CN211554482U

CN211554482U - 一种基于激光光源以及mems扫描微镜的pgu装置

Info

Publication number: CN211554482U
Application number: CN201922420023.9U
Authority: CN
Inventors: 化得前; 王琅; 杜金洁; 张赟
Original assignee: Jiangsu Zhiju Automobile Electronics Co ltd Xi'an Branch
Current assignee: Xi'an Huiju yunchuang Electronic Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2020-09-22
Anticipated expiration: 2029-12-30

Abstract

本实用新型属于HUD技术领域，具体涉及一种基于激光光源以及MEMS扫描微镜的PGU装置，主要包括PGU上盖、PGU后盖和PGU底壳组成的PGU壳体，所述PGU壳体侧壁上安装激光器，激光器用于发射激光光束，为扫描图像提供光源；激光器发射的激光光束首先经过包含平面反射镜的反射机构，然后经过含准直透镜和光阑的匹配机构，再经过含MEMS芯片图像扫描机构，最后经过含扩束镜的扩大扫描图像机构。本PGU装置各个机构能够微调节，实现微机系统误差调节，保证光学的准确性；采用特殊光学透镜定位方式，保证光学元器件与激光光线的同轴度，以实现远距离、高亮度、低功耗、小体积的PGU结构目的。

Description

一种基于激光光源以及MEMS扫描微镜的PGU装置

技术领域

本实用新型属于HUD技术领域，涉及一种HUD的PGU装置，具体涉及一种基于激光光源以及MEMS扫描微镜的PGU装置。

背景技术

抬头数字显示仪(Heads Up Display，简称HUD)，风窗玻璃仪表显示，又叫平视显示系统，它可以把重要的信息，映射在风窗玻璃上，使驾驶员不必低头，就能看清重要的信息。

目前市场上主流WHUD的PGU模组都采用比较成熟的TFT（LED）方案，即以多灯珠、多透明作为背光光源，以ELD作为成像组件的方式。但随着主机厂对于HUD多内容、大画面、远距离、高亮度、小体积的不断追求，要满足客户需求，所需TFT背光系统的功耗倍增，LCD屏的尺寸、透过率等参数的增加，导致系统光辅热温度过高，加之车体环境温度不易散热，LCD高温失效风险急剧增加；散热结构以及其他相关结构尺寸倍增，使得PGU尺寸倍增，直接导致HUD体积的增加，影响整车空间结构。

有鉴于此，本发明人提出设计出一种基于激光光源以及MEMS扫描微镜的PGU装置，以解决上述技术问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供一种基于激光光源以及MEMS扫描微镜的PGU装置，本PGU装置通过激光器取代传统的以多灯珠背光光源，对激光器发出的激光光束进行合理的光学路径设计，保证每个光学元器件与激光光线的同轴度，以实现远距离、高亮度、低功耗、小体积的PGU结构目的。

本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：主要包括PGU上盖、PGU后盖和PGU底壳组成的PGU壳体，所述PGU壳体侧壁上安装激光器，所述激光器用于发射激光光束，为扫描图像提供光源；

所述激光器发射的激光光束、依次经过PGU壳体内设置的反射机构、图像扫描机构和扩大扫描图像机构；

所述反射机构包括设置在PGU底壳内的反射支架，所述反射支架上安装有平面反射镜，所述平面反射镜与激光器发射的激光光束呈钝角，所述平面反射镜用于反射激光器发射的激光光束；

所述图像扫描机构包括芯片支架和MEMS芯片，所述MEMS芯片通过调节滑块和紧固螺钉固定在芯片支架上，所述调节滑块和紧固螺钉用于实现MEMS芯片在芯片支架上下位置调节，所述芯片支架底部开设有第一定位槽，所述第一定位槽卡在PGU底壳内的第一L型定位块的第一凸台上，所述第一L型定位块垂直面上安装有第一调节螺丝，所述第一调节螺丝的周向套有第一调节弹簧，所述第一调节螺丝和第一调节弹簧用于实现MEMS芯片在第一凸台上水平位置调节，以使经过反射的激光光束打到MEMS芯片上；

