抬头显示系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明关于一种显示系统，且特别是关于一种车用抬头显示系统。
【背景技术】
[0002]随着用于交通工具的电子零件需求的逐年攀高，各种用于交通工具上的显示装置已相继被研发出来。传统的显示装置通常装设于仪表板上。然而，当使用者低头观看装设于仪表板上的显示装置时，因无法同时察觉前方的交通状况，容易产生安全的疑虑。因此，可将影像光束投射于挡风玻璃上的显示装置，例如抬头显示器(Head-Up Display)，已被广泛地使用。
[0003]抬头显示器目前普遍运用在航空器上作为飞行辅助仪器。此外，部分汽车亦配备有抬头显示器，用于将车速或车辆状态等信息投射在挡风玻璃上供使用者观看。以车用抬头显示器为例，如图1所示，抬头显示器10将影像光束L投射于车子20的挡风玻璃22上，让使用者U能够在与行车视线相同或相近的方向上看见对应的影像画面I。由于抬头显示器10可以减少使用者U的视线离开前方道路的次数及时间，故可使行车安全获得进一步的保障。
[0004]为了显示较多的行车信息，能够显示大影像画面的抬头显示器已相继被研发出来，但此类型的抬头显示器的体积通常相对庞大。另一方面，若要在能够显示大影像画面的前提下缩减抬头显示器的尺寸，由于内部光学组件的配置关系，此类型的抬头显示器所显示的影像画面通常容易产生畸变(distort1n)。如图2所示，若原始输入的影像画面Pl为矩形的影像画面，则在影像画面Pl通过抬头显示器10的光学系统后会因产生畸变且使得人眼所看到的影像画面I变形成为一扇形的影像画面。
[0005]此外，根据使用者在车辆中座位的位置或使用者在车辆行驶中所产生的晃动，则会导致使用者相对于抬头显示器的偏离角度会有所不同，使用者观看到的影像画面亦会有不同的形变量。如图3所示，假设使用者U在相对于抬头显示器10的偏离角度Θ为O的位置Xi所看到的影像画面Ii为矩形的影像画面。则当使用者U相对于抬头显示器10的位置改变时，且使得使用者U相对于抬头显示器10的偏离角度Θ不为O时，使用者U在位置X2、X3所分别看到的抬头显示器10所投射出的影像画面12、13皆会有不同的形变量，使得原为矩形的影像画面变成倾斜状的梯形的影像画面。再者，如图4所示，在影像画面Pl通过抬头显示器10的光学系统而产生畸变并且使用者U相对于抬头显示器10的偏离角度Θ不为O时，使用者所观看到的形变的影像画面I可能为上述变形的结合，且造成信息判读的不易。承上述，如何使抬头显示器薄型化并改善影像画面变形的问题，实为目前此领域技术人员努力的目标之一。
[0006]美国专利第7854523号揭露了一种抬头显示器，其利用楔型组件来校正从显示组件输出的影像。美国专利公开第2010/0157430号揭露了一种车辆显示系统。中华人民共和国专利第102745084号揭露一种车用抬头显示装置，其利用图像修正透镜来修正像差。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种抬头显示系统，其可改善影像画面变形的问题。
[0008]本发明的其它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。
[0009]为达上述的一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提供一种抬头显示系统，其包括抬头显示器以及影像检测单元。抬头显示器包括第一控制单元、影像源以及光学系统。第一控制单元用以校正影像信号。影像源耦接至第一控制单元，用以接收影像信号并根据经校正的影像信号输出影像光束。光学系统配置在影像光束的传递路径。影像检测单元配置在抬头显示器的一侧，用以检测使用者相对于抬头显示器的偏离角度，第一控制单元依据使用者相对于抬头显示器的偏离角度以及光学系统所产生的像差来预先校正影像?目号。
