本发明专利技术公开了大出瞳的显示设备、显示方法、扩展方法及车用显示装置，该显示设备用于显示虚拟图像，包括基座、设置在所述基座上的图像扩展器、控制所述图像扩展器相对所述基座旋转和/或振动的驱动装置和用于提供输入图像的光学引擎；所述图像扩展器包括光波导板、设置在所述光波导板上的输入耦合元件和输出耦合元件；所述输入耦合元件用于将输入光耦合进光波导板中形成波导光，并使波导光在光波导板中通过全反射朝向输出耦合元件传播；所述输出耦合元件用于将波导光耦合出光波导板形成输出光。本发明专利技术通过驱动装置控制所述图像扩展器旋转和/或振动，以达到扩大图像显示区域的技术效果。术效果。术效果。
【技术实现步骤摘要】
大出瞳的显示设备、显示方法、扩展方法及车用显示装置
[0001]本专利技术涉及虚拟显示
，特别涉及大出瞳的显示设备、显示方法、扩展方法及车用显示装置。
技术介绍
[0002]当前的虚拟显示设备，包括光学引擎和衍射光波导模组。其中光学引擎产生输入光束，携带图像信息传播到不同方向，传播方向对应于光学引擎内微显示器的不同像素。衍射光波导模组对输入光进行扩束，通过出瞳区照射到用户眼睛上，从而让用户在出瞳平面上观察到微显示器中显示的图像。
[0003]该显示设备前方有一个区域，为Eye Box(眼箱)，是指瞳孔能获取完整图像信息的可运动空间。如果瞳孔落在Eye Box区域外，扩展光束将无法进入眼球，从而观察不到显示的图像。
[0004]然而，Eye Box的大小受限于衍射光波导模组的外耦合元件(出瞳区)的尺寸。外耦合元件的尺寸越大，Eye Box也就越大，但大型外耦合元件的制作是相当困难和/或昂贵的。因此，如何实现在外耦合元件尺寸一定的情况下扩大Eye Box区域是本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术实施例提供了一种大出瞳的显示设备、图像显示方法、光束扩展方法及车用抬头显示装置，旨在扩大图像显示区域。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种大出瞳的显示设备，用于显示虚拟图像，包括基座、设置在所述基座上的图像扩展器、控制所述图像扩展器相对所述基座旋转和/或振动的驱动装置和用于提供输入图像的光学引擎；
[0007]所述图像扩展器包括光波导板、设置在所述光波导板上的输入耦合元件和输出耦合元件；所述输入耦合元件用于将输入光耦合进光波导板中形成波导光，并使波导光在光波导板中通过全反射朝向输出耦合元件传播；所述输出耦合元件用于将波导光耦合出光波导板形成输出光。
[0008]第二方面，本专利技术实施例提供了一种图像显示方法，采用如第一方面所述的大出瞳的显示设备实现。
[0009]第三方面，本专利技术实施例提供了一种光束扩展方法，其特征在于，采用如第一方面所述的大出瞳的显示设备实现。
[0010]第四方面，本专利技术实施例提供了一种车用抬头显示设备，其特征在于，采用如第一方面所述的大出瞳的显示设备。
[0011]本专利技术实施例提供了一种大出瞳的显示设备、图像显示方法、光束扩展方法及车用抬头显示装置，该显示设备用于显示虚拟图像，包括基座、设置在所述基座上的图像扩展器、控制所述图像扩展器相对所述基座旋转和/或振动的驱动装置和用于提供输入图像的
光学引擎；所述图像扩展器包括光波导板、设置在所述光波导板上的输入耦合元件和输出耦合元件；所述输入耦合元件用于将输入光耦合进光波导板中形成波导光，并使波导光在光波导板中通过全反射朝向输出耦合元件传播；所述输出耦合元件用于将波导光耦合出光波导板形成输出光。本专利技术实施例通过驱动装置控制所述图像扩展器旋转和/或振动，以达到扩大图像显示区域的技术效果。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1a展示了显示设备的侧视图；
[0014]图1b展示了显示设备的立体图；
[0015]图1c展示了显示设备的正视图；
[0016]图1d展示了显示设备的有效显示区域；
[0017]图2a展示了某一显示区域的出光脉冲时序图；
[0018]图2b展示了某一显示区域的RGB出光脉冲时序图；
[0019]图3a展示了驾驶者透过车窗观察车外物体的侧视图；
[0020]图3b展示了驾驶者接收外部光束的侧视图；
[0021]图3c展示了驾驶者通过车窗同时观察到车外物体和显示设备的反射像的侧视图；
[0022]图4a～4e展示了光学引擎产生输入光的原理图，其中光学引擎对输入图像的每个像素准直；
[0023]图4f展示了用户观看虚拟图像的光路图，其中虚拟图像为图像扩展器扩展后的输入图像；
[0024]图4g展示了观看虚拟图像时的角宽度；
[0025]图4h展示了观看虚拟图像时的角高度；
[0026]图4i展示了输入光束的波矢量；
