TW201915547A - 超寬幅抬頭顯示系統及其顯示方法 - Google Patents

Abstract

一種超寬幅抬頭顯示系統及其顯示方法。超寬幅抬頭顯示系統顯示的超寬幅影像畫面被分割成多個獨立的抬頭顯示畫面，各抬頭顯示畫面所負責顯示的資訊類型依據車輛的使用狀態動態地被切換，其中各抬頭顯示畫面內嵌於對應的外框中，各外框由未顯示影像的顯示區域所形成。

Description

超寬幅抬頭顯示系統及其顯示方法

本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種超寬幅抬頭顯示系統及其顯示方法。

抬頭顯示器(Head Up Display；HUD) 原是軍用戰鬥機上的顯示系統，讓飛行員不必低頭，就能夠看到飛行任務所需要的重要資訊，以降低飛行員需要低頭查看儀表的頻率，避免注意力中斷以及喪失對狀態意識(Situation Awareness)的掌握。由於抬頭顯示器能提供高度的安全性，此技術亦開始運用至汽車市場中，以提高行車安全，降低車禍發生機率。

隨著行車狀況日益複雜，駕駛在高速駕駛下仍需掌握多種行車資訊，但傳統單螢幕抬頭顯示器僅有單一畫面顯示，且無針對扁長型區塊設計之抬頭顯示器，因此已無法滿足駕駛者的需求。此外，目前法規允許的車用抬頭顯示器的顯示區域，主要在擋風玻璃上方或下方的細長區域，而目前慣用之投影機或顯示器之顯示比例，均為16：9或4：3，若欲以慣用的顯示比例於法規限制的細長區域進行顯示，將僅有少部分的區域可進行顯示，而無法充分地運用整個細長區域。

本發明一實施例提供一種超寬幅抬頭顯示系統及其顯示方法，可提供扁長型的超寬幅影像畫面，超寬幅影像畫面可分割成多個獨立的抬頭顯示畫面，而具有最佳的畫面比例，並可充分運用法規限制的可顯示區域，進而大幅提升行車安全。

本發明一實施例的超寬幅抬頭顯示系統，適於配置於一車輛內，超寬幅抬頭顯示系統包括顯示裝置以及控制裝置。顯示裝置包括抬頭顯示器，且具有用以顯示畫面的顯示區域。控制裝置耦接顯示裝置，控制顯示裝置顯示超寬幅影像畫面，超寬幅影像畫面包括至少一抬頭顯示畫面，控制裝置依據車輛的使用狀態動態地切換各抬頭顯示畫面所負責顯示的資訊類型，其中各抬頭顯示畫面內嵌於對應的外框中，各外框由未顯示影像的顯示區域所形成。

本發明一實施例的超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法，該超寬幅抬頭顯示系統包括顯示裝置且適於配置於車輛內，顯示裝置具有用以顯示畫面的顯示區域，該超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法包括下列步驟。判斷車輛的使用狀態。依據車輛的使用狀態控制顯示裝置顯示超寬幅影像畫面，其中超寬幅影像畫面包括至少一抬頭顯示畫面，各抬頭顯示畫面所負責顯示的資訊類型依據車輛的使用狀態動態地被切換，各抬頭顯示畫面內嵌於對應的外框中，各外框由未顯示影像的顯示區域所形成。

本發明一實施例的超寬幅抬頭顯示系統，適於配置於一車輛內，超寬幅抬頭顯示系統包括顯示裝置以及控制裝置。顯示裝置包括抬頭顯示器。控制裝置耦接顯示裝置，控制顯示裝置顯示超寬幅影像畫面以及增強現實影像畫面，超寬幅影像畫面包括至少一抬頭顯示畫面，控制裝置依據車輛的使用狀態動態地切換各抬頭顯示畫面所負責顯示的資訊類型，其中各抬頭顯示畫面內嵌於對應的外框中，各外框由未顯示影像的顯示區域所形成。增強現實影像畫面包括至少一抬頭顯示提示畫面，控制裝置依據全球定位系統資訊、三維地圖資訊以及車輛的駕駛者的眼睛的位置調整抬頭顯示提示畫面的顯示位置，以使駕駛者的眼睛、抬頭顯示提示畫面與提示目標呈一直線。

