TWI685677B - 具備用顯示之光學成像裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明為關於一種具備用顯示之光學成像裝置，其包含一主要顯示模組與一備用顯示模組，主要顯示模組可投射一第一影像，其為一虛像，備用影像模組可顯示一第二影像，第二影像為一實像，藉由備用顯示模組備援顯示車輛狀態訊息，以在主要顯示模組無法作動時，仍有備用顯示模組顯示第二影像，而顯示車輛狀態訊息，以可供使用者確認車輛狀態。

Description

具備用顯示之光學成像裝置
本發明係有關於一種光學成像裝置，尤指一種具有備用顯示之光學成像裝置。
抬頭顯示器（Head up display，HUD）從運用於飛機而普及到汽車後，為增加汽車駕駛安全，HUD的簡易訊息提示已無法滿足汽車駕駛需求，因而現今發展出AR（Augmented Reality）HUD增強實境的顯示，將欲提供給予駕駛人需要的車輛狀態訊息直接與駕駛人所視的道路狀態重疊顯示，車輛狀態訊息如安全距離不足、車道偏移、更換車道提示等訊息，此車輛狀態訊息對提高駕駛安全有其需求。
現今潮流已慢慢趨向抬頭顯示器取代汽車儀表。然而，汽車儀表的品質及穩定性非常高，然而抬頭顯示器包含光學及機械和耗電等元件，例如中華人民共和國發明專利申請第201410453217.8、201380073633.9號及美國專利第9030748號，因此抬頭顯示器相對汽車儀表而言，其穩定性較低。在替代汽車儀表成為汽車重要及唯一的安全資訊裝置的設計過程，業者不僅要考慮抬頭顯示器的效能，更是必須考慮此裝置發生功能失效時，如何提供駕駛人最基本車輛狀態訊息至為重要，例如符合ISO26262（道路車輛功能安全）國際標準。
綜上所述，本發明就上述之技術缺點提出一種具備用顯示之光學成像裝置，其具有備用顯示模組，以在主要顯示模組異常時，仍有備用顯示模組可供顯示車輛狀態訊息。
本發明之一目的，在於提供一種具備用顯示之光學成像裝置，其具有備用顯示模組，可顯示實像之影像，以在主要顯示模組異常時，仍有備用顯示模組可顯示車輛狀態訊息。
本發明關於一種具備用顯示之光學成像裝置，其包含一殼體、一主要顯示模組與一備用顯示模組，主要顯示模組與備用顯示模組皆設置於殼體，主要顯示模組用於投射一第一影像為一虛像，備用顯示模組用於顯示一第二影像，第二影像為一實像。因此，在主要顯示模組異常時，仍有替代之備用顯示模組可顯示車輛狀態訊息。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙指稱特定的元件，然，所屬本發明技術領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞稱呼同一個元件，而且本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異作為區分元件的方式，而是以元件在整體技術上的差異作為區分的準則。在通篇說明書及後續的申請專利範圍當中所提及的「包含」為一開放式用語，故應解釋成「包含但不限定於」。再者，「耦接」一詞在此包含任何直接及間接的連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接一第二裝置，則代表該第一裝置可直接連接該第二裝置，或可透過其他裝置或其他連接手段間接地連接至該第二裝置。
請參閱第一A圖與第一B圖，其係本發明之光學成像裝置之一實施例的立體圖與斷面圖。如第一A圖與第一B圖所示，本實施例之光學成像裝置10包含一殼體14、一主要顯示模組16與一備用顯示模組20。本實施例之殼體14具有一顯示窗口142。本實施例之主要顯示模組16包含一反射鏡162、一光學投射元件164以及一主要顯示單元166。備用顯示模組20不同於主要顯示模組16，備用顯示模組20直接顯示實像之影像，而不透過光學元件反射影像或者投射影像。於本發明之一實施例中，備用顯示模組20可為區段顯示器、點陣顯示器或者具有背光源之簡易液晶顯示器。
