投影显示窗片、投影装置和车辆

技术领域

本发明涉及窗片，具体地，涉及一种投影显示窗片。此外，本发明还涉及一种投影装置和车辆。

背景技术

随着现代汽车的发展，汽车上功能也发生巨大的变化，通过加装其它设备来满足人们的个性化需求也成了一种新趋势。现如今汽车上用到的投影显示技术越来越不可获缺，它能够方便驾驶员了解车辆信息，提高行车安全性。目前，常用的投影显示技术有DLP、HUD等。

车载投影装置在使用过程中需要安装在车辆外部，为了防止外界环境对车载投影装置的影响，通常会在车载投影装置的外部安装窗片，该窗片可能是常规直板状窗片、弧状窗片、圆环窗片或者球型窗片中的任何一种。而且，车载投影装置在使用过程中需要根据其需要实现的功能投射不同的图案，有的甚至需要调整其投射角度。所以，在投射过程中，投影图像可能会发生畸变，或者可能需要对投影图像进行放大矫正处理、平移矫正处理或者缩小矫正处理。但是，不同位置的投影图像的畸变程度可能不同，例如：在投射过程中，距离投影装置安装点水平距离较近的位置的图像畸变较小，有时候甚至不会出现畸变，距离投影装置安装点水平距离较远的位置的图像畸变较大。

现有技术中对于上述问题的常规的解决方法是针对车辆投影仪的透镜或窗片进行设计，以将整个透镜或整个窗片均设计成能够对光线进行调整的形状；或者通过程序控制对投影仪出射光线进行控制，以将其调整到适于出射的光形。但是，针对整个透镜或者窗片进行设计，位于不同区域的光线所需要调整的情况不同，有的区域的光线可能需要发散处理，有的区域的光线可能需要汇聚处理；针对通过程序控制对投影仪光线进行控制，当投影仪处的透镜或窗片需要跟换时，该种控制程序可能就会不太合适。而且，位于不同区域的需要经过发散处理或汇聚处理的光线的调整规律也可能不一致。目前很少有人想到这个问题，所以即使对车载投影仪的透镜或窗片进行改进，从该透镜出射的光线仍然不符合一些人的期待。

发明内容

本发明所要解决的第一方面的技术问题是提供一种投影显示窗片，该投影显示窗片能够对光线进行局部调整，以能够使得经过该投影显示窗片的光线形成的投影图像能够满足更多人对投影显示的需求。

本发明所要解决的第二方面的技术问题是提供一种投影装置，该投影装置的投影显示窗片能够对光线进行局部调整，以能够使得经过该投影显示窗片的光线形成的投影图像能够满足更多人对投影显示的需求。

本发明所要解决的第三方面的技术问题是提供一种车辆，车辆的投影显示窗片能够对光线进行局部调整，以能够使得经过该投影显示窗片的光线形成的投影图像能够满足更多人对投影显示的需求。

为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供一种投影显示窗片，包括窗片本体，所述窗片本体上的至少一个区域内设置有矫正部，所述矫正部适于对经过该区域的光线进行矫正，以能够实现对投影图像的缩放矫正、平移矫正和/或畸变矫正。

优选地，所述矫正部凸出地设置在所述窗片本体的窗片本体出光面上。

优选地，所述矫正部包括畸变矫正部、图像放大部、图像缩小部和/或图像平移部，所述畸变矫正部经过的光线能够对投影图像实现畸变矫正，所述图像放大部经过的光线能够实现光线的发散，所述图像缩小部经过的光线能够实现光线的汇聚，所述图像平移部经过的光线能够实现光线的平移。

进一步优选地，所述畸变矫正部、所述图像放大部、所述图像缩小部和所述图像平移部的出光面分别设置为凹球面、凸球面、凸非球面、凹非球面、自由曲面中的一者，以分别形成为类透镜结构。

