CN116594183A - 一种抬头显示装置及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抬头显示装置及其设计方法，涉及车载抬头显示技术领域，包括图像生成模块和光波导组件，所述光波导组件位于所述图像生成模块的出射路径上；所述图像生成模块包括背光模组、起偏器、液晶盒和检偏器；所述背光模组出射光线的偏振方向被设置为与所述起偏器的透光轴方向相同；所述检偏器的透光轴方向被设置为与使所述光波导组件的出瞳亮度最大的入瞳光线的偏振方向相同。本发明实施例的抬头显示装置中背光模组出射光线的偏振方向被设置为与起偏器的透光轴方向相同，检偏器的透光轴方向被设置为与使光波导组件的出瞳亮度最大的入瞳光线的偏振方向相同，减少了能量损失，提升了光能利用率。
Description
技术领域
本发明涉及车载抬头显示技术领域，尤其涉及一种抬头显示装置及其设计方法。
背景技术
随着汽车行业的发展，电子化信息化的显示系统逐步普及，比如抬头显示系统(HUD，Heads up display)。通常抬头显示系统使用反射式的虚像成像光路，在挡风玻璃上投射出有一定虚像距离的图像。由于常规反射式的抬头显示系统需要占用比较大的体积，例如需要显示10*4度视场角的图像，抬头显示系统的体积可能会大于8L，造成车辆仪表台内部抬头显示系统的布置问题，需要周边结构进行大规模避让，限制了抬头显示系统的实际应用和性能提升。
为了解决这个问题，在一些抬头显示系统中不再使用常规的反射式的抬头显示系统中包括的非球面反射镜、自由曲面反射镜，而是使用光波导组件+透镜组+像源的光学结构，这种成像方式可称之为透射式的成像方式。但是在抬头显示系统中，由于光波导对光线的偏振方向具有选择性，当光波导的入射光线不合适时，会导致光波导出射光线的亮度低，从而导致最终成像效果不佳，影响用户体验。
发明内容
本发明实施例提供了一种抬头显示装置及其设计方法，抬头显示装置中背光模组出射光线的偏振方向被设置为与起偏器的透光轴方向相同，检偏器的透光轴方向被设置为与使光波导组件的出瞳亮度最大的入瞳光线的偏振方向相同，减少了能量损失，提升光能利用率。
第一方面，本发明实施例提供了一种抬头显示装置，包括图像生成模块和光波导组件，所述光波导组件位于所述图像生成模块的出射路径上；
所述图像生成模块包括背光模组、起偏器、液晶盒和检偏器；所述背光模组出射光线的偏振方向被设置为与所述起偏器的透光轴方向相同；所述检偏器的透光轴方向被设置为与使所述光波导组件的出瞳亮度最大的入瞳光线的偏振方向相同。
可选的，所述图像生成模块还包括凸透镜，所述凸透镜位于所述背光模组与所述起偏器之间。
可选的，所述背光模组包括：
光源，沿第一方向产生照明光束；
亮度提升组件，位于所述光源的出射路径上，包括第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第三偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜、第一波片和第二波片；
所述第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第三偏振分光棱镜和第四偏振分光棱镜沿第二方向顺次排列，所述第一方向与所述第二方向不同；所述第一波片位于所述第一偏振分光棱镜的出光面一侧，所述第二波片位于所述第四偏振分光棱镜的出光面一侧。
可选的，所述光源包括多个灯珠，所述灯珠与所述亮度提升组件一一对应设置。
可选的，所述第一偏振分光棱镜与所述第四偏振分光棱镜关于所述灯珠出射光束的中心光轴对称；
所述第二偏振分光棱镜与所述第三偏振分光棱镜关于所述灯珠出射光束的中心光轴对称。
可选的，所述光源还包括全内反射透镜，所述全内反射透镜朝向所述灯珠的一侧设置凹槽；
沿所述第一方向，所述灯珠与所述凹槽正对。
可选的，所述图像生成模块还包括匀光膜，所述匀光膜位于所述凸透镜与所述起偏器之间。
可选的，所述抬头显示装置还包括透镜组，所述透镜组位于所述图像生成模块与所述光波导组件之间，包括多片半透半反透镜。
可选的，所述光波导组件包括阵列光波导；或者，包括衍射光波导和光栅组件。
第二方面，本发明实施例还提供了一种用于第一方面所述抬头显示装置的设计方法，包括：
