TWI782622B - 抬頭顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種抬頭顯示裝置，其包括顯示單元、偏振分光模組以及光學模組。顯示單元用於提供具有第一偏振方向的第一影像光束及具有第二偏振方向的第二影像光束。偏振分光模組接收來自顯示單元的第一影像光束及第二影像光束，並將第一影像光束及第二影像光束傳遞至光學模組。第一影像光束及第二影像光束分別被光學模組反射至抬頭顯示裝置外目標元件，再被傳遞至目標元件，以形成第一虛像及第二虛像。經由偏振分光模組，第一影像光束從顯示單元至其所形成之第一虛像之位置的光程大於第二影像光束從顯示單元至其所形成之第二虛像的位置的光程。

Description

抬頭顯示裝置

本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種抬頭顯示裝置。

在車用的擴增實境抬頭顯示裝置中，一般被設計可以顯示兩種不同內容的影像。一種影戲是可呈現固定的行車資訊，如車速、油量、里程數、速限等。另一種影像則是呈現配合路況的行車資訊，如左右轉符號、地標資訊、警示符號等等。具有第一種行車資訊的影像期望是顯示在深度較近的位置，例如2公尺處，而具有第二種行車資訊的影像則是顯示在深度較遠的位置，例如8公尺。

在目前的擴增實境抬頭顯示裝置的架構中，通常使用擺放在不同位置的兩個圖像產生單元（Picture Generation Unit, PGU），以產生具有不同深度的像距的影像。然而，因設置了兩個圖像產生單元的關係，故整體架構產生體積較大、功耗較大、成本較大等缺點。

“先前技術”段落只是用來幫助了解本發明內容，因此在“先前技術”段落所揭露的內容可能包含一些沒有構成所屬技術領域中具有通常知識者所知道的習知技術。在“先前技術”段落所揭露的內容，不代表該內容或者本發明一個或多個實施例所要解決的問題，在本發明申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知曉或認知。

本發明提供一種抬頭顯示裝置，其能縮減系統體積、減少功耗，並進一步降低成本。

本發明的一實施例提供一種用於投影第一影像光束以及第二影像光束至目標元件上的抬頭顯示裝置。抬頭顯示裝置包括顯示單元、偏振分光模組以及光學模組。顯示單元用於提供具有第一偏振方向的第一影像光束及具有第二偏振方向的第二影像光束。偏振分光模組接收來自顯示單元的第一影像光束及第二影像光束，並將第一影像光束及第二影像光束傳遞至光學模組。偏振光分模組包括偏振分光層、第一反射單元及第二反射單元。偏振分光層用以導引第二影像光束離開偏振分光模組並導引第一影像光束至第一反射單元及第二反射單元。第一反射單元以及第二反射單元不位在第二影像光束的光路徑上。光學模組包括自由曲面反射鏡。自由曲面反射鏡用以接收來自偏振分光模組的第一影像光束及第二影像光束。第一影像光束及第二影像光束分別被光學模組反射至抬頭顯示裝置外，再被傳遞至目標元件，以形成第一虛像及第二虛像。經由偏振分光模組，第一影像光束從顯示單元至其所形成之第一虛像之位置的光程大於第二影像光束從顯示單元至其所形成之第二虛像的位置的光程。

在本發明的一實施例中，上述的第一偏振方向及第二偏振方向互相垂直。

在本發明的一實施例中，抬頭顯示裝置更包括感測器以及控制器。感測器用以感測眼睛的位置。控制器與感測器電性連接，並與光學模組耦接。控制器接收來自感測器的訊號，並對應眼睛的位置變化調整自由曲面反射鏡的偏擺角度，以使第一虛像及第二虛像被清楚呈現。

在本發明的一實施例中，上述的第一反射單元包括第一反射鏡以及第一四分之一波片。第二反射單元包括第二反射鏡以及第二四分之一波片。第一四分之一波片配置於第一反射鏡及偏振分光層之間。第二四分之一波片配置於第二反射鏡及偏振分光層之間。

