CN110275301A - 成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种成像系统，包含影像组合器、反射镜、影像产生装置以及指示标记。反射镜相对影像组合器设置。影像产生装置相对反射镜设置。当影像产生装置显示影像时，影像产生装置投射出的光线经由反射镜反射至影像组合器，以经由影像组合器形成虚像。指示标记设置于影像组合器的周围。

Description

成像系统
技术领域
本发明关于一种成像系统，尤指一种可让使用者得到最佳虚像显示尺寸的成像系统。
背景技术
随着科技的进步与发展，应用于扩增实境(augmented reality，AR)或虚拟实境(virtual reality，VR)的成像系统(例如，抬头显示器(Head Up Display，HUD))已逐渐在人们日常生活中广为流行。一般而言，成像系统是利用光学反射原理，将显示器显示的影像投射在影像组合器(例如，玻璃、反射镜等)上，以产生虚像。成像系统所产生的虚像尺寸会随着使用者与成像系统间的距离而改变。当使用者与成像系统间的距离太近时，虚像便会缩小到无法填满影像组合器的显示区域。反之，当使用者与成像系统间的距离太远时，虚像便会放大到超出影像组合器的显示区域外，使得使用者无法看到完整的虚像。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可让使用者得到最佳虚像显示尺寸之成像系统，以解决上述问题。
为达到上述目的，本发明提供一种成像系统，包含：影像组合器；反射镜，相对该影像组合器设置；影像产生装置，相对该反射镜设置，当该影像产生装置显示影像时，该影像产生装置投射出的光线经由该反射镜反射至该影像组合器，以经由该影像组合器形成虚像；以及指示标记，设置于该影像组合器的周围。
较佳的，该指示标记环绕该影像组合器的周围而形成环形边框。
较佳的，该成像系统还包含距离感测器以及控制器，该距离感测器电性连接于该控制器，该指示标记为光源且电性连接于该控制器，其中该距离感测器感测物件与该成像系统间的距离；当该控制器判断该距离大于或等于预定阀值时，该控制器关闭该指示标记；当该控制器判断该距离小于该预定阀值时，该控制器开启该指示标记，使得该指示标记发出光线。
较佳的，，该成像系统还包含通讯模组以及距离感测器，该通讯模组与该影像产生装置形成通讯，该距离感测器电性连接于该通讯模组，其中该距离感测器感测物件与该成像系统间的距离，且将该距离经由该通讯模组传送至该影像产生装置；当该影像产生装置判断该距离大于预定阀值时，该影像产生装置根据该距离调整该影像的显示尺寸。
较佳的，当该影像产生装置判断该距离大于该预定阀值时，该影像产生装置随着该距离的增加而缩小该影像的该显示尺寸，且该影像产生装置随着该距离的缩短而放大该影像的该显示尺寸。
较佳的，当该影像产生装置判断该距离小于或等于该预定阀值时，该影像产生装置以最大显示尺寸显示该影像。
较佳的，该影像产生装置与外部装置形成通讯，且该影像由该外部装置传输至该影像产生装置。8.如权利要求1所述的成像系统，其特征在于，该指示标记由四个光条组成，且设置于该影像组合器的四周；或者，该指示标记为设置于该影像组合器的至少一侧边及/或至少一角落的光源。
较佳的，该影像组合器为反射镜或部分穿透部分反射元件。
较佳的，该成像系统为抬头显示器或放大显示器，该影像产生装置为显示器、手机或可产生影像的电子装置。
