CN216848351U - 抬头显示装置 - Google Patents

Abstract

一种抬头显示装置，包括投影单元、透镜单元及几何腔体。投影单元用以发射图像光束。透镜单元用以将图像光束投射至挡风玻璃。几何腔体包含多个镜面单元，所述多个镜面单元依序反射图像光束，图像光束于几何腔体内的行经路径对应图像光束投射在挡风玻璃上的成像的虚拟图像距离。

Description

抬头显示装置

技术领域

本实用新型涉及一种显示装置，尤其涉及一种抬头显示装置。

背景技术

抬头显示器最早出现在战斗机上，为了让飞行员不用频繁低头看仪表集中注意力，将重要信息在视线前方的一块透明玻璃上显示。按照显示面板的不同，抬头显示器可分为组合型抬头显示器(Combiner HUD，CHUD)和挡风玻璃抬头显示器(Windshield HUD，WHUD)。其中，挡风玻璃抬头显示器直接使用汽车的挡风玻璃，显示效果更为一体化，也有助于造型布置。

抬头显示器的虚拟图像距离(Virtual Image Distance，VID)在传统做法上以物理镜面做往返式的反射。但根据增强实境(Augmented Reality，AR)抬头显示器的需求，虚拟图像的位置会从车体前方的引擎盖延伸到前方的路面，进而虚拟图像距离的长度会增加。此时，若依传统作法需要提供对应长度的光路距离，因此抬头显示器的系统体积相对也会增大许多，导致虚拟图像距离长度与系统体积两者难以兼顾。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种抬头显示装置，可以较小的系统体积提供较长的虚拟图像距离(VID)。

本实用新型的抬头显示装置，包括投影单元、透镜单元及几何腔体。投影单元用以发射图像光束。透镜单元用以将图像光束投射至挡风玻璃。几何腔体包含多个镜面单元，多个镜面单元依序反射图像光束，图像光束于几何腔体内的行经路径对应图像光束投射在挡风玻璃上的一成像的一虚拟图像距离。

根据本实用新型其中的一个实施方式，该几何腔体还包括：一扩散片面，用以多个扩散角度反射来自该投影单元的该图像光束；以及一输出面，用以引导多个所述镜面反射的该图像光束至该透镜单元。

根据本实用新型其中的一个实施方式，该图像光束在该几何腔体中行经的该扩散片面、多个所述镜面及该输出面形成一正八角形剖面。

根据本实用新型其中的一个实施方式，该图像光束在该几何腔体行经的该扩散片面、多个所述镜面及该输出面形成一正五角形剖面。

根据本实用新型其中的一个实施方式，该输出面具有一穿孔，以引导该图像光束至该透镜单元。

根据本实用新型其中的一个实施方式，该透镜单元包括：一准直透镜，用以该图像光束转换成一平面化图像；以及一自由形式镜面，用以将该平路面化图像引导至该挡风玻璃上以形成该成像。

基于上述，本实用新型实施例的抬头显示装置，图像光束会在几何腔体多次反射，在投影单元与挡风玻璃之间可以形成较长的投射距离，等同于虚拟图像与档风玻璃形成较长的成像距离。由此，可以较小的系统体积提供较长的虚拟图像距离(VID)。

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本实用新型的实施例的抬头显示装置的系统示意图。

图2是依照本实用新型的另一实施例的抬头显示装置的系统示意图。

附图标记如下：

10：眼箱

20：挡风玻璃

30：成像

30’：虚拟成像

100、200：抬头显示装置

110：投影单元

120：透镜单元

121：准直透镜

123：自由形式镜面

130、230：几何腔体

131、231：扩散片面

132-137、232-234：镜面

138、235：以及输出面

Lib：图像光束

VA：穿孔

具体实施方式

图1是依照本实用新型的实施例的抬头显示装置的系统示意图。请参照图1，在本实施例中，抬头显示装置100包括眼箱10、投影单元110、透镜单元120及几何腔体130。眼箱10为使用者眼睛的位置。投影单元110用以发射图像光束Lib。几何腔体130用以将图像光束Lib从投影单元110发射后经过多次反射而传送至透镜单元120。透镜单元120用以将图像光束Lib投射至挡风玻璃20，以在挡风玻璃20上形成成像30。图像光束Lib于几何腔体130内的行经路径对应成像30的一虚拟图像距离。

