CN116841046A - 一种用于轨道交通的抬头显示设备及其光路装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于轨道交通的抬头显示设备及其光路装置，光路装置包括：底座组件，包括底座及底板，底板可活动的设置于底座上；光路组件，安装在底板上，光路组件用于接收入射光线并形成投影图像；摇把，分别连接底座及底板，以使得摇把转动并带动光路组件相对于底座运动时，调节光路组件接收入射光线的接收位置，进而调节投影图像的显示区域，避免投影图像无法显示的问题。

Description

一种用于轨道交通的抬头显示设备及其光路装置

技术领域

本申请涉及抬头显示技术领域，具体是涉及一种用于轨道交通的抬头显示设备及其光路装置。

背景技术

抬头显示(HUD，Head Up Display)技术是通过接收入射光线并反射成像的原理，通过挡风玻璃或特制的透明成像窗反射成像，将重要的行车信息投射在驾驶员的视线前方，驾驶员无需低头查看仪表等，可以避免驾驶员在驾驶过程中低头看仪表盘所导致的分心，从而能保证驾驶安全。

现有技术中，抬头显示设备的接收入射光线的接收位置一般是不可调节的，这就导致投影的图像的显示区域无法调节，从而可能导致部分投影图像无法显示。

发明内容

本申请主要是提供一种用于轨道交通的抬头显示设备及其光路装置，能够避免投影图像无法显示的问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种光路装置，用于轨道交通的抬头显示设备，所述光路装置包括：底座组件，包括底座及底板，所述底板可活动的设置于所述底座上；光路组件，安装在所述底板上，所述光路组件用于接收入射光线并形成投影图像；摇把，分别连接所述底座及所述底板，以使得所述摇把转动并带动所述光路组件相对于所述底座运动时，调节所述光路组件接收所述入射光线的接收位置。

在一具体实施方式中，所述光路组件包括扩散单元及偏光单元，所述扩散单元设置于所述入射光线的出光路径上，以接收所述入射光线并形成第一扩散光线，所述偏光单元设置于所述第一扩散光线的出光路径上，以接收所述第一扩散光线的并形成投影图像。

在一具体实施方式中，所述扩散单元包括第二反射镜机构及扩散机构，所述扩散机构设置于所述入射光线的出光路径上，以使得所述入射光线穿过所述扩散机构并形成第二扩散光线，所述第二反射镜机构设置于所述第二扩散光线的出光路径上，以接收所述第二扩散光线的并形成所述第一扩散光线。

在一具体实施方式中，所述偏光单元包括第三反射镜机构及偏光机构，所述第三反射镜机构设置于所述第一扩散光线的出光路径上，以接收所述第一扩散光线的并形成第三扩散光线，所述偏光机构设置于所述第三扩散光线的出光路径上，以使得所述第三扩散光线穿过所述偏光机构并形成投影图像。

在一具体实施方式中，所述摇把包括摇把本体及丝杆本体，所述摇把本体与所述底座转动连接，所述丝杆本体与所述摇把本体固定连接且穿设于所述底板，以使得所述摇把本体相对于所述底座转动时，所述底板沿所述丝杆本体的延伸方向移动。

在一具体实施方式中，所述底座组件还包括限位件，所述限位件与所述底座及所述底板中的一个连接，所述底座及所述底板中的另一个设有限位部，所述限位件与所述限位部配合设置。

在一具体实施方式中，所述限位部为限位槽，所述限位槽朝向所述丝杆本体的延伸方向延伸设置。

在一具体实施方式中，所述底座与所述底板之间设有滚动件。

在一具体实施方式中，所述底座设有安装槽，所述滚动件设置于所述安装槽内且凸出于所述底座，所述底板承载于所述滚动件上。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种用于轨道交通的抬头显示设备，所述抬头显示设备包括所述的光路装置。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请实施方式提供的光路装置包括：底座组件，包括底座及底板，所述底板可活动的设置于所述底座上；光路组件，安装在所述底板上，所述光路组件用于接收入射光线并形成投影图像；摇把，分别连接所述底座及所述底板，以使得所述摇把转动并带动所述光路组件相对于所述底座运动时，调节所述光路组件接收所述入射光线的接收位置，进而调节投影图像的显示区域，避免投影图像无法显示的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式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申请的一些实施方式，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。