在本發明的一實施例中，上述的偏振分光模組包括第一區以及第二區。第一區配置於自顯示單元的第一影像光束及第二影像光束入射及出射。第二區與第一區相鄰，並配置使第一影像光束入射並多次反射後再出射至第一區。偏振分光層設置在第一區及第二區之間，並用以使具有第一偏振方向的第一影像光束穿透，且使具有第二偏振方向的第二影像光束反射。

在本發明的一實施例中，上述的第一反射單元及第二反射單元配置於第二區旁且第一反射鏡及第二反射鏡互相垂直。來自顯示單元的第一影像光束依序穿透第一區與偏振分光層後進入第二區。第一影像光束再依序藉由穿透第一四分之一波片、被第一反射鏡反射、穿透第一四分之一波片、被偏振分光層反射、穿透第二四分之一波片、被第二反射鏡反射、穿透第二四分之一波片及穿透偏振分光層後，再穿透第一區而傳遞至光學模組。來自顯示單元的第二影像光束進入第一區後，再被偏振分光層反射而傳遞至光學模組。

在本發明的一實施例中，上述的顯示單元具有相鄰配置的第一有效成像區及第二有效成像區。第一有效成像區及第二有效成像區用以分別產生第一影像光束以及第二影像光束，且於抬頭顯示器外所形成之第一虛像及第二虛像呈現不同的影像內容。

在本發明的一實施例中，上述的第一反射鏡在顯示單元的正投影的範圍與顯示單元的第二有效成像區不互相重疊。

在本發明的一實施例中，上述的第一區包括第一透光體，且第二區更包括第二透光體。偏振分光層配置於第二透光體朝向第一透光體的表面且位於第一透光體及第二透光體之間，第一透光體與偏振分光層的接觸面積小於偏振分光層的總面積。

在本發明的一實施例中，上述的第一反射鏡在顯示單元的正投影的範圍與顯示單元的第二有效成像區互相重疊。

在本發明的一實施例中，上述的第一區包括第一透光體，且第二區更包括第二透光體。偏振分光層配置於第二透光體朝向第一透光體的表面或第一透光體朝向第二透光體的表面，且位於第一透光體及第二透光體之間，第一透光體與偏振分光層的接觸面積等於偏振分光層的總面積。

在本發明的一實施例中，上述的顯示單元包括有效成像區。有效成像區用以於不同時序產生第一影像光束以及第二影像光束，且於抬頭顯示器外所形成之第一虛像及第二虛像呈現不同的影像內容。

在本發明的一實施例中，抬頭顯示裝置還包括偏振切換裝置。偏振切換裝置配置於顯示單元與偏振分光模組之間。於第一時序時，顯示單元所發出的第一影像光束透過偏振切換裝置而具有第一偏振方向。於第二時序時，顯示單元所發出的第二影像光束透過偏振切換裝置而具有第二偏振方向。

在本發明的一實施例中，上述的第一區包括第一透光體，且第二區更包括第二透光體。第一透光體與第二透光體的接觸面積等於偏振分光層的面積。

在本發明的一實施例中，上述的偏振分光模組包括第一區及第二區。第一區配置於顯示單元及第二區之間。偏振分光層設置在第一區及第二區之間，並用以使具有第一偏振方向的第一影像光束反射，且使具有第二偏振方向的第二影像光束穿透。

在本發明的一實施例中，上述的第一反射單元及第二反射單元分別配置於第一區旁以及第二區旁且第一反射鏡及第二反射鏡互相平行。來自顯示單元的第一影像光束進入第一區且被偏振分光層反射。第一影像光束依序穿透第一四分之一波片、被第一反射鏡反射、穿透第一四分之一波片、穿透偏振分光層、進入第二區、穿透第二四分之一波片、被第二反射鏡反射、穿透第二四分之一波片及被偏振分光層反射後，再穿透第二區而傳遞至光學模組。來自顯示單元的第二影像光束進入第一區後，依序穿透偏振分光層及第二區而傳遞至光學模組。

