CN112764196B - 一种双远心投影镜头及汽车的抬头显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及投影光学技术领域，公开了一种双远心投影镜头，所述双远心投影镜头包括从像面到DMD芯片之间依次设置的：前组透镜、后组透镜和等效棱镜；其中，所述前组透镜包括依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜，所述后组透镜包括依次设置的第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜，所述第三透镜和所述第四透镜组成一个双胶合透镜；所述DMD芯片配置为同时出射两个图像，且在所述DMD芯片同时出射两个图像时，同时出射的所述两个图像经所述双远心投影镜头出射后成像在不同位置上，本发明实施例提供的双远心投影镜头能够应用于汽车的抬头显示装置中的投影光学系统中，以实现两种画面的同时投影成像，且成像效果好。

Description

一种双远心投影镜头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，特别涉及一种双远心投影镜头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。
本发明实施例意在提出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，为了能够实现该方案，本发明实施例设计了一款双远心投影镜头，以实现单个光学引擎（单DMD芯片）配合双光镜头成像，从而实现上述方案中一种能够实现两种画面投影成像的投影方案。
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双远心投影镜头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双远心投影镜头，应用于汽车的抬头显示装置中的投影光学系统，所述双远心投影镜头包括从像面到DMD芯片之间依次设置的：前组透镜、后组透镜和等效棱镜；其中，
所述前组透镜由依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜组成，所述后组透镜由依次设置的第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜组成，所述第三透镜和所述第四透镜组成一个双胶合透镜；
所述DMD芯片配置为同时出射两个图像，且在所述DMD芯片同时出射两个图像时，同时出射的所述两个图像经所述双远心投影镜头出射后成像在不同位置上。
在一些实施例中，所述第一透镜的像侧面为凹面、物侧面为凸面；
所述第二透镜的像侧面为凸面、物侧面为凸面；
所述第三透镜的像侧面为凹面、物侧面为凹面；
所述第四透镜的像侧面为凸面、物侧面为凸面；
所述第五透镜的像侧面为凸面、物侧面为凸面；
所述第六透镜的像侧面为凹面、物侧面为凹面；
所述第七透镜的像侧面为凹面、物侧面为凸面；
所述第八透镜的像侧面为凸面、物侧面为凸面；
所述第九透镜的像侧面为凸面、物侧面为凹面。
在一些实施例中，所述等效棱镜为一转向棱镜且为一直角三棱镜，其一直角面与所述DMD芯片的出光面相对，其另一直角面与所述后组透镜的入光侧相对，其斜面的反射角度为90度，
且有，所述DMD芯片的光轴与所述前组透镜和所述后组透镜的光轴垂直。
在一些实施例中，所述双远心投影镜头的焦距为90mm，所述双远心投影镜头的总长为150mm。
在一些实施例中，所述双远心投影镜头的放大倍率为1:1，所述双远心投影镜头的相对孔径为2。
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，设置有一能够将第一图像和第二图像投影在所述汽车的前挡风玻璃上实现成像的投影光学系统，所述投影光学系统包括：
如上述第一方面所述的双远心投影镜头，所述双远心投影镜头配置为能够同时出射所述第一图像和所述第二图像的光束；以及，
分光装置，其光学中心设置在所述双远心投影镜头的像面上，且其入光侧朝向所述双远心投影镜头的出光侧设置；
第一反光单元，其入光侧朝向所述分光装置的第一反光侧设置；
第一镜头，其入光侧朝向所述第一反光单元的反光侧设置，其出光侧用于出射所述第一图像；
第二反光单元，其入光侧朝向所述分光装置的第二反光侧设置；
第二镜头，其入光侧朝向所述第二反光单元的反光侧设置，其出光侧用于出射所述第二图像。
在一些实施例中，所述分光装置包括第一反射结构和第二反射结构，其中，所述第一反射结构用于接收并反射所述第一图像的光束，所述第二反射结构用于接收并反射所述第二图像的光束，所述第一反射结构的反光侧即为所述分光装置的第一反光侧，所述第二反射结构的反光侧即为所述分光装置的第二反光侧。
