CN218647239U - 空中成像装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种空中成像装置，包括：显示装置，用于发出一图像光；成像元件，设置于所述显示装置的一侧，用于接收所述图像光，并将所述图像光聚焦后出射；使得所述图像光在所述成像元件远离所述显示装置的一侧呈一实像；其中，所述显示装置发出的所述图像光的亮度大于2000cd/m²，所述显示装置出射的所述图像光沿一发散角发散，所述成像元件的尺寸大于等于所述图像光投射到所述成像元件所在平面时的光斑的尺寸。本申请还提供一种车辆。

Description

空中成像装置及车辆

技术领域

本申请涉及显示领域，尤其涉及一种空中成像装置以及一种应用该空中成像装置的车辆。

背景技术

现有的车载空中成像装置，通常应用于驾驶位，起到辅助驾驶员驾驶的作用。具体来说，空中成像装置会将图像光投射到驾驶位的前挡风玻璃上，图像光在前挡风玻璃上反射后，呈一可被驾驶员观察到的实像或者虚像。然而，现有的光源亮度通常小于1000cd/m²，由于前挡风玻璃为透明材料，在反射后通常会损失较多的光能；并且由于光路固定，成像的可视范围也固定，在不同驾驶员的身高不同的情况下，驾驶员的眼睛相较于空中成像装置成的像的位置也不同，可能会出现驾驶员的眼睛不在成像的可视范围内或者位于可视范围的边缘，导致无法看到空中成像装置所成的像或者像的清晰度大幅降低，无法实现较好的可视效果。

实用新型内容

本申请一方面提供一种空中成像装置，包括：

显示装置，用于发出一图像光；

成像元件，设置于所述显示装置的一侧，用于接收所述图像光，并将所述图像光聚焦后出射；使得所述图像光在所述成像元件远离所述显示装置的一侧呈一实像；

其中，所述显示装置发出的所述图像光的亮度大于2000cd/m²，所述显示装置出射的所述图像光沿一发散角发散，所述成像元件的尺寸大于等于所述图像光投射到所述成像元件所在平面时的发散范围。

本申请实施例提供的空中成像装置，通过设置所述图像光的亮度大于2000cd/m²，可以扩大所述图像光出射时的发散角，通过设置成像元件的尺寸大于图像光的发散范围，使得沿不同方向出射的图像光均可以入射到所述成像元件后会聚成像，进而使得所述实像具有最大的可视角范围，有利于提高显示效果。

在一实施例中，所述成像元件包括平板透镜，所述实像与所述显示装置关于所述平板透镜对称。

在一实施例中，所述空中成像装置还包括散热装置，所述散热装置设置于所述显示装置的一侧。

在一实施例中，所述散热装置包括散热片和风扇，所述散热片贴合于所述显示装置的一侧，所述风扇设置于所述散热片远离所述显示装置的一侧。

在一实施例中，所述空中成像装置还包括壳体，所述壳体用于固定所述显示装置及所述成像元件。

在一实施例中，所述空中成像装置还包括支撑架，所述支撑架设置于所述壳体上，用于支撑所述壳体。

在一实施例中，所述显示装置包括液晶显示屏。

在一实施例中，所述空中成像装置还包括驱动模块，用于驱动所述显示装置。

在一实施例中，所述驱动模块包括控制器，用于控制所述显示装置发出的所述图像光。

本申请另一方面提供一种车辆，包括上述任意一项所述的空中成像装置。

附图说明

图1为本申请一实施例中空中成像装置的光路图。

图2为本申请一实施例中空中成像装置的结构示意图。

图3为本申请一实施例中车辆的结构示意图。

主要元件符号说明

空中成像装置 100

显示装置 10

成像元件 30

平板透镜 31

保护层 33

散热装置 50

散热片 51

风扇 53

壳体 60

支撑架 70

驱动模块 90

车辆 200

图像光 L

实像 10a

物点 P

像点 P1

发散角 α、α’

可视角 β、β’

人眼 E

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。

除非另有定义，本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

为能进一步阐述本申请达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施方式，对本申请作出如下详细说明。

