TWI525344B - 顯示系統、抬頭顯示裝置及用於抬頭顯示的套件組 - Google Patents

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Description

顯示系統、抬頭顯示裝置及用於抬頭顯示的套件組
本發明是有關於一種抬頭顯示裝置(Head Up Display，簡稱HUD)，特別是指一種顯示系統、抬頭顯示裝置及用於抬頭顯示的套件組(kit)。
參閱圖1，現有的抬頭顯示裝置1包括陰極射線管(Cathode Ray Tube，簡稱CRT)顯示器11、中繼鏡片組(relay lens)12、反射鏡(reflector)13，及疊像鏡(combiner)14。其中，陰極射線管顯示器11用以提供光信號，光信號經過中繼鏡片組12後由反射鏡13反射，然後光信號投射至疊像鏡14的表面141，最後光信號由疊像鏡14的表面141反射並連同來自外部的光信號傳送至駕駛的眼睛。
近年來，基於行車安全與駕駛環境等考量，抬頭顯示裝置1常被應用作為車用的輔助裝置，讓駕駛無須低頭就可以看到例如車速、油耗等行車資訊。另外，抬頭顯示裝置1還可以應用於多功能之通訊/導航系統中，以進一步將各種通話及導航資訊利用抬頭顯示裝置1進行顯示。
對於駕駛而言，由現有的抬頭顯示裝置1所看到的視場(Field of View，FOV)是固定的；而因應上述應用，若希望能夠讓駕駛透過抬頭顯示裝置1一次看到數量較多的資訊，加大抬頭顯示裝置1的陰極射線管顯示器11、中繼鏡片組12、反射鏡13，及疊像鏡14的尺寸雖然是一種可行的方式，然，此舉將使得抬頭顯示裝置1的成本大幅增加。
因此，本發明之目的，即在提供一種顯示系統。
本發明之顯示系統包含處理單元及抬頭顯示裝置。處理單元用以根據來源資料來傳送相關於來源資料的顯示資料，及對應於顯示資料的控制信號。抬頭顯示裝置用以接收顯示資料，及對應於顯示資料的控制信號，抬頭顯示裝置還用以根據顯示資料及控制信號進行顯示。
抬頭顯示裝置包括光源、反射鏡、反射鏡控制單元，及表面。光源提供對應顯示資料的光信號；反射鏡設置於光源所提供之光信號的第一光路徑上，用以反射光源所提供之光信號；反射鏡控制單元用以接收控制信號，並用以根據控制信號控制反射鏡之轉動，以調整反射鏡所反射之光信號的第二光路徑；表面設置於第二光路徑上，用以供光信號投射並顯示對應顯示資料的影像；其中，反射鏡控制單元根據控制信號控制反射鏡相對轉動中心轉動預設角度，使得反射鏡所反射之光信號投射於表面以顯示對應顯示資料的影像於表面的預設區域。
本發明之另一目的，即在提供一種抬頭顯示裝置。
本發明抬頭顯示裝置包含光源、反射鏡、反射鏡控制單元，及表面。光源提供對應顯示資料光信號；反射鏡設置於光源所提供之光信號的一第一光路徑上，用以反射光源所提供之光信號；反射鏡控制單元用以接收對應顯示資料的一控制信號，並用以根據控制信號控制反射鏡之轉動，以調整反射鏡所反射之光信號的第二光路徑；表面設置於第二光路徑上，用以供光信號投射並顯示對應顯示資料的影像；其中，反射鏡控制單元根據控制信號控制反射鏡相對轉動中心轉動預設角度，使得反射鏡所反射之光信號投射於表面以顯示對應顯示資料的影像於表面的預設區域。
本發明之又一目的，即在提供一種抬頭顯示裝置。
