用于显示真实图像的装置的使用方法
【专利说明】用于显示真实图像的装置的使用方法
[0001] 本发明涉及投射到透明类型屏幕，特别车辆的风挡或者建筑物用窗玻璃上的显示 系统的领域。
[0002] 更具体地，但不限于此，本发明涉及图像显示系统，例如在本领域中称为HUD(Head Up Display)的平视显示系统的领域。这种图像显示系统尤其用在飞机座舱、火车中，以及 现在还用于私人汽车（如轿车、运货汽车等等）中。本发明特别地涉及用于在玻璃上显示 的装置，特征为使用激光投影仪形成真实图像。
[0003] 在这些系统中，窗玻璃通常由夹层结构组成，在最简单的情况下，其包含两个坚固 材料片材，如玻璃片材。坚固材料片材通过热成型中间层连接在一起，该中间层通常包含聚 乙烯醇缩丁醛（PVB)或者由其组成。
[0004] 这些平视显示系统，其允许显示被投射在窗玻璃上并且反射向驾驶员或者观察者 的信息，是已知的。尤其，这些系统允许为车辆的驾驶员提供信息而不使他的视线远离车辆 前面的视野，由此允许大大提高安全性。
[0005] 在最早的方法中，这种图像通过将信息投射在具有层压结构（换言之由两个玻璃 片材和塑料中间层形成的结构）的风挡上而获得。驾驶员看见位于在该风挡后方一定距离 的虚像。然而，驾驶员这时观察到重影：由该风挡的面对座舱内部的表面反射的第一图像和 通过该风挡的外部表面反射的第二图像，这两个图像彼此轻微地偏移。这种偏移可以妨碍 信息的观察。为了克服这种问题，可以提到在专利US 5013134中提出的解决方案，在该专 利中描述了使用由两个玻璃片材和聚乙烯醇缩丁醛（PVB)中间层形成的层压风挡的平视 显示系统，该中间层的两个外表面不是平行而是呈楔形的，使得通过显示来源投射的和通 过该风挡的朝向座舱的表面反射的图像是几乎与由该风挡的朝向外部的表面反射的来自 相同源的相同图像重叠。为了消除重影，通常通过使用其厚度从该窗玻璃的上边缘向下边 缘降低的中间层使层压窗玻璃形成楔形。然而，PVB的轮廓必须是非常规则的，而没有厚度 变化，这是因为这些变化在组装期间被转移到风挡上并引起角度的局部变化。根据这种方 法，因此寻求使在该玻璃的表面上的光反射最大化以获得投射到窗玻璃的表面上的信号的 最大强度。
[0006] 或者在专利US 6979499 B2中提出了使具有适当波长的入射光束输送在直接被并 入在窗玻璃中的荧光材料上，该荧光材料可以通过发射在可见光区中的光辐射来响应该激 发。因此，真实图像而不是虚像直接地形成在风挡上。这种图像还可以被在车辆中全部旅 客看见。专利US 6979499 B2特别地描述了具有聚乙烯醇缩丁醛（PVB)类型中间层的层压 窗玻璃，该中间层的两个外表面是平行的，并且在其中包括附加荧光材料层。根据入射的激 发辐射的波长选择荧光材料。这种波长可以是在紫外线区中或者IR区中。在这种入射辐 射下，荧光材料再发射在可见光区中的辐射。这时，当入射辐射是UV时称为"下转换"，和当 入射辐射是IR时称为"上转换"。根据该文件，这种构造允许任何物品的图像直接地在风挡 上再构成。根据这种公开内容，荧光材料以包含多种类型的荧光材料的连续层的形式被沉 积在形成层压窗玻璃的片材（PVB或者玻璃）之一的整个主要表面上。期望的图像通过选 择性激发该发光物质层的确定区域而获得。该图像的位置和其形状借助于通过外部工具控 制和调制的激发光源而获得。
[0007] 申请人进行的实验已经显示这类HUD装置（将荧光材料并入装配窗玻璃中）的特 征为在传统的UV或者IR激发光源下具有过弱的亮度。为了获得被投射在风挡上的信号的 足够亮度，并因此足够可见性，尤其在强日照的条件下，需要使用非传统的光源，即产生激 光或者电致发光二极管类型的聚集射线束的光源。
[0008] 尤其可以使用产生聚集并且引导的紫外光的激发光源，紫外光由激光二极管类型 的更特定光源发出。对于本说明书，术语"聚集的"表示从该产生源发出的光束在窗玻璃的 表面功率高于120 mW. cm2优选地在200 mW. cm 2至20 000 mW. cm 2,或者500 mW. cm2至 10 000 mW.cnT2范围中。
[0009] 申请W02010/139889描述了使用具有高亮度（由于在入射UV激发下它的高量子 效率）和在老化试验中在紫外激光激发下的高耐久性的羟基对苯二酸酯类型的荧光材料 类型物质。
[0010] 然而，这种光源的使用只能被考虑在保持被限制的功率（以避免与该光束的危险 性有关的问题），首先在车辆外部。特别地，如果使用约400 nm的波长，大部分激光辐射可 以被阻止传到外部，因为在这些波长，PVB强烈吸收紫外辐射。
[0011] 然而，由于在形成风挡的窗玻璃的玻璃表面上出现的反射，入射激光辐射的功率 还可以对于在座舱中存在的旅客，特别对于车辆的驾驶员是非常危险的。这种反射可以对 车辆的乘客产生眼损伤和烧伤的风险。例如如果还考虑风挡的曲率和倾角，该反射在初步 近似中是相对高的（约数个百分数）。
[0012] 如果光源需要发射非常高功率的初期辐射以便驾驶员可以看见具有足够的对比 度的信息（以便非常快速的阅读），这种危险是更高的。
[0013] 本发明涉及允许通过显著地限制入射辐射在玻璃表面上的反射来确保旅客安全 的方法。
[0014] 特别地，本申请人公司已经发现可以通过调节一组参数的方法来获得该系统的安 全，在所述参数中至少包括： -入射光束的性质，特别它的偏振化， -入射光束的角宽度， -风挡的曲率半径和它在由该光束照明的区域中的倾角（inclinaison)。
[0015] 考虑到根据本发明的方法的这些参数特别地可以确定在座舱中并且面对该风挡 的区域（在其中应该显示信息）的光源的最佳设置，以便以有效方式解决上述的安全问题。
[0016] 更具体地，本发明涉及在包含窗玻璃，尤其层压窗玻璃，的座舱中使用平视显示 (HUD)装置的方法，所述装置包含发射可见UV或者IR激光类型或者电致发光二极管类型的 福射光束的光源，该光束朝向包含吸收所述福射并且再发射