專利名稱：車用抬頭顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種車用抬頭顯示系統(tǒng)，特別是涉及一種無重影現(xiàn)象的車用抬頭顯示
系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
車用抬頭顯示器(Head up display)是將行車資訊，例如一般儀表板顯示的資訊， 投影于汽車前擋玻璃，使駕駛者在汽車行駛中，可同時透過前擋玻璃注意車前路況并由抬 頭顯示器投影于前擋玻璃的影像獲得行車資訊，而不需要再低頭觀看儀表板，以增加行車安全。 如圖1所示，由于前擋玻璃92具有一定厚度且呈傾斜狀，一般抬頭顯示器91投影 于前擋玻璃92的光線，經(jīng)過前擋玻璃92的折射與反射到達駕駛者眼睛93時，駕駛者會看 到兩個重迭的影像94、95，由前擋玻璃92位于車內(nèi)的內(nèi)側(cè)表面921直接反射到駕駛者眼睛 93所成的像稱一次像94，通過前擋玻璃92內(nèi)部折射并由前擋玻璃92外側(cè)表面922的介面 反射并通過前擋玻璃92內(nèi)側(cè)表面921的介面折射到駕駛者眼睛93所成的像稱二次像95， 兩像94、95之間存在重影間隙96。重迭的影像94、95 ( 二重像)使得駕駛者不容易辨識及 判讀資訊內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的抬頭顯示器普遍存在的重影現(xiàn)象的問題，本發(fā)明提供一種抬頭顯 示系統(tǒng)，利用具有特定楔形角的楔形光學輔助片貼附于前擋玻璃，使抬頭顯示器投射的光 線通過光學輔助片及前擋玻璃的折射及反射到達駕駛者眼睛而成像時，借由光學輔助片的 修正，降低一次像與二次像之間的重影間隙，使駕駛者所見的投影影像沒有重影現(xiàn)象。
于是，本發(fā)明車用抬頭顯示系統(tǒng)，包含一抬頭顯示器；其特征在于該車用抬頭 顯示系統(tǒng)還包含一光學輔助片，該光學輔助片呈楔形并具有可透光性，設于一前擋玻璃表 面，與該抬頭顯示器相距一特定距離，以配合該前擋玻璃供該抬頭顯示器投影，使其投射影 像無重影現(xiàn)象。 適用于本發(fā)明的抬頭顯示器，可為一般抬頭顯示器，用以接收動態(tài)的行車資訊，例 如車速、引擎轉(zhuǎn)速、油耗、累計里程等，并能將所接收的資訊投影顯示。 適用于本發(fā)明的光學輔助片需具有高度透光性，透光率為75%以上，以免影響駕 駛者的視野。該光學輔助片呈上厚下薄的楔形，而具有一楔形角，該楔形角主要依據(jù)該前擋 玻璃的厚度及傾斜角度，以及該光學輔助片與該抬頭顯示器的相對位置，還有該光學輔助 片與駕駛者眼睛的相對位置而決定。由于各種車型的車輛，其前擋玻璃的斜度及厚度并不 一致，因此該楔形角必須依據(jù)特定車型的前擋玻璃而調(diào)整。 —般該抬頭顯示器會設置在鄰近該前擋玻璃的預定位置，當該抬頭顯示器位置固 定后，其投影至該前擋玻璃的位置也會隨之固定，而駕駛者眼睛的位置也會有一特定范圍， 所以決定該光學輔助片的楔形角之前，可知的固定參數(shù)包括該前擋玻璃的傾斜度、厚度及其折射率，該光學輔助片的折射率，該抬頭顯示器與該光學輔助片的相對位置，以及該光學 輔助片與駕駛者眼睛的相對位置。該楔形角可利用如下所述的方式求出先假設一可能的 角度，利用光學反射原理計算出一次像位置，并利用光學折射及反射原理計算出二次像的 位置，確認一次像與二次像的重影間隙，若重影間隙過大，則需修正該楔形角，可利用二分 逼近法修正該楔形角，使重影間隙趨近于零，亦即，可視為無重影現(xiàn)象。