CN117270219A - 显示系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种显示系统，包括：沿成像光线的传播方向布设的像源、透镜组、第二反射镜及第三反射镜；像源用于发射成像光线，成像光线包含待显示信息；透镜组用于接收像源的成像光线，并对成像光线进行修正，修正后的成像光线入射至第二反射镜，第二反射镜将成像光线进行反射至第三反射镜，经第三反射镜反射的成像光线用于出射至外部成像装置并形成视觉虚像；其中，第三反射镜为自由曲面反射镜，第三反射镜沿第一方向的焦距f1满足：333.5206 mm≤f1≤500.2809 mm，第三反射镜沿第二方向的焦距f2满足：278.218 mm≤f2≤417.327 mm，第一方向与第二方向垂直。

Description

显示系统

技术领域

本申请涉及光电领域，更具体地，涉及一种显示系统。

背景技术

车载信息往往显示在仪表盘上，驾驶者需要低头才能看到信息，在行驶过程中会对驾驶者带来一定的安全隐患。平视显示系统（Head Up Display，简称HUD）通过光学部件将特定信息（时速、导航）投影到驾驶员平视方向上的投影面上，例如挡风玻璃，驾驶员不同低头就可以查看前方视线物以及各种特定投影信息。

传统HUD光学系统包括自由曲面反射镜和图像生成单元（Picture GenerationUnit，简称PGU），图像生成单元将图像源的图像成像到自由曲面反射镜前，再由自由曲面反射镜成虚像于汽车挡风玻璃前方。但是传统HUD光学系统是将图像源的图像经过放大在自由曲面反射镜前形成中间像，然后中间像经过自由曲面反射镜形成放大的虚像。由于传统HUD光学系统中存在中间像，自由曲面反射镜和图像生成单元的像差会积累，无法同时兼顾HUD光学系统的大视场和高分辨率。

发明内容

本申请的一些实施方式提供了可至少部分解决现有技术中存在的上述问题的显示系统。

根据本申请的一个方面，提供一种显示系统，包括：沿成像光线的传播方向布设的像源、透镜组、第二反射镜及第三反射镜；所述像源用于发射成像光线，所述成像光线包含待显示信息；所述透镜组用于接收所述像源的所述成像光线，并对所述成像光线进行修正，修正后的成像光线入射至所述第二反射镜，所述第二反射镜将所述成像光线进行反射至所述第三反射镜，经所述第三反射镜反射的成像光线用于出射至外部成像装置并形成视觉虚像；其中， 所述第三反射镜为自由曲面反射镜，所述第三反射镜沿第一方向的焦距f1满足：333.5206 mm≤f1≤500.2809 mm，所述第三反射镜沿第二方向的焦距f2满足：278.218 mm≤f2≤417.327 mm，所述第一方向与第二方向垂直。

本申请实施例通过在显示系统中设置透镜组、第二反射镜和第三反射镜，像源发出的成像光线能够通过透镜组、第二反射镜和第三反射镜直接在外部成像装置的前方形成放大的视觉虚像，在上述成像过程中，透镜组和第三反射镜都能够消除显示系统的像差，在满足显示系统的大视场角需求的同时，还能够实现高分辨率的显示效果。另外，第二反射镜的设置，能够对成像光线的光路进行转折，从而使显示系统的光路更加紧凑，利于减小显示系统的体积。

在本申请一个实施方式中，所述透镜组的焦距f3满足：51.2163mm≤f3≤76.8245mm。通过对透镜组的焦距进行合理设置，能够兼顾显示系统的大视场角与高分辨率的成像效果。

在本申请一个实施方式中，沿成像光线传播方向，所述透镜组包括：中继透镜模组和第七透镜；所述中继透镜模组的焦距f4与所述第七透镜的焦距f5满足如下关系：0.0792≤f4/f5≤0.1188。

在本申请一个实施方式中，所述中继透镜模组的焦距f4满足：24.5676 mm≤f4≤36.8514 mm。上述中继透镜模组，能够有效解决初级像差与高阶像差问题，提升系统的成像质量，从而在满足显示系统的大视场角需求的同时，还能够实现高分辨率的显示效果。

在本申请一个实施方式中，所述第七透镜的焦距f5满足：248.1581 mm≤f5≤372.2371 mm。上述第七透镜能够具有较大的口径，能够有效修正大视场角衍生出的畸变问题。

