光学模组及抬头显示器的制作方法

1.本发明涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种光学模组及抬头显示器。


背景技术：

2.随着车载电子系统的发展，抬头显示系统(head up display，hud)已经被广泛地应用于一些高端车型中。车载抬头显示器在行进时随时可将车速公里数值等行驶信息投射在前风挡玻璃的左下角，使驾驶员在行车时不必低视去看车速，平视前方轻易可见。车载抬头显示器能够对辅助驾驶有较好的帮助，提高驾驶员的驾乘体验。
3.然而，现有的应用于车载抬头显示器的光学模组，其光源出射的光束入射至显示单元中时，由于光源出射的光束包括能够被显示单元利用的光束和不能被显示单元利用的杂光，因此为了保证足够的有效光束，需要提高光源的功率，这样就会导致相应的杂光也增多。而杂光的增加，会导致光源入射至显示单元中时对应的光束的热量也增大，从而可能导致显示单元的温度大幅升高，而高温会影响显示单元的成像质量，甚至可能导致显示单元因过热而损坏。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种光学模组及抬头显示器，该光学模组及抬头显示器能够降低显示单元的温度。
5.本发明的实施例是这样实现的：
6.本发明的一方面，提供一种光学模组，该光学模组包括依次设置的图像生成单元、反射镜组；图像生成单元包括光源和位于光源出光侧的显示单元，光源出射的光束通过显示单元后输出图像信号，图像信号经反射镜组反射向汽车的前挡风玻璃，并在前挡风玻璃成像；其中，光源和显示单元之间设有反射式第一偏光膜，第一偏光膜用于反射光源出射的部分光束。该光学模组能够降低显示单元的温度。
7.可选地，显示单元为tft-lcd、dlp、lcos中的任意一种。
8.可选地，在显示单元为tft-lcd或lcos时，第一偏光膜的透光轴方向与显示单元入射端的偏光片的透光轴方向一致。
9.可选地，反射镜组上设置有透过膜，透过膜用于使得自前挡风玻璃入射至反射镜组的红外光和/或紫外光透过；或者，所述透过膜用于使得自所述前挡风玻璃入射至所述反射镜组的紫外光和部分可见光透过。
10.可选地，透过膜镀设于反射镜组的基底上，且设置有透过膜的反射镜组的基底的材质为玻璃。
11.可选地，光学模组还包括防尘膜，防尘膜位于反射镜组和前挡风玻璃之间，防尘膜用于透射经过反射镜组出射的光束并导向至前挡风玻璃。
12.可选地，防尘膜包括基底和贴合于基底上的第二偏光膜。
13.可选地，反射镜组包括位于图像生成单元出光侧的第一反射镜和位于第一反射镜
出光侧的第二反射镜，第二反射镜用于将第一反射镜反射的光束反射至前挡风玻璃。
14.可选地，第一反射镜和第二反射镜中的至少一个的反射面为自由曲面。
15.可选地，第一反射镜或第二反射镜的基底上镀设有透过膜，透过膜用于使得自前挡风玻璃入射至反射镜组的红外光和/或紫外光透过；或者，所述透过膜用于使得自所述前挡风玻璃入射至所述反射镜组的紫外光和部分可见光透过；且设置有透过膜的反射镜的基底的材质为玻璃。
16.可选地，光学模组还包括用于封装图像生成单元和反射镜组的封装壳体。
17.本发明的另一方面，提供一种抬头显示器，该抬头显示器包括上述的光学模组。
18.本发明的有益效果包括：
19.本技术提供的光学模组包括依次设置的图像生成单元、反射镜组；图像生成单元包括光源和位于光源出光侧的显示单元，光源出射的光束通过显示单元后输出图像信号，图像信号经反射镜组反射向汽车的前挡风玻璃，并在前挡风玻璃成像；其中，光源和显示单元之间设有反射式第一偏光膜，第一偏光膜用于反射光源出射的部分光束。本技术通过在光源的出光侧和显示单元之间设置第一偏光膜，这样，在图像生成单元的光源出射的光束入射至显示单元时，能够通过第一偏光膜反射掉显示单元不需要的杂光，进而使得有效的光束入射至显示单元，这样，相对于现有技术而言，本技术可以有效降低光源中的杂光对显示单元造成影响，避免显示单元过热。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
21.图1为本发明一些实施例提供的光学模组的光路示意图之一；
22.图2为本发明一些实施例提供的光学模组的光路示意图之二；
23.图3为本发明一些实施例提供的光学模组的光路示意图之三；
24.图4为本发明一些实施例提供的防尘膜的结构示意图。
25.图标：10-图像生成单元；11-第一偏光膜；21-第一反射镜；22-第二反射镜；23-透过膜；30-接收端；40-防尘膜；41-基底；42-第二偏光膜；60-前挡风玻璃。
具体实施方式
26.下文陈述的实施方式表示使得本领域技术人员能够实践所述实施方式所必需的信息，并且示出了实践所述实施方式的最佳模式。在参照附图阅读以下描述之后，本领域技术人员将了解本发明的概念，并且将认识到本文中未具体提出的这些概念的应用。应理解，这些概念和应用属于本发明和随附权利要求的范围内。
27.应当理解，虽然术语第一、第二等可以在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区域分一个元件与另一个元件。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一元件可称为第二元件，并且类似地，第二元件可称为第一元件。如本文所使用，术语“和/或”包括相关联的所列项中的一个或多个的任何和所有组合。
