CN114815264B - 图像生成单元、其装配方法、抬头显示系统及交通工具 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种图像生成单元、其装配方法、抬头显示系统及交通工具，其中，图像生成单元包括光学组件以及安装架，安装架设有沿第一方向贯通安装架的两端的光路通道，光路通道用于容纳光学组件并用于光路通过，光路通道的内壁设有插槽，插槽具有沿第二方向贯通安装架的插口，光学组件沿第二方向通过插口插接于插槽内，第二方向与第一方向相交。该图像生成单元能够解决抬头显示系统中光学组件的固定效果不佳的问题。多层叠构设计可增加设计之灵活运用性，可用于增加辉度或提升均匀度。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，特别是涉及一种图像生成单元、其装配方法、抬头显示系统及交通工具。
背景技术
随着人们对交通工具的功能要求越来越高，抬头显示系统越来越多地应用到交通工具上，抬头显示系统将生成的影像投射到挡风玻璃等位置，便于驾驶人员观看，可极大地提高驾驶体验以及驾驶的安全性。图像生成单元是抬头显示系统的重要部件，其中包括多个层叠设置的光学组件，这些光学组件目前通过框形结构压紧固定在支架上，从而能够利用该支架将光学组件与抬头显示系统的其他部件固定。但由于框形结构容易翘曲且组装困难，导致光学组件的固定效果不佳。
发明内容
基于此，有必要针对抬头显示系统中光学组件的固定效果不佳的问题，提供一种图像生成单元、其装配方法、抬头显示系统及交通工具。
根据本申请的一个方面，提供一种图像生成单元，应用于抬头显示系统，所述图像生成单元包括：光学组件；以及安装架，设有沿第一方向贯通所述安装架的两端的光路通道，所述光路通道用于容纳所述光学组件并用于光路通过；所述光路通道的内壁设有插槽，所述插槽具有沿第二方向贯通所述安装架的插口；所述光学组件沿第二方向通过所述插口插接于所述插槽内；其中，第二方向与第一方向相交。
本申请实施例提供的图像生成单元，通过在安装架上设置沿第一方向贯通其两端的光路通道，用于容纳光学组件和供光路通过，并在光路通道的内壁上设置插槽，且插槽具有沿第二方向贯通安装架的插口，使得光学组件能够沿第二方向通过插口插接于插槽内，操作方便，且由于光学组件受到插槽的限制，不容易发生移位，固定效果良好。
在一些实施例中，所述光路通道的横截面形状与所述光学组件的形状相同；所述插槽被构造为沿所述光路通道的周向环绕设置的凹槽。通过沿光路通道的周向环绕设置凹槽形成用于插接光学组件的插槽，使得光学组件插接于插槽中时，光学组件位于光路通道内，从而能够对光学组件起到保护作用。并且，由于光路通道的横截面形状与光学组件的形状相同，且插槽环绕光路通道的周向设置，使得光学组件插接于插槽中时，光学组件的周向各处均能得到插槽的限位支撑，保障光学组件良好的平面度，且光学组件在三维方向上均被固定，从而提升固定效果。
在一些实施例中，所述光学组件具有沿第一方向相对的两个光学面，沿第二方向相对的两个第一侧面，以及沿第三方向相对的两个第二侧面；其中，第二方向及第三方向均与第一方向垂直，第二方向与第三方向垂直；两个所述第一侧面和两个所述第二侧面环绕于所述光学面的周围，并连接于两个所述光学面之间；所述凹槽的槽壁与所述光学面之间的间距小于或等于1mm；和/或所述凹槽的槽壁与所述第一侧面之间的间距小于或等于1mm；和/或所述凹槽的槽壁与所述第二侧面之间的间距小于或等于1mm。
通过设置凹槽的槽壁与光学面之间的间距小于或等于1mm，和/或凹槽的槽壁与第一侧面之间的间距小于或等于1mm，和/或凹槽的槽壁与第二侧面之间的间距小于或等于1mm，使得光学组件与插槽插接的过程中，三维方向上均具有一定的余量空间，便于光学组件顺利插接，同时，余量空间限制在±1mm，能够保障光学组件插接于插槽中时的稳定效果。
在一些实施例中，所述图像生成单元还包括遮光层，所述遮光层覆盖所述光学组件在所述插口处暴露的部位。通过设置遮光层将光学组件在插口处暴露的部位进行覆盖，避免在插口处漏光，从而提升显示效果。
在一些实施例中，所述遮光层包括泡棉、橡胶和PET聚脂薄膜中的一者或多者。采用泡棉、橡胶和PET聚脂薄膜中的一者或多者在插口处遮光，能够提升显示效果，同时还能对光学组件起到缓冲保护作用。
在一些实施例中，所述插槽的数量为多个，多个所述插槽沿第一方向间隔设置。沿第一方向间隔设置多个插槽，可以增加更多光学组件，以提升准直性或均匀性。并且，多个插槽沿第一方向间隔设置，使得多层光学组件分别插接于不同的插槽中，避免多层光学组件相互层叠时产生静电，造成表面刮伤而影响显示效果。
