投影装置、平视显示系统及其车辆的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种投影装置，包括图像显示单元、用于照射图像显示单元的照明单元、投影镜头和投影接收屏，所述图像显示单元为LCOS屏幕，LCOS屏幕反射照明单元发出的光线以形成图像，所述投影镜头将图像投射至投影接收屏上。该投影装置采用LCOS屏幕，相比传统采用LCD屏幕的平视显示系统，光源的利用率更高，成像效果更好，而且有利于整个装置体积的减小，结构简单，成本低。本实用新型还提供一种平视显示系统及其车辆。
【专利说明】
投影装置、平视显示系统及其车辆
技术领域
[0001]本实用新型属于平视显示领域，尤其涉及一种投影装置、平视显示系统及应用其的车辆。
【背景技术】
[0002]平视显示系统(HUD)，又叫抬头数字显示仪、风窗玻璃仪表显示，它可以把重要的信息，映射在风窗玻璃上的全息半镜上，使驾驶员不必低头，就能看清重要信息，这种显示系统，原是军用战斗机上的显示系统，飞行员不必低头，就能在风窗上看到所需的重要信息。目前，此项技术陆续被移植到汽车上，这种显示系统的作用是提高汽车的安全性。
[0003]现行的HUD系统多通过LCD屏方式将信息投影在汽车前挡风玻璃，由于玻璃有一定厚度，前后表面都会进行反射，导致挡风玻璃直反式HUD会产生重影的问题，影响客户使用感受;且采用LCD屏的方式，LCD屏的光利用率只有5%，光源利用率非常低。此系统对人眼看到的光亮度有要求，在相同光亮度条件下，LCD所需的背光源就要更多更大，相应的其功耗、发热等会更多，同时对应的散热系统更加庞大，整个系统的体积就要求更大。目前市场上的HUD都是后装，在有限的空间内如果装上此系统，就必须要求此系统的体积必须小，在一定程度上很大的制约了 HUD在后装车载市场上的应用和推广速度。
[0004]另外一种方案是在前挡风玻璃的驾驶员正对方贴覆或喷涂薄膜，但此种方案破坏了挡风玻璃的整体效果，影响车辆美观和驾驶员的驾驶感受。同时由于涂覆和贴膜的基底制约，其对特定光线的反射效果一般，难以达到镜子一般的全反射效果，因此制约了最后生成图像的亮度和对比度。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型为解决上述技术问题之一，提供一种低成本、结构简单、光源利用率高的投影装置。
[0006]本实用新型还提供一种具有上述投影装置的平视显示系统
[0007]本实用新型还提供一种具有上述平视显示系统的车辆。
[0008]根据本实用新型第一方面实施例的一种投影装置，包括图像显示单元、用于照射图像显示单元的照明单元、投影镜头和投影接收屏，所述图像显示单元为LCOS屏幕，LCOS屏幕反射照明单元发出的光线以形成图像，所述投影镜头将图像投射至投影接收屏上。
[0009]本实用新型第一方面实施例提供的投影装置，采用的是LCOS屏幕，相比传统采用LCD屏幕的平视显示系统，光源的利用率更高，成像效果更好，而且有利于整个装置体积的减小，结构简单，成本低。
[0010]优选地，还包括位于所述图像显示单元和投影镜头之间的三棱镜，所述照明单元位于图像显示单元与投影镜头的垂直方向上，所述照明单元发出光线至三棱镜上，所述三棱镜将光线反射至图像显示单元。
[0011 ]优选地，所述照明单元为LED光源。
[0012]优选地，所述投影接收屏为磨砂玻璃。
[0013]根据本实用新型第二方面实施例的平视显示系统，包括上述的投影装置和半反半透屏幕，所述半反半透屏幕接收所述投影接收屏反射的图像并在其后方形成投影图像。
[0014]本实用新型第二方面实施例提供的平视显示系统，通过半反半透屏幕，将投影接收屏上的图像放大后成像在半反半透屏幕后方的虚空中，如此人眼所看到的投影图像位于车辆挡风玻璃外的虚空中，无需像传统方案中对挡风玻璃贴膜，视觉效果和驾驶感受更佳。
[0015]优选地，所述半反半透屏幕为镀膜玻璃，所述半反半透屏幕透过率大于反射率。
[0016]优选地，所述半反半透屏幕的透过率为60%_80%，反射率为20%_40%。
[0017]优选地，所述半反半透屏幕为凹透镜。
