CN222354141U - 一种像源、抬头显示器以及车辆 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供一种像源、抬头显示器以及车辆，该像源包括背光组件和图像生成组件，背光组件包括出光部和控光部，控光部设置在出光部的出光侧，图像生成组件设置在控光部的出光侧，控光部包括：菲涅尔方向控制结构，以在两个方向上对光线的主光轴方向进行调整；透镜扩散结构，以在两个方向上对光线的发散角进行的调整。该像源实现了保证像源亮度的同时能够保证成像光线稳定聚焦至眼盒中心，提高了显示效果。

Description

一种像源、抬头显示器以及车辆

技术领域

本公开涉及光学成像设备技术领域，具体地涉及一种像源、抬头显示器以及车辆。

背景技术

抬头显示器(head up display，HUD)也称为平视显示器，抬头显示器通常包括像源和放大光路，像源用于将成像光投射至放大光路中，进而传输至成像板或者车辆的挡风窗上进行显示，从而使得用户无需低头就可以直接看到画面。现有技术中，需要保证用户看到的虚像的亮度较高，以确保显示效果，这导致像源需要输出较高亮度，因此会导致发热量大。现有的像源中使用的扩散片通过晒纹对光线进行弥散匀光，形成圆形光斑，存在光线可控性较差、匀光效率较低，光线的光斑需要较大才能覆盖整个眼盒，导致光斑会有较多部分位于眼盒外，导致成像亮度低，能量浪费。

实用新型内容

本公开实施例的目的在于提供一种像源、抬头显示器以及车辆，实现了较好的显示效果。

为了解决上述技术问题，本公开的实施例采用了如下技术方案：提供了一种像源，包括背光组件和图像生成组件，背光组件包括出光部和控光部，控光部设置在出光部的出光侧，图像生成组件设置在控光部的出光侧，控光部包括：菲涅尔方向控制结构，以在两个方向上对光线的主光轴方向进行调整；透镜扩散结构，以在两个方向上对光线的发散角进行的调整。

在一个示例性实施例中，透镜扩散结构包括凹凸透镜阵列，或者，透镜扩散结构包括第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列，第一柱透镜阵列中的柱透镜的延伸方向为两个方向中的第一方向，第二柱透镜阵列中的柱透镜的延伸方向为两个方向中的第二方向。

在一个示例性实施例中，透镜扩散结构设置在一个或多个面上，当透镜扩散结构设置在一个面上时，透镜扩散结构为凹凸透镜阵列，凹凸透镜阵列在两个方向上均具有交替设置的凸面和凹面；或者，当透镜扩散结构设置在多个面上时，透镜扩散结构包括第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列，第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列分别设置在不同面上，第一柱透镜阵列包括多个第一柱透镜，第二柱透镜阵列包括多个第二柱透镜，第一柱透镜的延伸方向与第二柱透镜的延伸方向相互垂直。

在一个示例性实施例中，第一柱透镜为凸透镜或凹透镜；和/或，第二柱透镜为凸透镜或凹透镜。

在一个示例性实施例中，控光部还包括基材，第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列分别设置在一片基材的两侧表面；或者，第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列分别设置在两个基材上。

在一个示例性实施例中，菲涅尔方向控制结构设置在一个或多个面上，当菲涅尔方向控制结构设置在一个面上时，菲涅尔方向控制结构为自由曲面菲涅尔；当菲涅尔方向控制结构设置在多个面上时，菲涅尔方向控制结构包括圆形菲涅尔、第一线性菲涅尔和第二线性菲涅尔中的至少两个，第一线性菲涅尔包括多个第一齿结构，第二线性菲涅尔包括多个第二齿结构，第一齿结构的延伸方向与第二齿结构的延伸方向相互垂直。

在一个示例性实施例中，控光部还包括基材，圆形菲涅尔、第一线性菲涅尔和第二线性菲涅尔中的一个设置在一个基材的一侧表面上，圆形菲涅尔、第一线性菲涅尔和第二线性菲涅尔中的另一个设置在基材的另一侧表面上；或者，圆形菲涅尔、第一线性菲涅尔和第二线性菲涅尔中的一个设置在一个基材上，圆形菲涅尔、第一线性菲涅尔和第二线性菲涅尔中的另一个设置在另一个基材上。

