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、一可调焦透镜组、至少一反射镜以及一控制单元。影像源用以显示一影像画面并产生对应的一影像光束。可调焦透镜组设于影像光束的行进路径上。影像光束由可调焦透镜组射出之后，会被反射镜反射至一透明屏幕上，再被透明屏幕进一步反射而进入使用者的眼睛可视范围，使得使用者观看到影像画面的一虚像，且虚像的成像位置与使用者分别位于透明屏幕的不同侧。控制单元用以控制虚像的成像位置，并随着成像位置距离透明屏幕的远近而同时调整影像源所显示的影像画面的大小，使得使用者观看虚像的视角大小保持不变。

【技术实现步骤摘要】
抬头显示器与运输工具
本专利技术是有关于一种抬头显示器与运输工具，尤其关于一种能够根据行车速度调整投射影像尺寸以及成像距离的抬头显示器与运输工具，使得影像可融入使用者的视野环境，以改善使用经验。
技术介绍
抬头显示器已应用于车辆中，可用来将车速、油量、导航信息等内容显示在驾驶眼睛前方的可视范围内，使得驾驶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，当驾驶在操控车辆行进时，眼睛看前方的视野有一定的限制，随着车速增高，驾驶的视线焦点会变远，能注意到的视野范围会逐渐缩小。然而，已知抬头显示器(head-updisplay，HUD)的影像成像距离及大小均为固定，因此在高速行驶的状况下，影像在视野范围内所占有的比例会增加而影响到驾驶观看车辆前方道路的可视范围，也会导致影像焦距与人眼焦距不同而产生影像与环境分离的错觉，造成驾驶的不便及安全上的疑虑。
技术实现思路
本专利技术的主要目的之一在于提供一种抬头显示器与搭载此抬头显示器的运输工具，其中抬头显示器会根据行车速度调整投射影像尺寸以及成像距离，使得影像可融入视野环境。为达上述目的，本专利技术的一实施例提供一种抬头显示器，其包括一影像源、一可调焦透镜组、至少一反射镜以及一控制单元。影像源用以显示一影像画面并产生对应的一影像光束。可调焦透镜组设于影像光束的行进路径上。影像光束由可调焦透镜组射出之后，会被反射镜反射至一透明屏幕上，再被透明屏幕进一步反射而进入使用者的眼睛可视范围，使得使用者观看到影像画面的一虚像，且虚像的成像位置与使用者分别位于透明屏幕的不同侧。控制单元用以控制虚像的成像位置，并随着成像位置距离透明屏幕的远近而同时调整影像源所显示的影像画面之大小，使得使用者观看虚像的视角大小保持不变，影像在用户视野中占有固定的比例，避免遮蔽使用者的可视范围，并由此融入视野环境。为达上述目的，本专利技术的一实施例还提供一种运输工具，其包括上述的抬头显示器，其中透明屏幕为运输工具的挡风玻璃。附图说明图1为本专利技术抬头显示器与运输工具的一实施例的示意图；图2为图1所示本专利技术抬头显示器与运输工具的功能方块图；图3为图1所示本专利技术抬头显示器的可调焦透镜组的示意图；图4为图1所示本专利技术抬头显示器的成像位置的示意图；图5为图1所示本专利技术抬头显示器调整影像源的影像画面尺寸的示意图。其中，附图标记说明如下：100-抬头显示器，102-影像源，1021、1022、1023-最大投射画面，1021a、1022a、1023a-影像画面，1022b、1023b-周围画面，104-可调焦透镜组，1041-第一透镜组，1042-第二透镜组，1043-机械单元，106-反射镜，108-控制单元，200-使用者，300-运输工具，302-透明屏幕，304-信息采集单元，A-面积，d1、d2、d3-成像距离，I、I1、I2、I3-虚像，L-影像光束，L1、L2、L3、L4、L5、L6-透镜，L31-第一子透镜，L32-第二子透镜，L51-第三子透镜，L52-第四子透镜，r11、r21、r31、r41、r51、r61-前表面，r12、r22、r33、r42、r53、r62-后表面，r32、r52-共用表面，X-光轴，α-视角。具体实施方式以下结合附图和具体实施例而对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。请参考图1至图2，其中图1为本专利技术抬头显示器与运输工具的一实施例的示意图，图2为图1所示本专利技术抬头显示器与运输工具的功能方块图。如图1与图2所示，本专利技术抬头显示器100可应用并装设于一运输工具300中，并可位于运输工具300上一个透明屏幕302的前侧，其中本实施例的运输工具300举例为汽车，透明屏幕302为挡风玻璃，而使用者200为汽车驾驶，但本专利技术不以此为限，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、一可调焦透镜组104、至少一反射镜106以及一控制单元108。影像源102用来显示一影像画面并产生对应的一影像光束L，影像源102可例如是液晶(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，但不以此为限。抬头显示器100中的反射镜106与影像源102相对设置，且反射镜106的反射面面向使用者200，而可调焦透镜组104设置于影像源102与反射镜106之间，也即可调焦透镜组104是设于影像光束L的行进路径上，使得影像光束L在到达反射镜106前会先以背向使用者200的方向行进至可调焦透镜组104，并可透过可调焦透镜组104而改变虚像的成像位置，甚至放大影像尺寸，例如影像光束L在经过可调焦透镜组104后会因折射而改变行进路径，进而形成放大的影像。再者，影像光束L由可调焦透镜组104射出之后，会被反射镜106反射至透明屏幕302上，而其中至少一部分的影像光束L会再被透明屏幕302进一步反射而进入使用者200的眼睛可视范围，使得使用者200可感知并观赏到影像画面的一虚像I。如图1所示，使用者200所感受到的虚像I的成像位置与用户200分别位于透明屏幕302的不同侧，换句话说，对于使用者200而言，虚像I的成像位置位于透明屏幕302的后侧。需注意的是，本实施例的反射镜106举例为一凹面镜，例如可以是一非球面镜或一自由曲面镜，但不以此为限。并且，本专利技术并不以图1所绘示的内容来限定抬头显示器100中的反射镜106数量、种类、设置位置与设置角度，例如抬头显示器100也可同时包括多个相同或不相同的反射镜，形成一反射镜组，其主要目的在于改变从可调焦透镜组104射出的影像光束L的行进路径，使其以特定角度反射至透明屏幕302上的适当位置。在某些实施例中，也可经由调整反射镜106或反射镜组的设计，使得由影像光束L构成的影像画面在行进至透明屏幕302上时，被局部或全部地放大或缩小。此外，本专利技术抬头显示器100的控制单元108耦合于可调焦透镜组104，可控制可调焦透镜组104而调整其焦距，进而控制虚像的成像位置，并随着虚像的成像位置距离透明屏幕302的远近而同时调整影像源102所显示的影像画面大小，使得使用者200观看虚像的视角大小保持不变。控制单元108的运作方式将于后文介绍。以下进一步详细介绍本实施例的可调焦透镜组104。请参考图3，图3为图1所示本专利技术抬头显示器的可调焦透镜组的示意图。本实施例的可调焦透镜组104包括一第一透镜组1041与一第二透镜组1042，依序沿着影像光束L的行进方向设置于影像源102与反射镜106(绘于图1)之间，也即第二透镜组1042是位于第一透镜组1041与反射镜106之间。第一透镜组1041包括透镜L1、透镜L2及透镜L3依序沿着影像光束L的行进方向设置，其中透镜L3为胶合透镜，其包括第一子透镜L31与第二子透镜L32，且第一子透镜L31位于透镜L2与第二子透镜L32之间。第二透镜组1042包括透镜L4、透镜L5及透镜L6依序沿着影像光束L的行进方向设置，其中透镜L5为胶合透镜，其包括第三子透镜L51与第四子透镜L52，且第三子透本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抬头显示器，其包括：一影像源，用以显示一影像画面并产生对应的一影像光束；一可调焦透镜组，设于该影像光束的行进路径上；至少一反射镜，该影像光束由该可调焦透镜组射出之后，会被该反射镜反射至一透明屏幕上，再被该透明屏幕进一步反射而进入使用者的眼睛可视范围，使得使用者观看到该影像画面的一虚像，且该虚像的成像位置与使用者分别位于该透明屏幕的不同侧；以及一控制单元，用以控制该虚像的成像位置，并随着该虚像的成像位置距离该透明屏幕的远近而同时调整该影像源所显示的该影像画面的大小，使得使用者观看该虚像的视角大小保持不变。

