CN203773159U - 一种车载抬头显示*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种车载抬头显示***，包括：用于放大图像源的短距投影光学***；短距投影光学***位于成像面板与汽车的前挡风玻璃之间，短距投影光学***接收成像面板出射的图像源并将图像源投影于汽车的前挡风玻璃上；短距投影光学***包括多个同轴排列的双凸透镜、双凹透镜、弯月透镜以及胶合透镜；短距投影光学***的投射比范围为1.2至0.53，后工作距离大于10毫米，视场角大于或等于45度。通过本实用新型，能够在汽车有限空间内显示出大小适中、且清晰的图像。

Description

一种车载抬头显示***

技术领域

本实用新型涉及光电投影技术领域，特别是涉及一种车载抬头显示***。

背景技术

平视显示器（Head Up Display，HUD）是目前普遍运用在航空器上的飞行辅助仪器，平视的意思是指飞行员不需要低头就能够看到需要的重要资讯。汽车设计者借鉴飞机上的平视显示器的构思，将平视显示的方式也应用到了汽车上，设计出了车载抬头显示***，利用玻璃成像，将驾驶员所需的主要信息以图标或文字的方式投射于汽车前挡风玻璃上；通过车载抬头显示***驾驶员在抬头注意车前路况的同时，可以平视观测所需要的信息，避免了视线的偏移，增加了行车的安全性。

现有的一种车载抬头显示***，采用简单的以前挡风玻璃为反射面的一次反射结构，即直接投影的结构。这种车载抬头显示***包括车载信息采集***，通过车载信息采集***将驾驶员所需要的主要信息进行搜集，再将搜集到的信息以图标或文字的方式直接投射于汽车的前挡风玻璃上。可是这种***成像范围小，也就是说在汽车有限空间内，呈现在汽车前挡风玻璃上的图像小，不便于驾驶员观察。

现有的另一种车载抬头显示***，其应用于高端汽车上，该***通过物像关系将要显示的图像源即搜集到的信息成像于汽车前挡风玻璃外特定距离处，该***可以通过调节成像的距离将所成的图像放大；但是，随着成像距离的增大，光能损失也会增大，导致所成的图像不清晰，不便于驾驶员察看。

可见，现有的车载抬头显示***无法在汽车有限空间内显示出大小适中、且清晰的图像以便于驾驶员察看。

实用新型内容

本实用新型提供了一种车载抬头显示***，以解决目前的车载显示***存在的无法在汽车有限空间内显示出大小适中、且清晰的图像的问题。

为了解决上述问题，本实用新型公开了一种车载抬头显示***，该车载抬头显示***包括：用于放大图像源的短距投影光学***；所述短距投影光学***位于成像面板与汽车的前挡风玻璃之间，所述短距投影光学***接收成像面板出射的图像源并将所述图像源投影于所述汽车的前挡风玻璃上；所述短距投影光学***包括多个同轴排列的双凸透镜、双凹透镜、弯月透镜以及胶合透镜；所述短距投影光学***的投射比范围为1.2至0.53，后工作距离大于10毫米，视场角大于或等于45度；其中，所述后工作距离为所述短距投影光学***靠近所述成像面板的一侧与所述成像面板之间的距离。

优选地，所述短距投影光学***包括同轴顺序排列的第一双凸透镜、第二双凸透镜与双凹透镜组合成的胶合透镜、光阑、第一弯月形透镜、第二弯月形透镜和第三弯月形透镜；其中，所述胶合透镜中的第二双凸透镜位于靠近所述第一双凸透镜的一侧，所述胶合透镜中的双凹透镜位于靠近所述光阑的一侧。

优选地，所述第一双凸透镜与所述第二双凸透镜的相对面上的顶点间的距离为1.010毫米；所述胶合透镜中的双凹透镜与所述第一弯月形透镜的相对面上的顶点间的距离为6.350毫米；所述第一弯月形透镜与所述第二弯月形透镜的相对面上的顶点间的距离为0.803毫米；所述第二弯月形透镜与第三弯月形透镜的相对面上的顶点间的距离为0.204毫米。

优选地，所述第一双凸透镜的厚度为1.524毫米；所述第二双凸透镜的厚度为2.500毫米；所述双凹透镜的厚度为0.602毫米；所述第一弯月形透镜的厚度为0.762毫米；所述第二弯月形透镜的厚度为2.100毫米；所述第三弯月形透镜的厚度为2.667毫米。

