CN107966815A - 多重视区抬头显示设备及其多夹层成像镜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多重视区抬头显示设备及其多夹层成像镜，包括一投光器，产生投射影像至一反射镜，以反射出反射影像至一多夹层成像镜中，其包括至少两层互相层迭设置的迭像片，且迭像片的半反射面相对倾斜于相邻迭像片的半反射面，当反射影像投射至最上层迭像片的半反射面时，可反射一虚像影像，且反射影像更穿透最上层迭像片至下一层迭像片中，使下一层迭像片的半反射面反射出另一虚像影像，以呈现不同视区的至少两个虚像影像。使用本发明的装置，能供驾驶者在多个角度或高度皆能观看到抬头显示设备所投影的车身信息，有效提升驾驶者行车的便利及安全性。

Description

多重视区抬头显示设备及其多夹层成像镜

技术领域

本发明涉及一种抬头显示设备，特别是指一种多重视区抬头显示设备及其多夹层成像镜。

背景技术

抬头显示设备(Head Up Display，HUD)原本是普遍运用在航空工具上的飞行辅助仪器，抬头显示设备顾名思义指的是飞行员可抬头，不需要低头就能够直接在抬头显示设备上看到需要的重要信息。目前也有许多汽车厂商看准了抬头显示设备的便利性以及安全性等优点，纷纷开始在汽车上加装抬头显示设备，以辅助驾驶者开车，提高驾驶者的行车安全。

随着车用抬头显示器不断的进步发展，目前车用的抬头显示设备所能显示的信息已经不只有车速、胎压、导航等画面，目前车用的抬头显示设备同时更具备了能辨识障碍物的功能，如能辨识汽车、机车或行人等障碍物的型态。但抬头显示设备不论具备何种功能，开发的重点仍多着重在光路架构上，例如，如何利用最小体积的光学架构，来产生清楚且大而远的虚像的设计。另外，良好的光路架构虽能产生清楚的虚像，但因光线直射以及光路架构为固定路径的原因，使成像的位置仅能投影在一固定的位置上，容易使视区(eyebox)受限，相对驾驶者来说，能看的视区也有一定角度的范围限制。

由于目前抬头显示设备仅能投射出一个视区，这也表示驾驶者的头部需固定在一个特定范围内，才能准确的看到抬头显示设备所投影出的影像，但若驾驶者身体位移或头部倾斜，以致驾驶者的视区角度改变，或是由不同高度的驾驶者驾驶时，就需再次调整抬头显示设备光路架构所投影的角度，使投影范围能吻合驾驶者所能看到的视区。因此目前现有的抬头显示设备因投影范围狭隘的关系，容易限制到驾驶者姿势的自由度，使驾驶者能移动的姿势受到诸多限制，对于驾驶者来说相当不具有便利性。

有鉴于此，本发明针对上述现有技术的不足，提出一种多重视区抬头显示设备及其多夹层成像镜，以特殊设计的多夹层成像镜，产生多个视区的效果，以有效克服上述问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种多重视区抬头显示设备及其多夹层成像镜，其可投影出多重视区，能有利驾驶者在多个角度，或者不同高度的驾驶者，皆能观看到投影出的车身信息的影像，有效提升驾驶者行车的便利及安全性。

本发明的另一目的在于提供一种多重视区抬头显示设备及其多夹层成像镜，其可供驾驶者在改变视区角度或者更换不同视区高度的驾驶者时，无需重新调整装置投影视区的角度，可有效提升使用上的便利性。

本发明的再一目的在于提供一种多重视区抬头显示设备及其多夹层成像镜，其结构简单且制作成本低，使生产能效率相对的提高。

为了达到上述目的，本发明提供一种多重视区抬头显示设备，其包括一投光器，以产生一投射影像，投光器并将投射影像投射至一反射镜，使反射镜反射出一反射影像至一多夹层成像镜中，以反射多个虚像影像，其中多夹层成像镜包括至少两层迭像片，每一迭像片互相层迭设置，且迭像片的半反射面相对倾斜于相邻迭像片的半反射面，当反射影像投射至最上层迭像片的半反射面时反射一虚像影像，同时反射影像并穿透最上层迭像片至下一层迭像片，反射影像可穿透下一层迭像片并由下一层迭像片的半反射面反射出另一虚像影像，以呈现出不同视区的至少两个虚像影像。

