CN111665624A - 一种hud光学系统 - Google Patents
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Abstract
一种HUD光学系统，包括图像源、单面镜和第一反射镜；所述单面镜为曲面镜，所述单面镜的凹面为反射面，所述单面镜的凸面为透射面；所述图像源位于单面镜的凸面的一侧，所述第一反射镜位于单面镜的凹面的一侧；所述图像源发出的光线穿过所述透射面并依次经过第一反射镜和所述反射面反射至预设的风挡玻璃以形成图像。所述HUD光学系统通过单面透射的曲面镜，在同等的光程下缩小了光学系统所需要的尺寸，缩小了HUD设备的体积。
Description
技术领域
本发明涉及HUD领域，特别涉及一种HUD光学系统。
背景技术
HUD作为新技术在汽车上使用，把车速、导航等重要信息投影在驾驶员前方，驾驶员不需要低头就能看到车辆的行驶信息，这样更有利于驾驶安全。
目前市面上很多车型已安装了风挡型HUD，且普遍成像距离在2.4米左右，光路主要采用多面反射镜，综合成像参数及光路干涉影响，使得光机结构体积与光学参数相互制约。想要保证良好光学性能，且光路不干涉，光学元件的分布就决定了体积会相对较大。对于空间相对小的车型就无法安装较大体积的HUD光机；尤其更远成像的光路系统，如AR-HUD，光机体积将更大，安装更为不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种体积小的HUD光学系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种HUD光学系统，包括图像源、单面镜和第一反射镜；
所述单面镜为曲面镜，所述单面镜的凹面为反射面，所述单面镜的凸面为透射面；
所述图像源位于单面镜的凸面的一侧，所述第一反射镜位于单面镜的凹面的一侧；
所述图像源发出的光线穿过所述透射面并依次经过第一反射镜和所述反射面反射至预设的风挡玻璃以形成图像。
本发明的有益效果在于：单面镜的凸面只发生透射，单面镜的凹面只发生反射，通过设置单面透射的曲面镜，将图像源与第一反射镜分别设于单面镜的两侧，充分地利用了单面镜两侧的空间，又使得图像源的图像经过两次反射放大满足HUD的需求，从而在同等光程下缩小了光学系统所需要的尺寸，缩小了HUD设备的体积。
附图说明
图1为本发明实施例一的HUD光学系统的光路示意图；
图2为本发明实施例二的HUD光学系统的光路示意图；
标号说明：
1、图像源；
2、单面镜；21、反射面；22、透射面；
3、第一反射镜；
4、第二反射镜；
5、风挡玻璃
6、人眼。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明使用的单面透射镜，目前已经广泛应用于广泛应用于监狱、公检法机构审讯室、精神病医院、大学科研机构研究室、大型会议室等，可达到里面看不到外面，外面可看到里面的效果。
本发明最关键的构思在于：通过单面透射的曲面镜，在同等的光程下缩小了光学系统所需要的尺寸，缩小了HUD设备的体积。
请参照图1-2，一种HUD光学系统，包括图像源1、单面镜2和第一反射镜3；
所述单面镜2为曲面镜，所述单面镜2的凹面为反射面21，所述单面镜2的凸面为透射面22；
所述图像源1位于单面镜2的凸面的一侧，所述第一反射镜3位于单面镜2的凹面的一侧；
所述图像源1发出的光线穿过所述透射面22并依次经过第一反射镜3和所述反射面21反射至预设的风挡玻璃5以形成图像。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：单面镜的凸面只发生透射，单面镜的凹面只发生反射，通过设置单面透射的曲面镜，将图像源与第一反射镜分别设于单面镜的两侧，充分地利用了单面镜两侧的空间，又使得图像源的图像经过两次反射放大满足HUD的需求，从而在同等光程下缩小了光学系统所需要的尺寸，缩小了HUD设备的体积。
进一步的，所述第一反射镜3为平面镜或曲面镜。
由上述描述可知，可根据实际需求使用平面镜或曲面镜。
进一步的，还包括第二反射镜4，所述图像源1发出的光经第二反射镜4反射至所述透射面22。
由上述描述可知，通过设置第二反射镜4可以进一步折叠光路，缩小光学系统。
进一步的，所述第二反射镜4为平面镜或曲面镜。
由上述描述可知，可根据实际需求使用平面镜或曲面镜。
进一步的，所述第二反射镜4位于单面镜2的凸面的一侧，所述图像源1位于第二反射镜4和单面镜2之间。
由上述描述可知，将图像源1设于第二反射镜4和单面镜2之间，可以充分利用单面镜2的凸面的一侧空间。
进一步的，所述单面镜2的凹面表面的矢高z满足公式：
其中c为单面镜2的球面曲率，k为二次项系数，r为单面镜2的径向口径，Ai为多项式系数，Ei(x，y)为x与y的多项式表达式，x和y分别是相对于矢高z的三维数据上x与y方向的数值。
由上述描述可知，由于风挡玻璃5为自由曲面，常规图像投影至风挡上，就存在明显畸变与模糊。造成体验感差。而想校正此畸变与像差，普通的球面或者非球面光学元件无法校正好，只能通过上述的自由曲面面型进行校正。
请参照图1，本发明的实施例一为：
一种HUD光学系统，包括图像源1、单面镜2、第一反射镜3和第二反射镜4；
本发明中，最核心的改进点在于使用了单面镜2，所述单面镜2为曲面镜，所述单面镜2的凹面为反射面21，所述单面镜2的凸面为透射面22；
所述图像源1和第二反射镜4分别位于单面镜2的凸面的一侧，且所述图像源1位于第二反射镜4和单面镜2之间，所述第一反射镜3位于单面镜2的凹面的一侧；
所述图像源1首先发出光线至第二反射镜4上，所述第二反射镜4将光线反射，使得光线穿过所述透射面22并依次经过第一反射镜3和所述反射面21反射至预设的风挡玻璃5以形成图像，人眼6可以观测到风挡玻璃5上的图像。在这一光路中，单面镜2的凸面起到了让光透过的效果，而单面镜2的凹面起到了发射和放大图像的效果。
可以预见的是，如果不使用单面镜2，那么无法将图像源1和第二反射镜4以及第一反射镜3分别紧凑的放置于用于放大图像的一个曲面镜的两侧，这样必然会增大HUD设备的体积。
