CN108627977A - 可调式全时抬头显示*** - Google Patents

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陈锡勋
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Abstract

本发明公开了一种可调式全时抬头显示***，包括一显像装置、一旋转装置、一挡风玻璃及一第二半波片，其中该旋转装置包含一第一半波片及一动力模块并控制该动力模块旋转该第一半波片，以产生S、P偏振光的来回互换，从而解决佩戴偏光太阳眼镜无法阅读显示影像以及下雨天影像扭曲的问题，进而为驾驶者提供全时皆有优化视觉效果的显示影像。

Description

可调式全时抬头显示***
技术领域
本发明涉及一种可调式全时抬头显示***，此尤指一种可达到全天候无视觉障碍的可调式全时抬头显示***，以解决抬头显示时无法佩戴偏光太阳眼镜阅读影像的不足，以及解决下雨天影像扭曲的问题，进而为驾驶者提供全时皆有优化视觉效果的显示影像画面，有效提升行车安全。
背景技术
车辆的抬头显示器通常设置于挡风玻璃下侧的仪表台下方，影像光往上投射到挡风玻璃，再通过挡风玻璃反射至驾驶者的眼睛，一般车辆尤其是乘用车挡风玻璃的角度，大多约与水平方向成25～35度角，以及为了安全考虑，抬头显示器的视角通常设计在驾驶者水平视线下约5度的角度，如此既容易让驾驶者阅读，又不至于挡到重要视线，这样的角度换算抬头显示器的影像光对挡风玻璃的入射角约在60～70度之间。
如图1所示为根据菲涅耳方程式(Fresnel Equations)所作的S偏振光(Spolarized light)、P偏振光(P polarized light)及反射率的曲线示意，从图中可以看出，在入射角度范围中，S偏振光的反射率远大于P偏振光的反射率，当入射角接近60度时，P偏振光的反射率甚至接近于零，因此，车辆在强烈的阳光下，抬头显示器的画面需要很强才能被驾驶者清晰阅读，为了提高抬头显示器的投射效率，一般抬头显示器的显像屏幕会选用S偏振光当光源，或者在输出时通过适合的波板(wave plate)将显像屏幕的输出影像光转化成S偏振光，再投射到挡风玻璃，以获取比较大的反射光量。
如图2所示，其中利用一半波片(half-wave plate)6搭配S偏振光(图中以S表示)，可以解决迭影问题，由于布鲁斯特角(Brewster's angle)的关系，P偏振光(图中以P表示)在挡风玻璃G得到接近零反射率，但使用S偏振光(图中以S表示)却会使偏光太阳眼镜看不到影像。
如图3所示，其中利用一半波片(half-wave plate)6搭配P偏振光，可以解决布鲁斯特角(Brewster's angle)低反射与偏光太阳眼镜看不见影像的问题。
如图4所示，其中利用一半波片(half-wave plate)6搭配P偏振光，在下雨天当雨滴附着在挡风玻璃G时，由于反射层在挡风玻璃G的最外层，所以会受到雨滴的影响，抬头显示器的影像经过雨滴表面的反射会产生不规则扭曲变形，导致影像扭曲，这一问题也会让抬头显示器的作用大打折扣。
为了解决以上问题，本领域不断提出各种解决技术方案，相关的技术可参酌US 5,510,913、US 6,042,947、CN 201510635147.2、CN 201610609828.6、CN 201610715723.9、JP特开平2-141720、中国台湾公开编号201621399、201610862856、中国台湾专利证号I422860、I296720、I464493、I545375等专利前案。
在前述的专利前案中，大多已能提升目前抬头显示设备的使用功能，但是仍存在着一些不易克服的瓶颈，例如有些专利前案虽然已解决抬头显示器在挡风玻璃显像时无法佩戴偏光太阳眼镜阅读的问题，但对于雨天雨滴附着在该挡风玻璃G时而导致的影像扭曲仍无法解决；因此，如何同时解决以上问题迄今尚无良好的解决技术方案，使得抬头显示器无法达到全时使用的要求，也是驾驶者时常所诟病的问题。
发明内容
