蘋果取得抬頭顯示器專利在擋風玻璃和側窗上投射全息圖像

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科技產業資訊室 (iKnow) - May 發表於 2020年12月15日

圖、Apple車用抬頭顯示專利

2020年12月15日，美國專利商標局正式授予Apple一項Project Titan專利，該專利與車輛的抬頭顯示器(Head-Up Display)有關，結合使用全息(holographic)光學元件將影像投影於駕駛側之擋風玻璃及車輛側窗。

一般來看，典型的抬頭顯示器將圖像投影到車輛的擋風玻璃上，以供車輛的駕駛員可以在駕駛時觀看投影圖像相關信息，包括：顯示車輛狀態信息，例如車速表信息。或是藉由抬頭顯示器使用儀表板中的顯示器以給定的入射角將光投射到車輛的前擋風玻璃上來創建虛擬圖像，然後將其以反射角反射到駕駛員的眼睛與入射角匹配。

由於前擋風玻璃的位置通常是固定的設計參數，因此儀表板中的顯示器可以精確定位，以特定的入射角將光導向前擋風玻璃，從而使光正確地從擋風玻璃反射回駕駛員。

上述這種類型的傳統的抬頭顯示器會在車輛中對抬頭顯示器的位置施加不希望的限制。例如，常規的抬頭顯示器可能與車輛的側窗不兼容，因為由於反射定律，從合理安裝在車輛結構內的顯示器從側窗反射出的光，不會到達用戶的眼睛。因此，希望能對抬頭顯示器進一步改進，以在更寬的位置範圍內顯示功能提供給車輛駕駛。

蘋果公司該項新發明專利10,866,414 System with Holographic Head-up Display，涵蓋了一種抬頭顯示器，可包括產生顯示輸出的顯示單元和在車窗上的光學組合器，該光學組合器將顯示輸出導向給駕駛員。該光學組合模組是全息或衍射光學元件，或者可以是成角度的反射器的陣列，例如嵌入折射率匹配材料中的微顯示鏡。

1. 由全息元件形成的光學組合器以一定的反射角反射光來配置，如果需要的話，該反射角可以不同於入射角，從而即使抬頭顯示器將光反射離開觀看者的眼睛也可以使光到達車輛的側窗提供給駕駛者觀看。

2. 可以控制全息光學元件的衍射級間距以將給定的輸入角反射到期望的輸出角度。

3. 全息光學元件可包括全息介質(volume holographic media)，例如光敏聚合物或全息聚合物分散的液晶，其中已寫入反射全息圖（例如，使用兩個互動(interference)式雷射）。

4. 全息元件可以多層多種顏色，例如用一種或多種顏色書寫的單層，或者可以是其中每一層用一種或多種顏色書寫的多層。

5. 全息光學元件可以是不可切換的（例如，可以包括永久編碼的全息圖），或者可以是可切換的（例如，可以藉由施加電場來調節）。

6. 由成角度的反射器形成的光學組合器也可以被配置為即使將光學組合器形成在車輛的側窗上，來將光引向駕駛者端。光學組合器中的每個反射器可以成一定角度，以使光根據反射定律從每個單獨的反射器反射而出，並指到觀察者的眼睛上。

7. 車輛中有2個抬頭顯示系統，可將圖像投影到側窗。(890字；圖1)

參考資料：
蘋果公司發明專利System with Holographic Head-up Display (10,866,414)
Apple Wins a Patent for an advanced Head-up-Display that could project Holographic Imagery across the Windshield & Side Windows. Patently Apple, 2020/12/15.

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