CN101592780A - 用于挡风玻璃的虚像*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于挡风玻璃的虚像***。该虚像***允许像源反射离开挡风玻璃，使得驾驶员看到没有重像的虚像。在外玻璃板的挡风玻璃表面(1或2)的任意一个处，或者在内玻璃板挡风玻璃表面(3)处，将无光泽黑色材料施加至挡风玻璃的玻璃板，或者另外在挡风玻璃表面(4)处将黑色光泽片布置在挡风玻璃釉料上，从而为具有入射在挡风玻璃表面(4)处的实像光线的任意像源提供虚像。

Description

用于挡风玻璃的虚像***
技术领域
[0001]本发明涉及挡风玻璃，具体涉及用于机动车的挡风玻璃，更具体地涉及虚像***，该虚像***允许照亮的图像在挡风玻璃处反射从而在其上可见，并且使驾驶员不会看到重像。
背景技术
[0002]作为示例，如图1所示，机动车挡风玻璃10是层压件，包括外玻璃板12、内玻璃板14和热结合在外玻璃板12与内玻璃板14之间的塑性层16。玻璃板12、14由安全玻璃材料(即，钢化玻璃)制成，光学透明并且可选择性地着色。传统上，挡风玻璃表面“1”  布置在外玻璃板12的外表面12a处(即，面向外部环境)，挡风玻璃表面“2”布置在外玻璃板12抵靠塑性层16的内表面12b处，挡风玻璃表面“3”布置在内玻璃板14抵靠塑性层16且与外玻璃板相对的外表面14a处，并且挡风玻璃表面“4”布置在内玻璃板14的内表面14b(面向客舱的内部)处。
[0003]塑性层16通常由公知为聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的聚合物树脂材料构成，但也可以由其它材料构成。塑性层16光学透明，但也可染色(即，蓝色遮光剂色彩)。塑性层16在玻璃破裂或破碎的不幸事故情况下提供了将结合到塑性层上的玻璃板保持住的安全特征。釉料18通常设置在挡风玻璃10的周边，以提供隐藏粘性密封剂的黑色不透明区域。釉料18是基于黑色普通陶瓷粉末的材料，例如，由基于铅和铬酸盐的陶瓷墨水或者水基陶瓷墨水构成，在挡风玻璃表面4(即，内玻璃板14的内表面14b)处将其丝印到挡风玻璃上，并在炉中加热以使其蚀刻(或霜化)到玻璃中。虽然当从客舱内部向挡风玻璃表面4处直接看去时，釉料18具有粗糙、无光泽的黑色表面光洁度，但在透过挡风玻璃看挡风玻璃表面1时，该釉料即使是无光泽的，看上去也显得有光泽。
[0004]在抬头显示(HUD)工程学中，在像源(未示出，但通常位于例如挡风玻璃附近的仪表板中的隐藏凹穴内)处生成图像，来自像源的光线被反射离开挡风玻璃，从而使驾驶员能清楚看见一虚像。然而，在这方面需要解决的问题是消除初次虚像的重虚像。图1A和图1B示出了如何产生重像的示例。来自像源的图像的真实光线22在挡风玻璃表面4处被反射，从而为驾驶员提供了被看成初次虚像26的初次虚像光线24。然而，在图1A处，作为示例，如果在挡风玻璃表面1处布置了黑色光泽表面28，或者如果在挡风玻璃表面2或3处布置了黑色光泽表面28′(如图所示)，那么折射的光线20从该处被反射并作为“重”(即，二次)虚像光线20a离开挡风玻璃，该“重”虚像光线20a被驾驶员看成重虚像30。驾驶员将看见初次虚像26和重虚像30，其中重虚像将相对于初次虚像横向偏移。这个结果是很不令人满意的。现有技术中避免重虚像的一个解决方案是，利用适应性塑性层16′来定向外玻璃板12，使其不平行于内玻璃板14，其中将锐角选择成使得反射光线24和折射光线20的出射方向重合，这使得驾驶员只看见一个虚像32，如图1C处作为示意性示例所示。
