TWI506299B - 陣列式寬屏抬頭顯示裝置 - Google Patents

Description

陣列式寬屏抬頭顯示裝置

一種抬頭顯示裝置，特別是指一種可同時顯示多重影像及環景影像之陣列式寬屏抬頭顯示裝置。

於日漸複雜的駕駛環境中，為了能確保駕駛安全，駕駛者需隨時掌握各種與車輛狀況有關之訊息，例如車速、引擎轉速、水溫、檔位及油量等。一般汽車結構中，顯示前述訊息皆整合於一儀表板。為了盡量擴大駕駛者前方視野，儀表板通常設置於擋風玻璃下方。駕駛者於駕駛過程中，通常需透過擋風玻璃掌握周遭路況的變化。此時，雙眼視線大部分朝向前方。若需得知如車速等訊息，則駕駛者必需低頭移轉視線至設置於擋風玻璃下方之儀表板。此視線的移轉往往造成駕駛者瞬間的分心，而導致駕駛危安事故的發生。

抬頭顯示裝置(Head-Up Display Device，HUD)即是為解決上述問題而發展出的一種裝置。透過抬頭顯示裝置，駕駛者可在維持原有向前視線的狀況下，不需低頭移 轉視線觀看儀表板，即可得知車速等相關車輛訊息。

習知抬頭顯示裝置最簡易型式為在擋風玻璃下方設置一顯示盒，再透過設置於擋風玻璃上的反射膜將顯示盒之訊息反射至駕駛者。然而，此種形式的抬頭顯示裝置，由於影像未經放大，使得影像過小，因此僅能呈現有限訊息。

為解決上述影像過小的問題，亦有在一LED或LCD等顯示器之前設置一放大鏡組，再將放大後的影像透過光學系統反射至駕駛者者。然而，此種形式的抬頭顯示裝置，由於影像傳送過程經過複雜之光學系統，因此容易導致色像差及影像歪曲等問題。

上述之抬頭顯示裝置，皆無法在同一裝置上顯示多種複雜訊息，例如除了基本車輛訊息如車速之外，還能在同一抬頭顯示裝置上一併顯示動態的網際網路資訊、環車影像、手機來電顯示或是GPS導航資訊等。隨著現代的駕駛者對大量即時訊息的重視，以及對多型態訊息的需求，傳統抬頭顯示裝置已逐漸不敷所需。

本發明提供一種陣列式寬屏抬頭顯示裝置。透過影像源提供多重影像，配合陣列式放大鏡片在離軸(Off-Axis)及光軸上(On-Axis)的設置方式，達到讓駕駛者於擋風玻璃上同時看到多重影像或由多重影像組成之環景影像的效果。

本發明之一目的在提供一種陣列式寬屏抬頭顯示裝置，包含一放大鏡陣列以及一影像陣列。放大鏡陣列具有多個依序排列之放大鏡。影像陣列具有多個各自獨立影像，多個影像其中一部分影像透過部分之放大鏡之一離軸(Off-Axis)位置呈現，另一部分影像透過部分之放大鏡之一光軸(On-Axis)位置呈現。其中，各影像透過放大鏡陣列後交疊形成一雙眼同時可視之出瞳及一可視窗，透過雙眼可視得多個各別相異影像或由多個影像組合所形成一完整環景影像，且可視窗隨影像陣列及放大鏡陣列而被調變。

上述寬屏抬頭顯示器中，影像陣列可由多個影像源各自產生之影像形成，多個影像源其中之一部分設置在對應於各放大鏡之一離軸位置，另一部分設置在對應於各放大鏡之一光軸位置。另外，影像陣列可由單一影像源所間隔形成之多個影像，依序透過多個快門及多個中繼成像透鏡形成。多個快門及多個中繼成像透鏡其中之一部分設置在對應於各放大鏡之一離軸位置，另一部分設置在對應於各放大鏡之一光軸位置。

本發明之另一目的在提供一種陣列式寬屏抬頭顯示裝置，包含一影像源、一光擴散元件、一放大鏡陣列以及一可調顯示幕。影像源用以產生至少二影像，其中各影像呈實像狀態。光擴散元件設置距影像源一距離，用以接收二影像，並隨一外部環境背景光之一亮度變化而各別調整二影像之一亮度及對比。放大鏡陣列設置距光擴散元件一距離，用以接收透過光擴散元件之二影像，並將二影像 放大轉化為虛像狀態。可調顯示幕設置距放大鏡陣列一距離，用以接收透過放大鏡陣列產生之二影像，並依控制位移而呈現二影像。

