扩散片和抬头显示设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种扩散片和抬头显示设备。扩散片包括：菲涅尔透镜层，菲涅尔透镜层包括主体部，主体部的一侧表面上具有多个同心设置的环状结构，至少部分环状结构中的相邻两个环状结构间隔设置或顺次设置，环状结构的截面呈齿形，齿形的环状结构具有齿面，齿面上设置有微透镜阵列区。本实用新型专利技术解决了现有技术中的扩散片存在占据空间大的问题。中的扩散片存在占据空间大的问题。中的扩散片存在占据空间大的问题。

【技术实现步骤摘要】
扩散片和抬头显示设备


[0001]本技术涉及光学显示
，具体而言，涉及一种扩散片和抬头显示设备。

技术介绍

[0002]HUD——Head Up Display抬头显示器，最早出现在战斗机上，上世纪80年代开始试装于汽车，是一种利用光学原理将车速、导航等行车信息的虚像投射在前风挡玻璃方向上的装置。这种装置的主要目的是为了减少驾驶员低头观看仪表盘或导航等，保持其视线在道路状况上，以提升驾驶安全性。
[0003]通常而言，HUD光路系统主要由像源显示模组和反射式成像模组构成，其中，像源显示模组包括投影光机、扩散片和投影调节镜等。像源PGU显示的图像信息，通过平面或曲面反射镜(折叠镜和可旋转镜)的反射进行放大，最后通过风挡玻璃反射至驾驶员的眼部活动区域，即眼动范围或眼盒(Eyebox)。目前运用在HUD投影光机上的显示技术，主要有LCD投影、DLP投影、激光扫描投影、LCOS投影等。
[0004]常见的扩散片的结构形态，主要由凹形或凸形的微透镜按一定周期或随机阵列而成。当光以较大角度入射到扩散片时，出射光也随之偏折，且随入射角度的增大，经扩散片出射后的光照区域越偏离被照面中心，导致视场窗口效率和照度均匀性降低。因此，若在扩散片的入光一侧预先进行光路准直，可有效避免上述问题。目前业内常规解决方案，例如扩散片前置独立的菲涅尔透镜等准直元件，或者将扩散片双面设置微结构，即在扩散片的入光面实现菲涅尔透镜结构，但这将会扩大扩散片占据的结构空间，并增加生产成本和工艺难度。
[0005]也就是说，现有技术中的扩散片存在占据空间大的问题。

