CN218413062U - 抬头显示系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种抬头显示系统及车辆，抬头显示系统包括图像显示器、反射镜以及汇聚反射件。图像显示器用于出射图像源光线；反射镜与图像显示器相对间隔设置以用于反射图像显示器出射的图像源光线至目标投影位置；汇聚反射件用于设置于目标投影位置，汇聚反射件用于汇聚反射镜所反射的光线并引导光线沿特定方向出射。上述抬头显示系统在满足更大视角和更远投射距离的投影要求的同时显著减小了安装占用的体积。

Description

抬头显示系统及车辆

技术领域

本申请涉及显示设备技术领域，特别涉及一种抬头显示系统及车辆。

背景技术

车载抬头显示装置正在成为驾驶员获得行驶车辆信息的重要方法，其能够把驾驶车况路况信息实时投射到驾驶员正常驾驶的视线方向，可以让驾驶更加的舒适和安全。

现有的抬头显示装置的投射视角小，投射距离短，因此反射件的尺寸相对比较小，不会显著增加抬头显示装置的体积。但是当技术发展到更大视角和更远投射距离的时候，传统的抬头显示装置的设计会导致反射件的尺寸过大，从而影响到整个抬头显示装置的体积。

实用新型内容

本申请实施例提供一种抬头显示系统，本申请实施例还提供一种具有上述抬头显示系统的车辆。

第一方面，本申请实施例提供一种抬头显示系统，包括图像显示器、反射镜以及汇聚反射件。图像显示器用于出射图像源光线；反射镜与图像显示器相对间隔设置以用于反射图像显示器出射的图像源光线至目标投影位置；汇聚反射件用于设置于目标投影位置，汇聚反射件用于汇聚反射镜所反射的光线并引导光线沿特定方向出射。

在一些可选实施例中，汇聚反射件包括菲涅尔膜，菲涅尔膜包括基材以及微结构，微结构设置于基材，微结构为旋转对称结构。

在一些可选实施例中，微结构包括中心部以及周边部，周边部的数量为多个，多个周边部分布于中心部的相对两侧，中心部两侧的周边部关于中心部对称。

在一些可选实施例中，菲涅尔膜还包括反射层，反射层设置于微结构背离基材的一侧。

在一些可选实施例中，反射层对可见光的反射率大于或等于5％且小于或等于25％。

在一些可选实施例中，中心部为球面透镜，菲涅尔膜等效为一个球面，菲涅尔膜的等效曲率半径大于或等于6000毫米且小于或等于10000毫米。

在一些可选实施例中，周边部设有第一反射面，第一反射面相对于基材倾斜设置，第一反射面设置于反射镜反射的光线的光路上。

在一些可选实施例中，在自中心部的中心沿中心部的径向向外的方向上，第一反射面相对于基材的倾斜角度在0度至20度的范围内递增。

在一些可选实施例中，汇聚反射件还包括透明保护层，透明保护层设置于菲涅尔膜远离基材的一侧且与菲涅尔膜的形状互补。

在一些可选实施例中，反射镜与图像显示器之间形成光传输空间，抬头显示系统还包括反射件，反射件设置于光传输空间中，经由反射镜反射的光线发射至反射件后至少部分地被反射至汇聚反射件。

在一些可选实施例中，反射件包括反射光栅，反射光栅包括基材部、反射部以及第二反射面，反射部设置于基材部朝向光传输空间的一侧，第二反射面设置于反射部背离基材部的一侧，且相对于基材部倾斜设置。

在一些可选实施例中，目标投影位置具有相对的第一侧和第二侧，反射镜位于目标投影位置的第一侧，图像显示器位于目标投影位置的第二侧，第二反射面相对于基材部的倾斜角度大于或等于3度且小于或等于50度；或者目标投影位置具有相对的第一侧和第二侧，图像显示器位于目标投影位置的第一侧，反射镜位于目标投影位置的第二侧，第二反射面相对于基材部的倾斜角度大于或等于50度且小于或等于70度。

