一种用于HUD的投影显示光学系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于HUD的投影显示光学系统，其特征在于：所述的投影显示光学系统包括沿光轴方向依次设置的自由曲面半反半透镜(3)、非球面透镜(4)、反射镜(5)、车载仪表盘的显示屏(6)；所述自由曲面半反半透镜(3)既用于反射来自所述非球面透镜(4)的显示信息进入驾驶员人眼，又用于透射车辆前方路况信息进入驾驶员人眼。该系统将LCD上的车速、油耗、导航等信息投影到人眼视网膜上；该光学系统成像质量好，透过率高，结构紧凑。

A Projection Display Optical System for HUD

【技术实现步骤摘要】
一种用于HUD的投影显示光学系统
本技术属于光学成像系统
，具体涉及一种用于HUD的投影显示光学系统。
技术介绍
HUD抬头显示系统最早出现在飞机上，利用光学反射的原理，将重要的飞行相关信息投射在一片玻璃上。这片玻璃位于座舱前端，高度大致与飞行员的眼睛水平，投射的文字和影像调整在焦距无限远的距离上面，飞行员透过HUD往前方看的时候，能够轻易的将外界的景象与HUD显示的信息融合在一起。近年来，抬头显示系统逐渐应用在汽车上。其通过投影技术将信息投射在半透半反屏上，与驾驶员视线平行，查看信息不会影响驾驶安全性，正好解决了这一问题。但是现有的抬头显示系统存在零部件众多、不易物化，体积较大、不易布置，光路设计不合理，成像质量不高等问题。
技术实现思路
针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本技术提供了一种用于HUD的投影显示光学系统，优选基于LCD显示屏，LCD位于投影显示光学系统的像面处，人眼位于入瞳处，该投影显示系统能够将LCD显示屏上的信息投影到人眼中而又不影响驾驶员的安全驾驶。该系统将LCD上的车速、油耗、导航等信息投影到人眼视网膜上；该光学系统成像质量好，透过率高，结构紧凑。为实现上述目的，按照本技术的一个方面，提供了一种用于HUD的投影显示光学系统，所述的投影显示光学系统包括沿光轴方向依次设置的自由曲面半反半透镜、非球面透镜、反射镜、车载仪表盘的显示屏；所述自由曲面半反半透镜设置在车辆驾驶员视线前方、车辆风挡后方，且其设置角度与所述反射镜垂直；所述反射镜用于将所述显示屏的显示信息反射到所述非球面透镜；所述非球面透镜用于将显示信息透射到所述自由曲面半反半透镜；所述自由曲面半反半透镜既用于反射来自所述非球面透镜的显示信息进入驾驶员人眼，又用于透射车辆前方路况信息进入驾驶员人眼。优选地，所述自由曲面半反半透镜上的自由曲面为旋转对称式结构，表面镀有半反半透膜。优选地，所述非球面透镜材料为K9玻璃或石英玻璃。优选地，所述非球面透镜一面为球面，另一面为非球面。优选地，所述反射镜为球面反射镜。优选地，所述自由曲面半反半透镜到所述反射镜之间的距离≤270mm。优选地，所述的投影显示光学系统整体呈L型布置，体积小于等于270mm×180mm×150mm。优选地，所示显示屏为LCD显示屏。优选地，所述自由曲面半反半透镜(3)与光轴方向成55°夹角，所述反射镜(5)与光轴方向夹角为35°。上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：1、本技术光学零件较少，易于物化。2、本技术呈“L”字型布局，合理利用了结构空间，其外形尺寸控制在了270mm×180mm×150mm以内。3、本技术各光学件均可开模加工，利于批量化生产。4、本技术的用于HUD的投影显示光学系统，优选基于LCD显示屏，LCD位于投影显示光学系统的像面处，人眼位于入瞳处，该投影显示系统能够将LCD显示屏上的信息投影到人眼中而又不影响驾驶员的安全驾驶。该系统将LCD上的车速、油耗、导航等信息投影到人眼视网膜上。5、本技术结构紧凑，具有较高的成像质量，较高的透过率，较高的照度均匀性，可以适用于基于LCD的HUD抬头显示系统中。附图说明图1是本技术的用于HUD的投影显示光学系统的光学二维示意图；图2是本技术的用于HUD的投影显示光学系统的光学三维示意图；图3是本技术的用于HUD的投影显示光学系统的MTF曲线图；图4是本技术的用于HUD的投影显示光学系统的畸变网格图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式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。