本實(shí)用新型車(chē)載光學(xué)成像
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種消重影車(chē)載投影鏡頭。
背景技術(shù)：
：隨著智能化安全駕駛技術(shù)的不斷發(fā)展，車(chē)載抬頭顯示系統(tǒng)將智能化和安全駕車(chē)相結(jié)合，已經(jīng)進(jìn)入了許多高檔汽車(chē)中。如何提高投影圖像大小和投影距離，如何改善投影圖像的圖像質(zhì)量，已經(jīng)成為大家關(guān)注的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的前裝抬頭顯示系統(tǒng)由于體積龐大，并且必須與之相應(yīng)的前擋玻璃相比配才能獲得良好的成像質(zhì)量，否則會(huì)應(yīng)前擋玻璃不匹配而帶來(lái)重影、畸變過(guò)大等無(wú)法令人滿意的投影圖像，這種投影效果不僅不能提高駕車(chē)的安全性，反而會(huì)影響駕駛員開(kāi)車(chē)質(zhì)量。而本實(shí)用新型發(fā)明能夠很好的解決投影圖像的重影問(wèn)題，提高投影圖像的成像質(zhì)量。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：基于此，本實(shí)用新型提出了一種消除車(chē)載抬頭顯示系統(tǒng)中重影現(xiàn)象的一種投影鏡頭，以提高車(chē)載抬頭顯示投影圖像的質(zhì)量。根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種消重影車(chē)載投影鏡頭，所述消重影車(chē)載投影鏡頭由消重影透鏡反射鏡組和投影光機(jī)組組成，所述消重影透鏡反射鏡組從人眼到虛像方向依次包括具有負(fù)光焦度的凹面反射鏡和具有負(fù)光焦度的彎月形半透半反鏡，所述投影光機(jī)組從人眼到虛像方向依次包括平面散射面、平面反射鏡和DLP投影光機(jī)，該消重影車(chē)載投影鏡頭滿足條件式：6.7＜f11/f12＜6.81.016＜R121/R122＜1.017其中，f11為凹面反射鏡的焦距，f12為彎月形半透半反鏡的焦距，R121為彎月形半透半反鏡前表面曲率半徑，R122為彎月形半透半反鏡后表面曲率半徑。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述凹面反射鏡為平凹透鏡，凹面鍍有高反射率的鋁膜，凹面朝向散射面，平面朝向人眼。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述彎月形半透半反鏡為前后兩個(gè)曲率不一樣的凹凸薄透鏡，凹面鍍有半透半反膜，凹面朝向散射面，凸面朝向虛像面。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述平面散射面與底部垂直，并且兩面都是平面；所述平面反射鏡與抬頭顯示系統(tǒng)底部垂直，并且與光軸成45°夾角，朝向散射面的平面鍍有高反射率鋁膜。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述DLP光機(jī)光軸方向與平面散射面平行，并沿光軸前后移動(dòng)DLP光機(jī)調(diào)節(jié)散射面上投影圖像的大小。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述凹面反射鏡、彎月形半透半反鏡和平面反射鏡的傾斜角度滿足條件式：7°≤θ11≤9°8°≤θ12≤10°θ22＝45°其中，θ11為凹面反射鏡的傾斜角，建議θ11取8°，θ12為彎月形半透半反鏡的傾斜角，建議θ12取9°，θ22平面反射鏡的傾斜角。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述投影光機(jī)組通過(guò)45°傾斜的平面反射鏡將光機(jī)圖像投影在平面散射面上，光機(jī)的位置位于平面散射面的右前方，整個(gè)投影光機(jī)組的長(zhǎng)度小于40mm。