3為本實(shí)用新型實(shí)施例的可變焦光學(xué)系統(tǒng)在焦距123mm下的傳遞函數(shù)曲線。傳遞函數(shù)曲線可以綜合反映系統(tǒng)的成像質(zhì)量，其曲線形狀越平滑，且相對(duì)X軸高度越高，證明系統(tǒng)的成像質(zhì)量越好。圖3中不同曲線分別代表各個(gè)視場(chǎng)光線，T表示子午方向的傳遞函數(shù)曲線，S表示弧矢方向的傳遞函數(shù)曲線，由圖3可以看出，曲線較為緊湊平滑，且曲線所表征的傳遞函數(shù)數(shù)值較高，說明系統(tǒng)具有良好的成像質(zhì)量。
[0042]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的可變焦光學(xué)系統(tǒng)的點(diǎn)列圖。點(diǎn)列圖顯示的是光學(xué)系統(tǒng)的各個(gè)視場(chǎng)光線在像面處匯聚而形成的彌散斑，表征系統(tǒng)得到的各種像差特性，彌散斑分散得越開證明系統(tǒng)的色差越大。點(diǎn)列圖的RMS半徑是一個(gè)重要的半徑參數(shù)，它是彌散斑各個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)，參考中心點(diǎn)進(jìn)行的坐標(biāo)平方和后，除以點(diǎn)數(shù)量，然后開方的值，這個(gè)值的半徑可以反映一個(gè)典型的彌散斑的大小，以定量的反映這個(gè)系統(tǒng)實(shí)際的斑點(diǎn)大小。RMS半徑越小證明系統(tǒng)的成像質(zhì)量越好。由圖4可以看出，彌散斑分布緊湊，該系統(tǒng)的成像質(zhì)量較好。
[0043]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的可變焦光學(xué)系統(tǒng)的多重結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過移動(dòng)次反射鏡13其與發(fā)光屏11的距離，模擬不同的焦距。圖中第一行數(shù)據(jù)表示虛像位置與人眼瞳孔的距離，第二行數(shù)據(jù)表示左右人眼瞳孔所在直線的中心分別到左右人眼瞳孔的距離，第三行數(shù)據(jù)表示左右人眼瞳孔轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，第四行數(shù)據(jù)表示發(fā)光屏11與次反射鏡3之間的距離。由圖5可以看出，發(fā)光屏11與次反射鏡13之間的距離越小，虛像位置與人眼瞳孔的距離越大，該光學(xué)系統(tǒng)的焦距越大。
[0044]本實(shí)用新型實(shí)施例的可變焦光學(xué)系統(tǒng)的工作原理是:在各個(gè)光學(xué)元件的相互配合下，光線經(jīng)發(fā)光屏11出射之后，經(jīng)過透鏡12的校正、次反射鏡13的全反射、主反射鏡14的進(jìn)一步匯聚反射后入射到人眼瞳孔15，在進(jìn)入人眼瞳孔15的光線反向延長(zhǎng)線上形成一個(gè)虛像。通過沿著光軸前后移動(dòng)透鏡12、次反射鏡13或者主反射鏡14中的任一組鏡片，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述可變焦光學(xué)系統(tǒng)的焦距調(diào)節(jié)。由上述可知，本實(shí)用新型提供的可變焦光學(xué)系統(tǒng)，由于透鏡、次反射鏡或者主反射鏡中的任一組鏡片可沿著光軸前后移動(dòng)，因此該光學(xué)系統(tǒng)的焦距可調(diào)節(jié)。
[0045]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例的抬頭顯示光學(xué)系統(tǒng)示意圖。本實(shí)用新型實(shí)施例的抬頭顯示系統(tǒng)6，包括上述的可變焦光學(xué)系統(tǒng)61、速度獲取模塊61和焦距調(diào)節(jié)模塊62，其中速度獲取模塊61用于實(shí)時(shí)獲取車輛的車速信息，焦距調(diào)節(jié)模塊62，用于根據(jù)所述速度獲取模塊61獲取到的車輛當(dāng)前速度，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)透鏡12、次反射鏡13或者主反射鏡14中的任一組鏡片沿著光軸的前后位置，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)可變焦光學(xué)系統(tǒng)的焦距，從而改變?cè)撎ь^顯示系統(tǒng)所成虛像的位置。
[0046]—種優(yōu)選實(shí)施例，所述焦距調(diào)節(jié)模塊62，具體用于根據(jù)所述速度獲取模塊61獲取到的車輛當(dāng)前速度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)所述可變焦光學(xué)系統(tǒng)61中的透鏡12與發(fā)光屏11之間的距離。
[0047]可選地，所述焦距調(diào)節(jié)模塊62，還用于用戶根據(jù)實(shí)際需求例如速度需求或者視覺需求，手動(dòng)調(diào)節(jié)所述光學(xué)系統(tǒng)61的焦距，例如調(diào)節(jié)所述可變焦光學(xué)系統(tǒng)61中的透鏡、次反射鏡或者主反射鏡中的任一組鏡片的前后位置，以預(yù)置所述抬頭顯示系統(tǒng)所成虛像的位置。
[0048]由上所述，將本實(shí)用新型的可變焦光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用到抬頭顯示系統(tǒng)中，本實(shí)用新型提供的抬頭顯示系統(tǒng)，通過速度獲取模塊實(shí)時(shí)獲取車輛的車速信息，由于車速越慢像面越近，車速越快像面越遠(yuǎn)，通過焦距調(diào)節(jié)模塊根據(jù)車輛當(dāng)前速度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)所述可變焦光學(xué)系統(tǒng)的焦距，例如可通過實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)所述光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡與發(fā)光屏之間的距離來實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的變焦，從而改變所述抬頭顯示系統(tǒng)所成虛像的位置，這樣可以有效地減少駕駛員因車速變化視線焦點(diǎn)移動(dòng)而引起的離焦和視線模糊。
