抬头显示器光学装置的制作方法

本发明涉及一种抬头显示器光学装置，特别涉及一种可减少炫光的抬头显示器光学装置。

背景技术：

近年来，随着高科技产品的发展，目前社会大众对于车辆的需求已逐渐地由车辆的性能转变成对车辆安全设备的要求。因此，为确保驾驶者在复杂的交通环境中能够不需将视线移至仪表板来获取行车资讯，抬头显示器(headupdisplay，hud)的设置可使行车资讯呈现于驾驶者的视线前方，以避免驾驶者忽略外界路况而影响行车安全。

请参阅图1，图1为现有抬头显示器的示意图。现有抬头显示器100，包括图像产生装置102、扩散单元104以及成像单元106。图像产生装置102投射出可见光形式的图像讯息。可见光照射至扩散单元104形成实体图像112，成像单元106反射来自扩散单元104的实体图像112至驾驶者眼中，形成对应于实体图像112的虚拟图像114，使得驾驶者可在不影响行车安全的情况下来接收各类行车资讯。

然而，现今的技术中，不管是以虚像成像的方式，或是以实像成像的方式，往往都会面临到图像有炫光产生的问题，而造成驾驶者无法很清楚地辨识挡风玻璃上所显示的行车资讯。

技术实现要素：

综观前所述，本发明针对现有技术的缺失加以改善，设计一种抬头显示器光学装置，从而增进产业上的实施利用。

有鉴于上述现有技术的问题，本发明实施例的目的在于提供一种抬头显示器光学装置，以期改善炫光的问题。

为达到上述目的，本发明提出一种抬头显示器光学装置，包括：显示单元、反射镜、偏振分光镜、波板、合光镜及挡风玻璃。其中，显示单元用以 提供图像光线。反射镜设置于图像光线的光路上，以反射图像光线。偏振分光镜设置于反射后的图像光线的光路上，以使图像光线穿透偏振分光镜。波板设置于反射后的图像光线的光路上，以接收穿透偏振分光镜的图像光线，且图像光线穿透波板。合光镜设置于反射后的图像光线的光路上，以接收穿透波板的图像光线并反射图像光线，使图像光线穿透波板而朝偏振分光镜投射，而偏振分光镜反射由波板穿透出的图像光线。挡风玻璃设置于偏振分光镜反射的图像光线的光路上，以将图像光线反射至用户的眼睛。

优选地，显示单元可为液晶(liquidcrystal，lc)显示单元、硅基液晶(liquidcrystalonsilicon，lcos)显示单元或微机电系统(mems)显示单元。

优选地，合光镜可为凹面镜。

优选地，显示单元所提供的图像光线可为偏振光或非偏振光。

优选地，挡风玻璃可为移动载具的挡风镜片。

此外，优选地，合光镜进一步可包括挡光面，其设置于合光镜相异于偏振分光镜的一面，用以遮挡外部光线。其中，反射镜与合光镜的夹角大于或等于20度且小于或等于80度且挡光面的尺寸足以遮挡外部光线，例如大于合光镜或至少等于合光镜，用以防止外部光线进入抬头显示器的图像光线的光路上。