优选地，所述短距投影光学***包括同轴顺序排列的第一双凸透镜、第二双凸透镜与第一双凹透镜组成的胶合透镜、第二双凹透镜、光阑、第三双凸透镜、第四双凸透镜、第一弯月形透镜、第二弯月形透镜以及第五双凸透镜；其中，组成所述胶合透镜的第二双凸透镜位于靠近所述第一双凸透镜的一侧，组成所述胶合透镜的第一双凹透镜位于靠近所述第二双凹透镜的一侧。

优选地，所述第一双凸透镜与组成所述胶合透镜的第二双凸透镜的相对面上的顶点间的距离为5.091毫米；组成所述胶合透镜的第一双凹透镜与所述第二双凹透镜的相对面上的顶点间的距离为3.051毫米；所述第二双凹透镜与所述第三双凸透镜的相对面上的顶点间的距离为6.000毫米；所述第三双凸透镜与所述第四双凸透镜的相对面上的顶点间的距离为2.423毫米；所述第四双凸透镜与所述第一弯月形透镜的相对面上的顶点间的距离为0.320毫米；所述第一弯月形透镜与所述第二弯月形透镜的相对面上的顶点间的距离为11.983毫米；所述第二弯月形透镜与所述第五双凸透镜的相对面上的顶点间的距离为0.599毫米。

优选地，所述第一双凸透镜的厚度为2.975毫米；组成所述胶合透镜的第二双凸透镜的厚度为5.671毫米，组成所述胶合透镜的第一双凹透镜的厚度为1.200毫米；所述第二双凹透镜的厚度为1.200毫米；所述第三双凸透镜与所述第四双凸透镜的厚度均为5.000毫米；所述第一弯月形透镜的厚度为3.603毫米；所述第二弯月形透镜的厚度为2.819毫米；所述第五双凸透镜的厚度为3.150毫米。

优选地，所述短距投影光学***包括同轴顺序排列的第一胶合透镜、第二双凸透镜、第二双凹透镜、光阑、第二胶合透镜、第二弯月形透镜、第三弯月形透镜、第四弯月形透镜、第五弯月形透镜以及第六弯月形透镜。其中，所述第一胶合透镜由第一双凸透镜与第一双凹透镜组成，所述第一双凸透镜位于靠近所述成像面板的一侧，所述第一双凹透镜位于靠近所述第二双凸透镜的一侧；所述第二胶合透镜由第三双凸透镜与第一弯月形透镜组成，所述第三双凸透镜位于靠近所述第二双凹透镜的一侧，所述第一弯月形透镜位于靠近所述第二弯月形透镜的一侧。

优选地，所述第一双凹透镜与所述第二双凸透镜的相对面上的顶点间的距离为0.416毫米；所述第二双凸透镜与所述第二双凹透镜的相对面上的顶点间的距离为0.800毫米；所述第二双凹透镜与所述第三双凸透镜的相对面上的顶点间的距离为3.000毫米；所述第一弯月形透镜与所述第二弯月形透镜的相对面上的顶点间的距离为1.288毫米；所述第二弯月形透镜与所述第三弯月形透镜的相对面上的顶点间的距离为0.592毫米；所述第三弯月形透镜与所述第四弯月形透镜的相对面上的顶点间的距离为1.652毫米；所述第四弯月形透镜与所述第五弯月形透镜的相对面上的顶点间的距离为3.911毫米；所述第五弯月形透镜与所述第六弯月形透镜的相对面上的顶点间的距离为0.306毫米。

