一種抬頭顯示裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于車載電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抬頭顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，抬頭顯示器主要是讓駕駛員不用低頭看儀表盤信息，而專注于駕駛，從視野前方抬頭顯示器的虛像上就可以獲得想要信息，從而避免因汽車行駛時眼睛集中注意力觀察儀表盤帶來的駕駛安全問題。在不同環(huán)境下，如高速公路上行駛，駕駛員駕駛汽車時，視野變遠變長;而在較為繁忙擁堵的道路上時，駕駛員視野變短變近。因此，理想的抬頭顯示器希望能夠根據(jù)不同路況，能夠調(diào)節(jié)虛像的遠近，以使駕駛員輕松觀察，進而防止視疲勞。同時，為了適應現(xiàn)在車載多媒體信息量大的需求，需要將抬頭顯示器虛像變大，以便顯示更多的信息。目前，大多數(shù)的抬頭顯示器采用的是反射式的，通常采用一種兩片式反射系統(tǒng)，由像源發(fā)出的圖像經(jīng)過平面鏡的反射和凹面鏡的反射放大形成虛像，反射成像象散比較嚴重，特別是離軸反射成像，使得反射成像式的抬頭顯示器在前裝系統(tǒng)中往往圖像較小。為了實現(xiàn)虛擬像的遠距離投影，抬頭顯示器的體積將變得越來越大，然而中控臺的空間有限，不太適宜前裝車的安裝，也難以滿足在有限的安裝空間內(nèi)實現(xiàn)大尺寸清晰成像的要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種抬頭顯示裝置，旨在實現(xiàn)清晰、大尺寸且像距可調(diào)的成像效果，并且不需要增大裝置體積，以靈活適應不同駕駛環(huán)境，提高駕駛的安全性。
[0004]本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種抬頭顯示裝置，包括成像源、用于依次反射所述成像源輸出的圖像的第一反射鏡和第二反射鏡，以及設(shè)置于所述第二反射鏡的反射光路上的用于矯正像差的第一透鏡，所述成像源可沿其圖像輸出面的中心軸的軸向往返移動，所述成像源與所述第一透鏡之間的光程小于所述第一透鏡的焦距。
[0005]作為本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案:
[0006]所述第一透鏡為單片凸透鏡或單片凹透鏡。
[0007]所述第一透鏡為非球面透鏡。
[0008]所述第一透鏡為多片凸透鏡組成的透鏡組，或者為多片凹透鏡組成的透鏡組，或者為凸透鏡和凹透鏡配合組成的透鏡組。
[0009]所述抬頭顯示裝置還包括設(shè)置于所述成像源和第一反射鏡之間的用于矯正像差的第二透鏡。
[0010]所述第二反射鏡為平面反射鏡或曲面反射鏡。
[0011]所述成像源為液晶顯示屏、紙質(zhì)顯示器，或者為數(shù)字投影儀或Lcos微投影儀在成像膜上投影所成的像。
[0012]所述抬頭顯示裝置還包括用于將各光學元件包封在內(nèi)的殼體，在所述殼體上設(shè)置有用于改變成像俯仰角度的轉(zhuǎn)動組件。
[0013]本實用新型提供的抬頭顯示裝置在圖像傳輸路徑上設(shè)置第一透鏡，第一透鏡可以更有效的矯正像散、畸變等像差，結(jié)合第一反射鏡和第二反射鏡進行光路折疊壓縮，使成像源和第一透鏡之間具有足夠的光程，進而在所需位置清晰成像;同時，通過調(diào)節(jié)成像源的軸向位置，可自由調(diào)節(jié)像距，使虛像前后可調(diào)且保持清晰，以適用于不同的駕駛環(huán)境，使駕駛員在不同駕駛環(huán)境中能夠輕松舒適的查看各種信息，提高駕駛的安全性;并且，由于這種透射式的成像方式可有效矯正象散、畸變等像差，在采用較小成像源的情況下也能夠獲得較大的清晰的虛像，不需增大整個抬頭顯示裝置的體積，更適合狹小中控臺的安裝，進而解決了體積小和成像大難以兼顧的問題。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型實施例提供的抬頭顯示裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖及光路圖；
