抬头显示器与运输工具制造技术

抬头显示器包括一影像源、一第一面镜以及一透明屏幕。影像源是用于投射一影像光线，而第一面镜是用于反射该影像光线，且第一面镜具有第一自由曲面反射面。由第一面镜反射的影像光线会行进至透明屏幕，再经由透明屏幕反射至使用者的眼睛可视范围而形成一感知影像，且透明屏幕包含一自由曲面表面。

【技术实现步骤摘要】
抬头显示器与运输工具
本技术是关于一种抬头显示器与包含该抬头显示器的运输工具，尤其关于一种具有较远成像距离的抬头显示器与包含该抬头显示器的运输工具。
技术介绍
抬头显示器(head-updisplay，HUD)已应用于车辆中，可用来将车速、油量、导航资讯等内容显示在驾驶者眼睛前方的可视范围内，使得驾驶者可以不需低头便能同时看到显示器的投射画面与车辆前方的状况。一般而言，影像源投射的影像光线经由至少一反射面进入使用者的眼睛可视范围。然而，已知抬头显示器的系统焦距较短且成像距离短，容易造成使用者对焦不易而产生疲累感。并且，已知抬头显示器的机构设计会导致像差、光路径较长等缺点，因而影响显示品质以及具有无法缩小机构等问题。
技术实现思路
本技术的主要目的之一在于提供一种抬头显示器及具有此抬头显示器的运输工具，其中抬头显示器能够修正像差并且具有较远的成像距离。为达上述目的，本技术的一实施例提供一种抬头显示器，其包括一影像源、一第一面镜以及一透明屏幕。其中，影像源用于投射影像光线，第一面镜用于反射影像光线。并且，该第一面镜具有一第一自由曲面反射面且该第一自由曲面反射面的曲率是由下式所定义：z＝c1x+c2y+c3x2+c4xy+c5y2+c6x3+c7x2y+c8xy2+c9y3+c10x4+c11x3y+c12x2y2+c13xy3+c14y4………………………(式1)其中，系数c1为x轴梯形变形量，系数c2为y轴梯形变形量，系数c3及系数c5为曲面放大倍率，且系数c4为曲面四角比例，并且系数c1为-2至2，系数c2为-2至2，系数c3为1.0E-3至2.0E-3，系数c4为1.0E-4至2.0E-4，且系数c5为0.5E-3至1.5E-3。此外，由第一面镜反射的影像光线会行进至透明屏幕，再经由透明屏幕反射到使用者的眼睛可视范围而形成感知影像，且透明屏幕包含自由曲面表面。附图说明图1为本技术第一实施例的抬头显示器与运输工具的示意图；图2为本技术第二实施例的抬头显示器与运输工具的示意图；图3为本技术第三实施例的抬头显示器与运输工具的示意图。其中，附图标记说明如下：100-抬头显示器；102-影像源；104-透明屏幕；106-第一面镜；108-第二面镜；200-可视范围；300-影像光线；302-虚像；400-运输工具；X-第一方向；Y-第二方向。具体实施方式以下结合附图和具体实施例而对本技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本技术的限定。请参考图1，图1为本技术第一实施例的抬头显示器与运输工具的示意图。本技术抬头显示器100可应用并装设于一运输工具400中，其中本实施例的运输工具400举例为汽车，抬头显示器100可应用于任何需要在使用者前方显示影像的设备中，且不限制抬头显示器100的装设位置。根据本实施例，抬头显示器100包括一影像源102、一透明屏幕104以及一第一面镜106。其中，影像源102用来显示一影像画面并投射影像光线300。影像源102可例如是(但不限于)液晶(liquidcrystal)投影机、数字光学处理(digitallightprocessing，DLP)投影机等能够显示影像画面的装置或其他适合的影像显示器。影像源102与第一面镜106相对设置，且两者均设置在透明屏幕104的一侧，本实施例的透明屏幕104举例为汽车的挡风玻璃。第一面镜106和透明屏幕104均设置在影像源102所射出的影像光线300的行进路径上，且影像光线300的行进路径依次且按顺序经过第一面镜106、透明屏幕104和使用者的眼睛可视范围200，其中本实施例的可视范围200举例为汽车驾驶者的眼睛或操纵位置。详细而言，影像源102所投射出的影像光线300首先经由第一面镜106反射至透明屏幕104，而透明屏幕104会再将影像光线300进一步反射至使用者的眼睛可视范围200以形成一感知影像，也即虚像302。其中，透明屏幕104为自由曲面表面且第一面镜106也为第一自由曲面反射面。并且，第一自由曲面反射面的曲率由下式所定义：z＝c1x+c2y+c3x2+c4xy+c5y2+c6x3+c7x2y+c8xy2+c9y3+c10x4+c11x3y+c12x2y2+c13xy3+c14y4………………………(式1)其中x及y为曲面的变量，系数c1为x轴梯形变形量，系数c2为y轴梯形变形量，系数c3及系数c5为曲面放大倍率，且系数c4为曲面四角比例。根据本技术，公式一中的系数c1为-2至2，系数c2为-2至2，系数c3为1.0E-3至2.0E-3，系数c4为1.0E-4至2.0E-4，且系数c5为0.5E-3至1.5E-3。此外，在某些实施例中，公式一的其他系数进一步具有以下范围：系数c6为-2E-7至-6E-7，c7为4E-7至9E-7，c8为-1E-7至-5E-7，c9为3E-7至8E-7，c10为1.0E-9至5.0E-9，c11为1.0E-11至5.0E-11，c12为1.0E-9至5E-9，c13为-0.5E-10至-4.5E-10，c14为-1.0E-9至-5.0E-9。其中，系数c3和系数c5可调整曲面放大倍率，系数c4可调整曲面四角比例而其余高次项为更细致的曲面调整。并且，第一自由曲面反射面公式一的系数是根据透明屏幕104的自由曲面表面做调整设计，针对不同透明屏幕104的自由曲面曲率，可以自由调控公式一中的各项系数值，以此达到减少像差的目的。通过上述第一面镜106的特定第一自由曲面反射面设计，可以配合透明屏幕104提供适当的光路径距离与控制影像的缩放，增加系统焦距的距离以及成像距离，同时增加影像面积并缩短光路径，通过缩小整体机构，节省使用空间并且减少影像像差。举例而言，本实施例系统中使用的第一面镜106可以根据影像光线300在一第一方向X上和一第二方向Y具有不同的放大或缩小倍率，或是依此分别具有不同的曲率，其中第一方向X不平行于第二方向Y。在本实施例中，第一方向X代表显示影像的横向方向，而第二方向Y代表显示影像的纵向方向，但不以此为限。因此，使用者可以看到距离较远的虚像302，有较佳的观看效果与品质。请参考图2，图2为本技术第二实施例的抬头显示器与运输工具的示意图。类似于图1的设置，抬头显示器100包括影像源102、透明屏幕104以及第一面镜106，并且还包括一第二面镜108，且该第二面镜108包括自由曲面镜、球面镜或非球面镜。其中，影像源102设置在第一面镜106和第二面镜108之间。本实施例影像源102所投射出的影像光线300会先入射至第二面镜108再反射至第一面镜106，接着被第一面镜106反射至透明屏幕104，再由透明屏幕104将影像光线300进一步反射至使用者的眼睛可视范围200而形成感知影像，也即虚像302。类似于本技术第一实施例，本实施例的第一面镜106为第一自由曲面反射面，并且，第一自由曲面反射面由前述公式一所定义，公式一中各常数或参数的数值可参考第一实施例，不再赘述。当第二面镜108为自由曲面镜时，定义其具有一第二自由曲面反射面，且第二自由曲面反射面也可由类似公式一的自由曲面公式所定义，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抬头显示器，其包括：一影像源，用于投射一影像光线；一第一面镜，用于反射该影像光线，其中该第一面镜具有一第一自由曲面反射面，该第一自由曲面反射面的曲率是由下式所定义：Z＝c1x+c2y+c3x

