CN114740627B - 抬头显示系统及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种抬头显示系统及其设计方法，抬头显示系统包括投影组件及夹层玻璃，夹层玻璃上具有至少一个投影显示区；还包括位于车辆内侧的虚拟的眼盒面和至少一个位于车辆外侧的虚拟的虚像面，每个投影显示区对应一个虚像面；投影组件包括能够投影至投影显示区的投影光源；投影显示区的厚度由上侧边向下侧边的方向减小，投影显示区具有楔角由下侧边向上侧边的方向呈连续非线性单调变小的楔形剖面形状；虚像面的高度与宽度的比值小于或等于0.5。虚像面的高度及宽度均对投影显示区内不同位置处的楔形剖面形状有影响，较大程度地减小了虚像面的高度占比，从而使得投影显示区内不同位置处的楔形剖面形状的梯度变化减小。

Description

抬头显示系统及其设计方法

技术领域

本申请涉及车辆零配件制造技术领域，尤其是涉及一种抬头显示系统及其设计方法。

背景技术

车辆是人类重要的交通工具之一。随着汽车抬头显示器(Head Up Display，HUD)的应用，可以减少驾驶员低头看仪表板或相关信息的时间，方便人眼远近切换，最大程度的集中驾驶员行车时的注意力，提升行车安全性。

随着汽车智能网络连接时代的演进，增强现实HUD(Augmented Reality HUD，AR-HUD)更改了在虚像屏幕上显示信息的方式，不仅能够传达更多信息，还能将信息与真实场景融合。AR-HUD能够实现路况、车辆及驾驶员之间的交互，极大地改善人们的驾驶体验。

通过HUD投影仪内的图像生成单元(Picture Generation Unit，PGU)将仪表信号如车速，导航等信息投影到前挡玻璃内表面上的HUD投影区，经过前挡玻璃的反射后进入人眼，在前挡玻璃前方成像，形成第1个虚像，称之为主像。由于前挡玻璃为具有一定厚度的夹层玻璃，光线进入夹层玻璃后，在前挡玻璃的外表面再次发生反射而进入人眼，在前挡玻璃前方成像，形成第2个虚像。当前挡玻璃内有高反射介质层时，如含Ag的金属镀膜层、高反射率的改性PET等，也会发生反射并产生第3个甚至更多个虚像；所述第2个虚像、第3个虚像甚至更多个虚像统称为副像。当驾驶员同时看到两幅或多幅偏移的图像时，会导致人眼观察的图像模糊，有眩晕感，体验不佳。

发明内容

本申请公开了一种抬头显示系统，能够解决因存在副像而导致抬头显示图像模糊的问题。

第一方面，本申请提供了一种抬头显示系统，所述抬头显示系统包括投影组件及夹层玻璃，所述夹层玻璃安装于车辆时具有顶边和底边，所述夹层玻璃上具有至少一个投影显示区；

所述抬头显示系统还包括位于车辆内侧的虚拟的眼盒面和至少一个位于车辆外侧的虚拟的虚像面，每个投影显示区对应一个虚像面；

所述投影组件包括：

能够投影至所述投影显示区的投影光源，所述投影光源的投影光线入射至所述夹层玻璃的投影显示区并在所述虚像面上形成可在所述眼盒面上观察到的投影图像；

所述夹层玻璃包括：

第一透明基板，具有第一表面和第二表面；

第二透明基板，具有第三表面和第四表面；以及

中间粘结层，所述中间粘结层设于所述第一透明基板及所述第二透明基板之间，且用于粘结所述第二表面及所述第三表面；

所述投影显示区的厚度由上侧边向下侧边的方向减小，所述投影显示区具有楔角由下侧边向上侧边的方向呈连续非线性单调变小的楔形剖面形状；

所述虚像面的高度与宽度的比值小于或等于0.5。

所述虚像面的高度及宽度均对所述投影显示区内不同位置处的楔形剖面形状有影响，且所述虚像面的高度对所述投影显示区内不同位置处的楔形剖面形状的影响更大，由于所述虚像面的高度与宽度的比值小于或等于0.5，较大程度地减小了所述虚像面的高度占比，从而改善楔角散点数据组的离散状态。

可选的，所述虚像面的高度与宽度的比值为0.05～0.4。

可选的，所述虚像面与所述眼盒面的夹角≤10°。

可选的，所述眼盒面包括依次从高到低的多个子眼盒面，所述虚像面包括依次从低到高的多个子虚像面，每个所述子虚像面对应一个子眼盒面，所述子眼盒面的中点与对应子虚像面中点的连线为主光轴，任意相邻的两个所述子眼盒面所对应的主光轴的交点位于车辆外侧。

可选的，任意相邻的两个所述子眼盒面对应的主光轴的交点至夹层玻璃第一表面的距离为10mm～1000mm。

可选的，所述主光轴与所述夹层玻璃表面相交的交点与对应子眼盒面中点的距离为0.4m～1.2m。

可选的，所述子眼盒面的高度为40mm～60mm。

可选的，所述眼盒面的中点至所述虚像面的中点之间的距离为虚像距离，所述虚像距离为2m～6m时，所述投影显示区的楔角的取值范围为0.1mrad～0.8mrad。

可选的，所述眼盒面的中点至所述虚像面的中点之间的距离为虚像距离，所述虚像距离为7m～100m时，所述投影显示区的楔角的取值范围为0mrad～0.5mrad。

可选的，所述投影显示区中的楔角由下侧边向上侧边的方向呈连续非线性单调变小的最大变化率ROC：ROC≤0.3mrad/100mm；或，ROC≤0.2mrad/100mm；或，ROC≤0.1mrad/100mm；或，ROC≤0.05mrad/100mm。

