TW202217395A - 增強現實抬頭顯示器 - Google Patents

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Abstract

一種增強現實抬頭顯示器，包括顯示裝置以及具有電控液晶偏振片的光路鏡組。該光路鏡組藉由切換該電控液晶偏振片的通電狀態及未通電狀態，以改變從該顯示裝置射出的光線的光路徑，使該顯示裝置提供的多個影像在不同位置形成虛像，進而讓使用者可以同時看見多個虛像。

Description

增強現實抬頭顯示器
本發明是有關一種增強現實抬頭顯示器(head up display; HUD)，特別是關於一種增強現實(augmented reality; AR)抬頭顯示器。
抬頭顯示器是一種普遍運用在航空器上的飛行輔助儀器。抬頭顯示器可以將飛行資訊投影至擋風玻璃前，因此飛行員不需要低頭就能夠看到飛行資訊，避免注意力中斷，提高安全性。因為抬頭顯示器的方便性以及能夠提高安全性，部分汽車業者也開始於汽車中設置抬頭顯示器。抬頭顯示器可將汽車的車速、轉速、導航等資訊投影至擋風玻璃前，因此駕駛員的視線無需低頭即可得到汽車資訊，提高了行車安全。為了將圖像與真實路況結合，增強現實抬頭顯示器成為了熱門研究方向。
目前的增強現實抬頭顯示器為了達成增強現實的效果，需要兩個或以上顯示裝置來提供多個影像，進而在遠端及近端形成多個虛像。然而，顯示裝置越多，不但會增加增強現實抬頭顯示器的體積，也會提高增強現實抬頭顯示器的成本。
本發明的目的，在於提出一種增強現實抬頭顯示器，使用一個顯示裝置在多個位置形成多個虛像。
根據本發明，一種增強現實抬頭顯示器包括一顯示裝置及一光路鏡組。該顯示裝置射出一光線，該光路鏡組設置於該光線的一光路徑上。該光路鏡組包括一電控液晶偏振片以及一反射鏡。該電控液晶偏振片設置於該光路徑上。該反射鏡設置於該光路徑上且位於該電控液晶偏振片與該顯示裝置之間，將來自該顯示裝置的光線反射至該電控液晶偏振片。在一第一時段，該電控液晶偏振片反射來自該反射鏡的該光線以在一第一位置形成一第一虛像。在一第二時段，來自該反射鏡的該光線穿透該電控液晶偏振片以在一第二位置形成一第二虛像。
根據本發明，一種增強現實抬頭顯示器包括一顯示裝置及一光路鏡組。該顯示裝置射出一光線，該光路鏡組設置於該光線的一光路徑上。該光路鏡組包括一電控液晶偏振片以及一反射鏡。該電控液晶偏振片與該反射鏡皆設置在該光路徑上，且該電控液晶偏振片位於該反射鏡與該顯示裝置之間。在一第一時段，該電控液晶偏振片反射來自該顯示裝置的光線，且該反射鏡反射來自該電控液晶偏振片的該光線以在一第一位置形成一第一虛像。在一第二時段，來自該顯示裝置的該光線穿透該電控液晶偏振片以在一第二位置形成一第二虛像。
根據本發明，一種增強現實抬頭顯示器包括一顯示裝置及一光路鏡組。該顯示裝置射出一光線，該光路鏡組設置於該光線的一光路徑上。該光路鏡組包括一第一電控液晶偏振片以及一第二電控液晶偏振片。該第一電控液晶偏振片與該第二電控液晶偏振片皆在該光路徑上，且該第二電控液晶偏振片位於該第一電控液晶偏振片與該顯示裝置之間。在一第一時段，該第一電控液晶偏振片反射來自該顯示裝置的該光線，且該第二電控液晶偏振片反射來自該第一電控液晶偏振片的該光線以在一第一位置形成一第一虛像。在一第二時段，該第一電控液晶偏振片反射來自該顯示裝置的該光線，且來自該第一電控液晶偏振片的該光線穿透該第二電控液晶偏振片以在一第二位置形成一第二虛像。在一第三時段，來自該顯示裝置的該光線穿透該第一電控液晶偏振片以在一第三位置形成一第三虛像。