基於上述，在本發明的一實施例中，抬頭顯示裝置設計為使單一顯示單元來產生第一影像光束及第二影像光束。因此，抬頭顯示裝置的整體架構具有體積較小、功耗較少、成本較少等優點。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

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一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。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並非用來限制本發明。

圖1A是根據本發明的第一實施例的抬頭顯示裝置的示意圖。圖1B是根據本發明的第一實施例的抬頭顯示裝置所形成之兩個虛像的示意圖。請參考圖1A及圖1B，本發明的一實施例提供一種用於投影第一影像光束B1以及第二影像光束B1至目標元件T上的抬頭顯示裝置100。抬頭顯示裝置100例如是使用在汽車等交通工具上。目標元件T例如是汽車的一擋風玻璃。第一影像光束B1及第二影像光束B2藉由目標元件T反射至觀看者(例如是交通工具的駕駛)的眼睛E，使觀看者於目標元件T前方觀看到具有不同距離及不同行車資訊的第一虛像VM1及第二虛像VM2。

在本實施例中，抬頭顯示裝置100包括顯示單元110、偏振分光模組120以及光學模組130。顯示單元110用於提供具有第一偏振方向的第一影像光束B1及具有第二偏振方向的第二影像光束B2，其中第一偏振方向及第二偏振方向互相垂直。例如，第一偏振方向可為P偏振及第二偏振方向可為S偏振，或第一偏振方向可為S偏振及第二偏振方向可為P偏振，但本發明不以此為限。

詳細來說，在本實施例中，顯示單元110具有相鄰配置的第一有效成像區E1及第二有效成像區E2。第一有效成像區E1及第二有效成像區E2用以分別產生第一影像光束B1以及第二影像光束B2，且於抬頭顯示器100外所形成之第一虛像VM1及第二虛像VM2呈現不同的影像內容。偏振分光模組120接收來自顯示單元110的第一影像光束B1及第二影像光束B2，並將第一影像光束B1及第二影像光束B2傳遞至光學模組130。在本實施例中，顯示單元110的第一有效成像區E1及第二有效成像區E2例如分別配置有偏振選擇膜(未繪示)，其中第一有效成像區E1的光出射面配置可使第一影像光束B1具有第一偏振方向的偏振選擇膜，第二有效成像區E2的光出射面配置可使第二影像光束B2具有第二偏振方向的偏振選擇膜。

在本實施例中，偏振分光模組120包括第一區R1以及第二區R2。第一區R1配置於使來自顯示單元110的第一影像光束B1及第二影像光束B2入射以及使第一影像光束B1及第二影像光束B2出射。第二區R2與第一區R1相鄰，並配置使第一影像光束B1入射並多次反射後再出射至第一區R1。

在本實施例中，偏振光分模組120更包括偏振分光層121、第一反射單元122及第二反射單元123。偏振分光層121設置在第一區R1及第二區R2之間，並用以使具有第一偏振方向的第一影像光束B1穿透，且使具有第二偏振方向的第二影像光束B2反射。即，偏振分光層121用以導引第二影像光束B2離開偏振分光模組120並導引第一影像光束B1至第一反射單元122及第二反射單元123。偏振分光層121例如使P偏振光穿透且使S偏振光反射，或使S偏振光穿透且使P偏振光反射，但本發明不以此為限。

在本實施例中，第一反射單元122包括第一反射鏡122-1以及第一四分之一波片122-2。第二反射單元123包括第二反射鏡123-1以及第二四分之一波片123-2。第一反射單元122及第二反射單元123配置於第二區R2旁。第一四分之一波片122-2配置於第一反射鏡122-1及偏振分光層121之間。第二四分之一波片123-2配置於第二反射鏡123-1及偏振分光層121之間。第一反射鏡122-1及第二反射鏡123-1互相垂直。第一反射單元122、第二反射單元123及偏振分光層121之間定義為第二區。

