CN107870420A - 抬头显示装置的可调式反射器及包含其的抬头显示装置 - Google Patents

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Abstract

抬头显示装置的可调式反射器包含一底座、一调整架、一反射元件以及一控制模块。该调整架具有相对的一第一端及一第二端，该第一端枢接于该底座，该第二端可相对该第一端转动。该反射元件设置于该调整架上，用以反射一影像源产生的光束至该抬头显示装置的一叠像单元。该控制模块包含一连动臂以及一驱动单元。该连动臂的第一端以可滑动的方式连接于该调整架。该驱动单元连接于该连动臂的第二端，用以驱动该连动臂转动，以调整该调整架及该底座之间的夹角。

Description

抬头显示装置的可调式反射器及包含其的抬头显示装置
技术领域
本发明是相关于一种抬头显示装置的可调式反射器，尤指一种可提高影像稳定度的抬头显示装置的可调式反射器。
背景技术
请参考图1，图1是已知抬头显示装置的示意图。一般而言，已知抬头显示装置100包含一影像源110、一透镜120、一反射镜130以及一叠像单元140。影像源110产生的光束L经透镜120折射后会再被反射镜130反射至叠像单元140。反射至叠像单元140的光束L会形成一虚像以对驾驶者提供相关信息，例如车速信息、时间信息及导航信息等。由于不同驾驶者具有不同的身高及乘坐位置，为了让驾驶者能容易看到抬头显示装置显示的信息，反射镜130的反射角度可以被调整以将光束L反射至叠像单元140上的适当位置。举例来说，当驾驶者的身高较矮时，抬头显示装置100可以转动反射镜130，进而将光束L反射至叠像单元上的位置从第一位置P1移动至较低的第二位置P2。然而，叠像单元140上虚像的成像距离是和光束L从透镜120至叠像单元140的行进距离相关。当光束L反射至叠像单元140上的位置从第一位置P1移动至第二位置P2时，光束L从反射镜130至叠像单元140的行进距离会从a2变短为a3，进而改变虚像的成像距离。再者，当光束L反射至叠像单元140上的位置从第一位置P1移动至第二位置P2时，光束L的入射角度也会改变，进而造成影像变形。因此，当已知抬头显示装置100调整反射镜130的反射角度时，抬头显示装置100具有较低的影像稳定度。
发明内容
本发明提供一种抬头显示装置的可调式反射器，包含一底座，一调整架，一反射元件以及一控制模块。该调整架具有相对的一第一端及一第二端，该第一端枢接于该底座，该第二端可相对该第一端转动。该反射元件设置于该调整架上，用以反射该抬头显示装置的一影像源产生的光束至该抬头显示装置的一叠像单元。该控制模块包含一连动臂以及一驱动单元。该连动臂具有相对的一第一端及一第二端，该连动臂的第一端以可滑动的方式连接于该调整架。该驱动单元连接于该连动臂的第二端，用以驱动该连动臂转动，以调整该调整架及该底座之间的夹角。
本发明还提供一种抬头显示装置，包含一影像源，一叠像单元，以及一可调式反射器。该影像源用以产生光束。该叠像单元用以根据入射光束显示影像。该可调式反射器包含一底座，一调整架，一反射元件以及一控制模块。该调整架具有相对的一第一端及一第二端，该第一端枢接于该底座，该第二端可相对该第一端转动。该反射元件设置于该调整架上，用以反射该影像源产生的光束至该叠像单元。该控制模块包含一连动臂以及一驱动单元。该连动臂具有相对的一第一端及一第二端，该连动臂的第一端以可滑动的方式连接于该调整架。该驱动单元连接于该连动臂的第二端，用以驱动该连动臂转动，以调整该调整架及该底座之间的夹角。
附图说明
图1是已知抬头显示装置的示意图；
图2是本发明可调式反射器的示意图；
图3是图2可调式反射器于另一视角的示意图；
图4是本发明抬头显示装置的第一实施例的示意图；
图5是图4抬头显示装置调整可调式反射器的示意图；
图6是本发明抬头显示装置的第二实施例的示意图；
图7是本发明抬头显示装置的第三实施例的示意图；
图8是图7抬头显示装置调整可调式反射器的示意图。
附图标记
