本申請(qǐng)涉及抬頭顯示，特別是涉及一種具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)、抬頭顯示設(shè)備及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、抬頭顯示系統(tǒng)主要用于將關(guān)鍵駕駛信息直接投射到駕駛員視線前方。而駕駛員需要根據(jù)其提供的信息進(jìn)行準(zhǔn)確的駕駛動(dòng)作，故而抬頭顯示系統(tǒng)內(nèi)的部件是否失效以及其失效處于何種狀態(tài)對(duì)于駕駛員來(lái)說(shuō)十分關(guān)鍵。

2、例如抬頭顯示系統(tǒng)中的自由曲面鏡，其通常連接有馬達(dá)等驅(qū)動(dòng)件和齒輪，若是驅(qū)動(dòng)件失效，或者齒輪出現(xiàn)滑牙或是脫齒等問(wèn)題，均會(huì)導(dǎo)致自由曲面鏡無(wú)法正常傳導(dǎo)光線，導(dǎo)致抬頭顯示系統(tǒng)失效，故而對(duì)于抬頭顯示系統(tǒng)的中的自由曲面鏡連接的齒輪的檢測(cè)十分關(guān)鍵。

3、而相關(guān)技術(shù)中難以實(shí)現(xiàn)對(duì)抬頭顯示系統(tǒng)中的自由曲面鏡連接的齒輪是否失效以及失效狀態(tài)的檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對(duì)相關(guān)技術(shù)中難以實(shí)現(xiàn)對(duì)抬頭顯示系統(tǒng)中的自由曲面鏡連接的齒輪是否失效以及失效狀態(tài)的精確檢測(cè)的問(wèn)題，提供一種具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)及抬頭顯示設(shè)備。

2、根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供一種具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)，具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)包括：

3、透鏡；

4、傳動(dòng)件，連接于所述透鏡，所述傳動(dòng)件被設(shè)置為能夠繞平行于第一方向的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，以向所述透鏡傳遞發(fā)生位移的驅(qū)動(dòng)力；

5、光源，設(shè)于所述傳動(dòng)件沿所述第一方向的一側(cè)；

6、衍射光學(xué)元件，位于所述傳動(dòng)件的徑向一側(cè)，且所述衍射光學(xué)元件與所述傳動(dòng)件的相對(duì)位置固定，所述衍射光學(xué)元件被設(shè)置為能夠使經(jīng)過(guò)所述衍射光學(xué)元件不同位置的光線形成不同的衍射圖案；以及

7、探測(cè)器，設(shè)于所述衍射光學(xué)元件背離所述光源的一側(cè)，所述探測(cè)器用于接收所述光源出射的經(jīng)過(guò)或者不經(jīng)過(guò)所述衍射光學(xué)元件的光線，并根據(jù)接收到的光線形成的衍射圖案，判斷所述傳動(dòng)件的狀態(tài)。

8、在其中一個(gè)實(shí)施例中，衍射光學(xué)元件包括衍射面，所述衍射面與所述第一方向呈夾角設(shè)置。

9、在其中一個(gè)實(shí)施例中，透鏡包括自由曲面鏡，所述光源包括不可見(jiàn)光光源。

10、在其中一個(gè)實(shí)施例中，衍射光學(xué)元件設(shè)于所述傳動(dòng)件上，且所述衍射光學(xué)元件的部分嵌入所述傳動(dòng)件內(nèi)。

11、在其中一個(gè)實(shí)施例中，探測(cè)器包括一維陣列光探測(cè)器。

12、在其中一個(gè)實(shí)施例中，具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)包括多個(gè)所述衍射光學(xué)元件，多個(gè)所述衍射光學(xué)元件繞平行于第一方向的軸線依次設(shè)于所述傳動(dòng)件的周側(cè)，且經(jīng)過(guò)每個(gè)所述衍射光學(xué)元件的光線形成的衍射圖案各不相同。

13、在其中一個(gè)實(shí)施例中，相鄰兩個(gè)所述衍射光學(xué)元件之間彼此無(wú)間隔排布。

14、在其中一個(gè)實(shí)施例中，衍射光學(xué)元件被設(shè)置為能夠繞平行于所述第一方向的軸線圍繞所述傳動(dòng)件一周。

15、根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)方面，提供了一種抬頭顯示設(shè)備，包括上述任一實(shí)施例中所述的具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)。

16、根據(jù)本申請(qǐng)的又一個(gè)方面，提供了一種檢測(cè)方法，用于對(duì)傳動(dòng)件進(jìn)行檢測(cè)，所述傳動(dòng)件能夠繞平行于第一方向的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述傳動(dòng)件上設(shè)置有衍射光學(xué)元件，所述衍射光學(xué)元件被設(shè)置為經(jīng)過(guò)所述衍射光學(xué)元件不同位置的光線形成不同的衍射圖案，檢測(cè)方法包括：

