[实用新型]一种车载抬头显示仪及其光源系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及车载抬头显示仪领域，尤其指其上的光源系统领域。

背景技术

目前安装在汽车上的抬头显示仪(英文简称：HUD，英文全称：HeadUpDisplay)。主要采用透射式显示屏，从光源系统中的背光灯发出的光透过透射式液晶屏并经过后续光学元件和汽车上前挡风玻璃反射后，光的损失率在99％以上，在HUD整个光路系统中，改善镜面、前挡风玻璃或液晶显示屏对减少光的损失效果不佳，局限性较大。

为提高液晶显示屏对光的利用率，目前常用的有三种方法：第一种是缩短光源系统与显示屏的距离，使光源的光线几乎都能到达显示屏。这种方法的显著缺点是，均匀性非常差，在背光超过一定亮度时显示屏由于温度过高中间出现黑洞。第二种方法是在每个背光灯前粘贴一个平凸透镜，并在从背光灯到液晶显示屏之间的外壳上增加反射膜，此方法结构较简单制造成本低，而且使得液晶显示屏的照度较大。但此方法不能将光线出射角聚拢，光线经反射膜反射后，与主轴的夹角大，出光角度一般为50°以上，此类光线经过反射镜和前挡风玻璃后多数损失，无法到达人眼，这意味着光线的整体利用率会降低，对提高整个光路系统的光利用率作用不大。第三种方法是，先用细长的内壁镀有反光膜的管子将每个背光灯圈起来，然后在管子上方添加聚光和光均匀透镜。光线在镀有反射膜的管子中发生多次镜面反射，光线的出射角度减小，从管子中出来的光线通过透镜被聚光和均匀化，故照射到液晶显示屏的光线是与主轴夹角较小的均匀光束。这种方法使得照射到液晶显示频的光线接近准直光线，可提高整个系统对光的利用率，但是光在管子中经过多次镜面反射，损失较大，利用率低，而且结构复杂，制造成本高。

实用新型内容

为解决现有车载抬头显示仪内光源系统有的利用率较低、有的均匀性较差有的结构比较复杂的问题，本实用新型提供了一种结构简单、利用率高、均匀性好的车载抬头显示仪及其光源系统。

本实用新型一方面提供了一种车载抬头显示仪的光源系统，包括背光板和聚光基板；所述聚光基板上一体成型有呈阵列分布的若干聚光部件；所述背光板上呈阵列分布有若干背光灯，所述背光灯与所述聚光部件一一对应设置；

所述聚光部件呈碗型，包括入射光面、出射光面以及设置在所述入射光面和出射光面之间的全反射面；

所述入射光面和出射光面为平面；所述入射光面的中心处设有向所述出射光面凹陷的凹孔，所述凹孔的底部设有汇聚面；

所述汇聚面和所述全反射面均为二次曲线旋转形成的二次曲面；

所述背光灯设置在所述入射光面的中心处，其发出的光线射入对应聚光部件上入射光面的中心处凹孔内，其中，部分光线经该凹孔内的所述汇聚面汇聚后从所述出射光面出射，部分光线经所述全反射面反射后从所述出射光面出射；

其中，所述出射光面和所述入射光面呈圆形，相邻聚光部件上的出射光面两两相切。

本实用新型公开的光源系统，由于其包括对应设置的呈阵列分布的背光灯和聚光部件，其聚光部件呈碗型，包括入射光面、出射光面和在入射光面和出射光面之间设置的全反射面，并在入射光面上设置凹孔，该凹孔内设置汇聚面；并使相邻聚光部件上的出射光面两两相切。如此，背光灯上出射角度较小的光线将被该汇聚面聚光，而出射角度较大的光线将被该全反射面全反射后聚拢，均匀化，经该聚光部件聚光后的光线，其出射角度(出射光线与主光轴夹角)小于15°。本申请中相邻聚光部件上的出射光面两两相切(即相邻聚光部件是紧挨着的)，这样设置可以使经聚光基板后投射到液晶显示屏上的光线照度均匀，无暗斑，使得用户看到的图像亮度一致，不会出现明暗不同的图像。进一步提高光线的均匀度。研究人员在对其透射式显示屏表面照度进行分析时，试验结果也表明其出射光线更加均匀，同时，也显著提高了抬头显示仪的光利用率，光源系统的光利用率高达85％。其结构也相对简单，成本低。

优选地，所述汇聚面、全反射面为圆锥面、椭圆锥面、椭球面、椭圆抛物面中的一种。

优选地，所述背光板上设有固定槽，所述聚光基板安装在所述固定槽内。

优选地，所述聚光基板上设有限位柱、限位板和定位柱；

所述限位柱和所述限位板位于所述背光板和聚光基板之间，限制所述聚光基板和所述背光板之间的距离；所述背光板上设有定位孔；所述聚光基板上的定位柱与所述定位孔配合。

优选地，所述聚光基板包括第一表面和第二表面；

所述呈阵列分布的若干聚光部件设置在所述第一表面上，所述第二表面上设有匀光结构。设置该匀光结构，可使其光线更加均匀化。