确定使光波导组件的出瞳亮度最大的入瞳光线的偏振方向；
将检偏器的透光轴方向，设置为与使光波导组件的出瞳亮度最大的入瞳光线的偏振方向相同；
根据所述检偏器的透光轴方向，确定起偏器的透光轴方向，以及获取背光模组出射光线的偏振方向，其中所述背光模组出射光线的偏振方向与所述起偏器的透光轴方向相同。
本发明实施例提供了一种抬头显示装置，包括图像生成模块和光波导组件，所述光波导组件位于所述图像生成模块的出射路径上；所述图像生成模块包括背光模组、起偏器、液晶盒和检偏器；所述背光模组出射光线的偏振方向被设置为与所述起偏器的透光轴方向相同；所述检偏器的透光轴方向被设置为与使所述光波导组件的出瞳亮度最大的入瞳光线的偏振方向相同。本发明实施例的抬头显示装置中背光模组出射光线的偏振方向被设置为与起偏器的透光轴方向相同，检偏器的透光轴方向被设置为与使光波导组件的出瞳亮度最大的入瞳光线的偏振方向相同，减少了能量损失，提升光能利用率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种抬头显示装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种图像生成模块的剖面示意图；
图3为本发明实施例提供的一种背光模组的剖面示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种抬头显示装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种阵列光波导的一维扩瞳光路传播示意图；
图6为本发明实施例提供的一种衍射光波导的一维扩瞳光路传播示意图；
图7为本发明实施例提供的又一种抬头显示装置的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种阵列光波导的二维扩瞳光路传播示意图；
图9为本发明实施例提供的一种衍射光波导的二维扩瞳光路传播示意图；
图10为本发明实施例提供的一种抬头显示装置的设计方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1为本发明实施例提供的一种抬头显示装置的结构示意图，参考图1，抬头显示装置100包括图像生成模块110和光波导组件230，光波导组件230位于图像生成模块110的出射路径上。
示例性地，光波导组件230可以包括阵列光波导(Geometric Waveguide，也称几何光波导)。或者光波导组件230可以包括衍射光波导(Diffractive Waveguid)和光栅组件，可以改善机械容差，通过一维和二维扩瞳技术增大动眼范围从而适应更多人群。
其中，本实施例图1中的光波导组件230包括衍射光波导和光栅组件，具体的，继续参考图1，光波导组件230包括第一耦入光栅501、第二耦出光栅502、第一波导基底503。本实施例图1中的抬头显示装置100通过衍射光波导实现一维扩瞳技术增大动眼范围。
图2为本发明实施例提供的一种图像生成模块的剖面示意图，参考图2，图像生成模块110包括背光模组111、起偏器5、液晶盒6和检偏器7。背光模组111出射光线的偏振方向被设置为与起偏器5的透光轴方向相同。检偏器7的透光轴方向被设置为与使图1中光波导组件230的出瞳亮度最大的入瞳光线的偏振方向相同。
其中，亮度提升组件2出射光线的偏振方向，与起偏器5的透光轴方向相同。
本发明实施例中，背光模组111出射光线的偏振方向，与起偏器5的透光轴方向相同，亮度提升组件2出射光线可以无损地透过起偏器5，可以减少能量损失，提升光能利用率。
继续参考图2，液晶显示面板112包括起偏器5、液晶盒6和检偏器7。示例性地，液晶盒6可以包括阵列基板、液晶层和彩膜基板，液晶层位于阵列基板与彩膜基板之间。关于液晶盒6的结构在此不再赘述。起偏器5和检偏器7为偏振片，将透过其的光线变为线偏振光。
