一种基于激光全息扫描式HUD光路系统的制作方法

一种基于激光全息扫描式hud光路系统
技术领域
1.本实用新型涉及一种基于激光全息扫描式hud光路系统，属于汽车抬头显示(hud)成像系统技术领域。


背景技术：

2.随着汽车及自动驾驶技术的飞速发展,人们对安全驾驶和智能显示的要求也不断提高,抬头显示(hud)系统应运而生。hud光学系统将仪表和中控的相关信息直接投影在驾驶员水平视线的前方，驾驶员不需要转移视线就可以了解车辆的行驶状况，避免了因低头看仪表或中控而导致的注意力转移，降低了交通事故发生的可能性，有助于安全驾驶。
3.全息技术逐渐走出了实验室，进入到大众的视线，全息投影就是其中一个最重要的应用。普通的投影技术只能显示二维图像，而全息投影可以显示3d立体图像，带给人们极大的视觉冲击和全景体验。
4.目前的hud光路系统，大多采用传统的反射式方案，显示区域偏小，显示图像范围有限,而且亮度低，在白天阳光强烈的情况下，投影图像被极大的影响；同时，显示深度固定，所有图像都显示在相同的位置深度上，容易造成图像判定混乱。且传统的反射式方案，结构也很难做到小型化，中小型车系很难有空间安装。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种基于激光全息扫描式hud光路系统，本发明通过激光光源、旋转振镜、自由曲面补偿透镜和空间光调制器的组合，实现多个区域投影显示不同信息，如速度、导航信息、报警信息等；激光光源的使用会让显示亮度更高，色彩性更好，且能够根据车外场景变化自动调节亮度；adas(智能安全辅助驾驶系统)信息的多样化，需要在前方不同深度显示图像，而全息显示技术的加入，解决了传统单一深度显示的问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
7.一种基于激光全息扫描式hud光路系统，包括激光光源、整形透镜、空间光调制器、振镜、补偿透镜和挡风玻璃；激光光源、整形透镜、空间光调制器、振镜、补偿透镜和挡风玻璃沿光路传播方向依次设置，激光光源发射的激光光束依次经过整形透镜扩束准直、空间光调制器反射、振镜反射和补偿透镜补偿后，打到挡风玻璃上。
8.激光光源能量强、单色性好、相干性好，亮度高，色彩还原性好，可以实现亮度高的图像显示，解决目前hud系统在白天亮度低的缺点。
9.整形透镜对激光光束进行扩束准直，用于照射全息图样。
10.空间光调制器用于生成所需要显示图像的全息干涉图样，不同成像深度对应不同的干涉图样。
11.振镜的旋转增加显示范围，可以在不同位置显示不同图像。振镜旋转角度可调，可做一维或二维旋转。
12.补偿透镜用于补偿曲面挡风玻璃带来的光学像差，使得显示图像更清晰，畸变更
小。
13.为了实现小体积，轻量化，激光光源为半导体激光器。
14.激光光源发出的光通过整形透镜扩束准直之后，打到空间光调制器上，经过空间光调制器的实时全息数据处理之后，形成的成像光打到反射振镜上，然后经过补偿透镜对像差进行校正，打到挡风玻璃上，最终人眼看到反射的像。
15.上述应用于汽车抬头显示(hud)成像系统，采用激光全息技术和扫描技术，实现多区域、高亮度、成像深度可调的成像显示。
16.上述激光光源发射的激光光束为单色激光或者rgb三色激光，这样可以实现不同颜色的显示需求。当采用rgb三色激光时，rgb三色激光的混光比例不限，可根据需要设定。
17.上述空间光调制器和振镜的反射面相对设置。这样经过整形透镜扩束准直后的激光光束，依次经空间光调制器反射和振镜反射后，到达补偿透镜补偿，最后打到挡风玻璃上。
18.上述激光光束在空间光调制器的反射角为45
°
。
19.为了确保成像效果，振镜所用反射镜为表面涂有高反膜的平面反射镜。
