TWI783331B - 多全投影屏幕之車用抬頭顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種多全投影屏幕之車用抬頭顯示裝置，主要包含單一微機電掃描模組、一第一及第二雷射光源模組、一第一及第二光學組件及一主控制器；其中該主控制器係驅動該第一及第二雷射光源模組發射第一及第二雷射影像光線，並透過對應第一及第二光學組件，將該第一及第二雷射影像光線以不同角度入射至該單一微機電掃描模組，由該主控制器驅動該微機電掃描模組作動，以將該第一及第二雷射影像光線以不同反射角度向外投射出二個全投影屏幕；如此，本發明車用抬頭顯示裝置不必額外增加另一組或多組微機電掃描模組提供二個或多個投影全屏幕。

Description

多全投影屏幕之車用抬頭顯示裝置
本發明係關於一種車用抬頭顯示裝置，尤指一種多全投影屏幕之車用抬頭顯示裝置。
目前車用抬頭顯示裝置已有雙投影屏幕的需求，其中一投影屏幕用以主要用以顯示車輛資訊，而另一投影屏幕則是用以顯示疊加在前方實景道路的駕駛資訊，藉由輔助駕駛以提高行車安全性。
中國公告第CN209640603U號實用新型提出的單背光源雙圖像的AR_HUD系統50，即可產生雙圖像；如圖4所示，該AR_HUD系統係50包含：單光源51、反射鏡組52、擴束鏡組53、MEMS圖像控制器54、雲光片55及補償鏡組56；再如圖5所示，該MEMS圖像控制器54將經過該反射鏡組52與該擴束鏡組53的雷射光束形成兩組圖像源L1、L2後，此兩組圖像源L1、L2再分別投射至該雲光片55，並在該雲光片55上分別形成雙圖像，再由該補償鏡組56投射至擋風玻璃60，以同時提供駕駛D雙圖像Fa、Fb。
上述中國實用新型專利所提出的AR_HUD系統雖然可以同時對擋風玻璃投射出雙圖像，但因該AR_HUD系統採用單光源來提供雙圖像的不同 顯示資訊，代表單光源的全屏幕尺寸必須被切割成二個半屏幕尺寸，以1280*720全屏幕為例，各圖像將尺寸縮小至1280*360；換言之，該AR_HUD系統投射出的各圖像並非全屏幕尺寸；因此，採用此一AR_HUD系統必須預先規劃如何在半屏幕尺寸範圍內顯示完整的車輛資訊或駕駛資訊，應用上相對受限，有必要進一步改良之。
有鑑於上述單背光源雙圖像的AR_HUD系統的技術缺陷，本發明主要發明目的係提供一種多全投影屏幕之車用抬頭顯示裝置。
欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該多全投影屏幕之車用抬頭顯示裝置包含有：單一微機電掃描模組，係具有一入射區及一投射區，並包含：一微鏡面元件，係包含：一基板；一第一一維微機電鏡面晶片，係設置在該基板上，其鏡面朝向遠離該基板的方向；一第二一維微機電鏡面晶片，係設置在該基板上，其鏡面朝向遠離該基板的方向；一上蓋，係設置在該基板上，以蓋合該第一一維微機電鏡面晶片及該第二一維微機電鏡面晶片，該上蓋對應該第一一維微機電鏡面晶片的鏡面形成有一第一視窗，對應該第二一維微機電鏡面晶片的鏡面形成一第二視窗；以及 一反射層，係形成在該上蓋的內頂面，並位在該第一視窗及該第二視窗之間；一第一雷射光源模組，係用以發射一第一影像雷射光束；一第二雷射光源模組，係用以發射一第二影像雷射光束；一第一光學組件，係設置於該單一微機電掃描模組與該第一雷射光源模之間，將該第一影像雷射光束以一第一入射角度入射至該單一微機電掃描模組之入射區；一第二光學組件，係對應該第二雷射光源模組，將該第二影像雷射光束以一第二入射角度入射至該單一微機電掃描模組之入射區；其中該第一入射角度不同於該第二入射角度；以及一主控制器，係驅動該第一雷射光源模組及該第二雷射光源模組，以同時發射該第一影像雷射光束及該第二影像雷射光束，且該主控制器係以一描掃頻率驅動該單一微機電掃描模組作動，將該第一影像雷射光束及該第二雷射光射束以不同投射角度自該投射區分別對外投射出一第一全投影屏幕及一第二全投影屏幕。