本發明抬頭顯示裝置包括基座、反射鏡、反射鏡控制單元，及表面。基座可與具有顯示器的可攜式電子裝置結合，可攜式電子裝置的顯示器提供對應顯示資料的光信號；反射鏡設置於顯示器所提供之光信號的第一光路徑上，用以反射光源所提供之光信號；反射鏡控制單元用以接收對應顯示資料的控制信號，並用以根據控制信號控制反射鏡之轉動，以調整反射鏡所反射之光信號的第二光路徑；表面設置於第二光路徑上，用以供光信號投射並顯示對應顯示資料的影像；其中，反射鏡控制單元根據控制信號控制反射鏡相對轉動中心轉動預設角度，使得反射鏡所反射之光信號投射於表面以顯示對應顯示資料的影像於表面的預設區域。
本發明之再一目的，即在提供一種用於抬頭顯示的套件組。
本發明用於抬頭顯示的套件組包含基座、反射鏡、用以控制反射鏡之轉動的反射鏡控制單元，及表面；其中，當具有顯示器的可攜式電子裝置結合於基座時，可攜式電子裝置的顯示器提供對應顯示資料的光信號，反射鏡控制單元根據對應顯示資料的控制信號控制反射鏡相對轉動中心轉動預設角度，使得反射鏡反射顯示器所提供之光信號並使得光信號投射於表面以顯示對應顯示資料之影像於表面的預設區域。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖2之第一實施例，抬頭顯示裝置2包含一光源21、一中繼鏡片組22、一反射鏡23、一反射鏡控制單元24，及一疊像鏡25。其中，光源21用以提供至少一光信號；中繼鏡片組22設置於光源21所提供之光信號的一第一光路徑31上；反射鏡23設置於第一光路徑31上，用以反射由光源21所提供且經過中繼鏡片組22之光信號；反射鏡控制單元24用以控制反射鏡23之轉動，以調整反射鏡23所反射之光信號的一第二光路徑32；疊像鏡25設置於第二光路徑32上，其包括一用以供光信號投射的一表面251。
在第一實施例中，光源21可以為陰極射線管顯示器或液晶顯示器，但不在此限。而光源21、中繼鏡片組22、反射鏡23，及疊像鏡25之詳細實作方式係為熟習此項技術者所熟知，故不在此贅述。
本發明抬頭顯示裝置2之第一實施例係應用於一顯示系統(未標號)，顯示系統設置於一車輛(圖未示)內且包含抬頭顯示裝置2，及一處理單元4；其中，處理單元4為一車用電腦(圖未示)的一處理器(圖未示)，車用電腦可具有無線通訊功能，使得處理單元4可與抬頭顯示裝置2通訊。
在一駕駛進入車內並啟動車用電腦及抬頭顯示裝置2後，車用電腦會開始搜尋車內的一可攜式電子裝置(例如，具有無線通訊功能的手機或導航裝置，圖未示)，當車用電腦搜尋到可攜式電子裝置並對其進行確認後，可攜式電子裝置即可開始與車用電腦通訊，像是傳送各種來源資料(例如，通話資訊、導航資訊等)給車用電腦，再利用顯示系統的抬頭顯示裝置2及處理單元4進行對應的顯示。
其中，抬頭顯示裝置2的疊像鏡25之設置方式為：在車輛的前擋玻璃(圖未示)上貼設一具分光效果的薄膜(圖未示)作為疊像鏡25，以讓投射於薄膜的光信號與由前擋玻璃入射的光線同步地進入駕駛的眼睛。
參閱圖2、圖3與圖4，顯示系統的抬頭顯示裝置2及處理單元4之互動與詳細運作進一步敘述如下。
首先，處理單元4根據一來源資料來傳送相關於來源資料的至少一顯示資料，及對應於顯示資料的一控制信號。由於光源21的顯示幕(圖未示)的尺寸與解析度(resolution)為已知且固定的，所以處理單元4每次傳送給抬頭顯示裝置2的顯示資料的資料量也是已知且固定的，令顯示資料的資料量為一預設資料量，處理單元4在來源資料的資料量大於預設資料量時，會先由來源資料得到複數筆顯示資料，並產生複數個分別與顯示資料相對應的控制信號；再者，由於疊像鏡25的尺寸亦為已知且固定的，因此，與顯示資料分別對應的控制信號的內容也可以為預先設定的內容。接著處理單元4將等顯示資料及其等分別對應的等控制信號於符合視覺暫留(persistence of vision)的一期間內傳送給抬頭顯示裝置2。
