一种平视显示装置及显示系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及显示技术领域，特别是涉及了一种平视显示装置及显示系统。
【背景技术】
[0002]平视显示系统就是可以将车辆各种信息以虚拟成像方式显示在挡风玻璃前面两到三米或者更远处，也就是司机目视前方的直接视野中。其意义在于使驾驶员在行驶中不必低头查看车辆信息。当车辆以100公里时速前进时，若驾驶员移开前方视线查看速度表的短短一秒钟，车辆就已经向前行驶了 28米，危险可能已经发生。当然，这些信息不仅仅是速度信息，还可以是导航信息及其他警告信息，例如车道偏离警告、带行人识别功能的夜视系统的行人避让警告等。因此平视显示系统对于车辆的行驶安全有着很好的辅助作用。
[0003]当前已经或者有潜力广泛应用于平视显示系统的光学系统之一，主要由液晶显示器(或者其他显示模式得到的成像源)和凹面镜构成，其中凹面镜用于放大成像。为了避免图像被成像源遮挡，采用了离轴系统，这样容易带来图像畸变。往往需要用专门的图像处理IC进行图像校正，成本比较贵，而且利用IC进行图像校正往往只针对较规律的比如梯形畸变等有效，对于其他不规则的图像变形则并不那么有效。在使用者发生改变或者调整位置后，不仅需要对成像装置进行调整，而且需要重新调整图像畸变，增加了使用复杂度。现有技术对于消除图像畸变的方法不仅效率有限，还可能会造成系统体积庞大或者设计复杂，或者牺牲观察区域的大小。
【实用新型内容】
[0004]为了解决上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种可消除传统平视显示装置的光学系统中的图像畸变的新型平视显示装置，该平视显示装置采用了共轴对称光学系统来成像，可有效消除现有离轴系统成像后的图像畸变问题，同时在同等空间情况下可实现更大的成像以及观察范围，有利于减少光学系统的体积使其结构紧凑微型化。
[0005]本实用新型所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现:
[0006]本实用新型提供了一种平视显示装置，至少包括用于产生显示画面的显示元件、半透射半反射介质元件及用于放大成像的凹面镜。
[0007]所述显示元件可受控调整每一个显示像素发射，透射或者反射的光的强度和灰度，以产生一实体画面。所述显示元件一般包括一光源及显示模组，显示模组通过调制光源提供的光信号以产生显示画面，所述显示画面可以是车速、行驶距离、行驶环境或周边情况等等信息。所述光源优选但不限定为LED光源。所述显示元件还可以是自发光型的显示元件。所述显示元件优选但不限定为液晶显示元件(IXD)或等离子显示元件(PDP)或数字光处理单元(DLP)或OLED显示元件或娃基液晶显示元件(LCoS)或激光扫描单元,还可以是由一显示画面经过光学系统后所成的像。
[0008]所述半透射半反射介质元件实现部分透射部分反射的效果，接收来自所述显示元件调制输出的可见光并反射从而改变光路方向。所述半透射半反射介质元件一般包括一透明基材及在其表面上镀有的至少一层薄膜，目前一般常用的为氧化物或者金属薄膜，厚度几十到几百纳米，所述薄膜用于调整透射和反射的比例(透射率:反射率为5:5~7:3，但不局限于此)；所述半透射半反射介质元件还可以是直接在透明基材上贴合能够调整透射和反射比例的膜材所构成。所述透明基材优选但不限定为玻璃，PC或PMMA塑料等等。
[0009]所述凹面镜接收来自所述半透射半反射介质元件反射的可见光并反射形成一放大的虚拟图像。所述凹面镜可以是非透明的或部分透明的。所述虚拟图像的大小与所述实体画面的大小呈倍数关系，可通过不同所述凹面镜的曲率半径以及显示画面离凹面镜的距离来实现，对所述凹面镜的选择没有特别的要求。所述显示元件显示区的沿中心对称轴方向的光线经所述半透射半反射介质元件反射后与凹面镜的光轴重合，即所谓共轴对称光学系统的成像方式，得到规则的基本无畸变的图像。
[0010]所述半透射半反射介质元件还可以是其他合适的光路弯折元件以实现共轴光学系统。
[0011]通常直接采用共轴对称光学系统的平视显示装置，因为其显示元件不具备透明性，会挡住使用者的视线，造成很大障碍。本实用新型的平视显示装置增加了所述半透射半反射介质元件能够保持较大的透光率，不会对观察视角造成遮挡，同时又能够将显示源进行反射后对称地入射到凹面镜，可以获得无畸变的图像，且经过反射后因光程的增加，可以得到更大的图像放大倍数，进一步提高显示质量。
[0012]一种包括上述平视显示装置的显示系统。所述显示系统可以是车载显示系统或便携式或可穿戴式的显示系统。该显示系统均具有与所述平视显示装置连接的驱动电路板，所述驱动电路板与汽车仪表、导航及手机等电子终端有线或无线通信连接，用于采集所需要的车辆状态信息或者个人娱乐信息，并将采集后的显示信息发送至所述平视显示装置的显示元件。所述显示元件输出可见光以产生实体画面；所述半透射半反射介质元件用以接收来自所述显示元件输出的可见光，并反射带有该实体画面信息的可见光；所述凹面镜用以接收来自该半透射半反射介质元件反射的可见光，并形成对应于所述实体画面的虚拟图像。通过所述半透射半反射介质元件的反射作用以实现显示元件发出可见光的中心对称轴与凹面镜光轴重合，构成对称的共轴光学系统。
[0013]与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果:
[0014](I)本实用新型采用共轴对称光学系统的方式，半透射半反射介质元件反射改变了光路方向，但并没有牺牲其对称性，克服离轴成像所带来的图像畸变的问题，同时因其部分透明性能避免对使用者形成视线阻碍。因为系统光程的增加，在给定焦距的情况下，可以得到更大的放大倍数。这有利于减少光学系统的体积，使得该平视显示装置结构显得更加紧凑微型化；
[0015](2)本实用新型的平视显示装置应用广泛，可应用于车辆的显示系统或可穿戴式显示系统或便携式显示系统等等。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的一实施例的原理示意图；
[0017]图2为本实用新型的车载显示系统的原理示意图；
[0018]图3为本实用新型的可穿戴式显示系统的原理示意图。