CN109946841A - 一种基于偏振分光的ar-hud光路系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及AR‑HUD技术领域，具体公开了一种基于偏振分光的AR‑HUD光路系统，包括DLP投影模块、成像系统、消光机构，所述成像系统包含PBS偏振分光片、1/4玻片、反射型扩散板、曲面反射镜；所述DLP投影模块、PBS偏振分光片、1/4玻片、反射型扩散板从上到下依次放置，所述消光机构放置在所述PBS偏振分光片右侧，所述曲面反射镜放置在所述PBS偏振分光片左侧。本发明在成像系统中加入偏振分光片、1/4玻片、反射型扩散板，使光源影像光路经过PBS偏振分光片和1/4玻片之间进行偏振分光，折叠了从投影模块发出的影像光路信息，使光路更加紧凑，从而大大地减小AR‑HUD的体积。
Description
技术领域
本发明涉及AR-HUD技术领域，尤其涉及一种基于偏振分光的AR-HUD光路系统。
背景技术
HUD的全称是Head Up Display，即平视显示器，最早应用于军用飞机上。上世纪80年代，HUD开始应用于汽车，使得驾驶员在驾驶过程中无需将视线转移到仪表盘或者中控上，使得驾驶员能在保证正常驾驶的同时，关注到汽车的各项指标，提升驾驶的安全性和便捷性。随着技术的进步和智能自动驾驶时代的到来，目前风挡式HUD，投影距2～3米，成像面约6～12英寸不等已不能满足人们的使用需求。
AR-HUD一般要求有较远的投影距离(大于7.5米)、较大的视场角(大于10°)，不仅可以显示车上的基本信息(车速、油耗等)，同时还可以结合ADAS功能将车周围的车辆信息(车数、车距、导航等)与实际环境路况结合，起到增强现实、加强主动驾驶安全作用。
目前AR-HUD光路设计中，一些采用PGU系统模块加曲面反射镜的方案，还有一些采用TFT屏加曲面镜的方案，由于AR-HUD投影距离远，视场角大，造成AR-HUD曲面反射镜变大许多，曲面镜与曲面镜、投影模块之间的距离也加大许多，从而加大了AR-HUD整体体积。车上空间有限，过大的AR-HUD也限制了其普及。因此为了保证不牺牲AR-HUD性能参数下，减小AR-HUD的体积问题变得十分必要和有意义。
发明内容
本发明提供一种基于偏振分光的AR-HUD光路系统，解决的技术问题是：现有的AR-HUD设计方案，为了保证较远的投影距离和较大的视场角，而使用较大的曲面反射镜，且加大了曲面反射镜与曲面反射镜、投影模块之间的距离，从而导致AR-HUD的体积较大。
为解决以上技术问题，本发明提供一种基于偏振分光的AR-HUD光路系统，包括DLP投影模块、成像系统、消光机构，所述成像系统包含PBS偏振分光片、1/4玻片、反射型扩散板、曲面反射镜；所述DLP投影模块、PBS偏振分光片、1/4玻片、反射型扩散板从上到下依次放置，所述消光机构放置在所述PBS偏振分光片右侧，所述曲面反射镜放置在所述PBS偏振分光片左侧；
所述DLP投影模块将影像信息投影到所述PBS偏振分光片上，分成两束线偏振光，一束打到所述消光机构上，另一束光进入所述1/4玻片和所述反射型扩散板后进入所述曲面反射镜后经风挡玻璃反射成像进入人眼。
进一步地，所述DLP投影模块出射的主光线与所述PBS偏振分光片夹角成45°。
具体地，所述PBS偏振分光片将所述DLP投影模组发出的影像信息分成两束偏振方向相差90°的S偏振光和P偏振光。
进一步地，经过所述PBS偏振分光片反射的S偏振光，打到所述消光机构上，所述消光机构将照射到其表面的S偏振光打散。
优选地，所述消光机构表面经过发黑或者雾化处理，防止所述S偏振光被反射进入所述成像系统中形成杂光。
进一步地，经过所述PBS偏振分光片透射的P偏振光照射入所述1/4玻片后偏振方向旋转45°，到达所述反射型扩散板经其反射后再次照射到所述1/4玻片，偏振方向再次旋转45°而变成S偏振光出射到所述PBS偏振分光片，再反射到所述曲面反射镜上。
优选地，所述曲面反射镜为自由曲面反射镜，设计为可在预设±角度范围内自由翻转。
本发明提供的一种基于偏振分光的AR-HUD光路系统，DLP投影模块发出的光经过PBS偏振分光片后分成两束偏振光P偏振光和S偏振光，由于PBS偏振分光片透P偏振光、反射S偏振光，故经过PBS偏振分光片反射的S偏振光打到消光机构上，使其不再进入成像系统，而经过PBS偏振分光片透射的P偏振光第一次经过1/4玻片后，变成与原来偏振方向相差45°的偏振光，在经过反射型扩散板反射第二次经过1/4玻片后偏振方向再旋转45°，而变成S偏振光，进一步照射到曲面反射镜和风挡玻璃上成像。
本发明在成像系统中加入偏振分光片、1/4玻片、反射型扩散板，使光源影像光路经过PBS偏振分光片和1/4玻片之间进行偏振分光，折叠了从投影模块发出的影像光路信息，使光路更加紧凑，从而大大地减小AR-HUD的体积。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于偏振分光的AR-HUD光路系统的结构示意图；
其中：DLP投影模块1、成像系统2(PBS偏振分光片21、1/4玻片22、反射型扩散板23、曲面反射镜24)、消光机构3、风挡玻璃4。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括元器件的选型和取值大小及附图仅为较佳实施例，仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。