图1是申请提供的用于轨道交通的抬头显示设备实施方式的立体结构示意图；

图2是图1中抬头显示设备的分解结构示意图；

图3是图2中底板组件的立体结构示意图；

图4是图3中底板组件的分解结构示意图；

图5是图1中光路装置的光路示意图；

图6是图2中光源单元的分解结构示意图；

图7是图2中第一反射镜单元的分解结构示意图；

图8是图2中扩散单元的立体结构示意图；

图9是图8中第二反射镜支架的分解结构示意图；

图10是图8中扩散机构的分解结构示意图；

图11是图10中扩散机构与第二反射镜支架在F-F向上的截面示意图；

图12是图2中第三反射镜机构的立体结构示意图；

图13是图4中M部分的放大示意图；

图14是图3中底座与底板在N-N向上的截面示意图；

图15是图13中限位件的立体结构示意图；

图16是图3中摇把的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施方式仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施方式仅为本申请的部分实施方式而非全部实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，方式如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施方式中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。方式如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施方式”意味着，结合实施方式描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施方式中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施方式，也不是与其它实施方式互斥的独立的或备选的实施方式。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施方式可以与其它实施方式相结合。

请一并参阅图1及图2，图1是申请提供的用于轨道交通的抬头显示设备10实施方式的立体结构示意图，图2是图1中抬头显示设备10的分解结构示意图，本实施方式中的抬头显示设备10包括光路装置30。

其中，光路装置30包括底板组件20及光路组件30a。

请一并参阅图3及图4，图3是图2中底板组件20的立体结构示意图，图4是图3中底板组件20的分解结构示意图，其中，底板组件20形成第一出光口101。

具体的，在本实施方式中，底板组件20包括底座21及底板22，底座21形成有第一子口1011，底板22形成有第二子口1012，第一子口1011与第二子口1012共同形成第一出光口101。

请一并参阅图2及图5，图5是图1中光路装置30的光路示意图，光路组件30a安装在底板上，光路组件30a用于接收入射光线R2并形成投影图像。

其中，光路组件30a包括光源单元31、第一反射镜单元32、扩散单元33及偏光单元34。

其中，光源单元31与底板组件20连接并用于发出出射光线R1，在本实施方式中，光源单元31与底座21连接，底板22设置于底座21远离光源单元31的一侧。

请参阅图6，图6是图2中光源单元31的分解结构示意图，光源单元31包括光源壳311及光源312，光源壳311形成有安装空间102及与安装空间102连通的第二出光口103，光源312设置于安装空间102内，光源312发出的出射光线R1通过第二出光口103从光源壳311射出。

请一并参阅图2、图5及图7，图7是图2中第一反射镜单元32的分解结构示意图，第一反射镜单元32与光源单元31设置于底板组件20的同一侧且设置于出射光线R1的出光路径上，以使得第一反射镜单元32设接收出射光线R1并发出射向第一出光口101入射光线R2。

具体的，第一反射镜单元32包括第一反射镜支架321及第一反射镜322，第一反射镜支架321与光源单元31设置于底板组件20的同一侧并与底板组件20连接，在本实施方式中，也即第一反射镜支架321与底座21连接，第一反射镜322安装在第一反射镜支架321上且设置于出射光线R1的出光路径上，以使得第一反射镜322设接收出射光线R1并发出入射光线R2。

其中，第一反射镜支架321包括第一夹持件3211及第二夹持件3212，第一夹持件3211与底座21连接并与第二夹持件3212相对设置，以共同夹持第一反射镜322。

其中，第一夹持件3211且形成有容置槽104，第一反射镜322设置于容置槽104内，第二夹持件3212盖设于容置槽104，在实际应用中，可以先将第一反射镜322放置于容置槽104内，然后再将第二夹持件3212盖设于容置槽104。

可选的，第二夹持件3212与第一夹持件3211可拆卸连接，比如通过螺栓连接，通过这种方式，当需要将第一反射镜322取出时，将第二夹持件3212从第一夹持件3211上拆卸下来即可，提高拆卸便利性。

可选的，第一反射镜322相对于出射光线R1的光路方向呈倾斜设置。

可选的，第一反射镜322与出射光线R1的光路方向之间的夹角α1为30°～60°，也即30°≤α1≤60°，比如在本实施方式中，出射光线R1的光路方向与入射光线R2的光路方向相互垂直，那么α1＝45°。