上述之陣列式寬屏抬頭顯示裝置中，放大鏡陣列由二放大鏡彼此依序排列組成。另外，二影像之成像光學路徑各別位於相對應之各二放大鏡之一離軸位置，且二影像交疊並形成一雙眼同時可視之出瞳及一可視窗，可視窗可隨影像源及放大鏡陣列而被調變，且出瞳之孔徑可大於65mm。此外，二影像可各別獨立相異或組合形成一完整環景影像。

本發明之再一目的在提供一種陣列式寬屏抬頭顯示裝置，包含一影像源、一光擴散元件、一放大鏡陣列以及一可調顯示幕。影像源用以產生至少三影像，其中各影像呈實像狀態。光擴散元件設置距影像源一距離，用以接收三影像，並隨一外部環境背景光之一亮度變化而各別調整三影像之一亮度及對比。放大鏡陣列設置距光擴散元件一距離，放大鏡陣列包含彼此依序排列之三放大鏡，三放大鏡分別對應接收透過光擴散元件之三影像，其中三影像其中之一影像之成像光學路徑位於相對應之一放大鏡之一光軸位置而被放大轉化成虛像狀態，其餘二影像之成像光學路徑各別位於其餘相對應之二放大鏡之一離軸位置而被放大轉化成虛像狀態，三影像交疊且形成一雙眼同時可視之出瞳及一可視窗，可視窗可隨影像源及放大鏡陣列而被調變。可調顯示幕設置距放大鏡陣列一距離，用以接收透 過放大鏡陣列產生之三影像，並依控制位移而呈現三影像。

上述之陣列式寬屏抬頭顯示裝置中，三影像各別可獨立相異或組合形成一完整環景影像。另外，出瞳之孔徑可大於65mm。

本發明之又一目的在提供一種陣列式寬屏抬頭顯示裝置，包含一影像源、一光擴散元件、一快門、一中繼成像透鏡組、一放大鏡陣列及一可調顯示幕。影像源用以產生至少二影像，其中各影像於顯示時彼此間隔一時域，且呈實像狀態。光擴散元件設置距影像源一距離，用以接收二影像，並隨一外部環境背景光之一亮度變化而各別調整二影像之一亮度及對比。快門設置距光擴散元件一距離，並以時域同步切換顯示二影像。中繼成像透鏡組設置距快門一距離，用以接收透過快門之二影像，使二影像各自單獨成像。放大鏡陣列設置距中繼成像透鏡組一距離，用以接收透過中繼成像透鏡組之二影像，並將二影像放大轉化而呈虛像狀態。可調顯示幕設置距放大鏡陣列一距離，用以接收透過放大鏡陣列產生之二影像，並依控制位移而呈現二影像。

上述之陣列式寬屏抬頭顯示裝置中，放大鏡陣列由二放大鏡彼此依序排列組成。另外，二影像之成像光學路徑各別位於相對應之各二放大鏡之一離軸位置，且二影像交疊並形成一雙眼同時可視之出瞳及一可視窗，可視窗可隨影像源及放大鏡陣列而被調變，且出瞳之孔徑可大於65mm。此外，二影像可各別為二獨立相異影像或組合形成一 完整環景影像。

本發明之一目的在提供一種陣列式寬屏抬頭顯示 裝置，包含一影像源、一光擴散元件、一快門、一中繼成像透鏡組、一放大鏡陣列以及一可調顯示幕。影像源用以產生至少三影像，其中各影像於顯示時彼此間隔一時域，且呈實像狀態。光擴散元件設置距影像源一距離，用以接收三影像，並隨一外部環境背景光之一亮度變化而各別調整三影像之一亮度及對比。快門設置距光擴散元件一距離，並以時域同步切換顯示三影像。中繼成像透鏡組設置距快門一距離，用以接收透過快門之三影像，使三影像各自單獨成像。放大鏡陣列設置距中繼成像透鏡組一距離，其包含彼此依序排列之三放大鏡，三放大鏡分別對應接收透過光擴散元件之三影像，其中三影像其中之一影像之成像光學路徑位於相對應之一放大鏡之一光軸位置而被放大轉化成虛像狀態，其餘二影像之成像光學路徑各別位於其餘相對應之二放大鏡之一離軸位置而被放大轉化成虛像狀態，三影像交疊且形成一雙眼同時可視之出瞳及一可視窗 ，可視窗可隨影像源及放大鏡陣列而被調變。可調顯示幕設置距放大鏡陣列一距離，可調顯示幕接收透過放大鏡陣列產生之三影像，並依控制位移而呈現三影像。

