一種抬頭顯示裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)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(shí)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(shí)，視野變遠(yuǎn)變長(zhǎng);而在較為繁忙擁堵的道路上時(shí)，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(yuǎn)近，以使駕駛員輕松觀察，進(jìn)而防止視疲勞。同時(shí)，為了適應(yīng)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(yán)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(shí)現(xiàn)虛擬像的遠(yuǎn)距離投影，抬頭顯示器的體積將變得越來越大，然而中控臺(tái)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(shí)現(xiàn)大尺寸清晰成像的要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)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(shí)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(yīng)不同駕駛環(huán)境，提高駕駛的安全性。
[0004]本實(shí)用新型是這樣實(shí)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(dòng)，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(shí)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(xué)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(dòng)組件。
[0013]本實(shí)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(jìn)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(jìn)而在所需位置清晰成像;同時(shí)，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(gè)抬頭顯示裝置的體積，更適合狹小中控臺(tái)的安裝，進(jìn)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(shí)用新型實(shí)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(shí)用新型實(shí)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(shí)施方式】
[0016]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0017]圖1示出了本實(shí)用新型實(shí)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(dòng)，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。可以理解，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(fēng)玻璃05表面，經(jīng)過擋風(fēng)玻璃05的反射進(jìn)入駕駛員的眼睛，根據(jù)光學(xué)原理，駕駛員能夠感知在擋風(fēng)玻璃05前方的與成像源01共軛的虛像S。
[0018]本實(shí)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(jìn)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(jìn)而在所需位置清晰成像；同時(shí)，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(gè)抬頭顯示裝置的體積，更適合狹小中控臺(tái)的安裝，進(jìn)而解決了體積小和成像大難以兼顧的問題。
[0019]進(jìn)一步地，為了實(shí)現(xiàn)虛擬像距的調(diào)節(jié)，可以將成像源01固定在一電機(jī)上，需要調(diào)節(jié)像距時(shí)，使成像源01沿其光軸前后移動(dòng)，根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的物像共軛性質(zhì)，成像源01的前后移動(dòng)，將帶動(dòng)虛像的前后移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)像距調(diào)節(jié)。
[0020]在本實(shí)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(shì)，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(shí)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(jìn)一步地，第一透鏡04的表面優(yōu)選采用非球面設(shè)計(jì)，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(jìn)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(shí)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(jìn)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(dāng)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(huì)明顯增大整個(gè)裝置的體積，又可進(jìn)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(yīng)當(dāng)是一個(gè)選取色散較大的材質(zhì)，另一個(gè)應(yīng)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(jìn)而消除色差。
[0023]作為本實(shí)施例的一種改進(jìn)，該抬頭顯示裝置還帶有轉(zhuǎn)動(dòng)組件(圖中未示出)，該轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)組件具體可以包括與殼體07轉(zhuǎn)動(dòng)連接的轉(zhuǎn)軸，殼體可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而改變光路方向。通過轉(zhuǎn)動(dòng)組件調(diào)整虛像俯仰角度，可以適應(yīng)不同駕駛員的觀察習(xí)慣，或者滿足一些特殊駕駛環(huán)境的需求。
[0024]在本實(shí)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(shí)施例中，第一反射鏡02、第二反射鏡03也可以同時(shí)或非同時(shí)米用曲面反射鏡。為了便于光路設(shè)計(jì)和矯正像差，優(yōu)選為采用平面反射鏡。
[0025]在本實(shí)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(shí)用新型實(shí)施例通過zemax模擬，采用長(zhǎng)寬比為3:1的圖像源，模擬得到2.4米遠(yuǎn)，尺寸為25英寸的清晰虛像，證明了該抬頭顯示裝置實(shí)際成像效果的有效性。
[0027]以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(dòng)，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(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)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(xué)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(dòng)組件。
【專利摘要】本實(shí)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(dòng)，成像源與第一透鏡之間的光程小于第一透鏡的焦距。本實(shí)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(jìn)行光路折疊進(jìn)而實(shí)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(tái)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(hào)】CN205281018
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521095993
【發(fā)明人】張佳, 許強(qiáng), 何軍洪, 李成輝, 劉華
【申請(qǐng)人】深圳點(diǎn)石創(chuàng)新科技有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2015年12月24日