TWI554785B - 具不對稱稜鏡之顯示裝置及其抬頭顯示裝置 - Google Patents

Description

具不對稱稜鏡之顯示裝置及其抬頭顯示裝置

本發明係關於一種顯示裝置，特別是有關於於汽車內使用的具不對稱稜鏡之顯示裝置及抬頭顯示裝置。

抬頭顯示器(Head Up Display，HUD)，最初是配備在戰鬥機上，用途在於讓飛行員駕駛時不需低頭，僅抬頭即可看到顯示例如航行資訊、燃油及彈藥存量、武器雷達鎖定狀態等重要訊息的抬頭影像。而後，隨著民航業的蓬勃發展及對飛航安全要求的提升，一般大型民航機也普遍裝設有抬頭顯示器。然而，汽車的駕駛也需要高度專心。因此抬頭顯示器在近年來也逐漸地被應用在汽車上，以使駕駛人無需轉移視線亦可觀看到電子產品螢幕的畫面。

習知技術中的抬頭顯示器，其發光源大多為直接地且直向式地往顯示器發送光線，顯示器所投射出的影像光線也因此為直向式地往如汽車的行動載具的擋風玻璃上投射，以在擋風玻璃上顯示影像。然而，由於行動載具的擋風玻璃大多為斜向且具曲度的，且駕駛者之目視方向亦為斜向目視的，此種影像顯示方式會使得駕駛者在觀看影像時出現顯示亮度不足的問題，而無法觀看到顯示的影像。

綜觀前所述，本發明之發明人思索並設計一種具不對稱稜鏡之顯示裝置及抬頭顯示裝置，經多年潛心研究，以針對現有技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實施利用。

本發明之目的係提供一種具不對稱稜鏡之顯示裝置及其抬頭顯示裝置，以期解決習知技術之抬頭顯示器因直向式地投射影像至斜向的擋風玻璃上所造成的影像亮度不足的問題。

為達上述目的，本發明提供一種具不對稱稜鏡之顯示裝置，其包含一發光模組、一稜鏡及一影像產生模組。發光模組配置以發出一光線。稜鏡設置於光線之光路上；稜鏡面向發光模組之表面設置有一不對稱刻痕，以使光線經由稜鏡後成為朝一預定方向射出的一折射光線。影像產生模組設置於稜鏡之一側，且相對於發光模組；影像產生模組配置以接收折射光線，且影像產生模組之一投射面朝預定方向投射一影像光線；影像光線在一預定位置形成一影像。

較佳地，不對稱刻痕可包含複數個楔形結構，且複數個楔形結構之長邊接收光線。

較佳地，複數個楔形結構之設置方向可為一致。

較佳地，預定方向可為非平行於該投射面之面向方向。

較佳地，預定位置可位於一行動載具之一前擋風玻璃上。

為達上述目的，本發明另提供一種抬頭顯示裝置，其包含一發光模組、一稜鏡、一影像產生模組及一處理模組。發光模組配置以發出一光線。 稜鏡設置於光線之光路上；稜鏡面向發光模組之表面設置有一不對稱刻痕，以使光線經由稜鏡後成為朝一預定方向射出的一折射光線。影像產生模組設置於稜鏡之一側，且相對於發光模組；影像產生模組配置以接收折射光線，且影像產生模組之一投射面朝預定方向投射一影像光線；影像光線在一預定位置形成一影像，且影像為偏向影像產生模組之一頂側。處理模組配置以控制發光模組及影像產生模組之運作。

較佳地，不對稱刻痕可包含複數個楔形結構，且複數個楔形結構之長邊接收光線。

較佳地，複數個楔形結構之設置方向一致。

較佳地，預定方向非平行於投射面之面向方向。

承上所述，本發明之具不對稱稜鏡之顯示裝置及其抬頭顯示裝置，其可具有一或多個下述之優點：

(1)本發明之具不對稱稜鏡之顯示裝置及其抬頭顯示裝置，其藉由設置具有不對稱刻痕之稜鏡於發光模組與影像產生模組之間，藉此以改變發光模組發送之光線之方向，從而提高影像產生模組顯示在預定位置時的亮度。

