光学镜片及其制备方法、抬头显示系统和交通工具

技术领域

本申请涉及抬头显示技术领域，特别是一种光学镜片及其制备方法、抬头显示系统和交通工具。

背景技术

随着科学技术的发展，HUD(Head Up Display，抬头显示)系统被越来越多地在车辆上使用。车辆上的抬头显示系统能够将重要的行车信息，例如速度、发动机转速、油耗、胎压、导航以及外接智能设备的信息实时地显示在驾驶员的视野中，这样使得驾驶员不必低头就可以看到行车信息，从而避免分散驾驶员对前方道路的注意力；同时使得驾驶员不必在观察远方的道路和近处的仪表之间调节眼睛，可以避免眼睛的疲劳，从而可以极大地增强行车安全和改进驾驶体验。

目前的HUD系统主要包括：成像装置和投影装置，其中，成像装置可以为任何能够显示图像的显示器件，如液晶显示器件等，投影装置用于将成像装置所显示的图像投影到汽车的挡风玻璃上，挡风玻璃可以将图像反射至驾驶员的眼睛，从而实现驾驶员不必低头就可以看到行车信息。

在HUD成像过程中，“阳光倒灌”是难以解决的一大痛点。由于光路具有可逆性，太阳光会沿着投影的光学路径进入HUD内部，被非球面镜聚集到PGU(Picture GenerationUnit，图像生成单元)中，类似放大镜聚光般产生一个高温点，这个现象被称为“阳光倒灌”。若不予以处理，极端情况下温度可能会达到300℃，远超过PGU、TFT等显像部件的工作温度，影响成像质量，严重时还可能导致PGU、TFT等显像部件因过热而损坏，影响其工作性能。

发明内容

基于此，本申请提供一种光学镜片及其制备方法、抬头显示系统和交通工具，用于减少相关技术中HUD成像过程中所发生的“阳光倒灌”现象，以及“阳光倒灌”所导致的PGU、TFT等显像部件因过热而损坏的问题，提高PGU、TFT等显像部件的成像质量和使用寿命。

第一方面，提供一种光学镜片，包括层叠设置的基底层、热量吸收层和高反层；

其中，热量吸收层用于吸收照射到热量吸收层上的光线的热量，高反层用于对第一光线进行反射，并对第二光线进行透射，第一光线的波长范围为400nm～650nm，第二光线的波长范围为700nm～3000nm。

可选地，所述热量吸收层包括：位于高反层远离基底一侧设置的第一热量吸收层；

和/或，所述热量吸收层包括设置于高反层与基底层之间的第二热量吸收层。

可选地，光学镜片还包括：第三热量吸收层，第三热量吸收层设置于第二热量吸收层远离基底层的一侧，第三热量吸收层用于吸收照射到第三热量吸收层上的光线的热量，第三热量吸收层的材料包括：有机材料(如有机硅类、聚酯类等)。

可选地，第一热量吸收层的材料包括：GTO、ATO、ITO、、碳、碳化硅、氮化硅、氢化硅、氮化钛、碳化钛、氮化铬、碳化铬和石墨烯中的一种或多种；

所述第二热量吸收层的材料包括：GTO、ATO、ITO、氧化钛、氧化钨、氧化铜、碳、硅、碳化硅、氮化硅、氢化硅、氮化钛、碳化钛、氮化钨、碳化钨、氮化铁、碳化铁、氮化铬、碳化铬、镍、铬、钴和石墨烯的一种或多种。

可选地，高反层包括：交替层叠的多层低折射率材料层和多层高折射率材料层；

所述低折射率材料层的材料包括：氧化硅、氧化铝、氧化钨、氧化镁、氧化钇、氟化铈、氟化镁和氟化铝钠中的一种或多种；

所述高折射率材料层的材料包括：氧化钛、氧化铝、氧化锆、氧化钽、氮化硅、氢化硅、氮氧化硅、氧化钛、氧化铌、氧化钽、硅、氧化锑、氧化锌、氧化锡、氧化铬、氧化铪、硫化锌、氧化铈、氧化锆、氟化铅、GTO、ATO、ITO和氧化钨中的一种或多种。