承上所述，依据本发明的抬头显示器光学装置，其可具有一或多个下述优点：

本发明的抬头显示器光学装置通过合光镜进一步设置挡光面，以有效遮挡外部光线，用以防止外部光线进入抬头显示器的光线传递路径上，来达到减少炫光、漏光的效果。

本发明的抬头显示器光学装置通过提供经极化的偏振光、及波板、偏振分光镜的设置，达到提高光线强度的效果。

本发明的抬头显示器光学装置通过设置合光镜为凹面镜，达到放大的虚像画面。

为了使本发明的技术特征及所达到的功效更加明确，谨佐以优选的实施例及配合详细的说明如后。

附图说明

图1为现有抬头显示器的示意图。

图2为本发明的抬头显示器光学装置的实施例的示意图。

图3为本发明的抬头显示器光学装置的实施例的示意图。

图4为本发明的抬头显示器光学装置的实施例的局部放大图。

附图标记说明

10：显示单元

11：第一光线

20：反射镜

21：第二光线

30：偏振分光镜

31：第三光线

40：合光镜

41：外部光线

42：挡光面

50：挡风玻璃

60：波板

70：用户的眼睛

80：图像光线

100：抬头显示器

102：图像产生装置

104：扩散单元

106：成像单元

112：实体图像

114：虚拟图像

具体实施方式

本发明的优点、特征以及达到的技术效果将参照实施例及所附附图进行更详细地描述而更容易理解，且本发明或可以不同形式来实现，故不应被理解仅限于此处所陈述的实施例，相反地，对本领域技术人员而言，所提供的实施例将使本公开更加透彻与全面且完整地传达本发明的范畴。

请参阅图2，其为本发明的抬头显示器光学装置的实施例的示意图。如图所示，本发明的抬头显示器光学装置至少包括显示单元10、反射镜20、 偏振分光镜30、合光镜40、挡光面42、挡风玻璃50及波板60。

其中，显示单元10用以提供图像光线80，以投射至设置于图像光线80的光路上的反射镜20。其中，显示单元10可例如为液晶(liquidcrystal，lc)显示单元、硅基液晶(liquidcrystalonsilicon，lcos)显示单元或微机电系统(mems)显示单元，但本发明不限于此。另外，显示单元10所提供的图像光线80可例如为经极化的偏振光或未经极化的非偏振光，其中若图像光线80为偏振光，则可为s偏振方向的偏振光或p偏振方向的偏振光，在此实施例中优选为p偏振方向的偏振光；而反射镜20用以反射图像光线80，以将图像光线80反射至偏振分光镜30。接着，图像光线80穿透设置于图像光线80反射后的光路上的偏振分光镜30，其中，偏振分光镜30可例如为方块式偏振分光镜或平板式偏振分光镜，而穿透偏振分光镜30后的图像光线80可例如为s偏振方向的偏振光或p偏振方向的偏振光，在此实施例中优选为p偏振方向的偏振光。

接着，穿透偏振分光镜30后的图像光线80再穿透设置于图像光线80所延伸的光路上的波板60。其中，波板60可例如为四分之一波板(quarterwavelengthplate)，而穿透波板60后的图像光线80可转换为例如圆偏振光(circularlypolarizedlight)。

而设置于图像光线80的光路上且相邻于波板60的合光镜40，其再将穿透波板60后的图像光线80进行反射，以使图像光线80再次穿透波板60而出，从而使得穿透出波板60的图像光线80的偏振方向相较于穿透偏振分光镜30后的图像光线80的偏振方向旋转了预定角度，例如90度。其中，再次穿透波板60后的图像光线80可例如为p偏振方向的偏振光或s偏振方向的偏振光，在此实施例中优选为s偏振方向的偏振光，且其中图像光线80的偏振方向可例如与图像光线80的偏振方向正交。

前述的合光镜40优选地可为凹面镜，用于接收图像光线80并放大图像光线80，进而可令用户的眼睛70观看到放大后的虚像画面。

然后，图像光线80朝偏振分光镜30投射，而偏振分光镜30反射图像光线80。最后，挡风玻璃50设置于偏振分光镜30反射的图像光线80的光路上，以反射偏振分光镜30反射的图像光线80，从而投射至用户的眼睛70。

值得一提的是，本发明的合光镜40，其包括凹面镜及挡光面42；其中，凹面镜为凹面面向偏振分光镜30，而挡光面42与反射镜20的夹角优选地可 为20度至80度，且挡光面42的尺寸足以遮挡外部来的光线，例如大于合光镜40或至少等于合光镜40，由此以阻挡由挡风玻璃50方向而来的外部光线41，以防止外部光线41进入抬头显示器的光路上，因此可减少外部光线41影响成像所而造成的漏光及炫光等现象。此外，亦可有效地提高用户的眼睛70所观看到的虚像的对比度。且若显示单元10所提供的图像光线80为经极化的偏振光，则可提升用户的眼睛70所观看到的图像光线80的强度。

