CN218601594U - 光机、显示设备及交通工具 - Google Patents

Abstract

本申请涉及投影显示技术领域，尤其涉及一种光机、显示设备及交通工具。本申请在光机壳体内部为背光源与像源之间设置用于散热的风道，使壳体内外进行换热，并利用风扇来加速壳体内部的散热速度。本申请可以提高光机的散热性能，提高光机的寿命及可靠性。

Description

光机、显示设备及交通工具

技术领域

本申请涉及投影显示技术领域，尤其涉及一种光机、显示设备及交通工具。

背景技术

HUD（Head Up Display，抬头显示）正在逐步应用于车载显示上，可以将待显示的信息（如导航信息）直接投影到透明表面（如挡风玻璃）上，提高驾驶员观看信息的便利性。然而，光机作为HUD光源和成像的核心部件，很容易由于自身发热或阳光倒灌等原因造成产品温度急剧升高，因此散热问题亟待解决，否则产品的使用寿命和可靠性会受到很大的影响。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种光机、显示设备及交通工具，解决了现有技术中光机的散热性能不佳的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：

第一方面，提供了一种光机，包括：

壳体，所述壳体包括相对设置的第一安装面及第二安装面，所述第一安装面固定背光源，所述第二安装面固定像源；

所述壳体内部在所述第一安装面与所述第二安装面之间具有第一空间，以使所述背光源发出的光经过所述第一空间到达所述像源；

所述壳体为所述第一空间至少设置一个进风口及一个出风口，以使在所述第一空间中形成自所述进风口到所述出风口的散热通道，在所述进风口或所述出风口设置风扇以加强所述第一空间中的空气流通。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述像源为LCD屏幕。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述出风口设置在所述壳体的侧面并适配所述风扇的大小。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述壳体在靠近所述第二安装面设置有开口，与所述像源朝向所述第一空间的一面配合形成所述进风口。

在第一方面的一种可选实施方式中，若干个所述进风口分布在所述壳体的四周。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述第一安装面固定背光源包括：

所述壳体在靠近所述第一安装面的四周及所述背光源设置有相互配合的第一卡扣，通过所述第一卡扣将所述背光源固定在所述壳体上。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述第二安装面固定像源包括：

所述壳体在所述第二安装面的四周设置有限位承载部，所述像源卡合在所述限位承载部中；

所述壳体在所述第二安装面上通过第二卡扣套设有中空的固定上盖，所述固定上盖抵持住所述像源边缘的至少部分表面。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述背光源背离所述第一空间的一面设置有散热块。

在第一方面的一种可选实施方式中，在所述背光源与所述散热块之间设置导热夹层。

第二方面，本申请提供一种显示设备，包括第一方面所述的光机。

第三方面，本申请提供一种交通工具，包括第一方面所述的光机或第二方面所述的显示设备。

与现有技术相比，本申请在光机壳体内部为背光源与像源之间设置用于散热的风道，使壳体内外进行换热，并利用风扇来加速壳体内部的散热速度。本申请可以提高光机的散热性能，提高光机的寿命及可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或现有技术的技术方案，下面将对技术方案描述中所需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中记载的一些示例，对于本领域普通技术人员而言，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附图。

图1为本申请一些示例中HUD投影显示示意图。

图2为本申请一些示例中光机的模块示意图。

图3为本申请一些示例中HUD的模块示意图。

图4为本申请一些示例中光机示意图。

图5为本申请一些示例中光机爆炸图。

图6为本申请一些示例中光机散热方向示意图。

图7为本申请一些示例中光机散热方向示意图。

图8为本申请一些示例中光机散热方向示意图。

图9为本申请一些示例中汽车示意图。

图10为本申请一些示例中驾驶舱内前挡风玻璃示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本申请进行详细的描述，但描述的内容仅仅是本申请中记载的一些示例，并不限制本申请，本领域普通技术人员根据这些示例所作出的结构、方法或功能等方面的变换均包含在本申请的保护范围内。