可选的，所述投影显示区中的楔角最大值≤0.8mrad。

可选的，所述中间粘结层的厚度h：0.38mm≤h≤1.6mm。

第二方面，本申请还提供了一种抬头显示系统的设计方法，所述抬头显示系统的设计方法包括：

提供投影组件及夹层玻璃，所述夹层玻璃安装于车辆时具有顶边和底边，所述夹层玻璃上具有至少一个投影显示区；

根据车内的观察者设计位于车辆内侧的眼盒面；

根据车内的观察者透过所述投影显示区观察到的投影图像设计位于车辆外侧的虚像面，每个投影显示区对应一个虚像面；

所述投影组件发出的投影光源入射至所述夹层玻璃上的投影显示区并在所述虚像面上形成可在所述眼盒面上观察到的投影图像；

设定所述虚像面的高度与宽度的比值小于或等于0.5；

计算所述虚像面对应的投影显示区的投影图像无副像时夹层玻璃的多个理论楔角值；

根据所述多个理论楔角值拟合以得到连续非线性单调变小的楔角变化曲线；

根据所述楔角变化曲线得到具有投影显示区的厚度由上侧边向下侧边的方向减小的抬头显示系统。

可选的，所述“计算所述虚像面对应的投影显示区的投影图像无副像时夹层玻璃的多个理论楔角值”具体为：

在眼盒面上选取观察点阵，且在虚像面上选取虚像点阵，所述观察点阵中的点与所述虚像点阵中的点的连线穿过对应的投影显示区，所述连线与所述投影显示区的交点为入射点；

根据所述投影组件、夹层玻璃和多条连线计算对应的入射点位置处的投影图像无副像时夹层玻璃的多个理论楔角值。

可选的，所述抬头显示系统的设计方法还包括：

根据所述多个理论楔角值以及各个所述理论楔角值对应的入射点到夹层玻璃下侧边的距离绘制在XY坐标系中的理论楔角值的散点分布图；

所述散点分布图中具有倾斜的中位线，所述中位线在X轴上的投影长度为L，所述散点分布图中还具有虚像面的高度和宽度在X轴上的投影长度W，W/L≤1.2。

可选的，所述眼盒面包括依次从高到低的多个子眼盒面，所述虚像面包括依次从低到高的多个子虚像面，每个所述子虚像面对应一个子眼盒面，所述子眼盒面的中点与对应子虚像面中点的连线为主光轴，任意相邻的两个所述子眼盒面所对应的主光轴的交点位于车辆外侧。

可选的，任意相邻的两个所述子眼盒面对应的主光轴的交点至夹层玻璃第一表面的距离为10mm～1000mm。

可选的，所述散点分布图中多个理论楔角值的最大局部极差值△W与多个理论楔角值的整体极差值△C的比值为：△W/△C≤0.9。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施方式提供的抬头显示系统示意图。

图2为本申请一实施方式提供的夹层玻璃示意图。

图3为图2中沿I-I线的局部剖视示意图。

图4为本申请一实施方式提供的夹层玻璃任意点楔角值计算示意图。

图5为本申请一实施方式提供的子眼盒面-子虚像面组合示意图。

图6为本申请一实施方式提供的拟合曲线示意图。

图7为本申请一实施方式提供的楔角散点数据组示意图。

图8为本申请一实施方式提供的夹层玻璃剖线示意图。

图9为本申请另一实施方式提供的楔角散点数据组示意图。

图10为本申请一实施方式提供的抬头显示系统的设计方法流程示意图。

图11为本申请一实施方式提供的光程与副像关系示意图。

图12为本申请一实施方式提供的光程与楔角关系示意图。

图13为本申请另一实施方式提供的拟合曲线示意图。

图14为本申请再一实施方式提供的拟合曲线示意图。

附图标号说明：第一交点-a、第二交点-b、抬头显示系统-1、投影组件-11、投影光源-111、折叠镜-112、非球面镜-113、夹层玻璃-12、顶边-121、底边-122、投影显示区-123、上侧边-1231、下侧边-1232、第一透明基板-124、第一表面-1241、第二表面-1242、第二透明基板-125、第三表面-1251、第四表面-1252、中间粘接层-126、眼盒面-13、子眼盒面-131、虚像面-14、子虚像面-141、车辆-2。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

本申请提供了一种抬头显示系统1，请一并参阅图1-图3，图1为本申请一实施方式提供的抬头显示系统示意图；图2为本申请一实施方式提供的夹层玻璃示意图；图3为图2中沿I-I线的局部剖视示意图。所述抬头显示系统1包括投影组件11及夹层玻璃12，所述夹层玻璃12安装于车辆2时具有顶边121和底边122，所述夹层玻璃12上具有至少一个投影显示区123；所述抬头显示系统1还包括位于车辆2内侧的虚拟的眼盒面13和至少一个位于车辆2外侧的虚拟的虚像面14，每个投影显示区123对应一个虚像面14；所述投影组件11包括能够投影至所述投影显示区123的投影光源111，所述投影光源111的投影光线入射至所述夹层玻璃12的投影显示区123并在所述虚像面14上形成可在所述眼盒面13上观察到的投影图像；所述夹层玻璃12包括第一透明基板124，具有第一表面1241和第二表面1242；第二透明基板125，具有第三表面1251和第四表面1252；以及中间粘结层126，所述中间粘结层126设于所述第一透明基板124及所述第二透明基板125之间，且用于粘结所述第二表面1242及所述第三表面1251；所述投影显示区123的厚度由上侧边1231向下侧边1232的方向减小，所述投影显示区123具有楔角由下侧边1232向上侧边1231的方向呈连续非线性单调变小的楔形剖面形状；所述虚像面14的高度与宽度的比值小于或等于0.5。