下面结合具体实施方式对本技术进一步详细说明。作为本技术的一种较佳实施方式，如图1-2所示，本技术提供一种用于HUD的投影显示光学系统，所述的投影显示光学系统包括沿光轴方向依次设置的自由曲面半反半透镜3、非球面透镜4、反射镜5、车载仪表盘的显示屏6。优选地，所示显示屏6为LCD显示屏。所述自由曲面半反半透镜3设置在车辆驾驶员视线前方、车辆风挡后方，且其设置角度与所述反射镜5垂直；优选地，所述自由曲面半反半透镜(3)与光轴方向成55°夹角，所述反射镜(5)与光轴方向夹角为35°。所述反射镜5用于将所述显示屏6的显示信息反射到所述非球面透镜4。所述非球面透镜4用于将显示信息透射到所述自由曲面半反半透镜3。所述自由曲面半反半透镜3既用于反射来自所述非球面透镜4的显示信息进入驾驶员人眼，又用于透射车辆前方路况信息进入驾驶员人眼。为获得较佳的显示效果，优选地，人眼位置1应位于来自所述自由曲面半反半透镜3的反射光线的光阑位置2的稍后方。本技术的用于HUD的投影显示光学系统，基于LCD显示屏，LCD位于投影显示光学系统的像面处，人眼位于入瞳处，该投影显示系统能够将LCD显示屏上的信息投影到人眼中而又不影响驾驶员的安全驾驶。该系统将LCD上的车速、油耗、导航等信息投影到人眼视网膜上；本技术结构紧凑，如图3的MTF曲线图和图4的畸变网格图可知，其具有较高的成像质量，较高的透过率，较高的照度均匀性，可以适用于基于LCD显示屏的抬头显示系统中。优选地，所述自由曲面半反半透镜3上的自由曲面为旋转对称式结构，表面镀有半反半透膜。优选地，所述非球面透镜4材料为K9玻璃或石英玻璃，一面为球面，另一面为非球面。优选地，所述反射镜5为球面反射镜，易于加工装调。优选地，所述自由曲面半反半透镜3到所述反射镜5之间的距离≤270mm。优选地，所述的投影显示光学系统整体呈L型布置，体积小于等于270mm×180mm×150mm。所述的投影显示光学系统的成像质量好，透过率高，畸变小，能够较好的满足基于LCD的车载HUD的需求。本技术基于HUD的投影显示光学系统将LCD显示屏上的图像通过半反半透镜投影显示到人眼视网膜上，再通过半透半反镜将路况信息透射成像到人眼视网膜上，驾驶员不用低头就可以兼顾驾驶信息和前面的路况信息；系统具有成像质量好、透过率高、结构紧凑、照度均匀性高等优点，可以用于基于LCD的HUD抬头显示系统中；该光学系统具有较高的成像质量，较高的透过率，较高的照度均匀性，可以适用于基于LCD的HUD抬头显示系统中。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于HUD的投影显示光学系统，其特征在于：所述的投影显示光学系统包括沿光轴方向依次设置的自由曲面半反半透镜(3)、非球面透镜(4)、反射镜(5)、车载仪表盘的显示屏(6)；所述自由曲面半反半透镜(3)设置在车辆驾驶员视线前方、车辆风挡后方，且其设置角度与所述反射镜(5)垂直；所述反射镜(5)用于将所述显示屏(6)的显示信息反射到所述非球面透镜(4)；所述非球面透镜(4)用于将显示信息透射到所述自由曲面半反半透镜(3)；所述自由曲面半反半透镜(3)既用于反射来自所述非球面透镜(4)的显示信息进入驾驶员人眼，又用于透射车辆前方路况信息进入驾驶员人眼。

【技术特征摘要】
1.一种用于HUD的投影显示光学系统，其特征在于：所述的投影显示光学系统包括沿光轴方向依次设置的自由曲面半反半透镜(3)、非球面透镜(4)、反射镜(5)、车载仪表盘的显示屏(6)；所述自由曲面半反半透镜(3)设置在车辆驾驶员视线前方、车辆风挡后方，且其设置角度与所述反射镜(5)垂直；所述反射镜(5)用于将所述显示屏(6)的显示信息反射到所述非球面透镜(4)；所述非球面透镜(4)用于将显示信息透射到所述自由曲面半反半透镜(3)；所述自由曲面半反半透镜(3)既用于反射来自所述非球面透镜(4)的显示信息进入驾驶员人眼，又用于透射车辆前方路况信息进入驾驶员人眼。2.如权利要求1所述的用于HUD的投影显示光学系统，其特征在于：所述自由曲面半反半透镜(3)上的自由曲面为旋转对称式结构，表面镀有半反半透膜。3.如权利要求1所述的用于HUD的投影显示光学系统，其特征在于：所述非球面...

【专利技术属性】
技术研发人员：李升辉，蔡素琳，陈琦，叶传京，
申请(专利权)人：武汉跨元光电有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42