与现有技术相比，综上所述，本发明是在影像组合器的周围设置指示标记，以指示影像组合器可显示的最大虚像尺寸。当使用者看到虚像的边界远离指示标记时，表示使用者与成像系统间的距离太近，虚像无法填满影像组合器的显示区域。此时，使用者可根据指示标记增加与成像系统间的距离，以使虚像填满影像组合器的显示区域。此外，本发明可于成像系统上设置距离感测器，以感测使用者(亦即，上述的物件)与成像系统间的距离。当使用者与成像系统间的距离大于预定阀值时，表示使用者与成像系统间的距离太远，虚像会超出影像组合器的显示区域外。此时，影像产生装置即会根据此距离调整影像的显示尺寸，以对应调整经由影像组合器形成的虚像尺寸，进而确保虚像不会超出影像组合器的显示区域外。藉此，本发明的成像系统即可让使用者得到最佳虚像显示尺寸。
附图说明
图1为根据本发明实施例的成像系统的侧视图。
图2为图1中的成像系统的功能方块图。
图3为于图1中的影像组合器的周围设置指示标记的示意图。
图4为根据本发明另一实施例的指示标记的示意图。
图5为根据本发明另一实施例的成像系统的功能方块图。
图6为藉由调整影像的显示尺寸以调整虚像的显示尺寸的示意图。
图7为藉由调整影像的显示尺寸以调整虚像的显示尺寸的另一示意图。
图8为根据本发明另一实施例的成像系统的侧视图。
图9为根据本发明另一实施例的成像系统的侧视图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请参阅图1至图3，图1为根据本发明实施例的成像系统1的侧视图，图2为图1中的成像系统1的功能方块图，图3为于图1中的影像组合器10的周围设置指示标记22的示意图。
如图1至图3所示，成像系统1包含影像组合器10、至少一反射镜12、影像产生装置14、距离感测器18、支架20、指示标记22以及控制器24，其中影像组合器10、反射镜12、影像产生装置14、距离感测器18与控制器24皆设置于支架20上。于此实施例中，成像系统1可为抬头显示器或放大显示器，但不以此为限。影像产生装置14可为显示器、手机或其它可产生影像的电子装置。影像组合器10与反射镜12可为凹面反射镜，但不以此为限。
如图1所示，反射镜12相对影像组合器10设置，且影像产生装置14相对反射镜12设置。于此实施例中，支架20可包含固定座200，使得使用者可将影像产生装置14设置于固定座200上。当影像产生装置14显示影像时，影像产生装置14投射出的光线会沿第一光路P1入射反射镜12。接着，第一光路P1会经由反射镜12反射而形成第二光路P2。接着，第二光路P2会经由影像组合器10形成虚像VI，且第二光路P2会经由影像组合器10反射至使用者3而形成第三光路P3。换言之，当影像产生装置14显示影像时，影像产生装置14投射出的光线经由反射镜12反射至影像组合器10，以经由影像组合器10形成虚像VI。
如图2所示，距离感测器18电性连接于控制器24。此外，指示标记22为光源且电性连接于控制器24。于此实施例中，指示标记22可由四个光条组成，且设置于影像组合器10的四周，如图3所示。于另一实施例中，指示标记22亦可为设置于影像组合器10的至少一侧边及/或至少一角落的光源，视实际应用而定。指示标记22用以指示影像组合器10可显示的最大虚像尺寸。
距离感测器18则是用以感测物件(例如，图1所示的使用者3)与成像系统1间的距离D(如图1所示)，且将感测到的距离D传送至控制器24。在接收距离感测器18感测到的距离D后，控制器24会判断距离D是否小于一预定阀值。当控制器24判断距离D大于或等于预定阀值时，表示虚像VI已填满影像组合器10的显示区域。此时，控制器24系关闭指示标记22，使得指示标记22不发出光线。当控制器24判断距离D小于预定阀值时，表示使用者3与成像系统1间的距离太近，虚像VI无法填满影像组合器10的显示区域。此时，控制器24会开启指示标记22，使得指示标记22发出光线，以指示影像组合器10可显示的最大虚像尺寸。