具体的，所述投影组件11还包括折叠镜112及非球面镜113。当所述投影光源111工作时，所述投影光源111将诸如仪表信号的车速、导航等信息转化成光信号，并发射所述光信号通过所述折叠镜112及所述非球面镜113入射至所述夹层玻璃12的所述第二透明基板125的所述第四表面1252，经过所述夹层玻璃12的反射至对应的眼盒面13，以在所述夹层玻璃12前方的虚像面14成像，形成第1个虚像，称之为主像。

可以理解的，所述投影光源111发射的每条光线的光路是唯一的，也就是说，在同一个眼盒面13的不同位置观察时，观察到的所述投影光源111发射的光线的光路是不同的，这些光线在所述夹层玻璃12上的投影区域可以等同于所述夹层玻璃12的所述投影显示区123。在本实施方式中，所述投影显示区123具有临近所述顶边121的上侧边1231，以及临近所述底边122的下侧边1232。

在本实施方式中，由于所述夹层玻璃12为透明介质，所述投影光源111发射的光线进入所述夹层玻璃12后，还会在所述夹层玻璃12的外表面再次发生反射进入眼盒面13，并在所述夹层玻璃12前方成像，形成第2个虚像。当夹层玻璃12内有高反射介质层时，如含Ag的金属镀膜层、高反射率的改性PET等，也会发生反射并产生第3个甚至更多个虚像；所述第2个虚像、第3个虚像甚至更多个虚像统称为副像。为了消除副像，在所述夹层玻璃12内设置相应的楔角，可以使得副像与主像完全重叠，即理论楔角值。可以理解的，所述投影光源111发射的光线不同，消除副像所需的理论楔角值也不同，则需要在所述夹层玻璃12内不同位置设置不同的楔角，也就是说，在所述夹层玻璃12上距离底边122的任意位置处，消除副像的理论楔角值位于某个区间数值内，存在最大理论楔角值和最小理论楔角值。

请一并参阅图4，图4为本申请一实施方式提供的夹层玻璃任意点楔角值计算示意图。可以理解的，所述夹层玻璃12任意点的楔角值反应了所述夹层玻璃12在该点的厚度变化率。如图4所示，设所述夹层玻璃12某一点的位置的厚度为t1，沿所述夹层玻璃12的所述底边122向所述夹层玻璃12的所述顶边121延伸方向上，与该点距离H的位置处的厚度为t2，则可以根据公式计算得出该点的楔角值β＝arctan((t2-t1)/H)，其中，H趋于无限小。

在本实施方式中，请一并参阅图5，图5为本申请一实施方式提供的子眼盒面-子虚像面组合示意图。所述眼盒面13包括依次从高到低的多个子眼盒面131，所述虚像面14包括依次从低到高的多个子虚像面141，每个所述子虚像面141对应一个子眼盒面131。可以理解的，眼盒面13用于模拟人眼或视觉系统观察投影画面的位置，虚像面14表示所述投影光源111发出的光线成像的位置，通常用宽*高代表虚像面14的规格尺寸，例如400mm*200mm。由于每个人的身高、坐姿可能不同，本申请分别以上(Tall)、中(Mid)、下(Short)3个子眼盒面131的位置举例进行分析，则会有下、中、上3个子虚像面141分别与上、中、下子眼盒面131相对应，以形成下子眼盒面131-上子虚像面141、中子眼盒面131-中子虚像面141和上子眼盒面131-下子虚像面141的3个组合。可以理解的，在对应的子眼盒面131与对应的子虚像面141上两点连线的光路，在所述投影显示区123内也会形成3个不同的区域。

具体的，请一并参阅图6，图6为本申请一实施方式提供的拟合曲线示意图。在本实施方式中，在子眼盒面131及对应的子虚像面141上分别选取对应的若干样本点，常见的方式为在子眼盒面131及子虚像面141分别划分为等间距的网格点阵m*n及i*j，例如：子眼盒面131划分为5*3点阵，子虚像面141也划分为5*3点阵。

具体的，子眼盒面131与对应子虚像面141上的对应两点连线的光路，在所述投影显示区123对应的区域内相交，以得到数据点。可采用CAD软件进行求解，常见的有ANSYSSPEOS、ZEMAX等专业光学仿真软件，或DASSAULT SYSTEM CATIA，可以对其中任意的单束光线模拟计算出所述数据点消除副像所需的理论楔角值。可以理解的，根据不同所述投影显示区123中的所述数据点到所述夹层玻璃12的所述底边122的距离以及消除副像所需的理论楔角值，可以建立如图6所示的楔角散点数据组，其中，Tall楔角散点数据组对应所述上子眼盒面131-下子虚像面141的组合，Mid楔角散点数据组对应所述中子眼盒面131-中子虚像面141的组合，Short楔角散点数据组对应所述下子眼盒面131-上子虚像面141的组合。

由图6所示可以看出，每个楔角散点数据组中的各区域内消除副像所需的理论楔角值呈一定规律的离散状态。在距离所述夹层玻璃12的所述底边122的某个位置时，不同的光线对应所需的楔角值是不同的，例如在距离所述底边122的420mm处，楔角的需求值在0.30mrad到0.50mrad之间。显然，在同一位置所述夹层玻璃12的楔角值只能有一个，消除副像所需的理论楔角值将介于该位置的楔角散点数据组的范围内。根据楔角散点数据组中所述夹层玻璃12各个位置对应的理论楔角值，可以拟合出一条可变楔角曲线，该曲线贯穿楔角散点数据组，表征为一段连续非线性单调下降变化的楔角值。

