CN106873156B - 光学成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是有关于一光学成像装置，其包含一显示元件、一反射模块与一光学元件。显示元件显示一显示信息影像。反射模块设置于显示信息影像的显示路径，反射模块缩小显示信息影像，并反射显示信息影像形成一反射影像。光学元件设置于反射影像的反射路径，并反射此反射影像而形成一投射影像。本发明的抬头显示器能适用于大型显示元件及高显示内容的显示器，以提供较好的显示内容与效果，再以光学方式调整影像大小，而解决显示器尺寸过大的问题。

Description

光学成像装置
技术领域
本发明是有关于一种光学装置，尤指一种光学成像装置。
背景技术
抬头显示器(Head Up Display)，以下简称HUD。目前普遍运用在各式交通工具的辅助仪器。抬头的意思是指驾驶员不需要低头就能够看到他需要的重要信息。抬头显示器最早出现在飞机上，降低飞行员需要低头查看仪表的频率，避免注意力中断以及丧失对状态意识(Situation Awareness)的掌握。抬头显示器能够明显提高飞行安全。
而抬头显示器是利用光学反射的原理，将重要的飞行相关信息投射在一片玻璃上面。文字和影像被投射在镀膜镜片(析光镜)并平衡反射进使用者的眼睛。飞行员透过抬头显示器往前方看的时候，能够轻易的将外界的景象与抬头显示器的显示的数据融合在一起。抬头显示器的设计用意是让使用者不需要低头查看仪表的显示与数据。使用者于驾驶过程中，使用者不因低头看仪表，而短暂的忽略外界环境的快速变化以及眼睛焦距需要不断调整产生的延迟与不适。
再者，抬头显示器因为结构上的限制，只能适用于小型显示元件。而小型制作元件一方面制作困难，另一方面又会产生透光不足等缺陷。
发明内容
本发明的一目的，在于提供一种光学成像装置，其可对于尺寸过大的显示器的显示信息影像进行重设大小，使显示信息影像能适用于抬头显示器。
本发明的一目的，在于提供一种光学成像装置，其透过光学元件上显示的定位信息的定位标记对应于定位件的定位光点，以调整光学元件至正确的对应位置。
本发明提供一种光学成像装置，其包含一显示元件、一反射模块与一光学元件。显示元件显示一显示信息影像。反射模块设置于显示信息影像的显示路径，反射模块缩小显示信息影像，并反射显示信息影像形成一反射影像。光学元件设置于反射影像的反射路径，并反射此反射影像而形成一投射影像。
附图说明
图1：其为本发明的第一实施例的光学成像装置的剖面图；
图2：其为本发明的第一实施例的反射元件的侧视图；
图3：其为本发明的第二实施例的光学成像装置的剖面图；
图4：其为本发明的第二实施例的反射元件的侧视图；
图5A：其为本发明的光学元件的示意图；以及
图5B：其为本发明的光学元件的使用示意图。
【图号对照说明】
1 光学成像装置
11、21 第一反射元件
111 凹面
112 平面
113 反射层
211 凸面
212 平面
213 反射层
12、22 第二反射元件
13 光学元件
131 定位件
L 定位信息
S1 显示路径
R1 反射路径
R2 反射路径
具体实施方式
为了使本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，特用较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：
请参阅图1，其为本发明的第一实施例的光学成像装置的剖面图。如图所示，本实施例提供一种光学成像装置1，其可用于抬头显示器。抬头显示器为普遍运用在各式交通工具的辅助仪器，其设计用意是让使用者不需要低头查看仪表的显示交通工具状态与数据，避免注意力中断以及丧失对状态意识的掌握，提高驾驶交通工具的安全性。而本实施例的光学成像装置1包含一显示元件10、一反射模块20及一光学元件13。
