CN116774444A - 光机模块及抬头显示器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及抬头显示技术领域，具体而言，涉及一种光机模块及抬头显示器。光机模块包括液晶显示屏、光源和分光镜，其中，光源和分光镜依次沿第一光轴设置，分光镜和液晶显示屏依次沿第二光轴设置；分光镜包括第一分光膜和第二分光膜，第一分光膜和第二分光膜在液晶显示屏上的正投影的至少部分不重合，第一分光膜用于反射光源发出的光线中的部分，第一分光膜还用于透射光源发出的光线中的部分至第二分光膜；第二分光膜用于反射光线至液晶显示屏。本公开的光机模块及抬头显示器可以缩小光机模块在液晶显示屏的厚度方向的尺寸。

Description

光机模块及抬头显示器

技术领域

本公开涉及抬头显示技术领域，具体而言，涉及一种光机模块及抬头显示器。

背景技术

抬头显示(Head Up Display)，又称平视显示，简称HUD。抬头显示的作用主要就是把时速、导航等重要的行车信息，投影到驾驶员前面的成像板或风挡玻璃上，让驾驶员尽量做到不低头、不转头就能看到时速、导航等重要的驾驶信息，能够有效地提高行车的安全性。

抬头显示器通过光机模块生成并发射需要投影的图案，光机模块包括光源与液晶显示屏，光源发出的照明光线经过液晶显示屏后转化为有亮度的成像光线。在现有技术中，光源的出光方向与液晶显示屏的入光方向相一致，导致光机模块在液晶显示屏的厚度方向尺寸较大，不利于空间布置。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种光机模块及抬头显示器，使光源的出光方向与液晶显示屏的入光方向不平行，从而可以缩小光机模块在液晶显示屏的厚度方向的尺寸。

根据本公开的一个方面，提供一种光机模块，包括：液晶显示屏、光源和分光镜，其中，

光源和分光镜依次沿第一光轴设置，分光镜和液晶显示屏依次沿第二光轴设置；

分光镜包括第一分光膜和第二分光膜，第一分光膜和第二分光膜在液晶显示屏上的正投影的至少部分不重合，

第一分光膜用于反射光源发出的光线中的部分，第一分光膜还用于透射光源发出的光线中的部分至第二分光膜；

第二分光膜用于反射光线至液晶显示屏。

在本公开的一种示例性实施方式中，第一分光膜和第二分光膜相平行。

在本公开的一种示例性实施方式中，第一光轴与第二光轴相垂直，第一分光膜与第一光轴的夹角为45度，以使第一分光膜将光源发出的光线中的部分反射至液晶显示屏。

在本公开的一种示例性实施方式中，光源发出的光线包括第一偏振态的光线与第二偏振态的光线，第一分光膜用于反射第一偏振态的光线并透射第二偏振态的光线；

光机模块还包括偏振转换器件，偏振转换器件包括四分之一波片和反射镜，四分之一波片用于改变光线的偏振态，反射镜用于将经过四分之一波片透射的光线反射至四分之一波片。

在本公开的一种示例性实施方式中，第二分光膜用于反射第一偏振态的光线并透射第二偏振态的光线；光源、分光镜、四分之一波片和反射镜依次沿第一光轴设置。

在本公开的一种示例性实施方式中，

第一光轴与第二光轴相垂直，分光镜还包括分光三角棱镜与反射三角棱镜，分光三角棱镜的横截面为等腰三角形，分光三角棱镜的底面与第一光轴平行，分光三角棱镜的顶角朝向液晶显示屏突出，第一分光膜设于分光三角棱镜靠近光源的斜面，第二分光膜设于分光三角棱镜背离光源的斜面；

反射三角棱镜的横截面为直角三角形，反射三角棱镜的斜面与分光三角棱镜背离光源的斜面相邻，四分之一波片设于反射三角棱镜与第一光轴相垂直的直角面，反射镜设于四分之一波片背离光源的一侧。

