CN112578567A - 一种投影光学系统及汽车的抬头显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及投影光学技术领域，公开了一种应用于汽车的抬头显示装置的投影光学系统，包括按出光方向依次设置的图像生成单元、第一反射单元、双远心镜头、分光装置、第一镜头、第二反射单元、第二镜头、与图像生成单元和分光装置连接的控制器，分光装置在俯视方向上为扇形且设置在所述双远心镜头的像面处，控制器配置为在控制图像生成单元出射第一图像时控制分光装置摆动至第一角度使第一图像通过第一镜头出射成像，在控制图像生成单元出射第二图像时控制摆动至初始位置使第二图像通过第二镜头出射成像，本发明实施例提供的投影光学系统通过分时序控制的方式能够在两个不同的位置分别实现不同的显示内容和画面，且体积小、成本低。

Description

一种投影光学系统及汽车的抬头显示装置

技术领域

本发明实施例涉及投影光学技术领域，特别涉及一种投影光学系统及汽车的抬头显示装置。

背景技术

HUD是指通过汽车风挡式抬头显示器，如今随着汽车的智能化发展，目前新型智能汽车中通常都搭配有HUD，这使得用户无需低头查看仪表盘就可以观察到车速、限速指示、驾驶路线图等车辆信息和路况信息，其中AR HUD是目前HUD发展的趋势，AR HUD即能够显示AR画面的抬头显示装置。

在实现本发明实施例过程中，发明人发现以上相关技术中至少存在如下问题：目前，汽车中搭载的HUD，即抬头显示装置，通常仅能够显示二维平面画面，如汽车的驾驶信息画面，或者，只能够AR画面，如显示汽车摄像头所采集的路况信息画面，如果需要同时显示两种画面，需要采用两套抬头显示装置才能够实现，这导致需要汽车车体的前部预先留下足够的空间才能够收容HUD。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明实施例的目的是提供一种能够实现两种画面投影成像的投影光学系统及汽车的抬头显示装置。

本发明实施例的目的是通过如下技术方案实现的：

为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例中提供了一种投影光学系统，应用于汽车的抬头显示装置，所述系统包括：图像生成单元，用于出射包含第一图像和第二图像的图像信息的光束；

第一反射单元，其入光侧设置在所述图像生成单元的出光方向上；

双远心镜头，其入光侧设置在所述第一反射单元的反光侧的出光方向上；

分光装置，其入光侧设置在所述双远心镜头的出光侧的出光方向上，且分光装置设置在所述双远心镜头的像面处，所述分光装置在俯视方向上为扇形；

第一镜头，其入光侧设置在所述分光装置的反光侧的出光方向上；

第二反射单元，其入光侧设置在所述双远心镜头的出光方向上；

第二镜头，其入光侧设置在所述第二反射单元的反光侧的出光方向上；

控制器，其分别与所述图像生成单元和所述分光装置连接，用于分时序控制所述图像生成单元所出射的图像和所述分光装置的来回摆动，其中，

所述控制器配置为在控制所述图像生成单元出射第一图像时控制所述分光装置从初始位置摆动至第一角度反射所述双远心镜头的出光，以使所述第一图像通过所述第一镜头出射成像，

所述控制器配置为在控制所述图像生成单元出射第二图像时控制所述分光装置摆动至所述初始位置不反射所述双远心镜头的出光，以使所述第二图像通过所述第二镜头出射成像。

在一些实施例中，所述分光装置为扇形的反射镜，所述分光装置配置为可以以其圆心为中心轴进行摆动，所述投影光学系统还包括：

第一驱动装置，其分别与所述控制器和所述分光装置连接，用于根据所述控制器下发的控制指令驱动所述分光装置进行摆动和位置移动，其中，

所述分光装置配置为在摆动至所述第一角度时，所述分光装置在所述双远心镜头的出光方向的光路上，以使所述第一图像的光束的反射进入所述第一镜头中，

所述分光装置配置为在摆动至所述初始位置时，所述分光装置不在所述双远心镜头的出光方向的光路上，以使所述第二图像的光束能够通过所述第二反射单元反射进入所述第二镜头中。

