CN114594604A - 重影消减方法及抬头显示系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种重影消减方法及抬头显示系统，属于显示领域，所述方法应用于包括图像发射装置、风挡玻璃和嵌入风挡玻璃内的偏振方向旋转元件的抬头显示系统，方法包括：先将图像发射装置输出的垂直偏振光S1入射至风挡玻璃内表面，再通过偏振方向旋转元件对透过风挡玻璃内表面的垂直偏振光S2进行垂直旋转，形成平行偏振光P1，平行偏振光P1以接近第一布儒斯特角的入射角入射至风挡玻璃外表面。由于通过偏振方向旋转元件可以形成平行偏振光P1，且第一布儒斯特角可以使风挡玻璃外表面对平行偏振光P1的反射率小于或等于第一反射率阈值，因此风挡玻璃外表面对平行偏振光P1的反射光较弱，减弱了风挡玻璃外表面的反射光，提高消减重影效果。

Description

重影消减方法及抬头显示系统

技术领域

本申请涉及显示领域，特别涉及一种重影消减方法及抬头显示系统。

背景技术

随着人们对驾驶安全的要求越来越高，抬头显示(HUD，Head Up Display)系统被越来越多地应用于汽车领域。其中，HUD系统可以包括图像发射装置、前风挡玻璃。图像发射装置提供包括汽车的时速、导航等重要信息的图像光源，图像发射装置发射的图像光源经汽车的前风挡玻璃反射后，在前风挡玻璃上形成投影图像，从而驾驶员无需转头或低头就能观看到时速、导航信息，提升行车的安全性。由于汽车的前风挡玻璃通常为夹胶玻璃，具有一定厚度，因此入射光在前风挡玻璃的内表面、外表面均会发生反射，从而在内表面、外表面均会形成投影图像，使得驾驶员观看到至少两个投影图像，至少两个投影图像形成的重影影响HUD系统投影显示图像的清晰度。基于此，如何消减或消除重影是HUD系统在汽车领域应用的基础和前提。

现有技术中，可以采用增强前风挡玻璃的内表面的反射光的方法，来减弱重影。比如，在前风挡玻璃的内表面粘贴反射率较高的反射膜，通过粘贴的反射膜增强内表面的反射光的强度，而外表面的反射光强度基本不变，使得驾驶员能够看到的投影图像主要来自于内表面的反射光，达到减弱重影的目的。

但是上述增强前风挡玻璃的内表面的反射光的方法，并未减弱外表面的反射光，因此消减重影的效果较差。

发明内容

本申请提供了一种重影消减方法及抬头显示统，可以减弱风挡玻璃外表面的反射光，提高消减重影的效果。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种重影消减方法，所述方法应用于抬头显示系统，所述抬头显示系统包括图像发射装置、风挡玻璃和嵌入所述风挡玻璃内的偏振方向旋转元件，所述方法包括：

将所述图像发射装置输出的垂直偏振光S1入射至所述风挡玻璃内表面；

通过所述风挡玻璃内表面对所述垂直偏振光S1进行折射，形成垂直偏振光S2；

通过所述偏振方向旋转元件对所述垂直偏振光S2的偏振方向进行垂直旋转，形成平行偏振光P1；

将所述平行偏振光P1以第一入射角入射至所述风挡玻璃外表面，所述第一入射角为第一布儒斯特角±N₁，所述第一布儒斯特角使所述风挡玻璃外表面对所述平行偏振光P1的反射率小于或等于第一反射率阈值，所述N₁小于或等于第一角度阈值。

作为一个示例，所述偏振方向旋转元件包括半波片或两个四分之一波片，所述偏振方向旋转元件的光轴方向与所述垂直偏振光S2的偏振方向的夹角为第一角度，所述第一角度为45°±N₂，所述N₂小于或等于第二角度阈值。

作为一个示例，所述第一布儒斯特角是光从所述风挡玻璃内入射至所述风挡玻璃外表面的入射角，所述第一布儒斯特角通过如下公式计算得到：

其中，θ_1B为所述第一布儒斯特角，n₁为空气折射率，n₂为所述风挡玻璃的折射率。

作为一个示例，所述将所述图像发射装置输出的垂直偏振光S1入射至所述风挡玻璃内表面，包括：

通过所述图像发射装置输出垂直偏振光S1；

将所述垂直偏振光S1以第二入射角入射至所述风挡玻璃内表面，以便所述平行偏振光P1以所述第一入射角入射至所述风挡玻璃外表面，所述第二入射角为第二布儒斯特角±N₃，所述第二布儒斯特角是光从所述风挡玻璃外入射至所述风挡玻璃内表面的入射角，所述N₃小于或等于第三角度阈值。

作为一个示例，所述第二布儒斯特角通过如下公式计算得到：

其中，θ_2B为所述第二布儒斯特角，n₂为所述风挡玻璃的折射率，n₁为空气折射率。

作为一个示例，所述图像发射装置包括图像生成装置和防尘板，所述防尘板具有偏振功能，所述防尘板的偏振方向与垂直偏振光S1的偏振方向相同；

所述将所述图像发射装置输出的垂直偏振光S1入射至所述风挡玻璃内表面之前，所述方法还包括：

将所述图像生成装置生成的第一图像光入射至所述防尘板；

通过所述防尘板对所述第一图像光中偏振方向与所述防尘板的偏振方向相同的光进行透射，形成垂直偏振光S1。

作为一个示例，所述图像发射装置还包括第一反射镜和第二反射镜；

所述将所述图像生成装置生成的第一图像光入射至所述防尘板，包括：

将所述图像生成装置生成的第一图像光入射至所述第一反射镜；

通过所述第一反射镜对所述第一图像光进行反射，形成第二图像光；

将所述第二图像光入射至所述第二反射镜；

通过所述第二反射镜对所述第二图像光进行反射，形成第三图像光；

将所述第三图像光入射至所述防尘板。

第二方面，提供了一种抬头显示系统，所述抬头显示系统包括图像发射装置、风挡玻璃和嵌入所述风挡玻璃内的偏振方向旋转元件，所述风挡玻璃包括位置相对的风挡玻璃内表面和风挡玻璃外表面，所述图像发射装置位于所述风挡玻璃内表面远离所述风挡玻璃外表面的一侧；

