TWI642971B - Multi-value area head-up display device and its multi-layer imaging mirror - Google Patents

Abstract

本發明係一種多重視區抬頭顯示裝置及其多夾層成像鏡，包括一投光器產生投射影像至一反射鏡，以反射出反射影像至一多夾層成像鏡中，其包括至少二層疊像片互相層疊設置，且疊像片之半反射面相對傾斜於相鄰疊像片之半反射面，當反射影像投射至最上層疊像片之半反射面時，可反射一虛像影像，且反射影像更穿透最上層疊像片至下一層疊像片中，使下一層疊像片之半反射面反射出另一虛像影像，以呈現不同視區之至少二虛像影像。使用本發明之裝置，能提供駕駛人在多個角度或高度皆能觀看到抬頭顯示裝置所投影的車身資訊，有效提升駕駛人行車的便利及安全性。

Description

多重視區抬頭顯示裝置及其多夾層成像鏡

本發明係有關一種抬頭顯示裝置，特別是指一種多重視區抬頭顯示裝置及其多夾層成像鏡。

抬頭顯示裝置(Head Up Display，HUD)，原本是普遍運用在航空工具上的飛行輔助儀器，抬頭顯示裝置顧名思義，指的是飛行員可抬頭，不需要低頭就能夠直接在抬頭顯示裝置上看到需要的重要資訊。目前也有許多汽車廠商看準了抬頭顯示裝置的便利性以及安全性等優點，紛紛開始在汽車上加裝抬頭顯示裝置，以輔助駕駛人開車，提高駕駛人的行車安全。

隨著車用抬頭顯示器不斷的進步發展，目前車用的抬頭顯示裝置所能顯示的資訊已經不只有車速、胎壓、導航等畫面，目前車用的抬頭顯示裝置同時更具備了能辨識障礙物的功能，如能辨識汽車、機車或行人等障礙物的型態。但抬頭顯示裝置不論具備何種功能，開發的重點仍多著重在光路架構上，例如，如何利用最小體積的光學架構，來產生清楚且大而遠的虛像之設計。再者，良好的光路架構雖能產生清楚的虛像，但因光線直射以及光路架構係為固定路徑的原因，使成像的位置僅能投影在一固定的位置上，容易使視區(eyebox)受限，相對駕駛人來說，能看的視區也有一定角度的範圍限制。

由於目前抬頭顯示裝置僅能投射出一個視區，這也表示駕駛人的頭部需固定在一個特定範圍內，才能準確的看到抬頭顯示裝置所投影出的影像，但若駕駛人身體位移或頭部傾斜，以致駕駛人的視區角度改變，或是由不同高度的駕駛人駕駛時，就需再次調整抬頭顯示裝置光路架構所投影的角度，使投影範圍能吻合駕駛人所能看到的視區。因此目前現有的抬頭顯示裝置因投影範圍狹隘的關係，容易限制到駕駛人姿勢的自由度，使駕駛人能移動的姿勢受到諸多限制，對於駕駛人來說相當不具有便利性。

有鑑於此，本發明針對上述習知技術之缺失，提出一種多重視區抬頭顯示裝置及其多夾層成像鏡，以特殊設計的多夾層成像鏡，產生多個視區的效果，以有效克服上述之該等問題。

本發明之主要目的在提供一種多重視區抬頭顯示裝置及其多夾層成像鏡，其可投影出多重視區，能有利駕駛人在多個角度，或者不同高度的駕駛人，皆能觀看到投影出的車身資訊之影像，有效提升駕駛人行車的便利及安全性。

本發明之另一目的在提供一種多重視區抬頭顯示裝置及其多夾層成像鏡，其可提供駕駛人在改變視區角度，或者更換不同視區高度的駕駛人時，無需重新調整裝置投影視區的角度，可有效提升使用上的便利性。

本發明之再一目的在提供一種多重視區抬頭顯示裝置及其多夾層成像鏡，其結構簡單且製作成本低，使生產能效率相對的提高。

為達上述之目的，本發明係提供一種多重視區抬頭顯示裝置，其包括一投光器以產生一投射影像，投光器並將投射影像投射至一反射鏡，使反射鏡反射出一反射影像至一多夾層成像鏡中，以反射多個虛像影像，其中多夾層成像鏡包括至少二疊像片，每一疊像片互相層疊設置，且疊像片之半反射面相對傾斜於相鄰疊像片之半反射面，當反射影像投射至最上層疊像片之半反射面時反射一虛像影像，同時反射影像並穿透最上層疊像片至下一層疊像片，反射影像可穿透下一層疊像片並由下一層疊像片之半反射面反射出另一虛像影像，以呈現出不同視區的至少二虛像影像。

