CN203673147U - 一种紧凑型抬头显示系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种紧凑型抬头显示系统，其包含：信号接口，主印刷电路板以及投影显示模块。投影显示模块包含投影单元，其控制单元调制LED光组发出不同颜色的光，再经过光调制器对LED光组发出的光进行调制，以生成对应于行车信息的图像，投影镜头对该图像投影。其中，该投影镜头包含基本投影透镜以及柱面变形镜组，该柱面变形镜组对图像进行纵向压缩。投影显示模块还包含反射镜、中继成像面和合成器，经纵向压缩的图像经反射后在中继成像面上成像并投射到合成器上，其中该合成器的竖直方向的放大率大于水平方向的放大率，以补偿柱面变形镜组对投影图像的纵向压缩。本实用新型通过采用变形镜头，从而获得了结构更加紧凑的抬头显示系统。
Description
技术领域
本实用新型属于光学成像技术领域，特别涉及一种紧凑型的车载抬头显示系统。
背景技术
车载抬头显示系统（HUD）可将行车时的重要信息（例如车速、油耗和导航等）显示在驾驶员的视野范围之内，使驾驶员不用低头就可以获得重要的驾驶信息，大大减少了由于视线转移引发交通事故的概率，增加了行车的安全性。由于驾驶舱的空间有限，抬头显示系统结构日趋紧凑，其厚度也在尽量的不断减小。然而，由于传统的抬头显示系统中用于转折光路的反射镜的尺寸过大，这一因素对抬头显示系统的紧凑型结构设计造成了限制。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服上述现有技术中缺陷，通过采用变形镜头实现画面高宽比的变化，从而获得结构更加轻巧紧凑的抬头显示系统。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种紧凑型抬头显示系统，该系统包括：信号接口，其接收行车信息；主印刷电路板，其对上述行车信息进行处理；以及投影显示模块。投影显示模块包含：投影单元，其中的控制单元根据经处理的行车信息调制LED光组发出不同颜色的光，再经过光调制器对LED光组发出的光进行调制，以生成对应于行车信息的图像，投影镜头对该图像进行投影。其中，该投影镜头包含：基本投影透镜，其对图像进行放大投影；以及柱面变形镜组，其对图像进行纵向压缩。该投影显示模块还包含：反射镜，其反射上述经纵向压缩的图像；中继成像面，上述经反射的图像在该中继成像面上成像；以及合成器，上述在中继成像面上成像的图像投射到该合成器上，并且该合成器的竖直方向的放大率大于水平方向的放大率，从而补偿上述柱面变形镜组对投影图像的纵向压缩，以形成具有正常宽高比的虚像。
上述技术方案中，柱面变形镜组由具有正光焦度的正柱面透镜和具有负光焦度的负柱面透镜组成。
上述技术方案中，柱面变形镜组的纵向压缩率为1/2，且所述合成器的竖直方向的放大率是水平方向的放大率的2倍。
上述技术方案中，柱面变形镜组放置在基本投影透镜的前端或者后端，或者放置在基本投影透镜中的任意两个透镜之间。
上述技术方案中，中继成像面为透射型或者反射型。
上述技术方案中，当中继成像面为透射型时，其出光侧设有补偿透镜，以补偿投影镜头对所述图像在水平和竖直方向不同的放大率。
上述技术方案中，LED光组由红、绿、蓝三种颜色的LED组成。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：通过变形镜头的设计，减小了子午面内的成像高度，有效的缩小了系统所需的尺寸，因此可以获得厚度更薄的抬头显示系统。
附图说明
图1是本实用新型紧凑型抬头显示系统结构示意图；
图2是本实用新型紧凑型抬头显示系统中变形投影镜头的示意图；
图3是本实用新型紧凑型抬头显示系统中变形镜组子午截面示意图；
图4是本实用新型紧凑型抬头显示系统中变形镜组弧矢截面示意图；
图5是本实用新型紧凑型抬头显示系统的光路示意图。
结合附图在其上标注以下附图标记：
100-抬头显示系统，110-信号接口，120-主印刷电路板，130-投影显示模块，131-投影单元，132-反射镜，133-中继成像面，134-合成器；
1311-基本投影透镜，1312-柱面变形镜组，1312p-正柱面透镜，1312n-负柱面透镜；
11-正柱面透镜的子午截面，12-负柱面透镜的子午截面，21-正柱面透镜的弧矢截面，22-负柱面透镜的弧矢截面。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
下面参考图1，图1为本实用新型紧凑型抬头显示系统一优选实施例的结构示意图。该紧凑型抬头显示系统100主要包括：信号接口（signal interface）110，主印刷电路板（PCB）120，投影显示模块130。其中主印刷电路板PCB主要包括：数字处理器、存储器、控制器、供电装置。其中投影显示模块130包括：投影单元（projection optics unit）131、反射镜（mirror）132、中继成像面（intermediate image plane）133和合成器（transparent combiner）134。投影单元131包括：控制单元（controller）、LED光组、照明光路（illuminationpath optics）、光调制器DMD、投影镜头。