优选地，所述第一双凸透镜的厚度为1.882毫米；所述第一双凹透镜的厚度为1.748毫米；所述第二双凸透镜的厚度为1.153毫米；所述第二双凹透镜的厚度为0.425毫米；所述第三双凸透镜的厚度为1.011毫米；所述第一弯月形透镜的厚度为1.087毫米；所述第二弯月形透镜的厚度为2.201毫米；所述第三弯月形透镜的厚度为2.402毫米；所述第四弯月形透镜的厚度为1.250毫米；所述第五弯月形透镜的厚度为0.708毫米；所述第六弯月形透镜的厚度为2.503毫米。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供的车载抬头显示***包括一个投射比范围为1.2至0.53，后工作距离大于10毫米，视场角大于等于45度的短距投影光学***；通过该短距投影光学***可以将成像面板出射的图像源放大投影于汽车的前挡风玻璃上。由于短距投影光学***的投射比可达到0.53，那么也就是说当短距投影光学***与汽车前挡风玻璃间的距离为0.53米时，投影到汽车前挡风玻璃上的图像宽度可达到1米；并且还可以通过调整短距投影光学***与汽车前挡风玻璃间的距离以获取宽度不同的图像，来满足驾驶员的不同需求。可见，通过本实用新型提供的车载抬头显示***可以在汽车的有限空间内显示出大小适中的图像；并且，由于本实用新型提供的车载抬头显示***是将图像投影于汽车前挡风玻璃上，相对于现有的车载抬头显示***将图像成像于汽车前挡风玻璃外特定距离处损失的光能小，所投影的图像更清晰。因此，通过本实用新型提供的车载抬头显示***，可以在汽车的有限空间内显示大小适中且清晰的图像。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例一的一种车载抬头显示***的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例二的一种短距投影光学***的结构示意图；

图3是根据本实用新型实施例三的一种短距投影光学***的结构示意图；

图4是根据本实用新型实施例四的一种短距投影光学***的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例一

参照图1，示出了根据本申请实施例一的一种车载抬头显示***的结构示意图。

如图1所示，本实施例中的车载抬头显示***包括：用于放大图像源的短距投影光学***102；短距投影光学***102位于成像面板104与汽车的前挡风玻璃106之间，短距投影光学***102接收成像面板104出射的图像源并将图像源投影于汽车的前挡风玻璃106上。

本实施例中的短距投影光学***102包括多个同轴排列的双凸透镜、双凹透镜、弯月透镜以及胶合透镜，其投射比范围为1.2至0.53，后工作距离大于10毫米，视场角大于或等于45度。

其中，后工作距离为短距投影光学***102靠近成像面板的一侧与成像面板104之间的距离；投射比为投影距离与投影的图像的宽度之比，具体应用中，投影距离即为短距投影光学***与汽车前挡风玻璃间的距离；视场角是被测目标的物象即图像源可通过短距投影光学***102的最大范围的两条边缘构成的夹角，视场角的大小决定了短距投影光学***102的视野范围，视场角越大，则短距投影光学***102的视野就越大。

在对本实施例中的车载抬头显示***进行具体安装时，可以结合汽车驾驶室构造，将整个短距投影光学***的各透镜进行组装固定，置于车内合适的位置处，一种优选的放置位置为汽车仪表盘上方，放置时使短距投影光学***的出射方向为汽车前挡风玻璃的右侧；然后再在短距投影光学***的另一侧，在短距投影光学***的后工作距离内安装成像面板；这样就可以将成像面板104上的图像源通过短距投影光学***102放大投影于汽车前挡风玻璃上。一种优选的安装成像面板的方式为，在短距投影光学***的后工作距离内安装可固定凹槽，然后将成像面板放置于凹槽中进行安装。

除了上述这种分别对短距投影光学***102以及成像面板104进行安装的方式外，本领域技术人员在设计时，还可以预先将短距投影光学***102与成像面板104进行组装，将其组装为一个整体；然后将组装后的这个整体安装到汽车驾驶室内的合适的位置进行投影。

需要说明的是，本实施例中对成像面板的材质不作具体的限制，例如成像面板可以为LCOS即硅基微晶面板，还可以为LCD即液晶显示器，还可以是其他可以显示信息的材质的面板，成像面板的主要作用就是将驾驶员所需要的主要信息进行展示即提供图像源。

通过本实施例提供的车载抬头显示***，可以将成像面板上的图像源放大投影到汽车的前挡风玻璃上。由于车载抬头显示***中的短距投影光学***的投射比可达到0.53，也就是说当短距投影光学***与汽车前挡风玻璃间的距离为0.53米时，投影到汽车前挡风玻璃上的图像宽度可达到1米，可以在短距离内投射出大画面的图像；并且还可以通过调整短距投影光学***与汽车前挡风玻璃间的距离以获取宽度不同的图像，来满足驾驶员的不同需求；因此，通过本实施例提供的车载抬头显示***可以在汽车的有限空间内显示出大小适中的图像。在显示出大小适中的图像的同时，由于本实施例提供的车载抬头显示***是将图像投影于汽车前挡风玻璃上，相对于现有的车载抬头显示***将图像成像于汽车前挡风玻璃外特定距离处损失的光能小，因此所投影的图像更清晰。可见，通过本实施例提供的车载抬头显示***，可以在汽车的有限空间内显示大小适中且清晰的图像。

