一种用于抬头显示的离轴四反光学系统技术方案

本实用新型专利技术实施例提供一种用于抬头显示的离轴四反光学系统，该光学系统包括：与离轴四反结构中第一反射镜相对交错设置的显示屏，用于发出图像光；接收显示屏的图像光、包括4片两两相对设置的镜片的离轴四反结构，用于将图像光四次反射、放大后，传递至半反半透屏；位于离轴四反结构上方并与光轴成预定角度的半反半透屏，将部分图像光反射进入人眼。采用本发明专利技术所述的光学系统，体积小，视野大。视野大。视野大。

【技术实现步骤摘要】
一种用于抬头显示的离轴四反光学系统


[0001]本技术涉及一种光学显示领域，特别是指一种用于抬头显示的离轴四反光学系统。

技术介绍

[0002]抬头显示器(Headupdisplay，HUD)，可以将信息投影到使用者的视线前方，避免了低头观看。早期应用在战斗机上，减小了驾驶员的反应时间。今年来，随着HUD在汽车领域的应用越来越广泛，车载HUD的需求也逐渐增多。目前，市场上的车载HUD分为预装HUD和后装HUD两种，预装HUD所占用的空间体积比较大，需要在特定型号的车型上定制，成本高昂。后装HUD，考虑到驾驶员的坐姿对HUD显示效果的影响，通常通过增大视场来使得不同坐姿下的正常观看。但是，视场增大意味着HUD整体体积的增大，或者成像质量降低，而且，这种方式对于坐姿的调节非常有限，难以满足实际驾驶的需要。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本技术实施例提供一种用于抬头显示的离轴四反光学系统，该光学系统包括：与离轴四反结构中第一反射镜相对交错设置的显示屏，用于发出图像光；接收显示屏的图像光、包括4片两两相对设置的镜片的离轴四反结构，用于将图像光四次反射、放大后，传递至半反半透屏；位于离轴四反结构上方并与光轴成一定角度的半反半透屏，将部分图像光反射进入人眼。
[0004]进一步的，所述光学系统的焦距为400mm～800mm。
[0005]进一步的，离轴四反结构的上部水平放置的第三反射镜，左侧镀有反射膜。
[0006]进一步的，镀有所述反射膜的部分占第三反射镜的二分之一。
[0007]进一步的，显示屏相对于离轴四反结构水平光轴的偏移量为5
°
～15
°
。
[0008]进一步的，所述半反半透屏沿旋转轴旋转。
[0009]进一步的，离轴四反结构中中第一反射镜与第二反射镜相对设置，第三反射镜与第四反射镜相对设置；其中，第一反射镜、第二反射镜以及第三反射镜为球面或二次曲面，第三反射镜为平面。
[0010]进一步的，沿主光线方向，第一反射镜到第二反射镜的距离d1、第二反射镜到第三反射镜的距离d2、第三反射镜到第四反射镜的距离d3的范围为：
[0011]250mm<d1<350mm
[0012]50mm<d2<150mm
[0013]150mm<d3<250mm。
[0014]进一步的，所述第四反射镜的最上部低于第一反射镜的底部。
[0015]进一步的，与第三反射镜相对设置的第四反射镜，与水平面形成预定的夹角。
[0016]采用本技术所述的离轴四反光学系统，通过四次反射，大大缩小了整个系统的体积，同时，通过调节半反半透镜与光轴的夹角，将显示屏的图像光反射给不同坐姿的使
用者，在保证显示画面质量的同时，可以最大范围的增大视场。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本技术YOZ平面的离轴四反光学系统的结构示意图；
[0019]图2为本技术离轴四反光学系统的立体透视图；
[0020]图3为本技术离轴四反光学系统的畸变网格图；
[0021]图4为本技术离轴四反光学系统的点列图；
[0022]图5为本技术另一实施例的离轴四反光学系统的结构示意图；
[0023]图6为本技术另一实施例的离轴四反光学系统的畸变网格图；
