一种抬头显示系统的制作方法

本发明实施例涉及光学投影技术领域，特别是涉及一种抬头显示系统。

背景技术：

随着科学的发展和工艺的成熟，汽车数量不断增多，交通事故也越来越多，汽车安全问题成为大家共同面临的问题。抬头显示系统(headupdisplay，hud)是指以驾驶员为中心、盲操作的多功能仪表盘，它用于把时速、导航等重要信息投影到驾驶员前面的挡风玻璃或挡风玻璃上的显示面，使驾驶员能够不低头、不转头就能看到重要信息，能够有效避免交通事故。

目前的抬头显示系统，一般包括如图1所示投影装置1、反射镜组2和显示面3，显示面3设于投影装置1上方，投影装置1出射的投影光束经过反射镜组2反射后，投射至显示面3上，从而显示投影图像。

本发明的发明人在实现本发明实施例的过程中发现：目前的抬头显示系统的显示面板上显示的投影图像通常存在畸变，使得显示效果不佳。

技术实现要素：

本发明实施例主要解决的技术问题是提供一种抬头显示系统，能够使投影光束发生偏转，从而改变投影光束入射至显示面的入射角度，从而提高显示效果。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的一个技术方案是：提供一种抬头显示系统，包括：转向透镜，用于使沿第一方向入射的投影光束偏转，以使所述投影光束沿第二方向出射，所述第一方向和所述第二方向成第一角度；成像显示面板，相对竖直方向倾斜第二角度设置，用于接收成第二角度入射的所述投影光束，并根据所述投影光束显示投影图像；所述第二角度大于所述第一角度的余角并小于或者等于90°。

可选地，所述成像显示面板相对竖直方向倾斜第三角度设置，所述第三角度等于所述第一角度时，所述第二角度为90°。

可选地，所述转向透镜包括：第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜和所述第二棱镜胶合。

可选地，所述第一棱镜和所述第二棱镜均为楔形棱镜；

所述第一棱镜的顶角为a1，所述第二棱镜的顶角为a2，所述第一角度为a，满足：a＝a1(n1-1)+a2(n2-1)；其中，n1为所述第一棱镜的折射率，n2为所述第二棱镜的折射率。

可选地，所述转向透镜为离轴透镜，所述离轴透镜的中心光轴与所述沿第一方向入射的所述投影光束具有偏离角度。

可选地，所述系统还包括：会聚透镜，设于所述转向透镜和所述成像显示面板之间，用于会聚所述转向透镜输出的所述投影光束。

可选地，所述会聚透镜的中心光轴与所述转向透镜输出的所述投影光束的中心光轴重合。

可选地，所述系统还包括：投影装置，设于所述转向透镜远离所述成像显示面板的一端，其中心光轴与所述第一方向重合，用于朝所述第一方向输出所述投影光束。

可选地，所述系统还包括：透镜组，设于所述投影装置与所述转向透镜之间，其中心光轴与所述第一方向重合，用于调整所述投影光束。

可选地，所述成像显示面板为扩散片，所述成像显示面板还用于使所述投影图像出光均匀。本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例提供一种抬头显示系统，通过转向透镜使沿第一方向入射的投影光束偏转第一角度，成像显示面板接收成第二角度入射的投影光束，并根据投影光束显示投影图像，并使得第二角度大于第一角度的余角并小于或者等于90°，能够在投影装置水平设置的前提下，使投影光束发生偏转，改变投影光束入射至显示面的入射角度，从而提高显示效果，并且抬头显示系统的各个元件可以在水平方向设置，减少了系统的空间高度。

附图说明

一个或多个实施通过与之对应的附图进行示例性说明，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表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为现有技术的抬头显示系统的结构示意图；

图2为本发明其中一实施例提供的一种抬头显示系统的结构示意图；

图3为图2的抬头显示系统的透镜组的结构示意图；

图4a为图2的抬头显示系统的投影图像成像示意图；

图4b为图2的抬头显示系统的投影图像成像示意图；

图5为本发明另一实施例提供的一种抬头显示系统的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。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例的目的，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不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例中的抬头显示系统，能够使投影光束发生偏转，从而改变投影光束入射至显示面的入射角度，从而提高显示效果。

具体地，下面将通过实施例对抬头显示系统进行阐述。

实施例一

请参阅图2，为本发明其中一实施例提供的一种抬头显示系统的结构示意图。如图2所示，抬头显示系统100包括投影装置110、透镜组120、转向透镜130、会聚透镜140和成像显示面板150。