【技术特征摘要】
1.一种抬头显示器，其包括：一影像源，用以显示一影像画面并产生对应的一影像光束；一可调焦透镜组，设于该影像光束的行进路径上；至少一反射镜，该影像光束由该可调焦透镜组射出之后，会被该反射镜反射至一透明屏幕上，再被该透明屏幕进一步反射而进入使用者的眼睛可视范围，使得使用者观看到该影像画面的一虚像，且该虚像的成像位置与使用者分别位于该透明屏幕的不同侧；以及一控制单元，用以控制该虚像的成像位置，并随着该虚像的成像位置距离该透明屏幕的远近而同时调整该影像源所显示的该影像画面的大小，使得使用者观看该虚像的视角大小保持不变。2.如权利要求1所述的抬头显示器，其中该可调焦透镜组为一机械式可调焦透镜组，其包括一第一透镜组与一第二透镜组，依序沿着该影像光束的行进方向设置于该影像源与该反射镜之间，且该第二透镜组可沿着光轴前后移动，以调节该可调焦透镜组的焦距。3.如权利要求2所述的抬头显示器，其中该控制单元是通过调整该第二透镜组与该第一透镜组之间的距离，以改变该虚像的成像位置。4.如权利要求1所述的抬头显示器，其中该反射镜是为一凹面镜。5.如权利要求4所述的抬头显示器，其中该反射镜是为一自由曲面镜。6.如权利要求1所述的抬头显示器，其中该控制单元调整该虚像的成像位...

【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：发明
国别省市：上海,31