CN211236516U - 一种激光照明装置、显示器及车载抬头显示*** - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种激光照明装置、显示器及车载抬头显示***，激光照明装置包括：激光光源，用于出射高斯光束；准直扩束单元，设置于激光光源的出光侧，并与激光光源同轴设置，用于对激光光源出射的高斯光束进行准直扩束处理；以及亮度均匀单元，设置于准直扩束单元的出光侧，并与准直扩束单元同轴设置，用于将准直扩束处理后的高斯光束转换为平顶光束出射。通过上述方式，本实用新型实施例能够在不增大功率的情况下使得显示器实现远距离、高亮度的显示，减少发热问题，提高安全性。

Description

一种激光照明装置、显示器及车载抬头显示***

技术领域

本实用新型实施例涉及抬头显示技术领域，特别是涉及一种激光照明装置、显示器及车载抬头显示***。

背景技术

在液晶显示器中，通常使用发光二极管作为背光光源，但发明人在实现本实用新型的过程中发现：使用发光二极管作为背光光源时，由于发光二极管出射的光束发散角较大，若液晶显示器要实现远距离、高亮度的显示，则必须增大发光二极管的功率，但增大发光二极管的功率会导致液晶显示器发热严重，容易引发火灾，存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种激光照明装置、显示器及车载抬头显示***，该激光照明装置应用于显示器后，能够在不增大功率的情况下使得显示器实现远距离、高亮度的显示，减少发热问题，提高安全性。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的一个技术方案是：提供一种激光照明装置，包括：

激光光源，用于出射高斯光束；

准直扩束单元，设置于所述激光光源的出光侧，并与所述激光光源同轴设置，用于对所述激光光源出射的高斯光束进行准直扩束处理；以及，

亮度均匀单元，设置于所述准直扩束单元的出光侧，并与所述准直扩束单元同轴设置，用于将准直扩束处理后的高斯光束转换为平顶光束出射。

可选地，所述亮度均匀单元包括：亮度均匀透镜；

所述亮度均匀透镜包括凹透镜和数量若干的平凸透镜，所述数量若干的平凸透镜排布于所述凹透镜的出光面，并与所述凹透镜的出光面一体成型。

可选地，所述数量若干的平凸透镜曲率不同。

可选地，所述平凸透镜的形状为矩形、圆形中的一种。

可选地，所述数量若干的平凸透镜的凸面为出光面。

可选地，所述准直扩束单元包括：聚焦透镜和准直扩束透镜；

所述聚焦透镜设置于所述激光光源的出光侧，并与所述激光光源同轴设置，用于汇聚所述激光光源出射的高斯光束；

所述准直扩束透镜设置于所述聚焦透镜的出光侧，并与所述聚焦透镜同轴设置，所述准直扩束透镜的焦点与所述聚焦透镜的焦点重合，用于对所述聚焦透镜汇聚的高斯光束进行准直扩束处理，以使准直扩束处理后的高斯光束为平行光束。

可选地，所述聚焦透镜为平凸透镜，所述准直扩束透镜为双凸透镜。

可选地，所述聚焦透镜为第一菲涅尔透镜，所述准直扩束透镜为第二菲涅尔透镜。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的另一个技术方案是：提供一种显示器，包括：

液晶显示单元；以及，

以上所述的激光照明装置；

所述液晶显示单元设置于所述激光照明装置的出光侧，用于接收所述激光照明装置出射的平顶光束，以进行图像显示。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的另一个技术方案是：提供一种车载抬头显示***，包括：

汽车挡风玻璃；

反射单元；以及，

以上所述的显示器；

所述反射单元用于将液晶显示单元显示的图像反射至所述汽车挡风玻璃进行显示。

本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例提供一种激光照明装置、显示器及车载抬头显示***，该激光照明装置包括：激光光源、准直扩束单元和亮度均匀单元，准直扩束单元设置于激光光源的出光侧，并与激光光源同轴设置，亮度均匀单元设置于准直扩束单元的出光侧，并与准直扩束单元同轴设置，激光光源出射高斯光束后，准直扩束单元对激光光源出射的高斯光束进行准直扩束处理，亮度均匀单元将准直扩束处理后的高斯光束转换为平顶光束出射。其中，由于激光的发散角小，因此，使用激光光源替代发光二极管作为显示器的背光光源，能够在不增大功率的情况下使得显示器实现远距离、高亮度的显示，防止显示器因发热严重而损坏，提高安全性；同时，通过准直扩束单元和亮度均匀单元对激光光源出射的高斯光束进行处理，能够保证激光照明装置出射的光束亮度均匀。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供的一种车载抬头显示***的结构示意图；

图2是本发明另一实施例提供的一种车载抬头显示***的结构示意图；

图3是图2所示车载抬头显示***中显示器的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施例中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型实施例提供了一种激光照明装置，该激光照明装置能够应用于显示器以为显示器提供背光光源，从而使得该显示器能够在不增大功率的情况下实现远距离、高亮度的显示，减少发热问题，提高安全性；同时，能够使得该显示器的显示亮度均匀。

