CN111025642A - 一种准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式hud背光系统 - Google Patents

一种准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式hud背光系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统，涉及HUD背光系统技术领域，包括顺序排列的LED贴片板、准直透镜组合、微阵列菲涅尔透镜和LCD屏，所述准直透镜组合为六个对LED贴片板准直的球凸透镜的组合，所述微阵列菲涅尔透镜的焦距为负，所述微阵列菲涅尔透镜的第一透射面为菲涅尔面，所述微阵列菲涅尔透镜的第二透射面为带有条形凹面的微阵列面。本发明一种准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统，采用准直汇聚光学器件准直透镜与菲涅尔透镜组合形成组合式HUD背光系统，可有效降低成本，提高光能利用率及图像均匀性。

Description

一种准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统
技术领域
本发明涉及HUD背光系统技术领域，具体地涉及一种准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统。
背景技术
汽车风挡式抬头显示器(HUD)式能够在汽车前挡风玻璃上呈现驾驶所需信息避免驾驶员需低头查看仪表信息的显示装置，引起了众多厂商及消费者的兴趣，而随着HUD设计的发展，HUD背光系统要求低功率可提供高亮度均匀图像且要求光学元件数量少体积小，从而成本更低。
现有技术方案中采用一种组合式HUD背光系统，
现有技术方案如下：如图8所示，LED贴片发出的光线经过全反射透镜(11)相对准直后，再次经过复眼透镜(12)匀光后，匀光后的光束通过平凸透镜(13)，对光束的角度进行控制，经平凸透镜出射的光束经过平面反射镜(14)进行光束转折，转折后的光束经过双凸透镜(15)进行汇聚整形处理，最终经过扩散板(16)进入LCD屏，最终实现角度的控制及图像匀光性的处理。
现有技术存在的缺陷：HUD背光模式多采用全反射式透镜、复眼透镜、平面反射镜及多个整形透镜进行匀光，控制光束的角度大小及走向，多透镜设计由于各个透镜的光线吸收损失造成对光能的利用率较低，为达到最终图像亮度及均匀性，需增加LED贴片数量或者提高LED贴片功率，此时极易造成LCD屏温升过高而烧毁现象，且多透镜模式所使用透镜数量多，造成设计体积较大，成本较高。
发明内容
本发明目的就是克服上述技术缺陷，减少背光模组器件，提高光效降低成本及显著降低设计难度，本发明提供一种准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统。
本发明所采用的技术方案是：
一种准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统，包括顺序排列的LED贴片板、准直透镜组合、微阵列菲涅尔透镜和LCD屏。
进一步地，所述准直透镜组合为六个对LED贴片板准直的球凸透镜的组合。
进一步地，所述微阵列菲涅尔透镜的焦距为负。
进一步地，所述微阵列菲涅尔透镜的第一透射面为菲涅尔面。
进一步地，所述微阵列菲涅尔透镜的第二透射面为带有条形凹面的微阵列面。
本发明的有益效果：
本发明公开的一种准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统，采用准直汇聚光学器件准直透镜与菲涅尔透镜组合形成组合式HUD背光系统，可有效降低成本，提高光能利用率及图像均匀性。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统的立体示意图。
图2为本发明准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统中的LED贴片板的示意图。
图3为本发明准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统中的准直透镜组的示意图。
图4为本发明准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统中的微阵列菲涅尔透镜的示意图。
图5为本发明准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统中的微阵列菲涅尔透镜的第一透射面的示意图。
图6为本发明准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统中的微阵列菲涅尔透镜的第二透射面的示意图。
图7为本发明准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统中的LCD屏的光照示意图。
图8为本发明准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统的光路示意图。
图9为现有技术中组合式HUD背光系统的结构示意图。
图中，1-LED贴片板 2-准直透镜组合 3-微阵列菲涅尔透镜 4-LCD屏；
11-全反射透镜 12-复眼透镜 13-平凸透镜 14-平面反射镜 15-双凸透镜 16-扩散板。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1-8所示，本发明一种准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统，包括顺序排列的LED贴片板1、准直透镜组合2、微阵列菲涅尔透镜3和LCD屏4。
本发明中，准直透镜组合2为六个对LED贴片板1准直的球凸透镜的组合。
本发明中，微阵列菲涅尔透镜3的焦距为负，为具有发散作用的透镜元件。
本发明中，微阵列菲涅尔透镜3的第一透射面为菲涅尔面。
本发明中，微阵列菲涅尔透镜3的第二透射面为带有条形凹面的微阵列面。
菲涅尔透镜(Fresnel lens)，又名螺纹透镜，多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，也有玻璃制作的，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是根据光的干涉及扰射以及相对灵敏度和接收角度要求来设计的。
准直透镜是指能将来自孔径栏中每一点的光线变成一束平行的准直光柱的仪器。
本发明的具体工作原理是：LED光源经过准值透镜组进行相对准直出射，经过微阵列菲涅尔透镜3的第一透射面后经过菲涅尔面实现对准值后的光线角度扩散后再经过微阵列菲涅尔透镜3的第二透射面进行横向光线角度扩散，有利于匹配后续成像光学系统角度，且菲涅尔透镜的环状结构及条形凹面的微阵列均有匀光特性，此时扩散匀光后的光束经过传输到达LCD屏4,实现最终的提高光能利用率及图像均匀性。
综上所述，本发明利用光线汇聚光学元件准直透镜组及微阵列菲涅尔透镜组合，可同时提高光能利用率及图像均匀性。
要说明的是，以上所述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其他修改，只要没超出本发明技术方案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。

Claims (5)

1.一种准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统，其特征在于：包括顺序排列的LED贴片板、准直透镜组合、微阵列菲涅尔透镜和LCD屏。
2.根据权利要求1所述的一种准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统，其特征在于：所述准直透镜组合为六个对LED贴片板准直的球凸透镜的组合。
3.根据权利要求1所述的一种准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统，其特征在于：所述微阵列菲涅尔透镜的焦距为负。
4.根据权利要求1或3所述的一种准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统，其特征在于：所述微阵列菲涅尔透镜的第一透射面为菲涅尔面。
5.根据权利要求1或3所述的一种准直透镜与微阵列菲涅尔透镜组合式HUD背光系统，其特征在于：所述微阵列菲涅尔透镜的第二透射面为带有条形凹面的微阵列面。
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