TWI645220B - 使用全像元件之車用抬頭顯示器 - Google Patents

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Abstract

一種使用全像元件之車用抬頭顯示器，設於車輛內，包括投影成像單元、反射鏡以及全像鏡。投影成像單元設於車輛之車頂並採用多個光源。反射鏡設於車輛前方之擋風玻璃的下方，反射鏡之反射面面向車輛前上方，使得在特定方向、角度的環境光藉由反射鏡引入車輛內，會被偏移到駕駛者或乘客的眼睛之前方，不會直接照射到駕駛者或乘客的眼睛。全像鏡設於反射鏡與擋風玻璃之間，全像鏡之反射面面向車輛後方。全像鏡使特定波段的入射光線反射，並使非特定波段的入射光線穿透。投影成像單元發出之光線投射到反射鏡之反射面，反射鏡反射之光線投射到全像鏡之反射面，全像鏡反射之特定波段的光線投射到擋風玻璃而在擋風玻璃前方形成虛像。

Description

使用全像元件之車用抬頭顯示器
本發明是有關於一種車用抬頭顯示器，且特別是有關於一種使用全像元件之車用抬頭顯示器。
圖1為一種現有之車用抬頭顯示器之示意圖。請參見圖1，車用抬頭顯示器1設於車輛2內，包括投影成像單元11以及反射鏡12，其中投影成像單元11用以產生實像，反射鏡12用以對投影成像單元11產生的實像進行光學反射及/或放大。投影成像單元11以及反射鏡12採用分離之設計，即投影成像單元11設於車輛2之車頂21；反射鏡12設於車輛2前方之擋風玻璃22的下方，且反射鏡12之反射面121面向車輛2後上方，在本例中反射鏡12之反射面121以與水平夾30度之角度面向車輛2後上方。投影成像單元11發出之光線投射到反射鏡12之反射面121，反射鏡12反射之光線投射到擋風玻璃22而在擋風玻璃22前方形成虛像P1。虛像P1形成在駕駛者之行車視線上，使駕駛者可以在注意道路路況的同時，從虛像中獲得行車所需資訊。
然而，如圖2所示，這種車用抬頭顯示器1因為反射鏡12之反射面121以一特定角度面向車輛2後上方，所以在特定方向、角度的環境光(如太陽光)會有機會藉由反射鏡12引入車輛2內並直接照射到駕駛者或乘客的眼睛E1，造成駕駛者或乘客的不適，甚至於影響行車安全。
本發明的目的在提出一種使用全像元件之車用抬頭顯示器，以期改善反射鏡引入車輛內之環境光直接照射到駕駛者或乘客的眼睛之問題。
為達到上述目的，本發明提出一種使用全像元件之車用抬頭顯示器，設於車輛內，包括投影成像單元、反射鏡以及全像鏡。投影成像單元設於車輛之車頂，投影成像單元採用多個光源。反射鏡設於車輛前方之擋風玻璃的下方，反射鏡之反射面面向車輛前上方，使得在特定方向、角度的環境光藉由反射鏡引入車輛內，會被偏移到駕駛者或乘客的眼睛之前方，不會直接照射到駕駛者或乘客的眼睛。全像鏡設於反射鏡與擋風玻璃之間，全像鏡之反射面面向車輛後方。全像鏡使特定波段的入射光線反射，並使非特定波段的入射光線穿透。投影成像單元發出之光線投射到反射鏡之反射面，反射鏡反射之光線投射到全像鏡之反射面，全像鏡反射之特定波段的光線投射到擋風玻璃而在擋風玻璃前方形成虛像。
在本發明一實施例中，該些光源包括紅色光源、綠色光源及藍色光源。特定波段包括綠色光源所對應的波段。
在本發明一實施例中，反射鏡之反射面為平面或曲面。
在本發明一實施例中，全像鏡之反射面為平面或曲面。
在本發明一實施例中，全像鏡包括透光基板及全像膜片，全像膜片設於透光基板上。
本發明還提出一種使用全像元件之車用抬頭顯示器，設於車輛內，包括投影成像單元以及全像鏡。投影成像單元設於車輛之車頂，投影成像單元採用多個光源。全像鏡設於車輛前方之擋風玻璃的下方。全像鏡使特定波段的入射光線反射，並使非特定波段的入射光線穿透。投影成像單元發出之光線投 射到全像鏡之反射面，全像鏡反射之特定波段的光線投射到擋風玻璃而在擋風玻璃前方形成虛像。
在本發明一實施例中，該些光源包括紅色光源、綠色光源及藍色光源。特定波段包括綠色光源所對應的波段。
在本發明一實施例中，全像鏡之反射面為平面或曲面。
在本發明一實施例中，全像鏡包括透光基板及全像膜片，全像膜片設於透光基板上。
為讓本發明上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
1‧‧‧車用抬頭顯示器
11‧‧‧投影成像單元
12‧‧‧反射鏡
121‧‧‧反射面
2‧‧‧車輛
21‧‧‧車頂
22‧‧‧擋風玻璃
3‧‧‧車用抬頭顯示器
31‧‧‧投影成像單元
32‧‧‧反射鏡
321‧‧‧反射面
33‧‧‧全像鏡
331‧‧‧反射面
5‧‧‧車用抬頭顯示器
51‧‧‧投影成像單元
53‧‧‧全像鏡
531‧‧‧反射面
63‧‧‧全像鏡
631‧‧‧反射面
632‧‧‧透光基板
633‧‧‧全像膜片
E1、E2、E3‧‧‧眼睛
P1、P2、P3‧‧‧虛像
圖1為一種現有之車用抬頭顯示器之示意圖；圖2為圖1所示之車用抬頭顯示器受到環境光影響之示意圖；圖3為本發明之車用抬頭顯示器之第一實施例示意圖；圖4為圖3所示之車用抬頭顯示器受到環境光影響之示意圖；圖5為本發明之車用抬頭顯示器之第二實施例示意圖；以及圖6為本發明之車用抬頭顯示器的全像鏡之一實施例示意圖。