进一步优选地，所述畸变矫正部、所述图像放大部、所述图像缩小部和所述图像平移部的出光面均设置为自由曲面，以分别形成为类透镜结构。

进一步优选地，所述矫正部的出光面设置为双锥面或者鞍形面。

更优选地，所述矫正部的出光面的面型方程为：

其中，

其中，

优选地，所述窗片本体和所述矫正部一体成型。

第二方面，本发明提供一种投影装置，所述投影装置包括投影单元上述第一方面任一技术方案所述的投影显示窗片。

第三方面，本发明提供一种车辆，所述车辆包括上述第二方面任一技术方案所述的投影仪。

通过上述技术方案，本发明的投影显示窗片，通过在窗片本体的至少一个区域设置矫正部，能够根据窗片的形状以及对投影设备的出射光要求对投影光型进行局部调整，也不会影响其它区域的出射光线的光型，从而使得从窗片出射的光线能够满足更多人对投影显示的需求。

有关本发明的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的投影显示窗片的结构示意图；

图2是本发明一个具体实施方式的窗片本体的结构示意图；

图3是本发明另一个具体实施方式的投影显示窗片的结构示意图；

图4是本发明另一个具体实施方式的窗片本体的结构示意图；

图5是图3所示的投影显示窗片的畸变矫正示意图；

图6是本发明一个具体实施方式的畸变矫正示意图一；

图7是本发明一个具体实施方式投影显示窗片的畸变矫正示意图；

图8是图7所述的投影显示窗片的畸变矫正示意图；

图9是本发明一个具体实施方式的投影显示窗片的结构示意图；

图10是图9所述的投影显示窗片的放大矫正示意图；

图11是本发明一个具体实施方式的投影显示窗片的结构示意图；

图12是图11所述的投影显示窗片的平移矫正示意图；

图13是本发明一个具体实施方式的投影显示窗片的结构示意图。

附图标记说明

1 窗片本体 2 矫正部

11 窗片本体出光面

21 畸变矫正部 22 图像缩小部

23 图像放大部 24 图像平移部

211 畸变矫正部出光面

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要理解的是，基于投影显示窗片，“前”是指光线经由该投影显示窗片出射方向所指的方向，“后”是与之相反的方向。术语为基于附图所示的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的基本实施方式中，如图1所示，提供一种投影显示窗片，包括窗片本体1，窗片本体1上的至少一个区域内设置有矫正部2，矫正部2适于对经过该区域的光线进行矫正，以能够实现对投影图像的缩放矫正、平移矫正和/或畸变矫正。

根据本发明，窗片本体1可以是常规的直板窗片、弧形窗片、环形窗片或者球形窗片，也可以是任意一种不规则形状的窗片。矫正部2可以是单独满足缩小矫正、放大矫正、平移矫正或者畸变矫正的效果，也可以同时满足缩小矫正/放大矫正、平移矫正和畸变矫正的效果。具体地，矫正部2可以是根据其需要实现的功能以及窗片本体1的形状具体设计。矫正部2可以设置在窗片本体1的窗片本体入光面上，也可以设置在窗片本体1的窗片本体出光面11上，矫正部2可以跟窗片本体1一体成型，也可以与窗片本体1可拆卸连接。

上述基本实施方式提供的投影显示窗片工作时，将投影显示窗片安装固定，并使得投影显示窗片置于投影单元的出光方向上，以能够使得从投影单元出射的光线能够经过投影显示窗片，投影仪出射的光线，部分直接透过窗片本体1传输出射，部分经过窗片本体1上的矫正部2矫正后与窗片本体1其它位置出射的光线形成投影出射光形，照射到车辆周围的地面上形成需要的投影图案。该矫正部2能够实现对投影图案的缩放矫正、平移矫正和/或畸变矫正。

上述基本实施方式提供的投影显示窗片，通过在窗片本体1的至少一个区域设置矫正部2，能够根据窗片本体1的形状以及对投影设备的出射光要求对投影光型进行局部调整，也不会影响其它区域的出射光线的光型，从而使得从窗片出射的光线能够满足更多人对投影显示的需求。

矫正部2可以设置在窗片本体1的窗片本体入光面上，也可以设置其窗片本体1的窗片本体出光面11上，该矫正部2可以凹陷设置在窗片本体1内部，也可以凸出地设置在窗片本体1上，在本发明的一个具体实施方式中，矫正部2凸出地设置在窗片本体1的窗片本体出光面11上。能够减少制备该投影显示窗片的材料，从而降低制作成本，而且也能够有效较少使用该投影显示窗片的投影仪的所占空间。

