抬头显示器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明关于一种显示器，且特别是关于一种抬头显示器。
【背景技术】
[0002]现今社会，对车辆的要求除了性能外，也开始着重车辆内装及安全配备的要求。现今这些科技产品的辅助(如车内语音导航系统、语音碰撞警示系统等)确实改善了驾驶者在长时间疲劳驾驶、注意力不集中等情况下所引起的意外事故发生率。但与此同时，非语音资讯显示装置通常是安装于仪表板上，驾驶者低头观看时，容易影响行车安全。
[0003]车用抬头显示器(head-up display, HUD)将驾驶者所需资讯呈现于驾驶者前方，使驾驶者不用分心低头或转头，可以有助行车安全。然而，当驾驶者在驾驶汽车时，在不同的车速下眼睛所聚焦的距离是不一样的。通常，在高速行驶时(例如行驶于高速公路上)，驾驶者的眼睛是聚焦于车前较远的距离，但在低速行驶时(例如行驶于市区内)，驾驶者的眼睛会注意车前较近的距离内的路况。然而，目前的抬头显示器所产生的影像至驾驶者眼睛的像距是固定的，所以当驾驶者在高速行驶或低速行驶时，若要察看抬头显示器所产生的资讯，则需花时间将眼睛对焦于影像所在的像距上，这样一个眼睛对焦的时间，便拖延了使用者注意车前路况的时间。
[0004]美国专利公开文献6014259揭露一种可变焦透镜，包括一液体透镜，借助改变液体透镜的形状可以改变其焦距。美国专利公开文献7126583揭露一种抬头显示器的调整。美国专利公开文献8031406揭露一种车用抬头显示器。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种抬头显示器，可调整其所产生的影像至使用者眼睛的像距，进而让使用者可以更为快速地将眼睛聚焦到抬头显示器所显示的资讯。
[0006]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。
[0007]为达上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提出一种抬头显示器，包括一显示面板、一非机械式调焦镜头及一判断单元。显示面板用以发出一影像光束，非机械式调焦镜头配置于影像光束的传递路径上，并将影像光束形成一影像。判断单元电连接至非机械式调焦镜头，且用以根据一感测信号来调整非机械式调焦镜头的焦距，以改变影像至一使用者的眼睛的像距。
[0008]在本发明的一实施例中，非机械式调焦镜头包括电连接至判断单元的一焦距可变透镜，配置于影像光束的传递路径上，其中焦距可变透镜为一液态透镜或一液晶透镜。
[0009]在本发明的一实施例中，非机械式调焦镜头包括电连接至判断单元的一焦距可变透镜阵列，配置于影像光束的传递路径上，其中焦距可变透镜阵列为一液态透镜阵列或一液晶透镜阵列。
[0010]在本发明的一实施例中，非机械式调焦镜头还包括至少一固定焦距的光学元件，配置于影像光束的传递路径上。
[0011]在本发明的一实施例中，判断单元用以电连接至一汽车的一测速计，感测信号为来自测速计的一汽车速率信号，判断单元用以根据来自测速计的汽车速率信号来调整非机械式调焦镜头的焦距。当汽车的速率为一第一速率时，非机械式调焦镜头将像距调整至一第一数值。当汽车的速率为一第二速率时，非机械式调焦镜头将像距调整至一第二数值，其中第一速率小于第二速率，且第一数值小于第二数值。
[0012]在本发明的一实施例中，当汽车的速率从第一速率往第二速率递增时，像距从第一数值往第二数值递增。当汽车的速率从第二速率往第一速率递减时，像距从第二数值往第一数值递减。
[0013]在本发明的一实施例中，抬头显示器还包括一眼球追踪装置，电连接至判断单元，其中感测信号为来自眼球追踪装置的一影像信号。眼球追踪装置用以追踪使用者的眼球，其中判断单元用以根据影像信号判断出使用者的眼球转向。当判断单元判断出使用者的眼球往下看时，非机械式调焦镜头将像距调整至一第一数值。当判断单元判断出使用者的眼球往前看时，非机械式调焦镜头将像距调整至一第二数值，其中第一数值小于第二数值。
[0014]在本发明的一实施例中，当眼球由下往上转时，像距逐渐增加，且当眼球由上往下转时，像距逐渐减少。
[0015]在本发明的一实施例中，抬头显示器还包括一使用者介面，电连接至判断单元，其中感测信号为来自使用者介面的一操作信号，且判断单元用以根据使用者对使用者介面的操作来调整非机械式调焦镜头的焦距。
[0016]在本发明的一实施例中，抬头显示器还包括一合光单元，配置于来自非机械式调焦镜头的影像光束的传递路径上，其中合光单元将至少部分影像光束反射至使用者的眼睛。
[0017]本发明的实施例可以实现下列优点或功效的至少其中之一。由于本发明的实施例的抬头显示器具有非机械式调焦镜头，且判断单元根据感测信号来调整非机械式调焦镜头的焦距，以改变显示面板的影像至使用者的眼睛的像距，因此可缩短使用者的眼睛聚焦至此影像的时间，进而提升行车安全。另外，由于是采用非机械式调焦镜头来调整焦距，因此焦距的调整时间较短，在调焦时不易产生震动与噪音，且汽车在行进时所产生的晃动也不易影响到调焦的效果，进而提升镜头的可靠度与寿命。
[0018]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，并配合所附附图作详细说明如下。