在一个示例性实施例中，控光部还包括基材，基材为一个或多个，当基材为一个时，凹凸透镜阵列和自由曲面菲涅尔分别设置在基材的两侧表面。

在一个示例性实施例中，控光部还包括第一基材和第二基材，第二基材位于第一基材远离出光部的一侧，菲涅尔方向控制结构包括第一线性菲涅尔和第二线性菲涅尔，透镜扩散结构包括第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列，第一线性菲涅尔和第二线性菲涅尔分别设置在第一基材的两侧表面，第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列分别设置在第二基材的两侧表面。

在一个示例性实施例中，控光部还包括第一基材和第二基材，第二基材位于第一基材远离出光部的一侧，圆形菲涅尔、第一线性菲涅尔和第二线性菲涅尔中的一个设置在第一基材的入光面上，圆形菲涅尔、第一线性菲涅尔和第二线性菲涅尔中的另一个设置在第二基材的入光面上；第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列中的一个设置在第一基材的出光面上，第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列中的另一个设置在第一基材的出光面上。

在一个示例性实施例中，控光部还包括第一基材和第二基材，透镜扩散结构包括凹凸透镜阵列，菲涅尔方向控制结构包括第一线性菲涅尔和第二线性菲涅尔，凹凸透镜阵列设置在第一基材的一侧表面上，第一基材的另一侧表面、第二基材的一侧表面和第二基材的另一侧表面中的一个上设置有第一线性菲涅尔；第一基材的另一侧表面、第二基材的一侧表面和第二基材的另一侧表面中的另一个上设置有第二线性菲涅尔。

在一个示例性实施例中，透镜扩散结构包括多个透镜，菲涅尔方向控制结构包括多个齿结构，各透镜的宽度小于或等于300微米，各透镜的高度小于或等于30微米；和/或，各齿结构的宽度小于或等于300微米，各齿结构的高度小于或等于150微米。

本公开实施例还提供一种像源，包括背光组件和图像生成组件，背光组件包括出光部和控光部，控光部设置在出光部的出光侧，图像生成组件设置在控光部的出光侧，控光部包括：菲涅尔方向控制结构，以在一个方向上对光线的主光轴方向进行调整；透镜扩散结构，以在一个方向上对光线的发散角进行的调整。

在一个示例性实施例中，透镜扩散结构包括柱透镜阵列；菲涅尔方向控制结构为线性菲涅尔。

在一个示例性实施例中，透镜扩散结构包括多个透镜，菲涅尔方向控制结构包括多个齿结构，各透镜的宽度小于或等于300微米，各透镜的高度小于或等于30微米；和/或，各齿结构的宽度小于或等于300微米，各齿结构的高度小于或等于150微米。

本公开实施例还提供一种抬头显示器，包括权利要求上述的像源。

本公开实施例还提供一种车辆，包括上述的像源，或者，包括上述的抬头显示器。

本公开实施例提供的像源、抬头显示器以及车辆，通过菲涅尔方向控制结构实现对光出射方向的控制，从而能够在两个方向上对光线的主光轴方向进行调整，通过菲涅尔方向控制结构将光线聚焦至眼盒中心，通过透镜扩散结构实现对光线的弥散，从而能够在两个方向上对光线的发散角进行的调整，使得光线覆盖整个眼盒范围，增加了成像亮度，保证了显示效果。通过菲涅尔方向控制结构与透镜扩散结构的结合实现对光线的二维方向控制和二维弥散，有利于使光线经过菲涅尔方向控制结构的主光轴方向调整、以及透镜扩散结构的弥散之后，透过图像生成组件之后，图像生成组件的各像素出射的光束的主光轴方向与设计方向匹配，且各像素出射的光束对应的光斑可以与眼盒范围匹配或者略大于眼盒范围，这样既可以保证不同位置的像素的光束都能够覆盖整个眼盒，又可以尽量减少照射到眼盒外的光，减少光线浪费，从而确保虚像的亮度。通过菲涅尔方向控制结构将主光轴方向光线聚焦至眼盒中心，通过透镜扩散结构将光线进行弥散，从而使得最终出射的光斑为矩形光斑且能够充满整个眼盒，且减少处于眼盒外的光线，提升光线利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开一个实施例的像源的控光部的结构示意图；