另外，本發明亦提供一種應用於多重視區抬頭顯示裝置之多夾層成像鏡，其可接收一反射影像，並反射出不同視區的至少二虛像影像，其中多夾層像鏡包括至少二疊像片，每一疊像片係互相層疊設置，且疊像片之半反射面相對傾斜於相鄰疊像片之半反射面，當反射影像投射至最上層疊像片之半反射面時，可反射出一虛像影像，並且穿透最上層疊像片至下一層疊像片，使反射影像可穿透下一層疊像片並反射另一虛像影像，藉此呈現出不同視區之至少二虛像影像。

其中疊像片之半反射面相對傾斜於相鄰疊像片之半反射面之角度可為0.5度至10度，且疊像片的透射率可為10%至90%。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

本發明能提供多重視區，提供駕駛人在多個角度，皆能查看到多重視區抬頭顯示裝置所提供的影像，提供駕駛人判讀車身資訊的舒適性。

首先說明本發明多重視區抬頭顯示裝置所安裝的空間以及結構之實施例，請參照第一圖，本實施例之多重視區抬頭顯示裝置1係提供安裝在汽車駕駛座前方，提供駕駛者能抬頭判讀多重視區抬頭顯示裝置1所呈現的車身資訊。本實施例之多重視區抬頭顯示裝置1包括一投光器10可為能產生影像源的顯示器或投光機，以產生高亮度的投射影像；一反射鏡12可為一般用以反射出放大影像的凹面反射鏡，其中投光器10與反射鏡12被包覆且固定在一殼體14內，同時固定投光器10投射光緣之表面面對反射鏡12之反射鏡面；殼體14外表面更設有一固定架16，利用固定架16可將殼體14連同投光器10與反射鏡12固定在汽車擋風玻璃上，且固定架16係透過固定架16上的一轉軸18連接殼體14，提供殼體14相對於固定架16轉動，藉此調整反射鏡12反射出的影像之角度。

請持續參照第一圖並配合參照第二a圖以及第二b圖，多重視區抬頭顯示裝置1更包括一多夾層成像鏡20，本實施例舉例多夾層成像鏡20係為凹面多夾層成像鏡，多夾層成像鏡20包括至少二疊像片22、24，以及一支撐架21包覆固定二疊像片22、24，使多夾層成像鏡20能透過支撐架21固定在汽車擋風玻璃上，以接收到反射鏡12所反射的反射影像。請參第二a圖以及第二b圖，本實施例舉例具有二疊像片22、24，二疊像片22、24的表面分別設有一半反射面220、240，每一疊像片22、24的透射率可為10%至90%之間，本實施例之透射率則舉例為70%，但可依需求進行調整透射率；多夾層成像鏡20之每一疊像片22、24互相層疊設置，且疊像片22之半反射面220相對傾斜於相鄰疊像片24之半反射面240，其中疊像片22之半反射面220相對傾斜於相鄰疊像片24之半反射面240之夾角x角度之範圍可為0.5度至10度，本實施例舉例夾角x角度為4.5度，當然更可依照需求進行不同角度的調整，本實施例僅以此作為舉例說明，並非用以限定本發明相鄰半反射面220、240所傾斜之角度。

在說明完本實施例多重視區抬頭顯示裝置1所設置的相對位置以及各元件之結構後，接下來請配合參照第三圖，以詳細說明虛像成像的光路投射路徑，如圖所示，首先投光器10產生一投射影像a至反射鏡12，反射鏡12接收到投射影像a後反射一反射影像b，接著反射影像b投射至多夾層成像鏡20的最上層疊像片22的半反射面220，半反射面220可反射出一虛像影像c，虛像影像c成像的面積可為90公分x60公分，其係為人體最舒適的視覺區面積，在反射虛像影像c的同時，反射影像b亦穿透最上層疊像片22，使反射影像b可投射到下一層疊像片24的半反射面240上，此時反射影像可穿透至下一層疊像片24，並由下一層疊像片24之半反射面240反射產生另一虛像影像d，此虛像面積亦可為90公分x60公分。由上述可知，本實施例多重視區抬頭顯示裝置1藉由特殊設計的多夾層成像鏡20之結構，能呈現出不同視區之二虛像影像c、d，當駕駛人因探身操作汽車儀表板上的開關、回頭觀察等短時動作，或而稍微緩解休息時，頭部位置緊靠座椅頭枕等情形而改變視區角度時，仍可由另外一個角度查閱車身資訊，不必長期維持一特定角度，能有效提升駕駛人駕車的舒適度。

