一种投影镜头及车载抬头显示系统的制作方法

本技术涉及光学投影成像，具体涉及一种投影镜头及车载抬头显示系统。

背景技术：

1、抬头显示(hud)技术是一种可将仪表盘上的速度、油量、导航等重要信息投射到驾驶员前方的投影显示技术。该技术最先被运用在航空上，随着科学技术的发展，汽车行业也开始使用了抬头显示技术，当前用于车载的抬头显示技术主要是风挡抬头显示(whud)和增强现实抬头显示(ar-hud)。ar-hud由于能够将外界信息与车载信息融合，通过虚拟标识，可以实时显示距离下个路口转弯处的距离信息，且随着自由曲面技术的发展以及相关工艺的成熟，ar-hud可以做到更到视场角(fov)和更大的虚像距离(vid)。图像生成单元(pgu)是hud的核心部件，当前用于ar-hud的pgu大多主要来自美国德州仪器的数字光处理(dlp)技术，在数字微镜芯片(dmd)上集成数十万个超微型镜片，通过投影镜头可将dmd芯片上的图像信息投影到扩散片上，再经过hud的曲面镜进行放大最终到达人眼。

2、由于汽车内部空间限制，投影镜头的投影距离需要控制在0.1m左右才能满足使用需求，现有技术中，投影镜头通常采用球面透镜和非球面透镜的组合，由于非球面透镜曲面复杂，相较于球面透镜加工制造成本更高，导致投影镜头生产成本较高；且由于大多非球面透镜采用树脂材料加工，会导致其不耐高温，影响投影成像质量。

技术实现思路

1、本实用新型的第一目的在于：针对现有技术中车载hud的投影镜头通常包含非球面透镜，加工制造成本较高，导致投影镜头生产成本较高的问题，提供一种投影镜头；本实用新型的第二目的是提供一种车载抬头显示系统。

2、为了实现上述第一目的，本实用新型采用的技术方案为：

3、一种投影镜头，包括从投影面至图像发出端依次排列的投影物镜前组、光阑、投影物镜后组、分光器件和像源，投影物镜前组包括从投影面至图像发出端依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，投影物镜后组包括从投影面至图像发出端依次排列的双胶合透镜、第五透镜和第六透镜；投影物镜前组具有负光焦度，投影物镜后组具有正光焦度；上述任一透镜的两侧侧面均为球面；投影镜头的投影距离为80mm～130mm。

4、采用前述技术方案的本实用新型，通过设置上述结构及排布方式的像源、分光器件、光阑和若干透镜，使得投影镜头的投影距离为80mm～130mm，满足车载hud中投影距离的要求，并且任一透镜的两侧侧面均为球面，即本投影镜头中不含有非球面透镜，相比于现有技术中车载hud的投影镜头通常包含非球面透镜，加工制造成本较高，导致投影镜头生产成本较高的问题，本实用新型的投影镜头中不含有非球面透镜，加工制造成本更低，从而降低了投影镜头的生产成本。

5、进一步的，第一透镜为双凹透镜，第二透镜、第三透镜和第六透镜为弯月凸透镜，第四透镜和双胶合透镜为弯月凹透镜，第五透镜为双凸透镜；第二透镜和第六透镜的凸出侧朝向光阑，第三透镜、第四透镜和双胶合透镜的凹陷侧朝向光阑。

6、进一步的，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、双胶合透镜、第五透镜和第六透镜均为玻璃材质；透镜均采用玻璃材质，具有耐高温和低温的特性，使得不论是在高温还是低温环境下，本投影镜头均能保证稳定的投影成像质量。

7、进一步的，所述第一透镜至像源的距离不大于50mm；使得投影镜头的长度较短，占据空间较小。

8、进一步的，所述投影镜头的焦距为12.9mm～13.3mm。

9、进一步的，所述双胶合透镜包括相胶合的第七透镜和第八透镜，所述第七透镜为双凹透镜，所述第八透镜为双凸透镜；如此设置，两者的胶合面为一球面，而非平面，在实际生产中便于胶合。