在本申请一个实施方式中，所述中继透镜模组包括：沿所述成像光线的传播方向布设的第一中继透镜子模组及第二中继透镜子模组；所述第一中继透镜子模组包括：沿所述成像光线的传播方向布设的第一透镜、第二透镜及第三透镜；所述第二中继透镜子模组包括：沿所述成像光线的传播方向布设的第四透镜、第五透镜及第六透镜；所述第一透镜与所述第六透镜之间的距离L16满足: 82.3293mm≤L16≤123.4939mm。通过上述设置，有效解决了初级像差与高阶像差问题并提升系统的成像质量。

在本申请一个实施方式中，所述第五透镜与第六透镜的边缘距离L11≤0.1mm。通过对上述透镜的距离进行合理设置，第二中继透镜子模组能够有效解决色差与球差，从而进一步提高成像质量。

在本申请一个实施方式中，所述第五透镜与第六透镜的中心距离L12＜10mm。通过对上述透镜的距离进行合理设置，第二中继透镜子模组能够有效解决色差与球差，从而进一步提高成像质量。

在本申请一个实施方式中，第四透镜和第五透镜的中心距离L2≤0.5mm。通过对上述透镜的距离进行合理设置，第二中继透镜子模组能够有效解决色差与球差，从而进一步提高成像质量。

在本申请一个实施方式中，所述透镜组还包括：第一反射镜，所述第一反射镜位于所述中继透镜模组和所述第七透镜之间的光路上。通过设置第一反射镜，第一反射镜及第二反射镜的组合使用，能够对成像光线的光路进行多次转折，使得显示系统的光路更加紧凑，有利于显示系统的小型化。

在本申请一个实施方式中，所述中继透镜模组的光轴与所述第一反射镜反射面的第一夹角θ1＜45°。

在本申请一个实施方式中，所述第二反射镜的法线与所述第七透镜的光轴之间的第二夹角θ2＜45度。

在本申请一个实施方式中，所述透镜组中包含至少一个球面透镜。通过上述设置，能够降低显示系统的体积和制造成本，提高成像质量。

在本申请一个实施方式中，所述透镜组中包含至少一个菲尼尔透镜。通过上述设置，能够进一步的降低显示系统的体积和制造成本。

在本申请一个实施方式中，所述第二反射镜为自由曲面反射镜或者平面反射镜。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。其中：

图1为相关一示例性实施方式的显示系统安装在交通工具上的示意图；

图2为本申请一实施例提供的显示系统的场景示意图；

图3为本申请另一实施例提供的显示系统的场景示意图；

图4a为一实施例提供的显示系统利用波长550mm的光线所做的场曲曲线图；

图4b为一实施例提供的显示系统利用波长550mm的光线所做畸变曲线图；

图4c为一实施例提供的显示系统的成像质量的调制传递函数曲线图。

附图标记说明：

100-像源；

200-透镜组；210-中继透镜模组；210a-第一中继透镜子模组；210b-第二中继透镜子模组；211-第一透镜；212-第二透镜；213-第三透镜；214-第四透镜；215-第五透镜；216-第六透镜；220-第七透镜；230-第一反射镜；

300-第二反射镜；

400-第三反射镜；

500-外部成像装置。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请。

图1为相关一示例性实施方式的显示系统安装在交通工具上的示意图。如图1所示，显示系统可以包括壳体110、图像生成单元120以及位于壳体110中的反射组件。其中，图像生成单元120也可以称为像源，其位于壳体110外部。壳体110中的反射组件包括曲面镜113。壳体110可以包括透明的第一表面111、1/4波片（或相位延迟器）112和曲面镜113。图像生成单元120生成包含图像信息的成像光，成像光通过1/4波片112至曲面镜113，曲面镜113将接收到的成像光反射至壳体110外部。其中，曲面镜113反射的成像光从壳体110的第一表面111透射出来，例如透射至挡风玻璃130，挡风玻璃130进一步将成像光反射到人眼，人眼可以通过挡风玻璃130看到虚像。此外，曲面镜113的凹面对成像光进行反射，图像生成单元120生成的图像可以被曲面镜113放大，用户可以看到放大的虚像。