10-可调式反射器，11-底座，12-调整架，12a-调整架第一端，12b-调整架第二端，13-反射元件，14-控制模块，15-驱动单元，16-连动臂，16a-连动臂第一端，16b-连动臂第二端，17-导引槽，100-已知抬头显示装置，110-影像源，120-透镜，130-反射镜，140-叠像单元，200、300、400-本发明抬头显示装置，210-影像源，220-透镜，230-曲面镜，240-叠像单元，250-重力感测器，260-眼球追踪感测器，270-速度计，P1-第一位置，P2-第二位置，a1、a2、a3、a4、a5、a6-光束行进距离。
具体实施方式
请同时参考图2及图3。图2是本发明可调式反射器的示意图。图3是图2可调式反射器于另一视角的示意图。如图所示，本发明可调式反射器10包含一底座11、一调整架12、一反射元件13以及一控制模块14。调整架12具有相对的一第一端12a及一第二端12b。调整架12的第一端12a是枢接于底座11，而调整架12的第二端12b可相对第一端12a转动。调整架12上形成有一导引槽17。反射元件13是设置于调整架12上。导引槽17及反射元件13是分别位于调整架12的相对两侧。控制模块14包含一连动臂16以及一驱动单元15。连动臂16具有相对的一第一端16a及一第二端16b。连动臂16的第一端16a是容置于导引槽17内，用以沿着导引槽17滑动。换句话说，连动臂16的第一端16a是以可滑动的方式连接于调整架12。驱动单元15(例如包含一马达及相关传动机构)连接于连动臂16的第二端16b，用以驱动连动臂16转动。
依据上述配置，当驱动单元15驱动连动臂16转动时，连动臂16会带动调整架12转动以改变调整架12及底座11之间的夹角，进而改变反射元件13的反射角度。举例来说，当驱动单元15驱动连动臂16沿顺时针方向转动时，调整架12及底座11之间的夹角会增加；而当驱动单元15驱动连动臂16沿逆时针方向转动时，调整架12及底座11之间的夹角会减少。另一方面，导引槽17的配置可维持调整架12及连动臂16之间的接触状态，以避免调整架12晃动。
在本实施例中，反射元件13是一平面镜，但本发明不以此为限。在本发明可调式反射器的其他实施例中，反射元件13也可以是一曲面镜(例如凹面镜)。本发明可调式反射器可以依据设计需求设置适当种类的反射元件。另外，图3中的导引槽17结构只是举例，本发明不以此为限。在本发明可调式反射器的其他实施例中，导引槽可以具有不同的结构。再者，导引槽17的两端可设置有阻挡结构，以避免连动臂16的第一端16a脱离导引槽17。
请参考图4。图4是本发明抬头显示装置的第一实施例的示意图。如图4所示，本发明抬头显示装置200包含一影像源210、一透镜220、一可调式反射器10以及一叠像单元240。影像源210用以根据相关驾驶信息产生光束L，且光束的图样是对应于相关驾驶信息，例如车速信息、时间信息及导航信息等。透镜220是设置于影像源210及可调式反射器10之间，用以折射影像源210产生的光束L。可调式反射器10是用以反射通过透镜220后的光束至叠像单元240。在本实施例中，可调式反射器10的反射元件13是一平面镜。当可调式反射器10将光束L反射至叠像单元240上后，光束L会于叠像单元240上形成一虚像以对驾驶者提供相关驾驶信息，例如车速信息、时间信息及导航信息等。叠像单元240上的虚像会叠加于驾驶者前方的景象，且不影响驾驶者的视线。另一方面，叠像单元240上可形成有多个散射单元(例如凸出结构)用以散射光线，以进一步增加叠像单元240上的虚像的可视角度范围。
另外，本发明抬头显示装置200可还包含一重力感测器250，用以感测抬头显示装置200和一水平面之间的夹角。控制模块14可还用以根据重力感测器250的感测结果调整调整架12及底座11之间的夹角。举例来说，当车辆上坡时，驾驶者的视线会偏下，控制模块14可根据重力感测器250的感测结果调整调整架12及底座11之间的夹角，以使光束L反射至叠像单元240上的位置下移；而当车辆下坡时，驾驶者的视线会偏上，控制模块14可根据重力感测器250的感测结果调整调整架12及底座11之间的夹角，以使光束L反射至叠像单元240上的位置上移。
