[发明专利]准直显示装置、车载或机载平视显示装置

说明书

一种准直显示装置(100)及车载或机载平视显示装置。该车载或机载平视显示装置，包括：该准直显示装置(100)及透反镜(18)。该准直显示装置(100)包括：至少两组准直显示子模块，每一组所述的准直显示子模块包括像源(1)及中继透镜(2)。其中，所述的像源(1)提供图像；所述的中继透镜(2)设置在所述的像源(1)的出光路径上，将所述的像源(1)提供的图像在无穷远处形成虚像，所述的中继透镜(2)包括沿一轴线排列的多个光学透镜，离所述的像源(1)最远的最外侧光学透镜的轮廓为矩形，所述的中继透镜(2)紧密排列。该准直显示装置(100)，结构紧凑、体积小、重量轻、视场范围大。

技术领域

本发明涉及光学领域，特别是涉及一种准直显示装置、车载或机载平视显示装置。

背景技术

大视场大出瞳平视显示装置可广泛应用于军用飞机、特种车辆和民航客机等运输工具上，具有视场大、眼瞳在较大范围内移动时全视场可见、以及可准确与实际景物叠加等优势。最典型的应用是战机上的平视显示器(Head Up Display，HUD)，这也是目前普遍运用在其它航空器上的飞行辅助仪器。平视显示器是利用光学成像原理，将重要的飞行相关资讯成像在飞机正前方无穷远处，飞行员透过平视显示器往前方看的时候，能够轻易的将外界的景象与平视显示器显示的资料融合在一起。由于是准直显示，反射进眼睛中的影像永远与飞机的中轴平行，所以飞行员的身高和姿态不会对俯仰角或目视瞄准造成偏差。平视显示器的用意是让飞行员不需要低头查看仪表的显示与资料，始终保持抬头的姿态，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。

传统的折反式光路平视显示器为实现大视场大出瞳准直显示，体积和重量庞大且视场和出瞳有限，难以满足机载和车载系统的需要。此外，还有一种波导式平视显示装置。图1是现有技术的基于波导式准直显示装置的工作示意图。如图1所示，像源1上的图像经中继透镜2准直后产生大视场小出瞳的显示效果。准直后的光束3经耦合镜5反射后在波导元件4的上下两个表面间全反射传输。波导元件4中有两片镀有一定反射率的扩瞳片6，光束3在经过扩瞳片6对应的反射面时部分透射部分反射，实现扩瞳后的光束7，从而实现出瞳扩展，使人眼8在较大范围内可以看到。出于避免副像的要求，波导元件4要求上下两个表面平行度极高，约在5角秒左右，扩瞳片6间的平行度要求也在5角秒左右，波导元件4的加工和装调难度极大，且系统体积和重量都较大。全息波导与波导类似，不同之处是采用全息光栅实现光束的扩展。除了对上下两个全反射面平行度要求类似外，全息膜的工艺难度极大、成本高。

公开号为CN102880337的中国专利申请公开了一种显示装置。该显示装置将像源提供的图像经由屈光模块在有限远处形成实相。请同时参阅图2至图3C所示，图2是人眼成像示意图，图3A是单个影响产生单元在人眼成像的示意图，图3B是人眼移动时单个影响产生单元在人眼成像的示意图，图3C是两个影响产生单元拼接时在人眼成像的示意图。图2中，人眼50有晶状体51，晶状体51相当于一个成像凸透镜，晶状体将像源(或物体、实相)1成像于视网膜52上一点处。如图3A所示，前述的显示装置将像源1的一点经由屈光模块60在有限远处形成实相点，实相点经晶状体51成像于人眼50的视网膜52上。当人眼移动时，如图3B所示，实像点在视网膜52的成像点也在变化。如图3C所示的，是前述影响产生单元拼接时产生更大视场，但出瞳口径没有增加。

由此可见，当前的大视场大出瞳准直显示装置普遍具有体积大、重量大、加工难度大，以及成本高等缺陷。

发明内容

有鉴于上述现有技术所存在的缺陷，本发明的目的在于，提供一种准直显示装置、车载或机载平视显示装置，使其能够克服当前的准直显示装置、平视显示装置普遍具有体积大、重量大、加工难度大，以及成本高等缺陷。