实施例二

参照图2，示出了根据本申请实施例二的一种短距投影光学***的结构示意图。

本实施例中详细描述了一种车载抬头显示***中的短距投影光学***，在本实施例中对该短距投影光学***的组成，以及组成该***的各个透镜的位置、厚度、材料、曲率半径进行了具体的介绍。

本实施例中的短距投影光学***为反远距结构，其由正、负两组透镜组成，正、负两组透镜分别位于光阑的两侧与光阑同轴排列。图像源通过正组透镜进行光的会聚，再通过负组透镜进行光线的发散。

如图2所示，本实施例中的短距投影光学***包括同轴顺序排列的第一双凸透镜201、第二双凸透镜202与双凹透镜203组合成的胶合透镜、光阑204、第一弯月形透镜205、第二弯月形透镜206和第三弯月形透镜207。其中，正组透镜包括第一双凸透镜201、第二双凸透镜202与双凹透镜203组合成的胶合透镜；负组透镜包括第一弯月形透镜205、第二弯月形透镜206和第三弯月形透镜207。

胶合透镜中的第二双凸透镜202位于靠近第一双凸透镜201的一侧，胶合透镜中的双凹透镜203位于靠近光阑204的一侧。光阑距双凹透镜203面向光阑的面与第一弯月形透镜205面向光阑的一面的距离相等。

上面参照图2对短距投影光学***中的各个透镜的位置关系进行了具体的说明。下面以表的形式，对组成本实施例中的短距投影光学***的各个透镜的曲率半径、厚度、各透镜间的距离进行详细的列举。

表1为短距投影光学***的各个透镜的曲率半径、厚度、各透镜相对面上的顶点间的距离的数据表。其中，表1中的表面编号是以图2为参照标准，从第一双凸透镜201的右表面开始至第三弯月形透镜207的左表面为止依次排列的。由于胶合透镜是将两个双透镜进行胶合后组成的，因此，两个双透镜相胶合的表面是重合的，故第二双凸透镜202与双凹透镜203组合成的胶合透镜共有三个表面，即对应三个曲率半径，而其他的双透镜都对应两个曲率半径。

由于表1中已经详细的列举了各个透镜的各的各个面的曲率半径值，因此本实施例中不再一一对各个透镜的各个面的曲率半径进行描述，相关数据可以从表1的第三栏中查找获得。

表1

如表1所示，第一双凸透镜201与第二双凸透镜202的相对面上的顶点间的距离为1.010毫米；胶合透镜中的双凹透镜203与第一弯月形透镜205的相对面上的顶点间的距离为6.350毫米；第一弯月形透镜205与第二弯月形透镜206的相对面上的顶点间的距离为0.803毫米；第二弯月形透镜206与第三弯月形透镜207的相对面上的顶点间的距离为0.204毫米，光阑204位于胶合透镜中的双凹透镜203与第一弯月形透镜205之间，距两个透镜的距离均为3.175毫米。

表1中还详细列举出了各个双透镜的厚度，其中，第一双凸透镜的厚度为1.524毫米，第二双凸透镜的厚度为2.500毫米，双凹透镜的厚度为0.602毫米，第一弯月形透镜的厚度为0.762毫米，第二弯月形透镜的厚度为2.100毫米，第三弯月形透镜的厚度为2.667毫米。

表1中除了列举了各个双透镜的厚度外，还在最后一栏内列举了各个双透镜的材料；例如：透镜编号为201的材料为806.408，该数值的小数点前三位反映玻璃的折射率，小数点后三位反映玻璃的阿贝数。本领技术人员通过这样的表征可知该材料为折射率为1.806，阿贝数为40.8的玻璃材质。即小数点前三位只是折射率的小数部分，只需在这三位数的基础上增加整数1即可得到折射率；另外，小数点后三位为408则表示阿贝数为40.8，如果小数点后三位为508则表示阿贝数为50.8，在判断阿贝数时，只需在小数点后三位的前两位后增加小数点即可获得阿贝数。其他双透镜的材质也为玻璃，但折射率与阿贝数不同，具体的详细数据参见表1，再根据上述规则即可获得确定具体的折射率与阿贝数。需要说明的是，表1中的曲率半径、厚度以及距离的单位均为毫米，其中，厚度以及距离的公差范围为0.001毫米至0.1毫米，曲率半径的公差范围为0.001毫米至0.2毫米。