本發明的增強現實抬頭顯示器只需要一個顯示裝置即可在多個位置產生多個虛像，因此本發明的增強現實抬頭顯示器的體積較小，而且成本也較低。
圖1顯示本發明增強現實抬頭顯示器的第一實施例。在圖1中，增強現實抬頭顯示器10包括一顯示裝置12及一光路鏡組14。顯示裝置12用以射出光線L1至光路鏡組14以在擋風玻璃22前形成第一虛像A或第二虛像B，其中該光線L1可以是一影像，且光線L1為一S偏振光或一P偏振光。一般而言，S偏振光的偏振方向LS為垂直方向，而P偏振光的偏振方向LP為水平方向。顯示裝置12可以是但不限於顯示器或投影裝置。光路鏡組14設置於該光路徑上，光路鏡組14可以改變該光路徑以將光線L1投射到不同位置，進而在擋風玻璃22前的第一位置形成第一虛像A或在擋風玻璃22前的第二位置形成第二虛像B。光路鏡組14包含一反射鏡16及一電控液晶偏振片18。反射鏡16與電控液晶偏振片18皆設置在該光路徑上，且反射鏡16位於電控液晶偏振片18與顯示裝置12之間。反射鏡16反射來自顯示裝置12的光線L1。經反射鏡16反射的光線L1可以穿透電控液晶偏振片18或被電控液晶偏振片18反射。
圖2顯示電控液晶偏振片18的實施例。電控液晶偏振片18包括一偏振旋轉器182及反射式偏振片184。偏振旋轉器182具有入射面1822、出射面1824、液晶盒1826。液晶盒1826被夾在入射面1822及出射面1824之間，入射面1822及出射面1824上設置電極，該電極可以是但不限於氧化銦錫透明電極，外控電壓模組(未圖示)施加電壓於電極，造成液晶盒1826中的液晶分子旋轉為預定的配向方向，從而切換電控液晶偏振片可讓偏振光通過或反射的狀態。反射式偏振片184設置於偏振旋轉器182的出射面1824一側且與出射面1824貼合，且反射式偏振片184具有一光軸RPP。當從出射面1824射出的光線L1的偏振方向與反射式偏振片184的光軸RPP平行時，光線L1將穿透反射式偏振片184。當從出射面1824射出的光線L1的偏振方向與反射式偏振片184的光軸RPP垂直時，光線L1將被反射式偏振片184反射。
為了更容易理解，以一實施例來說明電控液晶偏振片18的未通電狀態及通電狀態。假設顯示裝置12射出的光線L1為P偏振光而反射式偏振片184的光軸RPP為水平方向，在電控液晶偏振片18未通電的情況下，液晶盒1826中的液晶分子不會轉動，如圖3所示，光線L1從入射面1824射入液晶盒1826後，光線L1的偏振方向LP不會被改變，因此從出射面1824射出的光線L1的偏振方向LP平行於反射式偏振片184的光軸RPP，因而可以穿透反射式偏振片184。換言之，在電控液晶偏振片18未通電的情況下，從出射面1824射出的光線L1的偏振方向LP與反射式偏振片184的光軸RPP平行，因此顯示裝置12射出的光線L1能夠穿透電控液晶偏振片18。當電控液晶偏振片18通電時，液晶盒1826中的液晶分子被轉動，如圖4所示，光線L1從入射面1824射入液晶盒1826後，光線L1會從P偏振光改變為S偏振光，也就是由偏振方向LP變為偏振方向LS，因此從出射面1824射出的光線L1的偏振方向LS垂直於反射式偏振片184的光軸RPP，導致反射式偏振片184反射從出射面1824射出的光線L1。換言之，在電控液晶偏振片18通電的情況下，從出射面1824射出的光線L1的偏振方向LS與反射式偏振片184的光軸RPP垂直，因此顯示裝置12射出的光線L1會被電控液晶偏振片18反射。
