一种新型抬头显示仪及其光源系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及汽车领域，尤其指汽车上的抬头显示仪领域。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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】
[0004] 为解决现有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、均匀性好的新型抬头显示仪及 其光源系统。
[0005] 本实用新型一方面提供了一种新型抬头显示仪的光源系统，其包括若干呈阵列分 布的背光灯和对应设置的若干呈阵列分布的聚光部件；
[0006] 其中，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；
[0007]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；
[0008] 所述背光灯设置在所述入射光面的中心处；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；
[0009] 所述背光灯发出的光线部分经该凹孔内的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；
[0010] 所述入射光面至出射光面之间的距离为4-7mm。
[0011] 优选地，所述背光灯呈阵列分布在一背光板上。
[0012] 优选地，所述汇聚面、全反射面为圆锥面、椭圆锥面、球面、椭球面、椭圆抛物面中 的一种。
[0013] 优选地，所述汇聚面为球面，所述全反射面面为圆锥面、椭圆锥面、椭球面或椭圆 抛物面中的一种。
[0014] 优选地，所述若干呈阵列分布的聚光部件固定在一聚光基板上。
[0015] 优选地，所述聚光部件与所述聚光基板一体成型。
[0016] 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；
[0017] 或者所述聚光部件的入射光面胶粘在所述背光板上。
[0018] 优选地，所述聚光部件的材料为PMMA、PC或者COC的一种。
[0019] 本实用新型实施例采用的光源系统，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，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°，同时， 研宄人员在对其透射式显示屏表面照度进行分析时，试验结果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。
[0020] 本实用新型第二方面提供了一种新型抬头显示仪，包括光源系统和透射式显示 屏；所述光源系统位于所述透射式显示屏下方，其中，所述光源系统为上述第一方面提供的 所述的光源系统。
[0021] 本实用新型实施例公开的新型抬头显示仪，由于其包括上述光源系统，因此，其抬 头显示仪出射光线更加均匀，光利用率更高。其结构也相对简单，成本低。
【附图说明】
[0022] 图1是本实用新型【具体实施方式】中提供的抬头显示仪光路原路图；
[0023] 图2是本实用新型【具体实施方式】中提供的光源系统示意图；
[0024] 图3是本实用新型【具体实施方式】中提供的聚光部件剖面示意图；
[0025] 图4是本实用新型【具体实施方式】中提供的聚光部件立体示意图；
[0026] 其中，1、聚光部件；2、聚光基板；3、透射式显不器；4、背光灯；11、出射光面；12、入 射光面；13、凹孔；14、全反射面；15、汇聚面；16、柱面。
【具体实施方式】
[0027]为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下 结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施 例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0028] 实施例1
[0029] 本例将对本实用新型提供的新型抬头显示仪的光源系统进行具体解释说明，如图 1、图2所示，其包括若干呈阵列分布的背光灯4和对应设置的若干呈阵列分布的聚光部件1;
[0030]如图3、图4所示，所述聚光部件1呈碗型，包括入射光面12、出射光面11以及设 置在所述入射光面12和出射光面11之间的全反射面14 ;
[0031] 所述入射光面12和出射光面11为平面；所述入射光面12的中心处设有向所述出 射光面11凹陷的凹孔13,所述凹孔13的底部设有汇聚面15 ;
[0032] 其中，所述背光灯4呈阵列分布在一背光板（图中未不出）上。所述背光灯4是一 种光源，一般为LED灯（中文全称：发光二极管，英文全称：LightEmittingDiode)或者冷 阴极萤光灯管(英文全称：ColdCathodeFluorescentLamp，英文简写：CCFL)。背光板的材 质为玻纤，或者陶瓷。
[0033] 所述背光灯4设置在所述入射光面12的中心处；所述汇聚面15和所述全反射面 14均为二次曲线旋转形成的二次曲面；该二次曲线（或称圆锥曲线）可以是圆、椭圆、双曲 线、抛物线等，在截面上的直角坐标系（x，y)之下，这些曲线的方程是x，y的二元二次方程： ffiv2 + 2&￥y+c^2+2办+2ey+ 'f=〇〇其中，戶斤谓的二次曲面为戶斤述汇聚面、全反射面为圆 锥面、椭圆锥面、球面、椭球面、椭圆抛物面中的一种。
[0034] 其中，上述汇聚面15和全反射面14最好都为圆锥面、椭圆锥面、球面、椭球面、椭 圆抛物面中的一种，但由于二次曲面制造成本高，且汇聚面15设置在凹孔13中，更加不易 制作，因此，为减少成本考虑，也可以将该汇聚面15制作成球面，因球面的制作成本低。优 选地，所述汇聚面15为球面，所述全反射面14为圆锥面、椭圆锥面、椭球面或椭圆抛物面中 的一种。虽然球面的效果差些，但成本低，本领域技术人员可以根据成本和光利用率具体衡 量。研宄人员研发过程中发现，采用汇聚面15和全反射面14均采用圆锥面、椭圆锥面、椭 球面、椭圆抛物面中的一种，其光源系统的光利用率为85%，即使汇聚面降低要求采用球面， 全反射面均采用圆锥面、椭圆锥面、椭球面、椭圆抛物面中的一种，其光源系统的光利用率 也高达82%。
[0035] 其中，所谓所述背光灯4设置在所述入射光面12的中心处，指背光灯4的发光面 与该入射光面在同一平面内，同时，背光灯