TW202238216A

TW202238216A - 抬頭顯示系統

Info

Publication number: TW202238216A
Application number: TW111110641A
Authority: TW
Inventors: 黃昱嘉; 蔡宗翰; 丁景隆
Original assignee: 群創光電股份有限公司
Priority date: 2021-03-23
Filing date: 2022-03-22
Publication date: 2022-10-01
Also published as: EP4063938A1; US20220308346A1; CN115113394A

Abstract

一種抬頭顯示系統，用於具有擋風玻璃的車輛。抬頭顯示系統包括第一影像產生裝置以及光學系統。第一影像產生裝置用以提供第一光。光學系統用以反射第一光。在第一影像產生裝置與光學系統之間的第一距離大於在光學系統與擋風玻璃之間的第二距離。

Description

抬頭顯示系統

本發明是有關於一種顯示系統，且特別是有關於一種抬頭顯示系統。

抬頭顯示器與擴增實境(Augmented Reality，AR)技術結合時，有將顯示資訊成像在遠處的需求，例如將顯示資訊成像在道路上，讓駕駛者在不改變視線的情況下能同時看到顯示資訊以及道路狀況。為了將顯示資訊成像在遠處，需要增加抬頭顯示系統的光路徑長度。然而，車輛空間有限，抬頭顯示器只能設置在有限的空間內。此外，以多個反射光學元件來增加光路徑長度，會造成體積、成本的增加。

本揭露提供一種抬頭顯示系統，其可滿足將顯示資訊成像在遠處的需求。

根據本揭露的一實施例，抬頭顯示系統可用於具有擋風玻璃的車輛。抬頭顯示系統包括第一影像產生裝置以及光學系統。第一影像產生裝置用以提供第一光。光學系統用以反射第一光。在第一影像產生裝置與光學系統之間的第一距離大於在光學系統與擋風玻璃之間的第二距離。

根據本揭露的另一實施例，抬頭顯示系統可用於具有擋風玻璃以及自所述擋風玻璃遠離延伸的容置空間的車輛。抬頭顯示系統包括第一影像產生裝置以及光學系統。第一影像產生裝置用以提供第一光。光學系統用以反射第一光。第一影像產生裝置設置在容置空間中。

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。

通過參考以下的詳細描述並同時結合附圖可以理解本揭露。須注意的是，為了使讀者能容易瞭解及圖式的簡潔，本揭露中的多張圖式只繪出電子裝置/顯示裝置的一部分，且圖式中的特定元件並非依照實際比例繪圖。此外，圖中各元件的數量及尺寸僅作為示意，並非用來限制本揭露的範圍。舉例來說，為了清楚起見，各膜層、區域或結構的相對尺寸、厚度及位置可能縮小或放大。

本揭露通篇說明書與後附的申請專利範圍中會使用某些詞彙來指稱特定元件。本領域具有通常知識者應理解，電子設備製造商可能會以不同的名稱來指稱相同的元件。本文並不意在區分那些功能相同但名稱不同的元件。在下文說明書與申請專利範圍中，“具有”與“包括”等詞為開放式詞語，因此其應被解釋為“包括但不限定為…”之意。

本文中所提到的方向用語，例如：“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而並非用來限制本揭露。應了解到，當元件或膜層被稱為設置在另一個元件或膜層“上”或“連接”另一個元件或膜層時，所述元件或膜層可以直接在所述另一元件或膜層上或直接連接到所述另一元件或膜層，或者兩者之間存在有***的元件或膜層(非直接情況)。相反地，當元件或膜層被稱為“直接”在另一個元件或膜層“上”或“直接連接”另一個元件或膜層時，兩者之間不存在有***的元件或膜層。

本文中所提到的術語“大約”、“等於”、“相等”、“相同”、“實質上”或“大致上”通常代表落在給定數值或範圍的10%範圍內，或代表落在給定數值或範圍的5%、3%、2%、1%或0.5%範圍內。此外，用語“給定範圍為第一數值至第二數值”、“給定範圍落在第一數值至第二數值的範圍內”表示所述給定範圍包含第一數值、第二數值以及它們之間的其它數值。

