抬头显示器的制作方法

本发明涉及一种显示器，特别涉及一种抬头显示器。

背景技术：

抬头显示器(Head-Up Display，简称HUD)使用于飞行器。近年来，民用汽车上也发现了它的应用。抬头显示器的光学部分包括投射器﹙Projector﹚及叠像镜﹙Combiner﹚。投射器可将汽车信息﹙如汽车行驶速度、油量、灯光控制等等﹚的影像投射至叠像镜上。叠像镜可将挡风玻璃外的景物与由投射器投射出来的汽车信息影像重叠在一起，让驾驶员不须低头看仪表板的信息，眼睛也不须重新聚焦，即可看到所需的信息影像。

依照抬头显示器的现有技术，可直接利用汽车挡风玻璃作为叠像镜。此外，抬头显示器的叠像镜亦可独立制作。独立制作的叠像镜在不使用时可收纳于抬头显示器的壳体内，而在使用时可从壳体内移出。然而，独立制作的叠像镜必须穿过开口而从壳体内移出，而开口容易造成阳光直射积热及灰尘掉入的问题。

与抬头显示器相关的专利包含美国公告专利第6930836号。与车用显示器相关的专利包含美国公告专利第6049288号。与笔电辅助装置相关的专利包含台湾公告专利第M468872号。

技术实现要素：

本发明涉及一种抬头显示器，用以减少光害及粉尘。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种抬头显示器，其包括一壳体、一投影器、一叠像镜、一防尘盖及一致动模块。壳体具有一开口。投影器设置在壳体内，以提供一影像光束。 防尘盖包括多个硬质元件及一软质元件。软质元件具有一表面且构成一外观面。软质元件具有相对于外观面的一背面。背面可挠性地连接任两相邻的这些硬质元件。致动模块设置在壳体内并耦接防尘盖，以使防尘盖相对于壳体移动来封闭或不封闭开口。当防尘盖封闭开口时，叠像镜设置于壳体内。当防尘盖不封闭开口时，叠像镜经由开口移动至壳体外并定位于影像光束的传递路径上。

基于上述，在本发明的上述实施例中，防尘盖可包括多个硬质元件及软质元件，软质元件的背面具有一凹沟，且凹沟凹陷自背面且位于两相邻的这些硬质元件之间，藉由致动模块来移动防尘盖的硬质元件，以封闭或不封闭壳体的开口。当防尘盖封闭开口时，可避免抬头显示器受到光害及粉尘的影响。当防尘盖不封闭开口时，通过软质元件的可挠曲变形的凹沟使这些硬质元件相互倾斜地收纳于壳体内。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A及图1B分别是依照本发明的一实施例的一种抬头显示器于使用状态及不使用状态的剖面示意图。

图2A及图2B分别是图1A的抬头显示器的开口于不封闭状态及封闭状态的俯视立体图。

图3A及图3B分别是图1A的抬头显示器的开口于不封闭状态及封闭状态的仰视立体图。

图4A及图4B分别是图1A的抬头显示器的开口于不封闭状态及封闭状态于另一视角的仰视立体图。

图5A及图5B分别是依照本发明的另一实施例的一种抬头显示器于使用状态及不使用状态的剖面示意图。

图6A是图5A于使用状态的抬头显示器沿I-I线的剖面示意图。

图6B是图5B于不使用状态的抬头显示器沿II-II线的剖面示意图。

图7A及图7B分别是图5A的抬头显示器的开口于不封闭状态及封闭状态的俯视立体图。

图8A及图8B分别是图5A的抬头显示器的开口于不封闭状态及封闭状态的仰视立体图。

图9A及图9B分别是图5A的抬头显示器的开口于不封闭状态及封闭状态于另一视角的仰视立体图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

请参考图1A及1B，本实施例的抬头显示器100包括壳体110、投影器120及叠像镜130。壳体110装设于汽车仪表板(未示出)内或配置于汽车仪表板旁，壳体110亦可为汽车仪表板的部分结构，本发明不对此加以限制。壳体110具有开口112。投影器120设置在壳体110内。叠像镜130可设置于壳体110内并能经由开口112移至壳体110外。当开口112被防尘盖(容后详述)封闭时，叠像镜130收纳于壳体110内，则抬头显示器100此时为不使用状态。当开口112未被封闭时，投影器120能产生影像光束且叠像镜130能移动至影像光束的传递路径上，如此影像光束可投射至在壳体110外的叠像镜130上，则抬头显示器100此时为使用状态。因此，叠像镜130可使挡风玻璃外的景物与由投影器120在叠像镜130上所投射出的影像重叠在一起，让驾驶者观看。