[0015]圖2是本實用新型實施例提供的抬頭顯示裝置的另一種結(jié)構(gòu)示意圖及光路圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0017]圖1示出了本實用新型實施例提供的抬頭顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該抬頭顯示裝置包括成像源01、用于依次反射成像源01輸出的圖像的第一反射鏡02和第二反射鏡03，以及設(shè)置于第二反射鏡03的反射光路上的用于矯正像差的第一透鏡04，成像源01可沿其圖像輸出面的中心軸的軸向往返移動，成像源01與第一透鏡04之間的光程小于第一透鏡04的焦距?？梢岳斫?，成像源01與第一透鏡04之間的光程為成像源01的圖像輸出面與透鏡的中心之間的光程。該抬頭顯示裝置中，成像源01輸出攜帶有駕駛員所需信息的圖像，該圖像光線依次經(jīng)過第一反射鏡02和第二反射鏡03的反射，將光路折疊壓縮，由第二反射鏡03反射的圖像再經(jīng)過第一透鏡04，然后輸出光線投射在汽車擋風玻璃05表面，經(jīng)過擋風玻璃05的反射進入駕駛員的眼睛，根據(jù)光學原理，駕駛員能夠感知在擋風玻璃05前方的與成像源01共軛的虛像S。
[0018]本實施例提供的抬頭顯示裝置在圖像傳輸路徑上設(shè)置第一透鏡04，第一透鏡04可以更有效的矯正像散、畸變等像差，結(jié)合第一反射鏡02和第二反射鏡03進行光路折疊壓縮，使成像源01和第一透鏡04之間具有足夠的光程，進而在所需位置清晰成像；同時，通過調(diào)節(jié)成像源01的軸向位置，可自由調(diào)節(jié)像距，使虛像前后可調(diào)且保持清晰，以適用于不同的駕駛環(huán)境，使駕駛員在不同駕駛環(huán)境中能夠輕松舒適的查看各種信息，提高駕駛的安全性;并且，由于這種透射式的成像方式可有效矯正象散、畸變等像差，在采用較小成像源的情況下也能夠獲得較大的清晰的虛像，不需增大整個抬頭顯示裝置的體積，更適合狹小中控臺的安裝，進而解決了體積小和成像大難以兼顧的問題。
[0019]進一步地，為了實現(xiàn)虛擬像距的調(diào)節(jié)，可以將成像源01固定在一電機上，需要調(diào)節(jié)像距時，使成像源01沿其光軸前后移動，根據(jù)光學系統(tǒng)的物像共軛性質(zhì)，成像源01的前后移動，將帶動虛像的前后移動，實現(xiàn)像距調(diào)節(jié)。
[0020]在本實施例中，采用第一透鏡04可以明顯的矯正象散和畸變等像差，提升成像質(zhì)量，相比于反射式成像的系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢，該第一透鏡04包括兩種結(jié)構(gòu)，其一是單片凸透鏡或者單片凹透鏡，其二是由多片透鏡構(gòu)成的透鏡組結(jié)構(gòu)，該透鏡組可以是凸透鏡組、凹透鏡組或者是凸透鏡和凹透鏡組合的透鏡組?？紤]到抬頭顯示裝置的體積限制，本實施例中的第一透鏡04優(yōu)選為單片凸透鏡或者單片凹透鏡。
[0021]進一步地，第一透鏡04的表面優(yōu)選采用非球面設(shè)計，以便于更好的消除球差等像差，為了減輕重量，可以采用塑料透鏡。
[0022]進一步參考圖2，單片凸透鏡或者單片凹透鏡的矯正效果必然有限，本實施例還可以在成像源01和第一反射鏡02之間設(shè)置第二透鏡06，進一步矯正色差以及其它像差。該第二透鏡06優(yōu)選為單片凸透鏡或者單片凹透鏡，當然也不排除采用多透鏡的組合形式。該第二透鏡06靠近成像源OI設(shè)置，其體積較小，不會明顯增大整個裝置的體積，又可進一步矯正像差。第二透鏡06的表面優(yōu)先選用非球面，材質(zhì)可選擇玻璃材質(zhì)。另外，在材質(zhì)選擇上，第二透鏡06和第一透鏡04應當是一個選取色散較大的材質(zhì)，另一個應選取色散較小的材質(zhì)，這樣可以使不同材質(zhì)產(chǎn)生的色散相互抵消，進而消除色差。