HUD主要利用光学的反射原理，将待显示的信息投影在透明表面上，用户可以直接在透明表面上观看相应的信息，为信息显示提供了另一种方便的实现方式。应用在车载显示中，即可以是通过在车辆上设置有投射具有相关车辆信息功能的光机，光机投射出的光线经过光路规划投影在车辆的挡风玻璃上，驾驶员可以在驾驶时直接观看挡风玻璃上显示的车辆参数信息，而不是低头去查看仪表盘的数据，这样大大提高观看信息的便利性，同时驾驶员在驾驶车辆观看信息时不需要将视野转到车辆前方以外的地方，也提高了驾驶员驾驶车辆的安全性。在一些示例中，也可以应用在玻璃橱窗上展示广告等，充分利用已有的透明表面资源，不需要额外安装显示屏幕。

如图1所示，在一些示例中，可以在车辆方向盘前的中控台上嵌入有实现HUD功能的显示设备，其中，显示设备至少包括光机1、第一反射镜2、第二反射镜3。如图2所示，光机1包括背光源17及像源18，背光源17和像源18可以集成在一个模块中，也可以分立为两个模块。背光源17为像源18提供光源，通过调整背光源17的亮度来调整像源18显示图像的亮度。像源18可以是LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示）等，将处理器发送的相关信息显示在像源18上，并将像源18中的显示内容通过各种光学镜片的配合投影在车辆的挡风玻璃上。第一反射镜2、第二发射镜3可以根据需求设置为凹面镜、凸面镜等自由曲面镜。

光机1投射出显示相应信息的光线，通过第一反射镜2、第二反射镜3实现光路规划，可以在较小的显示设备空间内进行定制光路，并满足不同的投影显示要求。光机1投射出的光线经过第一反射镜2、第二反射镜3的多次反射最终投影在车辆的挡风玻璃上，在车内的驾驶员4可以对着挡风玻璃看到光机1的投射光线在挡风玻璃上形成的虚像5，对应的可以是车辆的参数信息等。需要补充的是，不同的光机对应地还可以设置有散光镜，调整相应的成像效果。在一些示例中，显示设备中还可以包括菲涅尔透镜、波导光学器件、衍射光学器件、全息光学器件、锥形光纤等模块实现光路规划及优化。

在一些示例中，上述集成在车辆中控台的显示设备可以是车辆购置后加装的，在一些示例中，也可以是在车辆出厂前直接集成安装好的。为了显示车辆的参数信息，相应的显示设备还可以与车机进行交互。图3示出了显示设备（HUD）与车机20之间的模块示意图，显示设备由车机20提供电源及数据。显示设备可以包括处理器10、以太网接口11、CAN（Controller Area Network，控制器域网）接口12、电源管理模块13、运行内存14、存储内存15、电机16、背光源17、像源18等。

需要说明的是，图3中列举的各个模块仅仅是示例性的描述，并不构成任何的限定，在一些示例中显示设备还可以包括其他模块。另外，上述的模块在不同的示例中可以在一个或多个硬件中实现，或者单个模块由多个硬件组合实现。

其中，处理器10作为显示设备的控制中心，包括任何类型的一个或多个处理单元，包括但不限于微控制单元、微控制器、DSP（Digital Signal Processor，数字信号控制单元）或其任意组合。处理器10用于根据计算机程序产生操作控制信号，实现对其他各个模块的控制。

以太网接口11是局域网通信的网络数据连接端口，定义了一系列的软件和硬件标准，通过以太网接口可以将多个电子设备连接在一起，在本示例中，可以与车机20进行信息交互。

CAN接口12是控制器局域网的网络数据连接端口，为汽车内部的控制系统和嵌入式工业控制提供标准的总线，实现控制各节点之间的通信交互，在本示例中，同样可以与车机20进行信息交互。

电源管理模块13连接车机20接收车机20提供的电源，为显示设备各个模块提供稳压电源供电，保证处理器10等不会被烧坏。

运行内存14用于存储处理器10执行的计算机程序，及暂时存放的运算数据、与存储内存交换的数据，可以为SDRAM(Synchronous Dynamic Random-access Memory，同步动态随机存取内存)等。