由上述說明可知，本發明的車用抬頭顯示裝置係以單一微機電掃描模組配合多個雷射光源模組，以多個光學組件調整該些雷射光源模組發射之影像雷射光束對該單一微機電掃描模組的入射角度，令該些影像雷射光束以不同入射角度入射至該單一微機電掃描模組，再由該主控制器驅動該單一微機電掃描模組，以不同投射角度將該些影像雷射光束對外投射出該第一全投影屏幕及該第二全投影屏幕；因此，本發明的車用抬頭顯示裝置不必額外增加另一 組或多組微機電掃描模組提供二個或多個投影全屏幕。
1:車用抬頭顯示裝置
10:單一微機電掃描模組
11:微機電驅動器
12、12’:微鏡面元件
121:第一一維微機電鏡面晶片
122:第二一維微機電鏡面晶片
123:基板
124:上蓋
125:第一視窗
126:第二視窗
127:反射層
20:第一雷射光源模組
201:第一雷射光驅動器
202:第一雷射光組件
21:第二雷射光源模組
211:第二雷射光驅動器
212:第二雷射光組件
30:第一光學組件
31:第二光學組件
311:光學元件
312:光學元件
40:主控制器
50:AR_HUD系統
51:單光源
52:反射鏡組
53:擴束鏡組
54:MEMS圖像控制器
55:雲光片
56:補償鏡組
60:擋風玻璃
圖1A：本發明車用抬頭顯示裝置的一結構示意圖。
圖1B：本發明車用抬頭顯示裝置的單一微機電掃描模組的一結構示意圖。
圖2：本發明車用抬頭顯示裝置之單一微機電掃描模組的入射角度範圍示意圖。
圖3：本發車用抬頭顯示裝置中多個雷射光源模組配合單一微機電掃描模組的一光學路徑示意圖。
圖4：中國公告第CN209640603U號實用新型的圖2。
圖5：中國公告第CN209640603U號實用新型的圖1。
本發明係針對車用抬頭顯示裝置進行改良，以下以實施例配合圖式說明本案詳細技術。
首先請參閱圖1A所示，本發明的車用抬頭顯示裝置1係包含有單一微機電掃描模組10、一第一雷射光源模組20、一第二雷射光源模組21、一第一光學組件30、一第二光學組件31及一主控制器40；其中該主控制器40係電連接該單一微機電掃描模組10、該第一雷射光源模組20及該第二雷射光源模組21。
請參閱圖1A及圖2所示，上述單一微機電掃描模組10係包含有一入射區A1及一投射區A2，且該單一微機電掃描模組10包含有一微機電驅動器11及一微鏡面元件12；其中該微機電驅動器11係電連接該主控制器40，由該主控制器40透過該微機電驅動器11驅動該微鏡面元件12作動；其中該微鏡面元件12可為一單顆二維微機電鏡面晶片，或如圖1B所示，該微鏡面元件12’可由二顆一維微機電鏡面晶片構成(以下稱第一及第二一維微機電鏡面晶片121、122)，該第一一維微機電鏡面晶片121的鏡面係沿著水平軸(H-axis)轉動，而該第二一維微機電鏡面晶片122的鏡面係沿著垂直軸(V-axis)轉動。
於本實施例，如圖1B所示，該微鏡面元件12’為一包含有該第一及第二一維微機電鏡面晶片121、122的封裝結構，即進一步包含有一基板123、一上蓋124及一反射層127；其中該第一及第二一維微機電鏡面晶片121、122係設置在該基板123上；該上蓋124設置在該基板123上，以蓋合該基板123上的該第一及第二一維微機電鏡面晶片121、122，該第一及第二一維微機電鏡面晶片121、122的鏡面係朝向該上蓋124的內頂面，其中該上蓋124對應該第一一維微機電鏡面晶片121形成有一第一視窗125，而對應該第二一維微機電鏡面晶片122則形成有一第二視窗126；該反射層127係形成在該外蓋124的內頂面並位在第一及第二視窗125、126之間。當光束穿過該第一視窗125入射至該第一一維微機電鏡面晶片121，該第一一維微機電鏡面晶片121會受該微機電驅動器11驅動，將入射的光束反射至該上蓋124的反射層127，由該反射層127將光束再反射至該第二一維微機電鏡面晶片122，再經由被該微機電驅動器11驅動的該第二軸一維微機電鏡面晶片122反射後經第二視窗126向外投射。於本實施 例，如圖2所示，較佳的入射角度範圍為該入射區A1平面及其法線之間的10度至45度。