根据本申请的另一个方面，提供一种图像生成单元的装配方法，图像生成单元应用于抬头显示系统，所述方法包括以下步骤：将光学组件安装于安装架上；所述安装架设有沿第一方向贯通所述安装架的两端的光路通道，所述光路通道用于容纳所述光学组件并用于光路通过；所述光路通道的内壁设有插槽，所述插槽具有沿第二方向贯通所述安装架的插口；其中，所述光学组件沿第二方向通过所述插口插接于所述插槽内；第二方向与第一方向相交。
本申请实施例提供的图像生成单元的装配方法，通过将光学组件插接于安装架的光学通道内的插槽中，插接操作简单，方便快捷，并且，由于光学组件受到插槽的限制，不容易发生移位，固定效果良好。
在一些实施例中，所述方法还包括：在所述插口处设置遮光层；其中，所述遮光层覆盖所述光学组件在所述插口处暴露的部位。通过设置遮光层将光学组件在插口处暴露的部位进行覆盖，避免在插口处漏光，从而提升显示效果。
根据本申请的另一个方面，提供一种抬头显示系统，所述抬头显示系统包括前述的图像生成单元。
根据本申请的另一个方面，提供一种交通工具，所述交通工具包括前述的抬头显示系统。
附图说明
图1为本申请一实施例中图像生成单元的爆炸图；
图2为本申请一实施例中图像生成单元的安装架的细节图；
图3为本申请一实施例中光学组件与插槽的插接状态示意图；
图4为本申请一实施例中交通工具的抬头显示系统的结构示意图。
附图标号说明：
100： 光学组件 230： 插口
110： 光学面 Z： 第一方向
120： 第一侧面 Y： 第二方向
130： 第二侧面 X： 第三方向
200： 安装架 10： 图像生成单元
210： 光路通道 20： 反射镜
220： 插槽 30： 挡风玻璃
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
图像生成单元是抬头显示系统的重要部件，而图像生成单元包括各种光学组件，如扩散片，这些光学组件通过支架进行固定。以现有技术中的一种四边形扩散片的固定为例，支架具有供光路通过的通道，在该通道的侧壁上凸出设置有承载面，固定扩散片的过程具体是，先将扩散片放置在支架的承载面上，然后将一个ㄈ字型的框架放置在扩散片背向承载面的表面，再通过点胶的方式将ㄈ字型的框架固定，从而实现扩散片在支架上的固定。该方式组装流程复杂，效率低，且由于ㄈ字型的框架容易发生翘曲，使得扩散片的固定效果不佳。另外，受到支架结构的限制，支架上的承载面往往仅能对扩散片的三边进行支撑，未得到支撑的一边容易垂落，导致扩散片的平面度差。
为解决上述问题，本申请提供一种图像生成单元，通过在安装架上设置光路通道，并在光路通道的内壁上设置插槽，将光学组件插接于插槽内，操作方便，且由于光学组件受到插槽的限制，不容易发生移位，固定效果良好。
图1示出了本申请一实施例中图像生成单元的爆炸图；图2示出了本申请一实施例中图像生成单元的安装架的细节图；图3示出了本申请一实施例中光学组件与插槽的插接状态示意图。
参阅图1、图2和图3，本申请一实施例提供了的图像生成单元10，应用于抬头显示系统。该图像生成单元10包括光学组件100以及安装架200。安装架200设有沿第一方向Z贯通安装架200的两端的光路通道210，光路通道210用于容纳光学组件100并用于光路通过；光路通道210的内壁设有插槽220，插槽220具有沿第二方向Y贯通安装架200的插口230；光学组件100沿第二方向Y通过插口230插接于插槽220内；其中，第二方向Y与第一方向Z相交。其中，光学组件100可以是扩散片。
本申请实施例提供的图像生成单元10，通过在安装架200上设置沿第一方向Z贯通其两端的光路通道210，用于容纳光学组件100和供光路通过，并在光路通道210的内壁上设置插槽220，且插槽220具有沿第二方向Y贯通安装架200的插口230，使得光学组件100能够沿第二方向Y通过插口230插接于插槽220内，操作方便，且由于光学组件100受到插槽220的限制，不容易发生移位，固定效果良好。
在一些实施例中，光路通道210沿第一方向Z的长度大于光学组件100沿第一方向Z的厚度，如此，可以更好地使光学组件100容纳于光路通道210中，从而对光学组件100起到保护作用。
在一些实施例中，插口230沿第三方向的长度可以是6mm至500mm，沿第二方向的宽度可以是6mm至500mm，沿第一方向的高度可以是6mm至500mm，具体可根据光学组件100及安装架200的尺寸进行选择。
