抬头显示装置和车辆.pdf

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1、(19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202211313653.6 (22)申请日 2022.10.25 (71)申请人 天马微电子股份有限公司 地址 518057 广东省深圳市南山区大新路 88号天马大厦 (72)发明人 秦雪飞李凌燕 (74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司 11332 专利代理师 杨义 (51)Int.Cl. G02B 27/01(2006.01) G02B 30/35(2020.01) (54)发明名称 一种抬头显示装置和车辆 (57)摘要 本发明公开了一种抬头显示装置和车辆， 抬 头显示装置包括图像。

2、模块以及依次位于图像模 块出光侧的第一反射镜组和挡风玻璃； 图像模块 用于出射显示图像光束， 显示图像光束包括多个 子图像光束； 第一反射镜组包括多个曲率半径不 同的反射面， 反射面位于子图像光束的传输路径 上且朝向挡风玻璃， 多个反射面的焦点位于挡风 玻璃的同一位置； 通过合理设计第一反射镜组， 将第一反射镜组设置成多个曲率半径的反射面， 图像源出射的携带多种显示信息的显示图像光 束分别被不同曲率半径的反射镜反射后再经挡 风玻璃部分反射至用户眼睛， 可在用户双眼中形 成焦距不同的叠加图像， 提高了抬头显示装置的 立体视觉成像效果， 提升了用户信息获取的准确 性和用户视觉体验。 权利要求书2页。

3、 说明书8页 附图5页 CN 115561907 A 2023.01.03 CN 115561907 A 1.一种抬头显示装置， 其特征在于， 包括图像模块以及依次位于所述图像模块出光侧 的第一反射镜组和挡风玻璃； 所述图像模块用于出射显示图像光束， 所述显示图像光束包括多个子图像光束； 所述 第一反射镜组包括多个曲率半径不同的反射面， 所述反射面位于所述子图像光束的传输路 径上且朝向所述挡风玻璃， 多个所述反射面的焦点位于所述挡风玻璃的同一位置； 所述子图像光束经所述反射面反射后再经所述挡风玻璃部分反射到达用户眼睛； 至少 两个所述子图像光束在用户眼睛中形成焦距不同的虚像， 焦距不同的所述虚。

4、像叠加形成抬 头显示图像。 2.根据权利要求1所述的抬头显示装置， 其特征在于， 所述第一反射镜组包括多个曲率 半径不同的凹面镜， 多个所述凹面镜拼接设置。 3.根据权利要求1所述的抬头显示装置， 其特征在于， 曲率半径不同的多个所述反射面 依次排列， 且沿多个所述反射面的排列方向， 多个所述反射面的曲率半径逐渐增大或者逐 渐减小。 4.根据权利要求1所述的抬头显示装置， 其特征在于， 所述反射面表面设置有第一增反 膜， 所述第一增反膜包括折射率高低交替层叠设置的多层膜层。 5.根据权利要求1所述的抬头显示装置， 其特征在于， 所述抬头显示装置还包括扩束镜 组， 所述扩束镜组位于所述图像模块和。

5、所述第一反射镜组之间的光路中。 6.根据权利要求5所述的抬头显示装置， 其特征在于， 所述扩束镜组包括沿物面至像面 依次排列的第一透镜、 第二透镜和第三透镜； 其中， 透镜靠近物面一侧的表面为物侧面， 透 镜靠近像面一侧的表面为像侧面； 所述第一透镜的物侧面和像侧面均凹面； 所述第二透镜的物侧面为凸面， 所述第二透 镜的像侧面为凹面； 所述第三透镜的物侧面为凸面， 所述第三透镜的像侧面为平面。 7.根据权利要求6所述的抬头显示装置， 其特征在于， 沿所述物面至所述像面的方向， 所述第一透镜、 所述第二透镜和所述第三透镜的厚度均为2mm10mm。 8.根据权利要求6所述的抬头显示装置， 其特征在。

6、于， 所述第一透镜、 所述第二透镜和 所述第三透镜的表面设置有增透膜。 9.根据权利要求5所述的抬头显示装置， 其特征在于， 所述抬头显示装置还包括第二反 射镜组， 所述第二反射镜组位于所述扩束镜组和所述第一反射镜组之间的光路中； 所述第二反射镜组用于调整经所述扩束镜组扩束后的所述显示图像光束的传播方向。 10.根据权利要求9所述的抬头显示装置， 其特征在于， 所述第二反射镜组的光轴与所 述扩束镜组光轴的夹角可调。 11.根据权利要求1所述的抬头显示装置， 其特征在于， 所述挡风玻璃包括第二增反膜， 所述第二增反膜包括折射率高低交替层叠设置的多层膜层。 12.根据权利要求11所述的抬头显示装置。