在一些实施例中，所述汽车还包括前挡风玻璃，所述前挡风玻璃为漫射体，在所述投影光学系统中，所述第一镜头和所述第二镜头的中继像成像在所述前挡风玻璃上，

所述控制器还分别与所述第一镜头和所述第二镜头连接，所述控制器配置为通过控制所述第一镜头和所述第二镜头的位置，以调整所述第一图像和所述第二图像在所述前挡风玻璃成像时的虚像距离；

所述投影光学系统还包括：

第二驱动装置，其分别与所述控制器和所述第一镜头连接，用于根据所述控制器下发的控制指令驱动所述第一镜头对其出光的成像位置进行调整；

第三驱动装置，其分别与所述控制器和所述第二镜头连接，用于根据所述控制器下发的控制指令驱动所述第二镜头对其出光的成像位置进行调整。

在一些实施例中，所述双远心镜头包括第一折射透镜组和第二折射透镜组，所述控制器配置为通过控制所述双远心镜头中所述第一折射透镜组和所述第二折射透镜组的位置，以调整图像的尺寸；

所述投影光学系统还包括：

第四驱动装置，其分别与所述控制器和所述双远心镜头连接，用于根据所述控制器下发的控制指令驱动所述第一折射透镜组和所述第二折射透镜组对其出光的图像尺寸进行调整。

在一些实施例中，所述第一反射单元为转向棱镜，其呈第一预设角度设置在所述图像生成单元和所述双远心镜头之间；

所述第二反射单元为反射镜，其呈第二预设角度设置在所述分光装置和所述第二镜头之间。

在一些实施例中，所述第一折射透镜组的光焦度为15mm，所述第一折射透镜组的焦距为8.6mm；

所述第二折射透镜组的光焦度为8mm，所述第二折射透镜组的焦距为6mm。

在一些实施例中，所述第一镜头的光焦度为12mm，所述第一镜头的焦距为8.6mm；

所述第二镜头的光焦度为40mm，所述第一镜头的焦距为24mm。

在一些实施例中，所述分光装置的光焦度为24mm。

在一些实施例中，所述图像生成单元为DLP显示芯片或者LCOS显示芯片。

为解决上述技术问题，第二方面，本发明实施例中提供了一种汽车的抬头显示装置，包括：如上述第一方面所述的投影光学系统，所述投影光学系统能够将所述第一图像和/或所述第二图像投影在所述汽车的前挡风玻璃上实现成像。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例中提供了一种应用于汽车的抬头显示装置的投影光学系统，其包括按出光方向依次设置的图像生成单元、第一反射单元、双远心镜头、分光装置、第一镜头、第二反射单元和第二镜头，还包括分别与图像生成单元和分光装置连接的控制器，用于分时序控制图像生成单元所出射的图像和分光装置的出光，其中，分光装置在俯视方向上为扇形且设置在所述双远心镜头的像面处，控制器配置为在控制图像生成单元出射第一图像时控制分光装置摆动至第一角度，以使第一图像通过第一镜头出射成像，且控制器配置为在控制图像生成单元出射第二图像时控制分光装置摆动至初始位置，以使第二图像通过第二镜头出射成像，本发明实施例提供的投影光学系统通过分时序控制的方式能够在两个不同的位置分别实现不同的显示内容和画面，且体积小、成本低。

附图说明

一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块表示为类似的元件/模块，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明实施例提供的一种投影光学系统的应用场景示意图；

图2是图1所示应用场景中前挡风玻璃的成像示意图；

图3是本发明实施例一提供的一种投影光学系统的结构示意图；

图4是图3所示投影光学系统结构的光路图示意图；

图5是本发明实施例一提供的一种投影光学系统的电气连接结构框图示意图；

图6是本发明实施例一提供的一种分光装置在俯视方向上的结构示意图；

图7是本发明实施例二提供的一种汽车的抬头显示装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分。此外，本文所采用的“第一”、“第二”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。

为了便于连接结构限定，本发明以光束的出光方向为参考进行部件的位置限定。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”以及类似的表述只是为了说明的目的。为了便于连接结构限定，本发明以光束从俯视方向上入射到分光装置的方向为参考进行部件的位置限定。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本发明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。