下面，将通过具体实施例对本实用新型进行阐述。

请参阅图1，是本实用新型实施例提供的一种车载抬头显示***的结构示意图，该车载抬头显示***包括：汽车挡风玻璃100、反射单元200以及显示器300。

其中，显示器300用于显示图像。可以理解的是，在本实用新型实施例中，显示器300显示的图像中包括行车信息，该行车信息包括但不限于：行车速度、行车限速、导航路线、油耗信息、指示灯信息等。

反射单元200则设置于显示器300的出光侧，并位于显示器300和汽车挡风玻璃100之间，该反射单元200用于将显示器300显示的图像反射至汽车挡风玻璃100上进行显示，以使用户能够在汽车挡风玻璃100上查看汽车的行车信息。可以理解的是，当用户在汽车挡风玻璃100上查看汽车的行车信息时，用户不需要低头，能够实现安全驾驶。

具体地，反射单元200包括：第一反射镜210和第二反射镜220。

第一反射镜210的反射面与显示器300的出光面相对设置，第二反射镜220的反射面与第一反射镜210的反射面相对设置，并且第二反射镜220的反射面与汽车挡风玻璃100相对设置。第一反射镜210用于将显示器300显示的图像反射至第二反射镜220，以通过第二反射镜220将显示器300显示的图像二次反射至汽车挡风玻璃100上进行显示。

其中，由于汽车挡风玻璃100为曲面结构，为了防止反射单元200将显示器300显示的图像反射至汽车挡风玻璃100上进行显示时发生形变，第一反射镜210和第二反射镜220均为曲面反射镜，该第一反射镜210和第二反射镜220的曲率可以相同，也可以不同，在此不做具体限制。

进一步地，请参阅图2和图3，显示器300则包括：激光照明装置310和液晶显示单元320，液晶显示单元320设置于激光照明装置310的出光侧。其中，激光照明装置310用于为液晶显示单元320提供背光光源，液晶显示单元320则用于在激光照明装置310提供的背光光源下进行图像显示。

具体地，激光照明装置310包括：激光光源311、准直扩束单元312以及亮度均匀单元313。

其中，激光光源311为激光二极管、固体激光器以及光纤耦合激光器中的任意一种，该激光光源311用于出射激光光束，该激光光束为高斯光束。

准直扩束单元312则设置于激光光源311的出光侧，与激光光源311同轴设置，用于对激光光源311出射的高斯光束进行准直扩束处理，以使准直扩束处理后的高斯光束为平行光束。其中，准直扩束单元312与激光光源311同轴设置，亦即，准直扩束单元312与激光光源311光轴重合。

该准直扩束单元312具体包括：聚焦透镜312a和准直扩束透镜312b，聚焦透镜312a设置于激光光源311的出光侧，与激光光源311同轴设置，准直扩束透镜312b设置于聚焦透镜312a的出光侧，与聚焦透镜312a同轴设置，并且准直扩束透镜312b的焦点与聚焦透镜312a的焦点重合。其中，聚焦透镜312a与激光光源311同轴设置，亦即，聚焦透镜312a与激光光源311光轴重合；准直扩束透镜312b与聚焦透镜312a同轴设置，亦即，准直扩束透镜312b与聚焦透镜312a光轴重合。

该聚焦透镜312a用于将激光光源311出射的高斯光束汇聚至焦点处，准直扩束透镜312b则用于对汇聚至焦点处的高斯光束进行准直扩束处理，以使准直扩束处理后的高斯光束为平行光束。

可以理解的是，能够通过调节聚焦透镜312a与准直扩束透镜312b之间的焦距之比来改变激光照明装置310出射的激光光斑的大小。

在本实用新型实施例中，聚焦透镜312a为平凸透镜，准直扩束透镜312b为双凸透镜。其中，平凸透镜的凸面为出光面。

当然，在一些可替代实施例中，聚焦透镜312a可以为第一菲涅尔透镜，准直扩束透镜312b可以为第二菲涅尔透镜。由于菲涅尔透镜的厚度远小于平凸透镜和双凸透镜的厚度，因此，通过第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜组成准直扩束单元312时，能够缩短激光照明装置310的光路，提高光能利用率。

亮度均匀单元313则设置于准直扩束单元312的出光侧，与准直扩束单元312同轴设置，用于将准直扩束处理后的高斯光束转换为平顶光束出射。其中，亮度均匀单元313与准直扩束单元312同轴设置，亦即，亮度均匀单元313与准直扩束单元312光轴重合。

该亮度均匀单元313具体包括：亮度均匀透镜，该亮度均匀透镜包括凹透镜313a和数量若干的平凸透镜313b，数量若干的平凸透镜313b排布于凹透镜313a的出光面，与凹透镜313a的出光面一体成型。其中，数量若干的平凸透镜313b的凸面为出光面。

