TWI819562B - 抬頭顯示器及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

一種抬頭顯示器包括影像模組、旋轉模組以及兩反射鏡組。影像模組具有影像產生單元以及成像投影單元。影像模組配置以發射影像。旋轉模組位於成像投影單元的一側，與影像產生單元不同側。旋轉模組配置以接收影像。旋轉模組具有雙面反射鏡。雙面反射鏡具有第一面與背對第一面的第二面。當旋轉模組旋轉雙面反射鏡時，雙面反射鏡的第一面與第二面分別在時間上間隔反射影像。兩反射鏡組分別設置於旋轉模組的相對兩側。反射鏡組配置以將雙面反射鏡的第一面與第二面反射後的影像再次反射。

Description

抬頭顯示器及其操作方法
本揭露係關於一種抬頭顯示器以及一種抬頭顯示器的操作方法。
一般而言，抬頭顯示器可應用於汽車產業中。舉例來說，抬頭顯示器可將虛擬影像投影至使用者(例如汽車駕駛)的眼睛，以提供駕駛關於行駛、路況以及導航等資訊。然而，現有的抬頭顯示器通常將平面且固定距離的虛擬影像同時投影至駕駛的左右眼，虛擬影像的成像焦距使駕駛的眼睛容易產生疲勞且大腦無法產生影像的立體感。由於影像在大腦中無法產生立體感，因此影像的真實性低，降低了抬頭顯示器的應用價值。
本揭露之一技術態樣為一種抬頭顯示器。
根據本揭露一實施方式，一種抬頭顯示器包括影像模組、旋轉模組以及兩反射鏡組。影像模組具有影像產生單元以及成像投影單元。影像模組配置以發射影像。旋轉模組位於成像投影單元的一側，與影像產生單元不同側。旋轉模組配置以接收影像。旋轉模組具有雙面反射鏡。雙面反射鏡具有第一面與背對第一面的第二面。當旋轉模組旋轉雙面反射鏡時，雙面反射鏡的第一面與第二面分別在時間上間隔反射影像。兩反射鏡組分別設置於旋轉模組的相對兩側。反射鏡組配置以將雙面反射鏡的第一面與第二面反射後的影像再次反射。
在本揭露一實施方式中，上述抬頭顯示器更包括光機系統。光機系統位於旋轉模組背對影像模組的一側。光機系統配置以反射每一兩反射鏡組反射後的影像至目標區。
在本揭露一實施方式中，上述影像產生單元為液晶顯示器(Liquid crystal display，LCD)、有機發光二極體(Organic light emitting diode，OLED) 、微發光二極體 (Micro light emitting diode，Micro LED)或投影機。
在本揭露一實施方式中，上述影像產生單元的顯示頻率為60×2nHz，且n為正整數。
在本揭露一實施方式中，上述旋轉模組的轉速為30×n×60RPM，且n為正整數。
在本揭露一實施方式中，上述雙面反射鏡的旋轉頻率為60×nHz，且n為正整數。
在本揭露一實施方式中，上述雙面反射鏡之第二面朝向兩反射鏡組之其中一者時的長度方向與第二面朝向兩反射鏡組之其中另一者時的長度方向之間具有夾角。
在本揭露一實施方式中，上述雙面反射鏡在夾角中接收影像模組發射的影像。
本揭露之一技術態樣為一種抬頭顯示器的操作方法。
根據本揭露一實施方式，一種抬頭顯示器的操作方法包括：藉由影像模組發射影像至旋轉模組，其中旋轉模組具有雙面反射鏡，雙面反射鏡具有第一面與背對第一面的第二面；藉由旋轉模組旋轉雙面反射鏡，使雙面反射鏡的第一面與第二面分別在時間上間隔反射影像至兩反射鏡組；以及藉由每一兩反射鏡組將雙面反射鏡的第一面與第二面反射後的影像再次反射。
在本揭露一實施方式中，上述方法更包括藉由光機系統反射每一兩反射鏡組反射後的影像至目標區。