为了解决现有的汽车抬头显示装置中，只能够显示一种图像画面，不能够同时显示近景图像和远景图像，和/或同时显示二维图像和三维这类需要同时显示两种图像画面的情况，本发明实施例提供了一种投影光学系统，其通过分时序控制系统中图像生成单元所出射的图像光束和所述分光装置的出光情况，从而使得两种不同的图像画面能够分别通过第一镜头和第二镜头输出，从而在两个不同的位置分别实现不同的显示内容和画面，且本发明实施例提供的投影光学系统体积小、成本低。

图1为本发明实施例提供的投影光学系统的其中一种应用环境的示意图，图2为图1所示应用场景中前挡风玻璃的成像图。其中，该应用环境中包括：汽车1，所述汽车1包括：前挡风玻璃a和抬头显示装置10。

所述抬头显示装置10中采用本发明实施例提供的投影光学系统100以实现两种图像画面的成像显示，所述投影光学系统100能够通过第一镜头110和第二镜头120分别输出第一图像P1和第二图像P2。

在本应用场景中，所述第一图像P1主要用于显示二维图像，例如，所述汽车1的驾驶信息，所述驾驶信息包括但不限于所述汽车1的车速信息，油量信息等，基于此，所述汽车1上应当相应配置有车速传感器、油量传感器等，具体地，所述二维图像的设置、所述汽车1的驾驶信息的设置以及相应的传感器设置可根据实际需要进行选择，不需要拘泥于本发明应用场景的限定。

在本应用场景中，所述第二图像P2主要用于显示三维图像，也即是AR画面，例如，所述汽车1所在道路的路况信息，所述路况信息包括但不限于所述汽车1所在道路上的车道、道路标线、斑马线、障碍物、红绿灯、指示牌等，基于此，所述汽车1上应当相应配置有摄像头、激光雷达等检测设备，进一步地，若所述汽车1能够实现导航功能，还可以将导航指示信息叠加在所述路况信息上一起显示，具体地，所述三维图像的设置、所述汽车1所在道路的路况信息以及相应的检测设备的设置可根据实际需要进行选择，不需要拘泥于本发明应用场景的限定。

在本应用场景中，所述前挡风玻璃a优选能够清晰成像且透光度好的玻璃材料制成，具体地，可根据实际需要进行选择，不需要拘泥于本发明应用场景的限定。

具体地，下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。

实施例一

本发明实施例提供了一种投影光学系统，能够应用于如上述应用场景所述的汽车的抬头显示装置，请一并参见图3、图4和图5，其中，图3是本发明提供的一种投影光学系统的结构，图4是图3所示投影光学系统结构的光路图，图5是本发明实施例提供的一种投影光学系统的电气连接结构框图，所述投影光学系统100包括：第一镜头110、第二镜头120、图像生成单元130、第一反射单元140、双远心镜头150、分光装置160、第二反射单元170、控制器180、第一驱动装置191、第二驱动装置192、第三驱动装置193、第四驱动装置194。

所述图像生成单元130，用于出射包含第一图像和第二图像的图像信息的光束；所述图像生成单元130为DLP(Digital Light Processing)显示芯片或者LCOS(LiquidCrystalon Silicon，硅基液晶)显示芯片。在本发明实施例中，所述图像生成单元130还包括有效面131和保护玻璃132。在其他的一些实施例中，所述图像生成单元130也可以是DMD(数字微镜器件，Digital Micromirror Device)显示芯片等其他的图像显示芯片，具体地，可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

所述第一反射单元140，其入光侧设置在所述图像生成单元130的出光方向上；所述第一反射单元140为转向棱镜，其呈第一预设角度设置在所述图像生成单元130和所述双远心镜头150之间，所述第一反射单元140所采用的转向棱镜可以为全内反射棱镜TIR，以实现对光束的全部反射。在图4所示实施例中，所述第一反射单元140采用的是直角三棱镜，其一直角面与所述图像生成单元130相对，其另一直角面与所述双远心镜头150相对，所述第一反射单元140的斜面的反射角度为90度，也即是所述第一反射单元140的第一预设角度为45度，其呈所述预设角度设置在所述光路中，在其他的一些实施例中，所述第一反射单元140的型号及材料等的选择、以及所述第一预设角度的设置，可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

