TW201814359A - 抬頭顯示裝置的可調式反射器及包含其的抬頭顯示裝置 - Google Patents

Abstract

抬頭顯示裝置的可調式反射器包含一底座、一調整架、一反射元件以及一控制模組。該調整架具有相對之一第一端及一第二端，該第一端樞接於該底座，該第二端可相對該第一端轉動。該反射元件設置於該調整架上，用以反射一影像源產生之光束至該抬頭顯示裝置的一疊像單元。該控制模組包含一連動臂以及一驅動單元。該連動臂之第一端以可滑動之方式連接於該調整架。該驅動單元連接於該連動臂之第二端，用以驅動該連動臂轉動，以調整該調整架及該底座之間的夾角。

Description

抬頭顯示裝置的可調式反射器及包含其的抬頭顯示裝置

本發明係相關於一種抬頭顯示裝置的可調式反射器，尤指一種可提高影像穩定度的抬頭顯示裝置的可調式反射器。

請參考第1圖，第1圖是習知抬頭顯示裝置的示意圖。一般而言，習知抬頭顯示裝置100包含一影像源110、一透鏡120、一反射鏡130以及一疊像單元140。影像源110產生的光束L經透鏡120折射後會再被反射鏡130反射至疊像單元140。反射至疊像單元140的光束L會形成一虛像以對駕駛者提供相關訊息，例如車速訊息、時間訊息及導航訊息等。由於不同駕駛者具有不同的身高及乘坐位置，為了讓駕駛者能容易看到抬頭顯示裝置顯示的訊息，反射鏡130的反射角度可以被調整以將光束L反射至疊像單元140上的適當位置。舉例來說，當駕駛者的身高較矮時，抬頭顯示裝置100可以轉動反射鏡130，進而將光束L反射至疊像單元上的位置從第一位置P1移動至較低的第二位置P2。然而，疊像單元140上虛像的成像距離是和光束L從透鏡120至疊像單元140的行進距離相關。當光束L反射至疊像單元140上的位置從第一位置P1移動至第二位置P2時，光束L從反射鏡130至疊像單元140的行進距離會從a2變短為a3，進而改變虛像的成像距離。再者，當光束L反射至疊像單元140上的位置從第一位置P1移動至第二位置P2時，光束L的入射角度也會改變，進而造成影像變形。因此，當習知抬頭顯示裝置100調整反射鏡130的反射角度時，抬頭顯示裝置100具有較低的影像穩定度。

本發明提供一種抬頭顯示裝置的可調式反射器，包含一底座，一調整架，一反射元件以及一控制模組。該調整架具有相對之一第一端及一第二端，該第一端樞接於該底座，該第二端可相對該第一端轉動。該反射元件設置於該調整架上，用以反射該抬頭顯示裝置的一影像源產生之光束至該抬頭顯示裝置的一疊像單元。該控制模組包含一連動臂以及一驅動單元。該連動臂具有相對之一第一端及一第二端，該連動臂之第一端以可滑動之方式連接於該調整架。該驅動單元連接於該連動臂之第二端，用以驅動該連動臂轉動，以調整該調整架及該底座之間的夾角。

本發明另提供一種抬頭顯示裝置，包含一影像源，一疊像單元，以及一可調式反射器。該影像源用以產生光束。該疊像單元用以根據入射光束顯示影像。該可調式反射器包含一底座，一調整架，一反射元件以及一控制模組。該調整架具有相對之一第一端及一第二端，該第一端樞接於該底座，該第二端可相對該第一端轉動。該反射元件設置於該調整架上，用以反射該影像源產生之光束至該疊像單元。該控制模組包含一連動臂以及一驅動單元。該連動臂具有相對之一第一端及一第二端，該連動臂之第一端以可滑動之方式連接於該調整架。該驅動單元連接於該連動臂之第二端，用以驅動該連動臂轉動，以調整該調整架及該底座之間的夾角。

請同時參考第2圖及第3圖。第2圖是本發明可調式反射器的示意圖。第3圖是第2圖可調式反射器於另一視角的示意圖。如圖所示，本發明可調式反射器10包含一底座11、一調整架12、一反射元件13以及一控制模組14。調整架12具有相對之一第一端12a及一第二端12b。調整架12之第一端12a是樞接於底座11，而調整架12之第二端12b可相對第一端12a轉動。調整架12上形成有一導引槽17。反射元件13是設置於調整架12上。導引槽17及反射元件13是分別位於調整架12的相對兩側。控制模組14包含一連動臂16以及一驅動單元15。連動臂16具有相對之一第一端16a及一第二端16b。連動臂16之第一端16a是容置於導引槽17內，用以沿著導引槽17滑動。換句話說，連動臂16之第一端16a是以可滑動之方式連接於調整架12。驅動單元15(例如包含一馬達及相關傳動機構)連接於連動臂16之第二端16b，用以驅動連動臂16轉動。