7、， 其特征在于， 所述挡风玻璃包括线偏振反射 片， 所述线偏振反射片包括P偏振反射片。 13.根据权利要求1所述的抬头显示装置， 其特征在于， 所述图像模块包括多个拼接设 置的显示面板， 各个所述显示面板分别出射所述子图像光束； 或者， 所述图像模块包括一体设置的显示面板， 所述显示面板包括多个显示分区， 各个 所述显示分区分别出射所述子图像光束。 权利要求书 1/2 页 2 CN 115561907 A 2 14.根据权利要求13所述的抬头显示装置， 其特征在于， 所述图像模块还包括位于所述 显示面板非出光侧的散热板， 所述散热板包括多组散热单元， 相邻两组所述散热板单元之 间存在凹槽； 所。

8、述散热单元包括多个散热齿。 15.一种车辆， 其特征在于， 包括权利要求114任一所述的抬头显示装置。 权利要求书 2/2 页 3 CN 115561907 A 3 一种抬头显示装置和车辆 技术领域 0001 本发明实施例涉及显示技术领域， 尤其涉及一种抬头显示装置和车辆。 背景技术 0002 增强现实抬头显示器(Head Up Display， HUD)由显示组件、 电子组件、 控制单元以 及电源等构成的综合电子显示设备， 车载HUD系统驾驶员不需要在汽车行驶过程中低头查 看仪表盘来获取汽车行驶状态信息， 有效避免交通事故的发生。 0003 现有的车载HUD系统的多种图像叠加显示的立体空间视。

9、觉成像效果不佳， 影响用 户信息获取的准确性和用户视觉体验。 发明内容 0004 本发明提供了一种提高抬头显示装置和车辆， 提高抬头显示装置中采用多个曲率 半径不同的反射面， 图像源出射的显示图像光束经多个曲率半径不同的反射面反射后可以 在用户双眼中形成焦距不同的叠加图像， 提高了抬头显示装置的立体视觉成像效果， 提升 用户信息获取的准确性和用户视觉体验。 0005 第一方面， 本发明实施例提供了一种抬头显示装置， 包括图像模块以及依次位于 所述图像模块出光侧的第一反射镜组和挡风玻璃； 0006 所述图像模块用于出射显示图像光束， 所述显示图像光束包括多个子图像光束； 所述第一反射镜组包括多个。

10、曲率半径不同的反射面， 所述反射面位于所述子图像光束的传 输路径上且朝向所述挡风玻璃， 多个所述反射面的焦点位于所述挡风玻璃的同一位置； 0007 所述子图像光束经所述反射面反射后再经所述挡风玻璃部分反射到达用户眼睛； 至少两个所述子图像光束在用户眼睛中形成焦距不同的虚像， 焦距不同的所述虚像叠加形 成抬头显示图像。 0008 第二方面， 本发明实施例还提供了一种车辆， 包括第一方面提供的抬头显示装置。 0009 本发明实施例提供的抬头显示装置， 通过合理设计第一反射镜组， 将同一曲率半 径的第一反射镜组设置成多个曲率半径的反射面， 图像源出射的携带多种显示信息的显示 图像光束分别被不同曲率半。

11、径的反射面反射后再经挡风玻璃部分反射至用户眼睛， 可在用 户双眼中形成焦距不同的叠加图像， 提高了抬头显示装置的立体视觉成像效果， 提升了用 户信息获取的准确性和用户视觉体验。 附图说明 0010 图1是现有技术提供的一种抬头显示装置的结构示意图； 0011 图2是本发明实施例提供的一种抬头显示装置的结构示意图； 0012 图3是本发明实施例提供的另一种抬头显示装置的结构示意图； 0013 图4是本发明实施例提供的另一种抬头显示装置的结构示意图； 0014 图5是本发明实施例提供的一种扩束镜组的结构示意图； 说明书 1/8 页 4 CN 115561907 A 4 0015 图6是本发明实施例。