在本实施例中，投影器120可包含显示模块122及多个光学元件124。显示模块122例如是发光二极管模块、激光二极管模块、液晶显示模块或数字微型反射镜模块等以产生影像光束。光学元件124配置于从显示模块122所产生的影像光束的传递路径上，且光学元件124可包括反射镜以改变影像光束的方向，光学元件124也可包括透镜以调整影像光束的尺寸。

在本实施例中，叠像镜130可耦接至设置于壳体110内的驱动单元(例如步进马达等)且被驱动单元所驱动，使叠像镜130可从壳体110内经由开口112而移动(例如旋转或平移)至壳体110外，如图1A所示。此外，叠像镜130亦可受驱动单元所驱动，而从开口112外移入壳体110内，如 图1B所示。如此，在不使用抬头显示器100的状态下，壳体110外的叠像镜130可经由开口112而移入壳体110内。

然而，为了避免外界的光害及灰尘经由开口112进入壳体110内，抬头显示器100可进一步包括防尘盖140，以封闭或不封闭开口112。当防尘盖140封闭开口112时，叠像镜130收纳于壳体110内。当防尘盖140不封闭开口112时，叠像镜130经由开口112移动至壳体110外并定位于影像光束的传递路径上。

在本实施例中，防尘盖140包括两个硬质元件141及一软质元件142，其中硬质元件141的材质可包括塑料，例如：丙烯青丁二烯苯乙烯(Acrylonitrile butadiene styrene，ABS)或ABS结合聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)等塑料材质。软质元件142的材质可包括橡胶，例如：热塑性聚胺基甲酸酯(Thermoplastic Polyurethane，TPU)或热塑性橡胶(Thermoplastic rubber，TPR)等橡胶材质，且硬质元件141与软质元件142可利用双料射出的方式一体成型。硬质元件141的数目不限于两个，亦可为三个以上。硬质元件141可为板状。软质元件142具有一表面且构成一外观面142a。当防尘盖140封闭开口112时，软质元件142的外观面142a曝露于壳体110外。软质元件142具有相对于外观面142a的一背面142b，且背面142b可挠性地连接这些硬质元件141。各硬质元件141具有一第一面141a及相对于第一面141a的一第二面141b，且软质元件142的背面142b包覆这些硬质元件141的第一面141a且不包覆这些第二面141b，以暴露出这些第二面141b，这些硬质元件141的第二面141b朝向壳体110内部。软质元件142的背面142b具有一凹沟142c(例如弧形凹沟或V形凹沟)，且凹沟142c凹陷自背面142b并沿着背面142b的宽度延伸，凹沟142c位于两相邻的硬质元件141之间。

如图1A所示，当开口112暴露且叠像镜130从壳体110内移出至影像光束的传递路径时，这些硬质元件141通过软质元件142的可挠曲变形的凹沟142c而相互倾斜地容纳在壳体110内，这些硬质元件141之一较靠近开口112，而另一个硬质元件141较远离开口112。如图1B所示，当叠像镜130从开口112外移入壳体110内且移动防尘盖140来封闭开口112时，硬质元件141支撑软质元件142而使其可完整地封闭开口112，使防尘盖 140可防止外界的光害及灰尘进入壳体110内，用以保护容纳于壳体110内的投射器120及叠像镜130。如何移动防尘盖140将在下文详细说明。

在图2A至图2B、图3A至图3B及图4A至图4B中的壳体110仅以壳体110的顶部示意，以简化图式而便于说明。同时请参考图1A、图2A、图3A及图4A，抬头显示器100还包括致动模块150。致动模块150设置在壳体110内并耦接防尘盖140，以移动防尘盖140，而使防尘盖140相对于壳体110移动，使得防尘盖140不封闭开口112(如图1A、图2A、图3A及图4A所示)或封闭开口112(如1B、图2B、图3B及图4B所示)。当防尘盖140不封闭开口112时，防尘盖140可挠性地收纳于壳体110内。