在本发明的一个具体实施方式中，矫正部2包括畸变矫正部21、图像放大部23、图像缩小部22和/或图像平移部24，畸变矫正部21经过的光线能够对投影图像实现畸变矫正，图像放大部23经过的光线能够实现光线的发散，图像缩小部22经过的光线能够实现光线的汇聚，图像平移部24经过的光线能够实现光线的平移。

具体地，畸变矫正部21能够对经过的光线进行发散或者汇聚处理，以能够实现对投影图像的矫正。通过畸变矫正部21的设置能够实现对投影图像的畸变矫正；通过图像放大部23的设置能够实现对投影图像的放大处理；通过图像缩小部22的设置能够实现对投影图像的缩小处理；通过图像平移部24的设置能够实现对投影图像的平移处理。

在本发明的一个具体实施方式中，畸变矫正部21、图像放大部23、图像缩小部22和图像平移部24的出光面分别设置为凹球面、凸球面、凸非球面、凹非球面、自由曲面中的一者，以分别形成为类透镜结构。

具体地，畸变矫正部21、图像放大部23、图像缩小部22和图像平移部24出光面设置的凹球面、凸球面、凸非球面、凹非球面或自由曲面的曲率不同。

更具体地，类透镜结构为与透镜结构相似的结构，将畸变矫正部21、图像放大部23、图像缩小部22和图像平移部24的出光面设置为球面、非球面和自由曲面的一种，能够保证从畸变矫正部21、图像放大部23、图像缩小部22和图像平移部24的出射的光线的均匀性，从而保证形成的投影图像的均匀性。

为了能够在降低工艺成本的同时降低投影显示窗片所占空间的大小，在本发明的一个具体实施方式中，畸变矫正部21、图像放大部23、图像缩小部22和图像平移部24的出光面均设置为自由曲面，以分别形成为类透镜结构。自由曲面的设计可以根据光形需要设计相关的面型，其矫正效果更好，且能够降低投影显示窗片的所占空间。

该自由曲面的方程可以为扩展多项式，扩展多项式的方程为：

z＝a

其中，a

具体地，该出光面的自由曲面面型的各系数的选择跟窗片本体入光面的面型以及其需要实现的功能有关，可以是本领域技术人员根据窗片本体入光面的面型以及其需要实现的功能进行设计。

以畸变矫正部21为例，将畸变矫正部出光面211设置为自由曲面，能够实现对畸变光形的调整，其调整过程如图5-图6或图7所示，其能够将原本照射在P1区和P2区的光线汇聚到P0区，从而实现畸变光形的矫正。经过该畸变矫正部21矫正后的光形如图8所示，其中A为原始光形，B为经畸变矫正后的光形。

以图像放大部23为例，将图像放大部23出光面设置为自由曲面，能够发散经过该图像放大部23的光线，从而实现图像的放大，其调整过程如图9所示，其能够将原本照射在P1区的光线发散到P0区，从而实现图像的放大。经过该图像放大部23放大后的光形如图10所示，其中A为原始光形，B为经放大后的光形。

以图像平移部24为例，将图像平移部24出光面设置为自由曲面，能够使得经过该图像平移部24的光线平移，从而实现图像的平移，其调整过程如图11所示，其能够将原本照射在P1区的光线平移到P0区，从而实现图像的平移。经过该图像平移部24平移后的光形如图12所示，其中A为原始光形，B为经平移后的光形。

在本发明的两个具体实施方式中，以畸变矫正部21为例，其畸变矫正部出光面211为自由曲面，其面型方程的系数如表1或表2所示，对表1和表2中所示的方程的x和y按照R＝15进行归一化，得到畸变矫正部出光面211的面型。

表1畸变矫正部的出光面的面型方程之一的系数表

表2畸变矫正部的出光面的面型方程之二的系数表

在本发明的一个具体实施方式中，以图像缩小部22为例，其图像缩小部22出光面为自由曲面，其面型方程的系数如表3所示，对表3中所示的方程的x和y按照R＝15进行归一化，得到图像缩小部22出光面的面型。

