用于车辆的抬头显示器装置的制作方法

本申请要求享有于2017年6月8日提交的、申请号为10-2017-0071517的韩国申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本实用新型涉及一种用于车辆的抬头显示器(head-up display，HUD)装置，并且更具体地，涉及一种能够提供高亮度虚拟图像以确保驾驶员可见度的用于车辆的HUD装置。

背景技术：

HUD代表一种系统，其将各种车辆信息作为虚拟图像显示在车辆的挡风玻璃上，使得驾驶员可以在驾驶期间保持眼睛向前的同时检查车辆信息。

用于在HUD中生成图像的光源单元包括诸如LED的光源元件、用于聚集光源的透镜、用于确保照明均匀性的漫射膜、以及诸如用于形成图像的LCD的图像形成元件。

在传统的HUD中，为了通过补偿水平方向上的图像投影角来提高虚拟图像的可见度，在光源单元和非球面反射镜之间安装单独的透镜。然而，由于传统的HUD不提供高亮度虚拟图像，因此驾驶员的可见度可能降低。此外，由于外部光被透镜反射并被驾驶员识别，驾驶员的可见度可能会降低。

技术实现要素：

本实用新型的实施例涉及一种用于车辆的HUD装置，其能够提供高亮度虚拟图像以确保驾驶员的可见度。

在一个实施例中，一种用于车辆的HUD装置可以包括：光源单元，被配置为照射光；成像单元，被配置为使用通过所述光源单元产生的光形成图像；聚光透镜单元，安装在所述光源单元和所述成像单元之间，并且被配置为将从所述光源单元照射的光聚集到所述成像单元；平行透镜单元，安装在所述聚光透镜单元和所述成像单元之间，并且被配置为引导穿过所述聚光透镜单元的光，使得所述光朝向所述成像单元平行照射；以及场镜单元，安装在所述平行透镜单元和所述成像单元之间，并且朝向所述成像单元形成凹透镜。

所述平行透镜单元和所述场镜单元可以形成为一体。

所述聚光透镜单元可以包括：基座构件，安装在面向所述光源单元的位置，并且由光透射材料形成；以及聚光透镜，从所述基座构件向所述平行透镜单元突出。

所述光源单元可以包括：基板构件，形成板状；以及多个光源元件，安装在所述基板构件上。

安装在所述基座构件上的所述聚光透镜的数量可以对应于所述光源元件的数量。

所述平行透镜单元可以包括：板状支撑构件，与所述场镜单元集成，并由透光材料形成；以及突出透镜，从所述支撑构件朝向所述聚光透镜单元突出。

所述场镜单元可以包括：凹透镜部分，与所述支撑构件集成，并且朝向所述成像单元形成凹透镜；以及微透镜部分，具有在所述凹透镜部分的表面上形成的多个透镜。

所述凹透镜部分可以具有设置为不同值的横向和纵向半径。

所述微透镜部分可以在所述凹透镜部分上形成凸形或凹形。

所述微透镜部分在所述凹透镜部分的面向所述成像单元的表面上以半球形或圆条形状突出。

HUD装置可以进一步包括位于所述场镜单元与所述成像单元之间的漫射单元，并且所述漫射单元被配置为引导所述光的漫射。

附图说明

图1示意性地示出了安装的根据本实用新型实施例的HUD装置。

图2是根据本实用新型实施例的HUD装置的正视图。

图3是根据本实用新型实施例的HUD装置的侧视图。

图4是示出根据本实用新型实施例的场镜单元的透视图。

图5是根据本实用新型实施例的凹透镜部分的A部分的放大透视图，示出了形成的第一透镜。

图6是根据本实用新型实施例的凹透镜部分的A部分的放大透视图，示出了形成的第二透镜。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述根据本实用新型实施例的用于车辆的抬头显示器(HUD)装置。应该注意的是，附图并没有按照精确的比例，并且仅为描述方便和清晰起见，可能会夸大线条的粗细或部件的尺寸。

此外，这里使用的术语是通过考虑本实用新型的功能来定义的，并且可以根据用户或操作者的习惯或意图来改变。因此，术语应根据本文提出的整体公开进行定义。

图1示意性地示出安装的根据本实用新型实施例的HUD装置，图2是根据本实用新型实施例的HUD装置的正视图，图3是根据本实用新型实施例的HUD装置的侧视图，图4是示出根据本实用新型实施例的场镜单元的透视图，图5是根据本实用新型的实施例的凹透镜部分的A部分的放大透视图，示出了形成的第一透镜，并且图6是根据本实用新型实施例的凹透镜部分的A部分的放大透视图，示出了形成的第二透镜。

如图1至图3所示，根据本实用新型实施例的HUD装置1可以包括光源单元10、成像单元20、聚光透镜单元40、平行透镜单元50和场镜单元60。光源单元10可以照射光，成像单元20可以使用通过光源单元10产生的光形成图像，聚光透镜单元40可以安装在光源单元10和成像单元20之间，并且将从光源单元10照射的光朝向成像单元20聚集，平行透镜单元50可以安装在聚光透镜单元40和成像单元20之间，并且引导穿过聚光透镜单元40的光，使所述光朝向成像单元20平行照射，并且场镜单元60可以位于平行透镜单元50和成像单元20之间，并且朝向成像单元20形成凹透镜。