图2为本公开另一个实施例的像源的控光部的结构示意图；

图3为本公开一个实施例的像源的控光部的凹凸透镜阵列的立体结构示意图；

图4为本公开一个实施例的像源的第一基材上设置第一线性菲涅尔和第一柱透镜阵列的结构示意图；

图5为本公开另一个实施例的像源的第一基材上设置第一线性菲涅尔和第一柱透镜阵列的结构示意图；

图6为本公开另一个实施例的像源的第一基材上设置第一线性菲涅尔和第一柱透镜阵列的结构示意图；

图7示出了本公开一个实施例的抬头显示器与车辆配合的示意图。

具体实施方式

此处参考附图描述本公开的各种方案以及特征。

应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。

通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本公开的这些和其它特性将会变得显而易见。

还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本公开进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本公开的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。

当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。

此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。

根据本公开实施例的一个方面，提供了一种像源40。该像源40包括背光组件和图像生成组件，背光组件包括出光部和控光部，控光部设置在出光部的出光侧，图像生成组件设置在控光部的出光侧，控光部包括：菲涅尔方向控制结构和透镜扩散结构，菲涅尔方向控制结构用于在两个方向上对光线的主光轴方向进行调整；透镜扩散结构用于在两个方向上对光线的发散角进行的调整。

通过菲涅尔方向控制结构实现对光出射方向的控制，从而能够在两个方向上对光线的主光轴方向进行调整，通过透镜扩散结构实现对光线的弥散，从而能够在两个方向上对光线的发散角进行的调整，通过菲涅尔方向控制结构与透镜扩散结构的结合实现对光线的二维方向控制和二维弥散，有利于使光线经过菲涅尔方向控制结构的主光轴方向调整、以及透镜扩散结构的扩散之后，透过图像生成组件之后，图像生成组件的各像素出射的光束的主光轴方向与设计方向匹配，且各像素出射的光束对应的光斑可以与眼盒90匹配或者略大于眼盒90，这样既可以保证不同位置的像素的光束都能够覆盖眼盒90，又可以尽量减少照射到眼盒90外的光，减少光线浪费，从而确保虚像的亮度。

在一些示例中，出光部可以包括背光灯，用于输出光线。在一些可选方式中，为了提升光效，减少光线浪费和杂散光的产生，背光灯和控光部之间还可以设置准直结构，以将背光灯出射的光线调整为相互平行的准直光线。需要说明的是，本申请中的平行并不要求为严格的平行，只要准直后的光束的发散角小于目标值即可。目标值根据使用环境的不同可以不同，例如为1°、2°、或5°等。

在一些优选示例中，通过菲涅尔方向控制结构将图像生成组件中至少部分像素出射的光束的主光轴方向聚焦至眼盒90内的目标区域，该目标区域为小于眼盒90的区域。例如，目标区域可以是眼盒90的中心，再通过透镜扩散结构将光束进行弥散，以增加其发散角，从而使得最终出射的光斑能够充满整个眼盒90，以此减少处于眼盒90外的光线，提升光线利用率。因为本实施例的菲涅尔方向控制结构可以在两个方向上对主光轴方向进行调整，因而提升了对主光轴方向控制的准确程度，从而确保不同位置的像素出射的光束的主光轴方向都能够较为准确地汇聚到目标区域，相适配地，透镜扩散结构可以在两个方向上进行发散角的调整，从而使通过透镜扩散结构扩散出的光斑为矩形或者与眼盒90的轮廓形状更匹配的形状，因而有效减少了光线浪费。

在一种实施例中，如图3所示，透镜扩散结构包括凹凸透镜阵列11，凹凸透镜阵列11在两个相互垂直的方向上均具有交替设置的凸面和凹面；凹凸透镜阵列11在x轴方向和y轴方向上均具有交替设置的凸面和凹面，从而形成能够沿两个方向进行弥散的凹凸透镜阵列11。例如，该凹面可以是凹的球面或者类球面，凸面可以是凸的球面或者类球面。

在另一种实施例中，透镜扩散结构包括第一柱透镜阵列12和第二柱透镜阵列13，第一柱透镜阵列12中的柱透镜的延伸方向为两个方向中的第一方向，第二柱透镜阵列13中的柱透镜的延伸方向为两个方向中的第二方向，第一方向与第二方向垂直。具体来说，第一柱透镜阵列12包括多个第一柱透镜，第一柱透镜阵列12的多个第一柱透镜均沿第一方向进行延伸且沿第二方向依序排列；第二柱透镜阵列13包括多个第二柱透镜，第二柱透镜阵列13的多个第二柱透镜均沿第二方向进行延伸且沿第一方向依序排列。从而使得第一柱透镜阵列12能够实现光线在一个方向上的弥散，第二柱透镜阵列13能够实现光线沿另一个方向上的弥散，通过第一柱透镜阵列12和第二柱透镜阵列13分别实现光线沿两个方向的弥散功能。需要说明的是，前述的弥散功能用于调整各像素出射的光束的发散角。