承上所述，显示元件10显示一显示信息影像，反射模块20设置于显示信息影像的显示路径S1上，反射模块20缩小显示信息影像，并反射显示信息影像形成一反射影像。光学元件13设置于反射影像的反射路径(R1与R2)，并反射此反射影像而形成一投射影像。
于本实施例中，反射模块20更包含一第一反射元件11与一第二反射元件12。第一反射元件11设置于显示信息影像的显示路径S1上，此路径位于显示元件10与第一反射元件11之间，第一反射元件11缩小显示信息影像，并反射显示信息影像形成一第一反射影像。第二反射元件12设置于第一反射影像的反射路径R1上，此路径位于第一反射元件11与第二反射元件12之间，第二反射元件12缩小第一反射影像，并反射第一反射影像形成一第二反射影像，又第二反射影像为反射影像。光学元件13设置于第二反射影像的反射路径R2，此路径位于第二反射元件12与光学元件13之间。其中第一反射影像与第二反射影像分别缩小显示信息影像，换言之，第一反射影像与第二反射影像的影像内容皆为缩小后的显示信息影像，即第一反射影像为缩小显示信息影像，而第二反射影像为缩小第一反射影像。
本发明的光学成像装置1利用第一反射元件11及第二反射元件12缩小并反射显示信息影像，藉由凹透镜特性缩小显示信息影像的成像大小，如此一来，可使用较大型显示与较高显示内容的显示器，且具有更好的成像显示效果与较好的透光性。
请参阅图2，其为本发明的第一实施例的反射元件的侧视图。如图所示，本发明的第一反射元件11为一单凹反射镜(即平凹透镜)，单凹反射镜具有一凹面111与相对于凹面111的一平面112，于平面112上涂布一反射层113。其中第一反射元件11的凹面111朝向显示路径S1，显示信息影像穿透凹面111而照射至反射层113，并藉由反射层113形成第一反射影像，故，第一反射影像为缩小显示信息影像的成像。
本发明其中之一实施例中，第二反射元件12亦可为单凹反射镜，则第二反射元件12的凹面111朝向第一反射影像的反射路径R1，第一反射影像穿透凹面111并藉由反射层113形成第二反射影像，故，第二反射影像为缩小第一反射影像的成像。
请参阅图3，其为本发明的第二实施例的光学成像装置的剖面图。如图所示，于本实施例中，第一反射元件21及/或第二反射元件22为一凸镜。请一并参阅图4，其为本发明的第二实施例的反射元件的侧视图。如图所示，第一反射元件21与第二反射元件22皆为凸镜。则其具有一凸面211与相对于凸面211的一平面212，并于凸面211上涂布一反射层213。其中第一反射元件21的凸面211朝向显示路径S1，显示信息影像藉由第一反射元件21的凸面211形成第一反射影像。而第二反射元件22的凸面211则朝向第一反射影像的反射路径R1，第一反射影像藉由第一反射元件21的凸面211形成第二反射影像。同样的，第一反射影像为显示信息影像经第一反射元件21缩小后的成像，第二反射影像为第一反射影像经第二反射元件22缩小后的成像。
在本发明另一实施例中，第一反射元件11及第二反射元件12其中之一可为单凹反射镜，另一可为凸镜，利用单凹反射镜与凸镜搭配，达到缩小显示信息影像的成像。亦或是，本发明的再一实施例中，第一反射元件11与第二反射元件12的其中之一为单凹反射镜或凸镜，另一可为平面镜进行单纯反射影像，同样能达到缩小显示信息影像的成像，而此实施例与前一实施例差异在于缩小显示信息影像的程度大小。
本发明透过上述方式，藉由第一反射元件及第二反射元件的反射，使光学元件产生的投射影像为缩小后的显示信息影像，如此一来，可解决习知技术因抬头显示器结构限制，只能适用小型显示元件，以及小型显示元件制作困难及透光不足等缺陷。
请参阅第五A图与图5B，其为本发明的光学元件的示意图与使用示意图。如图所示，光学成像装置1更包含复数个定位件131，该些定位件131为发光二极管，并分别设置于光学元件13的周边。该些个定位件131发出定位光点，以对应于光学元件13的投射成像的周缘进行影像定位，即作为显示信息影像投射位置的定位。