所述图像发射装置，用于输出垂直偏振光S1，将垂直偏振光S1入射至所述风挡玻璃内表面；

所述风挡玻璃内表面，用于对所述垂直偏振光S1进行折射，形成垂直偏振光S2；

所述偏振方向旋转元件，用于对所述垂直偏振光S2的偏振方向进行垂直旋转，形成平行偏振光P1；

所述偏振方向旋转元件，还用于将所述平行偏振光P1以第一入射角入射至所述风挡玻璃外表面，所述第一入射角为第一布儒斯特角±N₁，所述第一布儒斯特角使所述风挡玻璃外表面对所述平行偏振光P1的反射率小于或等于第一反射率阈值，所述N₁小于或等于第一角度阈值。

作为一个示例，所述偏振方向旋转元件包括半波片或两个四分之一波片，所述偏振方向旋转元件的光轴方向与所述垂直偏振光S2的偏振方向的夹角为第一角度，所述第一角度为45°±N₂，所述N₂小于或等于第二角度阈值。

作为一个示例，图像发射装置包括图像生成装置和防尘板，所述防尘板具有偏振功能，所述防尘板的偏振方向与垂直偏振光S1的偏振方向相同；

所述图像生成装置，用于生成第一图像光，将生成的所述第一图像光入射至所述防尘板；

所述防尘板，用于对所述第一图像光中偏振方向与所述防尘板的偏振方向相同的光进行透射，形成垂直偏振光S1。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本申请实施例中，先将图像发射装置输出的垂直偏振光S1入射至风挡玻璃内表面，再通过风挡玻璃内表面对垂直偏振光S1进行折射，形成垂直偏振光S2，然后通过偏振方向旋转元件对垂直偏振光S2的偏振方向进行垂直旋转，形成平行偏振光P1，其中，平行偏振光P1以第一入射角入射至风挡玻璃外表面，第一入射角为第一布儒斯特角±N₁，即第一入射角接近第一布儒斯特角。由于通过偏振方向旋转元件可以形成平行偏振光P1，且第一布儒斯特角可以使风挡玻璃外表面对平行偏振光P1的反射率小于或等于第一反射率阈值，因此平行偏振光P1前向传播至风挡玻璃外表面后，风挡玻璃外表面对平行偏振光P1的反射较弱，从而减弱了风挡玻璃外表面的反射光，提高了消减重影的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种抬头显示系统的示意图；

图2是本申请实施例提供的一种重影消减方法的流程图；

图3是本申请实施例提供的一种光从一种介质(风挡玻璃2)射入另一种介质(空气)时的入射角与反射率关系的曲线的示意图。

附图标记：

1：图像发射装置，11：图像生成装置，12：防尘板，13：第一反射镜，14：第二反射镜，15：壳体，2：风挡玻璃，21：风挡玻璃内表面，22：风挡玻璃外表面，3：偏振方向旋转元件；

θ₁：第一入射角，θ₂：第二入射角，θ₃：第一折射角。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

应当理解的是，本申请提及的“多个”是指两个或两个以上。在本申请的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，比如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，比如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，为了便于清楚描述本申请的技术方案，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。

在对本申请实施例进行详细地解释说明之前，先对本申请实施例的应用场景予以说明。

本申请实施例提供的重影消减方法可以应用于汽车领域中显示汽车的时速、导航等重要信息的场景中。比如，应用于汽车领域的抬头显示系统，在汽车的前风挡玻璃上形成包括时速、导航等重要信息的投影图像。当然，也可以应用于其他通过投影显示信息的场景中，本申请实施例对重影消减方法的应用场景不作限定。

作为一个示例，通常汽车的前风挡玻璃为夹层玻璃，由至少两片具有一定曲率的玻璃基板中间夹设中间聚合物膜片(如聚乙烯醇缩丁醛)构成，由于图像发射装置发出的图像光源经过夹层玻璃与空气接触的两个表面时均会发生反射，使得经这两个表面反射的投影图像会形成两个相互干扰的重影，影响投影显示图像的清晰度。

现有技术中，可以在前风挡玻璃的内表面粘贴反射率较高的反射膜，通过粘贴的反射膜增强内表面的反射光的强度，而外表面的反射光强度基本不变，使得驾驶员能够看到的投影图像主要来自于内表面的反射光，达到减弱重影的目的。但是这种增强前风挡玻璃的内表面的反射光的方法，并未减弱外表面的反射光，因此消减重影的效果较差。且反射率高的反射膜通常颜色较深，因此会破坏汽车前风挡玻璃的整体性，降低美观度。