然後，抬頭顯示裝置2接收顯示資料，及對應於顯示資料的控制信號，並據以進行顯示。其中，抬頭顯示裝置2的反射鏡控制單元24根據控制信號控制抬頭顯示裝置2的反射鏡23相對一轉動中心O轉動一預設角度，使得反射鏡23所反射之光信號投射於疊像鏡25的表面251以顯示對應顯示資料的一影像於表面251的一預設區域。
其中，如圖3所示，抬頭顯示裝置2的反射鏡控制單元24包括一驅動元件241及一被驅動件242；驅動元件241根據控制信號驅動被驅動件242連動反射鏡23相對轉動中心O轉動預設角度。在本第一實施例中，驅動元件241為一馬達，被驅動件242包括一第一活動桿243、一活塞244、一筒件245，及一第二活動桿246；第一活動桿243螺合於驅動元件241，活塞244設於筒件245界定的一容室內；當驅動元件241驅動第一活動桿243時，帶動活塞244於筒件245所界定的容室內產生一線性位移，並帶動第二活動桿246產生線性位移以連動反射鏡23相對轉動中心O轉動預設角度。值得一提的是，圖3是以直立方式呈現反射鏡控制單元24，事實上，反射鏡控制單元24也可依使用需求呈水平設置(圖未示)；再者，反射鏡控制單元24亦可以馬達與齒條的組合來達到相同的功能，並不限於本第一實施例所揭露。
最後，駕駛即可由疊像鏡25的表面251看到對應顯示資料的影像。
舉例來說，假設來源資料的資料量大於預設資料量，且處理單元4根據來源資料得到三筆顯示資料，分別是第一顯示資料、第二顯示資料，及第三顯示資料；接著，處理單元4於符合視覺暫留的期間內傳送第一、第二，及第三顯示資料，及分別與第一、第二，及第三顯示資料對應的第一控制信號、第二控制信號，及第三控制信號給抬頭顯示裝置2；然後，如圖4所示，抬頭顯示裝置2的反射鏡控制單元24根據第一控制信號控制抬頭顯示裝置2的反射鏡23相對轉動中心O轉動第一預設角度，使得反射鏡23所反射之光信號投射於疊像鏡25的表面251以顯示對應第一顯示資料的第一影像於表面251的第一預設區域252(尺寸為w×h)；類似地，抬頭顯示裝置2接著依序顯示對應第二顯示資料的第二影像於表面251的第二預設區域253，及顯示對應第三顯示資料的第三影像於表面251的第三預設區域254；抬頭顯示裝置2會於符合視覺暫留的期間內完成第一、第二，及第三影像之顯示。最後，駕駛可由疊像鏡25的表面251看到第一、第二，及第三影像，由於第一、第二，及第三影像之顯示是於符合視覺暫留的期間內完成，所以駕駛會「覺得」一次在疊像鏡25的表面251看到第一、第二，及第三影像。
參閱圖5，本發明之第二實施例抬頭顯示裝置5係以包括一基座6、一放大鏡7、中繼鏡片組22、反射鏡23、反射鏡控制單元24，及疊像鏡25的用於顯示的套件組來實現。其中，中繼鏡片組22、反射鏡23、反射鏡控制單元24，及疊像鏡25之功能類似於第一實施例，故以下不再贅述其等之細節。
基座6可與一具有顯示器81的可攜式電子裝置8結合，可攜式電子裝置8的顯示器81提供對應顯示資料的光信號；放大鏡7設置於基座6且位於光信號的第一光路徑31上，放大鏡7用以放大可攜式電子裝置8的顯示器81所顯示的影像。
