TWI355510B - Head-up display for vehicles - Google Patents

Description

1355510 100年7月29日修正替換頁 特別是關於一種車用抬頭 九、發明說明： :。 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種抬頭顯示器 顯示器。 【先前技術】 傳統上’投影機(projector)常被使用於會議、商業簡報及 教育訓練。近年來，成像模組與顯示器的技術突飛猛進，例 ® 如液晶顯示投影機、數位光學處理投影機（Digital Light

Processing，DLP)或矽上液晶投影機（Liquid Crystal ⑽ smc〇n， LCOS)專等，所以結合成像模組與顯示器的產品逐漸應用於 各式各樣的領域，例如家庭劇院、頭盔顯示器、小型便攜式顯 不器及抬頭顯示器(Head-Up Display，HUD)等。 習知之投影顯示器通常是投影於具散射反射(diffUsive reflection) 特性之反射面或屏幕，所以其應用受到侷限。 抬頭顯示器起源於航空技術，而習知之航空用抬頭顯示器結構 Φ 非常複雜，體積龐大，且設定位置與放大率固定，無法調整，價格也 相當昂貴》 隨著科技的進步，目前抬頭顯示器已逐漸普及於汽車應用，但 習知之車用抬頭顯示器以直視型顯示器為影像源，亮度較低。 【發明内容】 為解決上述問題，本發明目的之一係提供一種車用抬頭 顯示益’其包括一導光管(lightguide)，可使來自光源之入射光照射至 影像面板(image panel)之光損失較小且具較高之方向性，所以觀看者 5 100年7月29日修正替換頁 看到的影像亮度較強；並且可使來自光源的入射光均勻照射至影像面 板’所以觀看者看到的影像亮度較均勻，影像品質較佳。 本發明目的之一係提供一種車用抬頭顯示器，其包括一散 射片（diffusive film) ’用以使光源的入射光均勻照射至影像面板。 ，本發明目的之一係提供一種車用抬頭顯示器，其包括一成 像光學模組，用以使成像系統的設計更具效率與彈性，可藉由 移鸯?或調變成像光學模組來調整影像之放大率。 本發明目的之一係提供一種車用抬頭顯示器，其包括一可 控制光圈（controllable diaphragm)，用以調整影像之亮度。 纪本發明目的之一係提供一種車用抬頭顯示器，其包括單一 影像面板及多組分離之光源與導光管以增加成像系統的設計彈 性。 北#本發明目的之—係提供一種車用抬頭顯示器，其包括以一 背光模組照明部分影像面板而為直型顯示影像，而部分面板則仍以 光源與導光管照亮後以虛像成像，用以增加成像系統的設計彈性 與應用領域。 本發明目的之一係提供一種車用抬頭顯示器，盆採用反射 式_邮_影像面板，且其包括一分光器_er)，藉由分光 器把影像面板上之景彡像投射至具有至少料鏡面反射㈣咖 reflection)特性之一表面以虛像成像。 本眘明目的之一係提供一種車用抬頭顯示器，可應用於車 輛任何具鏡面或部分鏡面反射之表面，例如前擋風破璃、後撞風玻璃、 照後鏡、後視鏡或-可控制其升起及蓋下之具至少部分鏡面反射性 的透明板。 . . 、 因此，本發明之車用抬頭顯示器的功效包括·· I 置之成本；2.提高錄数之亮度等絲錄；3.減少成像裝置之t 7月29日修正替換頁 像裝置之放綱職；5.增加成像裝置 領域。 *可設汁成複合型裝置；及6·增加成像裝置之應用 為了達到上述目的，本發明一實施例之.車用抬頭顯示器， 包括.至少一光源；至少一導光管，其設於光源前方，兑中導光 管為3變型錐體’其—出光面的面積大於其—人^面的面 積，-影像面板，其設於導光管前方；及具有至少部分鏡面反射特 性=-表面’其為_車輛之一内表面，其中，光源發出之光經由導 光s之共同傳遞空間進行反射而照亮影像面板，再由表面反射影像面 板亡之-雜至—觀看者.，臟觀看者可看見之—虛像；及—成像光 學模組，其設於影像面板與表面之間，並藉由鶴或調像光學模 組來調整虛像之放大率，其巾成像光學模組包含—鏡頭、—透鏡組或 一可變焦鏡頭。 底下猎由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容 易瞭解本發明之目的、技術内容、特點及其所達成之功效。 【實施方式】 詳細說明如下，所述較佳實施例僅做一說明而非用以限. 定本發明。 第1圖是本發明一實施例之一車用抬頭顯示器的應用示意 圖，車用抬頭顯示器包括：一光源2; —導光管4; 一影像面板6 ; 及具有至少部分鏡面反射特性之一表面8。光源2發出之光經由導光 管4照射至影像面板6，把影像面板6上之—影像1〇投射至表面8， 再反射至一觀看者12，形成觀看者12可看見之—虛像(virtual image) 14 ° 1355510 100年7月29日修正替換頁 在一實施例中，影像10與虛像14可為黑白、單色、複彩或全 彩。 在一實施例中，光源2可為發光二極體(Light Emitting Diode， LED)、雷射二極體(LaserDiode，LD)、白熾燈泡或鹵素燈泡。

