CN114706225B - 抬头显示器与光学反射结构 - Google Patents

Abstract

一种抬头显示器包括影像生成单元、六边形光学反射元件、凹面镜以及显像板。影像生成单元配置以投射影像光。六边形光学反射元件设置于影像光的光路上。六边形光学反射元件包括空心六角柱体。空心六角柱体具有依序相连成一封闭六角柱的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁、第五侧壁与第六侧壁。第二侧壁是透明的，并且第一侧壁与相对于第二侧壁的第五侧壁配置以反射影像光。凹面镜设置于影像光的光路上且配置以接收从空心六角柱体反射而来的影像光。显像板配置以接收从凹面镜反射而来的影像光。如此，能够满足不同显示需求。

Description

抬头显示器与光学反射结构

技术领域

本揭露有关于抬头显示器与光学反射结构。

背景技术

在航空领域中，可以通过应用抬头显示器，将飞行信息投射至挡风玻璃前，使得飞行员无需低头检视面板就可以确认飞行相关信息，避免注意力分散而影响到飞行安全。在汽车领域中，以可以通过设置抬头显示器将例如车速、转速、剩余油量与导航等信息投影挡风玻璃上，使得驾驶员无需转移视线即可以确认驾驶所需的信息。

然而，目前的抬头显示器，大多仅对应到特定的显示规格，例如限制了抬头显示器之成像与使用者之间距离，或是抬头显示器之成像仅有单一的放大倍率。

发明内容

本揭露的一态样有关于一种抬头显示器。

根据本揭露的一或多个实施方式中，一种抬头显示器包括影像生成单元、六边形光学反射元件、凹面镜以及显像板。影像生成单元配置以投射影像光。六边形光学反射元件设置于影像光的光路上。六边形光学反射元件包括空心六角柱体。空心六角柱体具有依序相连成一封闭六角柱的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁、第五侧壁与第六侧壁。第二侧壁是透明的，并且第一侧壁与相对于第二侧壁的第五侧壁配置以反射影像光。凹面镜设置于影像光的光路上且配置以接收从空心六角柱体的第一侧壁或第五侧壁反射而来的影像光。显像板配置以接收从凹面镜反射而来的影像光。

在本揭露的一或多个实施方式中，六边形光学反射元件的空心六角柱体设置在第一位置与第二位置之间转动。当空心六角柱体位于第一位置，第一侧壁对准影像光的光路。当空心六角柱体位于第二位置，第二侧壁与五侧壁对准影像光的光路。

在本揭露的一或多个实施方式中，六边形光学反射元件进一步包括二分之一波长波片。二分之一波长波片位于第二侧壁与第五侧壁之间。

在本揭露的一或多个实施方式中，六边形光学反射元件进一步包括四分之一波长波片与反射式偏光片。四分之一波长波片位于第二侧壁与第五侧壁之间。反射式偏光片形成于第二侧壁上。

在本揭露的一或多个实施方式中，第三侧壁是透明的，相对第三侧壁且相连于第一侧壁的第六侧壁配置以反射影像光。六边形光学反射元件的空心六角柱体设置在第一位置、第二位置与第三位置之间转动。当空心六角柱体位于第一位置，第一侧壁对准影像光的光路。当空心六角柱体位于第二位置，第二侧壁与五侧壁对准影像光的光路。当空心六角柱体位于第三位置，第三侧壁与六侧壁对准影像光的光路。

在一些实施方式中，六边形光学反射元件进一步包括二分之一波长波片、四分之一波长波片以及反射式偏光片。二分之一波长波片位于第二侧壁与第五侧壁之间。四分之一波长波片位于第三侧壁与第六侧壁之间。反射式偏光片形成于第三侧壁上。

在一些实施方式中，二分之一波长波片与第五侧壁之间的距离小于二分之一波长波片与第二侧壁之间的距离。四分之一波长波片与第三侧壁之间的距离小于四分之一波长波片与第六侧壁之间的距离。

在本揭露的一或多个实施方式中，影像生成单元包括线偏振光源。

在本揭露的一或多个实施方式中，六边形光学反射元件进一步包括偏振光分光片。偏振光分光片设置于第一侧壁与第二侧壁中的至少一者上。

在本揭露的一或多个实施方式中，六边形光学反射元件进一步包括反射镜。反射镜设置于空心六角柱体的第一侧壁上并具有相对第一侧壁凸出的反射曲面。

在本揭露的一或多个实施方式中，第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁、第五侧壁与第六侧壁形成一容置空间。六边形光学反射元件进一步包括反射镜。反射镜位于容置空间内且设置于第五侧壁上，其中反射镜具有朝向第二侧壁凸出的反射曲面。

在本揭露的一或多个实施方式中，封闭六角柱在垂直于第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁、第五侧壁与第六侧壁的平面上为正六边形。