20.为了更好地与挡风玻璃的曲面匹配，补偿透镜为自由曲面透镜。补偿透镜可根据挡风玻璃的曲面优化设计，至图像清晰。
21.本实用新型未提及的技术均参照现有技术。
22.本实用新型基于激光全息扫描式hud光路系统，以激光作为光源输出，通过控制空间光调制器中的相干图样的变化、振镜旋转和补偿透镜补偿，最终实现投影图像的变化；激光光源单色性好，亮度高，可以实现色彩还原性好、亮度高的图像显示，解决目前hud系统在白天亮度低的缺点；整形透镜对激光光束进行扩束准直，用于照射全息图样；空间光调制器用于生成所需要显示图像的全息干涉图样，不同成像深度对应不同的干涉图样，全息干涉图样的可调性，使得最终显示图像深度可以自由调整，解决传统方式显示深度固定的问题；振镜的设计加入，使得在不增加光学结构尺寸的情况下，实现在不同区域投射不同的图像，从而实现视场的增加，有利于小型化光机系统的实现；补偿透镜用于补偿曲面挡风玻璃带来的光学像差，使得显示图像更清晰，畸变更小。
附图说明
23.图1是本实用新型中基于激光全息扫描式hud光路系统的结构示意图。
24.图2是图1的侧视图。
25.图中，101为激光光源，102为整形透镜，103为空间光调制器，104为振镜，105为补偿透镜，106为挡风玻璃，107为人眼。
具体实施方式
26.为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。
27.实施例1
28.如图1-2所示，一种基于激光全息扫描式hud光路系统，包括激光光源101、整形透镜102、空间光调制器103、振镜104、补偿透镜105和挡风玻璃106；激光光源101、整形透镜
102、空间光调制器103、振镜104、补偿透镜105和挡风玻璃106沿光路传播方向依次设置，激光光源101为半导体激光器，激光光源101发射的激光光束为单色激光或者rgb三色激光，激光光源101发射的激光光束通过整形透镜102扩束准直之后，打到空间光调制器103上，经过空间光调制器103的实时全息数据处理之后，形成的成像光打到反射振镜104上，然后经过补偿透镜105对像差进行校正，打到挡风玻璃106上，最终人眼107看到反射的像。上述应用于汽车抬头显示(hud)成像系统，采用激光全息技术和扫描技术，实现多区域、高亮度、成像深度可调的成像显示。
29.上述激光光源101能量强、单色性好、相干性好，亮度高，色彩还原性好，可以实现亮度高的图像显示，解决目前hud系统在白天亮度低的缺点。整形透镜102对激光光束进行扩束准直，用于照射全息图样。空间光调制器103用于生成所需要显示图像的全息干涉图样，不同成像深度对应不同的干涉图样。振镜104的旋转增加显示范围，可以在不同位置显示不同图像。振镜104旋转角度可调，可做一维或二维旋转。补偿透镜105用于补偿曲面挡风玻璃106带来的光学像差，使得显示图像更清晰，畸变更小。
30.实施例2
31.在实施例1的基础上，进一步作了如下改进：上述空间光调制器103和振镜104的反射面相对设置。这样经过整形透镜102扩束准直后的激光光束，依次经空间光调制器103反射和振镜104反射后，到达补偿透镜105补偿，最后打到挡风玻璃106上。上述激光光束在空间光调制器103的反射角为45
°
。为了确保成像效果，振镜104所用反射镜为表面涂有高反膜的平面反射镜。
32.实施例3
33.在实施例2的基础上，进一步作了如下改进：为了更好地与挡风玻璃106的曲面匹配，补偿透镜105为自由曲面透镜。补偿透镜105可根据挡风玻璃106的曲面优化设计，至图像清晰。
34.上述各例基于激光全息扫描式hud光路系统，以激光作为光源输出，通过控制空间光调制器103中的相干图样的变化、振镜104旋转和补偿透镜105补偿，最终实现了投影图像的变化。