10、进一步的，所述第一透镜的焦距范围为-25mm～-22mm，所述第二透镜的焦距范围为53mm～56mm，所述第三透镜的焦距范围为18mm～21mm，所述第四透镜的焦距范围为-31mm～-28mm，所述第五透镜的焦距范围为20mm～22mm，所述第六透镜的焦距范围为22mm～24mm，所述第七透镜的焦距范围为-8mm～-6mm，所述第八透镜的焦距范围为11mm～13mm。

11、为实现第二目的，本实用新型采用如下技术方案：

12、一种车载抬头显示系统，包括上述投影镜头。

13、相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：投影镜头中不含有非球面透镜，加工制造成本更低，从而降低了投影镜头的生产成本；透镜均采用玻璃材质，具有耐高温和低温的特性，使得不论是在高温还是低温环境下，本投影镜头均能保证稳定的投影成像质量；投影镜头的长度较短，占据空间较小；投影镜头的投影像素高、畸变小，投影质量好；车载抬头显示系统具有与前述投影镜头相同的技术效果。

技术特征：

1.一种投影镜头，其特征在于：包括从投影面至图像发出端依次排列的投影物镜前组、光阑(5)、投影物镜后组、分光器件(9)和像源(11)，投影物镜前组包括从投影面至图像发出端依次排列的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)和第四透镜(4)，投影物镜后组包括从投影面至图像发出端依次排列的双胶合透镜(6)、第五透镜(7)和第六透镜(8)；投影物镜前组具有负光焦度，投影物镜后组具有正光焦度；上述任一透镜的两侧侧面均为球面；投影镜头的投影距离为80mm～130mm。

2.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于：第一透镜(1)为双凹透镜，第二透镜(2)、第三透镜(3)和第六透镜(8)为弯月凸透镜，第四透镜(4)和双胶合透镜(6)为弯月凹透镜，第五透镜(7)为双凸透镜；第二透镜(2)和第六透镜(8)的凸出侧朝向光阑(5)，第三透镜(3)、第四透镜(4)和双胶合透镜(6)的凹陷侧朝向光阑(5)。

3.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于：所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、双胶合透镜(6)、第五透镜(7)和第六透镜(8)均为玻璃材质。

4.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于：所述第一透镜(1)至像源(11)的距离不大于50mm。

5.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于：所述投影镜头的焦距为12.9mm～13.3mm。

6.根据权利要求1所述的投影镜头，其特征在于：所述双胶合透镜(6)包括相胶合的第七透镜(61)和第八透镜(62)，所述第七透镜(61)为双凹透镜，所述第八透镜(62)为双凸透镜。

7.根据权利要求6所述的投影镜头，其特征在于：所述第一透镜(1)的焦距范围为-25mm～-22mm，所述第二透镜(2)的焦距范围为53mm～56mm，所述第三透镜(3)的焦距范围为18mm～21mm，所述第四透镜(4)的焦距范围为-31mm～-28mm，所述第五透镜(7)的焦距范围为20mm～22mm，所述第六透镜(8)的焦距范围为22mm～24mm，所述第七透镜(61)的焦距范围为-8mm～-6mm，所述第八透镜(62)的焦距范围为11mm～13mm。

8.一种车载抬头显示系统，其特征在于：包括权利要求1-7中任一项所述的投影镜头。

技术总结
本技术涉及一种投影镜头及车载抬头显示系统，投影镜头包括从投影面至图像发出端依次排列的投影物镜前组、光阑、投影物镜后组、分光器件和像源，投影物镜前组包括从投影面至图像发出端依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，投影物镜后组包括从投影面至图像发出端依次排列的双胶合透镜、第五透镜和第六透镜；投影物镜前组具有负光焦度，投影物镜后组具有正光焦度；上述任一透镜的两侧侧面均为球面；投影镜头的投影距离为80mm～130mm，相比于现有技术，本技术的投影镜头中不含有非球面透镜，加工制造成本更低，从而降低了投影镜头的生产成本；车载抬头显示系统具有前述结构的投影镜头，并具有相同的技术效果。

技术研发人员：龚鹏,余乐
受保护的技术使用者：重庆利龙中宝智能技术有限公司
技术研发日：20230928
技术公布日：2024/4/24