在另一實施例中，假設反射式偏振片184的光軸RPP仍為水平方向，但顯示裝置12射出的光線L1為S偏振光。在電控液晶偏振片18未通電的情況下，液晶盒1826中的液晶分子不會轉動，光線L1從入射面1824射入液晶盒1826後，光線L1的偏振方向LS不會被改變，因此從出射面1824射出的光線L1的偏振方向LS垂直於反射式偏振片184的光軸RPP，導致反射式偏振片184反射從出射面1824射出的光線L1。換言之，在電控液晶偏振片18未通電的情況下，從出射面1824射出的光線L1的偏振方向LS與反射式偏振片184的光軸RPP垂直，因此顯示裝置12射出的光線L1會被電控液晶偏振片18反射。當電控液晶偏振片18通電時，液晶盒1826中的液晶分子被轉動，光線L1從入射面1824射入液晶盒1826後，光線L1會從S偏振光改變為P偏振光，因此從出射面1824射出的光線L1的偏振方向LP平行於反射式偏振片184的光軸RPP，從出射面1824射出的光線L1將穿透反射式偏振片184。換言之，在電控液晶偏振片18通電的情況下，從出射面1824射出的光線L1的偏振方向LP與反射式偏振片184的光軸RPP平行，因此顯示裝置12射出的光線L1能夠穿透電控液晶偏振片18。
如上面二個實施例所述，電控液晶偏振片18的未通電狀態及通電狀態可以改變光線L1的光路徑，藉由電控液晶偏振片18來改變光路徑，本發明能讓顯示裝置12提供的影像投射在遠近不同位置上。上述二個實施例是為了說明電控液晶偏振片18未通電及通電時為何可以改變光線L1的路徑，本發明並不限於上述二個實施例，例如在其他實施例中，反射式偏振片184的光軸RPP也可以是垂直方向。
接著說明圖1中增強現實抬頭顯示器10如何形成二個虛像A及B。參照圖1至圖5，在第一時段T1，顯示裝置12輸出影像A’，此時顯示裝置12射出的光線L1被反射鏡16反射至電控液晶偏振片18。假設顯示裝置12射出的光線L1為P偏振光、反射式偏振片184的光軸RPP為水平方向，且電控液晶偏振片18在時間T1時被通電。如圖4所示，通過外控電壓模組(未圖示)施加電壓於液晶盒1826，造成液晶盒1826中的液晶分子旋轉為預定的配向方向，例如為偏振方向LS，因此從偏振旋轉器182的入射面1822進入的光線L1的偏振方向LP將被液晶盒1826改變為偏振方向LS。由於偏振方向LS與反射式偏振片184的光軸RPP垂直，因此從出射面1824射出的光線L1被反射式偏振片184反射至擋風玻璃22。最後光線L1再被擋風玻璃22反射至人眼20，使用者因而可看見第一虛像A位於擋風玻璃22前的一第一位置上。簡單來說，在第一時段T1時，光路鏡組14將電控液晶偏振片18切換至通電狀態，以將光線L1的光路徑切換為第一子光路徑，該第一子路徑從顯示裝置12依序經反射鏡16、電控液晶偏振片18及擋風玻璃22到達人眼20。第一虛像A位於擋風玻璃22前方較遠的位置，因此第一虛像A可以是但不限於導航路徑資訊。
在圖5的第二時段T2，顯示裝置12輸出影像B’，此時顯示裝置12射出的光線L1同樣被反射鏡16反射至電控液晶偏振片18。由於電控液晶偏振片18在時間T2時未被通電，因此液晶盒1826中的液晶分子未被轉動，如圖3所示。從偏振旋轉器182的入射面1822進入的光線L1的偏振方向LP不會被改變。由於偏振方向LP與反射式偏振片184的光軸RPP平行，因此從出射面1824射出的光線L1將穿透反射式偏振片184並投射至人眼20，使用者因而可看見第二虛像B位於擋風玻璃22前的一第二位置上。簡單來說，在第二時段T2時，光路鏡組14將電控液晶偏振片18切換至未通電狀態，以將光線L1的光路徑切換為第二子光路徑，該第二子路徑從顯示裝置12依序經反射鏡16及電控液晶偏振片18到達人眼20。第一位置遠於第二位置，即第一位置與擋風玻璃22的距離大於第二位置與擋風玻璃22的距離。第二虛像B位於擋風玻璃22前方較近的位置，因此第二虛像B可以是但不限於車速資訊。
