CN213302677U - 基于图像源的防眩光装置、平视显示设备及机动车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于图像源的防眩光装置，包括：光线透反元件以及相位延迟元件；图像源具有粗糙面，自然光经由光线透反元件后，第一偏振特性的光线被透射，第二偏振特性的光线被反射，透射后的光线经由相位延迟元件转变为圆偏振光，圆偏振光经由粗糙面反射后转变为自然光，反射后的自然光经由光线透反元件后，第一偏振特性的光线被透射，第二偏振特性的光线被反射，反射后的光线经由相位延迟元件转变为圆偏振光，圆偏振光经由粗糙面反射后转变为自然光，反射后的自然光经由光线透反元件后，第一偏振特性的光线被透射，第二偏振特性的光线被反射。本实用新型能够减少外界光线经由图像源所产生的眩光，提高驾驶员的观看体验。

Description

基于图像源的防眩光装置、平视显示设备及机动车

技术领域

本实用新型属于光学显示技术领域，具体涉及一种基于图像源的防眩光装置、平视显示设备及机动车。

背景技术

HUD(head up display)是通过反射式的光学设计，将图像源出射的图像光线最终投射到成像窗(成像板、挡风玻璃等)上，驾驶员无需低头就可以直接看到画面，避免驾驶员在驾驶过程中低头看仪表盘所导致的分心，提高驾驶安全系数，同时也能带来更好的驾驶体验。

具体的，以基于平面反射镜和曲面反射镜反射成像的HUD为例，HUD图像源出射的光线依次经平面反射镜、曲面反射镜反射后出射，出射的光线可以在透明成像窗上发生反射并保留在驾驶舱的一侧，进入驾驶员的眼睛。这些进入驾驶员眼睛的光线，使得驾驶员可以看到HUD图像源上显示的画面在成像窗的另一侧空间呈现的虚像。与此同时，由于成像窗本身的透明的，成像窗另一侧的环境光线依然可以透过它传输到驾驶员眼睛里，使得驾驶员在看到HUD成像的同时，还不影响驾驶中观察车外的路况。

而机动车在行驶的过程中，入射至车内的外界光线(例如：太阳光或其他灯具所发出的光)会在图像源表面发生反射现象，从而形成入射至驾驶员眼部的眩光，相应的对驾驶员的眼部产生刺激，进而影响驾驶安全。

实用新型内容

为了解决背景技术中提出的技术问题，本实用新型一种基于图像源的防眩光装置，

其特征在于，包括：

光线透反元件，用于透射具有第一偏振特性的光线，并反射具有第二偏振特性的光线；以及

相位延迟元件；

其中，所述图像源具有粗糙面，自然光经由所述光线透反元件后，具有第一偏振特性的光线被透射，具有第二偏振特性的光线被反射，透射后的第二偏振特性的光线经由相位延迟元件进行第一次相位改变，第一次相位改变后的光线转变为圆偏振光，圆偏振光经由图像源的粗糙面反射后转变为自然光，反射后的自然光经由光线透反元件后，具有第一偏振特性的光线被透射，具有第二偏振特性的光线被反射，

反射后的第二偏振特性的光线经由相位延迟元件进行第二次相位改变，第二次相位改变后的光线转变为圆偏振光，圆偏振光经由图像源的粗糙面反射后转变为自然光，反射后的自然光经由光线透反元件后，具有第一偏振特性的光线被透射，具有第二偏振特性的光线被反射。

在一种可能的实现方式中，所述相位延迟元件设置在所述光线透反元件靠近所述图像源的一侧。

在一种可能的实现方式中，还包括：

偏振转换元件；

其中，所述偏振转换元件接触设置在所述图像源的粗糙面上，所述图像源出射具有第二偏振特性的图像光线，所述图像源出射的具有第二偏振特性的图像光线依次经由偏振转换元件、相位延迟元件进行两次相位改变，两次相位改变后的图像光线变为第一偏振特性的图像光线，以经由所述光线透反元件进行透射。

在一种可能的实现方式中，所述图像源包括：

光源、背光组件及图像生成层；

其中，所述光源用于出射源光线，所述背光组件用于将经由所述光源出射的光源线进行传输，所述图像生成层用于将经由所述背光组件传输后的源光线转换为图像光线。

在一种可能的实现方式中，所述背光组件包括：

导光元件、方向控制元件以及弥散元件；

其中，所述导光元件用于对所述光源出射的源光线进行传输，所述方向控制元件用于对经由所述导光元件传输后的光线聚集至预定范围，所述弥散元件用于对经由所述方向控制元件聚集至预定范围后的光线进行弥散。