请进一步参考图2，投影单元131中的投影镜头由基本投影透镜（primarylens）1311和柱面变形镜组（anamorphic lens）1312组成。柱面变形镜组1312位于基本投影透镜1311和反射镜132（图中未示出）之间。其中柱面变形镜组1312分别由具有正光焦度的正柱面透镜1312p和具有负光焦度的负柱面透镜1312n组成，正柱面透镜1312p在前、负柱面透镜1312n在后。在一具体实施例中，宽高比为16:9的图像源经柱面变形镜组1312投影后，纵向被压缩，中继成像面上的图像宽高比变为32:9。
请参考图3和图4，以便清楚了解本实用新型的紧凑型抬头显示系统中柱面变形镜组1312对图像的纵向压缩。如图3所示，11为具有正光焦度的正柱面透镜1312p的子午截面，12为具有负光焦度的负柱面透镜的子午截面。光线经基本投影透镜折射后在子午方向上以入射角Wt投射到负柱面透镜1312n上，再经过正柱面透镜1312p后光线的出射角为Wt′，则柱面变形镜组在子午方向的放大倍率为Γ=tanWt′/tanWt，在一具体实施例中此放大倍率为Γ=1/2，即，纵向压缩率为1/2。子午方向上整个投影镜头的放大倍率为基本投影透镜的放大倍率与柱面变形镜组在子午方向的放大倍率之积。如图4所示，21为正柱面透镜1312p的弧矢截面，22为负柱面透镜1312n的弧矢截面，在弧矢方向上它们的母线为直线，相当于平行平板，没有光焦度，因此在弧矢方向上没有放大作用，或称其放大倍率为1。弧矢方向上整个投影镜头的放大倍率为基本投影透镜的放大倍率与柱面变形镜组在弧矢方向的放大倍率之积。因而，在一具体实施例中，基本投影透镜的放大倍率为2N（随不同的放大倍率，N取不同的正值），而柱面变形镜组在子午方向的放大倍率为1/2、在弧矢方向的放大倍率为1，那么整个投影镜头在子午方向的放大倍率为1N、在弧矢方向的放大倍率为2N，即实现了纵向放大率相对于横向放大率的压缩。
需要说明的是，虽然上述实施例中柱面变形镜组放置在基本投影透镜的前端，但是这样的设置并不用以限制本实用新型。本领域技术人员根据实际情况，也可以将柱面变形镜组放置在基本投影透镜的后端或者放置在所述基本投影透镜中的任意两个透镜之间，并且同样实现整个投影镜头纵向放大率相对于横向放大率的压缩。
另外，在本实用新型的具体实施例中的中继成像面（intermediate imageplane）可为透射型或反射型。
本实用新型的紧凑型抬头显示系统在一具体实施例中的实现过程如下：信号接口110接收相关的行车信息（如车速、油耗、导航等），主印刷电路板120的数据处理器对此信息进行处理后传递给投影单元131的控制单元，控制单元调制LED光组发出不同颜色的光，再经过光调制器DMD对照明光路进行调制，生成有关行车信息（如车速、油耗、导航等文字或符号）的图像，投影镜头对此图像进行投影。投影镜头包括基本投影镜头1311和柱面变形镜组1312。经此变形镜组投影后，DMD中16:9的图像源变形为32:9的图像，即图像纵向被压缩。该柱面变形镜组1312由一组柱面透镜组成，该组透镜在子午和弧矢方向具有不同的放大倍率。柱面透镜母线为圆弧的截面平行于子午截面，即通过光轴和16:9图像源短边的截面，子午面方向上具有光焦度，使子午方向的放大率为1/2；柱面透镜母线为直线的截面平行于弧矢截面，即通过光轴和16:9图像源长边的截面，弧矢面方向上没有光焦度，对图像的放大倍率为1。因而，柱面变形镜组在水平和竖直方向具有不同的放大系数，图像源经整个变形镜头投影后，得到纵向放大率相对于横向放大率压缩1倍的图像。柱面变形镜组投影的图像经反射镜反射后成像在中继成像面上，中继成像面的图像继而投射到曲面合成器上，此合成器的竖直方向的曲率大于水平方向的曲率，即得到竖直放大率大于水平放大率，竖直放大率补偿了柱面变形镜组对投影图像的纵向压缩，即对图像进行整体放大。最终将观察到被放大了的具有正常宽高比的虚像。
为了清楚地说明本实用新型的紧凑效果，图5示出了本实用新型紧凑型抬头显示系统的光路示意图，其中实线代表只由基本投影镜头投影时，光线由投影单元131到曲面合成器134的光路走向；虚线代表在基本投影镜头前加入柱面变形镜组对投影图像进行纵向压缩后，光线由投影单元131到成像面的光路走向。从图中可以看出，当未对投影图像进行纵向压缩时，反射镜132的高度为a，整个HUD的厚度为A；当在基本投影镜头前的光路中加入柱面变形镜组对其纵向投影图像进行压缩后，反射镜132的高度为b，整个HUD的厚度为B。显然，柱面变形镜组对投影图像进行纵向压缩后，反射镜132的高度明显减小，进而解决了反射镜的大尺寸制约抬头显示系统体积无法减小的问题。
