[發明專利]一種抬頭顯示系統的光機結構及其膠合鏡組的裝配方法

有效

• 申請號: 202110550234.3
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113219670B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 付金寶;馬俊林;張洪文
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G03B21/16;G02B7/00;G02B7/02;G02B7/182
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 魏毅宏

本發明涉及一種抬頭顯示系統的光機結構及其膠合鏡組的裝配方法，所述抬頭顯示系統的光機結構包括投影儀單元和在所述投影儀單元的投射光路上依次設置的擴散片組件、圓形透射鏡組件、反射鏡組以及膠合鏡組，所述抬頭顯示系統的光機結構采用透射式的光路設計，獲得了較大的視場面，并實現了較長的投射距離，還通過設置折返光路的方式縮短了光路，減小了尺寸維度，同時避免了多次反射造成的能量損耗，確保投射圖像的亮度和清晰度。

技術領域

本發明涉及光學精密機械結構技術領域，特別是涉及一種大視場透射式的抬頭顯示系統的光機結構及其膠合鏡組的裝配方法。

背景技術

抬頭顯示系統簡稱W-HUD(Windshield HUD)，又被叫做平行顯示系統，是指以駕駛員為中心、盲操作、多功能儀表盤。抬頭顯示系統的作用是把時速、導航等重要信息，投影到駕駛員前面的風擋玻璃上，讓駕駛員盡量做到不低頭、不轉頭就能看到時速、導航等重要的駕駛信息。W-HUD在飛機上的應用比較普遍，特別是戰斗機，但是因其十分昂貴，在汽車和輪船行業應用很有限，在汽車行業中只有在高級汽車上配套搭配。目前市場上能夠買的價格便宜的抬頭顯示產品都是投影在單獨的小屏幕上的C-HUD而不是風擋玻璃上W-HUD，這些產品雖然便宜但是無法和汽車或者輪船集成為一體，是單獨存在的。而且，無論是搭載在高級汽車上的HUD產品還是市場上獨立的HUD產品都有很多不足：由于現有的W-HUD都是反射式的光學設計，反射式的光學設計受到反射鏡尺寸限制無法得到較大視場，而且，現有的反射式W-HUD的分辨率低，圖像模糊；另外，現有的反射式W-HUD無法實現遠距離投射，如果為獲得遠距離投射和獲得較大的視場，HUD一般需要進行多次反射設計，多次反射還會造成亮度降低，圖像信息清晰度較低，而且多次反射式的結構會造成整個HUD體積非常大，無法安裝到中小型汽車上，使用范圍較為局限。

發明內容

本發明的一目的是，提供一抬頭顯示系統的光機結構及其膠合鏡組的裝配方法，所述抬頭顯示系統的光機結構采用透射式設計，結構穩定、體積小、能夠獲得較大視場且投射的圖像清晰度高。

本發明在一方面提供了一種抬頭顯示系統的光機結構，包括投影儀單元和在所述投影儀單元的投射光路上依次設置的擴散片組件、圓形透射鏡組件、反射鏡組以及膠合鏡組，所述投影儀單元包括支撐結構和設置于所述支撐結構的投影儀，所述投影儀用于投射圖像，所述擴散片組件設置在所述投影儀的投影光路中，用于對所述投影儀投射的圖像進行處理，使得圖像均勻，所述圓形透射鏡組件用于對經所述擴散片組件處理后的圖像進行透射，所述反射鏡組用于將經所述圓形透射鏡組件透射的圖像反射至所述膠合鏡組，所述膠合鏡組用于將所述反射鏡反射的圖像透射形成視場面，其中所述反射鏡組和所述膠合鏡組之間呈45°夾角設置，所述圓形透射鏡組件和所述膠合鏡組之間呈90°夾角設置。

在本發明的一實施例中，所述支撐結構包括支撐板和支撐所述支撐板的多根銅柱，多根所述銅柱之間構成所述投影儀單元的空氣流動空間，所述投影儀由多根所述銅柱支撐，并位于所述空氣流動空間內。

在本發明的一實施例中，所述投影儀單元還包括多個散熱片，多個所述散熱片設置在所述投影儀的兩邊，用于散熱。

在本發明的一實施例中，所述擴散片組件包括擴散片固定座和通過多個第一夾片固定在所述擴散片固定座內的擴散片。

在本發明的一實施例中，所述圓形透射鏡組件包括鏡座、設置于所述鏡座的裝配槽內的兩片圓形球面透鏡、設置在兩片所述圓形球面透鏡之間的隔圈以及用于壓緊固定兩片所述圓形球面透鏡的壓圈。

在本發明的一實施例中，所述反射鏡組包括反射鏡固定座和通過多個第二夾片固定在所述反射鏡固定座內的反射鏡。

在本發明的一實施例中，所述膠合鏡組為長方形膠合鏡組，用于形成長方形的視場面，所述長方形膠合鏡組包括長方形鏡座、設置于所述長方形鏡座的雙膠合透鏡以及用于將所述雙膠合透鏡固定在所述長方形鏡座上的壓板，所述雙膠合透鏡由圓形透射鏡片和長方形鏡片膠合后切割形成。