透镜扩散结构设置在一个面或多个面上，在一种实施例中，透镜扩散结构设置在一个面上，此时，透镜扩散结构为凹凸透镜阵列11，通过凹凸透镜阵列11实现二维弥散的效果。在另一种实施例中，透镜扩散结构设置在多个面上，透镜扩散结构包括第一柱透镜阵列12和第二柱透镜阵列13，第一柱透镜阵列12和第二柱透镜阵列13分别设置在不同面上，通过设置第一柱透镜的延伸方向与第二柱透镜的延伸方向相互垂直，从而使得第一柱透镜阵列12和第二柱透镜阵列13能够分别实现两个方向的弥散效果。

具体的，第一柱透镜为凸透镜或凹透镜；第二柱透镜为凸透镜或凹透镜。也就是说，第一柱透镜阵列12的多个第一柱透镜均为凸透镜或者均为凹透镜；第二柱透镜阵列13的多个第二柱透镜均为凸透镜或凹透镜，可根据实际情况进行选择。或者，第一柱透镜阵列12和第二柱透镜阵列13中的至少一个是凹透镜和凸透镜交替设置的柱透镜阵列(如图4所示，图4举例示出了第一柱透镜阵列12为柱透镜阵列的示意图)，这种结构的柱透镜阵列可以使相邻两个柱透镜之间的过渡平滑，从而更容易加工，使加工出的柱透镜阵列的形状与设计的一致性更好，避免都是凸透镜或者都是凹透镜的透镜阵列中相邻两个透镜之间的过渡位置形状与设计不一致，导致光线无法有效调控的问题，以此提升光线利用率。

在一个实施例中，控光部还包括基材，基材的表面为上述的面。当透镜扩散结构为第一柱透镜阵列12和第二柱透镜阵列13时，第一柱透镜阵列12和第二柱透镜阵列13分别设置在一片基材的两侧表面；或者，第一柱透镜阵列12和第二柱透镜阵列13分别设置在两个基材上。

菲涅尔方向控制结构设置在一个面或多个面上，在一个实施例中，当菲涅尔方向控制结构设置在一个面上时，菲涅尔方向控制结构为自由曲面菲涅尔，自由曲面菲涅尔能够实现在两个方向上对光线的主光轴方向的调整。

在另一个实施例中，当菲涅尔方向控制结构设置在多个面上时，菲涅尔方向控制结构包括圆形菲涅尔、第一线性菲涅尔21和第二线性菲涅尔22中的至少两个，圆形菲涅尔、第一线性菲涅尔21和第二线性菲涅尔22均能够实现一个方向上对光线的主光轴方向的调整，通过选用两个以相互搭配实现二维方向的控制。

具体来说，第一线性菲涅尔21包括多个第一齿结构，第二线性菲涅尔22包括多个第二齿结构，第一齿结构的延伸方向与第二齿结构的延伸方向相互垂直，且多个第一齿结构的排列方向与多个第二齿结构的排列方向垂直。圆形菲涅尔包括多个第三齿结构，多个第三齿结构均呈圆环状。

控光部还包括基材，基材的表面为上述的面。在一个实施例中，圆形菲涅尔、第一线性菲涅尔21和第二线性菲涅尔22中的一个设置在一个基材的一侧表面上，圆形菲涅尔、第一线性菲涅尔21和第二线性菲涅尔22中的另一个设置在基材的另一侧表面上，此时菲涅尔方向控制结构设置在相同的一片基材上。在另一个实施例中，圆形菲涅尔、第一线性菲涅尔21和第二线性菲涅尔22中的一个设置在一个基材上，圆形菲涅尔、第一线性菲涅尔21和第二线性菲涅尔22中的另一个设置在另一个基材上，此时菲涅尔方向控制结构设置在不同的基材上。