在具体实施时第一反射镜3和第二反射镜4既可以使用平面镜，也可以使用曲面镜。
为了减小风挡玻璃上的图像畸变，所述单面镜2的凹面表面的矢高z满足公式：
其中c为单面镜2的球面曲率，k为二次项系数，其可根据面形软件优化出一个固定的最佳值，r为单面镜2的径向口径，Ai为多项式系数，Ei(x，y)为x与y的多项式表达式，x和y分别是相对于矢高z的三维数据上x与y方向的数值。
请参照图2，本发明的实施例二为：
实施例二与实施例一的区别在于，实施例二中图像源1发出的光线直接穿过单面镜2到第一反射镜3上。
综上所述，本发明提供了一种体积小的HUD光学系统。单面镜的凸面只发生透射，单面镜的凹面只发生反射，通过设置单面透射的曲面镜，将图像源与第一反射镜分别设于单面镜的两侧，充分地利用了单面镜两侧的空间，又使得图像源的图像经过第二反射镜、第一反射镜和反射面反射放大满足HUD的需求，从而在同等光程下缩小了光学系统所需要的尺寸，缩小了HUD设备的体积。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种HUD光学系统，包括图像源，其特征在于，还包括单面镜和第一反射镜；
所述单面镜为曲面镜，所述单面镜的凹面为反射面，所述单面镜的凸面为透射面；
所述图像源位于单面镜的凸面的一侧，所述第一反射镜位于单面镜的凹面的一侧；
所述图像源发出的光线穿过所述透射面并依次经过第一反射镜和所述反射面反射至预设的风挡玻璃以形成图像。
2.根据权利要求1所述的HUD光学系统，其特征在于，所述第一反射镜为平面镜或曲面镜。
3.根据权利要求1所述的HUD光学系统，其特征在于，还包括第二反射镜，所述图像源发出的光经第二反射镜反射至所述透射面。
4.根据权利要求3所述的HUD光学系统，其特征在于，所述第二反射镜为平面镜或曲面镜。
5.根据权利要求要求3所述的HUD光学系统，其特征在于，所述第二反射镜位于单面镜的凸面的一侧，所述图像源位于第二反射镜和单面镜之间。
6.根据权利要求1所述的HUD光学系统，其特征在于，所述单面镜的凹面表面的矢高z满足公式：
其中c为单面镜的球面曲率，k为二次项系数，r为单面镜的径向口径，Ai为多项式系数，Ei(x，y)为x与y的多项式表达式，x和y分别是相对于矢高z的三维数据上x与y方向的数值。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115561955A (zh) * | 2021-10-14 | 2023-01-03 | 华为技术有限公司 | 显示装置、电子设备以及交通工具 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204989632U (zh) * | 2015-10-12 | 2016-01-20 | 方雷 | 一种可穿戴透视式光学显示系统 |
| CN106405842A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-02-15 | 上海乐蜗信息科技有限公司 | 一种虚拟现实的光学系统 |
| US20170285338A1 (en) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | Yazaki Corporation | Vehicular projection display apparatus |
| CN108828776A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-11-16 | 华中科技大学 | 一种自由曲面车载抬头显示光学系统 |
| CN109001910A (zh) * | 2018-10-15 | 2018-12-14 | 浙江水晶光电科技股份有限公司 | 平视显示器及汽车 |
-
2019
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204989632U (zh) * | 2015-10-12 | 2016-01-20 | 方雷 | 一种可穿戴透视式光学显示系统 |
| US20170285338A1 (en) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | Yazaki Corporation | Vehicular projection display apparatus |
| CN106405842A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-02-15 | 上海乐蜗信息科技有限公司 | 一种虚拟现实的光学系统 |
| CN108828776A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-11-16 | 华中科技大学 | 一种自由曲面车载抬头显示光学系统 |
| CN109001910A (zh) * | 2018-10-15 | 2018-12-14 | 浙江水晶光电科技股份有限公司 | 平视显示器及汽车 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 白英彩: "《英汉信息技术大词典》", 上海交通大学出版社, pages: 843 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115561955A (zh) * | 2021-10-14 | 2023-01-03 | 华为技术有限公司 | 显示装置、电子设备以及交通工具 |
| WO2023061079A1 (zh) * | 2021-10-14 | 2023-04-20 | 华为技术有限公司 | 显示装置、电子设备以及交通工具 |
| CN115561955B (zh) * | 2021-10-14 | 2023-09-29 | 华为技术有限公司 | 显示装置、电子设备以及交通工具 |
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