CN205899144U - 一种三维抬头显示设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种三维抬头显示设备，包括：用于产生线偏振光，并可清晰成像的偏振光成像装置；用于接收来自偏振光成像装置的偏振光，并将偏振光成像在自身屏幕上，并反射偏振图像信息的保偏屏幕；以及用于接收来自保偏屏幕反射的偏振图像信息并将其反射至用户眼中，具有保偏特性的半透半反镜。该显示设备用简单紧凑的光学结构来实现具有三维显示效果的抬头显示，同时高效的光利用率使设备具有高亮度显示效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学成像技术，特别是涉及一种三维抬头显示设备。
背景技术
平视显示设备又称抬头显示设备(Head-Up Displays,HUD),早先应用于航空器上的飞行辅助仪器，现部分汽车上也已实用该技术，以避免驾驶员低头观看仪表盘信息时可能存在的安全隐患。
现有平视显示设备，主要由一个二维显示面板、三维显示面板和分光模块组成以实现平视显示的二维与三维图像的切换显示，其中二维显示面板与三维显示面板垂直放置，分光模块可以采用偏振分束器(PBS)，透射三维显示面板的图像同时反射二维显示面板的图像。二维显示面板和三维显示面板都要单独佩戴背光光源***。
保偏是当偏振光线照射到表面发生反射时，反射光线还保持偏振特性。已知的用于提供立体3D保偏屏幕的技术是将在透明粘结剂中的铝的片状粉末喷涂到PVC基底上，但是该技术实现结构比较复杂，亮度较低。
实用新型内容
本实用新型主要解决的技术问题是提供一种三维抬头显示设备，通过保偏屏幕和具有保偏特性的半透半反镜，将偏振光成像装置产生的线偏振光在保偏的状态下实现三维抬头显示的效果，解决现有技术中为实现三维抬头显示的复杂结构和低亮度的现象。
为解决上述问题，本实用新型提供了一种三维抬头显示设备，包括：用于产生线偏振光，并可清晰成像的偏振光成像装置；用于接收来自偏振 光成像装置的偏振光，并将偏振光成像在自身屏幕上，并反射偏振图像信息的保偏屏幕；以及用于接收来自保偏屏幕反射的偏振图像信息并将其反射至用户眼中，具有保偏特性的半透半反镜。
优选地，所述的偏振光成像装置包括：第一LCOS液晶面板、第二LCOS液晶面板、偏振分光器、用于产生偏振光的光源以及镜头；其中，所述偏振分光器包括分光面。
优选地，所述分光面设置成可以反射S偏振光并同时透射P偏振光。
优选地，所述第二LCOS液晶面板设置在光源出射光线的光路上，与光源出射光线垂直设置；所述第一LCOS液晶面板设置在光源的一侧，与光源出射光线平行设置；所述第一LCOS液晶面板与第二LCOS液晶面板相互垂直放置并分别与分光面成45度角；镜头设置在经分光面透射与反射后的光线的出射光路上，镜头的轴线方向与第一LCOS液晶面板相互垂直，镜头的轴线方向与第二LCOS液晶面板相互平行状态放置。
优选地，所述保偏屏幕设置于光源产生的偏振光的正前方，与镜头的中心轴线夹角(a)为0度-90度。
优选地，所述具有保偏特性的半透半反镜设置于偏振光成像装置一侧。
优选地，所述的光源为红、蓝、绿基色LED光源。
优选地，所述的偏振分光器为偏振光分束棱镜或反射式偏振片。
优选地，所述的第一LCOS液晶面板和/或第二LCOS液晶面板为可调制偏振光位相变换的硅基液晶面板。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过偏振光成像装置、保偏屏幕和具有保偏特性的半透半反镜，简单紧凑的光学结构来实现具有保偏的三维显示效果，和光的高效利用产生的高亮度显示。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图。
具体实施方式
如图1所示实施例的三维显示设备包括：用于产生线偏振光，并可清晰成像的偏振光成像装置200；接收来自偏振光成像装置产生的P偏振光和S偏振光，并将偏振光成像在自身屏幕上，并反射偏振图像信息的保偏屏幕，并反射图像信息的保偏屏幕500；以及接收来自保偏屏幕反射的偏振图像信息并反射至用户眼中，具有保偏特性的半透半反镜600。
偏振光成像装置200包括：光源100、第一LCOS液晶面板201、第二LCOS液晶面板202、偏振分光器(例如偏振光分离元件300)、和镜头400。
所述偏振光分离元件300包括设置在其中的分光面301，分光面301设置成可以反射S偏振光并同时透射P偏振光。