[0005]因此，现有技术仍需要一种用于挡风玻璃的虚像***，其允许像源反射离开挡风玻璃，使得驾驶员仅能看见初次虚像(没有重虚像)，而且不用使内外玻璃板相对于彼此成锐角。
发明内容
[0006]本发明是一种用于层压挡风玻璃的虚像***，其允许由像源产生的图像反射离开挡风玻璃，使得驾驶员仅能看见其单个虚像，其中将外玻璃板和内玻璃板彼此平行布置。
[0007]为了在层压挡风玻璃上提供高的低头(head down)虚像，而不用使外玻璃板和内玻璃板成锐角，并且不会出现重(即，二次)虚像，其中单个虚像为在像源(例如，位于仪表盘的仪表板中的隐藏凹穴内)处产生的实际图像的轮廓鲜明的忠实再现，向位于挡风玻璃表面1、2或3的任意一个处的挡风玻璃的玻璃板施加无光泽黑色材料，或者另外在挡风玻璃表面4处布置黑色光泽片，其中针对产生图像的任意像源(即，LED、LCD、VF、OLED等)提供单个虚像，其中图像可以是(但不限于)一个或多个指示器图像。
[0008]根据本发明的虚像***为驾驶员提供了高对比的虚像，该图像看上去穿过挡风玻璃，其不会被太阳光冲失，并允许驾驶员以一定距离看见该图像，由此仅需要最小的低头运动，从而具有无图像冲失的HUD优点，并且其中为期望遵从可能的规章，虚像位于挡风玻璃上非常低的地方(即，大致在挡风玻璃基部(底部)附近)，从而不会影响驾驶员对路面的总体视野。
[0009]因此，本发明的一个目的在于提供一种用于挡风玻璃的虚像***，其允许来自像源的图像反射离开挡风玻璃，使得驾驶员仅能看见单个虚像，且不存在与HUD相关的缺点。
[0010]从以下对优选实施例的说明将更加清楚本发明的这个目的以及其它目的、特征和优点。
附图说明
[0011]图1是具有周边釉料的常规层压挡风玻璃的侧剖视图。
[0012]图1A是常规层压挡风玻璃的侧剖视图，其中表面1上的光泽片提供了产生初次虚像和重虚像的反射表面。
[0013]图1B是常规层压挡风玻璃的侧剖视图，其中表面3上的光泽片提供了产生初次虚像和重虚像的反射表面。
[0014]图1C是用于HUD的常规层压挡风玻璃的侧剖视图。
[0015]图2是根据本发明第一方面的虚像***的操作环境的侧剖视图。
[0016]图2A是本发明的第一方面在图2的圆2A处的详细视图。
[0017]图3是根据本发明第二方面的虚像***的操作环境的侧剖视图。
[0018]图3A是本发明的第二方面在图3的圆3A处的详细视图。
[0019]图4是根据本发明第三方面的虚像***的操作环境的侧剖视图。
[0020]图4A是本发明第三方面的第一应用在图4的圆4A-4B处的详细视图。
[0021]图4B也是本发明第三方面的第一应用在图4的圆4A-4B处的详细视图。
[0022]图5是根据本发明的虚像***的侧视图，示出了在操作中提供了当从驾驶员的观察位置(即，有利位置)看去时指示器相对于挡风玻璃的虚像。
具体实施方式
[0023]现在参照附图，图2至图5示出了用于层压挡风玻璃的虚像***100的示例的各个方面，该虚像***允许来自像源的图像反射离开挡风玻璃，使得驾驶员仅能看见其单个虚像，其中挡风玻璃的外玻璃板和内玻璃板可彼此平行布置。如下参照图2至图5所述，总体上，相同的部件具有相同的附图标记，修改后的相似部件具有带符号“′”的相似附图标记，不同的部件具有不同的附图标记。