在本揭露的一或多个实施方式中，六边形光学反射元件进一步包括电控旋转机构。电控旋转机构具有旋转轴。空心六角柱体固定于电控旋转机构上。电控旋转机构的旋转轴对准空心六角柱体的轴心。

在本揭露的一或多个实施方式中，显像板是透明的。

本揭露的一态样有关于一偶数边型光学反射结构。

根据本揭露的一或多个实施方式中，一种光学反射结构包括复数个侧壁。复数个侧壁彼此相连以形成封闭空心柱体。侧壁的数量为偶数个。这些侧壁包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁与第五侧壁。第一侧壁具有光学反射面。第二侧壁相连于第一侧壁并具有第一光学穿透面。第三侧壁相连于第二侧壁并具有第二光学穿透面。第四侧壁平行于第二侧壁，其中第四侧壁在封闭空心柱体内具有对准第二侧壁的第一光学反射面。第五侧壁平行于第三侧壁，其中第五侧壁在封闭空心柱体内具有对准第二侧壁的第二光学反射面。

在本揭露的一或多个实施方式中，光学反射结构进一步包括二分之一波长波片、四分之一波长波片以及反射式偏光片。二分之一波长波片位于第二侧壁与第四侧壁之间。四分之一波长波片位于第三侧壁与第五侧壁之间。反射式偏光片形成于第三侧壁上。

在一些实施方式中，二分之一波长波片与第四侧壁之间的距离小于二分之一波长波片与第二侧壁之间的距离，四分之一波长波片与第三侧壁之间的距离小于四分之一波长波片与第五侧壁之间的距离。

在本揭露的一或多个实施方式中，光学反射结构进一步包括偏振光分光片。偏振光分光片设置于复数个侧壁中的至少一者上。

在本揭露的一或多个实施方式中，光学反射结构进一步包括电控旋转机构。电控旋转机构具有旋转轴。封闭空心柱体固定于电控旋转机构上。电控旋转机构的旋转轴对准封闭空心柱体的轴心。

在本揭露的一或多个实施方式中，封闭空心柱体在垂直于该些侧壁的平面上为封闭正多边形。

综上所述，通过设置六边形或其他偶数边形的光学反射结构，能够实现三段或以上的光路变化。使用六边形或偶数边形的光学反射结构的抬头显示器，能够通过电控或机械方式，直接转动六边形或偶数边形的光学反射结构，进而达成三种不同光路架构，满足不同显示需求。

以上所述仅系用以阐述本揭露所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本揭露之具体细节将在下文的实施方式及相关图式中详细介绍。

附图说明

本揭露的优点与图式，应由接下来列举的实施方式，并参考附图，以获得更好的理解。这些图式的说明仅仅是列举的实施方式，因此不该认为是限制了个别实施方式，或是限制了发明申请专利范围的范围。

图1根据本揭露之一实施方式绘示一抬头显示器的示意图；

图2根据本揭露之一实施方式绘示六边形光学反射元件的侧视视图；

图3根据本揭露之一实施方式绘示六边形光学反射元件在一第一位置反射来自影像生成单元之一光线的第一光路示意图；

图4根据本揭露之一实施方式绘示六边形光学反射元件在一第二位置反射来自影像生成单元之一光线的第二光路示意图；

图5与图6根据本揭露之一实施方式绘示六边形光学反射元件在一第三位置反射来自影像生成单元之一光线的第三光路示意图；

图7根据本揭露之一实施方式绘示六边形光学反射元件之空心六角柱体的一立体视图；以及

图8根据本揭露之一实施方式绘示六边形光学反射元件之空心六角柱体旋转至第一位置、第二位置以及第三位置的示意图。

附图标记为：

100:抬头显示器 233:反射曲面

110:影像生成单元 240:二分之一波长波片

120:曲面镜 250:四分之一波长波片

123:凹曲面 260:反射式偏光片

130:显像板 300:视野

200:六边形光学反射元件 AX:旋转轴

205:空心六角柱体 L1:光线

205A:第一位置 L2:光线

205B:第二位置 L3:光线

205C:第三位置 L4:光线

210:反射镜 L11:光线

213:反射曲面 L12:光线

220:反射镜 O:轴心

223:反射曲面 S1,S2,S3,S4,S5,S6:侧壁

230:反射镜

具体实施方式

下文系举实施例配合所附图式进行详细说明，但所提供之实施例并非用以限制本揭露所涵盖的范围，而结构运作之描述非用以限制其执行之顺序，任何由元件重新组合之结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本揭露所涵盖的范围。另外，图式仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。为便于理解，下述说明中相同元件或相似元件将以相同之符号标示来说明。

另外，在全篇说明书与申请专利范围所使用之用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露之内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本揭露之用词，将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本揭露之描述上额外的引导。

