专利名称：车用抬头显示系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车用抬头显示系统，特别是涉及一种无重影现象的车用抬头显示
系统。
背景技术：
车用抬头显示器(Head up display)是将行车资讯，例如一般仪表板显示的资讯， 投影于汽车前挡玻璃，使驾驶者在汽车行驶中，可同时透过前挡玻璃注意车前路况并由抬 头显示器投影于前挡玻璃的影像获得行车资讯，而不需要再低头观看仪表板，以增加行车安全。 如图1所示，由于前挡玻璃92具有一定厚度且呈倾斜状，一般抬头显示器91投影 于前挡玻璃92的光线，经过前挡玻璃92的折射与反射到达驾驶者眼睛93时，驾驶者会看 到两个重迭的影像94、95，由前挡玻璃92位于车内的内侧表面921直接反射到驾驶者眼睛 93所成的像称一次像94，通过前挡玻璃92内部折射并由前挡玻璃92外侧表面922的介面 反射并通过前挡玻璃92内侧表面921的介面折射到驾驶者眼睛93所成的像称二次像95， 两像94、95之间存在重影间隙96。重迭的影像94、95 ( 二重像)使得驾驶者不容易辨识及 判读资讯内容。
发明内容
为了解决现有的抬头显示器普遍存在的重影现象的问题，本发明提供一种抬头显 示系统，利用具有特定楔形角的楔形光学辅助片贴附于前挡玻璃，使抬头显示器投射的光 线通过光学辅助片及前挡玻璃的折射及反射到达驾驶者眼睛而成像时，借由光学辅助片的 修正，降低一次像与二次像之间的重影间隙，使驾驶者所见的投影影像没有重影现象。
于是，本发明车用抬头显示系统，包含一抬头显示器；其特征在于该车用抬头 显示系统还包含一光学辅助片，该光学辅助片呈楔形并具有可透光性，设于一前挡玻璃表 面，与该抬头显示器相距一特定距离，以配合该前挡玻璃供该抬头显示器投影，使其投射影 像无重影现象。 适用于本发明的抬头显示器，可为一般抬头显示器，用以接收动态的行车资讯，例 如车速、引擎转速、油耗、累计里程等，并能将所接收的资讯投影显示。 适用于本发明的光学辅助片需具有高度透光性，透光率为75%以上，以免影响驾 驶者的视野。该光学辅助片呈上厚下薄的楔形，而具有一楔形角，该楔形角主要依据该前挡 玻璃的厚度及倾斜角度，以及该光学辅助片与该抬头显示器的相对位置，还有该光学辅助 片与驾驶者眼睛的相对位置而决定。由于各种车型的车辆，其前挡玻璃的斜度及厚度并不 一致，因此该楔形角必须依据特定车型的前挡玻璃而调整。 —般该抬头显示器会设置在邻近该前挡玻璃的预定位置，当该抬头显示器位置固 定后，其投影至该前挡玻璃的位置也会随之固定，而驾驶者眼睛的位置也会有一特定范围， 所以决定该光学辅助片的楔形角之前，可知的固定参数包括该前挡玻璃的倾斜度、厚度及其折射率，该光学辅助片的折射率，该抬头显示器与该光学辅助片的相对位置，以及该光学 辅助片与驾驶者眼睛的相对位置。该楔形角可利用如下所述的方式求出先假设一可能的 角度，利用光学反射原理计算出一次像位置，并利用光学折射及反射原理计算出二次像的 位置，确认一次像与二次像的重影间隙，若重影间隙过大，则需修正该楔形角，可利用二分 逼近法修正该楔形角，使重影间隙趋近于零，亦即，可视为无重影现象。由于驾驶者高度不 一，不同驾驶者的眼睛位置会略有不同，但是通常会在一定范围内，利用前述方法进行重影 间隙验证，找出适合大部分驾驶者眼睛的楔形角，该楔形角即可为实际成车最佳化的楔形 角。 本发明车用抬头显示系统借由楔形光学辅助片，使抬头显示器投射出的光线经由 光学辅助片的修正，减少一次像与二次像之间的重影间隙，而能改善抬头显示器直接投影 于前挡玻璃所产生的重影现象，获得较为清晰的影像。
图1是一示意图，说明现有的一抬头显示器直接投射于一前挡玻璃产生重影现象。 图2是一示意图，说明本发明车用抬头显示系统的较佳实施例，其中一光学辅助 片与一次像的关系。 图3是一类似于图2的示意图，说明该光学辅助片与二次像的关系。 图4是结合图2与图3的示意图，说明前述一次像与二次像之间的重影间隙。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明 参阅图2、图3与图4，本发明车用抬头显示系统的一较佳实施例包含一抬头显示 器1及一光学辅助片2。光学辅助片2具有可透光性，设于一前挡玻璃3表面，与抬头显示 器1相距一特定距离，呈上厚下薄的楔形，以配合前挡玻璃3供抬头显示器1投影，使其投 射影像无重影现象。为方便说明起见，图2 图4中各元件的距离及大小并未依据实际比 例作图。 在本实施例中，抬头显示器1为一般可以显示数字影像的显示器，投影发光角 度前后各约60度，所显示的数字的线条宽度约2mm。光学辅助片2为光学级压克力树脂 (PMMA)制成，透光率可达90%以上，折射率为1.49，可利用黏胶贴附于前挡玻璃3位于车内 的表面31。光学辅助片2的大小，可随汽车设计时，驾驶者眼睛范围(eye range)及抬头 显示器投影的行车资讯范围大小而定，眼睛范围越大或抬头显示器投影的行车资讯范围越 大，光学辅助片2也越大。 光学辅助片2具有楔形角a，楔形角a的较佳角度，需由几项参数决定，包括前 挡玻璃3的厚度、折射率及倾斜角度、抬头显示器1与前挡玻璃3的相对位置、抬头显示器1 与驾驶者眼睛4的相对位置，及光学辅助片2的折射率等。取得前述参数并设为固定参数 后，先假设楔形角a可能的角度，利用几何光学原理重复计算，修正楔形角a的角度，前述 步骤可利用电脑系统辅助计算，获得较佳的楔形角a的角度。计算步骤举例说明如下