上述之陣列式寬屏抬頭顯示裝置中，三影像各別可獨立相異或組合形成一完整環景影像。另外，出瞳之孔徑可大於65mm。

100‧‧‧陣列式寬屏抬頭顯示裝置

111‧‧‧第一影像源

112‧‧‧第二影像源

113‧‧‧第三影像源

120‧‧‧第一反射鏡

130‧‧‧光擴散元件

140‧‧‧放大鏡陣列

141‧‧‧第一放大鏡

142‧‧‧第二放大鏡

143‧‧‧第三放大鏡

150‧‧‧第二反射鏡

160‧‧‧可調顯示幕

170‧‧‧殼體

200‧‧‧陣列式寬屏抬頭顯示裝置

210‧‧‧影像源

211‧‧‧第一反射鏡

213‧‧‧第二反射鏡

214‧‧‧第三反射鏡

221‧‧‧第一中繼成像透鏡

222‧‧‧第二中繼成像透鏡

223‧‧‧第三中繼成像透鏡

224‧‧‧第四反射鏡

225‧‧‧第五反射鏡

226‧‧‧第六反射鏡

227‧‧‧第二光擴散元件

230‧‧‧放大鏡陣列

231‧‧‧第一放大鏡

232‧‧‧第二放大鏡

233‧‧‧第三放大鏡

234‧‧‧第七反射鏡

240‧‧‧可調顯示幕

250‧‧‧殼體

P‧‧‧出瞳

R、C、L‧‧‧時域

212‧‧‧第一光擴散元件

D‧‧‧間隙

S1‧‧‧第一快門

S2‧‧‧第二快門

S3‧‧‧第三快門

300‧‧‧陣列式寬屏抬頭顯示裝置

301‧‧‧影像源陣列

302‧‧‧放大鏡陣列

303‧‧‧影像陣列

第1圖繪示依據本發明一實施例的陣列式寬屏抬頭顯示裝置示意圖。

第2圖繪示依據本發明另一實施例的陣列式寬屏抬頭顯示裝置示意圖。

第3A圖繪示於第2圖之陣列式寬屏抬頭顯示裝置中，利用二影像源搭配二放大鏡之一實施狀態圖。

第3B圖繪示於第2圖之陣列式寬屏抬頭顯示裝置中，利用二影像源搭配二放大鏡之另一實施狀態圖。

第4A圖繪示於第2圖之陣列式寬屏抬頭顯示裝置中，利用三影像源搭配三放大鏡之一實施狀態圖。

第4B圖繪示於第2圖之陣列式寬屏抬頭顯示裝置中，利用三影像源搭配三放大鏡之另一實施狀態圖。

陣列式寬屏抬頭顯示裝置第5圖繪示依據本發明再一實施例的陣列式寬屏抬頭顯示裝置示意圖。

第6圖繪示於第5圖之陣列式寬屏抬頭顯示裝置中，利用二快門搭配二中繼成像透鏡之實施狀態圖。

第7圖繪示於第5圖之陣列式寬屏抬頭顯示裝置中，利用三快門搭配三中繼成像透鏡之實施狀態圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施例的運作方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

請參照第1圖，第1圖繪示依據本發明一實施例的陣列式寬屏抬頭顯示裝置300示意圖。一影像陣列303透過放大鏡陣列302而呈現至使用者雙眼。影像陣列303包含之多個影像中，一部分影像透過放大鏡陣列302中部分放大鏡的光軸位置，而另一部分影像透過放大鏡陣列302中部分放大鏡的離軸位置。透過此種設置，影像陣列303之各影像交疊形成一雙眼同時可視之出瞳P及可視窗W。當出瞳P之瞳徑大於65mm時，雙眼可同時視得影像陣列303的多個影像，而呈現一寬屏影像於例如車輛之擋風玻璃上。並且，再藉由調整影像陣列303及放大鏡陣列302，可視窗W的大小亦可調變，藉以產生更廣闊的視野。上述多個影像有多種形成方式。第1圖中所繪示係利用影像源陣列301中的多個影像源所形成。此時，每個影像源皆對應產生一影像。在另一例中，亦可使用單一影像源依不同時間差間隔產生多個影像，再搭配快門及中繼成像透鏡的設置，亦可使雙眼透過放大鏡陣列302同時視得呈現於如擋風玻璃上的多個影像。影像陣列303的多個影像可各自獨立相異或組成一完整的環景影像。上述以較為簡單方式說 明本發明的主要技術特徵所在，式以下將再以多個實施例更為詳細解說本發明之陣列式寬屏抬頭顯示裝置架構。