技术实现思路

[0006]本技术的主要目的在于提供一种扩散片和抬头显示设备，以解决现有技术中的扩散片存在占据空间大的问题。
[0007]为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种扩散片，包括：菲涅尔透镜层，菲涅尔透镜层包括主体部，主体部的一侧表面上具有多个同心设置的环状结构，至少部分环状结构中的相邻两个环状结构间隔设置或顺次设置，环状结构的截面呈齿形，齿形的环状结构具有齿面，齿面上设置有微透镜阵列区。
[0008]进一步地，环状结构还包括连接面，连接面远离主体部的一侧与齿面连接，且连接面与齿面之间的距离沿远离主体部的方向逐渐减小。
[0009]进一步地，仅齿面上设置有微透镜阵列区；或者齿面和连接面上均设置有微透镜阵列区。
[0010]进一步地，微透镜阵列区包括多个微透镜，各微透镜远离主体部的一侧表面呈凸形状或凹形状。
[0011]进一步地，多个微透镜沿齿面的法线方向或菲涅尔透镜层的中心轴线方向进行阵
列设置。
[0012]进一步地，微透镜阵列区包括多个微透镜，各微透镜远离主体部的一侧表面为曲面，曲面包括球面、二次曲面、多项式曲面和自由曲面中的一种。
[0013]进一步地，微透镜阵列区的面积与齿面的面积相等，微透镜阵列区包括多个微透镜，多个微透镜呈周期性阵列排布或随机性阵列，多个微透镜至少满足以下其中一个条件：至少部分微透镜中的相邻两个微透镜之间的距离大于等于1微米且小于等于50微米；微透镜的表面为曲面，曲面的宽度大于等于10微米且小于等于50微米；微透镜的高度大于等于1微米且小于等于25微米。
[0014]进一步地，菲涅尔透镜层具有环状结构的一侧表面呈四边形，四边形的长大于等于20毫米且小于等于200毫米，四边形的宽大于等于20毫米且小于等于200毫米；和/或多个环状结构中的相邻两个环状结构之间的间距大于等于10微米且小于等于200微米。
[0015]进一步地，多个环状结构中的相邻两个环状结构等间距设置；或者至少部分相邻两个环状结构之间的间距不相同；或者多个环状结构等高设置；或者至少部分环状结构的高度不相等。
[0016]根据本技术的另一方面，提供了一种抬头显示设备，包括上述的扩散片；投影光机，投影光机位于扩散片具有环状结构的一侧或远离环状结构的一侧；反射元件，反射元件用于承接投影光机经扩散片后出射的图像光，并将图像光反射至指定位置进行显示。
[0017]应用本技术的技术方案，扩散片包括菲涅尔透镜层，菲涅尔透镜层包括主体部，主体部的一侧表面上具有多个同心设置的环状结构，至少部分环状结构中的相邻两个环状结构间隔设置或顺次设置，环状结构的截面呈齿形，齿形的环状结构具有齿面，齿面上设置有微透镜阵列区。
[0018]本申请的扩散片通过在菲涅尔透镜层的齿面上设置微透镜阵列区，将齿面与微透镜阵列区形成的表面合二为一，既能够保证菲涅尔透镜层本身对光线的准直作用，又能够满足微透镜阵列区对光线的扩散作用，能够满足光准直和光扩散的基本功能需求，有利于提高不同入射角下光视场的窗口效率和照度均匀性。通过将微透镜阵列区设置在单一菲涅尔透镜层的一侧表面，可通过单次灰度光刻、压印工序进行制作加工，有利于加工便利性，大大降低了生产成本和工艺难度，提高了生产效率。同时，本申请采用将微透镜阵列区叠加设置在菲涅尔透镜层的齿面上的方式，而不是另设置一层微透镜阵列层的方式，使得微透镜阵列区的形貌结合齿面的形貌，避免了额外增加准直元件的情况，节省了元件，节约了成本，同时大大压缩了扩散片的整体厚度，有利于保证扩散片的轻薄化和小型化，大大节省了扩散片的占据空间，更便于将扩散片应用在尺寸较小的设备中。
附图说明
[0019]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0020]图1示出了本技术一个可选实施例的扩散片的结构示意图；
[0021]图2示出了图1中的扩散片的另一个角度的示意图；
[0022]图3示出了图1中的扩散片的另一个角度的示意图；
[0023]图4示出了图3中的扩散片上配置凸形状的微透镜的示意图；
[0024]图5示出了采用凸形状的微透镜的表面为出光面时的光路示意图；
[0025]图6示出了采用凸形状的微透镜的表面为入光面时的光路示意图；
[0026]图7示出了本技术一个另可选实施例的扩散片的结构示意图；
[0027]图8示出了图7中的扩散片的具有凹形状的微透镜的一侧示意图；
[0028]图9示出了采用凹形状的微透镜的表面为出光面时的光路示意图；
[0029]图10示出了采用凹形状的微透镜的表面为入光面时的光路示意图；
[0030]图11示出了本技术的扩散片的透射光强分布曲线图；
[0031]图12示出了本技术的扩散片的不同入射角下的光斑图；
[0032]图13示出了本申请的一个具体实施例的微透镜阵列区中各微透镜的分布图。
[0033]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0034]11、主体部；12、环状结构；121、齿面；122、连接面；13、微透镜阵列区；14、法线；15、中心轴线。
具体实施方式
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扩散片，其特征在于，包括：菲涅尔透镜层，所述菲涅尔透镜层包括主体部(11)，所述主体部(11)的一侧表面上具有多个同心设置的环状结构(12)，至少部分所述环状结构(12)中的相邻两个所述环状结构(12)间隔设置或顺次设置，所述环状结构(12)的截面呈齿形，齿形的所述环状结构(12)具有齿面(121)，所述齿面(121)上设置有微透镜阵列区(13)。2.根据权利要求1所述的扩散片，其特征在于，所述环状结构(12)还包括连接面(122)，所述连接面(122)远离所述主体部(11)的一侧与所述齿面(121)连接，且所述连接面(122)与所述齿面(121)之间的距离沿远离所述主体部(11)的方向逐渐减小。3.根据权利要求2所述的扩散片，其特征在于，仅所述齿面(121)上设置有所述微透镜阵列区(13)；或者所述齿面(121)和所述连接面(122)上均设置有所述微透镜阵列区(13)。4.根据权利要求1所述的扩散片，其特征在于，所述微透镜阵列区(13)包括多个微透镜，各所述微透镜远离所述主体部(11)的一侧表面呈凸形状或凹形状。5.根据权利要求4所述的扩散片，其特征在于，多个所述微透镜沿所述齿面(121)的法线(14)方向或所述菲涅尔透镜层的中心轴线(15)方向进行阵列设置。6.根据权利要求1所述的扩散片，其特征在于，所述微透镜阵列区(13)包括多个微透镜，各所述微透镜远离所述主体部(11)的一侧表面为曲面，所述曲面包括球面、二次曲面、多项式曲面和自由曲面中的一种。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王聪，程治明，贾敏，明玉生，陈远，
申请(专利权)人：宁波舜宇奥来技术有限公司，
类型：新型
国别省市：