在本揭露一些實施例中，關於接合、連接之用語例如“連接”、“互連”等，除非特別定義，否則可指兩個結構係直接接觸，或者亦可指兩個結構並非直接接觸，其中有其它結構設於此兩個結構之間。關於接合、連接之用語亦可包括兩個結構都可移動，或者兩個結構都固定的情況。此外，用語“電性連接”、“耦接”包含任何直接及間接的電性連接手段。

在下述實施例中，相同或相似的元件將採用相同或相似的標號，且將省略其贅述。此外，不同實施例中的特徵只要不違背發明精神或相衝突，均可任意混合搭配使用，且依本說明書或申請專利範圍所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本揭露涵蓋的範圍內。另外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名不同的元件或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限，也並非用以限定元件的製造順序或設置順序。

圖1是根據本揭露的第一實施例的抬頭顯示系統的局部剖面示意圖。圖2是圖1中第一影像產生裝置的***示意圖。圖3至圖7分別是根據本揭露的第二實施例至第六實施例的抬頭顯示系統的局部剖面示意圖。圖8是第六實施例的抬頭顯示系統的方塊示意圖。圖9至圖12分別是根據本揭露的第七實施例至第十實施例的抬頭顯示系統的局部俯視示意圖。圖13及圖14分別是根據本揭露的第十一實施例至第十二實施例的抬頭顯示系統的局部剖面示意圖。

在本揭露的實施例中，抬頭顯示系統可用於具有擋風玻璃以及自擋風玻璃遠離延伸的容置空間的車輛。車輛的種類不加以限制。就動力來說，車輛可以是油車(如汽油車或柴油車)、油電混合車或電動車，但不以此為限。電動車可具有較油車以及油電混合車更多的容置空間。就外觀或功能來說，車輛可以是轎車、休旅車、跑車、貨車、公車、軍車、賽車、特種車、工程車或露營車，但不以此為限。

抬頭顯示系統可用以將帶有顯示資訊的光投射至擋風玻璃上，光經由擋風玻璃的反射而傳遞至駕駛者的眼中，讓駕駛者在其前面看到對應顯示資訊的放大虛像。在圖1、圖3至圖7、圖9至圖14中，為了顯示抬頭顯示系統、車輛2以及駕駛者3的相對關係，除了繪示出車輛2的擋風玻璃20以及容置空間21之外，還示意性繪示出車輛2的一個或多個物件，如車頭燈22、前輪23、儀表板24、方向盤25、座位26以及後輪27等。但應理解，車輛2的種類、外觀、內裝(包括車輛內的物件)等可根據需求改變，而不以附圖所示的為限。

請參照圖1，抬頭顯示系統1可包括第一影像產生裝置10以及光學系統11，但不以此為限。抬頭顯示系統1可根據需求而增加或減少一個或多個元件。

第一影像產生裝置10用以提供第一光L1。舉例來說，第一影像產生裝置10可包括液晶顯示器(liquid crystal)、發光二極體顯示器(light emitting diode，LED)、螢光顯示器（fluorescence）、磷光顯示器（phosphor）、數位化光處理(Digital Light Processing，DLP)投影機、矽基液晶(Liquid Crystal On Silicon，LCoS)顯示器、雷射掃描系統或前述之任意排列組合，但不以此為限。液晶顯示器可包括薄膜電晶體顯示器，但不以此為限。數位化光處理投影機可包括數位微鏡顯示器(Digital Micromirror Device，DMD)，但不以此為限。發光二極體可例如包括有機發光二極體(organic light emitting diode，OLED)、無機發光二極體(inorganic light-emitting diode)、次毫米發光二極體(mini LED)、微發光二極體(micro LED)或量子點(quantum dot，QD)發光二極體(QLED、QDLED)或其他適合之材料或上述的任意排列組合，但不以此為限。此外，影像產生裝置的外型可為矩形、圓形、多邊形、具有彎曲邊緣的形狀或其他適合的形狀。

請參照圖2，在一些實施例中，第一影像產生裝置10可包括光源100、第一光調製器101、顯示面板102以及第二光調製器103，但不以此為限。第一影像產生裝置10可根據需求而增加或減少一個或多個元件。