復參閱第一A圖與第一B圖，主要顯示模組16設置於殼體14，以投射一第一影像IMG1（如第三A圖所示）。反射鏡162、光學投射元件164以及主要顯示單元166皆設置於殼體14內，主要顯示單元166顯示第一影像IMG1，經反射鏡162反射第一影像IMG1，由於光學投射元件164位於反射鏡162之反射路徑上，因此，反射鏡162將第一影像IMG1反射至光學投射元件164，以供光學投射元件164投射第一影像IMG1。於本發明之一實施例中，光學投射元件164可為球面鏡，因而放大經反射鏡162反射後之第一影像IMG1，而提供尺寸放大的經反射的第一影像IMG1。光學投射元件164亦可為平面鏡而直接反射第一影像IMG1。由於第一影像IMG1經過反射鏡162反射與光學投射元件164投射，所以主要顯示模組16投射第一影像IMG1為一虛像。
本實施例之備用顯示模組20設置於殼體14之顯示窗口142之一側，亦是位於主要顯示模組16之一側，備用顯示模組20直接顯示實像之一第二影像IMG2（如第三A圖所示），第二影像IMG2並未經過光學元件反射。
請參閱第二圖，其為本發明之光學成像裝置之一實施例的控制方塊圖。如圖所示，主要顯示模組16更可包含一背光單元167，其設置於主要顯示單元166之背面，以提供背光於主要顯示單元166。此外，主要顯示模組16更可包含一轉動機構168，其可用於轉動光學投射元件164，以調整投射第一影像IMG1的角度。本發明之光學成像裝置10更可包含一控制電路30，其耦接主要顯示模組16與備用顯示模組20，以控制主要顯示模組16投射第一影像IMG1及控制備用顯示模組20。
控制電路30包含一第一控制單元32與一第二控制單元34。第一控制單元32耦接主要顯示模組16之主要顯示單元166、背光單元167與轉動機構168，以控制主要顯示單元166顯示第一影像IMG1，並控制背光單元167提供背光，且可控制轉動機構168運作以可轉動光學投射元件164，如此第一控制單元166即可控制主要顯示模組16投射第一影像IMG1。第二控制單元34耦接備用顯示模組20，並控制備用顯示模組20顯示第二影像IMG2。
此外，第一控制單元32與第二控制單元34耦接至車輛中的一匯流排BUS，此匯流排BUS耦接車輛中的各個偵測器，例如引擎溫度感測器、引擎轉速計等，該些偵測器偵測車輛之狀態所得的狀態訊息可傳輸到匯流排BUS，如此第一控制單元32與第二控制單元34可從匯流排BUS擷取該些車輛狀態訊息，即可得知車輛的狀態，如此第一控制單元32即可傳輸該些車輛狀態訊息至主要顯示單元166，以讓主要顯示單元166依據該些車輛狀態訊息顯示第一影像IMG1，即第一影像IMG1包含該些車輛狀態訊息。此外，第二控制單元34也可依據該些車輛狀態訊息控制備用顯示模組20顯示第二影像IMG2。由上述可知，控制電路30可依據該些車輛狀態訊息控制主要顯示模組166顯示第一影像IMG1並投射第一影像IMG1及控制備用顯示模組20顯示第二影像IMG2。
於本發明之一實施例中，第二控制單元34耦接第一控制單元32，第二控制單元34可傳輸該些車輛狀態訊息至第一控制單元32。此外，第一控制單元32與第二控制單元34可整合為一體，而為單一晶片。
復參閱第二圖，第一控制單元32可偵測轉動機構168之狀態、背光單元167之狀態、主要顯示單元166之狀態，若第一控制單元32判斷轉動機構168、背光單元167或者主要顯示單元166處於異常狀態時，即通知第二控制單元34，例如發送一異常訊號至第二控制單元34，以驅使第二控制單元34控制備用顯示模組20顯示第二影像IMG2。此外，第二控制單元34亦會偵測第一控制單元32之狀態，若第二控制單元34判斷第一控制單元32處於異常狀態時，即控制備用顯示模組20顯示第二影像IMG2。其表示第二控制單元34依據主要顯示模組16之狀態與第一控制單元32之狀態控制備用顯示模組20顯示第二影像IMG2。