12、提供的抬头显示装置的光路设计及光线追迹示意图； 0016 图7是图6实施例提供的抬头显示装置的畸变图； 0017 图8是本发明实施例提供的一种挡风玻璃的P偏振反射率的测试图； 0018 图9是本发明实施例提供的一种图像模块的示意图； 0019 图10是图9中实施例提供的一种散热板的立体结构示意图； 0020 图11是本发明实施例提供的一种抬头显示装置应用在车辆中的示意图。 具体实施方式 0021 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。 可以理解的是， 此处所描 述的具体实施例仅仅用于解释本发明， 而非对本发明的限定。 另外还需要说明的是， 为了便 于描述， 附图中仅示出了与本发明相关。

13、的部分而非全部结构。 0022 图1是相关技术提供的一种抬头显示装置的结构示意图。 如图1， 相关技术中， 抬头 显示装置100通常在图像源10出射的显示图像光路上设置一整面曲率半径一致的反射镜 11， 图像源10出射的携带多个图像信息的显示图像光束S0被同一曲率半径的反射镜11反射 至挡风玻璃12， 部分反射显示图像光束S0被挡风玻璃12反射至用户眼睛， 由于所有显示图 像光束S0经过同一曲率半径的反射镜11， 在用户眼中会生成聚焦距离相同或相近的虚像， 如图1中虚像13和虚像14所示， 而虚像13和虚像14聚焦距离相同或相近， 无法实现多个焦距 不同的虚像叠加的视觉效果， 立体视觉成像效果。

14、较差， 导致用户不能准确获取图像信息， 用 户视觉体验较差。 0023 基于上述技术问题， 本发明实施例提供的一种抬头显示装置包括图像模块以及依 次位于图像模块出光侧的第一反射镜组和挡风玻璃； 图像模块用于出射显示图像光束， 显 示图像光束包括多个子图像光束； 第一反射镜组包括至少两个曲率半径不同的反射面， 反 射面位于子图像光束的传输路径上； 显示图像光束经反射面反射后再经挡风玻璃部分反射 到达用户眼睛； 至少两个子图像光束在用户眼睛中形成焦距不同的虚像， 焦距不同的虚像 叠加形成抬头显示图像。 发明人研究发现， 通过将同一曲率半径的反射镜设置成多个曲率 半径的反射面， 得到多个聚焦距离不同。

15、的反射面， 当图像源出射的携带多种显示信息的显 示图像光束分别到达曲率半径的反射面时， 被不同曲率半径的反射面反射后再经挡风玻璃 部分反射至用户眼睛， 在用户双眼中形成焦距不同的叠加图像， 有利于提高抬头显示装置 的立体视觉成像效果， 提升用户信息获取的准确性和用户视觉体验。 0024 以上是本发明的核心思想， 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例 中的技术方案进行清楚、 完整地描述。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有 做出创造性劳动前提下， 所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。 0025 图2是本发明实施例提供的一种抬头显示装置的结构示意图。 如图2。

16、所示， 本发明 实施例提供的抬头显示装置200包括图像模块20以及依次位于图像模块20出光侧的第一反 射镜组30和挡风玻璃40； 图像模块20用于出射显示图像光束S1， 显示图像光束S1包括多个 子图像光束(S11、 S12、 S13)； 第一反射镜组30包括多个曲率半径不同的反射面(31、 32、 33)， 反射面位于子图像光束的传输路径上且朝向挡风玻璃40， 多个反射面的焦点位于挡风玻璃 的同一位置(如图中圆圈示出的区域41)； 显示图像光束S1经反射面反射后再经挡风玻璃40 部分反射到达用户眼睛； 至少两个子图像光束在用户眼睛中形成焦距不同的子显示图像， 说明书 2/8 页 5 CN 1。

17、15561907 A 5 焦距不同的虚像叠加形成抬头显示图像。 0026 汽车HUD是利用光学反射的原理， 将导航、 蓝牙电话等重要的系统信息实时投影到 前挡风玻璃上面， 避免因驾驶员低头、 转移视线等带来的安全隐患的显示系统。 在HUD设计 中， 本实施例中， 挡风玻璃可以采用普通的车载玻璃， 挡风玻璃作为反光面， 既要对可见光 具有较高透过率， 保证汽车驾驶员的视野清楚， 又要对图像模块20出射的携带系统信息的 显示图像光束S1具有一定的反射作用， 以使汽车驾驶员能清晰的看清系统信息。 0027 图像模块20包括可以发出图像光线的显示设备等， 图像模块20出射携带系统信息 的显示图像光束S。