再者，本发明抬头显示装置200可还包含一眼球追踪感测器260，用以感测抬头显示装置200和一用户之间的相对位置。控制模块14可还用以根据眼球追踪感测器260的感测结果调整调整架12及底座11之间的夹角。举例来说，当驾驶者的身高较高时，控制模块14可根据眼球追踪感测器260的感测结果调整调整架12及底座11之间的夹角，以使光束L反射至叠像单元240上的位置上移；而当驾驶者的身高较矮时，控制模块14可根据眼球追踪感测器260的感测结果调整调整架12及底座11之间的夹角，以使光束L反射至叠像单元240上的位置下移。
另一方面，控制模块14可电连接至一车辆的速度计270，用以根据速度计270的感测结果调整调整架12及底座11之间的夹角。举例来说，当车辆的速度较快时，驾驶者会注视远处，因此驾驶者的视线会偏上，控制模块14可根据速度计270的感测结果调整调整架12及底座11之间的夹角，以使光束L反射至叠像单元240上的位置上移；而当车辆的速度较慢时，驾驶者会注视近处，因此驾驶者的视线会偏下，控制模块14可根据速度计270的感测结果调整调整架12及底座11之间的夹角，以使光束L反射至叠像单元240上的位置下移。
请参考图5，并一并参考图4。图5是图4抬头显示装置调整可调式反射器的示意图。为了方便说明，图4的抬头显示装置的部分组件于图5中被省略。当反射元件13将光束L反射至叠像单元240上的第一位置P1时，光束L从透镜220至叠像单元240的行进距离为(a1+a2)。而当抬头显示装置200调整可调式反射器10，以将光束L反射至叠像单元240上的第二位置P2时，光束L从透镜220至叠像单元240的行进距离为(a1+a4+a5)。相较于已知抬头显示装置100转动反射元件130后的光束行进距离(a1+a3)，本发明抬头显示装置200调整后的光束行进距离(a1+a4+a5)较接近调整前的光束行进距离(a1+a2)。换句话说，本发明叠像单元240上虚像的成像距离较不会受到可调式反射器10调整的影响。另一方面，相较于已知抬头显示装置的光束于叠像单元上第二位置P2的入射角度，本发明抬头显示装置200的光束于叠像单元上第二位置P2的入射角度较接近光束于叠像单元上第一位置P1的入射角度。换句话说，本发明叠像单元240上的虚像因入射角度变化造成变形的幅度较小。
请参考图6，图6是本发明抬头显示装置的第二实施例的示意图。在图6的实施例中，抬头显示装置300是利用曲面镜230取代透镜。曲面镜230用以反射影像源210产生的光束L至反射元件13，反射元件再将光束L反射至叠像单元240上以形成虚像。由于本发明抬头显示装置的第二实施例的运作是相似于本发明抬头显示装置的第一实施例的运作，因此不再加以说明。
请参考图7，图7是本发明抬头显示装置的第三实施例的示意图。在图7的实施例中，可调式反射器10的反射元件13是一凹面镜。由于凹面镜可以将影像源210产生的光束L直接反射至叠像单元240上以形成虚像，因此透镜可以被省略。另外，凹面镜13与影像源210之间的距离必须维持固定，因此影像源210是随着调整架12转动。举例来说，影像源210可连接于调整架12以随着调整架12转动。
请参考图8，并一并参考图7。图8是图7抬头显示装置调整可调式反射器的示意图。为了方便说明，图7的抬头显示装置的部分组件于图8中被省略。在本实施例中，叠像单元240上虚像的成像距离是和光束L从反射元件13至叠像单元240的行进距离相关。当反射元件13将光束L反射至叠像单元240上的第一位置P1时，光束L从反射元件13至叠像单元240的行进距离为a2。而当抬头显示装置400调整可调式反射器10，以将光束L反射至叠像单元240上的第二位置P2时，光束从反射元件13至叠像单元240的行进距离为a6。相较于已知抬头显示装置转动反射镜后的光束行进距离a3，本发明抬头显示装置400调整后的光束行进距离a6较接近调整前的光束行进距离a2。换句话说，本发明叠像单元240上虚像的成像距离较不会受到可调式反射器10调整的影响。另一方面，相较于已知抬头显示装置的光束于叠像单元上第二位置P2的入射角度，本发明抬头显示装置400的光束于叠像单元240上第二位置P2的入射角度较接近光束于叠像单元240上第一位置P1的入射角度。换句话说，本发明叠像单元240上的虚像因入射角度变化导致变形的幅度较小。