光源100可用以提供照明光L0，且光源100的種類不加以限制。舉例來說，光源100可包括直下式光源或側邊入光式光源，但不以此為限。在一些實施例中，雖然圖未繪示，光源100可包括電路板、發光元件以及散熱器(heat sink)，但不以此為限。光源100可根據需求而增加或減少一個或多個元件。發光元件可包括發光二極體(Light Emitting Diode，LED)，發光二極體可例如包括次毫米發光二極體(mini LED)或微發光二極體(micro LED)，但不以此為限。

第一光調製器101設置在來自光源100的照明光L0的傳遞路徑上且位於光源100以及顯示面板102之間。舉例來說，傳遞路徑可為光源100、第一光調製器與顯示面板102沿著一方向D設置，光源100朝向顯示面板102發出一道照明光L0，也就是說，照明光L0實質上沿著方向D前進。值得注意的是，上述照明光L0示意為部分的光路徑，只要符合傳遞路徑的光線都可屬於本案所指的光線的範疇。

第一光調製器101設置在照明光L0朝向顯示面板102前進的路徑上，藉此第一光調製器101可用以對照明光L0的光學參數(如均勻性、準直性等)進行調製。照明光L0通過第一光調製器101形成中繼調製光L1’，使得中繼調製光L1’可具有比照明光L0更好的均勻性或準直性等，但不以此為限。舉例來說，第一光調製器101可包括一個或多個中繼光學元件(relay optical element)，如一個或多個準直器、一個或多個透鏡一個或多個稜鏡、一個或多個擴散片及/或一個或多個聚光元件，但不以此為限。在本文中，第一光調製器101泛指實質上維持光的傳遞方向的光學元件。

舉例來說，從光源100發出的照明光L0在通過中繼光學元件之前實質上沿方向D傳遞，而照明光L0在通過中繼光學元件之後形成中繼調製光L1’，其中，中繼調製光L1’仍維持朝方向D傳遞，即通過中繼光學元件之前的照明光L0以及通過中繼光學元件之後的中繼調製光L1’維持實質上一致的光傳遞方向。在一些實施例中，雖然圖未繪示，第一光調製器101可包括從光源100到顯示面板102依序排列的聚光透鏡以及擴散片，但不以此為限。第一光調製器101可根據需求而增加或減少一個或多個元件。

顯示面板102設置在來自第一光調製器101的中繼調製光L1’的傳遞路徑上且位於第一光調製器101以及第二光調製器103之間。顯示面板102可用以將中繼調製光L1’轉換成帶有顯示資訊(包括色彩及/或灰階)的影像光L1’’。舉例來說，顯示面板102可包括非自發光顯示面板，如液晶顯示面板，但不以此為限。在一些實施例中，雖然圖未繪示，顯示面板102，顯示面板102可包括從第一光調製器101到第二光調製器103依序排列的下偏光片、工作面板以及上偏光片，其中工作面板可例如包括陣列基板(如TFT基板)、液晶層跟彩色濾光(color filter，CF)基板，或者，工作面板可例如包括彩色濾光陣列(color filter on array，COA)基板與液晶層，但不以此為限。顯示面板102可根據需求而增加或減少一個或多個元件。

第二光調製器103設置在來自顯示面板102的影像光L1’’的傳遞路徑上且可用以對影像光L1’’的光學參數(如均勻性、準直性等)進行調製，以形成第一光L1。舉例來說，第二光調製器103可包括一個或多個中繼光學元件，如一個或多個準直器、一個或多個稜鏡片及/或一個或多個分光元件，但不以此為限。在一些實施例中，雖然圖未繪示，第二光調製器103可包括依序排列的凸透鏡、凹透鏡、聚光透鏡、稜鏡片、擴散片以及分光元件，但不以此為限。第二光調製器103可根據需求而增加或減少一個或多個元件。在一些實施例，可以選擇性的省略第二光調製器103，但不以此為限。換句話說，影像光L1’’以及第一光L1同為帶有顯示資訊(包括色彩及/或灰階)的影像光，其中，照明光L0以及中繼調製光L1’為未帶有顯示資訊的照明光。在一些實施例中，影像光L1’’通過第二光調製器103形成第一光L1，使得第一光L1可具有比影像光L1’’更好的均勻性或準直性等，但不以此為限。