目前的显示系统中，使用一片或者两片自由曲面反射镜对光线进行反射，在呈现在挡风玻璃上的虚像距离和视场角相同的情况下，一片或者两片自由曲面反射镜很难保证较高的放大倍率和分辨率，因此，像源的尺寸必须增加，一般情况下，需要像源的尺寸大于两英寸。但是，HUD中常用的像源一般为数字光处理（Digital Light Processing，简称DLP）、液晶显示屏（Liquid Crystal Display，简称LCD）以及微型发光二极管（Micro LightEmitting Diode Display，简称MicroLED），其像源的尺寸比较小，无法直接使用一片或者两片自由曲面反射镜形成放大的虚像。并且常用的HUD存在中间像，自由曲面反射镜的像差和图像生成单元的像差会积累，无法同时保证HUD的大视场和高分辨率。

图2为根据本申请一实施方式的显示系统的示意图。如图2所示，显示系统可以包括像源100、透镜组200、第二反射镜300及第三反射镜400。

像源100用于发射成像光线，成像光线包含待显示信息。透镜组200用于接收像源的成像光线，并对成像光线进行修正，修正后的成像光线入射至第二反射镜300，第二反射镜300将成像光线进行反射至第三反射镜400，经第三反射镜400反射的成像光线用于出射至外部成像装置500并形成视觉虚像。

其中， 第三反射镜400为自由曲面反射镜，第三反射镜400沿第一方向的焦距f1满足：333.5206≤f1≤500.2809，第三反射镜400沿第二方向的焦距f2满足：278.218≤f2≤417.327，第一方向与第二方向垂直。

在本申请示例性的实施方式中，像源100可以为DLP、LCD以及MicroLED任意一种，像源100中可以包含待显示信息。示例性地，待显示信息可以包括汽车中控台信息、辅助驾驶信息以及车况信息等，例如，车速、发送机转述、油箱油量、车胎压力、导航信息等。像源的待显示信息可以经由透镜组200、第二反射镜300及第三反射镜400，在外部成像装置500前方呈现放大的虚像。本申请的显示系统可以兼容尺寸小于1.25寸的各类像源。

在本申请示例性的实施方式中，透镜组200可以包括多个透镜，多个透镜可以依次布设在像源与第二反射镜300之间。通过对多个透镜进行合理配置，能够效的解决初级像差与高阶像差、色差及球差的问题，并且能够提升显示系统的成像质量。

示例性的，多个透镜中有至少一个透镜可以采用塑料或玻璃制成的球面透镜，从而降低显示系统的体积和制造成本，提高成像质量。或者，多个透镜中有至少一个透镜可以采用塑料或玻璃制成的菲尼尔镜片，进一步的降低显示系统的体积和制造成本。

第二反射镜300可以为平面反射镜或者曲面反射镜，位于透镜组200之后的光路上。第三反射镜400可以为曲面反射镜，位于外部成像装置500之前的光路上，并且，第三反射镜400位于第二反射镜300之后的光路中。通过对第二反射镜300和第三反射镜400进行合理设置，能够将成像光线中的待显示信息引导至目标显示位置。其中，目标显示位置可以为外部成像装置500的前方，外部成像装置500可以为车辆的前挡风玻璃。

示例性的，第三反射镜400可以为自由曲面反射镜。第三反射镜400沿第一方向的焦距f1满足：333.5206 mm≤f1≤500.2809 mm，第三反射镜400沿第二方向的焦距f2满足：278.218 mm≤f2≤417.327 mm，第一方向与第二方向垂直，且第一方向和第二方向垂直于第三反射镜400的光轴。其中，第一方向垂直于第三反射镜的光轴，第一方向可以为X轴方向，第二方向可以Y轴方向。

可选的，第三反射镜400沿第一方向的焦距f1可以为333.5206mm或375.2107mm或416.9008mm或458.5908 mm或500.2809 mm，或者为以上任意两个之间的焦距。

可选的，第三反射镜400沿第二方向的焦距f2可以为278.218 mm或312.995mm或347.7725mm或382.550mm或417.327 mm，或者为以上任意两个之间的焦距。

可选的，f2/f1＜1。例如，f2/f1可以为0.9或0.85或0.83或0.80或0.75，或者为以上任意两个之间的比值。其中，f2/f1的比值具体可以根据实际需要进行设置。

本示例中，通过将第三反射镜400设置为自由曲面反射镜，且对第三反射镜400的焦距进行合理设置，能够修正显示系统的大视场光路的球差问题，从而提升显示系统的成像质量，满足高分辨率的成像显示需求。