具体的，基材为一个或多个，在一个实施例中，当基材为一个时，凹凸透镜阵列11和自由曲面菲涅尔分别设置在一个基材的两侧表面。

在一个实施例中，透镜扩散结构包括多个透镜，菲涅尔方向控制结构包括多个齿结构，各透镜的宽度a小于或等于300微米，各透镜的高度b小于或等于30微米；各齿结构的宽度c小于或等于300微米，各齿结构的高度d小于或等于150微米。通过合理设置各透镜、各齿结构的尺寸，有利于保证透镜扩散结构和菲涅尔方向控制结构的结构合理性，使得光线的方向控制和弥散粒度满足需要，避免出现条纹或者亮度不均的问题，保证加工可行性。

在一个实施例中，控光部的材料折射率大于等于1.5且小于1.7；通过合理约束控光部的折射率，有利于保证光线传输效率。

在一个实施例中，控光部的厚度在5mm以内。

下面结合具体的优选实施例来描述本公开的像源40，图1和图2所示的优选实施例能够实现二维方向控制和二维弥散。

如图1所示，在图1所示的一个优选实施例中，控光部包括第一基材31和第二基材32，第二基材32位于第一基材31远离出光部的一侧，菲涅尔方向控制结构包括第一线性菲涅尔21和第二线性菲涅尔22，透镜扩散结构包括第一柱透镜阵列12和第二柱透镜阵列13，第一线性菲涅尔21和第二线性菲涅尔22分别设置在第一基材31的入光面和出光面上，第二柱透镜阵列13和第一柱透镜阵列12分别设置在第二基材32的入光面和出光面上，优选地，可设置第一柱透镜的延伸方向与第一齿结构的延伸方向相同。这样设置使得出光部出射的平行光，首先通过第一线性菲涅尔21和第二线性菲涅尔22线实现光线沿两个方向的方向控制，然后通过第一柱透镜阵列12和第二柱透镜阵列13实现光线沿两个方向的弥散。

可选地，第一线性菲涅尔21的多个第一齿结构的齿面的倾斜角度均不相同或者部分不同，第一线性菲涅尔21的中心区域的第一齿结构的宽度与第一线性菲涅尔21的外周区域的第一齿结构的宽度相同或不同；第二线性菲涅尔22的多个第二齿结构的齿面的倾斜角度均不相同或者部分不同，第二线性菲涅尔22的中心区域的第二齿结构的宽度与第二线性菲涅尔22的外周区域的第二齿结构的宽度相同或不同。

在另一个优选实施例中，控光部还包括第一基材31和第二基材32，第二基材32位于第一基材31远离出光部的一侧，圆形菲涅尔、第一线性菲涅尔21和第二线性菲涅尔22中的一个设置在第一基材31的入光面上，圆形菲涅尔、第一线性菲涅尔21和第二线性菲涅尔22中的另一个设置在第二基材32的入光面上；第一柱透镜阵列12和第二柱透镜阵列13中的一个设置在第一基材31的出光面上，第一柱透镜阵列12和第二柱透镜阵列13中的另一个设置在第一基材31的出光面上。这样设置使得出光部出射的平行光的入射至控光部的调整顺序依次为在一个方向上对光线的主光轴方向的调整、在一个方向上对光线的发散角进行的调整、在另一个方向上对光线的主光轴方向的调整、在另一个方向上对光线的发散角进行的调整，如此叠加实现光线的主轴方向在两个方向上的调整和光线的发散角在两个方向的调整。

图2中示出了一种优选方式，第一线性菲涅尔21和第一柱透镜阵列12分别设置在第一基材31的入光面和出光面上，且第一柱透镜的延伸方向与第一齿结构的延伸方向相同；第二线性菲涅尔22和第二柱透镜阵列13分别设置在第二基材32的入光面和出光面上，且第二柱透镜的延伸方向与第二齿结构的延伸方向相同，第一线性菲涅尔21的延伸方向和第二线性菲涅尔22的延伸方向不同，例如两者的延伸方向相互垂直。当然，第一线性菲涅尔21和第二线性菲涅尔22中的一个可替换成圆形菲涅尔。

在另一个优选实施例中，控光部还包括第一基材31和第二基材32，透镜扩散结构包括凹凸透镜阵列11，菲涅尔方向控制结构包括第一线性菲涅尔21和第二线性菲涅尔22，凹凸透镜阵列11设置在第一基材31的一侧表面上，第一基材31的另一侧表面、第二基材32的一侧表面和第二基材32的另一侧表面中的一个上设置有第一线性菲涅尔21；第一基材31的另一侧表面、第二基材32的一侧表面和第二基材32的另一侧表面中的另一个上设置有第二线性菲涅尔22。这样设置通过凹凸透镜阵列11实现光线的发散角在两个方向的调整，通过第一线性菲涅尔21和第二线性菲涅尔22分别实现光线的主轴方向在两个方向上的调整。