其中，转向透镜130用于使沿第一方向入射的投影光束偏转，以使投影光束沿第二方向出射，第一方向和第二方向成第一角度a，成像显示面板150用于接收成第二角度b入射的投影光束，并根据投影光束显示投影图像，并且，第二角度b大于第一角度a的余角并小于或者等于90°。通过以上方式，能够在投影装置水平设置的前提下，使投影光束发生偏转，从而改变投影光束入射至显示面的入射角度，从而提高显示效果，并且减少了系统的空间高度。

投影装置110可以为投影仪或投影镜头或者其他可以投射投影光束的装置，例如为显示芯片和光学元件组成的模块，显示芯片能够将照明光束转换为投影光束，投影光束经过光学元件从而输出。在本实施例中，投影装置110的中心光轴与第一方向重合，投影装置110用于朝第一方向输出投影光束。

透镜组120可以包括若干个光学透镜，用于对投影光束进行发散和/或会聚，从而调整投影光束，以实现不同的投影效果，例如，缩短抬头显示系统100的光学总长度，并保证系统100的成像质量。在本实施例中，透镜组120位于投影装置110的输出方向，并设于投影装置110与转向透镜130之间，透镜组120的中心光轴与第一方向重合，透镜组120用于调整投影光束，并透射该投影光束。

可选地，如图3所示，透镜组120包括：第一透镜121、第二透镜122和第三透镜123。第一透镜121、第二透镜122和第三透镜123可以由玻璃或塑料材料制备而成，第一透镜121、第二透镜122和第三透镜123的入光面可以为球面或非球面，第一透镜121、第二透镜122和第三透镜123的出光面也可以为球面或非球面。第一透镜121、第二透镜122和第三透镜123沿透镜组120的中心光轴按照从投影装置110至转向透镜130的方向依序排列，第一透镜121、第二透镜122和第三透镜123的中心光轴重合，以使得投影装置110出射的投影光束沿第二方向依次经过第一透镜121、第二透镜122和第三透镜123。第一透镜121、第二透镜122和第三透镜123和抬头显示系统100的焦距满足：0.8<|f1/f|<1.3,0.5<|f2/f|<1.0；其中，f1为第一透镜121的焦距，f2为第二透镜122和第三透镜133组合后的焦距，f为抬头显示系统100的焦距。通过以上方式，能够有利于缩短抬头显示系统100的光学总长度，实现模组的小型化，同时保证抬头显示系统100的成像质量。当然，透镜组120还可以为七个透镜，七个透镜的中心光轴重合，以实现调整投影光束的作用。

转向透镜130可以为凸透镜、凹透镜或棱镜等等，用于使投影光束发生角度偏转。在本实施例中，转向透镜130设于透镜组120的输出方向，转向透镜130用于接收透镜组120出射的沿第一方向的投影光束，并使该投影光束偏转后沿第二方向出射。

具体地，请再参阅图1，转向透镜130包括：第一棱镜131和第二棱镜132。第一棱镜131和第二棱镜132胶合。第一棱镜131、第二棱镜132可以分别为三棱锥、四棱锥、三棱柱、四棱柱等等，在本实施例中，第一棱镜131、第二棱镜132均为楔形棱镜，第一棱镜131和第二棱镜132拼合成四方体形状。其中，第一棱镜131的顶角为a1，第二棱镜132的顶角为a2，投影光束偏转的第一角度为a，满足：

a＝a1(n1-1)+2(n2-1)；

其中，n1为第一棱镜131的折射率，n2为第二棱镜132的折射率。

需要说明的是，第一棱镜131的顶角、第二棱镜132的顶角为其三角形横截面的顶角。

在本实施例中，通过选择第一棱镜131和第二棱镜132的折射率、或第一棱镜131和第二棱镜132的顶角，能够调整投影光束偏转的第一角度a，从而调整入射至成像显示面板150的入射角度而调整投影图像的显示效果。

