车辆的制作方法

1.本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种车辆。


背景技术：

2.常见的车辆显示装置，如仪表盘显示器件、中控显示器件、头枕显示器件等车载显示设备，都是安装在车辆内部,以满足车辆的常规使用功能。然而，为了满足车辆的一些特殊使用需求，需要向车外传达信息。
3.相关技术中，通过在车辆外部安装信息显示装置，例如在车顶放置显示器件，由于其显示器件长期暴露在外部，容易遭受雷雨、大风、冰雹、高能太阳辐射等极端天气的影响，大大缩短显示装置的使用寿命；此外，其车顶上的显示装置还会增加车辆的风阻系数，间接增加了车辆油耗。
4.因此，迫切需要对现有的外部显示装置(车顶显示器件)的结构和技术进行改进，提高其经济适用性。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种车辆，通过在车辆的前侧和后侧安装光学模组，使需要向外界传递的信息浮于空中展示，继而传达给乘客，其具有使用寿命长、不增加车辆风阻系数、安全性能高等优点。
6.根据本发明实施例的车辆，包括：车身和光学模组，所述光学模组设置于所述车身内且位于前侧和/或后侧，以向所述车辆的前侧和/或后侧显示信息，所述光学模组包括：壳体，所述壳体开设有显示窗口；显示屏，所述显示屏设置于所述壳体内；光学元件，所述光学元件设置于所述壳体内，所述显示屏位于所述光学元件的光源侧，所述光学元件设置于所述显示窗口，或所述显示窗口位于所述光学元件的成像侧。
7.根据本发明实施例的车辆，通过设置光学元件，可以将显示屏和显示出的图像分离，可以实现在车辆的前侧和后侧成像，方便驾驶员和乘客的观看，提升用户的使用体验，以及光学模组不会暴露在车辆外侧，这样不会增加车辆风阻系数，进而使得车辆的油耗降低。
8.根据本发明的一些实施例，所述车身包括：发动机舱，所述发动机舱设置于所述车身的前侧，所述壳体与所述发动机舱固定连接，所述发动机舱的前侧设置有安装口，所述显示窗口和所述安装口相对应。
9.根据本发明的一些实施例，所述车身包括：后备箱，所述后备箱设置于所述车身的后侧，所述壳体与所述后备箱固定连接，所述后备箱的后侧设置有安装口，所述显示窗口和所述安装口相对应。
10.根据本发明的一些实施例，还包括：盖板，所述盖板分别设置于安装口。
11.根据本发明的一些实施例，所述车身还包括：后挡风玻璃，所述后挡风玻璃设置于所述车身的后侧，所述后挡风玻璃的下侧设置有安装槽，所述壳体设置于所述安装槽内，所
述显示窗口和所述后挡风玻璃相对应。
12.根据本发明的一些实施例，所述壳体包括：底板、斜板和多个侧板，所述底板固定连接在所述车身上，所述多个侧板分别与所述底板和所述斜板连接且与所述底板和所述斜板限定出容纳所述显示屏和所述光学元件的容纳空间，所述显示屏设置于所述底板，所述显示窗口设置于所述斜板且所述斜板相对所述底板倾斜设置。
13.根据本发明的一些实施例，所述光学元件与所述显示屏之间的夹角为α，α满足关系式：30
°
≤α≤60
°
。
14.根据本发明的一些实施例，所述光学模组还包括：触控面板和控制器，所述触控面板设置于所述车身内，所述触控面板和所述显示屏均与所述控制器电连接。
15.根据本发明的一些实施例，所述光学元件包括：两个透明基板和光波导阵列，所述光波导阵列包括多个光波导，且多个所述光波导以阵列的方式排布，所述光波导阵列设置于两个所述透明基板之间。
16.根据本发明的一些实施例，所述光波导阵列为两组且均由45
°
斜向布置的单列多排且横截面为矩形的光波导组成，两组所述光波导阵列的相互对应部分的波导方向相互垂直；或所述光波导阵列为至少一组且包括多排多列且呈45
°
斜向布置的矩形光波导。
17.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
18.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1是本发明实施例中安装有光学模组的车辆结构示意图；
20.图2是本发明实施例中发动机舱处的光学模组的结构示意图；
21.图3是本发明实施例中后备箱处的光学模组的结构示意图；
