本實用新型屬于平視顯示(Head Up Display，抬頭顯示系統(tǒng))技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抬頭顯示系統(tǒng)及其成像裝置。

背景技術(shù)：

平視顯示技術(shù)是普遍運用在航空器上的顯示技術(shù)，平視的意思是指飛行員不需要低頭就能夠看到他需要的重要資訊。平視顯示器最早出現(xiàn)在軍用飛機上，降低飛行員需要低頭查看儀表的頻率，避免注意力中斷以及喪失對狀態(tài)意識(Situation Awareness)的掌握。因為平視顯示器能夠提高飛行的安全性及其顯示的便捷性，因而逐漸被廣泛應(yīng)用于民航飛機上。當(dāng)前國際國內(nèi)正在大力發(fā)展車用抬頭顯示系統(tǒng)，通過車載抬頭顯示系統(tǒng)來顯示汽車周圍的環(huán)境信息，可以有效提高汽車駕駛的安全性能。

然而，目前的車用抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置，通常僅采用反光杯對顯示屏的背光源進行聚光，由于反光杯對光線的準(zhǔn)直效果差，造成背光源發(fā)射的光線發(fā)散角度較大、散射嚴(yán)重、聚光性差，從而導(dǎo)致顯示屏的亮度不夠，嚴(yán)重影響顯示效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供一種改進的抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置及包括該抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置的抬頭顯示系統(tǒng)，可以有效減小顯示屏的背光源發(fā)射的光線的發(fā)散角度，提高聚光效果，增強顯示屏亮度，從而提高顯示效果。

本實用新型一方面提供一種抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置，其包括光源以及沿所述光源所發(fā)射的光線的主光路中軸線方向依次設(shè)置的反光杯、第一聚光透鏡、勻光膜和顯示屏；

所述反光杯將所述光源發(fā)射的光線匯聚到所述第一聚光透鏡的入射面，所述第一聚光透鏡將其入射面入射的光線匯聚到所述勻光膜的入射面，所述勻光膜改變匯聚到其入射面的光線的擴散角度并形成均勻的高亮度背光源以照射所述顯示屏，所述顯示屏在所述高亮度背光源的照射下顯示高亮度圖像。

優(yōu)選的，所述抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置還包括設(shè)置在所述顯示屏的出光面的第二聚光透鏡，所述第二聚光透鏡對所述顯示屏的出射光線進行匯聚。

優(yōu)選的，所述第二聚光透鏡為雙凸透鏡、平凸透鏡或凹凸透鏡。

優(yōu)選的，所述光源點式LED光源或面式LED光源。

優(yōu)選的，所述反光杯為內(nèi)表面是球面、橢球面或由至少一個自由曲面組成的凹面反光杯；或者，所述反光杯為由多塊平面反射鏡組成的柱體式或梯形臺體式反光杯。

優(yōu)選的，所述第一聚光透鏡為雙凸透鏡、平凸透鏡、凹凸透鏡或菲涅爾透鏡。

優(yōu)選的，所述顯示屏為液晶顯示屏。

優(yōu)選的，所述抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置還包括支架，所述光源、所述反光杯、所述第一聚光透鏡、所述勻光膜和所述顯示屏通過所述支架依次連接固定構(gòu)成所述抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置。

優(yōu)選的，所述抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置還包括隔熱透光材料和增亮膜，所述隔熱透光材料設(shè)置在所述反光杯和所述勻光膜之間，所述增亮膜設(shè)置在所述勻光膜和所述顯示屏之間。

本實用新型另一方面還提供一種抬頭顯示系統(tǒng)，其包括上述的抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置，所述抬頭顯示系統(tǒng)將所述抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置顯示的高亮度圖像發(fā)射至人眼，或者，通過反射裝置將所述抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置顯示的高亮度圖像反射至人眼。

本實用新型通過提供一種包括光源和沿光源發(fā)射的光線的主光路中軸線方向依次設(shè)置的反光杯、第一聚光透鏡、勻光膜和顯示屏的抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置，可以有效減小顯示屏的背光源發(fā)射的光線的發(fā)散角度，提高聚光效果，增強顯示屏亮度，從而提高顯示效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型的一個實施例提供的抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型的一個實施例提供的利用圖1所示的抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置成像的光路示意圖。