人眼觀看一物體時，物體的影像會成像於視網膜上，並由視神經輸入人腦，人們才會感覺到物體的影像。當物體移去時，視神經對物體的印象不會立即消失，人眼仍能繼續保留該影像約0.1-0.4秒左右，這種現象被稱為視覺暫留現象。本發明是利用此視覺暫留特性，讓人眼可以同時看見第一虛像A及第二虛像B，進而達成一個顯示裝置12同時顯示多種影像。因此圖1中的顯示裝置12會反覆輸出影像A’及影像B’，而且二個影像A’的時間間距(即第二時段T2)以及二個影像B’的時間間距(即第一時段T1)皆小於或等於0.1秒。換言之，影像A’及影像B’的幀率(或是第一虛像A及第二虛像B的幀率)大於或等於10fps。
圖6顯示本發明增強現實抬頭顯示器的第二實施例。在圖6中，增強現實抬頭顯示器30包括一顯示裝置32及一光路鏡組34。顯示裝置32用以射出光線L1至光路鏡組34以在擋風玻璃22前形成第一虛像A或第二虛像B，其中該光線L1可以是一影像，且光線L1為一S偏振光或一P偏振光。一般而言，S偏振光的偏振方向LS為垂直方向，而P偏振光的偏振方向LP為水平方向。顯示裝置32可以是但不限於顯示器或投影裝置。光路鏡組34設置於光線L1的一光路徑上，光路鏡組34可以改變該光路徑以將光線L1投射到不同位置，進而在擋風玻璃22前的第一位置形成第一虛像A或在擋風玻璃22前的第二位置形成第二虛像B。光路鏡組34包含一電控液晶偏振片36及一反射鏡38。電控液晶偏振片36與反射鏡38皆設置在該光路徑上，且電控液晶偏振片36位於反射鏡38與顯示裝置32之間。來自顯示裝置32的光線L1可以穿透電控液晶偏振片36或被電控液晶偏振片36反射，反射鏡38反射來自電控液晶偏振片36的光線L1。電控液晶偏振片36包含一偏振旋轉器362及一反射式偏振片364，反射式偏振片364是貼合偏振旋轉器362的出射面。電控液晶偏振片36的結構及操作原理可以參照圖2、圖3及圖4，於此不再贅述。
參照圖3及圖6，在第一時段T1，顯示裝置32輸出影像A’。假設顯示裝置32射出的光線L1為P偏振光，反射式偏振片364的光軸RPP為水平方向，而且電控液晶偏振片36在時間T1時被通電。如圖4所示，偏振旋轉器362被通電後，偏振旋轉器362的液晶盒的液晶分子被旋轉，因此從偏振旋轉器362的入射面(如圖4的入射面1822)進入的光線L1的偏振方向LP將被改變為偏振方向LS。由於偏振方向LS與反射式偏振片364的光軸RPP垂直，因此從偏振旋轉器362的出射面(如圖4的出射面1824)射出的光線L1被反射式偏振片364反射至反射鏡38。反射鏡38再將來自電控液晶偏振片36的光線L1反射至擋風玻璃22。最後光線L1再被擋風玻璃22反射至人眼20，使用者因而可看見第一虛像A位於擋風玻璃22前的一第一位置上。簡單來說，在第一時段T1時，光路鏡組34將電控液晶偏振片36切換至通電狀態，以將光線L1的光路徑切換為第一子光路徑，該第一子路徑從顯示裝置32依序經電控液晶偏振片36、反射鏡38及擋風玻璃22後到達人眼20。第一虛像A位於擋風玻璃22前方較遠的位置，因此第一虛像A可以是但不限於導航路徑資訊。