在本实施例中，致动模块150包括导杆151、驱动机构152、驱动马达153及两滑轨154。各滑轨154包括水平段154a及接续自水平段154a的倾斜段154b。导杆151设置在壳体110内并耦接硬质元件141的滑套141c。驱动机构152设置在壳体110内并包括齿轮组152a及螺杆152b(screw rod)。齿轮组152a耦接设置在壳体110内的驱动马达153，而螺杆152b枢设于壳体110，并耦接齿轮组152a及硬质元件141的螺柱141e，螺柱141e即具有内螺纹的柱体。各滑轨154设置在壳体110内且位于开口112的两相对侧，且各滑轨154耦接另一硬质元件141的滑柱141d。如图2A、3A及4A所示，以抬头显示器100的开口112于不封闭状态的实施例来看，滑套141c及螺柱141e(连接件)配置于较靠近开口112的硬质元件141的两相对侧，滑柱141d的数量为两个且分别配置于较远离开口112的硬质元件141的两相对侧；其中滑套141c、螺柱141e及滑柱141d(连接件)可为硬质元件141的一部分或可为组装于硬质元件141的连接件。如图1B、图2B、图3B及图4B所示，当欲使收纳于壳体110内的防尘盖140封闭开口112时，驱动马达153经由齿轮组152a旋转螺杆152b，螺杆152b驱动硬质元件141的螺柱141e并带动滑套141c相对于壳体110沿着导杆151来移动与螺柱141e及滑套141c连接的硬质元件141，并经由软质元件142而连带地驱使另一硬质元件141的滑柱141d依续沿着这些滑轨154的倾斜段154b及水平段154a来移动，使得防尘盖140朝远离滑轨154的方向相对于壳体110移动，进而使防尘盖140封闭开口112，即抬头显示器100的开口112为封闭状态(如图2B、图3B及图4B所示)。

相反地，如图1B、图2B、图3B及图4B所示，若要不封闭开口112，则驱动马达153能经由齿轮组152a旋转螺杆152b，螺杆152b驱动硬质元件141的螺柱141e并带动滑套141c相对于壳体110沿着导杆151移动硬质元件141，并经由软质元件142而连带地驱使另一硬质元件141的滑柱141d依续沿着这些滑轨154的水平段154a及倾斜段154b移动，使得防尘盖140朝接近滑轨154的方向相对于壳体110移动至开口112的一侧，通过具有凹沟142c且可挠曲的软质元件142使两个硬质元件141相互倾斜，以收纳于壳体110内(如图1A、图2A、图3A及图4A所示)。

在图1A所绘示的实施例中，采用了平面状的壳体110及防尘盖140。在图5A所绘示的另一实施例的抬头显示器100a中，采用了曲面状的壳体110及防尘盖140，详述如下。

在图5A至图5B中的壳体110仅以壳体110的顶部示意，以简化图式而便于说明。请参考图5A至图5B和图6A至图6B，在本实施例的抬头显示器100a中，有关投影器120及叠像镜130的运作与图1A的实施例的抬头显示器100相同，故省略之。为了符合汽车内装在造型上的需求，当壳体110安装于汽车仪表板(未绘示)内时，可配合仪表板外表面的造型设计而使壳体110的外表面110a设计为曲面，防尘盖140的软质元件142的外观面142a也可设计为曲面。因此，如图5A及图6A所示，当抬头显示器100a于使用状态时，叠像镜130则移至壳体110外。如图5B及图6B所示，当抬头显示器100a于不使用状态时，防尘盖140封闭壳体110的开口112，且防尘盖140的软质元件142的外观面142a可与壳体110的外表面110a相齐平而实质上构成单一的平滑曲面。因此，在不使用抬头显示器100a时，防尘盖140并不显眼。

请参考图5A至图5B、图6A至图6B、图7A至图7B、图8A至图8B、图9A至图9B，为了让防尘盖140填满开口112而与壳体110的外表面110a齐平，抬头显示器100a还包括致动模块160。致动模块160设置在壳体110内并耦接防尘盖140，以移动防尘盖140，而使防尘盖140相对于壳体110移动，使得防尘盖140不封闭开口112(如图5A、图6A、图7A、图8A及图9A所示)或封闭开口112(如图5B、图6B、图7B、图8B及图9B所示)。当防尘盖140不封闭开口112时，防尘盖140可挠性地收纳于壳体110 内。