22.图4是本发明实施例中后挡风玻璃处的光学模组结构示意图；
23.图5是本发明实施例的车辆内部的连接关系示意图；
24.图6是根据本发明一个实施例光学元件的示意图；
25.图7是图6所示的负折射率侧的光波导阵列的示意图；
26.图8是是根据本发明另一个实施例光学元件的示意图；
27.图9是图8所示的光学元件的光波导阵列的示意图。
28.附图标记：
29.s、车辆；
30.100、光学模组；10、显示屏；11、控制器；20、壳体；21、底板；22、侧板；23、斜板；24、显示窗口；30、光学元件；31、透明基板；32、光波导阵列；321、光波导；40、浮空实像；
31.200、中控台；
32.300、发动机舱；311、第一安装口；312、前盖板；
33.400、后备箱；411、第二安装口；412、后盖板；
34.500、后挡风玻璃；511、安装槽；
35.600、车辆电源。
具体实施方式
36.下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
37.下面参考图1-图9描述根据本发明实施例的车辆s。
38.根据本发明实施例的车辆s，包括：车身和光学模组100，光学模组100设置于车身内且位于前侧和后侧，以向车辆s的前侧和后侧显示信息，这样可以向车外传达信息。
39.如图2-图4所示，光学模组100包括：壳体20、显示屏10和光学元件30，壳体20设置于车身内，并且分别和车身前侧或者后侧连接，即光学模组100位于车内，这样可以起到保护光学模组100的作用，而且可以方便乘客或驾驶员观看光学模组100。
40.其中，壳体20开设有显示窗口24，显示屏10设置于壳体20内，光学元件30设置于壳体20内，显示屏10位于光学元件30的光源侧，光学元件30设置于显示窗口24，或显示窗口24位于光学元件30的成像侧。
41.如图2-图4所示，显示屏10和光学元件30均设置于壳体20内，显示屏10设置于光学元件30的光源侧，光学元件30设置于显示窗口24处。也就是说，光学元件30可以将显示屏10显示的图像在显示窗口24外的空气中成像。具体地，从显示屏10处发出的光线可以经过光学元件30汇聚后朝向车辆s的前侧或者后侧显示，从而可以形成浮空实像40，方便乘客观看。如此设置的光学元件30可以有效地利用光学成像原理，可以实现在空中成像，使需要向外界传递的信息浮于空中展示。另外，光学模组100设置在车辆s内部，不会增加车辆s风阻系数，因此不会增加车辆s的油耗。
42.由此，通过设置等效负折射率装置光学元件30，可以将显示屏10和显示出的图像分离，可以实现在车辆s的前侧和后侧成像，提升用户的使用体验，以及光学模组100不会暴露在车辆s外侧，这样不会增加车辆s风阻系数，进而使得车辆s的油耗降低。
43.具体地，光学元件30可以为等效负折射率光学透镜。
44.结合图2-图4所示，壳体20包括：底板21、斜板23和多个侧板22，底板21固定连接在车身上，多个侧板22分别与底板21以及斜板23连接，并且多个侧板22与底板21和斜板23限定出容纳显示屏10和光学元件30的容纳空间，显示屏10设置于底板21，显示窗口24设置于斜板23，并且斜板23相对底板21倾斜设置。显示屏10和光学元件30可以均设置于容纳空间内，其中，显示屏10设置在底板21处，光学元件30设置于斜板23，从而使光学元件30相对显示屏10倾斜设置，显示屏10发出的光线能够在空中形成一个稳定的清晰的浮空实像。
45.具体地，可以将光学元件30粘接在斜板23处，通过粘接的方式可以节省光学元件30安装成本。或者，可以通过紧固件将光学元件30固定在斜板23处，使光学元件30安装更加稳定。
46.其中，如图2所示，车身包括：发动机舱300，发动机舱300设置于车身的前侧，壳体20与发动机舱300固定连接，发动机舱300的前侧设置有安装口，显示窗口24和安装口相对应。也就是说，光学模组100可以通过壳体20固定安装在发动机舱300内部，从而方便光学模组100的固定。此外，光学模组100可拆卸地设置在发动机舱300内，便于对光学模组100进行安装与维修。
47.发动机舱300设置有安装口，其中，安装口为图2中的第一安装口311，显示窗口24和第一安装口311相对应，如此设置，发动机舱300的光学模组100可以通过显示窗口24和第