基於上述，本發明實施例的超寬幅抬頭顯示系統可顯示超寬幅影像畫面，其中超寬幅影像畫面可分割成多個獨立的抬頭顯示畫面，而具有最佳的畫面比例，並可依據車輛的使用狀態動態地切換各抬頭顯示畫面所負責顯示的資訊類型，如此可充分運用法規限制的可顯示區域，進而大幅提升行車安全。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明一實施例之超寬幅抬頭顯示系統的示意圖，請參照圖1。超寬幅抬頭顯示系統100適於配置於車輛內，以顯示抬頭顯示影像，其可包括顯示裝置102以及控制裝置104，顯示裝置102耦接控制裝置104。其中顯示裝置102用以顯示超寬幅影像畫面，超寬幅影像畫面可包括至少一抬頭顯示畫面，其中各個抬頭顯示畫面內嵌於對應的外框中，而各個外框則由未顯示影像的顯示區域所形成。舉例來說，圖2是依照本發明一實施例之超寬幅影像畫面的示意圖。在本實施例中，超寬幅影像畫面200包括三個抬頭顯示畫面H1、H2、H3，且抬頭顯示畫面H1、H2、H3分別內嵌於外框F1、F2、F3中，其中抬頭顯示畫面H1、H2、H3分別用以顯示來電資訊，導航資訊以及行車資訊(包括油量、時速、時間等)。值得注意的是，在其它實施例中，抬頭顯示畫面H1、H2、H3亦可分別顯示不同的資訊類型，而不以本實施例為限。

顯示裝置102可例如以雷射微投影機來實施，如圖3實施例所示，顯示裝置102包括光機302、反射鏡M1以及擴散片MLA1，光機302用以投影影像光束至反射鏡M1上，藉由反射鏡M1將影像光束導引至擴散片MLA1，而後再被投射到屏幕(例如抬頭顯示屏幕或汽車擋風玻璃)上進行顯示。在部份實施例中，顯示裝置102亦可不包括反射鏡M1，亦或使用更多的反射鏡，此外，擴散片MLA1亦可以替代為光學微透鏡陣列(Micro Lens Array)。若不使用反射鏡M1，而由光機302直接地將影像光束投射至擴散片MLA1，將需拉大光機302與擴散片MLA1間的距離才能獲得與使用反射鏡M1時相同大小的投影畫面，因而使得顯示裝置102的體積變大。相反地，若使用多片反射鏡，則有利於顯示裝置102的小型化。其中，雷射微投影機為透過在顯示區域上打點的方式來進行投影畫面的顯示，當雷射微投影機投影至外框F1、F2、F3的區域時，雷射微投影機可停止在顯示區域上打點，藉此來形成外框F1、F2、F3，亦即外框F1、F2、F3可由雷射微投影機的未顯示影像的顯示區域形成。也就是說，原本於外框F1、F2、F3位置的影像畫面將不會被顯示，而做為抬頭顯示畫面H1、H2、H3的外框使用。

值得注意的是，在其它實施例中，顯示裝置102並不限定須以雷射微投影機來實施，亦可例如以液晶顯示器、矽基液晶(LCOS)顯示器、數位光學處理器(DLP)投影機或微發光二極體(Micro LED)顯示器來實施。另外，視顯示裝置102的實施方式的不同，超寬幅影像畫面200可以實像或虛像的方式進行成像，且外框F1、F2、F3亦由未顯示影像的顯示區域形成。

圖4是依照本發明一實施例的超寬幅抬頭顯示系統的顯示區域示意圖，請參照圖4。法規限制的車用抬頭顯示器的抬頭顯示區域如圖4所示，可包括抬頭顯示區域HA1、HA2以及HA3，亦即位於車輛擋風玻璃上緣與下緣的細長區域。由於超寬幅抬頭顯示系統100所提供的超寬幅影像畫面200具有長寬比大於等於3(例如5:1，然不以此為限)，因此可充分地應用抬頭顯示區域HA1、HA2或HA3，大幅地改善習知技術無法充分地運用上述細長區域的問題。

圖5是依照本發明一實施例的超寬幅影像畫面的影像處理的示意圖。如圖5所示，超寬幅影像畫面200可由多個不同的影像畫面結合而成(在本實施例中為由3個影像畫面I1~I3合成超寬幅影像畫面200，然不以此為限，亦可為單個影像或任意多個來形成超寬幅影像畫面)。詳細來說，控制裝置104可自多個影像輸入源選擇至少一影像畫面(例如在本實施例中為選擇3個影像畫面I1~I3)，並將選擇的影像畫面合成為一合併畫面I4，其中各個影像畫面I1~I3的比例皆為16:9，因此由影像畫面I1~I3結合而成的合併畫面I4的畫面比例將為48:9，而無法保持在16:9。在部分實施例中，顯示裝置102可在不使畫面扭曲的情形下，以48:9的比例顯示合併畫面I4，如此顯示裝置102所顯示的畫面(其比例可例如為16:9然不以此為限)將有部分區域無影像內容(如合併畫面I4上方與下方的空白處，其可例如被顯示為黑畫面)。值得注意的是，影像畫面I1~I3結合而成的合併畫面I4並不限定必須如圖5實施例般位於顯示裝置102的顯示區域的中間，其位置也可例如位於顯示區域的上方或下方位置，惟合併畫面I4的畫面比例須保持為48:9。在本實施例中，控制裝置104可控制顯示裝置102顯示超寬幅影像畫面(例如控制雷射微投影機顯示超寬幅影像畫面)，由於顯示裝置102在進行超寬幅影像畫面200的顯示時，會使原始影像扭曲(例如，雷射微投影機在顯示超寬幅影像畫面時，投影垂直方向掃描角的壓縮會使原始影像在垂直方向壓扁的失真現像)，因此在本實施例中，控制裝置104可在將影像畫面I1~I3結合成合併畫面I4後對合併畫面I4進行影像畫面的預扭曲處理。例如，沿合併畫面的短邊的延伸方向拉長合併畫面，以降低合併畫面的長寬比，而產生預扭曲畫面。如圖5所示，可將合併畫面I4先沿垂直方向拉長，亦即可先對合併畫面I4進行影像畫面的預扭曲處理，以產生預扭曲畫面I5，並使顯示裝置102依據預扭曲畫面I5進行超寬幅影像畫面200的顯示，藉此抵消顯示裝置102在進行超寬幅影像畫面200的顯示時的扭曲現象，而可得到無扭曲失真的超寬幅影像畫面200。其中合併畫面的拉長程度可依據選擇的影像畫面數量調整，以獲得比例的無扭曲失真的超寬幅影像畫面。另外，本實施例的超寬幅影像畫面的顯示方式壓縮了雷射微投影機投影垂直方向的掃描角，可避免雷射微投影機為了顯示符合超寬幅影像畫面200的畫面比例影像而在顯示品質不穩定的掃描角範圍內進行投影，降低顯示畫面出現畫面扭曲、色調改變以及影像分叉等失真情形，確保超寬幅影像畫面的顯示品質，並提高安全性。