基于此，本申请实施例提出了一种重影消减方法，可以减弱风挡玻璃外表面的反射光，提高消减重影的效果。

下面先对本申请实施例提供的抬头显示系统进行详细地解释说明。

请参考图1，图1是本申请实施例提供的一种抬头显示系统的示意图。如图1所示，抬头显示系统包括图像发射装置1、风挡玻璃2和嵌入风挡玻璃2内的偏振方向旋转元件3。

其中，风挡玻璃2包括位置相对的风挡玻璃内表面21和风挡玻璃外表面22，图像发射装置1位于风挡玻璃内表面21远离风挡玻璃外表面22的一侧，偏振方向旋转元件3位于风挡玻璃内表面21和风挡玻璃外表面22之间。

其中，图像发射装置1用于输出垂直偏振光S1，将垂直偏振光S1入射至风挡玻璃内表面21。

风挡玻璃内表面21用于对垂直偏振光S1进行折射，形成垂直偏振光S2。

偏振方向旋转元件3用于对垂直偏振光S2的偏振方向进行垂直旋转，形成平行偏振光P1。

偏振方向旋转元件3还用于将平行偏振光P1以第一入射角θ₁入射至风挡玻璃外表面22，第一入射角θ₁为第一布儒斯特角θ_1B±N₁，第一布儒斯特角θ_1B使风挡玻璃外表面22对平行偏振光P1的反射率小于或等于第一反射率阈值，N₁小于或等于第一角度阈值。

比如，如图1所示，图像发射装置1可以包括图像生成装置11和防尘板12。

图像生成装置11用于生成第一图像光，将生成的第一图像光入射至防尘板12。

第一图像光是一种图像光源，可以以不同的显示方式进行投影显示。比如，第一图像光包括非偏振光和/或线偏振光，线偏振光包括垂直偏振光和/或平行偏振光。其中，非偏振光是指在光的传播方向上，光矢量的振动方向没有优先的方向的光。线偏振光是指在光的传播方向上，光矢量只沿一个固定的方向振动的光。垂直偏振光是指光矢量的振动方向与入射面垂直的光，平行偏振光是指光矢量的振动方向与入射面平行的光，入射面是由入射光线与反射光线所构成的平面。

作为一个示例，当第一图像光以DLP(Digital Light Processing，数字光处理)显示时，第一图像光为非偏振光。当第一图像光以TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)显示时，第一图像光为线偏振光。

图像生成装置11可以提供图像光源(第一图像光)，第一图像光可以照射到防尘板12。图像生成装置11可以为LED(light-emitting diode，发光二极管)光源，也可以为其它光源，本申请实施例对此不做限定。

防尘板12具有偏振功能，防尘板12的偏振方向与垂直偏振光S1的偏振方向相同。

防尘板12用于对第一图像光中偏振方向与防尘板12的偏振方向相同的光进行透射，形成垂直偏振光S1，通过防尘板12形成的垂直偏振光S1可以入射至风挡玻璃内表面21。也即是，防尘板12可以对图像生成装置11生成的第一图像光进行过滤，形成垂直偏振光S1。

比如，如图1所示，射入防尘板12的第一图像光上的圆圈表示光的偏振方向垂直于入射面(垂直向里或垂直向外)，双向箭头表示光的偏振方向平行于入射面。垂直偏振光S1上的圆圈表示光的偏振方向垂直于入射面(垂直向里或垂直向外)。也即是，射入防尘板12的第一图像光包括垂直偏振光和平行偏振光，经防尘板12后射出的光为垂直偏振光。

需要说明的是，图1仅作为一个示例，并不作为垂直偏振光和平行偏振光的偏振方向的限定。另外，射入防尘板12的第一图像光还可以包括非偏振光，本申请实施例对射入防尘板12的光不做限定。

作为一个示例，经防尘板12后射出的垂直偏振光S1可以以第二入射角θ₂入射至风挡玻璃内表面21。其中，第二入射角θ₂为第二布儒斯特角θ_2B±N₃，第二布儒斯特角θ_2B是光从风挡玻璃2外入射至风挡玻璃内表面21的入射角，N₃小于或等于第三角度阈值。

第三角度阈值为预先设置的较小的误差角度，比如第三角度阈值可以为3度或5度等角度，本申请实施例对第三角度阈值不作限定。

作为一个示例，防尘板12可以包括偏振膜，偏振膜使防尘板12具有偏振功能。防尘板12通过偏振膜对一定偏振方向的光进行透射，对垂直于该一定偏振方向的光进行过滤。

由于防尘板12的偏振方向与垂直偏振光S1的偏振方向相同，因此防尘板12用于对第一图像光中的垂直偏振光进行透射，从而透过防尘板12的光均为垂直偏振光(垂直偏振光S1)。

作为一个示例，防尘板12可以为带偏振的PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)等，本申请实施例对防尘板12不作限定。

作为一个示例，如图1所示，图像发射装置1还可以包括第一反射镜13和第二反射镜14。

第一反射镜13位于图像生成装置11生成的光束的投射区域，使得第一图像光可以照射到第一反射镜13。

第一反射镜13用于对图像生成装置11生成的第一图像光进行反射，形成第二图像光，通过第一反射镜13反射的第二图像光可以传播至第二反射镜14。比如，第一反射镜13为平面镜时，可以对第一图像光进行反射。

作为一个示例，第一反射镜13还可以用于对第一图像光进行反射和图像成像质量校正，形成第二图像光。比如，第一反射镜13曲面镜时，可以对第一图像光进行反射和图像成像质量校正。