所述双远心镜头150，其入光侧设置在所述第一反射单元140的反光侧的出光方向上。进一步地，所述双远心镜头150包括第一折射透镜组151和第二折射透镜组152，所述控制器180配置为通过控制所述双远心镜头150中所述第一折射透镜组151和所述第二折射透镜组152的位置，以调整图像的尺寸；所述第四驱动装置194，其分别与所述控制器180和所述双远心镜头150连接，用于根据所述控制器180下发的控制指令驱动所述第一折射透镜组151和所述第二折射透镜组152对其出光的图像尺寸进行调整。所述第一折射透镜组151的光焦度为15mm，所述第一折射透镜组151的焦距为8.6mm；所述第二折射透镜组152的光焦度为8mm，所述第二折射透镜组152的焦距为6mm。具体地，所述第一折射透镜组151和/或所述第二折射透镜组152可以是单一一个镜片，也可以是由多个镜片组成的镜片组，其也可以包含其他的光学器件，在实际使用场景中，可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。需要说明的是，所述第一折射透镜组151和/或所述第二折射透镜组152的光焦度和焦距仅为本发明图4所示实施例软件模拟得到的一种设计参数，在实际情况中，根据光束传播路径的不同，所述第一折射透镜组151和/或所述第二折射透镜组152的具体设计参数也可以根据软件模拟得到其他参数，本发明实施例提供的例子不用于对所述第一折射透镜组151和/或所述第二折射透镜组152实际模拟或生产时的设计参数做任何限定。

所述分光装置160，其入光侧设置在所述双远心镜头150的出光侧的出光方向上，且所述分光装置150设置在所述双远心镜头150的像面处；所述分光装置160的光焦度为24mm。所述分光装置160可以由H-K9L无色光学玻璃制成，在其他的一些实施例中，也可以根据实际需要选择制成所述分光装置160的材料及颜色等，具体地，可根据实际需要进行设计，不需要拘泥于本发明实施例及附图的限定。

需要说明的是，所述分光装置160的光焦度仅为本发明图4所示实施例软件模拟得到的一种设计参数，在实际情况中，根据光束传播路径的不同，所述分光装置160的具体设计参数也可以根据软件模拟得到其他参数，本发明实施例提供的例子不用于对所述分光装置160实际模拟或生产时的设计参数做任何限定。

在本发明实施例中，所述分光装置160为用于对所述第一图像P1的光束和所述第二图像P2的光束进行分光的装置，其通过在需要时摆动进入光路中进行反射的方式实现分光，具体地，请一并参见图6，其示出了本发明实施例提供的俯视方向上的一种分光装置160的结构示意图，如图6所示，所述分光装置160为可以来回摆动的装置，当其摆动至第一角度时进入光路中反射所述双远心镜头150的出光，当其不摆动或者摆动回到初始位置时不在光路中，即不反射所述双远心镜头的出光，所述摆动可以是顺时针摆动也可以是逆时针摆动，进一步地，所述反光装置160上还可以镀设有高反膜，具体地，所述第一角度、所述反光装置160摆动的频率和幅度、是否镀设高反膜及其膜系等可根据实际需要进行设计，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

且有，所述第一驱动装置191，其分别与所述控制器180和所述分光装置160连接，用于根据所述控制器180下发的控制指令驱动所述分光装置160进行摆动和位置移动，其中，所述分光装置160配置为在摆动至所述第一角度时，所述分光装置160在所述双远心镜头150的出光方向的光路上，以使所述第一图像P1的光束的反射进入所述第一镜头110中；所述分光装置160配置为在摆动至所述初始位置时，所述分光装置160不在所述双远心镜头150的出光方向的光路上，以使所述第二图像P2的光束能够通过所述第二反射单元170反射进入所述第二镜头120中。

需要说明的是，在所述双远心镜头150进行调整时，还需要对所述分光装置160相应进行调整，具体地，需要将所述分光装置160的中心设置在所述双远心镜头150所成中继像P3的像面上，可以通过所述第一驱动装置191调整所述分光装置160的位置，以实现光束从所述分光装置160反射或投射后的正常成像。