HUD装置1可以安装在车辆中，并且将来自光源单元10的图像投影到车辆的挡风玻璃26上或单独的投影构件上，使得驾驶员可以识别前面的虚拟图像30。

光源单元10可以包括各种类型的光源，只要光源能够使用电能生成光并且朝向成像单元照射光。根据本实施例的光源单元10可以包括基板构件12和多个光源元件14。

基板构件12可以形成为板状，并且多个光源元件14可以安装在基板构件12上以产生光。在本实施例中，可以使用LED作为光源元件14。

成像单元20可以使用由光源单元10产生的光形成图像。根据本实施例的成像单元20可以包括具有用于形成图像的成像元件的LCD。

由成像单元20形成的图像可以通过折叠式反射镜22和非球面反射镜24投影到车辆的挡风玻璃26上。投影到车辆的挡风玻璃26上的图像可以通过驾驶员的眼睛所处位置上的视框(eye-box)28识别。因此，由于投影到挡风玻璃26上的图像在挡风玻璃26的前面形成虚拟图像30，所以驾驶员可以容易地识别虚拟图像30的图像。

在根据本实用新型实施例的HUD装置1中，成像单元20可以被设置为对象，视框28可以被设置为停止，虚拟图像30可以被设置为图像，且各个单元的功能和形状可以被调整使得可以在视框28处清楚地识别虚拟图像30。

在虚拟图像30中，横向虚拟线可以被设置为第一虚拟线32，纵向虚拟线可以被设置为第二虚拟线34。第一和第二虚拟线32和34可以形成直角。

聚光透镜单元40可以安装在光源单元10和成像单元20之间，并且可以形成为各种形状，只要聚光透镜单元40能够将从光源单元10照射的光朝向成像单元20聚集。根据本实施例的聚光透镜单元40可以包括基座构件42和多个聚光透镜44。

基座构件42可以安装在面向光源单元10的位置，并且包括由透光材料形成的板状构件。多个聚光透镜44可以从基座构件42朝向平行透镜单元50突出。

根据本实施例的光源单元10可以包括多个光源元件14，并且聚光透镜44的数量可以对应于光源元件14的数量。由于聚光透镜44安装在相应的光源元件14之上，从光源元件14向上照射的光可以通过聚光透镜44聚集并被传输到位于聚光透镜44之上的平行透镜单元50，这样，可以在提高虚拟图像30的亮度的同时使光损失最小化。

平行透镜单元50可以安装在聚光透镜单元40和成像单元20之间，并且包括各种类型的透镜，只要所述透镜能够将穿过聚光透镜单元40的光平行地引导向成像单元20。根据本实施例的平行透镜单元50可以包括板形支撑构件52和多个突出透镜54。板形支撑构件52可以与场镜单元60集成，并且由透光材料形成，并且突出透镜54可以从支撑构件52朝向聚光透镜单元40以凸形突出。

用于聚集从光源元件14产生的光的聚光透镜44和用于产生平行光的突出透镜54可以形成彼此面对的多对。光源元件14、聚光透镜44和突出透镜54的横向和纵向布置可以根据成像单元20的尺寸来设置。

从支撑构件52向下突出的多个突出透镜54可以位于聚光透镜44的上方，并且根据作为成像单元20的水平区域和垂直区域的第一区域F1和第二区域F2进行布置。

场镜单元60可以安装在平行透镜单元50的相对侧上，并且调节朝向成像单元20照射的光的角度。场镜单元60可以安装在平行透镜单元50和成像单元20之间，并且可以形成为各种形状，只要场镜单元60能够形成朝向成像单元20的凹透镜即可。由于场镜单元60与平行透镜单元50一起被注塑成型，可以缩短HUD装置1的全长，并且可以降低模具成本。

由于场镜单元60集成在平行透镜单元50的相对侧上，所以场镜单元60和平行透镜单元50可以构成一个复合透镜。为了不同地设置穿过场镜单元60的光的横向和水平出射角，可以将凹透镜部分62的横向和纵向半径R1和R2设置为不同的值。根据本实施例的场镜单元60可以包括凹透镜部分62和微透镜部分64或65。

凹透镜部分62可以与支撑构件52集成，并且朝向成像单元20形成凹透镜。凹透镜部分62的横向和纵向半径R1和R2可以被设置为不同的值。凹透镜部分62的横向半径R1可以与虚拟图像30的第一虚拟线32的设置有关，纵向半径R2可以与第二虚拟线34的设置有关。

可以考虑虚拟图像30的第一和第二虚拟线32和34来设置穿过场镜单元60的光的出射角。当穿过场镜单元60的光的漫射形状与包括第一虚拟线32和第二虚拟线34的虚拟图像30不对应时，虚拟图像30的均匀性可能会降低，从而导致局部暗区，从而影响图像质量。例如，虚拟图像30的亮度会降低。