本发明实施例提供了一种抬头显示装置，包括图像生成模块110和光波导组件230，光波导组件230位于图像生成模块110的出射路径上；图像生成模块110包括背光模组111、起偏器5、液晶盒6和检偏器7；背光模组111出射光线的偏振方向被设置为与起偏器5的透光轴方向相同；检偏器7的透光轴方向被设置为与使光波导组件230的出瞳亮度最大的入瞳光线的偏振方向相同。本发明实施例的抬头显示装置中背光模组111出射光线的偏振方向被设置为与起偏器5的透光轴方向相同，检偏器7的透光轴方向被设置为与使光波导组件230的出瞳亮度最大的入瞳光线的偏振方向相同，减少了能量损失，提升光能利用率。
可选的，在上述实施例的基础上，继续参考图1，抬头显示装置100还包括透镜组220，透镜组220位于图像生成模块110与光波导组件230之间。
示例性地，透镜组220是由多片半透半反的透镜构成，单片透镜成像质量差，图像边缘畸变大，利用多片透镜构成的透镜组，可以减小图像畸变，成像效果好，有助于提升用户体验。
可选的，在上述实施例的基础上，继续参考图2，图像生成模块110还包括凸透镜4，凸透镜4位于背光模组111与起偏器5之间。
本发明实施例中，在背光模组111和液晶显示面板112之间设置凸透镜4作为匀光器件，对光具有汇聚作用，从而比一般匀光器件出来的光线与设计人员预期的成像设计更加匹配，可以进一步减少能量损失，提升光能利用率。
可选的，在上述实施例的基础上，继续参考图2，图像生成模块110还包括匀光膜3，匀光膜3位于亮度提升组件2远离光源1的一侧。
本实施例中，在亮度提升组件2远离光源1的一侧设置匀光膜3可以起到修正光线扩散角度的作用，会使光辐射面积增大，经匀光膜3扩散之后，面积更大，均匀度更好，可以进一步减少能量损失，提升光能利用率。
图3为本发明实施例提供的一种背光模组的剖面示意图，参考图1，背光模组111包括光源1和亮度提升组件2。光源1沿第一方向Y产生照明光束。
亮度提升组件2位于光源1的光线出射路径上，亮度提升组件2包括第一偏振分光棱镜21、第二偏振分光棱镜22、第三偏振分光棱镜23、第四偏振分光棱镜24、第一波片25和第二波片26。其中，第二偏振分光棱镜22和第三偏振分光棱镜23中的斜面封有分光膜，分光膜可以将P偏振光透射，S偏振光反射。可以将入射的自然光分解为偏振方向互相垂直的P偏振光和S偏振光，分别简称P光和S光。
继续参考图1，第一偏振分光棱镜21、第二偏振分光棱镜22、第三偏振分光棱镜23和第四偏振分光棱镜24沿第二方向X顺次排列，第一方向Y与第二方向X不同。示例性地，第一方向Y与第二方向X垂直。第一波片25位于第一偏振分光棱镜21的出光面一侧，第二波片26位于第四偏振分光棱镜24的出光面一侧。
可以理解的是，由于液晶显示面板(LCD，Liquid Crystal Display)存在偏振方向的选择性，若光源发出的自然光，自然光在通过液晶显示面板中的偏振片时会有一半能量的损失。本实施例中光源1沿第一方向Y产生的照明光束入射到第二偏振分光棱镜22和第三偏振分光棱镜23的斜面时会被分成P光和S光。其中，P光可以直接沿第一方向Y透过第二偏振分光棱镜22和第三偏振分光棱镜23。被第二偏振分光棱镜22和第三偏振分光棱镜23的斜面反射的S光分别会被第一偏振分光棱镜21和第四偏振分光棱镜24的斜面再次反射，沿第一方向Y透过第一偏振分光棱镜21和第四偏振分光棱镜24，然后分别经第一波片25和第二波片26转换成P光。本实施例的方案可以使亮度提升组件的出射光均为P光，可以有效减少能量损失，提高亮度。
本发明实施例提供的背光模组包括光源1和亮度提升组件2。亮度提升组件2位于光源1的出射路径上。亮度提升组件2包括第一偏振分光棱镜21、第二偏振分光棱镜22、第三偏振分光棱镜23、第四偏振分光棱镜24、第一波片25和第二波片26。第一波片25位于第一偏振分光棱镜21的出光面一侧，第二波片26位于第四偏振分光棱镜24的出光面一侧。透过第一偏振分光棱镜21以及第一波片25的光线的偏振态、透过第二偏振分光棱镜22的光线的偏振态、透过第三偏振分光棱镜23的光线的偏振态和透过第四偏振分光棱镜24以及第二波片26的光线的偏振态相同。背光模组111出射一种偏振态的偏振光，而不是多种不同偏振态的偏振光，故而亮度提升组件2能改变背光模组111出射光线的偏振方向，减少了能量损失，提升光能利用率。可选的，继续参考图3，在上述实施例的基础上，光源1包括多个灯珠11，灯珠11与亮度提升组件2一一对应设置。