在图4至图8中，本发明抬头显示装置的配置只是举例说明，本发明不以此为限。在本发明其他实施例中，影像源210、透镜220、曲面镜230、可调式反射器10以及叠像单元240的安装位置及安装角度可以依据设计需求而改变。举例来说，可调式反射器10的底座11除了可以水平摆放外，可调式反射器10的底座11也可以垂直或倾斜摆放。
相较于先前技术，当本发明抬头显示装置在调整可调式反射器时，光束行进距离的变化幅度较小，所以叠像单元上虚像的成像距离的变异较小。再者，光束于叠像单元上的入射角度的变化幅度也较小，所以叠像单元上虚像的变形幅度较小。因此本发明可调式反射器可以提高抬头显示装置的影像稳定度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (15)

1.一种抬头显示装置的可调式反射器，包含：
一底座；
一调整架，具有相对的一第一端及一第二端，该第一端枢接于该底座，该第二端可相对该第一端转动；
一反射元件，设置于该调整架上，用以反射该抬头显示装置的一影像源产生的光束至该抬头显示装置的一叠像单元；以及
一控制模块，包含：
一连动臂，具有相对的一第一端及一第二端，该连动臂的第一端以可滑动的方式连接于该调整架；以及
一驱动单元，连接于该连动臂的第二端，用以驱动该连动臂转动，以调整该调整架及该底座之间的夹角。
2.如权利要求1所述的可调式反射器，其中该调整架上形成有一导引槽，该连动臂的第一端是可沿该导引槽滑动。
3.如权利要求2所述的可调式反射器，其中该导引槽及该反射元件是分别位于该调整架的相对两侧。
4.如权利要求1所述的可调式反射器，其中该反射元件是一曲面镜。
5.如权利要求1所述的可调式反射器，其中该反射元件是一平面镜。
6.一种抬头显示装置，包含：
一影像源，用以产生光束；
一叠像单元，用以根据入射光束显示影像；以及
一可调式反射器，包含：
一底座；
一调整架，具有相对的一第一端及一第二端，该第一端枢接于该底座，该第二端可相对该第一端转动；
一反射元件，设置于该调整架上，用以反射该影像源产生的光束至该叠像单元；以及
一控制模块，包含：
一连动臂，具有相对的一第一端及一第二端，该连动臂的第一端以可滑动的方式连接于该调整架；以及
一驱动单元，连接于该连动臂的第二端，用以驱动该连动臂转动，以调整该调整架及该底座之间的夹角。
7.如权利要求6所述的抬头显示装置，其中该调整架上形成有一导引槽，该连动臂的第一端是可沿该导引槽滑动。
8.如权利要求7所述的抬头显示装置，其中该导引槽及该反射元件是分别位于该调整架的相对两侧。
9.如权利要求6所述的抬头显示装置，其中该反射元件是一曲面镜。
10.如权利要求6所述的抬头显示装置，其中该反射元件是一平面镜。
11.如权利要求10所述的抬头显示装置，还包含一曲面镜用以反射该影像源产生的光束至该反射元件。
12.如权利要求10所述的抬头显示装置，还包含一透镜设置于该影像源及该反射元件之间，用以折射该影像源产生的光束。
13.如权利要求6所述的抬头显示装置，还包含一重力感测器，用以感测该抬头显示装置和一水平面之间的夹角，该控制模块还用以根据该重力感测器的感测结果调整该调整架及该底座之间的夹角。
14.如权利要求6所述的抬头显示装置，还包含一眼球追踪感测器，用以感测该抬头显示装置和一用户之间的相对位置，该控制模块还用以根据该眼球追踪感测器的感测结果调整该调整架及该底座之间的夹角。
15.如权利要求6所述的抬头显示装置，其中该控制模块电连接至一车辆的速度计，用以根据该速度计的感测结果调整该调整架及该底座之间的夹角。
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