第二方面，本申请实施例还提供一种车辆，包括车体以及上述任意一种抬头显示系统，抬头显示系统设置于车体内。

在一些可选实施例中，车辆还包括前挡风玻璃，前挡风玻璃设置于车体，目标投影位置位于前挡风玻璃上，汇聚反射件设置于前挡风玻璃。

相对于现有技术，本申请实施例提供的抬头显示系统应用于车辆中时，图像显示器显示车况、路况信息的图像源，图像源对应的光线出射至反射镜，反射镜将该光线反射至前挡风玻璃处的目标投影位置；光线经过设置于目标投影位置的汇聚反射件的反射进入驾驶员的眼睛中，使得驾驶员可以看到在一定距离外的成像单元的放大的虚像。汇聚反射件可以将驾驶员人眼观察的大角度水平视线汇聚成平行或者较为收敛的光束。因此汇聚反射件放置在目标投影位置处起汇聚作用，可以减少反射镜的几何尺寸，从而减小了抬头显示系统在车辆内的安装占用体积。本申请的抬头显示系统在满足更大视角和更远投射距离的投影要求的同时显著减小了安装占用的体积。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式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是本申请一实施例提供的车辆的简化结构示意图。

图2是本申请一实施例提供的抬头显示系统的简化结构示意图。

图3是图2所示抬头显示系统的菲涅尔膜的结构示意图。

图4是图3所示菲涅尔膜的平面图。

图5是图2所示抬头显示系统中反射镜尺寸和菲涅尔膜等效曲率半径的函数关系图。

图6是图2所示抬头显示系统的体积和菲涅尔膜等效曲率半径的函数关系图。

图7是图2所示菲涅尔膜和透明保护膜的结构示意图。

图8是图2所示抬头显示系统的另一实施方式的结构示意图。

图9是图8所示抬头显示系统的反射光栅的结构示意图。

图10是图8所示抬头显示系统的反射光栅的另一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本申请实施例提供一种抬头显示系统100，抬头显示系统100可以应用于车辆200中，其用于把车辆200的车况信息、路况信息等实时的投射到驾驶员正常驾驶的视线方向处，提高驾驶的安全性和舒适性。其中，“驾驶员正常驾驶的视线方向处”一般指车辆200的与驾驶室相对的前挡风玻璃处，或者侧向的车窗玻璃处，本申请将以前者为例进行阐述。

车辆200包括车体201、连接于车体201的前挡风玻璃203以及上述的抬头显示系统100。前挡风玻璃203固定连接于车体201前进方向的一端，前挡风玻璃203与车体201之间形成供驾驶员操作的驾驶室。抬头显示系统100设置于车体201内，其用于将车辆200的车况信息及路况信息等投射至前挡风玻璃203上，且抬头显示系统100投射的信息在驾驶员正常驾驶的视线方向上。本说明书对抬头显示系统100在车体201内的具体安装位置不作限制，例如，抬头显示系统100可以设置于前挡风玻璃203的上方(例如安装于车辆200的顶棚处)，也可以设置于前挡风玻璃203的下方(例如车辆200的仪表台上)。

请同时参阅图1和图2，在本实施例中，抬头显示系统100包括图像显示器10、反射镜30以及汇聚反射件60。图像显示器10用于发射图像源光线(例如用于显示图像等多媒体内容)，反射镜30与图像显示器10相对间隔设置，反射镜30用于反射图像显示器10出射的图像源光线至目标投影位置。汇聚反射件60用于设置于目标投影位置，汇聚反射件60用于汇聚反射镜30所反射的光线并引导光线沿特定方向出射。其中，“目标投影位置”可以为驾驶员正常驾驶的视线方向上的前挡风玻璃203处，汇聚反射件60贴合于前挡风玻璃203的内表面上。在本实施例中，上述“特定方向”指驾驶员正常驾驶时人眼相对于目标投影位置所在的方向，因此，在汇聚反射件60的引导下，光线大致沿驾驶员正常驾驶时的人眼方向出射。当抬头显示系统100应用于其他场景时，目标投影位置根据实际场景来界定。