本实施例中，灯珠11与亮度提升组件2一一对应设置，可以在同样的亮度需求下所需的背光功率更低，从而能够提升图像生成模块110的耐温能力，也可以进一步减少能量损失，提升光能利用率。
可选的，继续参考图3,在上述实施例的基础上，第一偏振分光棱镜21与第四偏振分光棱镜24关于灯珠11出射光束的中心光轴对称。第二偏振分光棱镜22与第三偏振分光棱镜23关于灯珠11出射光束的中心光轴对称。
本实施例设置第一偏振分光棱镜21与第四偏振分光棱镜24关于灯珠11出射光束的中心光轴对称，第二偏振分光棱镜22与第三偏振分光棱镜23关于灯珠11出射光束的中心光轴对称，可以使每个灯珠11的出射光束更多的转变为偏振方向一致的光，可以进一步减少能量损失，提升光能利用率。
可选的，继续参考图3,在上述实施例的基础上，光源1还包括全内反射透镜12，全内反射透镜12朝向灯珠11的一侧设置凹槽。沿第一方向Y，灯珠11与凹槽正对。
本实施例设置全内反射透镜12，且全内反射透镜12朝向灯珠11的一侧设置凹槽；沿第一方向Y，灯珠11与凹槽正对，采用全反射原理对光线进行收集和处理，设置凹槽可以聚光，全内反射透镜12的锥形面可以将侧光全部收集并反射出去，可以提高出光效率，集光面积小、均匀性好，可以进一步减少能量损失，提升光能利用率。
可选的，继续参考图3,在上述实施例的基础上，全内反射透镜12远离灯珠11的一侧与第二偏振分光棱镜22以及第三偏振分光棱镜23正对。
本实施例中，设置全内反射透镜12远离灯珠11的一侧与第二偏振分光棱镜22以及第三偏振分光棱镜23正对可以使灯珠11经全内反射透镜的出射光束更多的被分解为S光和P光，可以进一步减少能量损失，提升光能利用率。
本发明实施例中，第一波片25和第二波片26均为二分之一波片。
本实施例中，设置第一波片25和第二波片26均为二分之一波片可以使透过偏振分光棱镜的S光转变为P光，可以进一步减少能量损失，提升光能利用率。
图4为本发明实施例提供的另一种抬头显示装置的结构示意图，参考图4，抬头显示装置100包括本发明上述实施例中的图像生成模块110和反射组件120，反射组件120位于图像生成模块110的出光侧。本实施例包括上述实施例的所有技术特征，具备上述实施例同样的技术效果。即，减少能量损失，提升光能利用率。
示例性地，参考图4，反射组件120可以包括平面反射镜121和曲面反射镜122，图像生成模块110出射的光束，投射至平面反射镜121上，被平面反射镜121反射至曲面反射镜122，被曲面反射镜122反射后，投射至挡风玻璃200。被挡风玻璃200反射至人眼的光线，在人眼中呈虚像300。
图5为本发明实施例提供的一种阵列光波导的一维扩瞳光路传播示意图，参考图5，以入射光垂直射入第一面S1为例，阵列波导中实现出瞳扩展(一维扩瞳)的原理如下：第一光学薄膜层401、第二光学薄膜层402和第三光学薄膜层403为半透膜层，第四光学薄膜层404为全反射膜层。具体的，入射光线在第一面S1面垂直入射，经反射镜S3反射进入波导，并在第一面S1和第二面S2之间进行全反射传播，从而使得光线能够沿着该波导组件传输，即图5所示的x方向传输。
当光线从第一面S1全反射至第一光学薄膜层401时，一部分光线被第一光学薄膜层401反射，并垂直入射第一面S1并射出反射阵列波导，另一部分光线从第一光学薄膜层401透射，透射出的光线经第二面S2全反射至第一面S1，由第一面S1全反射至第二光学薄膜层402，之后一部分光线被第二光学薄膜层402反射最终射出反射阵列波导，另一部分光线从第二光学薄膜层402透射。以此类推，光线在入射至第四光学薄膜层404时，全部被反射，并垂直入射至第一面S1并射出反射阵列波导。因此，入射光线经过第一光学薄膜层401至第四光学薄膜层404的反射和透射，最终能够在x方向上实现光线的出瞳扩展。
图6为本发明实施例提供的一种衍射光波导的一维扩瞳光路传播示意图，参考图6，入射光L0通过第一耦入光栅501耦入第一波导基底503，光线L1在每次遇到第一波导基底503表面的第一耦出光栅502的时候就有一部分光通过衍射耦出光波导(例如图6中的光线L11/光线L12/光线L13/光线L14)，剩下的一部分光继续在第一波导基底503中传播直到下一次打到第一波导基底503表面的第一耦出光栅502上。