在本文中，「第一」、「第二」等等用语仅是用于区隔具有相同技术术语的元件或操作方法，而非旨在表示顺序或限制本揭露。

此外，「包含」、「包括」、「提供」等相似的用语，在本文中都是开放式的限制，意指包含但不限于。

进一步地，在本文中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则「一」与「该』可泛指单一个或多个。将进一步理解的是，本文中所使用之「包含」、「包括」、「具有」及相似词汇，指明其所记载的特征、区域、整数、步骤、操作、元件与/或组件，但不排除其所述或额外的其一个或多个其它特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件，与/或其中之群组。

为了实现于抬头显示器中提供多种显示模式，本揭露提供六边形或偶数边的光学反射元件。这些六边形或偶数边的光学反射元件设置于抬头显示器中。通过电控转动六边形或偶数边的光学反射元件，能够改变抬头显示器内影像光的行进距离，进而提供多种不同放大倍率的显示模式，便于用户选择。

请参照图1。图1根据本揭露之一实施方式绘示一抬头显示器100的示意图。

如图1所示，在本揭露的一或多个实施方式中，抬头显示器100包括影像生成单元110、六边形光学反射元件200、曲面镜120以及显像板130。

在图1中，影像生成单元110配置以向六边形光学反射元件200投射影像光。影像光对应到光线L1。影像光可以对应到一个虚拟影像VP，并且虚拟影像VP可以包含一或多个用户所需的信息。光线L1为六边形光学反射元件200接收后，反射为光线L2至曲面镜120。曲面镜120具有凹曲面123。曲面镜120通过凹曲面123接收光线L2后，反射出光线L3至显像板130上。通过曲面镜120的凹曲面123反射出光线L3，能够放大后续成像之虚拟影像VP。随后，显像板130接收到光线L3，显像板反射光线L4至使用者的视野300。于是，在光线L4的延长虚线上，在显像板130的后方形成与使用者的视野300等高的虚拟影像VP。

在一些实施方式中，使用者的视野300无需向下检视生成虚拟影像VP的影像生成单元110，而能够直接于显像板130上检视虚拟影像VP来获得相关信息。

在一些实施方式中，抬头显示器100例如是设置于车辆上，显像板130对应的车辆的挡风玻璃，使用者例如是车辆的驾驶员。如此，驾驶员的视野300无需向下检视车辆的面板，而能够于车辆的显像板130直接获取所需信息。在一些实施方式中，显像板130是透明的，而可以供使用者获取显像板130后方的信息。

在本实施方式中，曲面镜120可以是任何合适的非球曲镜，而可依设计者优化修正虚拟影像VP之像差。

在一些实施方式中，影像生成单元110包括光源以及生成虚拟影像VP的处理装置。在一些实施方式中，处理装置包括电脑、远程连接服务器的移动装置或是连接一或多个功能面板的影像处理装置，但并不以此限制本揭露。

在一些实施方式中，影像生成单元110的光源包括线偏振光源，使得在图1中影像光所对应的光线L1为线偏振光。线偏振光有利于影像光的传递，避免受到环境光影响。

在本揭露的一或多个实施方式中，通过六边形光学反射元件200来接收光线L1后，能够经由六边形光学反射元件200上的一或多个光学元件对光线L1进行处理，从而反射出光线L2。举例而言，六边形光学反射元件200上可以设置一或多个偏振光分光镜、二分之一波长波片、四分之一波长波片或是反射式偏光片。而通过转动六边形光学反射元件200，将能够使用光线L1经历不同的光路架构，从而能够调整虚拟影像VP的放大倍率。

在本实施方式中，六边形光学反射元件200对应到三组不同的光路架构。当启用到六边形光学反射元件200三组不同的光路架构，对应到转动六边形光学反射元件200，使得使六边形光学反射元件200以不同的侧面对准光线L1。

在一些实施方式中，影像生成单元110的光源可包括为液晶显示单元、数字光处理显示单元、硅基液晶显示单元或聚合物分散液晶显示单元。

为进一步说明六边形光学反射元件200的具体结构，请参照图2。图2根据本揭露之一实施方式绘示六边形光学反射元件200的侧视视图。

如图2所示，在本实施方式中，六边形光学反射元件200包括空心六角柱体205。空心六角柱体205具有依序相连的第一侧壁S1、第二侧壁S2、第三侧壁S3、第四侧壁S4、第五侧壁S5以及第六侧壁S6，第六侧壁S6与第一侧壁S1相连。换言之，第一侧壁S1、第二侧壁S2、第三侧壁S3、第四侧壁S4、第五侧壁S5与第六侧壁S6相连而形成封闭六角柱。空心六角柱体205具有轴心O。