在本公开的一种示例性实施方式中，第二分光膜用于至少反射第二偏振态的光线至液晶显示屏；反射镜、四分之一波片、分光镜和液晶显示屏依次沿第二光轴设置。

在本公开的一种示例性实施方式中，

第一光轴与第二光轴相垂直，分光镜还包括分光三角棱镜与反射三角棱镜，分光三角棱镜的横截面为等腰三角形，分光三角棱镜的底面与第一光轴平行，且分光三角棱镜的底面与液晶显示屏相邻，第一分光膜设于分光三角棱镜靠近光源的斜面，第二分光膜设于分光三角棱镜背离光源的斜面；

反射三角棱镜的横截面为直角三角形，反射三角棱镜的斜面与分光三角棱镜靠近光源的斜面相邻，四分之一波片设于反射三角棱镜与第二光轴相垂直的直角面，反射镜设于四分之一波片背离液晶显示屏的一侧。

在本公开的一种示例性实施方式中，第一分光膜与第二分光膜的夹角大于90°，第一分光膜与第二光轴的夹角等于第二分光膜与第二光轴的夹角。

在本公开的一种示例性实施方式中，第一分光膜和第二分光膜在液晶显示屏上的正投影不重合，且第一分光膜远离光源的一端与第二分光膜靠近光源的一端在液晶显示屏上的正投影重合。

根据本公开的另一个方面，提供一种抬头显示器，包括：

上述任意一项的光机模块；

光传输模块，用于接收自光机模块的液晶显示屏出射的成像光线，并将成像光线投射至抬头显示器外部。

本公开的光机模块及抬头显示器，光源的出光方向与液晶显示屏的入光方向不平行，从而可以将光源布置在液晶显示屏侧部，缩小光机模块在液晶显示屏的厚度方向的尺寸。光机模块在工作时，由于第一分光膜和第二分光膜在液晶显示屏上的正投影的至少部分不重合，即，第一分光膜和第二分光膜可以分别反射照明光线至液晶显示屏的不同区域，与使用一个反射元件相比，可以在不增大分光镜在第二光轴方向的尺寸的同时，扩大对液晶显示屏提供照明光线的面积；或是在对液晶显示屏提供照明光线的面积固定的情况下，缩短分光镜在第二光轴方向的尺寸。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

为了更好地理解本公开，可参考在下面的附图中示出的实施例。在附图中的部件未必是按比例的，并且相关的元件可能省略，以便强调和清楚地说明本公开的技术特征。另外，相关要素或部件可以有如本领域中已知的不同的设置。此外，在附图中，同样的附图标记在各个附图中表示相同或类似的部件。其中：

图1为现有技术中一种光机模块的示意图；

图2为本公开光机模块的一种示例性实施方式的示意图；

图3为本公开光机模块的另一种示例性实施方式的示意图；

图4为本公开光机模块的一种示例性实施方式中二分之一波片的示意图；

图5为本公开光机模块的又一种示例性实施方式的示意图；

图6为本公开光机模块的一种示例性实施方式中液晶显示屏上照度的示意图；

图7为本公开光机模块的再一种示例性实施方式的示意图；

图8为本公开抬头显示器的一种示例性实施方式的示意图。

附图标记说明如下：

1、光机模块；2、第一反光镜；3、第二反光镜；4、风挡玻璃；5、眼盒；

10、光源；11、照明器件；12、准直透镜；13、电路板；14、散热片；20、液晶显示屏；30、分光镜；31、第一分光膜；32、第二分光膜；301、第一三角棱镜；302、第二三角棱镜；303、过渡棱镜；304、分光三角棱镜；305、反射三角棱镜；40、偏振转换器件；41、四分之一波片；42、反射镜；50、二分之一波片。

具体实施方式

下面将结合本公开示例实施例中的附图，对本公开示例实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。本文中的描述的示例实施例仅仅是用于说明的目的，而并非用于限制本公开的保护范围，因此应当理解，在不脱离本公开的保护范围的情况下，可以对示例实施例进行各种修改和改变。

除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

本公开的描述中，用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思，并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

