CN116300089A

CN116300089A - 用于抬头显示的装置及车辆

Info

Publication number: CN116300089A
Application number: CN202310108356.6A
Authority: CN
Inventors: 罗亮
Original assignee: Rockchip Electronics Co Ltd
Current assignee: Rockchip Electronics Co Ltd
Priority date: 2023-02-10
Filing date: 2023-02-10
Publication date: 2023-06-23

Abstract

本发明公开了用于抬头显示的装置和车辆。用于抬头显示的装置包括：像源，被配置为发出与待显示的图像相关联的初始光线；微透镜阵列，被设置为接收从所述像源发出的所述初始光线，并且被配置为对入射的所述初始光线进行准直以输出第一光线；光纤，被设置为接收从所述微透镜阵列输出的所述第一光线，并且被配置为传输所述第一光线以输出所述第一光线；以及准直组件，被设置为接收从所述光纤输出的所述第一光线，并且被配置为对入射的所述第一光线进行校正以向目标区域输出第二光线。本发明能够有效减小抬头显示器的体积，同时增加成像距离和成像角度，提高显示稳定性。

Description

用于抬头显示的装置及车辆

技术领域

本申请涉及车载设备技术领域，具体涉及用于抬头显示的装置及车辆。

背景技术

抬头显示器，又可称为平视显示器，其是一种将主要驾驶仪表和主要驾驶参数投影到车辆的挡风玻璃上的显示设备。通过这种显示设备，车辆驾驶员无需低头查看即可获取到驾驶参数，大大提高了车辆的驾驶安全性。

相关技术中，如图4所示，在进行车载抬头显示器的制作时，多采用自由曲面反射镜对光路进行转折。即言，像源发出的光线经过反射镜的反射再经由自由曲面反射镜反射到挡风玻璃上。这种方式制作而成的抬头显示器不可避免地会出现体积较大的问题。此外，成像距离较短，显示器显示结果不稳定，容易产生阳光倒灌现象。

发明内容

本申请提供了用于抬头显示的装置及车辆，其能够有效减小抬头显示器的体积，同时增加成像距离和成像角度，提高显示稳定性。

在第一方面，本发明实施例提供了一种用于抬头显示的装置。该装置包括：像源，被配置为发出与待显示的图像相关联的初始光线；微透镜阵列，被设置为接收从所述像源发出的所述初始光线，并且被配置为对入射的所述初始光线进行准直以输出第一光线；光纤，被设置为接收从所述微透镜阵列输出的所述第一光线，并且被配置为传输所述第一光线以输出所述第一光线；以及准直组件，被设置为接收从所述光纤输出的所述第一光线，并且被配置为对入射的所述第一光线进行校正以向目标区域输出第二光线。

区别于现有技术，上述技术方案没有采用自由曲面反射镜对光路进行转折，而是采用光纤对光线进行传输，从而能够有效地降低最终制作得到的抬头显示器的体积。

在一些实施例中，所述光纤包括多个光纤单元，所述多个光纤单元各自被设置在所述微透镜阵列中对应的至少一个微透镜上方，使得所述多个光纤单元分别从所述对应的至少一个微透镜接收所述第一光线的对应部分。

在一些实施例中，所述像源包括数字光处理(DLP)像源、薄膜场效应晶体管(TFT)像源或激光束扫描(LBS)像源。

在一些实施例中，所述微透镜阵列包括第一输入端和第一输出端，所述第一输入端相对于所述像源设置以接收从所述像源输出的所述初始光线，以及所述第一输出端相对于所述光纤设置以向所述光纤输出准直后的所述第一光线。

在一些实施例中，所述光纤包括第二输入端和第二输出端，所述第二输入端相对于所述第一输出端设置以接收从所述微透镜阵列输出的所述第一光线，使得所述第一光线耦合进入所述光纤并经由所述光纤进行传输，以及所述第二输出端相对于所述准直组件设置以向所述准直组件输出所述第一光线。

在一些实施例中，所述准直组件包括第三输入端和第三输出端，所述第三输入端相对于所述第二输出端设置以接收从所述光纤输出的所述第一光线，所述第三输出端用于将经所述准直组件校正得到的所述第二光线输出到所述目标区域。

在一些实施例中，所述准直组件被配置为将所述第二光线投射到所述目标区域，使得所述第二光线被所述目标区域反射以进入观察者的眼睛。

在一些实施例中，所述目标区域包括车辆的前挡风玻璃。

在一些实施例中，所述准直组件包括同轴设置的凸透镜和凹透镜。

在第二方面，本发明实施例提出了一种车辆。该车辆上装载有如上述的用于抬头显示的装置，以实现有效减小抬头显示器的体积，同时增加成像距离和成像角度，提高显示稳定性。

上述发明内容相关记载仅是本申请技术方案的概述，为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本申请的技术方案，进而可以依据说明书的文字及附图记载的内容予以实施，并且为了让本申请的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解，以下结合本申请的具体实施方式及附图进行说明。