第二反射镜14位于第一反射镜13反射的反射光的投射区域，第二反射镜14可以对第二图像光进行反射，形成第三图像光，通过第二反射镜14形成的第三图像光可以传播至(入射至)防尘板12，以便防尘板12对第三图像光中偏振方向与防尘板12的偏振方向相同的光进行透射，形成垂直偏振光(垂直偏振光S1)。比如，第二反射镜14为平面镜时，可以对第二图像光进行反射。

作为一个示例，第二反射镜14还可以用于对第二图像光进行反射和图像成像质量校正，形成第三图像光。比如，第二反射镜14曲面镜时，可以对第二图像光进行反射和图像成像质量校正。

作为一个示例，如图1所示，图像发射装置1还可以包括壳体15，用于固定图像生成装置11、防尘板12、第一反射镜13和第二反射镜14，形成封闭空间。

比如，图像生成装置11、防尘板12、第一反射镜13和第二反射镜14可以直接与壳体15固定连接，或者通过连接件与壳体15固定连接。比如，可以通过焊接或嵌入的方式与壳体15固定连接。

比如，壳体15可以为底部封闭、上部开口的壳体。比如，如图1所示，壳体15为底部封闭、上部开口的不规则壳体。当然，壳体15也可以其他形状的壳体，本申请实施例对此不做限定。

比如，图像生成装置11、第一反射镜13和第二反射镜14位于壳体15内部。

比如，防尘板12位于壳体15的开口处，用于对壳体15上部的开口进行封闭，使得壳体15的内部构成一个封闭空间，如此可以避免或减少外界灰尘进入壳体15的内部，使得图像生成装置11、第一反射镜13和第二反射镜14的表面不易附着灰尘，减少灰尘对光的影响。

其中，如图1所示，风挡玻璃2为具有一定厚度的元件，包括风挡玻璃内表面21和风挡玻璃外表面22，风挡玻璃内表面21位于用户观看投影图像的一侧。

风挡玻璃内表面21用于对以第二入射角θ₂入射的垂直偏振光S1进行折射，形成垂直偏振光S2，垂直偏振光S2前向传播至偏振方向旋转元件3。

作为一个示例，风挡玻璃内表面21还用于对以第二入射角θ₂入射的垂直偏振光S1进行反射，形成垂直偏振光S3，垂直偏振光S3前向传播至用户视线内。

比如，如图1所示，垂直偏振光S1、垂直偏振光S2和垂直偏振光S3上的圆圈表示偏振方向垂直于入射面(垂直向里或垂直向外)。

风挡玻璃外表面22用于对以第一入射角θ₁入射的平行偏振光P1进行折射。第一入射角θ₁为第一布儒斯特角θ_1B±N₁，第一布儒斯特角θ_1B可以使风挡玻璃外表面22对平行偏振光P1的反射率小于或等于第一反射率阈值，N₁小于或等于第一角度阈值，平行偏振光P1是经偏振方向旋转元件3对垂直偏振光S2的偏振方向进行垂直旋转后形成的光。

第一角度阈值为预先设置的较小的误差角度，第一角度阈值可以为3度或5度等角度，本申请实施例对第一角度阈值不作限定。

由于第一布儒斯特角θ_1B可以使风挡玻璃外表面22对平行偏振光P1的反射率小于或等于第一反射率阈值，因此平行偏振光P1以接近第一布儒斯特角θ_1B的入射角入射至风挡玻璃外表面22后，风挡玻璃外表面22对平行偏振光P1反射光较弱，即减弱了风挡玻璃外表面22的反射光。

作为一个示例，风挡玻璃2是指汽车的前风挡玻璃，通过抬头显示系统可以在汽车的前风挡玻璃上形成投影图像，显示汽车的时速、导航等重要信息。

其中，偏振方向旋转元件3位于风挡玻璃内表面21和风挡玻璃外表面22之间，用于对垂直偏振光S2的偏振方向进行垂直旋转，形成平行偏振光P1。

比如，如图1所示，垂直偏振光S2上的圆圈表示垂直偏振光S2的偏振方向垂直于入射面(垂直向里或垂直向外)，通过偏振方向旋转元件3出射的平行偏振光P1上的双向箭头表示平行偏振光P1的偏振方向平行于入射面。

作为一个示例，可以通过设置偏振方向旋转元件3，使偏振方向旋转元件3可以对光的偏振方向进行垂直旋转。比如，偏振方向旋转元件3包括半波片或两个四分之一波片，设置偏振方向旋转元件3的光轴方向与垂直偏振光S2的偏振方向的夹角为第一角度，第一角度为45°±N₂，N₂小于或等于第二角度阈值，如此可以使偏振方向旋转元件3对光的偏振方向进行垂直旋转。

第二角度阈值为预先设置的较小的误差角度。比如，第二角度阈值可以为3度或5度等角度，本申请实施例对第二角度阈值不作限定。

本申请实施例中，抬头显示系统可以包括图像发射装置1、风挡玻璃2和嵌入风挡玻璃2内的偏振方向旋转元件3。风挡玻璃2包括位置相对的风挡玻璃内表面21和风挡玻璃外表面22，图像发射装置1位于风挡玻璃内表面21远离风挡玻璃外表面22的一侧。也即是，该抬头显示系统在风挡玻璃内表面21和风挡玻璃外表面22之间增加了偏振方向旋转元件3，在图像发射装置1发出垂直偏振光S1经风挡玻璃内表面21对垂直偏振光S1进行折射，形成垂直偏振光S2之后，在风挡玻璃内表面21和风挡玻璃外表面22之间增加的偏振方向旋转元件3能够对垂直偏振光S2的偏振方向进行垂直旋转，形成平行偏振光P1，平行偏振光P1再以第一入射角θ₁入射风挡玻璃外表面22，第一入射角θ₁为第一布儒斯特角θ_1B±N₁，即第一入射角θ₁接近第一布儒斯特角θ_1B。由于偏振方向旋转元件3可以形成平行偏振光P1，且第一布儒斯特角θ_1B可以使风挡玻璃外表面22对平行偏振光P1的反射率小于或等于第一反射率阈值，因此平行偏振光P1以接近第一布儒斯特角θ_1B的入射角前向传播至风挡玻璃外表面22后，风挡玻璃外表面22对平行偏振光P1反射光较弱，减弱了风挡玻璃外表面22的反射光，提高了消减重影的效果。

