TWI629510B - 抬頭顯示器之光學反射模組 - Google Patents

抬頭顯示器之光學反射模組 Download PDF

Info

Publication number
TWI629510B
TWI629510B TW106127907A TW106127907A TWI629510B TW I629510 B TWI629510 B TW I629510B TW 106127907 A TW106127907 A TW 106127907A TW 106127907 A TW106127907 A TW 106127907A TW I629510 B TWI629510 B TW I629510B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
mirror
display
image light
image
head
Prior art date
Application number
TW106127907A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201913174A (zh
Inventor
李柏徹
Original Assignee
坦前科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 坦前科技股份有限公司 filed Critical 坦前科技股份有限公司
Priority to TW106127907A priority Critical patent/TWI629510B/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI629510B publication Critical patent/TWI629510B/zh
Publication of TW201913174A publication Critical patent/TW201913174A/zh

Links

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

一種抬頭顯示器之光學反射模組，用以將一影像產生器所產生之一影像光線反射至一成像部，以成像於該成像部上，包含有：一多次反射鏡、一曲面反射鏡，以及一後端反射鏡；其中，該多次反射鏡反射該影像光線至該曲面反射鏡，然後該曲面反射鏡反射該影像光線至該多次反射鏡，然後該多次反射鏡反射該影像光線至該後端反射鏡。