請參照第2圖，第2圖繪示依據本發明一另一實施例的陣列式寬屏抬頭顯示裝置100示意圖。陣列式寬屏抬頭顯示裝置100包含一第一影像源111、一第二影像源112、一第三影像源113、三第一反射鏡120、三光擴散元件130、一放大鏡陣列140、三第二反射鏡150以及一可調顯示幕160。放大鏡陣列140並包含一第一放大鏡141、一第二放大鏡142以及一第三放大鏡143。

第一影像源111、第二影像源112以及第三影像源113各別可為一數位光學處理(Digital Light Processing，DLP)微投影機、一矽基液晶(Liquid Crystal On Silicon，LCOS)微投影機、一液晶微投影機、一掃描式雷射(Scanned Laser)投影機或一液晶顯示面板。藉由第一影像源111、第二影像源112以及第三影像源113的設置，可提供三影像，且三影像皆各別呈實像狀態。三影像可各別獨立相異或組合形成一完整環景影像。

在一例中，亦可以一影像源配合多個反射鏡而產生三影像，其形式不受限制。

三影像產生後，透過三第一反射鏡120將三影像各別反射至三光擴散元件130。透過光擴散元件130，可隨外部環境背景光之亮度變化而各別調整三影像之亮度及對比，藉此使最後之成像更為清晰。

放大鏡陣列140用以接收透過三光擴散元件130之 三影像，並將三影像放大轉化為虛像狀態。放大鏡陣列140係利用第一放大鏡141、第二放大鏡142以及第三放大鏡143彼此依序排列組成。放大鏡陣列140之三放大鏡141、142及143與三影像之成像光學路徑之相對關係，為本發明之一重要技術特徵，茲於後續第3A、3B圖及第4A、4B圖詳述之。

可調顯示幕160接收透過放大鏡陣列140之三放大 影像後，將三放大影像呈現至一駕駛者。此時，於前述已提及，透過第一影像源111、第二影像源112以及第三影像源113所顯示之三影像各別獨立相異或組合形成一完整環景影像，因此，透過放大鏡陣列140放大轉化呈虛像狀態後，亦可各別獨立相異或組合形成一完整環景影像。藉此，本發明之陣列式寬屏抬頭顯示裝置100具有多種應用方式。其一，駕駛者可透過可調顯示幕160於擋風玻璃看到三個獨立相異影像所呈現之多樣化訊息，例如其中一影像呈現為一GPS定位結果、另一影像呈現為一網際網路的路況搜尋結果，而剩下之影像則呈現一車側即時影像。其二，駕駛者可透過可調顯示幕160於擋風玻璃看到由三個影像所組合而成之完整車側環景影像。

請同時參照第3A圖及第3B圖，第3A圖繪示於第2圖之陣列式寬屏抬頭顯示裝置100中，利用二影像源(第一影像源111、第三影像源113)搭配二放大鏡(第一放大鏡141、第三放大鏡143)之一實施狀態圖。第3B圖繪示於第1圖之陣列式寬屏抬頭顯示裝置100中，利用二影像源(第 一影像源111、第三影像源113)搭配二放大鏡(第一放大鏡141、第三放大鏡143)之另一實施狀態圖。為方便說明，於第3A圖及第3B圖中，若干元件將被省略以便更為了解本發明之特點。

本發明之陣列式寬屏抬頭顯示裝置100中，放大鏡陣列140可由二放大鏡(第一放大鏡141、第三放大鏡143)或由三放大鏡(第一放大鏡141、第二放大鏡142、第三放大鏡143)組成，其數量並無特別限制，二或以上數量之放大鏡皆可。

第3A及第3B圖中，第一影像源111及第三影像源113被用以產生二影像，此二影像將透過第一放大鏡141以及第三放大鏡143後放大呈現至駕駛者眼中。而透過二放大鏡(第一放大鏡141、第三放大鏡143)的使用，使用者可於擋風玻璃上看到二相異影像或由二影像組成之完整環景影像。因此，放大鏡陣列140與二影像源(第一影像源111、第三影像源113)的搭配相當重要。

