CN118244488A - 一种抬头显示*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抬头显示***，应用于抬头显示技术领域，包括：成像装置、第一反光镜、电致反光镜；所述成像装置的投影光线依次通过所述第一反光镜和所述电致反光镜射入视觉范围；所述电致反光镜通过控制电压维持时间来控制金属沉积膜的产生，形成菲涅尔形貌；通过所述电致反光镜改变投影光线的光路。本发明通过改变光路和降低玻璃透过率的方式提升成像效果。降低风挡玻璃亮度可有效防眩光。当汽车停止驾驶时，车内温度在太阳光照下会明显提升。此时用我们的技术可以将风挡玻璃变为金属沉积膜，此时的可见光‑近红外波段的反射率可达到85％以上。
Description
技术领域
本发明涉及抬头显示技术领域，更具体的说是涉及一种抬头显示***。
背景技术
随着科学技术快速发展，抬头显示(HUD,HeadUp Display)使用越来越多，比如在观看手机或者投影时，不用低头注视屏幕，大大便利了人们的生活；然而在汽车上的使用越来越多。它能够将重要的行车信息实时的显示在前挡风玻璃上，使驾驶员不必低头就可得到路况导航、车速、油耗等等重要信息，避免因注意力分散而导致的危险情况发生。同时驾驶员不必在远处路况和近处仪表之间频繁调节眼镜，避免眼部疲劳。目前的抬头显示技术的实现是通过发光成像和投影成像两种方式，其中投影成像利用汽车前挡风玻璃本身或额外的光学元件进行显示。目前的汽车玻璃为夹胶玻璃，投影光源照射在上面时会发生反射，两个表面上的反射重影会相互干扰，影响成像的清晰度。同时当外界环境光较亮时，会降低在玻璃上的成像效果。
为解决汽车前挡风玻璃成像重影的问题，目前已有许多技术公开。这些方案基本是从三个角度解决此问题；一，使用楔形的聚合物膜片作为夹层，是两个面上的反射光基本重合。但其存在工艺难、价格高、不适合高清成像、不同车型需要重新设计的问题。二，在玻璃中间的夹层增加反射偏振镜片，结合投影***以特定角度入射，利用偏振片尽可能的消除某一表面的反射，消除重影。但其存在破坏玻璃均一性、降低美观度等问题。三，在玻璃上贴加反射膜或反射带以达到消除重影和提升多色显示的能力。但其仍然不能完全消除这一问题。
现有技术都是围绕着解决成像清晰度展开的设计，而影响投影显示效果另一个重要的因素就是环境中的杂散光。当杂散光亮度较高时，大大降低了投影光线的对比度，造成图像模糊的问题。目前技术的解决方法是通过提升光源亮度，增加对比度。但当环境光强度增高的同时提升投影光源的亮度会产生眩光现象，且高强度光照对人眼健康和驾驶安全都带来了新的潜在隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种抬头显示***，以解决现有技术中的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明公开了一种抬头显示***，包括：成像装置、第一反光镜、电致反光镜；所述成像装置的投影光线依次通过所述第一反光镜和所述电致反光镜射入视觉范围；所述电致反光镜通过控制电压维持时间来控制金属沉积膜的产生，形成菲涅尔形貌；通过所述电致反光镜改变投影光线的光路。
优选的，在上述的一种抬头显示***中，所述电致反光镜包括：第一基底层、第二基底层、第一电解层和偏光层；所述第一电解层置于所述第一基底层和第二基底层之间；所述偏光层与所述第一基底层贴合或所述偏光层与所述第二基底层贴合。
优选的，在上述的一种抬头显示***中，所述电致反光镜还包括：支持电路；所述支持电路包括控制器、光敏传感器、电源；所述控制器输入端与所述光敏传感器电性连接；所述控制器、所述第一基底层、所述第二基底层、所述电源构成回路，所述光敏传感器根据外接环境光照强度通过所述控制器控制所述电源的输出电压，在所述第一基底层和所述第二基底层之间形成金属沉积膜。
优选的，在上述的一种抬头显示***中，在电致反光镜处于透明态，还包括：第二反光镜和电致变色玻璃；所述成像装置的投影光线依次通过所述第一反光镜、所述电致反光镜、所述第二反光镜、所述电致变色玻璃射入视觉范围。
优选的，在上述的一种抬头显示***中，所述电致变色玻璃包括：第三基底层、第四基底层和第二电解层；所述第二电解层置于所述第三基底层和所述四基底层之间。
优选的，在上述的一种抬头显示***中，所述电致变色玻璃还包括：支持电路；所述支持电路包括控制器、光敏传感器、电源；所述控制器输入端与所述光敏传感器电性连接；所述控制器、所述第三基底层、所述第四基底层、所述电源构成回路，所述光敏传感器根据外接环境光照强度通过所述控制器控制所述电源的输出电压，在所述第三基底层和所述第四基底层之间形成金属沉积膜。
优选的，在上述的一种抬头显示***中，所述第一反光镜和所述第二反光镜为凹面镜、凸面镜或平面镜的一种或两种。
优选的，在上述的一种抬头显示***中，所述电致变色玻璃设计为波长选择性的和/或角度选择性的。
