[发明专利]一种抗太阳炫光且基于小倾角的抬头显示光学系统

说明书

一种抗太阳炫光且基于小倾角的抬头显示光学系统。它至少包括发光源、偏振平板分光镜、曲面镜、汽车挡风玻璃、眼盒、成虚像位置、太阳光，所述曲面镜设置于汽车挡风玻璃的下方，所述成虚像位置位于眼盒的正前方，所述发光源与曲面镜的中间设置偏振平板分光镜，所述太阳光位于汽车挡风玻璃的上方；所述偏振平板分光镜与曲面镜中间设置有波片；所述偏振平板分光镜与汽车挡风玻璃之间增设有偏振片。该抬头显示光学系统在曲面镜前后光路上增设一分光镜实现曲面镜入射光线和反射光线为小倾角，同时在分光镜与挡风玻璃之间增设一偏振片使得太阳炫光不会反射至发光源位置，从而能减小光斑且能抗太阳眩光，使得该抬头显示光学系统影像质量高、显示清晰。

技术领域

本发明涉及车载光学显示设备，特别是一种在曲面镜前后光路上增设一分光镜实现曲面镜入射光线和反射光线为小倾角、同时在分光镜与挡风玻璃之间增设一偏振片使得太阳炫光不会反射至发光源位置、从而减小光斑且能抗太阳炫光的抬头显示光学系统。

背景技术

当光线以非垂直角度穿透光学元件（如分光镜）的表面时，反射和透射特性均依赖于偏振现象，这种情况下，使用的坐标系是用含有输入和反射光束的那个平面定义的，如果光线的偏振矢量在这个平面内，则称为p偏振，如果偏振矢量垂直于该平面，则称为s偏振；任何一种输入偏振状态都可以表示为s偏振和p偏振的矢量和。

波片，又称为相位延迟片，它是由双折射的材料加工而成。它使通过波片的两个互相正交的偏振分量产生相位偏移，可用来调整光束的偏振状态；偏振片对入射光具有遮蔽和透过的功能，可使纵向光或横向光一种透过，一种遮蔽。

随着汽车行业的发展，辅助驾驶的技术日新月异，车载抬头显示设备的应用也日益广泛，其结构主要包括发光源、曲面镜、汽车挡风玻璃、眼盒。

车载抬头显示设备显然给驾驶员带来了很多便利，比如查看时速、导航等重要的行车信息时更方便，不用低头就能看到，或者查看汽车的下方、后方也不用扭头、低头，大大方便了驾驶员，更能集中精力驾驶汽车，舒适度也相应增加，现有抬头显示器设计中，为了在不干涉的情况下达成高影像质量、低失真的设计，曲面镜和光线会产生一个很大的倾角，以此来达成合理的光路结构，但是，这会产生两个很大的缺陷：

第一,面镜和光线有一个很大的倾角会造成严重的非同轴像差，以至于投射出来的影像会有模糊和失真的情形产生；

第二,太阳光会在HUD抬头显示光学系统中产生严重的炫光效应，以至于影响驾驶者在行驶的表现。

如图3，现有抬头显示光学系统中，其结构包括发光源1’、偏振平板分光镜2’、曲面镜3’、汽车挡风玻璃4’、眼盒5’、成虚像位置、太阳光6’、遮光板9’，所述曲面镜设置于汽车挡风玻璃的下方，所述成虚像位置位于眼盒的正前方，所述发光源与曲面镜的中间设置偏振平板分光镜，所述太阳光位于汽车挡风玻璃的上方，所述偏振平板分光镜与曲面镜中间设置有波片7’，所述波片用于线偏振光的偏振矢量的角度调节。

上述现有抬头显示光学系统，其炫光效应过程如下：

将太阳光分为S偏振光与P偏振光；由于偏振平板分光镜与汽车挡风玻璃之间没有设置偏振片，S偏振光与P偏振光的太阳光穿过汽车挡风玻璃直接到达偏振平板分光镜； S偏振光会被偏振平板分光镜反射至波片；然后S偏振光第一次穿过波片，转换为LC偏振光； LC偏振光经由曲面镜反射，转变为RC偏振光； RC偏振光穿过波片后转换为P偏振光；P偏振光继续穿过偏振平板分光镜，最后抵达发光源位置；太阳光抵达发光源位置，则造成驾驶者在抬头显示器的影像中看到刺眼的太阳光炫光，此外太阳光将会烧坏发光源。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种抗太阳炫光且基于小倾角的抬头显示光学系统，该抬头显示光学系统在曲面镜前后光路上增设一分光镜实现曲面镜入射光线和反射光线为小倾角，同时在分光镜与挡风玻璃之间增设一偏振片使得太阳炫光不会反射至发光源位置，从而能减小光斑且能抗太阳眩光，使得该抬头显示光学系统影像质量高、显示清晰。