在第3A圖中，第一影像源111及第三影像源113相距一間隙D，而第一放大鏡141及第三放大鏡143相對設置於由第一影像源111及第三影像源113所產生的二影像之成像光學路徑上。與習知不同的是，本發明令第一影像源111及第三影像源113相聚一間隙D，而使其產生之二影像之成像光學路徑與其相對應之第一放大鏡141及第三放大鏡143之光軸形成離軸狀態(Off-Axis)。藉此，二影像透過第一放大鏡141及第三放大鏡143放大後，此二影 像交疊且形成一雙眼同時可視之出瞳(Exit Pupil)P及可視窗W(第3A圖中，出瞳P大小恰等於可視窗W大小)。第3B圖中，可藉由調整間隙D及各光學元件(如放大鏡陣列140中之各放大鏡)間的設置而得到較大的可視窗W，因此相較於第3A圖，第3B圖中的雙眼可視得較大範圍的影像。 基於一般人眼之可視範圍有其限制，因此出瞳P的瞳徑需大於等於65mm，藉以使駕駛者可同時看到呈現於擋風玻璃之二影像。

請同時參照第4A圖及第4B圖，第4A圖繪示於第2圖之陣列式寬屏抬頭顯示裝置100中，利用三影像源(第一影像源111、第二影像源112、第三影像源113)搭配三放大鏡(第一放大鏡141、第二放大鏡142、第三放大鏡143)之一實施狀態圖。第4B圖繪示於第2圖之陣列式寬屏抬頭顯示裝置100中，利用三影像源(第一影像源111、第二影像源112、第三影像源113)搭配三放大鏡(第一放大鏡141、第二放大鏡142、第三放大鏡143)之另一實施狀態圖。第4A圖及第4B圖中，第一影像源111、第二影像源112及第三影像源113被用以產生三影像，此三影像將透過第一放大鏡141、第二放大鏡142以及第三放大鏡143後放大轉化成虛像狀態後呈現至駕駛者眼中。使用者可於擋風玻璃上看到三獨立相異影像或由三影像組成之完整環景影像。

與前述第3A圖及第3B圖不同的是，由於放大鏡陣列140之放大鏡數量為奇數，因此第二影像源112所產生之影像之成像光學路徑與第二放大鏡142之光軸重疊 (On-Axis)，而第一影像源111及第三影像源113所產生之各影像之成像光學路徑分別與其相對應之第一放大鏡141及第三放大鏡143之光軸形成離軸狀態(Off-Axis)。藉此，三影像可透過第一放大鏡141及第三放大鏡143放大轉化成虛像狀態，而此三影像交疊且形成一雙眼同時可視之出瞳P及可視窗W(第4A圖中，出瞳P大小恰等於可視窗W大小)。

在第4A圖中，第一影像源111、第二影像源112以及第三影像源113彼此相距一間隙D。如同前述，隨著間隙D的大小不同及光學元件間設置的不同，可得到不同的可視窗W，藉此，可調整雙眼可視範圍。第4B圖中，由於間隙D的改變，使可視窗W變大，因此雙眼可視範圍較大。或者，藉由調控放大鏡陣列140中各放大鏡的配置，亦可調變可視窗W的大小。當出瞳P的瞳徑大於等於65mm時，駕駛者可同時看到三影像，且雙眼視野大於第3A圖中之設置方式。

上述第2圖之陣列式寬屏抬頭顯示裝置100於實際上應用時，可以一殼體(未繪示)將前述陣列式寬屏抬頭顯示裝置100的部份光學元件組裝起來。並透過一外露的可調顯示幕(未繪示)可透過控制位移，將影像以合適的角度投影至使駕駛者。上述之位移可為傾斜、平移或轉動等各種方式。

為形成寬屏影像以提供多樣化訊息至駕駛者，除了如前述以多個放大鏡搭配影像源產生的多個影像外，本發 明亦提供了另一種可形成寬屏影像的抬頭顯示器。

請參照第5圖，第5圖繪示依據本發明再一實施例的陣列式寬屏抬頭顯示裝置200示意圖。陣列式寬屏抬頭顯示裝置200包含一影像源210、一第一反射鏡211、一第一光擴散元件212、一第二反射鏡213、一第三反射鏡214、一第一快門S1、一第二快門S2、一第三快門S3、一第一中繼成像透鏡221、一第二中繼成像透鏡222、一第三中繼成像透鏡223、三第四反射鏡224、三第五反射鏡225、三第六反射鏡226、三第二光擴散元件227、一放大鏡陣列230、三第七反射鏡234以及一可調顯示幕240。放大鏡陣列230並包含一第一放大鏡231、一第二放大鏡232以及一第三放大鏡233。

影像源210可為一數位光學處理(Digital Light processing，DLP)微投影機、一矽基液晶(Liquid Crystal On Silicon，LCOS)微投影機、一液晶微投影機、一掃描式雷射(Scanned Laser)投影機或一液晶顯示面板。藉由影像源210的設置，可產生三影像。三影像皆各別呈實像狀態，且於顯示時彼此間隔一時域。三影像各別可獨立相異或組合形成一完整環景影像。