請參照圖1，第一影像產生裝置10設置在車輛2中。在一些實施例中，第一影像產生裝置10可設置在自擋風玻璃20遠離延伸的容置空間21中。在本文中，擋風玻璃20前面也就是駕駛者於車輛內透過擋風玻璃20觀賞的方向；位於擋風玻璃20前方，且與擋風玻璃20之間有最大距離的位置即為車頭C1；相對於車頭C1，與擋風玻璃20之間有最大距離的位置即為車尾C2，車頭C1與車尾C2的連線方向稱作前後方DY。在本實施例中，車頭C1與擋風玻璃20之間的空間即為容置空間21；車尾C2與擋風玻璃20之間的空間即為容置空間21’。

此外，座位26朝車頂C3的方向稱作上方，座位26朝車底C4的方向稱作下方，車頂C3與車底C4的連線方向稱作上下方DZ。另外，駕駛者兩側車門的連線方向稱作DX方向(參照圖9至圖12)。其中，上下方DZ的連線方向、前後方DY的連線方向與DX方向互相垂直。在一些實施例中，第一影像產生裝置10可設置鄰近車頭C1的位置，詳細而言，第一影像產生裝置10設置在車頭燈22與前輪23之間，但不以此為限。

在其他實施例中，第一影像產生裝置10可設置在車尾C2或其他任何合適的位置。本文所指遠離即表示對於一元件之間的距離越來越大。

光學系統11可用以反射第一光L1。具體地，光學系統11可設計為改變第一光L1的傳遞方向，使第一光L1投射至擋風玻璃20上並被擋風玻璃20反射至駕駛者3的眼中。

以圖1為例，來自第一影像產生裝置10的第一光L1例如朝車尾方向傳遞，光學系統11可設計為藉由至少一次反射，或者藉由至少一次反射以及至少一次折射，而改變第一光L1的傳遞方向，使第一光L1朝擋風玻璃20傳遞。舉例來說，光學系統11可包括一個或多個反射元件。其中反射元件可例如為平面鏡、曲面鏡、非球面鏡或分光鏡，但不以此為限。在一些實施例中，如圖1所示，光學系統11可包括反射元件110以及反射元件111，但不以此為限。光學系統11可根據需求而增加或減少一個或多個元件。

反射元件110設置在來自第一影像產生裝置10的第一光L1的傳遞路徑上且位於第一影像產生裝置10以及反射元件111之間。舉例來說，反射元件110可為平面鏡，但不以此為限。

反射元件111設置在被反射元件110反射的第一光L1的傳遞路徑上且位於反射元件110以及擋風玻璃20之間。舉例來說，反射元件111可為曲面鏡，但不以此為限。

在圖1的架構下，來自第一影像產生裝置10的第一光L1依序經由反射元件110、反射元件111以及擋風玻璃20的反射而傳遞至駕駛者3的眼中，讓駕駛者3在其前面方看到對應顯示資訊的放大虛像IM1。也就是說，顯示資訊的放大虛像IM1可成像於擋風玻璃20前面道路上或者擋風玻璃20前面的容置空間21上，可例如是擋風玻璃20前面的車殼上、或者引擎蓋上，但不以此為限。車輛行進的狀況下，使駕駛者3可透過擋風玻璃20看到對應顯示資訊的放大虛像IM1，並同時可以看到車輛外的路況。在一些實施例中，可透過增加在第一影像產生裝置10與光學系統11之間的第一距離D1來增加虛像距離，如距離DIM1。在此設計下，在第一影像產生裝置10與光學系統11之間的第一距離D1例如大於在光學系統11與擋風玻璃20之間的第二距離D2。第一距離D1可例如是在剖視下第一影像產生裝置10的最後出光面(如上偏光片的外表面)至光學系統11的入光處的光學元件(如圖1的反射元件110)的距離。第二距離D2可例如是在剖視下光學系統11的出光處的光學元件(如圖1的反射元件111)至擋風玻璃20的距離。依據產品狀況可選擇合適的量測方式，但不以此為限。

