上设置有用于将输入光耦合至所述光波导板上并在光栅方向形成至少一个波导光的输入耦合元件和用于将波导光耦合输出的第一主输出耦合元件和第二主输出耦合元件；所述输入耦合元件具有第一输入光栅矢量和第二输入光栅矢量；所述第一主输出耦合元件具有第一输出光栅矢量，所述第二主输出耦合元件具有第二主输出光栅矢量；其中，所述第一输入光栅矢量和第一输出光栅矢量的矢量和为零，第二输入光栅矢量和第二输出光栅矢量的矢量和为零，所述输入耦合元件的第一输入光栅矢量和第二输入光栅矢量之间的角度为60
°
～120
°
。2.根据权利要求1所述的大区域显示装置，其特征在于，且第一输入光栅矢量的大小不同于和第二输入光栅矢量的大小。3.根据权利要求1所述的大区域显示装置，其特征在于，所述输入耦合元件还具有第三输入光栅矢量；所述第三输入光栅矢量与第一输入光栅矢量大小相等，方向相反；所述光波导板上还设置有第三主输出耦合元件，所述第三主输出耦合元件具有第三输出光栅矢量，所述第三输入光栅矢量和第三输出光栅矢量的矢量和为零；所述输入耦合元件位于第一主输出耦合元件和第三主输出耦合元件之间。4.根据权利要求3所述的大区域显示装置，其特征在于，所述输入耦合元件还具有第四输入光栅矢量；所述第四输入光栅矢量与第二输入光栅矢量大小相等，方向相反；所述光波导板上还设置有第四主输出耦合元件，所述第四主输出耦合元件具有第四输出光栅矢量，所述第四输入光栅矢量和第四输出光栅矢量的矢量和为零；所述输入耦合元件位于第二主输出耦合元件和第四主输出耦合元件之间。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：朱以胜，塔帕尼，
申请(专利权)人：深圳七泽技术合伙企业有限合伙，
类型：发明
国别省市：