[0024]关于本发明实践的考虑有：重像的消除(如上所述)、驾驶员关于虚像观察的视角、最小化或消除阳光冲失、以及虚像相对于挡风玻璃基部(即，下周边)的位置。在这方面，正如关于图2、图3和图4中的每一个那样，虚像的定位一般包括以下考虑：视线SL1，其代表从所选的驾驶员观察位置向下4度角，其中在该视线上方优选提供对前方道路清楚而无遮挡的视野；以及视线SL2和SL3，其中视线SL2代表从所选的驾驶员观察位置向下5度角，而视线SL3代表从所选的驾驶员观察位置的最低可见视线，其中期望虚像大致位于视线SL2与SL3之间的中央。
[0025]首先参照图2和图2A，示出了虚像***100的第一方面100′。
[0026]层压挡风玻璃102包括外玻璃板104、内玻璃板106、位于外玻璃板104与内玻璃板106之间的塑性层108、以及周边釉料110，其中挡风玻璃具有表面1、2、3和4，如以上参照图1大致描述的那样。像源112被封装并被如此安装在仪表盘的仪表板114中(适当考虑除霜口116)，使得驾驶员或客舱中的乘客都不直接看到像源，作为非限定示例，像源可以是LED、LCD、VF、OLED等。像源112产生实像光线118，其在挡风玻璃102处反射，使得驾驶员能沿着虚像光线122看到像源的虚像120，而不会看到重像(虚像或实像)。
[0027]为了在层压挡风玻璃102上提供高的低头虚像120，而不用使外玻璃板和内玻璃板成锐角，并且不会出现重(即，二次)虚像，其中单个虚像为像源112产生的实际图像的轮廓清晰的忠实再现，在视线SL2和SL3之间的区域中，在挡风玻璃基部102b附近的挡风玻璃表面4处布置黑色光泽片130。
[0028]黑色光泽片130的优选材料(也可使用其它材料)是自粘性聚酯薄膜贴，其依靠压敏粘性背衬132而粘附到挡风玻璃釉料110，其中(以非限定示例的形式)光泽片的尺寸可以是250mm宽、80mm高，厚度足以使得当驾驶员观察时在其表面不会显现出粗糙/不规则的遮光釉料表面，并且可进一步厚至足以使得不能看见其后的小气泡，其中光泽度可以是80％光泽度(GLW)，具有“光滑”的纹理，和“墨黑色”的颜色。
[0029]为了使黑色光泽片130对于从挡风玻璃表面1向挡风玻璃里面看的旁观者而言将具有“A”级外观，釉料110优选至少与黑色光泽片130共同延伸。这样使得可采取独立于黑色光泽片的设置而已经位于该处的釉料110的形式，或者在特别考虑了黑色光泽片130的存在而将釉料放置在一高度处。
[0030]操作中，来自像源的实像光线118照射到黑色光泽片130上，于是根据公知的“反射定律”(入射角等于反射角)，发生反射，使得虚像光线122进入驾驶员的眼睛，并被驾驶员看成虚像120，且驾驶员不会看见重像(虚像或实像)。
[0031]下面参照图3和图3A，描述了虚像***100的第二方面100″。
[0032]类似于参照图2和图2A所述，层压挡风玻璃102包括外玻璃板104、内玻璃板106、在外玻璃板104与内玻璃板106之间的塑性层108、以及周边的釉料110，其中挡风玻璃具有表面1、2、3和4，如以上参照图1大致描述的那样。像源112被封装并被如此安装在仪表盘的仪表板114中(适当考虑除霜口116)，使得驾驶员或客舱中的乘客都不会直接看到像源，作为非限定示例，像源可以是LED、LCD、VF、OLED等。像源112产生在挡风玻璃102处反射的实像光线118，使得驾驶员能沿着虚像光线122看到像源的虚像120，而不会看到重像(虚像或实像)。
[0033]为了在层压挡风玻璃102上提供高的低头虚像120，而不用使外玻璃板和内玻璃板成锐角，并且不会出现重(即，二次)虚像，其中单个虚像为像源112产生的实际图像的轮廓清晰的忠实再现，在外玻璃板104上挡风玻璃表面1处的一个区域(在该区域中根据Snell定律折射的有效光线142(virtual ray)穿过挡风玻璃朝向挡风玻璃表面1)中施加无光泽黑色材料140，其中实像光线118相对于挡风玻璃表面4的入射被布置于视线SL2和SL3之间。
[0034]无光泽黑色材料140的优选材料是釉料材料，作为非限定性示例，可以是基于黑色陶瓷粉末的材料，例如，由基于铅和铬酸盐的陶瓷墨水或者水基陶瓷墨水构成，在挡风玻璃表面1处将其丝印到挡风玻璃上，然后在炉中加热以使其蚀刻(或霜化)到玻璃中。
[0035]在操作中，来自像源的实像光线118照射到挡风玻璃表面4上，此时根据公知的反射定律(入射角等于反射角)，发生反射，使得虚像光线122进入驾驶员的眼睛，并被驾驶员看成虚像120。根据Snell定律折射的折射有效光线142照射到无光泽黑色材料140上并被吸收，无害地散射或者以其它方式消散，使得不存在重像光线，因此驾驶员不会看见重像(虚像或实像)。
[0036]现在参照图4至图4B，在图4A中具体示出了虚像***100的第三方面100′″的第一应用100a，和在图4B中具体示出了虚像***100的第三方面100′″的第二应用100b。
[0037]层压挡风玻璃102a、102b包括外玻璃板104a、104b、内玻璃板106a、106b、在外玻璃板104a与内玻璃板106a之间的塑性层108a、在外玻璃板104b与内玻璃板106b之间的塑性层108b、以及周边釉料110，其中挡风玻璃具有表面1、2、3和4，如以上参照图1大致描述的那样。像源112被封装并被如此安装在仪表盘的仪表板114中(适当考虑除霜口116)，使得驾驶员或客舱中的乘客都不直接看到像源，作为非限定示例，像源可以是LED、LCD、VF、OLED等。像源112产生在挡风玻璃102a、102b处反射的实像光线118，使得驾驶员能沿着虚像光线122看到像源的虚像120，而不会看到重像(虚像或实像)。
[0038]首先具体参照图4和图4A，为了在层压挡风玻璃102a上提供高的低头虚像120，而不用使外玻璃板和内玻璃板成锐角，并且不会出现重(即，二次)虚像，其中单个虚像为像源112产生的实际图像的轮廓清晰的忠实再现，在外玻璃板104a上挡风玻璃表面2处的一个区域(在该区域中根据Snell定律折射的有效光线142穿过挡风玻璃朝向挡风玻璃表面2)中施加无光泽黑色材料150，其中实像光线118相对于挡风玻璃表面4的入射被布置于视线SL2和SL3之间。
[0039]其次具体参照图4和图4B，为了在层压挡风玻璃102b上提供高的低头虚像120，而不用使外玻璃板和内玻璃板成锐角，并且不会出现重(即，二次)虚像，其中单个虚像为像源112产生的实际图像的轮廓清晰的忠实再现，在内玻璃板106b上挡风玻璃表面3处的一个区域(在该区域中根据公知的Snell定律折射的有效光线142穿过挡风玻璃朝向表面3)中施加无光泽黑色材料150′，其中实像光线118相对于挡风玻璃表面4的入射被布置于视线SL2和SL3之间。
[0040]无光泽黑色材料150、150′的优选材料是釉料材料，作为非限定性示例，可以是基于黑色陶瓷粉末的材料，例如，由基于铅和铬酸盐的陶瓷墨水或者水基陶瓷墨水构成，在挡风玻璃表面2或3处将其丝印到挡风玻璃上，然后在炉中加热以使其分别蚀刻(或霜化)到玻璃中。