舉例來說，在實際量測第一距離D1及/或第二距離D2時，可從第一影像產生裝置10輸出影像圖案，並利用其他物件來確定影像位置及/或影像的中心點。第一距離D1定義為第一影像產生裝置10的最後出光面(如上偏光片的外表面)上的影像圖案的中心點至光學系統11的入光處的光學元件(如圖1的反射元件110)上的影像圖案的中心點的最小連線距離。舉例來說，可將一張白紙設置在第一影像產生裝置10的最後出光面上，且將另一張白紙設置在光學系統11的入光處的光學元件(如圖1的反射元件110)上，當第一影像產生裝置10輸出矩形影像圖案時，設置在覆蓋於第一影像產生裝置10的白紙可得一矩形影像圖案，且設置在覆蓋於反射元件110上白紙亦可得另一矩形影像圖案，取第一影像產生裝置10上白紙的矩形影像圖案中心點至反射元件110上白紙的矩形影像圖案中心點的最小連線距離即為第一距離D1。同理，第二距離D2定義為光學系統11的出光處的光學元件(如圖1的反射元件111)上的矩形影像圖案的中心點至擋風玻璃20上的矩形影像圖案的中心點的距離。在本實施例中，影像圖案可為矩形圖案或其他不規則形狀，但不以為限，而影像圖案的中心點可為圍出影像圖案的最大四邊形的中心點。

考量到車輛2行進間可能晃動而造成光學元件的位移，導致放大虛像IM1的位置跟著偏移。在一些實施例中，可藉由幾何光學透鏡成像原理，設計合理的第一距離D1與第二距離D2比值，可例如第一距離D1與第二距離D2的比值大於或等於1且小於或等於20，即1≦D1/D2≦20，讓駕駛者較不易感受到成像位置的變化，例如在第一影像產生裝置10與光學系統11之間產生1毫米(mm)的位移下，成像焦距變化仍可維持在10公尺(m)以內。在本揭露實施例中，可使用光學顯微鏡(optical microscopy，OM)、橢圓測厚儀、紅外線測距儀或其它合適的方式量測各元件的寬度、厚度、高度或面積、或元件之間的距離或間距。詳細而言，根據一些實施例，可使用紅外線測距儀量測各元件的寬度、厚度、高度或面積、或元件之間的距離或間距。

請參照圖3，抬頭顯示系統1A與圖1的抬頭顯示系統1的主要差異說明如下。在抬頭顯示系統1A中，光學系統11A還包括反射元件112。反射元件112設置在被反射元件110反射的第一光L1的傳遞路徑上且位於反射元件110以及反射元件111之間。反射元件112可包括平面鏡、曲面鏡或分光鏡，但不以此為限。在圖3中，反射元件112例如為平面鏡，但不以此為限。

請參照圖4，抬頭顯示系統1B與圖1的抬頭顯示系統1的主要差異說明如下。抬頭顯示系統1B還包括第二影像產生裝置12。第二影像產生裝置12用以向光學系統11提供第二光L2。舉例來說，第二影像產生裝置12可包括液晶顯示器、數位化光處理投影機、矽基液晶顯示器或雷射掃描系統，但不以此為限。第二影像產生裝置12所包括的元件以及元件間的相對關係可參照第一影像產生裝置10的描述，於此不再重述。

第二影像產生裝置12設置在車輛2中。在一些實施例中，第二影像產生裝置12也可設置在自擋風玻璃20遠離延伸的容置空間21中。在一些實施例中，第二影像產生裝置12也可設置在鄰近車頭的位置，例如設置在車頭燈22與前輪23之間，其中第二影像產生裝置12與第一影像產生裝置10設置在不同位置，例如在上下方DZ上第二影像產生裝置12與第一影像產生裝置10部分重疊，但不以此為限。在其他實施例中，第二影像產生裝置12可設置在車底、車後或其他任何合適的位置。

在一些實施例中，如圖4所示，第二影像產生裝置12的第二光L2也可藉由光學系統11中的反射元件110以及反射元件111傳遞至擋風玻璃20，傳遞至擋風玻璃20的第二光L2經由擋風玻璃20的反射傳遞至駕駛者3的眼中，讓駕駛者3在其前面看到對應顯示資訊的放大虛像IM2。由於光學系統11可以不用額外設置用於將第二影像產生裝置12的第二光L2傳遞至擋風玻璃20的光學元件，因此可節省車輛2中用來容置光學系統11的空間。然而，在其他未繪示的實施例中，第二影像產生裝置12的第二光L2以及第一影像產生裝置10的第一光L1也可藉由光學系統11中不同的光學元件傳遞至擋風玻璃20。

