CN209063897U - 崁入式抬头显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种崁入式抬头显示设备，包含一机体、一影像投影模块、一凸面镜、一平面镜及一凹面镜，其善用车内的有限空间，将该机体埋入于车辆的仪表台，通过该凹面镜与该凸面镜及该平面镜使一显示画面放大而不会弯曲变形，藉以加长光路取得较远虚像距离，让驾驶者有最佳视觉观看效果，进而提升行车安全。

Description

崁入式抬头显示设备

技术领域

本实用新型涉及一种崁入式抬头显示设备，此尤指一种可加长光路取得较远虚像距离的崁入式抬头显示设备，其善用车内的有限空间，将本实用新型的机体埋入于车辆的仪表台，能在不增加抬头显示设备的机体体积下获得较远虚像距离，让驾驶者有最佳视觉观看效果，进而提升行车安全。

背景技术

现今汽车上使用的抬头显示器技术，没有飞机上的抬头显示器复杂；它是一种光学系统，一般由一投射器和一迭像镜两个主要装置所组成，该投射器是由一信号光源、一投影镜与其他光学元件所组成，该投射器的信号光源由一LCD液晶显示器或一CRT阴极射线管等装置所构成，从信号光源发出光线，然后通过该投影器投射到玻璃上的迭像镜(或特制的透明屏幕上)，再由迭像镜显示出文字或图像与眼前的实景重迭，相关的技术可参酌以下已公开专利：US7936518、TWM491842、TWM541404、TWM543368、TWI494603、TWI444657、TWI608249、TW 436662B、TW200722788A、TW201516475A、TW201245764A等专利前案。

如图1所示，为一典型的现有抬头显示设备A的结构与光路示意图，其中该抬头显示设备A包含一机体AO，该机体AO内部设有一影像投影器1A、一凸面镜片2A及一凹面镜片3A，该影像投影器1A的显示画面，先投射经过该影像投影器1A与该凸面镜片2A之间的一第一光路MA1后，形成一第一虚像EA1，该第一虚像EA1大小会与一第一成像距离PA1为同比例的缩小；接着该第一虚像EA1投射经过该凸面镜片2A与该凹面镜片3A之间的一第二光路MA2后，形成一第二虚像EA2，该第二虚像EA2大小会与一第二成像距离PA2为同比例的放大，最后该凹面镜片3A再将该显示画面投射于一挡风玻璃WA上，再进一步虚拟成像反射至使用者的眼睛。

基于凹面镜前的物距光路乘上该凹面镜放大倍率就是虚像成像的距离，然虚像成像距离要远就需要︰(1)使凹面镜放大倍率提高，但由于凹面镜的工艺限制，无法达成理想的镜片，使两眼所接受到的虚像完全一样，因此放大倍率越高，成像的误差就越大，以致于两眼接受到影像所产生误差，将会引起观看者发生头晕的现象，为了观赏的舒适度，所以放大倍率通常控制在七倍以内；(2)就是要拉长物距光路，但由于现有抬头显示设备通常设置在驾驶者前方仪表台，其空间有限，一般抬头显示设备的虚像距离，只能做到距离驾驶者眼睛2.5米的距离，如果想要获得较佳的虚像距离(大约5倍的虚像距离)，通常的做法就是要加大抬头显示设备的体积，但因车内的空间有限，需要安置的各项配备实在太多，想要再增加该抬头显示设备的体积，将是一件不容易克服的事。

实用新型内容

有鉴于此，本案发明人历经无数次研究改良后，终于完成本实用新型的崁入式抬头显示设备，即本案的实用新型目的在于提供一种可加长光路取得较远虚像距离的崁入式抬头显示设备，其善用车内的有限空间，将本实用新型的机体埋入于车辆的仪表台，通过该凹面镜与该凸面镜及该平面镜使该显示画面不会弯曲变形，能在不增加抬头显示设备的机体体积下获得较远的虚像距离，让驾驶者有最佳视觉观看效果，进而提升行车安全。