优选的，在上述的一种抬头显示***中，所述成像装置包括：背光源和显示元件，所述背光源射出的光投射到所述显示元件。
优选的，在上述的一种抬头显示***中，所述显示单元为液晶显示单元、硅基液晶显示单元或微机电***显示单元。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种抬头显示***，当环境光较亮影响投影效果时，开启电致反光镜，使器件内部产生菲涅尔结构的金属沉积膜，使光路直接照向人眼。当环境光照射产生眩光效果影响驾驶安全时，关闭电致反光镜，开启风挡玻璃的变色开光，少量的金属沉积膜可反射部分太阳光线，提升成像效果。当遇强光时，打开前风挡玻璃的沉积开关，降低光线的透过率。此时少量沉积金属膜层可以在透光的情况下反射掉部分入射光线，降低眩光，提高投影。通过电路控制可将透过率范围设置在安全范围内。当车停止行驶后，可在电压控制下，金属膜层继续沉积。由于金属膜层特殊的光学性质可将近红外光线全部阻隔，实现防止车内温度升高的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1(a)为本发明的电致反光镜透明态抬头显示***的光路示意图；
图1(b)为本发明的电致反光镜反射态抬头显示***的光路示意图；
图2(a)为本发明的电致反光镜的结构图；
图2(b)为本发明的电致反光镜透明态光路示意图；
图2(c)为本发明的电致反光镜反射态光路示意图；
图3(a)为本发明的电致变色玻璃变色前的光路示意图；
图3(b)为本发明的电致变色玻璃变色后的光路示意图；
图3(c)为本发明的电致变色玻璃停车后的光路示意图；
图4为本发明的电致变色玻璃结构图；
图5为本发明的电致变色玻璃可见光-近红外波段的反射率示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种抬头显示***，如图1(b)所示，包括：成像装置、第一反光镜3、电致反光镜4；所述成像装置的投影光线依次通过所述第一反光镜3和所述电致反光镜4射入视觉范围；所述电致反光镜4通过控制电压维持时间来控制金属沉积膜的产生，形成菲涅尔形貌；通过所述电致反光镜4改变投影光线的光路。
将配置好的溶液注入到两块带有透明电极的玻璃中间，进行器件封装。当环境中的光强过大时影响投影效果时，打开器件开光，通过可逆金属电沉积的方法制备出反射镜面。通过控制电压维持时间来控制样品表面形成镜面和透明两个状态。投影光线经反射镜后照射在样品表面，随后折射向人眼方向。这种电致反光镜面可以在电流的控制下生长出规律的褶皱，形成在特定方向反射的菲涅尔透镜效果。
为了进一步优化上述技术方案，所述电致反光镜4包括：第一基底层、第二基底层、第一电解层和偏光层；所述第一电解层置于所述第一基底层和第二基底层之间；所述偏光层与所述第一基底层贴合或所述偏光层与所述第二基底层贴合。
为了进一步优化上述技术方案，所述电致反光镜4还包括：支持电路；所述支持电路包括控制器、光敏传感器、电源；所述控制器输入端与所述光敏传感器电性连接；所述控制器、所述第一基底层、所述第二基底层、所述电源构成回路，所述光敏传感器根据外接环境光照强度通过所述控制器控制所述电源的输出电压，在所述第一基底层和所述第二基底层之间形成金属沉积膜14。
电致反光镜4的设计原理如图2(a)所示，电致反光镜4是由第一透明电极基底8、第二透明电极基底10、电解液9、偏光膜片7和支持电路组成的。
如图2(b)，在未工作时，光线穿过偏光膜片7、第一透明电极基底8、电解液9、第二透明电极基底10，照射在第二反光镜5上。
如图2(c)所示，当器件工作时，通过控制器件的通电电流或器件的通电时间，在第二透明电极基底10上可以有效的控制薄膜表面形成规律的褶皱。形成菲涅尔形貌，可以反射环境中的杂散光。同时这种基于金属电沉积薄膜的菲涅尔形貌的高折射率也使得投影的图案更清晰。此时投影在附着于第一透明电极基底8的偏光膜片7上。该图像会直接照射向人眼，达到显示的目的。电致反光镜4的电解质层此处是由有机溶剂、硝酸银、氯化铜、支持电解质等构成。
为了进一步优化上述技术方案，在电致反光镜4处于透明态，还包括：第二反光镜5和电致变色玻璃6；所述成像装置的投影光线依次通过所述第一反光镜3、所述电致反光镜4、所述第二反光镜5、所述电致变色玻璃6射入视觉范围。
为了进一步优化上述技术方案，所述电致变色玻璃6包括：第三基底层、第四基底层和第二电解层；所述第二电解层置于所述第三基底层和所述四基底层之间。
进一步，利用电致变色玻璃制备风挡玻璃。
更进一步，如图4所示，风挡玻璃是由第三透明电极基底11和第四透明电极基底13中间夹着一层电解质胶层12组成的。此时电解质胶层是由硝酸银、氯化铜、四丁基溴化铵、有机溶剂和光固化胶等组成。