[0049]以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施方式，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)、擴(kuò)展等，均包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述可變焦光學(xué)系統(tǒng)沿著光線出射方向依次包括:發(fā)光屏、透鏡、次反射鏡和主反射鏡； 所述透鏡，適于校正所述發(fā)光屏的出射光線的方向，并將校正后的光出射到所述次反射鏡上； 所述次反射鏡，適于將出射到其上的光反射后出射到所述主反射鏡上； 所述主反射鏡，適于將出射到其上的光反射并匯聚； 其中，所述透鏡、次反射鏡或者主反射鏡中的任一組鏡片可沿著光軸前后移動(dòng)以調(diào)節(jié)所述可變焦光學(xué)系統(tǒng)的焦距。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡為具有正光焦度的菲涅爾透鏡，其面向所述次反射鏡的一面為菲涅爾面，另一面為凹面的非球面。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡的材料是zk7光學(xué)玻璃。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述次反射鏡為無光焦度的平面反射鏡。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的可變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述主反射鏡是透明的具有正光焦度的凹面反射鏡。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可變焦光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述主反射鏡的面型為二次曲面，所述二次曲面的中心相對(duì)于光軸有一定的偏移距離。7.一種抬頭顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述抬頭顯示系統(tǒng)包括權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的可變焦光學(xué)系統(tǒng)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的抬頭顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述抬頭顯示系統(tǒng)還包括速度獲取模塊和焦距調(diào)節(jié)模塊， 所述速度獲取模塊，用于實(shí)時(shí)獲取車輛的車速信息； 所述焦距調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)所述速度獲取模塊獲取到的車輛當(dāng)前速度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)所述可變焦光學(xué)系統(tǒng)的焦距，以改變所述抬頭顯示系統(tǒng)所成虛像的位置。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的抬頭顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述焦距調(diào)節(jié)模塊，具體用于根據(jù)所述速度獲取模塊獲取到的車輛當(dāng)前速度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)所述可變焦光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡與發(fā)光屏之間的距離。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的抬頭顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述焦距調(diào)節(jié)模塊，還用于用戶根據(jù)需求手動(dòng)調(diào)節(jié)所述可變焦光學(xué)系統(tǒng)的焦距。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種可變焦光學(xué)系統(tǒng)及抬頭顯示系統(tǒng)，該可變焦光學(xué)系統(tǒng)包括發(fā)光屏、透鏡、次反射鏡和主反射鏡，所述透鏡、次反射鏡或者主反射鏡中的任一組鏡片可沿著光軸前后移動(dòng)以調(diào)節(jié)所述可變焦光學(xué)系統(tǒng)的焦距。一種抬頭顯示系統(tǒng)包括上述的可變焦光學(xué)系統(tǒng)，還包括速度獲取模塊和焦距調(diào)節(jié)模塊，該焦距調(diào)節(jié)模塊可根據(jù)速度獲取模塊獲取到的車速信息實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)所述光學(xué)系統(tǒng)的焦距或者根據(jù)用戶需求手調(diào)節(jié)動(dòng)所述可變焦光學(xué)系統(tǒng)的焦距。本實(shí)用新型可以有效地減少駕駛員因車速變化視線焦點(diǎn)移動(dòng)而引起的離焦和視線模糊。
【IPC分類】G02B27/01, G02B17/08
【公開號(hào)】CN204790192
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520377195
【發(fā)明人】王元鵬
【申請(qǐng)人】青島歌爾聲學(xué)科技有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年6月3日