控制发散角度的照明光源用光学组件的制作方法

本发明涉及向汽车、火车、飞机等(以下统称为“车辆”)的前挡风玻璃或组合屏上投影图像的信息显示系统，将该系统的投影图像经前挡风玻璃折返，像观察镜子反射后的图像一样，观察其实像或虚像的车辆用信息显示装置。该车辆信息显示系统和信息显示装置中的图像源，使用了有光学元件的光源装置，该光源装置中的光学元件,能够控制从数个排列在一起的面光源所发出的光的发散特性，从而大幅提高光的利用效率。

背景技术：

1、已知的车辆用信息显示系统(head-up display device)，通过凹面镜放大图像源的图像并通过前挡风玻璃提供给驾驶员。用于该信息显示装置中的图像源射出的光是完全扩散光，为了在有凹面镜的投影光学系统中，充分确保放大图像的亮度，需要使用在专利文献(jp6540988b2，2019.07.10)中公开的大型凹面镜,以捕捉大范围内的发散图像光束。

2、在使用凹面镜放大图像源所显示的图像并得到虚像的光学系统中，传统的图像源，例如有机el(electric luminescent)，由有机el发射的图像光是完全扩散的，因此为了捕捉所有图像光，需要使用大口径的凹面镜。此外为了实现有凹面镜的虚像光学组件的大口径化和良好的聚焦性能，需要多块凹面镜或与透镜元件配合使用。

3、然而，在使用上述传统技术的凹面镜获取虚像放大图像的光学组件设计中，并未考虑图像源发出的图像光的扩散特性和指向特性,以及包括这些特性在内的最优光学系统的构建和实现技术。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供能提高光的利用效率的光学组件结构及其实现技术。在使用凹面镜获取放大虚像的该光学组件中，通过优化图像源发出的图像光的发射方向和扩散特性，来提高光的利用效率，而无需增加光学组件的口径或镜片数量。

2、为了解决上述问题，本技术包含解决上述问题的多种手段，作为其中的一个例子，在虚像方式图像显示装置中具有光学系统，该光学系统包括：用于显示图像的显示面板、提供光至显示面板的光源装置、用于接收从显示面板发出的图像光的光学组件、以及用于控制进入光学组件的图像光发射方向的光学元件。该光学元件位于与光学组件相对的显示面板的光源一侧，可以控制从光学元件发射的光源光的扩散特性和发射方向。

3、本发明一种控制发散角度的照明光源用光学组件，是一种照明光源用光学组件，

4、具备射出发散光的面光源和相邻的锥体形状光学元件，

5、在前述光学元件的内部传输的前述发散光，入射锥体侧面的入射角度和入射位置，由前述光学元件的光射入面的形状得到的折射率来控制，

6、具备由设计在前述光入射面的相对方向的光射出面的形状所决定的折射率，控制前述光学元件射出面射出的光束的扩散特性和方向的光学元件。

7、所述具备锥体形状光学元件的照明光源用光学组件，具备通过在光射出面上设计的透镜形状，控制前述光学元件的射出面射出光束的扩散特性和方向的光学元件。

8、所述具备锥体形状的光学元件的照明光源用光学组件,由光射出面上设计的柱状透镜的形状，来控制射向显示面板的光束的扩散角和射出位置。

9、所述具备锥体形状光学元件的照明光源用光学组件，由光射出面上设计的矩阵状排列的透镜形状，来控制射向显示面板的光束的扩散角和射出位置。

10、所述具备锥体形状光学元件的照明光源用光学组件，光入射面的设计形状，根据到前述面光源的中心和锥体中心轴组成的光轴的距离不同分割成多个区域，各个区域形状不同。

11、所述具备锥体形状光学元件的照明光源用光学组件，光入射面设计的形状，根据到前述面光源的中心和锥体中心轴组成的光轴的距离不同分割成多个区域，各区域的折射率不同。