为了进一步优化上述技术方案，所述电致变色玻璃6还包括：支持电路；所述支持电路包括控制器、光敏传感器、电源；所述控制器输入端与所述光敏传感器电性连接；所述控制器、所述第三基底层、所述第四基底层、所述电源构成回路，所述光敏传感器根据外接环境光照强度通过所述控制器控制所述电源的输出电压，在所述第三基底层和所述第四基底层之间形成金属沉积膜14。
当外界环境中的光线过于明亮产生眩光现象严重影响行车安全时，将电致反光镜关闭，同时打开前车窗的电致变色玻璃。其工作原理如下图(a)-(c)和图1(a)所示。
如图3(a)所示，风挡玻璃变色前，太阳光线穿过风挡玻璃；
如图3(b)所示，当遇强光时，打开前风挡玻璃的沉积开关，降低光线的透过率。此时少量沉积金属膜层可以在透光的情况下反射掉部分入射光线，降低眩光，提高投影。通过电路控制可将透过率范围设置在安全范围内。
如图3(c)所示，当车停止行驶后，可在电压控制下，金属膜层继续沉积。由于金属膜层特殊的光学性质可将近红外光线全部阻隔，实现防止车内温度升高的目的，可以将风挡玻璃变为金属沉积膜，此时的可见光-近红外波段的反射率可达到85％以上。
风挡玻璃是由两片透明导电玻璃基底中间夹着一层电解质胶层组成的。此时电解质胶层是由硝酸银、氯化铜、四丁基溴化铵、有机溶剂和光固化胶等组成。
为了进一步优化上述技术方案，所述第一反光镜3和所述第二反光镜5为凹面镜、凸面镜或平面镜的一种或两种。
进一步，在本实施例中第一反光镜3为平面镜；第二反光镜5为凹面镜最优；
其中，其二反光镜，不仅起到反射的作用，还起到放大图像的作用。
为了进一步优化上述技术方案，所述电致变色玻璃6设计为波长选择性的和/或角度选择性的。
为了进一步优化上述技术方案，所述成像装置包括：背光源1和显示元件2，所述背光源射出的光投射到所述显示元件。
为了进一步优化上述技术方案，所述显示单元2为液晶显示单元、硅基液晶显示单元或微机电***显示单元。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种抬头显示***，其特征在于，包括：成像装置、第一反光镜、电致反光镜；所述成像装置的投影光线依次通过所述第一反光镜和所述电致反光镜射入视觉范围；所述电致反光镜通过控制电压维持时间来控制金属沉积膜的产生，形成菲涅尔形貌；通过所述电致反光镜改变投影光线的光路。
2.根据权利要求1所述的一种抬头显示***，其特征在于，所述电致反光镜包括：第一基底层、第二基底层、第一电解层和偏光层；所述第一电解层置于所述第一基底层和第二基底层之间；所述偏光层与所述第一基底层贴合或所述偏光层与所述第二基底层贴合。
3.根据权利要求2所述的一种抬头显示***，其特征在于，所述电致反光镜还包括：支持电路；所述支持电路包括控制器、光敏传感器、电源；所述控制器输入端与所述光敏传感器电性连接；所述控制器、所述第一基底层、所述第二基底层、所述电源构成回路，所述光敏传感器根据外接环境光照强度通过所述控制器控制所述电源的输出电压，在所述第一基底层和所述第二基底层之间形成金属沉积膜。
4.根据权利要求1所述的一种抬头显示***，其特征在于，在电致反光镜处于透明态，还包括：第二反光镜和电致变色玻璃；所述成像装置的投影光线依次通过所述第一反光镜、所述电致反光镜、所述第二反光镜、所述电致变色玻璃射入视觉范围。
5.根据权利要求4所述的一种抬头显示***，其特征在于，所述电致变色玻璃包括：第三基底层、第四基底层和第二电解层；所述第二电解层置于所述第三基底层和所述四基底层之间。
6.根据权利要求4所述的一种抬头显示***，其特征在于，所述电致变色玻璃还包括：支持电路；所述支持电路包括控制器、光敏传感器、电源；所述控制器输入端与所述光敏传感器电性连接；所述控制器、所述第三基底层、所述第四基底层、所述电源构成回路，所述光敏传感器根据外接环境光照强度通过所述控制器控制所述电源的输出电压，在所述第三基底层和所述第四基底层之间形成金属沉积膜。
7.根据权利要求4所述的一种抬头显示***，其特征在于，所述第一反光镜和所述第二反光镜为凹面镜、凸面镜或平面镜的一种或两种。
8.根据权利要求4-7任一项所述的一种抬头显示***，其特征在于，所述电致变色玻璃设计为波长选择性的和/或角度选择性的。
9.根据权利要求1-7任一项所述的一种抬头显示***，其特征在于，所述成像装置包括：
背光源和显示元件，所述背光源射出的光投射到所述显示元件。
10.根据权利要求9所述的一种抬头显示***，其特征在于，所述显示单元为液晶显示单元、硅基液晶显示单元或微机电***显示单元。
Publications (1)
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| CN118244488A true CN118244488A (zh) | 2024-06-25 |
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