按照上述排列规则及参数组成的短距投影光学***的投射比为1.2，视场角为45度，后工作距离为30毫米。也就是说，图像源208位于第一双凸透镜201前方30毫米附近时，图像源208经本实施例中的短距投影光学***投影后，在距离第三弯月形透镜后方0.6米处的汽车前挡风玻璃上可以投影形成0.5米宽的图像。

通过本实施例提供的短距投影光学***，可以将图像源通过正组透镜进行光线的会聚，再通过负组透镜进行光线的发散，在仅相距0.6米远处就可以投影形成0.5米宽的图像，能够在保证图像源清晰度的情况下，实现对图像源的放大。那么包括本实施例提供的短距投影光学***的车载抬头显示***，也就能够实现在汽车有限空间内显示出大小适中、且清晰的图像以便于驾驶员察看。

实施例三

参照图3，示出了根据本申请实施例三的一种短距投影光学***的结构示意图。

本实施例中的短距投影光学***是对实施例二中的短距投影光学***的进一步优化。其也是一种反远距结构，由于反远距结构是由负的前组透镜与正的后组透镜组成，组成正、负组的双透镜有多种组合方式，那么为了获得更大的视场角以及更小的投射比就需要对正、负组的组成进行优化，优化后的短距投影光学***如图3所示。

如图3所示，本实施例中的短距投影光学***包括同轴顺序排列的第一双凸透镜301、第二双凸透镜302与第一双凹透镜303组成的胶合透镜、第二双凹透镜304、光阑305、第三双凸透镜306、第四双凸透镜307、第一弯月形透镜308、第二弯月形透镜309以及第五双凸透镜310；其中，组成胶合透镜的第二双凸透镜位于靠近第一双凸透镜的一侧，组成胶合透镜的第一双凹透镜位于靠近第二双凹透镜的一侧。光阑305距第二双凹透镜304面向光阑的面与第三双凸透镜306面向光阑的一面的距离相等。

上面参照图3对本实施例中的短距投影光学***中的各个透镜的位置关系进行了具体的说明。下面以表的形式，对组成本实施例中的短距投影光学***的各个透镜的曲率半径、厚度、各透镜间的距离进行详细的列举。

表2为短距投影光学***的各个透镜的曲率半径、厚度、各透镜相对面上的顶点间的距离的数据表。其中，表2中的表面编号是以图3为参照标准，从第一双凸透镜301的右表面开始至第五双凸透镜310的左表面为止依次排列的。由于胶合透镜是将两个双透镜进行胶合后组成的，而两个双透镜相胶合的表面是重合的，因此，第二双凸透镜302与第一双凹透镜303组成的胶合透镜共有三个表面，即对应三个曲率半径，而其他的双透镜都对应两个曲率半径。

由于表2中已经详细的列举了各个透镜的各的各个面的曲率半径值，因此本实施例中不再一一对各个透镜的各个面的曲率半径进行描述，相关数据可以从表2的第三栏中查找获得。

表2

如表2所示，第一双凸透镜301与组成胶合透镜的第二双凸透镜302的相对面上的顶点间的距离为5.091毫米；组成胶合透镜的第一双凹透镜303与第二双凹透镜304的相对面上的顶点间的距离为3.051毫米；第二双凹透镜304与第三双凸透镜306的相对面上的顶点间的距离为6.000毫米；光阑305位于第二双凹透镜304与第三双凸透镜306之间，距两个透镜的距离均为3.000毫米。第三双凸透镜306与第四双凸透镜307的相对面上的顶点间的距离为2.423毫米；第四双凸透镜307与第一弯月形透镜308的相对面上的顶点间的距离为0.320毫米；第一弯月形透镜308与第二弯月形透镜309的相对面上的顶点间的距离为11.983毫米；第二弯月形透镜309与第五双凸透镜310的相对面上的顶点间的距离为0.599毫米。

表2中还详细列举出了各个双透镜的厚度，第一双凸透镜301的厚度为2.975毫米；组成胶合透镜的第二双凸透镜302的厚度为5.671毫米，组成胶合透镜的第一双凹透镜303的厚度为1.200毫米；第二双凹透镜304的厚度为1.200毫米；第三双凸透镜306与第四双凸透镜307的厚度均为5.000毫米；第一弯月形透镜308的厚度为3.603毫米；第二弯月形透镜309的厚度为2.819毫米；第五双凸透镜310的厚度为3.150毫米。