存储内存15用于存放显示设备的相关显示内容等资源，可以为Flash，也可以提供接口接入外部存储器。

电机16用于驱动显示设备中的光学镜片发生转动，从而实现相应的光路定制。

背光源17，用于提供光源及根据处理器10的控制调整显示的亮度，与像源18配合实现光机的主要功能。

像源18，用于根据处理器10的控制显示相应信息的图像并投射出去，包括LCD等。

以下将结合图4-图8详述如何实现光机的有效散热。

如图4、图5所示，光机包括壳体33，壳体33用于承载实现投射功能的背光源36及像源32，如上所述，背光源36提供投射光线的光源，具体可以包括发出光线的LED板362及用于提高光的使用效率的导光板361，LED板362上可以焊接有若干个LED灯珠，导光板361上还设置有固定在壳体33上的卡扣结构。像源32用于在处理器的控制下显示相应的图像，并将相应的光线投射到指定的位置。壳体33可以是一个立方体或圆柱体，具体的形状可以根据安装在壳体33上的背光源36及像源32的形状决定的，壳体33可以与背光源36、像源32形成一个内部的空间（第一空间）。如图5所示，对于立方体的壳体33而言，有四个连续环绕的面是通过相应的壳体材料制成，成为壳体33的侧面，壳体33的剩余两面即分别是壳体33的第一安装面及第二安装面，第一安装面与第二安装面相对设置，不被壳体材料包裹，第一安装面与第二安装面之间是壳体中间贯通的内部，第一安装面上固定背光源36，第二安装面上固定像源32，这样可以保证背光源36与像源32之间相对固定设置，且能实现背光源36发出光线可以传导到像源32，最终像源32可以将显示的图像投射到壳体之外，根据应用场景的实际需要，投影在相应的透明表面上。

如上所述，壳体33内部在第一安装面与第二安装面之间具有第一空间，第一空间是由壳体33及固定在第一安装面的背光源36、固定在第二安装面的像源32组成的一个相对密闭的空间，这样可以保证将背光源36发出的光在第一空间中进行有效地传导，并到达像源32，为像源32的图像显示提供相应的亮度。

需要说明的是，为了保证背光源36可以固定在第一安装面上，像源32可以固定在第二安装面上，可以采用各种卡扣结构来实现，卡扣结构的方式可以提高整个结构的稳定性，而且很容易实现安装与拆卸。在一些示例中，背光源36与壳体33之间可以通过第一卡扣39来实现，相应地，在壳体33的四周设置有卡扣结构，在背光源36上也会设置有与之配合的卡扣结构，当背光源36置于第一安装面的时候，可以将背光源36上的卡扣结构紧紧地卡在壳体33对应的卡扣结构上，由于相互之间力的作用，两者并不容易脱落，为了容易地将两者之间进行卡合，可以将壳体33上的卡扣结构设置在靠近第一安装面的位置。为了加强固定的稳定性，可以在壳体的侧面四周设置若干个卡扣结构，可选地，在四个侧面分别都设置有相应的卡扣结构，并在背光源36对应设置若干个卡扣结构，当四周皆有相互作用的力，则更不会使背光源36从壳体33上脱落。

在一些示例中，壳体33在第二安装面的四周设置有限位承载部，可选地，限位承载部在壳体33的四周恰好围成了一个容纳像源32的槽，像源32在第二安装面上固定时可以卡合在限位承载部形成的槽中，由于限位承载部的限制，可以保证像源32不会向壳体33的四周移动。进一步为了使像源32不会从壳体33的顶部（以图4光机的放置方向为准）脱落，可以在壳体33对应于第二安装面之上套设有一个中空的固定上盖31，用固定上盖31抵持住像源32的上表面，保证像源32不从壳体33的顶部脱落。同时，由于固定上盖31的中间是空的，所以像源32边缘的仅部分表面被固定上盖31抵持住，而像源32的中间大部分表面是暴露在壳体33之外，并不会影响像源32向壳体33外部投射光线。可选地，固定上盖31是恰好卡在壳体33侧面的表面上，相应地，壳体33上设置有第二卡扣310，其结构可以是弹性凸起件，固定上盖31对应的卡扣结构是一个卡孔，当壳体33上的弹性凸起件刚好卡在固定上盖31的卡孔内时，会发出清脆的卡合声音，弹性凸起件在弹性力的作用下卡在卡孔上，保证弹性凸起件不易从卡孔中取出，因此可以保证固定上盖31可以紧紧地卡在壳体33上，相应的像源32即使在整个光机发生了晃动、反转等也不会从壳体33的第二安装面脱落。为了加强固定的稳定性，可以在壳体33的侧面设置若干个弹性凸起件，可选地，在四个侧面分别都设置有相应的弹性凸起件，并在固定上盖31对应设置若干个卡孔，当四周皆有第二卡扣310的固定，则更不会使像源32从壳体33上脱落。