可选地，至少一层低折射率材料层中还掺杂有热量吸收材料，所述热量吸收材料用于吸收照射到所述至少一层低折射率材料层上的光线的热量，所述热量吸收材料在每一层低折射率材料层中的掺杂浓度小于或等于30％；

和/或，至少一层高折射率材料层中还掺杂有热量吸收材料，所述热量吸收材料用于吸收照射到所述至少一层高折射率材料层上的光线的热量，所述热量吸收材料在每一层高折射率材料层中的掺杂浓度小于或等于30％。

可选地，高反层包括至少一层高反射材料层，每层所述高反射材料层均包括：金属材料。

可选地，金属材料包括：铝、银、钛和铬中的一种或多种。

可选地，光学镜片还包括：防指纹层或超亲水自清洁层，防指纹层或超亲水自清洁层设置于光学镜片的最外侧。

第二方面，提供一种抬头显示系统，包括：

如第一方面所述的光学镜片。

第三方面，提供一种交通工具，包括：

如第二方面所述的抬头显示系统。

第四方面，提供一种光学镜片的制备方法，包括：

在基底层上形成层叠的热量吸收层和高反层；

其中，热量吸收层用于吸收照射到热量吸收层上的光线的热量，高反层用于对第一光线进行反射，对第二光线进行透射，第一光线的波长范围为400nm～650nm，第二光线的波长范围为700nm～3000nm。

与现有技术相比较，本申请具有如下有益效果：

通过在基底层上设置热量吸收层和高反层，由于该热量吸收层用于吸收照射到热量吸收层上的光线的热量，因此，在发生“阳光倒灌”现象时，热量吸收层可以吸收部分或全部的光线的热量，如此，可以减少光线转化成光能而发生聚集，从而可以降低阳光倒灌所带来的PGU、TFT等显像器件的温度较高的现象，进而可以减少PGU、TFT等显像器件因过热而损坏，提高PGU、TFT等显像器件的成像质量和使用寿命；而在此过程中，高反层可以起到对第一光线进行反射，对第二光线进行透射的作用，第一光线的波长范围为400nm～650nm，第二光线的波长范围为700nm～3000nm，因此，高反层可以反射可见光而透射红外光，因此，该光学镜片可以作为HUD系统中的光学元件对可见光进行反射，实现抬头显示和投影，同时，减少红外光反射产生的热量，而在将该光学镜片作为HUD的反射镜片时，在抬头显示过程中，进入HUD系统的红外光被阻断在光路中，而不会传导到显像部件上，从而可以提高HUD系统的显像部件的耐热效果。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种光学镜片的剖视结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种光学镜片的剖视结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种光学镜片的剖视结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种光学镜片的剖视结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种光学镜片的剖视结构示意图；

图6为本申请实施例提供的又一种光学镜片的剖视结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种抬头显示系统中光学镜片为反光镜的抬头显示的可见光光路图；

图8为本申请实施例提供的一种抬头显示系统中光学镜片为反光镜的阳光倒灌的光路图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本申请进一步详细的说明。本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请公开内容理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在附图中，有时为了明确起见，夸大表示了各构成要素的大小、层的厚度或区域。因此，本申请的一个方式并不一定限定于该尺寸，附图中各部件的形状和大小不反映真实比例。此外，附图示意性地示出了理想的例子，本申请的一个方式不局限于附图所示的形状或数值等。

本说明书中的“第一”、“第二”等序数词是为了避免构成要素的混同而设置，而不是为了在数量和次序方面进行限定。

在本说明书中，为了方便起见，使用“中部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的词句以参照附图说明构成要素的位置关系，仅是为了便于描述本说明书和简化描述，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申请的限制。构成要素的位置关系根据描述各构成要素的方向适当地改变。因此，不局限于在说明书中说明的词句，根据情况可以适当地更换。

