汽车仪表虚像显示系统

摘要

一种紧凑、便宜及可以大量生产的汽车用光学显示系统，可产生主要仪表组合之有高可见度而且清晰、有高对比（反差）而且悦目，多种彩色的扩大虚像，其观察距离大于仪表板与驾驶人眼睛之间的实际视觉距离，以加强仪表之易读性，减小司机（驾驶人）眼睛的过劳，及减少眼睛的焦距问题，该问题与眼睛在远看与近看之间转换相关联，达看用于观看前面的道路，近看用于瞥视仪表。其无瞳孔形成之显示系统应用有放大能力的单一离轴非球状镜子产生一小型化多彩色被动影像来源的处像，例如用小丝极白热灯泡于背后照亮的段节式液晶显示屏。非球状的表面经最佳设计以将像差减至最小，并减少视野曲率的垂直不相称。影像来源经予以预先的歪曲（变形）以补求此离轴构形中之歪曲现象。有一全像扩散屏幕元件叠合于影像来源上以提供均匀的高明亮度及均匀的高对比（反差），其范围涵盖合于大多数司机群众的眼界所见合部视野。该元件又可减除观察区边缘附近任何光学像差的视觉影响，并使该无瞳孔形成系统具有瞳孔形成系统之一部份合用光学性质。所用白热灯泡放置在远处选定的位置，以将影像来源区域的热量减至最小，并便于灯泡损坏时交换。由灯泡发出之光经收集并对焦后进入一光纤束之孔径。此光纤束在液晶显示屏之后方分裂成许多末端。周围反射之减少及控制是用一弯曲倾斜的强光遮板及一黑色表面光窕。