在第二時段T2，顯示裝置32輸出影像B’，且電控液晶偏振片36未被通電。由於電控液晶偏振片36的偏振旋轉器362未被通電，因此偏振旋轉器362的液晶盒的液晶分子未旋轉。從偏振旋轉器362的入射面(如圖3的入射面1822)進入的光線L1的偏振方向LP不會被改變。偏振方向LP與反射式偏振片184的光軸RPP平行，因此從出射面(如圖3的出射面1824)射出的光線L1將穿透反射式偏振片364並投射至擋風玻璃22。最後擋風玻璃22再將光線L1反射至人眼20，使用者因而可看見第二虛像B位於擋風玻璃22前的一第二位置上。簡單來說，在第二時段T2時，光路鏡組34將電控液晶偏振片36切換至未通電狀態，以將光線L1的光路徑切換為第二子光路徑，該第二子路徑從顯示裝置32依序經電控液晶偏振片36及擋風玻璃22後到達人眼20。第一位置遠於第二位置，即第一位置與擋風玻璃22的距離大於第二位置與擋風玻璃22的距離。第二虛像B位於擋風玻璃22前方較近的位置，因此第二虛像B可以是但不限於車速資訊。
圖6中的顯示裝置32會反覆輸出影像A’及影像B’，而且二個影像A’的時間間距(即第二時段T2)以及二個影像B’的時間間距(即第一時段T1)皆小於或等於0.1秒。換言之，影像A’及影像B’的幀率(或是第一虛像A及第二虛像B的幀率)大於或等於10fps。根據視覺暫留特性，圖6的增強現實抬頭顯示器30可以讓使用者同時看見第一虛像A及第二虛像B，進而達成一個顯示裝置32同時顯示多種影像。
圖7顯示本發明增強現實抬頭顯示器的第三實施例。在圖7中，增強現實抬頭顯示器40包括一顯示裝置42及一光路鏡組44。顯示裝置42用以射出光線L1至光路鏡組44以在擋風玻璃22前形成第一虛像A、第二虛像B或第三虛像C，其中該光線L1可以是一影像，且光線L1為一S偏振光或一P偏振光。一般而言，S偏振光的偏振方向LS為垂直方向，而P偏振光的偏振方向LP為水平方向。顯示裝置42可以是但不限於顯示器或投影裝置。光路鏡組44設置在光線L1的光路徑上，光路鏡組44可以改變該光路徑。以將光線L1投射到不同位置，進而在擋風玻璃22前的第一位置形成第一虛像A、在擋風玻璃22前的第二位置形成第二虛像B或在擋風玻璃22前的第三位置形成第三虛像C。光路鏡組44包含一第一電控液晶偏振片46及一第二電控液晶偏振片48。第一電控液晶偏振片46及第二電控液晶偏振片48皆設置在該光路徑上，且第二電控液晶偏振片48位於第一電控液晶偏振片46與顯示裝置42之間。來自顯示裝置42的光線L1可以穿透電控液晶偏振片46或被電控液晶偏振片46反射。來自電控液晶偏振片46的光線L1可以穿透電控液晶偏振片48或被電控液晶偏振片48反射。第一電控液晶偏振片46包含一偏振旋轉器462及一反射式偏振片464，反射式偏振片464是貼合偏振旋轉器462的出射面。第二電控液晶偏振片48包含一偏振旋轉器482及一反射式偏振片484，反射式偏振片484是貼合偏振旋轉器482的出射面。第一電控液晶偏振片46及第二電控液晶偏振片48的結構及操作原理可以參照圖2、圖3及圖4，於此不再贅述。