另外，本发明亦提供一种应用于多重视区抬头显示设备的多夹层成像镜，其可接收一反射影像，并反射出不同视区的至少两个虚像影像，其中多夹层像镜包括至少两层迭像片，每一迭像片互相层迭设置，且迭像片的半反射面相对倾斜于相邻迭像片的半反射面，当反射影像投射至最上层迭像片的半反射面时，可反射出一虚像影像，并且穿透最上层迭像片至下一层迭像片，使反射影像可穿透下一层迭像片并反射另一虚像影像，藉此呈现出不同视区的至少两个虚像影像。

其中迭像片的半反射面相对倾斜于相邻迭像片的半反射面的角度可为0.5度至10度，且迭像片的透射率可为10％至90％。

附图说明

图1为本发明在车辆装设多重视区抬头显示设备示意图；

图2a为本发明多夹层成像镜的迭像片组合立体图；

图2b为本发明多夹层成像镜的迭像片组件分解图；

图3为本发明的多重视区抬头显示设备光路投射路径示意图；

图4为本发明另一实施例在车辆装设多重视区抬头显示设备示意图；

图5a为本发明另一实施例的多夹层成像镜的迭像片组合立体图；

图5b为本发明另一实施例的多夹层成像镜的迭像片组件分解图；

图6为本发明另一实施例的多重视区抬头显示设备光路投射路径示意图。

附图标记说明：1-多重视区抬头显示设备；10-投光器；12-反射镜；14-壳体；16-固定架；18-转轴；20-多夹层成像镜；21-支撑架；22-迭像片；220-半反射面；24-迭像片；240-半反射面；30-多夹层成像镜；31-支撑架；32-迭像片；320-半反射面；34-迭像片；340-半反射面；36-迭像片；360-半反射面；a-投射影像；b-反射影像；c-虚像影像；d-虚像影像；e-虚像影像；x、x’-夹角。

具体实施方式

本发明能提供多重视区，供驾驶者在多个角度皆能查看到多重视区抬头显示设备所提供的影像，以使得驾驶者判读车身信息时较为舒适。

首先说明本发明多重视区抬头显示设备所安装的空间以及结构的实施例，请参照图1，本实施例的多重视区抬头显示设备1安装在汽车驾驶座前方，供驾驶者能抬头判读多重视区抬头显示设备1所呈现的车身信息。本实施例的多重视区抬头显示设备1包括一投光器10，可为能产生影像源的显示器或投光机，以产生高亮度的投射影像；一反射镜12，可为一般用以反射出放大影像的凹面反射镜，其中投光器10与反射镜12被包覆且固定在一壳体14内，同时固定投光器10投射光缘的表面面对反射镜12的反射镜面；壳体14外表面更设有一固定架16，利用固定架16可将壳体14连同投光器10与反射镜12固定在汽车挡风玻璃上，且固定架16通过固定架16上的一转轴18连接壳体14，供壳体14相对于固定架16转动，藉此调整反射镜12反射出的影像的角度。

请持续参照图1并配合参照图2a以及第图2b，多重视区抬头显示设备1更包括一多夹层成像镜20，本实施例举例多夹层成像镜20为凹面多夹层成像镜，多夹层成像镜20包括至少两层迭像片22、24以及一支撑架21，支撑架21包覆固定两层迭像片22、24，使多夹层成像镜20能通过支撑架21固定在汽车挡风玻璃上，以接收到反射镜12所反射的反射影像。请参图2a以及图2b，本实施例举例具有两层迭像片22、24，两层迭像片22、24的表面分别设有一半反射面220、240，每一迭像片22、24的透射率可为10％至90％之间，本实施例的透射率则举例为70％，但可依需求进行调整透射率；多夹层成像镜20的每一迭像片22、24互相层迭设置，且迭像片22的半反射面220相对倾斜于相邻迭像片24的半反射面240，其中迭像片22的半反射面220相对倾斜于相邻迭像片24的半反射面240的夹角x角度的范围可为0.5度至10度，本实施例举例夹角x角度为4.5度，当然更可依照需求进行不同角度的调整，本实施例仅以此作为举例说明，并非用以限定本发明相邻半反射面220、240所倾斜的角度。

