一种抬头显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种抬头显示装置，包括：光源、准直元件、光特性转换元件、第一透反元件、回反射元件、图像显示层和第二透反元件，光源发出的包括第一偏振特性和第二偏振特性的光线入射至准直元件，经过光特性转换元件、回反射元件和第一透反元件后转化为包括第一偏振特性的光线，再经图像显示层形成图像光线，第二透反元件将图像光线反射至预设位置。通过本发明专利技术实施例提供的抬头显示装置，可提高光线的利用率，利用小功率的光源即可发出高亮的光线，进而形成高亮度的图像。

【技术实现步骤摘要】
一种抬头显示装置
本专利技术涉及光学成像
，具体而言，涉及一种抬头显示装置。
技术介绍
抬头显示器(headupdisplay，HUD)技术可以避免驾驶员在驾驶过程中低头看仪表盘所导致的分心，使驾驶员可在视线范围内查看图像，提高驾驶安全系数，同时也能带来更好的驾驶体验。抬头显示器通常将图像投射到车辆挡风玻璃或成像窗上，因此抬头显示器需要较高的显示亮度，以便驾驶员可以清楚地看到HUD显示的内容。虽然可以通过提高HUD光源功率来提高成像亮度，但相应会带来光源功耗高、发热量大的问题，又会增加功耗和提高设备的散热需求。因此，亟需一种能够在光源发出同等功率条件下，提高光源发出光线的利用效率的HUD设计。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术实施例的目的在于提供一种抬头显示装置，包括：光源，发出光线并且所述光源发出的光线入射至准直元件；其中，所述光源发出的光线包含第一偏振特性和第二偏振特性；准直元件，所述准直元件将所述光源发出光线的出射方向调整至预设角度范围内；光特性转换元件，所述光特性转换元件转换透过所述光特性转换元件的光线的特性，且所述光特性转换元件允许光线双向透过；所述第二偏振特性的光线经偶数次透过所述光特性转换元件后转换生成的光线包含所述第一偏振特性的光线；第一透反元件，所述第一透反元件透过第一偏振特性的光线并反射第二偏振特性的光线；回反射元件，所述回反射元件朝向出光方向的表面具有透明材质形成的微结构；所述微结构将入射至所述微结构的光线在所述微结构内部经反射后沿入射方向的反方向反射；图像显示层，所述图像显示层接收所述从所述第一透反元件出射的光线并出射图像光线，所述图像显示层设置在所述第一透反元件远离所述光源的一侧；第二透反元件，所述第二透反元件将所述图像光线反射至预设位置。可选的，所述微结构包括正三角锥形状、等腰三角锥形状、立方锥形状或球形的微结构。可选的，所述回反射元件还包括基材，所述微结构为在所述基材上形成的凹陷结构；所述凹陷结构的开口朝向所述光特性转换元件。可选的，所述微结构设置在所述光源与所述第一透反元件之间。可选的，所述微结构设置在靠近所述光源为中心的四周预设距离范围内。可选的，所述光源、所述光特性转换元件、所述第一透反元件和所述图像显示层依次设置。可选的，所述准直元件将所述光源发出光线的出射方向调整为平行出射。可选的，所述准直元件设置在所述光源与所述光特性转换元件之间，将光线经所述准直元件透射后准直，并发射至所述光特性转换元件；所述准直元件包括准直透镜或准直膜。可选的，所述准直元件包括带反射面的中空壳体，所述光源发出的光线通过所述中空壳体的空腔朝出光方向出射，光线经过所述准直元件的反射面反射后准直，并发射至所述光特性转换元件。可选的，所述带反射面的中空壳体的开口朝向所述光特性转换元件，所述光源设置在所述中空壳体远离所述开口的端部；所述中空壳体包括带有反射面的抛物面中空壳体。可选的，所述准直元件包括准直透镜和带反射面的中空壳体；所述准直透镜设置在所述光源与所述光特性转换元件之间，将所述光源发出的部分光线透射后准直，发射至所述光特性转换元件；且所述反射面设置在光源四周，所述反射面将所述光源发出的另一部分光线反射后准直，发射至所述光特性转换元件。可选的，所述准直透镜设置在所述带反射面的中空壳体内部，且所述准直透镜的尺寸小于所述壳体的开口尺寸。