在本揭露上述實施方式中，抬頭顯示器的旋轉模組可旋轉雙面反射鏡，使雙面反射鏡的第一面與第二面可分別在時間上間隔反射影像至反射鏡組，並藉由反射鏡組反射影像以投影至駕駛的左右眼。也就是說，可藉由時間上間隔反射影像的方式，使駕駛的左右眼並不會同時接收相同影像，駕駛的左右眼在分別接收兩個獨立且時間間隔的影像後，可在大腦中產生具有影像的立體感，改善眼睛疲勞並提供駕駛較佳的使用環境，以提高影像的真實性並增加了抬頭顯示器的應用價值。
以下揭示之實施方式內容提供了用於實施所提供的標的之不同特徵的許多不同實施方式，或實例。下文描述了元件和佈置之特定實例以簡化本案。當然，該等實例僅為實例且並不意欲作為限制。此外，本案可在各個實例中重複元件符號及/或字母。此重複係用於簡便和清晰的目的，且其本身不指定所論述的各個實施方式及/或配置之間的關係。
諸如「在……下方」、「在……之下」、「下部」、「在……之上」、「上部」等等空間相對術語可在本文中為了便於描述之目的而使用，以描述如附圖中所示之一個元件或特徵與另一元件或特徵之關係。空間相對術語意欲涵蓋除了附圖中所示的定向之外的在使用或操作方法中的裝置的不同定向。裝置可經其他方式定向(旋轉90度或以其他定向)並且本文所使用的空間相對描述詞可同樣相應地解釋。
第1圖繪示根據本揭露一實施方式之抬頭顯示器100的示意圖。在第1圖中，以實線的雙面反射鏡122表示雙面反射鏡122原先未旋轉的位置，並且以虛線的雙面反射鏡122表示雙面反射鏡122旋轉後的位置，於此說明。第2A圖及第2B圖繪示第1圖的抬頭顯示器100各階段時的示意圖。同時參照第1圖、第2A圖以及第2B圖，抬頭顯示器100包括影像模組110、旋轉模組120以及兩反射鏡組130。影像模組110具有影像產生單元112以及成像投影單元114。影像模組110配置以發射影像L。旋轉模組120位於影像模組110的成像投影單元114的一側。旋轉模組120與影像模組110的影像產生單元112不同側。也就是說，成像投影單元114位於影像產生單元112與旋轉模組120之間。旋轉模組120配置以接收影像L。在本實施方式中，旋轉模組120可具有馬達(圖未示)以及雙面反射鏡122。雙面反射鏡122可藉由轉軸與馬達連接，使馬達轉動時可一同旋轉雙面反射鏡122。雙面反射鏡122具有第一面124與背對第一面124的第二面126。在本實施方式中，雙面反射鏡122的第一面124與第二面126可反射影像L。
值得注意的是，當旋轉模組120以順時鐘方向旋轉雙面反射鏡122時(如第2A圖的雙面反射鏡122的位置旋轉至第2B圖的雙面反射鏡122的位置)，雙面反射鏡122的第一面124與第二面126可分別在時間上間隔反射影像L。兩反射鏡組130分別設置於旋轉模組120的相對兩側(例如左側以及右側)。反射鏡組130配置以將雙面反射鏡122的第一面124與第二面126反射後的影像L再次反射。詳細來說，影像L可經過雙面反射鏡122的第一面124反射至左側的反射鏡組130，如第2A圖所示。接著，可以順時鐘的方向旋轉雙面反射鏡122，使雙面反射鏡122從第2A圖的位置旋轉至第2B圖的位置。接著，影像L可經過雙面反射鏡122的第二面126反射至右側的反射鏡組130，如第2B圖所示。也就是說，雙面反射鏡122的第一面124與第二面126可分別在時間上間隔反射影像L至反射鏡組130。
在一些實施方式中，抬頭顯示器100更包括光機系統140。抬頭顯示器100的光機系統140位於旋轉模組120背對影像模組110的一側。舉例來說，光機系統140可由數片透鏡以及曲面鏡組組成，但並不以此為限。光機系統140配置以反射反射鏡組130反射後的影像L至目標區150。在本實施方式中，目標區150可為駕駛的眼睛。也就是說，光機系統140可將反射鏡組130反射後的影像L反射至駕駛的眼睛，以提供駕駛虛像200。在本實施方式中，虛像200可包括關於行駛、路況以及導航等資訊。