圖8顯示圖7中顯示裝置42輸出三個不同影像的實施例，顯示裝置12依序輸出影像A’ 、影像B’及影像C’。參照圖7及圖8，在第一時段T1，顯示裝置42輸出影像A’。假設顯示裝置42射出的光線L1為P偏振光，而且第一電控液晶偏振片46及第二電控液晶偏振片48在時間T1時被通電。如圖4所示，第一電控液晶偏振片46的偏振旋轉器462被通電後，偏振旋轉器462的液晶盒的液晶分子被旋轉，因此從偏振旋轉器462的入射面(如圖4的入射面1822)進入的光線L1的偏振方向LP將被改變為偏振方向LS。由於偏振方向LS與反射式偏振片464的光軸RPP垂直，因此從偏振旋轉器462的出射面(如圖4的出射面1824)射出的光線L1被反射式偏振片464反射至第二電控液晶偏振片48。因為第二電控液晶偏振片48的偏振旋轉器482也被通電，偏振旋轉器482的液晶盒的液晶分子被旋轉，從偏振旋轉器482的入射面(如圖4的入射面1822)進入的光線L1的偏振方向LP將被改變為偏振方向LS。由於偏振方向LS與反射式偏振片484的光軸RPP垂直，因此從偏振旋轉器482的出射面(如圖4的出射面1824)射出的光線L1被反射式偏振片484反射至至擋風玻璃22。最後光線L1再被擋風玻璃22反射至人眼20，使用者因而可看見第一虛像A位於擋風玻璃22前的一第一位置上。簡單來說，在第一時段T1時，光路鏡組44將第一電控液晶偏振片46及第二電控液晶偏振片48切換至通電狀態，以將光線L1的光路徑切換為第一子光路徑，該第一子路徑從顯示裝置42依序經第一電控液晶偏振片46、第二電控液晶偏振片48及擋風玻璃22後到達人眼20。
在第二時段T2，顯示裝置42輸出影像B’。假設在第二時段T2時，第一電控液晶偏振片46被通電，而第二電控液晶偏振片48未通電。如前所述，通電的第一電控液晶偏振片46會將來自顯示裝置42的光線L1反射至第二電控液晶偏振片48。由於第二電控液晶偏振片48的偏振旋轉器482未被通電，因此從偏振旋轉器482的入射面(如圖3的入射面1822)進入的光線L1的偏振方向LP不會被改變。偏振方向LP與反射式偏振片484的光軸RPP平行，因此從偏振旋轉器482的出射面(如圖3的出射面1824)射出的光線L1將穿透反射式偏振片484並投射至人眼20，使用者因而可看見第二虛像B位於擋風玻璃22前的一第二位置上。簡單來說，在第二時段T2時，光路鏡組44將第一電控液晶偏振片46切換為通電狀態以及將第二電控液晶偏振片48切換至未通電狀態，以將光線L1的光路徑切換為第二子光路徑，該第二子路徑從顯示裝置42依序經第一電控液晶偏振片46及第二電控液晶偏振片48後到達人眼20。
在第三時段T3，顯示裝置42輸出影像C’。假設在第三時段T3時，第一電控液晶偏振片46及第二電控液晶偏振片48皆未通電。由於第一電控液晶偏振片46的偏振旋轉器462未被通電，因此從偏振旋轉器462的入射面(如圖3的入射面1822)進入的光線L1的偏振方向LP不會被改變。偏振方向LP與反射式偏振片464的光軸RPP平行，因此從偏振旋轉器462的出射面(如圖3的出射面1824)射出的光線L1將穿透反射式偏振片464並投射至擋風玻璃22。最後，擋風玻璃22再將光線L1反射至人眼20，使用者因而可看見第三虛像C位於擋風玻璃22前的一第三位置上。簡單來說，在第三時段T3時，光路鏡組44將第一電控液晶偏振片46及第二電控液晶偏振片48切換至未通電狀態，以將光線L1的光路徑切換為第三子光路徑，該第三子路徑從顯示裝置42依序經第一電控液晶偏振片46及擋風玻璃22後到達人眼20。該第一位置遠於該第三位置，且該第三位置遠於該第二位置。換言之，第一位置與擋風玻璃22的距離大於第三位置與擋風玻璃22的距離，而第三位置與擋風玻璃22的距離大於第二位置與擋風玻璃22的距離。