在本实施方式中，以5*3的中子眼盒面131-中子虚像面141的组合，在沿着所述夹层玻璃12的所述底边122到所述顶边121的方向上，消除副像所需理论楔角值的数据点构成的楔角散点数据组为例进行说明。对中子眼盒面131上的点进行标号，例如，中子眼盒面131的中垂线可以表示为点EB_R1C2与点EB_R5C2的连线，其中，EB(Eye Box)代表子眼盒面131，R代表行(Row)，C代表列(Column)。同理，对中子虚像面141上的点进行标号，中子虚像面141的高度可以表示为点TB_R1C2与点TB_R5C2之间的距离，其中，TB(Target Image Box)代表子虚像面141。

请一并参阅图7，图7为本申请一实施方式提供的楔角散点数据组示意图。以中子眼盒面131的中垂线上的顶点与所述点TB_R1C2连线为第一连线，所述第一连线与夹层玻璃具有第一交点，以中子眼盒面131的中垂线上的顶点与所述点TB_R5C2连线为第二连线，所述第二连线与夹层玻璃具有第二交点，所述第一交点与所述第二交点在从底边122至顶边121的方向上的长度为Wm_C1。在图7中，所述点TB_R1C2具有与中子眼盒面131的中垂线上的顶点对应的楔角散点数据组中的R1C2，所述点TB_R5C2具有与中子眼盒面131的中垂线上的顶点对应的楔角散点数据组中的R5C2，Wm_C1的值等于R1C2的X值与R5C2的X值之差。

以中子眼盒面131的中垂线上的顶点的位置观察所述点TB_R1C2到所述点TB_R5C2具有X轴方向上的对应的长度为Wm_C1，以中子眼盒面131的中垂线上的底点的位置观察所述点TB_R1C2到所述点TB_R5C2具有X轴方向上的对应的长度为Wm_C5，依次类推，可以从顶点和底点之间取其他三点的位置观察所述点TB_R1C2到所述点TB_R5C2具有X轴方向上的对应的长度依次为Wm_C2、Wm_C3、Wm_C4，由此得到中子虚像面141的高度对应到楔角散点数据组区块的长度为Wm_C1-Wm_C5，以下简化为Wm_C。同理，上子虚像面141及下子虚像面141的高度对应到楔角散点数据组区块的长度分别为Wt_C及Ws_C。在本申请中，X轴定义为从夹层玻璃的底边122至顶边121前进的方向。

在本实施方式中，请一并参阅图8，图8为本申请一实施方式提供的夹层玻璃剖线示意图。需要说明的是，图8为由车辆2外侧看向车辆2内侧视角下的所述夹层玻璃12的剖线示意图，其中，i代表子虚像面141对应点的标号行数，j代表子虚像面141对应点的标号列数。如图8所示，子虚像面141的宽度在所述夹层玻璃12上的投影有竖向长度，即子虚像面141的宽度对应到楔角散点数据组区块的长度。以中子眼盒面131的中垂线上的顶点与所述点TB_R5C2连线为第二连线，所述第二连线与夹层玻璃具有第二交点，以中子眼盒面131的中垂线上的顶点与中子虚像面141右下角(从车内向车外观察)的点TB_R5C3连线为第三连线，所述第三连线与夹层玻璃具有第三交点，所述第二交点与所述第三交点在从底边122至顶边121的方向上的长度为Wm_R1。在图7中，所述点TB_R5C2具有与中子眼盒面131的中垂线上的顶点对应的楔角散点数据组中的R5C2，所述点TB_R5C3具有与中子眼盒面131的中垂线上的顶点对应的楔角散点数据组中的R5C3，Wm_R1的值等于R5C2的X值与R5C3的X值之差。以中子眼盒面131的中垂线上的顶点与所述点TB_R1C2连线为第一连线，所述第一连线与夹层玻璃具有第一交点，以中子眼盒面131的中垂线上的顶点与中子虚像面141左上角(从车内向车外观察)的点TB_R1C1连线为第四连线，所述第四连线与夹层玻璃具有第四交点，所述第一交点与所述第四交点在从底边122至顶边121的方向上的长度为Wm_L1。在图7中，所述点TB_R1C2具有与中子眼盒面131的中垂线上的顶点对应的楔角散点数据组中的R1C2，所述点TB_R1C1具有与中子眼盒面131的中垂线上的顶点对应的楔角散点数据组中的R1C1，Wm_L1的值等于R1C1的X值与R1C2的X值之差。依次类推，中子虚像面141的宽度对应有Wm_R1-Wm_R5以及Wm_L1-Wm_L5，以下简化为Wm_R及Wm_L。同理，上子虚像面141及下子虚像面141的宽度投影到所述夹层玻璃12剖面线上的长度分别为Ws_R、Ws_L以及Wt_R、Wt_L。则上、中、下子虚像面141在沿所述夹层玻璃12的延伸方向上的投影长度分别为：

Wt＝Wt_C+Wt_R+Wt_L

Wm＝Wm_C+Wm_R+Wm_L

Ws＝Ws_C+Ws_R+Ws_L

由上述内容可知，子虚像面141的高度及宽度均影响楔角散点数据组区块的大小，而减小虚像面14的高度及宽度，可以减小楔角散点数据组区块的大小，形成狭长的楔角散点数据组区块，从而改善楔角散点数据组的离散状态，得到更好的可变楔角曲线拟合效果。由于Wm_C、Wm_L和Wm_R三者之中，Wm_C的占比最大，即在子虚像面141高度和宽度这两个影响散点数据分布图狭长效果的因素中，子虚像面141高度的改变能够更加容易地达到使散点分布图狭长的效果，因此设定高宽比小于等于0.5。

需要说明的是，通常以视野范围(Field of View，FOV)来衡量子虚像面141的高度与宽度，例如7°*5°、9°*4°、20°*5°，FOV的度数与子虚像面141的规格数值之间具有一定的换算公式，本申请在此不进行详细阐述。根据FOV的选择，可以确定子虚像面141的高度与宽度预设阈值，从而使得子虚像面141的高度和宽度分别小于所述预设阈值，达到改善楔角散点数据组离散状态的目的。

