本实用新型专利技术公开了基于菲涅尔透镜组的抬头显示装置，包括图像源和菲涅尔透镜组，菲涅尔透镜组包括至少一片正光焦度菲涅尔透镜和至少一片负光焦度菲涅尔透镜，所有的正光焦度菲涅尔透镜和负光焦度菲涅尔透镜均位于同一光轴上，沿光线射入方向，负光焦度菲涅尔透镜与图像源之间设有至少一片正光焦度菲涅尔透镜。解决目前抬头显示装置体积大且存在色差的问题。相对于传统透镜体积更小，从而实现缩小整个系统体积并且消除色差的目的，而且由于采用的是菲涅尔透镜，在制造难度上，比光波导系统更加容易实现，也有利于降低成本。因此，采用该结构的菲涅尔透镜组方案的抬头显示装置，可以使用较大口径的菲涅尔透镜，易于实现大视场角和较小的色差。角和较小的色差。角和较小的色差。
【技术实现步骤摘要】
基于菲涅尔透镜组的抬头显示装置
[0001]本技术涉及显示设备，具体涉及基于菲涅尔透镜组的抬头显示装置。
技术介绍
[0002]抬头显示设备经常被应用于汽车、飞机等交通工具上，用以显示当前交通工具的一些运行状态。但是由于抬头显示设备需要安装的位置一般处于仪表台等空间狭小的地方，因此整个抬头显示设备的体积就必须要缩小，但是又要显示尽量大的图像，需要尽可能大的视场角。为了实现上述目的，现有很多抬头显示设备会采用光波导结构的显示方案，但是光波导方案存在严重的色差，并且加工工艺较为复杂，使得整个抬头显示装置的价格居高不下。
技术实现思路
[0003]本技术的目的在于提供基于菲涅尔透镜组的抬头显示装置，能够解决现有抬头显示设备要小体积同时获得大视场角的情况下，存在色差并且工艺复杂的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]基于菲涅尔透镜组的抬头显示装置，包括图像源、设置在图像源发出光线光路上的菲涅尔透镜组，所述菲涅尔透镜组包括至少一片正光焦度菲涅尔透镜和至少一片负光焦度菲涅尔透镜，所有的正光焦度菲涅尔透镜和负光焦度菲涅尔透镜均位于同一光轴上，按光线射入方向，所述负光焦度菲涅尔透镜下游设有至少一片正光焦度菲涅尔透镜。
[0006]优选的，所述正光焦度菲涅尔透镜和负光焦度菲涅尔透镜均为单面菲涅尔透镜。单面菲涅尔透镜加工难度低，有利于降低成本，并且可以减轻单片透镜的重量，利于系统布置。
[0007]优选的，按光线射入方向，所述菲涅尔透镜组包括依次设置的负光焦度菲涅尔透镜、第二正光焦度菲涅尔透镜和第一正光焦度菲涅尔透镜。由三片单面菲涅尔透镜组成菲涅尔透镜组，降低菲涅尔透镜组的结构难度并且由一片正光焦度菲涅尔透镜和一片负光焦度菲涅尔透镜实现缩小系统体积和矫正色差的目的，而另一片正光焦度菲涅尔透镜用于提高整个系统的光焦度，从而实现大系统视场角的目的。
[0008]优选的，所述第一正光焦度菲涅尔透镜的光焦度为φ1，所述第二正光焦度菲涅尔透镜的光焦度为φ2，第一正光焦度菲涅尔透镜与第二正光焦度菲涅尔透镜之间的间隔为d，菲涅尔透镜组的光焦度为φ，φ＝φ1+φ2
‑
dφ1φ2。用于计算整个系统的光焦度，选择合适光焦度的两片正光焦度菲涅尔透镜，并且控制两片正光焦度菲涅尔透镜之间的间距。
[0009]优选的，按光线射入方向，所述菲涅尔透镜组包括依次设置的第二正光焦度菲涅尔透镜、负光焦度菲涅尔透镜和第一正光焦度菲涅尔透镜。另一种菲涅尔透镜组中菲涅尔透镜排列方式，具有小体积并且能消色差，适用于小视场角系统中。
[0010]优选的，所述第一正光焦度菲涅尔透镜的焦距为f1，所述第二正光焦度菲涅尔透镜的焦距为f2，所述负光焦度菲涅尔透镜的焦距为f3，则需满足：0.5<f2/f1<1且
‑
1.2<f3/
f2<
‑
0.8。最佳的焦距数值范围，以确保能够准确的成像并且具有良好的成像效果。
[0011]优选的，所述第一正光焦度菲涅尔透镜的菲涅尔面和负光焦度菲涅尔透镜的菲涅尔面均位于菲涅尔透镜朝向光线射入的一侧，所述第二正光焦度菲涅尔透镜的菲涅尔面背向光线射入一侧。这样设置在同样菲涅尔透镜组占用体积的前提下可以获得最佳的聚焦能力，并且有利于提高系统的光焦度。
[0012]优选的，所述菲涅尔透镜组包括一片正光焦度菲涅尔透镜和一片负光焦度菲涅尔透镜，所述正光焦度菲涅尔透镜为双面菲涅尔透镜，所述负光焦度菲涅尔透镜为单面菲涅尔透镜。另一种菲涅尔透镜组的结构形式，将正光焦度菲涅尔透镜做成双面菲涅尔透镜，代替原有的两个单面菲涅尔透镜，进一步简化系统结构，缩小整体体积。