當可攜式電子裝置8與基座6結合，其顯示器81配合放大鏡7作用如同第一實施例中的光源21(如圖2所示)；雖然在本第二實施例中是將顯示器81配合放大鏡7來使用，但如果可攜式電子裝置8的顯示器81的尺寸足夠大(約等於光源21的顯示幕的尺寸)，則可不需配合放大鏡7，直接以可攜式電子裝置8的顯示器81作為第一實施例中的光源21(如圖2所示)來使用，並不限於本第二實施例所揭露。
值得一提的是，本發明抬頭顯示裝置5之第二實施例亦可應用於車內的一顯示系統(未標號)，而可攜式電子裝置8的處理器(圖未式)作用如同第一實施例中所述的處理單元4。也就是說，可攜式電子裝置8的處理器可傳送顯示資料，及對應於顯示資料的控制信號給抬頭顯示裝置5；抬頭顯示裝置5接收顯示資料，及對應於顯示資料的控制信號，並據以進行如同第一實施例中所述的顯示。
參閱圖2與圖5，綜上所述，在不需加大本發明抬頭顯示裝置2、5之光源21的顯示幕、中繼鏡片組22，及反射鏡23的尺寸的前提下，利用反射鏡控制單元24來控制反射鏡23之轉動，以調整反射鏡23所反射之光信號的第二光路徑32，可以調整並加大駕駛所看到的視場；再者，配合處理單元4於符合視覺暫留的期間內於疊像鏡25的表面251上顯示多張影像，可以達到使駕駛會「覺得」一次在疊像鏡25的表面251看到數量較多的資訊，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
2．．．抬頭顯示裝置
21．．．光源
22．．．中繼鏡片組
23．．．反射鏡
24．．．反射鏡控制單元
241．．．驅動元件
242．．．被驅動件
243．．．第一活動桿
244．．．活塞
245．．．筒件
246．．．第二活動桿
25．．．疊像鏡
251．．．表面
252．．．第一預設區域
253．．．第二預設區域
254．．．第三預設區域
31．．．第一光路徑
32．．．第二光路徑
4．．．處理單元
O．．．轉動中心
5．．．抬頭顯示裝置
6．．．基座
7．．．放大鏡
8．．．可攜式電子裝置
81．．．顯示器
圖1是一示意圖，說明現有的抬頭顯示裝置；
圖2是一示意圖，說明本發明抬頭顯示裝置第一實施例，及應用第一實施例的顯示系統；
圖3是一示意圖，說明圖2中的反射鏡控制單元的細部構件；
圖4是一示意圖，說明於符合視覺暫留的一期間內，抬頭顯示裝置在疊像鏡的表面上顯示多張影像的一範例；及
圖5是一示意圖，說明本發明抬頭顯示裝置之第二實施例。
2．．．抬頭顯示裝置
21．．．光源
22．．．中繼鏡片組
23．．．反射鏡
24．．．反射鏡控制單元
241．．．驅動元件
242．．．被驅動件
25．．．疊像鏡
251．．．表面
31．．．第一光路徑
32．．．第二光路徑
4．．．處理單元
O．．．轉動中心

Claims (8)

  1. 一種顯示系統，包含：一處理單元，用以於符合視覺暫留的一期間內傳送複數筆顯示資料，及分別對應於該等顯示資料的複數筆控制信號；及一抬頭顯示裝置，用以接收該等顯示資料，及對應於該等顯示資料的該等控制信號，該抬頭顯示裝置還用以根據該等顯示資料及該等控制信號進行顯示，其中，該抬頭顯示裝置包括：一光源，提供對應該等顯示資料的複數筆光信號；一反射鏡，設置於該光源所提供之該等光信號的一第一光路徑上，用以反射該光源所提供之該等光信號；一反射鏡控制單元，用以接收該等控制信號，並用以根據該等控制信號控制該反射鏡之轉動，以調整該反射鏡所反射之該等光信號各自的第二光路徑；及一表面，設置於該等第二光路徑上，用以供該等光信號投射並顯示對應該等顯示資料的複數個影像；其中，該反射鏡控制單元根據該等控制信號控制該反射鏡相對一轉動中心分別轉動複數個預設角度，使得該反射鏡所反射之該等光信號投射於該表 面以在符合視覺暫留的該期間內分別顯示對應該等顯示資料的影像於該表面的複數個預設區域，其中，在該反射鏡每次相對該轉動中心轉動對應之預設角度時皆會反射一對應的光信號於該表面以顯示對應該光信號之顯示資料所對應的影像於該表面。