依據上述配置，當驅動單元15驅動連動臂16轉動時，連動臂16會帶動調整架12轉動以改變調整架12及底座11之間的夾角，進而改變反射元件13的反射角度。舉例來說，當驅動單元15驅動連動臂16沿順時針方向轉動時，調整架12及底座11之間的夾角會增加；而當驅動單元15驅動連動臂16沿逆時針方向轉動時，調整架12及底座11之間的夾角會減少。另一方面，導引槽17之配置可維持調整架12及連動臂16之間的接觸狀態，以避免調整架12晃動。

在本實施例中，反射元件13是一平面鏡，但本發明不以此為限。在本發明可調式反射器的其他實施例中，反射元件13亦可以是一曲面鏡(例如凹面鏡)。本發明可調式反射器可以依據設計需求設置適當種類的反射元件。另外，第3圖中的導引槽17結構只是舉例，本發明不以此為限。在本發明可調式反射器的其他實施例中，導引槽可以具有不同的結構。再者，導引槽17的兩端可設置有阻擋結構，以避免連動臂16之第一端16a脫離導引槽17。

請參考第4圖。第4圖是本發明抬頭顯示裝置的第一實施例的示意圖。如第4圖所示，本發明抬頭顯示裝置200包含一影像源210、一透鏡220、一可調式反射器10以及一疊像單元240。影像源210用以根據相關駕駛訊息產生光束L，且光束之圖樣是對應於相關駕駛訊息，例如車速訊息、時間訊息及導航訊息等。透鏡220是設置於影像源210及可調式反射器10之間，用以折射影像源210產生之光束L。可調式反射器10是用以反射通過透鏡220後之光束至疊像單元240。在本實施例中，可調式反射器10的反射元件13是一平面鏡。當可調式反射器10將光束L反射至疊像單元240上後，光束L會於疊像單元240上形成一虛像以對駕駛者提供相關駕駛訊息，例如車速訊息、時間訊息及導航訊息等。疊像單元240上的虛像會疊加於駕駛者前方的景象，且不影響駕駛者的視線。另一方面，疊像單元240上可形成有複數個散射單元(例如凸出結構)用以散射光線，以進一步增加疊像單元240上的虛像的可視角度範圍。

另外，本發明抬頭顯示裝置200可另包含一重力感測器250，用以感測抬頭顯示裝置200和一水平面之間的夾角。控制模組14可另用以根據重力感測器250的感測結果調整調整架12及底座11之間的夾角。舉例來說，當車輛上坡時，駕駛者的視線會偏下，控制模組14可根據重力感測器250的感測結果調整調整架12及底座11之間的夾角，以使光束L反射至疊像單元240上的位置下移；而當車輛下坡時，駕駛者的視線會偏上，控制模組14可根據重力感測器250的感測結果調整調整架12及底座11之間的夾角，以使光束L反射至疊像單元240上的位置上移。

再者，本發明抬頭顯示裝置200可另包含一眼球追蹤感測器260，用以感測抬頭顯示裝置200和一使用者之間的相對位置。控制模組14可另用以根據眼球追蹤感測器260的感測結果調整調整架12及底座11之間的夾角。舉例來說，當駕駛者的身高較高時，控制模組14可根據眼球追蹤感測器260的感測結果調整調整架12及底座11之間的夾角，以使光束L反射至疊像單元240上的位置上移；而當駕駛者的身高較矮時，控制模組14可根據眼球追蹤感測器260的感測結果調整調整架12及底座11之間的夾角，以使光束L反射至疊像單元240上的位置下移。

另一方面，控制模組14可電連接至一車輛的速度計270，用以根據速度計270的感測結果調整調整架12及底座11之間的夾角。舉例來說，當車輛的速度較快時，駕駛者會注視遠處，因此駕駛者的視線會偏上，控制模組14可根據速度計270的感測結果調整調整架12及底座11之間的夾角，以使光束L反射至疊像單元240上的位置上移；而當車輛的速度較慢時，駕駛者會注視近處，因此駕駛者的視線會偏下，控制模組14可根據速度計270的感測結果調整調整架12及底座11之間的夾角，以使光束L反射至疊像單元240上的位置下移。