在本實施例中，來自顯示單元110的具有第一偏振方向的第一影像光束B1依序穿透第一區R1與偏振分光層121後進入第二區R2。第一影像光束B1再依序藉由穿透第一四分之一波片122-2、被第一反射鏡122-1反射、穿透第一四分之一波片122-2、被偏振分光層121反射、穿透第二四分之一波片123-2、被第二反射鏡123-1反射、穿透第二四分之一波片123-2及穿透偏振分光層121後，再穿透第一區R1而傳遞至光學模組130，其中當具有第一偏振方向的第一影像光束B1依序穿透第一四分之一波片122-2、被第一反射鏡122-1反射、穿透第一四分之一波片122-2後，第一影像光束B1的偏振方向轉換成第二偏振方向，進而具有第二偏振方向的第一影像光束B1被偏振分光層121反射，接續具有第二偏振方向的第一影像光束B1依序穿透第二四分之一波片123-2、被第二反射鏡123-1反射、穿透第二四分之一波片123-2後，第一影像光束B1的偏振方向轉換成第一偏振方向，則再穿透偏振分光層121。來自顯示單元110的具有第二偏振方向的第二影像光束B2進入第一區R1後，被偏振分光層121反射而傳遞至光學模組130。也就是說，第一反射單元122以及第二反射單元123不位在第二影像光束B2的光路徑上。

在本實施例中，第一反射鏡122-1在顯示單元110的正投影的範圍與顯示單元110的第二有效成像區E2不互相重疊。

在本實施例中，第一區R1包括第一透光體124，且第二區R2更包括第二透光體125，偏振分光層121配置於第一透光體124及第二透光體125之間，其中透光體的材質例如是玻璃。偏振分光層121例如配置於第二透光體125朝向第一透光體124的表面，則第一透光體124與偏振分光層121的接觸面積小於偏振分光層121的總面積。

在本實施例中，光學模組130包括自由曲面反射鏡（free-form mirror）132。自由曲面反射鏡132用以接收來自偏振分光模組120的第一影像光束B1及第二影像光束B2。第一影像光束B1及第二影像光束B2分別被光學模組130反射至抬頭顯示裝置100外，再被傳遞至目標元件T，以形成第一虛像VM1及第二虛像VM2。經由偏振分光模組120，第一影像光束B1從顯示單元110至其所形成之第一虛像VM1之位置的光程大於第二影像光束B2從顯示單元110至其所形成之第二虛像VM2的位置的光程。

在本實施例中，抬頭顯示裝置100更包括感測器140以及控制器150。感測器150用以感測眼睛E的位置。控制器150例如是包括微控制器單元（Microcontroller Unit，MCU）、中央處理單元（central processing unit，CPU)、微處理器（microprocessor）、數位訊號處理器（digital signal processor，DSP）、可程式化控制器、可程式化邏輯裝置（programmable logic device，PLD）或其他類似裝置或這些裝置的組合，本發明並不加以限制。此外，在一實施例中，控制器150的各功能可被實作為多個程式碼。這些程式碼會被儲存在一個記憶體中，由控制器150來執行這些程式碼。或者，在一實施例中，控制器150的各功能可被實作為一或多個電路。本發明並不限制用軟體或硬體的方式來實作控制器150的各功能。

在本實施例中，控制器150與感測器140電性連接，並與光學模組130耦接。光學模組130包括電連接自由曲面反射鏡132的驅動器(未繪示)，用以驅動自由曲面反射鏡132的偏擺，控制器150接收來自感測器140的訊號，並對應使用者(駕駛)的眼睛E的位置變化來控制驅動器調整自由曲面反射鏡132的偏擺角度，以使第一虛像VM1及第二虛像VM2被清楚呈現。