在一种可能的实现方式中，所述导光元件包括：

空心灯杯；

其中，所述空心灯杯包括由反光面围成的中空外壳，且所述空心灯杯的开口方向朝向所述方向控制元件，所述空心灯杯远离所述开口的端部用于设置所述光源，所述光源出射的源光线入射至所述反光面时发生反射，以使得经由所述反光面发生反射后的源光线出射至所述方向控制元件。

本实用新型第二方面提出了一种平视显示设备，包括：

本实用新型第一方面提出的所述的基于图像源的防眩光装置；以及

反射器件；

其中，所述图像源出射的图像光线经由所述反射器件进行反射，反射后的图像光线经由外部成像装置进行成像。

在一种可能的实现方式中，还包括：

具有出光口的壳体；

其中，所述图像源、基于图像源的防眩光装置以及反射器件容置于所述壳体内，所述图像源出射的图像光线经由所述反射器件进行反射，反射后的图像光线通过出光口经由外部成像装置进行成像。

本实用新型第三方面提出了一种机动车，包括：

本实用新型第二方面提出的所述的平视显示设备；以及

外部成像装置。

在一种可能的实现方式中，所述外部成像装置包括挡风玻璃，所述挡风玻璃包括对盒设置的第一玻璃基板以及第二玻璃基板，所述第一玻璃基板与所述第二玻璃基板之间设置有楔形膜。

本实用新型实施例提供的上述方案中，能够减少外界光线经由图像源所产生的眩光，降低眩光对驾驶员眼部的不适感，提高驾驶员的观看体验。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1示出本实用新型的一个实施例提出的一种基于图像源的防眩光装置的结构示意图；

图2-图5示出本实施例中的防眩光装置的光路图；

图6示出本实施例中的偏振转换元件的结构示意图；

图7示出本实施例中的图像源的结构示意图；

图8示出了本实施例中的背光组件的结构示意图；

图9-11示出了本实施例中的实心透明部件的结构示意图；

图12-13示出了本实施例中的空心灯杯的结构示意图；

图14示出了本实用新型的另一个实施例提出的一种平视显示设备的结构示意图；

图15示出了本实施例中的楔形膜的结构示意图；

图16示出了本实施例中的选择性反射膜的结构示意图。

图中：10、图像源；11、光源；12、背光组件；121、导光元件；1211、实心透明部件；12111、出光面；12112、空腔；12113、凹槽；1212、空心灯杯；12121、开口； 1213、准直元件；122、方向控制元件；123、弥散元件；13、图像生成层；20、光线透反元件；30、相位延迟元件；40、偏振转换元件；50、壳体；51、出光口；60、外部成像装置；61、第一玻璃基板；62、第二玻璃基板；63、楔形膜；70、曲面反射镜；80、选择性反射膜。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例作更进一步的说明。

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

需要说明的是，为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本实用新型的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本实用新型的方案。但是很明显，本实用新型的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本实用新型的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。“第一”、“第二”等仅用于对特征的指代，而并不意图对该特征进行任何限制、例如顺序上的限制。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。

图1示出本实用新型的一个实施例提出的一种基于图像源的防眩光装置的结构示意图，如图1所示，所述防眩光装置包括有：光线透反元件20以及相位延迟元件30。

需要说明的是，图像源10应当被理解为：包括可出射图像光线的显示设备，可以是液晶显示器，或LED(Light-Emitting Diode)、OLED(Organic Light-Emitting Diode)、等离子发光点等发光点光源组成的主动发光的点阵屏幕；也可以是基于例如DLP(DigitalLight Procession)，LCOS(Liguid Crystal on Silicon)，液晶等投影技术，由LED、OLED、激光、荧光等光源11或其组合驱动，经DMD(Digital Micromirror Device)，LCOS， LCD等显示面板反射或透射，再经投影镜头投射在投影屏幕上成像的投影成像系统；还可以是激光束在屏幕上扫描成像的投影成像系统。