第一反射鏡211將影像源210所產生之三影像反射至第一光擴散元件212。第一光擴散元件212的作用同於前述陣列式寬屏抬頭顯示裝置100中之光擴散元件130，故不再贅述。

第二反射鏡213接收透過第一光擴散元件212之三 影像，並將三影像反射至第三反射鏡214。透過第三反射鏡214的反射，令三影像分別通過第一快門S1、第二快門S2以及第三快門S3。第一快門S1、第二快門S2以及第三快門S3並以三影像彼此間隔之時域切換顯示三影像。此第一快門S1、第二快門S2以及第三快門S3的使用為本實施例與前述之陣列式寬屏抬頭顯示裝置100相異之處，後續將有詳細說明。

三影像通過第一快門S1、第二快門S2以及第三快門S3後，透過第一中繼成像透鏡221、第二中繼成像透鏡222以及第三中繼成像透鏡223，可使三影像獨自成像。

三第四反射鏡224各別接收透過第一中繼成像透鏡221、第二中繼成像透鏡222以及第三中繼成像透鏡223之三影像，並將三影像反射至三第五反射鏡225，再透過三第五反射鏡225，將三影像反射至三第六反射鏡226。

三第六反射鏡226將三影像反射至三第二光擴散元件227。第二光擴散元件227作用如同前述之第一光擴散元件212，不再贅述。

放大鏡陣列230用以接收透過三第二光擴散元件227之三影像，並將三影像放大轉化為虛像狀態。放大鏡陣列230係利用第一放大鏡231、第二放大鏡232以及第三放大鏡233彼此依序排列組成。

三第七反射鏡234反射三影像至可調顯示幕240。透過可調顯示幕240，可將三影像呈現至一駕駛者。如同前述，三影像可各別為獨立相異影像或組合成一完整環景影 像。

上述第一快門S1、第二快門S2以及第三快門S3係用以與影像源210所產生之三影像彼此間隔之時域互相配合以形成最終所需之成像。以下以第6圖及第7圖之實施例說明之。

請參照第6圖及第7圖，第6圖繪示於第5圖之陣列式寬屏抬頭顯示裝置200中，利用二快門(第一快門S1、第二快門S3)搭配二中繼成像透鏡(第一中繼成像透鏡221、第二中繼成像透鏡223)之實施狀態圖。第7圖繪示於第5圖之陣列式寬屏抬頭顯示裝置200中，利用三快門(第一快門S1、第二快門S2、第三快門S3)搭配三中繼成像透鏡(第一中繼成像透鏡221、第二中繼成像透鏡222及第三中繼成像透鏡223)之實施狀態圖。

第6圖中，透過影像源210產生二影像，並使二影像於顯示時具有時間上之差距。舉例來說，將1/60秒(60Hz)分隔為R及L兩個時域，每個時域為1/120秒。亦即，二影像之顯示相差1/120秒。此時，二影像先透過第一光擴散元件212增強亮度及對比後，然後傳送至第一快門S1及第二快門S2。第一快門S1及第二快門S2亦同步以1/120秒之時域切換。此時，透過視覺暫留效果，人眼透過第一快門S1及第二快門S2的切換，即可同時看到二影像之呈現。再透過第一中繼成像透鏡221及第二中繼成像透鏡223，即可將二影像各自獨立成像。另外，亦可再設置二第二光擴散元件227，以增強二影像之亮度及對比。

第7圖中，使用了三個快門(第一快門S1、第二快門S2、第三快門S3)切換顯示影像源210所產生之三影像。此時，三影像間彼此間隔之時域R、C及L皆為1/180秒。亦即，三影像之顯示彼此相差1/180秒。再透過第一快門S1、第二快門S2及第三快門S3同步以1/180秒之時域進行切換，即可同時看到三影像之呈現。

上述之利用視覺暫留形成二影像或三影像之方式，亦可再結合放大鏡陣列230，而達到更好的效果。如第5圖所示之陣列式寬屏抬頭顯示裝置200，即同時使用了三快門(第一快門S1、第二快門S2、第三快門S3)以及三放大鏡(231、第二放大鏡232、第三放大鏡233)達到顯示多重影像的效果。