在一些實施例中，也可透過增加在第二影像產生裝置12與光學系統11之間的第三距離D3來增加虛像距離，如距離DIM2。此外，還可使第三距離D3不同於第一距離D1，使放大虛像IM1以及放大虛像IM2具有不同景深。舉例來說，在第二影像產生裝置12與光學系統11之間的第三距離D3可大於第二距離D2且小於第一距離D1。如此，放大虛像IM1可具有大於放大虛像IM2的景深。放大虛像IM1以及放大虛像IM2例如包括不同的顯示資訊。舉例來說，放大虛像IM1可成像在道路上且顯示地標或路名等資訊，而放大虛像IM2可成像在放大虛像IM1以及駕駛者3之間(例如是擋風玻璃20前面的車殼上、或者引擎蓋上)且顯示車速、剩餘油量或氣溫等資訊，但不以此為限。或者，第二影像產生裝置12可鄰近第一影像產生裝置11設置，使得放大虛像IM2與放大虛像IM1具有相同景深，但不以此為限。

在其他實施例中，光學系統11可替換成圖3的光學系統11A。或者，光學系統11可根據需求而增加或減少一個或多個元件。

請參照圖5，抬頭顯示系統1C與圖4的抬頭顯示系統1B的主要差異說明如下。在抬頭顯示系統1C中，第二影像產生裝置12例如設置在前輪23以及儀表板24之間。本揭露所指“之間”可例如在同一視角下，至少部分的A元件設置在元件B與元件C間，其中元件A、元件B與元件C並不限制於同一連線上。然而，第二影像產生裝置12在車輛2中的位置可根據需求改變，而不以附圖所顯示的為限。

請參照圖6，抬頭顯示系統1D與圖1的抬頭顯示系統1的主要差異說明如下。抬頭顯示系統1D還包括導光結構13，其中第一光L1經由導光結構13而從第一影像產生裝置10到達光學系統11。舉例來說，導光結構13可用以減少雜散光的干擾，例如可減少來自外部的環境光干擾，或者可用以遮蔽灰塵以減少因灰塵將光散射所造成的光損耗。在一些實施例中，導光結構13可包括光纖或者由遮光材料(如吸光材料或反光材料)製成的中空管、中空盒，或是抬頭顯示器光學系統的外殼(未繪於圖中)之延伸部份。圖6繪示第一影像產生裝置10設置在導光結構13中，且從第一影像產生裝置10傳遞至光學系統11的反射元件110的第一光L1的傳遞路徑的一部分位於導光結構13中。

在其他未繪示的實施例中，光學系統11可替換成圖3的光學系統11A。或者，光學系統11可根據需求而增加或減少一個或多個元件。雖然未繪示，抬頭顯示系統1D也可進一步包括圖4或圖5的第二影像產生裝置12及/或包括第二影像產生裝置12以及第二光L2的傳遞路徑的一部分的另一個導光結構。或者第一影像產生裝置10以及第二影像產生裝置12可共同設置在導光結構13中。

請參照圖7，抬頭顯示系統1E與圖1的抬頭顯示系統1的主要差異說明如下。抬頭顯示系統1E還包括外部感測器14以及內部感測器15。外部感測器14設置在車輛2的外部。舉例來說，外部感測器14可設置於車頭燈22上，也就是說，外部感測器14可直接接觸車頭燈22設置，以偵測外部資訊，如道路資訊或外部光強度等，但不以此為限。外部感測器14可包括紅外光相機，但不以此為限。在一些實施例(未繪示)，外部感測器14可不直接接觸車頭燈22設置，例如外部感測器14可設置在相鄰兩車頭燈22之間，但不以此為限。內部感測器15設置在車輛2的內部。舉例來說，內部感測器15可設置於儀表板24上，也就是說，內部感測器15可直接接觸儀表板24設置，以感測駕駛者3的資訊，如視線或眼睛高度等，但不以此為限。在一些實施例(未繪示)，內部感測器15可不直接接觸儀表板24設置，例如內部感測器15可設置在擋風玻璃20上，但不以此為限。