此外，雖然進行畫面的預扭曲處理可使超寬幅影像畫面200的影像內容無扭曲失真的情形，然由於顯示裝置102在進行超寬幅影像畫面200的顯示時，由於微投影機能投射的原始影像解析度是固定的(比如1280x720 pixels)，但當將三個影像以水平排列方式融入此投影畫面時，則每單一影像所分到的實際解析畫素只有426x720 pixels，雖然對實際的投影面積比例，仍然可以是正常的16：9或4：3尺寸，但以此面積所分到的水平方向的解析畫素則會不足，可能導致水平方向畫面品質變差的疑慮，為改善此情形，控制裝置104可控制顯示裝置102調整超寬幅影像畫面200的畫面解析度。舉例來說，在顯示裝置102為雷射微投影機的情形下，由於雷射微投影機具有GHz以上的高速光點調變能力，故可以透過控制裝置104來增加雷射微投影機在水平方向上打點的密度，以提高超寬幅影像畫面在水平方向上的解析度，進而改善預扭曲畫面I5中的每單一畫面於水平方向分割後，水平方向上的光點密度下降，而使得超寬幅影像畫面中單一影像(如影像畫面I1~I3)的水平方向解析度下降的問題。

另外，當顯示裝置102以液晶顯示器、矽基液晶顯示器、數位光學處理器投影機或微發光二極體顯示器來實施時，其顯示原理與雷射微投影機並不相同，藉由犧牲部分的顯示區域不進行畫面顯示，得到無扭曲失真且符合需求比例(例如5:1)的超寬幅影像畫面。舉例來說，當以液晶顯示器、矽基液晶顯示器、數位光學處理器投影機或微發光二極體顯示器顯示圖5的超寬幅影像畫面200時，將1/3的顯示區域用以顯示超寬幅影像畫面200，而剩餘2/3的顯示區域則不顯示影像內容，避免以全部的顯示區域顯示超寬幅影像畫面200時所出現的扭曲失真情形。其中未顯示影像內容的顯示區域可例如位於超寬幅影像畫面200的兩長邊側(也就是超寬幅影像畫面200的上側與下側)，然不以此為限，在部分實施例中，未顯示影像內容的顯示區域也可僅位於超寬幅影像畫面200的其中一長邊側。此外，未顯示影像內容的顯示區域並不限定為全部顯示區域的2/3，依據選擇用來合成合併畫面的影像畫面數量的不同，未顯示影像內容的顯示區域亦會對應地變化，例如當選擇用來合成合併畫面的影像畫面數量越多時，未顯示影像內容的顯示區域所占的比例越大。

值得注意的是，上述多個影像輸入源可為各種感測器或車輛的周邊裝置等，例如行車記錄器、紅外線夜視攝影機、導航裝置、倒車攝影機、環車攝影機，車用主機系統以及與車用主機系統連接的設備等等，而車用手機藉由本身或手機的網路介面，連結於雲端網路，而可讓駕駛取得更豐富的路況資訊或依據當時狀況即時推播個人喜好的資訊，比如附近推薦商家、特賣資訊、優惠活動等等。上述實施例雖皆以來電資訊，導航資訊以及行車資訊等資訊類型的影像來作為抬頭顯示畫面H1、H2、H3的影像內容，以進行超寬幅抬頭顯示系統100的說明，然控制裝置104亦可依據車輛的使用狀態動態地切換各個抬頭顯示畫面所負責顯示的資訊類型，亦即可依據車輛的使用狀態來選擇不同影像輸入源所提供的影像畫面，來進行上述的畫面合併以及預扭曲處理，以產生預扭曲畫面I5，並依據預扭曲畫面I5進行超寬幅影像畫面200的顯示。其中車輛的使用狀態包括車輛的行駛狀態、車輛的系統配備的以及周邊配備的使用狀態。