在以下實施例中，相同或相似的元件符號代表相同或相似的元件。此外，以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向，因此，使用的方向用語是用來說明的，而並非用來限制本發明。
圖3為本發明之車用抬頭顯示器之第一實施例示意圖。請參見圖3，車用抬頭顯示器3設於車輛2內，包括投影成像單元31、反射鏡32以及全像鏡33，其中投影成像單元31用以產生實像，反射鏡32以及全像鏡33用以對投影成像單元31產生的實像進行光學反射及/或放大，而反射鏡32之反射面321與全像鏡33之反射面331分別可為平面或曲面。投影成像單元31、反射鏡32以及全像鏡33採用分離之設計，即投影成像單元31設於車輛2之車頂21；反射鏡32設於車輛2前方之擋風玻璃22的下方，反射鏡32之反射面321面向車輛2前上方，在本例中反射鏡32之反射面321以與水平夾17度之角度面向車輛2前上方；全像鏡33設於反射鏡32與擋風玻璃22之間，全像鏡33之反射面331面向車輛2後方，在本例中全像鏡33之反射面331約呈垂直而面向車輛2後方。投影成像單元31發出之光線投射到反射鏡32之反射面321，反射鏡32反射之光線投射到全像鏡33之反射面331，全像鏡33反射之光線投射到擋風玻璃22而在擋風玻璃22前方形成虛像P2。虛像P2形成在駕駛者之行車視線上，使駕駛者可以在注意道路路況的同時，從虛像中獲得行車所需資訊。
如圖4所示(其省略了全像鏡33)，本發明之車用抬頭顯示器3因為反射鏡32之反射面321以一特定角度面向車輛2前上方，使得在特定方向、角度的環境光(如太陽光)雖然會有機會藉由反射鏡32引入車輛2內，但卻會被偏移到駕駛者或乘客的眼睛E2之前方，不會直接照射到駕駛者或乘客的眼睛E2，使駕駛者或乘客不會產生不舒服感或影響行車安全。
此外，全像鏡33可使特定波段的入射光線反射，並使非特定波段的入射光線穿透，藉此可設計讓不要的光波段穿透全像鏡33而不會反射到擋風玻璃22，進而可提高虛像P2的顯示品質。例如，若投影成像單元31採用波段630~650奈米(nanometer)的紅色光源、波段510~530奈米的綠色光源、波段440~460奈米的藍色光源來合成彩色影像，則可設計全像鏡33使綠色光源所對應 的波段的入射光線反射，並使其餘波段的入射光線穿透。另外，全像鏡33可設計成其入射光線的入射角不等於其反射光線的反射角，藉此可讓投影成像單元31、反射鏡32以及全像鏡33的擺放位置與角度設計上更有彈性。但不限於此，全像鏡33也可設計成其入射光線的入射角等於其反射光線的反射角。
圖5為本發明之車用抬頭顯示器之第二實施例示意圖。請參見圖5，車用抬頭顯示器5設於車輛2內，包括投影成像單元51以及全像鏡53，其中投影成像單元51用以產生實像，全像鏡53用以對投影成像單元51產生的實像進行光學反射及/或放大，而全像鏡53之反射面531可為平面或曲面。投影成像單元51以及全像鏡53採用分離之設計，即投影成像單元51設於車輛2之車頂21；全像鏡53設於車輛2前方之擋風玻璃22的下方，在本例中全像鏡53之反射面531以與水平夾50度之角度面向車輛2後上方。投影成像單元51發出之光線投射到全像鏡53之反射面531，全像鏡53反射之光線投射到擋風玻璃22而在擋風玻璃22前方形成虛像P3。虛像P3形成在駕駛者之行車視線上，使駕駛者可以在注意道路路況的同時，從虛像中獲得行車所需資訊。
全像鏡53可使特定波段的入射光線反射，並使非特定波段的入射光線穿透，藉此可設計讓不要的光波段穿透全像鏡53而不會反射到擋風玻璃22，進而可提高虛像P3的顯示品質。例如，若投影成像單元51採用波段630~650奈米的紅色光源、波段510~530奈米的綠色光源、波段440~460奈米的藍色光源來合成彩色影像，則可設計全像鏡53使綠色光源所對應的波段的入射光線反射，並使其餘波段的入射光線穿透。又例如，環境光(如太陽光)中非特定波段的光線，即絕大多數的光線將無法藉由全像鏡53引入車輛2內而直接照射到駕駛者或乘客的眼睛E3，使駕駛者或乘客不會產生不舒服感或影響行車安全。另外，全像鏡53可設計成其入射光線的入射角不等於其反射光線的反射角，藉此可讓投影成像單元51以及全像鏡53的擺放位置與角度設計上更有彈性，甚至於 全像鏡53的擺放角度可以達到使反射面531呈水平，相較於第一實施例中的全像鏡33而言其在配置上有更高的彈性。但不限於此，全像鏡53也可設計成其入射光線的入射角等於其反射光線的反射角。
圖6為本發明之車用抬頭顯示器的全像鏡之一實施例示意圖。請參見圖6，全像鏡63包括透光基板632及具有微結構之全像膜片633，其中全像膜片633設於透光基板632上，且全像膜片633之一面作為全像鏡63之反射面631。在一實施例中，透光基板632可以是由玻璃、塑膠或其它材料所製成。此外，全像鏡63可以改成在透光基板633之一面上直接形成光學結構來實現。上述的全像鏡63可應用於圖3至圖5所示之全像鏡33和53。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視所附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (5)