[0027]图5展示了光束在波导内传播的示意图；
[0028]图6展示了图像扩展器的尺寸示意图；
[0029]图7a展示了一种平衡的图像扩展器，包括一个输出耦合元件；
[0030]图7b展示了一种不平衡的图像扩展器，包括一个输出耦合元件；
[0031]图7c展示了一种平衡的图像扩展器，包括一个输入耦合元件和两个输出耦合元件；
[0032]图7d展示了一种平衡的图像扩展器，包括两个输入耦合元件和两个输出耦合元件；
[0033]图7e展示了一种圆形的图像扩展器，包括一个圆形光波导板；
[0034]图8a展示了图像扩展器旋转时的有效显示区域，包括输出耦合器扫过的面积和输入耦合器的直接透射光；
[0035]图8b展示了显示设备的侧视图，其中电机和光学引擎位于图像扩展器的同一侧；
[0036]图8c展示了显示设备的侧视图，其中电机和光学引擎位于图像扩展器的同一侧；
[0037]图9a展示了采用反射面后的图像扩展器的侧视图及光路图；
[0038]图9b展示了采用反射面后的显示设备的侧视图及光路图。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0041]还应当理解，在此本专利技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本专利技术。如在本专利技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0042]还应当进一步理解，在本专利技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0043]下面请参见图1a～1c，本专利技术实施例提供的一种大出瞳的显示设备500，用于显示虚拟图像VIMG1，包括基座BASE1、设置在所述基座BASE1上的图像扩展器EPE1、控制所述图像扩展器EPE1相对所述基座BASE1旋转和/或振动的驱动装置MOTOR1和用于提供输入图像本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大出瞳的显示设备，用于显示虚拟图像，其特征在于，包括基座、设置在所述基座上的图像扩展器、控制所述图像扩展器相对所述基座旋转和/或振动的驱动装置和用于提供输入图像的光学引擎；所述图像扩展器包括光波导板、设置在所述光波导板上的输入耦合元件和输出耦合元件；所述输入耦合元件用于将输入光耦合进光波导板中形成波导光，并使波导光在光波导板中通过全反射朝向输出耦合元件传播；所述输出耦合元件用于将波导光耦合出光波导板形成输出光。2.根据权利要求1所述的大出瞳的显示设备，其特征在于，所述驱动装置带动图像扩展器绕一旋转轴按照固定转速旋转，所述固定转速为5～200r/s，所述图像扩展器相对于所述旋转轴平衡设置。3.根据权利要求2所述的大出瞳的显示设备，其特征在于，所述驱动装置为电机或者气动涡轮机，所述电机或者气动涡轮机与所述光学引擎位于图像扩展器的同一侧，并通过一数据传输线将图像数据传输至光学引擎。4.根据权利要求1所述的大出瞳的显示设备，其特征在于，所述输入耦合元件包括第一输入耦合子元件和第二输入耦合子元件，所述旋转轴和第一输入耦合子元件之间的距离以及所述旋转轴和第二输入耦合子元件之间的距离均小于光波导板宽度的5％。5.根据权利要求1所述的大出瞳的显示设备，其特征在于，还包括一罩设于所述显示设备上的保护盖，所述保护盖用于防止用户与所述图像扩展器产生接触，同时用户可透过所述保护盖观看到所述图像扩展器显示的虚拟图像。6.根据权利要求1所述的大出瞳的显示设备，其特征在于，所述输入耦合元件包括至少一个衍射光栅，所述输入耦合元件通过衍射光栅将输入光耦合进光波导板中形成波导光；所述输出耦合元件包括至少一个衍射光栅，所述输出耦合元件通过衍射光栅将波导光耦合出光波导板形成输出光。7.根据权利要求1所述的大出瞳的显示设备，其特征在于，所述输入耦合元件包括至少一个反射面，所述输入耦合元件通过反射面将输入光耦合进光波导板中形成波导光；所述输出耦合元件包括至少一个反射面，所述输出耦合元件通过反射面将波导光耦合出光波导板形成输出光。8.根据权利要求1所述的大出瞳的显示设备，其特征在于，所述输入光中的一部分通过所述输入耦合元件利用衍射效应耦合进光波导板内形成波导光，另一部分直接透射光波导板，形成直接输出光。9.根据权利要求8所述的大出瞳的显示设备，其特征在于，还包括一用于将直接输出光的光强降低至与所述输出光...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋厚强，塔帕尼，
申请(专利权)人：深圳七泽技术合伙企业有限合伙，
类型：发明
国别省市：
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