可切换多全投影屏幕的车用抬头显示装置的制作方法

1.本发明关于一种车用抬头显示装置，尤指一种可切换多全投影屏幕的车用抬头显示装置。


背景技术：

2.目前车用抬头显示装置已有多投影屏幕的需求；以双投影屏幕为例，其中一投影屏幕主要用以显示车辆信息，而另一投影屏幕则是用以显示叠加在前方实景道路的驾驶信息，借由辅助驾驶以提高行车安全性。
3.中国公告第cn209640603u号实用新型提出的单背光源双图像的ar_hud系统50，即可产生双图像；如图6所示，该ar_hud系统50包含：单光源51、反射镜组52、扩束镜组53、mems图像控制器54、云光片55及补偿镜组56；再如图7所示，该mems图像控制器54将经过该反射镜组52与该扩束镜组53的激光光束形成两组图像源l1、l2后，此两组图像源l1、l2再分别投射至该云光片55，并在该云光片55上分别形成双图像，再由该补偿镜组56投射至挡风玻璃60，以同时提供驾驶d双图像fa、fb。
4.上述中国实用新型专利所提出的ar_hud系统虽然可以同时对挡风玻璃投射出双图像，但因该ar_hud系统采用单光源来提供双图像的不同显示信息，代表单光源的全屏幕尺寸必须被切割成二个半屏幕尺寸，以1280*720全屏幕为例，各图像将尺寸缩小至1280*360；换言之，该ar_hud系统投射出的各图像并非全屏幕尺寸；因此，采用此一ar_hud系统必须预先规划如何在半屏幕尺寸范围内显示完整的车辆信息或驾驶信息，应用上相对受限；再者，ar_hud系统的投影屏幕亮度无法调整，在白天日照充足的环境中，对于屏幕显像清晰度是一大考验，均有必要进一步改良之。