在本实施方式中，虚像面14的高度与宽度的比值小于或等于0.5，即子虚像面141的高度与宽度的比值小于或等于0.5。具体的，从虚像面14的高度与宽度的比例关系来看，虚像面14的高度与宽度的比值越小越好，同时，考虑到本申请的应用场景为车辆2上的所述夹层玻璃12，以及FOV内显示内容的布局，“宽窄”形式的显示画面更加合适。因此，虚像面14的高度与宽度的比值小于或等于0.5。

可以理解的，在本实施方式中，所述虚像面14的高度及宽度均对所述投影显示区123内不同位置处的楔形剖面形状有影响，且所述虚像面14的高度对所述投影显示区123内不同位置处的楔形剖面形状的影响更大，由于所述虚像面14的高度与宽度的比值小于或等于0.5，较大程度地减小了所述虚像面14的高度占比，从而改善楔角散点数据组的离散状态。

可以理解的，对于所述夹层玻璃12中所述投影显示区123之外的区域来说，为了使所述夹层玻璃12的所述投影显示区123与其他相连的功能区域或者边界部分平滑的过度，如图6所示，还从可变楔角曲线的两端向两边延伸一定长度作为拟合曲线过渡段，其中，可以分为段内延伸和段外延伸的方式，即在楔角散点数据组范围内设定延伸起始点，或者在楔角散点数据组范围外设定延伸起始点。

通常情况下，采用段内延伸更佳，如图6所示，可以使得楔角散点数据组的最大楔角值更小，从所述夹层玻璃12的所述底边122到该最大楔角值位置处的楔角变化率更平缓，从而使得所述夹层玻璃12的制造更容易，也可以达到降低所述夹层玻璃12整体厚度的效果。

进一步的，在从所述夹层玻璃12的所述底边122到所述顶边121的整段可变楔角曲线的拟合中，可以基于各段可变楔角曲线在公差范围内适当微调，进而拟合出完整的可变楔角曲线，也就是说，最终完整的可变楔角曲线可以与各分段的最佳可变楔角拟合的曲线不完全重合。可以理解的，在本实施方式中，整个所述夹层玻璃12均具有可变的楔形剖面形状，以改善人眼或视觉系统位于上述眼盒面13之外时的主像与副像的重叠情况。

需要说明的是，在既定的所述投影组件11布置规格下，按照光的反射定律，从所述投影光源111发射的单束光线在投影仪镜面及所述夹层玻璃12的内表面反射后进入眼盒面13，此光线唯一；同样的，从所述投影光源111发射的单束光线在投影仪镜面及所述夹层玻璃12介质内并经过反射面反射，经由所述夹层玻璃12内表面折射进入眼盒面13，此光线也唯一，且两根光线存在一个夹角，这就是副像角或者副像。可以理解的，副像可以分为水平及垂直方向，副像与主像在沿着上下方向的分量称之为垂直副像，副像与主像在沿着左右方向的分量称之为水平副像。

本申请中所述的可变楔角包括垂直方向的可变楔角，也包括水平方向的可变楔角，以及双向复合的可变楔角。为方便理解，本申请仅阐述沿垂直方向的副像及对应的楔角，水平方向的副像及对应的楔角也可以参照垂直方向的副像及对应的楔角来设计，在此不再赘述。

在一种可能的实施方式中，所述虚像面14的高度与宽度的比值为0.05～0.4。

具体的，所述虚像面14的高度与宽度的比值可以为0.1、0.13、0.17、0.28、0.37等，本申请对此不加以限制。

在一种可能的实施方式中，所述虚像面14与所述眼盒面13的夹角≤10°。

具体的，虚像面14与眼盒面13的夹角是指两个平面交叠形成的夹角，代表了所述投影光源111在所述夹层玻璃12上形成的投影图像的倾斜程度。可选的，虚像面14与眼盒面13的夹角≤5°；进一步的，虚像面14与眼盒面13的夹角为0°，以使得眼盒面13能够以最佳角度观察所述夹层玻璃12上的投影图像。

在一种可能的实施方式中，请再次参阅图5，所述眼盒面13包括依次从高到低的多个子眼盒面131，所述虚像面14包括依次从低到高的多个子虚像面141，每个所述子虚像面141对应一个子眼盒面131，所述子眼盒面131的中点与对应子虚像面141中点的连线为主光轴，任意相邻的两个所述子眼盒面131所对应的主光轴的交点位于车辆2外侧。

具体的，如图5所示，上子眼盒面131-下子虚像面141与中子眼盒面131-中子虚像面141的主光轴相交形成交点a，下子眼盒面131-上子虚像面141与中子眼盒面131-中子虚像面141的主光轴相交形成交点b，即任意相邻的两个子眼盒面131，或者任意相邻的两个子虚像面141至少部分重叠，结合图6所示，从而使得不同的楔角散点数据组区块之间在横坐标方向上的分布相应有较大区域相互重合，且相互错开的距离不大。

可以理解的，当所述交点a和所述交点b在车辆2外侧，且距离所述夹层玻璃12越来越远时，相邻的子虚像面141对应的楔角散点数据组的重叠部分则越来越小，每个楔角散点数据组区块呈现左高右低倾斜的近似菱形形状，从而形成更狭长的楔角散点数据组区块。

可以理解的，所述投影组件11中的各个参数将直接影响光线的变化，从而影响所述夹层玻璃12对应位置处消除副像所需的楔角值。为了降低所述夹层玻璃12的制造难度，且在保证所述投影光源111成像质量的前提下，通过改变所述投影组件11中的各个参数，使得在所述夹层玻璃12对应位置处的楔角散点数据组的最大局部极差值减小。