可选的，所述准直透镜包括凸透镜、凹透镜、菲涅尔透镜或以上几种透镜组合中的一种或多种。可选的，所述第一偏振特性的光线为水平线性偏振光，且所述第二偏振特性的光线为垂直线性偏振光；或所述第一偏振特性的光线为垂直线性偏振光，且所述第二偏振特性的光线为水平线性偏振光。可选的，所述光特性转换元件包括相位延迟元件。可选的，所述相位延迟元件包括1/4波片。可选的，所述第一透反元件为高分子薄膜、无机氧化物薄膜或光子晶体中的一种或多种。可选的，所述图像显示层包括液晶层、第一偏振片和第二偏振片；所述第一偏振片的偏振方向与第一偏振特性光线的偏振方向相同，且所述第二偏振片的偏振方向与第一偏振特性光线的偏振方向正交。可选的，还包括光线聚集元件；所述光线聚集元件设置在所述第一透反元件远离所述光特性转换元件的一侧；所述光线聚集元件将光线以预定角度聚集。可选的，所述光线聚集元件包括凸透镜、凹透镜、菲涅尔透镜或以上几种透镜组合中的一项或多项。可选的，还包括弥散元件；所述弥散元件将光线弥散为特定截面形状的光束。可选的，所述弥散元件设置在所述光线聚集元件远离所述第一透反元件的一侧。可选的，所述弥散元件设置在所述第一透反元件与所述光线聚集元件之间。可选的，所述弥散元件为衍射光学元件。可选的，还包括光线阻隔元件；所述光线阻隔元件设置在所述图像显示层远离所述光源的一侧，所述光线阻隔元件用于限制出射光线的出射角度。可选的，所述抬头显示装置包括至少两个所述光源；所述光源与所述准直元件的数量相同且一一对应；可选的，所述抬头显示装置包括至少两个所述光源；所述光源的数量小于所述准直元件的数量，且所述多个光源对应一个所述准直元件。本专利技术实施例提供的方案中，光源发出的包括第一偏振特性和第二偏振特性的光线入射至准直元件，经过光特性转换元件、回反射元件和第一透反元件后转化为包括第一偏振特性的光线，再经图像显示层形成图像光线，第二透反元件将图像光线反射至预设位置。通过本专利技术实施例提供的抬头显示装置，可提高光线的利用率，利用小功率的光源即可发出高亮的光线，进而形成高亮度的图像。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。图1示出了本专利技术实施例提供的抬头显示装置的第一结构示意图；图2示出了本专利技术实施例提供的抬头显示装置的第二结构示意图；图3示出了本专利技术实施例提供的抬头显示装置的第三结构示意图；图4a示出了本专利技术实施例提供的回反射元件微结构的第一示意图；图4b示出了本专利技术实施例提供的回反射元件微结构的第二示意图；图4c示出了本专利技术实施例提供的回反射元件微结构的第三示意图；图5示出了本专利技术实施例提供的回反射元件微结构的第四示意图；图6示出了本专利技术实施例提供的抬头显示装置的第四结构示意图；图7示出了本专利技术实施例提供的抬头显示装置的第五结构示意图；图8示出了本专利技术实施例提供的抬头显示装置的第六结构示意图；图9示出了本专利技术实施例提供的抬头显示装置的第七结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抬头显示装置，其特征在于，包括：/n光源，发出光线并且所述光源发出的光线入射至准直元件；其中，所述光源发出的光线包含第一偏振特性和第二偏振特性；/n准直元件，所述准直元件将所述光源发出光线的出射方向调整至预设角度范围内；/n光特性转换元件，所述光特性转换元件转换透过所述光特性转换元件的光线的特性，且所述光特性转换元件允许光线双向透过；所述第二偏振特性的光线经偶数次透过所述光特性转换元件后转换生成的光线包含所述第一偏振特性的光线；/n第一透反元件，所述第一透反元件透过第一偏振特性的光线并反射第二偏振特性的光线；/n回反射元件，所述回反射元件朝向出光方向的表面具有透明材质形成的微结构；所述微结构将入射至所述微结构的光线在所述微结构内部经反射后沿入射方向的反方向反射；/n图像显示层，所述图像显示层接收所述从所述第一透反元件出射的光线并出射图像光线，所述图像显示层设置在所述第一透反元件远离所述光源的一侧；/n第二透反元件，所述第二透反元件将所述图像光线反射至预设位置。/n