請參照圖8，抬頭顯示系統1E還可包括處理器16。處理器16電耦接於第一影像產生裝置10、外部感測器14以及內部感測器15，且處理器16可根據外部感測器14以及內部感測器15所接收的資訊，來控制第一影像產生裝置10。舉例來說，處理器16可接收外部感測器14所感測到的道路資訊或外部光強度等資訊及/或內部感測器15所感測到的駕駛者3的視線或眼睛高度等資訊，第一影像產生裝置10可根據處理器16的資訊，進而調整放大虛像IM1的亮度或位置。

在其他未繪示的實施例中，光學系統11可替換成圖3的光學系統11A。或者，光學系統11可根據需求而增加或減少一個或多個元件。雖然未繪示，抬頭顯示系統1E也可進一步包括圖4或圖5的第二影像產生裝置12及/或圖6所示的一個或多個導光結構13。

在一些實施例中，當從車頂往車底觀看，如圖9所示，第一影像產生裝置10可設置在車輛2的容置空間21中且鄰近車頭燈22，且光學系統11B可設置在擋風玻璃20的下方。光學系統11B可包括反射元件R1，反射元件R1可包括平面鏡、曲面鏡或分光鏡，但不以此為限。應理解，第一影像產生裝置10以及光學系統11在車輛2中的位置或是光學系統11B中反射元件的數量可根據需求改變。如圖10所示，第一影像產生裝置10也可設置在車輛2的容置空間21中且鄰近車頭燈22’設置，其中車頭燈22與駕駛者之間的最小距離小於車頭燈22’與駕駛者之間的最小距離。

另外，在一些實施例中，光學系統可進一步包括設置在容置空間21中的反射元件R2。如圖11所示，光學系統11C可包括設置在擋風玻璃20下方的反射元件R1以及設置在容置空間21中的反射元件R2。反射元件R2可包括平面鏡、曲面鏡或分光鏡，但不以此為限。在圖11中，反射元件R2以及第一影像產生裝置10皆鄰近車頭設置，且反射元件R2以及第一影像產生裝置10例如沿著DX方向上排列，也就是說，反射元件R2以及第一影像產生裝置10的其中一者鄰近車頭燈22設置時，另一者可鄰近車頭燈22’設置。然而，第一影像產生裝置10以及反射元件R2的相對關係可根據需求改變。如圖12所示，第一影像產生裝置10可位於反射元件R2與擋風玻璃20之間。

請參照圖13，抬頭顯示系統1F與圖1的抬頭顯示系統1的主要差異說明如下。在抬頭顯示系統1F中，第一影像產生裝置10例如設置在下方，例如第一影像產生裝置10設置在座位26與車底之間，但不以此為限。此外，光學系統11F還包括反射元件112以及反射元件113。反射元件112設置在被反射元件110反射的第一光L1的傳遞路徑上且位於反射元件110以及反射元件113之間。反射元件113設置在被反射元件112反射的第一光L1的傳遞路徑上且位於反射元件112以及反射元件111之間。反射元件112或反射元件113可包括平面鏡、曲面鏡或分光鏡，但不以此為限。在圖3中，反射元件112以及反射元件113例如為平面鏡，但不以此為限。

在其他未繪示的實施例中，光學系統11F可根據需求而增加或減少一個或多個元件。雖然未繪示，抬頭顯示系統1F也可進一步包括圖4或圖5的第二影像產生裝置12及/或圖6所示的一個或多個導光結構13。

請參照圖14，抬頭顯示系統1G與圖13的抬頭顯示系統1F的主要差異說明如下。在抬頭顯示系統1G中，第一影像產生裝置10例如設置在鄰近車尾的位置，例如第一影像產生裝置10可設置在後輪27與車尾之間，但不以此為限。此外，反射元件110例如設置在座位26的下方。然而，第一影像產生裝置10以及光學系統11F中各反射元件的位置可根據需求改變，而不以附圖所顯示的為限。

綜上所述，在本揭露的實施例中，可透過增加在第一影像產生裝置與光學系統之間的第一距離來增加虛像距離，藉此滿足將顯示資訊成像在遠處的需求。在一些實施例中，可透過第二影像產生裝置的設置，來提供具有不同景深的虛像。在一些實施例中，可透過導光結構的設置，以減少內部或外部雜散光的干擾，或者遮蔽灰塵以減少因灰塵將光散射所造成的光損耗。