對此技術具有通常知識者當可瞭解，本發明之車用抬頭顯示 器可包括許多不同的光學元件或光學模組以增進系統的設計 或操作彈性以及成像品質；例如，在一實施例中，請繼續參考第 1圖，本發明之車用抬頭顯示器可更包括一散射片16，其設於 導光管4與影像面板6之間，用以使光源2的入射光均勻照射至影像 面板6,散射片16可為一霧面玻璃、一霧面塑膠、或具表面 微結構之一光柵或透光元件；在另一實施例中，請繼續參考第i 圖，本發明之車用抬頭顯示器也可更包括一成像光學模組18，其 設於影像面板6與表面8之間，用以使車用抬頭顯示器的設計更 具效率與彈性，例如可藉由移動或調變成像光學模組18來調整影 像10之放大率，在一實施例中，成像光學模組18可為一透鏡、一透 鏡組或一可變焦鏡頭；此外，在另一實施例中，請繼續參考第丨圖，

本發明之車用抬頭顯示器亦可更包括一可控制光圈19，其設 於成像光學模組18與表面8之間，用以調整虛像14之亮度，或用以 在不使用此車用抬頭顯示器時關閉，以隔絕外界塵粒污染或防 止外界光入射聚焦回.影像面板6 0 在一貫施例中，導光管可為一中空導管，請參考第2A圖， 第2A圖是本發明一實施例之一導光管42的側視示意圖，導光管 42為中空導管，來自光源的光由入光面422入射，經多次反射後由 出光面424照射至影像面板，在另一實施例中，導光管42的内表 面更可鍍有一高反射率薄膜。 睛參考第2A圖’在-實施例中，導光管42可為漸變型，如 圖所示，出光面424的面積大於入光面422的面積。

S 100年7月29日修正替換頁 …在一實施例十，導光管可為一實心導光管，請參考第2B圖， ^圖是本發明—實施例之一導光管44的側視示意圖，導光管44 為κ ^導光管’來自光源的光由入光面442入射，經多次反射後由 出光面444照射至影像面板；在一實施例中，導光管44具有粗化之 出光面444 ’且導光管Μ的材質可為玻璃、塑膠或液體；並且，導光 管44可為—光纖(fiber)或一光纖束(fiber bundle) ° 因此’本發明之車用抬頭顯示器的特徵之一係具有導光管’ 其優點包括：1.使來自絲之人射錢射至雜面板之絲失較小 且具較高之方向性，所以觀看者看到的影像亮度較強；2使來自光源 的入射光均勻照射至影像面板，所以觀看者看到的影像亮度較均勻， 影像品質較佳。 在一實施例中，本發明之車用抬頭顯示器可採用單一影像 面板及多組分離之光源與導光管以增加車用抬頭顯示器的設計 彈性，請參考第3A圖，第3A圖是本發明一實施例之一車用抬 頭顯示器的部分示意圖，車用抬頭顯示器包括單一影像面板6 及兩組分離之光源22、24與導光管46、48。 在月il述貫施例中’影像面板6為穿透式(transmissive)影像面 板或穿反式(transreflective)影像面板，但本發明不限於此，請參考 第3B圖，第3B圖是本發明一實施例之一車用抬頭顯示器的 部分示意圖，車用抬頭顯示器採用單一影像面板62,以背光模 組30照明部分影像面板62而為直視型顯示影像102，部分面板62 則仍以光源2與導光管4照亮後，以成像光學模組18投射並以虛 像成像，此設計可增加車用抬頭顯示器的設計彈性與應用領 域。 在另一實施例中，本發明之車用抬頭顯示器採用反射式影像 面板，請參考第3C圖，第3C圖是本發明一實施例之一車用抬頭 顯示器的部分示意圖’車用抬頭顯示器包括一反射式影像面板64 100年7月29日修正替換頁 _______ 及一分光器5〇，光源2發出之光經由導光管4照射至分光器邓 分光器5〇反射後照射至影像面板64,由影像面板64反射後再 光器5〇 ’經由雜光學她投射至具有至少部分鏡面反射特性二 表面8以虛像成像。 < 本發明之車麵4销胁車_何具鏡面或部分 J射之表面’請參如圖與第3C圖，表面8可為前擋風玻璃、 後擋風玻璃、照後鏡、後視鏡或—可姉其升起及蓋下之具至八 鏡面反射性伽透服。例如把各種儀表的絲直接投铜駕敏= 線内的擋風玻璃，使駕敬員不必低頭察看儀表盤，駕款員可隨 收及旱握纽及行車環境的訊息，*但可增加級㈣性， 且可加快駕驶員對車況及環境的反應速度以增進行車安全