舉例來說，圖6A~6D是依照本發明實施例的超寬幅影像畫面的示意圖。在圖6A中，控制裝置104依據車輛的轉向來切換超寬幅影像畫面中的抬頭顯示畫面的影像內容，如圖6A所示，當車輛左轉時，控制裝置104可選擇左側攝影鏡頭(例如為行車記錄器的鏡頭)所擷取的影像內容作為超寬幅影像畫面中位於左側的抬頭顯示畫面的影像內容，以替代原本在圖2中顯示的來電資訊。類似地，當車輛右轉時，控制裝置104亦可選擇右側攝影鏡頭所擷取的影像內容作為超寬幅影像畫面中位於右側的抬頭顯示畫面的影像內容。此外，在部分實施例中，控制裝置104亦可例如依據車上的距離感測器來選擇對應的攝影鏡頭所提供的影像畫面，以顯示離車輛太近的物體(例如行人或其他車輛)。又例如，控制裝置104亦可在進入低環境亮度的路段時，如夜晚、無路燈、地下室等路段時將具有夜視功能的攝影機所擷取到的畫面作為抬頭顯示畫面的影像內容。又例如，控制裝置104可將導航系統的速限警示圖示取代為左側的抬頭顯示畫面，以提醒駕駛者。

此外，在部分實施例中，亦可依據車輛的使用狀態將超寬幅影像畫面中位於中間的抬頭顯示畫面的影像內容取代為其他影像畫面。例如在圖6B中，當車輛出現車道偏移的情形時，控制裝置104可選擇為行車記錄器所擷取的影像內容作為超寬幅影像畫面中位於中間的抬頭顯示畫面的影像內容，以替代原本在圖2中顯示的導航資訊。又例如，當車輛進行倒車時，控制裝置104可選擇倒車攝影鏡頭提供的影像畫面來取代位於中間的抬頭顯示畫面的影像內容。

在圖6C中，控制裝置104可選擇所在位置附近的建築物影像(例如加油站的照片)來作為超寬幅影像畫面中位於左側的抬頭顯示畫面的影像內容，建築物影像可例如儲存於雲端儲存裝置，而由與車用主機系統連接的行動裝置(如手機)提供，也就是說控制裝置104亦可依據雲端資訊來顯示抬頭顯示畫面，在部分實施例中，雲端資訊亦可例如為天氣資訊。

此外，控制裝置104可選擇車用主機系統所提供的車況資訊來作為抬頭顯示畫面的影像內容，例如在圖6D中，控制裝置104可將車輛的剩餘油量顯示於超寬幅影像畫面中位於右側的抬頭顯示畫面，然不以此為限，在其它實施例中，控制裝置104亦可例如將胎壓資訊或引擎異常資訊等作為抬頭顯示畫面的影像內容。

此外，值得注意的是，上述實施例雖皆以超寬幅影像畫面包括三個抬頭顯示畫面為例進行超寬幅抬頭顯示系統的說明，然超寬幅影像畫面所包括的抬頭顯示畫面數量並不以此為限，亦即控制裝置104可選擇不同數量的影像畫面來產生超寬幅影像畫面，超寬幅影像畫面所包括的抬頭顯示畫面數量可為任意個數。此外，各個抬頭顯示畫面可具有相同的大小比例，亦或是具有不同的大小比例，例如在圖2與圖5實施例中超寬幅影像畫面200所包括的抬頭顯示畫面H1~H3具有相同的比例大小，而在圖6A~6D實施例中，則是位於中間的抬頭顯示畫面具有較大的尺寸。控制裝置104可例如依據各抬頭顯示畫面所對應的資訊(例如來電資訊、導航資訊或行車資訊)來調整各個抬頭顯示畫面的大小比例，亦可例如依據對應使用者設定操作的設定信號來調整各個抬頭顯示畫面的大小比例，以符合不同使用者的需求。又，控制裝置104亦可例如依據車輛的使用狀態調整抬頭顯示畫面的數量，並依據超寬幅影像畫面所包括的抬頭顯示畫面數量調整外框的數量、尺寸、比例以及對應調整超寬幅影像畫面的解析度，其中超寬幅影像畫面的解析度調整方式以及預扭曲的處理類似於上述實施例，因此在此不再贅述。