主权项

1﹒一种改良之汽车虚像显示系统,具有一个仪表板安装在所述汽车中司机位压的前方,所述颢示系统包含影像来源装置,安装于所述汽车中以提供汽车仪表之显示器,又包括光学成像装置以提供所述颢示器之形像,汽车司机由所述司机位置,于仪表板的大致方向注视即可在超越所述仪表板以外之处看到该影像,所述改良包括所述光学成像装置中之非球状光学装置,用以在一观察距离产生所述题示的虚像,而此距离大于所述司机与所述仪表板间的距离。2﹒如申请专利范围第1项所说明之系统,其中所述非球状光学装置包含一非球状镜子。3﹒如申请专利范围第2项所说明之系统,其中所述非球状镜子包含一在非球状塑胶底质上之金属反射涂层。4﹒如申请专利范围第1项所说明之系统,其中所述虚像是所述显示器的扩大影像。5﹒如申请专利范围第1项所说明之系统,其中所述观察距离在距所述司机约4到12英尺的范围内。6﹒如申请专利范围第1项所说明之系统,其中非球状光学成像装置包含一非球状光学表面,此表面作成可减少所述虚像中像差的形状。7﹒如申请专利范围第1项所说明之系统,其中所述非球状光学成像装置包含一非球状光学表面,此表面所作成之形状可减少所述观察所述虚像之司机两眼间的垂直不相称。8﹒如申请专利范围第1项所说明之系统,其中所述非球状光学成像装置包含一非球状光学表面,其形状可减少所述虚像中的视野曲率。9﹒如申请专利范围第1项所说明之系统,其中所述非球状光学成像装置包含一非球状光学表面,其形状可减少所述形像来源装置与所述非球状光学成像装置间之光径长度。10﹒如申请专利范围第1项所说明之系统,其中所述非球状光学成像装置有光学功率(放大能力)。11﹒如申请专利范围第1项所说明之系统,其中所述影像来源装置经过预先歪曲(变形)以补偿所述非球状光学成像装置中固有的歪曲(变形)12﹒如申请专利范围第1项所说明之系统,其中所述影像来源装置包含一小型化的液晶显示器。13﹒如申请专利范围第1项所说明之系统更包含照明装置,此装置位于远离所述影像来源装置之处,用以照亮所述影像来源,又包含一光纤维束,用于以使所述照明装置发出之光线通到所述影像来源装置。14﹒如申请专利范围第1项所说明之系统,更包含照明装置,用以照亮所述影像来源装置,一全像式扩散屏,排列在所述照明装置与所述影像来源装置之间,用以扩散由所述照明装置发出以照亮所述影像来源装置之光线。15﹒如申请专利范围第1项所说明之系统,更包含一弯曲的强光遮蔽板,排列在所述非球状光学成像装置与所述司机位置之间,所述强光遮蔽板对光轴倾斜一个角度以导使周围反射光离远,所述影像来源装置16﹒如申请专利范围第2项所说明之系统,其中所述非球状镜子包含一无瞳孔形成之非球状镜子,具有放大能力,用以使光线由自所述影像来源装置偏出一离轴角度而进入眼睛移动范围(眼眶),以产生所述显示影像之扩大虚像,其所在之观察距离大于在所述影像来源装置与所述眼睛移动范围之间的光径长度,所述汽车仪表之显﹒示形像在所述影像来源装置上予以预先歪曲以补偿所述离轴角度所引起的歪曲(变形)。17﹒如申请专利范围第16项所说明之系统,其中所述影像来源装置包含一弧液晶显示器。18﹒如申请专利范围第16项所说明之系统,其中所述影像来源装置包含一彩色化的液晶显示器。19﹒如申请专利范围第16项所说明之系统,其中所述影像来源装置包含一被动(非活性)影像来源,受包含照明装置,位于远离该被动影像来源之处,用以照亮所述被动影像来源,又包括一光纤维束,用以使所述照明装置发出之光通到所述被动影像来源。20﹒如申请专利范围第19项所说明之系统,其中所述被动影像来源包含一液晶显示器,所述照明装置包含一白热灯。21﹒如申请专利范固第19项所说明之系统,其中所述被动影像来源包含一液晶显示器;所述光纤维束之构形可于背后照明所述液晶显示器。22﹒如申请专利范围第21项所说明之系统,其中所述光纤维束在所述液晶显示器的后方终止成为多数相间隔的末端而分开照亮所述液晶显示器。23﹒如申请专利范围第21项所说明之系统,更包含准直及聚光镜,排列在所述照明装置及所述光纤维束之间以收集所述照明装置发出之光线使聚焦进入所述光纤维束的入口孔径。24﹒如申请专利范围第16项所说明之系统,其中所述形像来源装置包含一被动影像来源,更包含照明装置以照亮所述被动影像来源,并有一全像扩散装置排列在所述照明装置及所述被动影像来源之间,用以扩散所述照明装置发出以照亮所述影像来源装置之光线。25﹒如申请专利范围第16项所说明之系统,更包含方向性的全像扩散装置,用以将所述形像来源装置发出之光导入所述非球状镜子的入口孔径。26﹒如申请专利范围第24项所说明之系统,其中所述全像式扩散装置包含一透射全像图片(transmissionhologram)。27﹒如申请专利范围第10项所说明之系统,其中所述之影像来源装置安装在所述仪表板内以提供汽车仪表之显示器,又所述具有放大能力之光学成橡装置安装于所述仪表板之中,在所述司机位置的视线之内,用以产生所述显示器的虚像,在所退司机位置上的司机可在超越所述仪表板以外之处看到。28﹒如申请专利范围第27项所说明之系统,其中所述光学像嫂亡包含一非球状的光学表面。29﹒如申请专利范围第27项所说明之系统,更包含照明装置,位于远离所述影像来源处,邻近所述仪表板之敞开侧,用以照亮所述影像来源装置;又包含光纤维束装置,用以使所述照明装置发出之光线通到所述影像来源装置。30﹒如申请专利范围第10项所说明之系统,其中所述影像来源装置包含被动的影像来源装置,更包含照明装置以照亮所述被动影像来源装置,并且包含排列在所述影像来源装电与所述照明装置间之全像扩散装置,用以将所述照明装置所发出以照亮所述被动影像来源装置之光线加以扩散。31﹒如申请专利范围第30项所说明之系统,其中所述全像扩散装置包含一透射全像图片。32﹒如申请专利范围第30项所说明之系统,其中所述全像扩散装置包含方向性扩散装置,用以将所述被动影像来源装置传来之光导入所述光学成像装置之入口孔径。33﹒如申请专利范围第30项所说明之系统,其中所述被动影像来源装置包含一液晶显示屏,及所述全像扩散装置包含一扩散屏幕叠合于所述液晶显示屏之后部。图示简单说明图1是包含本创作特色之虚像显示系统直立剖面图,图2是图1系统的一个剖面图,图3是由图1系统所产生的典型仪表组合显示的正视图;图4是图1显示系统的示意图,图5是图系统内所用彩色化液晶显示器影像来源及扩散全像图片的放大剖面图,图6是歪曲(变形)曲线的图解表示法,用于形成图1的影像来源。