第5圖之陣列式寬屏抬頭顯示裝置200於實際上應用時，可以一殼體(未繪示)將前述陣列式寬屏抬頭顯示裝置200的部份光學元件組裝起來。將大部分光學元件組裝於殼體中，並透過一外露的可調顯示幕(未繪示)可透過控制位移，將影像以合適的角度呈現至使駕駛者。上述之位移可為傾斜、平移或轉動等各種方式。

綜合以上，本發明揭示一種陣列式寬屏抬頭顯示裝置。利用視覺暫留效果或透過放大鏡陣列的設置，即可同時顯示各種不同之獨立相異影像或一完整環景影像。再者，透過放大鏡陣列的不同配置，亦可調變可視窗大小。藉此，駕駛者可於透過擋風玻璃觀看車側周遭環境的同時，於擋風玻璃上看到寬屏不失真之多重影像，並較傳統 抬頭顯示器具有更大視野，可於駕駛時免於低頭看儀表板即可得知更為複雜多樣的訊息，增加駕駛時之安全性及便利性。

200‧‧‧陣列式寬屏抬頭顯示裝置

210‧‧‧影像源

211‧‧‧第一反射鏡

212‧‧‧第一光擴散元件

213‧‧‧第二反射鏡

214‧‧‧第三反射鏡

221‧‧‧第一中繼成像透鏡

222‧‧‧第二中繼成像透鏡

223‧‧‧第三中繼成像透鏡

224‧‧‧第四反射鏡

225‧‧‧第五反射鏡

226‧‧‧第六反射鏡

227‧‧‧第二光擴散元件

230‧‧‧放大鏡陣列

231‧‧‧第一放大鏡

232‧‧‧第二放大鏡

233‧‧‧第三放大鏡

234‧‧‧第七反射鏡

240‧‧‧可調顯示幕

S1‧‧‧第一快門

S2‧‧‧第二快門

S3‧‧‧第三快門

Claims (19)