当第一线性菲涅尔21和第二线性菲涅尔22分别设置在第一基材31的入光面和第二基材32的入光面上时，凹凸透镜阵列11可设置在第一基材31的出光面或者第二基材32的出光面上，优选凹凸透镜阵列11设置在第二基材32的出光面，这样设置使得用于实现光线弥散的凹凸透镜阵列11位于用于实现光线方向调整的菲涅尔方向控制结构与图像生成组件之间，经过菲涅尔方向控制结构使光线的主光轴汇聚到眼盒90的中心区域内，眼盒90的中心区域可以是眼盒90中心周围一定范围的区域。凹凸透镜阵列11对光线进行弥散，使弥散成的光斑能够覆盖眼盒90。

在本实施例中，控光部与图像生成组件之间间隔设置，控光部与图像生成组件之间还可设置偏光匀光膜等匀光结构，匀光结构对光线进行像素级匀化，以提升背光灯均匀性。图像生成组件可以为液晶屏。

根据本公开实施例的另一个方面，提供了一种像源40。像源40包括背光组件和图像生成组件，背光组件包括出光部和控光部，控光部设置在出光部的出光侧，图像生成组件设置在控光部的出光侧，控光部包括：菲涅尔方向控制结构，以在一个方向上对光线的主光轴方向进行调整；透镜扩散结构，以在一个方向上对光线的发散角进行的调整。

通过菲涅尔方向控制结构实现光线的主光轴方向在一个方向上的调整，从而实现光线的一维方向控制，通过透镜扩散结构实现光线的扩散角在一个方向上的调整，从而实现光线的一维弥散，有利于在保证高亮度的同时提高匀光效果。本公开通过菲涅尔方向控制结构将主光线聚焦至眼盒90中心，通过透镜扩散结构将光线进行弥散，从而使得最终出射的光斑为能够充满整个眼盒90，且减少处于眼盒90外的光线，提升光线利用率。

控光部还包括基材，基材为一个或多个。在一个实施例中，当基材为一个时，第一柱透镜阵列12和第二柱透镜阵列13中的一个设置在该基材的一侧表面上，线性菲涅尔设置在该基材的另一侧表面上。在另一个实施例中，基材为多个，第一柱透镜阵列12和第二柱透镜阵列13中的一个设置在一个基材上，线性菲涅尔设置在另一个基材上。

在图4所示的优选实施例中，控光部还包括第一基材31，透镜扩散结构为柱透镜阵列，该柱透镜阵列包括多个柱透镜，这些柱透镜可以均为凹透镜、或者均为凸透镜、或者是凹透镜和凸透镜组合。优选地，该柱透镜阵列为凹透镜和凸透镜组合，这样在相邻两个透镜的衔接位置可以顺滑过渡，一方面可以降低加工难度，另一方面可以保证加工出的结构与设计一致性更好，从而可以有效提升光效。菲涅尔方向控制结构为线性菲涅尔，线性菲涅尔设置在第一基材31的入光面上，柱透镜阵列设置在第一基材31的出光面上，这样设置使得出光部出射的平行光先经线性菲涅尔的一维方向调整，再经柱透镜阵列的一维弥散后出射。可选地，在图4中，上述的第一柱透镜阵列12为本优选实施例的柱透镜阵列，上述的第一线性菲涅尔21为本优选实施例的线性菲涅尔。

在图5所示的优选实施例中，控光部还包括第一基材31，透镜扩散结构为均为凹透镜的柱透镜阵列，此时。菲涅尔方向控制结构为线性菲涅尔，线性菲涅尔设置在第一基材31的入光面上，柱透镜阵列设置在第一基材31的出光面上。可选地，在图5中，上述的第一柱透镜阵列12为本优选实施例的柱透镜阵列，上述的第一线性菲涅尔21为本优选实施例的线性菲涅尔。

在图6所示的优选实施例中，控光部还包括第一基材31，透镜扩散结构为均为凸透镜的柱透镜阵列。菲涅尔方向控制结构为线性菲涅尔，线性菲涅尔设置在第一基材31的入光面上，柱透镜阵列设置在第一基材31的出光面上。可选地，在图6中，上述的第一柱透镜阵列12为本优选实施例的柱透镜阵列，上述的第一线性菲涅尔21为本优选实施例的线性菲涅尔。