一安装口311来将图像投射到车辆s的前方，即显示屏10发出的光线能够在空中形成一个稳定的清晰的浮空实像，而且不会增加车辆s风阻系数。
48.此外，如图3所示，车身包括：后备箱400，后备箱400设置于车身的后侧，壳体20与后备箱400固定连接，后备箱400的后侧设置有安装口，显示窗口24和安装口相对应。也就是说，光学模组100可以通过壳体20固定安装在后备箱400内部，从而方便光学模组100的固定。光学模组100可拆卸地设置在后备箱400内，便于对光学模组100进行安装与维修。
49.后备箱400的后侧设置有安装口，其中，安装口为图3中的第二安装口411，显示窗口24和第二安装口411相对应，如此设置，后备箱400的光学模组100可以通过显示窗口24和第二安装口411来将图像投射到车辆s的后方，同样不会增加车辆s风阻系数。
50.如图2-图4所示，车辆s还包括：盖板，盖板设置于第一安装口311或第二安装口411处并和车身相适配。也就是说，在车身上设置盖板，盖板可以遮挡在第一安装口311和第二安装孔411处，这样不仅可以保护光学模组100，更重要的是使车辆s前后构成流线型结构，以降低车辆s的风阻系数，也就是降低车辆s的油耗，从而可以提高车辆s的经济适用性。可以理解的是，盖板是透明的，即盖板可以透过光线，如此，光学模组100发出的光线可以穿过盖板并在车辆s的外部显示。其中，设置于第一安装口311处的盖板可以为前盖板312，设置于第二安装口411处的盖板可以为后盖板412。
51.其中，盖板可以为透明塑料，透明塑料成型方便，价格低廉；又或者，盖板可以为钢化玻璃，钢化玻璃的强度高，以及不会老化，使得光线模组发出的图像不会在盖板处衰减。
52.如图4所示，车身还包括：后挡风玻璃500，后挡风玻璃500设置于车身的后侧，后挡风玻璃500的下侧设置有安装槽511，壳体20设置于安装槽511内，并且显示窗口24和后挡风玻璃500相对应。光学模组100安装在后挡风玻璃500的下方，壳体20上的斜板23和后挡风玻璃500相对应，斜板23上的光学元件30和后挡风玻璃500正对设置，这样在车辆s外部显示的图像可以和水平面垂直，或者和水平面之间成大角度的设置状态，以方便行人或者其他车辆s的驾驶员看见。
53.可以理解的，后挡风玻璃500本身就是透明的，代替了盖板，这种安装位置的一个优点是后挡风玻璃500充当了盖板的作用，不仅节约了安装成本，而且不会破坏车辆s本身的流线型结构。其中，安装槽511可以起到固定光学模组100的作用，以及可以节省后挡风玻璃500前方的空间。光学模组100可拆卸地设置在后挡风玻璃500处，便于对光学模组100进行安装与维修。
54.其中，显示屏10可以为rgb、led、lcos、oled和激光二极管中的一种或多种组合。也就是说，显示屏10的成像模式可以为rgb(红色、绿色、蓝色)、led(发光二极管)、lcos(液晶附硅器件)、oled(有机发光二极管)和激光二极管或任何其他合适的显示器或立体显示器。其中，显示屏10可以提供清晰、明亮且高对比度的动态图像光源，并且显示屏10的亮度不低于500cd/m2，可以降低光路传播中由亮度损失造成的影响，即在车辆s外侧成像更加清晰，便于行人或者其他车辆s的驾驶员看见。
55.可选地，如图2-图4所示，光学元件30与显示屏10之间的夹角为α，其中，30
°
≤α≤60
°
。即光学元件30可以相对水平面倾斜设置，具体地，光学元件30的倾斜可以和车身契合。例如，当光学模组100设置在后挡风玻璃500处时，光学元件30可以和后挡风玻璃500的弧形契合；当光学模组100设置在后备箱400内时，光学元件30可以在从前向后的方向上朝向斜
下方倾斜设置；当光学模组100设置在发动机舱300内时，光学元件30可以在从前向后的方向上朝向斜上方倾斜设置。如此设置，可以将显示屏10的图像通过光学元件30在车辆s的外部显示成像。进一步地，光学元件30与显示屏10之间的夹角α优选为40
°
≤α≤50
°
。