本申请实施例提供一种空中成像装置，请参阅图1，空中成像装置100包括：显示装置10以及成像元件30。其中，显示装置10用于发出图像光L，成像元件30设置于显示装置10的一侧，用于接收图像光L，并将图像光L聚焦后出射，使得图像光L在成像元件30远离显示装置10的一侧呈一实像10a。其中，显示装置10出射的图像光L沿一发散角α发散(图1中的发散角α为示意性表示)，成像元件30的尺寸大于等于图像光L投射到成像元件30所在平面时的光斑的尺寸。

具体来说，从显示装置10出射的图像光L，通常会沿出射的方向向外发散，图像光L发散的程度可以通过发散角α来表示。而随着图像光L光程的增加，图像光L形成的光斑的尺寸也越大，通过设置成像元件30的尺寸大于图像光L投射到成像元件30所在平面时的光斑的尺寸，可以使图像光L被成像元件30完全接收，从而提高实像10a的亮度，减少光能损耗。

此外，从显示装置10出射的图像光L，在被成像元件30在远离显示装置10的一侧会聚成实像10a后，会继续沿远离成像元件30的方向传播，也即图像光L在会聚到实像10a处之后，会继续发散，此时从实像10a继续传播的图像光L发散的角度即为实像10a的可视角β(图1中的可视角β为示意性表示)。举例来说，从显示装置10上任意一物点P出射的图像光，以发散角α发散并投射到成像元件30之后，被成像元件30向远离显示装置10的一侧出射，并会聚在像点P1处，之后，沿不同角度的光路会聚在像点P1的光继续沿直线传播，并被人眼E接收。其中，从像点P1继续发散的图像光L同样具有一发散范围，人眼E需要位于该范围内，才能接收到图像光L。因此，从像点P1继续发散的图像光L具有可视角β，当人眼E位于可视角β的范围内时，才能够看到实像10a。

显示装置10包括液晶显示屏，显示装置10发出的图像光L的亮度大于等于2000cd/m²。具体来说，显示装置10包括具有高亮度的液晶显示屏，液晶显示屏能够发出亮度大于2000cd/m²的图像光L，在显示装置10发出的图像光L具有较高的亮度时，图像光L的发散角α也会增大，在成像元件30可以完全接受图像光L的情况下，实像10a的可视角β也会随着发散角α的增大而增大。

本申请实施例提供的空中成像装置100，通过设置显示装置10发出的图像光L的亮度大于等于2000cd/m²，可以扩大图像光L从显示装置10出射时的发散角(例如，从发散角α’扩散为发散角α)，通过设置成像元件30的尺寸大于等于图像光L投射到成像元件30所在平面时的光斑的尺寸，可以将扩大了发散角α的图像光L全部接收并聚焦，从而增大实像10a的可视角(例如，从可视角β’增大为可视角β)，进而使实像10a的可视范围增大，同时可以提高实像10a的亮度，有利于提高显示效果，降低光能损耗。

成像元件30包括平板透镜31，实像10a与显示装置10关于平板透镜31对称。具体来说，成像元件30包括一负折射率的平板透镜31，从任意方向入射到成像元件30上的光线，均可以在成像元件30的另一侧以关于成像元件30对称的方向出射。也即，从显示装置10出射的图像光L，在投射到成像元件30后，会在成像元件30远离显示装置10的另一侧以关于成像元件30对称的方向出射，从而在成像元件30远离显示装置10的另一侧与显示装置10对称的位置重新会聚成空中的实像10a，实像10a的成像距离与成像元件30到显示装置10的距离相同，且实像10a的位置在空中，不需要任何介质载体，即可成像。

在一实施例中，平板透镜31可以包括两组重叠设置的光波导阵列(图未示)，两组光波导阵列的排布方向相互垂直，使得光线在入射到光波导阵列后经过两次反射，从而沿对称的方向在成像元件30的另一侧出射。

在其他实施例中，平板透镜31也可以只包括一组光波导阵列(图未示)，该光波导阵列包括多排多列排列的多个矩形光波导，使得光线在入射到光波导阵列后经过两次反射，从而沿对称的方向在成像元件30的另一侧出射。本申请对成像元件30的具体结构不做限制，只要能够呈一实像10a，均在本申请的范围内。