由于駕駛者高度不 一，不同駕駛者的眼睛位置會略有不同，但是通常會在一定范圍內(nèi)，利用前述方法進行重影 間隙驗證，找出適合大部分駕駛者眼睛的楔形角，該楔形角即可為實際成車最佳化的楔形 角。 本發(fā)明車用抬頭顯示系統(tǒng)借由楔形光學輔助片，使抬頭顯示器投射出的光線經(jīng)由 光學輔助片的修正，減少一次像與二次像之間的重影間隙，而能改善抬頭顯示器直接投影 于前擋玻璃所產(chǎn)生的重影現(xiàn)象，獲得較為清晰的影像。


圖1是一示意圖，說明現(xiàn)有的一抬頭顯示器直接投射于一前擋玻璃產(chǎn)生重影現(xiàn)象。 圖2是一示意圖，說明本發(fā)明車用抬頭顯示系統(tǒng)的較佳實施例，其中一光學輔助 片與一次像的關系。 圖3是一類似于圖2的示意圖，說明該光學輔助片與二次像的關系。 圖4是結(jié)合圖2與圖3的示意圖，說明前述一次像與二次像之間的重影間隙。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行詳細說明 參閱圖2、圖3與圖4，本發(fā)明車用抬頭顯示系統(tǒng)的一較佳實施例包含一抬頭顯示 器1及一光學輔助片2。光學輔助片2具有可透光性，設于一前擋玻璃3表面，與抬頭顯示 器1相距一特定距離，呈上厚下薄的楔形，以配合前擋玻璃3供抬頭顯示器1投影，使其投 射影像無重影現(xiàn)象。為方便說明起見，圖2 圖4中各元件的距離及大小并未依據(jù)實際比 例作圖。 在本實施例中，抬頭顯示器1為一般可以顯示數(shù)字影像的顯示器，投影發(fā)光角 度前后各約60度，所顯示的數(shù)字的線條寬度約2mm。光學輔助片2為光學級壓克力樹脂 (PMMA)制成，透光率可達90%以上，折射率為1.49，可利用黏膠貼附于前擋玻璃3位于車內(nèi) 的表面31。光學輔助片2的大小，可隨汽車設計時，駕駛者眼睛范圍(eye range)及抬頭 顯示器投影的行車資訊范圍大小而定，眼睛范圍越大或抬頭顯示器投影的行車資訊范圍越 大，光學輔助片2也越大。 光學輔助片2具有楔形角a，楔形角a的較佳角度，需由幾項參數(shù)決定，包括前 擋玻璃3的厚度、折射率及傾斜角度、抬頭顯示器1與前擋玻璃3的相對位置、抬頭顯示器1 與駕駛者眼睛4的相對位置，及光學輔助片2的折射率等。取得前述參數(shù)并設為固定參數(shù) 后，先假設楔形角a可能的角度，利用幾何光學原理重復計算，修正楔形角a的角度，前述 步驟可利用電腦系統(tǒng)輔助計算，獲得較佳的楔形角a的角度。計算步驟舉例說明如下
如圖2所示，先設定固定參數(shù)，此例中，前擋玻璃3的厚度301為4. 7mm、折射率為1. 5、傾斜角度13為33. 7度，抬頭顯示器1與前擋玻璃3的距離101為31. 7mm，抬頭顯示 器1與駕駛者眼睛4的水平距離102為979. 4mm，抬頭顯示器1與駕駛者眼睛4的垂直距離 103為169mm。假設楔形角a的角度為0.3度。利用入射角等于反射角的光學反射原理及 光學幾何作圖法，以光學輔助片2的表面21為反射面，假設一由抬頭顯示器1投射的光線 51，經(jīng)由光學輔助片2反射后，入射駕駛者眼睛4，駕駛者所看到像的位置，即為一次像61的 位置。 如圖3所示，利用司乃耳定律(Snell's Law) :nlSin e工=n2sin e 2，&表示第一介 質(zhì)的折射率，n2表示第二介質(zhì)的折射率，e工為入射角，92為折射角，光線由第一介質(zhì)進入 第二介質(zhì)，已知各介質(zhì)的折射率及入射角，即可求出折射角。