一种抬头显示系统技术方案

本发明专利技术提供了一种抬头显示系统，其特征在于，包括：光源、准直元件、方向控制元件、第一弥散元件、液晶面板和半透半反的反射成像装置；所述方向控制元件、所述第一弥散元件和所述液晶面板以层叠的方式设置在所述光源的同一侧。通过本发明专利技术实施例提供的抬头显示系统，以聚集、弥散的方式将光源的大部分或全部光线汇聚在观察范围内，从而可以提高成像时的亮度，提高光线利用率，使得光源在较低功率的情况下也能保证成像亮度，从而可以降低该抬头显示系统的功耗，并降低发热量。即使因需要大尺寸成像导致需要设置大面积的液晶面板，此时所增加的功耗也较小，即该抬头显示系统也适用于大面积成像。

【技术实现步骤摘要】
一种抬头显示系统
本专利技术涉及光学成像
，具体而言，涉及一种抬头显示系统。
技术介绍
抬头显示(headupdisplay，HUD)技术是利用光学反射的原理，将车速等车辆信息投射在挡风玻璃或其他玻璃上，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，从而可以提高驾驶安全系数，同时也能带来更好的驾驶体验。现有挡风玻璃显像HUD的像源，多数为液晶显示器(liquidcrystaldisplay，LCD)。若HUD采用传统的LCD像源，HUD在挡风玻璃上显示成像的亮度较低，一般通过提高LCD像源的亮度来保证HUD在挡风玻璃上显示成像的亮度，这样不仅导致像源的功耗较高，且发热量较大，增加对HUD的散热要求。当需要在挡风玻璃上成大尺寸的像时，HUD中像源的功耗会进一步增加。
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系统。本专利技术实施例提供了一种抬头显示系统，其特征在于，包括：光源、准直元件、方向控制元件、第一弥散元件、液晶面板和半透半反的反射成像装置；所述方向控制元件、所述第一弥散元件和所述液晶面板以层叠的方式设置在所述光源的同一侧；所述准直元件用于将所述光源发出的光线的出射方向调整至预设角度范围内；所述方向控制元件用于将所述光源发出的光线聚集至用于观看成像的预设位置；所述第一弥散元件用于将所述光源发出的光线弥散；所述液晶面板用于将所述光源发出的光线转为成像光线，并将所述成像光线入射至所述反射成像装置；所述反射成像装置用于将所述成像光线反射至所述预设位置。可选的，在另一种实施例中，所述准直元件的部分或全部设置在所述光源与所述方向控制元件之间；所述准直元件用于将调整后的光线发射至所述方向控制元件。可选的，在另一种实施例中，所述准直元件用于将所述光源发出的光线调整为平行光。可选的，在另一种实施例中，所述准直元件包括准直透镜和/或准直膜，且所述准直透镜和/或所述准直膜设置在所述光源与所述方向控制元件之间；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，在另一种实施例中，所述准直元件包括准直透镜时，所述准直透镜与所述光源的位置之间的距离为所述准直透镜的焦距。可选的，在另一种实施例中，所述准直元件包括空心灯杯；所述空心灯杯为包括内反光面的中空壳体，且所述空心灯杯的开口方向朝向所述方向控制元件；所述光源设置在所述空心灯杯远离开口的端部。可选的，在另一种实施例中，在所述准直元件包括准直透镜和/或准直膜时，所述准直透镜和/或所述准直膜设置在所述空心灯杯的内部，且所述准直透镜和/或所述准直膜的尺寸小于所述空心灯杯的开口大小；所述准直透镜和/或所述准直膜用于将所述空心灯杯内的所述光源发出的部分光线进行准直后发射至所述方向控制元件。可选的，在另一种实施例中，所述准直元件包括实心灯杯；所述实心灯杯为实心透明部件，所述实心透明部件的折射率大于1；所述实心灯杯的开口方向朝向所述方向控制元件；所述光源设置在所述实心灯杯远离开口的端部，且所述光源发出的光线射向所述实心透明部件的内表面时发生全反射。可选的，在另一种实施例中，所述实心灯杯在远离实心灯杯开口的端部设有空腔，所述空腔靠近所述实心灯杯开口的一面为凸面；或所述实心灯杯在靠近实心灯杯开口的端部的中间位置设有开槽，所述开槽的底面为凸面。可选的，在另一种实施例中，所述方向控制元件设置在所述准直元件与所述第一弥散元件之间；所述方向控制元件用于将聚集的光线发射至所述第一弥散元件。可选的，在另一种实施例中，所述方向控制元件包括凸透镜、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，在另一种实施例中，所述方向控制元件与镜像位置之间的距离为所述方向控制元件的焦距；所述镜像位置为所述预设位置经所述反射成像装置所形成的虚像的所在位置。可选的，在另一种实施例中，所述第一弥散元件设置在所述光源与所述液晶面板之间；所述第一弥散元件用于将所述方向控制元件聚集的光线弥散。可选的，在另一种实施例中，该抬头显示系统还包括第二弥散元件；所述第一弥散元件与所述第二弥散元件层叠设置，且所述第一弥散元件与所述第二弥散元件之间间隔预设距离。可选的，在另一种实施例中，所述第一弥散元件与所述第二弥散元件分别设置在所述方向控制元件的两侧；或者，所述第一弥散元件和所述第二弥散元件均设置在所述方向控制元件靠近所述液晶面板的一侧。可选的，在另一种实施例中，所述预设距离为40～50mm。可选的，在另一种实施例中，弥散元件为衍射光学元件或散射光学元件。可选的，在另一种实施例中，所述衍射光学元件将经过其的光线弥散形成一个或多个具有预设截面形状的观察范围，所述截面形状为圆形、椭圆形、正方形或长方形。可选的，在另一种实施例中，该抬头显示系统还包括偏振控制元件；所述液晶面板包括第一偏振片、液晶层和第二偏振片；所述第一偏振片和所述第二偏振片分别设置在所述液晶层的两侧，且所述第一偏振片设置在所述液晶层与所述光源之间；所述第一偏振片用于透过第一线偏振光线，所述第二偏振片用于透过与所述第一线偏振光线的偏振方向垂直的第二线偏振光线；所述偏振控制元件设置在所述光源与所述第一偏振片之间，所述偏振控制元件用于透过所述第一线偏振光线，并反射或吸收所述第二线偏振光线。可选的，在另一种实施例中，该抬头显示系统还包括：光线阻隔层；所述光线阻隔层设置在所述液晶面板远离所述光源的一侧，所述光线阻隔层用于限制所述液晶面板的出射光线的出射角度。可选的，在另一种实施例中，该抬头显示系统还包括光线散射层；所述光线散射层设置在所述光线阻隔层远离所述液晶面板的一侧，所述光线散射层用于散射外部环境光线。本专利技术实施例上述提供的方案中，方向控制元件和第一弥散元件分别对光线进行聚集和弥散，从而能够有效地将光源发出的光线限制在观察范围内，观察者在该观察范围内即可正常观看到液晶面板所成的像；且通过聚集、弥散的方式，能够将光源的大部分或全部光线汇聚在观察范围内，从而可以提高成像时的亮度，提高光线利用率，使得光源在较低功率的情况下也能保证成像亮度，从而可以降低该抬头显示系统的功耗，并降低发热量。即使因需要大尺寸成像导致需要设置大面积的液晶面板，此时所增加的功耗也较小，即该抬头显示系统也适用于大面积成像。同时，基于准直元件对光源发出的光线进行准直，方便方向控制元件和第一弥散元件更有效地对光线进行聚集和弥散，方便对光线进行控制。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，对于本领本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抬头显示系统，其特征在于，包括：光源、准直元件、方向控制元件、第一弥散元件、液晶面板和半透半反的反射成像装置；所述方向控制元件、所述第一弥散元件和所述液晶面板以层叠的方式设置在所述光源的同一侧；/n所述准直元件用于将所述光源发出的光线的出射方向调整至预设角度范围内；/n所述方向控制元件用于将所述光源发出的光线聚集至用于观看成像的预设位置；所述第一弥散元件用于将所述光源发出的光线弥散；/n所述液晶面板用于将所述光源发出的光线转为成像光线，并将所述成像光线入射至所述反射成像装置；/n所述反射成像装置用于将所述成像光线反射至所述预设位置。/n