图像显示器10用于显示车况、路况信息的图像源，图像源对应的光线出射至反射镜30，反射镜30将该光线反射至前挡风玻璃203处的目标投影位置。驾驶员人眼观察的光线经过前挡风玻璃203后被进一步发散，为了收集人眼观察的光线，满足更大的观察视角(比如20度的水平视角)，需要将反射镜30的尺寸设计的更大，这增加了抬头显示系统100在车辆200内的安装占用体积。

在本实施例中，目标投影位置处的汇聚反射件60可以将驾驶员人眼观察的大角度水平视线汇聚成平行或者较为收敛的光束，并反射至反射镜30处，因此需要的反射镜30的尺寸相对于没有汇聚反射件60的情况会显著减小。图像显示器10发出的光线首先经过反射镜30的反射，再经过贴合于前挡风玻璃203表面的汇聚反射件60的反射进入驾驶员的眼睛中，使得驾驶员可以看到在一定距离外的成像单元的放大的虚像。因此汇聚反射件60放置在前挡风玻璃203上起汇聚作用，可以减少反射镜30的几何尺寸，从而减小了抬头显示系统100在车辆200内的安装占用体积。故本申请的抬头显示系统100在满足更大视角的投影要求的同时显著减小了安装占用的体积。

在本实施例中，图像显示器10用于显示信息。抬头显示系统100电性连接于车辆200的中控系统，抬头显示系统100和中控系统进行完整的数据信息连接，整合成大数据，然后将一些重要的信息(例如油耗、油量、速度、里程、时间、地图导航等)通过图像显示器10显示。图像显示器10具有一定的显示面积，一般在2英寸～6英寸(含端点)的范围内。本说明书对图像显示器10的具体类型不作限制，例如，图像显示器10可以采用如OLED(有机发光二极管)显示器等主动发光型的图像显示器，也可以是采用包括DLP(数字光处理)光机调制图像的图像显示器。

由于车辆200的前挡风玻璃203是一个曲面，其具备一定的光焦度，如果将图像源直接投射到前挡风玻璃203上会产生图像失真，因此，本实施例利用反射镜30对由此产生的像差进行校正。反射镜30与图像显示器10相对间隔设置，且反射镜30的反射面与图像显示器10的出光面大致相对。图像显示器10发射光线至反射镜30，反射镜30和图像显示器10之间形成光传输空间20。本说明书对反射镜30的具体类型不作限制，在本实施例中，反射镜30选用自由曲面反射镜，自由曲面指具有传统加工成型的任意性特点的曲面。由于不同型号的车辆200的前挡风玻璃203的面型参数有所不同，为了能够更好地对像差进行校正，自由曲面反射镜的面型参数会依据车辆200的前挡风玻璃203的面型参数以及其它初始参数来进行调整。同时，汇聚反射件60包括菲涅尔膜70(如图3所示)，由于菲涅尔膜70具有一定放大倍数，使得自由曲面的表面半径增加，表面更加的平坦，从而更加便于自由曲面反射镜30的加工。

请同时参阅图2和图3，菲涅尔膜70可以采用透明的贴合胶贴在前挡风玻璃203的内表面上，菲涅尔膜70可以等效为一个汇聚反射的凹面镜。在本实施例中，菲涅尔膜70包括基材721以及微结构74，微结构74设置于基材721朝向前挡风玻璃203的一侧，微结构74可以大致为旋转对称结构，例如，可以为旋转指定角度的旋转对称结构，也可以为旋转的中心对称结构。具体地，微结构74包括中心部723以及周边部725。中心部723和周边部725均相对于基材721凸出。中心部723连接于基材721的大致中部位置(大致为基材721的几何中心处)，周边部725连接于基材721，周边部725的数量为多个，多个周边部725分布于中心部723的相对两侧，中心部723两侧的周边部725关于中心部723对称。例如，中心部723两侧的周边部725关于中心部723的中轴线呈左右对称，或者，多个周边部725可以沿中心部723朝向周边部725的方向阵列设置，也可以关于中心部723的几何中心旋转对称。