在这里，外界光线具体可为太阳、日光灯或其他车辆所发出的光线，由于外界光线一般为自然光，而自然光又称“天然光”，不直接显示偏振现象的。它包括了垂直于光波传播方向的所有可能的振动方向，所以不显示出偏振性，从普通光源直接发出的天然光是无数偏振光的无规则集合，所以直接观察时不能发现光线偏振于哪一个方向，这种沿着各个方向振动的光波强度都相同的光叫做自然光。

在具体实施中，自然光入射至图像源10表面上时会发生反射，从而产生眩光，对驾驶员的眼部造成不适感，降低驾驶员的观看体验。

而为了解决上述的眩光问题，因此，在本实施例的具体实施中，可将光线透反元件20以及相位延迟元件30设置在外界光线与图像源10之间的光路中，其中，图像源具有粗糙面，光线透反元件20主要用于透射第一偏振特性的光线，并反射具有第二偏振特性的光线，相位延迟元件30具体可为四分之一波片。

根据自然光的传播过程，下面可具体分为四个部分来进行表述：

在第一部分中，如图2所示，自然光入射至光线透反元件20上，光线透反元件20 会透射自然光中具有第一偏振特性的光线，同时对自然光中具有第二偏振特性的光线进行反射，透射后的第一偏振特性的光线经由相位延迟元件进行第一次相位改变，第一次相位改变后的光线转变为圆偏振光，由于图像源10具有粗糙面，因此，圆偏振光在图像源10的粗糙面上发生漫反射，以形成自然光；

在第二部分中，如图3所示，反射后的自然光经由相位延迟元件30进行相位改变后依旧为自然光并入射至光线透反元件20，自然光中具有第一偏振特性的光线被透射，而具有第二偏振特性的光线则被反射；

在第三部分中，如图4所示，被反射后的第二偏振特性的光线会再次经由相位延迟元件30进行第二次相位改变，第二次相位改变后的光线转变为圆偏振光，圆偏振光经由图像源10的粗糙面反射后转变为自然光；

在第四部分中，如图5所示，反射后的自然光经由光线透反元件20后，具有第一偏振特性的光线被透射，而具有第二偏振特性的光线则被反射。从而减小了自然光经由图像源反射至人眼的数量，降低了眩光的强度，提高驾驶员的观看体验。

在上述实现方式的基础上，第一偏振特性与第二偏振特性的偏振方向相互垂直，第一偏振特性为P偏振，第二偏振特征为S偏振；或第一偏振特性为S偏振，第二偏振特性为P偏振，相位延迟元件30可贴合设置在光线透反元件20靠近图像源10的一侧。

在本实施例中，该光线透反元件20可以包括基材以及设置在基材上的基于现有工艺制作的具有选择性透吸功能的光学膜；具体的，基材可为玻璃基板，该光学膜可以为由无机电介质材料或有机高分子材料制成，可以形成具备选择透射和选择反射特性的光学膜，该光学膜可以选择性透射具有第一偏振特性的光线，选择性反射具有第二偏振特性的光线，将该光学膜设置在基材上即可作为本实施例中的光线透反元件20。

具体的，对于无机电介质材料的膜层，该膜层的成分选自五氧化二钽、二氧化钛、氧化镁、氧化锌、氧化锆、二氧化硅、氟化镁、氮化硅、氮氧化硅、氟化铝中的一种或多种，对于有机高分子材料的膜层，该有机高分子材料的膜层剥开至少两种热塑性有机聚合物膜层；两种热塑性聚合物膜层交替排列形成光学膜，其中，有机高分子材料的分子为链状结构。该热塑性聚合物具体可以为不不同聚合程度的PET(聚对苯二甲酸乙二酯)及其衍生物、不同聚合程度的PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)及其衍生物、不同聚合程度的PBT(聚对苯二酸丁二酯)及其衍生物等，本实施例对此不做限定。本实施例中的光线透反元件20中的光学膜优选为有机高分子材料制成，方便贴附在基材的表面。

结合图2-图5所示，外界光线包括具有第一偏振特性以及第二偏振特性的光线，示例性的，第一偏振特性可为P偏振，第二偏振特性可为S偏振，外界光线入射至光线透反元件20后，光线透反元件20对P偏振光透射，对S偏振光反射，透射后的P偏振光经由相位延迟元件30转化为圆偏振光，圆偏振光经由图像源10漫反射后，再次经由相位延迟元件30转化为自然光，最后，自然光中的具有第一偏振特性的光线被透射，具有第二偏振特性的光线被反射。