为达到上述本案的实用新型目的，本实用新型提供的崁入式抬头显示设备，包含：

一机体，内部设有一容置空间与一开口，并设有一电路板；

一影像投影模块，设置于该机体并电性连接该电路板，用于接收该电路板输出的一显示画面以及将该显示画面投射出；

一凸面镜，设置于该机体，该凸面镜反射该显示画面；

一平面镜，设置于该机体，该平面镜反射该凸面镜反射后的显示画面；

一凹面镜，设置于该机体，该凹面镜反射该平面镜反射后的显示画面；

通过上述的构造，使该凸面镜与该平面镜及该凹面镜的距离，在不浪费空间的情况下，该凸面镜先缩小该显示画面，再由该平面镜增加光路距离，该凹面镜放大该显示画面，该显示画面可以维持相同的放大倍率，能在不增加抬头显示设备的机体体积下获得较远的光路距离，进而达到较远的虚像距离。

上述的机体更包含一遮光罩，该凸面镜与该平面镜设置于该遮光罩，并藉该遮光罩消除该凸面镜与该平面镜及该凹面镜交互反射的杂散光。

上述的机体埋入一车辆的仪表台，该开口以一透明防尘盖覆盖。

本实用新型的崁入式抬头显示设备，更包含一反射膜，该反射膜贴附于一挡风玻璃。

上述的凹面镜的底部设一马达齿轮组，通过该马达齿轮组的转动，以调整该凹面镜的反射角度。

本实用新型的崁入式抬头显示设备，更包含一按键组，该按键组电性连接该电路板，以操作该崁入式抬头显示设备的功能。

本实用新型的崁入式抬头显示设备，更包含一光感测模块，该光感测模块电性连接该电路板，以调整该影像投影模块的亮度。

本实用新型的崁入式抬头显示设备，更包含一扬声模块，该扬声模块电性连接该电路板，将声音信息通过该扬声模块告知驾驶者。

本实用新型的崁入式抬头显示设备，更包含一无线模块，该无线模块电性连接该电路板，以接收一电子装置无线传输的信号数据。

本实用新型的崁入式抬头显示设备，更包含一连接模块，该连接模块电性连接该电路板，以接收一电子装置有线传输的信号数据。

本实用新型的特点，可提供一种可加长光路取得较远虚像距离的崁入式抬头显示设备，其善用车内的有限空间，通过该凹面镜与该凸面镜及该平面镜使该显示画面不会弯曲变形，能在不增加抬头显示设备的机体体积下获得较远虚像距离，让驾驶者有最佳视觉观看效果，进而提升行车安全。

附图说明

图1为现有抬头显示设备的结构与光路示意图。

图2为本实用新型的组合结构示意图。

图3为本实用新型的分解结构示意图。

图4为本实用新型的电路方块图。

图5为本实用新型的实施例示意图。

图6为本实用新型的光路分解说明示意图。

附图标记说明：A-抬头显示设备；AO-机体；1A-影像投影器；2A-凸面镜片；3A-凹面镜片；MA1-第一光路；MA2-第二光路；EA1-第一虚像；EA2-第二虚像；PA1-第一成像距离；PA2-第二成像距离；WA-挡风玻璃；1-机体；11-容置空间；12-电路板；120-处理器；13-开口；14-透明防尘盖；15-遮光罩；2-影像投影模块；3-凸面镜；4-平面镜；5-凹面镜；6-反射膜；7-马达齿轮组；81-无线模块；82-光感测模块；83-按键组；831-电源键；832-开启键；833-操作切换键；834-停止键；835-旋钮；84-连接模块；85-扬声模块；9-电子装置；C-车辆；C1-仪表台；D-方向盘；E-眼睛；E1-第一虚像；E2-第二虚像；E3-第三虚像；M1-第一实际光路；M2-第二实际光路；M3-第三实际光路；M4-第四实际光路；P1-第一成像距离；P2-第二成像距离；P3-第三成像距离；W-挡风玻璃。

具体实施方式

如图2至图6所示，本实用新型提供的崁入式抬头显示设备，包含：

一机体1，内部设有一容置空间11与一开口13，该机体1并设有一电路板12，该电路板12包含一处理器120，该处理器120负责控制数据处理与做相关信息处理并输出画面信息，该机体1埋入一车辆C的仪表台C1，该开口13以一透明防尘盖14覆盖；

一影像投影模块2，电性连接该电路板12，该影像投影模块2设置于该机体1，用以接收该电路板12输出的一显示画面，并将该显示画面投射出为一第一实际光路M1(如图6所示)，该影像投影模块2设置的位置为位于该仪表台C1接近方向盘D的位置，或者接近该仪表台C1前方的位置(如图5所示)；