以上公开的仅为本实用新型的具体实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种紧凑型抬头显示系统，其特征在于，包含：
信号接口，其接收行车信息；
主印刷电路板，其对上述行车信息进行处理；以及
投影显示模块，其包含：
投影单元，其中的控制单元根据经处理的上述行车信息调制LED光组发出不同颜色的光，再经过光调制器对LED光组发出的光进行调制，以生成对应于上述行车信息的图像，投影镜头对该图像进行投影；其中，该投影镜头包含：
基本投影透镜，其对上述图像进行放大投影；以及
柱面变形镜组，其对上述图像进行纵向压缩；
反射镜，其反射上述经纵向压缩的图像；
中继成像面，上述经反射的图像在该中继成像面上成像；以及
合成器，上述在中继成像面上成像的图像投射到该合成器上，并且该合成器的竖直方向的放大率大于水平方向的放大率，从而补偿上述柱面变形镜组对投影图像的纵向压缩，以形成具有正常宽高比的虚像。
2.根据权利要求1所述的紧凑型抬头显示系统，其特征在于，所述柱面变形镜组由具有正光焦度的正柱面透镜和具有负光焦度的负柱面透镜组成。
3.根据权利要求1所述的紧凑型抬头显示系统，其特征在于，所述柱面变形镜组的纵向压缩率为1/2，且所述合成器的竖直方向的放大率是水平方向的放大率的2倍。
4.根据权利要求1所述的紧凑型抬头显示系统，其特征在于，所述柱面变形镜组放置在所述基本投影透镜的前端或者后端，或者放置在所述基本投影透镜中的任意两个透镜之间。
5.根据权利要求1所述的紧凑型抬头显示系统，其特征在于，所述中继成像面为透射型或者反射型。
6.根据权利要求1所述的紧凑型抬头显示系统，其特征在于，当所述中继成像面为透射型时，其出光侧设有补偿透镜，以补偿所述投影镜头对所述图像在水平和竖直方向不同的放大率。
7.根据权利要求1所述的紧凑型抬头显示系统，其特征在于，所述LED光组由红、绿、蓝三种颜色的LED组成。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105882527A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-08-24 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 一种车载信息投射系统 |
| WO2017161951A1 (zh) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 北京理工大学 | 一种组合放大倍率的成像物镜系统设计方法 |
| CN112578570A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-03-30 | 广景视睿科技（深圳）有限公司 | 一种投影光学系统及汽车的抬头显示装置 |
| WO2022143294A1 (zh) * | 2020-12-31 | 2022-07-07 | 华为技术有限公司 | 一种hud系统及车辆 |
| WO2023179246A1 (zh) * | 2022-03-21 | 2023-09-28 | 华为技术有限公司 | 一种投影镜头、投影装置、显示装置和交通工具 |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017161951A1 (zh) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 北京理工大学 | 一种组合放大倍率的成像物镜系统设计方法 |
| CN105882527A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-08-24 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 一种车载信息投射系统 |
| CN112578570A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-03-30 | 广景视睿科技（深圳）有限公司 | 一种投影光学系统及汽车的抬头显示装置 |
| WO2022143294A1 (zh) * | 2020-12-31 | 2022-07-07 | 华为技术有限公司 | 一种hud系统及车辆 |
| CN114764195A (zh) * | 2020-12-31 | 2022-07-19 | 华为技术有限公司 | 一种hud系统及车辆 |
| WO2023179246A1 (zh) * | 2022-03-21 | 2023-09-28 | 华为技术有限公司 | 一种投影镜头、投影装置、显示装置和交通工具 |
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