圖3是本實用新型的另一實施例提供的抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實用新型的一個實施例提供的利用圖3所示的抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置成像的光路示意圖。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實用新型方案，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分的實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實用新型保護的范圍。

本實用新型的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“包括”以及它們?nèi)魏巫冃?，意圖在于覆蓋不排他的包含。例如包含一系列步驟或單元的過程、方法或系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備沒有限定于已列出的步驟或單元，而是可選地還包括沒有列出的步驟或單元，或可選地還包括對于這些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。此外，術(shù)語“第一”、“第二”和“第三”等是用于區(qū)別不同對象，而非用于描述特定順序。

如圖1所示，本實用新型的一個實施例提供一種抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置，其包括光源10、反光杯20、第一聚光透鏡30、勻光膜40和顯示屏50；其中，反光杯20、第一聚光透鏡30、勻光膜40和顯示屏50沿光源10發(fā)射的光線的主光路中軸線方向依次設(shè)置。

本實施例所提供的抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置中各器件的工作原理為：

反光杯20將光源10發(fā)射的光線匯聚到第一聚光透鏡30的入射面，第一聚光透鏡30將其入射面入射的光線匯聚到勻光膜40的入射面，勻光膜40改變匯聚到其入射面的光線的擴散角度并形成均勻的高亮度背光源以照射顯示屏50，顯示屏50在高亮度背光源的照射下顯示高亮度圖像。

如圖2所示，為本實施例提供的抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置成像的光路示意圖，該圖中僅示例性的示出了光源10發(fā)射的五條光線(包括兩條大角度光線、兩條小角度光線和一條垂直光線)的光路示意圖，實際上光線是一種幾何的抽象，真實世界中不可能得到任何一條光線，在光學(xué)領(lǐng)域為了更加抽象直觀的表示光的傳播方向和傳播特性而引入了光線的概念，圖2所示的五條光線及其傳播角度僅僅只是示例性的，并不代表光源實際發(fā)出的光線，實際應(yīng)用中，光源發(fā)出的光線的角度可以包括多個角度，而不僅限于圖2所示的幾種角度。

在本實施例中，反光杯20、第一聚光透鏡30和勻光膜40均為對稱式結(jié)構(gòu)，反光杯20、第一聚光透鏡30和勻光膜40的幾何中心均位于光源10發(fā)射的光線的主光路中軸線方向上。

在具體應(yīng)用中，光源10可以為點式LED光源或面式LED光源，點式LED光源即為由單個LED燈構(gòu)成的點光源，面式LED光源即為由多個LED燈排列組成的面光源。在本實施例中，光源10具體選用由多個LED燈規(guī)則排列構(gòu)成的面陣式面光源，面陣式面光源發(fā)出的光線亮度均勻可以有效提高顯示屏的顯示效果。

在具體應(yīng)用中，反光杯20可以為內(nèi)表面是球面、橢球面或由至少一個自由曲面構(gòu)成的凹面反光杯；或者，反光杯20可以為由多塊平面反射鏡組成的柱體式或梯形臺體式反光杯。在本實施例中，反光杯20選用由多塊平面反射鏡組成的梯形臺體式反光杯，該梯形臺體式反光杯為中心對稱式結(jié)構(gòu)，可以使光源10發(fā)射的光線更加規(guī)律均勻的匯聚到第一聚光鏡的入射面。

在具體應(yīng)用中，第二聚光透鏡30可以為雙凸透鏡、平凸透鏡、凹凸透鏡或菲涅爾透鏡。第一聚光透鏡的具體類型可以根據(jù)實際需要進行選擇，圖1中僅示例性的示出了第一聚光透鏡的類型為雙凸透鏡。

本實施例中所指的勻光膜40又稱為勻光板、擴散膜、擴散板或擴散片等，其主要工作原理是：光線從勻光膜中折射率相異的介質(zhì)材料中穿過時，會發(fā)生折射、反射和散射現(xiàn)象，可以使通過勻光膜的光線方向得到修正形成均勻的面光源以達(dá)到光學(xué)擴散的效果。