抬头显示器通过光机模块1生成并发射需要投影的图案，光机模块1通常包括光源10与液晶显示屏20，光源10发出的照明光线经过液晶显示屏20后转化为有亮度的成像光线。光机模块1除可以应用于风挡式抬头显示器，AR抬头显示器等以外，还可以应用于头盔、眼镜等近眼显示设备。

参考图1所示，提供一种现有技术中的光机模块1，包括光源10与液晶显示屏20。光源10可以包括照明器件11以及准直透镜12，照明器件11、准直透镜12与液晶显示屏20均沿一条光轴布置，照明器件11发出的光线经准直透镜12准直后向液晶显示屏20提供照明光线。此外，光机模块1还可以包括电路板13、散热片14等结构。电路板13与散热片14也沿上述光轴布置。该方案在液晶显示屏20的厚度方向器件较多，总的厚度尺寸较大，不利于空间布置。

针对上述问题，根据本公开的一个方面，提供一种光机模块1，包括：液晶显示屏20、光源10和分光镜30。其中，请参考图2及图3所示，光源10和分光镜30依次沿第一光轴设置，分光镜30和液晶显示屏20依次沿第二光轴设置。分光镜30包括第一分光膜31和第二分光膜32，第一分光膜31和第二分光膜32在液晶显示屏20上的正投影的至少部分不重合。第一分光膜31用于反射光源10发出的光线中的部分，第一分光膜31还用于透射光源10发出的光线中的部分至第二分光膜32；第二分光膜32用于反射光线至液晶显示屏20。

本公开的光机模块1，光源10的出光方向沿第一光轴，液晶显示屏20的入光方向沿第二光轴，光源10的出光方向与液晶显示屏20的入光方向不平行，从而可以将光源10布置在液晶显示屏20侧部，缩小光机模块1在液晶显示屏20的厚度方向的尺寸。本公开的光机模块1在工作时，光源10用于提供照明光线，照明光线射至第一分光膜31后，部分光线可以反射至液晶显示屏20，部分光线透射经过第一分光膜31并射至第二分光膜32，并在第二分光膜32处反射至液晶显示屏20。由于第一分光膜31和第二分光膜32在液晶显示屏20上的正投影的至少部分不重合，即，第一分光膜31和第二分光膜32可以分别反射照明光线至液晶显示屏20的不同区域，与使用一个反射元件相比，可以在不增大分光镜30在第二光轴方向的尺寸的同时，扩大对液晶显示屏20提供照明光线的面积；或是在对液晶显示屏20提供照明光线的面积固定的情况下，缩短分光镜30在第二光轴方向的尺寸。

第一分光膜31可以为部分反射膜。具体的，第一分光膜31可以为金属分光膜、介质分光膜或偏振分光膜等。在本公开的一种示例性实施方式中，参考图2所示，第一分光膜31和第二分光膜32可以相互平行，从而使得光线可以在第一分光膜31和第二分光膜32的表面以相同的角度反射至液晶显示屏20。例如，第一分光膜31的反射率为50％，第一分光膜31的透过率为50％；第二分光膜32的反射率为100％。在另一种示例性实施方式中，第二分光膜32也为部分反射膜，第二分光膜32的反射率高于第一分光膜31的反射率，例如，第二分光膜32的反射率等于或大于85％。

在本公开的一种示例性实施方式中，分光镜30还可以包括第三分光膜，第一分光膜31、第二分光膜32与第三分光膜依次沿第一光轴设置，且第一分光膜31、第二分光膜32与第三分光膜均互相平行。第一分光膜31、第二分光膜32和第三分光膜各自在液晶显示屏20上的正投影的至少部分互不重合。第二分光膜32为部分反射膜，第二分光膜32用于透射部分光线至第三分光膜，第三分光膜用于反射光线至液晶显示屏20。例如，第一分光膜31的反射率为33％，第二分光膜32的反射率为50％，第三分光膜的反射率为100％。在另一种示例性实施方式中，第三分光膜也为部分反射膜，第三分光膜的反射率高于第二分光膜32的反射率，第二分光膜32的反射率高于第一分光膜31的反射率，例如，第三分光膜的反射率等于或大于85％。