其中，第一耦入光栅501、第一耦出光栅502可以是表面浮雕光栅(SRG)或全息体光栅(VHG)，第一耦入光栅501的面积小于第一耦出光栅502面积。第一耦入光栅501、第一耦出光栅502的类型、位置、尺寸可以根据需求来确定。
图7为本发明实施例提供的另一种抬头显示装置的结构示意图，与图1中所示一维扩瞳光波导不同的是，图7中所示为二维扩瞳光波导，参考图7，抬头显示装置100包括本发明上述实施例中的图像生成模块110、透镜组220和光波导组件230，透镜组220位于图像生成模块110与光波导组件之间230。图像生成模块110发出的光束，经过透镜组220后，投射至光波导组件230的耦入区域，其中耦入区域例如可以设置第三耦入光栅G1，并在光波导组件230的耦出区域耦出，投射至挡风玻璃200。其中，本实施例图7中的光波导组件230包括衍射光波导和光栅组件，继续参考图7，光波导组件230包括第三波导基底231、第三耦入光栅G1、转折光栅G2、第三耦出光栅G3。本实施例的抬头显示装置通过衍射光波导实现二维扩瞳技术增大动眼范围。
图8为本发明实施例提供的一种阵列光波导的二维扩瞳光路传播示意图，参考图8，二维阵列光波导包括：第二波导基底900、第二耦入光栅910、第一维度第一出瞳分光膜921、第一维度第二出瞳分光膜922、第一维度第三出瞳分光膜923、第一维度第四出瞳分光膜924、第一维度第五出瞳分光膜925、第二维度第一出瞳分光膜926、第二维度第二出瞳分光膜927、第二维度第三出瞳分光膜928、第二维度第四出瞳分光膜929、第二维度第五出瞳分光膜9210。光线传播路径为：光线经过第二耦入光栅910进入第二波导基底900，经过第一维度第一出瞳分光膜921、第一维度第二出瞳分光膜922、第一维度第三出瞳分光膜923、第一维度第四出瞳分光膜924、第一维度第五出瞳分光膜925实现第一维扩瞳；第一维度第一出瞳分光膜921、第一维度第二出瞳分光膜922、第一维度第三出瞳分光膜923、第一维度第四出瞳分光膜924、第一维度第五出瞳分光膜925在波导片内部分全反射的光线，经过第二维度第一出瞳分光膜926、第二维度第二出瞳分光膜927、第二维度第三出瞳分光膜928、第二维度第四出瞳分光膜929、第二维度第五出瞳分光膜9210实现第二维扩瞳。由此实现两个维度的扩瞳，即二维扩瞳。
图9为本发明实施例提供的一种衍射光波导的二维扩瞳光路传播示意图，适用于本发明实施例图7中的抬头显示装置，参考图9，第三耦入光栅G1将光衍射耦合入第三波导基底231后，会进入一个转折光栅G2的区域，转折光栅G2将光线耦出实现一维扩瞳；转折光栅G2耦出的光线进入第三耦出光栅G3，第三耦出光栅G3的面积要大于第三耦入光栅G1的面积，第三耦出光栅G3将光线耦出波导，实现二维扩瞳。
图10为本发明实施例提供的一种抬头显示装置的设计方法的流程图，参考图10，该方法包括以下步骤：
S110、确定使光波导组件的出瞳亮度最大的入瞳光线的偏振方向；
S120、将检偏器的透光轴方向，设置为与使光波导组件的出瞳亮度最大的入瞳光线的偏振方向相同；
S130、根据所述检偏器的透光轴方向，确定起偏器的透光轴方向，以及获取背光模组出射光线的偏振方向，其中所述背光模组出射光线的偏振方向与所述起偏器的透光轴方向相同。
其中，检偏器的透光轴方向与起偏器的透光轴的方向相同。
本发明实施例提供的抬头显示装置的设计方法通过确定使光波导组件的出瞳亮度最大的入瞳光线的偏振方向；将检偏器的透光轴方向，设置为与使光波导组件的出瞳亮度最大的入瞳光线的偏振方向相同；根据所述检偏器的透光轴方向，确定起偏器的透光轴方向，以及获取背光模组出射光线的偏振方向，其中所述背光模组出射光线的偏振方向与所述起偏器的透光轴方向相同。可以使背光模组出射光线的偏振方向与起偏器的透光轴方向相同，从而使亮度提升组件出射光线可以无损地透过起偏器，可以减少能量损失，提升光能利用率。
