[发明专利]一种用于高亮度小型显示屏投影成像的光学系统及实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及投影成像技术领域，尤其涉及一种用于高亮度小型显示屏投影成像的光学系统及实现方法。

背景技术

平视显示器(Head Up Display，HUD)也称抬头显示器，最早是运用在航空器上的飞行辅助仪器，随着技术的成熟，开始应用于汽车领域。抬头显示器使得驾驶员无需低头即可清晰看到放大的各种行车信息，以及导航路况引导等，从而提高行车安全性，且驾驶员透过外置显示屏所观测到的影像大约离驾驶员眼睛的距离2米远的位置。但是面对着广阔的市场前景，这类系统本身的问题仍有不少。尤其在光学成像方面，由于目前还没有统一的影像成像设计方法，大多数产品在光学设计上还理解的不够深入，存在视野小、成像不清晰、镜片边缘变形严重等问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于高亮度小型显示屏投影成像的光学系统及实现方法。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

一种用于高亮度小型显示屏投影成像的光学系统，包括：抬头显示屏、阵列式LED背光系统、反射镜、虚拟眼和虚拟影像，其特征在于，所述

阵列式LED背光系统，用于发出倒立式影像光线，并将光线发射于抬头显示屏；

抬头显示屏，用于接收阵列式LED背光系统发出并经反射镜反射后的倒立光线，及将接收的倒立影像光线转变为正立的影像光线；

虚拟眼，用于接收抬头显示屏反射的光线，并透过抬头显示屏看到虚拟影像。

一种用于高亮度小型显示屏投影成像的实现方法，包括：

由阵列式LED背光系统发出倒立式影像光线，并将光线发射于抬头显示屏；

通过抬头显示屏接收阵列式LED背光系统发出并经反射镜反射后的倒立光线，将接收的倒立影像光线转变为正立的影像光线并发射；

通过虚拟眼接收抬头显示屏反射的光线，并透过抬头显示屏看到虚拟影像。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

本发明成像视野大、成像清晰、无炫光，从而使观察到的图像更加均匀，舒适性更好，就算在高亮度环境下也能清晰分辨成像系统所显示的内容。且锥形光棒收集光线并对光强进行重新分布达到高亮度、均匀化的目的。以及镜片不易变形等。

附图说明

图1是用于高亮度小型显示屏投影成像的光学系统结构图；

图2是阵列式LED背光系统结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。

如图1所示，为用于高亮度小型显示屏投影成像的光学系统结构，包括虚拟成像光学模组，其包括抬头显示屏1、阵列式LED背光系统2、反射镜3、4，以及虚拟眼5和虚拟影像6。阵列式LED背光系统2设于反射镜3、4之间，抬头显示屏1接收由阵列式LED背光系统2发出的先经过反射镜4反射到反射镜3，然后再由反射镜3反射到抬头显示屏1的光线，虚拟眼接收由抬头显示屏1所反射的光线，虚拟眼5与反射镜3、4以及阵列式LED背光系统2处于抬头显示屏1的同一侧，虚拟眼5接收抬头显示屏幕发出的光线后观察到的虚拟影像6位于抬头显示屏1的另一侧。

上述抬头显示屏与虚拟影像同一侧的镜片上覆盖有一层均匀薄膜，用于将阵列式LED背光系统发出的光线反射到虚拟眼。

上述阵列式LED背光系统包括：LED光源7、锥形光棒8、菲涅尔镜9、TFT屏10及扩散板11；所述LED光源，发出光线，经过锥形光棒8实现高亮度、高均匀性照明，菲涅尔镜9相当于去掉厚度的凸透镜，把锥形光棒发射出的光线进一步收敛，从而提高整个背光模组的光亮度水平，而扩散板11消除由LED光源和TFT屏所产生的炫光。

当阵列式LED背光系统2的光传感器探测到外界光亮度发生变化时，系统会根据软件算法调节LED驱动电路电流，从而使图像的亮度与环境的亮度相适应。当LED光源7发出的亮度与环境相适应并经过反射镜3、4将光线均匀化后的光线穿过全彩色TFT-LCD液晶显示器，显示信息经成像系统反射至虚拟眼5，虚拟眼5透过抬头显示屏1就能看到位于正前方清晰虚拟影像6。

本实施例还提供了一种用于高亮度小型显示屏投影成像的实现方法，该方法包括：

由阵列式LED背光系统发出倒立式影像光线，并将光线发射于显示镜；

通过抬头显示屏接收阵列式LED背光系统发出并经反射镜反射后的倒立光线，将接收的倒立影像光线转变为正立的影像光线并发射；

通过虚拟眼接收抬头显示屏反射的光线，并透过抬头显示屏看到虚拟影像。