第一分光膜31、第二分光膜32与第三分光膜可以分别反射照明光线至液晶显示屏20的不同区域，更进一步地扩大对液晶显示屏20提供照明光线的面积。或是在对同样大小的液晶显示屏20进行照明的情况下，使每层分光膜在第二光轴方向的尺寸均可以更小。在其他示例性实施方式中，分光镜30还可以包括更多层分光膜，各分光镜30在液晶显示屏20上的正投影的至少部分互不重合，在此不再赘述。

第一光轴与第二光轴互不平行，例如，第一光轴与第二光轴可以相互垂直。在本公开的一种示例性实施方式中，第一分光膜31和第二分光膜32相互平行，且第一分光膜31与第一光轴的夹角为45度，以使第一分光膜31将光源10发出的光线中的部分反射至液晶显示屏20。第一分光膜31可以为单色分光膜或中性分光膜，第一分光膜31的具体形式可以为胶片型分光镜30，或为在玻璃基片的一侧沉积一层薄金属膜制成的平板分光镜30，或在两玻璃基片的胶合面上沉积一层薄金属膜制成的胶合平板分光镜30。

在一种示例性实施方式中，参考图2所示，分光镜30可以由第一三角棱镜301、第二三角棱镜302与过渡棱镜303胶合而成，第一三角棱镜301、第二三角棱镜302与过渡棱镜303的轴线与第一光轴和第二光轴均垂直。第一三角棱镜301和第二三角棱镜302的横截面均为等腰直角三角形，且第一三角棱镜301和第二三角棱镜302的横截面的尺寸相同。过渡棱镜303的横截面为平行四边形，且过渡棱镜303沿第一光轴方向的相对两面分别与第一三角棱镜301和第二三角棱镜302的斜面相贴，形成两个胶合面。第一三角棱镜301、第二三角棱镜302与过渡棱镜303通过上述两个胶合面胶合为一体，第一分光膜31和第二分光膜32分别设于第一三角棱镜301和第二三角棱镜302的斜面上，第一分光膜31和第二分光膜32可以贴设于第一三角棱镜301和第二三角棱镜302的斜面上，也可以通过镀膜的方式设于第一三角棱镜301和第二三角棱镜302的斜面上。

在本公开的一种示例性实施方式中，光源10发出的光线包括第一偏振态的光线与第二偏振态的光线，第一分光膜31用于反射第一偏振态的光线并透射第二偏振态的光线。光机模块1还包括偏振转换器件40，偏振转换器件40包括四分之一波片41和反射镜42，四分之一波片41用于改变光线的偏振态，反射镜42用于将经过四分之一波片41透射的光线反射至四分之一波片41。第一分光膜31具有偏振分光特性，可用于反射第一偏振态的光线并透射第二偏振态的光线，在下面的描述中，以S偏振态作为第一偏振态、P偏振态作为第二偏振态进行阐述，实际应用中，也可以是第一偏振态为P偏振态、第二偏振态为S偏振态。

光源10可以包括发光二极管(Light Emitting Diode，LED)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)或其他可以发出照明光线的照明器件11，上述光机模块1在工作时，光源10发出的照明光线包括S偏振态的光线与P偏振态的光线。

在本公开的一种示例性实施方式中，第二分光膜也用于反射第一偏振态的光线并透射第二偏振态的光线，即，第二分光膜也用于反射S偏振态的光线并透射P偏振态的光线。参考图3及图5所示，S偏振态的光线射至第一分光膜31时，被反射至液晶显示屏20；P偏振态的光线经过偏振转换器件40后，经过两次四分之一波片41而转换为S偏振态的光线，从而可以被第二分光膜32反射至液晶显示屏20。液晶显示屏20仅能透过一种偏振态的光线，以液晶显示屏20仅能透过S偏振态的光线为例，现有技术中的光源10发出的光线中仅有S偏振态的光线可以形成有效照明，照明效率较低，而上述光机模块1可以将光源10发出的P偏振态的光线转化为S偏振态的光线用于照明，因而可以提高照明效率。