[0018]本实用新型第三方面实施例提供一种车辆，该车辆包括上述的平视显示系统。
[0019]优选地，所述半反半透屏幕设置在车辆内仪表台的上表面。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型实施例提供的投影装置的结构示意图；
[0021]图2是本实用新型另一实施例提供的投影装置的结构示意图；
[0022]图3是本实用新型实施例提供的平视显示系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0024]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0025]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0026]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0027]如图1所示，本实用新型第一方面实施例提供一种投影装置100，包括图像显示单元20、用于照射图像显示单元20的照明单元10(未示出)、投影镜头30和投影接收屏40，所述图像显示单元20为LCOS屏幕，LCOS屏幕反射照明单元10发出的光线以形成图像，所述投影镜头30将图像投射至投影接收屏40上。
[0028]本实用新型第一方面实施例提供的投影装置，采用的是LCOS屏幕，相比传统采用LCD屏幕的投影系统，光源的利用率更高，成像效果更好，而且有利于整个装置体积的减小，结构简单，成本低。
[0029]本实用新型实施例中采用的LC0S(Liquid Crystal on Silicon)屏幕，即液晶附硅，也叫硅基液晶，是一种基于反射模式的矩阵液晶显示装置。LCOS屏幕采用反射方式来形成图像，其光利用率可达40%，本实用新型应用LCOS屏幕的相比较传统采用的LCD屏(光利用率5%)的投影系统，其光源利用率高8倍，而且相关的照明光学部分包括功率、散热系统、体积、成本等方面都可以减小或降低。
[0030]其次，LCOS屏幕分辨率高，通过将LCOS屏幕应用在投影装置中可以很容易的实现高分辨率和充分的色彩表现，投影出来的整体画面的细腻度以及色彩饱和度都非常好，从而获得较好的视觉效果。
[0031]本实用新型实施例中通过采用投影镜头投影的方式，将LCOS屏幕显示的图像信息投影至投影接收屏40上，投影镜头30起到放大图像，优化像差的作用。在一些实施例中，投影镜头30与LCOS屏幕相距5-lOcm，将LCOS屏幕上的图像放大10倍以上投影至投影接收屏40上。因此，如投影接收屏40的尺寸一定，LCOS屏幕可制作得较小，进一步减小了整个投影装置100的体积。
[0032]投影接收屏40的作用在于接收投影镜头30所投射出的图像信息并成像，具体的，所述投影接收屏40为磨砂玻璃，磨砂玻璃表面粗糙，可使光线产生漫反射，透光而不透视，LCOS屏幕显示的图像经投影镜头30可在磨砂玻璃上成像。
[0033]如图2所示，在另一实施例中，所述投影装置100还包括三棱镜50，位于所述图像显示单元20和投影镜头30之间，所述照明单元10位于图像显示单元20与投影镜头的垂直方向上，也即是说照明单元10是在与图像显示单元20与投影镜头30之间连线垂直的方向上。所述照明单元10发出光线至三棱镜上，所述三棱镜50将光线反射至图像显示单元20。图像显示单元20采用的LCOS屏幕经光线照射形成图像信息，再经三棱镜50反射至投影镜头30，投影镜头30再将LCOS屏幕显示的图像信息投射至投影接收屏40上。
[0034]优选地，所述照明单元10为LED光源，LED光源效率高，耗电少，安全可靠性好，而且利于环保。
[0035]如图3所示，本实用新型第二方面实施例提供一种平视显示系统200，包括上述的投影装置100和半反半透屏幕60，所述半反半透屏幕60接收所述投影接收屏40反射的图像并在其后方形成投影图像。
[0036]所述平视显示系统200，通过半反半透屏幕60，将投影接收屏40上的图像放大后成像在半反半透屏幕60后方的虚空中，如此人眼所看到的投影图像位于车辆挡风玻璃外的虚空中，无需像传统方案中对挡风玻璃贴膜，视觉效果和驾驶感受更佳。