【技术特征摘要】
1.一种抬头显示器，其包括：一影像源，用于投射一影像光线；一第一面镜，用于反射该影像光线，其中该第一面镜具有一第一自由曲面反射面，该第一自由曲面反射面的曲率是由下式所定义：Z＝c1x+c2y+c3x2+c4xy+c5y2+c6x3+c7x2y+c8xy2+c9y3+c10x4+c11x3y+c12x2y2+c13xy3+c14y4………………………(式1)其中，系数c1为x轴梯形变形量，系数c2为y轴梯形变形量，系数c3及系数c5为曲面放大倍率，且系数c4为曲面四角比例，并且系数c1为-2至2，系数c2为-2至2，系数c3为1.0E-3至2.0E-3，系数c4为1.0E-4至2.0E-4，且系数c5为0.5E-3至1.5E-3；以及一透明屏幕，由该第一面镜反射的该影像光线会行进至该透明屏幕，再经由该透明屏幕反射到使用者的眼睛可视范围而形成一感知影像，且该透明屏幕包含一自由曲面表面。2.如权利要求1所述的抬头显示器，其中所述自由曲面反射面的公式一的系数c6为-2E-7至-6E-7，c7为4E-7至9E-7，c8为-1E-7至-5E-7，c9为3E-7至8E-7，c10为1....

【专利技术属性】
技术研发人员：郭柏辰，陈盈运，
申请(专利权)人：上海蔚兰动力科技有限公司，造隆股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31