图2绘示在垂直第一侧壁S1、第二侧壁S2、第三侧壁S3、第四侧壁S4、第五侧壁S5与第六侧壁S6之一平面上六边形光学反射元件200的剖面。如图2绘示的剖面所示，在本实施方式中，第一侧壁S1、第二侧壁S2、第三侧壁S3、第四侧壁S4、第五侧壁S5与第六侧壁S6相连而形成封闭六角柱，并且封闭六角柱在图2绘示的剖面上为一正六边形。

如此，在本实施方式中，第一侧壁S1相对于第四侧壁S4，即第一侧壁S1平行于第四侧壁S4。相似地，第二侧壁S2相对且平行于第五侧壁S5，第三侧壁S3相对且平行于第六侧壁S6。

在本实施方式中，第一侧壁S1系用以直接反射光线L1。如图2所示，在本揭露的一些实施方式中，第一侧壁S1上设置有反射镜210，反射镜210具有相对第一侧壁S1向外凸出的反射曲面213。应留意到，图2所绘示的反射曲面213形状仅为示意，而不应以此限制本揭露。举例而言，反射曲面213可以是球面的部分或是拋物线镜面的部分，但并不以此为限，其他合适的曲面形状设计亦适用于反射曲面213。

如此一来，一旦将六边形光学反射元件200的第一侧壁S1对准影像生成单元110(请参照图1)，第一侧壁S1上的反射镜210将能够直接反射光线L1为光线L2，并且光线L2反射至曲面镜120。

进一步地，在本实施方式中，第二侧壁S2与第三侧壁S3系设置供光线L1穿透，并且相对于第二侧壁S2的第五侧壁S5以及相对于第三侧壁S3的第六侧壁S6是设置以反射光线L1。如图2所示，在本实施方式中，第五侧壁S5上设置有反射镜220，第六侧壁S6上设置有反射镜230。

换言之，一旦将第二侧壁S2对准影像生成单元110，当影像生成单元110朝向六边形光学反射元件200投射光线L1，光线L1将穿透第二侧壁S2而抵达第五侧壁S5上的反射镜220，反射镜220的反射曲面223反射出光线L2，反射出的光线L2将穿过第二侧壁S2而朝向曲面镜120行进。

相似地，一旦将第三侧壁S3对准影像生成单元110，当影像生成单元110朝向六边形光学反射元件200投射光线L1，光线L1将穿透第三侧壁S3而抵达第六侧壁S6上的反射镜230，经由反射镜230的反射曲面233反射，六边形光学反射元件200将反射出光线L2至曲面镜120。

如图2所示，在本揭露的一或多个实施方式中，第五侧壁S5上反射镜220的反射曲面223为朝向第二侧壁S2凸出的凸曲面，第六侧壁S6上反射镜230的反射曲面233为朝向第三侧壁S3凸出的凸曲面。在一些实施方式中，反射曲面223与反射曲面233可以是球面的部分。在一些实施方式中，反射曲面223与反射曲面233亦可以设计为非球面，以于后续虚拟影像VP(请参照图1)时，视觉上能够具有不同的远近效果。

回到图2。在本实施方式中，六边形光学反射元件200的空心六角柱体205是中空的。换言之，空心六角柱体205的第一侧壁S1、第二侧壁S2、第三侧壁S3、第四侧壁S4、第五侧壁S5与第六侧壁S6形成容置空间，并且第五侧壁S5上的反射镜220与第六侧壁S6上的反射镜230是设置在空心六角柱体205内部的容置空间内。

进一步地，如图2所示，六边形光学反射元件200进一步包括二分之一波长波片240。二分之一波长波片240是设置于空心六角柱体205内部，并且二分之一波长波片240是位于第二侧壁S2与第五侧壁S5之间。如此一来，当光线L1穿过第二侧壁S2进入到空心六角柱体205内部，光线L1将经过二分之一波长波片240，随后才为第五侧壁S5上的反射镜220所接收。反射镜220所反射出的光线L2也将再经过二分之一波长波片240一次，随后才穿过第二侧壁S2离开空心六角柱体205。

相似地，如图2所示，六边形光学反射元件200进一步包括四分之一波长波片250。四分之一波长波片250是设置于空心六角柱体205内部，并且四分之一波长波片250是位于第三侧壁S3与第六侧壁S6之间。进一步地，第三侧壁S3上进一步设置有反射式偏光片260。当线偏振的光线L1穿过第三侧壁S3进入到空心六角柱体205内部，光线L1将经过四分之一波长波片250，才为第六侧壁S6上的反射镜230所接收。然而，为第六侧壁S6上的反射镜230所反射的光线将再经过一次四分之一波长波片250，这使得抵达第三侧壁S3的反射光线为P偏振。由于第三侧壁S3上设置有反射式偏光片260，P偏振的反射光线将被反射式偏光片260反射回空心六角柱体205内部，直到再经过两次四分之一波长波片250之后，反射的光线才能出光。

