CN103792662B - 一种消重影平视显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于平视显示技术领域，提供了一种消重影平视显示装置，安装于汽车内，包括向汽车的前挡风玻璃投射图像的投影设备，投影设备内设置有可将入射光转换为线偏振光的相位调制片；还包括设置于前挡风玻璃内部的偏振片，偏振片的透射方向与经前挡风玻璃的前表面射入的线偏振光主波长的偏振方向垂直。本发明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。该装置消重影效果好，结构简洁，且不受视线范围的限制，应用方便且不影响美观。

Description

一种消重影平视显示装置

技术领域

本发明涉及平视显示技术领域，尤其涉及一种可消除重影的平视显示装置。

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，光源A发出的光L0，在玻璃前表面1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。

现有技术提出了以下几种解决方案：

1、在挡风玻璃的前表面贴一反射率较高的反射膜，减弱挡风玻璃后表面的反射。此方法最为常见，有一些效果，但效果不够理想，同时反射率较高的反射膜颜色较深，贴在挡风玻璃上不美观，还会影响视线。

2、中国专利申请CN101952776A—《显示系统》提出一种方案，如图2，经过透明基板112上的相位调变器114反射、透射的偏振影像P2及偏振光S2和S3同时投向观看者，在人眼前方设置了可通P2，隔S2、S3的偏光元件120，使人眼只能接收P2光，从而消除重影现象。该系统用于车载平视装置时存在局限性：

若将其作为平视显示器将图像投射到风挡玻璃上，依然不能真正消除重影。若作为一整套系统安装在车上，可实现消除重影，但是信息不是在挡风玻璃上呈现。如将透明基板112作为挡风玻璃，相位调变器114就需要做到挡风玻璃 上，十分影响美观。此外，偏振元件120更加不方便安装。上述局限性使其难以应用到车上。

3、中国专利申请CN1101888927A—《由夹层玻璃制成的弧形机动车挡风玻璃》提出，通过楔形热塑性中间薄膜消除重影。如图3，由于楔形膜301的作用，自A处发出的光L0经玻璃折射及后表面的反射后，出射光L2向楔形膜厚端偏转，在驾驶员的视线上，出射光L2与由玻璃前表面反射的光L1的反向延长线会在某处相交，使驾驶员只看到一幅图像。这种技术现实了消除重影，但对楔形膜的角度要求苛刻，其存在一定的有效视线范围，超出该范围也会看到重影，在安装HUD设备时需要预先根据实际情况定制。

上述方案均不能很好的解决平视显示系统的重影问题，有必要提出一种新型的可消除重影且结构简单的平视显示装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消重影平时显示装置，旨在通过简单的结构有效消除重影，提高显示图像的质量，方便驾驶员实时清晰的掌握驾驶状态。

本发明是这样实现的，一种消重影平视显示装置，安装于汽车内，包括向所述汽车的前挡风玻璃投射图像的投影设备，所述投影设备内设置有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。

本发明提供的消重影平视显示装置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。该装置消重影效果好，且结构简洁，在投影设备中内置一相位调制片和在前挡风玻璃内嵌入偏振片，均不会造成结构上的复杂化，不需在汽车内或前挡风玻璃表面增加其他部件，且不受视线范围的限制， 应用方便且不影响美观。

附图说明

图1是现有技术中平视显示器的结构及出现重影的示意图；

图2是现有技术中的一种显示系统的结构及光路图；

图3是现有技术中的一种平视显示系统的结构及光路图；

图4是本发明实施例提供的消重影平视显示装置的结构及光路图。

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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图4示出了本发明实施例提供的消重影平视显示装置的结构及光路图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

请参阅图4，本发明实施例提供的消重影平视显示装置包括：投影设备101，置于汽车内部某位置，以及偏振片102，嵌入汽车前挡风玻璃103内部，与前挡风玻璃103的表面趋于平行，可以理解，前挡风玻璃103的表面具有一定的弧度，偏振片102为平面结构，因此与前挡风玻璃103近似平行。投影设备101内设有投影仪1011，用以输出图像，在投影设备101内，于图像传输的路径上还设有可将入射光转换为线偏振光的相位调制片104，与相位调制片104对应的，偏振片102的透射方向（透射光的偏振方向）与经前挡风玻璃103的前表面1031射入的线偏振光的主波长的偏振方向垂直。