所述扩大扫描图像机构包括设置在PGU底壳上的扩束镜支架，所述扩束镜支架上安装有扩束镜，所述扩束镜用于将MEMS芯片扫描后的图像扩大。

进一步地，还包括匹配机构，所述匹配机构位于反射机构和图像扫描机构之间；

所述匹配机构包括设置在PGU底壳内的匹配支架，所述匹配支架上安装有准直透镜，所述准直透镜用于匹配MEMS芯片的曲率。

进一步地，所述匹配支架上还安装有光阑，所述光阑与准直透镜同轴，所述光阑用于限制激光光束外围的杂光。

进一步地，所述匹配支架底部开设有第二定位槽，所述第二定位槽卡在PGU底壳内的第二L型定位块的第二凸台上，所述第二L型定位块垂直面上安装有第二调节螺丝，所述第二调节螺丝的周向套有第二调节弹簧，所述第二调节螺丝和第二调节弹簧用于实现准直透镜和光阑在第二凸台上水平位置调节，以使激光光束穿过准直透镜和光阑的中心。

进一步地，所述光阑和准直透镜分别与匹配支架间隙配合。

进一步地，所述东西山墙保温构件、南向收边保温构件和过渡保温构件所采用的保温板的厚度相同。

进一步地，所述反射支架底部上开设有弧形腰孔、并通过螺钉穿过弧形腰孔与PGU底壳固定，所述弧形腰孔用于调整平面反射镜与激光器发出的激光光束之间的角度。

进一步地，所述平面反射镜为玻璃材质。

进一步地，所述PGU上盖与PGU底壳通过止口配合连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型一种基于激光光源以及MEMS扫描微镜的PGU装置，该PGU装置以激光器取代传统的以多灯珠、多透明作为背光光源， ELD作为成像组件的方式，通过激光器发射的激光光束，然后对激光光束依次进行平面反射镜反射，准直透镜进一步聚焦激光光束，该透镜的作用是匹配MEMS芯片的曲率，再通过光阑消除杂光，然后将激光光束打到MEMS芯片进行图像扫描，最后通过扩束镜，以使扫描后图像扩大，该装置能够实现客户对于HUD多内容、大画面、远距离、高亮度、小体积的要求。

2、本实用新型一种基于激光光源以及MEMS扫描微镜的PGU装置，该PGU装置各个机构上的元器件能够通过机械结构实现微调，实现微机系统误差调节，保证光学的准确性；采用特殊光学透镜定位方式，保证光学元器件与光线的同轴度。另外通过微调可以消除由于加工误差和装配误差导致的激光光束不能准确的打到MEMS镜片上，提高装置的适应性，降低加工和装配成本，便于推广普及。

附图说明

图1是本实用新型PGU装置整体拆分结构示意图；

图2是本实用新型PGU装置底壳内部结构示意图；

图3是本实用新型PGU装置底壳主视图；

图4是本实用新型PGU装置A-A剖视图；

图5是本实用新型PGU装置B-B剖视图；

图6是本实用新型PGU装置整体示意图；

图7是本实用新型PGU装置上盖与底壳连接结构示意图。

图中：1、PGU壳体；2、激光器；3、反射机构；4、匹配机构；5、图像扫描机构；6、扩大扫描图像机构；11、PGU上盖；12、PGU后盖；13、PGU底壳；31、反射支架；32、平面反射镜；41、匹配支架；42、准直透镜；43、光阑；44、第二调节螺丝；45、第二调节弹簧；51、芯片支架；52、MEMS芯片；53、调节滑块；54、紧固螺钉；55、第一调节螺丝；56、第一调节弹簧；61、扩束镜支架；62、扩束镜；131、第一L型定位块；132、第二L型定位块；311、弧形腰孔；411、第二定位槽；511、第一定位槽；1311、第一凸台；1321、第二凸台；α、钝角。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