[0010]在本发明的一实施例中，上述的影像源包括照明模块以及光阀。照明模块用于发出照明光束。光阀配置在照明光束的传递路径上且与第一控制单元耦接，以将照明光束转换成影像光束。
[0011]在本发明的一实施例中，上述的抬头显示系统还包括光检测单元以及第二控制单元，光检测单元配置在影像源的周围，以检测照明光束或影像光束的光强度值，并依据照明光束或影像光束的光强度值输出检测值。第二控制单元耦接于光检测单元以及照明模块，用以接收来自光检测单元的检测值并依据检测值调变自照明模块所输出的照明光束的光强度。
[0012]在本发明的一实施例中，上述的第二控制单元通过控制信号控制照明模块所输出的照明光束的光强度，当检测值超过预设范围时，第二控制单元对应调整照明模块所输出的照明光束的光强度。
[0013]在本发明的一实施例中，上述影像检测单元可检测使用者的眼睛位置相对于抬头显不器的偏尚角度。
[0014]在本发明的一实施例中，上述的光学系统包括多个反射镜以及透镜。影像光束先传递至这些反射镜再传递至透镜。
[0015]在本发明的一实施例中，上述的这些反射镜包括第一反射镜、第二反射镜以及第三反射镜，且影像源、第二反射镜、第三反射镜以及透镜的至少一者相对第一反射镜倾斜。
[0016]在本发明的一实施例中，上述来自影像源的影像光束依序地被第一反射镜、第二反射镜、第一反射镜及第三反射镜反射，之后再穿透过透镜。
[0017]在本发明的一实施例中，上述的第一反射镜以及第二反射镜为平面镜，第三反射镜为凹面镜，透镜为凸透镜。第二反射镜与第三反射镜配置于第一反射镜的同一侧，且第二反射镜及第三反射镜与第一反射镜分别位于影像源的相对侧。影像源与透镜位于第一反射镜的相对侧，影像源位在第一反射镜与第二反射镜之间，且凸透镜位在第一反射镜与第三反射镜之间，第一反射镜、第二反射镜以及第三反射镜皆设置于影像源与透镜之间。
[0018]在本发明的一实施例中，以影像光束的传递路径为基准，第二反射镜及第三反射镜配置于影像光束的传递路径的一侧，且第一反射镜配置于影像光束的传递路径的另一侦牝影像源与透镜位于影像光束的传递路径的相对两端，影像源位在所述第一反射镜与所述第二反射镜之间，且透镜位在第一反射镜与第三反射镜之间。
[0019]在本发明的一实施例中，上述的第三反射镜为柱状凹面镜，且透镜为柱状凸透镜。
[0020]在本发明的一实施例中，上述的第三反射镜的一反射面在第一方向上弯曲，且在第二方向上不弯曲，透镜的至少一折射面在第三方向上弯曲，且在第一方向上不弯曲。第一方向平行于影像源的影像画面的水平方向，第二方向及第三方向分别垂直于第一方向，且第二方向相对第三方向夹一角度。
[0021]在本发明的一实施例中，上述的光学系统所产生的像差包括畸变。
[0022]本发明的实施例可以实现下列优点或功效的至少一种。在本发明的实施例中，抬头显示系统包括影像检测单元以及第一控制单元。由于影像检测单元可用以检测使用者相对于抬头显示器的偏离角度，且第一控制单元可自动地依据使用者相对于抬头显示器的偏离角度以及光学系统所产生的像差校正影像信号，因此通过预先校正影像信号，使影像源根据经校正的影像信号输出影像光束，本发明的实施例的抬头显示系统具有薄型化的光学架构且可改善影像画面变形的问题。
[0023]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】
[0024]图1是车用抬头显示器应用于交通工具的情形。
[0025]图2是影像画面畸变前后的示意图。
[0026]图3是影像画面变形量与使用者相对于抬头显示器的偏离角度的关系的示意图。
[0027]图4是影像画面形变前后的示意图。
[0028]图5A及图5B是依照本发明的一实施例的一种抬头显示系统的示意图。
[0029]图6A及图6B分别是图5A中第三反射镜与透镜的剖面示意图。
[0030]图7是影像画面经由图5A的抬头显示系统的前后的示意图。
【具体实施方式】
[0031]有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下