具体的，在楔角散点数据组中，所述投影显示区123内距离夹层玻璃12下侧边的任意位置处所对应的最大理论楔角值和最小理论楔角值的差值称为局部极差值，而最大局部极差值是指局部极差值中的最大值。减小楔角散点数据组的最大局部极差值，表现为楔角散点数据组的范围在图6中更加“狭长”，即降低了所述夹层玻璃12不同位置的楔角值离散程度，并且在一定程度上还降低了所述夹层玻璃12的制造难度。

可以理解的，在本实施方式中，通过改变所述投影组件11中的各个参数，使得在所述夹层玻璃12对应位置处的楔角散点数据组的最大局部极差值减小，也就是说，减小了位于所述夹层玻璃12不同位置的楔角值的相差程度，降低了所述夹层玻璃12制造难度，且消除副像效果良好。

在一种可能的实施方式中，任意相邻的两个所述子眼盒面131对应的主光轴的交点至夹层玻璃12第一表面1241的距离为10mm～1000mm。

具体的，任意相邻的两个所述子眼盒面131对应的主光轴的交点至夹层玻璃12第一表面1241的距离还可以为40mm～800mm；进一步的，任意相邻的两个所述子眼盒面131对应的主光轴的交点至夹层玻璃12第一表面1241的距离还可以为100mm～600mm，本申请对此不加以限制。

在一种可能的实施方式中，所述主光轴与所述夹层玻璃12表面相交的交点与对应子眼盒面131中点的距离为0.4m～1.2m。

具体的，所述主光轴与所述夹层玻璃12表面相交的交点与对应子眼盒面131中点的距离影响抬头显示系统的设计，距离过大或过小都会使抬头显示系统的应用效果变差。为了在车辆上更合理地应用抬头显示系统，在本实施方式中，所述主光轴与所述夹层玻璃12表面相交的交点与对应子眼盒面131中点的距离为0.4m～1.2m。

在一种可能的实施方式中，所述子眼盒面131的高度为40mm～60mm。

具体的，所述子眼盒面131用于模拟人眼或视觉系统，结合SAE J941、SAE J1757-2等标准，考虑到适用人群人眼的分布范围及抬头显示系统的制造/装配公差等，为了在车辆上更合理地应用抬头显示系统，可适当调整为40mm～60mm。

在一种可能的实施方式中，请再次参阅图1，所述眼盒面13的中点至所述虚像面14的中点之间的距离为虚像距离，所述虚像距离为2m～6m时，所述投影显示区123的楔角的取值范围为0.3mrad～0.7mrad。

在本实施方式中，请再次参阅图7，从中子眼盒面131的中垂线来观测中子虚像面141的中心点，即点TB_R3C2可以看出，中子眼盒面131的高度对应到楔角散点数据组区块的长度为L_mid，可以理解的，L_mid的倾斜程度也反映了楔角散点数据组区块的倾斜程度。根据如下计算公式：

L_mid在x轴上投影的长度≈(L_VID-L_G)/(L_VID)*(H_EB)/sinα

其中，L_VID为虚像距离的长度，L_G为所述主光轴与所述夹层玻璃12的交点至中子眼盒面131中心点的长度，H_EB为中子眼盒面131的高度值，α为主光轴平面内中子眼盒面131和中子虚像面141的主光轴与所述夹层玻璃12的夹角。

当中子眼盒面131的高度不变且位置固定时，即H_EB及L_G不变，α不变时，则虚像距离的长度越长，L_mid越长。具体的，例如，L_VID的取值范围为2.0m至15m，L_G的取值范围为0.4m-1.2m，H_EB的取值范围为40mm-60mm，则L_mid在x轴上投影的长度范围值一般在16/sinα～58/sinα。当α＝30deg时，L_mid在x轴上投影的长度范围为32mm-108mm。

同理，请一并参阅图9，图9为本申请另一实施方式提供的楔角散点数据组示意图。可以根据如上方式计算得出上子眼盒面131-下子虚像面141及下子眼盒面131-上子虚像面141对应的L_tall及L_short的长度，并且也满足当子眼盒面131的高度不变且位置固定时，即H_EB及L_G不变，α不变时，虚像距离的长度越长，L_tall及L_short越长。

可以理解的，在其他条件相同的情况下，L_tall/L_mid/L_short的长度越长，反映了对应的楔角散点数据组区块越狭长，且其倾斜程度越小，更适合于设计具有可变楔角的抬头显示系统。

在本实施方式中，所述虚像距离为2m～6m，可选的，所述虚像距离还可以为2m～4.5m，本申请对此不加以限制。

在一种可能的实施方式中，所述眼盒面13的中点至所述虚像面14的中点之间的距离为虚像距离，所述虚像距离为7m～100m时，所述投影显示区123的楔角的取值范围为0.1mrad～0.3mrad。具体的，所述虚像距离与所述投影显示区123的楔角取值的关系请参阅上一实施方式的描述，在此不再赘述。

在本实施方式中，所述虚像距离为7m～100m，可选的，所述虚像距离还可以为7m～75m，本申请对此不加以限制。

在一种可能的实施方式中，所述投影显示区123中的楔角由下侧边1232向上侧边1231的方向呈连续非线性单调变小的最大变化率ROC：ROC≤0.3mrad/100mm；或，ROC≤0.2mrad/100mm；或，ROC≤0.1mrad/100mm；或，ROC≤0.05mrad/100mm。