18、1， 显示图像光束S1可以由携带图像信息相同、 不同、 或者不完全相同的多 个子图像光束组成， 如图中所示的子图像光束S11、 子图像光束S12、 子图像光束S13。 在显示 图像光束S1的传播路径上设置第一反射镜组30， 第一反射镜组30由多个曲率半径不同的反 射面组成， 各个反射面的面型取决于挡风玻璃40的面型和成像距离， 如采用2个或3个聚焦 长度不同的凹面反射镜头组合， 实现近远或者近中远成像距离组合， 图中仅示3个反射率不 同的反射面31、 反射面32、 反射面33。 0028 其中， 曲率半径主要是用来描述曲线上某处曲线弯曲变化的程度， 由于凹面反射 镜的焦距f满足： fR/2， 。

19、R为凹面镜的曲率半径。 曲率半径越大， 镜面越平， 焦距越大， 投射 在反射面的光线就会以更小的反射角反射回去， 因此光线的汇聚点就距离反射镜越远。 基 于此， 本申请通过设置第一反射镜组30包括多个曲率半径不同的反射面， 以获得不同聚焦 距离(焦距)的反射面， 再通过调整第一反射镜组30的位置， 使得多个反射面的焦点位于挡 风玻璃40的同一位置41， 多个子图像光束分别被曲率半径不同的反射面反射后被挡风玻璃 40的同一位置(41)反射后进入用户眼睛， 由于各个反射面的焦距不同， 由用户眼睛视线方 向看到的虚像位置不同， 焦距不同的虚像叠加形成抬头显示图像。 其中， 反射面的数量、 间 距、 。

20、面积大小以及曲率半径的大小， 可根据图像模块、 系统信息的显示需求调整和设置， 这 里不做具体限制。 0029 需要说明的是， 图中示出的同一位置41为在挡风玻璃40上预先设定的抬头显示图 像的显示区， 用于显示系统信息， 如导航提示、 车速提示、 油量提示等。 0030 结合图2所示， 子图像光束S11、 子图像光束S12、 子图像光束S13分别被反射面31、 反射面32、 反射面33反射至挡风玻璃40的表面， 再经挡风玻璃40反射后到达驾驶员眼睛， 由 于反射面31、 反射面32、 反射面33的曲率半径不同， 子图像光束S11、 子图像光束S12、 子图像 光束S13在用户眼睛中的成像焦距。

21、不同； 当子图像光束S11、 子图像光束S12、 子图像光束S13 携带不同的系统信息时， 如导航提示、 车速提示、 油量提示等。 沿驾驶员眼睛的水平视线方 可以看到焦距不同的虚像51、 虚像52和虚像53的叠加图像， 即携带系统信息的抬头显示图 像， 采用该种结构设计， 有利于获得多种图像叠加的立体视觉图像， 可以提高抬头显示装置 的立体视觉成像效果。 0031 需要说明的是， 本申请提供的提高抬头显示装置， 驾驶员眼睛双眼看到的图像一 致， 不存在两眼视觉差的问题。 区别于现有技术中的3D成像， 现有技术中3D成像的原理是依 靠人两眼的视觉差产生， 由于人的两眼(瞳孔)之间一般会有8厘米左。

22、右的距离， 要让人看到 3D影像， 需要左眼和右眼看到不同的影像， 即两副画面存在一定的差别， 通常两幅图片与人 两眼的距离相同， 也就是模拟实际人眼观看时的情况， 3D的立体感觉就是如此由来。 然而， 本申请利用多个不同曲率半径的反射面分别反射多个子图像光束到达驾驶员眼睛， 多个子 说明书 3/8 页 6 CN 115561907 A 6 图像光束在用户眼睛中的成像焦距不同， 在眼睛中形成多个虚像叠加后的立体视觉图像， 提升了用户信息获取的准确性和用户视觉体验。 0032 综上， 本发明实施例提供的抬头显示装置， 通过合理设计第一反射镜组， 将同一曲 率半径的第一反射镜组设置成多个曲率半径的。

23、反射面， 当图像源出射的携带多种显示信息 的显示图像光束分别被不同曲率半径的反射面反射后再经挡风玻璃部分反射至用户眼睛， 在用户双眼中形成焦距不同的叠加图像， 采用多个曲率半径不同的反射面， 有利于提高抬 头显示装置的立体视觉成像效果， 提升用户信息获取的准确性和用户视觉体验。 0033 图3是本发明实施例提供的另一种抬头显示装置的结构示意图； 图4是本发明实施 例提供的另一种抬头显示装置的结构示意图。 结合图3图4所示， 可选的， 抬头显示装置200 还包括扩束镜组60， 扩束镜组60位于图像模块20和第一反射镜组30之间的光路中。 0034 具体的， 结合图3所示， 在图像模块20和第一反。