(2)本發明之具不對稱稜鏡之顯示裝置及其抬頭顯示裝置，其藉由簡單地設置具有不對稱刻痕之稜鏡於發光模組與影像產生模組之間，以增加顯示亮度，藉此而可不須使用具較高流明的發光模組或較佳的影像產生模組，從而可在不過於增加成本的條件下，有效的提升亮度。

1‧‧‧顯示裝置

11、21‧‧‧發光模組

111、211‧‧‧光線

12、22‧‧‧稜鏡

121、221‧‧‧不對稱刻痕

122‧‧‧折射光線

13、23‧‧‧影像產生模組

131、231‧‧‧接收面

132、232‧‧‧投射面

133、233‧‧‧影像光線

134、234‧‧‧影像

24‧‧‧處理模組

A‧‧‧預定方向

B‧‧‧預定位置

本發明之上述及其他特徵及優勢將藉由參照附圖詳細說明其例示性實施例而變得更顯而易知，其中：第1圖 係為本發明之具不對稱稜鏡之顯示裝置之實施例的結構示意圖。

第2圖 係為本發明之具不對稱稜鏡之顯示裝置之實施例的稜鏡的不對稱刻痕的結構示意圖。

第3圖 係為本發明之抬頭顯示裝置之實施例的方塊示意圖。

第4圖 係為本發明之抬頭顯示裝置之實施例的結構示意圖。

第5圖 係為本發明之抬頭顯示裝置之實施例的應用示意圖。

為利 貴審查員瞭解本創作之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本創作配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本創作實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本創作於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之具不對稱稜鏡之顯示裝置及其抬頭顯示裝置之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第1及2圖，其係為本發明之具不對稱稜鏡之顯示裝置之實施例的結構示意圖及稜鏡的不對稱刻痕的結構示意圖。如圖所示，本發明之具不對稱稜鏡之顯示裝置1，其包含一發光模組11、一稜鏡12及一影像產生模組 13。其中，上述三元件係由光源發射端至成像端依序排列設置。也就是說，發光模組11及影像產生模組13分別位於稜鏡12的兩側。

發光模組11可為發光二極體(LED)等發光元件所形成，其配置以發出一光線111。其中，光線111雖為漫射式的發射，然而，其大部分的光是往發光模組11面向方向發射的。稜鏡12可為透明塑膠材質或玻璃材質所製成，其設置於光線111的光路上；更明確來說，稜鏡12為設置於發光模組11面向方向上，以使光線111可通過稜鏡12。其中，稜鏡12面向發光模組11之表面設置有一不對稱刻痕121，而相對的另一表面則為平面，以使光線111經由稜鏡12後成為朝一預定方向A射出的一折射光線122。影像產生模組13設置於稜鏡12之一側，而相對於發光模組11。影像產生模組13係具有一接收面131及一投射面，接收面131面向稜鏡12，以接收折射光線122，且影像產生模組13藉由折射光線122而由投射面132投射一影像光線133。值得一提的是，影像光線133為朝預定方向A投射，從而影像光線133在一預定位置B上形成一影像134。預定位置B可為行動載具之一前擋風玻璃上，而行動載具例如汽車、卡車、公車、貨車等。

請配合參閱第2圖。如圖所示，稜鏡12的不對稱刻痕121可包含複數個楔形(三角形)結構，或可由複數個楔形結構所組成。其中，複數個楔形結構之長邊大致上面向發光模組11，複數個楔形結構之結構形狀相同，設置方向一致。也就是說，這些楔形結構之最短邊會一致的面向同一方向，例如朝向影像產生模組13之頂側。由於不對稱刻痕121位於稜鏡12面向發光模組11的表面上，因此，發光模組11的光線111會被不對稱刻痕121所接收。須特別說明的是，複數個楔形結構較佳地可為直角三角形結構，然而鑒於實際製程的限制，而無法完全達到90度角，故本文中係以楔形結構作描述。

即，發光模組11的光線111會由不對稱刻痕121之複數個楔形結構之長邊進入稜鏡12，而成為斜上方向的折射光線122，並由為平面的稜鏡的另一表面射出。較佳地，影像產生模組13為緊貼於為平面的稜鏡的另一表面，因此為斜上方向的折射光線122會直接地被影像產生模組13之接收面131所接收，並成為影像光線133而由投射面132投出。即，預定方向A為非平行於投射面132之面向方向的方向，而為斜上方向的方向。