在本实施例中，图像源10在成像时，可通过上述的设置，减小了自然光经由图像源反射至人眼的数量，降低了眩光的强度，提高驾驶员的观看体验，而由于图像源10 出射的图像光线一般具有偏振特性，具体可为S偏振光或P偏振光，根据图1所示的结构来实施时，图像源10出射的图像光线会首先经由相位延迟元件30转变为圆偏振光，由于，圆偏振光产生S偏振光的分量以及P偏振光的分量，因此，当圆偏振光入射至光线透反元件20时，若光线透反元件20对S偏振光透射、对P偏振光反射，或者对P偏振光透射、S偏振光反射，那么，图像源10出射的图像光线则都会存在相应的损失，从而降低图像光线的利用率。

为了解决上述问题，如图6所示，在本实施例中，防眩光装置还包括有偏振转换元件40，其中，偏振转换元件40接触设置在图像源10的出光光路上，偏振转换元件40 主要用于改变光线的相位。

需要说明的是，由于偏振转换元件40接触设置在图像源10的粗糙面上，因此，可视为偏振转换元件40与图像源10为一体的，也就是说，外界光线入射时，外界光线会直接在偏振转换元件40上进行反射，为了保证，具有偏振特性的光线在偏振转换元件 40上发生漫反射，因此，可将偏振转换元件40的表面也设置为与图像源相对应的粗糙结构。

具体的，图像源10出射的具有第二偏振特性的图像光线依次经由偏振转换元件40、相位延迟元件30进行两次相位改变，两次相位改变后的图像光线变为第一偏振特性的图像光线，以经由光线透反元件20进行透射。

结合图6所示，偏振转换元件40与相位延迟元件30均可采用四分之一波片，图像光线具有第二偏振特性，示例性的，第二偏振特性为S偏振，图像光线经由图像源10 出射后，偏振转换元件40将S偏振光转换为圆偏振光，随后，圆偏振光经由相位延迟元件30转换为P偏振光，以使得P偏振光能够被光线透反元件20透射，提高了图像光线的利用率。

在本实施例的一些可选的实现方式中，如图7所示，图像源10包括有光源11、背光组件12以及图像生成层13。

其中，光源11用于出射源光线，背光组件12用于将经由所述光源11出射的光源11线进行传输，图像生成层13用于将经由所述背光组件12传输后的源光线转换为图像光线。

具体的，光源11主要用于出射源光线，光源11可以包括至少一个电致发光元件，通过电场激发产生光线，如发光二极管(Light Emitting Diode,LED)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)、迷你发光二极管(Mini LED)、微发光二极管(Micro LED)、冷阴极荧光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)、LED冷光源11101211(Cold LED Light，CLL)、电激发光(Electro Luminescent，EL)、电子发射 (FieldEmission Display，FED)或量子点光源(Quantum Dot,QD)等。

光源11可包括R(红色)/G(绿色)/B(蓝色)单色光源中的至少一种，点亮后出射的源光线经由背光组件12传输后通过图像生成层13来形成对应的图像光线，而若要实现彩色显示，则光源11可同时包括有R/G/B三色光源11，R/G/B三色光源11以时序方式分别进行点亮，三色光源11出射的光线分别由背光组件12传输后通过图像生成层13来形成对应的单色图像；由于三种光源11之间的发光间隔的时间很短，根据视觉暂留现象的原理，人眼无法分辨，入射到人眼的三种单色图像则可叠加成彩色图像。

进一步的，如图8所示，背光组件12包括有导光元件121、方向控制元件122以及弥散元件123，其中，导光元件121用于对光源11出射的源光线进行传输，方向控制元件122用于对经由导光元件121传输后的源光线进行会聚，弥散元件123则用于对经由方向控制元件122会聚后的源光线进行弥散。

具体的，如图9所示，导光元件121包括带有反光面的实心透明部件1211，实心透明部件1211的出光面12111朝向方向控制元件122，光源11设置在实心透明部件1211 远离出光面12111的端部，可以理解的是，光源11出射的源光线具有发散角(光源11 中心的法线与出射光线之间的最大夹角)，因此，自光源11发射的源光线以多个角度(光源11中心的法线与出射光线之间的角度)朝发散角内的各个方向出射，其中，发散角较小的源光线(与光源11中心的法线的夹角角度较小，例如10度、15度、20度等) 自光源11直接传输至出光面12111而出射、发散角较大的光线(与光源11中心的法线的夹角角度较大，例如30度、45度、60度等)则会自光源11射向实心透明部件1211 内的反光面并发生反射，反射后的光线会聚拢，相应的则可提高光源11出射的源光线的利用率，优选的，可通过设计实心透明部件1211的反光面的面形来使得经由反光面反射后的源光线变为准直光线，准直光线是指平行或近乎平行的光线，准直光线的发散角较小，更有利于成像。