24、射镜组30之间的光路中设置扩束镜 组60， 用于对显示图像光束S1扩束， 一方面， 采用扩束镜组可以将多个子图像光束空间上分 开使其分别被不同曲率半径的反射面反射至挡风玻璃， 避免多个子图像光束混色， 有利于 在驾驶员眼中形成焦距不同的虚像； 另一方面， 也可以减小图像模块的发光面积， 减小抬头 显示装置的体积和成本。 0035 图5是本发明实施例提供的一种扩束镜组的结构示意图。 在上述实施例的基础上， 结合图3图5所示， 扩束镜组60包括沿物面至像面依次排列的第一透镜61、 第二透镜62和第 三透镜63； 其中， 透镜靠近物面一侧的表面为物侧面， 透镜靠近像面一侧的表面为像侧面； 第一透镜6。

25、1的物侧面和像侧面均凹面； 第二透镜62的物侧面为凸面， 第二透镜62的像侧面 为凹面； 第三透镜63的物侧面为凸面， 第三透镜63的像侧面为平面。 0036 具体的， 结合图3图5所示， 扩束镜组60的光路采用三组透镜设计， 沿图中图像模 块20出射显示图像光束的传播方向， 第一透镜61采用凹凹面设计， 第二透镜62采用凸凹面 设计， 第三透镜63采用凸平面设计。 其中， 第一透镜61、 第二透镜62和第三透镜63的非球面 表面形状方程Z满足： 0037 0038 r2x2+y2， (1.2)； 0039 式中， Z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时， 距非球面顶点的距离矢高； k为 圆锥。

26、曲面常数； c为归一化半径， c1/r， r表示镜面的曲率半径； 其中， Z、 r、 x和y的单位均为 mm。 0040 其中， k值与透镜表面的形状相关联， 如当k0， 对应的透镜为球体； 当1k0， 其 表明透镜为长轴在z轴上的椭圆； 当k1， 透镜表面为抛物线； 当k0， 透镜表面为扁球体， 且椭圆绕短轴。 0041 通过合理设置k值， 设置反射镜71表面的面型， 通过调整第一透镜61、 第二透镜62 和第三透镜63表面的曲率半径以及透镜之间的距离， 实现对显示图像光束扩束大小调节， 有利于提高提高抬头显示装置的视场角(FOV)。 其中， 视场角的大小决定了抬头显示装置的 视野范围， 其。

27、与焦距的关系如下： 像高EFL*tan(1/2*FOV)， EFL为焦距， FOV为视场角。 0042 在上述实施例的基础上， 继续结合图5所示， 沿物面至像面的方向， 第一透镜61、 第 二透镜62和第三透镜63的厚度均为2mm10mm。 通过合理选择第一透镜61、 第二透镜62和第 说明书 4/8 页 7 CN 115561907 A 7 三透镜63的材质， 如采用玻璃类、 树脂类、 PC等， 控制透镜的厚度在2mm10mm， 在保证扩束 倍数的前提下， 减小扩束镜组60的体积， 有利于抬头显示装置小型化。 0043 在上述实施例的基础上， 继续结合图5所示， 第一透镜61、 第二透镜62。

28、和第三透镜 63的表面设置有增透膜。 通过在透镜表面设置增透膜， 增大扩束镜组60的透过率， 同时设置 第一透镜61、 第二透镜62和第三透镜63表面的增透膜满足干涉相消的条件， 可以避免显示 图像光束S1在透镜两个表面发生干涉， 影响视觉成像效果。 其中， 干涉相消的条件是光程差 等于半波长的奇数倍。 0044 一种可行的实施方式， 继续参照图4所示， 抬头显示装置200还包括第二反射镜组 70， 第二反射镜组70位于扩束镜组60和第一反射镜组30之间的光路中； 第二反射镜组70用 于调整经扩束镜组60扩束后的显示图像光束S1的传播方向。 0045 具体的， 结合图4所示， 在扩束镜组60和。