假设上述的预定阀值等于60公分。如图3所示，当使用者3与成像系统1间的距离D等于60公分，虚像VI刚好填满影像组合器10的显示区域。当使用者3与成像系统1'间的距离D由60公分缩短至50公分时，虚像VI即会无法填满影像组合器10的显示区域，使得使用者3看到的虚像VI变小。此时，控制器24会开启指示标记22，使得指示标记22发出光线。因此，当使用者3看到虚像VI的边界远离指示标记22时，表示使用者3与成像系统1间的距离D太近。此时，使用者3可根据指示标记22增加与成像系统1间的距离D。当使用者3与成像系统1间的距离D增加至60公分时，即可使虚像VI填满影像组合器10的显示区域。此时，控制器24会关闭指示标记22，使得指示标记22不发出光线，以避免影响使用者3观看虚像VI。
请参阅图4，图4为根据本发明另一实施例的指示标记22'的示意图。于此实施例中，指示标记22'可为固定的颜色、图案、符号或其它标记。此时，成像系统1便可省略上述距离感测器18。此外，指示标记22'可环绕影像组合器10周围而形成环形边框。于另一实施例中，指示标记22'亦可只设置于影像组合器10至少一侧边及/或至少一角落，视实际应用而定。指示标记22'亦是用以指示影像组合器10可显示的最大虚像尺寸。
如图4所示，当使用者3与成像系统1间的距离D等于60公分时，虚像VI刚好填满影像组合器10的显示区域。当使用者3与成像系统1间的距离D由60公分缩短至50公分时，虚像VI即会无法填满影像组合器10的显示区域，使得使用者3看到的虚像VI变小。此时，虚像VI的边界系远离指示标记22。因此，当使用者3看到虚像VI的边界远离指示标记22时，表示使用者3与成像系统1间的距离D太近。此时，使用者3可根据指示标记22增加与成像系统1间的距离D。当使用者3与成像系统1间的距离D增加至60公分时，即可使虚像VI填满影像组合器10的显示区域。
因此，当使用者3与成像系统1间的距离D太近时(亦即，小于预定阀值)，藉由指示标记22、22'即可让使用者3得到最佳虚像显示尺寸。
请参阅图5至图7，图5为根据本发明另一实施例的成像系统1'的功能方块图，图6为藉由调整影像I的显示尺寸以调整虚像VI的显示尺寸的示意图，图7为藉由调整影像I的显示尺寸以调整虚像VI的显示尺寸的另一示意图。
成像系统1'与上述的成像系统1的主要不同之处在于，成像系统1'另包含通讯模组16。需说明的是，成像系统1'亦包含上述影像组合器10、反射镜12、影像产生装置14与距离感测器18，这些元件的作用原理系如上所述，在此不再赘述。通讯模组16用以与影像产生装置14形成通讯，且距离感测器18电性连接于通讯模组16，如图5所示。于此实施例中，通讯模组16可藉由有线或无线的方式与影像产生装置14形成通讯。举例而言，通讯模组16可为通用序列汇流排(Universal Serial Bus，USB)连接埠或其它连接埠，以与影像产生装置14以有线的方式形成通讯。此外，通讯模组16亦可为Wi-Fi、蓝牙等无线通讯模组，以与影像产生装置14以无线的方式形成通讯。
于此实施例中，距离感测器18亦会将感测到的距离D由通讯模组16传送至影像产生装置14。在接收距离感测器18感测到的距离D后，影像产生装置14会判断距离D是否大于上述预定阀值。当影像产生装置14判断距离D大于预定阀值时，表示使用者3与成像系统1'间的距离太远，虚像VI会超出影像组合器10的显示区域外。此时，影像产生装置14即会根据距离D调整影像I(如第3图所示)的显示尺寸，以对应调整经由影像组合器10形成的虚像VI尺寸，进而确保虚像VI不会超出影像组合器10的显示区域外。于此实施例中，影像产生装置14可藉由缩放器(scaler)调整影像I的显示尺寸。反之，当影像产生装置14判断距离D小于或等于预定阀值时，表示虚像VI不会超出影像组合器10的显示区域外。此时，影像产生装置14可以一最大显示尺寸显示影像I。