Description

抬頭顯示器之光學反射模組
本發明係與抬頭顯示器有關，特別是關於一種抬頭顯示器之光學反射模組。
抬頭顯示器(Head Up Display,HUD)最早出現在軍用飛機上，其目的在於讓飛行員不需要低頭查看儀表的顯示與資料，始終保持抬頭的姿態，降低低頭與抬頭之間忽略外界環境的快速變化以及眼睛焦距需要不斷調整產生的延遲與不適。
隨著科技的進步，近年來，愈來愈多的車輛也開始配備抬頭顯示器。抬頭顯示器利用光學反射的原理，將一些重要的資訊投射在位於飛行員或是駕駛員前方的一片玻璃上，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的掌握。
一般抬頭顯示器包括影像處理系統與影像顯示系統兩個主要的架構。影像處理系統是將所需顯示的資料轉換為所需顯示的圖形或文字，並產生一影像訊號。而影像顯示系統則是將該影像訊號投射在前述之玻璃上。一般的影像顯示系統包含有複數個反射鏡，藉以將該影像訊號反射至該玻璃片上。
近年來，相較於影像處理系統，影像顯示系統具有較大的體積，而影像顯示系統中的反射鏡又是格外佔據體積的元件。為了縮減抬頭顯示器的體積，使其能夠安裝於一狹小空間中。對於影像顯示系統的改良是非常重要的。
本發明之主要發明目的在於提供一種抬頭顯示器之光學反射模組，其具有較小的體積與重量，使抬頭顯示器可安裝於狹小的空間中。
為達成前述之發明目的，本發明所提供之抬頭顯示器之光學反射模組，用以將一影像產生器所產生之一影像光線反射至一成像部，以成像於該成像部上該光學反射模組具有一多次反射鏡，該影像光線被該多次反射鏡反射至少二次。
本發明更提供一種抬頭顯示器之光學反射模組包含有：一多次反射鏡、一曲面反射鏡，以及一後端反射鏡；其中，該多次反射鏡反射該影像光線至該曲面反射鏡，然後該曲面反射鏡反射該影像光線至該多次反射鏡，然後該多次反射鏡反射該影像光線至該後端反射鏡。
本發明所提供之抬頭顯示器之光學反射模組可利用較少數量的反射鏡，達到相同的光學效果，並具有體積小、重量輕、成本低等優點。
10‧‧‧影像產生器
20‧‧‧成像部
FM‧‧‧前端反射鏡
MM‧‧‧多次反射鏡
CM‧‧‧曲面反射鏡
RM‧‧‧後端反射鏡
第1圖為本發明第一較佳實施例之示意圖。
第2圖為本發明第二較佳實施例之示意圖。
第3圖為本發明第三較佳實施例之示意圖。
第4圖為本發明第四較佳實施例之示意圖。
第5圖為本發明第五較佳實施例之示意圖。
請參閱第1圖所示，本發明第一較佳實施例所提供之抬頭顯示器之光學反射模組，具有一物側與一像側，在該物側具有一影像產生器10，藉以產生一影像光線，在該像側具有一成像部20，該影像光線將成像於此。該光學反射模組更具有一前端反射鏡FM、一多次反射鏡MM、一曲面反射鏡CM，以及一後端反射鏡RM。其中，該前端反射鏡FM、該多次反射鏡MM與該後端反射鏡RM均為平面鏡；該曲面反射鏡CM為一凹面鏡，其曲率半徑為-668.000000mm。
該影像光線由該影像產生器10發出後，首先由該前端反射鏡FM所反射，中心入射角為18.1度、接著依序由該多次反射鏡MM進行第一次反射，中心入射角為23.9度、該曲面反射鏡CM進行反射，中心入射角為10.2度、該多次反射鏡MM進行第二次反射，中心入射角為41度，最後由該後端反射鏡RM進行反射，而將該影像光線反射至該成像部20。
第一較佳實施例之各該反射鏡的光學特形如表一所列：
由以上的敘述可得知，該影像光線在由該影像產生器10傳遞至該成像部20期間，為該多次反射鏡MM反射了兩次，使部分該影像光線的路徑在在該多次反射鏡MM與該曲面反射鏡CM產生重疊的現象。如此，不但可以減少該光學反射模組所需要的反射鏡的數量，更因此而減少了該光學反射模組的體積，使本發明之光學反射模組具有較小之體積、較輕之重量，以及較低之成本等特點。
請參閱第2圖所示，本發明第二較佳實施例所提供之抬頭顯示器之光學反射模組，具有一物側與一像側，在該物側具有一影像產生器10，藉以產生一影像光線，在該像側具有一成像部20，該影像光線將成像於此。該光學反射模組更具有一多次反射鏡MM、一曲面反射鏡CM，以及一後端反射鏡RM。其中，該後端反射鏡RM與該多次反射鏡MM為平面鏡；該曲面反射鏡CM為一凹面鏡，其曲率半徑為-1405.57781mm。
該影像光線由該影像產生器10發出後，依序由該多次反射鏡MM進行第一次反射，中心入射角為23.9度、該曲面反射鏡CM進行反射，中心入射角為9.2度，該多次反射鏡MM進行第二次反射，中心入射角為42.3度，最後由該後端反射鏡RM將該影像光線反射至該成像部20。
第二較佳實施例之各該反射鏡的光學特形如表二所列：表二
第二較佳實施例之光學反射模組具有與第一較佳實施例相同的光學效果與特點，在此容不贅述。
請參閱第3圖所示，本發明第三較佳實施例所提供之抬頭顯示器之光學反射模組，具有一物側與一像側，在該物側具有一影像產生器10，藉以產生一影像光線，在該像側具有一成像部20，該影像光線將成像於此。該光學反射模組更具有一多次反射鏡MM、一曲面反射鏡CM，以及一後端反射鏡RM。其中，該後端反射鏡RM為平面鏡；該多次反射鏡MM為一凹面鏡，其曲率半徑為78920.46726mm；該曲面反射鏡CM為一凹面鏡，其曲率半徑為-376.973185mm。
該影像光線由該影像產生器10發出後，依序由該多次反射鏡MM進行第一次反射，中心入射角為24.3度、該曲面反射鏡CM進行反射，中心入射角為8.9度，該多次反射鏡MM進行第二次反射，中心入射角為42.6度，最後由該後端反射鏡RM將該影像光線反射至該成像部20。
第三較佳實施例之各該反射鏡的光學特性如表三所列：表三
在第三較佳實施例中，各曲面鏡的凹陷度(sag)是由以下公式所計算出：
其中：z為平行於z軸的鏡面的凹陷度；c為頂點曲率(vertex curvature,CUY)；k為圓錐常數(conic constant)；以及Cj為xmyn的常數。
第三較佳實施例的曲面鏡，該多次反射鏡MM與該曲面反射鏡CM，的各項參數如下表所列：
第三較佳實施例之光學反射模組具有與前述之較佳實施例相同的光學效果與特點，在此容不贅述。
請參閱第4圖所示，本發明第四較佳實施例所提供之抬頭顯示器之光學反射模組，具有一物側與一像側，在該物側具有一影像產生器10，藉以產生一影像光線，在該像側具有一成像部20，該影像光線將成像於此。該光學反射模組更具有一多次反射鏡MM、一曲面反射鏡CM，以及一後端反射鏡RM。其中，該後端反射鏡RM與該多次反射鏡MM為平面鏡；該曲面反射鏡CM為凹面鏡，其曲率半徑分別為-520.000000mm。
該影像光線由該影像產生器10發出後，依序由該多次反射鏡MM進行第一次反射，中心入射角為31度、該曲面反射鏡CM進行反射，中心入射角為9.5度，該多次反射鏡MM進行第二次反射，中心入射角為50度，最後由該後端反射鏡RM將該影像光線反射至該成像部20。
第四較佳實施例之各該反射鏡的光學特性如表四所列：
第四較佳實施例之光學反射模組具有與前述之較佳實施例相同的光學效果與特點，在此容不贅述。
請參閱第5圖所示，本發明第五較佳實施例所提供之抬頭顯示器之光學反射模組，具有一物側與一像側，在該物側具有一影像產生器10，藉以產生一影像光線，在該像側具有一成像部20，該影像光線將成像於此。該光學反射模組更具有一前端反射鏡FM、一多次反射鏡MM、一曲面反射鏡CM，以及一後端反射鏡RM。其中，該後端反射鏡RM與該多次反射鏡MM與均為平面鏡；該曲面反射鏡CM為一凹面鏡，其曲率半徑為-1405.577881mm；該前端反射鏡FM亦為一凹面鏡，其曲率半徑為-884.664951mm。
該影像光線由該影像產生器10發出後，首先由該前端反射鏡FM所反射，中心入射角為12.8度、接著依序由該多次反射鏡MM進行第一次反射，中心入射角為19.4度、該曲面反射鏡CM進行反射，中心入射角為10度、該多次反 射鏡MM進行第二次反射，中心入射角為39.4度，最後由該後端反射鏡RM進行反射，而將該影像光線反射至該成像部20。
第五較佳實施例之各該反射鏡的光學特性如表五所列：
第五較佳實施例之光學反射模組具有與前述之較佳實施例相同的光學效果與特點，在此容不贅述。
本發明利用該多次反射鏡MM反射該影像光線兩次。如此，不但可以減少該光學反射模組所需要的反射鏡的數量，更因此而減少了該光學反射模組的體積，使本發明之光學反射模組具有較小之體積、較輕之重量，以及較低之成本等特點。
上述實施例僅為例示性說明本發明之技術及其功效，而非用於限制本發明。任何熟於此項技術人士均可在不違背本發明之技術原理及精神的情 況下，對上述實施例進行修改及變化，因此本發明之權利保護範圍應如後所述之申請專利範圍所列。