29、第一反射镜组30之间的光路中还可以增加 第二反射镜组70， 第二反射镜组70包括至少一个反射镜71， 反射镜71采用单面曲面设计， 如 采用球面反射镜， 可以对显示图像光束S1进行进一步扩束。 其中， 图4中仅示出了一组反射 镜， 根据第一反射镜组30的位置， 第二反射镜组70可以依次设置多个反射镜， 用来改变显示 图像光束S1的传播路径， 有利于合理设计抬头显示装置的规格尺寸， 这里不再做一一示出。 0046 可选的， 第二反射镜组70的光轴与扩束镜组60光轴的夹角可调。 如图4所示， 第二 反射镜组70采用曲率半径一致的反射镜， 通过调整反射镜反射面与显示图像光束S1光轴的 夹角， 改变显。

30、示图像光束S1的传播方向， 使得经扩束镜组60扩束后的显示图像光束S1被反 射镜反射后朝向第一透镜61、 第二透镜62和第三透镜63的反射面后被反射至挡风玻璃40， 再经挡风玻璃40部分反射到达用户眼睛成像。 0047 其中， 第一反射镜组中曲率半径不同的反射面以及第一反射镜组中的反射镜表面 的形状方程Z满足： 0048 0049 r2x2+y2， (1.2)； 0050 式中， Z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时， 距非球面顶点的距离矢高； k为 圆锥曲面常数； c为归一化半径， c1/r， r表示镜面的曲率半径； Ei(x， y)为扩展多项式， Ai为 扩展多项式系数， n为多项式系数。

31、总数， 其中， Z、 r、 x和y的单位均为mm。 0051 通过合理设置k值， 设置第一反射镜组30中的反射面以及第二反射镜组70中的反 射镜71表面的面型， 对Ei(x， y)扩展多项式的谐次项值进行e005到e011范围进行细节修正， 使第一反射镜组30中的反射面以及第二反射镜组70中的反射镜71匹配挡风玻璃40曲面面 型， 有利于消除畸变、 提高显示图像光束到达挡风玻璃的光线量， 从而提高抬头显示装置叠 加成像的视觉效果。 0052 进一步， 结合图4和图5所示， 第一透镜61采用凹凹面设计， 凹凹面的曲率大小取决 于反射镜71的长宽大小， 如设置第一透镜61凹凹面的半径分别为(105。

32、， 105)； 第二透镜62 采用凸凹面设计， 凸凹面的曲率大小取决于反射镜71的长宽大小， 如设置第二透镜62凸凹 面的半径分别为(90， 60)； 第三透镜63采用凸平面设计， 凸平面的曲率大小取决于反射镜71 的长宽大小， 如设置第三透镜63凸平面的半径分别为(150， 无限)， 半径单位为毫米(mm)。 根 据反射镜71长宽大小， 合理设置扩束镜组60中第一透镜61、 第二透镜62和第三透镜63两面 说明书 5/8 页 8 CN 115561907 A 8 的半径， 实现扩束镜组60对显示图像光束S1的扩束。 0053 在上述实施例的基础上， 结合图2图4所示， 可选的， 第一反射镜组。

33、30包括多个曲 率半径不同的凹面镜， 多个凹面镜拼接设置。 采用拼接设置， 有利于降低制备难度， 得到多 个聚焦距离不同的反射面， 通过调整第一反射镜组30与挡风玻璃40的相对位置， 使得图像 模块20出射的多个子图像光束分别被聚焦距离不同的凹面镜反射至挡风玻璃4再经挡风玻 璃4反射至用户双眼， 形成焦距不同的叠加图像。 0054 图6是本发明实施例提供的抬头显示装置的光路设计及光线追迹示意图； 图7是图 6实施例提供的抬头显示装置的畸变图。 其中， 镜头畸变是光学透镜固有的透视失真的总 称， 也就是因为透视原因造成的失真， 这种失真对于照片的成像质量是非常不利的， 是透镜 的固有特性(凸透镜。

34、汇聚光线、 凹透镜发散光线)， 无法消除， 只能改善。 0055 结合图5图6所示， 通过在图像模块20和第一反射镜组30之间的光路中设置扩束 镜组60， 扩束镜组60的光圈F为2.5， 扩束倍数为15倍， 结合图7所示， 实际视场(Actual FOV)与参考视场(Paraxial FOV)的畸变值小于0.015， 其表明采用3组透镜对显示图像光束 扩束， 具有较小的畸变， 镜头扩束提高了抬头显示装置的视场角FOV。 0056 进一步的， 当显示图像光束S1的几何MTF传递函数的空间频率为10cycles/mm时， MTF值大于0.9， 其表明采用3组透镜对显示图像光束扩束， 可满足人眼(E。