1. 一種陣列式寬屏抬頭顯示裝置，包含：一放大鏡陣列，具有多個依序排列之放大鏡；以及一影像陣列，具有多個各自獨立影像，該多個影像其中一部分影像透過部分之該放大鏡之一離軸(Off-Axis)位置呈現，另一部分影像透過部分之該放大鏡之一光軸(On-Axis)位置呈現；其中，各該影像透過該放大鏡陣列後交疊形成一雙眼同時可視之出瞳及一可視窗，透過雙眼可視得多個各別相異影像或由多個影像組合所形成一完整環景影像，且該可視窗隨該影像陣列及該放大鏡陣列而被調變。
2. 如請求項1之陣列式寬屏抬頭顯示裝置，其中該影像陣列由依序排列之多個影像源各自產生之影像形成，該多個影像源其中之一部分設置在對應於各該放大鏡之一離軸位置，另一部分設置在對應於各該放大鏡之一光軸位置。
3. 如請求項1之陣列式寬屏抬頭顯示裝置，其中該影像陣列由單一影像源形成之多個影像，依序透過多個快門及多個中繼成像透鏡形成，該多個快門及該多個中繼成像透鏡其中之一部分設置在對應於各該放大鏡之一離軸位置，另一部分設置在對應於各該放大鏡之一光軸位置。
4. 一種陣列式寬屏抬頭顯示裝置，包含：一影像源，用以產生至少二影像，其中各該影像呈實像 狀態；一光擴散元件，設置距該影像源一距離，用以接收該二影像，並隨一外部環境背景光之亮度變化而各別調整該二影像之亮度及對比；一放大鏡陣列，設置距該光擴散元件一距離，該放大鏡陣列接收透過該光擴散元件之該二影像，並將該二影像放大轉化為虛像狀態；以及一可調顯示幕，設置距該放大鏡陣列一距離，該可調顯示幕接收透過該放大鏡陣列產生之該二放大影像，並依控制位移而呈現該二影像。
5. 如請求項4之陣列式寬屏抬頭顯示裝置，其中該放大鏡陣列由二放大鏡彼此依序排列組成。
6. 如請求項5之陣列式寬屏抬頭顯示裝置，其中該二影像之成像光學路徑各別位於相對應之各該二放大鏡之一離軸位置，該二影像交疊並形成一雙眼同時可視之出瞳及一可視窗，且該可視窗隨該影像源及該放大鏡陣列而被調變。
7. 如請求項6之陣列式寬屏抬頭顯示裝置，其中該出瞳之孔徑大於65mm。
8. 如請求項4之陣列式寬屏抬頭顯示裝置，其中該二影像各別獨立相異或組合形成一完整環景影像。
9. 一種陣列式寬屏抬頭顯示裝置，包含：一影像源，用以產生至少三影像，其中各該影像呈實像狀態；一光擴散元件，設置距該影像源一距離，用以接收該三影像，並隨一外部環境背景光之亮度變化而各別調整該三影像之亮度及對比；一放大鏡陣列，設置距該光擴散元件一距離，該放大鏡陣列包含彼此依序排列之三放大鏡，該三放大鏡分別對應接收透過該光擴散元件之該三影像，其中該三影像其中之一影像之成像光學路徑位於相對應之一該放大鏡之一光軸位置而被放大轉化成虛像狀態，其餘二影像之成像光學路徑各別位於其餘相對應之二該放大鏡之一離軸位置而被放大轉化成虛像狀態，該三影像交疊且形成一雙眼同時可視之出瞳及一可視窗，且該可視窗隨該影像源及該放大鏡陣列而被調變；以及一可調顯示幕，設置距該放大鏡陣列一距離，該可調顯示幕接收透過該放大鏡陣列產生之該三影像，並依控制位移而呈現該三影像。
10. 如請求項9之陣列式寬屏抬頭顯示裝置，其中該出瞳之孔徑大於65mm。
11. 如請求項9之陣列式寬屏抬頭顯示裝置，其中該三影像各別獨立相異或組合形成一完整環景影像。
12. 一種陣列式寬屏抬頭顯示裝置，包含：一影像源，用以產生至少二影像，其中各該影像於顯示時彼此間隔一時域，且呈實像狀態；一光擴散元件，設置距該影像源一距離，用以接收該二影像，並隨一外部環境背景光之一亮度變化而各別調整該二影像之一亮度及對比；一快門，設置距該光擴散元件一距離，該快門以該時域同步切換顯示該二相異影像；一中繼成像透鏡組，設置距該快門一距離，用以接收透過該快門之二影像，使該二影像各自單獨成像；一放大鏡陣列，設置距該中繼成像透鏡組一距離，該放大鏡陣列接收透過該中繼成像透鏡組之該二影像，並將該二影像放大轉化而呈虛像狀態；以及一可調顯示幕，設置距該放大鏡陣列一距離，該可調顯示幕接收透過該放大鏡陣列產生之該二影像，並依控制位移而呈現該二影像。
13. 如請求項12之陣列式寬屏抬頭顯示裝置，其中該放大鏡陣列由二放大鏡彼此依序排列組成。
14. 如請求項12之陣列式寬屏抬頭顯示裝置，其中該二影像之成像光學路徑各別位於相對應之各該二放大鏡之一離軸位置，且該二影像交疊並形成一雙眼同時可視之出瞳及一可視窗，且該可視窗隨該影像源及該放大鏡陣列而被調 變。
15. 如請求項14之陣列式寬屏抬頭顯示裝置，其中該出瞳之孔徑大於65mm。
16. 如請求項12之陣列式寬屏抬頭顯示裝置，其中該二影像各別獨立相異或組合形成一完整環景影像。
17. 一種陣列式寬屏抬頭顯示裝置，包含：一影像源，用以產生至少三影像，其中各該影像於顯示時彼此間隔一時域，且呈實像狀態；一光擴散元件，設置距該影像源一距離，用以接收該三影像，並隨一外部環境背景光之一亮度變化而各別調整該三影像之一亮度及對比；一快門，設置距該光擴散元件一距離，該快門以該時域同步切換顯示該三影像；一中繼成像透鏡組，設置距該快門一距離，用以接收透過該快門之該三影像，使該三影像各自單獨成像；一放大鏡陣列，設置距該中繼成像透鏡組一距離，該放大鏡陣列包含彼此依序排列之三放大鏡，該三放大鏡分別對應接收透過該光擴散元件之該三影像，其中該三影像其中之一影像之成像光學路徑位於相對應之一該放大鏡之一光軸位置而被放大轉化成虛像狀態，其餘二影像之成像光學路徑各別位於其餘相對應之二該放大鏡之一離軸位置而被放大轉化成虛像狀態，該三影像交疊且形成一雙眼同時可視之出 瞳及一可視窗，且該可視窗隨該影像源及該放大鏡陣列而被調變；以及一可調顯示幕，設置距該放大鏡陣列一距離，該可調顯示幕接收透過該放大鏡陣列產生之該三影像，並依控制位移而呈現該三影像。
18. 如請求項17之陣列式寬屏抬頭顯示裝置，其中該出瞳之孔徑大於65mm。
19. 如請求項17之陣列式寬屏抬頭顯示裝置，其中該三影像各別獨立相異或組合形成一完整環景影像。