【附图说明】
[0019]图1A与图1B为本发明的一实施例的抬头显示器在两种不同的像距下的架构示意图。
[0020]图2A与图2B为本发明的另一实施例的抬头显示器在两种不同的像距下的架构示意图。
[0021]图3A与图3B为本发明的又一实施例的抬头显示器在两种不同的像距下的架构示意图。
[0022]图4为本发明的再一实施例的抬头显示器的架构示意图。
[0023]图5为本发明的另一实施例的抬头显示器的架构示意图。
[0024]图6为本发明的又一实施例的抬头显示器的架构示意图。
【具体实施方式】
[0025]有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。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。
[0026]图1A与图1B为本发明的一实施例的抬头显示器在两种不同的像距下的架构示意图。请参照图1A与图1B，本实施例的抬头显示器100包括一显示面板110、一非机械式调焦镜头120及一判断单元130。显示面板110用以发出一影像光束112。在本实施例中，显示面板110例如为一液晶显示面板、有机发光二极管显示面板、发光二极管显示面板、电浆显示面板或其它适当的显示面板。非机械式调焦镜头120配置于影像光束112的传递路径上，并将影像光束112形成一影像114，例如为一虚像。
[0027]在本实施例中，抬头显示器100还包括一合光单元(combiner) 140，配置于来自非机械式调焦镜头120的影像光束112的传递路径上。合光单元140将至少部分影像光束112反射至位于一汽车的一驾驶座的使用者的眼睛50，且合光单元140允许来自汽车的挡风玻璃60的光62穿透进而传递至眼睛50。举例而言，汽车的挡风玻璃60前方的景物61所发出的光62可依序经由挡风玻璃60与合光单元140传递至使用者的眼睛50。在本实施例中，合光单元140为一部分穿透部分反射镜，例如为一半穿透半反射镜。另外，合光单元140可以具有光学放大能力；但不限于此。在本实施例中，抬头显示器100可以配置于汽车的仪表板与挡风玻璃60之间,或者有至少一部分嵌入于仪表板后方。
[0028]判断单元130电连接至非机械式调焦镜头120，且用以根据一感测信号S来调整非机械式调焦镜头120的焦距，以改变影像114至使用者的眼睛50的像距D。
[0029]在一实施例中，非机械式调焦镜头120包括电连接至判断单元130的一焦距可变透镜122，配置于影像光束112的传递路径上，其中焦距可变透镜122为一液态透镜或一液晶透镜，其中液态透镜，例如为介电式液态透镜，利用电压控制液态透镜的液珠变形，以改变透镜面曲率达成对焦效果。介电式液态透镜的结构可为无色透明硅油(二甲基硅氧烷)，且硅油被封装在不互溶的醇类溶液中；但本发明不限于此。再者，液晶透镜材料为向列型液晶(NLC)为例，向列型液晶是由瘦长形或碟形的分子所构成的液体，在通电时，液晶透镜会受到驱动，可以微调驱动信号，以便使电场强度产生所需要的折射率梯度，连带提供所需要的光学折射率，此外调整电力信号的频率也可以改变NLC分子的排列，但不限于此。
[0030]在另一实施例中，非机械式调焦镜头120还包括一固定焦距的光学元件124(在图1A中是以一个焦距不可变透镜124为例)，配置于影像光束112的传递路径上，其中固定焦距的光学元件124可为折射式透镜或是反射式镜片。在本实施例中，固定焦距的光学元件124是配置于焦距可变透镜122与显示面板110之间。然而，在其它实施例中，也可以是焦距可变透镜122配置于固定焦距的光学元件124与显示面板110之间。
[0031 ] 在本实施例中，判断单元130用以电连接至一汽车的一测速计70，感测信号S为来自测速计70的一汽车速率信号。举例而言，测速计70例如是用以测量车轮的转速，然后将转速换算成汽车行进的时速。判断单元130用以根据来自测速计70的汽车速率信号来调整非机械式调焦镜头120的焦距。当汽车的速率为一第一速率时，非机械式调焦镜头120将像距D调整至一第一数值Dl (如图1A所示出)。当汽车的速率为一第二速率时，非机械式调焦镜头120将像距D调整至一第二数值D2 (如图1B所示出)，其中第一速率小于第二速率，且第一数值Dl小于第二数值D2。在本实施例中，当汽车的速率从第一速率往第二速率递增时，像距D从第一数值Dl往第二数值D2递增。当汽车的速率从第二速率往第一速率递减时，像距D从第二数值D2往第一数值Dl递减。
[0032]在一实施例中，固定焦距的光学元件124的焦距为400毫米，焦距可变透镜122的焦距可在无穷大与425毫米之间调整。当焦距可变透镜122的焦距为无穷大时，焦距可变透镜122的光学效果相当于一平板玻璃，此时整个非机械式调焦镜头120的焦距等于固定焦距的光学元件124的焦距为400毫米，产生的像距D为1.46公尺，此时影像114位于车头前不远处。当焦距可变透镜122的焦距为425毫米时，整个非机械式调焦镜头120的焦距例如为208毫米，产生的像距D为10公尺，此时影像114位于车前的远方。举例而言，由于焦距可变透镜122的焦距可在无穷大与425毫米之间调整，因此产生的像距D可在1.46公尺至10公尺之间连续调整，但本实施例只是用于举例而非