在一些实施例中，所述第一反射结构和所述第二反射结构为反射镜。
在一些实施例中，所述第一反射结构和所述第二反射结构为反射镜与滤波片、高反膜和/或增透镜的组合。
在一些实施例中，所述第一反光单元和所述第二反光单元为反射镜。
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双远心投影镜头，所述双远心投影镜头包括从像面到DMD芯片之间依次设置的：前组透镜、后组透镜和等效棱镜；其中，所述前组透镜由依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜组成，所述后组透镜由依次设置的第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜组成，所述第三透镜和所述第四透镜组成一个双胶合透镜；所述DMD芯片配置为同时出射两个图像，且在所述DMD芯片同时出射两个图像时，同时出射的所述两个图像经所述双远心投影镜头出射后成像在不同位置上，本发明实施例提供的双远心投影镜头能够应用于汽车的抬头显示装置中的投影光学系统中，以实现两种画面的同时投影成像，且成像效果好。
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双远心投影镜头的应用场景示意图；
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双远心投影镜头的光路图示意图；
图4是图3所示的一种双远心投影镜头的局部结构示意图；
图5是本发明实施例一提供的另一种双远心投影镜头的局部结构示意图；
图6是图3所示的一种双远心投影镜头的全视场传递函数MTF值示意图；
图7是图3所示的一种双远心投影镜头的全视场全波段的场曲与畸变示意图；
图8是图3所示的一种双远心投影镜头的全视场全波段的的垂轴色差示意图；
图9是图3所示的一种双远心投影镜头的全视场的点列示意图；
图10是本发明实施例二提供的一种汽车的抬头显示装置的硬件结构示意图；
图11是图10所示汽车的抬头显示装置中投影光学系统的光路结构示意图。
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，本发明以光束的出光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双远心投影镜头，该镜头中，DMD芯片配置为同时出射两个图像，且在所述DMD芯片同时出射两个图像时，同时出射的所述两个图像经所述双远心投影镜头出射后成像在不同位置上，从而实现在两个不同的位置分别实现不同的显示内容和画面，且采用本发明实施例提供的双远心投影镜头，成像效果好、装置体积小。
图1为本发明实施例提供的双远心投影镜头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B。
所述抬头显示装置B中的投影光学系统10采用了本发明实施例提供的双远心投影镜头100以实现两种图像画面的成像显示，所述双远心投影镜头100输出的第一图像P1和第二图像P2的光束能够通过投影光学系统10中的第一镜头11和第二镜头12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双远心投影镜头，应用于汽车的抬头显示装置中的投影光学系统，所述汽车的抬头显示装置可以是如上述应用场景所示的汽车1的抬头显示装置B，请参见图3和图4，其分别示出了本发明实施例提供的一种双远心投影镜头的光路和结构，所述双远心投影镜头100从像面M到DMD芯片110之间依次设置的：前组透镜120、后组透镜130、和等效棱镜140。
其中，所述前组透镜120由依次设置的第一透镜121、第二透镜122、第三透镜123、第四透镜124和第五透镜125组成，所述后组透镜130由依次设置的第六透镜136、第七透镜137、第八透镜138和第九透镜139组成，所述第三透镜123和所述第四透镜124组成一个双胶合透镜，该双胶合透镜能够对球差、色差和二级光谱具有良好校正能力；所述DMD芯110片配置为同时出射两个图像，且在所述DMD芯片110同时出射两个图像时，同时出射的所述两个图像经所述双远心投影镜头100出射后成像在不同位置上。