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述消重影車(chē)載投影鏡頭虛像像面上的RMS光斑半徑小于150um；所述消重影車(chē)載投影鏡頭虛像像面上的相對(duì)畸變小于0.5％；所述消重影車(chē)載投影鏡頭虛像像面上在對(duì)比度為0.2時(shí)的分辨率為0.5mm。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述消重影車(chē)載投影鏡頭用于車(chē)載抬頭顯示系統(tǒng)。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的車(chē)載投影鏡頭主要由消重影透鏡反射鏡組和投影光機(jī)組組成，其中消重影透鏡反射鏡組主要由具有負(fù)光焦度的凹面反射鏡和具有負(fù)光焦度的彎月形半透半反鏡，負(fù)光焦度的凹面反射鏡將平面散射面上的投影圖像放大后反射到具有負(fù)光焦度的彎月形半透半反鏡上，由于彎月形半透半反鏡前后兩表面的曲率半徑不一樣，通過(guò)合理設(shè)計(jì)者兩個(gè)曲率半徑，使得經(jīng)凹面反射鏡鏡反射后的圖像，再經(jīng)半透半反鏡的前后兩個(gè)表面反射后的像面到人眼的距離相等，從而消除了由于半透半反鏡玻璃的厚度帶來(lái)的重影現(xiàn)象，提高了車(chē)載抬頭顯示的投影質(zhì)量。本實(shí)用新型通過(guò)一個(gè)球面反射鏡和一個(gè)球面彎月形半透半反鏡將投影圖像放大，投影在距離駕駛員眼睛2.5m處的位置，投影圖像大小為15寸。本實(shí)用新型透鏡和反射鏡的面型都采用球面，大大減小了制造加工難度和成本；本實(shí)用新型采用平面反射鏡對(duì)投影光路進(jìn)行折疊大大縮小了抬頭顯示系統(tǒng)的尺寸，便于適應(yīng)不同款式的車(chē)型。附圖說(shuō)明圖1為本實(shí)用新型實(shí)施的車(chē)載抬頭顯示系統(tǒng)的光路示意圖。標(biāo)識(shí)說(shuō)明：1-DLP光機(jī)；2-平面反射鏡；3-平面散射面；4-凹面反射鏡；5-彎月形半透半反鏡；6-車(chē)載抬頭顯示系統(tǒng)。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施的消重影車(chē)載投影鏡頭子午截面示意圖。標(biāo)識(shí)說(shuō)明：11-凹面反射鏡；12-彎月形半透半反鏡；21-平面散射面；22-平面反射鏡鏡；23-DLP光機(jī)。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施的消重影車(chē)載投影鏡頭弧矢截面示意圖。標(biāo)識(shí)說(shuō)明：11-凹面反射鏡；12-彎月形半透半反鏡；21-平面散射面；22-平面反射鏡鏡；23-DLP光機(jī)。圖4為本實(shí)用新型的消重影車(chē)載投影鏡頭像面上的傳遞函數(shù)圖。圖5為本實(shí)用新型的消重影車(chē)載投影鏡頭像面上的RMS光斑圖。圖6為本實(shí)用新型的消重影車(chē)載投影鏡頭像面上的畸變圖。具體實(shí)施方式為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型所采取的技術(shù)手段及取得的效果，下面結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，進(jìn)行清楚和完整的描述。如圖1所示為車(chē)載抬頭顯示系統(tǒng)，DLP光機(jī)投影在平面反射鏡鏡上，平面反射鏡將圖像反射到平面散射面上，在平面散射面上形成微小的投影圖像，平面散射面上微小的投影圖像經(jīng)凹面反射鏡放大后反射到彎月形半透半反鏡上，再反射到人眼，由于反射到人眼的光是發(fā)散的，人眼透過(guò)彎月形半透半反鏡看到被放大的虛像。