一般而言，用户于设置本发明的光学成像装置1时，需调整光学元件13的位置，使其投射影像的位置符合使用需求。在调整光学元件13时，显示信息影像的成像中包含定位信息L，定位信息L具有复数个定位标记，并分别位于显示信息影像边缘的中间位置。当显示信息影像反射至光学元件13后(如图5B所示)，显示信息影像与定位件131的定位光点形成一投射影像，此时投射影像会包含显示信息影像的定位信息L的该些个定位标记及定位件131发出定位光点，用户根据显示信息影像内的定位信息L的该些个定位标记是否对齐定位件131的定位光点，以判断光学元件13的位置及角度是否能使投射影像为完整的显示信息影像，以避免因光学元件13偏移造成显示信息影像的投射影像不完整。
综上所述，本发明提供一种光学成像装置，其分别利用反射模块件将显示元件所投射的显示信息影像的成像进行缩小，并由光学元件将缩小后的成像向外投射。如此光学成像装置可使用较大型的显示元件以显示更多显示信息影像，且大型的显示元件较容易进行制造的外，其具有更好的成像显示效果与较好的透光性。再者，更包含定位件，其设置于光学元件的四周。当光学元件发出显示信息影像时，其显示信息影像内包含定位信息。而该些个定位件同时发出标记光源，显示信息影像的定位信息对准于定位件的标记光源，如此以做为显示信息影像的投影位置的定位，以避免投射因光学元件偏移而造成显示信息影像的投射影像不完整。
上文仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种光学成像装置，其特征在于，其用于抬头显示器，包含：
一显示元件，其显示一显示信息影像；
一反射模块，其设置于该显示信息影像的显示路径，该反射模块缩小该显示信息影像，并反射该显示信息影像形成一反射影像；以及
一光学元件，其设置于该反射影像的反射路径，并反射该反射影像而形成一投射影像；
其中，该反射模块包含：
一第一反射元件，其设置于该显示信息影像的显示路径，该第一反射元件反射该显示信息影像形成一第一反射影像；以及
一第二反射元件，其设置于该第一反射影像的反射路径，该第二反射元件反射该第一反射影像形成一第二反射影像，该第二反射影像为该反射影像；
其中，该第一反射元件缩小该显示信息影像，或/及该第二反射元件缩小该第一反射影像，该第一反射元件或该第二反射元件为一单凹反射镜，该单凹反射镜具有一凹面与相对于该凹面的一平面，该平面上涂布一反射层，使该显示信息影像穿透该第一反射元件的该凹面而照射至该第一反射元件的该反射层，该第一反射元件的该反射层反射该显示信息影像形成该第一反射影像，或该第一反射影像穿透该第二反射元件的该凹面而照射至该第二反射元件的该反射层，该第二反射元件的该反射层反射该第一反射影像形成该第二反射影像。
2.如权利要求1所述的光学成像装置，其特征在于，其中该第一反射元件与该第二反射元件皆为该单凹反射镜，该第一反射元件的该凹面对应于该显示元件，该第二反射元件的该凹面对应于该第一反射元件。
3.如权利要求1所述的光学成像装置，其特征在于，其中该第一反射元件为该单凹反射镜而该第二反射元件为一凸镜，该凸镜具有一凸面与相对于该凸面的一平面，该凸面上涂布一反射层，该第二反射元件的该凸面对应于该第一反射元件，或该第一反射元件为该凸镜而该第二反射元件为该单凹反射镜，该第一反射元件的该凸面对应于该显示元件。
4.如权利要求1所述的光学成像装置，其特征在于，其包含：
复数个定位件，该些个定位件设置于该光学元件的周边；
其中，该显示信息影像更包含一定位信息，该定位信息具有复数个定位标记，该些个定位件发出复数个定位光点，该显示信息影像与该些个定位件的该些个定位光点形成该投射影像，该些个定位标记分别对准于该些个定位光点。
5.如权利要求4所述的光学成像装置，其特征在于，其中该些个定位件为发光二极管。
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