12、所述具备锥体形状光学元件的照明光源用光学组件，前述锥体形状的光学元件，由塑料材料或玻璃材料制作。

13、所述具备锥体形状光学元件的光源装置，前述光学元件侧面的反射，通过对其光入射面形状的设计，控制光学元件的折射率和入射侧面的入射角度，实现全反射。

14、本发明一种控制发散角度的照明光源用光学组件，是一种由射出发散光的面光源与相邻配置的锥体形状光学元件组成的照明光源用光学组件，

15、前述锥体形状的光学元件的侧面的倾斜面，

16、按到前述光学元件的光入射面的距离，有多个倾斜角度，

17、在前述光学元件的内部传播的前记发散光的，射入锥体侧面的入射角度和入射位置，通过前述光学元件的光射入面形状所得到的折射率来控制，

18、射入前述显示面板的光束的扩散特性和方向，由设置于前述光学元件的光入射面相对方向的光射出面的形状所得到的折射率进行控制。

19、所述具备锥体形状光学元件的照明光源用光学组件，由光射出面上设计的镜头形状，来控制射向显示面板的光束的扩散角和射出位置。

20、所述具备锥体形状光学元件的照明光源用光学组件，由光射出面上设计的柱状透镜的形状，来控制射向显示面板的光束的扩散角和射出位置。

21、所述具备锥体形状光学元件的照明光源用光学组件，由光射出面上设计的矩阵状排列的透镜形状，来控制射向显示面板的光束的扩散角和射出位置。

22、所述具备锥体形状光学元件的照明光源用光学组件，由光入射面上设计的形状，按到前述面光源的中心和锥体中心轴组成的光轴的距离不同分割成多个区域，各区域的形状不同。

23、所述具备锥体形状光学元件的照明光源用光学组件，光入射面设计的形状，根据到前述面光源的中心和锥体中心轴组成的光轴的距离不同分割成多个区域，各区域的折射率不同。

24、所述具备锥体形状光学元件的照明光源用光学组件，前述锥体形状的光学元件，由塑料材料或玻璃材料制作。

25、所述的具备锥体形状光学元件的光源装置，前述光学元件侧面的反射，通过对其光入射面形状的设计，控制光学元件的折射率和入射侧面的入射角度，实现全反射。

26、本发明一种控制发散角度的照明光源用光学组件，是一种由射出发散光的面光源与相邻配置的锥体形状光学元件组成的照明光源的光学组件，

27、前述光源有面发光元件光源，

28、具有前述面发光元件光源和相邻的锥体形状的光学元件，

29、前述锥体形状的光学元件的侧面的倾斜面，

30、按到前述光学元件的光入射面的距离，有多个倾斜角度，

31、在前述光学元件的内部传播的前记发散光，射入锥体侧面的入射角度和入射位置，通过前述光学元件的光射入面形状所得到的折射率来控制，

32、在锥体表面进行全反射，

33、射入前述显示面板的光束的扩散特性和方向，由设置于前述光学元件的光入射面相对方向的光射出面的形状所得到的折射率进行控制。

34、所述具备锥体形状光学元件的照明光源用光学组件，由光射出面上设计的镜头形状，来控制射向显示面板的光束的扩散角和射出位置。

35、所述具备锥体形状光学元件的照明光源用光学组件，由光射出面上设计的柱状透镜的形状，来控制射向显示面板的光束的扩散角和射出位置。

36、所述具备锥体形状光学元件的照明光源用光学组件，由光射出面上设计的矩阵状排列的透镜形状，来控制射向显示面板的光束的扩散角和射出位置。

37、所述具备锥体形状光学元件的照明光源用光学组件，由光入射面上设计的形状，按到前述面光源的中心和锥体中心轴组成的光轴的距离不同分割成多个区域，各区域的形状不同。

38、所述具备锥体形状光学元件的照明光源用光学组件，光入射面设计的形状，根据到前述面光源的中心和锥体中心轴组成的光轴的距离不同分割成多个区域，各区域的折射率不同。

39、所述具备锥体形状光学元件的照明光源用光学组件，前述锥体形状的光学元件，由塑料材料或玻璃材料制作的。

40、所述的具备锥体形状光学元件的光源装置，前述光学元件侧面的反射，通过对其光入射面形状的设计，控制光学元件的折射率和入射侧面的入射角度，实现全反射。

41、本发明采用上述技术方案其有益效果是：

42、本发明可以控制根据图像显示装置的图像信号调制了光强度的图像光的发射方向，还可以控制进入后段光学组件的入射图像光的入射位置和入射角度。因此在这个光学系统中，可以通过控制由做为图像显示装置的显示面板的图像显示面发出的图像光的强度和扩散特性，提高图像光进入光学组件的效率，形成放大的投射图像。

43、根据本发明，作为图像显示装置的光源装置，通过控制图像光的指向特性和扩散特性，在使用凹面镜来得到放大虚像的光学组件设计中，通过考虑图像显示装置发出的图像光的扩散特性，从而提高光学组件的性能，可以实现高性价比的光学组件。关于控制放大虚像的光学组件和控制图像光的发射方向和扩散特性的图像显示装置，及其使用的光源装置的基本结构、设计思想和效果，将基于以下实施形式进行说明。