基於上述，在本發明的一實施例中，抬頭顯示裝置100設計為使顯示單元110來同時產生具有第一偏振方向的第一影像光束B1及具有第二偏振方向的第二影像光束B2。抬頭顯示裝置100的光路設計為：第一影像光束B1在偏振分光模組120反射三次，且第二影像光束B2在偏振分光模組120反射一次，使得第一影像光束B1從顯示單元110至第一虛像VM1之位置的光程大於第二影像光束B2從顯示單元110至第二虛像VM2的位置的光程。因此，抬頭顯示裝置100的整體架構具有體積較小、功耗較少、成本較少等優點。

圖2是根據本發明的第二實施例的抬頭顯示裝置中的偏振分光模組的示意圖。請參考圖2，圖2的偏振分光模組120A與圖1A的偏振分光模組120相似，其主要差異如下。在本實施例中，第一反射鏡122-2在顯示單元110的正投影的範圍與顯示單元110的第二有效成像區E2互相重疊。

在本實施例中，第一區R1包括第一透光體124A，且第二區R2更包括第二透光體125。偏振分光層121配置第二透光體125朝向第一透光體124A的表面或第一透光體124A朝向第二透光體125的表面，且位於第一透光體124A及第二透光體125之間，第一透光體124A與偏振分光層121的接觸面積等於偏振分光層121的總面積。而本發明的第二實施例的抬頭顯示裝置的優點相似於圖1A的抬頭顯示裝置100，在此不再贅述。

圖3A是根據本發明的第三實施例的抬頭顯示裝置中的偏振分光模組於第一時序的光路示意圖。圖3B是根據本發明的第三實施例的抬頭顯示裝置中的偏振分光模組於第二時序的光路示意圖。請參考圖3A與圖3B，圖3A或圖3B的偏振分光模組120B與圖1A的偏振分光模組120相似，而圖3A或圖3B其所形成之虛像相對位置也與圖1B相似，其主要差異如下。在本實施例中，顯示單元110包括有效成像區E3。有效成像區E3用以於不同時序產生第一影像光束B1以及第二影像光束B2，且於抬頭顯示器外所形成之第一虛像VM1及第二虛像VM2呈現不同的影像內容(如圖1B所示)。

在本實施例中，抬頭顯示裝置還包括偏振切換裝置112。偏振切換裝置112配置於顯示單元110與偏振分光模組120B之間。偏振切換裝置112例如是液晶面板等極化旋轉器（polarization rotator）。於第一時序時，顯示單元110所發出的第一影像光束B1透過偏振切換裝置112而具有第一偏振方向。於第二時序時，顯示單元110所發出的第二影像光束B2透過偏振切換裝置112而具有第二偏振方向。

在本實施例中，第一區R1包括第一透光體124A，且第二區R2更包括第二透光體125。偏振分光層121配置於第二透光體125及第一透光體124A之間，且第一透光體124A與偏振分光層121的接觸面積等於偏振分光層121的總面積。而本發明的第三實施例的抬頭顯示裝置的優點相似於圖1A的抬頭顯示裝置100，在此不再贅述。

圖4A是根據本發明的第四實施例的抬頭顯示裝置中的偏振分光模組於第一時序的光路示意圖。圖4B是根據本發明的第四實施例的抬頭顯示裝置中的偏振分光模組於第二時序的光路示意圖。請參考圖4A與圖4B，圖4A或圖4B的偏振分光模組120C與圖1A的偏振分光模組120相似，而圖4A或圖4B其所形成之虛像相對位置也與圖1B相似，其主要差異如下。在本實施例中，抬頭顯示裝置的光路設計為：第一影像光束B1在偏振分光模組120C反射三次，但第二影像光束B2直接穿透偏振分光模組120C。