[0037]具体地，所述半反半透屏幕60为凹透镜，具有放大图像的作用，半反半透屏幕60的材质为现有的镀膜玻璃，镀膜玻璃是在玻璃表面涂镀一层或多层薄膜，以改变玻璃的光学性能。优选地，半反半透屏幕60的透过率大于反射率，技术人员可根据实际需求调整半反半透屏幕60的透过率和反射率。在一些实施例中，半反半透屏幕60的透过率为60%-80%，反射率为 20%-40%。
[0038]下面简单描述本实用新型实施例的平视显示系统200的成像过程，LED光源发出的光线经三棱镜50反射至LCOS屏幕，LCOS屏幕经光线照射后形成图像，投影镜头30再将图像放大后投射至投影接收屏40上，并在投影接收屏40上成像。半反半透屏幕60位于投影接收屏40前方(即与投影接收屏成像的一面相对)，投影接收屏40上的图像反射至半反半透屏幕60后，半反半透屏幕60将所述图像进一步放大并在其后方的虚空中成像，人眼最终看到的图像即是悬浮在空中的虚像。如此，LCOS屏幕上很小的图像，经过该平视显示系统200放大50余倍成像在空中，而且是在较短的距离内投射出放大几十倍的图像，可大幅减小整个平视显示系统200的体积，节省空间。该平视显示系统200应用在汽车中时，经半反半透屏幕60放大后的图像形成在汽车的前挡风玻璃外面，驾驶员所看到的图像是悬浮在前挡风玻璃外面空中的图像，整体画面细腻，色彩饱和，成像效果好，且无需像传统方案中对挡风玻璃贴膜，视觉效果好，提升了驾驶体验感。
[0039]本实用新型第三方面实施例提供一种车辆，该车辆包括上述的平视显示系统200。在一些实施例中，投影装置100可设置在车辆内的仪表台中，半反半透屏幕60可设置在车辆内仪表台的上表面，投影装置100将图像投射至半反半透屏幕60，并在前挡风玻璃外的空中成像。
[0040]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
[0041]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种投影装置，包括图像显示单元、用于照射图像显示单元的照明单元、投影镜头和投影接收屏，其特征在于，所述图像显示单元为LCOS屏幕，LCOS屏幕反射照明单元发出的光线以形成图像，所述投影镜头将图像投射至投影接收屏上。2.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，还包括位于所述图像显示单元和投影镜头之间的三棱镜，所述照明单元位于图像显示单元与投影镜头的垂直方向上，所述照明单元发出光线至三棱镜上，所述三棱镜将光线反射至图像显示单元。3.如权利要求2所述的投影装置，其特征在于，所述照明单元为LED光源。4.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述投影接收屏为磨砂玻璃。5.一种平视显示系统，其特征在于，包括: 如权利要求1-4任一项所述的投影装置； 半反半透屏幕，所述半反半透屏幕接收所述投影接收屏反射的图像并在其后方形成投影图像。6.一种平视显示系统，其特征在于，所述半反半透屏幕为镀膜玻璃，所述半反半透屏幕的透过率大于反射率。7.如权利要求6所述的平视显示系统，其特征在于，所述半反半透屏幕的透过率为60%-80%，反射率为20%-40%。8.如权利要求6所述的平视显示系统，其特征在于，所述半反半透屏幕为凹透镜。9.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求5-8任一项所述的平视显示系统。10.如权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述半反半透屏幕设置在车辆内仪表台的上表面。
【文档编号】G02B27/01GK205427323SQ201521039417
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月15日
【发明人】孟庆涛
【申请人】比亚迪股份有限公司