此外，在部份實施例中，超寬幅抬頭顯示系統還可於屏幕(例如汽車擋風玻璃)上以擴增實境的方式顯示提示資訊，例如附近推薦商家、特賣資訊、優惠活動、停車資訊等等。圖7是依照本發明一實施例的超寬幅抬頭顯示系統顯示擴增實境影像畫面的示意圖。如圖7所示，在本實施例中，超寬幅抬頭顯示系統可更包括感測裝置704，其耦接控制裝置104，感測裝置704可用以感測車輛駕駛者的眼睛702的位置，其可例如以攝影機來實施。另外，在本實施例中，顯示裝置102可包括抬頭顯示器706以及凹面鏡M2，抬頭顯示器706可將其提供的投影影像光束藉由一凹面鏡M2，將影像光束導引至駕駛者的眼睛702，此時凹面鏡M2與抬頭顯示器內擴散片MLA1之距離，須為凹面鏡M2所設計的焦距之內，依照透鏡成像之光學原理，即可讓駕駛在擋風玻璃外看到一漂浮於空中之虛像畫面，亦即一擴增實境(Augmented Reality；AR)之顯示畫面。

透過調整抬頭顯示器706與凹面鏡M2的相對角度，即可調整影像光束投射至駕駛者的眼睛702的角度，也就是人眼所感受到在汽車擋風玻璃外所觀看到的擴增實境影像畫面的方位(角度)。而人眼所感受到其與擴增實境影像畫面的位置(距離)關係，則由抬頭顯示器706內擴散片MLA1與凹面鏡M2之相對距離決定，主要利用透鏡成像原理來決定其虛像位置，例如當擴散片MLA1的位置配置於凹面鏡M2的焦點上時，虛像的成像位置將位於無限遠處(亦即無法成像)，而當圖3的擴散片MLA1配置於凹面鏡M2的焦點與凹面鏡M2之間且越靠近凹面鏡M2時，虛像的成像位置離凹面鏡M2越近，且虛像的尺寸將越小。值得注意的是，在其它實施例中，用於形成虛像的光學鏡片並不限定為凹面鏡，其亦可例如為凸透鏡或平面鏡，由於凸透鏡與平面鏡形成虛像的原理為周知技術，例如凸透鏡形成虛像的原理為使物的位置配置於凸透鏡的焦點內，而平面鏡形成虛像的原理為虛像成像位置到平面鏡的距離與物體到平面鏡的距離為1:1，本領域具通常知識者應可推知其虛像成像方式，因此在此不再贅述。

在本實施例中擴增實境影像畫面包括抬頭顯示提示畫面RH1與RH2。在部分實施例中，控制裝置104亦可透過控制電子控制式的調整機構(未繪示)調整透鏡的位置來改變影像光束的光路，而不限於僅調整抬頭顯示器706的影像光束的投影角度。進一步來說，控制裝置104調整影像光束投射至駕駛者的眼睛702的角度的方式可例如為，依據全球定位系統資訊、三維地圖資訊以及車輛的駕駛者的眼睛702的位置調整抬頭顯示提示畫面RH1與RH2的顯示位置，以使駕駛者的眼睛702、抬頭顯示提示畫面與提示目標呈一直線，如此便可使抬頭顯示提示畫面RH1與RH2準確地被顯示在提示目標的位置(亦或是在提示目標的位置旁)，而精準地針對提示目標提供提示訊息。

舉例來說，在圖7中，抬頭顯示提示畫面RH1可顯示有關停車位資訊的交通情報。控制裝置104可依據全球定位系統資訊以及三維地圖資訊判斷車輛與附近停車塔間的距離是否已小於預設距離，當車輛與附近停車塔間的距離已小於預設距離時，控制裝置104即可控制抬頭顯示器706進行有關停車資訊的抬頭顯示提示畫面的投影。此時控制裝置104可依據全球定位系統資訊以及三維地圖資訊得知停車塔與車輛間的距離或座標位置以及停車塔的高度，此外並可藉由感測裝置704可得知使用者眼睛702的位置，控制裝置104可依據此些資訊來調整抬頭顯示器706的投影光束的光路(例如藉由三角函數來計算使用者眼睛702、抬頭顯示提示畫面RH1以及停車塔塔頂間的三角函數關係，並具以調整抬頭顯示器706的投影光束的光路)，以使駕駛者的眼睛702、汽車擋風玻璃上的抬頭顯示提示畫面RH1與停車塔塔頂呈一直線，如此便可使抬頭顯示提示畫面RH1針對停車塔塔頂準確地進行標示，而不會因駕駛者的觀看位置改變、車輛與停車塔間的距離改變或無法得知停車塔的高度而使得抬頭顯示提示畫面RH1的位置偏移，進而使駕駛者誤解抬頭顯示提示畫面RH1所提供的資訊內容，如此便以實境顯示方式可有效地提供駕駛者以最直覺 、最便利 的方式接收提示訊息。