于此实施例中，当影像产生装置14判断距离D大于预定阀值时，影像产生装置14可随着距离D的增加而缩小影像I的显示尺寸，且影像产生装置14可随着距离D的缩短而放大影像I的显示尺寸。
假设上述的预定阀值等于60公分。如图6所示，当使用者3与成像系统1'间的距离D等于60公分，且影像产生装置14以最大显示尺寸显示影像I时，虚像VI刚好填满影像组合器10的显示区域。当使用者3与成像系统1间的距离D由60公分增加至90公分(大于预定阀值)，且影像产生装置14仍以最大显示尺寸显示影像I时，虚像VI即会超出影像组合器10的显示区域外，使得使用者3无法看到完整的虚像VI。此时，影像产生装置14即可随着距离D的增加而缩小影像I的显示尺寸(例如，由100％缩小至80％)，以对应调整经由影像组合器10形成的虚像VI尺寸，进而确保虚像VI不会超出影像组合器10的显示区域外。
此外，如图7所示，当使用者3与成像系统1'间的距离D由90公分缩短至70公分(仍大于预定阀值)时，虚像VI即会无法填满影像组合器10的显示区域，使得使用者3看到的虚像VI变小。此时，影像产生装置14即可随着距离D的缩短而放大影像I的显示尺寸(例如，由80％放大至90％)，以对应调整经由影像组合器10形成的虚像VI尺寸，以使虚像VI填满影像组合器10的显示区域。
因此，当使用者3与成像系统1'间的距离D大于预定阀值时，藉由上述调整方式即可让使用者3得到最佳虚像显示尺寸。需说明的是，当影像产生装置14以最大显示尺寸显示影像I，且使用者3看到的虚像VI刚好填满影像组合器10的显示区域时，可将此时使用者3与成像系统1间的距离设定为上述的预定阀值。此外，影像I的显示尺寸的缩小或放大比例可根据实际应用而设定。
请参阅图8，图8为根据本发明另一实施例之成像系统1”的侧视图。成像系统1”与上述的成像系统1的主要不同之处在于，成像系统1”的影像产生装置14与外部装置5形成通讯，如图8所示。因此，上述影像I可由外部装置5传输至影像产生装置14，再由影像产生装置14显示影像I。于实际应用中，外部装置5可为手机、平板电脑或其它电子装置。需说明的是，上述关于虚像VI的显示尺寸的调整方式亦适用于成像系统1”，在此不再赘述。
请参阅图9，图9为根据本发明另一实施例的成像系统1”'的侧视图。成像系统1”'与上述的成像系统1的主要不同之处在于，成像系统1”'包含两个反射镜12a、12b，如图9所示。于此实施例中，两个反射镜12a、12b可为非球面反射镜。影像组合器10可为反射镜或部分穿透部分反射元件。当影像组合器10为部分穿透部分反射元件，可利用光学镀膜技术来调整影像组合器10的穿透率与反射率。举例而言，当成像系统1”'为抬头显示器时，影像组合器10可为汽车的挡风玻璃，影像组合器10的穿透率大于反射率，而作为扩增实境的应用。此外，当成像系统1”'为放大显示器时(举例如中国专利号CN208000411U)，影像组合器10的反射率大于穿透率，而作为虚拟实境的应用。
如图9所示，反射镜12a相对影像产生装置14设置，反射镜12b相对反射镜12a设置，且影像组合器10相对反射镜12b设置。当影像产生装置14显示影像时，影像产生装置14投射出的光线会沿第一光路P1入射反射镜12a。接着，第一光路P1会经由反射镜12a反射而形成第二光路P2。接着，第二光路P2会经由反射镜12b反射而形成第三光路P3。最后，第三光路P3即会经由影像组合器10形成虚像VI，且第三光路P3会经由影像组合器10反射至使用者3而形成第四光路P4。换言之，影像产生装置14投射出的光线系依序经由反射镜12a与反射镜12b反射至影像组合器10，以经由影像组合器10形成虚像VI。需说明的是，上述关于虚像VI的显示尺寸的调整方式亦适用于成像系统1”'，在此不再赘述。