技术实现要素：

5.有鉴于上述单背光源双图像的ar_hud系统的技术缺陷，本发明主要发明目的为提供一种可切换多全投影屏幕的车用抬头显示装置。
6.欲达上述目的所使用的主要技术手段为令该车用抬头显示装置包含有：
7.单一微机电扫描模块，具有一入射区及一投射区；
8.一第一激光光源模块，发射一第一图像激光光束，沿着一第一光路入射至该单一微机电扫描模块的入射区；
9.一第二激光光源模块，发射一第二图像激光光束，沿着一第二光路入射至该单一微机电扫描模块的入射区；
10.一偏振转换器，设置在该第一光路上，供该第一图像激光光束通过，以选择性地改变该第一图像激光光束的偏振角度为一第一偏振角度或第二偏振角度；其中该第一偏振角度不同于该第二偏振角度；
11.一偏振分光棱镜，设置在该第一光路上，将该具第二偏振角度的该第一激光光束维持在该第一光路上，将具第一偏振角度的该第一激光光束导引至该第二光路；以及
12.一主控制器，电连接该第一激光光源模块、该第二激光光源模块及该偏振转换器，并包含一多投影屏幕模式及一高亮度模式；其中：
13.于该多投影屏幕模式下，该主控制器通过该偏振转换器，将该第一图像激光光束的偏振角度调整为该第二偏振角度，并以一扫描频率驱动该单一微机电扫描模块动作，将该第一图像激光光束及该第二激光光射束以不同投射角度自该投射区分别对外同时投射出一第一全投影屏幕及一第二全投影屏幕；以及
14.于该高亮度模式下，该主控制器通过该偏振转换器，将该第一图像激光光束的偏振角度调整为该第一偏振角度，使其通过该偏振分光棱镜后与该第二图像激光光束重合，并以一扫描频率驱动该单一微机电扫描模块动作，将重合的该第一及第二激光光射束对外投射出一高亮度的第二全投影屏幕。
15.由上述说明可知，本发明车用抬头显示装置主要提供多组激光光源模块、控制该偏振转换器与配合使用该偏振分光棱镜，令多个图像激光光束以不同入射角度入射至该单一微机电扫描模块，再以不同投射角度将该些图像激光光束对外投射出该多个全投影屏幕；或将其中一图像激光光束与其它图像激光光束结合，提升其它图像激光光束投射出该投影屏幕的亮度；因此，本发明的车用抬头显示装置除了不必额外增加另一组或多组微机电扫描模块提供二个或多个投影全屏幕外，更因应外在环境造成显像亮度不够时，将多个投影屏幕整合，提升投影屏幕的亮度。
16.以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
17.图1：本发明车用抬头显示装置的一结构示意图。
18.图2：图1的偏振转换器的一动作示意图。
19.图3：本发明车用抬头显示装置的另一结构示意图。
20.图4：图3的偏振转换器的一动作示意图。
21.图5a：本发明车用抬头显示装置之单一微机电扫描模块的入射角度范围示意图。
22.图5b：本发明车用抬头显示装置的单一微机电扫描模块的一结构示意图。
23.图6：中国公告第cn209640603u号实用新型的图2。
24.图7：中国公告第cn209640603u号实用新型的图1
25.其中，附图标记：
26.1:车用抬头显示装置
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10:单一微机电扫描模块
27.11:微机电驱动器
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12、12’:微镜面元件
28.121:第一一维微机电镜面芯片 122:第二一维微机电镜面芯片
29.123:基板
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124:上盖
30.125:第一视窗
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126:第二视窗
31.127:反射层
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20:第一激光光源模块
32.201:第一激光驱动器
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202:第一激光光组件
33.21:第二激光光源模块
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211:第二激光驱动器
34.212:第二激光光组件
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30:偏振转换器
35.301:液晶
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31:偏振分光棱镜
36.32:光学元件
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40:主控制器
37.50:ar_hud系统
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51:单光源
38.52:反射镜组
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53:扩束镜组
39.54:mems图像控制器
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55:云光片
40.56:补偿镜组
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60:挡风玻璃
41.d:驾驶
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fa、fb:图像
42.l1、l2:图像源
具体实施方式
43.下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
44.首先请参阅图1所示，本发明的车用抬头显示装置1包含有单一微机电扫描模块10、一第一激光光源模块20、一第二激光光源模块21、一偏振转换器30、一偏振分光棱镜31及一主控制器40；其中该主控制器40电连接该单一微机电扫描模块10、该第一激光光源模块20、该第二激光光源模块21及该偏振转换器30。该主控制器40控制该第一激光光源模块20发射第一第一图像激光光束，并沿着一第一光路ph1入射至该单一微机电扫描模块10的入射区，并控制该第二激光光源模块21发射第一第二图像激光光束，并沿着一第二光路ph2入射至该单一微机电扫描模块10的入射区；至于该偏振转换器30及该偏振分光棱镜31则依序设置在该第一光路ph1上。
45.请参阅图1及图5a所示，上述单一微机电扫描模块10包含有一入射区a1及一投射区a2，且该单一微机电扫描模块10包含有一微机电驱动器11及一微镜面元件12；其中该微机电驱动器11电连接该主控制器40，由该主控制器40通过该微机电驱动器11驱动该微镜面元件12动作；其中该微镜面元件12可为一单颗二维微机电镜面芯片，或如图5b所示，该微镜面元件12’可由二颗一维微机电镜面芯片构成(以下称第一及第二一维微机电镜面芯片121、122)，该第一一维微机电镜面芯片121的镜面沿着水平轴(h-axis)转动，而该第二一维微机电镜面芯片122的镜面沿着垂直轴(v-axis)转动。