另外，由于减弱了风挡玻璃外表面22的反射光，因此使得风挡玻璃外表面22的反射光对用户接收到的风挡玻璃内表面21的反射光的影响较小，从而可以提高消减重影的效果。

请参考图2，图2是本申请实施例提供的一种重影消减方法的流程图，该方法可以应用于如图1所示的抬头显示系统中，抬头显示系统包括图像发射装置1、风挡玻璃2和嵌入风挡玻璃2内的偏振方向旋转元件3。如图2所示，该方法包括如下步骤：

步骤201，将图像发射装置1输出的垂直偏振光S1入射至风挡玻璃内表面21。

其中，可以先通过图像发射装置1输出垂直偏振光S1，再将垂直偏振光S1入射至风挡玻璃内表面21。

作为一个示例，可以将垂直偏振光S1以第二入射角θ₂入射至风挡玻璃内表面21。

其中，第二入射角θ₂是指图像发射装置1输出的垂直偏振光S1与风挡玻璃内表面21的法线方向的夹角，第二入射角θ₂可以为第二布儒斯特角θ_2B±N₃，第二布儒斯特角θ_2B是光从风挡玻璃2外入射至风挡玻璃内表面21的入射角，N₃小于或等于第三角度阈值。

比如，第三角度阈值可以为3度或5度等角度，本申请实施例对第三角度阈值不作限定。

其中，第二布儒斯特角θ_2B可以通过如下公式(1)计算得到：

其中，θ_2B为第二布儒斯特角，n₂为风挡玻璃2的折射率，n₁为空气折射率。

比如，风挡玻璃2为汽车的前风挡玻璃，前风挡玻璃的材料为B270，折射率为1.52，即n₂为1.52，空气折射率n₁为1，则第二布儒斯特角θ_2B为56.66度。

其中，图像发射装置1可以包括图像生成装置11和防尘板12，防尘板12具有偏振功能，防尘板12的偏振方向与垂直偏振光S1的偏振方向相同。将图像发射装置1输出的垂直偏振光S1入射至风挡玻璃内表面21之前，还可以先将图像生成装置11生成的第一图像光入射至防尘板12，再通过防尘板12对第一图像光中偏振方向与防尘板12的偏振方向相同的光进行透射，形成垂直偏振光S1。

作为一个示例，图像发射装置1还可以包括第一反射镜13和第二反射镜14。将图像生成装置11生成的第一图像光入射至防尘板12，可以包括如下步骤：

步骤1)将图像生成装置11生成的第一图像光入射至第一反射镜13。

其中，第一反射镜13位于图像生成装置11生成的光束的投射区域，使得第一图像光可以照射到第一反射镜13。

步骤2)通过第一反射镜13对第一图像光进行反射，形成第二图像光。

其中，还可以通过第一反射镜13对第一图像光进行反射和图像成像质量校正，形成反射和校正后的第二图像光。

步骤3)将第二图像光入射至第二反射镜14。

其中，第二反射镜14位于第一反射镜13反射的反射光的投射区域，使得第二图像光可以照射到第二反射镜14。

步骤4)通过第二反射镜14对第二图像光进行反射，形成第三图像光。

其中，还可以通过第二反射镜14对第二图像光进行反射和图像成像质量校正，形成反射和校正后的第三图像光。

步骤5)将第三图像光入射至防尘板12。

防尘板12位于第二反射镜14反射的反射光的投射区域，使得第三图像光可以照射到防尘板12，从而可以通过防尘板12对第三图像光中偏振方向与防尘板12的偏振方向相同的光进行透射。

其中，经防尘板12出射的垂直偏振光S1可以前向传播至风挡玻璃内表面21，以便通过风挡玻璃内表面21对垂直偏振光S1进行反射和折射。

步骤202，通过风挡玻璃内表面21对垂直偏振光S1进行折射，形成垂直偏振光S2。

其中，垂直偏振光S2可以前向传播至偏振方向旋转元件3。

其中，还可以通过风挡玻璃内表面21对垂直偏振光S1进行反射，形成垂直偏正光S3，垂直偏振光S3前向传播至用户视线内，即是用户接收到的风挡玻璃内表面21的反射光。

其中，垂直偏振光S1以第二入射角θ₂入射风挡玻璃内表面21，垂直偏振光S2以第一折射角θ₃出射风挡玻璃内表面21。其中，第二入射角θ₂是指垂直偏振光S1与风挡玻璃内表面21的法线方向的夹角，第一折射角θ₃是指垂直偏振光S2与风挡玻璃内表面21的法线方向的夹角。

作为一个示例，风挡玻璃为汽车的前风挡玻璃，前风挡玻璃的材料为B270，折射率为1.52，即n₂为1.52，空气折射率n₁为1，则由于n₂大于n₁，因此第二入射角θ₂大于第一折射角θ₃。