如图1～7所示，本实用新型一种基于激光光源以及MEMS扫描微镜的PGU装置，包括PGU壳体1，PGU壳体1主要由PGU上盖11、PGU后盖12和PGU底壳13组成，其中，如图7所示，PGU上盖11与PGU底壳13通过止口配合，保证PGU壳体1密封性，PGU壳体1任意一侧壁上安装激光器2，激光器2的发射头朝向PGU壳体1内部，激光器2的作用是发射激光光束，为扫描图像提供光源。

激光器2发射的激光光束、依次经过PGU壳体1内设置的反射机构3、图像扫描机构5和扩大扫描图像机构6。

具体的，如图2～3所示，反射机构3包括设置在PGU底壳13内的反射支架31，反射支架31上安装有平面反射镜32，平面反射镜32与激光器2发射的激光光束呈钝角α，为保证平面反射镜32与激光光束的角度处在合理范围内，在反射支架31底部上开设有弧形腰孔311、并通过螺钉穿过弧形腰孔311与PGU底壳13螺纹连接，当需要调整平面反射镜32的角度时只需松开螺钉，旋转反射支架31即可，优选的平面反射镜32为玻璃材质，选择平面反射镜是因为它不改变激光光束的同心性质。

如图2～4所示，图像扫描机构5包括芯片支架51和MEMS芯片52， MEMS芯片52通过调节滑块53和紧固螺钉54固定在芯片支架51立面上，调节滑块53和紧固螺钉54配合用于实现MEMS芯片52在芯片支架51上下位置调节，芯片支架51底部开设有第一定位槽511，第一定位槽511卡在PGU底壳13内的第一L型定位块131的第一凸台1311上，第一L型定位块131垂直面上安装有第一调节螺丝55，第一调节螺丝55的螺杆穿过第一L型定位块131垂直面正对芯片支架51，第一调节螺丝55螺杆的周向套有第一调节弹簧56，第一调节螺丝55和第一调节弹簧56配合用于实现MEMS芯片52在第一凸台1311上水平位置调节，调节到合适位置时，通过芯片支架51底部开设的腰孔及螺钉进行锁紧，以使经过反射的激光光束打到MEMS芯片52上，实现图像的扫描，MEMS芯片特点是频率高，反射率高，一般在95%以上。

扩大扫描图像机构6包括设置在PGU底壳13上的扩束镜支架61，扩束镜支架61上安装有扩束镜62，扩束镜62用于将MEMS芯片2扫描后的图像扩大。

如图2、3、5所示，本实用新型PGU装置还包括匹配机构4，匹配机构4位于反射机构3和图像扫描机构5之间，匹配机构4包括设置在PGU底壳13内的匹配支架41，匹配支架41上安装有准直透镜42，准直透镜42一方面聚焦反射后的激光光束，另一方面用于匹配MEMS芯片52的曲率，避免经过MEMS微镜后激光光束不会被放大。

优选的，为了使打在MEMS芯片52的激光光束干净，在匹配机构4上还安装有光阑43，光阑43与准直透镜42同轴，光阑43用于限制激光光束外围的杂光，光阑43和准直透镜42分别与匹配支架41间隙配合。

匹配支架41底部开设有第二定位槽411，第二定位槽411卡在PGU底壳13内的第二L型定位块132的第二凸台1321上，第二L型定位块132垂直面上安装有第二调节螺丝44，第二调节螺丝44的螺杆穿过第二L型定位块132垂直面正对匹配支架41，第二调节螺丝44螺杆的周向套有第二调节弹簧45，第二调节螺丝44和第二调节弹簧45配合、以使激光光束穿过准直透镜42和光阑43的中心，并通过匹配支架41底部开设的腰孔及螺钉进行锁紧。

本实用新型一种基于激光光源以及MEMS扫描微镜的PGU装置，该PGU装置各机构具备二维调节功能，实现微机系统误差调节，保证光学的准确性，采用特殊光学透镜定位方式，保证光学元器件与光线的同轴度；另外由于各机构能够实现微调，可以克服由于零件加工误差以及装配精度带来的的影响，以降低装置成本，本新型能够实现远距离、高亮度、低功耗、小体积的PGU结构目的，实用性强，便于推广普及。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种基于激光光源以及MEMS扫描微镜的PGU装置，其特征在于：主要包括PGU上盖（11）、PGU后盖（12）和PGU底壳（13）组成的PGU壳体（1），所述PGU壳体（1）侧壁上安装激光器（2），所述激光器（2）用于发射激光光束，为扫描图像提供光源；