综上所述，本發明之車用抬頭顯示器的優點包括：L 裝置j本；2.提高錢裝置之亮度等光料能；3•減少成像 2尺i ; 4.增加成像裝置之放大轉·性；5‘增加成像 裝置之叹叶彈性，例如可設計成 應用領域。 m復口 «置，及6·增加成像裝置之 點，其目例僅係為說明本發明之技術思想及特 了 1 /、習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之内容 太路：&不能以之限定本發明之專利範圍’即大凡依 發明所_之#神所作之均料 發明之專利範圍内。 的屨涵盖在本 【圖式簡單說明】 第1圖是本發明-實施例之—車用抬頭顯示器的應用示意圖； 第2A SL、第2B圖是本發明實施例之導光管的側視示意圖；及 第3A圖第3B圖與第冗圖是本發明實施例之車用抬頭顯示 1355510 100年7月29日修正替換頁 器的部分示意圖。 【主要元件符號說明】 2、22、24 光源 4、42、44、46、48 導光管 422、442 入光面 424'444 出光面 6、62、64 影像面板 8 表面 10、102 影像 12 觀看者 14 虛像 16 散射片 18 成像光學模組 19 可控制光圈 30 背光模組 50 分光器

Claims (1)

1355510 100年7月29日修正替換頁 十、申請專利範圍： -- 一 - 1. 一種車用抬頭顯示器，包含： . 至少一光源； 至少-導光官’其設於該光源前方，其中該導光管為一漸變 型錐體’其-出光面的面積大於其一入光面的面積； 一影像面板，其設於該導光管前方； 具有至少部分鏡面反轉性之—表面，其為—車輛之—内表面， f中，該光源發iU之級由該導光管之制傳遞空間進行反射而照 党該影像面板，再由該表面反射該影像面板上之—影像至—觀看者， • 形成該觀看者可看見之一虛像；及 —成像光學模組，其設於該影像面板與該表面之間，並藉由移動 或調變該成像光學模組來調整該虛像之放大率，其中該成像光學模組 包含一鏡頭、一透鏡組或一可變焦鏡頭。 - 2. 如請求項i所述之車用抬頭顯示器，其中該影像與該虚像為黑 白、單色、複彩或全彩。 3. 如請求項1所述之車用抬頭顯示器，其中該光源為發光二極體、 雷射二極體、白熾燈泡或_素燈泡。 鲁 4·如請求項}所述之車用抬頭顯示器，更.包含一散射片，其設於 該導光管與該影像面板之間。 5. 如請求項4所述之車用抬頭顯示器，其中該散射片為一霧面 玻璃、一霧面塑膠、或具表面微結構之—光柵或透光元件。 6. 如請求項1所述之車用抬頭顯示器，更包含一讦控制光圈， 其設於該成像光學模組與該表面之間。 7:如請求項丨所述之車用抬頭顯示器，其中該導光管為一中空導 12 100年7月29日修正替換頁 Λ/Γ ' — --- T。 8.如請求項7所述之車用抬頭顯示器，其中該導光管的内表面鍍 有一高反射率薄膜。 9_如請求項丨所述之車用抬頭顯示器，其中該導光管為一 光管。 10.如請求項9所述之車用抬頭顯示器，其中該導光管具有一粗化 之出光面。 U.如請求項9所述之車用抬頭顯示器，其中該導光管的材質為玻 璃、塑膠或液體。 12·如請求項1所述之車用抬頭顯示器，包含兩組分離之該光源與 該導光管。 如請求項i所述之車用抬頭顯示器，更包含—背光模組，其照 明部分該影像面板而為直視型顯示影像。 14·如請求項i所述之車用抬頭顯示器，其中該影像面板為穿透式 衫像面板或穿反式影像面板。 15.如切求項1所述之車用抬頭顯示器，其中該影像面板為反射式 ，像面板，，且諒車用抬頭顯示器更包含一分光器，其設於該導光 官與該影像面板之間，該光源發出之光經由該導光管照射至該分光 器，由該分光器反射後照射至該影像面板，由該影像面板反射後再 透射該分光器，把該影像面板上之該影像投射至該表面。 以如咕求項！所述之車用抬頭顯示器，其中該表面為前撞風玻璃、 後措風破璃、照後鏡、後視鏡或一可控制其升起及蓋下之具至少部分 鏡面反射性質的透明板。 100年7月29曰修正替換頁 1355510 七、指定代表圖： (一） 、本案代表圖為：第1圖 (二） 、本案代表圖之元件代表符號簡單說明: 2 光源 4 導光管 6 影像面板 8 表面 10 影像 12 觀看者 14 虛像 16 散射片 18 成像光學模組 19 可控制光圈 • 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 無