35、ye BOX)观察需要。 其中， MTF(Modulation Transfer Function)是衡量镜头性能的一个重要指标有两种， 一种 光的波动性(衍射效应)的 “波动光学MTF” ， 还有一种不考虑光的衍射效应的 “几何光学 MTF” 。 通常在镜头设计中， MTF0.22， 可满足人眼观察需要。 0057 在上述实施例的基础上， 结合图2图4所示， 可选的， 曲率半径不同的多个反射面 依次排列， 且沿多个反射面的排列方向， 多个反射面的曲率半径逐渐增大或者逐渐减小。 0058 具体的， 结合图2图4所示， 第一反射镜组30可以采用一体成型制备或者采用拼接 制备， 将多个反射面沿着某。

36、一固定方向根据曲率半径的大小依次增大排列或者依次减小排 列， 由于多个反射面的曲率半径不用， 其对应的焦距不同， 通过调整第一反射镜组30与挡风 玻璃40的位置， 使得多个反射面的焦点设置在挡风玻璃40的同一位置41处。 0059 以图4为例， 如反射面31、 反射面32、 反射面33的曲率半径依次减小， 反射面31、 反 射面32、 反射面33的聚焦距离依次减小， 子图像光束S11、 子图像光束S12、 子图像光束S13分 别被反射面31、 反射面32、 反射面33反射至挡风玻璃40的同一位置41后再被反射至用户眼 睛形成焦距不同的虚像， 焦距不同的虚像叠加形成抬头显示图像。 通过调整多个反。

37、射面的 曲率半径大小， 调整多个虚像的聚焦距离， 可以增大叠加图像的区别度， 提高抬头显示图像 的分辨率。 0060 在上述实施例的基础上， 结合图2图4所示， 可选的， 反射面表面设置有第一增反 膜， 第一增反膜包括折射率高低交替层叠设置的多层膜层。 0061 具体的， 在第一反射镜组30的多个反射面表面蒸镀第一反射膜， 以提高显示图像 光束S1的反射率， 第一增反膜采用折射率高低交替层叠设置的多层膜层， 如多层氮化硅 (SiNx)和氧化硅(SiO2)替层叠设置的多层膜层。 0062 一种可行的实施方式， 结合图2图4所示， 挡风玻璃40包括第二增反膜， 第二增反 膜包括折射率高低交替层叠设。

38、置的多层膜层。 0063 现有技术中， 一般前挡风玻璃均为夹层玻璃， 由至少两片具有一定曲率的玻璃基 说明书 6/8 页 9 CN 115561907 A 9 板中间夹设热塑性聚合物膜片(如聚乙烯醇缩丁醛即PVB)构成， HUD图像源发出的光经过夹 层玻璃与空气接触的两个表面时会发生反射， 两个表面上的反射影像会产生偏移从而形成 两个相互干扰的重影， 影响视觉成像效果。 0064 本申请可以在两片具有一定曲率的玻璃基板(Glass)中间夹设第二增反膜， 一种 可行的实施方式， 如表1所示， 第二增反膜采用折射率高低交替层叠设置的氮化硅(SiNx)和 氧化硅(SiO2)材料； 一种可行的实施方式。

39、， 如表2所示， 第二增反膜采用折射率高低交替层 叠设置的氮氧化硅(SiO5N5、 SiO8N2)材料。 采用多层膜层设计， 有利于消除重影， 提高视觉 成像效果。 0065 表1一种挡风玻璃的优化膜厚 0066 材料折射率原始膜厚(nm)优化膜厚(nm) Glass1.5185421000002100000 SiNx1.8606250150 SiO21.453012060 SiNx1.860625045 SiO21.4530120110 SiNx1.860625075 SiO21.4530120110 SiNx1.860625075 SiO21.4530120105 SiNx1.860625。

40、0140 SiO21.453012050 SiNx1.8606250100 PVB1.488760000760000 Glass1.5185416000001600000 0067 表2一种挡风玻璃的优化膜厚 0068 材料折射率优化膜厚(nm) Glass1.518542100000 SiO5N51.89559103 SiO8N21.5483581 SiO5N51.89559118 SiO8N21.5483595 SiO5N51.8955972 PVB1.488760000 Glass1.518541600000 0069 图8是本发明实施例提供的一种挡风玻璃的P偏振反射率的测试图。 在上述。