【技术特征摘要】
20190517 CN 20191041224581.一种抬头显示装置，其特征在于，包括：
光源，发出光线并且所述光源发出的光线入射至准直元件；其中，所述光源发出的光线包含第一偏振特性和第二偏振特性；
准直元件，所述准直元件将所述光源发出光线的出射方向调整至预设角度范围内；
光特性转换元件，所述光特性转换元件转换透过所述光特性转换元件的光线的特性，且所述光特性转换元件允许光线双向透过；所述第二偏振特性的光线经偶数次透过所述光特性转换元件后转换生成的光线包含所述第一偏振特性的光线；
第一透反元件，所述第一透反元件透过第一偏振特性的光线并反射第二偏振特性的光线；
回反射元件，所述回反射元件朝向出光方向的表面具有透明材质形成的微结构；所述微结构将入射至所述微结构的光线在所述微结构内部经反射后沿入射方向的反方向反射；
图像显示层，所述图像显示层接收所述从所述第一透反元件出射的光线并出射图像光线，所述图像显示层设置在所述第一透反元件远离所述光源的一侧；
第二透反元件，所述第二透反元件将所述图像光线反射至预设位置。


2.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于，所述微结构包括正三角锥形状、等腰三角锥形状、立方锥形状或球形的微结构。


3.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于，所述回反射元件还包括基材，所述微结构为在所述基材上形成的凹陷结构；
所述凹陷结构的开口朝向所述光特性转换元件。


4.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于，所述微结构设置在所述光源与所述第一透反元件之间。


5.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于，所述微结构设置在所述光源为中心的四周预设距离范围内。


6.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于，所述光源、所述光特性转换元件、所述第一透反元件和所述图像显示层依次设置。


7.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于，所述准直元件将所述光源发出光线的出射方向调整为平行出射。


8.根据权利要求7所述的抬头显示装置，其特征在于，所述准直元件设置在所述光源与所述光特性转换元件之间，将光线经所述准直元件透射后准直，并发射至所述光特性转换元件；
所述准直元件包括准直透镜或准直膜。


9.根据权利要求7所述的抬头显示装置，其特征在于，所述准直元件包括带反射面的中空壳体，所述光源发出的光线通过所述中空壳体的空腔朝出光方向出射，光线经过所述准直元件的反射面反射后准直，并发射至所述光特性转换元件。


10.根据权利要求9所述的抬头显示装置，其特征在于，所述带反射面的中空壳体的开口朝向所述光特性转换元件，所述光源设置在所述中空壳体远离所述开口的端部；
所述中空壳体包括带有反射面的抛物面中空壳体。


11.根据权利要求7所述的抬头显示装置，其特征在于，所述准直元件包括准直透镜和带反射面的中空壳体；
所述准直透镜设置在所述光源与所述光特性转换元件之间，将所述光源发出的部分光线透射后准直，发射至所述光特性转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：方涛，徐俊峰，吴慧军，
申请(专利权)人：未来北京黑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11