在本实施例中，图像光束Lib在几何腔体130中多次反射后，投射至挡风玻璃20，而使用者可通过挡风玻璃20上成像30的区域看到延伸至挡风玻璃外的虚拟成像30’，而虚拟成像30’与眼箱10之间的距离称之为虚拟图像距离。因此，图像光束Lib在几何腔体130中行经路径的距离较长，由此形成较长的投射距离，依据反射原理虚拟成像30’与眼箱10之间等同地具有较长的虚拟图像距离。由于通过几何腔体130多次地反射而延伸图像光束Lib的行经路径，因此可大幅减少抬头显示装置100的占用体积。

在本实用新型实施例中，几何腔体130包括扩散片面131、多个镜面132-137以及输出面138。扩散片面131用以多个扩散角度反射来自投影单元110的图像光束Lib。镜面132-137用以依序反射来自扩散片面131的图像光束Lib。输出面138用以引导多个镜面132-137所反射的图像光束Lib至透镜单元120。并且，输出面138可具有穿孔VA以引导图像光束Lib至透镜单元120。由此，通过扩散片面131、多个镜面132-137的反射能力，几何腔体130可以形成具有循环式反射能力的立体空间，因此可以经由多次的反射来延伸虚拟成像30’与眼箱10之间的虚拟图像距离。

在本实用新型实施例中，镜面132-137可以利用任何反射材质来构成，例如玻璃、金属等，但本实用新型实施例不以此为限。

在本实用新型实施例中，透镜单元120包括准直透镜121及自由形式镜面123。准直透镜121用以将图像光束Lib转换成平面化图像。自由形式镜面123用以将平路面化图像引导至挡风玻璃20。

在本实用新型实施例中，图像光束Lib在几何腔体130中行经的扩散片面131、些镜面132-137及输出面138形成一正八角形剖面。并且，几何腔体130可以是任何几何形状，例如几何球状体或几何柱状体。

在本实用新型实施例中，投影单元110可以是液晶(LCD)投影装置、发光二极管(LED)投影装置、数字光处理(DLP)投影装置、激光投影装置或者硅基液晶(LCOS)投影装置。

图2是依照本实用新型的另一实施例的抬头显示装置的系统示意图。请参照图1及图2，抬头显示装置200大致相同于抬头显示装置100，其不同之处在于几何腔体230，其中相同或相似元件使用相同或相似的标号。在本实用新型实施例中，几何腔体230包括扩散片面231、多个镜面232-234以及输出面235。并且，图像光束Lib在几何腔体230行经的扩散片面231、镜面232-234及输出面235形成正五角形剖面。

综上所述，本实用新型实施例的抬头显示装置，图像光束会在几何腔体多次反射，使得投影单元与挡风玻璃之间可以具有较长的投射距离，进而虚拟图像与档风玻璃在视觉上具有较长的虚拟成像距离。由此，可以较小的系统体积提供较长的虚拟图像距离(VID)。

虽然本实用新型已以实施例公开如上，然而其并非用以限定本实用新型，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本实用新型的保护范围当视随附的权利要求所界定者为准。

Claims (6)

1.一种抬头显示装置，其特征在于，包括：

一投影单元，用以发射一图像光束；

一透镜单元，用以将该图像光束投射至一挡风玻璃；

以及

一几何腔体，包含多个镜面单元，多个所述镜面单元依序反射该图像光束，该图像光束于该几何腔体内的一行经路径对应该图像光束投射在该挡风玻璃上的一成像的一虚拟图像距离。

2.如权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于，该几何腔体还包括：

一扩散片面，用以多个扩散角度反射来自该投影单元的该图像光束；以及

一输出面，用以引导多个所述镜面反射的该图像光束至该透镜单元。

3.如权利要求2所述的抬头显示装置，其特征在于，该图像光束在该几何腔体中行经的该扩散片面、多个所述镜面及该输出面形成一正八角形剖面。

4.如权利要求2所述的抬头显示装置，其特征在于，该图像光束在该几何腔体行经的该扩散片面、多个所述镜面及该输出面形成一正五角形剖面。

5.如权利要求2所述的抬头显示装置，其特征在于，该输出面具有一穿孔，以引导该图像光束至该透镜单元。

6.如权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于，该透镜单元包括：

一准直透镜，用以该图像光束转换成一平面化图像；以及

一自由形式镜面，用以将该平路面化图像引导至该挡风玻璃上以形成该成像。

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