41、实施例 的基础上， 继续结合图2图4、 图8、 表1和表2所示， 挡风玻璃40包括线偏振反射片， 线偏振反 射片包括P偏振反射片。 0070 具体的， 挡风玻璃40采用线偏振反射片， 如采用P偏振反射片， 即到达挡风玻璃40 表面偏振方向为P偏振的显示图像光束被反射。 采用P偏振反射片有利于提高视觉成像的清 说明书 7/8 页 10 CN 115561907 A 10 晰度， 避免过多的杂散光进入用户眼睛。 结合图2图4所示， 采用表1或者表2优化后的挡风 玻璃， 以显示图像光束中的P偏振光线在P偏振反射片的入射角度为55 75 为例， 调整显 示图像光束的入射角度， 每5 记录挡风玻璃40对。

42、P偏振光线的反射率， 通过对挡风玻璃40的 膜层进行优化， 结合图8所示， 优化膜厚反射率()大于原始膜厚反射率()， 采用优化后 的P偏振反射片对P偏振光线的反射率大于10， 通常在车载HUD系统中， 挡风玻璃对P偏振 方向的反射率大于8已经满足视觉成像要求。 由此， 采用本实施例提供的优化膜厚的挡风 玻璃， 既可以满足视觉成像要求， 又可以提高视觉成像效果。 0071 在上述实施例的基础上， 继续结合图2图4所示， 图像模块20包括多个拼接设置的 显示面板， 各个显示面板分别出射子图像光束； 或者， 图像模块20包括一体设置的显示面 板， 显示面板包括多个显示分区， 各个显示分区分别出射子。

43、图像光束。 0072 具体的， 一种可行的实施方式， 图像模块20采用拼接设置， 根据待显示系统信息的 图像层数， 采用多个显示面板拼接设置， 各个显示面板可以独立出射子图像光束； 一种可行 的实施方式， 图像模块包括一体设置的显示面板， 显示面板包括多个显示分区， 各个显示分 区分别出射子图像光束， 可独立显示系统信息。 如显示面板包括有机发光显示面板 (Organic Light Emitting Diode Display， OLED)、 发光二极管显示面板(Light Emitting Diode Display， LED)、 微发光二极管显示面板(Micro Light Emitti。

44、ng Diode Display， Micro LED)等， 本发明实施例对显示面板200的类型不做具体的限制。 0073 图9是本发明实施例提供的一种图像模块的示意图； 图10是图9中实施例提供的一 种散热板的立体结构示意图。 在上述实施例的基础上， 结合图9和图10所示， 图像模块20还 包括位于显示面板21非出光侧的散热板22， 散热板包括多组散热单元23， 相邻两组散热板 单元23之间存在凹槽； 散热单元23包括多个散热齿24。 0074 具体的， 在显示面板21非出光侧的散热板22， 散热板22可以采用导热性较好的金 属材料， 如Cu或者Al， 或者优化Cu和Al含量比例的整体合金结。

45、构， 如散热板22以Cu材料为基 底与显示面板21接触， 采用Al材料制备多个梯形结构的散热齿24， 多个散热齿24不限于2种 大小的组合， 或者2种以上大小组合， 有利于增加表面积增加散热能力， 提高导热。 在相邻两 组散热板单元23之间开设凹槽， 中间开槽可以增加空气对流， 进一步提高散热齿24的散热 能力。 0075 基于同样的发明构思， 本发明实施例还提供了一种车辆。 图11是本发明实施例提 供的一种抬头显示装置应用在车辆中的示意图。 如图11所示， 抬头显示装置200装配在车辆 中， 也具有上述实施方式中的抬头显示装置200所具有的有益效果， 相同之处可参照上文对 抬头显示装置200。

46、的解释说明进行理解， 下文不再赘述。 0076 注意， 上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。 本领域技术人员会理解， 本发明不限于这里所述的特定实施例， 对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、 重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。 因此， 虽然通过以上实施例对本发明进行 了较为详细的说明， 但是本发明不仅仅限于以上实施例， 在不脱离本发明构思的情况下， 还 可以包括更多其他等效实施例， 而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。 说明书 8/8 页 11 CN 115561907 A 11 图1 图2 说明书附图 1/5 页 12 CN 115561907 A 12 图3 图4 说明书附图 2/5 页 13 CN 115561907 A 13 图5 图6 说明书附图 3/5 页 14 CN 115561907 A 14 图7 图8 图9 说明书附图 4/5 页 15 CN 115561907 A 15 图10 图11 说明书附图 5/5 页 16 CN 115561907 A 16 。