值得注意的是，影像L可經由左側的反射鏡組130以及光機系統140反射至目標區150(例如駕駛的右眼)，如第2A圖所示。接著，可以順時鐘的方向旋轉雙面反射鏡122，使雙面反射鏡122從第2A圖的位置旋轉至第2B圖的位置。接著，影像L可經由右側的反射鏡組130以及光機系統140反射至目標區150(例如駕駛的左眼)，如第2B圖所示。如此一來，可藉由時間上間隔反射影像L的方式，使駕駛的左右眼可在時間上間隔接收影像L，以改善眼睛的疲勞並提供駕駛較佳的使用環境。
具體而言，抬頭顯示器100的旋轉模組120可旋轉雙面反射鏡122，使雙面反射鏡122的第一面124與第二面126可分別在時間上間隔反射影像L至反射鏡組130，並藉由反射鏡組130反射影像L以投影至目標區150(例如駕駛左右眼的位置)。也就是說，可藉由時間上間隔反射影像L的方式，使駕駛的左右眼並不會同時接收影像L，可改善眼睛的疲勞並提供駕駛較佳的使用環境。此外，駕駛的左右眼在分別接收兩個獨立且時間間隔的不同影像L後，可在大腦中產生虛像200的立體感，以提高虛像200的真實性並增加抬頭顯示器100的應用價值。
在一些實施方式中，影像產生單元112可為液晶顯示器(Liquid crystal display，LCD)、有機發光二極體(Organic light emitting diode，OLED、微發光二極體 (Micro light emitting diode，Micro LED)或投影機。此外，影像產生單元112的顯示頻率可為60×2nHz，且n為正整數。也就是說，影像產生單元112的顯示頻率可為120Hz的倍數。在一些實施方式中，旋轉模組120的轉速可為30×n×60RPM，且n為正整數。也就是說，旋轉模組120的轉速可為1800 RPM的倍數。此外，旋轉模組120的雙面反射鏡122的旋轉頻率可為60×nHz，且n為正整數。也就是說，雙面反射鏡122的旋轉頻率可為60Hz的倍數。值得注意的是，影像產生單元112可以n的倍數增加影像產生單元112的顯示頻率，並且旋轉模組120以及雙面反射鏡122也可根據影像產生單元112增加的n的倍數增加其轉速(PRM)以及頻率(Hz)。
第3圖繪示根據本揭露一實施方式之旋轉模組120以順時鐘方向旋轉雙面反射鏡122各階段時的示意圖。首先，旋轉模組120的雙面反射鏡122在0至 之間時，為第一狀態。接著，旋轉模組120在 至 之間時，使雙面反射鏡122順時鐘方向旋轉，為第二狀態。接著，旋轉模組120在 至 之間時，使雙面反射鏡122再次順時鐘方向旋轉，為第三狀態。接著，旋轉模組120在 至 之間時，使雙面反射鏡122再次順時鐘方向旋轉，為第四狀態。也就是說，旋轉模組120使雙面反射鏡122旋轉一圈(即2π)可提供駕駛左眼及右眼各兩個訊號。並且，可根據旋轉模組120的雙面反射鏡122旋轉時的時間差x調整影像模組110的顯示畫面時間。
第4圖繪示根據本揭露一實施方式之影像模組110發射影像L的方向D的示意圖。在本實施方式中，雙面反射鏡122的第一面124以及第二面126可以順時鐘方向旋轉。舉例來說，雙面反射鏡122的第一面124以及第二面126可以自第3圖中的第二狀態(在π至3π/2之間)順時針旋轉至第三狀態(在3π/2至2π之間)。在第4圖中，以實線表示雙面反射鏡122的第一面124以及第二面126旋轉前在第二狀態的位置，並以虛線表示雙面反射鏡122的第一面124以及第二面126旋轉後在第三狀態的位置。旋轉模組120的雙面反射鏡122之第二面126朝向兩反射鏡組130之其中一者時的長度方向與第二面126朝向兩反射鏡組130之其中另一者時的長度方向之間具有夾角θ。舉例來說，旋轉模組120的雙面反射鏡122之第二面126在第二狀態朝向右側的反射鏡組130時的長度方向與第二面126在第三狀態朝向左側的反射鏡組130時的長度方向之間具有夾角θ。值得注意的是，雙面反射鏡122在夾角θ中接收影像模組110發射的影像L。