具体地，所述第一透镜121、所述第二透镜122、所述第三透镜123、所述第四透镜124、所述第五透镜125，所述第六透镜136、所述第七透镜137、所述第八透镜138和所述第九透镜139皆为球面透镜。所述第一透镜121的像侧面S1为凹面、物侧面S2为凸面；所述第二透镜122的像侧面S3为凸面、物侧面S4为凸面；所述第三透镜123的像侧面S5为凹面、物侧面S6为凹面；所述第四透镜124的像侧面S6为凸面、物侧面S7为凸面；所述第五透镜125的像侧面S8为凸面、物侧面S9为凸面；所述第六透镜136的像侧面S10为凹面、物侧面S11为凹面；所述第七透镜137的像侧面S12为凹面、物侧面S13为凸面；所述第八透镜138的像侧面S14为凸面、物侧面S15为凸面；所述第九透镜139的像侧面S16为凸面、物侧面S17为凹面。需要说明的是，所述第三透镜123的物侧面S6和所述第四透镜124的像侧面S6为完全贴合的两个面，此处标注为同一个面。
所述等效棱镜140的作用是把光线偏折，将照明光路和成像光路分离，以免产生干涉。优选地，请一并参见图3，其示出了本发明实施例提供的另一种双远心投影镜头的结构，在图3所示实施例中，所述等效棱镜140为一转向棱镜且为一直角三棱镜，其一直角面与所述DMD芯片110的出光面相对，其另一直角面与所述后组透镜130的入光侧相对，其斜面的反射角度为90度，且有，所述DMD芯片110的光轴与所述前组透镜120和所述后组透镜130的光轴垂直。
所述DMD芯片110包括该DMD芯片110的有效面111以及该DMD芯片110的保护玻璃112，所述DMD芯片110用于出射用于成像的光束，在本发明实施例中，所述DMD芯片110如图所示分为上下两个区域，分别用于出射两种用于成像的光束。
具体地，如下表1所示，为本发明实施例提供的双远心投影镜头100的一组实际设计参数，在该设计参数下，本发明实施例提供的双远心投影镜头100的光学总长能够控制在150mm，且该双远心投影镜头100的有效焦距为90mm，该双远心投影镜头100的放大倍率为1:1，该双远心投影镜头的相对孔径为2。
镜面编号 曲率半径(mm) 厚度(mm) 玻璃材料
S1 -430 7 H-ZLAF78B
S2 -70 3
S3 43.2 8 H-ZPK5
S4 -51 9
S5 -20 5 F13
S6 26.0 9 H-LAK4L
S7 -22 3
S8 16.2 6 N-FK51A
S9 -82 5
S10 -30 4 H-ZBAF4
S11 15 6
S12 -9.0 4 H-ZF52
S13 -12.0 2
S14 285.5 8 H-LAK4L
S15 -35 1
S16 23 6 H-ZLAF78B
S17 28.3 0
表1
基于图3和图4所示双远心投影镜头及表1所示双远心投影镜头的实际设计参数，可得到如图6至图9所示的能够表征该双远心投影镜头100在全视场全波段的成像质量图。具体地，
图6是本发明实施例提供的双远心投影镜头的全视场传递函数MTF值示意图，如图6所示，所述双远心投影镜头100的全视场光学传递函数MTF>40%。
图7是本发明实施例提供的双远心投影镜头的全视场全波段的场曲与畸变图，其中，左边的是场曲图，右边是畸变图，如图7所示，所述双远心投影镜头100的场曲控制在<0.2mm内，畸变控制在<0.5%内。
图8是本发明实施例提供的双远心投影镜头的全视场全波段的的垂轴色差图，如图8所示，所述双远心投影镜头100的垂轴色差不超过1μm。
图9是本发明实施例提供的双远心投影镜头的全视场的点列图，如图9所示，所述双远心投影镜头100的rms半径控制在5.0μm<RMS<8μm。
实施例二
本发明实施例提供了一种汽车的抬头显示装置，其可以是如上述应用场景所示的汽车1的抬头显示装置B，请参见图10和图11,其中，图10示出了本发明实施例提供的一种汽车的抬头显示设备的结构，图11示出了图10所示汽车1的抬头显示装置B中的投影光学系统的光路结构，所述汽车1的抬头显示装置B设置有一能够将第一图像P1和第二图像跑P2投影在所述汽车1的前挡风玻璃A上实现成像的投影光学系统10，所述投影光学系统10包括：如上述实施例一所述的双远心投影镜头100，以及，第一镜头11、第二镜头12、分光装置13、第一反光单元14和第二反光单元15。
其中，所述双远心投影镜头100为实施例一所述的双远心镜头100，其结构、连接关系、设置位置、光路等具体请参考实施例一所述的具体实施例，此处不再描述。
所述分光装置13，其光学中心设置在所述双远心投影镜头100的像面上，且其入光侧朝向所述双远心投影镜头100的出光侧设置；进一步地，所述分光装置13包括第一反射结构13a和第二反射结构13b，其中，所述第一反射结构13a用于接收并反射所述第一图像的光束，所述第二反射结构13b用于接收并反射所述第二图像的光束，所述第一反射结构13a的反光侧即为所述分光装置13的第一反光侧，所述第二反射结构13b的反光侧即为所述分光装置13的第二反光侧。可选地，所述第一反射结构13a和所述第二反射结构13b为反射镜，或者，所述第一反射结构13a和所述第二反射结构13b为反射镜与滤波片、高反膜和/或增透镜的组合。