如圖2和圖3所示，消重影車(chē)載投影透鏡由消重影透鏡反射鏡組和投影光機(jī)組組成，且從人眼到投影虛像面方向依次包含：具有負(fù)光焦度的凹面反射鏡11，平面散射面21，平面反射鏡22，DLP光機(jī)23，具有負(fù)光焦度的彎月形半透半反鏡12。在消重影透鏡反射鏡組1中：具有負(fù)光焦度的凹面反射鏡11，該反射鏡為平凹透鏡，凹面鍍有高反射率的鋁膜，且凹面朝向平面散射面，平面朝向人眼方向，凹面反射鏡的傾斜角度可以在7°～9°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，建議選用8°的傾斜角；具有負(fù)光焦度的彎月形半透半反鏡12，該透鏡為凹凸透鏡，凹面鍍有半透半反膜，保證一部風(fēng)光反射和一部分光能透過(guò)，且凹面朝向平面散射面，凸面朝向虛像方向，彎月形半透半反鏡可以在8°～10°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，建議選用9°的傾斜角。在投影光機(jī)組2中：平面散射面21，主要作為中繼平面，將投影光機(jī)投出來(lái)的圖像顯示出來(lái)，并作為新的圖像源，讓消重影透鏡反射鏡組放大成像，平面散射面與抬頭顯示系統(tǒng)底部垂直。平面反射鏡22，主要轉(zhuǎn)折投影光路，縮短投影光機(jī)組的長(zhǎng)度，平面反射鏡與抬頭顯示系統(tǒng)底部垂直，并且與光軸保證45°夾角，在朝向光機(jī)和平面散射面的平面鍍有高反射率的鋁膜。DLP光機(jī)23，投影顯示圖像，DLP光機(jī)底部平面與抬頭顯示系統(tǒng)底部平面平行。消重影車(chē)載投影鏡頭滿足如下條件：6.7＜f11/f12＜6.81.016＜R121/R122＜1.0177°≤θ11≤9°8°≤θ12≤10°θ22＝45°其中，f11為凹面反射鏡的焦距，f12為彎月形半透半反鏡的焦距，R121為彎月形半透半反鏡前表面曲率半徑，R122為彎月形半透半反鏡后表面曲率半徑。θ11為凹面反射鏡的傾斜角，建議θ11取8°，θ12為彎月形半透半反鏡的傾斜角，建議θ12取9°，θ22平面反射鏡的傾斜角。消重影車(chē)載投影鏡頭各光學(xué)元件滿足表1的條件。表中R為對(duì)應(yīng)表面的曲率半徑，T為對(duì)應(yīng)表面到后一表面的軸上距離，nd為對(duì)應(yīng)透鏡對(duì)d光的折射率，vd為光在對(duì)應(yīng)鏡頭的阿貝數(shù)，為對(duì)應(yīng)表面的傾斜角。表1：表面面型R(mm)T(mm)ndvdθ(°)說(shuō)明1平面∞-144.121---平面散射面2球面4657.421163.35--8凹面反射鏡鏡3球面-675.81651.56864.29半透半反鏡凹面4球面-686.9-744.618---半透半反鏡凸面5平面∞2499.006---人眼6平面∞----像面圖4、圖5、圖6分別為本實(shí)用新型消重影車(chē)載投影鏡頭像面上的傳遞函數(shù)、RMS光斑半徑和畸變曲線?？傮w而言，本實(shí)用新型消重影車(chē)載投影鏡頭的虛像像面上在對(duì)比度為0.2時(shí)分辨率為0.5mm；虛像像面上的RMS光斑半徑小于150um；虛像像面上的相對(duì)畸變小于0.5％。可以看出，鏡頭設(shè)計(jì)合理平衡了像差，鏡頭設(shè)計(jì)滿足人眼的極限分辨率，并且消除了重影現(xiàn)象，大大提高了投影鏡頭的成像質(zhì)量。本實(shí)用新型實(shí)施應(yīng)用于車(chē)載抬頭顯示系統(tǒng)，不僅大大減小了車(chē)載抬頭顯示系統(tǒng)的生產(chǎn)加工難度和成本，而且消除了重影現(xiàn)象，大大提升了投影虛像的質(zhì)量。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3