除上述實施例之外，本發明多重視區抬頭顯示裝置之多夾層成像鏡更可由兩個以上的疊像片所組合而成，請參照第四圖、第五a圖以及第五b圖，已詳細說明本發明另一實施例之結構。其中本實施例之投光器10、反射鏡12、殼體14之設置位置以及結構皆與上實施例相同，故不重複敘述。本實施例唯一不同的是多夾層成像鏡30係由三層疊像片32、34、36組合而成，但多夾層成像鏡30仍係由支撐架31包覆固定三層疊像片32、34、36，並利用支撐架31將三層疊像片32、34、36固定在擋風玻璃上，請參照第五a圖以及第五b圖，以詳細說明本實施例之多夾層成像鏡30之結構，多夾層成像鏡30亦為凹面多夾層成像鏡，多夾層成像鏡30包括三疊像片32、34、36，三疊像片32、34、36互相層疊設置，每一疊像片32、34、36上分別設有一半反射面320、340、360，且每一疊像片32、34、36的半反射面320、340、360皆傾斜於相鄰疊像片32、34、36的半反射面320、340、360，詳細來說，本實施例第二層疊像片34之半反射面340會傾斜於第一層疊像片32之半反射面320，而第三層疊像片36之半反射面360則傾斜於第二層疊像片34之半反射面340，本實施例舉例每一個疊像片32、34、36之半反射面320、340、360相對傾斜於相鄰疊像片32、34、36之半反射面320、340、360之夾角x、x’角度的範圍可為0.5度至10度，本實施例舉例夾角x、x’角度4.5度。

接下來請參照第六圖，以說明本實施例之多重視區抬頭顯示裝置光路投射路徑，如圖所示，投光器10產生一投射影像a至反射鏡12，反射鏡12接收到投射影像a後即可反射一反射影像b，接著反射影像b投射至多夾層成像鏡30的最上層，也就是第一層疊像片32的半反射面320，半反射面320可反射一第一虛像影像c，同時反射影像b穿透第一層疊像片32，使反射影像b投射到第二層疊像片34的半反射面340上，此時第二層疊像片34的半反射面340反射一第二虛像影像d，同時反射影像b穿透第二層疊像片34，以投射到第三層疊像片36的半反射面360上，反射影像b可穿透第三疊像片36並反射一第三虛像影像e。由上述可知，本實施例之多夾層成像鏡30能呈現不同視區的三個虛像影像c、d、e，提供駕駛者可由多個角度查閱到多重視區抬頭顯示裝置1所投射的車身資訊，可提升駕駛人的姿勢的可變性，提升駕駛人駕車的舒適性。

綜上所述，本發明能投影出多重視區，有利駕駛人在多個角度，或者不同高度的駕駛人時，皆能觀看到投影出的車身資訊之影像，使得視區角度在改變時，也無需重新調整裝置投影視區的角度，有效提升使用上的便利及安全性。且本發明更具有結構簡單且製作成本低，使生產能效率相對提高等優點。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

1‧‧‧多重視區抬頭顯示裝置

10‧‧‧投光器

12‧‧‧反射鏡

14‧‧‧殼體

16‧‧‧固定架

18‧‧‧轉軸

20‧‧‧多夾層成像鏡

21‧‧‧支撐架

22‧‧‧疊像片

220‧‧‧半反射面

24‧‧‧疊像片

240‧‧‧半反射面

30‧‧‧多夾層成像鏡

31‧‧‧支撐架

32‧‧‧疊像片

320‧‧‧半反射面

34‧‧‧疊像片

340‧‧‧半反射面

36‧‧‧疊像片

360‧‧‧半反射面

a‧‧‧投射影像

b‧‧‧反射影像

c‧‧‧虛像影像

d‧‧‧虛像影像

e‧‧‧虛像影像

x、x’‧‧‧夾角

第一圖為本發明在車輛裝設多重視區抬頭顯示裝置示意圖。 第二a圖為本發明多夾層成像鏡之疊像片組合立體圖。 第二b圖為本發明多夾層成像鏡之疊像片元件分解圖。 第三圖為本發明之多重視區抬頭顯示裝置光路投射路徑示意圖。 第四圖為本發明另一實施例在車輛裝設多重視區抬頭顯示裝置示意圖。 第五a圖為本發明另一實施例之多夾層成像鏡之疊像片組合立體圖。 第五b圖為本發明另一實施例之多夾層成像鏡之疊像片元件分解圖。 第六圖為本發明另一實施例之多重視區抬頭顯示裝置光路投射路徑示意圖。