所述第一镜头110，其入光侧设置在所述分光装置160的反光侧的出光方向上；所述第一镜头110的光焦度为12mm，所述第一镜头110的焦距为8.6mm。具体地，所述第一镜头110可以是单一一个镜片，也可以是由多个镜片组成的镜片组，其也可以包含其他的光学器件，在实际使用场景中，可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。需要说明的是，所述第一镜头110的光焦度和焦距仅为本发明图4所示实施例软件模拟得到的一种设计参数，在实际情况中，根据光束传播路径的不同，所述第一镜头110的具体设计参数也可以根据软件模拟得到其他参数，本发明实施例提供的例子不用于对所述第一镜头110实际模拟或生产时的设计参数做任何限定。

所述第二反射单元170，其入光侧设置在所述分光装置160的透光侧的出光方向上；所述第二反射单元170为反射镜，其呈第二预设角度设置在所述分光装置160和所述第二镜头120之间，所述第二反射单元170还可以包括镀设在所述反射镜上的增反膜，以实现对光束的全部反射。在图4所示实施例中，所述第二反射单元170的斜面的反射角度为90度，也即是所述第二反射单元170的所述第二预设角度为45度，其呈所述预设角度设置在所述光路中，在其他的一些实施例中，所述第二反射单元170的型号及材料等的选择、以及所述第二预设角度的设置，可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

所述第二镜头120，其入光侧设置在所述第二反射单元170的反光侧的出光方向上；所述第二镜头120的光焦度为40mm，所述第二镜头120的焦距为24mm。具体地，所述第二镜头120可以是单一一个镜片，也可以是由多个镜片组成的镜片组，其也可以包含其他的光学器件，在实际使用场景中，可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。需要说明的是，所述第二镜头120的光焦度和焦距仅为本发明图4所示实施例软件模拟得到的一种设计参数，在实际情况中，根据光束传播路径的不同，所述第二镜头120的具体设计参数也可以根据软件模拟得到其他参数，本发明实施例提供的例子不用于对所述第二镜头120实际模拟或生产时的设计参数做任何限定。

采用如上述设计参数制成的本发明实施例的投影光学系统100，其尺寸在图3所示方向上水平和竖直长度可以做到整体尺寸控制在80mm*90mm内，在垂直于图3所示图像(即垂直于纸面方向)上的宽度可以做到最大位置的宽度在40mm内，相对于现有的应用于汽车抬头显示设备的投影光学系统体积较小。

所述控制器180，其分别与所述图像生成单元130和所述分光装置160连接，用于分时序控制所述图像生成单元130所出射的图像和所述分光装置的出光；其中，所述控制器180配置为在控制所述图像生成单元130出射第一图像P1时仅控制所述分光装置160的反光侧出光，以使所述第一图像P1通过所述第一镜头110出射成像；所述控制器180配置为在控制所述图像生成单元130出射第二图像P2时仅控制所述分光装置160的透光侧出光，以使所述第二图像P2通过所述第二镜头120出射成像。所述控制器180可以是各类常用于光学投影、能够发送控制指令的处理器、服务器等具备计算功能的芯片、模块、单元、装置和/或设备，进一步地，所述控制器180还可以具有与外界的通信功能和/或接受用户手势动作或指令等投影设备通常具有的计算和/或控制功能等，具体地，可根据实际需要选择相应的控制器180，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

如上述应用场景所述，所述汽车1还包括前挡风玻璃a，在所述投影光学系统100中，所述第一镜头110和所述第二镜头120的中继像P3成像在所述前挡风玻璃a上。在本发明实施例中，所述控制器180还分别与所述第一镜头110和所述第二镜头120连接，所述控制器180配置为通过控制所述第一镜头110和所述第二镜头120的位置，以调整所述第一图像P1和所述第二图像P2在所述前挡风玻璃a成像时的虚像距离。具体地，所述第二驱动装置192，其分别与所述控制器180和所述第一镜头110连接，用于根据所述控制器180下发的控制指令驱动所述第一镜头110对其出光的成像位置进行调整；所述第三驱动装置193，其分别与所述控制器180和所述第二镜头120连接，用于根据所述控制器180下发的控制指令驱动所述第二镜头120对其出光的成像位置进行调整。