表2中除了列举了各个双透镜的厚度外，还如表1中一样在最后一栏内列举了各个双透镜的材料。在该栏中的数据所代表的具体意义参照对表1中的相关内容的描述即可，在此不再赘述。需要说明的是表2中的曲率半径、厚度以及距离的单位也均为毫米，厚度以及距离的公差范围也为0.001毫米至0.1毫米，曲率半径的公差范围也为0.001毫米至0.2毫米。

本实施例中的短距投影光学***的长度仅为60毫米，其投射比为1，视场角为55度，后工作距离为25毫米，也就是说，短距投影光学***的物距f为25毫米。如图3所示，图像源311位于短距投影光学***的第一双凸透镜301前方25毫米附近时，图像源311经本实施例中的短距投影光学***投影后，在距离第五双凸透镜310后方0.6米处可以投影形成0.5米宽的图像。

若依据实施例一中所提到的方案那样，将本实施例中的短距投影光学***与成像面板进行组装，组装成一个整体作为车载抬头显示***，安装在汽车驾驶室内的适当位置处；那么组装后的车载抬头显示***其长度仅在85毫米左右，其结构紧凑；并且由于是将其组装后以一个整体进行安装，装调工艺简单，更易于安装携带。

通过本实施例提供的短距投影光学***，具有更大的投射比与视场角，由于在正组透镜中加入双凸透镜，更加有利于补偿负组透镜的一些剩余像差；通过本实施例提供的短距投影光学***，图像源311通过正组透镜进行光线的会聚，再通过负组透镜进行光线的发散，在保证图像清晰度的前提下，实现了对图像的放大。同时，通过本实施例提供的短距投影光学***组成的车载抬头显示***，其整体长度仅在85毫米左右结构紧凑易于携带；并且由于是将其组装后以一个整体进行安装，安装调节工艺简单；不仅能在短距离内投影出大画面的图像，还在满足驾驶员对图像需求的同时，降低了安装调节的难度。

实施例四

参照图4，示出了根据本申请实施例四的一种短距投影光学***的结构示意图。

本实施例中的短距投影光学***是对实施例二中的短距投影光学***的另一种优化方案，优化后的短距投影光学***如图4所示。

如图4所示，本实施例中的短距投影光学***包括同轴顺序排列的第一胶合透镜、第二双凸透镜403、第二双凹透镜404、光阑405、第二胶合透镜、第二弯月形透镜408、第三弯月形透镜409、第四弯月形透镜410、第五弯月形透镜411以及第六弯月形透镜412。

其中，第一胶合透镜由第一双凸透镜401与第一双凹透镜402组成，第一双凸透镜401位于靠近成像面板的一侧，即靠近图像源的一侧；第一双凹透镜402位于靠近第二双凸透镜403的一侧；第二胶合透镜由第三双凸透镜406与第一弯月形透镜407组成，第三双凸透镜406位于靠近第二双凹透镜404的一侧，第一弯月形透镜407位于靠近第二弯月形透镜408的一侧。光阑405距第二双凹透镜404面向光阑的面与第三双凸透镜406面向光阑的面的距离相等。

上面参照图4对本实施例中的短距投影光学***中的各个透镜的位置关系进行了具体的说明。下面以表的形式，对组成本实施例中的短距投影光学***的各个透镜的曲率半径、厚度、各透镜间的距离进行详细的列举。

表3为短距投影光学***的各个透镜的曲率半径、厚度、各透镜相对面上的顶点间的距离的数据表。其中，表3中的表面编号是以图4为参照标准，从第一双凸透镜401的右表面开始至第六弯月形透镜412的左表面为止依次排列的。其中，由于胶合透镜是将两个双透镜进行胶合后组成的，因此，两个双透镜相胶合的表面是重合的，故第一胶合透镜与第二胶合透镜都均有三个表面，即每个胶合透镜对应三个曲率半径，而其他的双透镜都对应两个曲率半径。

本实施例中不再一一对各个透镜的各个面的曲率半径进行描述，相关数据可以从表3的第三栏中查找获得。

表3

如表3所示，第一双凹透镜402与第二双凸透镜403的相对面上的顶点间的距离为0.416毫米；第二双凸透镜403与第二双凹透镜404的相对面上的顶点间的距离为0.800毫米；第二双凹透镜404与第三双凸透镜406的相对面上的顶点间的距离为3.000毫米；光阑405位于第二双凹透镜404与第三双凸透镜406之间，距两个透镜的距离均为1.500毫米；第一弯月形透镜407与第二弯月形透镜408的相对面上的顶点间的距离为1.288毫米；