在本实施方式中，所述夹层玻璃12的楔角的最大变化率过大会增加所述夹层玻璃12的生产制备难度及生产成本，不利于所述夹层玻璃12的生产效率，从而影响所述夹层玻璃12的生产效率。因此，所述夹层玻璃12的楔角最大变化率不宜过大。具体的，所述投影显示区123中楔角从所述下侧边1232向所述上侧边1231连续非线性单调变小的最大变化率ROC：ROC≤0.3mrad/100mm。优选地，所述投影显示区123中楔角从所述下侧边1232向所述上侧边1231连续非线性单调变小的最大变化率ROC：ROC≤0.2mrad/100mm。更优选的，所述投影显示区123中楔角从所述下侧边1232向所述上侧边1231连续非线性单调变小的最大变化率ROC：ROC≤0.1mrad/100mm。更优选的，所述多个投影显示区123中楔角从所述下侧边1232向所述上侧边1231连续非线性单调变小的最大变化率ROC：ROC≤0.05mrad/100mm，本申请对此不加以限制。

在一种可能的实施方式中，所述投影显示区123中的楔角最大值≤0.8mrad。

在本实施方式中，所述夹层玻璃12的楔角值过大会导致所述夹层玻璃12的局部区域过厚，增加消除所述投影显示区123上投影图像的副像难度。此外，所述夹层玻璃12的楔角值过大易导致所述夹层玻璃12的楔角变化率过大，从而增加所述夹层玻璃12的生产制备难度及生产成本，不利于所述夹层玻璃12的生产效率。因此，所述夹层玻璃12的楔角不宜过大。具体地，所述夹层玻璃12在所述投影显示区123中的楔角最大值≤0.8mrad。

在本申请中，所述投影显示区123中的楔角可以仅由中间粘结层126提供，即第一透明基板124和第二透明基板125均为等厚形状(楔角等于0)，投影显示区123的楔角等于中间粘结层126的楔角；不限于此，所述投影显示区123中的楔角也可以由中间粘结层126与第一透明基板124和/或第二透明基板125提供，即第一透明基板124和/或第二透明基板125也为楔形形状，考虑到第一透明基板124和/或第二透明基板125的生产难度，选用第一透明基板124和/或第二透明基板125的楔角为恒定楔角，投影显示区123的楔角等于中间粘结层126的楔角与第一透明基板124和/或第二透明基板125的楔角之和。

在一种可能的实施方式中，所述中间粘结层126的厚度h：0.38mm≤h≤1.6mm。

在本实施方式中，所述夹层玻璃12的厚度与所述中间粘结层126的厚度相关，即所述中间粘结层126的厚度越厚，所述夹层玻璃12的厚度越厚。由于所述夹层玻璃12越厚，投影至所述投影显示区123形成的副像越严重，因此，所述夹层玻璃12不宜太厚，即所述中间粘结层126的最大厚度不宜过厚。具体的，所述中间粘结层126的最大厚度h：h≤1.6mm。此外，所述夹层玻璃12需要满足法规要求中的穿透性及抗冲击性要求，即所述中间粘结膜的最大厚度不宜太薄。具体地，所述中间粘结层126的最大厚度h：h≥0.38mm。因此，所述中间粘结层126的厚度h：0.38mm≤h≤1.6mm。

在相机、激光雷达等传感器的信号透过的功能区域内，也可以采用楔形中间粘结层，用来优化相应传感器的透射重影问题，所述功能区域内的楔形中间粘结层具有固定的楔角或固定斜率的楔角，此段楔角为固定值或采用1阶简单函数的变化曲线，从而能够易于楔角的生产管控。

本申请还提供了一种抬头显示系统的设计方法，请一并参阅图10，图10为本申请一实施方式提供的抬头显示系统的设计方法流程示意图。所述抬头显示系统的设计方法包括步骤S101、S102、S103、S104、S105、S106、S107、S108。其中，步骤S101、S102、S103、S104、S105、S106、S107、S108的详细描述请参阅下文。

S101，提供投影组件及夹层玻璃，所述夹层玻璃安装于车辆时具有顶边和底边，所述夹层玻璃上具有至少一个投影显示区；

S102，根据车内的观察者设计位于车辆内侧的眼盒面；

S103，根据车内的观察者透过所述投影显示区观察到的投影图像设计位于车辆外侧的虚像面，每个投影显示区对应一个虚像面；

S104，所述投影组件发出的投影光源入射至所述夹层玻璃上的投影显示区并在所述虚像面上形成可在所述眼盒面上观察到的投影图像；

S105，设定所述虚像面的高度与宽度的比值小于或等于0.5；

S106，计算所述虚像面对应的投影显示区的投影图像无副像时夹层玻璃的多个理论楔角值；

S107，根据所述多个理论楔角值拟合以得到连续非线性单调变小的楔角变化曲线；

S108，根据所述楔角变化曲线得到具有投影显示区的厚度由上侧边向下侧边的方向减小的抬头显示系统。

具体的，所述投影组件11、所述夹层玻璃12、所述眼盒面13、所述虚像面14及所述楔角变化曲线请参阅上文描述，在此不再赘述。可以理解的，在本实施方式中，所述虚像面14的高度及宽度均对所述投影显示区123内不同位置处的楔形剖面形状有影响，且所述虚像面14的高度对所述投影显示区123内不同位置处的楔形剖面形状的影响更大，由于所述虚像面14的高度与宽度的比值小于或等于0.5，较大程度地减小了所述虚像面14的高度占比，从而改善楔角散点数据组的离散状态。

在一种可能的实施方式中，所述“计算所述虚像面14对应的投影显示区123的投影图像无副像时夹层玻璃12的多个理论楔角值”具体为：

在眼盒面13上选取观察点阵，且在虚像面14上选取虚像点阵，所述观察点阵中的点与所述虚像点阵中的点的连线穿过对应的投影显示区123，所述连线与所述投影显示区123的交点为入射点；