  1. 一種使用全像元件之車用抬頭顯示器，設於一車輛內，包括：一投影成像單元，設於該車輛之一車頂，該投影成像單元採用多個光源；一反射鏡，設於該車輛前方之一擋風玻璃的下方，該反射鏡之反射面面向該車輛前上方，使得在特定方向、角度的環境光藉由該反射鏡引入該車輛內，會被偏移到駕駛者或乘客的眼睛之前方，不會直接照射到駕駛者或乘客的眼睛；以及一全像鏡，設於該反射鏡與該擋風玻璃之間，該全像鏡之反射面面向該車輛後方，該全像鏡使一特定波段的入射光線反射，並使非該特定波段的入射光線穿透；其中，該投影成像單元發出之光線投射到該反射鏡之反射面，該反射鏡反射之光線投射到該全像鏡之反射面，該全像鏡反射之該特定波段的光線投射到該擋風玻璃而在該擋風玻璃前方形成一虛像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之使用全像元件之車用抬頭顯示器，其中，該些光源包括一紅色光源、一綠色光源及一藍色光源，該特定波段包括該綠色光源所對應的波段。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之使用全像元件之車用抬頭顯示器，其中，該反射鏡之反射面為平面或曲面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之使用全像元件之車用抬頭顯示器，其中，該全像鏡之反射面為平面或曲面。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之使用全像元件之車用抬頭顯示器，其中，該全像鏡包括一透光基板及一全像膜片，該全像膜片設於該透光基板上。
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