此外，本发明亦可于成像系统中设置两个以上的反射镜，且藉由光路的配置使影像产生装置14投射出的光线经由两个以上的反射镜反射至影像组合器10。
综上所述，本发明是在影像组合器的周围设置指示标记，以指示影像组合器可显示的最大虚像尺寸。当使用者看到虚像的边界远离指示标记时，表示使用者与成像系统间的距离太近，虚像无法填满影像组合器的显示区域。此时，使用者可根据指示标记增加与成像系统间的距离，以使虚像填满影像组合器的显示区域。此外，本发明可于成像系统上设置距离感测器，以感测使用者(亦即，上述之物件)与成像系统间的距离。当使用者与成像系统间的距离大于预定阀值时，表示使用者与成像系统间的距离太远，虚像会超出影像组合器的显示区域外。此时，影像产生装置即会根据此距离调整影像的显示尺寸，以对应调整经由影像组合器形成的虚像尺寸，进而确保虚像不会超出影像组合器的显示区域外。藉此，本发明的成像系统即可让使用者得到最佳虚像显示尺寸。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种成像系统，其特征在于，包含：
影像组合器；
反射镜，相对该影像组合器设置；
影像产生装置，相对该反射镜设置，当该影像产生装置显示影像时，该影像产生装置投射出的光线经由该反射镜反射至该影像组合器，以经由该影像组合器形成虚像；以及
指示标记，设置于该影像组合器的周围。
2.如权利要求1所述的成像系统，其特征在于，该指示标记环绕该影像组合器的周围而形成环形边框。
3.如权利要求1所述的成像系统，其特征在于，还包含距离感测器以及控制器，该距离感测器电性连接于该控制器，该指示标记为光源且电性连接于该控制器，其中该距离感测器感测物件与该成像系统间的距离；当该控制器判断该距离大于或等于预定阀值时，该控制器关闭该指示标记；当该控制器判断该距离小于该预定阀值时，该控制器开启该指示标记，使得该指示标记发出光线。
4.如权利要求1所述的成像系统，其特征在于，还包含通讯模组以及距离感测器，该通讯模组与该影像产生装置形成通讯，该距离感测器电性连接于该通讯模组，其中该距离感测器感测物件与该成像系统间的距离，且将该距离经由该通讯模组传送至该影像产生装置；当该影像产生装置判断该距离大于预定阀值时，该影像产生装置根据该距离调整该影像的显示尺寸。
5.如权利要求4所述的成像系统，其特征在于，当该影像产生装置判断该距离大于该预定阀值时，该影像产生装置随着该距离的增加而缩小该影像的该显示尺寸，且该影像产生装置随着该距离的缩短而放大该影像的该显示尺寸。
6.如权利要求4所述的成像系统，其特征在于，当该影像产生装置判断该距离小于或等于该预定阀值时，该影像产生装置以最大显示尺寸显示该影像。
7.如权利要求1所述的成像系统，其特征在于，该影像产生装置与外部装置形成通讯，且该影像由该外部装置传输至该影像产生装置。
8.如权利要求1所述的成像系统，其特征在于，该指示标记由四个光条组成，且设置于该影像组合器的四周；或者，该指示标记为设置于该影像组合器的至少一侧边及/或至少一角落的光源。
9.如权利要求1所述的成像系统，其特征在于，该影像组合器为反射镜或部分穿透部分反射元件。
10.如权利要求1所述的成像系统，其特征在于，该成像系统为抬头显示器或放大显示器，该影像产生装置为显示器、手机或可产生影像的电子装置。
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