在一个实施例中，透镜扩散结构包括多个透镜，菲涅尔方向控制结构包括多个齿结构，各透镜的宽度a小于或等于300微米，各透镜的高度b小于或等于30微米；各齿结构的宽度c小于或等于300微米，各齿结构的高度d小于或等于150微米。通过合理约束各透镜的尺寸和各齿结构的尺寸，有利于保证透镜扩散结构对光线的弥散效果以及菲涅尔方向控制结构对光线的方向调整效果，保证二者的使用可靠性及可加工性。

可选地，本公开的实施例提供的像源40的背光组适用于单灯筒的结构或者多灯筒的结构，当为单灯筒的结构时，单灯筒包括多个灯，多个灯沿一个方向间隔排列；当为多灯筒时，多个灯筒沿一方向顺次排列，每个灯筒中均具有一个或者两个及以上的灯。

如图7所示，本公开实施例还提供一种抬头显示器70，抬头显示器70包括上述的像源40。抬头显示器70通过采用上述的像源40能够实现光线的主轴方向的控制和光线的发散角的控制，从而使得像源40出射的光线能够聚焦到显示区域中心同时进行弥散，保证匀光效果，进而传输至成像板或者车辆的挡风窗上进行显示。

在图7所示的优选实施例中，抬头显示器70还包括位于像源40出光侧的平面反射镜50以及位于平面反射镜50反射路径上的自由曲面镜60。通过平面反射镜50和自由曲面镜60将像源40出射的虚像光投射出抬头显示器70。

如图7所示，本公开实施例还提供一种车辆，包括上述的像源40，或者，包括上述的抬头显示器70。车辆具有成像板或者挡风窗80，上述的像源40或者抬头显示器70将图像光投射至成像板或者车辆的挡风窗80上进行显示，从而使得用户无需低头就可以直接看到画面。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

Claims (17)

1.一种像源，其特征在于，包括背光组件和图像生成组件，所述背光组件包括出光部和控光部，所述控光部设置在所述出光部的出光侧，所述图像生成组件设置在所述控光部的出光侧，所述控光部包括：

菲涅尔方向控制结构，以在两个方向上对光线的主光轴方向进行调整；

透镜扩散结构，以在所述两个方向上对光线的发散角进行的调整。

2.根据权利要求1所述的像源，其特征在于，所述透镜扩散结构包括凹凸透镜阵列，或者，

所述透镜扩散结构包括第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列，所述第一柱透镜阵列中的柱透镜的延伸方向为所述两个方向中的第一方向，所述第二柱透镜阵列中的柱透镜的延伸方向为所述两个方向中的第二方向。

3.根据权利要求1所述的像源，其特征在于，所述透镜扩散结构设置在一个或多个面上，

当所述透镜扩散结构设置在一个面上时，所述透镜扩散结构为凹凸透镜阵列，所述凹凸透镜阵列在两个方向上均具有交替设置的凸面和凹面；或者，

当所述透镜扩散结构设置在多个面上时，所述透镜扩散结构包括第一柱透镜阵列和第二柱透镜阵列，所述第一柱透镜阵列和所述第二柱透镜阵列分别设置在不同面上，所述第一柱透镜阵列包括多个第一柱透镜，所述第二柱透镜阵列包括多个第二柱透镜，所述第一柱透镜的延伸方向与所述第二柱透镜的延伸方向相互垂直。

4.根据权利要求3所述的像源，其特征在于，

所述第一柱透镜为凸透镜或凹透镜；和/或，

所述第二柱透镜为凸透镜或凹透镜。

5.根据权利要求3所述的像源，其特征在于，所述控光部还包括基材，

所述第一柱透镜阵列和所述第二柱透镜阵列分别设置在一片基材的两侧表面；或者，所述第一柱透镜阵列和所述第二柱透镜阵列分别设置在两个基材上。

6.根据权利要求3所述的像源，其特征在于，所述菲涅尔方向控制结构设置在一个或多个面上，

当所述菲涅尔方向控制结构设置在一个面上时，所述菲涅尔方向控制结构为自由曲面菲涅尔；

当所述菲涅尔方向控制结构设置在多个面上时，所述菲涅尔方向控制结构包括圆形菲涅尔、第一线性菲涅尔和第二线性菲涅尔中的至少两个，所述第一线性菲涅尔包括多个第一齿结构，所述第二线性菲涅尔包括多个第二齿结构，所述第一齿结构的延伸方向与所述第二齿结构的延伸方向相互垂直。