第二弯月形透镜408与第三弯月形透镜409的相对面上的顶点间的距离为0.592毫米；第三弯月形透镜409与第四弯月形透镜410的相对面上的顶点间的距离为1.652毫米；第四弯月形透镜410与第五弯月形透镜411的相对面上的顶点间的距离为3.911毫米；第五弯月形透镜411与第六弯月形透镜412的相对面上的顶点间的距离为0.306毫米。

表3中还详细举出了各个双透镜的厚度，其中，第一双凸透镜401的厚度为1.882毫米；第一双凹透镜402的厚度为1.748毫米；第二双凸透镜403的厚度为1.153毫米；第二双凹透镜404的厚度为0.425毫米；第三双凸透镜406的厚度为1.011毫米；第一弯月形透镜407的厚度为1.087毫米；第二弯月形透镜408的厚度为2.201毫米；第三弯月形透镜409的厚度为2.402毫米；第四弯月形透镜410的厚度为1.250毫米；第五弯月形透镜411的厚度为0.708毫米；第六弯月形透镜412的厚度为2.503毫米。

表3也如表1与表2在最后一栏内列举了各个双透镜的材料。在该栏中的数据所代表的具体意义参照对表1中的相关内容的描述即可，在此不再赘述。同时，需要说明的是表3中的曲率半径、厚度以及距离的单位也均为毫米，厚度以及距离的公差范围也为0.001毫米至0.1毫米，曲率半径的公差范围也为0.001毫米至0.2毫米。

按照上述排列规则及参数组成的短距投影光学***的投射比为0.53，视场角为90度，后工作距离为13毫米。那么，如图4所示，图像源413位于短距投影光学***的第一双凸透镜401前方13毫米附近时，图像源413经本实施例中的短距投影光学***投影后，在距离第五弯月形透镜412的后方0.4米处可以投影形成0.75米宽的图像。

本实施例提供的短距投影光学***是在实施例二中所提供的短距投影光学***的基础进行优化得到的。其通过在负组透镜中加入由双凸透镜与弯月形透镜组成的胶合透镜将***进行优化，优化后的短距投影光学***的投射比减小到了0.53，视场角增大至90度。通过本实施例提供的短距投影光学***所放大的图像源形成的投影图像更加清晰，图像更宽。通过本实施例提供的短距投影光学***组成的车载抬头显示***，能够在汽车有限空间内显示出大小适中、且清晰的图像。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。以上对本实用新型所提供的一种车载抬头显示***进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种车载抬头显示***，其特征在于，包括：用于放大图像源的短距投影光学***； 

所述短距投影光学***位于成像面板与汽车的前挡风玻璃之间，所述短距投影光学***接收成像面板出射的图像源并将所述图像源投影于所述汽车的前挡风玻璃上； 

所述短距投影光学***包括多个同轴排列的双凸透镜、双凹透镜、弯月透镜以及胶合透镜；所述短距投影光学***的投射比范围为1.2至0.53，后工作距离大于10毫米，视场角大于或等于45度；其中，所述后工作距离为所述短距投影光学***靠近所述成像面板的一侧与所述成像面板之间的距离。 

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述短距投影光学***包括同轴顺序排列的第一双凸透镜、第二双凸透镜与双凹透镜组合成的胶合透镜、光阑、第一弯月形透镜、第二弯月形透镜和第三弯月形透镜； 

其中，所述胶合透镜中的第二双凸透镜位于靠近所述第一双凸透镜的一侧，所述胶合透镜中的双凹透镜位于靠近所述光阑的一侧。 

3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述第一双凸透镜与所述第二双凸透镜的相对面上的顶点间的距离为1.010毫米；所述胶合透镜中的双凹透镜与所述第一弯月形透镜的相对面上的顶点间的距离为6.350毫米；所述第一弯月形透镜与所述第二弯月形透镜的相对面上的顶点间的距离为0.803毫米；所述第二弯月形透镜与第三弯月形透镜的相对面上的顶点间的距离为0.204毫米。 