17、通過(guò)所述光源出射檢測(cè)光線；

18、通過(guò)所述探測(cè)器接收所述檢測(cè)光線；

19、根據(jù)所述檢測(cè)光線形成的衍射圖案判斷所述傳動(dòng)件的狀態(tài)。

20、上述具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置衍射光學(xué)元件與傳動(dòng)件相對(duì)位置固定，相當(dāng)于對(duì)傳動(dòng)件的相對(duì)位置進(jìn)行標(biāo)記，在傳動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)至不同位置，且光源出射的光線經(jīng)過(guò)衍射光學(xué)元件部分時(shí)，光源出射的光線經(jīng)過(guò)衍射光學(xué)元件上的不同位置會(huì)形成不同的衍射圖案，探測(cè)器接收到對(duì)應(yīng)的衍射圖案后，即可判斷傳動(dòng)件具體處于何種狀態(tài)。而在傳動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)至不同位置，且光源出射的光線并未經(jīng)過(guò)衍射光學(xué)元件部分時(shí)，光源出射的光線直接照射至探測(cè)器上，形成一個(gè)與光源出射光線形狀相同的光斑，可以理解，若是探測(cè)器長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)到該光斑，則說(shuō)明傳動(dòng)件長(zhǎng)時(shí)間不轉(zhuǎn)動(dòng)，出現(xiàn)故障，且此時(shí)傳動(dòng)件所處的狀態(tài)，正是其靠近衍射光學(xué)元件的一側(cè)遠(yuǎn)離光源和探測(cè)器一側(cè)的狀態(tài)?；谏鲜鰳?gòu)思，能夠?qū)鲃?dòng)件如齒輪發(fā)生滑牙或是脫齒故障進(jìn)行檢測(cè)。若是在滑牙或脫齒后齒輪狀態(tài)為齒輪上的衍射光學(xué)元件正好位于光源和探測(cè)器之間時(shí)，則能夠根據(jù)探測(cè)器接收到的衍射圖案判斷傳動(dòng)件的具體位置，且可以理解，脫齒后衍射光學(xué)元件會(huì)相較于未脫齒狀態(tài)時(shí)發(fā)生一定偏移，從而相同位置下脫齒和不脫齒時(shí)形成的衍射圖案也是不同的，如此，也能夠準(zhǔn)確判斷出是否脫齒。若是在滑牙或脫齒后齒輪狀態(tài)為齒輪上的衍射光學(xué)元件并未位于光源和探測(cè)器之間，則探測(cè)器會(huì)較長(zhǎng)時(shí)間接收到一個(gè)與光源出射光線形狀相同的光斑，如此，依舊可以判斷齒輪出現(xiàn)故障。同時(shí)，本申請(qǐng)的具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)利用光的干涉或繞射圖樣，即使在微小移動(dòng)下也能偵測(cè)出位置變化，相較于現(xiàn)有的的旋轉(zhuǎn)編碼器具有更加精細(xì)的檢測(cè)，檢測(cè)精度更高。且本申請(qǐng)的具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)為非接觸式檢測(cè)，透過(guò)光學(xué)掃描來(lái)讀取衍射圖案，不需要物理接觸，有助于提高耐用性并減少磨損，進(jìn)而在長(zhǎng)時(shí)間使用后依舊能夠具有較為精確的檢測(cè)精度。再者，本申請(qǐng)通過(guò)衍射光學(xué)元件的利用和設(shè)計(jì)，具有較佳的資料儲(chǔ)存能力，通過(guò)對(duì)衍射光學(xué)元件進(jìn)行設(shè)計(jì)，使衍射光學(xué)元件上的光資訊可用來(lái)儲(chǔ)存編碼數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多功能檢測(cè)或資訊傳輸。

技術(shù)特征：

1.一種具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述衍射光學(xué)元件包括衍射面，所述衍射面與所述第一方向呈夾角設(shè)置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡包括自由曲面鏡，所述光源包括不可見(jiàn)光光源。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述衍射光學(xué)元件設(shè)于所述傳動(dòng)件上，且所述衍射光學(xué)元件的部分嵌入所述傳動(dòng)件內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述探測(cè)器包括一維陣列光探測(cè)器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)包括多個(gè)所述衍射光學(xué)元件，多個(gè)所述衍射光學(xué)元件繞平行于第一方向的軸線依次設(shè)于所述傳動(dòng)件的周側(cè)，且經(jīng)過(guò)每個(gè)所述衍射光學(xué)元件的光線形成的衍射圖案各不相同。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)，其特征在于，相鄰兩個(gè)所述衍射光學(xué)元件之間彼此無(wú)間隔排布。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述衍射光學(xué)元件被設(shè)置為能夠繞平行于所述第一方向的軸線圍繞所述傳動(dòng)件一周。

9.一種抬頭顯示設(shè)備，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)。

10.一種檢測(cè)方法，用于對(duì)傳動(dòng)件進(jìn)行檢測(cè)，所述傳動(dòng)件能夠繞平行于第一方向的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述傳動(dòng)件上設(shè)置有衍射光學(xué)元件，所述衍射光學(xué)元件被設(shè)置為經(jīng)過(guò)所述衍射光學(xué)元件不同位置的光線形成不同的衍射圖案，其特征在于，所述檢測(cè)方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及一種具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)、抬頭顯示設(shè)備及檢測(cè)方法，具有檢測(cè)功能的透鏡系統(tǒng)包括透鏡、傳動(dòng)件、光源、衍射光學(xué)元件和探測(cè)器，傳動(dòng)件連接于透鏡，傳動(dòng)件被設(shè)置為能夠繞平行于第一方向的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，以向透鏡傳遞發(fā)生位移的驅(qū)動(dòng)力，光源設(shè)于傳動(dòng)件沿第一方向的一側(cè)，衍射光學(xué)元件位于傳動(dòng)件的徑向一側(cè)，且與傳動(dòng)件的相對(duì)位置固定，衍射光學(xué)元件被設(shè)置為經(jīng)過(guò)衍射光學(xué)元件不同位置的光線形成不同的衍射圖案。探測(cè)器設(shè)于衍射光學(xué)元件背離光源的一側(cè)，探測(cè)器用于接收光源出射的經(jīng)過(guò)或者不經(jīng)過(guò)衍射光學(xué)元件的光線，并根據(jù)接收到的光線形成的衍射圖案，判斷傳動(dòng)件的狀態(tài)。本申請(qǐng)能夠?qū)鲃?dòng)件及透鏡的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，且具有較佳的檢測(cè)精度。

技術(shù)研發(fā)人員：陳得富
受保護(hù)的技術(shù)使用者：業(yè)成科技（成都）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8