附图说明

附图仅用于示出本申请具体实施方式以及其他相关内容的原理、实现方式、应用、特点以及效果等，并不能认为是对本申请的限制。在附图中：

图1为根据本发明实施例的用于抬头显示的装置的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的用于抬头显示的装置显示过程示意图；

图3为根据本发明另一实施例的用于抬头显示的装置的结构示意图；

图4为根据背景技术的用于抬头显示的装置显示原理图。

具体实施方式

为详细说明本申请可能的应用场景，技术原理，可实施的具体方案，能实现目的与效果等，以下结合所列举的具体实施例并配合附图详予说明。本文所记载的实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本申请中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。

除非另有定义，本文所使用的技术术语的含义与本申请所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例，而不是旨在限制本申请。

在本申请的描述中，用语“和/或”是一种用于描述对象之间逻辑关系的表述，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，表示：存在A，存在B，以及同时存在A和B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的逻辑关系。

在本申请中，诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数量、主次或顺序等关系。

在没有更多限制的情况下，在本申请中，语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的表述，意在涵盖非排他性的包含，这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者产品中不仅可以包括那些限定的要素，而且还可以包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。

与《审查指南》中的理解相同，在本申请中，“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外，在本申请实施例的描述中“多个”的含义是两个以上(包括两个)，与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解，例如“多组”、“多次”等，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例的描述中，所使用的与空间相关的表述，诸如“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“垂直”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等，所指示的方位或位置关系是基于具体实施例或附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请的具体实施例或便于读者理解，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的位置、特定的方位、或以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

除非另有明确的规定或限定，在本申请实施例的描述中，所使用的“安装”“相连”“连接”“固定”“设置”等用语应做广义理解。例如，所述“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体设置；其可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通信连接；其可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；其可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本申请所属技术领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述用语在本申请实施例中的具体含义。

请参阅图1，图1为根据本发明实施例的用于抬头显示的装置的结构示意图。如图1所示，该用于抬头显示的装置包括：按序排列的像源10、微透镜阵列20、光纤30和准直组件40。

像源10被配置为发出与待显示的图像相关联的初始光线。在一些实施例中，像源10可以包括数字光处理(DLP)像源、薄膜场效应晶体管(TFT)像源或激光束扫描(LBS)像源。

微透镜阵列20被设置为接收从像源发出的初始光线，并且被配置为对入射的初始光线进行准直以输出第一光线。可以理解，光纤耦合对进入光纤的光线角度有要求，而像源发出的光线角度一般比较大，如果直接进入光纤，会导致因为光线的大角度而出现光线损失，进而最终人眼看到的画面偏暗，且会出现画面缺失。因此，采用微透镜阵列20对初始光线进行准直生成第一光线，以避免上述情况的发生。

光纤30被设置为接收从微透镜阵列输出的第一光线，并且被配置为传输第一光线以输出第一光线。在一些实施例中，光纤30包括多个光纤单元31。光纤单元31可以被设置为其入射端对应于微透镜阵列20中的至少一个微透镜。多个光纤单元31可以各自被设置在微透镜阵列20中对应的至少一个微透镜上方，使得多个光纤单元31分别从对应的至少一个微透镜接收第一光线的对应部分。

准直组件40被设置为接收从光纤输出的第一光线，并且被配置为对入射的第一光线进行校正以向目标区域输出第二光线。在一些实施例中，准直组件40可以包括以同一光轴级联设置的至少一个凸透镜和至少一个凹透镜。在一些实施例中，准直组件40被配置为将第二光线投射到目标区域，使得第二光线被目标区域反射以进入观察者的眼睛。在一些实施例中，目标区域包括车辆的前挡风玻璃。

为了更好地说明，现以图2为例，图2为根据本发明实施例的用于抬头显示的装置的显示过程示意图。如图2所示，用于抬头显示的装置100发出的光，经由前挡风玻璃200反射进入到人眼300，以使得人眼能够获取到显示装置输出的内容。

需要说明的是，牛顿公式：f^’/l’+f/l＝1，其中f^’表示像方焦距，l’表示像距，f表示物方焦距，l表示物距。由上述公式可知，像源发出的光线如果直接到透镜需要一定的距离，如果没有光纤的存在，由于像源发出的光线存在一定的角度，光线通过一段距离传输到达准直镜，会让准直镜需要很大的有效面积进行准直，将增加显示器的体积，同时增大显示器的制作成本。另外，准直系统能够进行光学系统的相差校正(例如，球差、相散、畸变、色差等)。校正的过程是光学系统的优化，即言，通过改变准直系统中准直镜的面型、焦距以及折射率等参数，以使得整个光学系统符合要求。