如圖1A及圖3所示，上述第一雷射光源模組20係由該主控制器40驅動後發射一第一影像雷射光束；於本實施例，該第一雷射光源模組20係包含一第一雷射光驅動器201及一第一雷射光組件202，該第一雷射光驅動器201係電連接該主控制器40，由該主控制器40透過該第一雷射光驅動器201驅動該第一雷射光組件202發射該第一影像雷射光束；於本實施例，該第一影像雷射光束包含車輛資訊影像。
如圖1A及圖3上述第二雷射光源模組21係由該主控制器40驅動後發射一第二影像雷射光束；於本實施例，該第二雷射光源模組21係包含一第二雷射光驅動器211及一第二雷射光組件212，該第二雷射光驅動器211係電連接該主控制器40，由該主控制器40透過該第二雷射光驅動器211驅動該第二雷射光組件212發射該第二影像雷射光束；於本實施例，該第二影像雷射光束包含駕駛資訊影像，具體而言，可依據導航資訊產生指引影像等。
如圖1A及圖2所示，上述第一光學組件30係設置在該第一雷射光源模組20與該單一微機電掃描模組10之間，將該第一影像雷射光束以一第一入射角度入射至該單一微機電掃描模組10之入射區A1；於本實施例，如圖1B及圖3所示，該第一光學組件20係反射該第一影像雷射光束，使其穿過該單一微機電掃描模組10之微鏡面元件12’的第一視窗125，以第一入射角度入射至該第一一維微機電鏡面晶片121，再經該反射層127及該第二軸一維微機電鏡面晶片122反射後，以第一投射角度將第一影像雷射光束經該投射區向外投射出一第一全投影屏幕F1。
如圖1A及圖2所示，上述第二光學組件31係設置在該第二雷射光源模組21與該單一微機電掃描模組10之間，將該第二影像雷射光束以一第二入射角度入射至該單一微機電掃描模組10之入射區A1；其中該第二入射角度不同於第二入射角度；於本實施例，如圖1B及圖3所示，該第二光學組件31係反射該第二影像雷射光束，使其穿過該單一微機電掃描模組10之微鏡面元件12’的第一視窗125，以第二入射角度入射至該第一一維微機電鏡面晶片121，再經該反射層127及該第二軸一維微機電鏡面晶片122反射後，以第二投射角度將該第二影像雷射光束經該投射區A2向外投射出一第二全投影屏幕F2。於本實施例，如圖1A所示，該第二光學組件31可包含多個光學元件311、312，可經多次折射將該第二影像雷射光束以第二入射角度入射至該單一微機電掃描模組10之入射區。
上述主控制器40係以一描掃頻率驅動該單一微機電掃描模組10的微機電驅動器11，即透過該微機電驅動器11驅動該微鏡面元件12的鏡面進行水平軸及垂直軸的轉動，將該第一影像雷射光束及該第二影像雷射光束精準確地投射出清楚的第一全投影屏幕F1及第二全投影屏幕F2。於本實施例，基於本發明使用二組雷射光源模組投射出二個全投影屏幕，故該主控制器40的描掃頻率會調高至二倍單全投影屏之基礎描掃頻率；具體而言，若單全投影屏之基礎描掃頻率為60Hz，該主控制器40的掃描頻率則拉高至120Hz。以此類推，若本發明使用N組雷射光源模組，則主控制器40的掃描頻率即為N倍的單全投影屏之基礎描掃頻率。
綜上所述，本發明的車用抬頭顯示裝置係以單一微機電掃描模組配合多個雷射光源模組，以多個光學組件調整該些雷射光源模組發射之影像 雷射光束對該單一微機電掃描模組的入射角度，令該些影像雷射光束以不同入射角度入射至該單一微機電掃描模組，再由該主控制器驅動該單一微機電掃描模組，以不同投射角度將該些影像雷射光束對外投射出該第一全投影屏幕及該第二全投影屏幕；因此，本發明的車用抬頭顯示裝置不必額外增加另一組或多組微機電掃描模組提供二個或多個全投影屏幕，而不是將單一全投影屏幕劃分成二個半投影屏幕，較大的投影屏幕有利於車輛資訊及駕駛資訊的呈現。