56.具体地，如图5所示，车辆s还包括：触控面板211和控制器11，触控面板211和显示屏10均与控制器11电连接。触控面板211用于接收用户在中控台200的上表面处的触控操作，触控面板211在接收到用户的触控操作后，其可以将触控操作转换成信号传递给控制器11，控制器11可以进行相应的处理，从而再通过显示屏10和光学元件30在车辆s的外部显示成像。由此，通过合理设置触控面板211和控制器11，可以有效地实现人机交互，满足用户的使用需求。其中,触控面板211可以设置于中控台200的上表面处，这样可以方便用户的操作。
57.下面根据图6-图9描述一下光学元件30的结构。
58.如图6和图8所示，光学元件30包括：两个透明基板31和光波导阵列32，光波导阵列32包括多个光波导321，而且多个光波导321以阵列的方式排布，光波导阵列32设置于两个透明基板31之间。两个透明基板31主要用于保护光波导阵列32，光波导阵列32可以使得显示屏10发出的光线产生等效负折射现象，最终在显示窗口24处显示，从而可以形成显示图像。采用光波导阵列32的方式可以有效去除杂光，可以使得显示图像真实且清晰度高。
59.其中，透明基板31均具有两个光学面，透明基板31对波长在390nm至760nm之间的光线具有90％—100％的透射率。透明基板31的材料可以为玻璃，当然也可以为塑料、聚合物和丙烯酸树脂中的至少一个，用于保护光波导阵列32及滤去多余光线。
60.一种可选地，如图8和图9所示，光学元件30包括两个透明基板31，以及置于两个透明基板31之间的两组光波导阵列32。其中，两组光波导阵列32在同一平面紧密贴合且正交布置。优选地，两组光波导阵列32的厚度相同，便于设计和生产。具体地，如图8所示，光学元件30从显示屏10一侧到车辆s外界依次包括其中一个透明基板31、其中一组光波导阵列32、另一组光波导阵列32和另一个透明基板31。
61.其中，光学组件30实现空中成像的原理为，其中一组光波导阵列32由多个横截面为矩形的反射单元组成，各反射单元的长度由其中一组光波导阵列32外围尺寸限制从而长短不一。其中，假设其中一组光波导阵列32中反射单元的延伸方向为x，另一组光波导阵列32的反射单元的延伸方向为y，z方向为光波导阵列32的厚度方向。其中一组光波导阵列32和另一组光波导阵列32中反射单元的延伸方向(光波导阵列32方向)相互垂直，即从z方向(厚度方向)看，其中一组光波导阵列32和另一组光波导阵列32之间正交布置，从而使处于正交方向的两个光束会聚于一点，且保证物像面(光源侧和成像侧)相对于光学元件30对称，产生等效负折射现象，实现空中成像。
62.在一些实施例中，参照图9所示，其中一组光波导阵列32或另一组光波导阵列32由以用户视角偏转45
°
斜向布置的多个平行排布的反射单元组成。具体地，其中一组光波导阵列32可由呈左下方向45
°
并排且横截面为矩形的反射单元组成，另一组光波导阵列32可由呈右下方向45
°
并排且横截面为矩形的反射单元组成，两组光波导阵列32中反射单元的排列方向可以互换。例如，其中一组光波导阵列32中反射单元的延伸方向为y，另一组光波导阵列32的反射单元的延伸方向为x，z方向为光波导阵列的厚度方向，从z方向(厚度方向)看，其中一组光波导阵列32和另一组光波导阵列32之间正交布置，使处于正交方向的两个
光束会聚于一点，且保证物像面(光源侧和成像侧)相对于光学元件30对称，产生等效负折射现象，实现空中成像。
63.其中，光波导材料具有光学折射率n1，在一些实施例中，n1＞1.4，例如n1的取值可以为1.5、1.8、2.0等。
64.需要说明的是，如果两组光波导阵列32紧密正交贴合后的强度足够，或安装的环境有厚度限制，则也可以只配置一个透明基板31或完全不配置透明基板31。
65.另一种可选地，结合图6和图7所示，光波导阵列32可以为至少一组，而且至少一组光波导阵列32包括多排多列，并且呈45
°
斜向布置的矩形光波导321。如此设置的一组光波导阵列32结构简单，而且可以使得显示图像真实且清晰度高。
66.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
67.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
68.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。