请一并参阅图2、图5及图8，图8是图2中扩散单元33的立体结构示意图，扩散单元33设置于底板组件20远离第一反射镜单元32的一侧且设置于入射光线R2的出光路径上，以使得扩散单元33接收入射光线R2并形成第一扩散光线R3，在本实施方式中，扩散单元33与底板22连接。

其中，扩散单元33包括扩散机构331及第二反射镜机构332，扩散机构331设置于入射光线R2的出光路径上，以使得入射光线R2穿过扩散机构331并形成第二扩散光线R4，第二反射镜机构332设置于第二扩散光线R4的出光路径上，以使得第二反射镜机构332接收第二扩散光线R4并形成第一扩散光线R3。

其中，第二反射镜机构332包括第二反射镜支架332a及第二反射镜332b，第二反射镜332b安装在第二反射镜支架332a上并与第二反射镜支架332a形成与第一出光口101连通的扩散空间106，扩散机构331设置于扩散空间106内，也即入射光线R2先穿过第一出光口101并射向扩散空间106，然后扩散空间106内的扩散机构331接收入射光线R2，使得入射光线R2穿过扩散机构331形成第二扩散光线R4。

请参阅图9，图9是图8中第二反射镜支架332a的分解结构示意图，第二反射镜支架332a设有第一定位部3321，第二反射镜332b设有第二定位部3322，第一定位部3321与第二定位部3322配合设置，从而使得第二反射镜332b安装在第二反射镜支架332a上。

可选的，第一定位部3321与第二定位部3322中的一个为定位凸起，第一定位部3321与第二定位部3322中的另一个为与定位槽，在本实施方式中，第一定位部3321为定位凸起，第二定位部3322为定位槽。

其中，在本实施方式中，第一定位部3321的定位凸起呈台阶状设置，使得第二反射镜332b可直接搭载于第二反射镜支架332a上。

可选的，第二反射镜332b包括第一镜块3323及第二镜块3324，第一镜块3323与第二镜块3324拼接设置。

请参阅图10，图10是图8中扩散机构331的分解结构示意图，扩散机构331包括承载件3311、盖板3312及扩散片3313，承载件3311与第二反射镜支架332a连接且形成有安装槽107及与安装槽107连通的入光口108，扩散片3313设置于安装槽107内，盖板3312盖设于安装槽107且形成有透光口109，入射光线R2通过入光口108射向扩散片3313并形成第二扩散光线R4，第二扩散光线R4通过透光口109射向第二反射镜332b。

请参阅图11，图11是图10中扩散机构331与第二反射镜支架332a在F-F向上的截面示意图，其中，扩散机构331与第二反射镜支架332a连接并与第二反射镜支架332b呈可调节设置。

具体的，第二反射镜支架332a设有调节槽110，第二反射镜机构332还包括紧固件332c，紧固件332c穿设于调节槽110与扩散机构331螺纹连接。

可选的，调节槽110沿第一出光口101的开口方向延伸设置，以使得紧固件332c可调节扩散机构331与第一出光口101之间的距离。

请一并参阅图2、图5及图12，图12是图2中第三反射镜机构341的立体结构示意图，偏光单元34与扩散单元33设置于底板组件20的同一侧且设置于第一扩散光线R3的出光路径上，以使得偏光单元34接收第一扩散光线R3并形成投影图像。

具体的，偏光单元34包括第三反射镜机构341及偏光机构342，第三反射镜机构341设置于第一扩散光线R3的出光路径上，以使得第三反射镜机构341接收第一扩散光线R3并发出第三扩散光线R5，偏光机构设342置于第三扩散光线R5的出光路径上，以使得第三扩散光线R5穿过偏光机构342并形成投影图像。

其中，第三反射镜机构341包括第三反射镜支架3411及第三反射镜3412，第三反射镜3412安装在第三反射镜支架3411上，第三反射镜3412设置于第一扩散光线R3的出光路径上。

其中，第三反射镜3412朝向第一扩散光线R3朝向第三扩散光线R5的光路方向的一侧呈弧面设置。

可选的，第一扩散光线R3的光路方向与第三扩散光线R5的光路方向之间的夹角α2为锐角。

可选的，入射光线R2的光路方向与第三扩散光线R5的光路方向平行设置，也即第二扩散光线R4的光路方向与第三扩散光线R5的光路方向平行设置。

进一步参阅图2，偏光机构342包括上壳3421及偏光片3422，上壳3421形成有容纳空间(图中未视出)及与容纳空间连通的安装口(图中未标示)，第三反射镜机构341设置于容纳空间内，偏光片3422盖设于安装口且位于第三扩散光线R5的出光路径上。