請參考第5圖，並一併參考第4圖。第5圖是第4圖抬頭顯示裝置調整可調式反射器的示意圖。為了方便說明，第4圖的抬頭顯示裝置的部分元件於第5圖中被省略。當反射元件13將光束L反射至疊像單元240上的第一位置P1時，光束L從透鏡220至疊像單元240的行進距離為(a1+a2)。而當抬頭顯示裝置200調整可調式反射器10，以將光束L反射至疊像單元240上的第二位置P2時，光束L從透鏡220至疊像單元240的行進距離為(a1+a4+a5)。相較於習知抬頭顯示裝置100轉動反射元件130後的光束行進距離(a1+a3)，本發明抬頭顯示裝置200調整後的光束行進距離(a1+a4+a5)較接近調整前的光束行進距離(a1+a2)。換句話說，本發明疊像單元240上虛像的成像距離較不會受到可調式反射器10調整的影響。另一方面，相較於習知抬頭顯示裝置的光束於疊像單元上第二位置P2的入射角度，本發明抬頭顯示裝置200的光束於疊像單元上第二位置P2的入射角度較接近光束於疊像單元上第一位置P1的入射角度。換句話說，本發明疊像單元240上的虛像因入射角度變化造成變形的幅度較小。

請參考第6圖，第6圖是本發明抬頭顯示裝置的第二實施例的示意圖。在第6圖的實施例中，抬頭顯示裝置300是利用曲面鏡230取代透鏡。曲面鏡230用以反射影像源210產生之光束L至反射元件13，反射元件再將光束L反射至疊像單元240上以形成虛像。由於本發明抬頭顯示裝置的第二實施例的運作是相似於本發明抬頭顯示裝置的第一實施例的運作，因此不再加以說明。

請參考第7圖，第7圖是本發明抬頭顯示裝置的第三實施例的示意圖。在第7圖的實施例中，可調式反射器10的反射元件13是一凹面鏡。由於凹面鏡可以將影像源210產生之光束L直接反射至疊像單元240上以形成虛像，因此透鏡可以被省略。另外，凹面鏡13與影像源210之間的距離必須維持固定，因此影像源210是隨著調整架12轉動。舉例來說，影像源210可連接於調整架12以隨著調整架12轉動。

請參考第8圖，並一併參考第7圖。第8圖是第7圖抬頭顯示裝置調整可調式反射器的示意圖。為了方便說明，第7圖的抬頭顯示裝置的部分元件於第8圖中被省略。在本實施例中，疊像單元240上虛像的成像距離是和光束L從反射元件13至疊像單元240的行進距離相關。當反射元件13將光束L反射至疊像單元240上的第一位置P1時，光束L從反射元件13至疊像單元240的行進距離為a2。而當抬頭顯示裝置400調整可調式反射器10，以將光束L反射至疊像單元240上的第二位置P2時，光束從反射元件13至疊像單元240的行進距離為a6。相較於習知抬頭顯示裝置轉動反射鏡後的光束行進距離a3，本發明抬頭顯示裝置400調整後的光束行進距離a6較接近調整前的光束行進距離a2。換句話說，本發明疊像單元240上虛像的成像距離較不會受到可調式反射器10調整的影響。另一方面，相較於習知抬頭顯示裝置的光束於疊像單元上第二位置P2的入射角度，本發明抬頭顯示裝置400的光束於疊像單元240上第二位置P2的入射角度較接近光束於疊像單元240上第一位置P1的入射角度。換句話說，本發明疊像單元240上的虛像因入射角度變化導致變形的幅度較小。

在第4圖至第8圖中，本發明抬頭顯示裝置的配置只是舉例說明，本發明不以此為限。在本發明其他實施例中，影像源210、透鏡220、曲面鏡230、可調式反射器10以及疊像單元240的安裝位置及安裝角度可以依據設計需求而改變。舉例來說，可調式反射器10的底座11除了可以水平擺放外，可調式反射器10的底座11亦可以垂直或傾斜擺放。