表3图像缩小部的出光面的面型方程的系数表

在本发明的一个具体实施方式中，以图像放大部23为例，其图像放大部23出光面为自由曲面，其面型方程的系数如表4所示，对表4中所示的方程的x和y按照R＝30进行归一化，得到图像放大部23出光面的面型。

表4图像放大部的出光面的面型方程的系数表

在本发明的一个具体实施方式中，以图像平移部24为例，其图像平移部24出光面为自由曲面，其面型方程的系数如表5所示，对表5中所示的方程的x和y按照R＝15进行归一化，得到图像平移部24出光面的面型。

表5图像平移部的出光面的面型方程的系数表

为了能够进一步在降低工艺成本的同时降低投影显示所占空间的大小，在本发明的一个具体实施方式中，矫正部2的出光面设置为双锥面或者鞍形面。规则的面型能够降低投影显示窗片的制作难度，从而降低工艺成本。

在本发明的一个具体实施方式中，矫正部2的出光面的面型方程为：

其中，

其中，

根据本发明，该出光面的各系数的选择跟窗片本体入光面的面型有关，可以是本领域技术人员根据跟窗片本体入光面的面型进行设置。

在本发明的一个具体实施方式中，以图像缩小部22为例，其图像缩小部22出光面为鞍形面，其面型方程的公式为：

面型方程的系数如表6所示，得到图像缩小部22出光面的面型。

表6图像缩小部的出光面的面型方程的系数表

在本发明的一个具体实施方式中，如图1和图4所示，窗片本体1和矫正部2一体成型。能够进一步方便投影显示窗片的加工，同时也可以进一步提高矫正部2对光型的矫正能力。

在本发明的一个相对优选地具体实施方式中，如图4和图5所示，提供一种投影显示窗片，包括窗片本体1，窗片本体1上f区设置有畸变矫正部21，窗片本体1和畸变矫正部21一体成型；畸变矫正部21的出光面均设置为自由曲面，以形成为类透镜结构，畸变矫正部21经过的光线能够对投影图像实现畸变矫正。具体地，该矫正部的自由曲面方程的参数可以根据窗片本体入光面的面型设置。

上述相对优选地实施方式提供的投影显示窗片，能够对经过该区域的光线进行畸变矫正，让原本应该出射至P1区或P2区域的光线汇聚到P0区域，如图5和图6所示。

在本发明的另一个相对优选地具体实施方式中，如图1和图2所示，提供一种投影显示窗片，包括窗片本体1，窗片本体1上的f区设置有畸变矫正部21，g区设置有图像缩小部22；畸变矫正部21经过的光线能够对投影图像实现畸变矫正，图像缩小部22经过的光线能够实现光线的汇聚；畸变矫正部21和图像缩小部22的出光面均设置为自由曲面，以分别形成为类透镜结构。

上述相对优选地实施方式提供的投影显示窗片，能够对经过畸变矫正部21的光线进行畸变矫正，同时也能够对经过图像缩小部22的光线进行汇聚处理。

在本发明的另一个相对优选地具体实施方式中，如图13所示，提供一种投影显示窗片，包括窗片本体1，窗片本体1上设置有图像缩小部22和图像放大部23，图像缩小部22经过的光线能够实现光线的汇聚，图像放大部23经过的光线能够实现光线的扩散，图像放大部23和图像缩小部22的出光面均设置为自由曲面，以分别形成为类透镜结构。

上述相对优选地实施方式提供的投影显示窗片，如图13所示，能够对经过图像缩小部22的光线进行汇聚处理，让原本应该出射至P1区的光线汇聚到P2区域；能够对经过图像放大部23的光线进行扩散处理，让原本应该出射至P3区的光线扩散到P4区域。

此外，本发明的实施例还提供一种投影装置，所述投影装置包括投影单元和上述各实施例的投影显示窗片，投影显示窗片设置在投影单元的出光方向上。该投影仪至少具有上述投影显示窗片的优点，在此不再赘述。

而且，本发明的实施例提供一种车辆，所述车灯包括上述各实施例的投影装置。该车辆至少具有上述投影装置的优点，在此不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。