本申请实施例通过在显示系统中设置透镜组200、第二反射镜300和第三反射镜400，像源100发出的成像光线能够通过透镜组200、第二反射镜300和第三反射镜400直接在外部成像装置的前方形成放大的视觉虚像，在上述成像过程中，透镜组200和第三反射镜400都能够消除显示系统的像差，在满足显示系统的大视场角需求的同时，还能够实现高分辨率的显示效果。另外，第二反射镜300的设置，能够对成像光线的光路进行转折，从而使显示系统的光路更加紧凑，利于减小显示系统的体积。

在一些实施例中，透镜组200的焦距f3满足：51.2163 mm≤f3≤76.8245 mm。通过对透镜组200的焦距进行合理设置，能够兼顾显示系统的大视场角与高分辨率的成像效果。

示例性的，透镜组200的焦距f3可以为51.2163 mm或57.6184mm或 64.0204mm或70.4225mm或76.8245 mm，或者为以上任意两个之间的焦距。

在一些实施例中，沿成像光线传播方向，透镜组200包括：中继透镜模组210和第七透镜220。其中，第七透镜220设置在更为靠近第二反射镜300的光路上。中继透镜模组210设置在更为靠近像源100的光路上。中继透镜模组210包括多个透镜，多个透镜中有至少一个透镜可以采用球面透镜；或者，多个透镜中有至少一个透镜可以采用菲尼尔镜片。

在一些示例中，中继透镜模组210的焦距f4与第七透镜220的焦距f5满足如下关系：0.0792≤f4/f5≤0.1188。例如，f4/f5可以为0.0792或0.0891或0.099或0.1089或0.1188，或者为以上任意两个之间的比值。

在一些示例中，中继透镜模组210的焦距f4满足：24.5676 mm≤f4≤36.8514 mm。例如，中继透镜模组210的焦距f4可以为24.5676 mm或27.6386mm或30.7095mm或33.7805mm或36.8514 mm，或者为以上任意两个之间的焦距。

在一些示例中，第七透镜220的焦距f5满足：248.1581 mm≤f5≤372.2371 mm。例如，第七透镜220的焦距f5可以为248.1581 mm或279.1779mm或310.1976mm或341.21735mm或372.2371 mm，或者为以上任意两个之间的焦距。

本实施例中，上述第七透镜220能够具有较大的口径，能够有效修正大视场角衍生出的畸变问题，并且上述中继透镜模组210，能够有效解决初级像差与高阶像差问题，提升系统的成像质量，从而在满足显示系统的大视场角需求的同时，还能够实现高分辨率的显示效果。

在一些实施例中，中继透镜模组210包括：沿成像光线的传播方向依次布设的第一中继透镜子模组210a及第二中继透镜子模组210b。其中，第一中继透镜子模组210a设置在更为靠近像源100的光路上，第二中继透镜子模组210b设置在更为靠近第七透镜220的光路上。

示例性的，第一中继透镜子模组210a包括：沿成像光线的传播方向依次布设的第一透镜211、第二透镜212及第三透镜213。其中，第一透镜211、第二透镜212及第三透镜213的光轴重合。第一透镜211朝向像源100的表面可以为凹面，第一透镜211背离像源100的表面可以为凸面。第二透镜212面向第一透镜211的表面可以为凹面，第二透镜212背离第一透镜211的表面可以为凸面。第三透镜213面向第二透镜212的表面可以为凸面，第三透镜213背离第二透镜212的表面可以为凸面。

第二中继透镜子模组210b包括：沿成像光线的传播方向依次布设的第四透镜214、第五透镜215及第六透镜216。其中，第四透镜214、第五透镜215及第六透镜216的光轴重合。第四透镜214面向第三透镜213的表面可以为凹面，第四透镜214背离第三透镜213的表面可以为凸面。第五透镜215面向第四透镜214的表面为凸面，第五透镜215与第六透镜216相互面向的表面可以胶合，第六透镜216背离第五透镜215的表面可以为凸面。

其中，第一透镜211至第七透镜220可以为玻璃透镜，也可以为塑料透镜，本申请对此不做限制。可选的，第一透镜211、第二透镜212、第三透镜213、第四透镜214、第五透镜215及第六透镜216可以都采用球面透镜。或者，第一透镜211、第二透镜212、第三透镜213、第四透镜214、第五透镜215及第六透镜216中的一个或多个采用菲尼尔透镜， 采用球面透镜。又或者，第一透镜211、第二透镜212、第三透镜213、第四透镜214、第五透镜215及第六透镜216可以都采用菲尼尔透镜。