基于以上技术问题，本申请的一些实施例提供一种光学镜片10，如图1和图2所示，该光学镜片10包括：层叠设置的基底层1、热量吸收层2和高反层3。其中，热量吸收层2用于吸收照射到热量吸收层2上的光线的热量，高反层3用于对第一光线进行反射，对第二光线进行透射，第一光线的波长范围为400nm～650nm，第二光线的波长范围为700nm～3000nm。

其中，热量吸收层2和高反层3可以设置于基底层1沿其厚度方向的同一侧或不同侧，在此不做具体限定。

其中，基底层1的材料可以包括：玻璃、石英、硅、蓝宝石、陶瓷和金属中的一种或多种，在此不做具体限定。

在一些实施例中，基底层1为玻璃，该玻璃为高铝硅玻璃、锂铝硅玻璃、钠钙玻璃或硼硅酸玻璃等。

其中，该玻璃可以为微晶玻璃和/或光学玻璃。微晶玻璃具有较高的强度。

光学玻璃可以包括：无色光学玻璃、有色光学玻璃、耐辐射玻璃、防辐射玻璃和光学石英玻璃等，具有高度的透明性、化学及物理学上的高度均匀性，具有特定和精确的光学常数。

其中，上述基底层1可以为任何形状，示例的，该基底层1可以具有平面(如基底层1为平面玻璃)、球面(如基底层1为中空球形或实心球形)、自由曲面、柱面或异形面。

当基底层1具有球面、自由曲面、柱面或异形面时，该基底层1可以通过CNC切削、热弯、磨削等工艺制备形成。

在一些实施例中，玻璃还可以为化学强化和/或物理强化后的玻璃，可以提高基底层1的抗冲击强度。

在一些实施例中，上述基底层1的厚度可以为0.2～6mm。

在本申请实施例提供的光学镜片中，通过在基底层1上设置热量吸收层2和高反层3，由于该热量吸收层2用于吸收照射到热量吸收层2上的光线的热量，因此，在发生“阳光倒灌”现象时，热量吸收层2可以吸收部分或全部的光线的热量，如此，可以减少光线转化成热能而发生聚集，从而可以降低阳光倒灌所带来的PGU、TFT等显像器件的温度较高的现象，进而可以减少PGU、TFT等显像器件因过热而损坏，提高PGU、TFT等显像器件的成像质量和使用寿命；而在此过程中，高反层3可以起到对第一光线进行反射，对第二光线进行透射的作用，第一光线的波长范围为400nm～650nm，第二光线的波长范围为700nm～3000nm，因此，高反层3可以反射可见光而透射红外光，因此，该光学镜片10可以作为HUD系统中的光学元件对可见光进行反射，实现抬头显示和投影，同时，减少红外光反射产生的热量，而在将该光学镜片10作为抬头显示系统中的光学镜片时，HUD系统反射的红外光减少或消失，从而提升显像部件的安全性和HUD系统的稳定显示效果。

在一些实施例中，如图1和图2所示，热量吸收层2和高反层3均为一层，热量吸收层2和高反层3均设置于基底层1的同一侧，且热量吸收层2相对于高反层3更靠近基底层1。

在这些实施例中，可以将热量吸收层2和高反层3设置于阳光倒灌的光路上的光学元件的光线接收侧，如此，通过使热量吸收层2相对于高反层3更靠近基底层1进行设置，当光线照射到该光学镜片10上时，光线中的第一光线被高反层3反射，第二光线被高反层3透射，而后，透射后的第二光线照射到热量吸收层2，其产生的热量被热量吸收层2吸收，与光线先经过热量吸收层2再经过高反层3相比，可以减少可见光光耗，提高可见光反射效果。