可选的，第三反射镜3412在偏光片3422上的投影面积小于或等于偏光片3422平面面积，从而使得所有的第三扩散光线R5都能穿过偏光片3422而形成投影图像。

可选的，偏光片3422与上壳3421呈可调节设置，使得在实际应用时，可以根据实际情况调节偏光片3422的位置，提高第三扩散光线R5的利用率。

进一步参阅图2，本实施方式中的抬头显示设备10还包括底壳35，底壳35与底座21连接且形成有容置空间35a，光源单元31及第一反射镜单元32设置于安装空间35a内。

其中，底壳35靠近容置空间35a的一侧设有间隔部351，以将容置空间35a分隔形成第一子空间351a及第二子空间351b，光源单元31设置于第一子空间351a内，第一反射镜单元32设置于第二子空间351b内。

其中，间隔部351设有分别连通第一子空间351a及第二子空间351b的第三出光口3511，以使得光源组件20发出的出射光线R1依次通过第二出光口103及第三出光口3511射向第一反射镜单元32。

请参阅图13，图13是图4中M部分的放大示意图，底板22可活动的设置于底座21上，以使得底板22相对于底座21运动时，带动光路组件30a相对于底座21运动，从而调节光路组件30a接收入射光线R2的接收位置，在本实施方式中，也即板22相对于底座21运动时，带动扩散单元33及偏光单元34相对于底座21运动。。

其中，底板组件20还包括滚动件23，滚动件23设置于底板22与底座21之间，以使得底板22相对于底座21移动时，滚动件23相对于底座21转动，降低底板22相对于底座21移动时所受到的阻力。

其中，底座21设有安装槽211，滚动件23设置于安装槽211内且凸出于底座21，底板22承载于滚动件23上。

可选的，滚动件23的数量为多个，多个滚动件23相对于底板21的对称中心呈中心对称设置，从而提高底板22移动过程中的平稳性。

请一并参阅图13、图14及图15，图14是图3中底座21与底板22在N-N向上的截面示意图，图15是图13中限位件24的立体结构示意图，在如图14所示的一可选实施方式中，底座21及底板22中的一个设有第一导向部21a，底座21及底板22中的另一个设有第二导向部(图中未标识)，第一导向部21a与第二导向部配合设置，为底板22相对于底座21移动时提供导向作用。

其中，第一导向部21a及第二导向部中的一个为导向槽，第一导向部21a及第二导向部中的另一个为导向凸起，在图14中，第一导向部21a为导向凸起，第二导向部为导向槽。

可选的，第一导向部21a及第二导向部中的一个靠近导向槽的一侧设有第一卡合部(图中未视出)，导向凸起设有第二卡合部21b，第一卡合部与第二卡合部21b卡合设置，在为底板22相对于底座21移动时提供导向作用的同时，提高移动过程的平稳的。

在如图13所示的另一可选实施方式中，底座组件20还包括限位件24，限位件24与底座21及底板22中的一个连接，底座21及底板22中的另一个设有限位部21c，限位件24与限位部21c配合设置。

其中，在本实施方式中，限位部21c为限位槽，限位槽朝向底板22的移动方向延伸设置。

如图15所示，限位件21c包括连接本体212及限位本体213，连接本体212与底座21及底板22中的一个连接且穿设于限位槽，限位本体213在底座21及底板22中另一个远离底座21及底板22中的一个的一侧与连接本体212连接，在本实施方式中，连接本体212穿设于限位槽并与底板22连接，限位本体213在底座21远离底板22的一侧与连接本体212连接。

进一步的，本实施方式中的光路装置30还包括摇把36，摇把分别连接底座21及底板22，以使得摇把36转动时带动底板22相对于底座21运动，并带动光路组件30a相对于底座21运动，从而调节光路组件30a接收入射光线R2的接收位置，进而调节投影图像的显示区域，避免投影图像无法显示的问题。