基材721为大致呈矩形的透明板，其主要用于为中心部723以及周边部725提供一个具有一定机械强度的支撑的衬底，同时要求基材721具有高光学透过率。本说明书对基材721的具体材质不作限制，基材721可以选择的材料包括PC(聚碳酸酯)、PE(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PVA(聚乙烯醇)以及PI(聚酰亚胺)等多种薄膜材料。

本说明书对基材721、中心部723以及周边部725之间的连接方式不作限制，例如，可以先加工一个中心部723以及周边部725的母板，再通过UV光固化(紫外固化)或者热压印等结构成型工艺复制于基材721的表面，形成一个透明的菲涅尔膜70。

请参阅图4，菲涅尔膜70的光学原理等效于一个球面或者类球面，其形貌可以用表达式表达为：

其中，c为中心曲率，k为圆锥曲线常数，A、B、C、D、E、F、G、H、J为高阶多项式系数。定义了c、k以及高阶多项式系数后，菲涅尔膜70为非球面的形貌就被完全确定。当高阶多项式系数都为0，且k＝0时，上述公式代表了菲涅尔膜70为球面的形貌。中心部723为透镜区域，中心部723的凹面朝向反射镜30或/及图像显示器10，其凸面朝向前挡风玻璃203。中心部723的厚度(沿基材721厚度方向的尺寸)在10μm～20μm(含端点)之间。

当上述高阶多项式系数和k都为0时，中心部723为一个连续的球面透镜，对于一个水平视角为13度，垂直视角为7度的抬头显示系统100的设计，菲涅尔膜70等效为一个球形的凹面镜。如图5所示，当菲涅尔膜70表面形貌等效球面半径从6000毫米变化到10000毫米时候，也就是等效球面的汇聚焦距从2000毫米变化到3300毫米的时候，反射镜30的水平尺寸和垂直尺寸都会相应的增加。

因此可以根据反射镜30的尺寸估算对应的抬头显示系统100的体积相对变化量。请参阅图6，以没有菲涅尔膜70的模组体积为单位体积，当菲涅尔膜70的等效曲率半径从10000毫米减少到6000毫米的时候，抬头显示系统100体积可以减少到单位体积的57％，对应了超过40％体积的缩小。

当进一步减小曲率半径至小于6000毫米的时候，入射光线和菲涅尔膜70法向量的角度进一步增加，会增加球面像差和高阶相差，不利于反射镜30的相差校正。当曲率半径大于10000毫米的时候，菲涅尔膜70对抬头显示系统100体积的减少作用降低。

因此，菲涅尔膜70的等效曲率半径取值可以在3000mm～20000mm(含端点)之间，也就是等效的焦距在1000毫米到7000毫米，其中优选曲率半径6000毫米到10000毫米。当菲涅尔膜70的等效曲率半径大于20000mm时，其球面的曲线过于平坦，光线汇聚能力较弱；当菲涅尔膜70的等效曲率半径小于3000mm时，其球面的曲率过大会引入较大的像差，从而影响整体的成像效果。

为了进一步校正高阶相差，菲涅尔膜70可以采用等效非球面，也就是高阶系数不等于0，用来平衡边缘大入射角度带来的高阶相差，但从反射镜30减少的角度来看，主要影响反射镜30尺寸的为等效球面部分的中心曲率。因此在菲涅尔膜70为非球面的情况下，中心曲率半径范围依然为3000毫米到20000毫米的范围，并且优选6000毫米到10000毫米的区间。

若菲涅尔膜70为圆对称结构，多个周边部725以该菲涅尔膜70等效球面的圆心为辐射中心呈同心设置。每一周边部725沿辐射中心O旋转对称，其水平方向的光线汇聚作用等价于柱状菲涅尔结构。旋转对称的菲涅尔膜70可以同时汇聚水平和垂直方向的入射光线，在水平和垂直方向上限制投影光线的发散，从而减小反射镜30的几何尺寸。

在本实施例中，请再次参阅图3，周边部725为菲涅尔膜70的棱镜区域，周边部725的两端的端面大致呈直角三角形，该直角三角形具有大致相互垂直的第一边71和第二边73以及连接于第一边71和第二边73的斜边75，其中，第一边71连接于基材721。周边部725设有第一反射面7252，第一反射面7252相对于基材721倾斜设置，其纵截面为上述直角三角形的斜边75。第一反射面7252相对于基材721倾斜设置，第一反射面7252朝向反射镜30，并设置于反射镜30反射的光线的光路上。