以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
1:車用抬頭顯示裝置
10:單一微機電掃描模組
11:微機電驅動器
12:微鏡面元件
20:第一雷射光源模組
201:第一雷射光驅動器
202:第一雷射光組件
21:第二雷射光源模組
211:第二雷射光驅動器
212:第二雷射光組件
30:第一光學組件
31:第二光學組件
311:光學元件
312:光學元件
40:主控制器

Claims (8)

  1. 一種多全投影屏幕之車用抬頭顯示裝置，包括：單一微機電掃描模組，係具有一入射區及一投射區，並包含：一微鏡面元件，係包含：一基板；一第一一維微機電鏡面晶片，係設置在該基板上，其鏡面朝向遠離該基板的方向；一第二一維微機電鏡面晶片，係設置在該基板上，其鏡面朝向遠離該基板的方向；一上蓋，係設置在該基板上，以蓋合該第一一維微機電鏡面晶片及該第二一維微機電鏡面晶片，該上蓋對應該第一一維微機電鏡面晶片的鏡面形成有一第一視窗，對應該第二一維微機電鏡面晶片的鏡面形成一第二視窗；以及一反射層，係形成在該上蓋的內頂面，並位在該第一視窗及該第二視窗之間；一第一雷射光源模組，係用以發射一第一影像雷射光束；一第二雷射光源模組，係用以發射一第二影像雷射光束；一第一光學組件，係設置於該單一微機電掃描模組與該第一雷射光源模組之間，將該第一影像雷射光束以一第一入射角度入射至該單一微機電掃描模組之入射區； 一第二光學組件，係對應該第二雷射光源模組，將該第二影像雷射光束以一第二入射角度入射至該單一微機電掃描模組之入射區；其中該第一入射角度不同於該第二入射角度；以及一主控制器，係驅動該第一雷射光源模組及該第二雷射光源模組，以同時發射該第一影像雷射光束及該第二影像雷射光束，且該主控制器係以一描掃頻率驅動該單一微機電掃描模組作動，將該第一影像雷射光束及該第二雷射光束以不同投射角度自該投射區分別對外投射出一第一全投影屏幕及一第二全投影屏幕。
  2. 如請求項1所述之多全投影屏幕之車用抬頭顯示裝置，其中該單一微機電掃描模組係進一步包含：一微機電驅動器，係分別電連接至該主控制器及該微鏡面元件，並由該主控制器透過該微機電驅動器驅動該微鏡面元件。
  3. 如請求項1或2所述之多全投影屏幕之車用抬頭顯示裝置，其中：該第一雷射光源模組係包含：一第一雷射光驅動器，係電連接至該主控制器；以及一第一雷射光源組件，係電連接至該第一雷射光驅動器；其中該主控制器係透過該第一雷射光驅動器驅動該第一雷射光源組件，以發射該第一影像雷射光束；以及該第二雷射光源模組係包含：一第二雷射光驅動器，係電連接至該主控制器；以及 一第二雷射光源組件，係電連接至該第二雷射光驅動器；其中該主控制器係透過該第二雷射光驅動器驅動該第二雷射光源組件，以發射該第二影像雷射光束。
  4. 如請求項3所述之多全投影屏幕之車用抬頭顯示裝置，其中該描掃頻率為單全投影屏之基礎描掃頻率的N倍；其中N>2。
  5. 如請求項4所述之多全投影屏幕之車用抬頭顯示裝置，其中該基礎描掃頻率為60Hz。
  6. 如請求項3所述之多全投影屏幕之車用抬頭顯示裝置，其中該第一入射角度與該第二入射角度落在該入射區平面及其法線之間的10度至45度之間。
  7. 如請求項5所述之多全投影屏幕之車用抬頭顯示裝置，其中該第一入射角度與該第二入射角度落在該入射區平面及其法線之間的10度至45度之間。
  8. 如請求項1所述之多全投影屏幕之車用抬頭顯示裝置，其中該第一全投影屏幕的成像焦距較該第二全投影屏幕的成像焦距為短。
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