在一些实施例中，光路通道210的横截面形状与光学组件100的形状相同，具体可以是圆形、椭圆形、三角形、四边形或者其结合；插槽220被构造为沿光路通道210的周向环绕设置的凹槽。通过沿光路通道210的周向环绕设置凹槽形成用于插接光学组件100的插槽220，使得光学组件100插接于插槽220中时，光学组件100位于光路通道210内，从而能够对光学组件100起到保护作用。并且，由于光路通道210的横截面形状与光学组件100的形状相同，且插槽220环绕光路通道210的周向设置，使得光学组件100插接于插槽220中时，光学组件100的周向各处均能得到插槽220的限位支撑，保障光学组件100良好的平面度，且光学组件100在三维方向上均被固定，从而提升固定效果。
进一步地，沿光路通道210的周向环绕设置的凹槽通过塑胶射出成型工艺形成，或者通过CNC加工(计算机数字化控制精密机械加工)工艺形成，从而精确地得到所需形状及尺寸的凹槽。
在一些实施例中，光学组件100具有沿第一方向Z相对的两个光学面110，沿第二方向Y相对的两个第一侧面120，以及沿第三方向相对的两个第二侧面130；其中，第二方向Y及第三方向均与第一方向Z垂直，第二方向Y与第三方向垂直，两个第一侧面120和两个第二侧面130环绕于光学面110的周围，并连接于两个光学面110之间，凹槽的槽壁与光学面110之间的间距小于或等于1mm。通过设置凹槽的槽壁与光学面110之间的间距小于或等于1mm，使得光学组件100与插槽220插接的过程中，第一方向Z上具有一定的余量空间，便于光学组件100顺利插接，同时，余量空间限制在±1mm，能够保障光学组件100插接于插槽220中时的稳定效果。
进一步地，凹槽的槽壁与第一侧面120之间的间距也可以设置为小于或等于1mm，以保障光学组件100与插槽220插接的过程中，第二方向Y上具有一定的余量空间，便于光学组件100顺利插接。
进一步地，凹槽的槽壁与第二侧面130之间的间距也可以设置为小于或等于1mm，以保障光学组件100与插槽220插接的过程中，第三方向上具有一定的余量空间，便于光学组件100顺利插接。
关于凹槽的槽壁与光学面110之间的间距、凹槽的槽壁与第一侧面120之间的间距以及凹槽的槽壁与第二侧面130之间的间距的设计，可以选择其中之一或者之二采用上述设计，也可以全部采用上述设计。
进一步地，光学组件100与插槽220的槽壁之间还可以填充缓冲物，一方面对光学组件100起到缓冲保护作用，另一方面，使光学组件100固定效果更好。缓冲物具体可以是泡棉、橡胶。
在一些实施例中，图像生成单元10还包括遮光层(图中未示出)，遮光层覆盖光学组件100在插口230处暴露的部位。通过设置遮光层将光学组件100在插口230处暴露的部位进行覆盖，避免在插口230处漏光，从而提升显示效果。
进一步地，遮光层包括泡棉、橡胶和PET聚脂薄膜中的一者或多者。橡胶是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料，在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。泡棉是塑料粒子发泡过的材料，简称泡棉，具有弹性、重量轻、快速压敏固定、使用方便、弯曲自如、体积超薄、性能可靠。PET聚酯薄膜，也叫麦拉片(MYLAR片)，是由对苯二甲酸二甲酯和乙二醇在相关催化剂的辅助下加热，经过酯交换和真空缩聚，双轴拉伸而成的薄膜，尺寸稳定、抗撕拉强度优良、耐热耐寒、耐潮耐水、耐化学腐蚀，并具有超强的绝缘性能，优异的电气、力学、耐热、耐化学性能。采用泡棉、橡胶和PET聚脂薄膜中的一者或多者在插口230处遮光，能够提升显示效果，同时还能对光学组件100起到缓冲保护作用。
在一些实施例中，插槽220的数量为多个，多个插槽220沿第一方向Z间隔设置。沿第一方向Z间隔设置多个插槽220，可以增加更多光学组件100，以提升准直性或均匀性。并且，多个插槽220沿第一方向Z间隔设置，使得多层光学组件100分别插接于不同的插槽220中，避免多层光学组件100相互层叠时产生静电，造成表面刮伤而影响显示效果。
基于同样的发明目的，本申请还提供一种图像生成单元的装配方法，图像生成单元10应用于抬头显示系统，该图像生成单元的装配方法包括以下步骤：将光学组件100安装于安装架200上；安装架200设有沿第一方向Z贯通安装架200的两端的光路通道210，光路通道210用于容纳光学组件100并用于光路通过；光路通道210的内壁设有插槽220，插槽220具有沿第二方向Y贯通安装架200的插口230；其中，光学组件100沿第二方向Y通过插口230插接于插槽220内；第二方向Y与第一方向Z相交。