[0024]图7为本技术另一实施例的离轴四反光学系统的点列图。
具体实施方式
[0025]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]本技术所提供的光学系统包括显示屏L0，离轴四反结构以及半反半透屏L5，显示屏L0位于离轴四反结构的一侧，用于向离轴四反结构中的第一反射镜L1发送图像光，所述离轴四反结构包括四个两两相对设置的镜片，分别为第一反射镜L1和第二反射镜L2相对设置，第三反射镜L3和第四反射镜L4相对设置。离轴四反结构将显示屏L0的图像光经过4次放大、反射，再次经由半反半透屏L5的反射，到达人眼。所述光学系统结构如图1、图2所示，图1为YOZ平面的光路结构图，图2为立体透视的光路结构图。L0发射图像光，L1与L0相对交错设置，L1将接收的L0的图像光全部反射给L0斜上方且同侧的L2，L2将接收的图像光反射到上方水平设置的L3的左侧，L3左侧靠近L2的部分镀有反射膜，将接收的图像光反射给设置在L3下方的L4，L4与水平线成一定夹角，其最上部低于L1的底部，所述夹角根据需要设定，以便L4将L3左侧反射的图像光，经由L3右部透射至半反半透屏L5，L5将部分图像光反射至人眼，部分投射出去，人眼接收到图像光，L5位于L3的上部，且与L3成一定角度，所述角度可通过L5沿旋转轴旋转而变化，所述旋转轴为L3与L5的相交线，所述角度范围为0度～90度，用以调整射入人眼的图像光的方向，以便在一定活动范围内满足不同用户的坐姿需求，从而提高驾驶过程中的舒适性和安全性。
[0027]进一步的，为了提高整个离轴四反投影系统的投影效果，保持系统的轻小、紧凑，沿着主光线方向，第一反射镜L1到第二反射镜L2的距离d1、第二反射镜L2到第三反射镜L3的距离d2、第三反射镜L3到第四反射镜L4之间的距离d3的范围分别为：
[0028]250mm<d1<350mm,
[0029]50mm<d2<150mm,
[0030]150mm<d3<250mm。
[0031]本技术方案中，显示屏L0发出的图像光，经过四次反射后，最终通过半反半透镜反射进入人眼，这里采用的L1～L4构成的离轴四反结构，经过多次反射，可以大大减少HUD系统的体积。显示屏L0相对于离轴四反结构水平光轴的偏移量θ0为5
°
≤θ0≤15
°
，进一步的，离轴四反光学系统的焦距f为400mm～800mm。
[0032]本技术实施例中，L1为球面，其凹面朝向L2，L2为球面，其凹面朝向L1，L3为平面反射镜，其由左侧下表面镀有反射膜的平板玻璃构成，优选的，镀有反射膜的部分为L3的一半；L4为球面，其凹面朝向L3，L5为平面镜，朝向人眼的一侧镀有透反膜，所述透反膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于抬头显示的离轴四反光学系统，其特征在于，该光学系统包括：与离轴四反结构中第一反射镜相对交错设置的显示屏，用于发出图像光；接收显示屏的图像光、包括4片两两相对设置的镜片的离轴四反结构，用于将图像光四次反射、放大后，传递至半反半透屏；位于离轴四反结构上方并与光轴成一定角度的半反半透屏，将部分图像光反射进入人眼。2.根据权利要求1所述的离轴四反光学系统，其特征在于，所述光学系统的焦距为400mm～800mm。3.根据权利要求1或2所述的离轴四反光学系统，其特征在于，离轴四反结构中，位于上部且水平放置的第三反射镜，左侧镀有反射膜。4.根据权利要求3所述的离轴四反光学系统，其特征在于，镀有所述反射膜的部分占第三反射镜的二分之一。5.根据权利要求1或4所述的离轴四反光学系统，其特征在于，显示屏相对于离轴四反结构水平光轴的偏移量为5
°
～15
°
。6.根据权利要求5所述的离轴四反...

【专利技术属性】
技术研发人员：程德文，周茂，
申请(专利权)人：北京耐德佳显示技术有限公司，
类型：新型
国别省市：