在说明完本实施例多重视区抬头显示设备1所设置的相对位置以及各组件的结构后，接下来请配合参照图3，以详细说明虚像成像的光路投射路径，如图所示，首先投光器10产生一投射影像a至反射镜12，反射镜12接收到投射影像a后反射一反射影像b，接着反射影像b投射至多夹层成像镜20的最上层迭像片22的半反射面220，半反射面220可反射出一虚像影像c，虚像影像c成像的面积可为90cmx60cm，其为人体最舒适的视觉区面积，在反射虚像影像c的同时，反射影像b亦穿透最上层迭像片22，使反射影像b可投射到下一层迭像片24的半反射面240上，此时反射影像可穿透至下一层迭像片24，并由下一层迭像片24的半反射面240反射产生另一虚像影像d，此虚像面积亦可为90cmx60cm。由上述可知，本实施例多重视区抬头显示设备1通过特殊设计的多夹层成像镜20的结构，能呈现出不同视区的两个虚像影像c、d，当驾驶者因探身操作汽车仪表板上的开关、回头观察等短时动作，或而稍微缓解休息时，头部位置紧靠座椅头枕等情形而改变视区角度时，仍可由另外一个角度查阅车身信息，不必长期维持一特定角度，能有效提升驾驶者驾车的舒适度。

除上述实施例之外，本发明多重视区抬头显示设备的多夹层成像镜更可由两个以上的迭像片所组合而成，请参照图4、图5a以及图5b，已详细说明本发明另一实施例的结构。其中本实施例的投光器10、反射镜12、壳体14的设置位置以及结构皆与上实施例相同，故不重复叙述。本实施例唯一不同的是多夹层成像镜30由三层迭像片32、34、36组合而成，但多夹层成像镜30仍由支撑架31包覆固定三层迭像片32、34、36，并利用支撑架31将三层迭像片32、34、36固定在挡风玻璃上，请参照图5a以及图5b，以详细说明本实施例的多夹层成像镜30的结构，多夹层成像镜30亦为凹面多夹层成像镜，多夹层成像镜30包括三层迭像片32、34、36，三层迭像片32、34、36互相层迭设置，每一迭像片32、34、36上分别设有一半反射面320、340、360，且每一迭像片32、34、36的半反射面320、340、360皆倾斜于相邻迭像片32、34、36的半反射面320、340、360，详细来说，本实施例第二层迭像片34的半反射面340会倾斜于第一层迭像片32的半反射面320，而第三层迭像片36的半反射面360则倾斜于第二层迭像片34的半反射面340，本实施例举例每一个迭像片32、34、36的半反射面320、340、360相对倾斜于相邻迭像片32、34、36的半反射面320、340、360的夹角x、x’角度的范围可为0.5度至10度，本实施例举例夹角x、x’角度4.5度。

接下来请参照图6，以说明本实施例的多重视区抬头显示设备光路投射路径，如图所示，投光器10产生一投射影像a至反射镜12，反射镜12接收到投射影像a后即可反射一反射影像b，接着反射影像b投射至多夹层成像镜30的最上层，也就是第一层迭像片32的半反射面320，半反射面320可反射一第一虚像影像c，同时反射影像b穿透第一层迭像片32，使反射影像b投射到第二层迭像片34的半反射面340上，此时第二层迭像片34的半反射面340反射一第二虚像影像d，同时反射影像b穿透第二层迭像片34，以投射到第三层迭像片36的半反射面360上，反射影像b可穿透第三迭像片36并反射一第三虚像影像e。由上述可知，本实施例的多夹层成像镜30能呈现不同视区的三个虚像影像c、d、e，供驾驶者可由多个角度查阅到多重视区抬头显示设备1所投射的车身信息，可提升驾驶者的姿势的可变性，提升驾驶者驾车的舒适性。

综上所述，本发明能投影出多重视区，有利驾驶者在多个角度，或者不同高度的驾驶者时，皆能观看到投影出的车身信息的影像，使得视区角度在改变时，也无需重新调整装置投影视区的角度，有效提升使用上的便利及安全性。且本发明更具有结构简单且制作成本低，使生产效率相对提高等优点。

以上所述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。故即凡依本发明权利要求所述的特征及精神所为的均等变化或修饰，均应包括于本发明的保护范围内。