在具體應(yīng)用中，顯示屏50可以為等離子顯示屏、液晶顯示屏或LED顯示屏等。在本實施例中，顯示屏50選用液晶顯示屏。

在一個實施例中，圖1所對應(yīng)的實施例所提供的抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置還包括支架，光源、反光杯、第一聚光透鏡、勻光膜和顯示屏通過該支架依次連接固定構(gòu)成抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置。

在具體應(yīng)用中，該支架具體可以選用工程塑料、金屬型材等材質(zhì)制成，只要能夠達(dá)到固定抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置中的各器件且不影響各器件的工作性能的目的即可。

在一個實施例中，抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置還包括隔熱透光材料和增亮膜，隔熱透光材料設(shè)置在反光杯和勻光膜之間，增亮膜設(shè)置在勻光膜和顯示屏之間。

在具體應(yīng)用中，隔熱透光材料具體可以是隔熱玻璃。

本實施例通過提供一種包括光源和沿光源發(fā)射的光線的主光路中軸線方向依次設(shè)置的反光杯、第一聚光透鏡、勻光膜和顯示屏的抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置，可以有效減小顯示屏的背光源發(fā)射的光線的發(fā)散角度，提高聚光效果，增強顯示屏亮度，從而提高顯示效果。

如圖3所示，在本實用新型的一個實施例中，圖1所對應(yīng)的實施例中的抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置還包括設(shè)置在顯示屏50的出光面的第二聚光透鏡60，該第二聚光透鏡60用于對顯示屏50的出射光線進行匯聚，以提高顯示屏50所顯示的畫面的亮度。

在具體應(yīng)用中，第二聚光透鏡主要是通過對顯示屏的出射光線進行匯聚以減小顯示屏的出射光線的出射視場角，來實現(xiàn)提高顯示屏所顯示的畫面的亮度的目的。顯示屏的出射光線的出射視場角即等于顯示屏的出射光線直射或反射到人眼時，人眼所看到的顯示畫面的視場角，第二聚光透鏡相當(dāng)于是將顯示屏的出射光線匯聚到了人眼視網(wǎng)膜，使人眼所看到的顯示畫面更加集中而不發(fā)散，從而使人眼在感官上感受到顯示屏所顯示的圖像亮度高、畫質(zhì)清晰。

在具體應(yīng)用中，第二聚光透鏡60可以為雙凸透鏡、平凸透鏡或凹凸透鏡。圖3中僅示例性的示出了第二聚光透鏡60為平凸透鏡。

如圖4所示，為本實施例提供的抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置成像的光路示意圖，該圖中僅在圖2所示的光路中增加了第二聚光透鏡之后的光路示意圖，其僅示例性的示出了顯示屏發(fā)射的五條光線經(jīng)第二聚光透鏡匯聚的光路。

本實施例通過在平面成像系統(tǒng)的顯示屏的出光面增加一個聚光透鏡，可以有效提高平面成像系統(tǒng)所顯示的畫面的亮度和清晰度。

本實用新型的一個實施例還提供一種抬頭顯示系統(tǒng)，其包括上述的抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置，該抬頭顯示系統(tǒng)直接將抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置顯示的高亮度圖像發(fā)射至人眼，或者，通過反射裝置將抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置顯示的高亮度圖像反射至人眼。

在具體應(yīng)用中，該抬頭顯示系統(tǒng)可以應(yīng)用于汽車，安裝在汽車擋風(fēng)玻璃外側(cè)、內(nèi)側(cè)，或者，安裝在汽車的駕駛臺上。當(dāng)抬頭顯示系統(tǒng)安裝在汽車的駕駛臺上時，抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置顯示的高亮度圖像通過相應(yīng)的反射裝置反射至人眼，該反射裝置可以是汽車擋風(fēng)玻璃，還可以包括凹面反射鏡等具有反射功能的器件。

本實施例通過提供一種包括上述抬頭顯示系統(tǒng)的成像裝置的抬頭顯示系統(tǒng)，可以廣泛應(yīng)用于汽車、輪船、高鐵列車等需要利用到平視顯示功能的領(lǐng)域。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。