在正常的工作中，背光源36和像源32都会发出热量，如果有阳光倒灌到光机之中，更会加剧温度的升高。因此，在一些示例中，可以在壳体33的表面设置有至少一个进风口及一个出风口，进风口和出风口的作用是在壳体33的内部第一空间（壳体33内部在第一安装面与第二安装面之间的空间）中形成与壳体33外部进行换热的散热通道，保证在不影响背光源36传导光线到像源32的前提下，使第一空间具有空气流通性，加快与第一空间接触的背光源36、像源32散发热量的速度。进一步，为了保证自进风口到出风口的散热通道中的空气流通速度，可以在进风口或出风口设置风扇34，当风扇34运转起来时，可以带动空气的流动，相应地，进风口设置风扇可以使进风变更多或者出风口设置风扇可以使出风变更多。

在一些示例中，光机在工作状态时，风扇34、像源32、背光源36接通电源，即可以同时工作。可选地，风扇34可以和像源32、背光源36一样由处理器控制，处理器不仅可以控制风扇34的启动与关闭，同时也可以控制风扇34的转动速度。在一些示例中，处理器可以根据背光源36、像源32的工作状态来决定风扇34的转速，从而可以保证光机的壳体内始终保持最佳的温度状态。

如图4、图5所示，在一些示例中，出风口设置在壳体33的一个侧面，出风口可以是圆形的洞口，与风扇34的大小适配，风扇34可以通过螺钉35固定在对应的出风口，由于出风口与风扇34相当，因此安装完风扇34后可以封住出风口，从壳体33的外部无法看到壳体33的内部，保证第一空间的一定密闭性。风扇34在运行时，向外吹风，提高第一空间内的出风量，并可以驱动进风口吸进壳体33外的空气。在一些示例中，可以在其他侧面分别也设置相应的风扇，以加强空气的流通。

在一些示例中，设置在壳体33上的进风口处于靠近第二安装面的壳体上，即进风口的位置挨着像源32固定的位置，这样可以保证从壳体33外部进入的空气可以贴着像源32的屏幕背部带走像源32产生的热量，然后再沿着散热通道从出风口吹走，也就可以实现完整的内外部换热过程。

如图8所示，在一些示例中，壳体33在靠近第二安装面的位置设置有相应的开口，这个开口可以足以使壳体33外部的空气进入。可选地，这个开口是设置在上述放置像源32的限位承载部上，在本示例中，分别在壳体33相对于限位承载部的四周设置了若干个开口，增加开口的数量可以增加进风量，在一定程序上可以提高空气流通速度。当像源32放置在限位承载部上时，像源32的背部与对应的开口之间形成配合，在两者之间构成了一定的空气流通间隙以形成进风口，来接收外部的空气进入，壳体33外部的空气可以沿着开口，然后从像源32与开口之间形成的间隙进入到壳体33的内部，这样可以保证从壳体33外部进入的空气可以紧紧地贴着像源32背部的表面走。更重要的是，由于像源32是卡合在限位承载部上的，像源32向壳体33外部投射光线的发光面并没有正对着进风口，因此像源32投射的光线不会从进风口出去。同时，背光源36发出的光是正对着像源32的背面，进风口会被限位承载部有效地挡住，因此背光源36发出的光也不会从进风口经过。这样可以减少光机不必要的漏光，不会对光机的投影显示产生杂散光的影响。

如图6-图8所示，当光机在正常工作时，壳体33外部的空气会沿着图中的箭头方向从进风口进入到壳体33的内部，然后在风扇34所在的出风口按照相应的箭头方向流出壳体33之外，风扇34的转动还可以加速这种流动。如图7所示，壳体33外部的空气会在内外压差的作用下进入进风口（实心箭头所指的方向），从进风口进入的空气，会在第一空间内按照相应的散热通道的方向往出风口流通（虚线箭头所指的方向），最终从出风口流出，这种循环的过程可以让光机内部的热量及时地传递到壳体外部，而壳体外部的冷空气又源源不断地提供到光机内部。

如图4、图5所示，在一些示例中，为了进一步保证背光源36的散热性能，会在背光源36背离第一空间的一面设置有散热块38，即在壳体33的外部与背光源36相对的一面设置有散热块38，散热块38可以通过螺钉固定在背光源36的背面。散热块38可以由铝合金、黄铜等导热材料做成多片状的结构，散热块38通过多片状的结构将相应的热量散发到周围的空气中。