同理，在本公开的一种示例性实施方式中，液晶显示屏20仅能透过P偏振态的光线，参考图4所示，在液晶显示屏20入光侧设置有二分之一波片50，可以将S偏振态的光线转化为P偏振态的光线，为液晶显示屏20提供照明。由此可见，液晶显示屏20透过的光线的偏振态的不同，并不影响本公开示例性实施方式技术效果的实现。

在本公开的一种示例性实施方式中，参考图3所示，光源10、分光镜30和偏振转换器件40依次沿第一光轴设置。具体的，光源10、第一分光膜31、第二分光膜32、四分之一波片41和反射镜42依次沿第一光轴设置，四分之一波片41与反射镜42均与第一光轴垂直。

例如，第一分光膜31、第二分光膜32均可以为平板型偏振分光膜，第一光轴与第二光轴可以相互垂直，第一分光膜31和第二分光膜32也可以相互垂直，且第一分光膜31远离光源10的一端与第二分光膜32靠近光源10的一端相接。第一分光膜31与第一光轴的夹角为45°，且第一分光膜31远离光源10的一端到液晶显示屏20的距离小于第一分光膜31靠近光源10的一端到液晶显示屏20的距离。

又例如，分光镜30也可以为胶合棱镜，具体的，参考图3所示，分光镜30还包括分光三角棱镜304与反射三角棱镜305，分光三角棱镜304与反射三角棱镜305均可以为玻璃或塑料棱镜，且分光三角棱镜304与反射三角棱镜305的轴线均与第一光轴和第二光轴所在的平面相垂直。本公开所述棱镜的横截面，指棱镜的与棱镜自身轴线垂直的截面。

分光三角棱镜304的横截面可以为等腰三角形，分光三角棱镜304的底面与第一光轴平行，分光三角棱镜304的顶角朝向液晶显示屏20突出，第一分光膜31设于分光三角棱镜304靠近光源10的斜面，第二分光膜32设于分光三角棱镜304背离光源10的斜面。反射三角棱镜305的横截面为直角三角形，反射三角棱镜305的斜面与分光三角棱镜304背离光源10的斜面相邻，四分之一波片41设于反射三角棱镜305与第一光轴相垂直的直角面，反射镜42设于四分之一波片41背离光源10的一侧。第一分光膜31和第二分光膜32可以贴设于分光三角棱镜304的斜面，也可以通过镀膜的方式设于分光三角棱镜304的斜面。四分之一波片41可以贴附于反射三角棱镜305的直角面，反射镜42也可以贴附于四分之一波片41背离光源10的一侧。

在一种示例性实施方式中，分光镜30也可以由三个等腰直角棱镜胶合而成，参考图3所示。光路原理与前述示例性实施方式相同，在此不再赘述。特别的，棱镜的胶合面可以采用折射率与玻璃吻合的光学胶，或采用折射率与玻璃匹配的液体薄膜实现棱镜的胶合。

光源10发出的包含S偏振态与P偏振态的光线以45°的入射角照射至第一分光膜31后，S偏振态的光线被第一分光膜31反射，垂直入射液晶显示屏20。P偏振态的光线透射经过第一分光膜31与第二分光膜32，第一次经过四分之一波片41后，光线的两个互相正交的偏振分量产生四分之一波长相位差，从而由线偏振光变为圆偏振光或椭圆偏振光；经过反射镜42反射回四分之一波片41后，两个分量再次叠加四分之一波长相位差，共产生二分之一波长相位差，从而使合成的光为线偏振光，且偏振方向发生变化，变为S偏振态的光线。经过偏振转换器件40转换成的S偏振态的光线在第二分光膜32的表面被第二分光膜32反射，垂直入射液晶显示屏20。

