[发明专利]可呈现远近虚像的平视显示设备

说明书

本发明公开了一种可呈现远近虚像的平视显示设备，至少包括第一波导、第一光机和第一光线控制装置，第一波导的第一耦入区使第一光机出射的光线进入第一波导，第一波导的第一耦出区使来自第一耦入区的光线至少部分耦合到第一波导之外。第一光线控制装置设置于第一耦出区远离第一波导的一侧，使得第一耦出区的至少部分区域发射出的光线传播方向发生偏折，使得第一耦出区的至少部分区域发射出的光线形成像的像距改变，从而使由第一波导的第一耦出区至少部分区域出射的光线形成像的像距，与由第一波导的第一耦出区其它区域出射的光线形成像的像距不同。因此，本发明平视显示设备可以呈现出不同距离的虚像，使虚拟图像能够与真实环境很好地对应。

技术领域

本发明涉及虚拟现实显示技术领域，特别是涉及一种可呈现远近虚像的平视显示设备。

背景技术

基于虚拟现实(Virtual Reality，VR)的平视显示设备(Head Up Display，HUD)是由光机投射出光线，光线进入波导，波导传输光线以及向外耦合出光线，光线经过挡风玻璃反射从而进入人眼，使人眼可以看到位于无穷远处的虚像。

在理论上AR-HUD形成的虚像会位于无穷远。然而在实际驾驶环境中，人眼视野下方的物体距离较近，视野上方的物体距离较远，比如车辆引擎盖处于近处，前方道路距离较远，而呈现的虚拟图像不能与真实环境很好地对应，从而降低了用户的使用体验。

发明内容

本发明的目的是提供一种可呈现远近虚像的平视显示设备，可以呈现出不同距离的虚像，使虚拟图像能够与真实环境很好地对应。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可呈现远近虚像的平视显示设备，至少包括第一波导和第一光机，所述第一波导包括第一耦入区和第一耦出区，所述第一耦入区用于使所述第一光机出射的光线进入所述第一波导，所述第一耦出区用于使来自所述第一耦入区的光线至少部分耦合到所述第一波导之外；

还包括第一光线控制装置，设置于所述第一耦出区远离所述第一波导的一侧，所述第一光线控制装置用于使得所述第一耦出区的至少部分区域发射出的光线传播方向发生偏折，使得所述第一耦出区的至少部分区域发射出的光线形成像的像距改变。

优选的，所述第一光线控制装置包括用于使通过光线发散的第一光学元件，或者所述第一光线控制装置包括用于使通过光线汇聚的第二光学元件。

优选的，所述第一光线控制装置包括凹透镜、平凹透镜、凸透镜或者平凸透镜。

优选的，所述第一光线控制装置用于使得所述第一耦出区对应挡风玻璃下方的区域发射出的光线传播方向发生偏折，或者，所述第一光线控制装置用于使得所述第一耦出区对应所述挡风玻璃上方的区域发射出的光线传播方向发生偏折。

优选的，包括多个所述第一光线控制装置，各个所述第一光线控制装置分别使得所述第一耦出区的不同区域发射出的光线传播方向发生偏折。

优选的，还包括第二波导和第二光机，所述第二波导包括第二耦入区和第二耦出区，所述第二耦入区用于使所述第二光机出射的光线进入所述第二波导，所述第二耦出区用于使来自所述第二耦入区的光线至少部分耦合到所述第二波导之外。

优选的，所述第二波导平面的法向与所述第一波导平面的法向不平行。

优选的，由所述第一波导的所述第一耦出区发射出的光线入射到挡风玻璃的第一区域，由所述第二波导的所述第二耦出区发射出的光线入射到所述挡风玻璃的第二区域，所述第一区域和所述第二区域分别是所述挡风玻璃沿竖向方向位置不同的区域。

优选的，还包括第二光线控制装置，设置于所述第二耦出区远离所述第二波导的一侧，所述第二光线控制装置用于使得所述第二耦出区的至少部分区域发射出的光线传播方向发生偏折，使得所述第二耦出区的至少部分区域发射出的光线形成像的像距改变。