小结而言，在本实施方式中，当影像生成单元110提供的线偏振光线L1(参照图1)为六边形光学反射元件200所接收，依据六边形光学反射元件200对准影像生成单元110不同的第一侧壁S1、第二侧壁S2与第三侧壁S3，反射出来的光线L2将分别经历短、中、长三种不同的光路长度，而光路长度越长将使得虚拟影像VP放大越大。此外，通过设计反射曲面213、反射曲面223以及反射曲面233的表面曲率，将能够进一步调整使用者的视野300与虚拟影像VP之间的虚拟影像距离以及虚拟影像VP相对用户的视野300的视角，从而调整虚拟影像VP对用户远近的视觉效果。

在本实施方式中，如图2所示，二分之一波长波片240与第五侧壁S5之间的距离，小于二分之一波长波片240与第二侧壁S2之间的距离。四分之一波长波片250与第三侧壁S3之间的距离，小于四分之一波长波片250与第六侧壁S6之间的距离。如此一来，二分之一波长波片240与四分之一波长波片250不会都相邻于二个实质相连的侧壁之间，而能够确保二分之一波长波片240与四分之一波长波片250在空间上实质分离。

应留意到，图2所绘示的六边形光学反射元件200仅为本揭露的一实施例，而不应以此过度限制本揭露。

举例而言，如图2所示，在本揭露的一或多个实施方式中，空心六角柱体205的第一侧壁S1、第二侧壁S2、第三侧壁S3、第四侧壁S4、第五侧壁S5以及第六侧壁S6可以是透明的，随后再分别形成反射镜210、反射镜220与反射镜230于第一侧壁S1、第五侧壁S5与第六侧壁S6上，实现第二侧壁S2与第三侧壁S3供光线L1穿透，并且第一侧壁S1、第五侧壁S5与第六侧壁S6设置以反射光线L1。

在一些实施方式中，空心六角柱体205可以包括一六角柱框架，并且第一侧壁S1、第二侧壁S2、第三侧壁S3、第四侧壁S4、第五侧壁S5以及第六侧壁S6分别设置于六角柱框架上，其中第二侧壁S2与第三侧壁S3的材料设置以供光线L1穿透，并且第一侧壁S1、第五侧壁S5与第六侧壁S6直接设置为反射镜。

在本揭露的一或多个实施方式中，六边形光学反射元件200可以进一步包括一或多个偏振光分光片。偏振光分光片可以是设置于第一侧壁S1、第二侧壁S2、第三侧壁S3、第五侧壁S5与第六侧壁S6上元件的镀膜。举例而言，在图2中，第一侧壁S1上之反射镜210的反射曲面213上可以进一步设置偏振光分光片的镀膜，以分离环境光与线偏振的光线L1。在一些实施方式中，供光线L1穿透的第二侧壁S2与第三侧壁S3上可以直接设置偏振光分光片的镀膜。在一些实施方式中，第五侧壁S5上反射镜220的反射曲面223与第六侧壁S6上反射镜230的反射曲面233可以进一步设置偏振光分光片的镀膜。

为进一步说明如何启用六边形光学反射元件200的不同光路架构，请参照图3至图6。

应留意到，图3至图6所绘示之光线L1、光线L11、光线L12以及光线L2的行进方向仅为示意。经六边形光学反射元件200的反射，反射之光线L2实质朝向曲面镜120(参照图1)行进。

请先参照图3。图3根据本揭露之一实施方式绘示六边形光学反射元件200在一第一位置205A(请见后续图8)反射来自影像生成单元110之一光线L1的第一光路示意图。

在本实施方式中，影像生成单元110包括线偏振光源，影像生成单元110投射S偏振的光线L1至六边形光学反射元件200，其中光线L1对应到影像生成单元110所产生的影像光。换言之，当六边形光学反射元件200位于第一位置205A，六边形光学反射元件200之空心六角柱体205的第一侧壁S1对准影像光对应之光线L1的光路。

如图3所示，当六边形光学反射元件200位于第一位置205A，六边形光学反射元件200之空心六角柱体205的第一侧壁S1对准影像生成单元110。S偏振的光线L1投射至第一侧壁S1，并且光线L1为第一侧壁S1上的反射镜210直接反射。当六边形光学反射元件200位于第一位置205A，光线L1未进入空心六角柱体205内部，第一侧壁S1上的反射镜210接收光线L1并反射光线L2至曲面镜120(参照图1)。

参照图4。图4根据本揭露之一实施方式绘示六边形光学反射元件200在一第二位置205B(请见后续图8)反射来自影像生成单元110之一光线L2的第二光路示意图。

在本实施方式中，影像生成单元110包括线偏振光源，影像生成单元110投射S偏振的光线L1至六边形光学反射元件200，其中光线L1对应到影像生成单元110所产生的影像光。换言之，当六边形光学反射元件200位于第二位置205B，六边形光学反射元件200之空心六角柱体205的第二侧壁S2对准影像光对应之光线L1的光路。