图3为根据本发明实施例的用于抬头显示的装置的结构示意图。如图3所示，微透镜阵列20包括第一输入端21和第一输出端22，第一输入端21相对于像源10设置以接收从像源10输出的初始光线，第一输入端21相对于光纤30设置以向光纤30输出准直后的第一光线。

在一些实施例中，光纤30包括第二输入端32和第二输出端33，第二输入端32相对于第一输出端21设置以接收从微透镜阵列20输出的第一光线，使得第一光线耦合进入光纤30并经由光纤30进行传输，以及第二输出端口33相对于准直组件40设置以向准直组件40输出第一光线。

在一些实施例中，准直组件40包括第三输入端41和第三输出端42，第三输入端41相对于第二输出端32设置以接收光纤30输出的第一光线，第三输出端42用于将经准直组件40校正得到的第二光线输出到目标区域。

在一些实施例中，准直组件40包括同轴设置的凸透镜43和凹透镜44。

综上所述，根据本发明实施例的用于抬头显示的装置，像源被配置为发出与待显示的图像相关联的初始光线；微透镜阵列被设置为接收从所述像源发出的所述初始光线，并且被配置为对入射的所述初始光线进行准直以输出第一光线；光纤被设置为接收从所述微透镜阵列输出的所述第一光线，并且被配置为传输所述第一光线以输出所述第一光线；以及准直组件被设置为接收从所述光纤输出的所述第一光线，并且被配置为对入射的所述第一光线进行校正以向目标区域输出第二光线。以此方式，能够有效减小抬头显示器的体积，同时增加成像距离和成像角度，提高显示稳定性。

在本发明的另一方面，本发明实施例提出了一种车辆，该车辆上装载有如上述的用于抬头显示的装置。

根据本发明实施例的车辆，通过装载上述的用于抬头显示的装置，以实现有效减小抬头显示器的体积，同时增加成像距离和成像角度，提高显示稳定性。

最后需要说明的是，尽管在本申请的说明书文字及附图中已经对上述各实施例进行了描述，但并不能因此限制本申请的专利保护范围。凡是基于本申请的实质理念，利用本申请说明书文字及附图记载的内容所作的等效结构或等效流程替换或修改产生的技术方案，以及直接或间接地将以上实施例的技术方案实施于其他相关的技术领域等，均包括在本申请的专利保护范围之内。

Claims

1.一种用于抬头显示的装置，其特征在于，包括：

像源，被配置为发出与待显示的图像相关联的初始光线；

微透镜阵列，被设置为接收从所述像源发出的所述初始光线，并且被配置为对入射的所述初始光线进行准直以输出第一光线；

光纤，被设置为接收从所述微透镜阵列输出的所述第一光线，并且被配置为传输所述第一光线以输出所述第一光线；以及

准直组件，被设置为接收从所述光纤输出的所述第一光线，并且被配置为对入射的所述第一光线进行校正以向目标区域输出第二光线。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光纤包括多个光纤单元，所述多个光纤单元各自被设置在所述微透镜阵列中对应的至少一个微透镜上方，使得所述多个光纤单元分别从所述对应的至少一个微透镜接收所述第一光线的对应部分。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述像源包括数字光处理DLP像源、薄膜场效应晶体管TFT像源或激光束扫描LBS像源。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微透镜阵列包括第一输入端和第一输出端，所述第一输入端相对于所述像源设置以接收从所述像源输出的所述初始光线，以及所述第一输出端相对于所述光纤设置以向所述光纤输出准直后的所述第一光线。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述光纤包括第二输入端和第二输出端，所述第二输入端相对于所述第一输出端设置以接收从所述微透镜阵列输出的所述第一光线，使得所述第一光线耦合进入所述光纤并经由所述光纤进行传输，以及所述第二输出端相对于所述准直组件设置以向所述准直组件输出所述第一光线。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述准直组件包括第三输入端和第三输出端，所述第三输入端相对于所述第二输出端设置以接收从所述光纤输出的所述第一光线，所述第三输出端用于将经所述准直组件校正得到的所述第二光线输出到所述目标区域。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述准直组件被配置为将所述第二光线投射到所述目标区域，使得所述第二光线被所述目标区域反射以进入观察者的眼睛。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述目标区域包括车辆的前挡风玻璃。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述准直组件包括同轴设置的凸透镜和凹透镜。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆上装载有如权利要求1至9中任一项所述的装置。