以上各實施例僅用以說明本揭露的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本揭露進行了詳細的說明，本領域具有通常知識者應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本揭露各實施例技術方案的範圍。

雖然本揭露的實施例及其優點已揭露如上，但應該瞭解的是，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾，且各實施例間的特徵可任意互相混合替換而成其他新實施例。此外，本揭露之保護範圍並未侷限於說明書內所述特定實施例中的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，任何所屬技術領域中具有通常知識者可從本揭露揭示內容中理解現行或未來所發展出的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，只要可以在此處所述實施例中實施大抵相同功能或獲得大抵相同結果皆可根據本揭露使用。因此，本揭露的保護範圍包括上述製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟。另外，每一請求項構成個別的實施例，且本揭露之保護範圍也包括各個請求項及實施例的組合。本揭露之保護範圍當視隨附之申請專利範圍所界定者為準。

1、1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G:抬頭顯示系統 2:車輛 3:駕駛者 10:第一影像產生裝置 11、11A、11B、11C、11F:光學系統 12:第二影像產生裝置 13:導光結構 14:外部感測器 15:內部感測器 16:處理器 20:擋風玻璃 21、21’:容置空間 22、22’:車頭燈 23:前輪 24:儀表板 25:方向盤 26:座位 27:後輪 100:光源 101:第一光調製器 102:顯示面板 103:第二光調製器 110、111、112、113、R1、R2:反射元件 C1:車頭 C2:車尾 C3:車頂 C4:車底 D:方向 D1:第一距離 D2:第二距離 D3:第三距離 DIM1、DIM2:距離 DX:方向 DY:前後方 DZ:上下方 L0:照明光 L1:第一光 L1’:中繼調製光 L1’’:影像光 L2:第二光 IM1、IM2:放大虛像

1:抬頭顯示系統

2:車輛

3:駕駛者

10:第一影像產生裝置

11:光學系統

20:擋風玻璃

21、21’:容置空間

22:車頭燈

23:前輪

24:儀表板

25:方向盤

26:座位

27:後輪

110、111:反射元件

C1:車頭

C2:車尾

C3:車頂

C4:車底

D1:第一距離

D2:第二距離

DIM1:距離

DY:前後方

DZ:上下方

L1:第一光

IM1:放大虛像

Claims

一種抬頭顯示系統，用於具有擋風玻璃的車輛，所述抬頭顯示系統包括：第一影像產生裝置，用以提供第一光；以及光學系統，用以反射所述第一光；其中在所述第一影像產生裝置與所述光學系統之間的第一距離大於在所述光學系統與所述擋風玻璃之間的第二距離。
如請求項1所述的抬頭顯示系統，其中所述第一距離與所述第二距離的比值大於或等於1且小於或等於20。
如請求項1所述的抬頭顯示系統，還包括：第二影像產生裝置，用以向所述光學系統提供第二光；其中在所述第二影像產生裝置與所述光學系統之間的第三距離大於所述第二距離且小於所述第一距離。
如請求項1所述的抬頭顯示系統，還包括：導光結構，其中所述第一光經由所述導光結構而從所述第一影像產生裝置到達所述光學系統。
如請求項1所述的抬頭顯示系統，其中所述車輛具有容置空間，且所述容置空間自所述擋風玻璃遠離延伸。
如請求項5所述的抬頭顯示系統，其中所述第一影像產生裝置設置在所述容置空間中。
一種抬頭顯示系統，用於具有擋風玻璃以及自所述擋風玻璃遠離延伸的容置空間的車輛，所述抬頭顯示系統包括：第一影像產生裝置，用以提供第一光；以及光學系統，用以反射所述第一光；其中所述第一影像產生裝置設置在所述容置空間中。
如請求項7所述的抬頭顯示系統，其中在所述第一影像產生裝置與所述光學系統之間的第一距離大於在所述光學系統與所述擋風玻璃之間的第二距離，且所述第一距離與所述第二距離的比值大於或等於1且小於或等於20。
如請求項7所述的抬頭顯示系統，其中所述容置空間設置在所述擋風玻璃的前面。