采用本发明实施例提供的投影光学系统进行双图像的显示时，以图1及图2所示应用场景为例，在t1到t2时间段，所述图像生成单元130播放第一图像P1，分光装置160摆动到光路中挡住光线让光线反射到第一镜头110显示第一图像P1；t2到t3时间段，所述图像生成单元130播放第二图像P2，所述分光装置160摆动回初始位置不挡住光线，光线到达第二镜头120显示第二图像P2；然后再重复上述步骤和时间控制所述图像生成单元130循环播放所述第一图像P1和所述第二图像P2，同时循环控制所述分光装置160的出光。优选地，为了让人眼看起来是同时在显示所述第一图像P1和所述第二图像P2，可以利用视觉暂留现象，将所述第一图像P1的播放时间(即t2-t1)，以及所述第二图像P2的播放时间(即t3-t2)，控制在0.1至0.4秒内，以通过分时序控制的方式，实现不同的显示内容和画面的播放显示。进一步地，还可以通过调整所述第一镜头110和所述第二镜头120的焦距、位置甚至替换不同倍率的镜片等方式来调整所呈现在前挡风玻璃a上的虚像的距离和大小。进一步地，还可以通过调整所述双远心镜头150中第一折射透镜组151和/或第二折射透镜组152的焦距、位置甚至替换不同倍率的镜片等方式来调整所呈现在前挡风玻璃a上的虚像的尺寸。

需要说明的是，所述第一驱动装置191、所述第二驱动装置192、所述第三驱动装置193和/或所述第四驱动装置194可以是采用机械的方式分别驱动所述分光装置160、所述第一镜头110、所述第二镜头120和/或所述双远心镜头150，也可以是采用软件驱动的方式分别驱动所述分光装置160、所述第一镜头110、所述第二镜头120和/或所述双远心镜头150，或者，还可以是采用软硬结合的方式分别驱动所述分光装置160、所述第一镜头110、所述第二镜头120和/或所述双远心镜头150，例如，可以采用伺服/马达/电机驱动，或者，通过所述控制器180与服务器/系统/电子设备等有线/无线连接的方式实现软件驱动，或者，采用开关管/开关电路驱动等，具体地，可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

实施例二

本发明实施例提供了一种汽车的抬头显示装置，该汽车可以是如上述应用场景所述的汽车10，该抬头显示装置可以是如上述应用场景所述的抬头装置，请参见图7，其示出了本发明实施例提供的一种汽车的抬头显示装置10的结构，所述抬头显示装置10包括如上述实施例一所述的投影光学系统100，所述投影光学系统100能够将所述第一图像P1和/或所述第二图像P2投影在所述汽车10的前挡风玻璃a上实现成像。

需要说明的是，所述投影光学系统100的具体结构如上述实施例一所述，具体请参见上述实施例一种对于所述投影光学系统100的描述，此处不再详述。

本发明实施例中提供了一种应用于汽车的抬头显示装置的投影光学系统，其包括按出光方向依次设置的图像生成单元、第一反射单元、双远心镜头、分光装置、第一镜头、第二反射单元和第二镜头，还包括分别与图像生成单元和分光装置连接的控制器，用于分时序控制图像生成单元所出射的图像和分光装置的出光，其中，分光装置在俯视方向上为扇形且设置在所述双远心镜头的像面处，控制器配置为在控制图像生成单元出射第一图像时控制分光装置摆动至第一角度，以使第一图像通过第一镜头出射成像，且控制器配置为在控制图像生成单元出射第二图像时控制分光装置摆动至初始位置，以使第二图像通过第二镜头出射成像，本发明实施例提供的投影光学系统通过分时序控制的方式能够在两个不同的位置分别实现不同的显示内容和画面，且体积小、成本低。

需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种投影光学系统，其特征在于，应用于汽车的抬头显示装置，所述系统包括：