如图4所示，当六边形光学反射元件200位于第二位置205B，六边形光学反射元件200之空心六角柱体205的第二侧壁S2对准影像生成单元110。S偏振的光线L1投射至第二侧壁S2。光线L1穿透第二侧壁S1，进入到空心六角柱体205内部。S偏振的光线L1穿过二分之一波长波片240，转变为P偏振。

第五侧壁S5上的反射镜220接收经过二分之一波长波片240而转变为P偏振的光线L1，反射光线L2。光线L2依序穿过二分之一波长波片240与第二侧壁S2后出光，光线L2朝向曲面镜120(参照图1)行进。

请参照图5与图6。图5与图6根据本揭露之一实施方式绘示六边形光学反射元件200在一第三位置205C(请见后续图8)反射来自影像生成单元之一光线L1的第三光路示意图。

应留意到，图5与图6所绘示之光线L1、光线L11、光线L12以及光线L2的行进方向仅为示意。经六边形光学反射元件200的反射，反射之光线L2实质朝向曲面镜120(参照图1)行进。

在本实施方式中，影像生成单元110包括线偏振光源，影像生成单元110投射S偏振的光线L1至六边形光学反射元件200，其中光线L1对应到影像生成单元110所产生的影像光。

如图5所示，当六边形光学反射元件200位于第三位置205C，六边形光学反射元件200之空心六角柱体205的第三侧壁S3对准影像生成单元110。S偏振的光线L1投射至第三侧壁S1。S偏振的光线L1依序穿透位于第三侧壁S3上的反射式偏光片260、第三侧壁S3以及四分之一波长波片250，转为左旋偏振，左旋偏振的光线L1抵达第六侧壁S6上的反射镜230。

反射镜230将左旋偏振的光线L1反射为右旋偏振的光线L11。光线L11穿过四分之一波长波片250，转变为P偏振。随后，P偏振的光线L11抵达第三侧壁S3。然而，由于反射式偏光片260的设置，光线L11并无法离开空心六角柱体205的内部。

接续图5，由于抵达第三侧壁S3的光线L11是P偏振，P偏振的光线L11为设置于第三侧壁S3的反射式偏光片260反射为光线L12。反射之光线L12经过四分之一波长波片250后，转为右旋偏振。随后，右旋偏振的光线L12抵达第六侧壁S6上的反射镜230。

反射镜230将右旋偏振的光线L12的反射为左旋振的光线L2，左旋振的光线L2穿过四分之一波长波片250后，即能够穿过第三侧壁S3以及位于第三侧壁S3之上的反射式偏光片260出光。离开六边形光学反射元件的光线L2朝向曲面镜120(参照图1)行进。

小结以上图3至图6，在本实施方式中，当光线L1投射至位于第一位置205A的六边形光学反射元件200，光线L1不会进入至空心六角柱体205内部，光路长度短；当光线L1投射至位于第二位置205B的六边形光学反射元件200，光线L1在空心六角柱体205内部反射一次，光路长度中；当光线L1投射至位于第三位置205C的六边形光学反射元件200，光线L1在空心六角柱体205内部反射两次，光路长度长。光路长度越长，对应到越大的放大倍率。

在本实施方式中，可以通过相对轴心O旋转六边形光学反射元件200，使得六边形光学反射元件200在第一位置205A、第二位置205B与第三位置205C之间旋转。举例而言，当六边形光学反射元件200位于第一位置205A，通过使六边形光学反射元件200相对轴心O顺时针旋转60度，能够将六边形光学反射元件200转动至第二位置205B。相似地，当六边形光学反射元件200位于第二位置205B，通过使六边形光学反射元件200相对轴心O顺时针旋转60度，能够将六边形光学反射元件200转动至第三位置205C。

为进一步说明六边形光学反射元件200的转动方式，请参照图7与图8。图7根据本揭露之一实施方式绘示六边形光学反射元件200之空心六角柱体205的一立体视图。图8六边形光学反射元件200之空心六角柱体205旋转至第一位置205A、第二位置205B以及第三位置205C的示意图。为了简单说明的目的，图7与图8仅绘示六边形光学反射元件200的空心六角柱体205。

在图7中，六边形光学反射元件200之空心六角柱体205是通过六个彼此依序相连的第一侧壁S1、第二侧壁S2、第三侧壁S3、第四侧壁S4、第五侧壁S5以及第六侧壁S6。在本实施方式中，第一侧壁S1、第二侧壁S2、第三侧壁S3、第四侧壁S4、第五侧壁S5与第六侧壁S6中的每一者为相同形状的矩形。

请同时参照图3与图8，六边形光学反射元件200位于第一位置205A，六边形光学反射元件200的第一侧壁S1面向影像生成单元110。六边形光学反射元件200的空心六角柱体205具有轴心O，并且空心六角柱体205系配置沿穿过轴心O平行于第一侧壁S1、第二侧壁S2、第三侧壁S3、第四侧壁S4、第五侧壁S5与第六侧壁S6的一旋转轴AX转动。