有鉴于以上问题，本案发明人历经无数次研究改进后，终于完成本发明-可调式全时抬头显示***，即本案的发明目的在于提供一种全天候无视觉障碍的可调式全时抬头显示***，以解决抬头显示时无法佩戴偏光太阳眼镜阅读影像的问题，以及解决下雨天影像扭曲的问题，进而为驾驶者提供全天候都有优化视觉效果的显示影像，有效提升行车安全。
为了达到上述目的，本发明提供的可调式全时抬头显示***，包含：
一显像装置；
一旋转装置，包含一第一半波片及一动力模块，该第一半波片设置于该显像装置前方，该第一半波片与该动力模块连接；
一挡风玻璃，包含一第一玻璃及一第二玻璃，该显像装置投射出的影像光在该挡风玻璃反射；
一第二半波片，设置于该第一玻璃与该第二玻璃之间。
优选的，上述第一半波片与该第二半波片为透明塑料材质。
优选的，上述旋转装置还包含一切换开关，该切换开关控制该动力模块旋转该第一半波片。
优选的，上述旋转装置还包含一信号开关，该信号开关控制该动力模块旋转该第一半波片。
优选的，上述显像装置包含一投影装置与一显像屏幕，该显像屏幕为一用45度线性偏振光的显像屏幕。
优选的，上述显像装置包含一投影装置与一显像屏幕，该显像屏幕为一P偏振光的显像屏幕。
优选的，上述显像装置包含一投影装置与一显像屏幕，该显像屏幕为一S偏振光的显像屏幕。
优选的，上述动力模块为一电动马达。
优选的，上述第一半波片为一扇型的片体。
优选的，上述显像装置包含一投影装置与一显像屏幕。
本发明提供的可调式全时抬头显示***是一种全天候无视觉障碍的可调式全时抬头显示***，以解决使用现有抬头显示设备及***时无法佩戴偏光太阳眼镜阅读影像的问题，并解决下雨天影像扭曲的问题，让驾驶者可依照天候状况，经由手动方式或自动方式的控制，以选择输出为S偏振光或P偏振光，为驾驶者提供全天候都有优化视觉效果的显示影像，以提升行车安全。
附图说明
图1为已知的不同入射角与反射率的曲线示意图；
图2为已知的利用半波片搭配S偏振光的光路示意图；
图3为已知的利用半玻片搭配P偏振光的光路示意图；
图4为已知的雨滴附着在挡风玻璃的光路示意图；
图5为本发明的光路示意图；
图6为本发明的第一实施例示意图；
图7为本发明的第二实施例示意图；
图8为本发明的第二实施例另一示意图；
图9为本发明以手动控制第一半波片旋转的实施例示意图；
图10为本发明以自动控制第一半波片旋转的实施例示意图。
附图标记说明：6-半波片；G-挡风玻璃；P-P偏振光；S-S偏振光；1-显像装置；11-投影装置；12-显像屏幕；2-旋转装置；21-第一半波片；22-动力模块；23-切换开关；24-信号开关；3-挡风玻璃；31-第一玻璃；32-第二玻璃；4-第二半波片；5-雨刷；S-S偏振光；P-P偏振光；L-影像光。
具体实施方式
如图5所示为本发明提供的可调式全时抬头显示***，包含：
一显像装置1，包含一投影装置11及一显像屏幕12；
一旋转装置2，包含一第一半波片21及一动力模块22，该第一半波片21设置于该显像装置1前方，该第一半波片21与该动力模块22连接，该第一半波片21为透明塑料材质；
一挡风玻璃3，包含一第一玻璃31及一第二玻璃32，该显像装置1投射出的影像光L在该挡风玻璃3反射；
一第二半波片4，设置于该第一玻璃31与该第二玻璃32之间，该第二半波片4底面贴附于该第一玻璃31的显示区位置，再盖上该第二玻璃32，进行脱泡胶合，该第二半波片4为透明塑料材质。
如图6所示为本发明的第一实施例的示意图，其中该显像屏幕12为一用45度线性偏振光的显像屏幕，该第一半波片21为一扇型，该动力模块22为一电动马达；当该第一半波片21的光轴向下旋转到22.5度时，该显像屏幕12的45度偏振光会顺时针方向旋转45度(即22.5度x2)，到达水平方向成一S偏振光(图中以S表示)；当该第一半波片21向上旋转到67.5度时，该显像屏幕12的45度偏振光会逆时针方向旋转45度，到达垂直方向成一P偏振光(图中以P表示)。