詳細來說，在本實施例中，偏振分光模組120C包括第一區R1及第二區R2。第一區R1配置於顯示單元110及第二區R2之間。偏振分光層121設置在第一區R1及第二區R2之間，並用以使具有第一偏振方向的第一影像光束B1反射，且使具有第二偏振方向的第二影像光束B2穿透。

在本實施例中，第一反射單元122C及第二反射單元123C分別配置於第一區R1旁以及第二區R2旁，且第一反射單元122C及第二反射單元123C分別位於偏振分光模組120C的相對兩側。第一反射鏡122-1’及第二反射鏡123-1’互相平行。來自顯示單元110的第一影像光束B1進入第一區R1且被偏振分光層121反射。第一影像光束B1依序穿透第一四分之一波片122-2’、被第一反射鏡122-1’反射、穿透第一四分之一波片122-2’、穿透偏振分光層121、進入第二區R2、穿透第二四分之一波片123-2’、被第二反射鏡123-1’反射、穿透第二四分之一波片123-2’及被偏振分光層121反射後，再穿透第二區R2而傳遞至光學模組130。其中當具有第一偏振方向的第一影像光束B1依序穿透第一四分之一波片122-2’、被第一反射鏡122-1’反射、穿透第一四分之一波片122-2’後，第一影像光束B1的偏振方向轉換成第二偏振方向，進而具有第二偏振方向的第一影像光束B1穿透偏振分光層121，接續具有第二偏振方向的第一影像光束B1依序穿透第二四分之一波片123-2’、被第二反射鏡123-1’反射、穿透第二四分之一波片123-2’後，第一影像光束B1的偏振方向轉換成第一偏振方向，則再被偏振分光層121反射。如圖4B所示，來自顯示單元110的第二影像光束B2進入第一區R1後，依序穿透偏振分光層121及第二區R2而傳遞至光學模組130。

此外，本發明的第四實施例的抬頭顯示裝置的優點相似於圖1A的抬頭顯示裝置100，在此不再贅述。

綜上所述，在本發明的一實施例中，抬頭顯示裝置設計為使顯示單元來產生第一影像光束及第二影像光束，並藉由偏振分光模組的設計來使第一影像光束從顯示單元至第一虛像之位置的光程大於第二影像光束從顯示單元至第二虛像的位置的光程。因此，抬頭顯示裝置的整體架構具有體積較小、功耗較少、成本較少等優點。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，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。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

100:抬頭顯示裝置 110:顯示單元 112:偏振切換裝置 120、120A、120B、120C:偏振分光模組 121:偏振分光層 122、122C:第一反射單元 122-1、122-1’:第一反射鏡 122-2、122-2’:第一四分之一波片 123、123C:第二反射單元 123-1、123-1’:第二反射鏡 123-2、123-2’:第二四分之一波片 124、124A、120B:第一透光體 125:第二透光體 130:光學模組 132:自由曲面反射鏡 140:感測器 150:控制器 B1:第一影像光束 B2:第二影像光束 E:眼睛 E1:第一有效成像區 E2:第二有效成像區 E3:有效成像區 R1:第一區 R2:第二區 T:目標元件 VM1:第一虛像 VM2:第二虛像

圖1A是根據本發明的第一實施例的抬頭顯示裝置的示意圖。 圖1B是根據本發明的第一實施例的抬頭顯示裝置所形成之兩個虛像的示意圖。 圖2是根據本發明的第二實施例的抬頭顯示裝置中的偏振分光模組的示意圖。 圖3A是根據本發明的第三實施例的抬頭顯示裝置中的偏振分光模組於第一時序的光路示意圖。 圖3B是根據本發明的第三實施例的抬頭顯示裝置中的偏振分光模組於第二時序的光路示意圖。 圖4A是根據本發明的第四實施例的抬頭顯示裝置中的偏振分光模組於第一時序的光路示意圖。 圖4B是根據本發明的第四實施例的抬頭顯示裝置中的偏振分光模組於第二時序的光路示意圖。