在上述示例性实施方式中，第一分光膜31和第二分光膜32在液晶显示屏20上的正投影不重合，且第一分光膜31远离光源10的一端与第二分光膜32靠近光源10的一端在液晶显示屏20上的正投影重合，从而可以为液晶显示屏20提供均匀照明。由于第一分光膜31和第二分光膜32相互垂直，光源10光线以45°的入射角入射第一分光膜31，因此第一分光膜31和第二分光膜32反射的照明光线均可以垂直入射液晶显示屏20，使液晶显示屏20具有良好的显示性能；且可以将入射光束的面积扩大为两倍入射至液晶显示屏20。

在一种示例性实施方式中，第一分光膜31和第二分光膜32也可以不垂直，例如，第一分光膜31和第二分光膜32的夹角大于90°。参考图5所示，第一分光膜31和第二分光膜32分别反射的光线在液晶显示屏20的中心区域叠加。图6展示了第一分光膜31反射的光线在区域1范围内的照度与第二分光膜32反射的光线在区域2范围内的照度，横坐标表示液晶显示屏20在第一光轴方向的长度，纵坐标表示照度。左侧点线所示的曲线表示第一分光膜31反射的光线在区域1范围内的照度，右侧虚线所示的曲线表示第二分光膜32反射的光线在区域2范围内的照度。实线所示的曲线表示二者叠加后在液晶显示屏20上的照度。

可以看出，区域1与区域2的边缘处照度较低，亮度较暗。通过使第一分光膜31和第二分光膜32的夹角大于90°，可以将区域1与区域2相互临近的边缘重叠，以提高液晶显示屏20的中心区域的照度。此外，第一分光膜31和第二分光膜32的夹角增大，结合图5可以看出，在分光镜30在第一光轴方向的尺寸L不变的情况下，分光镜30在第二光轴方向的厚度d与第一分光膜31和第二分光膜32的夹角α有关。具体的，存在关系因此，第一分光膜31和第二分光膜32的夹角大于90°，还可以在分光镜30在第二光轴方向的厚度d不变的情况下扩大对液晶显示屏20提供照明光线的面积，或是在分光镜30在第一光轴方向的尺寸L不变的情况下缩短光机模块1在第二光轴方向的厚度d。

在另一种示例性实施方式中，第一分光膜31和第二分光膜32的夹角也可以小于90°，根据第一分光膜31反射的光线在区域1范围内的照度与第二分光膜32反射的光线在区域2范围内的照度，调整第一分光膜31和第二分光膜32的夹角，可以改善液晶显示上照明光线的均匀性。

在本公开的一种示例性实施方式中，第二分光膜可以用于至少反射第二偏振态的光线至液晶显示屏，即，第二分光膜用于反射P偏振态的光线。参考图7所示，光源10发出的包含S偏振态与P偏振态的光线以45°的入射角照射至第一分光膜31后，S偏振态的光线被第一分光膜31反射，第一次经过四分之一波片41后，由线偏振光变为圆偏振光或椭圆偏振光；经过反射镜42反射回四分之一波片41后，两个分量再次叠加四分之一波长相位差，变为P偏振态的光线，垂直入射液晶显示屏20。P偏振态的光线透射经过第一分光膜31后，在第二分光膜32的表面被第二分光膜32反射，垂直入射液晶显示屏20。

参考图7所示，反射镜42、四分之一波片41、分光镜30和液晶显示屏20依次沿第二光轴设置，四分之一波片41与反射镜42均与第二光轴垂直。例如，第一分光膜31可以为平板型偏振分光膜，第二分光膜32也可以为平板型偏振分光膜，且能够透过第二分光膜32的光线的偏振态与能够透过第一分光膜31的光线的偏振态相反；或者，第二分光膜32可以为反射膜，即，第二分光膜32既可以反射S偏振态的光线，也可以反射P偏振态的光线。第一光轴与第二光轴可以相互垂直，第一分光膜31和第二分光膜32也可以相互垂直，且第一分光膜31远离光源10的一端与第二分光膜32靠近光源10的一端相接，第一分光膜31与第一光轴的夹角为45°。第一分光膜31远离光源10的一端到液晶显示屏20的距离大于第一分光膜31靠近光源10的一端到液晶显示屏20的距离。