類似地，抬頭顯示提示畫面RH2的顯示位置亦可以類似於抬頭顯示提示畫面RH1的顯示位置調整方式進行調整，在此不再贅述。值得注意的是，上述抬頭顯示提示畫面RH1與RH2的顯示內容並不以圖7實施例為限，其可依據使用者的搜尋設定不同亦或是三維地圖資訊所提供的資訊內容不同而有所不同，例如環境、路況、導航、危險警訊等訊息推播皆可作為抬頭顯示提示畫面的顯示內容。此外，在部分實施例中，抬頭顯示提示畫面可以持續閃爍的方式進行顯示，以吸引駕駛者的注意。

圖8是依照本發明一實施例的超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法，請參照圖8。由上述實施例可知，超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法可至少包括下列步驟。首先，判斷車輛的使用狀態(步驟S802)，其中車輛的使用狀態可例如包括車輛的行駛狀態、車輛的系統配備以及周邊配備的使用狀態。接著，依據車輛的使用狀態控制顯示裝置顯示超寬幅影像畫面，其中超寬幅影像畫面的長寬比大於等於3，超寬幅影像畫面包括至少一抬頭顯示畫面，各抬頭顯示畫面所負責顯示的資訊類型依據車輛的使用狀態動態地被切換，各抬頭顯示畫面內嵌於對應的外框中，各外框由未顯示影像的顯示區域所形成(步驟S804)。顯示裝置可例如為雷射微投影機、液晶顯示器、矽基液晶顯示器、數位光學處理器投影機或微發光二極體顯示器，其中雷射微投影機可例如經由至少一反射鏡投影超寬幅影像畫面，或是不經由反射鏡而直接投影超寬幅影像畫面。詳細來說，步驟S804可包括，先依據車輛的使用狀態自多個影像輸入源選擇至少一影像畫面(步驟S806)，影像輸入源可例如為各種感測器或車輛的周邊裝置等，例如行車記錄器、紅外線攝影機、導航裝置、倒車攝影機，車用主機系統以及與車用主機系統連接的設備等等。接著，將選擇的影像畫面合成為合併畫面(步驟S808)，在部分實施例中，步驟S808可包括依據車輛的使用狀態調整至少一外框的數量、尺寸以及比例，並依據車輛的使用狀態決定各抬頭顯示畫面所負責顯示的資訊類型。然後，依據選擇的影像畫面數量調整合併畫面的比例，以產生預扭曲畫面(步驟S810)，例如沿合併畫面的短邊的延伸方向拉長合併畫面，以降低合併畫面的長寬比，而產生預扭曲畫面。最後，再依據預扭曲畫面控制顯示裝置顯示超寬幅影像畫面(步驟S812)。在部分實施例中，步驟S810可包括依據選擇的影像畫面數量調整超寬幅影像畫面的畫面解析度。例如，可增加雷射微投影機在水平方向上打點的密度，以提高超寬幅影像畫面在水平方向上的解析度，進而改善預扭曲畫面中的每單一畫面在水平方向分割後，水平方向上的光點密度下降，而使得超寬幅影像畫面中單一影像的水平方向解析度下降的問題。此外，在部分實施例中，也可直接顯示步驟S808所產生的合併畫面，而不進行上述的預扭曲畫面處理，此時顯示裝置所顯示的畫面內容將包括合併畫面以及無影像內容的顯示畫面。例如，當顯示裝置以液晶顯示器、矽基液晶顯示器、數位光學處理器投影機或微發光二極體顯示器來實施時，將1/3的顯示區域用來顯示超寬幅影像畫面，而剩餘2/3的顯示區域則不顯示影像內容，避免以全部的顯示區域顯示超寬幅影像畫面時所出現的扭曲失真情形。其中未顯示影像內容的顯示區域可例如位於超寬幅影像畫面的兩長邊側(也就是超寬幅影像畫面的上側與下側)。此外，未顯示影像內容的顯示區域並不限定為全部顯示區域的2/3，例如當選擇用來合成合併畫面的影像畫面數量越多時，未顯示影像內容的顯示區域所占的比例越大。

本發明實施例的超寬幅抬頭顯示系統可顯示超寬幅影像畫面，其中超寬幅影像畫面可分割成多個獨立的抬頭顯示畫面，而具有最佳的畫面比例，並可依據車輛的使用狀態動態地切換各抬頭顯示畫面所負責顯示的資訊類型，如此可充分運用法規限制的可顯示區域，並以直覺的方式提供駕駛者所需的資訊，進而大幅提升行車安全。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍及其均等範圍所界定者為準。