所述第二LCOS液晶面板202设置在光源100出射光线的光路上，与光源100出射光线垂直设置；所述第一LCOS液晶面板201设置在光源100的一侧，与光源100出射光线平行设置；所述第一LCOS液晶面板201与第二LCOS液晶面板202相互垂直放置并分别与分光面301成45度角；镜头400设置在光源100产生的光线经分光面301透射与反射后的出射光路上，镜头400的轴线方向与第一LCOS液晶面板201相互垂直，镜头400的轴线方向与第二LCOS液晶面板202相互平行状态放置。
当使用时，光源100发出的光(P偏振光+S偏振光)进入偏振光分离元件300，在到达偏振光分离元件300的分光面301时，分成偏振方向相互垂直的P偏振光和S偏振光。
S偏振光经分光面301反射到达第一LCOS液晶面板201，经过第一LCOS液晶面板201的位相变换将S偏振光转换成P偏振光并经第一LCOS液晶面板201反射后透射过分光面301入射到镜头400；P偏振光经分光面301透射到达第二LCOS液晶面板202，经过第二LCOS液晶面板202的位相变换将P偏振光转换成S偏振光，再经第二LCOS液晶面板202反射后次进入偏振 光分离元件300经分光面301反射至镜头400。
P偏振光和S偏振光在镜头400处汇合，镜头400将汇合后的P、S偏振光投射在保偏屏幕500上，并在保偏屏幕500上成三维图像，保偏屏幕500与镜头400中心轴线L成角为a，角度a的范围为0度到90度。保偏屏幕500对三维图像信息进行保偏并反射至具有保偏特性的半透半反镜600。具有保偏特性的半透半反镜600的位置设置于偏振光成像装置一侧，如图1所示，可以将半透半反镜600设置在偏振光成像装置200一侧靠近第二LCOS液晶面板202的位置，可以根据保偏屏幕500反射光线的角度调整半透半反镜600的位置和角度。
具有保偏特性的半透半反镜600将保偏屏幕500反射的三维图像信息再次反射至用户700到达人眼；用户700通过带有偏光相互垂直的眼镜可以观看到立体的三维图像信息，同时透过具有保偏特性的半透半反镜600可以观察到外部景象，从而实现三维抬头显示效果，并在光的高效利用和保偏特性下具有高亮度显示。
其中，本实施例中所述的光源100为红、蓝、绿基色LED光源，也可以根据需要设置其他类型的光源。
其中，本实施例中所述的偏振分光器，例如偏振光分离元件300可以设置为偏振光分束棱镜或反射式偏振片，也可以根据需要设置其他类型的偏振光分离元件。
其中，本实施例中所述的第一LCOS液晶面板和/或第二LCOS液晶面板为可调制偏振光位相变换的硅基液晶面板，，也可以根据需要设置其他类型的面板。
前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本 领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (9)
1.一种三维抬头显示设备，其特征在于，包括：
用于产生线偏振光，并可清晰成像的偏振光成像装置；
用于接收来自偏振光成像装置的偏振光，并将偏振光成像在自身屏幕上，并反射偏振图像信息的保偏屏幕；以及
用于接收来自保偏屏幕反射的偏振图像信息并将其反射至用户眼中，具有保偏特性的半透半反镜。
2.根据权利要求1所述的三维抬头显示设备，其特征在于，所述的偏振光成像装置包括：第一LCOS液晶面板、第二LCOS液晶面板、偏振分光器、用于产生偏振光的光源以及镜头；其中，所述偏振分光器包括分光面。
3.根据权利要求2所述三维抬头显示设备，其特征在于，所述分光面设置成可以反射S偏振光并同时透射P偏振光。
4.根据权利要求2所述三维抬头显示设备，其特征在于，
所述第二LCOS液晶面板设置在光源出射光线的光路上，与光源出射光线垂直设置；
所述第一LCOS液晶面板设置在光源的一侧，与光源出射光线平行设置；
所述第一LCOS液晶面板与第二LCOS液晶面板相互垂直放置并分别与分光面成45度角；
镜头设置在经分光面透射与反射后的光线的出射光路上，镜头的轴线方向与第一LCOS液晶面板相互垂直，镜头的轴线方向与第二LCOS液晶面板相互平行状态放置。
5.根据权利要求2所述三维抬头显示设备，其特征在于，所述保偏屏幕设置于光源产生的偏振光的正前方，与镜头的中心轴线夹角(a)为0度-90度。
6.根据权利要求1所述的三维抬头显示设备，其特征在于，所述具有保偏特性的半透半反镜设置于偏振光成像装置一侧。
7.根据权利要求2所述的三维抬头显示设备，其特征在于，所述的光源为红、蓝、绿基色LED光源。
8.根据权利要求2所述的三维抬头显示设备，其特征在于，所述的偏振分光器为偏振光分束棱镜或反射式偏振片。
9.根据权利要求2所述的三维抬头显示设备，其特征在于，所述的第一LCOS液晶面板和/或第二LCOS液晶面板为可调制偏振光位相变换的硅基液晶面板。
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