当准直扩束单元312出射的平行高斯光束入射至亮度均匀透镜后，亮度均匀透镜通过凹透镜313a对平行高斯光束进行发散处理，以改变平行高斯光束的发散角使其适合成像；然后，亮度均匀透镜通过数量若干的平凸透镜313b将发散处理后的高斯光束转换为平顶光束出射，以保证激光照明装置310出射的激光光斑每点的光强度一致，实现亮度均匀。

具体地，在本实用新型实施例中，凹透镜313a为双凹透镜，该双凹透镜的任意一凹面均可作为出光面。当然，在一些可替代实施例中，凹透镜313a还可以为平凹透镜，当凹透镜313a为平凹透镜时，平凹透镜的凹面为出光面。

数量若干的平凸透镜313b的曲率不同。该数量若干的平凸透镜313b的曲率与凹透镜313a出射的高斯光束的光强度相关，能够根据凹透镜313a出射的高斯光束的光强度调整各个平凸透镜313b的曲率。

并且，数量若干的平凸透镜313b的排布位置与凹透镜313a出射的高斯光束的光强度相关，能够根据凹透镜313a出射的高斯光束的光强度调整各个平凸透镜313b的排布位置。

可以理解的是，能够通过调整各个平凸透镜313b的曲率和排布位置，以使数量若干的平凸透镜313b能够将高斯光束转换为平顶光束。

进一步地，数量若干的平凸透镜313b的形状相同。该数量若干的平凸透镜313b的形状可以为矩形、圆形中的一种。当然，在一些实施例中，该数量若干的平凸透镜313b的形状还可以为不规则形状。

可以理解的是，该平凸透镜313b的形状与激光照明装置310出射的激光光斑的形状相关。当平凸透镜313b的形状改变时，激光照明装置310出射的激光光斑的形状也发生改变。比如，当平凸透镜313b的形状为矩形时，激光照明装置310出射的激光光斑的形状为矩形；当平凸透镜313b的形状为圆形时，激光照明装置310出射的激光光斑的形状为圆形。

综上所述，激光照明装置310向液晶显示单元320出射平顶光束，液晶显示单元320接收激光照明装置310出射的平顶光束后，进行图像显示。其中，平顶光束为激光光束。

由于激光的发散角小，因此，通过该激光照明装置310为液晶显示单元320提供背光光源时，能够在不增大功率的情况下使得显示器实现远距离、高亮度的显示，防止显示器因发热严重而损坏，提高安全性。

同时，由于激光照明装置310出射平顶光束后，形成的激光光斑每点的光强度一致，因此，液晶显示单元320根据激光照明装置310出射的平顶光束进行图像显示时，显示的图像亮度均匀，无明显的明暗交替。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光照明装置，其特征在于，包括：

激光光源，用于出射高斯光束；

准直扩束单元，设置于所述激光光源的出光侧，并与所述激光光源同轴设置，用于对所述激光光源出射的高斯光束进行准直扩束处理；以及，

亮度均匀单元，设置于所述准直扩束单元的出光侧，并与所述准直扩束单元同轴设置，用于将准直扩束处理后的高斯光束转换为平顶光束出射。

2.根据权利要求1所述的激光照明装置，其特征在于，所述亮度均匀单元包括：亮度均匀透镜；

所述亮度均匀透镜包括凹透镜和数量若干的平凸透镜，所述数量若干的平凸透镜排布于所述凹透镜的出光面，并与所述凹透镜的出光面一体成型。

3.根据权利要求2所述的激光照明装置，其特征在于，所述数量若干的平凸透镜曲率不同。

4.根据权利要求3所述的激光照明装置，其特征在于，所述平凸透镜的形状为矩形、圆形中的一种。

5.根据权利要求4所述的激光照明装置，其特征在于，所述数量若干的平凸透镜的凸面为出光面。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的激光照明装置，其特征在于，所述准直扩束单元包括：聚焦透镜和准直扩束透镜；

所述聚焦透镜设置于所述激光光源的出光侧，并与所述激光光源同轴设置，用于汇聚所述激光光源出射的高斯光束；

所述准直扩束透镜设置于所述聚焦透镜的出光侧，并与所述聚焦透镜同轴设置，所述准直扩束透镜的焦点与所述聚焦透镜的焦点重合，用于对所述聚焦透镜汇聚的高斯光束进行准直扩束处理，以使准直扩束处理后的高斯光束为平行光束。

7.根据权利要求6所述的激光照明装置，其特征在于，所述聚焦透镜为平凸透镜，所述准直扩束透镜为双凸透镜。

8.根据权利要求7所述的激光照明装置，其特征在于，所述聚焦透镜为第一菲涅尔透镜，所述准直扩束透镜为第二菲涅尔透镜。

9.一种显示器，其特征在于，包括：

液晶显示单元；以及，

如权利要求1至8中任意一项所述的激光照明装置；

所述液晶显示单元设置于所述激光照明装置的出光侧，用于接收所述激光照明装置出射的平顶光束，以进行图像显示。

10.一种车载抬头显示***，其特征在于，包括：

汽车挡风玻璃；

反射单元；以及，

如权利要求9所述的显示器；

所述反射单元用于将液晶显示单元显示的图像反射至所述汽车挡风玻璃进行显示。

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