在一些示例中，第一透镜211与第六透镜216之间的距离L16满足: 82.3293mm≤L16≤123.4939mm。其中，距离L16可以为第一透镜211和第六透镜216的中心距离或者最大距离。例如，第一透镜211与第六透镜216之间的距离L16可以为82.3293mm或92.6205mm或102.9116mm或113.20275mm或123.4939mm，或者为以上任意两个之间的距离。

在一些示例中，第五透镜215与第六透镜216的边缘距离L11≤0.1mm。例如，第五透镜215与第六透镜216的边缘距离L11可以为0.1mm或0.09mm或0.08mm或0.07mm或0.06mm或0.05mm或0.04mm哦0.02mm或0.01mm，或者为以上任意两个之间的距离。

在一些示例中，第五透镜215与第六透镜216的中心距离L12＜10mm。例如，第五透镜215与第六透镜216的中心距离L12可以为9.5975mm或9mm或8.5mm或8mm或7mm或7.5mm或6mm或6.5mm或5mm或3.5mm或1mm，或者为以上任意两个之间的距离。

在一些示例中，第四透镜214和第五透镜215的中心距离L2≤0.5mm。例如，第四透镜214和第五透镜215的中心距离L2可以为0.5mm或0.4539mm或0.4mm或0.35mm或0.3mm或0.25mm或0.2mm或0.15mm或0.1mm或0.05mm，或者为以上任意两个之间的距离。

本实施例中，通过对上述透镜的距离进行合理设置，使得第一中继透镜子模组210a能够修正球差、畸变与像散等，第二中继透镜子模组210b能够有效解决色差与球差，从而进一步提高成像质量。

图3为本申请另一实施例提供的显示系统的场景示意图。

请参照图3，在一些实施例中，透镜组200还包括：第一反射镜230，第一反射镜230位于中继透镜模组210和第七透镜220之间的光路上。第一反射镜230可以为平面反射镜。第一反射镜230用于接收中继透镜模组210透射的成像光线并将该成像光线反射至第七透镜220。

通过设置第一反射镜230，第一反射镜230及第二反射镜300的组合使用，能够对成像光线的光路进行多次转折，使得显示系统的光路更加紧凑，有利于显示系统的小型化，可以兼顾多个应用场景，在有限的空间内安装更便捷。

在一些示例中，中继透镜模组210的光轴与第一反射镜230反射面的第一夹角θ1＜45°。示例性的，第一夹角θ1可以为44°或40°或35°或30°或25°或20°或15°或10°，或者为以上任意两个之间的角度。

在一些示例中，第二反射镜300的法线与第七透镜220的光轴之间的第二夹角θ2＜45度。示例性的，第二夹角θ2可以为44°或40°或35°或30°或25°或20°或15°或10°，或者为以上任意两个之间的角度。

本实施例中，通过对第一反射镜230和第二反射镜300的角度进行合理设置，能够通过反射镜对成像光线的光路的转折特性，使得显示系统的光路更加紧凑，有利于显示系统的小型化。

在本申请提供的一个实施例中，如图2所示，显示系统包括沿成像光线的传输方向依次布设的像源100、第一透镜211、第二透镜212、第三透镜213、第四透镜214、第五透镜215、第六透镜216、第七透镜220、第二反射镜300及第三反射镜400。其中，像源100射出的成像光线依次经过第一透镜211、第二透镜212、第三透镜213、第四透镜214、第五透镜215、第六透镜216及第七透镜220后透射至第二反射镜300，成像光线经第二反射镜300反射后入射至第三反射镜400并在经第三反射镜400反射之后透射至外部成像装置500，最终形成视觉虚像。

其中，第一透镜211、第二透镜212、第三透镜213、第四透镜214、第五透镜215、第六透镜216、第七透镜220的光轴重合。可选的，第七透镜220的光轴和第二反射镜300的法线之间的夹角可以约为40°。