示例的，当上述光学镜片10作为HUD系统的反光镜时，在发生阳光倒灌时，照射到该反光镜上的可见光能够沿投影的光路被反射，而照射到其上的光线的热量则能够被热量吸收层2吸收，从而可以减少热量聚集，进而可以减少阳光倒灌所带来的PGU、TFT等显像器件过热而发生损伤；同时，由于该光学镜片10还能够透射红外光，因此，照射到其上的红外光不会被反射或者反射较少，从而可以进一步减少反射热量，减少热量聚集。当上述光学镜片10作为HUD系统中的反射镜时，可以阻断红外光经反射镜的反射传导，从而可以减少热量聚集，进而可以减少阳光倒灌所带来的PGU、TFT等显像器件过热而发生损伤，从而可以进一步提高HUD系统的耐热效果。

当然，在一些实施例中，如图3所示，上述热量吸收层2和高反层3也可以为两层，分别设置于基底层1沿其厚度方向的相对两侧。

在以下的实施例中，将以热量吸收层2和高反层3为一层进行说明，本领域技术人员能够理解，在热量吸收层2和高反层3为两层时，位于基底层1沿其厚度方向相对两侧的热量吸收层2和高反层3距离基底层1的远近可以相同或相近，例如，一侧的热量吸收层2相对于高反层3靠近基底层1，另一侧的热量吸收层2相对于高反层3同样靠近基底层1。

在一些实施例中，如图4所示，热量吸收层2包括：位于高反层3远离基底层1一侧的第一热量吸收层21；和/或，热量吸收层2包括：设置于高反层3和基底层1之间的第二热量吸收层22。

在这些实施例中，通过设置第一热量吸收层21和/或第二热量吸收层22，在将该光学镜片10作为HUD系统中的反射镜片时，在发生阳光倒灌时，可以把光线的热量进行透过和吸收，并对可见光进行反射，减少阳光倒灌造成的红外热能在光路中的反射；在进行显示时，可以对投影光源所产生的光线的热量进行吸收，并对可见光进行反射，从而实现显示功能，并减少HUD系统向使用环境中散发热量。

其中，如图5所示，示出了该光学镜片10包括两层第一热量吸收层21、两层第二热量吸收层22和两层高反层，且两层第一热量吸收层21、两层第二热量吸收层22和两层高反层分别设置于基底层1沿其厚度方向相对两侧的情形。

在一些实施例中，第一热量吸收层21的材料包括：GTO(掺镉氧化锡)、ATO(Antimony Doped Tin Oxide，掺锑掺氧化锡)、ITO(Indium Tin Oxides，氧化铟锡)、碳、碳化硅、氮化硅、氢化硅、氮化钛、碳化钛、氮化铬、碳化铬和石墨烯中的一种或多种；第二热量吸收层22的材料包括：GTO、ATO、ITO、氧化钛、氧化钨、氧化铜、碳、硅、碳化硅、氮化硅、氢化硅、氮化钛、碳化钛、氮化钨、碳化钨、氮化铁、碳化铁、氮化铬、碳化铬、镍、铬、钴和石墨烯的一种或多种。

在一些实施例中，第一热量吸收层21和第二热量吸收层22的厚度分别独立地小于或等于10um。

在一些实施例中，高反层3包括：交替层叠的多层低折射率材料层和多层高折射率材料层；低折射率材料层的材料包括：氧化硅、氧化铝、氧化钨、氧化镁、氧化钇、氟化铈、氟化镁和氟化铝钠中的一种或多种；高折射率材料层的材料包括氧化钛、氧化铝、氧化锆、氧化钽、氮化硅、氢化硅、氮氧化硅、氧化钛、氧化铌、氧化钽、硅、氧化锑、氧化锌、氧化锡、氧化铬、氧化铪、硫化锌、氧化铈、氧化锆、氟化铅、GTO、ATO、ITO和氧化钨中的一种或多种。