100:抬頭顯示裝置

110:顯示單元

120:偏振分光模組

121:偏振分光層

122:第一反射單元

122-1:第一反射鏡

122-2:第一四分之一波片

123:第二反射單元

123-1:第二反射鏡

123-2:第二四分之一波片

124:第一透光體

125:第二透光體

130:光學模組

132:自由曲面反射鏡

140:感測器

150:控制器

B1:第一影像光束

B2:第二影像光束

E:眼睛

E1:第一有效成像區

E2:第二有效成像區

R1:第一區

R2:第二區

T:目標元件

Claims (16)

1. 一種抬頭顯示裝置，用於投影一第一影像光束以及一第二影像光束至一目標元件上，包括：一顯示單元、一偏振分光模組以及一光學模組；其中，該顯示單元用於提供具有一第一偏振方向的該第一影像光束及具有一第二偏振方向的該第二影像光束；該偏振分光模組接收來自該顯示單元的該第一影像光束及該第二影像光束，並將該第一影像光束及該第二影像光束傳遞至該光學模組，其中該偏振光分模組包括一偏振分光層、一第一反射單元及一第二反射單元，來自該顯示單元的該第一影像光束進入該偏振分光模組後被該偏振分光層導引並依序傳遞至該第一反射單元以及該第二反射單元，接續被該偏振分光層導引而離開該偏振分光模組並傳遞至該光學模組，來自該顯示單元的該第二影像光束進入該偏振分光模組後被該偏振分光層導引而離開該偏振分光模組並傳遞至該光學模組，且該偏振分光模組的該第一反射單元以及該第二反射單元不位在該第二影像光束的光路徑上；以及該光學模組包括一自由曲面反射鏡，用以接收來自該偏振分光模組的該第一影像光束及該第二影像光束，該第一影像光束及該第二影像光束分別被該光學模組反射至該抬頭顯示裝置外，再被傳遞至該目標元件，以形成一第一虛像及一第二虛像，其中經由該偏振分光模組，該第一影像光束從該顯示單元至其所形成之該第一虛像之位置的光程大於該第二影像光束從該顯示單元至其 所形成之該第二虛像的位置的光程。
2. 如請求項1所述的抬頭顯示裝置，其中該第一偏振方向及該第二偏振方向互相垂直。
3. 如請求項1所述的抬頭顯示裝置，更包括：一感測器以及一控制器；其中，該感測器用以感測一眼睛的位置；以及該控制器與該感測器電性連接，並與該光學模組耦接，該控制器接收來自該感測器的訊號，並對應該眼睛的位置變化調整該自由曲面反射鏡的偏擺角度，以使該第一虛像及該第二虛像被清楚呈現。
4. 如請求項1所述的抬頭顯示裝置，其中該第一反射單元包括一第一反射鏡以及一第一四分之一波片，該第二反射單元包括一第二反射鏡以及一第二四分之一波片，其中該第一四分之一波片配置於該第一反射鏡及該偏振分光層之間，該第二四分之一波片配置於該第二反射鏡及該偏振分光層之間。
5. 如請求項4所述的抬頭顯示裝置，其中該偏振分光模組包括：一第一區，配置於自該顯示單元的該第一影像光束及該第二影像光束入射及出射；以及一第二區，與該第一區相鄰，並配置使該第一影像光束入射並多次反射後再出射至該第一區；其中該偏振分光層設置在該第一區及該第二區之間，並用以 使具有該第一偏振方向的該第一影像光束穿透，且使具有該第二偏振方向的該第二影像光束反射。