成像元件30还包括设置于平板透镜31两侧的保护层33，用于保护平板透镜31，保护层33的材料可以为玻璃、塑料或树脂等透明材料，本申请对此不做限制。

请参阅图2，空中成像装置100还包括散热装置50，散热装置50设置于显示装置10的一侧，用于对显示装置10进行散热。散热装置50包括散热片51和风扇53，散热片51贴合在显示装置10的一侧，风扇53设置于散热片51远离显示装置10的一侧。具体来说，由于显示装置10需要发出亮度大于2000cd/m²的图像光L，因此会产生较高的热量，需要通过散热装置50进行散热，从而保证显示装置10不会由于高温导致无法工作。其中，散热片51与显示装置10贴合，从而传导显示装置10产生的热量，风扇53用于对散热片51进行散热，从而将热量转移到空气中。在其他实施例中，散热装置50也可以只包括散热片，或者包括散热片与液体冷却装置等，本申请对此不做限制。

空中成像装置100还包括壳体60，壳体60用于固定显示装置10以及成像元件30。具体来说，壳体60一方面起到保持显示装置10与成像元件30之间的相对位置，从而保证实像10a的位置固定的作用。另一方面，壳体60还起到保护显示装置10与成像元件30的作用，通过将显示装置10到成像元件30之间的光路封闭，可以防止外部环境的干扰。

空中成像装置100还包括支撑架70，支撑架70设置于壳体60上，用于支撑壳体60。通过设置支撑架70的长度，还可以调整实像10a的成像角度。具体来说，当空中成像装置100设置于一平面上时，壳体60靠近显示装置10的部分与支撑架70远离壳体60的一端与所述平面接触，此时若调整支撑架70的长度，则显示装置10及成像元件30与平面之间的相对位置都会发生改变，导致实像10a的位置同样发生改变。

空中成像装置100还包括驱动模块90，用于驱动显示装置10发出图像光L。具体来说，驱动模块90可以包括电源以及控制器等(图未示)，电源用于对显示装置10供电，控制器用于控制显示装置10发出的图像光L颜色分布。其中，控制器具体可以为一芯片或主板，用于确定显示装置10显示的内容，控制器可以与一外部控制台电性连接，从而便于使用者与空中成像装置100进行交互。外部控制台还可以与语音传感器或者图像传感器连接，以实现诸如语音识别、手势识别等功能。本申请对此不做限制。

请参阅图3，本申请实施例还提供一种车辆200，其包括上述空中成像装置100。通过在车辆200中应用上述空中成像装置100，可以避免通过车辆的前挡风玻璃的反射来成像，有利于降低光能损耗，降低了成本，同时扩展了实像10a的可视范围，提高了用户的使用体验。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本申请，而并非用作为对本申请的限定，只要在本申请的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本申请要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种空中成像装置，其特征在于，包括：

显示装置，用于发出图像光；

成像元件，设置于所述显示装置的一侧，用于接收所述图像光，并将所述图像光聚焦后出射；使得所述图像光在所述成像元件远离所述显示装置的一侧呈实像；

其中，所述显示装置发出的所述图像光的亮度大于等于2000cd/m²，所述显示装置出射的所述图像光沿一发散角发散，所述成像元件的尺寸大于等于所述图像光投射到所述成像元件所在平面时形成的光斑的尺寸。

2.如权利要求1所述的空中成像装置，其特征在于，所述成像元件包括平板透镜，所述实像与所述显示装置关于所述平板透镜对称。

3.如权利要求1所述的空中成像装置，其特征在于，还包括散热装置，所述散热装置设置于所述显示装置的一侧。

4.如权利要求3所述的空中成像装置，其特征在于，所述散热装置包括散热片和风扇，所述散热片贴合于所述显示装置的一侧，所述风扇设置于所述散热片远离所述显示装置的一侧。

5.如权利要求1所述的空中成像装置，其特征在于，还包括壳体，所述壳体用于固定所述显示装置及所述成像元件。

6.如权利要求5所述的空中成像装置，其特征在于，还包括支撑架，所述支撑架设置于所述壳体上，用于支撑所述壳体。

7.如权利要求1所述的空中成像装置，其特征在于，所述显示装置包括液晶显示屏。

8.如权利要求1所述的空中成像装置，其特征在于，还包括驱动模块，用于驱动所述显示装置。

9.如权利要求8所述的空中成像装置，其特征在于，所述驱动模块包括控制器，用于调整所述显示装置发出的所述图像光的颜色分布。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的空中成像装置。

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