实心透明部件1211的折射率大于1，实心透明部件1211的反光面包括曲面形状、自由曲面形状或圆锥面形状等；实心透明部件1211的出光面12111朝向方向控制元件 122，图5示意性的给出了光源11出射的源光线经过实心透明部件1211的传输示意图，由于实心透明部件1211的折射率大于1，而实心透明部件1211的外围介质一般为空气(折射率为1)，因此光源11出射的大角度的源光线在到达实心透明部件1211的内表面时，源光线从光密介质(即实心透明部件1211)射向光疏介质(即空气)时，源光线的入射角达到预设角度就可发生反射，也即实心透明部件1211的反光面具体是指实心透明部件1211的内表面；实心透明部件1211的出光面12111朝向方向控制元件122，通过设计实心透明部件1211的形状，光源11出射的部分源光线就可经反射后降低发散角并进行出射；另一部分源光线则直接经实心透明部件1211传输出射，上述两部分源光线经过出光面12111出射至方向控制元件122后，依次经由方向控制元件122以及弥散元件123出射至图像生成层13，从而可以提高图像生成层13对图像光线的转化效率。

在本实施例的一些可选的实现方式中，出光面12111沿源光线传播方向的截面形状包括圆形、椭圆形、矩形、梯形、平行四边形或正方形中的至少一种形状；端部的形状包括圆形、椭圆形、矩形、梯形、平行四边形或正方形中的至少一种形状。

优选的，如图10所示，实心透明部件1211的端部设有空腔12112，光源11设置在空腔12112内，空腔12112靠近出光面12111的一面设置准直元件1213。准直元件1213 可将实心透明部件1211内的光源11出射的、发散角较小的源光线进行准直后出射，其他发散角度较大的源光线在实心透明部件1211的反光面发生反射后再出射，优选的，可通过设计实心透明部件1211的反光面的面形来使得经由反光面反射后的光线变为准直光线，进一步的，准直元件1213为准直透镜，光源11设置在准直透镜的焦点处，准直透镜可采取与实心透明部件1211相同的材质，便于一体集成。

或者，在另一种优选的实现方式中，如图11所示，实心透明部件1211设置光源11的端部设有空腔12112，且实心透明部件1211的出光面12111设有朝向端部延伸的凹槽12113，凹槽12113靠近端部的底面设置准直元件1213。光源11设置在空腔12112内，准直元件1213将实心透明部件1211内的光源11出射的、发散角较小的源光线进行准直后出射，其他发散角较大的源光线在实心透明部件1211内发生反射后再出射，并且可通过设计实心透明部件1211的反光面的面形来使得经由反光面反射后的源光线变为准直光线；可选的，准直元件1213为准直透镜，光源11设置在准直透镜的焦点处，准直透镜可采取与实心透明部件1211相同的材质，便于一体集成。

在本实施例的一些可选的实现方式中，导光元件121也可以采用空心灯杯1212的设计，如图12所示，空心灯杯1212包括由反光面围成的中空外壳，且空心灯杯1212 的开口12121方向朝向方向控制元件122，空心灯杯1212远离开口12121的端部用于设置光源11，光源11出射的源光线入射至反光面时发生反射，以使得经由反光面反射后的源光线出射至方向控制元件122。

具体的，中空外壳的反光面包括镀铝、镀银、镀其他金属或镀介质膜形成的反光面，源光线可在反光面上反射，通过设置中空外壳，光源11出射的具有较大发散角度的源光线在中空外壳的反光面发生反射，反射后的源光线的角度改变并向中心聚拢，可提高光源11出射的源光线的利用率，进而提高了平视显示设备的光效。

在本实施例的一些可选的实现方式中，开口12121的形状包括圆形、椭圆形、矩形、梯形、平行四边形或正方形中的至少一种形状；空心灯杯1212远离开口12121的端部的形状包括圆形、椭圆形、矩形、梯形、平行四边形或正方形中的至少一种形状。