6. 如請求項5所述的抬頭顯示裝置，其中該第一反射單元及該第二反射單元配置於該第二區旁且該第一反射鏡及該第二反射鏡互相垂直；來自該顯示單元的該第一影像光束依序穿透該第一區與該偏振分光層後進入該第二區，該第一影像光束再依序藉由穿透該第一四分之一波片、被該第一反射鏡反射、穿透該第一四分之一波片、被該偏振分光層反射、穿透該第二四分之一波片、被該第二反射鏡反射、穿透該第二四分之一波片及穿透該偏振分光層後，再穿透該第一區而傳遞至該光學模組；來自該顯示單元的該第二影像光束進入該第一區後，再被該偏振分光層反射而傳遞至該光學模組。
7. 如請求項5所述的抬頭顯示裝置，其中該顯示單元具有相鄰配置的第一有效成像區及第二有效成像區，用以分別產生該第一影像光束以及該第二影像光束，且於該抬頭顯示器外所形成之該第一虛像及該第二虛像呈現不同的影像內容。
8. 如請求項7所述的抬頭顯示裝置，其中該第一反射鏡在該顯示單元的正投影的範圍與該顯示單元的該第二有效成像區不互相重疊。
9. 如請求項7所述的抬頭顯示裝置，其中該第一區包括一第一透光體，且該第二區更包括一第二透光體，該偏振分光層 配置於該第二透光體朝向該第一透光體的表面且位於該第一透光體及該第二透光體之間，該第一透光體與該偏振分光層的接觸面積小於該偏振分光層的總面積。
10. 如請求項7所述的抬頭顯示裝置，其中該第一反射鏡在該顯示單元的正投影的範圍與該顯示單元的該第二有效成像區互相重疊。
11. 如請求項7所述的抬頭顯示裝置，其中該第一區包括一第一透光體，且該第二區更包括一第二透光體，該偏振分光層配置於該第二透光體朝向該第一透光體的表面或該第一透光體朝向該第二透光體的表面，且位於該第一透光體及該第二透光體之間，該第一透光體與該偏振光分層的接觸面積等於該偏振分光層的總面積。
12. 如請求項5所述的抬頭顯示裝置，其中該顯示單元包括一有效成像區，用以於不同時序產生該第一影像光束以及該第二影像光束，且於該抬頭顯示器外所形成之該第一虛像及該第二虛像呈現不同的影像內容。
13. 如請求項12所述的抬頭顯示裝置，還包括一偏振切換裝置，其中該偏振切換裝置配置於該顯示單元與該偏振分光模組之間，於一第一時序時，該顯示單元所發出的該第一影像光束透過該偏振切換裝置而具有該第一偏振方向；於一第二時序時，該顯示單元所發出的該第二影像光束透過該偏振切換裝置而具有該第二偏振方向。
14. 如請求項12所述的抬頭顯示裝置，其中該第一區包括一第一透光體，且該第二區更包括一第二透光體，該第一透光體與該第二透光體的接觸面積等於該偏振分光層的面積。
15. 如請求項4所述的抬頭顯示裝置，其中該偏振分光模組包括：一第一區及一第二區；其中，該第一區配置於該顯示單元及該第二區之間，該偏振分光層設置在該第一區及該第二區之間，並用以使具有該第一偏振方向的該第一影像光束反射，且使具有該第二偏振方向的該第二影像光束穿透。
16. 如請求項15所述的抬頭顯示裝置，其中該第一反射單元及該第二反射單元分別配置於該第一區旁以及該第二區旁且該第一反射鏡及該第二反射鏡互相平行；來自該顯示單元的該第一影像光束進入該第一區且被該偏振分光層反射，該第一影像光束依序穿透該第一四分之一波片、被該第一反射鏡反射、穿透該第一四分之一波片、穿透該偏振分光層、進入該第二區、穿透該第二四分之一波片、被該第二反射鏡反射、穿透該第二四分之一波片及被該偏振分光層反射後，再穿透該第二區而傳遞至該光學模組；來自該顯示單元的該第二影像光束進入該第一區後，依序穿透該偏振分光層及該第二區而傳遞至該光學模組。

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