100‧‧‧超寬幅抬頭顯示系統

102‧‧‧顯示裝置

104‧‧‧控制裝置

200‧‧‧超寬幅影像畫面

302‧‧‧光機

702‧‧‧眼睛

704‧‧‧感測裝置

706‧‧‧抬頭顯示器

H1、H2、H3‧‧‧抬頭顯示畫面

F1、F2、F3‧‧‧外框

M1‧‧‧反射鏡

M2‧‧‧凹面鏡

MLA1‧‧‧擴散片

HA1、HA2、HA3‧‧‧抬頭顯示區域

I1~I3‧‧‧影像畫面

I4‧‧‧合併畫面

I5‧‧‧預扭曲畫面

RH1、RH2‧‧‧抬頭顯示提示畫面

S802~S812‧‧‧超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法步驟

圖1是依照本發明一實施例之超寬幅抬頭顯示系統的示意圖。 圖2是依照本發明一實施例之超寬幅影像畫面的示意圖。 圖3是依照本發明一實施例之顯示裝置的示意圖。 圖4是依照本發明一實施例的超寬幅抬頭顯示系統的顯示區域示意圖。 圖5是依照本發明一實施例的超寬幅影像畫面的影像處理的示意圖。 圖6A~6D示依照本發明實施例的超寬幅影像畫面的示意圖。 圖7是依照本發明一實施例的超寬幅抬頭顯示系統顯示擴增實境影像畫面的示意圖。 圖8是依照本發明一實施例的超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法。

Claims (33)