为了能够对大角度的观察视线起到汇聚作用，多个周边部725的第一反射面7252的倾斜角度自中心部723的圆心沿中心部723的径向至边缘的方向逐渐增加，第一反射面7252的倾斜角度在0度～20度(含端点)之间变化，例如，在0度～20度(含端点)之间递增。其中，“第一反射面7252的倾斜角度”可以等效理解为第一边71和斜边75之间的角度。第一反射面7252相对于基材721的倾斜角度大于或等于0度且小于或等于20度。在多个周边部725的第一边71均相等的情况下，第一反射面7252的倾斜角度的递增也会使得第二边73的尺寸逐渐增加。第二边73的尺寸可以根据斜边75和第一边71之间的夹角(即第一反射面7252的倾斜角度)以及第一边71的尺寸通过勾股定理计算得出。

本说明书对周边部725的第一反射面7252倾斜角度递增的具体结构的设计不作限制，例如，第一反射面7252与中心部723的基准球体的同心球相切，即第一反射面7252相对于基材721的倾斜角度与上述同心球在第一反射面7252处的切线相对于基材721的角度一致，从而达到周边部725的第一反射面7252倾斜角度自基材721中心至外缘的方向递增的效果。例如，自基材721中心至外缘的三个第一反射面7252的倾斜角分别设置为α1、α2以及α3，如图4所示，α1<α2<α3。

在一些实施例中，涅尔膜70还可以包括反射层76，反射层76设置于微结构74背离基材721的一侧。具体而言，反射层76可以设置于第一反射面7252以及中心部723背离基材721的一侧表面上，反射层76的反射率大于或等于5％且小于或等于25％，例如反射层76对可见光的反射率大于或等于5％且小于或等于25％。该反射率的范围可以保证菲涅尔膜70的透过率大于70％，从而满足车规对前挡风玻璃203的透过率的要求。本说明书对反射层76的具体材料不作限制，反射层76可以为金属膜，金属膜的材料可以采用高导电度的银、铝等材料。反射层76可以通过蒸镀、PVD(真空离子镀膜)、磁控溅射等镀膜工艺加工于第一反射面7252和中心部723，在一些实施例中，反射层76也可以通过多层反射介质膜的方法制作而成。反射层76还可以采用高低折射率交替的无机介质材料。

请参阅图7，为了保护反射层76，同时不影响驾驶员透过菲涅尔膜70观察车外路况，在本实施例中，汇聚反射件60还可以包括透明保护层78。透明保护层78设置于反射层76背离基材721的一侧(也即中心部723和周边部725背离基材721的一侧)，透明保护层78与菲涅尔膜70的形状互补。其中，“形状互补”指透明保护层78与菲涅尔膜70相接触的一侧处处贴合、形状相互吻合。由于中心部723相对于基材721凸出，中心部723的凹面朝向基材721，凸面朝向透明保护层78，则透明保护层78与中心部723的连接处呈凹面，以扣合于中心部723的凸面。周边部725相对于基材721凸出，多个周边部725排列在基材721上，多个周边部725之间形成间隔。透明保护层78与每个周边部725的连接处背离周边部725凹陷，从而覆盖于周边部725上，透明保护层78位于多个周边部725之间的间隔处形成凸起并嵌入前述间隔内，且该凸起的外壁与间隔的内壁相贴合。透明保护层78背离菲涅尔膜70的一侧可以呈平面结构或者自由曲面结构，以贴合于前挡风玻璃203。

在本实施例中，透明保护层78粘合于菲涅尔膜70和前挡风玻璃203之间，透明保护层78与菲涅尔膜70形状互补，将菲涅尔膜70的具有起伏结构的一侧填平，形成一个没有明显起伏且贴合于前挡风玻璃203(如图2所示)的面。当光线透过反射层76，由周边部725(棱镜区域)引起的相位差会被透明保护层78补偿，使得驾驶员透过菲涅尔膜70观察车外的情况与透过前挡风玻璃203观察的效果趋近相同。透明保护层78可以采用可见光透过性好的有机材料，本说明书对透明保护层78的具体材料不作限制，例如，透明保护层78可以采用丙烯酸树脂、环氧树脂、硅树脂等透明材料制成。