相較於先前技術，當本發明抬頭顯示裝置在調整可調式反射器時，光束行進距離的變化幅度較小，所以疊像單元上虛像的成像距離的變異較小。再者，光束於疊像單元上的入射角度的變化幅度也較小，所以疊像單元上虛像的變形幅度較小。因此本發明可調式反射器可以提高抬頭顯示裝置的影像穩定度。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧可調式反射器
11‧‧‧底座
12‧‧‧調整架
12a‧‧‧調整架第一端
12b‧‧‧調整架第二端
13‧‧‧反射元件
14‧‧‧控制模組
15‧‧‧驅動單元
16‧‧‧連動臂
16a‧‧‧連動臂第一端
16b‧‧‧連動臂第二端
17‧‧‧導引槽
100‧‧‧習知抬頭顯示裝置
110‧‧‧影像源
120‧‧‧透鏡
130‧‧‧反射鏡
140‧‧‧疊像單元
200、300、400‧‧‧本發明抬頭顯示裝置
210‧‧‧影像源
220‧‧‧透鏡
230‧‧‧曲面鏡
240‧‧‧疊像單元
250‧‧‧重力感測器
260‧‧‧眼球追蹤感測器
270‧‧‧速度計
P1‧‧‧第一位置
P2‧‧‧第二位置
a1、a2、a3、‧‧‧光束行進距離
a4、a5、a6

第1圖是習知抬頭顯示裝置的示意圖。 第2圖是本發明可調式反射器的示意圖。 第3圖是第2圖可調式反射器於另一視角的示意圖。 第4圖是本發明抬頭顯示裝置的第一實施例的示意圖。 第5圖是第4圖抬頭顯示裝置調整可調式反射器的示意圖。 第6圖是本發明抬頭顯示裝置的第二實施例的示意圖。 第7圖是本發明抬頭顯示裝置的第三實施例的示意圖。 第8圖是第7圖抬頭顯示裝置調整可調式反射器的示意圖。

Claims (15)

1. 一種抬頭顯示裝置的可調式反射器，包含： 一底座； 一調整架，具有相對之一第一端及一第二端，該第一端樞接於該底座，該第二端可相對該第一端轉動； 一反射元件，設置於該調整架上，用以反射該抬頭顯示裝置的一影像源產生之光束至該抬頭顯示裝置的一疊像單元；以及 一控制模組，包含： 一連動臂，具有相對之一第一端及一第二端，該連動臂之第一端以可滑動之方式連接於該調整架；以及 一驅動單元，連接於該連動臂之第二端，用以驅動該連動臂轉動，以調整該調整架及該底座之間的夾角。
2. 如請求項1所述的可調式反射器，其中該調整架上形成有一導引槽，該連動臂之第一端是可沿該導引槽滑動。
3. 如請求項2所述的可調式反射器，其中該導引槽及該反射元件是分別位於該調整架的相對兩側。
4. 如請求項1所述的可調式反射器，其中該反射元件是一曲面鏡。
5. 如請求項1所述的可調式反射器，其中該反射元件是一平面鏡。
6. 一種抬頭顯示裝置，包含： 一影像源，用以產生光束； 一疊像單元，用以根據入射光束顯示影像；以及 一可調式反射器，包含： 一底座； 一調整架，具有相對之一第一端及一第二端，該第一端樞接於該底座，該第二端可相對該第一端轉動； 一反射元件，設置於該調整架上，用以反射該影像源產生之光束至該疊像單元；以及 一控制模組，包含： 一連動臂，具有相對之一第一端及一第二端，該連動臂之第一端以可滑動之方式連接於該調整架；以及 一驅動單元，連接於該連動臂之第二端，用以驅動該連動臂轉動，以調整該調整架及該底座之間的夾角。
7. 如請求項6所述的抬頭顯示裝置，其中該調整架上形成有一導引槽，該連動臂之第一端是可沿該導引槽滑動。
8. 如請求項7所述的抬頭顯示裝置，其中該導引槽及該反射元件是分別位於該調整架的相對兩側。
9. 如請求項6所述的抬頭顯示裝置，其中該反射元件是一曲面鏡。
10. 如請求項6所述的抬頭顯示裝置，其中該反射元件是一平面鏡。
11. 如請求項10所述的抬頭顯示裝置，另包含一曲面鏡用以反射該影像源產生之光束至該反射元件。
12. 如請求項10所述的抬頭顯示裝置，另包含一透鏡設置於該影像源及該反射元件之間，用以折射該影像源產生之光束。
13. 如請求項6所述的抬頭顯示裝置，另包含一重力感測器，用以感測該抬頭顯示裝置和一水平面之間的夾角，該控制模組另用以根據該重力感測器的感測結果調整該調整架及該底座之間的夾角。
14. 如請求項6所述的抬頭顯示裝置，另包含一眼球追蹤感測器，用以感測該抬頭顯示裝置和一使用者之間的相對位置，該控制模組另用以根據該眼球追蹤感測器的感測結果調整該調整架及該底座之間的夾角。
15. 如請求項6所述的抬頭顯示裝置，其中該控制模組電連接至一車輛的速度計，用以根據該速度計的感測結果調整該調整架及該底座之間的夾角。