應理解到，已敘述的元件連接關係與功效將不重覆贅述，合先敘明。在以下敘述中，將說明抬頭顯示器的操作方法。
第5圖繪示根據本揭露一實施方式之抬頭顯示器的操作方法的流程圖。抬頭顯示器的操作方法包括下列步驟。首先在步驟S1中，藉由影像模組發射影像至旋轉模組，其中旋轉模組具有雙面反射鏡，雙面反射鏡具有第一面與背對第一面的第二面。接著在步驟S2中，藉由旋轉模組旋轉雙面反射鏡，使雙面反射鏡的第一面與第二面分別在時間上間隔反射影像至兩反射鏡組。之後在步驟S3中，藉由每一兩反射鏡組將雙面反射鏡的第一面與第二面反射後的影像再次反射。在以下敘述中，將詳細說明上述各步驟。
同時參照第2A圖與第2B圖，首先，藉由影像模組110發射影像L至旋轉模組120，其中旋轉模組120具有雙面反射鏡122，雙面反射鏡122具有第一面124與背對第一面124的第二面126。接著，藉由旋轉模組120旋轉雙面反射鏡122，使雙面反射鏡122的第一面124與第二面126分別在時間上間隔反射影像L至兩反射鏡組130。詳細來說，影像L可經過雙面反射鏡122的第一面124反射至左側的反射鏡組130，如第2A圖所示。接著，可以順時鐘的方向旋轉雙面反射鏡122，使雙面反射鏡122從第2A圖的位置旋轉至第2B圖的位置。接著，影像L可經過雙面反射鏡122的第二面126反射至右側的反射鏡組130，如第2B圖所示。也就是說，雙面反射鏡122的第一面124與第二面126可分別在時間上間隔反射影像L至反射鏡組130。
接著，藉由每一兩反射鏡組130將雙面反射鏡 122的第一面124與第二面126反射後的影像L再次反射。抬頭顯示器100的操作方法還包括藉由光機系統140反射每一兩反射鏡組130反射後的影像L至目標區150。值得注意的是，影像L可經由左側的反射鏡組130以及光機系統140反射至目標區150(例如駕駛的右眼)，如第2A圖所示。接著，可以順時鐘的方向旋轉雙面反射鏡122，使雙面反射鏡122從第2A圖的位置旋轉至第2B圖的位置。接著，影像L可經由右側的反射鏡組130以及光機系統140反射至目標區150(例如駕駛的左眼)，如第2B圖所示。如此一來，可藉由時間上間隔反射影像L的方式，使駕駛的左右眼可在時間上間隔接收影像L，以改善眼睛的疲勞並提供駕駛較佳的使用環境。具體來說，駕駛的左右眼在分別接收兩個獨立且時間間隔的影像L後，可在大腦中產生虛像200的立體感，以提高虛像200的真實性並增加抬頭顯示器100的應用價值。
在以下敘述中，將說明其他形式的光機系統。
第6圖繪示根據本揭露另一實施方式之光機系統140a的示意圖。在本實施方式中，可加大光機系統140a的顯示角度，使光機系統140a可提供資訊至目標區150a。詳細來說，目標區150a可為駕駛的右眼以及副駕駛的雙眼。也就是說，加大光機系統140a的顯示角度可同時提供虛像200(見第1圖)給駕駛以及副駕駛。
前述概述了幾個實施方式的特徵，使得本領域技術人員可以更好地理解本揭露的態樣。本領域技術人員應當 理解，他們可以容易地將本揭露用作設計或修改其他過程和結構的基礎，以實現與本文介紹的實施方式相同的目的和/或實現相同的優點。本領域技術人員還應該認識到，這樣的等效構造不脫離本揭露的精神和範圍，並且在不脫離本揭露的精神和範圍的情況下，它們可以在這裡進行各種改變，替換和變更。
100:抬頭顯示器
110:影像模組
112:影像產生單元
114:成像投影單元
120:旋轉模組
122:雙面反射鏡
124:第一面