一凸面镜3，设置于该机体1内，该凸面镜3位于该影像投影模块2投射的相对位置并反射该显示画面为一第二实际光路M2；

一平面镜4，设置于该机体1，该平面镜4反射该凸面镜3反射后的显示画面为一第三实际光路M3；

一凹面镜5，设置于该机体1，该凹面镜5反射该平面镜4反射后的显示画面为一第四实际光路M4，藉由该凸面镜3与该凹面镜5互补性，保持虚像面视场中心与视场边缘的放大倍率一致性，以得到修正虚像面畸变效果，绝对畸变公式的定义为δu＝U′-u′，其中U′为平面物体任一点的主光线像点高度，u′为平面物体任一轴外点的理想像点高度，此技术手段为本领域技术人员所熟知内容，因此不加以赘述。

本实用新型的技术特征，在于通过该凹面镜与该凸面镜及该平面镜使该显示画面不会弯曲变形，藉以在不增加抬头显示设备的机体体积下，以获得较远的光路距离，如图6所示，该凸面镜片4的成像公式为1/p1＝1/q1+1/f1＝1/m1+1/f1，其中f1是凸面镜3的焦距，m1为物距(在此指该第一实际光路M1)，p1为像距(在此指该第一成像距离P1)，该影像投影模块2的显示画面，先投射经过该影像投影模块3与该凸面镜4之间的一第一实际光路M1后，形成一第一虚像E1，该第一虚像E1大小会与一第一成像距离P1为同倍率的缩小；接着该第一虚像E1投射经过该凸面镜3与该平面镜4之间的一第二实际光路M2后，该平面镜片4的成像公式为1/p2＝1/q2＝1/m2，m2为物距(在此指该第二实际光路M 2)，p2为像距(在此指该第二成像距离P 2)，形成一第二虚像E2，通过该平面镜4的投射后，虚像光路却比实际光路拉长许多，这就是本实用新型用来延长投射距离的方法；最后该第二虚像E2投射经过该平面镜4与该凹面镜5之间的一第三实际光路M3后，该凹面镜片5的成像公式为1/p3＝1/q3-1/f3＝1/(p2+m3)-1/f3，其中f3是凹面镜的焦距，m3为物距(在此指该第三实际光路M3)，p3为像距(在此指该第二成像距离P 3)，形成一第三虚像E3，该第三虚像E2大小会与一第三成像距离P3为同倍率的放大，通过该凹面镜5的投射后，该凹面镜5在相同的总放大倍率下具有较大的放大倍率来拉长虚像距离，却可获得更长的光路距离；相较之下，传统的抬头显示器要维持相同的光路距离，只有加大机体体积一途，这点是本实用新型在不增加抬头显示设备的机体体积下能获得较远虚像距离的进步性所在。

如图3所示，该机体1更包含一遮光罩15，该凸面镜3与该平面镜4设置于该遮光罩15，并通过该遮光罩15消除该凸面镜3与该平面镜4及该凹面镜5交互反射的杂散光。

如图5所示，本实用新型提供的崁入式抬头显示设备，更包含一反射膜6，该反射膜6贴附于一挡风玻璃W，该凹面镜5反射该平面镜4反射后的第四实际光路M4将该显示影像放大并投射到该反射膜6，藉由该反射膜6的反射而到达驾驶者的眼睛E。

上述的凹面镜5，其底部设有一马达齿轮组7，该马达齿轮组7电性连接于该电路板12，通过该马达齿轮组7的转动，以调整该凹面镜5的反射角度。

本实用新型提供的崁入式抬头显示设备，更包含一无线模块81，该无线模块81接收一电子装置9无线传输的信号数据；该无线模块81为一蓝牙或一WiFi，该电子装置9为一车用装置、一车载主机、一车用音响装置、一吸顶式多媒体播放装置、一头枕式多媒体播放装置、一免持听筒装置、一导航装置、一胎压侦测装置、一智能手机或一平板计算机等；该无线模块81与车辆的电子装置9作无线链接时得以显示车速，画面信息可为车辆电池电量、车门关闭与否、后箱盖关闭与否、行车速度、道路限速、导航方向指示等信息；该电子装置9如为胎压侦测装置，则该画面信息显示一车辆胎压状态；该电子装置9如为手机链接时，除了显示车速外，更可以显示手机APP传送过来的各项信息，如手机音乐播放无线传送到该无线模块81。

本实用新型提供的崁入式抬头显示设备，更包含一光感测模块82，该光感测模块82电性连接该电路板12，用以调整该影像投影模块2所投射的显示画面亮度，并可依照测到的日光强度调整该显示画面的亮度，让驾驶者能清楚看到显示画面的信息。