请参阅图8，为了进一步减小抬头显示系统100的体积，在一些实施例中，抬头显示系统100还可以包括反射件50。反射件50设置于光传输空间20中，经由反射镜30反射的光线发射至反射件50后至少部分地被反射至菲涅尔膜70。反射件50可以通过底座设置于车体201(如图1所示)内(例如仪表台处)，本说明书对反射件50的具体结构不作限制，例如，反射件50可以包括反射光栅，也可以包括反射光栅薄膜。

请同时参阅图9和图10，在本实施例中，反射件50包括反射光栅52，反射光栅52用于反射反射镜30反射的光线至前挡风玻璃203处。反射光栅52包括基材部521以及连接于基材部521的多个反射部523，反射部523设置于基材部521朝向光传输空间20的一侧。

反射部523为棱镜结构，其相对于基材部521凸出设置，反射部523被垂直于基材部521且沿图像显示器10至反射镜30的方向延伸的平面截取后，其纵截面(即反射部523两端的端面)大致呈直角三角形。多个反射部523呈周期排布于基材部521朝向光传输空间20的一侧，例如，多个反射部523可以沿图像显示器10至反射镜30的方向阵列设置，多个反射部523的直角三角形截面的斜边之间相互平行。

反射光栅52还包括第二反射面5232，第二反射面5232的纵截面为上述直角三角形的斜边。第二反射面5232相对于基材部521倾斜设置，第二反射面5232朝向反射镜30，并设置于反射镜30反射的光线的光路上。第二反射面5232的倾斜角度即上述反射部523的直角三角形截面的斜边与基材部521表面之间的角度。第二反射面5232设有反射层，反射层的反射率大于或等于80％，例如反射层对可见光的反射率为80％。本说明书对反射层的具体材料不作限制，反射层可以为金属膜，金属膜的材料可以采用高导电度的金、银、铝和铜等材料。

前挡风玻璃203(目标投影位置)具有相对的第一侧和第二侧，在本实施例中，第一侧为前挡风玻璃203远离车体201内驾驶员的一侧，第二侧为前挡风玻璃203靠近车体201内驾驶员的一侧。在图8所示的实施例中，第二反射面5232相对于基材部521的倾斜角度大于等于3度且小于等于50度。此时，请参阅图2，反射镜30位于前挡风玻璃203的第一侧，图像显示器10位于前挡风玻璃203的第二侧。在另一些实施例中，请参阅图10，第二反射面5232相对于基材部521的倾斜角度大于50度且小于等于70度。此时，反射镜30位于前挡风玻璃203的第二侧，图像显示器10位于前挡风玻璃203的第一侧。

在使用时，图像显示器10的图像源对应的光线出射至反射镜30，反射镜30将该光线反射至反射光栅52，反射光栅52再将至少部分的该光线反射至汇聚反射件60。光线经过贴合在前挡风玻璃203表面的汇聚反射件60的反射进入驾驶员的眼睛中，使得驾驶员可以看到在一定距离外的成像单元的放大的虚像。利用反射件50将反射镜30反射的光线以大角度偏折以投射至目标投影位置，降低了反射镜30垂直方向的接受角度，并且可以缩短图像显示器10和反射镜30之间的距离，即降低了反射镜30的垂直高度，从而进一步地降低了抬头显示系统100在车辆200内的安装占用体积。

本申请实施例提供的抬头显示系统100中，图像显示器10发出的光线首先经过反射镜30的反射，反射件50将反射镜30反射的光线以大角度偏折以投射至前挡风玻璃203表面的汇聚反射件60，经过汇聚反射件60的反射进入驾驶员的眼睛中，使得驾驶员可以看到在一定距离外的成像单元的放大的虚像。汇聚反射件60放置在前挡风玻璃203上起汇聚作用，可以减少反射镜30的几何尺寸，从而减小了抬头显示系统100在车辆200内的安装占用体积。多个周边部725旋转对称，可以同时汇聚水平和垂直方向的入射光线，从而减小反射镜30的几何尺寸，进一步降低了抬头显示系统100在车辆200内的安装占用体积。故本申请的抬头显示系统100在满足更大视角的投影要求的同时显著减小了安装占用的体积。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种抬头显示系统，其特征在于，包括：