在本实施例的显示系统中，通过采用第一透镜211、第二透镜212、第三透镜213、第四透镜214、第五透镜215、第六透镜216构成的中继透镜模组210，能够有效解决初级像差与高阶像差，且能够利用透过中间成像的方式使显示系统同时实现大视场和高分辨率的性能。靠近像源100的第一透镜211、第二透镜212、第三透镜213，能够修正球差、畸变与像散。靠近第一反射镜230的第四透镜214、第五透镜215、第六透镜216，能够解决色差与球差。并且第七透镜220为大口径透镜，第六透镜216和第二反射镜300之间，能够有效的修正大视场角衍生的畸变、球差、象散的问题。另外，第二反射镜300能够对成像光线的光路进行多次转折，使得显示系统的光路更加紧凑，有利于显示系统的小型化。

在本申请提供的另一个实施例中，如图3所示，显示系统包括沿成像光线的传输方向依次布设的像源100、第一透镜211、第二透镜212、第三透镜213、第四透镜214、第五透镜215、第六透镜216、第一反射镜230、第七透镜220、第二反射镜300及第三反射镜400。其中，像源100射出的成像光线依次经过第一透镜211、第二透镜212、第三透镜213、第四透镜214、第五透镜215、第六透镜216并透射至第一反射镜230，成像光线经第一反射镜230反射之后入射至第七透镜220并透射至第二反射镜300，成像光线经第二反射镜300反射后入射至第三反射镜400并在经第三反射镜400反射之后透射至外部成像装置500，最终形成视觉虚像。

其中，第一透镜211、第二透镜212、第三透镜213、第四透镜214、第五透镜215、第六透镜216的光轴重合。可选的，第六透镜216的光轴和第一反射镜230的反射面之间的夹角可以约为40°；第七透镜220的光轴和第一反射镜230的反射面之间的夹角可以约为40°。第一反射镜230的反射面和第二反射镜300的法线之间的夹角约为0°；第七透镜220的光轴和第二反射镜300的法线之间的夹角约40°。

在上述显示系统中，通过采用第一透镜211、第二透镜212、第三透镜213、第四透镜214、第五透镜215、第六透镜216构成的中继透镜模组210，能够有效解决初级像差与高阶像差，且能够实现大视场和高分辨率的性能。靠近像源100的第一透镜211、第二透镜212、第三透镜213，能够修正球差、畸变与像散。靠近第一反射镜230的第四透镜214、第五透镜215、第六透镜216，能够解决色差与球差。并且第七透镜220为大口径透镜，位于第一反射镜230和第二反射镜300之间，能够有效的修正大视场角衍生的畸变、球差、象散的问题。第一反射镜230及第二反射镜300能够对成像光线的光路进行多次转折，使得显示系统的光路更加紧凑，有利于显示系统的小型化。

下面将以图3所示的实施例对显示系统中的参数进行举例说明。

在本申请示例性的实施方式中，像源具有成像面S0，成像光线依次穿过第一透镜211的像侧面S1、第一透镜211的物侧面S2、第二透镜212的像侧面S3、第二透镜212的物侧面S4、第三透镜213的像侧面S5、第三透镜213的物侧面S6、第四透镜214的像侧面S7、第四透镜214的物侧面S8、第五透镜215的像侧面S9、第五透镜215的物侧面S10、第六透镜216的像侧面S11、第六透镜216的物侧面S12、第一反射镜230表面S13、第七透镜220的像侧面S14、第七透镜220的物侧面S15、第二反射镜300表面S16、第三反射镜400表面S17、挡风玻璃表面S18后，在物侧面形成放大的虚像。本申请的显示系统还可以包括光阑STO，光阑可根据需要设置在适当位置处。

表1示出了本申请的显示系统的基本参数表，其中，曲率半径、中心厚度的单位均为毫米（mm）。

表 1

采用上述表1中的参数的显示系统的有效焦距f为1.41 mm，视场角FOV为202°。

在本申请的显示系统中，第三反射镜400的表面S17为非球面，非球面透镜的面型可利用但不限于以下非球面公式进行限定：

（1）

其中，为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c为非球面的近轴曲率，c=1/R（即，近轴曲率c为上表1中曲率半径R的倒数）；k为圆锥系数。表2给出了可用于显示系统的非球面S17的K值、最大项数、归一化半径和系数值。

表2

图4a示出了显示系统利用波长550mm的光线所做的场曲（像面弯曲）曲线图，其中，S表示弧矢像面弯曲曲线，T表示子午像面弯曲曲线；图4b示出了显示系统利用波长550mm的光线所做畸变曲线图；图4c示出了显示系统的成像质量的调制传递函数曲线图。根据图4a至图4c可知，本实施例的显示系统具有良好的成像质量。