Claims (17)

1. 一種多重視區抬頭顯示裝置，包括：一投光器，產生一投射影像；一反射鏡，接收該投射影像並反射一反射影像；以及一多夾層成像鏡，係為凹面多夾層成像鏡，該多夾層成像鏡接收該反射影像，該多夾層成像鏡包括至少二疊像片，每一該疊像片互相層疊設置，且該疊像片之半反射面相對傾斜於相鄰該疊像片之半反射面，該反射影像投射至最上層該疊像片之半反射面，以反射一虛像影像，該反射影像並穿透最上層該疊像片至下一層該疊像片，該反射影像可穿透下一層該疊像片，並由下一層該疊像片之半反射面反射另一該虛像影像，以呈現不同視區之至少二該虛像影像。
2. 如請求項1所述之多重視區抬頭顯示裝置，更包括一殼體包覆固定該投光器以及該反射鏡，且該殼體外表面上更設有一固定架，使該殼體可固定於一物體上。
3. 如請求項2所述之多重視區抬頭顯示裝置，其中該固定架更包括一轉軸連接該殼體，提供該殼體相對於該固定架轉動，以調整該反射影像射出之角度。
4. 如請求項1所述之多重視區抬頭顯示裝置，其中該疊像片之半反射面相對傾斜於相鄰該疊像片之半反射面之角度係可為0.5度至10度。
5. 如請求項1所述之多重視區抬頭顯示裝置，其中該疊像片的透射率可為10%至90%。
6. 如請求項1所述之多重視區抬頭顯示裝置，其中該投光器係為顯示裝置。
7. 如請求項1所述之多重視區抬頭顯示裝置，其中該反射鏡係為凹面反射鏡。
8. 如請求項1所述之多重視區抬頭顯示裝置，其中該多夾層成像鏡更包括一支撐架，該支撐架包覆固定該二疊像片，使該二疊像片可固定於一物體上。
9. 一種應用於多重視區抬頭顯示裝置之多夾層成像鏡，其為凹面多夾層成像鏡，該夾層成像鏡可接收一反射影像，並反射不同視區的至少二虛像影像，該多夾層成像鏡包括：至少二疊像片，每一該疊像片互相層疊設置，且該疊像片之半反射面相對傾斜於相鄰該疊像片之半反射面，該反射影像投射至最上層該疊像片之半反射面，以反射一虛像影像，該反射影像並穿透最上層該疊像片至下一層該疊像片，該反射影像可穿透下一層該疊像片，並由下一層該疊像片之半反射面反射另一該虛像影像，以呈現不同視區之至少二該虛像影像。
10. 如請求項9所述之應用於多重視區抬頭顯示裝置之多夾層成像鏡，其中該疊像片之半反射面相對傾斜於相鄰該疊像片之半反射面之角度係可為0.5度至10度。
11. 如請求項9所述之應用於多重視區抬頭顯示裝置之多夾層成像鏡，其中該疊像片的透射率可為10%至90%。
12. 如請求項9所述之應用於多重視區抬頭顯示裝置之多夾層成像鏡，其中該二疊像片係透過一支撐架包覆固定，使該二疊像片可固定於一物體上。
13. 如請求項9所述之應用於多重視區抬頭顯示裝置之多夾層成像鏡，其中該反射影像係由一反射鏡反射所產生，該反射鏡接收一投光器所 產生的一投射影像後，根據該投射影像反射該反射影像。
14. 如請求項13所述之應用於多重視區抬頭顯示裝置之多夾層成像鏡，其中該投光器以及該反射鏡係透過一殼體包覆固定，且該殼體外表面上更設有一固定架，使該殼體可固定於一物體上。
15. 如請求項14所述之應用於多重視區抬頭顯示裝置之多夾層成像鏡，其中該固定架更包括一轉軸連接該殼體，提供該殼體相對於該固定架轉動，以調整該反射影像射出之角度。
16. 如請求項13所述之應用於多重視區抬頭顯示裝置之多夾層成像鏡，其中該投光器係為顯示裝置。
17. 如請求項13所述之應用於多重視區抬頭顯示裝置之多夾層成像鏡，其中該反射鏡係為凹面反射鏡。