步骤203，通过偏振方向旋转元件3对垂直偏振光S2的偏振方向进行垂直旋转，形成平行偏振光P1。

其中，偏振方向旋转元件3位于风挡玻璃内表面21和风挡玻璃外表面22之间，通过在风挡玻璃内表面21和风挡玻璃外表面22之间增加的偏振方向旋转元件3可以对垂直偏振光S2的偏振方向进行垂直旋转，形成平行偏振光P1。

其中，平行偏振光P1前向传播至风挡玻璃外表面22，平行偏振光P1以接近第一布儒斯特角θ_1B的入射角入射至风挡玻璃外表面22。第一入射角θ₁为第一布儒斯特角θ_1B±N₁，即θ₁∈(θ_1B-N₁，θ_1B+N₁)，第一布儒斯特角θ_1B使风挡玻璃外表面22对平行偏振光P1的反射率小于或等于第一反射率阈值。

其中，N₁小于或等于第一角度阈值。比如，第一角度阈值为预先设置的较小的误差角度，比如第一角度阈值可以为3度或5度等角度，本申请实施例对第一角度阈值不作限定。

作为一个示例，可以通过设置偏振方向旋转元件3，使偏振方向旋转元件3可以对光的偏振方向进行垂直旋转。

比如，偏振方向旋转元件3可以包括半波片或两个四分之一波片，设置偏振方向旋转元件3，使偏振方向旋转元件3的光轴方向与垂直偏振光S2的偏振方向的夹角为第一角度，第一角度为45°±N₂，N₂小于或等于第二角度阈值，如此可以使偏振方向旋转元件3对光的偏振方向进行垂直旋转。

作为一个示例，偏振方向旋转元件3为半波片，平行偏振光P1等于垂直偏振光S2乘以半波片的琼斯矩阵。其中，垂直偏振光S2可以通过如下公式(2)表示，半波片的琼斯矩阵可以通过如下公式(3)表示：

其中，

为垂直偏振光S2，

为垂直偏振光S2的振动方向与入射面平行的光矢量，

为垂直偏振光S2的振动方向与入射面垂直的光矢量；M为半波片的琼斯矩阵，θ为垂直偏振光S2的偏振方向与半波片的光轴方向的夹角(第一角度)。

其中，当垂直偏振光S2为垂直偏振光，第一角度为45度时，

为0，

为1，则平行偏振光P1可以通过如下公式(4)计算得到：

其中，

为平行偏振光P1；M为半波片的琼斯矩阵；

为垂直偏振光S2。

根据上述公式(4)可以得到，平行偏振光P1的振动方向与入射面平行的光矢量为1，与入射面垂直的光光矢量为0，因此经半波片的出射光为平行偏振光(平行偏振光P1)。也即是，当半波片的光轴方向与垂直偏振光S2的偏振方向的夹角为45度，即当垂直偏振光S2以接近45°的入射角入射至半波片时，通过半波片可以对垂直偏振光S2的偏振方向进行垂直旋转，经半波片后的出射光为平行偏振光P1。

同理，当偏振方向旋转元件3为两个四分之一波片时，也可以实现对光的偏振方向进行垂直旋转，本申请实施例对此不再赘述。

另外，由于半波片或两个四分之一波片为无色透明的元件，因此当偏振方向旋转元件3位于风挡玻璃内表面21和风挡玻璃外表面22之间时，不会破坏风挡玻璃2的整体性和影响美观度。

步骤204，将平行偏振光P1以第一入射角θ₁入射至风挡玻璃外表面22，第一入射角θ₁为第一布儒斯特角θ_1B±N₁，第一布儒斯特角θ_1B使风挡玻璃外表面22对平行偏振光P1的反射率小于或等于第一反射率阈值。

其中，N₁小于或等于第一角度阈值。第一角度阈值为预先设置的较小的误差角度，第一角度阈值可以为3度或5度等角度，本申请实施例对第一角度阈值不作限定。

其中，第一布儒斯特角θ_1B是光从风挡玻璃2内入射至风挡玻璃外表面22的入射角，第一布儒斯特角θ_1B可以通过如下公式(5)计算得到：

其中，θ_1B为第一布儒斯特角，n₁为空气折射率，n₂为风挡玻璃2的折射率。

比如，风挡玻璃2为汽车的前风挡玻璃，前风挡玻璃的材料为B270，折射率为1.52，即n₂为1.52，空气折射率n₁为1，则第一布儒斯特角θ_1B为33.34度。

请参考图3，图3是本申请实施例提供的一种光从一种介质(风挡玻璃2)射入另一种介质(空气)时的入射角与反射率关系的曲线的示意图。其中，风挡玻璃2为汽车的前风挡玻璃，前风挡玻璃的材料为B270，折射率n₂为1.52，空气折射率n₁为1。如图3所示，横坐标为入射角，单位为deg(degress，角度)，纵坐标为反射率，反射率是反射光强与入射光强的比值。

由图3可知，当平行偏振光(平行偏振光P1)以入射角为第一布儒斯特角θ_1B(33.34度)，从风挡玻璃2(前风挡玻璃B270)内经风挡玻璃外表面22射入空气时，风挡玻璃外表面22对平行偏振光(平行偏振光P1)的反射率较小(反射率小于第一反射率阈值，第一反射率阈值较小)，也即是当平行偏振光P1以第一布儒斯特角θ_1B从风挡玻璃2内入射至挡玻璃外表面22时，风挡玻璃外表面22对平行偏振光P1的反射率小于第一反射率阈值，风挡玻璃外表面22对平行偏振光P1的反射光较弱，从而减弱了风挡玻璃外表面22的反射光，使得风挡玻璃外表面22的反射光对用户接收的风挡玻璃内表面21的垂直偏振光S3的影响较小，提高了消减重影的效果。