126:第二面
130:反射鏡組
140:光機系統
140a:光機系統
150:目標區
150a:目標區
200:虛像
L:影像
D:方向
S1:步驟
S2:步驟
S3:步驟
x:時間差
θ:夾角
當結合隨附諸圖閱讀時，得自以下詳細描述最佳地理解本揭露之一實施方式。應強調，根據工業上之標準實務，各種特徵並未按比例繪製且僅用於說明目的。事實上，為了論述清楚，可任意地增大或減小各種特徵之尺寸。 第1圖繪示根據本揭露一實施方式之抬頭顯示器的示意圖。 第2A圖及第2B圖繪示第1圖的抬頭顯示器各階段時的示意圖。 第3圖繪示根據本揭露一實施方式之旋轉模組以順時鐘方向旋轉雙面反射鏡各階段時的示意圖。 第4圖繪示根據本揭露一實施方式之影像模組發射影像的方向的示意圖。 第5圖繪示根據本揭露一實施方式之抬頭顯示器的操作方法的流程圖。 第6圖繪示根據本揭露另一實施方式之光機系統的示意圖。
100:抬頭顯示器 110:影像模組 112:影像產生單元 114:成像投影單元 120:旋轉模組 122:雙面反射鏡 124:第一面 126第二面 130:反射鏡組 140:光機系統 150:目標區 200:虛像 L:影像

Claims (9)

  1. 一種抬頭顯示器，包含：一影像模組，具有一影像產生單元以及一成像投影單元，且配置以發射一影像，其中該影像產生單元的顯示頻率為60×2nHz，且n為正整數；一旋轉模組，位於該成像投影單元的一側並與該影像產生單元不同側，且配置以接收該影像，其中該旋轉模組具有一雙面反射鏡，該雙面反射鏡具有一第一面與背對該第一面的一第二面，當該旋轉模組旋轉該雙面反射鏡時，該雙面反射鏡的該第一面與該第二面分別在時間上間隔反射該影像；兩反射鏡組，分別設置於該旋轉模組的相對兩側，且該兩反射鏡組中的每一者配置以將該雙面反射鏡的該第一面與該第二面反射後的該影像再次反射；以及一光機系統，位於該旋轉模組背對該影像模組的一側，且配置以反射該兩反射鏡組中的每一者反射後的該影像至一目標區。
  2. 如請求項1所述之抬頭顯示器，其中反射至該目標區的該影像的一虛像相對於該目標區的一垂直距離維持不變。
  3. 如請求項1所述之抬頭顯示器，其中該影像產生單元為液晶顯示器(Liquid crystal display， LCD)、有機發光二極體(Organic light emitting diode，OLED)、微發光二極體(Micro light emitting diode，Micro LED)或投影機。
  4. 如請求項1所述之抬頭顯示器，其中該旋轉模組的轉速為30×n×60RPM，且n為正整數。
  5. 如請求項1所述之抬頭顯示器，其中該雙面反射鏡的旋轉頻率為60×nHz，且n為正整數。
  6. 如請求項1所述之抬頭顯示器，其中該雙面反射鏡之該第二面朝向該兩反射鏡組之其中一者時的長度方向與該第二面朝向該兩反射鏡組之其中另一者時的長度方向之間具有一夾角。
  7. 如請求項6所述之抬頭顯示器，其中該雙面反射鏡在該夾角中接收該影像模組發射的該影像。
  8. 一種抬頭顯示器的操作方法，包含：藉由一影像模組發射一影像至一旋轉模組，其中該旋轉模組具有一雙面反射鏡，該雙面反射鏡具有一第一面與背對該第一面的一第二面；藉由該旋轉模組旋轉該雙面反射鏡，使該雙面反射鏡的該第一面與該第二面分別在時間上間隔反射該影像至兩反 射鏡組；以及藉由每一該兩反射鏡組將該雙面反射鏡的該第一面與該第二面反射後的該影像再次反射。
  9. 如請求項8所述之方法，更包含：藉由一光機系統反射每一該兩反射鏡組反射後的該影像至目標區。
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