本实用新型提供的崁入式抬头显示设备，更包含一按键组83，该按键组83设于该方向盘D或车辆C的仪表台C1或中控台，并电性连接该电路板12，以作为该崁入式抬头显示设备的功能操作；该按键组83包含一电源键831、一开启键832、一操作切换键833、一停止键834及一旋钮835；该电源键831可启动或关闭该崁入式抬头显示设备；该开启键832可启动该马达齿轮组7；该操作切换键833可切换操作该马达齿轮组7的转动方向；该停止键834可停止该马达齿轮组7的作动；该旋钮835可为手动调整该显示画面的亮度，该旋钮835向右旋转为亮度增加，让该显示画面更亮，该旋钮835向左旋转为亮度减小，让该显示画面变暗，使驾驶者能清楚看到该显示画面的信息。

本实用新型提供的崁入式抬头显示设备更包含一连接模块84，该连接模块84电性连接该电路板12，用于接收该电子装置9有线传输的信号数据，该电子装置9为一车用装置、一车载主机、一车用音响装置、一吸顶式多媒体播放装置、一头枕式多媒体播放装置、一免持听筒装置、一导航装置、一智能手机或一平板计算机等。

上述的崁入式抬头显示设备，更包含一扬声模块85，该扬声模块85电性连接于该电路板12，将声音信息通过该扬声模块85告知驾驶者，可以播放从该电子装置9传来的语音文件或做为警示声的使用。

本实用新型提供的崁入式抬头显示设备，其光路提供该凸面镜与该凹面镜及该平面镜在不浪费空间的情况下，获得较远的光路距离，因而在同样的凹面镜5放大倍率下，可以获得较远的投影距离。

本实用新型提供的崁入式抬头显示设备，提供一种可加长光路取得较远虚像距离，其善用车内有限空间，利用该凹面镜与凸面镜使两者互相补偿，让该显示画面不会弯曲变形，藉以在不增加抬头显示设备的机体体积下获得较远虚像距离，让驾驶者有最佳视觉观看效果，进而提升行车安全，有效解决现有技术存在的不足之处。

本实用新型内容中所提出的具体实施例，仅用以方便说明本实用新型的技术内容，而非将本实用新型狭义地限制于上述实施例，凡在不超出本实用新型的精神与权利要求范围的情况下，所作的种种变化实施，仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种崁入式抬头显示设备，其特征在于，包含：

一机体，内部设有一容置空间与一开口，并设有一电路板；

一影像投影模块，设置于该机体并电性连接该电路板，用于接收该电路板输出的一显示画面以及将该显示画面投射出；

一凸面镜，设置于该机体，该凸面镜反射该显示画面；

一平面镜，设置于该机体，该平面镜反射该凸面镜反射后的显示画面；

一凹面镜，设置于该机体，该凹面镜反射该平面镜反射后的显示画面。

2.如权利要求1所述的崁入式抬头显示设备，其特征在于，该机体更包含一遮光罩，该凸面镜与该平面镜设置于该遮光罩。

3.如权利要求1所述的崁入式抬头显示设备，其特征在于，该开口以一透明防尘盖覆盖，该机体埋入一车辆的仪表台。

4.如权利要求1所述的崁入式抬头显示设备，其特征在于，更包含一反射膜，该反射膜贴附于一挡风玻璃。

5.如权利要求1所述的崁入式抬头显示设备，其特征在于，该凹面镜的底部设一马达齿轮组，通过该马达齿轮组的转动，以调整该凹面镜的反射角度。

6.如权利要求1所述的崁入式抬头显示设备，其特征在于，更包含一按键组，该按键组电性连接该电路板。

7.如权利要求1所述的崁入式抬头显示设备，其特征在于，更包含一光感测模组，该光感测模块电性连接该电路板，以调整该影像投影模块的亮度。

8.如权利要求1所述的崁入式抬头显示设备，其特征在于，更包含一扬声模块，该扬声模块电性连接该电路板，并将声音信息通过该扬声模块告知驾驶者。

9.如权利要求1所述的崁入式抬头显示设备，其特征在于，更包含一无线模块，该无线模块电性连接该电路板，以接收一电子装置无线传输的信号数据。

10.如权利要求1所述的崁入式抬头显示设备，其特征在于，更包含一连接模块，该连接模块电性连接该电路板，以接收一电子装置有线传输的信号数据。