另外，由图3可知，第一反射率阈值接近于0，即当平行偏振光(平行偏振光P1)以第一入射角θ₁为第一布儒斯特角θ_1B，从风挡玻璃2(前风挡玻璃B270)内入射至风挡玻璃外表面22时，风挡玻璃外表面22对平行偏振光(平行偏振光P1)的反射率为0，从而风挡玻璃外表面22对平行偏振光(平行偏振光P1)不进行反射。也即是，理论上当第一入射角θ₁为第一布儒斯特角θ_1B时，风挡玻璃外表面22对平行偏振光P1不进行反射。

此外，由图3可知，当第一入射角θ₁在第一布儒斯特角θ_1B附近(第一入射角θ₁接近第一布儒斯特角θ_1B)时，反射率仍然较小(反射率接近于0)。

由于第一入射角θ₁与第一布儒斯特角θ_1B差值的绝对值为N₁，因此第一入射角θ₁接近第一布儒斯特角θ_1B。当平行偏振光P1以第一入射角θ₁(接近第一布儒斯特角θ_1B的入射角)射入风挡玻璃外表面22时，风挡玻璃外表面22对平行偏振光P1的反射率仍然较小，风挡玻璃外表面22对平行偏振光P1的反射光较弱，从而减弱了风挡玻璃外表面22的反射光，使得风挡玻璃外表面22的反射光对用户接收的风挡玻璃内表面21的垂直偏振光S3的影响较小，从而提高了消减重影的效果。

作为一个示例，可以通过设置图像发射装置1，使得第一入射角θ₁为第一布儒斯特角θ_1B±N₁，即使平行偏振光P1以第一入射角θ₁入射至风挡玻璃外表面22。

比如，设置图像发射装置1，使垂直偏振光S1以第二入射角θ₂入射至风挡玻璃内表面21，第二入射角θ₂为第二布儒斯特θ_2B±N₃，如此可以使得第一入射角θ₁为第一布儒斯特角θ_1B±N₁。

比如，根据菲涅尔反射定律，当第二入射角θ₂为第二布儒斯特角θ_2B时，第二入射角θ₂与第一折射角θ₃的和等于90度。其中，第二布儒斯特角θ_2B的计算公式参见上述公式(1)，第一折射角θ₃可以通过如下公式(6)计算得到：

其中，θ₂为第二入射角，θ₃为第一折射角，n₁为空气折射率，n₂为风挡玻璃2的折射率。

比如，风挡玻璃2为汽车的前风挡玻璃，前风挡玻璃的材料为B270，折射率为1.52，即n₂为1.52，空气折射率n₁为1，则第一折射角θ₃为33.34度。

由于风挡玻璃内表面21的法线方向与风挡玻璃外表面22的法线方向近似平行，因此根据几何关系可知，第一入射角θ₁近似等于第一折射角θ₃。也即是，当第二入射角θ₂等于第二布儒斯特角θ_2B时，第一入射角θ₁可以通过如上公式(6)计算得到。

由上述公式(5)和公式(6)可知，第一布儒斯特角θ_1B的计算公式(5)与第一入射角θ₁的计算公式(6)相同，因此当第二入射角θ₂为第二布儒斯特角θ_2B时，第一入射角θ₁即为第一布儒斯特角θ_1B。由于第一布儒斯特角θ_1B可以使风挡玻璃外表面22对平行偏振光P1的反射率小于或等于第一反射率阈值(反射率接近于0)，因此平行偏振光P1以第一布儒斯特角θ_1B从风挡玻璃2内射入风挡玻璃外表面22时，风挡玻璃外表面22对平行偏振光P1的反射率小于第一反射率阈值(反射率接近于0)，风挡玻璃外表面22对平行偏振光P1的反射光较弱，用户接收到的风挡玻璃外表面22的反射光较弱(反射光接近于0，风挡玻璃外表面22几乎不对平行偏振光P1进行反射)。

另外，考虑实际情况，第二入射角θ₂与第二布儒斯特角θ_2B可能存在误差角度，即第二入射角θ₂为第二布儒斯特θ_2B±N₃，因此第一入射角θ₁为第一布儒斯特角θ_1B差值可能不为0，比如第一入射角θ₁为第一布儒斯特角θ_1B±N₁。

也即是，当设置图像发射装置1，使得第二入射角θ₂为第二布儒斯特θ_2B±N₃时，可以使得第一入射角θ₁为第一布儒斯特角θ_1B±N₁，风挡玻璃外表面22对平行偏振光P1的反射率仍然较小，即风挡玻璃外表面22对平行偏振光P1的反射光较弱，从而减弱了风挡玻璃外表面22的反射光，即用户接收到的风挡玻璃外表面22的反射光较弱，使得风挡玻璃外表面22的反射光对用户接收的风挡玻璃内表面21的垂直偏振光S3的影响较小，提高了消减重影的效果。