所述第一反光单元14，其入光侧朝向所述分光装置13的第一反光侧设置；所述第一反光单元14为反射镜，其呈预设角度设置在所述分光装置13和所述第一镜头11之间，所述第一反光单元14还可以包括镀设在所述反射镜上的高反膜，以实现对光束的全部反射，在本发明图11所示实施例中，所述第一反光单元14的斜面的反射角度为90度，在其他的一些设置中，所述所述第一反光单元14及其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。
所述第一镜头11，其入光侧朝向所述第一反光单元14的反光侧设置，其出光侧用于出射所述第一图像；具体地，所述第一镜头11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。
所述第二反光单元15，其入光侧朝向所述分光装置13的第二反光侧设置；所述第二反光单元15为反射镜，其呈预设角度设置在所述分光装置13和所述第二镜头12之间，所述第二反光单元15还可以包括镀设在所述反射镜上的高反膜，以实现对光束的全部反射，在本发明图11所示实施例中，所述第二反光单元15的斜面的反射角度为90度，在其他的一些设置中，所述所述第二反光单元15及其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12，其入光侧朝向所述第二反光单元15的反光侧设置，其出光侧用于出射所述第二图像。具体地，所述第二镜头12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。
本发明实施例中提供了一种双远心投影镜头，所述双远心投影镜头包括从像面到DMD芯片之间依次设置的：前组透镜、后组透镜和等效棱镜；其中，所述前组透镜由依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜组成，所述后组透镜由依次设置的第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜组成，所述第三透镜和所述第四透镜组成一个双胶合透镜；所述DMD芯片配置为同时出射两个图像，且在所述DMD芯片同时出射两个图像时，同时出射的所述两个图像经所述双远心投影镜头出射后成像在不同位置上，本发明实施例提供的双远心投影镜头能够应用于汽车的抬头显示装置中的投影光学系统中，以实现两种画面的同时投影成像，且成像效果好。
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 (9)

1.一种双远心投影镜头，其特征在于，应用于汽车的抬头显示装置中的投影光学系统，所述双远心投影镜头包括从像面到DMD芯片之间依次设置的：前组透镜、后组透镜和等效棱镜；其中，
所述前组透镜由依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜组成，所述后组透镜由依次设置的第六透镜、第七透镜、第八透镜和第九透镜组成，所述第三透镜和所述第四透镜组成一个双胶合透镜；
所述DMD芯片配置为同时出射两个图像，且在所述DMD芯片同时出射两个图像时，同时出射的所述两个图像经所述双远心投影镜头出射后成像在不同位置上；其中，
所述第一透镜的像侧面为凹面、物侧面为凸面，所述第二透镜的像侧面为凸面、物侧面为凸面，所述第三透镜的像侧面为凹面、物侧面为凹面，所述第四透镜的像侧面为凸面、物侧面为凸面，所述第五透镜的像侧面为凸面、物侧面为凸面，所述第六透镜的像侧面为凹面、物侧面为凹面，所述第七透镜的像侧面为凹面、物侧面为凸面，所述第八透镜的像侧面为凸面、物侧面为凸面，所述第九透镜的像侧面为凸面、物侧面为凹面。
2.根据权利要求1所述的双远心投影镜头，其特征在于，
所述等效棱镜为一转向棱镜且为一直角三棱镜，其一直角面与所述DMD芯片的出光面相对，其另一直角面与所述后组透镜的入光侧相对，其斜面的反射角度为90度，
且有，所述DMD芯片的光轴与所述前组透镜和所述后组透镜的光轴垂直。
3.根据权利要求2所述的双远心投影镜头，其特征在于，
所述双远心投影镜头的焦距为90mm，所述双远心投影镜头的总长为150mm。
4.根据权利要求3所述的双远心投影镜头，其特征在于，
所述双远心投影镜头的放大倍率为1:1，所述双远心投影镜头的相对孔径为2。
5.一种汽车的抬头显示装置，其特征在于，设置有一能够将第一图像和第二图像投影在所述汽车的前挡风玻璃上实现成像的投影光学系统，所述投影光学系统包括：
如上述权利要求1-4任一项所述的双远心投影镜头，所述双远心投影镜头配置为能够同时出射所述第一图像和所述第二图像的光束；以及，