图像显示器，用于出射图像源光线；

反射镜，与所述图像显示器相对间隔设置以用于反射所述图像显示器出射的图像源光线至目标投影位置；以及

汇聚反射件，用于设置于所述目标投影位置，所述汇聚反射件用于汇聚所述反射镜所反射的光线并引导所述光线沿特定方向出射。

2.如权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述汇聚反射件包括菲涅尔膜，所述菲涅尔膜包括基材以及微结构，所述微结构设置于所述基材，所述微结构为旋转对称结构。

3.如权利要求2所述的抬头显示系统，其特征在于，所述微结构包括中心部以及周边部，所述周边部的数量为多个，多个所述周边部分布于所述中心部的相对两侧，所述中心部两侧的所述周边部关于所述中心部对称。

4.如权利要求2所述的抬头显示系统，其特征在于，所述菲涅尔膜还包括反射层，所述反射层设置于所述微结构背离所述基材的一侧。

5.如权利要求4所述的抬头显示系统，其特征在于，所述反射层对可见光的反射率大于或等于5％且小于或等于25％。

6.如权利要求3所述的抬头显示系统，其特征在于，所述中心部为球面透镜，所述菲涅尔膜等效为一个球面，所述菲涅尔膜的等效曲率半径大于或等于6000毫米且小于或等于10000毫米。

7.如权利要求3所述的抬头显示系统，其特征在于，所述周边部设有第一反射面，所述第一反射面相对于所述基材倾斜设置，所述第一反射面设置于所述反射镜反射的光线的光路上。

8.如权利要求7所述的抬头显示系统，其特征在于，在自所述中心部的中心沿所述中心部的径向向外的方向上，所述第一反射面相对于所述基材的倾斜角度在0度至20度的范围内递增。

9.如权利要求2所述的抬头显示系统，其特征在于，所述汇聚反射件还包括透明保护层，所述透明保护层设置于所述菲涅尔膜远离所述基材的一侧且与所述菲涅尔膜的形状互补。

10.如权利要求1～9任一所述的抬头显示系统，其特征在于，所述反射镜与所述图像显示器之间形成光传输空间，所述抬头显示系统还包括反射件，所述反射件设置于所述光传输空间中，经由所述反射镜反射的光线发射至所述反射件后至少部分地被反射至所述汇聚反射件。

11.如权利要求10所述的抬头显示系统，其特征在于，所述反射件包括反射光栅，所述反射光栅包括基材部、反射部以及第二反射面，所述反射部设置于所述基材部朝向所述光传输空间的一侧，所述第二反射面设置于所述反射部背离所述基材部的一侧，且相对于所述基材部倾斜设置。

12.如权利要求11所述的抬头显示系统，其特征在于，所述目标投影位置具有相对的第一侧和第二侧，所述反射镜位于所述目标投影位置的第一侧，所述图像显示器位于所述目标投影位置的第二侧，所述第二反射面相对于所述基材部的倾斜角度大于或等于3度且小于或等于50度；或者

所述目标投影位置具有相对的第一侧和第二侧，所述图像显示器位于所述目标投影位置的第一侧，所述反射镜位于所述目标投影位置的第二侧，所述第二反射面相对于所述基材部的倾斜角度大于或等于50度且小于或等于70度。

13.一种车辆，其特征在于，包括：

车体；以及

如权利要求1～12任一所述的抬头显示系统，所述抬头显示系统设置于所述车体内。

14.如权利要求13所述的车辆，其特征在于，所述车辆还包括前挡风玻璃，所述前挡风玻璃设置于所述车体，所述目标投影位置位于所述前挡风玻璃上，所述汇聚反射件设置于所述前挡风玻璃。

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