本申请实施例提供的图像生成单元的装配方法，将光学组件100与安装架200进行装配，其中，安装架200设有沿第一方向Z贯通安装架200的两端的光路通道210，光路通道210用于容纳光学组件100并用于光路通过，光路通道210的内壁设有插槽220，插槽220具有沿第二方向Y贯通安装架200的插口230，通过将光学组件100插接于安装架200的光学通道内的插槽220中，插接操作简单，方便快捷，并且，由于光学组件100受到插槽220的限制，不容易发生移位，固定效果良好。
进一步地，该图像生成单元的装配方法还包括：在插口230处设置遮光层；其中，遮光层覆盖光学组件100在插口230处暴露的部位。通过设置遮光层将光学组件100在插口230处暴露的部位进行覆盖，避免在插口230处漏光，从而提升显示效果。
基于同样的发明目的，本申请还提供一种抬头显示系统，该抬头显示系统包括上述实施例中的图像生成单元。
基于同样的发明目的，本申请还提供一种交通工具，该交通工具包括上述实施例中的抬头显示系统。
图4示出了本申请一实施例中交通工具的抬头显示系统的结构示意图。
参阅图4，在本申请一实施例中，抬头显示系统包括图像生成单元10，图像生成单元10产生的影像通过多组反射镜20反射，最终投射至挡风玻璃30上，从而更便于被驾驶人员观察到。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种图像生成单元，应用于抬头显示系统，其特征在于，所述图像生成单元包括：
光学组件；以及
安装架，设有沿第一方向贯通所述安装架的两端的光路通道，所述光路通道用于容纳所述光学组件并用于光路通过；所述光路通道的内壁设有插槽，所述插槽具有沿第二方向贯通所述安装架的插口；
所述光学组件沿第二方向通过所述插口插接于所述插槽内；
其中，第二方向与第一方向相交；
所述光路通道的横截面形状与所述光学组件的形状相同；
所述插槽被构造为沿所述光路通道的周向环绕设置的凹槽。
2.根据权利要求1所述的图像生成单元，其特征在于，所述光学组件具有沿第一方向相对的两个光学面，沿第二方向相对的两个第一侧面，以及沿第三方向相对的两个第二侧面；其中，第二方向及第三方向均与第一方向垂直，第二方向与第三方向垂直；两个所述第一侧面和两个所述第二侧面环绕于所述光学面的周围，并连接于两个所述光学面之间；
所述凹槽的槽壁与所述光学面之间的间距小于或等于1mm；和/或
所述凹槽的槽壁与所述第一侧面之间的间距小于或等于1mm；和/或
所述凹槽的槽壁与所述第二侧面之间的间距小于或等于1mm。
3.根据权利要求1至2任一项所述的图像生成单元，其特征在于，所述图像生成单元还包括遮光层，所述遮光层覆盖所述光学组件在所述插口处暴露的部位。
4.根据权利要求3所述的图像生成单元，其特征在于，所述遮光层包括泡棉、橡胶和PET聚脂薄膜中的一者或多者。
5.根据权利要求1所述的图像生成单元，其特征在于，所述插槽的数量为多个，多个所述插槽沿第一方向间隔设置。
6.一种图像生成单元的装配方法，图像生成单元应用于抬头显示系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将光学组件安装于安装架上；所述安装架设有沿第一方向贯通所述安装架的两端的光路通道，所述光路通道用于容纳所述光学组件并用于光路通过；所述光路通道的内壁设有插槽，所述插槽具有沿第二方向贯通所述安装架的插口；
其中，所述光学组件沿第二方向通过所述插口插接于所述插槽内；第二方向与第一方向相交；
所述光路通道的横截面形状与所述光学组件的形状相同；
所述插槽被构造为沿所述光路通道的周向环绕设置的凹槽。
7.根据权利要求6所述的图像生成单元的装配方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述插口处设置遮光层；其中，所述遮光层覆盖所述光学组件在所述插口处暴露的部位。
8.一种抬头显示系统，其特征在于，所述抬头显示系统包括如权利要求1至5任一项所述的图像生成单元。
9.一种交通工具，其特征在于，所述交通工具包括如权利要求8所述的抬头显示系统。
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