一种车载抬头显示仪及其光源系统技术方案

为解决现有车载抬头显示仪内光源系统有的利用率较低、有的均匀性较差有的结构比较复杂的问题，本实用新型专利技术提供了一种车载抬头显示仪及其光源系统。一种车载抬头显示仪的光源系统，包括背光板和聚光基板；所述聚光基板上一体成型有呈阵列分布的若干聚光部件；所述背光板上呈阵列焊接有若干背光灯，所述背光灯与所述聚光部件一一对应设置；所述聚光部件呈碗型，包括入射光面、出射光面以及设置在所述入射光面和出射光面之间的全反射面；其中，所述出射光面和所述入射光面呈圆形，相邻聚光部件上的出射光面两两相切。本实用新型专利技术公开的光源系统，显著提高了抬头显示仪的光利用率，光源系统的光利用率高达85％。其结构也相对简单，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及车载抬头显示仪领域，尤其指其上的光源系统领域。
技术介绍
目前安装在汽车上的抬头显示仪(英文简称:HUD，英文全称:HeadUp Display)。主要采用透射式显示屏，从光源系统中的背光灯发出的光透过透射式液晶屏并经过后续光学元件和汽车上前挡风玻璃反射后，光的损失率在99%以上，在HUD整个光路系统中，改善镜面、前挡风玻璃或液晶显示屏对减少光的损失效果不佳，局限性较大。为提高液晶显示屏对光的利用率，目前常用的有三种方法:第一种是缩短光源系统与显示屏的距离，使光源的光线几乎都能到达显示屏。这种方法的显著缺点是，均匀性非常差，在背光超过一定亮度时显示屏由于温度过高中间出现黑洞。第二种方法是在每个背光灯前粘贴一个平凸透镜，并在从背光灯到液晶显示屏之间的外壳上增加反射膜，此方法结构较简单制造成本低，而且使得液晶显示屏的照度较大。但此方法不能将光线出射角聚拢，光线经反射膜反射后，与主轴的夹角大，出光角度一般为50°以上，此类光线经过反射镜和前挡风玻璃后多数损失，无法到达人眼，这意味着光线的整体利用率会降低，对提高整个光路系统的光利用率作用不大。第三种方法是，先用细长的内壁镀有反光膜的管子将每个背光灯圈起来，然后在管子上方添加聚光和光均匀透镜。光线在镀有反射膜的管子中发生多次镜面反射，光线的出射角度减小，从管子中出来的光线通过透镜被聚光和均匀化，故照射到液晶显示屏的光线是与主轴夹角较小的均匀光束。这种方法使得照射到液晶显示频的光线接近准直光线，可提高整个系统对光的利用率，但是光在管子中经过多次镜面反射，损失较大，利用率低，而且结构复杂，制造成本高。
技术实现思路
为解决现有车载抬头显示仪内光源系统有的利用率较低、有的均匀性较差有的结构比较复杂的问题，本技术提供了一种结构简单、利用率高、均匀性好的车载抬头显示仪及其光源系统。本技术一方面提供了一种车载抬头显示仪的光源系统，包括背光板和聚光基板；所述聚光基板上一体成型有呈阵列分布的若干聚光部件；所述背光板上呈阵列分布有若干背光灯，所述背光灯与所述聚光部件一一对应设置；所述聚光部件呈碗型，包括入射光面、出射光面以及设置在所述入射光面和出射光面之间的全反射面；所述入射光面和出射光面为平面；所述入射光面的中心处设有向所述出射光面凹陷的凹孔，所述凹孔的底部设有汇聚面；所述汇聚面和所述全反射面均为二次曲线旋转形成的二次曲面；所述背光灯设置在所述入射光面的中心处，其发出的光线射入对应聚光部件上入射光面的中心处凹孔内，其中，部分光线经该凹孔内的所述汇聚面汇聚后从所述出射光面出射，部分光线经所述全反射面反射后从所述出射光面出射；其中，所述出射光面和所述入射光面呈圆形，相邻聚光部件上的出射光面两两相切。本技术公开的光源系统，由于其包括对应设置的呈阵列分布的背光灯和聚光部件，其聚光部件呈碗型，包括入射光面、出射光面和在入射光面和出射光面之间设置的全反射面，并在入射光面上设置凹孔，该凹孔内设置汇聚面；并使相邻聚光部件上的出射光面两两相切。如此，背光灯上出射角度较小的光线将被该汇聚面聚光，而出射角度较大的光线将被该全反射面全反射后聚拢，均匀化，经该聚光部件聚光后的光线，其出射角度(出射光线与主光轴夹角)小于15°。本申请中相邻聚光部件上的出射光面两两相切(即相邻聚光部件是紧挨着的)，这样设置可以使经聚光基板后投射到液晶显示屏上的光线照度均匀，无暗斑，使得用户看到的图像亮度一致，不会出现明暗不同的图像。进一步提高光线的均匀度。