分光装置，其光学中心设置在所述双远心投影镜头的像面上，且其入光侧朝向所述双远心投影镜头的出光侧设置；
第一反光单元，其入光侧朝向所述分光装置的第一反光侧设置；
第一镜头，其入光侧朝向所述第一反光单元的反光侧设置，其出光侧用于出射所述第一图像；
第二反光单元，其入光侧朝向所述分光装置的第二反光侧设置；
第二镜头，其入光侧朝向所述第二反光单元的反光侧设置，其出光侧用于出射所述第二图像。
6.根据权利要求5所述的抬头显示装置，其特征在于，
所述分光装置包括第一反射结构和第二反射结构，其中，所述第一反射结构用于接收并反射所述第一图像的光束，所述第二反射结构用于接收并反射所述第二图像的光束，所述第一反射结构的反光侧即为所述分光装置的第一反光侧，所述第二反射结构的反光侧即为所述分光装置的第二反光侧。
7.根据权利要求6所述的抬头显示装置，其特征在于，
所述第一反射结构和所述第二反射结构为反射镜。
8.根据权利要求6所述的抬头显示装置，其特征在于，
所述第一反射结构和所述第二反射结构为反射镜与滤波片、高反膜和/或增透镜的组合。
9.根据权利要求5-8任一项所述的抬头显示装置，其特征在于，
所述第一反光单元和所述第二反光单元为反射镜。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN216748409U (zh) * 2021-11-30 2022-06-14 歌尔光学科技有限公司 一种光学投影模组以及电子设备
CN115032798A (zh) * 2022-07-06 2022-09-09 泽景(西安)汽车电子有限责任公司 Ar-hud的远近景双光路系统和ar-hud
CN117031690B (zh) * 2023-08-02 2024-04-23 江苏泽景汽车电子股份有限公司 投影镜头、投影系统及抬头显示设备

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000039556A (ja) * 1998-07-23 2000-02-08 Fuji Photo Optical Co Ltd 投影レンズ
JP2001133687A (ja) * 1999-11-08 2001-05-18 Olympus Optical Co Ltd ズームレンズ
KR20090039386A (ko) * 2007-10-18 2009-04-22 삼성테크윈 주식회사 텔레센트릭 광학계 및 이를 구비하는 전자 부품 실장 장치
JP2012185263A (ja) * 2011-03-04 2012-09-27 Nikon Corp 撮影レンズ、この撮影レンズを有する光学機器、及び、撮影レンズの製造方法
CN103869450A (zh) * 2012-12-18 2014-06-18 广景科技有限公司 Led数字微型投影机投影镜头
WO2018121010A1 (zh) * 2016-12-30 2018-07-05 苏州苏大维格光电科技股份有限公司 一种投影物镜及三维显示装置
CN110058387A (zh) * 2019-04-01 2019-07-26 广景视睿科技（深圳）有限公司 一种双远心投影镜头及投影系统

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4757354A (en) * 1986-05-02 1988-07-12 Matsushita Electrical Industrial Co., Ltd. Projection optical system
US6147812A (en) * 1999-07-28 2000-11-14 Nittoh Kogaku K.K. Projection zoom lens system and projector apparatus
JP2002341242A (ja) * 2001-05-21 2002-11-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 投写レンズとそれを用いたプロジェクター
US7177090B1 (en) * 2005-08-05 2007-02-13 Tamron Co., Ltd. Telecentric zoom lens
JP5332686B2 (ja) * 2009-02-13 2013-11-06 セイコーエプソン株式会社 投射光学系及び投射型画像表示装置
JP5509687B2 (ja) * 2009-06-12 2014-06-04 コニカミノルタ株式会社 投影光学系
JP5513248B2 (ja) * 2010-04-28 2014-06-04 富士フイルム株式会社 投写用ズームレンズおよび投写型表示装置