同时参照图4与图8。当六边形光学反射元件200位于第一位置205A，可以通过沿旋转轴AX顺时针旋转60度，将六边形光学反射元件200转动至第二位置205B，六边形光学反射元件200的第二侧壁S2面向影像生成单元110。

同时参照图5、图6与图8。当六边形光学反射元件200位于第二位置205B，可以通过沿旋转轴AX顺时针旋转60度，将六边形光学反射元件200转动至第三位置205C，六边形光学反射元件200的第三侧壁S3面向影像生成单元110。

如此一来，在不额外占用空间的情况下，可以通过六边形光学反射元件200，切换影像生成单元110投射的光线L1所行进的光路，进而控制放大倍率。在一些实施方式中，可以通过电控旋转结构来旋转来六边形光学反射元件200。举例而言，可以将六边形光学反射元件200固定于电控旋转机构上，并且电控旋转机构具有一旋转轴，并且电控旋转机构穿过六边形光学反射元件200之空心六角柱体205的轴心O，致使电控旋转机构具有的旋转轴实直对齐空心六角柱体205的旋转轴AX，使得六边形光学反射元件200之空心六角柱体205沿旋转轴AX于第一位置205A、第二位置205B以及第三位置205C之间转动。在一些实施方式中，电控旋转机构可包括连接电控旋转机构之旋转轴的电控马达与/或卡合电控旋转机构之旋转轴的齿轮。

在本揭露的一或多个实施方式中，六边形光学反射元件200实质为偶数边型光学反射结构的其中一种。在本实施方式中，六边形光学反射元件200具有六个边，而能够含盖三种光路设置。

在一些实施方式中，可以使用具有更多个侧壁的光学反射结构。举例而言，光学反射结构包括复数个侧壁。复数个侧壁彼此相连以形成封闭空心柱体。侧壁的数量为偶数个，例如数量大于或等于四。

以侧壁的数量大于或等于六为例，这些侧壁包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁与第五侧壁。第一侧壁具有光学反射面。第二侧壁相连于第一侧壁并具有第一光学穿透面。第三侧壁相连于第二侧壁并具有第二光学穿透面。第四侧壁平行于第二侧壁，其中第四侧壁在封闭空心柱体内具有对准第二侧壁的第一光学反射面。第五侧壁平行于第三侧壁，其中第五侧壁在封闭空心柱体内具有对准第二侧壁的第二光学反射面。如此一来，这样的光学反射结构可以涵盖六边形光学反射元件200之第一位置205A、第二位置205B以及第三位置205C的三种不同光路长度的光路架构，并可以进一步涵盖其他合适的反射光路设置。

在一些实施方式中，这些偶数边型的光学反射结构能够进一步应用至抬头显示器中，以在有限空间中提供更多数量的光路架构供使用者选择。

综上所述，本揭露提供一种抬头显示器以及所使用的偶数边型光学反射结构，偶数边型光学反射结构例如为六边形光学反射元件。通过于抬头显示器应用抬头显示器，能够在有限空间中提供光路长度不同的多种的光路架构来呈现投射至显影板上的影像。用户可以根据虚拟影像距离以及虚拟影像视角的需求，来转动六边形光学反射元件，切换不同的光路架构，对应不同的显示模式。

虽然本揭露已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本揭露，任何本领域具通常知识者，在不脱离本揭露之精神和范围内，当可作各种之更动与润饰，因此本揭露之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。

Claims (18)

1.一种抬头显示器，其特征在于，包括：

影像生成单元，配置以投射影像光；

六边形光学反射元件，设置于所述影像光的光路上，其中所述六边形光学反射元件包括：

空心六角柱体，具有依序相连成封闭六角柱的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁、第五侧壁与第六侧壁，其中所述第二侧壁是透明的，并且所述第一侧壁与相对于所述第二侧壁的所述第五侧壁配置以反射所述影像光，所述六边形光学反射元件进一步包括：二分之一波长波片，位于所述第二侧壁与所述第五侧壁之间；