该消重影装置的光学原理是：投影设备101中的投影仪1011输出图像，经过一系列反射后图像光束P0穿过相位调制片104，经过相位调制片104的调制作用后，变为固定偏振方向的线偏振光P1，该线偏振光P1自投影设备101输出后入射汽车的前挡风玻璃103，其入射位置按照预先设置处于驾驶员的平视 视线范围，一部分线偏振光经过前挡风玻璃103的前表面1031反射，形成一束图像光束P2进入驾驶员的眼睛。另一部分线偏振光经前挡风玻璃103的前表面1031射入前挡风玻璃103内部，形成折射光P3，由偏振光的特性可知，线偏振光P1入射到前挡风玻璃103表面，由于由空气入射到玻璃，是由光疏介质入射到光密介质，反射光P2和折射光P3仍为线偏振光（折射光P3亦记作线偏振光P3），但偏振方向发生改变。其改变情况与入射角度，以及材料的折射系数有关。由于偏振片102的透射方向与线偏振光P3的主波长的偏振方向垂直，使线偏振光P3的大部分被拦截，无法透过偏振片102，而只有很少量的线偏振光透过偏振片102，透过的光记作线偏振光P4，这部分线偏振光P4在前挡风玻璃103的后表面1032折射被再一次损失，最后经过后表面1032反射回来并经过偏振片102的光为极少量，可以忽略不计。这样，进入前挡风玻璃103的线偏振光无法再射出前挡风玻璃，不能进入驾驶员的眼睛，驾驶员只能看到经过前挡风玻璃103的前表面1031反射的一幅图像，从而消除了重影，提高了图像质量。

本发明实施例提供的消重影平视显示装置通过在投影设备101中设置相位调制片104，并在前挡风玻璃103内嵌入偏振片102，使偏振片102的透射方向与自前挡风玻璃的前表面1031射入的线偏振光P3主波长的偏振方向垂直，阻止射入前挡风玻璃103的光被前挡风玻璃103的后表面1032反射至人眼，进而消除重影。该装置消重影效果好，且结构简洁，在投影设备101中内置一相位调制片104和在前挡风玻璃103内嵌入偏振片102，均不会造成结构上的复杂化，不需在汽车内或前挡风玻璃表面增加其他部件，且不受视线范围的限制，应用方便且不影响美观。

进一步地，投影设备101中的投影仪1011可采用DLP投影仪，在该DLP投影仪的输出光的传输路径上设有对出射光进行多次反射的反射镜组1012。该相位调制片104即设置于反射镜组1012的光输出端，即位于最后一片反射镜的反射光路上。投影仪1011输出的图像经过反射镜组1012多次反射后，可能是 部分偏振光，也可能是线偏振光。而无论是哪种光，其经过相位调制片104后均为线偏振光。

进一步地，DLP投影仪包括光源，该光源具体可以是激光光源，该激光光源可产生近似线偏振的部分偏振光。可以理解，DLP投影仪还包括其他功能结构，本实施例不再一一详述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种消重影平视显示装置，安装于汽车内，其特征在于，包括向所述汽车的前挡风玻璃投射图像的投影设备，所述投影设备内设置有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；所述线偏振光入射汽车的前挡风玻璃，一部分线偏振光经过前挡风玻璃的前表面反射，形成一束图像光束进入驾驶员的眼睛，另一部分线偏振光经前挡风玻璃的前表面射入前挡风玻璃内部，且一部分被所述偏振片拦截，而无法透过偏振片，另一部分透过所述偏振片，使驾驶员只能看到经过所述前挡风玻璃的前表面反射的一幅图像。

2.如权利要求1所述的消重影平视显示装置，其特征在于，所述投影设备包括DLP投影仪以及用于对所述DLP投影仪的出射光进行多次反射的反射镜组。

3.如权利要求2所述的消重影平视显示装置，其特征在于，所述相位调制片设置于所述反射镜组的光输出端。

4.如权利要求2或3所述的消重影平视显示装置，其特征在于，所述反射镜组输出的光是部分偏振光或线偏振光。