上述抬头显示装置的设计方法可用于设计本发明任意实施例所提供的抬头显示装置，具备抬头显示装置相应的有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例提供的抬头显示装置。由于上述所介绍的抬头显示装置由本发明实施例中的抬头显示装置的设计方法设计，故而基于本发明实施例中所介绍的抬头显示装置，本领域所属技术人员能够了解本实施例的抬头显示装置的具体设计方法以及其各种变化形式，所以在此对于如何设计本发明实施例中的抬头显示装置不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本发明实施例中的抬头显示装置或抬头显示装置的设计方法，都属于本申请所欲保护的范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种抬头显示装置，其特征在于，包括图像生成模块和光波导组件，所述光波导组件位于所述图像生成模块的出射路径上；
所述图像生成模块包括背光模组、起偏器、液晶盒和检偏器；所述背光模组出射光线的偏振方向被设置为与所述起偏器的透光轴方向相同；所述检偏器的透光轴方向被设置为与使所述光波导组件的出瞳亮度最大的入瞳光线的偏振方向相同。
2.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于，所述图像生成模块还包括凸透镜，所述凸透镜位于所述背光模组与所述起偏器之间。
3.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于，所述背光模组包括：
光源，沿第一方向产生照明光束；
亮度提升组件，位于所述光源的出射路径上，包括第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第三偏振分光棱镜、第四偏振分光棱镜、第一波片和第二波片；
所述第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第三偏振分光棱镜和第四偏振分光棱镜沿第二方向顺次排列，所述第一方向与所述第二方向不同；所述第一波片位于所述第一偏振分光棱镜的出光面一侧，所述第二波片位于所述第四偏振分光棱镜的出光面一侧。
4.根据权利要求3所述的抬头显示装置，其特征在于，所述光源包括多个灯珠，所述灯珠与所述亮度提升组件一一对应设置。
5.根据权利要求4所述的抬头显示装置，其特征在于，所述第一偏振分光棱镜与所述第四偏振分光棱镜关于所述灯珠出射光束的中心光轴对称；
所述第二偏振分光棱镜与所述第三偏振分光棱镜关于所述灯珠出射光束的中心光轴对称。
6.根据权利要求4所述的抬头显示装置，其特征在于，所述光源还包括全内反射透镜，所述全内反射透镜朝向所述灯珠的一侧设置凹槽；
沿所述第一方向，所述灯珠与所述凹槽正对。
7.根据权利要求2所述的抬头显示装置，其特征在于，所述图像生成模块还包括匀光膜，所述匀光膜位于所述凸透镜与所述起偏器之间。
8.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于，还包括透镜组，所述透镜组位于所述图像生成模块与所述光波导组件之间，包括多片半透半反透镜。
9.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于，所述光波导组件包括阵列光波导；或者，包括衍射光波导和光栅组件。
10.一种用于如权利要求1所述抬头显示装置的设计方法，其特征在于，包括：
确定使光波导组件的出瞳亮度最大的入瞳光线的偏振方向；
将检偏器的透光轴方向，设置为与使光波导组件的出瞳亮度最大的入瞳光线的偏振方向相同；
根据所述检偏器的透光轴方向，确定起偏器的透光轴方向以及获取背光模组出射光线的偏振方向，其中所述背光模组出射光线的偏振方向与所述起偏器的透光轴方向相同。
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| CN202310644532.8A CN116594183A (zh) | 2023-06-01 | 2023-06-01 | 一种抬头显示装置及其设计方法 |
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2023
- 2023-06-01 CN CN202310644532.8A patent/CN116594183A/zh active Pending
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