比如，在入射光线R2射向扩散片3313的正中心时，投影图像能够全部显示，那么如果入射光线R2射向扩散片3313的位置偏离时，就会导致扩散片3313的部分区域无法对入射光线R2进行扩散，从而导致投影图像无法全部显示，因此，通过上述的方式进行调节，可以使得入射光线R2能够射向扩散片3313的正中心。

可选的，摇把36的数量可以为一个或多个，当摇把36的数量为多个时，多个摇把36分别设置于底板22的不同侧。

请参阅图16，图16是图3中摇把的立体结构示意图，摇把36包括摇把本体361及丝杆本体362，摇把本体361与底座21转动连接，丝杆本体362与摇把本体361固定连接且穿设于底板22，以使得摇把本体361相对于底座21转动时，底板22沿丝杆本体362的延伸方向移动。

其中，上述限位部21c的限位槽朝向丝杆本体362的延伸方向延伸设置。

其中，限位槽延伸长度小于或等于丝杆本体362的延伸长度，使得限位槽能够限制丝杆本体362的行程，从而限制底板22的移动行程。

区别于现有技术的情况，本申请实施方式提供的光路装置包括：底座组件，包括底座及底板，所述底板可活动的设置于所述底座上；光路组件，安装在所述底板上，所述光路组件用于接收入射光线并形成投影图像；摇把，分别连接所述底座及所述底板，以使得所述摇把转动并带动所述光路组件相对于所述底座运动时，调节所述光路组件接收所述入射光线的接收位置，进而调节投影图像的显示区域，避免投影图像无法显示的问题。

以上所述仅为本申请的部分实施方式，并非因此限制本申请的保护范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光路装置，用于轨道交通的抬头显示设备，其特征在于，所述光路装置包括：

底座组件，包括底座及底板，所述底板可活动的设置于所述底座上；

光路组件，安装在所述底板上，所述光路组件用于接收入射光线并形成投影图像；

摇把，分别连接所述底座及所述底板，以使得所述摇把转动并带动所述光路组件相对于所述底座运动时，调节所述光路组件接收所述入射光线的接收位置。

2.根据权利要求1所述的光路装置，其特征在于，所述光路组件包括扩散单元及偏光单元，所述扩散单元设置于所述入射光线的出光路径上，以接收所述入射光线并形成第一扩散光线，所述偏光单元设置于所述第一扩散光线的出光路径上，以接收所述第一扩散光线的并形成投影图像。

3.根据权利要求2所述的光路装置，其特征在于，所述扩散单元包括第二反射镜机构及扩散机构，所述扩散机构设置于所述入射光线的出光路径上，以使得所述入射光线穿过所述扩散机构并形成第二扩散光线，所述第二反射镜机构设置于所述第二扩散光线的出光路径上，以接收所述第二扩散光线的并形成所述第一扩散光线。

4.根据权利要求3所述的光路装置，其特征在于，所述偏光单元包括第三反射镜机构及偏光机构，所述第三反射镜机构设置于所述第一扩散光线的出光路径上，以接收所述第一扩散光线的并形成第三扩散光线，所述偏光机构设置于所述第三扩散光线的出光路径上，以使得所述第三扩散光线穿过所述偏光机构并形成投影图像。

5.根据权利要求1所述的光路装置，其特征在于，所述摇把包括摇把本体及丝杆本体，所述摇把本体与所述底座转动连接，所述丝杆本体与所述摇把本体固定连接且穿设于所述底板，以使得所述摇把本体相对于所述底座转动时，所述底板沿所述丝杆本体的延伸方向移动。

6.根据权利要求5所述的光路装置，其特征在于，所述底座组件还包括限位件，所述限位件与所述底座及所述底板中的一个连接，所述底座及所述底板中的另一个设有限位部，所述限位件与所述限位部配合设置。

7.根据权利要求6所述的光路装置，其特征在于，所述限位部为限位槽，所述限位槽朝向所述丝杆本体的延伸方向延伸设置。

8.根据权利要求1所述的光路装置，其特征在于，所述底座与所述底板之间设有滚动件。

9.根据权利要求8所述的光路装置，其特征在于，所述底座设有安装槽，所述滚动件设置于所述安装槽内且凸出于所述底座，所述底板承载于所述滚动件上。

10.一种用于轨道交通的抬头显示设备，其特征在于，所述抬头显示设备包括权利要求1～9中任一项所述的光路装置。