[0013]优选的，所述负光焦度菲涅尔透镜的菲涅尔面朝向光线射入一侧。因为负光焦度菲涅尔透镜材质折射率大于空气，光线会往系统光轴方向弯折，那么负光焦度菲涅尔透镜面向光线射入一侧的表面设置菲涅尔面，能够有效降低光线在菲涅尔面入射角，有效减少系统像差。
[0014]优选的，所述图像源与所述菲涅尔透镜组之间设有至少一片第一反射镜，所述第一反射镜为平面反射镜或者曲面反射镜。利用反射镜调整图像源与菲涅尔透镜组之间的位置关系，合理利用空间。
[0015]与现有技术相比，本技术的优点是：
[0016]采用菲涅尔透镜并且利用正光焦度菲涅尔透镜和负光焦度菲涅尔透镜的组合形成透镜组，解决目前抬头显示装置体积大且存在色差的问题。正光焦度菲涅尔透镜，有利于光线弯折，将边缘视场光线弯折到系统光轴方向，从而缩小系统体积，再加上负光焦度菲涅尔透镜，进行色差矫正，并且由于都是采用菲涅尔透镜，相对于传统透镜体积更小，从而实现缩小整个系统体积并且消除色差的目的，而且由于采用的是菲涅尔透镜，在制造难度上，比光波导系统更加容易实现，也有利于降低成本。因此，采用该结构的菲涅尔透镜组方案的抬头显示装置，可以使用较大口径的菲涅尔透镜，易于实现大视场角和较小的色差。
附图说明
[0017]图1为本技术基于菲涅尔透镜组的抬头显示装置的原理图；
[0018]图2为本技术基于菲涅尔透镜组的抬头显示装置实施例一中图像源和菲涅尔透镜组之间的光路图；
[0019]图3为本技术基于菲涅尔透镜组的抬头显示装置实施例三中图像源和菲涅尔透镜组之间的光路图。
[0020]附图标记为：
[0021]图像源1、菲涅尔透镜组2、第一正光焦度菲涅尔透镜21、第二正光焦度菲涅尔透镜22、负光焦度菲涅尔透镜23、双面菲涅尔透镜24、第一反射镜3、第二反射镜4。
具体实施方式
[0022]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0023]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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技术和简化描述，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技术的限制。
[0024]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0025]在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于菲涅尔透镜组的抬头显示装置，其特征在于：包括图像源、设置在图像源发出光线光路上的菲涅尔透镜组，所述菲涅尔透镜组包括至少一片正光焦度菲涅尔透镜和至少一片负光焦度菲涅尔透镜，所有的正光焦度菲涅尔透镜和负光焦度菲涅尔透镜均位于同一光轴上，按光线射入方向，所述负光焦度菲涅尔透镜下游设有至少一片正光焦度菲涅尔透镜。2.如权利要求1所述基于菲涅尔透镜组的抬头显示装置，其特征在于：所述正光焦度菲涅尔透镜和负光焦度菲涅尔透镜均为单面菲涅尔透镜。3.如权利要求2所述基于菲涅尔透镜组的抬头显示装置，其特征在于：按光线射入方向，所述菲涅尔透镜组包括依次设置的负光焦度菲涅尔透镜、第二正光焦度菲涅尔透镜和第一正光焦度菲涅尔透镜。4.如权利要求3所述基于菲涅尔透镜组的抬头显示装置，其特征在于：所述第一正光焦度菲涅尔透镜的光焦度为φ1，所述第二正光焦度菲涅尔透镜的光焦度为φ2，第一正光焦度菲涅尔透镜与第二正光焦度菲涅尔透镜之间的间隔为d，菲涅尔透镜组的光焦度为φ，φ＝φ1+φ2
‑
dφ1φ2。5.如权利要求2所述基于菲涅尔透镜组的抬头显示装置，其特征在于：按光线射入方向，所述菲涅尔透镜组包括依次设置的第二正光焦度菲涅尔透镜、负光焦度菲涅尔透镜和第一正光焦度菲涅尔透镜。6.如权利要求3至...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱幸福，许敏，冯珉，
申请(专利权)人：浙江棱镜全息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。