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之顯示系統，其中，該抬頭顯示裝置的該反射鏡控制單元包括一驅動元件及一被驅動件，該驅動元件根據該控制信號驅動該被驅動件連動該反射鏡相對該轉動中心轉動該預設角度。
  3. 依據申請專利範圍第2項所述之抬頭顯示裝置，其中，該反射鏡控制單元的該驅動元件為一馬達。
  4. 一種抬頭顯示裝置，包含：一光源，提供對應複數筆顯示資料的複數筆光信號；一反射鏡，設置於該光源所提供之該等光信號的一第一光路徑上，用以反射該光源所提供之該等光信號；一反射鏡控制單元，用以接收分別對應該等顯示資料的複數筆控制信號，並用以根據該等控制信號控制該反射鏡之轉動，以調整該反射鏡所反射之該等光信號各自的第二光路徑；及一表面，設置於該等第二光路徑上，用以供該等光信號投射並顯示對應該等顯示資料的複數個影像；其中，該反射鏡控制單元根據該等控制信號控制該反射鏡相對一轉動中心分別轉動複數個預設角度，使得 該反射鏡所反射之該等光信號投射於該表面以於符合視覺暫留的該期間內分別顯示對應該等顯示資料的影像於該表面的複數個預設區域，其中，在該反射鏡每次相對該轉動中心轉動對應之預設角度時皆會反射一對應的光信號於該表面以顯示對應該光信號之顯示資料所對應的影像於該表面。
  5. 依據申請專利範圍第4項所述之抬頭顯示裝置，其中，該反射鏡控制單元包括一驅動元件及一被驅動件，該驅動元件根據該控制信號驅動該被驅動件連動該反射鏡相對該轉動中心轉動該預設角度。
  6. 依據申請專利範圍第5項所述之抬頭顯示裝置，其中，該反射鏡控制單元的該驅動元件為一馬達。
  7. 一種抬頭顯示裝置，包含：一基座，可與一具有一顯示器的可攜式電子裝置結合，該可攜式電子裝置的顯示器提供對應複數筆顯示資料的複數筆光信號；一反射鏡，設置於該顯示器所提供之該等光信號的一第一光路徑上，用以反射該顯示器所提供之該等光信號；一反射鏡控制單元，用以接收對應該等顯示資料的複數筆控制信號，並用以根據該等控制信號控制該反射鏡之轉動，以調整該反射鏡所反射之該等光信號各自的第二光路徑；及一表面，設置於該等第二光路徑上，用以供該等光 信號投射並顯示對應該等顯示資料的複數個影像；其中，該反射鏡控制單元根據該等控制信號控制該反射鏡相對一轉動中心分別轉動複數個預設角度，使得該反射鏡所反射之該等光信號投射於該表面以於符合視覺暫留的該期間內分別顯示對應該等顯示資料的影像於該表面的複數個預設區域，其中，在該反射鏡每次相對該轉動中心轉動對應之預設角度時皆會反射一對應的光信號於該表面以顯示對應該光信號之顯示資料所對應的影像於該表面。
  8. 依據申請專利範圍第7項所述之抬頭顯示裝置，其中，該抬頭顯示裝置還包含一設置於該基座且位於該第一光路徑上的一放大鏡。
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