如图1所示，本发明实施例提供的一种基于偏振分光的AR-HUD光路系统，包括DLP(Digital Light Processing)投影模块1(DLP体积小，光利用率高，高亮度高分辨率，适合车内空间有限的环境，在其他实施例中也可采用TFT、激光等投影方案)、成像系统2、消光机构3，所述成像系统2包含PBS偏振分光片21、1/4玻片22、反射型扩散板23、曲面反射镜24；所述DLP投影模块1、PBS偏振分光片21、1/4玻片22、反射型扩散板23从上到下依次放置，所述消光机构3放置在PBS偏振分光片21右侧，所述曲面反射镜24放置在PBS偏振分光片21左侧；
所述DLP投影模块1将影像信息投影到所述PBS偏振分光片21上，分成两束线偏振光，一束打到消光机构3上，另一束光进入所述1/4玻片22和所述反射型扩散板23后进入所述曲面反射镜24后经风挡玻璃4反射成像进入人眼。
在本实施例中，所述DLP投影模块1出射的主光线与所述PBS偏振分光片21夹角成45°。所述PBS偏振分光片21将所述DLP投影模组发出的影像信息分成两束偏振方向相差90°的S偏振光和P偏振光。
进一步地，经过所述PBS偏振分光片21反射的S偏振光，打到所述消光机构3上，所述消光机构3将照射到其表面的S偏振光打散。所述消光机构3表面经过发黑或者雾化处理，防止所述S偏振光被反射进入所述成像系统2中形成杂光。
进一步地，经过所述PBS偏振分光片21透射的P偏振光照射入所述1/4玻片22后偏振方向旋转45°，到达所述反射型扩散板23经其反射后再次照射到所述1/4玻片22，偏振方向再次旋转45°而变成S偏振光出射到所述PBS偏振分光片21，再反射到所述曲面反射镜24上。
优选地，所述曲面反射镜24为自由曲面反射镜24，设计为可在预设±角度范围内自由翻转，可调节成像上下位置，以满足不同身高驾驶员的需求。
再次参见图1，其中细实线代表S偏振光，虚线代表P偏振光，粗实线代表光源模组的出射光线，箭头所指方向代表光的传播方向。本发明实施例提供的一种基于偏振分光的AR-HUD光路系统，DLP投影模块1发出的光经过PBS偏振分光片21后分成两束偏振光P偏振光和S偏振光，由于PBS偏振分光片21透P偏振光、反射S偏振光，故经过PBS偏振分光片21反射的S偏振光打到消光机构3上，使其不再进入成像系统2，而经过PBS偏振分光片21透射的P偏振光第一次经过1/4玻片22后，变成与原来偏振方向相差45°的偏振光，在经过反射型扩散板23反射第二次经过1/4玻片22偏振方向再旋转45°而变成S偏振光，进一步照射到曲面反射镜24曲面反射镜24上并由其反射到风挡玻璃4上成像。
本发明实施例在成像系统2中加入偏振分光片、1/4玻片22、反射型扩散板23，使光源影像光路经过PBS偏振分光片21和1/4玻片22之间进行偏振分光，折叠了从投影模块发出的影像光路信息，使光路更加紧凑，从而大大地减小AR-HUD的体积。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于偏振分光的AR-HUD光路系统，其特征在于，包括DLP投影模块、成像系统、消光机构，所述成像系统包含PBS偏振分光片、1/4玻片、反射型扩散板、曲面反射镜；所述DLP投影模块、PBS偏振分光片、1/4玻片、反射型扩散板从上到下依次放置，所述消光机构放置在所述PBS偏振分光片右侧，所述曲面反射镜放置在所述PBS偏振分光片左侧；
所述DLP投影模块将影像信息投影到所述PBS偏振分光片上，分成两束线偏振光，一束打到所述消光机构上，另一束光进入所述1/4玻片和所述反射型扩散板后进入所述曲面反射镜后经风挡玻璃反射成像进入人眼。
2.如权利要求1所述的一种基于偏振分光的AR-HUD光路系统，其特征在于：所述DLP投影模块出射的主光线与所述PBS偏振分光片夹角成45°。
3.如权利要求2所述的一种基于偏振分光的AR-HUD光路系统，其特征在于：所述PBS偏振分光片将所述DLP投影模组发出的影像信息分成两束偏振方向相差90°的S偏振光和P偏振光。
4.如权利要求1或3所述的一种基于偏振分光的AR-HUD光路系统，其特征在于：经过所述PBS偏振分光片反射的S偏振光，打到所述消光机构上，所述消光机构将照射到其表面的S偏振光打散。
5.如权利要求4所述的一种基于偏振分光的AR-HUD光路系统，其特征在于：所述消光机构表面经过发黑或者雾化处理，防止所述S偏振光被反射进入所述成像系统中形成杂光。
6.如权利要求4所述的一种基于偏振分光的AR-HUD光路系统，其特征在于：经过所述PBS偏振分光片透射的P偏振光照射入所述1/4玻片后偏振方向旋转45°，到达所述反射型扩散板经其反射后再次照射到所述1/4玻片，偏振方向再次旋转45°而变成S偏振光出射到所述PBS偏振分光片，再反射到所述曲面反射镜上。
7.如权利要求1所述的一种基于偏振分光的AR-HUD光路系统，其特征在于：所述曲面反射镜为自由曲面反射镜，设计为可在预设±角度范围内自由翻转。
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