另外，第二控制單元34亦可耦接轉動機構168、背光單元167、主要顯示單元166，以可偵測轉動機構168之狀態、背光單元167之狀態、主要顯示單元166之狀態，而於異常狀態時控制備用顯示模組20顯示第二影像IMG2。如第一A圖所示，備用顯示模組20可顯示基本車輛狀態訊息，例如油量、車速、溫度等等，其表示當主要顯示模組16處於異常狀態時，備用顯示模組20顯示之第二影像IMG2包含至少部分車輛狀態訊息，以提供駕駛者基本車輛狀態訊息，而可保障駕駛者的駕車安全，例如可安全駕車到維修廠而檢查主要顯示模組16。備用顯示模組20為簡易之顯示模組，因此備用顯示模組20之架構的複雜度低於主要顯示模組16之架構的複雜度，且備用顯示模組20之消耗功率也小於主要顯示模組16之消耗功率，所以備用顯示模組20之穩定度高於主要顯示模組16之穩定度。
請參閱第三A圖與第三B圖，本發明之光學成像裝置10投射第一影像IMG1或者顯示第二影像IMG2，第一影像IMG1或者第二影像IMG2經擋風玻璃W反射至人眼eye。光學成像裝置10所投射之第一影像IMG1或者所顯示之第二影像IMG2為倒影像，而經擋風玻璃W反射後，形成正影像而投射至人眼eye。主要顯示單元166為顯示倒影像之第一影像IMG1經反射鏡162反射至光學投射元件164，光學投射元件164再往顯示窗口142外投射出包含第一影像IMG1之第一影像光線LG1，而備用顯示模組20則是直接顯示包含第二影像IMG2之第二影像光線LG2。
如第三A圖與第三B圖所示，本發明之光學成像裝置10之主要顯示單元166產生第一影像IMG1，且第一影像IMG1經反射鏡162反射至光學投射元件164，因而依據一視覺光學路徑P1投射第一影像IMG1，而第一影像IMG1經擋風玻璃W反射後，形成一反射光學路徑P2，其為對應於視覺光學路徑P1。於本發明之一實施例中，第二影像IMG2位於第一影像IMG1之一側，例如:第二影像IMG2位於第一影像IMG1之下方或左右兩側。再者，由於第二影像IMG2可包含較少車輛狀態訊息，因此第二影像IMG2較小於第一影像IMG1，使得第二影像IMG2對應之顯示區域小於第一影像IMG1對應之顯示區域。
請參閱第四A圖與第四B圖，其係本發明之光學成像裝置之另一實施例的立體圖與斷面圖。此實施例與上一實施例之間的差異在於上一實施例（如第一A圖與第一B圖所示）之備用顯示模組20位於殼體14之外部，也就是備用顯示模組20位於顯示窗口142之外部，而第四A圖與第四B圖所示之備用顯示模組20位於殼體14之內部，也就是備用顯示模組20位於顯示窗口142之內部。其餘之元件同於上一實施例所述。
復參閱第一A圖、第三B圖與第四A圖，由於備用顯示模組20亦是將第二影像IMG2投射至擋風玻璃W，因此備用顯示模組20顯示的文字為上下顛倒，以讓第二影像IMG2經擋風玻璃W反射後，讓第二影像IMG2轉變為正影像。同理，主要顯示模組16所顯示之第一影像IMG1亦是上下顛倒，以讓第一影像IMG1經擋風玻璃W反射後，讓第一影像IMG1轉變為正影像。
綜上所述，本發明之具備用顯示之光學成像裝置包含備用顯示模組，以在主要顯示模組異常時，仍可藉由備用顯示模組顯示影像至駕駛之視覺區域，以提供車輛狀態訊息給予駕駛者，以確保駕駛者於駕車的安全。
由上述可知，本發明確實已經達於突破性之結構，而具有改良之發明內容，同時又能夠達到產業上利用性與進步性，當符合專利法之規定，爰依法提出發明專利申請，懇請　鈞局審查委員授予合法專利權，至為感禱。
10‧‧‧光學成像裝置14‧‧‧殼體142‧‧‧顯示窗口16‧‧‧主要顯示模組162‧‧‧反射鏡164‧‧‧光學投射元件166‧‧‧主要顯示單元167‧‧‧背光單元168‧‧‧轉動機構20‧‧‧備用顯示模組30‧‧‧控制電路32‧‧‧第一控制單元34‧‧‧第二控制單元BUS‧‧‧匯流排eye‧‧‧人眼IMG1‧‧‧第一影像IMG2‧‧‧第二影像LG1‧‧‧第一影像光線LG2‧‧‧第二影像光線P1‧‧‧視覺光學路徑P2‧‧‧反射光學路徑W‧‧‧擋風玻璃