在本实施例中，致动模块160包括连杆组161、驱动机构162、驱动马达163及两滑轨164。连杆组161包括多个相互枢接的连杆161a，并耦接至防尘盖140的硬质元件141的轴部141f及驱动机构162。驱动机构162例如是齿轮组耦接于驱动马达163，且驱动机构162及驱动马达163设置在壳体110内。这些滑轨164呈不同的弧形且位于开口112的一侧边，这些滑轨164分别耦接硬质元件141的滑柱141d。如图5A、6A、7A、8A及9A所示，以抬头显示器100a的开口112于不封闭状态的实施例来看，轴部141f配置于较靠近开口112的硬质元件141，滑柱141d的数量为两个，且这些滑柱141d的其一配置于较靠近开口112的硬质元件141，这些滑柱141d的另一配置于较远离开口112的硬质元件141，则这些滑柱141d可分别于其对应的弧形滑轨164中滑动，轴部141f与这些滑柱141d分别位于防尘盖140的两相对侧；其中轴部141f及滑柱141d(连接件)可为硬质元件141的一部分或可为组装于硬质元件141的连接件。当欲使收纳于壳体110内的防尘盖140封闭开口112时，驱动马达163可经由驱动机构162来转动连杆组161的这些连杆161a，连杆组161驱动与轴部141f连接的硬质元件141，以使与轴部141f连接的硬质元件141通过其滑柱141d沿着对应的滑轨164来相对于壳体110移动，再经由软质元件142连带地驱使另一硬质元件141的滑柱141d沿着另一滑轨164来移动，使得防尘盖140相对于壳体110移动，进而使防尘盖140封闭开口112(如图5B、图6B、图7B、图8B及图9B所示)。

相反地，如图图5B、图6B、图7B、图8B及图9B所示，若要不封闭开口112，则驱动马达163经由驱动机构162转动连杆组161，连杆组161驱动与轴部141f连接的硬质元件141，以使与轴部141f连接的硬质元件141通过其滑柱141d沿着其对应的滑轨164来相对于壳体110移动，再经由软质元件142连带地驱使另一硬质元件141的滑柱141d沿着另一滑轨164来移动，使得防尘盖140相对于壳体110移动至开口112的一侧，通过具有凹沟142c且可挠的软质元件142使两个硬质元件141相互倾斜，以使防尘盖140收纳于壳体110内(如图5A、图6A、图7A、图8A及图9A所示)。

综上所述，在本发明的上述实施例中，防尘盖可包括多个硬质元件及 软质元件，并藉由致动模块来移动防尘盖的硬质元件，以封闭或不封闭壳体的开口。当欲使用抬头显示器进行显像时，可藉由致动模块移动防尘盖不封闭开口，并通过软质元件的可挠曲变形的凹沟，使这些硬质元件相互倾斜地收纳于抬头显示器的壳体内，进而使得叠像镜可经由开口从壳体内移出至壳体外，由于通过凹沟使这些硬质元件相互倾斜地收纳于壳体内，藉此可节省收纳空间，进而缩小抬头显示器体积。当抬头显示器结束显像时，可藉由致动模块移动防尘盖的硬质元件且通过硬质元件支撑软质元件来完整地封闭开口，以避免抬头显示器受到光害及粉尘的影响。

除此之外，为了符合汽车内装在造型上的需求，防尘盖的外观面可设计为曲面，同时壳体的外表面也可设计为曲面，而防尘盖的外观面可设计与壳体的外表面相齐平而实质上构成单一的平滑曲面。因此，在不使用抬头显示器时，防尘盖并不显眼，并使汽车内装的造型较为美观。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求及发明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。另外，本说明书或申请专利范围中提及的“第一”及“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

符号说明

100、100a：抬头显示器

110：壳体

110a：外表面

112：开口

120：投影器

122：显示模块

124：光学元件

130：叠像镜

140：防尘盖

141：硬质元件

141a：第一面

141b：第二面

141c：滑套

141d：滑柱

141e：螺柱

141f：轴部

142：软质元件

142a：外观面

142b：背面

142c：凹沟

150：致动模块

151：导杆

152：驱动机构

152a：齿轮组

152b：螺杆

153：驱动马达

154：滑轨

154a：水平段

154b：倾斜段

160：致动模块

161：连杆组

161a：连杆

162：驱动机构

163：驱动马达

164：滑轨