在一些实施例中，至少一层低折射率材料层中还掺杂有热量吸收材料，热量吸收材料用于吸收照射到述至少一层低折射率材料层上的光线的热量，热量吸收材料在每一层低折射率材料层中的掺杂浓度小于或等于30％；和/或，至少一层高折射率材料层中还掺杂有热量吸收材料，热量吸收材料用于吸收照射到至少一层高折射率材料层上的光线的热量，热量吸收材料在每一层高折射率材料层中的掺杂浓度均小于或等于30％。

其中，掺杂浓度是指掺杂材料的质量占主体材料的质量的百分比，这里，掺杂材料是指热量吸收材料，当至少一层低折射率材料层中还掺杂有热量吸收材料时；主体材料是指每一层低折射率材料层所包含的除热量吸收材料以外的其余材料，当至少一层高折射率材料层中还掺杂有热量吸收材料时，该主体材料是指每一层高折射率材料层所包含的除热量吸收材料以外的其余材料。

示例地，该掺杂浓度可以为0.1％、0.5％、2％、5％、10％、20％、15％或30％。

在这些实施例中，高反层3本身也可以对热量进行吸收，从而可以进一步减少阳光倒灌所带来的PGU、TFT等显像系统的损伤和HUD系统使用环境中的热传导。

在一些实施例中，该热量吸收材料可以包括：GTO、ATO、ITO、氧化钛、氧化钨、氧化铜、碳、硅、碳化硅、氮化硅、氢化硅、氮化钛、碳化钛、氮化钨、碳化钨、氮化铁、碳化铁、氮化铬、碳化铬、镍、铬、钴和石墨烯的一种或多种。

在另一些实施例中，高反层包括至少一层高反射材料层，每层高反射材料层均包括：金属材料。

在这些实施例中，金属材料直接作为高反射材料制备成高反层，同样可以赋予该高反层优异的反光效果。

可选地，金属材料可以包括：铝、银、钛和铬中的一种或多种。

这些金属材料可以提高高反层3的反光性能。

在一些实施例中，高反层3的厚度小于6000nm。

在一些实施例中，如图6所示，光学镜片10还包括：第三热量吸收层23，第三热量吸收层23设置于第一热量吸收层21远离基底层1的一侧，第三热量吸收层23用于吸收照射到第一热量吸收层21上的光线的热量，第三热量吸收层23的材料包括：有机材料(有机硅类、聚酯类)。

在这些实施例中，通过设置第三热量吸收层23，由于该第三热量吸收层23设置于第一热量吸收层21远离基底层1的一侧，且第三热量吸收层23的材料包括：有机材料，因此，可以在采用无机材料的热量吸收层对热量进行吸收之前，先采用有机材料的热量吸收层吸收热量，可以提高热量吸收效果，并对无机材料的热量吸收层进行保护。

在此，该第三热量吸收层23可以为一层或两层，在第三热量吸收层23为一层时，如图6所示，第一热量吸收层21、高反层3和第二热量吸收层22也可以为一层，这时，第三热量吸收层23与第一热量吸收层21、高反层3和第二热量吸收层22位于基底层1的同一侧。在第三热量吸收层23为两层时，第一热量吸收层21、高反层3和第二热量吸收层22可以均为两层，这时，两层第三热量吸收层23分别位于基底层1沿其厚度方向的相对两侧。