US9612515B2 (en) * 2011-12-26 2017-04-04 Young Optics Inc. Projection apparatus and projection lens thereof capable of reducing focal length and aberration
CN103728821B (zh) * 2012-10-12 2015-10-28 扬明光学股份有限公司 投影装置
JP2014115456A (ja) * 2012-12-10 2014-06-26 Fujifilm Corp 撮像レンズおよび撮像レンズを備えた撮像装置
JP2013242594A (ja) * 2013-07-26 2013-12-05 Seiko Epson Corp 投射光学系及び投射型画像表示装置
CN103499877B (zh) * 2013-10-10 2016-04-27 中国科学院光电技术研究所 一种大数值孔径的投影光学系统
TWI578085B (zh) * 2014-12-24 2017-04-11 財團法人工業技術研究院 投影裝置
CN106291890A (zh) * 2015-05-14 2017-01-04 桂林电子科技大学 一种-0.1×双远心机器视觉物镜
US10795137B2 (en) * 2016-03-31 2020-10-06 Young Optics Inc. Image-space telecentric lens
CN106125305A (zh) * 2016-06-28 2016-11-16 科世达（上海）管理有限公司 一种抬头显示系统、车辆控制系统及车辆
CN106483664B (zh) * 2016-12-22 2023-08-04 深圳点石创新科技有限公司 抬头显示装置及装有该抬头显示装置的车辆
CN110462481A (zh) * 2017-03-30 2019-11-15 松下知识产权经营株式会社 投影光学系统、图像投影装置以及图像投影系统
CN108267848A (zh) * 2017-12-19 2018-07-10 苏州莱能士光电科技股份有限公司 一种高远心度的双远心光学成像系统
JP6918731B2 (ja) * 2018-02-28 2021-08-11 キヤノン株式会社 光学系及び撮像装置
JP7234498B2 (ja) * 2018-03-19 2023-03-08 株式会社リコー 投射光学系ユニット及び投射光学装置
JP7452955B2 (ja) * 2019-06-20 2024-03-19 株式会社小糸製作所 ヘッドアップディスプレイシステム
CN110646918B (zh) * 2019-08-22 2020-12-22 广景视睿科技（深圳）有限公司 一种投影镜头
CN110764339A (zh) * 2019-10-10 2020-02-07 宁波舜宇车载光学技术有限公司 多区成像设备和方法
CN111596532A (zh) * 2020-06-19 2020-08-28 深圳珑璟光电技术有限公司 一种双远心镜头及数字投影光刻系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000039556A (ja) * 1998-07-23 2000-02-08 Fuji Photo Optical Co Ltd 投影レンズ
JP2001133687A (ja) * 1999-11-08 2001-05-18 Olympus Optical Co Ltd ズームレンズ
KR20090039386A (ko) * 2007-10-18 2009-04-22 삼성테크윈 주식회사 텔레센트릭 광학계 및 이를 구비하는 전자 부품 실장 장치
JP2012185263A (ja) * 2011-03-04 2012-09-27 Nikon Corp 撮影レンズ、この撮影レンズを有する光学機器、及び、撮影レンズの製造方法
CN103869450A (zh) * 2012-12-18 2014-06-18 广景科技有限公司 Led数字微型投影机投影镜头
WO2018121010A1 (zh) * 2016-12-30 2018-07-05 苏州苏大维格光电科技股份有限公司 一种投影物镜及三维显示装置
CN110058387A (zh) * 2019-04-01 2019-07-26 广景视睿科技（深圳）有限公司 一种双远心投影镜头及投影系统

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