又例如，分光镜30可以为胶合棱镜，具体的，参考图7所示，分光镜30还包括分光三角棱镜304与反射三角棱镜305，分光三角棱镜304的横截面为等腰三角形，分光三角棱镜304的底面与第一光轴平行，且分光三角棱镜304的底面与液晶显示屏20相邻。第一分光膜31设于分光三角棱镜304靠近光源10的斜面，第二分光膜32设于分光三角棱镜304背离光源10的斜面，且第二分光膜32的反射面朝向光源10。反射三角棱镜305的横截面为直角三角形，反射三角棱镜305的斜面与分光三角棱镜304靠近光源10的斜面相邻，四分之一波片41设于反射三角棱镜305与第二光轴相垂直的直角面，反射镜42设于四分之一波片41背离液晶显示屏20的一侧。

第一分光膜31、第二分光膜32、四分之一波片41与反射镜42在棱镜上的设置方式以及棱镜的材质、胶合方式可以参考前述示例性实施方式，在此不再赘述。第一分光膜31和第二分光膜32也可以不垂直，例如第一分光膜31和第二分光膜32的夹角可以大于90°或小于90°。

在本公开的一种示例性实施方式中，光源10还包括准直元件，准直元件设于照明器件11与第一反射膜之间。具体的，准直元件可以设于照明器件11的出光侧。准直元件用于对照明器件11出射的光线进行准直和匀光，照明器件11出射的发散光经过准直元件后，形成发散角度较小，接近平行的光线，并入射第一分光膜31。准直元件可以包括透镜、反光镜、导光管、棱镜等，本公开对此不作特殊限定。在本公开的一种示例性实施方式中，光源10由多个照明器件11和准直元件阵列排布而成，以扩大照明光束的面积。

根据本公开的另一个方面，提供一种抬头显示器。抬头显示器至少包括光机模块1与光传输模块。其中，光机模块1可参考前述示例性实施方式，或可在不冲突的前提下采用上述示例性实施方式的组合；光传输模块用于接收自光机模块1的液晶显示屏20出射的成像光线，并将成像光线投射至抬头显示器外部。

抬头显示器可以广泛应用于各种类型的交通工具上，在本公开的示例性描述中，仅以车载场景为例进行说明，本领域技术人员应当理解的是，本公开示例性实施方式的抬头显示器也可以应用于例如环卫车、消防车、军用车辆上，当然，也可应用于船舶、航空等领域。

抬头显示器通常可以包括壳体、光机模块1与光传输模块。抬头显示器的光机模块1与光传输模块均可设于壳体内。在本公开的一种示例性实施方式中，光传输模块可以包括由一个或多个反光镜组成的反光镜系统，反光镜系统将光机模块1的液晶显示屏20出射的成像光线进行转折、压缩以及优化，并使其投射至车辆的前风挡玻璃4或其他成像屏上，再通过前风挡玻璃4或成像屏反射至驾驶员眼睛，在驾驶员眼盒5范围内成虚像。例如，参考图8所示，反光镜系统包括第一反光镜2与第二反光镜3，第一反光镜2与第二反光镜3相对地设置于壳体内。光机模块1的液晶显示屏20出射的成像光线依次经过第一反光镜2以及第二反光镜3的反射，投射至汽车的风挡玻璃4上。

在本公开的一种示例性实施方式中，光传输模块可以包括光波导，光波导可以具有耦入区与耦出区，光波导用于在耦入区耦入液晶显示屏20出射的成像光线，并使成像光线自耦入区传输至耦出区，成像光线在耦出区离开光波导并出射至风挡玻璃4。光波导可为几何光波导，如锯齿光波导、阵列光波导等；光波导也可为衍射光波导，如表面浮雕光栅光波导或体全息光波导等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的保护范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (11)