1. 一種超寬幅抬頭顯示系統，適於配置於一車輛內，該超寬幅抬頭顯示系統包括： 一顯示裝置，包括一抬頭顯示器，具有用以顯示畫面的顯示區域；以及 一控制裝置，耦接該顯示裝置，控制該顯示裝置顯示一超寬幅影像畫面，該超寬幅影像畫面包括至少一抬頭顯示畫面，該控制裝置依據該車輛的使用狀態動態地切換各該抬頭顯示畫面所負責顯示的資訊類型，其中各該抬頭顯示畫面內嵌於對應的外框中，各該外框由未顯示影像的該顯示區域所形成。
2. 如申請專利範圍第1項所述的超寬幅抬頭顯示系統，其中該顯示裝置更包括一光學鏡片，將該抬頭顯示器提供的影像光束引導至一駕駛者的眼睛，以形成一虛像畫面。
3. 如申請專利範圍第2項所述的超寬幅抬頭顯示系統，其中該光學透鏡片包括凹面鏡、凸透鏡或平面鏡。
4. 如申請專利範圍第1項所述的超寬幅抬頭顯示系統，其中該控制裝置依據該車輛的使用狀態調整該至少一外框的數量、尺寸以及比例，並依據該車輛的使用狀態決定各該抬頭顯示畫面所負責顯示的資訊類型。
5. 如申請專利範圍第4項所述的超寬幅抬頭顯示系統，其中該車輛的使用狀態包括該車輛的行駛狀態、該車輛的系統配備以及周邊配備的使用狀態。
6. 如申請專利範圍第1項所述的超寬幅抬頭顯示系統，其中該控制裝置依據該車輛的使用狀態自多個影像輸入源選擇至少一影像畫面，將選擇的影像畫面合成為一合併畫面，並控制該顯示裝置顯示該合併畫面。
7. 如申請專利範圍第6項所述的超寬幅抬頭顯示系統，其中該顯示裝置顯示的畫面內容包括該合併畫面以及無影像內容的顯示畫面。
8. 如申請專利範圍第6項所述的超寬幅抬頭顯示系統，其中該控制裝置還依據選擇的影像畫面數量調整該合併畫面的比例，以產生一預扭曲畫面，該控制裝置依據該預扭曲畫面控制該顯示裝置顯示該超寬幅影像畫面。
9. 如申請專利範圍第8項所述的超寬幅抬頭顯示系統，其中該控制裝置還依據選擇的影像畫面數量沿該合併畫面的短邊的延伸方向拉長該合併畫面，以降低該合併畫面的長寬比，而產生該預扭曲畫面。
10. 如申請專利範圍第8項所述的超寬幅抬頭顯示系統，其中該控制裝置更依據選擇的影像畫面數量調整該超寬幅影像畫面的畫面解析度。
11. 如申請專利範圍第10項所述的超寬幅抬頭顯示系統，該顯示裝置包括雷射微投影機，該控制裝置還控制該雷射微投影機增加在水平方向上投射的光點密度，以提高該超寬幅影像畫面在該水平方向上的解析度，而維持該超寬幅影像畫面中各該選擇的影像畫面的解析度。
12. 如申請專利範圍第1項所述的超寬幅抬頭顯示系統，其中該超寬幅影像畫面的長寬比大於3。
13. 如申請專利範圍第1項所述的超寬幅抬頭顯示系統，其中該顯示裝置包括液晶顯示器、矽基液晶顯示器、數位光學處理器投影機或微發光二極體顯示器，該顯示裝置的該顯示區域的一部分顯示該超寬幅影像畫面。
14. 如申請專利範圍第13項所述的超寬幅抬頭顯示系統，該超寬幅影像畫面占該顯示區域的1/3。
15. 如申請專利範圍第13項或第14項所述的超寬幅抬頭顯示系統，該顯示區域包括無影像內容的第一區域與第二區域，該第一區域與該第二區域分別位於該超寬幅影像畫面的第一長邊側與第二長邊側。
16. 如申請專利範圍第11項所述的超寬幅抬頭顯示系統，其中該顯示裝置包括雷射微投影機以及至少一反射鏡，該雷射微投影機經由該至少一反射鏡投影該超寬幅影像畫面。
17. 一種超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法，該超寬幅抬頭顯示系統包括一顯示裝置且適於配置於一車輛內，該顯示裝置具有用以顯示畫面的顯示區域，該超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法包括： 判斷該車輛的使用狀態；以及 依據該車輛的使用狀態控制該顯示裝置顯示一超寬幅影像畫面，其中該超寬幅影像畫面包括至少一抬頭顯示畫面，各該抬頭顯示畫面所負責顯示的資訊類型依據該車輛的使用狀態動態地被切換，各該抬頭顯示畫面內嵌於對應的外框中，各該外框由未顯示影像的該顯示區域所形成。
18. 如申請專利範圍第17項所述的超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法，更包括： 依據該車輛的使用狀態調整該至少一外框的數量、尺寸以及比例，並依據該車輛的使用狀態決定各該抬頭顯示畫面所負責顯示的資訊類型。
19. 如申請專利範圍第18項所述的超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法，其中該車輛的使用狀態包括該車輛的行駛狀態、該車輛的系統配備以及周邊配備的使用狀態。
20. 如申請專利範圍第17項所述的超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法，更包括： 依據該車輛的使用狀態自多個影像輸入源選擇至少一影像畫面； 將選擇的影像畫面合成為一合併畫面；以及 顯示該合併畫面。
21. 如申請專利範圍第20項所述的超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法，其中該顯示裝置顯示的畫面內容包括該合併畫面以及無影像內容的顯示畫面。
22. 如申請專利範圍第20項所述的超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法，還包括： 依據選擇的影像畫面數量調整該合併畫面的比例，以產生一預扭曲畫面；以及 依據該預扭曲畫面控制該顯示裝置顯示該超寬幅影像畫面。
23. 如申請專利範圍第22項所述的超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法，還包括： 依據選擇的影像畫面數量沿該合併畫面的短邊的延伸方向拉長該合併畫面，以降低該合併畫面的長寬比，而產生該預扭曲畫面。
24. 如申請專利範圍第22項所述的超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法，更包括： 依據選擇的影像畫面數量調整該超寬幅影像畫面的畫面解析度。
25. 如申請專利範圍第24項所述的超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法，該顯示裝置包括雷射微投影機，超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法還包括： 控制該雷射微投影機增加在水平方向上投射的光點密度，以提高該超寬幅影像畫面在該水平方向上的解析度，而維持該超寬幅影像畫面中各該選擇的影像畫面的解析度。
26. 如申請專利範圍第17項所述的超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法，其中該超寬幅影像畫面的長寬比大於3。
27. 如申請專利範圍第17項所述的超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法，其中該顯示裝置包括雷射微投影機、液晶顯示器、矽基液晶顯示器、數位光學處理器投影機或微發光二極體顯示器，該顯示裝置的該顯示區域的一部分顯示該超寬幅影像畫面。
28. 如申請專利範圍第27項所述的超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法，該超寬幅影像畫面占該顯示區域的1/3。
29. 如申請專利範圍第27項或第28項所述的超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法，該顯示區域包括無影像內容的第一區域與第二區域，該第一區域與該第二區域分別位於該超寬幅影像畫面的第一長邊側與第二長邊側。
30. 如申請專利範圍第17項所述的超寬幅抬頭顯示系統的顯示方法，其中該顯示裝置包括雷射微投影機，該雷射微投影機經由至少一反射鏡投影該超寬幅影像畫面。
31. 一種超寬幅抬頭顯示系統，適於配置於一車輛內，該超寬幅抬頭顯示系統包括： 一顯示裝置，包括一抬頭顯示器；以及 一控制裝置，耦接該顯示裝置，控制該顯示裝置顯示一超寬幅影像畫面以及一擴增實境影像畫面，該超寬幅影像畫面包括至少一抬頭顯示畫面，該控制裝置依據該車輛的使用狀態動態地切換各該抬頭顯示畫面所負責顯示的資訊類型，其中各該抬頭顯示畫面內嵌於對應的外框中，各該外框由未顯示影像的顯示區域所形成，該擴增實境影像畫面包括至少一抬頭顯示提示畫面，該控制裝置依據一全球定位系統資訊、一三維地圖資訊以及該車輛的駕駛者的眼睛的位置調整該抬頭顯示提示畫面的顯示位置，以使該駕駛者的眼睛、該抬頭顯示提示畫面與一提示目標呈一直線。
32. 如申請專利範圍第31項所述的超寬幅抬頭顯示系統，其中該顯示裝置更包括一光學鏡片，將該抬頭顯示器提供的影像光束引導至該駕駛者的眼睛，以形成一虛像畫面。
33. 如申請專利範圍第32項所述的超寬幅抬頭顯示系統，其中該光學鏡片包括凹面鏡、凸透鏡或平面鏡。