根据本实用新型实施例的HUD装置1可以在横向和纵向方向上扩大投影角度，因为使用的凹透镜部分62在横向和纵向方向上具有不同的曲率半径。

根据本实施例的微透镜部分64或65可以包括在凹透镜部分62的表面上形成的多个微透镜。布置在凹透镜部分62的表面上的多个微透镜可以引起光的附加的漫射。由于凹透镜部分62的横向和纵向半径R1和R2彼此不同，因此在凹透镜部分62的表面上的水平方向上安装的微透镜的数量可以不同于在垂直方向上安装的微透镜的数量。

微透镜部分64或65可以在凹透镜部分62的表面上形成为凸形或凹形。

如图5所示，微透镜部分64可以包括在凹透镜部分62的面对成像单元20的表面上形成的第一透镜，第一透镜以半球形形状突出。第一透镜66可以从凹透镜部分62向上突出，并且具有诸如半球形和圆形突起形状的各种形状。多个第一透镜66可以填充凹透镜部分的上部空间。

或者，如图6所示，根据本实用新型另一实施例的微透镜部分65可以包括在凹透镜部分62的面对成像单元20的表面上形成的条形圆面第二透镜68。多个第二透镜68可以形成呈半球形横截面的条形，并依次铺设和安装。第二透镜68可以沿着凹透镜部分62的宽度方向(图3中的左右方向)安装，并且沿着凹透镜部分62的纵向方向(图2中的左右方向)依次布置。

如图4至图6所示，基于横向半径R1或纵向半径R2，微透镜部分64或65的透镜可以沿着场镜单元60的表面均匀地布置。布置在微透镜部分64或65中的多个透镜可以具有相同的形状。然而，必要时，可以混合并使用不同形状的镜片。

由于微透镜部分64或65安装在凹透镜部分62的表面上，所以可以从视框28的整个表面获得均匀的虚拟图像30。场镜单元60可以包括凹面透镜部分62和微透镜部分64或65，并且场镜单元60和平行透镜单元50可以被彼此注塑成型在一起。因此，由于具有各种功能的透镜被制造为一体，因此可以减少用于透镜的部件的数量，也就可以在缩短产品的全长的同时降低制造成本。

如图2和图3所示，凹透镜部分62的横向半径R1可与第一区域F1的照射有关，凹透镜部分62的纵向半径R2可与第二区域F2的照射有关。第一区域F1可与虚拟图像30的第一虚拟线32的形成有关，第二区域F2可与虚拟图像30的第二虚拟线34的形成有关。因此，凹透镜部分62的横向半径R1和纵向半径R2可被调整以设定第一和第二区域F1和F2，使得第一和第二区域F1和F2与虚拟图像30的第一和第二虚拟线32和34一致。

漫射单元70可以位于场镜单元60和成像单元20之间，并且引导光的漫射。漫射单元70的安装可以确保形成虚拟图像30的光的均匀性。驾驶员可以通过折叠式反射镜22和非球面反射镜24观看成像单元20的放大图像。安装在场镜单元60和成像单元20之间的漫射单元70可以用于防止在场镜单元60上形成的微透镜部分64或65被放大和被直接看到。

漫射单元70的安装可以提高由HUD装置1提供的虚拟图像30的亮度和均匀性。

聚光透镜单元40、平行透镜单元50和场镜单元60可以由合成纤维或玻璃形成。HUD装置1的安装可以不仅限于车辆，而是应用于诸如飞机、轮船和火车的各种运输模式。

以下，将参照附图详细描述根据本实用新型实施例的用于车辆的HUD装置1的操作。

由于从光源元件14产生的光在穿过聚光透镜单元40时聚集，所以光的密度可以增加以提高虚拟图像30的亮度，从而可以提高可见度。

穿过聚光透镜单元40的光可以被引导为通过平行透镜单元50朝向成像单元20的平行光。穿过与平行透镜单元50集成的场镜单元60的光可以以预定角度弯曲或沿直线方向移动，并且通过漫射单元70移动到成像单元20。由于微透镜部分64或65安装在凹透镜部分62的整个表面上，所以可以获得均匀的虚拟图像30，不会有阴影部分。

穿过成像单元20的光可以通过折叠式反射镜22和非球面反射镜24照射到车辆的挡风玻璃26上。因此，即使在明亮的室内环境中，HUD装置1能够通过提供高亮度的虚拟图像30来确保驾驶员的可见度，并通过提高虚拟图像30的均匀性来提高画质。

根据本实用新型的实施例，可以在场镜单元60的表面上形成多个微透镜，并且引入附加的漫射以提供高亮度虚拟图像30，从而确保驾驶员的可见度。此外，由于穿过微透镜部分64或65的光通过漫射单元70漫射，所以可以防止微透镜部分64或65被放大和被驾驶员直接看到。因此，可以改善虚拟图像30的亮度和均匀性。

尽管为了说明的目的已经公开了本实用新型的优选实施例，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。