[發明專利]抬頭顯示裝置及其制程

有效

• 申請號: 202010586247.1
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111552085B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 林柏青
• 申請（專利權）人: 業成科技（成都）有限公司;業成光電（深圳）有限公司;英特盛科技股份有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G03B21/14;B60K35/00
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司 51226
• 代理人: 楊冬梅;張行知

本發明提供一種抬頭顯示裝置，包括一第一鏡組以及一影像生成單元。所述影像生成單元以共成形制程貼合在所述第一鏡組上，所述影像生成單元是用以產生一二維圖像投影至一目標投影表面上以形成一虛像。所述第一鏡組具有一曲率可調整所述虛像的畸變，以解決虛像的畸變問題。此外所述抬頭顯示裝置無需非球面投射鏡及反射鏡，故能大大地減少體積。

技術領域

本發明是有關一種抬頭顯示(head up display；HUD)裝置，特別是關于一種可解決虛像畸變問題且體積較小的抬頭顯示裝置。

背景技術

抬頭顯示裝置可以讓車內資訊系統所提供的資訊呈現在駕駛人行車時視線的位置，因此駕駛人不需低頭即能獲得資訊，避免駕駛人低頭觀看顯示資訊系統，造成短暫的時間無法注意外界路況而發生危險。例如，所述資訊可以是車速，因此駕駛人無需低頭看儀表板便能知道車子的車速，進而提升安全性。抬頭顯示裝置可分為組合型抬頭顯示(combinerHUD；C-HUD)、擋風玻璃式抬頭顯示(windshield HUD；W-HUD)及增強現實抬頭顯示(augmented reality HUD；AR-HUD)，其中增強現實抬頭顯示是增強現實(augmentedreality；AR)技術與抬頭顯示技術的結合。相較于組合型抬頭顯示及擋風玻璃式抬頭顯示，增強現實抬頭顯示具有更大的視場角和更遠的成像距離，可以直接將顯示效果疊加到現實路面，帶給駕駛員更佳的體驗。視場角的大小決定光學儀器的視場范圍，視場角越大，視野就越大。傳統擋風玻璃式抬頭顯示的視場角一般在5°，而增強現實抬頭顯示的視場角大于等于10°。

圖1顯示傳統的增強現實抬頭顯示裝置應用在汽車的示意圖，增強現實抬頭顯示裝置10包括影像生成單元(picture generation unit；PGU)12、反射鏡14及非球面投射鏡16。反射鏡14用以反射影像生成單元12所發出的二維圖像L1。由于汽車的前擋風玻璃22一般是帶有弧度的曲面玻璃，不同位置的曲面變形程度都不同，因此經反射鏡14反射的二維圖像L1若直接投射到前擋風玻璃22，人眼20將看到畸變的虛像26，如圖2所示。為解決畸變問題，光線在投射到前擋風玻璃22前會先經非球面投射鏡16修正，使人眼20看到正常的虛像26，如圖3所示。除了使用非球面投射鏡16之外，也可以透過軟件算法來解決畸變問題。此外，圖1的眼球追蹤傳感器24可以發射一紅外光(Infrared；IR)至人眼20以感測瞳孔位置，進而達成影像判斷與追蹤。

然而，視場角越大意味著需要足夠的大的反射鏡14和光路設計，這造成增強現實抬頭顯示裝置10的體積過大，汽車需要有足夠的空間才能放的下增強現實抬頭顯示裝置10，尤其是前裝式的增強現實抬頭顯示。目前針對雙投影位置的抬頭顯示裝置，近投影的視場角為5°*1°，成像距離為2.4米，主要顯示駕駛員所選擇的狀態信息，如速度、限速以及一些先進駕駛輔助系統(advanced driver assistance systems；ADAS)功能。遠投影的視場角為10°*4.8°，成像距離可以達到7.5米，增強現實的標識會直接顯示在路面上，此增強現實抬頭顯示裝置需要13升以上的體積。

發明內容

本發明的目的之一，在于提出一種解決虛像畸變問題的抬頭顯示裝置及其制程。

本發明的目的之一，在于提出小體積的抬頭顯示裝置及其制程。

本發明的目的之一，在于提出一種車用的抬頭顯示裝置及其制程。

根據本發明，一種抬頭顯示裝置包括一第一鏡組以及一影像生成單元。所述影像生成單元以共成形制程形成在所述第一鏡組上，所述影像生成單元是用以發出一二維圖像投影在一目標投影表面以產生一虛像。所述第一鏡組具有一曲率可改善虛像的畸變以產生正常的虛像。本發明的抬頭顯示裝置無需非球面投射鏡來解決虛像的畸變問題。由于本發明的抬頭顯示裝置無需非球面投射鏡及反射鏡，故能大大地減少體積。