在本实施例的一些可选的实现方式中，中空外壳具体可以包括抛物面形状、圆锥曲面形状或自由曲面形状中的至少一种形状，中空外壳的形状具体是指反光面的形状；可以理解，中空外壳的形状可以与反光面的形状不同，只要反光面为上述可以使光线反射的形状即可；本实用新型实施例中为方便说明，中空外壳与反光面的形状一致。

在上述实现方式的基础上，可在空心灯杯1212上也设置相应的准直元件1213，准直元件1213可为准直透镜或准直膜，准直透镜包括凸透镜、菲涅尔透镜、透镜组合(例如凸透镜与凹透镜的组合，菲涅尔透镜与凹透镜的组合等)中的一种或多种。具体的，准直元件1213可以为凸透镜，则光源11可以设置在凸透镜的焦距处，即凸透镜与光源 11位置之间的距离为凸透镜的焦距，以使得光源11出射的不同方向的源光线经准直元件1213后可以平行射出。或者，准直元件1213可以为准直膜，比如BEF膜(Brightness Enhancement Film)，用于将源光线的出射方向调整至预设角度范围内，例如将源光线聚集在准直膜法线的±35°的角度范围内。准直元件1213可以覆盖光源11出射的所有源光线，也可以覆盖光源11出射的部分源光线，本实施例对此不做限定。准直后的源光线后续传输至图像生成层13，源光线的发散角很小，源光线的一致性较好，从而可以提高图像生成层13对图像光线的转化效率，进而提高了平视显示设备的光效。

具体的，如图13所示，准直元件1213设置在中空外壳内部，用于将经过其的源光线转化为准直光线，可选的，准直元件1213可为准直透镜或准直膜，图13中以准直透镜进行解释示意，准直元件1213可以为凸透镜，则光源11可以设置在凸透镜的焦距处，即凸透镜与光源11位置之间的距离为凸透镜的焦距，以使得光源11出射的不同方向的源光线经准直元件1213后可以准直出射。具体的，准直元件1213将在中空外壳内传输的部分源光线进行准直后出射至方向控制元件122，部分源光线具体是光源11出射发散角较小的源光线，经过准直元件1213后会转变为平行或近乎平行的光线；而光源11出射的发散角较大的源光线通过中空外壳400的反光面反射并转化为准直光线，从而结合准直元件1213和中空外壳可以更加有效地对光源11出射的源光线进行聚拢和准直，进一步提高光线利用率。

通过设置实心透明材质或者中空外壳设计的导光元件121，光源11出射的具有较大发散角的源光线在中空外壳的反光面发生反射，反射后的源光线转化为准直光线，可提高光源11出射的源光线的利用率，进一步通过设置准直元件1213，可以更加有效的对光源11出射的源光线进行准直，将源光线转化为平行或近乎平行的准直光线，准直后的平行光线发散角很小，源光线的一致性较好，源光线的利用率进一步提高。

方向控制元件122用于对反射导光元件121出射的源光线进行方向控制，将源光线会聚至预定范围，可进一步聚拢源光线，提高源光线的利用率。方向控制元件122具体可为透镜或透镜组合，如凸透镜、菲涅尔透镜或透镜组合等，图13中以凸透镜为例进行示意说明。可以理解，预定范围可以是一个点，比如凸透镜的焦点，也可以是一个较小的区域，设置方向控制元件122的目的在于对光源11出射的大角度的源光线进行进一步的聚拢，提高源光线的利用率。

弥散元件123将源光线扩散为具有一定分布角度的光束，增加光线的扩散程度，可以在一定区域内使光线均匀分布，弥散角度越小，光束的亮度越高，反之亦然。如图4 所示，具体的，弥散元件123可为衍射光学元件，如光束整形元件(beam shaper)，源光线经过光束整形元件之后会弥散开来并且形成一个具有特定截面形状的光束，截面形状包括但不限于线形、圆形、椭圆形、正方形或长方形。通过控制衍射光学元件的微观结构，可以精准控制源光线的弥散角和截面形状等，实现对弥散作用的精确控制。