本申请实施例提供了一种重影消减方法，先将图像发射装置1输出的垂直偏振光S1入射至风挡玻璃内表面21，再通过风挡玻璃内表面21对垂直偏振光S1进行折射，形成垂直偏振光S2，然后通过偏振方向旋转元件3对垂直偏振光S2进行垂直旋转，形成平行偏振光P1，其中，平行偏振光P1以第一入射角θ₁入射至风挡玻璃外表面22，第一入射角θ₁为第一布儒斯特角θ_1B±N₁，即第一入射角θ₁接近第一布儒斯特角θ_1B。由于通过偏振方向旋转元件3可以形成平行偏振光P1，且第一布儒斯特角θ_1B可以使风挡玻璃外表面22对平行偏振光P1的反射率小于或等于第一反射率阈值，因此平行偏振光P1前向传播至风挡玻璃外表面22后，风挡玻璃外表面22对平行偏振光P1的反射较弱，从而减弱了风挡玻璃外表面22的反射光，提高了消减重影的效果。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种重影消减方法，其特征在于，所述方法应用于抬头显示系统，所述抬头显示系统包括图像发射装置、风挡玻璃和嵌入所述风挡玻璃内的偏振方向旋转元件，所述方法包括：

将所述图像发射装置输出的垂直偏振光S1入射至所述风挡玻璃内表面；

通过所述风挡玻璃内表面对所述垂直偏振光S1进行折射，形成垂直偏振光S2；

通过所述偏振方向旋转元件对所述垂直偏振光S2的偏振方向进行垂直旋转，形成平行偏振光P1；

将所述平行偏振光P1以第一入射角入射至所述风挡玻璃外表面，所述第一入射角为第一布儒斯特角±N₁，所述第一布儒斯特角使所述风挡玻璃外表面对所述平行偏振光P1的反射率小于或等于第一反射率阈值，所述N₁小于或等于第一角度阈值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏振方向旋转元件包括半波片或两个四分之一波片，所述偏振方向旋转元件的光轴方向与所述垂直偏振光S2的偏振方向的夹角为第一角度，所述第一角度为45°±N₂，所述N₂小于或等于第二角度阈值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一布儒斯特角是光从所述风挡玻璃内入射至所述风挡玻璃外表面的入射角，所述第一布儒斯特角通过如下公式计算得到：

其中，θ_1B为所述第一布儒斯特角，n₁为空气折射率，n₂为所述风挡玻璃的折射率。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述图像发射装置输出的垂直偏振光S1入射至所述风挡玻璃内表面，包括：

通过所述图像发射装置输出垂直偏振光S1；

将所述垂直偏振光S1以第二入射角入射至所述风挡玻璃内表面，以便所述平行偏振光P1以所述第一入射角入射至所述风挡玻璃外表面，所述第二入射角为第二布儒斯特角±N₃，所述第二布儒斯特角是光从所述风挡玻璃外入射至所述风挡玻璃内表面的入射角，所述N₃小于或等于第三角度阈值。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二布儒斯特角通过如下公式计算得到：

其中，θ_2B为所述第二布儒斯特角，n₂为所述风挡玻璃的折射率，n₁为空气折射率。

6.如权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，所述图像发射装置包括图像生成装置和防尘板，所述防尘板具有偏振功能，所述防尘板的偏振方向与垂直偏振光S1的偏振方向相同；

所述将所述图像发射装置输出的垂直偏振光S1入射至所述风挡玻璃内表面之前，所述方法还包括：

将所述图像生成装置生成的第一图像光入射至所述防尘板；

通过所述防尘板对所述第一图像光中偏振方向与所述防尘板的偏振方向相同的光进行透射，形成垂直偏振光S1。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述图像发射装置还包括第一反射镜和第二反射镜；

所述将所述图像生成装置生成的第一图像光入射至所述防尘板，包括：

将所述图像生成装置生成的第一图像光入射至所述第一反射镜；

通过所述第一反射镜对所述第一图像光进行反射，形成第二图像光；

将所述第二图像光入射至所述第二反射镜；

通过所述第二反射镜对所述第二图像光进行反射，形成第三图像光；

将所述第三图像光入射至所述防尘板。

8.一种抬头显示系统，其特征在于，所述抬头显示系统包括图像发射装置、风挡玻璃和嵌入所述风挡玻璃内的偏振方向旋转元件，所述风挡玻璃包括位置相对的风挡玻璃内表面和风挡玻璃外表面，所述图像发射装置位于所述风挡玻璃内表面远离所述风挡玻璃外表面的一侧；

所述图像发射装置，用于输出垂直偏振光S1，将垂直偏振光S1入射至所述风挡玻璃内表面；

所述风挡玻璃内表面，用于对所述垂直偏振光S1进行折射，形成垂直偏振光S2；

所述偏振方向旋转元件，用于对所述垂直偏振光S2的偏振方向进行垂直旋转，形成平行偏振光P1；

所述偏振方向旋转元件，还用于将所述平行偏振光P1以第一入射角入射至所述风挡玻璃外表面，所述第一入射角为第一布儒斯特角±N₁，所述第一布儒斯特角使所述风挡玻璃外表面对所述平行偏振光P1的反射率小于或等于第一反射率阈值，所述N₁小于或等于第一角度阈值。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述偏振方向旋转元件包括半波片或两个四分之一波片，所述偏振方向旋转元件的光轴方向与所述垂直偏振光S2的偏振方向的夹角为第一角度，所述第一角度为45°±N₂，所述N₂小于或等于第二角度阈值。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，图像发射装置包括图像生成装置和防尘板，所述防尘板具有偏振功能，所述防尘板的偏振方向与垂直偏振光S1的偏振方向相同；

所述图像生成装置，用于生成第一图像光，将生成的所述第一图像光入射至所述防尘板；

所述防尘板，用于对所述第一图像光中偏振方向与所述防尘板的偏振方向相同的光进行透射，形成垂直偏振光S1。

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