Claims (19)

1.一种多重视区抬头显示设备，其特征在于，包括：

一投光器，产生一投射影像；

一反射镜，接收该投射影像并反射一反射影像；以及

一多夹层成像镜，接收该反射影像，该多夹层成像镜包括至少两层迭像片，每一迭像片互相层迭设置，且迭像片的半反射面相对倾斜于相邻迭像片的半反射面，该反射影像投射至最上层迭像片的半反射面，以反射一虚像影像，该反射影像并穿透最上层迭像片至下一层迭像片，该反射影像穿透下一层迭像片，并由下一层迭像片的半反射面反射另一虚像影像，以呈现不同视区的至少两个虚像影像。

2.如权利要求1所述的多重视区抬头显示设备，其特征在于，更包括一壳体，该壳体包覆固定该投光器以及该反射镜，且该壳体外表面上更设有一固定架，以使该壳体能够固定于一物体上。

3.如权利要求2所述的多重视区抬头显示设备，其特征在于，该固定架更包括一连接该壳体的转轴，以供该壳体相对于该固定架转动，以调整该反射影像射出的角度。

4.如权利要求1所述的多重视区抬头显示设备，其特征在于，该多夹层成像镜为凹面多夹层成像镜。

5.如权利要求1所述的多重视区抬头显示设备，其特征在于，迭像片的半反射面相对倾斜于相邻迭像片的半反射面的角度为0.5度至10度。

6.如权利要求1所述的多重视区抬头显示设备，其特征在于，迭像片的透射率为10％至90％。

7.如权利要求1所述的多重视区抬头显示设备，其特征在于，该投光器为显示设备。

8.如权利要求1所述的多重视区抬头显示设备，其特征在于，该反射镜为凹面反射镜。

9.如权利要求1所述的多重视区抬头显示设备，其特征在于，该多夹层成像镜更包括一支撑架，该支撑架包覆固定该至少两层迭像片，以使该至少两层迭像片固定于一物体上。

10.一种应用于多重视区抬头显示设备的多夹层成像镜，其特征在于，其能够接收一反射影像并反射不同视区的至少两个虚像影像，该多夹层成像镜包括：

至少两层迭像片，每一迭像片互相层迭设置，且迭像片的半反射面相对倾斜于相邻迭像片的半反射面，该反射影像投射至最上层迭像片的半反射面，以反射一虚像影像，该反射影像并穿透最上层迭像片至下一层迭像片，该反射影像穿透下一层迭像片并由下一层迭像片的半反射面反射另一虚像影像，以呈现不同视区的至少两个虚像影像。

11.如权利要求10所述的应用于多重视区抬头显示设备的多夹层成像镜，其特征在于，该多夹层像镜为凹面多夹层成像镜。

12.如权利要求10所述的应用于多重视区抬头显示设备的多夹层成像镜，其特征在于，迭像片的半反射面相对倾斜于相邻迭像片的半反射面的角度为0.5度至10度。

13.如权利要求10所述的应用于多重视区抬头显示设备的多夹层成像镜，其特征在于，迭像片的透射率为10％至90％。

14.如权利要求10所述的应用于多重视区抬头显示设备的多夹层成像镜，其特征在于，该至少两层迭像片通过一支撑架包覆固定，以使该至少两层迭像片固定于一物体上。

15.如权利要求10所述的应用于多重视区抬头显示设备的多夹层成像镜，其特征在于，该反射影像由一反射镜反射所产生，该反射镜接收一投光器所产生的一投射影像后，根据该投射影像反射该反射影像。

16.如权利要求15所述的应用于多重视区抬头显示设备的多夹层成像镜，其特征在于，该投光器以及该反射镜通过一壳体包覆固定，且该壳体外表面上更设有一固定架，以使该壳体能够固定于一物体上。

17.如权利要求16所述的应用于多重视区抬头显示设备的多夹层成像镜，其特征在于，该固定架更包括一连接该壳体的转轴，以供该壳体相对于该固定架转动，以调整该反射影像射出的角度。

18.如权利要求15所述的应用于多重视区抬头显示设备的多夹层成像镜，其特征在于，该投光器为显示设备。

19.如权利要求15所述的应用于多重视区抬头显示设备的多夹层成像镜，其特征在于，该反射镜为凹面反射镜。