会聚透镜140可以为凸透镜，具有会聚光线的作用。会聚透镜140位于转向透镜130的输出方向，并设于转向透镜130和成像显示面板150之间。会聚透镜140的中心光轴在第二方向上，会聚透镜140的中心光轴与转向透镜130输出的投影光束的中心光轴重合。会聚透镜140用于会聚转向透镜130输出的投影光束，并使该投影光束输出至成像显示面板150。成像显示面板150可以为显示器、挡风玻璃或者其他显示面板，能够使投影光束成像。在本实施例中，成像显示面板150为扩散片，能够增大光的扩束角度，从而提供均匀的面光源。成像显示面板150设于会聚透镜140的输出方向，成像显示面板150用于接收成第二角度b入射的投影光束，并根据投影光束显示投影图像，并使所述投影图像出光均匀。

可选地，在一些其他实施例中，为了减少杂光对人眼的影响，成像显示面板150可以相对竖直方向向靠近转向透镜130的方向倾斜第三角度c设置，可以根据成像显示面板150倾斜的第三角度c调整转向透镜130偏转投影光束的第一角度a，从而调整投影光束入射成像显示面板150的第二角度b。例如，当成像显示面板150倾斜的第三角度为30°时，通过设置第一棱镜131和第二棱镜132的折射率，使得转向透镜130偏转投影光束的第一角度a为29°，从而使得投影光束入射成像显示面板150的第二角度b为89°，从而提高投影图像的显示效果。

需要说明的是，在本实施例中，当第二角度b大于第一角度a的余角并小于90°时，能获得较好的显示效果，但投影图像仍然为梯形(如图4a所示)。当第二角度b等于90°时，即第三角度c等于第一角度a时，能使得投影图像在成像显示面板150上的成像呈矩形(如图4b所示)，从而实现梯形校正，而获得最好的显示效果。例如，第三角度c为30°，通过选择转向透镜130，使得投影光束在转向透镜130偏转的第一角度a也为30°，从而使得投影光束在成像显示面板150上入射的第二角度为90°。

可选地，在一些其他实施例中，投影装置110和透镜组120可以省略，投影装置110和透镜组120可以用其他装置代替，只要能够投射投影光束即可。

可选地，在一些其他实施例中，当不需要会聚转向透镜130输出的投影光束时，会聚透镜140可以省略。

在本实施例中，抬头显示系统100的工作过程大致为：投影装置110朝第一方向输出投影光束，投影光束透过透镜组120,入射至转向透镜130,转向透镜130的第一棱镜131和第二棱镜132使投影光束发生角度偏转，使得投影光束偏转第一角度a从第二方向输出，投影光束经过会聚透镜140会聚后，以第二角度b入射至成像显示面板150，通过调整转向透镜130偏转的第一角度a，使得第二角度b大于第一角度的余角并小于或者等于90°。

在本实施例中，抬头显示系统100通过转向透镜130使沿第一方向入射的投影光束偏转第一角度a，成像显示面板150接收成第二角度入射的投影光束，并根据投影光束显示投影图像，并使得第二角度b大于第一角度的余角并小于或者等于90°，能够在投影装置水平设置的前提下，使投影光束发生偏转，改变投影光束入射至显示面的入射角度，从而提高显示效果，并且抬头显示系统100的各个元件可以在水平方向设置，减少了系统的空间高度。

实施例二

请参阅图5，为本发明另一实施例提供的一种抬头显示系统的结构示意图。如图5所示，与上一实施例不同的是，转向透镜130为离轴透镜133。

其中，离轴透镜133为凸透镜，离轴透镜133的中心光轴与第一方向不在同一直线上，使得离轴透镜133的中心光轴与沿第一方向入射的投影光束具有偏离角度。

在本实施例中，抬头显示系统100的工作过程大致为：投影装置110朝第一方向输出投影光束，投影光束透过透镜组120,入射至离轴透镜133,入射的投影光束偏离离轴透镜133的中心光轴一定角度，使得投影光束偏转第一角度a从第二方向输出，投影光束经过会聚透镜140会聚后，以第二角度b入射至倾斜设置的成像显示面板150，通过调整转向透镜130偏转的第一角度a，使得第二角度b大于第一角度的余角并小于或者等于90°。

在本实施例中，抬头显示系统100通过离轴透镜133使沿第一方向入射的投影光束偏转第一角度a，成像显示面板150接收成第二角度入射的投影光束，并根据投影光束显示投影图像，并使得第二角度b大于第一角度的余角并小于或者等于90°，能够在投影装置水平设置的前提下，使投影光束发生偏转，改变投影光束入射至显示面的入射角度，从而提高显示效果，并且抬头显示系统100的各个元件可以在水平方向设置，减少了系统的空间高度。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施方式，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施方式，这些实施方式不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施方式，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。