【技术特征摘要】
20190517 CN 20191041221801.一种抬头显示系统，其特征在于，包括：光源、准直元件、方向控制元件、第一弥散元件、液晶面板和半透半反的反射成像装置；所述方向控制元件、所述第一弥散元件和所述液晶面板以层叠的方式设置在所述光源的同一侧；
所述准直元件用于将所述光源发出的光线的出射方向调整至预设角度范围内；
所述方向控制元件用于将所述光源发出的光线聚集至用于观看成像的预设位置；所述第一弥散元件用于将所述光源发出的光线弥散；
所述液晶面板用于将所述光源发出的光线转为成像光线，并将所述成像光线入射至所述反射成像装置；
所述反射成像装置用于将所述成像光线反射至所述预设位置。


2.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述准直元件的部分或全部设置在所述光源与所述方向控制元件之间；
所述准直元件用于将调整后的光线发射至所述方向控制元件。


3.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述准直元件用于将所述光源发出的光线调整为平行光。


4.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述准直元件包括准直透镜和/或准直膜，且所述准直透镜和/或所述准直膜设置在所述光源与所述方向控制元件之间；
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。


5.根据权利要求4所述的抬头显示系统，其特征在于，所述准直元件包括准直透镜时，所述准直透镜与所述光源的位置之间的距离为所述准直透镜的焦距。


6.根据权利要求1-5任意一项所述的抬头显示系统，其特征在于，所述准直元件包括空心灯杯；
所述空心灯杯为包括内反光面的中空壳体，且所述空心灯杯的开口方向朝向所述方向控制元件；所述光源设置在所述空心灯杯远离开口的端部。


7.根据权利要求6所述的抬头显示系统，其特征在于，在所述准直元件包括准直透镜和/或准直膜时，所述准直透镜和/或所述准直膜设置在所述空心灯杯的内部，且所述准直透镜和/或所述准直膜的尺寸小于所述空心灯杯的开口大小；所述准直透镜和/或所述准直膜用于将所述空心灯杯内的所述光源发出的部分光线进行准直后发射至所述方向控制元件。


8.根据权利要求1-5任意一项所述的抬头显示系统，其特征在于，所述准直元件包括实心灯杯；
所述实心灯杯为实心透明部件，所述实心透明部件的折射率大于1；所述实心灯杯的开口方向朝向所述方向控制元件；
所述光源设置在所述实心灯杯远离开口的端部，且所述光源发出的光线射向所述实心透明部件的内表面时发生全反射。


9.根据权利要求8所述的抬头显示系统，其特征在于，
所述实心灯杯在远离实心灯杯开口的端部设有空腔，所述空腔靠近所述实心灯杯开口的一面为凸面；或
所述实心灯杯在靠近实心灯杯开口的端部的中间位置设有开槽，所述开槽...

【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