请参阅图3、图4，其为本发明的抬头显示器光学装置的实施例的示意图及局部放大图。为使本发明易于为本领域技术人员所了解，上述实施方式的图像光线80将依照其光路所经过的反射镜20、偏振分光镜30、合光镜40、挡风玻璃50及波板60，来依次分为第一光线11、第二光线21、第三光线31，以详细叙述如下。

如图所示，本发明的抬头显示器光学装置至少包括显示单元10、反射镜20、偏振分光镜30、合光镜40、挡光面42、挡风玻璃50及波板60。

其中，显示单元10用以提供第一光线11，以投射至设置于第一光线11的传递路径上的反射镜20。另外，第一光线11即为前述的图像光线，同样地，其可例如为经极化的偏振光或未经极化的非偏振光，其中若第一光线11为偏振光，则可为s偏振方向的偏振光或p偏振方向的偏振光，在此实施例中优选为p偏振方向的偏振光；而被反射镜20反射的第一光线11，在此以第二光线21作为表示，而其同样地仍为图像光线，其仅在于表示传递路径的不同。而第二光线21穿透设置于第二光线21的传递路径上可为方块式偏振分光镜或平板式偏振分光镜的偏振分光镜30；其中第二光线21在穿透偏振分光镜30后，其可仍为s偏振方向的偏振光或p偏振方向的偏振光，在此实施例中优选为p偏振方向的偏振光。

接着，第二光线21穿透偏振分光镜30后，其朝着设置于第二光线21的传递路径上的波板60投射，以进一步穿透波板60。同样地，波板60可为四分之一波板(quarterwavelengthplate)，而第二光线21在穿透波板60后则转换为例如圆偏振光(circularlypolarizedlight)。

合光镜40设置于第二光线21的传递路径上，其接着反射穿透波板60后的第二光线21，而第二光线21经由合光镜40反射后以第三光线31作为表示。其中，第三光线31便再次穿透波板60而出，使得再次穿透波板60后的第三光线31的偏振方向相较于穿透偏振分光镜30后的第二光线21的 偏振方向旋转了90度。其中，再次穿透波板60后的第三光线31可例如为p偏振方向的偏振光或s偏振方向的偏振光，在此实施例中优选为s偏振方向的偏振光，且其中第二光线21的偏振方向可例如与第三光线31的偏振方向正交。

前述的合光镜40可例如为凹面镜，其凹面为面向偏振分光镜30，用于令用户的眼睛70观看到放大的虚像画面。

接着，第三光线31朝偏振分光镜30投射，而偏振分光镜30反射第三光线31。最后，设置于偏振分光镜30反射的第三光线31的传递路径上的挡风玻璃50反射偏振分光镜30反射的第三光线31至用户的眼睛70。

值得一提的是，本发明的合光镜40，包括凹面镜及挡光面42；其中，凹面镜为面向偏振分光镜30，而挡光面42与反射镜20的夹角为20度至80度，且挡光面42的尺寸足以遮挡外部来的光线，例如大于合光镜40或至少等于合光镜40，由此以防止外部光线41进入抬头显示器的光线传递路径上，以减少外部光线41影响成像而造成的漏光及炫光的现象，并且可有效地提高用户的眼睛70所观看到的虚像的对比度。且若第一光线11为经极化的偏振光，则可提升用户的眼睛70所观看到的第三光线31的强度。

综上所述，本发明的抬头显示器光学装置，可通过合光镜进一步设置挡光面，以有效遮挡外部光线，用以防止外部光线进入抬头显示器的光线传递路径上，来达到减少炫光、漏光的效果，以及通过提供经极化的偏振光达到提高光线强度的效果。

以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使本领域技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但不能以此限定本发明的保护范围，即但凡依本发明所公开的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的保护范围内。