在一些示例中，还可以在背光源36与散热块38之间设置导热夹层37，导热夹层37加速背光源36将热量传导给散热块38的速度，可选地，导热夹层37可以是导热硅胶垫，或导热硅脂等其他高导热材料。

在一些示例中，还可以在壳体33上设置有固定安装部311，可以通过螺钉将固定安装部311与特定的结构进行固定，进一步将整个光机固定在对应的显示设备内部，或者直接固定在车辆的中控台内部，这样就可以稳固地为其他模块提供光机的功能。可选地，固定安装部311可以通过加强劲来强化结构的稳定性，加强筋连接固定安装部及壳体的部分表面。

在一些示例中，可以将上述的光机与图1中的光学镜片等集成在显示设备中，通过光机投射出的图像及光学镜片的光路规划，投影在指定位置的透明表面（如车辆的挡风玻璃）上。在一些示例中，还可以将上述的光机集成在交通工具上，或者将上述具有光机的显示设备集成在交通工具上。如图9所示，在一些示例中，汽车21上集成有显示设备，通过投影将相应的参数信息投影在前挡风玻璃210上，如图10所示，从驾驶舱内观看前挡风玻璃210的效果就是，可以看到车辆的行驶速度和导航路线信息等。为了满足不同身高驾驶人员的需求，还可以调节光学镜片的角度，进而影响光路规划，从而改变在挡风玻璃上显示信息的位置。交通工具并不局限于上述的汽车，也可以包括公交车、卡车、挖掘机、摩托车、火车、高铁、轮船、游艇、飞机、宇宙飞船等。投影的挡风玻璃也不局限于汽车的前挡风玻璃，也可以是其他位置的透明表面。

综上所述，本申请在光机壳体内部为背光源与像源之间设置用于散热的风道，使壳体内外进行换热，并利用风扇来加速壳体内部的散热速度。本申请可以提高光机的散热性能，提高光机的寿命及可靠性。

应当理解，虽然本说明书包括一些示例，但这些示例中的任何一个并非仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚的目的。本领域普通技术人员应当将说明书作为一个整体，各示例中的技术方案也可以进行适当的组合，形成本领域普通技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡是未脱离本申请教导内容所作的等效实施方式或变型均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光机，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体包括相对设置的第一安装面及第二安装面，所述第一安装面固定背光源，所述第二安装面固定像源；

所述壳体内部在所述第一安装面与所述第二安装面之间具有第一空间，以使所述背光源发出的光经过所述第一空间到达所述像源；

所述壳体为所述第一空间至少设置一个进风口及一个出风口，以使在所述第一空间中形成自所述进风口到所述出风口的散热通道，在所述进风口或所述出风口设置风扇以加强所述第一空间中的空气流通。

2.根据权利要求1所述的光机，其特征在于，所述出风口设置在所述壳体的侧面并适配所述风扇的大小。

3.根据权利要求1所述的光机，其特征在于，所述壳体在靠近所述第二安装面设置有开口，与所述像源朝向所述第一空间的一面配合形成所述进风口。

4.根据权利要求1-3任一项所述的光机，其特征在于，若干个所述进风口分布在所述壳体的四周。

5.根据权利要求1-3任一项所述的光机，其特征在于，所述第一安装面固定背光源包括：

所述壳体在靠近所述第一安装面的四周及所述背光源设置有相互配合的第一卡扣，通过所述第一卡扣将所述背光源固定在所述壳体上。

6.根据权利要求1-3任一项所述的光机，其特征在于，所述第二安装面固定像源包括：

所述壳体在所述第二安装面的四周设置有限位承载部，所述像源卡合在所述限位承载部中；

所述壳体在所述第二安装面上通过第二卡扣套设有中空的固定上盖，所述固定上盖抵持住所述像源边缘的至少部分表面。

7.根据权利要求1-3任一项所述的光机，其特征在于，所述背光源背离所述第一空间的一面设置有散热块。

8.根据权利要求7所述的光机，其特征在于，在所述背光源与所述散热块之间设置导热夹层。

9.一种显示设备，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的光机。

10.一种交通工具，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的光机，或权利要求9所述的显示设备。

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