在一些实施例中，一层该第三热量吸收层23的厚度小于或等于100nm。

在一些实施例中，有机材料可以包括：有机硅类、聚酯类材料、吖啶、酞菁和噻吩类化合物中的一种或多种。

其中，该有机硅类材料可以包括：硅烷类化合物，该硅烷类化合物中可以掺杂有碳纳米管和/或硅碳纳米颗粒，制备成复合材料，以进一步导热。

该聚酯类材料可以包括：聚丙烯酸酯类化合物，该聚丙烯酸酯类化合物中同样可以掺杂有碳纳米管和/或硅碳纳米颗粒，以制备成复合材料。

在一些实施例中，上述光学镜片10为平面镜或曲面镜。

在一些实施例中，光学镜片10还包括：防指纹层或超亲水自清洁层，防指纹层或超亲水自清洁层设置于高反层3远离基底层1的一侧，并位于光学镜片10的最外侧。

在这些实施例中，通过设置防指纹层或超亲水自清洁层，可以起到对光学镜片防指纹、去污和自清洁的作用。

上述防指纹层或超亲水自清洁层也可以为一层或两层，当防指纹层或超亲水自清洁层为一层时，热量吸收层2和高反层3也可以为一层，这时，防指纹层或超亲水自清洁层与热量吸收层2和高反层3位于基底层1的同一侧。在防指纹层或超亲水自清洁层为两层时，热量吸收层2和高反层3可以均为两层，这时，两层防指纹层或超亲水自清洁层分别位于基底层1沿其厚度方向的相对两侧。

这里，当防指纹层或超亲水自清洁层为两层时，两层防指纹层或超亲水自清洁层可以为两层防指纹层、两层超亲水清洁层或者一层防指纹层，一层超亲水自清洁层，在此不做具体限定。

本申请的一些实施例提供一种抬头显示系统100，如图7和图8所示，包括：一个或多个反光镜，其中，至少一个反光镜为如上所述的光学镜片10。

其中，该抬头显示系统100还可以包括成像装置20和投影装置30，成像装置20用于显示图像，投影装置30用于将成像装置20显示的图像投影到挡风玻璃40上，挡风玻璃将图像反射至人眼，从而实现抬头显示。

在此，以反光镜和投影装置30均包括光学镜片10，这时，如图7所示，在工作时，该成像装置20用于显示图像，反光镜和投影装置30所包含的光学镜片10作为投影装置的一部分将成像装置20显示的图像投影到挡风玻璃40上，挡风玻璃40将图像反射至人眼，从而实现抬头显示。

在阳光倒灌时，太阳光沿着投影的光学路径进入抬头显示系统100内部，在此过程中，太阳光产生的热量被反光镜吸收，且红外光透过反光镜，从而可以减少阳光倒灌所带来的PGU、TFT等显像器件的过热而发生损伤，具体光路图如图8所示。

在本申请实施例提供的抬头显示系统的有益技术效果与本申请实施例提供的光学镜片的有益技术效果相同，在此不再赘述。

本申请的一些实施例提供一种交通工具，包括：如上所述的抬头显示系统。

该交通工具可以为汽车、火车等。

本申请实施例提供的交通工具的有益技术效果与本申请实施例提供的光学镜片的有益技术效果相同，在此不再赘述。

本申请的一些实施例提供一种光学镜片的制备方法，该制备方法包括：

在基底层上形成层叠的热量吸收层和高反层；

其中第一热量吸收层用于吸收照射到所述热量吸收层上的光线的热量，所述高反层用于对第一光线进行反射，对第二光线进行透射，所述第一光线的波长范围为390nm～780nm，第二光线的波长范围为750nm～1400nm。

在一些实施例中，在基底层上形成层叠的第一热量吸收层和高反层，包括：通过物理和/或化学气相沉积，在基底层上形成层叠的热量吸收层和高反层。

其中，物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)是在真空条件下采用物理方法将材料源(固体或液体)表面气化成气态原子或分子，或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术，其包括但不限于蒸发镀、离子镀、PLD(Pulsed Laser Deposition，脉冲激光沉积)；化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)包括但不限于PECVD(Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition，等离子增强化学气相沉积)、LPCVD(Low Pressure Chemical VaporDeposition，低压力化学气相沉积)、APCVD(atmospheric pressure chemical vapordeposition，常压化学气相沉积)、LACVD(Laser-Assisted Chemical Vapor Deposition，激光辅助化学气相沉积)、MOCVD(Metal-organicChemicalVaporDeposition，金属有机化合物化学气相沉积)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。