圖7中的顯示裝置42會反覆輸出影像A’、 影像B’及影像C’，而且二個影像A’的時間間距(即T2+T3)、二個影像B’的時間間距(即T1+T3)以及二個影像C’的時間間距(即T1+T2)皆小於或等於0.1秒。換言之，影像A’、影像B’及影像C’的幀率(或是第一虛像A、第二虛像B及第三虛像C的幀率)大於或等於10fps。根據視覺暫留特性，圖7的增強現實抬頭顯示器40可以讓使用者同時看見第一虛像A、第二虛像B及第三虛像C，進而達成一個顯示裝置42同時顯示多種影像。
以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
10:增強現實抬頭顯示器 12:顯示裝置 14:光路鏡組 16:反射鏡 18:電控液晶偏振片 182:偏振旋轉器 1822:入射面 1824:出射面 1826:液晶盒 184:反射式偏振片 20:人眼 22:擋風玻璃 30:增強現實抬頭顯示器 32:顯示裝置 34:光路鏡組 36:電控液晶偏振片 362:偏振旋轉器 364:反射式偏振片 38:反射鏡 40:增強現實抬頭顯示器 42:顯示裝置 44:光路鏡組 46:第一電控液晶偏振片 462:偏振旋轉器 464:反射式偏振片 48:第二電控液晶偏振片 482:偏振旋轉器 484:反射式偏振片 A:第一虛像 A’:影像 B:第二虛像 B’:影像 C:第三虛像 C’:影像 L1:光線 LP:偏振方向 LS:偏振方向 RPP:光軸
圖1顯示本發明增強現實抬頭顯示器的第一實施例。 圖2顯示電控液晶偏振片的實施例。 圖3顯示電控液晶偏振片未通電時的實施例。 圖4顯示電控液晶偏振片被通電時的實施例。 圖5顯示圖1中顯示裝置輸出二個不同影像的實施例。 圖6顯示本發明增強現實抬頭顯示器的第二實施例。 圖7顯示本發明增強現實抬頭顯示器的第三實施例。 圖8顯示圖7中顯示裝置輸出三個不同影像的實施例。
10:增強現實抬頭顯示器
12:顯示裝置
14:光路鏡組
16:反射鏡
18:電控液晶偏振片
182:偏振旋轉器
184:反射式偏振片
20:人眼
22:擋風玻璃
A:第一虛像
B:第二虛像
L1:光線

Claims (17)

  1. 一種增強現實抬頭顯示器，包括： 一顯示裝置，用以射出一光線；以及 一光路鏡組，設置於該光線的一光路徑上，包含一電控液晶偏振片設置於該光路徑上： 其中，在一第一時段，該電控液晶偏振片反射該光線以在一第一位置形成一第一虛像； 其中，在一第二時段，該光線穿透該電控液晶偏振片以在一第二位置形成一第二虛像。
  2. 如請求項1之增強現實抬頭顯示器，其中該光路鏡組更包括一反射鏡，設置於該光路徑上且位於該電控液晶偏振片與該顯示裝置之間，該反射鏡用以將來自該顯示裝置的該光線反射至該電控液晶偏振片。
  3. 如請求項1之增強現實抬頭顯示器，其中該光路鏡組更包括一反射鏡，設置於該光路徑上，且該電控液晶偏振片位於該反射鏡與該顯示裝置之間，其中在該第一時段，該反射鏡反射來自該電控液晶偏振片的該光線以在該第一位置形成該第一虛像。
  4. 如請求項1之增強現實抬頭顯示器，其中該電控液晶偏振片包括： 一偏振旋轉器，具有一入射面及一出射面，其中在該偏振旋轉器被通電時，該偏振旋轉器改變從該入射面進入的該光線的偏振方向；以及 一反射式偏振片，設置於該出射面，且該反射式偏振片具有一光軸，其中當從該出射面射出的該光線的該偏振方向與該光軸平行時，從該出射面射出的該光線穿透該反射式偏振片，當從該出射面射出的該光線的該偏振方向與該光軸垂直時，該反射式偏振片反射從該出射面射出的該光線。
  5. 如請求項1之增強現實抬頭顯示器，其中該顯示裝置為一顯示器或一投影裝置。
  6. 如請求項1之增強現實抬頭顯示器，其中該顯示裝置射出的該光線為一S偏振光或一P偏振光。