28.应当理解，当一个元件(诸如层、区域或衬底)被称为“在另一个元件上”或“延伸到另一个元件上”时，其可以直接在另一个元件上或直接延伸到另一个元件上，或者也可以存在介于中间的元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件上”或“直接延伸到另一个元件上”时，不存在介于中间的元件。同样，应当理解，当元件(诸如层、区域或衬底)被称为“在另一个元件之上”或“在另一个元件之上延伸”时，其可以直接在另一个元件之上或直接在另一个元件之上延伸，或者也可以存在介于中间的元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件之上”或“直接在另一个元件之上延伸”时，不存在介于中间的元件。还应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦接”到另一个元件时，其可以直接连接或耦接到另一个元件，或者可以存在介于中间的元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一个元件时，不存在介于中间的元件。
29.诸如“在
…
下方”或“在
…
上方”或“上部”或“下部”或“水平”或“垂直”的相关术语在本文中可用来描述一个元件、层或区域与另一个元件、层或区域的关系，如图中所示出。应当理解，这些术语和上文所论述的那些术语意图涵盖装置的除图中所描绘的取向之外的不同取向。
30.本文中使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，而且并不意图限制本发明。如本文所使用，除非上下文明确地指出，否则单数形式“一”、“一个”和“所述”意图同样包括复数形式。还应当理解，当在本文中使用时，术语“包括”指明存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或者增添一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或上述各项的组。
31.除非另外界定，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)的含义与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。还应当理解，本文所使用的术语应解释为含义与它们在本说明书和相关领域的情况下的含义一致，而不能以理想化或者过度正式的意义进行解释，除非本文中已明确这样界定。
32.请参照图1或图2，本实施例提供一种光学模组包括依次设置的图像生成单元10、反射镜组；图像生成单元10包括光源和位于光源出光侧的显示单元，光源出射的光束通过显示单元后输出图像信号，图像信号经反射镜组反射向汽车的前挡风玻璃60，并在前挡风玻璃60成像；其中，光源和显示单元之间设有反射式第一偏光膜11，第一偏光膜11用于反射光源出射的部分光束。该光学模组能够降低显示单元的温度。
33.示例性地，上述图像生成单元10包括光源和显示单元，本技术提供的图像生成单元10用于输出图像信号，其中，图像信号可以是由光源发射的光束经过显示单元后形成的。其中，光源设于显示单元的入光侧。
34.可选地，显示单元可以为tft-lcd、dlp、lcos中的任意一种。
35.还有，可选地，在显示单元为tft-lcd或lcos时，第一偏光膜11的透光轴方向与显示单元入射端的偏光片的透光轴方向一致。
36.反射镜组用于对图像信号进行反射，以使得光束通过反射镜组后入射至汽车的前挡风玻璃60。本技术通过设置反射镜组可以适当改变图像生成单元10相对前挡风玻璃60的设置位置，从而使得图像生成单元10的设置位置更加合理。其中，反射镜组的具体设置方式或者设置位置本领域技术人员可以根据实际需求而定，本技术不做特别限制。
37.这样，接收端30便可以接收图像生成单元10出射的图像信号经反射镜组反射后在
前挡风玻璃60前面形成的虚像，进而被接收端30接收。其中，在本实施例中，接收端30为用户的人眼。
38.在本实施例中，光源和显示单元之间设置有第一偏光膜11，如图1所示。其中，第一偏光膜11用于使得能够被显示单元利用的光束通过，而使得不能被显示单元利用的杂光被反射。这样，在图像生成单元10的光源出射的光束入射至显示单元时，能够通过第一偏光膜11反射掉显示单元不需要的杂光，进而使得入射至显示单元的光束均为有效光束，如此，相对于现有技术而言，本技术可以有效降低光源中的杂光对显示单元造成影响，避免显示单元过热(要是杂光和有效光束同时入射至显示单元的话，相对于只让有效光束入射至显示单元而言，势必将导致显示单元的热量增大)。应理解，在本实施例中，第一偏光膜11的选择应该能使得有效光束入射至显示单元，且使得杂光被反射。
39.还有，需要说明的是，本技术提供的第一偏光膜采用反射式，能够使得不能被利用的杂光被反射，从而可以进一步减少发热。