凹面镜，设置于所述影像光的所述光路上，且配置以接收从所述空心六角柱体的所述第一侧壁或所述第五侧壁反射而来的所述影像光；以及

显像板，配置以接收从所述凹面镜反射而来的所述影像光。

2.如权利要求1所述之抬头显示器，其特征在于，其中：

所述六边形光学反射元件的所述空心六角柱体设置在第一位置与第二位置之间转动；

当所述空心六角柱体位于所述第一位置，所述第一侧壁对准所述影像光的所述光路；以及

当所述空心六角柱体位于所述第二位置，所述第二侧壁与所述第五侧壁对准所述影像光的所述光路。

3.如权利要求1所述之抬头显示器，其特征在于，所述六边形光学反射元件进一步包括：

四分之一波长波片，位于所述第二侧壁与所述第五侧壁之间；以及

反射式偏光片，形成于所述第二侧壁上。

4.如权利要求1所述之抬头显示器，其特征在于，其中：

所述第三侧壁是透明的，相对所述第三侧壁且相连于所述第一侧壁的所述第六侧壁配置以反射所述影像光；

所述六边形光学反射元件的所述空心六角柱体设置在第一位置、第二位置与第三位置之间转动；

当所述空心六角柱体位于所述第一位置，所述第一侧壁对准所述影像光的所述光路；

当所述空心六角柱体位于所述第二位置，所述第二侧壁与所述第五侧壁对准所述影像光的所述光路；以及

当所述空心六角柱体位于所述第三位置，所述第三侧壁与所述第六侧壁对准所述影像光的所述光路。

5.如权利要求4所述之抬头显示器，其特征在于，所述六边形光学反射元件进一步包括：

二分之一波长波片，位于所述第二侧壁与所述第五侧壁之间；

四分之一波长波片，位于所述第三侧壁与所述第六侧壁之间；以及

反射式偏光片，形成于所述第三侧壁上。

6.如权利要求5所述之抬头显示器，其特征在于，所述二分之一波长波片与所述第五侧壁之间的距离小于所述二分之一波长波片与所述第二侧壁之间的距离，所述四分之一波长波片与所述第三侧壁之间的距离小于所述四分之一波长波片与所述第六侧壁之间的距离。

7.如权利要求1所述之抬头显示器，其特征在于，所述影像生成单元包括线偏振光源。

8.如权利要求1所述之抬头显示器，其特征在于，所述六边形光学反射元件进一步包括：

偏振光分光片，设置于所述第一侧壁与所述第二侧壁中的至少一者上。

9.如权利要求1所述之抬头显示器，其特征在于，所述六边形光学反射元件进一步包括：

反射镜，设置于所述空心六角柱体的所述第一侧壁上并具有相对所述第一侧壁凸出的反射曲面。

10.如权利要求1所述之抬头显示器，其特征在于，所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述第三侧壁、所述第四侧壁、所述第五侧壁与所述第六侧壁形成容置空间，所述六边形光学反射元件进一步包括：

反射镜，位于所述容置空间内且设置于所述第五侧壁上，其中所述反射镜具有朝向所述第二侧壁凸出的反射曲面。

11.如权利要求1所述之抬头显示器，其特征在于，所述封闭六角柱在垂直于所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述第三侧壁、所述第四侧壁、所述第五侧壁与所述第六侧壁的平面上为正六边形。

12.如权利要求1所述之抬头显示器，其特征在于，所述六边形光学反射元件进一步包括：

电控旋转机构，具有旋转轴，其中所述空心六角柱体固定于所述电控旋转机构上，所述电控旋转机构的所述旋转轴对准所述空心六角柱体的轴心。

13.如权利要求1所述之抬头显示器，其特征在于，所述显像板是透明的。

14.一种光学反射结构，其特征在于，包括：

复数个侧壁，彼此相连以形成封闭空心柱体，其中所述侧壁的数量为偶数个，所述侧壁包括：

第一侧壁，具有光学反射面；

第二侧壁，相连于所述第一侧壁并具有第一光学穿透面；

第三侧壁，相连于所述第二侧壁并具有第二光学穿透面；

第四侧壁，平行于所述第二侧壁，其中所述第四侧壁在所述封闭空心柱体内具有对准所述第二侧壁的第一光学反射面；

第五侧壁，平行于所述第三侧壁，其中所述第五侧壁在所述封闭空心柱体内具有对准所述第二侧壁的第二光学反射面；

二分之一波长波片，位于所述第二侧壁与所述第四侧壁之间；四分之一波长波片，位于所述第三侧壁与所述第五侧壁之间；以及

反射式偏光片，形成于所述第三侧壁上。

15.如权利要求14所述之光学反射结构，其特征在于，所述二分之一波长波片与所述第四侧壁之间的距离小于所述二分之一波长波片与所述第二侧壁之间的距离，所述四分之一波长波片与所述第三侧壁之间的距离小于所述四分之一波长波片与所述第五侧壁之间的距离。

16.如权利要求14所述之光学反射结构，其特征在于，进一步包括：

偏振光分光片，设置于所述侧壁中的至少一者上。

17.如权利要求14所述之光学反射结构，其特征在于，进一步包括：

电控旋转机构，具有旋转轴，其中所述封闭空心柱体固定于所述电控旋转机构上，所述电控旋转机构的所述旋转轴对准所述封闭空心柱体的轴心。

18.如权利要求14所述之光学反射结构，其特征在于，封闭空心柱体在垂直于所述侧壁的平面上为封闭正多边形。