1.一种光机模块，其特征在于，包括：液晶显示屏、光源和分光镜，其中，

所述光源和所述分光镜依次沿第一光轴设置，所述分光镜和所述液晶显示屏依次沿第二光轴设置；

所述分光镜包括第一分光膜和第二分光膜，所述第一分光膜和所述第二分光膜在所述液晶显示屏上的正投影的至少部分不重合，

所述第一分光膜用于反射所述光源发出的光线中的部分，所述第一分光膜还用于透射所述光源发出的光线中的部分至所述第二分光膜；

所述第二分光膜用于反射光线至所述液晶显示屏。

2.根据权利要求1所述的光机模块，其特征在于，所述第一分光膜和所述第二分光膜相平行。

3.根据权利要求2所述的光机模块，其特征在于，所述第一光轴与所述第二光轴相垂直，所述第一分光膜与所述第一光轴的夹角为45度，以使所述第一分光膜将所述光源发出的光线中的部分反射至所述液晶显示屏。

4.根据权利要求1所述的光机模块，其特征在于，

所述光源发出的光线包括第一偏振态的光线与第二偏振态的光线，所述第一分光膜用于反射第一偏振态的光线并透射第二偏振态的光线；

所述光机模块还包括偏振转换器件，所述偏振转换器件包括四分之一波片和反射镜，所述四分之一波片用于改变光线的偏振态，所述反射镜用于将经过所述四分之一波片透射的光线反射至所述四分之一波片。

5.根据权利要求4所述的光机模块，其特征在于，

所述第二分光膜用于反射第一偏振态的光线并透射第二偏振态的光线；

所述光源、所述分光镜、所述四分之一波片和所述反射镜依次沿所述第一光轴设置。

6.根据权利要求5所述的光机模块，其特征在于，

所述第一光轴与所述第二光轴相垂直，所述分光镜还包括分光三角棱镜与反射三角棱镜，所述分光三角棱镜的横截面为等腰三角形，所述分光三角棱镜的底面与所述第一光轴平行，所述分光三角棱镜的顶角朝向所述液晶显示屏突出，所述第一分光膜设于所述分光三角棱镜靠近所述光源的斜面，所述第二分光膜设于所述分光三角棱镜背离所述光源的斜面；

所述反射三角棱镜的横截面为直角三角形，所述反射三角棱镜的斜面与所述分光三角棱镜背离所述光源的斜面相邻，所述四分之一波片设于所述反射三角棱镜与所述第一光轴相垂直的直角面，所述反射镜设于所述四分之一波片背离所述光源的一侧。

7.根据权利要求4所述的光机模块，其特征在于，

所述第二分光膜用于至少反射第二偏振态的光线至所述液晶显示屏；

所述反射镜、所述四分之一波片、所述分光镜和所述液晶显示屏依次沿所述第二光轴设置。

8.根据权利要求7所述的光机模块，其特征在于，

所述第一光轴与所述第二光轴相垂直，所述分光镜还包括分光三角棱镜与反射三角棱镜，所述分光三角棱镜的横截面为等腰三角形，所述分光三角棱镜的底面与所述第一光轴平行，且所述分光三角棱镜的底面与所述液晶显示屏相邻，所述第一分光膜设于所述分光三角棱镜靠近所述光源的斜面，所述第二分光膜设于所述分光三角棱镜背离所述光源的斜面；

所述反射三角棱镜的横截面为直角三角形，所述反射三角棱镜的斜面与所述分光三角棱镜靠近所述光源的斜面相邻，所述四分之一波片设于所述反射三角棱镜与所述第二光轴相垂直的直角面，所述反射镜设于所述四分之一波片背离所述液晶显示屏的一侧。

9.根据权利要求4所述的光机模块，其特征在于，所述第一分光膜与所述第二分光膜的夹角大于90°，所述第一分光膜与所述第二光轴的夹角等于所述第二分光膜与所述第二光轴的夹角。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的光机模块，其特征在于，所述第一分光膜和所述第二分光膜在所述液晶显示屏上的正投影不重合，且所述第一分光膜远离所述光源的一端与所述第二分光膜靠近所述光源的一端在所述液晶显示屏上的正投影重合。

11.一种抬头显示器，其特征在于，包括：

权利要求1至10中任一项所述的光机模块；

光传输模块，用于接收自所述光机模块的液晶显示屏出射的成像光线，并将所述成像光线投射至所述抬头显示器外部。