第一A圖：其為本發明之光學成像裝置之一實施例的立體圖； 第一B圖：其為本發明之光學成像裝置之一實施例的斷面圖； 第二圖：其為本發明之光學成像裝置之一實施例的控制方塊圖； 第三A圖：其為本發明之光學成像裝置之一實施例投射影像的示意圖； 第三B圖：其為本發明之光學成像裝置之一實施例投射影像於視覺區域的示意圖； 第四A圖：其為本發明之光學成像裝置之另一實施例的立體圖；以及 第四B圖：其為本發明之光學成像裝置之另一實施例的斷面圖。
10‧‧‧光學成像裝置
14‧‧‧殼體
16‧‧‧主要顯示模組
162‧‧‧反射鏡
164‧‧‧光學投射元件
166‧‧‧主要顯示單元
20‧‧‧備用顯示模組

Claims (9)

  1. 一種具備用顯示之光學成像裝置，其包含：一殼體；一主要顯示模組，其設置於該殼體，以投射一第一影像為一虛像；一備用顯示模組，其設置於該殼體，以顯示一第二影像，該第二影像為一實像；以及一控制電路，其耦接該主要顯示模組與該備用顯示模組，並控制該主要顯示模組投射該第一影像，以及控制該備用顯示模組顯示該第二影像，並於該主要顯示模組處於異常狀態時，該控制電路控制該備用顯示模組顯示該第二影像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學成像裝置，其中該主要顯示模組包含：一主要顯示單元，其設置於該殼體並顯示該第一影像；一反射鏡，其設置於該殼體；以及一光學投射元件，其設置於該殼體並位於該反射鏡之一反射路徑上；其中，該反射鏡反射該第一影像至該光學投射元件，以供該光學投射元件投射該第一影像。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光學成像裝置， 其中該光學投射元件為一球面鏡。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光學成像裝置，其中該控制電路依據一車輛狀態訊息控制該主要顯示模組顯示該第一影像並投射該第一影像及控制該備用顯示模組顯示該第二影像，該第一影像包含該車輛狀態訊息，該第二影像包含至少部分該車輛狀態訊息。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光學成像裝置，其中該控制電路偵測該主要顯示模組之狀態。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光學成像裝置，其中該控制電路包含：一第一控制單元，其耦接該主要顯示模組，並控制該主要顯示模組投射該第一影像；以及一第二控制單元，其耦接該備用顯示模組，並控制該備用顯示模組顯示該第二影像。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之光學成像裝置，其中該第二控制單元依據該主要顯示模組之狀態與該第一控制單元之狀態控制該備用顯示模組顯示該第二影像。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之光學成像裝置，其中該第二控制單元偵測該主要顯示模組之狀態與該第一控制單元之狀態，並於該主要顯示模組處於異常狀態或者該第一控制單元處 於異常狀態時，該第二控制單元控制該備用顯示模組顯示該第二影像。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之光學成像裝置，其中該備用顯示模組之消耗功率小於該主要顯示模組之消耗功率。
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