[发明专利]抬头显示装置

说明书

技术领域

本发明是有关一种光学系统架构，特别是有关一种适用于移动式载具的抬头显示装置。

背景技术

众所皆知过去的抬头显像装置(Head Up Display，HUD)是使用在航空器上的飞行辅助仪器，可以让驾驶人不需要低头就能够看到仪表上的资讯，以避免注意力中断以及丧失对状态意识(Situation Awareness)的掌握，因为使用抬头显像装置极具便利性且能够提高飞行安全，因此亦可使用在其他类型的移动式载具上，不单是民航机可以使用，甚至汽车及船舶也可使用。

在过去现有技术中的抬头显示功能，都只是在驾驶人的视线范围内提供一些极小的显示范围面积的简单仪表数据资讯，以显示任何有关移动式载具有关移动式载具所须的关键资讯，且在现有技艺的抬头显示器当中大多是以单一光路显像装置作为提供小显示范围面积，其作法是先将关键资讯投影至光机，显示屏幕则是放置挡风玻璃内侧面，并面对挡风玻璃，而关键资讯经由光机再传送至显示屏幕，进而由显示屏幕所显示的关键资讯通过挡风玻璃的反射直接显示于挡风玻璃上，且其显示的位置通常是直接落于驾驶者前方的视线内，让驾驶者在驾驶中可直接视得车速或其他所欲得知的数值，而不必抬头或低头变换视线，然而这样的单一光路显像装置依据光学成像原理可知，不论是使用任何透镜或面镜，输入影像、成像面积都和透镜、面镜的光学元件尺寸大小是成正比关系，如此一来，抬头显像装置需要极大的透镜或面镜方能将虚像投射出来，因此若是想要将这套单一光路显像装置与仪表台做一装置整合并不容易，因为抬头显像装置的所需体积对原已装满电线与接头的仪表台来说已过大，更何况基于投影品质而论，抬头显像装置的光学元件尺寸也不宜再缩小，因此在空间有限的驾驶舱里想做到大显像面积可以说是非常难以实施，况且显示面积范围过小的显像资讯也仅能让驾驶人使用余光短暂地一瞥仪表控台，因此驾驶人还是无法立即可以过滤出重要的关键资讯，若是驾驶人太过于仔细留意抬头显像装置的关键资讯，反而容易分散注意力而让驾驶人危机四伏。

有鉴于此，本发明是针对上述的问题，提出一种抬头显示装置，可具有减少透镜或面镜的光学元件的尺寸，更具有大面积显像范围，为一种可兼具安全与效率的多功能型的高阶抬头显示装置。

发明内容

本发明的主要目的，是在提供一种抬头显示装置，利用旋转机构将影像讯号进行分部切割以个别投影，再辅以重新汇集显像的技术手段，本发明可利用相同透镜或面镜的光学元件的尺寸来产生更大的显像面积，或是可以缩小透镜或面镜的光学元件的尺寸，由此降低抬头显示装置体积，在有限车内安装空间内，可达到大面积显像效果，抬头显示装置所提供的资讯画面可与外界景象完全叠合或是使资讯画面对应景像做搭配显示，可以帮助驾驶人注意所需移动式载具的关键资讯，有效解决过去单一光路显像装置仅能以小面积范围显示的问题。

本发明的另一目的，是在提供一种抬头显示装置，以旋转机构分别投影并汇集显像，并通过透视平面镜的可调性可以随着驾驶的身高与坐姿随时进行调整适当的显示角度，相较于过去所采用的单一光路显像装置，本发明更能提供驾驶人全神贯注于前方的道路状况及驾驶上的舒适度。

为达上述的目的，本发明提供一种抬头显示装置，至少包括：可产生一或多个输入影像的显像单元，至少一虚像产生元件以接收输入影像并产生至少一虚像；一旋转机构，可控制虚像产生元件的旋转角度，使虚像产生元件改变虚像投影角度；以及多个透视平面镜，以分别对应接收虚像并反射成一大面积虚像。

底下通过具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为本发明的装置架构方块图；

图2为光学机构第一实施例示意图；

图3A为虚像产生元件结构图；

图3B为虚像产生元件与旋转机构结构图；

图4为本发明的虚像产生元件成像示意图；

图5为大面积成像示意图；

图6为凹面镜光学特性示意图；

图7为弧面镜成像示意图；

图8A为可调性透视平面镜结构图；

图8B为可调性透视平面镜平视示意图；

图8C为可调性透视平面镜俯视示意图；

图9A为聚视范围示意图；

图9B为左半部及右半部聚视影像示意图；

图9C为上半部及下半部聚视影像示意图；

图10为光学机构第二实施例示意图。