一种小型化HUD的光路系统的制作方法

本发明涉及hud技术领域，尤其涉及一种小型化hud的光路系统。

背景技术

目前主流的hud(抬头显示器)光路布置一般分为竖向、横向两种，且fov都在7°以内。横向光路布置有利于减小汽车内z方向的所需的布置空间。但是在大视场(fov)的情况下，横向光路布置容易与反射镜片干涉，所以目前大视场的hud(包括ar-hud，增强现实hud)几乎都采取竖直方向光路布置，但设有多个反射镜的光路系统其内部空间较大，不符合hud精简化结构设计的要求。

偏振是光的一种固有属性，偏振态是光的一个独立参数。如果要完整的描述一束光的性质，除了频率/波长，振幅/强度，传播方向之外，还需要对它的偏振态进行描述。所谓“偏振光”，是指这光的电矢量(e)的振动方向具有一定的规律。偏振状态可分为：线偏振，椭圆偏振(特殊情况下是圆偏振)。例如，对于线偏振光，它的电矢量只沿着一个方向做往复振动。而“非偏振光”，如自然光，它们的电矢量的振动是杂乱无章的，既不朝着某些相同的方向，振动时又不具有固定的时间对应关系(没有固定相位)，因此，它们的振动是随机的，没有固定规律的。在“偏振光”的概念里，为了描述振动方向的相互关系，对于最基本的线偏振光(通过它可以组合成自然光，反之亦然)，我们通常用p光和s光来区分。其中，p光表示振动方向与入射面平行的线偏振光，s光表示振动方向与入射面垂直的线偏振光。

偏振分光片(或者偏振分光棱镜)可以用来将不同偏振态的光分离或者合成，在行业内被称为pbs，不同于bs(分光镜，无区分偏振态的特性)，能把入射的非偏振光分成两束垂直的线偏光。其中p偏光完全通过，而s偏光被反射，出射方向与p光成90度角，本专利采用的偏振分光片(附图3，区别于偏振分光棱镜)的主要特点有：

1)比较轻薄，可以降低产品的重量；

2)光通过的厚度比较小，在hud工作过程中可以降低由于光的折射带来的光色散效应；

3)s1面为宽波带的偏振分光片，能够针对400nm～700nm的可见光范围内的自然光进行偏振分光；

4)对于可见光外的红外部分，可以完全透过，能够特别的对避免太阳光经过逆向光路进入tft，从而对tft进行保护；

5)s2面镀抗反射膜，光谱曲线参考图5，避免由于表面反射形成的重影现象。

技术实现要素：

本发明提供一种小型化hud的光路系统，解决的技术问题是现有采用普通反射镜的hud光路系统内部空间较大。

为解决以上技术问题，本发明提供一种小型化hud的光路系统，包括固定在发射源上方的偏振光调节模组，以及固定在所述偏振光调节模组右方的第一反射镜；

所述偏振光调节模组包括由下到上隔离固定的tft、pbs镜片和偏振光调节镜，所述发射源发出的光透过所述tft后，其中的s光经过所述pbs镜片的反射作用直接到达所述第一反射镜，其中的p光透过所述pbs镜片后到达所述偏振光调节镜全部转换成s光后折返到所述pbs镜片而进一步被反射到所述第一反射镜，从而到达风挡玻璃。

优选地，所述第一反射镜为自由曲面反射镜。

优选地，所述tft为p光tft。

优选地，所述偏振光调节镜由顶层的第二反射镜和底层的四分之一玻片(qwp)组成；到达的p光经过所述第二反射镜反射，再经过所述四分之一玻片后偏振方向旋转90°而转换为s光。

优选地，所述pbs镜片采用双层结构，一层为宽波带的偏振分光片，能够针对400nm～700nm的可见光范围内的自然光进行偏振分光，对于可见光外的红外部分完全透过；另一层为反射膜，避免由于表面反射形成的重影现象。

本发明提供的一种小型化hud的光路系统，将“pbs+偏振光调节镜(反射镜+qwp)”巧妙利用，使得发射源发出的光透过tft后，通过“pbs+偏振光调节镜(反射镜+qwp)”的组合透射及反射作用，由第一反射镜射出，“pbs+偏振光调节镜(反射镜+qwp)”的组合使得整个光路系统内部空间更小，相比用普通hud用反射镜替代“pbs+偏振光调节镜(反射镜+qwp)”组合的结构设计，其内部空间缩减了约20％。

附图说明

图1是本发明实施例提供的hud典型光路系统的结构图；

图2是本发明实施例提供的一种小型化hud的光路系统的结构图；

图3是本发明提供的图2实施例中偏振光调节镜23的光路原理图；

图4是本发明实施例提供的图1(左)与图2(右)的空间效果对比图；

图5是本发明提供的图2实施例中所述pbs镜片s2面的光谱曲线图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。

参见图1，是发明实施例提供的hud典型光路系统的结构图，在图1中，发射源1a发出的光透过tft2a后，通过普通反射镜3a的反射作用，由自由曲面反射镜4a射出，这种采用多面反射镜的hud的光路系统，因为反射镜3a的安设位置导致其内部空间较大。

为了进一步缩小内部空间，如图2所示的一种小型化hud的光路系统的结构图，本发明实施例提供一种小型化hud的光路系统，包括固定在发射源1(图中未示出)上方的偏振光调节模组2，以及固定在所述偏振光调节模组2右方的第一反射镜3；

所述偏振光调节模组2包括由下到上隔离固定的tft21、pbs镜片22和偏振光调节镜23，所述发射源1发出的光透过所述tft21后，其中的s光经过所述pbs镜片22的反射作用直接到达所述第一反射镜3，其中的p光透过所述pbs镜片22后到达所述偏振光调节镜23全部转换成s光后折返到所述pbs镜片22而进一步被反射到所述第一反射镜3，从而到达风挡玻璃4。

优选地，所述第一反射镜3为自由曲面反射镜。

优选地，所述tft21为p光tft21，透过所述tft21的为p偏振光(简称p光)。

优选地，参见图3，是本发明提供的图1实施例中偏振光调节镜23的光路原理图。所述偏振光调节镜23由顶层的第二反射镜23a和底层的四分之一玻片23b(qwp)组成；到达的p光经过所述第二反射镜23a反射，再经过所述四分之一玻片23b后偏振方向旋转90°而转换为s光。

优选地，所述pbs镜片采用双层结构，一层为宽波带的偏振分光片s1，能够针对400nm～700nm的可见光范围内的自然光进行偏振分光，对于可见光外的红外部分完全透过，能够特别的对避免太阳光经过逆向光路进入tft21，从而对tft21进行保护；另一层为镀的抗反射膜s2，避免由于表面反射形成的重影现象。

本发明实施例提供的一种小型化hud的光路系统，将“pbs+偏振光调节镜(反射镜23a+qwp)”巧妙利用，使得发射源1发出的光透过tft21后，通过“pbs+偏振光调节镜(反射镜23a+qwp)”的组合反射作用，由第一反射镜3射出，“pbs+偏振光调节镜(反射镜23a+qwp)”的组合使得整个光路系统内部空间更小，相比用普通hud用普通反射镜3a替代“pbs+偏振光调节镜(反射镜23a+qwp)”组合的结构设计，其内部空间缩减了约20％，可参见图4的效果对比图。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。