在本实施例的一些可选的实现方式中，图像生成层13包括：数字微镜器件、液晶显示器件或阴极射线显像器件中的至少一种。

在这里，图像生成层13主要用于将经由背光组件12传输后的源光线转变为图像光线。

图14示出本实用新型的另一个实施例提出的一种平视显示设备，包括：本实用新型上一个实施例提出的基于图像源10的防眩光装置以及反射器件。

具体的，在本实施例中，图像源10出射的图像光线经由反射器件进行反射，反射后的图像光线经后外部成像装置60进行成像。

需要说明的是，在本实施例中，反射器件包括曲面反射镜70，曲面反射镜70可具体为凹面镜，凹面镜可对图像源10出射的图像光线进行会聚，然后经由外部成像装置 60反射以形成虚像。

根据曲面反射镜70的成像性质可知：当图像源10在曲面反射镜70的一倍焦距内，图像光线所形成的虚像的像距随着图像源10与曲面反射镜70之间光学距离的增大而增大，也即，图像源10与曲面反射镜70之间的光学距离越大，则驾驶员与其所观看的虚像之间的距离也就越大，因此，为了进一步的增加虚像的像距，反射器件还可包括平面反射镜，通过在图像源10以及曲面反射镜70之间设置相应的平面反射镜，使图像光线增加相应的反射次数，增加其传播路径，从而达到增加图像源10与曲面反射镜70之间的光学距离，增加驾驶员与其所观看的虚像之间的距离。

曲面反射镜70可以放大图像和提供较远的成像距离，还可以弥补外部成像装置60导致的图像畸变，如外部成像装置60为曲面面型时，图像光线经由外部成像装置60反射后会导致图像畸变，而曲面反射镜70的面型设计则会抵消这部分的畸变，平面反射镜则可以提高空间利用率，压缩平视显示设备的体积。

进一步的，在本实施例中，还包括有壳体50，壳体50具有相应的出光口51，其中，图像源10、基于图像源10的防眩光装置以及反射器件容置于壳体50内，图像源10出射的图像光线经由反射器件进行反射，反射后的图像光线通过出光口51经由外部成像装置60进行成像。

本实用新型的再一个实施例提出了一种机动车，机动车包括：本实用新型上一个实施例提出的平视显示设备以及外部成像装置60。

具体的，外部成像装置60可具体为机动车的挡风玻璃，在实际成像的过程中，图像源10出射的图像光线经过反射器件反射后，最终在外部成像装置60上反射，反射后的图像光线出射至机动车驾驶员的眼部，也就是眼盒区域，驾驶员就可看到形成在外部成像装置60远离平视显示设备一侧的虚像，同时不影响对外界环境的观察，需要说明的是，上述方案中的平视显示设备可设置在机动车的仪表台内，出光口51则设置在仪表台上。

可选的，图像光线经由外部成像装置60反射所成的虚像的位置，位于挡风玻璃的焦平面处，或接近挡风玻璃的焦平面处。此情况下，根据曲面成像规律，图像源10出射的图像光线依次经反射器件、挡风玻璃后所成的虚像会形成在较远的距离乃至无穷远处，适合AR-HUD使用。

通过出光口51出射的图像光线入射至挡风玻璃来进行反射时，一部分光线会在挡风玻璃靠近出光口51的一面上进行反射，而另一部分光线会进入挡风玻璃内折射至挡风玻璃远离出光口51的一面上来进行反射，这样的话，两部分光分别经由挡风玻璃的内、外表面反射后进入驾驶员的眼部，在人眼的实际感受就是出现了重影，不仅影响驾驶员对虚像的识别，在驾驶汽车的过程中还容易出现安全隐患，因此，需要提出消除重影的解决方案。

在一个可选的实现方式中，如图15所示，挡风玻璃包括有对盒设置的第一玻璃基板61以及第二玻璃基板62，第一玻璃基板61与第二玻璃基板62之间设置有楔形膜63。

具体的，第一玻璃基板61相较于第二玻璃基板62更靠近于平视显示设备，平视显示设备出射的一部分光线在第一玻璃基板61靠近出光口51的表面发生反射，另一部分光线进入第一玻璃基板61内折射至楔形膜63内，折射至楔形膜63内的另一部分光线在楔形膜63中发生多次反射并通过第一玻璃基板61出射，出射后的另一部分光线与在第一玻璃基板61靠近出光口51的表面发生反射的一部分光线的光路重合，从而达到消重影的目的。

在一个可选的实现方式中，如图16所示，外部成像装置60靠近出光口51的一侧设置有选择性反射膜80，其中，选择性反射膜80用于对通过出光口51出射的图像光线进行反射。