Claims (16)

  1. 一種抬頭顯示器，包含有：一影像產生器，產生一影像光線；一光學反射模組，具有複數個反射鏡，用以反射該影像光線；以及一成像部，經該光學反射模組之該等反射鏡反射後之該影像光線成像於此；其特徵在於：該光學反射模組之該等反射鏡具有一多次反射鏡，該影像光線被該多次反射鏡反射至少二次；該光學反射模組之該等反射鏡具有一前端反射鏡，該影像光線被該前端反射鏡反射後，再被該多次反射鏡執行第一次反射。
  2. 依據請求項1所述之抬頭顯示器，其中該光學反射模組之該等反射鏡更具有一曲面反射鏡；在該影像光線被該多次反射鏡第一次反射後與被該多次反射鏡第二次反射前，該影像光線被該曲面反射鏡反射。
  3. 依據請求項2所述之抬頭顯示器，其中該曲面反射鏡為一凹面鏡，其曲率半徑為-1405.57781mm至-376.973185mm之間。
  4. 依據請求項2所述之抬頭顯示器，其中該多次反射鏡為一凹面鏡，該曲面反射鏡為一凹面鏡。
  5. 依據請求項2所述之抬頭顯示器，其中該多次反射鏡為一平面鏡，該曲面反射鏡為一凹面鏡。
  6. 依據請求項1所述之抬頭顯示器，其中該前端反射鏡為一凹面鏡。
  7. 依據請求項1所述之抬頭顯示器，其中該多次反射鏡第一次反射該影像光線之中心入射角為39.4度至50度之間。
  8. 依據請求項1所述之抬頭顯示器，其中該多次反射鏡第二次反射該影像光線之中心入射角為19.4度至31度之間。
  9. 依據請求項2所述之抬頭顯示器，其中該曲面反射鏡反射該影像光線之中心入射角為8.9度至10.2度之間。
  10. 依據請求項1所述之抬頭顯示器，其中該前端反射鏡反射該影像光線之中心入射角為8.1度至12.8度之間。
  11. 一種抬頭顯示器之光學反射模組，用以將一影像產生器所產生之一影像光線反射至一成像部，以成像於該成像部上，包含有：一多次反射鏡以及一曲面反射鏡；其中，該多次反射鏡反射該影像光線至該曲面反射鏡，然後該曲面反射鏡反射該影像光線至該多次反射鏡；其中該多次反射鏡第一次反射該影像光線之中心入射角為39.4度至50度之間；該多次反射鏡第二次反射該影像光線之中心入射角為19.4度至31度之間。
  12. 依據請求項11所述之抬頭顯示器之光學反射模組，其中該曲面反射鏡為一凹面鏡，其曲率半徑為-1405.57781mm至-376.973185mm之間。
  13. 依據請求項11所述之抬頭顯示器之光學反射模組，其中該多次反射鏡為一凹面鏡，該曲面反射鏡為一凹面鏡。
  14. 依據請求項11所述之抬頭顯示器之光學反射模組，其中該多次反射鏡為一平面鏡，該曲面反射鏡為一凹面鏡。
  15. 依據請求項11所述之抬頭顯示器之光學反射模組，其中該曲面反射鏡反射該影像光線之中心入射角為8.9度至10.2度之間。
  16. 依據請求項11所述之抬頭顯示器之光學反射模組，更包含有一前端反射鏡，該影像光線被該前端反射鏡反射後，再被該多次反射鏡反射；其中該前端反射鏡反射該影像光線之中心入射角為8.1度至12.8度之間。
TW106127907A 2017-08-17 2017-08-17 抬頭顯示器之光學反射模組 TWI629510B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW106127907A TWI629510B (zh) 2017-08-17 2017-08-17 抬頭顯示器之光學反射模組