46.于本实施例，如图5b所示，该微镜面元件12’为一包含有该第一及第二一维微机电镜面芯片121、122的封装结构，即进一步包含有一基板123、一上盖124及一反射层127；其中该第一及第二一维微机电镜面芯片121、122设置在该基板123上；该上盖124设置在该基板123上，以盖合该基板123上的该第一及第二一维微机电镜面芯片121、122，该第一及第二一维微机电镜面芯片121、122的镜面朝向该上盖124的内顶面，其中该上盖124对应该第一一维微机电镜面芯片121形成有一第一视窗125，而对应该第二一维微机电镜面芯片122则形成有一第二视窗126；该反射层127形成在该上盖124的内顶面并位在第一及第二视窗125、126之间。当光束穿过该第一视窗125入射至该第一一维微机电镜面芯片121，该第一一维微机电镜面芯片121会受该微机电驱动器11驱动，将入射的光束反射至该上盖124的反射层127，由该反射层127将光束再反射至该第二一维微机电镜面芯片122，再经由被该微机电驱动器11驱动的该第二一维微机电镜面芯片122反射后经第二视窗126向外投射。于本实施例，如图5a所示，较佳的入射角度范围为该入射区a1平面及其法线之间的10度至45度。
47.如图1及图5b所示，上述第一激光光源模块20由该主控制器40驱动后发射一第一图像激光光束，并沿着一第一光路ph1以一第一入射角入射至该单一微机电扫描模块10的
入射区a1；于本实施例，该第一激光光源模块20包含一第一激光驱动器201及一第一激光光组件202，该第一激光驱动器201电连接该主控制器40，由该主控制器40通过该第一激光驱动器201驱动该第一激光光组件202发射该第一图像激光光束。该第一图像激光光束可由红光、绿光、蓝光色激光二极管发出其中之一发出，或由其中二或全部一同发出。于本实施例，该第一图像激光光束为s偏振光，即具有s偏振角度的激光光束。
48.如图1及图5b上述第二激光光源模块21由该主控制器40驱动后发射一第二图像激光光束，并沿着一第二光路ph2以一第二入射角入射至该单一微机电扫描模块10的入射区a1；于本实施例，该第二激光光源模块21包含一第二激光驱动器211及一第二激光光组件212，该第二激光驱动器211电连接该主控制器40，由该主控制器40通过该第二激光驱动器211驱动该第二激光光组件212发射该第二图像激光光束。于另一实施例，可依照该车用抬头显示装置1内部机构的配置空间，可于第二光路ph2上设置光学元件，将该第二激光光源模块21导引至该该单一微机电扫描模块10的入射区a1。于本实施例，该第二图像激光光束为s偏振光，即具有s偏振角度的激光光束。
49.上述偏振转换器30设置在该第一光路ph1上，供该第一图像激光光束通过，由该主控制器40控制而选择性地改变该第一图像激光光束的偏振角度为一第一偏振角度或第二偏振角度；其中该第一偏振角度不同于该第二偏振角度。于本实施例，该偏振转换器30为液晶偏振转换器(lc retarder)，其可由主控制器40输出不同电压，控制该液晶偏振转换器30内的液晶301转向，如图2所示，将具s偏振角度的第一图像激光光束为具p偏振角度的第一图像激光光束；或如图4所示，维持该第一图像激光光束的偏振角度为s偏振角度。
50.上述偏振分光棱镜31设置在该第一光路ph1上，即该偏振转换器30位在该第一激光光源模块20与该偏振光分光棱镜31之间。该偏振光分光棱镜31将具第一偏振角度的该第一激光光束维持在该第一光路ph1上，将具第二偏振角度的该第二激光光束导引至该第二光路ph2。于本实施例，如图1所示，由于经过该偏振转换器30的第一图像激光光束的偏振角度已由s偏振角度改变为p偏振角度，故经该偏振分光棱镜31后，该第一图像激光光束仍维持往第一光路ph1行进，最终以一第一入射角度入射至该单一微机电扫描模块10的入射区a1；再如图3所示，若该偏振转换器30不改变该第一图像激光光束的偏振角度，即仍维持s偏振角度，当经该偏振分光棱镜31后，该第一图像激光光束会改变行进方向，并沿着该第二光路ph2行进，最终与该第二图像激光光束入射至该单一微机电扫描模块10的入射区a1。
51.此外，为配合该车用抬头显示装置1内部机构的配置空间，于本实施例进一步包含多个光学元件32，当该第一激光光源模块20发出该第一图像激光光束，又经该偏振转换器30将其偏振角度调整成p偏振角度后，该偏振分光棱镜31可进一步通过该些光学元件32，维持该第一图像激光光束在该第一光路ph1上，以对准并入射至该单一微机电扫描模块10的入射区a1。
52.上述主控制器40包含一多投影屏幕模式及一高亮度模式，该主控制器40可依设定或外部指示，切换此二种模式。当该主控制器40执行多投影屏幕模式时，该主控制器40控制该第一激光光源模块20及该第二激光光源模块21发射包含不同图像数据的第一图像激光光束及第二图像激光光束，并控制该偏振转换器30改变该第一图像激光光束的s偏振角度为p偏振角度，以经该偏振分光棱镜31后由该些光学元件32维持其沿着第一光路ph1行进，并以第一入射角入射至该单一微机电扫描模块10，同时，该第二图像激光光束则沿着第二
光路ph2行进，并以第二入射角入射至该单一微机电扫描模块10。该主控制器40以一扫描频率驱动该单一微机电扫描模块10的微机电驱动器11，即通过该微机电驱动器11驱动该微镜面元件12的镜面进行水平轴及垂直轴的转动，将该第一图像激光光束及该第二图像激光光束精准确地投射出清楚的第一全投影屏幕f1及第二全投影屏幕f2。于本实施例，基于本发明使用二组激光光源模块投射出二个全投影屏幕，故该主控制器40的扫描频率会调高至二倍单全投影屏的基础扫描频率；具体而言，若单全投影屏的基础扫描频率为60hz，该主控制器40的扫描频率则拉高至120hz。以此类推，若本发明使用n组激光光源模块，则主控制器40的扫描频率即为n倍的单全投影屏的基础扫描频率；其中n》2。
53.当该主控制器40执行高亮度模式时，该主控制器40控制该第一激光光源模块20及该第二激光光源模块21发射包含相同图像数据的第一图像激光光束及第二图像激光光束，并控制该偏振转换器30维持该第一图像激光光束的s偏振角度，使其经该偏振分光棱镜31后可沿着该第二光路ph1与该第二图像激光光束重合；该主控制器40以一扫描频率驱动该单一微机电扫描模块10的微机电驱动器11，即通过该微机电驱动器11驱动该微镜面元件12的镜面进行水平轴及垂直轴的转动，将重合的该第一图像激光光束及该第二图像激光光束s’精准确地投射出清楚的第二全投影屏幕f2；由于此模式为提升投影屏幕亮度，该主控制器40可只控制该第一激光光源模块20的第一图像激光光束为单色或多色，以节省电力。
54.综上所述，本发明车用抬头显示装置主要提供多组激光光源模块、控制该偏振转换器与配合使用该偏振分光棱镜，令多个图像激光光束以不同入射角度入射至该单一微机电扫描模块，再以不同投射角度将该些图像激光光束对外投射出该多个全投影屏幕；或将其中一图像激光光束与其它图像激光光束结合，提升其它图像激光光束投射出该投影屏幕的亮度；因此，本发明的车用抬头显示装置除了不必额外增加另一组或多组微机电扫描模块提供二个或多个投影全屏幕外，更因应外在环境造成显像亮度不够时，将多个投影屏幕整合，提升投影屏幕的亮度。
55.当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。