具体的，在外部成像装置60靠近出光口51的一面增设选择性反射膜80，选择性反射膜80只反射图像源10出射的图像光线，例如，光源11包括有RGB混光的白光LED 时，图像源10出射的图像光线包括RGB三个波段的光线，则选择性反射膜80只反射 RGB光线并透过其他的光线，这样，图像光线就全部会在选择性反射膜80上进行反射成像，而不会在挡风玻璃远离出光口51的一面上进行反射，从而达到消除重影的目的。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于图像源的防眩光装置，其特征在于，包括：

光线透反元件，用于透射具有第一偏振特性的光线，并反射具有第二偏振特性的光线；以及

相位延迟元件；

其中，所述图像源具有粗糙面，自然光经由所述光线透反元件后，具有第一偏振特性的光线被透射，具有第二偏振特性的光线被反射，透射后的第一偏振特性的光线经由相位延迟元件进行第一次相位改变，第一次相位改变后的光线转变为圆偏振光，圆偏振光经由图像源的粗糙面反射后转变为自然光，反射后的自然光经由光线透反元件后，具有第一偏振特性的光线被透射，具有第二偏振特性的光线被反射，

反射后的第二偏振特性的光线经由相位延迟元件进行第二次相位改变，第二次相位改变后的光线转变为圆偏振光，圆偏振光经由图像源的粗糙面反射后转变为自然光，反射后的自然光经由光线透反元件后，具有第一偏振特性的光线被透射，具有第二偏振特性的光线被反射。

2.根据权利要求1所述的基于图像源的防眩光装置，其特征在于，

所述相位延迟元件设置在所述光线透反元件靠近所述图像源的一侧。

3.根据权利要求1所述的基于图像源的防眩光装置，其特征在于，

还包括：

偏振转换元件；

其中，所述偏振转换元件接触设置在所述图像源的粗糙面上，所述图像源出射具有第二偏振特性的图像光线，所述图像源出射的具有第二偏振特性的图像光线依次经由偏振转换元件、相位延迟元件进行两次相位改变，两次相位改变后的图像光线变为第一偏振特性的图像光线，以经由所述光线透反元件进行透射。

4.根据权利要求1所述的基于图像源的防眩光装置，其特征在于，

所述图像源包括：

光源、背光组件及图像生成层；

其中，所述光源用于出射源光线，所述背光组件用于将经由所述光源出射的光源线进行传输，所述图像生成层用于将经由所述背光组件传输后的源光线转换为图像光线。

5.根据权利要求4所述的基于图像源的防眩光装置，其特征在于，

所述背光组件包括：

导光元件、方向控制元件以及弥散元件；

其中，所述导光元件用于对所述光源出射的源光线进行传输，所述方向控制元件用于对经由所述导光元件传输后的光线聚集至预定范围，所述弥散元件用于对经由所述方向控制元件聚集至预定范围后的光线进行弥散。

6.根据权利要求5所述的基于图像源的防眩光装置，其特征在于，

所述导光元件包括：

空心灯杯；

其中，所述空心灯杯包括由反光面围成的中空外壳，且所述空心灯杯的开口方向朝向所述方向控制元件，所述空心灯杯远离所述开口的端部用于设置所述光源，所述光源出射的源光线入射至所述反光面时发生反射，以使得经由所述反光面发生反射后的源光线出射至所述方向控制元件。

7.一种平视显示设备，其特征在于，包括：

如权利要求1-6中任一项所述的基于图像源的防眩光装置；以及

反射器件；

其中，所述图像源出射的图像光线经由所述反射器件进行反射，反射后的图像光线经由外部成像装置进行成像。

8.根据权利要求7所述的平视显示设备，其特征在于，还包括：

具有出光口的壳体；

其中，所述图像源、基于图像源的防眩光装置以及反射器件容置于所述壳体内，所述图像源出射的图像光线经由所述反射器件进行反射，反射后的图像光线通过出光口经由外部成像装置进行成像。

9.一种机动车，其特征在于，包括：

如权利要求7-8中任一项所述的平视显示设备；以及

外部成像装置。

10.根据权利要求9所述的机动车，其特征在于，

所述外部成像装置包括挡风玻璃，所述挡风玻璃包括对盒设置的第一玻璃基板以及第二玻璃基板，所述第一玻璃基板与所述第二玻璃基板之间设置有楔形膜。

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