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW106127907A TWI629510B (zh) 2017-08-17 2017-08-17 抬頭顯示器之光學反射模組

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI629510B true TWI629510B (zh) 2018-07-11
TW201913174A TW201913174A (zh) 2019-04-01

Family

ID=63640644

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106127907A TWI629510B (zh) 2017-08-17 2017-08-17 抬頭顯示器之光學反射模組

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI629510B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205121064U (zh) * 2015-11-19 2016-03-30 望新（上海）科技有限公司 一种高分辨率低畸变的全挡风玻璃hud成像装置
US20170060235A1 (en) * 2015-08-24 2017-03-02 Ford Global Technologies, Llc Method of operating a vehicle head-up display
CN106681004A (zh) * 2017-02-14 2017-05-17 深圳前海智云谷科技有限公司 一种嵌入式抬头显示装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170060235A1 (en) * 2015-08-24 2017-03-02 Ford Global Technologies, Llc Method of operating a vehicle head-up display
CN205121064U (zh) * 2015-11-19 2016-03-30 望新（上海）科技有限公司 一种高分辨率低畸变的全挡风玻璃hud成像装置
CN106681004A (zh) * 2017-02-14 2017-05-17 深圳前海智云谷科技有限公司 一种嵌入式抬头显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW201913174A (zh) 2019-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10222614B2 (en) Head-up display and vehicle
US8089568B1 (en) Method of and system for providing a head up display (HUD)
US10139626B2 (en) Imaging optical system as well as display device with such an imaging optical system
JP6521537B2 (ja) 普通のフロントガラスを使用したディスプレイ装置、および、その自動車のヘッドアップディスプレイシステム
US9915823B1 (en) Lightguide optical combiner for head wearable display
US20200041790A1 (en) Catadioptric freeform head mounted display
CN108227195B (zh) 一种离轴两反自由曲面光学***
JP2001147400A (ja) 画像表示装置
EP3531183A1 (en) Virtual image display device
CN104216119A (zh) 抬头显示装置
JP5791991B2 (ja) 偏心光学系、偏心光学系を用いた画像表示装置及び撮像装置
CN111965824B (zh) 一种光学镜组及使用其的近眼显示***
JP4560160B2 (ja) 画像表示装置
JP2002323672A (ja) 光路分割素子及びそれを用いた画像表示装置
JP6857800B2 (ja) 虚像表示装置
US11644673B2 (en) Near-eye optical system
WO2017041212A1 (zh) 准直显示装置、车载或机载平视显示装置
TWI629510B (zh) 抬頭顯示器之光學反射模組
JP2021128329A (ja) ヘッドアップディスプレイ
TW201409077A (zh) 影像分割式虛像顯示裝置
CN109425977B (zh) 抬头显示器的光学反射模组
CN109477965B (zh) 一种轻薄共光轴方向的自由曲面的光学成像***
CN114236825B (zh) 光学***及头戴显示设备
TWI738407B (zh) 頭戴式顯示裝置
CN112997108B (zh) 观察光学***和图像显示装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees