CN104880825B - 一种平视显示的重影消除方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平视显示的重影消除方法，包括以下步骤：在汽车前挡风玻璃的内表面设置一重影消除板，该重影消除板的一面紧贴在汽车前挡风玻璃的内表面上，为贴合面，该重影消除板的另一面用于平视显示，为显示面，该重影消除板的厚度渐变，使得重影消除板上的贴合面与显示面之间形成夹角，该夹角为重影消除板的夹角。该方法构造简单，只需在汽车前挡风玻璃上增加一重影消除板，不需在汽车内或前挡风玻璃增加其他部件，并且所用的重影消除板的材料具有弯曲性，且厚度不超过2mm，能够贴合在前档玻璃上，不影响汽车前挡风玻璃的美观和视线。

Description

一种平视显示的重影消除方法

技术领域

本发明涉及平视显示技术领域，具体涉及一种平视显示的重影消除方法。

背景技术

使用平视显示器(HUD)时，普通挡风玻璃的内、外表面均会反射图像，驾驶员会观察到两个甚至多个图像。如图1所示，画面A发出的光L0，在玻璃的内表面(即前表面)反射，反射光L1入射到眼睛，眼睛将光线L1的反向延长线上的点A1视作光源A的像，同时，光源A发出的光L0会有部分射入玻璃，在玻璃的外表面(即后表面)发生反射，反射光L2再经内表面透射并入射到眼睛，人眼将光线L2反向延长线上的点A2作为光源A的像，因此，人眼可以看到两个像A1和A2，即出现重影。

现有技术中，有以下几种解决重影的技术方案：

公开号为CN103792662A(申请号为201410018910.2)中国专利申请“一种消重影平视显示装置”提出的一种技术方案，包括向所述汽车的前挡风玻璃投射图像的投影设备，所述的投影设备内设置可将入射光转换为线偏振光的相位调制片，还包括设置于所述相位调制片，还包括设置于所述前挡风玻璃内部的偏振片，所述偏振片的透射方向与经所述前挡风玻璃的前表面射入的线偏振光的主波长的偏振方向垂直。该技术方案通过在投影设备中设置相位调制片，并在前挡风玻璃内嵌入偏振片，使偏振片的透射方向与射入前挡风玻璃的线偏振光的主波长的偏振方向垂直，阻止射入前挡风玻璃的光被前挡风玻璃的后表面反射至人眼，进而消除重影。该***用于车载平视装置时，存在亮度不足，且需要更换前档玻璃的局限性。

中国专利CN101952776B(申请号为200880127410.5)名称为“显示***”公开了一种技术方案，包括：用以产生一偏振影像光的影像装置和影像反射元件。该影像反射元件包括基板、邻接该基板的相位调变元件以及偏光元件，相位调变元件具有一反射表面，用以接收该偏振影像光，其中，当该偏振影像光射向该反射表面后，该反射表面反射部分的该偏振影像光以产生一第一反射偏振影像光，其他部分的该偏振影像光射入该相位调变原件，并由该基板反射后由该反射表面射出，以产生一第二反射偏振影像光，该第一反射偏振影像光与第二反射偏振影像光的相位差实质上为nπ。该***用于车载平视装置时同样有亮度不足的缺点，而且偏光元件更加不方便安装。

中国专利申请CN101888927A(申请号为200880119639.4)、名称为“由夹层玻璃制成的弧形机动车挡风玻璃”提出，一种由夹层玻璃制成的弧形机动车挡风玻璃，所述弧形机动车挡风玻璃包括外表面和内表面，外表面和内表面在一个区域或多个区域内彼此构成楔角以防止或减少干扰性重影，其中外表面和内表面具有连续改变的楔角，所述楔角取决于相应的局部光束入射角和相应的弧形机动车挡风玻璃局部曲率半径。该技术方案通过楔形热塑性中间薄膜消除重影。这种技术现实了消除重影，但对楔形膜的角度要求苛刻，在安装HUD设备时需要预先根据实际情况定制前挡玻璃，成本高昂。

上述技术方案虽能解决平视显示***的重影问题，但需要对前挡玻璃进行专业改装，改装成本较高。因此，提出一种可靠且成本较低的平视显示重影消除方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平视显示的重影消除方法，旨在通过简单的结构有效消除重影，实现在普通车型上加装HUD***。

一种平视显示的重影消除方法，包括以下步骤：

在汽车前挡风玻璃的内表面设置一重影消除板，该重影消除板的一面紧贴在汽车前挡风玻璃的内表面上，为贴合面，该重影消除板的另一面用于平视显示，为显示面，该重影消除板的厚度渐变，使得重影消除板上的贴合面与显示面之间形成夹角，该夹角为重影消除板的夹角

将具有角度的重影消除板以尖端(即厚度较薄一侧)朝上的安置方式，通过光学胶安装在驾驶位前的汽车前挡风玻璃上。利用重影消除板的夹角减少二次反射光的出射角，使重影消除板的前表面(即重影消除板的显示面)反射后的出射光线和重影消除板的后表面(即重影消除板的贴合面)的反射光线在一定范围的重影重叠，从而有效消除重影。

所述的重影消除板的内表面为重影消除板靠近车内一侧的玻璃表面，也可称重影消除板的前表面。

以下作为本发明的优选：

所述的重影消除板通过光学胶粘在汽车前挡风玻璃的内表面上，即将光学胶涂在重影消除板的贴合面上，然后将重影消除板固定在汽车前挡风玻璃的内表面上。

所述光学胶为有机硅粘合剂、橡胶型粘合剂或丙烯酸粘合剂。

由于该重影消除板的厚度渐变，因此，所述的重影消除板的厚度一端较薄，一端较厚，所述的重影消除板的较厚一端的水平高度要低于所述的重影消除板的较薄一端的水平高度，即重影消除板的较薄一端向上，重影消除板的较厚一端向下，采用以尖端朝上的安置方式。

所述的重影消除板的中心厚度为0.01～1mm。由于重影消除板的厚度采用渐变的形式，即重影消除板的厚度一端较薄，一端较厚，在这两端之间的中间位置的厚度。

所述的重影消除板的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

所述的重影消除板沿其厚度方向的截面为三角形或梯形，即所述的重影消除板为三角形透光板，或梯形透光板。

所述的计算公式为：

其中，θ为平面显示的光线入射到重影消除板显示面的入射角，d为重影消除板的中心厚度，为重影消除板的夹角；l为汽车前挡风玻璃的内表面上重影消除板的中心所对应的位置到驾驶员的水平距离；Φ为汽车前挡风玻璃与竖直方向形成的倾斜角，n为重影消除板的折射率。

汽车前挡风玻璃的内表面上重影消除板的中心所对应的位置到驾驶员眼睛的距离为一斜线距离，l为该斜线距离的水平距离，即以该斜线距离为直角三角形的斜边，水平方向和竖直方向为两直角边，l为直角三角形的水平方向直角边的距离。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明提供一种平视显示的重影消除方法，将具有角度的重影消除板通过光学胶安装在驾驶位前的汽车前挡风玻璃上。利用重影消除板的夹角减少重影消除板的后表面的反射光线的出射角度，使重影消除板的前表面(即内表面)反射后的出射光线和重影消除板的后表面(即外表面)的反射光线在某一范围内重合，达到消除重影的目的。该方法构造简单，只需在汽车前挡风玻璃上增加一重影消除板，不需在汽车内或前挡风玻璃增加其他部件，并且所用的重影消除板的材料具有弯曲性，且厚度不超过2mm，能够贴合在前档玻璃上，不影响汽车前挡风玻璃的美观和视线。

附图说明

图1为现有技术中平视显示器的结构及出现重影的示意图；

图2为本发明方法中汽车前挡风玻璃和采用三角形透光板的重影消除板的结构和光路示意图；

图3为本发明方法中汽车前挡风玻璃和采用楔形透光板的重影消除板的结构和光路示意图；

其中，101为前档玻璃，102为光学胶，103为重影消除板，为重影消除板的夹角。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

图1为现有技术中平视显示器的结构及出现重影的示意图，如图1所示，平视显示器的投射画面A发出的入射光L0，在汽车前挡风玻璃101的前表面(即内表面)反射，反射光L1入射到眼睛，眼睛将光线L1的反向延长线上的点A1视作投射画面A的像，同时，投射画面A发出的入射光L0会有部分射入汽车前挡风玻璃101的后表面(即外表面)，在汽车前挡风玻璃101的后表面发生反射，反射光L2再经前表面透射并入射到眼睛，人眼将反射光L2反向延长线上的点A2作为投射画面A的像，因此，人眼可以看到两个像A1和A2，即出现重影。

如图2和图3所示，一种平视显示的重影消除方法，包括以下步骤：在汽车前挡风玻璃101的内表面设置一重影消除板103，该重影消除板103的一面紧贴在汽车前挡风玻璃101的内表面(即前表面)上，为贴合面，该重影消除板103的另一面用于平视显示，为显示面，该重影消除板103的厚度渐变，使得重影消除板103上的贴合面与显示面之间形成夹角，该夹角为重影消除板的夹角重影消除板103的较厚一端的水平高度要低于重影消除板103的较薄一端的水平高度。重影消除板103通过光学胶102粘在汽车前挡风玻璃101的内表面上。光学胶102为有机硅粘合剂、橡胶型粘合剂或丙烯酸粘合剂。重影消除板103的中心厚度为0.01～1mm。重影消除板103的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。重影消除板103沿其厚度方向的截面为三角形或梯形。

重影消除板的夹角的计算公式为：

其中，θ为平面显示的光线入射到重影消除板103显示面的入射角，d为重影消除板103的中心厚度，l为汽车前挡风玻璃101的内表面上重影消除板103的中心所对应的位置到驾驶员的水平距离，Φ为汽车前挡风玻璃101与竖直方向形成的倾斜角，n为重影消除板103的折射率。

实施例1

如图2所示，为本发明方法中汽车前挡风玻璃101和采用三角形透光板的重影消除板103的结构和光路示意图，光学胶102为有机硅粘合剂(卡夫特K-5505H，深圳智研通科技有限公司)。重影消除板103的中心厚度为1.357mm。重影消除板103的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。重影消除板103沿其厚度方向的截面为三角形，即采用三角形透光板。

一般消费车型其前档玻璃倾角在[40,50]范围间，前档玻璃与驾驶员的水平距离为[0.75m,0.9m]。因此，为了方便计算，将汽车前挡风玻璃101的倾斜角Φ定为45°，汽车前挡风玻璃101的内表面上重影消除板103的中心所对应的位置到驾驶员的水平距离l为0.8m。重影消除板103的中心厚度d为1.357mm。重影消除板103的折射率n为1.67，入射角θ为60°。

将上述参数代入的计算公式：

得到角度为0.01°

平视显示器的投射画面A发出的入射光L0，入射光L0到达重影消除板103产生反射光L1及折射光T1。反射光L1直接进入驾驶员的眼睛。折射光T1在重影消除板103和光学胶102的界面反射，返回到重影消除板103，折射形成L2，最后到达驾驶员的眼睛。L1和L2的出射角存在一定角度差，因此可最终交汇一驾驶员眼睛处。

实施例2

如图3所示，为本发明方法中汽车前挡风玻璃101和采用楔形透光板的重影消除板103的结构和光路示意图，光学胶102为有机硅粘合剂(卡夫特K-5505H，深圳智研通科技有限公司)。重影消除板103的中心厚度为0.607mm。重影消除板103的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。重影消除板103沿其厚度方向的截面为梯形，,即采用梯形透光板。

一般消费车型其前档玻璃倾角在[40,50]范围间，前档玻璃与驾驶员的水平距离为[0.75m,0.9m]。因此，为了方便计算，将汽车前挡风玻璃101的倾斜角Φ定为45°，汽车前挡风玻璃101的内表面上重影消除板103的中心所对应的位置到驾驶员的眼睛的距离l为0.8m。重影消除板103的中心厚度d₁为0.607mm。重影消除板103的折射率n为1.67，入射角θ为60°。

将上述参数代入的计算公式：

得到角度为0.005°

平视显示器的投射画面A发出的入射光L0，入射光L0到达重影消除板103产生反射光L1及折射光T1。反射光L1直接进入驾驶员的眼睛。折射光T1在重影消除板103和光学胶102的界面反射，返回到重影消除板103，折射形成L2，最后到达驾驶员的眼睛。L1和L2的出射角存在一定角度差，因此可最终交汇一驾驶员眼睛处。

Claims (6)

1.一种平视显示的重影消除方法，其特征在于，包括以下步骤：

在汽车前挡风玻璃的内表面设置一重影消除板，该重影消除板的一面紧贴在汽车前挡风玻璃的内表面上，为贴合面，该重影消除板的另一面用于平视显示，为显示面，该重影消除板的厚度渐变，使得重影消除板上的贴合面与显示面之间形成夹角，该夹角为重影消除板的夹角

所述的重影消除板的较厚一端的水平高度要低于所述重影消除板的较薄一端的水平高度；

所述的计算公式为：

其中，θ为平面显示的光线入射到重影消除板显示面的入射角，d为重影消除板的中心厚度，为重影消除板的夹角，l为汽车前挡风玻璃的内表面上重影消除板的中心所对应的位置到驾驶员的水平距离，Φ为汽车前挡风玻璃与竖直方向形成的倾斜角，n为重影消除板的折射率。

2.根据权利要求1所述的平视显示的重影消除方法，其特征在于，所述的重影消除板通过光学胶粘在汽车前挡风玻璃的内表面上。

3.根据权利要求2所述的平视显示的重影消除方法，其特征在于，所述的光学胶为有机硅粘合剂、橡胶型粘合剂或丙烯酸粘合剂。

4.根据权利要求1所述的平视显示的重影消除方法，其特征在于，所述的重影消除板的中心厚度为0.001～2mm。

5.根据权利要求1所述的平视显示的重影消除方法，其特征在于，所述的重影消除板的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

6.根据权利要求1所述的平视显示的重影消除方法，其特征在于，所述的重影消除板沿其厚度方向的截面为三角形或梯形。