當光線進入前擋玻璃3內(nèi)時， 以前擋玻璃3的外側(cè)表面32為反射面，同樣利用入射角等于反射角的光學反射原理，可知 光線的傳播路徑。假設光學輔助片2及前擋玻璃3的折射率皆為1. 5 (光學輔助片2實際 折射率為1.49)，空氣折射率為1，而光學輔助片2與前擋玻璃3之間的黏膠折射率忽略不 計。再假設另一由抬頭顯示器1投射的光線52，經(jīng)過空氣進入光學輔助片2及前擋玻璃3 產(chǎn)生第一次折射(在本實施例中，假設光學輔助片2及前擋玻璃3的折射率均為1. 5，所以 將光學輔助片2及前擋玻璃3視為同一介質(zhì))，再于前擋玻璃3的外側(cè)面32產(chǎn)生反射后，由 前擋玻璃3及光學輔助片2進入空氣產(chǎn)生第二次折射，最后入射駕駛者眼睛4，駕駛者所看 到像的位置，即為二次像62的位置。 如圖4所示，確認一次像61與二次像62的重影間隙63，利用二分逼近法修正楔 形角a的角度，重復前述步驟確認重影間隙63，使重影間隙63趨近于零。在本實施例中， 初次假設楔形角a的角度為0. 3度，求出重影間隙63為1. 7mm，重復前述步驟求得楔形角 a的角度為0.65度時，重影間隙63約為零。相較于無光學輔助片2時，求得的重影間隙為 3. 5mm，具有顯著的差異。 由于汽車設計時，為能適合不同的駕駛者使用，會模擬普通駕駛者的高度，將駕駛 者眼睛4位置設定在一合理范圍內(nèi)，因此，由前述步驟找出較佳楔形角a的角度后，需再設 定駕駛者眼睛4位置的參數(shù)，以不同的眼睛位置再利用前述步驟進行重影間隙63的驗證， 找出適合實際成車大部分駕駛者眼睛4位置的最佳楔形角a的角度。
歸納上述，本發(fā)明車用抬頭顯示系統(tǒng)借由楔形光學輔助片2，使抬頭顯示器1投射 出的光線51、52經(jīng)由光學輔助片2的修正，減少一次像61與二次像62之間的重影間隙63， 使抬頭顯示器1投射的影像無重影現(xiàn)象，而能改善一般抬頭顯示器1直接投影于前擋玻璃 3會產(chǎn)生重影現(xiàn)象的問題，可獲得較為清晰的影像。
權(quán)利要求
一種車用抬頭顯示系統(tǒng)，包含一抬頭顯示器；其特征在于該車用抬頭顯示系統(tǒng)還包含一光學輔助片，該光學輔助片呈楔形并具有可透光性，設于一前擋玻璃表面，與該抬頭顯示器相距一特定距離，以配合該前擋玻璃供該抬頭顯示器投影，使其投射影像無重影現(xiàn)象。
2. 如權(quán)利要求l所述的車用抬頭顯示系統(tǒng)，其特征在于該光學輔助片具有一楔形角， 該楔形角主要依據(jù)該前擋玻璃的厚度及傾斜角度，以及該光學輔助片與該抬頭顯示器的相 對位置，還有該光學輔助片與駕駛者眼睛的相對位置而決定。
3. 如權(quán)利要求l所述的車用抬頭顯示系統(tǒng)，其特征在于該光學輔助片的透光率為 75%以上。
4. 如權(quán)利要求1所述的車用抬頭顯示系統(tǒng)，其特征在于該光學輔助片貼附于該前擋 玻璃位于車內(nèi)的表面。
全文摘要
一種車用抬頭顯示系統(tǒng)，包含一抬頭顯示器及一光學輔助片。該光學輔助片呈楔形并具有可透光性，設于一前擋玻璃表面，與該抬頭顯示器相距一特定距離，以配合該前擋玻璃供該抬頭顯示器投影，使其投射影像無重影現(xiàn)象。
文檔編號B60R11/02GK101750737SQ20081018903
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者吳宗霖, 張士烈, 汪志平, 祝永慶 申請人:裕隆日產(chǎn)汽車股份有限公司