所述激光器（2）发射的激光光束、依次经过PGU壳体（1）内设置的反射机构（3）、图像扫描机构（5）和扩大扫描图像机构（6）；

所述反射机构（3）包括设置在PGU底壳（13）内的反射支架（31），所述反射支架（31）上安装有平面反射镜（32），所述平面反射镜（32）与激光器（2）发射的激光光束呈钝角（α），所述平面反射镜（32）用于反射激光器（2）发射的激光光束；

所述图像扫描机构（5）包括芯片支架（51）和MEMS芯片（52），所述MEMS芯片（52）通过调节滑块（53）和紧固螺钉（54）固定在芯片支架（51）上，所述调节滑块（53）和紧固螺钉（54）用于实现MEMS芯片（52）在芯片支架（51）上下位置调节，所述芯片支架（51）底部开设有第一定位槽（511），所述第一定位槽（511）卡在PGU底壳（13）内的第一L型定位块（131）的第一凸台（1311）上，所述第一L型定位块（131）垂直面上安装有第一调节螺丝（55），所述第一调节螺丝（55）的周向套有第一调节弹簧（56），所述第一调节螺丝（55）和第一调节弹簧（56）用于实现MEMS芯片（52）在第一凸台（1311）上水平位置调节，以使经过反射的激光光束打到MEMS芯片（52）上；

所述扩大扫描图像机构（6）包括设置在PGU底壳（13）上的扩束镜支架（61），所述扩束镜支架（61）上安装有扩束镜（62），所述扩束镜（62）用于将MEMS芯片（52）扫描后的图像扩大。

2.如权利要求1所述的一种基于激光光源以及MEMS扫描微镜的PGU装置，其特征在于：还包括匹配机构（4），所述匹配机构（4）位于反射机构（3）和图像扫描机构（5）之间；

所述匹配机构（4）包括设置在PGU底壳（13）内的匹配支架（41），所述匹配支架（41）上安装有准直透镜（42），所述准直透镜（42）用于匹配MEMS芯片（52）的曲率。

3.如权利要求2所述的一种基于激光光源以及MEMS扫描微镜的PGU装置，其特征在于：所述匹配支架（41）上还安装有光阑（43），所述光阑（43）与准直透镜（42）同轴，所述光阑（43）用于限制激光光束外围的杂光。

4.如权利要求3所述的一种基于激光光源以及MEMS扫描微镜的PGU装置，其特征在于：所述匹配支架（41）底部开设有第二定位槽（411），所述第二定位槽（411）卡在PGU底壳（13）内的第二L型定位块（132）的第二凸台（1321）上，所述第二L型定位块（132）垂直面上安装有第二调节螺丝（44），所述第二调节螺丝（44）的周向套有第二调节弹簧（45），所述第二调节螺丝（44）和第二调节弹簧（45）用于实现准直透镜（42）和光阑（43）在第二凸台（1321）上水平位置调节，以使激光光束穿过准直透镜（42）和光阑（43）的中心。

5.如权利要求3所述的一种基于激光光源以及MEMS扫描微镜的PGU装置，其特征在于：所述光阑（43）和准直透镜（42）分别与匹配支架（41）间隙配合。

6.如权利要求1所述的一种基于激光光源以及MEMS扫描微镜的PGU装置，其特征在于：所述反射支架（31）底部上开设有弧形腰孔（311）、并通过螺钉穿过弧形腰孔（311）与PGU底壳（13）固定，所述弧形腰孔（311）用于调整平面反射镜（32）与激光器（2）发出的激光光束之间的角度。

7.如权利要求1所述的一种基于激光光源以及MEMS扫描微镜的PGU装置，其特征在于：所述平面反射镜（32）为玻璃材质。

8.如权利要求1所述的一种基于激光光源以及MEMS扫描微镜的PGU装置，其特征在于：所述PGU上盖（11）与PGU底壳（13）通过止口配合连接。