4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述第一双凸透镜的厚度为1.524毫米；所述第二双凸透镜的厚度为2.500毫米；所述双凹透镜的厚度为0.602毫米；所述第一弯月形透镜的厚度为0.762毫米；所述第二弯月形透镜的厚度为2.100毫米；所述第三弯月形透镜的厚度为2.667毫米。 

5.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述短距投影光学***包括同轴顺序排列的第一双凸透镜、第二双凸透镜与第一双凹透镜组成的胶合透镜、第二双凹透镜、光阑、第三双凸透镜、第四双凸透镜、第一弯月形 透镜、第二弯月形透镜以及第五双凸透镜； 

其中，组成所述胶合透镜的第二双凸透镜位于靠近所述第一双凸透镜的一侧，组成所述胶合透镜的第一双凹透镜位于靠近所述第二双凹透镜的一侧。 

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述第一双凸透镜与组成所述胶合透镜的第二双凸透镜的相对面上的顶点间的距离为5.091毫米；组成所述胶合透镜的第一双凹透镜与所述第二双凹透镜的相对面上的顶点间的距离为3.051毫米；所述第二双凹透镜与所述第三双凸透镜的相对面上的顶点间的距离为6.000毫米； 

所述第三双凸透镜与所述第四双凸透镜的相对面上的顶点间的距离为2.423毫米；所述第四双凸透镜与所述第一弯月形透镜的相对面上的顶点间的距离为0.320毫米；所述第一弯月形透镜与所述第二弯月形透镜的相对面上的顶点间的距离为11.983毫米；所述第二弯月形透镜与所述第五双凸透镜的相对面上的顶点间的距离为0.599毫米。 

7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述第一双凸透镜的厚度为2.975毫米；组成所述胶合透镜的第二双凸透镜的厚度为5.671毫米，组成所述胶合透镜的第一双凹透镜的厚度为1.200毫米；所述第二双凹透镜的厚度为1.200毫米；所述第三双凸透镜与所述第四双凸透镜的厚度均为5.000毫米；所述第一弯月形透镜的厚度为3.603毫米；所述第二弯月形透镜的厚度为2.819毫米；所述第五双凸透镜的厚度为3.150毫米。 

8.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述短距投影光学***包括同轴顺序排列的第一胶合透镜、第二双凸透镜、第二双凹透镜、光阑、第二胶合透镜、第二弯月形透镜、第三弯月形透镜、第四弯月形透镜、第五弯月形透镜以及第六弯月形透镜； 

其中，所述第一胶合透镜由第一双凸透镜与第一双凹透镜组成，所述第一双凸透镜位于靠近所述成像面板的一侧，所述第一双凹透镜位于靠近所述第二双凸透镜的一侧；所述第二胶合透镜由第三双凸透镜与第一弯月形透镜组成，所述第三双凸透镜位于靠近所述第二双凹透镜的一侧，所述第一弯月 形透镜位于靠近所述第二弯月形透镜的一侧。 

9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述第一双凹透镜与所述第二双凸透镜的相对面上的顶点间的距离为0.416毫米；所述第二双凸透镜与所述第二双凹透镜的相对面上的顶点间的距离为0.800毫米；所述第二双凹透镜与所述第三双凸透镜的相对面上的顶点间的距离为3.000毫米；所述第一弯月形透镜与所述第二弯月形透镜的相对面上的顶点间的距离为1.288毫米； 

所述第二弯月形透镜与所述第三弯月形透镜的相对面上的顶点间的距离为0.592毫米；所述第三弯月形透镜与所述第四弯月形透镜的相对面上的顶点间的距离为1.652毫米；所述第四弯月形透镜与所述第五弯月形透镜的相对面上的顶点间的距离为3.911毫米；所述第五弯月形透镜与所述第六弯月形透镜的相对面上的顶点间的距离为0.306毫米。 

10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，所述第一双凸透镜的厚度为1.882毫米；所述第一双凹透镜的厚度为1.748毫米；所述第二双凸透镜的厚度为1.153毫米；所述第二双凹透镜的厚度为0.425毫米；所述第三双凸透镜的厚度为1.011毫米；所述第一弯月形透镜的厚度为1.087毫米；所述第二弯月形透镜的厚度为2.201毫米；所述第三弯月形透镜的厚度为2.402毫米；所述第四弯月形透镜的厚度为1.250毫米；所述第五弯月形透镜的厚度为0.708毫米；所述第六弯月形透镜的厚度为2.503毫米。