研究人员在对其透射式显示屏表面照度进行分析时，试验结果也表明其出射光线更加均匀，同时，也显著提高了抬头显示仪的光利用率，光源系统的光利用率高达85%。其结构也相对简单，成本低。优选地，所述汇聚面、全反射面为圆锥面、椭圆锥面、椭球面、椭圆抛物面中的一种。优选地，所述背光板上设有固定槽，所述聚光基板安装在所述固定槽内。优选地，所述聚光基板上设有限位柱、限位板和定位柱；所述限位柱和所述限位板位于所述背光板和聚光基板之间，限制所述聚光基板和所述背光板之间的距离；所述背光板上设有定位孔；所述聚光基板上的定位柱与所述定位孔配合。优选地，所述聚光基板包括第一表面和第二表面；所述呈阵列分布的若干聚光部件设置在所述第一表面上，所述第二表面上设有匀光结构。设置该匀光结构，可使其光线更加均匀化。优选地，所述匀光结构包括在所述第二表面上呈阵列分布的条状微型凸起；所述条状微型凸起的横截面呈半圆形、三角形或梯形形状。优选地，所述聚光基板的材料为PMMA、PC或者C0C的一种。本技术第二方面提供了一种车载抬头显示仪，包括光源系统、背光罩和透射式显示屏；所述光源系统和所述透射式显示屏在光路上呈前后布置，分别位于所述背光罩两端；所述背光板上背光灯发出的光线经该聚光基板后均匀出射，为所述透射式显示屏提供均匀高亮的背光。本技术公开的车载抬头显示仪，由于其包括上述光源系统，因此，其抬头显示仪出射光线更加均匀，光利用率更高。其结构也相对简单，成本低。优选地，所述透射式显示屏与所述背光板之间的距离为20_40mm。优选地，所述背光罩上设有通光孔；所述通光孔根据光线的入射方向分成前端和后端;所述通光孔的前端设有基板安装槽，所述聚光基板设置在所述基板安装槽内；所述背光罩和所述背光板上均设有螺孔；所述背光罩和所述背光板通过一螺钉与所述螺孔的配合，将所述聚光基板固定在所述基板安装槽内；所述透射式显示屏位于所述通光孔的后端。【附图说明】图1是本技术【具体实施方式】中提供的车载抬头显示仪分解示意图；图2是本技术【具体实施方式】中提供的车载抬头显示仪剖面示意图；图3是本技术【具体实施方式】中提供的聚光基板剖面示意图；图4是本技术【具体实施方式】中提供的聚光基板立体示意图；图5是本技术【具体实施方式】中提供的聚光部件剖面示意图；图6是本技术【具体实施方式】中提供的车载抬头显示仪光路原理图。其中，1、聚光部件；2、聚光基板；3、透射式显不屏；4、背光灯；5、背光板；6、背光罩；11、出射光面；12、入射光面；13、凹孔；14、全反射面；15、汇聚面；16、柱面；21、定位柱；22、限位柱；23、限位板；24、匀光结构；61、通光孔；62、螺钉；63、基板安装槽。【具体实施方式】为了使本技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。实施例1本技术一方面提供了一种车载抬头显示仪的光源系统，如图1、图2所示，包括背光板5和聚光基板2 ;如图3，图4所示，所述聚光基板2上一体成型有呈阵列分布的若干聚光部件1 ;所述背当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车载抬头显示仪的光源系统，其特征在于，包括背光板和聚光基板；所述聚光基板上一体成型有呈阵列分布的若干聚光部件；所述背光板上呈阵列分布有若干背光灯，所述背光灯与所述聚光部件一一对应设置；所述聚光部件呈碗型，包括入射光面、出射光面以及设置在所述入射光面和出射光面之间的全反射面；所述入射光面和出射光面为平面；所述入射光面的中心处设有向所述出射光面凹陷的凹孔，所述凹孔的底部设有汇聚面；所述汇聚面和所述全反射面均为二次曲线旋转形成的二次曲面；所述背光灯设置在所述入射光面的中心处，其发出的光线射入对应聚光部件上入射光面的中心处凹孔内，其中，部分光线经该凹孔内的所述汇聚面汇聚后从所述出射光面出射，部分光线经所述全反射面反射后从所述出射光面出射；其中，所述出射光面和所述入射光面呈圆形，相邻聚光部件上的所述出射光面两两相切。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：凌莉，吴益锋，李明，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44