本發明藉由上述之結構配置，利用簡單地方式以改變發光模組11發出光線11的光路，從而使得較多的光線投向駕駛者之目視方向，以達到較高亮度的視覺效果。

請一併參閱第3、4、5圖，其係為本發明之抬頭顯示裝置之實施例的方塊示意圖、結構示意圖及應用示意圖。於本實施例中，相同元件名稱之元件的配置與關係，與前一實施例類似，其類似處，於此便不再加以贅述。

如圖所示，本發明之抬頭顯示裝置2，其包含了一發光模組21、稜鏡22、影像產生模組23及處理模組24。其中，發光模組21、稜鏡22及影像產生模組23係如同前述。簡單來說，發光模組21發出光線211，以由稜鏡22之不對稱刻痕221進入稜鏡22，以穿透出而成為朝預定方向A的折射光線222。接著，由接收面231進入影像產生模組23，而由投射面232射出影像光線233，以在行動載具之擋風玻璃(即，預定位置B)上形成影像234。

處理模組24可為中央處理器(Central Processing Unit，CPU)、微控制器(Microcontroller Unit，MCU)或行車電腦(Electronic Control Unit，ECU)。當處理模組24為中央處理器或微控制器，其係直接電性連結發光模組21及影像產生模組23，以控制發光模組21及影像產生模組23的運作；當處理模 組24為行車電腦時，其可透過控制器區域網路(CAN BUS)，以電性連結發光模組21及影像產生模組23，以控制發光模組21及影像產生模組23的運作。

進一步舉例來說，當處理模組24為中央處理器或微控制器時，其可透過CAN BUS連結行車電腦，以獲得，例如目前車速等行車資訊，從而控制發光模組21發出光線211，且控制影像產生模組23投射出顯示目前車速的影像光線234，以在行動載具之擋風玻璃上顯示目前車速。另一方面，當處理模組24為行車電腦時，其可透過控制器區域網路(CAN BUS)，直接地控制發光模組21發出光線211，且控制影像產生模組23投射出顯示目前車速的影像光線234，以在行動載具之擋風玻璃上顯示目前車速。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本創作之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧顯示裝置

11‧‧‧發光模組

111‧‧‧光線

12‧‧‧稜鏡

121‧‧‧不對稱刻痕

13‧‧‧影像產生模組

131‧‧‧接收面

132‧‧‧投射面

133‧‧‧影像光線

134‧‧‧影像

A‧‧‧預定方向

B‧‧‧預定位置

Claims (5)

1. 一種具不對稱稜鏡之顯示裝置，包含：一發光模組，係配置以發出一光線；一稜鏡，係設置於該光線之光路上，該稜鏡面向該發光模組之表面係設置有一不對稱刻痕，而相對的另一表面則為平面，該不對稱刻痕係包含複數個楔形結構，且該複數個楔形結構之長邊係接收該光線，以使該光線經由該稜鏡後皆成為朝非平行於該投射面之面向方向的一預定方向射出的一折射光線；一影像產生模組，係設置於該稜鏡之一側，且相對於該發光模組，該影像產生模組配置以接收該折射光線，且該影像產生模組之一投射面朝該預定方向投射一影像光線，該影像光線係在一預定位置形成一影像。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具不對稱稜鏡之顯示裝置，其中該複數個楔形結構之設置方向一致。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具不對稱稜鏡之顯示裝置，其中該預定位置係位於一行動載具之一前擋風玻璃上。
4. 一種抬頭顯示裝置，包含：一發光模組，係配置以發出一光線；一稜鏡，係設置於該光線之光路上，該稜鏡面向該發光模組之表面係設置有一不對稱刻痕，而相對的另一表面則為平面，該不對稱刻痕係包含複數個楔形結構，且該複數個楔形結構之長邊係接收該光線，以使該光線經由該稜鏡後皆成為朝非 平行於該投射面之面向方向的一預定方向射出的一折射光線；一影像產生模組，係設置於該稜鏡之一側，且相對於該發光模組，該影像產生模組配置以接收該折射光線，且該影像產生模組之一投射面朝該預定方向投射一影像光線，該影像光線係在一預定位置形成一影像，且該影像偏向該影像產生模組之一頂側；以及一處理模組，係配置以控制該發光模組及該影像產生模組之運作。
5. 如申請專利範圍第4項所述之抬頭顯示裝置，其中該複數個楔形結構之設置方向一致。