[0041]在关于第一应用100a的操作中，来自像源的实像光线118照射到挡风玻璃表面4上，此时根据反射定律(入射角等于反射角)，在挡风玻璃表面4上发生反射，使得虚像光线122进入驾驶员的眼睛，并被驾驶员看成虚像120。根据Snell定律折射的折射有效光线142照射到无光泽黑色材料150上并被吸收，无害地散射或者以其它方式消散，从而不存在重像光线，因此驾驶员不会看见重像(虚像或实像)。
[0042]在关于第二应用100b的操作中，来自像源的实像光线118照射到挡风玻璃表面4上，此时根据反射定律(入射角等于反射角)，在挡风玻璃表面4上发生反射，使得虚像光线122进入驾驶员的眼睛，并被驾驶员看成虚像120。根据Snell定律折射的折射有效光线142照射到无光泽黑色材料150′上并被吸收，无害地散射或者以其它方式消散，从而不存在重像光线，因此驾驶员不会看见重像(虚像或实像)。
[0043]另外参照图5可以理解，根据本发明的虚像***100提供了在挡风玻璃102′的基部附近靠近仪表盘的仪表板114的虚像120，作为叠加在黑色背景162上的高对比图像，黑色背景162可以是光泽黑色材料130或者无光泽黑色材料140、150、150′，该虚像容易被驾驶员看到，其中以非限定示例的形式，虚像呈横向布置的多个并排指示器160的形式，每个指示器向驾驶员传送与机动车的相应所选条件相关的信息。图像在驾驶员看来位于透过挡风玻璃的位置，没有被阳光冲失并允许驾驶员以一定的距离看见该图像，由此所需的低头运动最小，从而具有无图像冲失的HUD优点，并且其中为期望遵守可能的规章，虚像在挡风玻璃上非常低，从而不会影响驾驶员对路面的总体视野。
[0044]对于本发明所属领域的技术人员，上述优选实施例可进行修改或变型。这类修改或变型可在不脱离本发明范围的情况下进行，本发明范围旨在仅由所附权利要求的范围限定。

Claims (20)

1.一种虚像***，包括：
层压挡风玻璃，其包括：
外玻璃板，该外玻璃板具有挡风玻璃表面(1)和相对的挡风玻璃表面(2)；
内玻璃板，该内玻璃板具有挡风玻璃表面(3)和相对的挡风玻璃表面(4)；以及
布置在所述外玻璃板与内玻璃板之间的塑性层，其中所述挡风玻璃表面(2和3)抵靠所述塑性层；
无光泽黑色材料，该无光泽黑色材料布置在所述挡风玻璃表面(1、2和3)中的至少一个上；以及
像源，该像源提供入射在所述挡风玻璃表面(4)处的实像光线；
其中所述实像光线在所述挡风玻璃表面(4)处反射，从而提供虚像光线，所述虚像光线提供虚像；
其中所述实像光线的透射至所述挡风玻璃中的折射光线照射到所述无光泽黑色材料上，从而防止产生重像光线；并且
其中所述虚像没有重像。
2.根据权利要求1所述的虚像***，其特征在于，所述无光泽黑色材料布置在所述挡风玻璃表面(1)处。
3.根据权利要求2所述的虚像***，其特征在于，所述无光泽黑色材料为釉料材料。
4.根据权利要求3所述的虚像***，其特征在于，所述无光泽黑色材料大致布置在所述挡风玻璃的基部附近，位于预定的上视线与预定的最低视线之间。
5.根据权利要求1所述的虚像***，其特征在于，所述无光泽黑色材料布置在所述挡风玻璃表面(2)处。
6.根据权利要求5所述的虚像***，其特征在于，所述无光泽黑色材料为釉料材料。
7.根据权利要求6所述的虚像***，其特征在于，所述无光泽黑色材料大致布置在所述挡风玻璃的基部附近，位于预定的上视线与预定的最低视线之间。