40.需要说明的是，为保证光源入射至显示单元的光束具有足够的强度，以实现对虚像的正常形成不造成影响。本技术也可以适当增加光源的功率。具体地，本领域技术人员可以根据实际需求自行设置，本技术不做特殊限制。
41.综上所述，本技术提供的光学模组包括依次设置的图像生成单元10、反射镜组；图像生成单元10包括光源和位于光源出光侧的显示单元，光源出射的光束通过显示单元后输出图像信号，图像信号经反射镜组反射向汽车的前挡风玻璃60，并在前挡风玻璃60成像；其中，光源和显示单元之间设有反射式第一偏光膜11，第一偏光膜11用于反射光源出射的部分光束。本技术通过在光源的出光侧和显示单元之间设置第一偏光膜11，这样，在图像生成单元10的光源出射的光束入射至显示单元时，能够通过第一偏光膜11反射掉显示单元不需要的杂光，进而使得有效的光束入射至显示单元，这样，相对于现有技术而言，本技术可以有效降低光源中的杂光对显示单元造成影响，避免显示单元过热。
42.另外，在本实施例中，该光学模组还可以包括偏光片，该偏光片可以于反射镜组处，示例性地，偏光片可以是设置于反射镜组的入射端，或者反射镜组的出射端，再或者是反射镜组内部。偏光片的偏振方向与第一偏光膜11的偏振方向相同时，这样，偏光片的设置将不会对携带有图像信号的光束的正常传输造成影响，但是却可以阻挡外界环境中与偏光片的偏振方向不同的光束入射至图像生成单元10内，从而滤除掉一部分外界环境向图像生成单元10入射的光束(例如太阳光)，如此，通过设置偏光片，本技术提供的光学模组还可以有效降低阳光倒灌现象对图像生成单元10造成影响，进而避免图像生成单元10因过热而发生损毁或者品质受损。
43.偏光片可以为反射式或者吸收式，本领域技术人员可以根据需要自行选择。但为了进一步改善光学元件的发热现象，在本实施例中，偏光片采用反射式，这样，可以使得不能透过的光束被反射，进而进一步减少光学元件的发热现象。
44.还有，为了进一步改善阳光倒灌现象造成的图像生成单元10的发热，可选地，请参照图2，反射镜组上设置有透过膜23，透过膜23用于使得自前挡风玻璃60入射至反射镜组的红外光和/或紫外光透过；或者，透过膜23用于使得自前挡风玻璃60入射至反射镜组的紫外光和部分可见光透过。由于外界环境中的红外光和紫外光中所占的能量较多，因此，设置透过膜23阻隔红外光和/或紫外光继续传播后，能够有效地降低外界环境光对图像生成单元
10的发热影响。
45.在本实施例中，透过膜23镀设于反射镜组的基底上，且设置有透过膜23的反射镜组的基底的材质为玻璃。也即用于镀敷透过膜23的基底的材质为玻璃。这样，相对于采用树脂或亚克力等材质作为基底而言，本技术采用玻璃材质的基底可以实现对透过膜23的直接镀设，且膜层的成膜质量和附着效果都较好，工艺更简单，且能够提高良率。
46.请参照图3，可选地，光学模组还包括防尘膜40，防尘膜40位于反射镜组和前挡风玻璃60之间，防尘膜40用于透射经过反射镜组出射的光束并导向至前挡风玻璃60。通过设置防尘膜40可以进一步提高本技术提供的光学模组的品质。
47.示例性地，如图4所示，防尘膜40包括基底41和贴合于基底41上的第二偏光膜42。当第二偏光膜42的偏振方向与第一偏光膜11的偏振方向相同时，通过第二偏光膜42可以进一步对入射至光学模组内的外界环境光进行筛选，进而进一步滤除外界环境光，如此，可以进一步改善阳光倒灌现象对图像生成单元10的影响。
48.示例性地，如图3所示，上述反射镜组包括位于图像生成单元10出光侧的第一反射镜21和位于第一反射镜21出光侧的第二反射镜22，第二反射镜22用于将第一反射镜21反射的光束反射至前挡风玻璃60。
49.在本实施例中，上述第一反射镜21和第二反射镜22中的至少一个的反射面为自由曲面。示例性地，第一反射镜21和/或第二反射镜22可以为双自由曲面镜。
50.可选地，第一反射镜21或第二反射镜22上镀设有透过膜23，透过膜23用于使得自前挡风玻璃60入射至反射镜组的红外光和/或紫外光透过；或者，透过膜23用于使得自前挡风玻璃60入射至反射镜组的紫外光和部分可见光透过；且设置有透过膜23的反射镜的基底的材质为玻璃。即，若是第一反射镜21上设置有透过膜23，则第一反射镜21的基底的材质为玻璃；若第二反射镜22上设置有透过膜23，则第二反射镜22的基底的材质为玻璃；若第一反射镜21和第二反射镜22上都设置有透过膜23，则第一反射镜21和第二反射镜22的基底的材质都为玻璃。
51.可选地，光学模组还包括用于封装图像生成单元10和反射镜组的封装壳体。这样，也可以进一步减少外界环境光对光路和成像造成干扰或者影响。其中，封装壳体的形状可以根据光学模组的各个光学元件的具体设置进行适应性设计，本技术不做具体限制。
52.本发明的另一方面，提供一种抬头显示器，该抬头显示器包括上述的光学模组。其中，由于该光学模组的具体结构及其有益效果均已在前文做了详细阐述，故本技术对此不再赘述。
53.以上所述仅为本发明的可选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
54.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。