[发明专利]多光路抬头显像装置

说明书

技术领域

本发明是有关一种光学系统架构，特别是有关一种适用于移动式载具的多光路抬头显像装置。

背景技术

抬头显像装置(Head Up Display，HUD)，是最早实施在航空器上的飞行辅助仪器，可以让驾驶人不需要低头就能够看到仪表上的资讯，以避免注意力中断以及丧失对状态意识(Situation Awareness)的掌握，因为使用抬头显像装置不但具有便利性且能够提高飞行安全，因此可使用在任何一种移动式载具上，不单是民航机可以使用，甚至汽车及船舶也可使用。

然而，在过去现有技术中的抬头显示功能，都只是在驾驶人的视线范围内提供一些极小的显示范围面积的简单仪表数据资讯，显示资讯例如载具工作温度、引擎转速、时速或是一些小箭头的导引显示等等；如今，随着科技时代的进步，驾驶人可以有更多其他多元的选择，抬头显像装置还可以显示胎压、换挡提示或是转向、倒车提示、障碍物警示、飞行高度，飞行速度，航向，垂直速率变化，飞机倾斜角度以及风向资讯等任何有关移动式载具行进或怠速等有关移动式载具所须资讯，但是就以目前市面上的任何一种抬头显像装置可知皆是属于单一光路显像装置，想要将这套单一光路显像装置与仪表台做一装置整合其实并不容易，因为抬头显像装置的所需体积对原已装满电线与接头的仪表台来说已过大，且依据光学成像原理可知，不论是使用任何透镜或面镜，输入影像、成像面积都和透镜、面镜的光学元件尺寸大小是成正比关系，更何况基于投影品质而论，抬头显像装置的光学元件尺寸也不宜再缩小，因此在空间有限的驾驶舱里想做到大显像面积可以说是非常难以实施，况且显示面积范围过小的显像资讯也仅能让驾驶人使用余光短暂地一瞥仪表控台，因此驾驶人还是无法立即可以过滤出重要的关键资讯，若是驾驶人太过于仔细留意抬头显像装置的关键资讯，反而容易分散注意力而让驾驶人危机四伏。

有鉴于此，本发明是针对上述的问题，提出一种多光路抬头显像装置，不但可具有直接减少透镜或面镜的光学元件的尺寸，更具有大面积显像范围，是一种可兼具安全与效率的多功能型的高阶多光路抬头显像装置。

发明内容

本发明的主要目的，是在提供一种多光路抬头显像装置，利用多光路装置结构将影像进行切割或是以多个显像单元产生至少二输入影像再辅以重新汇集显像的技术手段，可以使本发明直接减少透镜或面镜的光学元件的尺寸大小，更具有大面积显像范围，多光路显示装置所提供的资讯画面可与外界景象完全叠合或是使资讯画面对应景像做搭配显示，可以帮助驾驶人注意所需移动式载具的关键资讯，将有效解决过去单一光路显像装置仅能以小面积范围显示的缺失。

本发明的另一目的，是在提供一种多光路抬头显像装置，以多光路结构产生至少二输入影像加以汇集显像，并通过透视平面镜的可调性可以随着驾驶的身高与坐姿随时进行调整适当的显示角度，相较于过去所采用的单一光路显像装置，本发明更能提供驾驶人全神贯注于前方的道路状况及驾驶上的舒适度。

为达上述的目的，本发明提供一种多光路抬头显像装置，包括：至少一显像单元，以产生至少二输入影像；多个中继透镜，可调整输入影像的折射角度，以分别对应接收并传递输入影像；一虚像产生单元，可分别对应接收输入影像并产生多个虚像；以及多个透视平面镜，以分别对应接收虚像并反射成一大面积虚像。

底下通过具体实施例配合所附的图式详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为本发明的装置架构方块图；

图2A为本发明的装置示意图；

图2B为本发明的侧面示意图；

图3为本发明的虚像产生单元成像示意图；

图4为本发明的大面积成像示意图；

图5为本发明的凹面镜光学特性示意图；

图6为本发明的弧面镜成像示意图；

图7A为本发明的光路径示意图；

图7B为本发明第7A图的局部放大示意图；

图8A为本发明的个别显像示意图；

图8B为本发明的聚视范围示意图；

图9A为本发明的反射镜分割影像示意图；

图9B为本发明的影像分割示意图；

图10A为本发明的可调性透视平面镜示意图；

图10B为本发明的平视示意图；

图10C为本发明的俯视示意图；

图11A为本发明的宽4公尺高1公尺影像示意图；

图11B为本发明的宽2公尺高1公尺影像示意图；