[0023]作為本實施例的一種改進，該抬頭顯示裝置還帶有轉(zhuǎn)動組件(圖中未示出)，該轉(zhuǎn)動組件設(shè)置于該抬頭顯示裝置的殼體07上，用以調(diào)節(jié)虛擬像的俯仰傾角。該轉(zhuǎn)動組件具體可以包括與殼體07轉(zhuǎn)動連接的轉(zhuǎn)軸，殼體可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動進而改變光路方向。通過轉(zhuǎn)動組件調(diào)整虛像俯仰角度，可以適應不同駕駛員的觀察習慣，或者滿足一些特殊駕駛環(huán)境的需求。
[0024]在本實施例中，第一反射鏡02和第二反射鏡03優(yōu)選為平面反射鏡，其作用在于折疊光路。在其他實施例中，第一反射鏡02、第二反射鏡03也可以同時或非同時米用曲面反射鏡。為了便于光路設(shè)計和矯正像差，優(yōu)選為采用平面反射鏡。
[0025]在本實施例中，成像源01可以采用高亮度液晶顯示屏、高亮度紙質(zhì)顯示器，或者采用數(shù)字投影儀或Lcos微投影儀在成像膜上投影所成的像。
[0026]本實用新型實施例通過zemax模擬，采用長寬比為3:1的圖像源，模擬得到2.4米遠，尺寸為25英寸的清晰虛像，證明了該抬頭顯示裝置實際成像效果的有效性。
[0027]以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種抬頭顯示裝置，其特征在于，包括成像源、用于依次反射所述成像源輸出的圖像的第一反射鏡和第二反射鏡，以及設(shè)置于所述第二反射鏡的反射光路上的用于矯正像差的第一透鏡，所述成像源可沿其圖像輸出面的中心軸的軸向往返移動，所述成像源與所述第一透鏡之間的光程小于所述第一透鏡的焦距。2.如權(quán)利要求1所述的抬頭顯示裝置，其特征在于，所述第一透鏡為單片凸透鏡或單片凹透鏡。3.如權(quán)利要求2所述的抬頭顯示裝置，其特征在于，所述第一透鏡為非球面透鏡。4.如權(quán)利要求1所述的抬頭顯示裝置，其特征在于，所述第一透鏡為多片凸透鏡組成的透鏡組，或者為多片凹透鏡組成的透鏡組，或者為凸透鏡和凹透鏡配合組成的透鏡組。5.如權(quán)利要求1至4任一項所述的抬頭顯示裝置，其特征在于，所述抬頭顯示裝置還包括設(shè)置于所述成像源和第一反射鏡之間的用于矯正像差的第二透鏡。6.如權(quán)利要求5所述的抬頭顯示裝置，其特征在于，所述第二透鏡為凸透鏡或凹透鏡。7.如權(quán)利要求1至4任一項所述的抬頭顯示裝置，其特征在于，所述第一反射鏡為平面反射鏡或曲面反射鏡。8.如權(quán)利要求1至4任一項所述的抬頭顯示裝置，其特征在于，所述第二反射鏡為平面反射鏡或曲面反射鏡。9.如權(quán)利要求1至4任一項所述的抬頭顯示裝置，其特征在于，所述成像源為液晶顯示屏、紙質(zhì)顯示器，或者為數(shù)字投影儀或Lcos微投影儀在成像膜上投影所成的像。10.如權(quán)利要求1至4任一項所述的抬頭顯示裝置，其特征在于，所述抬頭顯示裝置還包括用于將各光學元件包封在內(nèi)的殼體，在所述殼體上設(shè)置有用于改變成像俯仰角度的轉(zhuǎn)動組件。
【專利摘要】本實用新型適用于車載電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種抬頭顯示裝置，包括成像源、用于依次反射成像源輸出的圖像的第一反射鏡和第二反射鏡，及設(shè)置于第二反射鏡的反射光路上的用于校正像差的第一透鏡，成像源可沿其圖像輸出面的中心軸的軸向往返移動，成像源與第一透鏡之間的光程小于第一透鏡的焦距。本實用新型的第一透鏡可以更有效的矯正像散、畸變等像差，結(jié)合第一反射鏡和第二反射鏡進行光路折疊進而實現(xiàn)清晰成像；可通過調(diào)節(jié)成像源的軸向位置調(diào)節(jié)像距，以適用不同的駕駛環(huán)境；這種透射式成像方式可有效矯正象散、畸變等像差，在采用較小成像源的情況下也能獲得較大清晰虛像，更適合狹小中控臺的安裝，解決了體積小和成像大難以兼顧的問題。
【IPC分類】G02B27/01
【公開號】CN205281018
【申請?zhí)枴緾N201521095993
【發(fā)明人】張佳, 許強, 何軍洪, 李成輝, 劉華
【申請人】深圳點石創(chuàng)新科技有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月24日