7.根据权利要求6所述的像源，其特征在于，所述控光部还包括基材，

所述圆形菲涅尔、所述第一线性菲涅尔和所述第二线性菲涅尔中的一个设置在一个所述基材的一侧表面上，所述圆形菲涅尔、所述第一线性菲涅尔和所述第二线性菲涅尔中的另一个设置在所述基材的另一侧表面上；或者，

所述圆形菲涅尔、所述第一线性菲涅尔和所述第二线性菲涅尔中的一个设置在一个基材上，所述圆形菲涅尔、所述第一线性菲涅尔和所述第二线性菲涅尔中的另一个设置在另一个所述基材上。

8.根据权利要求6所述的像源，其特征在于，所述控光部还包括基材，所述基材为一个或多个，当所述基材为一个时，所述凹凸透镜阵列和所述自由曲面菲涅尔分别设置在所述基材的两侧表面。

9.根据权利要求6所述的像源，其特征在于，所述控光部还包括第一基材和第二基材，所述第二基材位于所述第一基材远离所述出光部的一侧，所述菲涅尔方向控制结构包括所述第一线性菲涅尔和所述第二线性菲涅尔，所述透镜扩散结构包括所述第一柱透镜阵列和所述第二柱透镜阵列，

所述第一线性菲涅尔和所述第二线性菲涅尔分别设置在所述第一基材的两侧表面，所述第一柱透镜阵列和所述第二柱透镜阵列分别设置在所述第二基材的两侧表面。

10.根据权利要求6所述的像源，其特征在于，所述控光部还包括第一基材和第二基材，所述第二基材位于所述第一基材远离所述出光部的一侧，

所述圆形菲涅尔、所述第一线性菲涅尔和所述第二线性菲涅尔中的一个设置在所述第一基材的入光面上，所述圆形菲涅尔、所述第一线性菲涅尔和所述第二线性菲涅尔中的另一个设置在所述第二基材的入光面上；

所述第一柱透镜阵列和所述第二柱透镜阵列中的一个设置在所述第一基材的出光面上，所述第一柱透镜阵列和所述第二柱透镜阵列中的另一个设置在所述第一基材的出光面上。

11.根据权利要求6所述的像源，其特征在于，所述控光部还包括第一基材和第二基材，所述透镜扩散结构包括所述凹凸透镜阵列，所述涅尔方向控制结构包括所述第一线性菲涅尔和所述第二线性菲涅尔，

所述凹凸透镜阵列设置在所述第一基材的一侧表面上，

所述第一基材的另一侧表面、所述第二基材的一侧表面和所述第二基材的另一侧表面中的一个上设置有所述第一线性菲涅尔；

所述第一基材的另一侧表面、所述第二基材的一侧表面和所述第二基材的另一侧表面中的另一个上设置有所述第二线性菲涅尔。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的像源，其特征在于，所述透镜扩散结构包括多个透镜，所述菲涅尔方向控制结构包括多个齿结构，

各所述透镜的宽度小于或等于300微米，各所述透镜的高度小于或等于30微米；和/或，

各所述齿结构的宽度小于或等于300微米，各所述齿结构的高度小于或等于150微米。

13.一种像源，其特征在于，包括背光组件和图像生成组件，所述背光组件包括出光部和控光部，所述控光部设置在所述出光部的出光侧，所述图像生成组件设置在所述控光部的出光侧，所述控光部包括：

菲涅尔方向控制结构，以在一个方向上对光线的主光轴方向进行调整；

透镜扩散结构，以在所述一个方向上对光线的发散角进行的调整。

14.根据权利要求13所述的像源，其特征在于，所述透镜扩散结构包括柱透镜阵列；所述菲涅尔方向控制结构为线性菲涅尔。

15.根据权利要求13所述的像源，其特征在于，所述透镜扩散结构包括多个透镜，所述菲涅尔方向控制结构包括多个齿结构，

各所述透镜的宽度小于或等于300微米，各所述透镜的高度小于或等于30微米；和/或，

各所述齿结构的宽度小于或等于300微米，各所述齿结构的高度小于或等于150微米。

16.一种抬头显示器，其特征在于，包括权利要求1至15中任一项所述的像源。

17.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至15中任一项所述的像源，或者，包括权利要求16所述的抬头显示器。