如图7所示为本发明的第二实施例的示意图，其中该显像屏幕12为一P偏振光的显像屏幕，该第一半波片21为一扇型的片体，该动力模块22为一电动马达，该第一半波片21的光轴与该显像屏幕12的偏振光方向相同，夹角等于零，所以不会改变偏振方向；如图8所示，旋转该第一半波片21后，该第一半波片21的光轴与显像屏幕12的偏振光方向成45度，将偏振方向旋转90度成S偏振光；同样原理，该显像装置1包含该投影装置11与显像屏幕12，其中该显像屏幕12为一S偏振光的显像屏幕，该显像屏幕12也可以这样对应来变化S偏振光与P偏振光。
上述第一半波片21对于偏振光的转换控制方式可为手动方式，其中该旋转装置2还包含一切换开关23(如图9所示)，控制该动力模块22旋转该第一半波片21，车辆启动时设定在S偏振光，当驾驶者戴上偏光太阳眼镜发现看不见该可调式全时抬头显示***的影像显示时，则按压该切换开关23会旋转该第一半波片21，就切换成P偏振光输出，以解决偏光太阳眼镜看不见影像的问题。
上述第一半波片21对于偏振光的转换控制方式可为自动方式，其中该旋转装置2还包含一信号开关24(如图10所示)，该信号开关24如接收雨刷信号，会依雨刷5的移动控制该动力模块22旋转该第一半波片21，该雨刷5不动代表没有雨滴，则使用P偏振光，该雨刷5启动代表有雨滴，则使用S偏振光，藉此可依照车外不同的天候，控制选择输出为S偏振光或P偏振光，平常开机切在S偏振光时，不受下雨雨滴的影响，当戴上偏光太阳眼镜时，就切到P偏振光时，不会让显示的影像被偏光太阳眼镜滤掉。
本发明提供的可调式全时抬头显示***的特点，其主要包括一显像装置、一旋转装置、一挡风玻璃及一第二半波片，其中该旋转装置包含一第一半波片及一动力模块，可经由手动方式或自动方式，控制该动力模块旋转该第一半波片，以产生S、P偏振光的来回互换，并选择输出为S偏振光或P偏振光，藉此有效解决佩戴偏光太阳眼镜无法阅读显示影像的问题，以及解决下雨天影像扭曲的问题；因此，本发明可依照天候状况，让驾驶者全天候都有优化视觉效果的显示影像，进而提升行车安全。
综上所述，本发明提供的可调式全时抬头显示***，可以解决现有显示影像存在的视觉问题，且其所用的技术手段又为现有技术所无，故而本发明具备新颖性及创造性。
在本发明内容中所提出的具体实施例，仅用以方便说明本发明的技术内容，而非将本发明狭义地限制于上述实施例，凡在不超出本发明的精神与权利要求范围的情况下，所作的种种变化实施，仍属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可调式全时抬头显示***，其特征在于，包含：
一显像装置；
一旋转装置，包含一第一半波片及一动力模块，该第一半波片设置于该显像装置前方，该第一半波片与该动力模块连接；
一挡风玻璃，包含一第一玻璃及一第二玻璃，该显像装置投射出的影像光在该挡风玻璃反射；
一第二半波片，设置于该第一玻璃与该第二玻璃之间。
2.如权利要求1所述的可调式全时抬头显示***，其特征在于，该第一半波片与该第二半波片为透明塑料材质。
3.如权利要求1所述的可调式全时抬头显示***，其特征在于，该旋转装置还包含一切换开关，该切换开关控制该动力模块旋转该第一半波片。
4.如权利要求1所述的可调式全时抬头显示***，其特征在于，该旋转装置还包含一信号开关，该信号开关控制该动力模块旋转该第一半波片。
5.如权利要求1所述的可调式全时抬头显示***，其特征在于，该显像装置包含一投影装置与一显像屏幕，该显像屏幕为一用45度线性偏振光的显像屏幕。
6.如权利要求1所述的可调式全时抬头显示***，其特征在于，该显像装置包含一投影装置与一显像屏幕，该显像屏幕为一P偏振光的显像屏幕。
7.如权利要求1所述的可调式全时抬头显示***，其特征在于，该显像装置包含一投影装置与一显像屏幕，该显像屏幕为一S偏振光的显像屏幕。
8.如权利要求1所述的可调式全时抬头显示***，其特征在于，该动力模块为一电动马达。
9.如权利要求1所述的可调式全时抬头显示***，其特征在于，该第一半波片为一扇型的片体。
10.如权利要求1所述的可调式全时抬头显示***，其特征在于，该显像装置包含一投影装置与一显像屏幕。
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