8.根据权利要求1所述的虚像***，其特征在于，所述无光泽黑色材料布置在所述挡风玻璃表面(3)处。
9.根据权利要求8所述的虚像***，其特征在于，所述无光泽黑色材料为釉料材料。
10.根据权利要求9所述的虚像***，其特征在于，所述无光泽黑色材料大致布置在所述挡风玻璃的基部附近，位于预定的上视线与预定的最低视线之间。
11.一种虚像***，包括：
层压挡风玻璃，其包括：
外玻璃板，该外玻璃板具有挡风玻璃表面(1)和相对的挡风玻璃表面(2)；
内玻璃板，该内玻璃板具有挡风玻璃表面(3)和相对的挡风玻璃表面(4)；以及
布置在所述外玻璃板和内玻璃板之间的塑性层，其中所述挡风玻璃表面(2和3)抵靠所述塑性层；
黑色光泽片，该黑色光泽片布置在所述挡风玻璃表面(4)处；以及
像源，该像源提供入射在所述黑色光泽片处的实像光线；
其中所述实像光线在所述黑色光泽片处反射，从而提供虚像光线，所述虚像光线提供虚像；并且
其中所述虚像没有重像。
12.根据权利要求11所述的虚像***，其特征在于，
所述层压挡风玻璃还包括位于所述挡风玻璃表面(4)上的周边釉料；并且其中
所述黑色光泽片粘附于所述釉料，其中所述釉料至少与所述黑色光泽片共同延伸。
13.根据权利要求12所述的虚像***，其特征在于，所述黑色光泽片是自粘性聚酯薄膜贴。
14.根据权利要求13所述的虚像***，其特征在于，所述黑色光泽片大致布置在所述挡风玻璃的基部附近，位于预定的上视线与预定的最低视线之间。
15.一种层压挡风玻璃，包括：
外玻璃板，该外玻璃板具有挡风玻璃表面(1)和相对的挡风玻璃表面(2)；
内玻璃板，该内玻璃板具有挡风玻璃表面(3)和相对的挡风玻璃表面(4)；以及
布置在所述外玻璃板和内玻璃板之间的塑性层，其中所述挡风玻璃表面(2和3)抵靠所述塑性层；以及
无光泽黑色材料，该无光泽黑色材料布置在所述挡风玻璃表面(1、2和3)中的至少一个上。
16.根据权利要求15所述的层压挡风玻璃，其特征在于：
所述无光泽黑色材料布置在所述挡风玻璃表面(1)处；
所述无光泽黑色材料为釉料材料；并且
所述无光泽黑色材料大致布置在所述挡风玻璃的基部附近，位于预定的上视线与预定的最低视线之间。
17.根据权利要求15所述的层压挡风玻璃，其特征在于：
所述无光泽黑色材料布置在所述挡风玻璃表面(2)处；
所述无光泽黑色材料为釉料材料；并且
所述无光泽黑色材料大致布置在所述挡风玻璃的基部附近，位于预定的上视线与预定的最低视线之间。
18.根据权利要求15所述的层压挡风玻璃，其特征在于：
所述无光泽黑色材料布置在所述挡风玻璃表面(3)处；
所述无光泽黑色材料为釉料材料；并且
所述无光泽黑色料大致布置在所述挡风玻璃的基部附近，位于预定的上视线与预定的最低视线之间。
19.一种层压挡风玻璃，其包括：
外玻璃板，该外玻璃板具有挡风玻璃表面(1)和相对的挡风玻璃表面(2)；
内玻璃板，该内玻璃板具有挡风玻璃表面(3)和相对的挡风玻璃表面(4)；
布置在所述外玻璃板和内玻璃板之间的塑性层，其中所述挡风玻璃表面(2和3)抵靠所述塑性层；
位于所述挡风玻璃表面(4)上的周边釉料；以及
黑色光泽片，该黑色光泽片布置在所述挡风玻璃表面(4)的釉料上。
20.根据权利要求19所述的层压挡风玻璃，其特征在于：
所述黑色光泽片是自粘性聚酯薄膜贴；并且
所述黑色光泽片大致布置在所述挡风玻璃的基部附近，位于预定的上视线与预定的最低视线之间。
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