如图2所示，先设定固定参数，此例中，前挡玻璃3的厚度301为4. 7mm、折射率为1. 5、倾斜角度13为33. 7度，抬头显示器1与前挡玻璃3的距离101为31. 7mm，抬头显示 器1与驾驶者眼睛4的水平距离102为979. 4mm，抬头显示器1与驾驶者眼睛4的垂直距离 103为169mm。假设楔形角a的角度为0.3度。利用入射角等于反射角的光学反射原理及 光学几何作图法，以光学辅助片2的表面21为反射面，假设一由抬头显示器1投射的光线 51，经由光学辅助片2反射后，入射驾驶者眼睛4，驾驶者所看到像的位置，即为一次像61的 位置。 如图3所示，利用司乃耳定律(Snell's Law) :nlSin e工=n2sin e 2，&表示第一介 质的折射率，n2表示第二介质的折射率，e工为入射角，92为折射角，光线由第一介质进入 第二介质，已知各介质的折射率及入射角，即可求出折射角。当光线进入前挡玻璃3内时， 以前挡玻璃3的外侧表面32为反射面，同样利用入射角等于反射角的光学反射原理，可知 光线的传播路径。假设光学辅助片2及前挡玻璃3的折射率皆为1. 5 (光学辅助片2实际 折射率为1.49)，空气折射率为1，而光学辅助片2与前挡玻璃3之间的黏胶折射率忽略不 计。再假设另一由抬头显示器1投射的光线52，经过空气进入光学辅助片2及前挡玻璃3 产生第一次折射(在本实施例中，假设光学辅助片2及前挡玻璃3的折射率均为1. 5，所以 将光学辅助片2及前挡玻璃3视为同一介质)，再于前挡玻璃3的外侧面32产生反射后，由 前挡玻璃3及光学辅助片2进入空气产生第二次折射，最后入射驾驶者眼睛4，驾驶者所看 到像的位置，即为二次像62的位置。 如图4所示，确认一次像61与二次像62的重影间隙63，利用二分逼近法修正楔 形角a的角度，重复前述步骤确认重影间隙63，使重影间隙63趋近于零。在本实施例中， 初次假设楔形角a的角度为0. 3度，求出重影间隙63为1. 7mm，重复前述步骤求得楔形角 a的角度为0.65度时，重影间隙63约为零。相较于无光学辅助片2时，求得的重影间隙为 3. 5mm，具有显著的差异。 由于汽车设计时，为能适合不同的驾驶者使用，会模拟普通驾驶者的高度，将驾驶 者眼睛4位置设定在一合理范围内，因此，由前述步骤找出较佳楔形角a的角度后，需再设 定驾驶者眼睛4位置的参数，以不同的眼睛位置再利用前述步骤进行重影间隙63的验证， 找出适合实际成车大部分驾驶者眼睛4位置的最佳楔形角a的角度。
归纳上述，本发明车用抬头显示系统借由楔形光学辅助片2，使抬头显示器1投射 出的光线51、52经由光学辅助片2的修正，减少一次像61与二次像62之间的重影间隙63， 使抬头显示器1投射的影像无重影现象，而能改善一般抬头显示器1直接投影于前挡玻璃 3会产生重影现象的问题，可获得较为清晰的影像。
权利要求
一种车用抬头显示系统，包含一抬头显示器；其特征在于该车用抬头显示系统还包含一光学辅助片，该光学辅助片呈楔形并具有可透光性，设于一前挡玻璃表面，与该抬头显示器相距一特定距离，以配合该前挡玻璃供该抬头显示器投影，使其投射影像无重影现象。
2. 如权利要求l所述的车用抬头显示系统，其特征在于该光学辅助片具有一楔形角， 该楔形角主要依据该前挡玻璃的厚度及倾斜角度，以及该光学辅助片与该抬头显示器的相 对位置，还有该光学辅助片与驾驶者眼睛的相对位置而决定。
3. 如权利要求l所述的车用抬头显示系统，其特征在于该光学辅助片的透光率为 75%以上。
4. 如权利要求1所述的车用抬头显示系统，其特征在于该光学辅助片贴附于该前挡 玻璃位于车内的表面。
全文摘要
一种车用抬头显示系统，包含一抬头显示器及一光学辅助片。该光学辅助片呈楔形并具有可透光性，设于一前挡玻璃表面，与该抬头显示器相距一特定距离，以配合该前挡玻璃供该抬头显示器投影，使其投射影像无重影现象。
文档编号B60R11/02GK101750737SQ20081018903
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月18日 优先权日2008年12月18日
发明者吴宗霖, 张士烈, 汪志平, 祝永庆 申请人:裕隆日产汽车股份有限公司