图像生成单元，用于出射包含第一图像和第二图像的图像信息的光束；

第一反射单元，其入光侧设置在所述图像生成单元的出光方向上；

双远心镜头，其入光侧设置在所述第一反射单元的反光侧的出光方向上；

分光装置，其入光侧设置在所述双远心镜头的出光侧的出光方向上，且分光装置设置在所述双远心镜头的像面处，所述分光装置在俯视方向上为扇形；

第一镜头，其入光侧设置在所述分光装置的反光侧的出光方向上；

第二反射单元，其入光侧设置在所述双远心镜头的出光方向上；

第二镜头，其入光侧设置在所述第二反射单元的反光侧的出光方向上；

控制器，其分别与所述图像生成单元和所述分光装置连接，用于分时序控制所述图像生成单元所出射的图像和所述分光装置的来回摆动，其中，

所述控制器配置为在控制所述图像生成单元出射第一图像时控制所述分光装置从初始位置摆动至第一角度反射所述双远心镜头的出光，以使所述第一图像通过所述第一镜头出射成像，

所述控制器配置为在控制所述图像生成单元出射第二图像时控制所述分光装置摆动至所述初始位置不反射所述双远心镜头的出光，以使所述第二图像通过所述第二镜头出射成像。

2.根据权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于，

所述分光装置为扇形的反射镜，所述分光装置配置为可以以其圆心为中心轴进行摆动，所述投影光学系统还包括：

第一驱动装置，其分别与所述控制器和所述分光装置连接，用于根据所述控制器下发的控制指令驱动所述分光装置进行摆动和位置移动，其中，

所述分光装置配置为在摆动至所述第一角度时，所述分光装置在所述双远心镜头的出光方向的光路上，以使所述第一图像的光束的反射进入所述第一镜头中，

所述分光装置配置为在摆动至所述初始位置时，所述分光装置不在所述双远心镜头的出光方向的光路上，以使所述第二图像的光束能够通过所述第二反射单元反射进入所述第二镜头中。

3.根据权利要求2所述的投影光学系统，其特征在于，

所述汽车还包括前挡风玻璃，所述前挡风玻璃为漫射体，在所述投影光学系统中，所述第一镜头和所述第二镜头的中继像成像在所述前挡风玻璃上，

所述控制器还分别与所述第一镜头和所述第二镜头连接，所述控制器配置为通过控制所述第一镜头和所述第二镜头的位置，以调整所述第一图像和所述第二图像在所述前挡风玻璃成像时的虚像距离；

所述投影光学系统还包括：

第二驱动装置，其分别与所述控制器和所述第一镜头连接，用于根据所述控制器下发的控制指令驱动所述第一镜头对其出光的成像位置进行调整；

第三驱动装置，其分别与所述控制器和所述第二镜头连接，用于根据所述控制器下发的控制指令驱动所述第二镜头对其出光的成像位置进行调整。

4.根据权利要求3所述的投影光学系统，其特征在于，

所述双远心镜头包括第一折射透镜组和第二折射透镜组，所述控制器配置为通过控制所述双远心镜头中所述第一折射透镜组和所述第二折射透镜组的位置，以调整图像的尺寸；

所述投影光学系统还包括：

第四驱动装置，其分别与所述控制器和所述双远心镜头连接，用于根据所述控制器下发的控制指令驱动所述第一折射透镜组和所述第二折射透镜组对其出光的图像尺寸进行调整。

5.根据权利要求4所述的投影光学系统，其特征在于，

所述第一反射单元为转向棱镜，其呈第一预设角度设置在所述图像生成单元和所述双远心镜头之间；

所述第二反射单元为反射镜，其呈第二预设角度设置在所述分光装置和所述第二镜头之间。

6.根据权利要求5所述的投影光学系统，其特征在于，

所述第一折射透镜组的光焦度为15mm，所述第一折射透镜组的焦距为8.6mm；

所述第二折射透镜组的光焦度为8mm，所述第二折射透镜组的焦距为6mm。

7.根据权利要求6所述的投影光学系统，其特征在于，

所述第一镜头的光焦度为12mm，所述第一镜头的焦距为8.6mm；

所述第二镜头的光焦度为40mm，所述第一镜头的焦距为24mm。

8.根据权利要求7所述的投影光学系统，其特征在于，

所述分光装置的光焦度为24mm。

9.根据权利要求8所述的投影光学系统，其特征在于，

所述图像生成单元为DLP显示芯片或者LCOS显示芯片。

10.一种汽车的抬头显示装置，其特征在于，包括：前挡风玻璃和如上述权利要求1-9任一项所述的投影光学系统，所述投影光学系统能够将所述第一图像和/或所述第二图像投影在所述前挡风玻璃上实现成像。

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