根据本申请示例性的实施方式，显示系统通过采用透镜组200的中继透镜模组210和第一反射镜230、第二反射镜300、第三反射构成的反射镜组，像源可以通过透镜组200和反射镜组直接在挡风玻璃前方形成放大的虚像，并且透镜组200和反射镜组可以消除显示系统的像差，保证显示系统的高分辨率和大视场角的需求。反射镜组中包含多个平面反射镜和自由曲面反射镜，使得显示系统的光路更加紧凑，有利于显示系统的小型化，可以兼顾多个应用场景，在有限的空间内安装更便捷。

可以理解的是：在附图中，为了便于说明，已稍微调整了元素的大小、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。如在本文中使用的，用语“大致”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。另外，在本申请中，各步骤处理描述的先后顺序并不必然表示这些处理在实际操作中出现的顺序，除非有明确其它限定或者能够从上下文推导出的除外。

还应理解的是，诸如“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”等表述在本说明书中是开放性而非封闭性的表述，其表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合的存在。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，其修饰整列特征，而非仅仅修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

除非另外限定，否则本文中使用的所有措辞（包括工程术语和科技术语）均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，除非本申请中有明确的说明，否则在常用词典中定义的词语应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，而不应以理想化或过于形式化的意义解释。

如上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式，并不用于限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种显示系统，其特征在于，包括：沿成像光线的传播方向布设的像源、透镜组、第二反射镜及第三反射镜；

所述像源用于发射成像光线，所述成像光线包含待显示信息；所述透镜组用于接收所述像源发射的所述成像光线，所述成像光线经所述透镜组折射后入射至所述第二反射镜，所述第二反射镜将所述成像光线进行反射至所述第三反射镜，经所述第三反射镜反射的成像光线用于出射至外部成像装置并形成视觉虚像；

其中， 所述第三反射镜为自由曲面反射镜，所述第三反射镜沿第一方向的焦距f1满足：333.5206 mm≤f1≤500.2809 mm，所述第三反射镜沿第二方向的焦距f2满足：278.218mm≤f2≤417.327 mm，所述第一方向与第二方向垂直且所述第一方向垂直于所述第三反射镜的光轴。

2. 根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述透镜组的焦距f3满足：51.2163mm≤f3≤76.8245 mm。

3.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，沿成像光线传播方向，所述透镜组包括：中继透镜模组和第七透镜；所述中继透镜模组的焦距f4与所述第七透镜的焦距f5满足如下关系：0.0792≤f4/f5≤0.1188。

4. 根据权利要求3所述的显示系统，其特征在于，所述中继透镜模组的焦距f4满足：24.5676 mm≤f4≤36.8514 mm；

所述第七透镜的焦距f5满足：248.1581 mm≤f5≤372.2371 mm。

5.根据权利要求3所述的显示系统，其特征在于，所述中继透镜模组包括：沿所述成像光线的传播方向布设的第一中继透镜子模组及第二中继透镜子模组；

所述第一中继透镜子模组包括：沿所述成像光线的传播方向布设的第一透镜、第二透镜及第三透镜；

所述第二中继透镜子模组包括：沿所述成像光线的传播方向布设的第四透镜、第五透镜及第六透镜；

所述第一透镜与所述第六透镜之间的距离L16满足: 82.3293mm≤L16≤123.4939mm。

6.根据权利要求5所述的显示系统，其特征在于，所述第五透镜与第六透镜的边缘距离L11≤0.1mm，所述第五透镜与第六透镜的中心距离L12＜10mm，第四透镜和第五透镜的中心距离L2≤0.5mm。

7.根据权利要求3所述的显示系统，所述透镜组还包括：第一反射镜，所述第一反射镜位于所述中继透镜模组和所述第七透镜之间的光路上，所述中继透镜模组的光轴与所述第一反射镜反射面的第一夹角θ1＜45°。

8.根据权利要求3所述的显示系统，其特征在于，所述第二反射镜的法线与所述第七透镜的光轴之间的第二夹角θ2＜45度。

9.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述透镜组包含至少一个球面透镜，或/和，所述透镜组包含至少一个菲涅尔透镜。

10.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述第二反射镜为自由曲面反射镜或者平面反射镜。