  7. 如請求項1之增強現實抬頭顯示器，其中該第一虛像及該第二虛像的幀率大於或等於0.1秒。
  8. 如請求項1之增強現實抬頭顯示器，其中該第一位置遠於該第二位置。
  9. 如請求項1之增強現實抬頭顯示器，其中該光路徑包括一第一子光路徑及一第二子光路徑，該光路鏡組切換該電控液晶偏振片的通電狀態及未通電狀態，以在該第一時段將該光路徑切換至該第一子光路徑以形成該第一虛像，在該第二時段將該光路徑切換至該第二子光路徑以形成該第二虛像。
  10. 一種增強現實抬頭顯示器，包括： 一顯示裝置，用以射出一光線；以及 一光路鏡組，設置於該光線的一光路徑上，包含： 一第一電控液晶偏振片，設置於該光路徑上；以及 一第二電控液晶偏振片，設置於該光路徑上且位於該第一電控液晶偏振片與該顯示裝置之間； 其中，在一第一時段，該第一電控液晶偏振片反射來自該顯示裝置的該光線，且該第二電控液晶偏振片反射來自該第一電控液晶偏振片的該光線以在一第一位置形成一第一虛像； 其中，在一第二時段，該第一電控液晶偏振片反射來自該顯示裝置的該光線，且來自該第一電控液晶偏振片的該光線穿透該第二電控液晶偏振片以在一第二位置形成一第二虛像； 其中，在一第三時段，來自該顯示裝置的該光線穿透該第一電控液晶偏振片以在一第三位置形成一第三虛像。
  11. 如請求項10之增強現實抬頭顯示器，其中該第一電控液晶偏振片包括： 一偏振旋轉器，具有一入射面及一出射面，其中來自該顯示裝置的該光線入射至該入射面，以及在該偏振旋轉器被通電時，該偏振旋轉器改變從該入射面進入的該光線的偏振方向；以及 一反射式偏振片，設置於該出射面，且該反射式偏振片具有一光軸，其中當從該出射面射出的該光線的該偏振方向與該光軸平行時，從該出射面射出的該光線穿透該反射式偏振片，當從該出射面射出的該光線的該偏振方向與該光軸垂直時，該反射式偏振片反射從該出射面射出的該光線。
  12. 如請求項10之增強現實抬頭顯示器，其中該第二電控液晶偏振片包括： 一偏振旋轉器，具有一入射面及一出射面，其中來自該第一電控液晶偏振片的該光線入射至該入射面，以及在該偏振旋轉器被通電時，該偏振旋轉器改變從該入射面進入的該光線的偏振方向；以及 一反射式偏振片，設置於該出射面，且該反射式偏振片具有一光軸，其中當從該出射面射出的該光線的該偏振方向與該光軸平行時，從該出射面射出的該光線穿透該反射式偏振片，當從該出射面射出的該光線的該偏振方向與該光軸垂直時，該反射式偏振片反射從該出射面射出的該光線。
  13. 如請求項10之增強現實抬頭顯示器，其中該顯示裝置為一顯示器或一投影裝置。
  14. 如請求項10之增強現實抬頭顯示器，其中該顯示裝置射出的該光線為一S偏振光或一P偏振光。
  15. 如請求項10之增強現實抬頭顯示器，其中該第一虛像、該第二虛像及該第三虛像的幀率大於或等於0.1秒。
  16. 如請求項10之增強現實抬頭顯示器，其中該第一位置遠於該第三位置，且該第三位置遠於該第二位置。
  17. 如請求項10之增強現實抬頭顯示器，其中該光路徑包括一第一子光路徑、一第二子光路徑及一第二子光路徑，該光路鏡組切換該第一電控液晶偏振片及該第二電控液晶偏振片的通電狀態及未通電狀態，以在該第一時段將該光路徑切換至該第一子光路徑以形成該第一虛像，在該第二時段將該光路徑切換至該第二子光路徑以形成該第二虛像，在該第三時段將該光路徑切換至該第三子光路徑以形成該第三虛像。
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