根据所述投影组件11、夹层玻璃12和多条连线计算对应的入射点位置处的投影图像无副像时夹层玻璃12的多个理论楔角值。

具体的，选取观察点阵及理论楔角值计算的方法请参阅上文描述，在此不再赘述。

在一种可能的实施方式中，所述抬头显示系统的设计方法还包括：

根据所述多个理论楔角值以及各个所述理论楔角值对应的入射点到夹层玻璃12底边122的距离绘制在XY坐标系中的理论楔角值的散点分布图；

所述散点分布图中具有倾斜的中位线，所述中位线在X轴上的投影长度为L，所述散点分布图中还具有虚像面14的高度和宽度在X轴上的投影长度W，W/L≤1.2。

在本实施方式中，W即Wm_C、Wm_L和Wm_R三者之和，L则是对应的L_mid或L_tall或L_short在X轴上的投影长度。从每个楔角散点数据组区块来看，垂直于L_mid、L_tall、L_short方向的区块宽度越小，使得在所述夹层玻璃12对应位置处的楔角散点数据组的最大局部极差值越小。那么，在沿着所述夹层玻璃12所述底边122向上的方向上，虚像面14在所述夹层玻璃12上的投影长度与对应的楔角散点数据区块的中位线在X轴上的投影长度的比值越小越好，即W/L越小越好。

可以理解的，在本实施方式中，虚像面14在所述夹层玻璃12上的投影长度与对应的楔角散点数据区块的中位线在X轴上的投影长度的比值W/L≤1.2。在其他可能的实施方式中，W/L的值还可以更小，本申请对此不加以限制。

在一种可能的实施方式中，所述眼盒面13包括依次从高到低的多个子眼盒面131，所述虚像面14包括依次从低到高的多个子虚像面141，每个所述子虚像面141对应一个子眼盒面131，所述子眼盒面131的中点与对应子虚像面141中点的连线为主光轴，任意相邻的两个所述子眼盒面131所对应的主光轴的交点位于车辆2外侧。

具体的，任意相邻的两个所述子眼盒面131所对应的主光轴的交点对所述夹层玻璃12不同位置处的楔角值的影响，请参阅上文描述，在此不再赘述。

在一种可能的实施方式中，任意相邻的两个所述子眼盒面131对应的主光轴的交点至夹层玻璃12第一表面1241的距离为10mm～1000mm。

在本实施方式中，任意相邻的两个所述子眼盒面131对应的主光轴的交点至夹层玻璃12第一表面1241的距离为10mm～1000mm；可选的，任意相邻的两个所述子眼盒面131对应的主光轴的交点至夹层玻璃12第一表面1241的距离为40mm～800mm；进一步的，任意相邻的两个所述子眼盒面131对应的主光轴的交点至夹层玻璃12第一表面1241的距离为100mm～600mm，本申请对此不加以限制。

在一种可能的实施方式中，所述散点分布图中多个理论楔角值的最大局部极差值△W与多个理论楔角值的整体极差值△C的比值为：△W/△C≤0.9。

具体的，请再次参阅图6，当所述夹层玻璃12为固定楔角时，即所述夹层玻璃12的不同位置的楔角值相同时，例如选取0.38mrad作为固定楔角值。在本实施方式中，需要说明的是，在理论楔角值的散点分布图，楔角散点数据组中，局部极差值为到所述夹层玻璃下侧边距离为X的某一位置处的最大理论楔角值与最小理论楔角值之差，而最大局部极差值△W是指局部极差值中的最大值。其中，所述多个理论楔角值的整体极差值△C是指散点分布图中所有的理论楔角值中最大值与最小值之差。

当所述夹层玻璃12对应位置处的楔角散点数据组的最大局部极差值小于楔角散点数据组的最大整体极差值时，即d2+d2’<d1+d1’时，所述夹层玻璃12为可变楔角的副像表现优于所述夹层玻璃12为固定楔角的副像表现。

可选的，在所述夹层玻璃12对应位置处的楔角散点数据组的最大局部极差值△W，与楔角散点数据组的整体极差值△C的比值小于或等于0.9，即△W/△C≤0.9。可以理解的，基于此，本申请改善楔角散点数据组的离散状态，减小所述夹层玻璃12对应位置处的楔角散点数据组的最大局部极差值，在一定程度上还可以改善所述夹层玻璃12的副像表现。

在一种可能的实施方式中，请一并参阅图11及图12，图11为本申请一实施方式提供的光程与副像关系示意图；图12为本申请一实施方式提供的光程与楔角关系示意图。所述投影光源111发射光线至所述夹层玻璃12的光程越大，消除副像所需的楔角值越小。

具体的，所述投影光源111请参阅上文描述，在此不再赘述。请结合图6所示，3个楔角散点数据组的区块呈现Tall的楔角散点数据组更低，Mid的楔角散点数据组次之，Short的楔角散点数据组更高，这是由于上、中、下子眼盒面131及子虚像面141的组合中的所有光路在所述夹层玻璃12上的投影区域，由所述夹层玻璃12的所述顶边121向所述底边122依次排列，对应的从所述投影光源111发射光线至所述夹层玻璃12内表面的光程逐渐变短，如图11所示，上子眼盒面131与下子虚像面141组合对应的副像更小，消除副像所需的楔角自然也更小；同理，中子眼盒面131与中子虚像面141组合对应的副像次之，消除副像所需的楔角自然也次之；而下子眼盒面131与上子虚像面141组合对应的副像最大，消除副像所需的楔角自然也最大。

可以理解的，由于所述投射光源发射光线至所述夹层玻璃12内表面的光程，明显影响副像大小，据此，举例而言，在相同条件下，所述投射光源发射光线至所述夹层玻璃12内表面的光程与消除副像所需楔角的关系如图12所示，所述投射光源发射光线至所述夹层玻璃12内表面的光程距离越大，消除副像所需的楔角越小。

具体的，如图12所示，当所述投射光源发射光线至所述夹层玻璃12内表面的光程大于或等于900时，消除副像所需的楔角变化减小，因此，在本实施方式中，可以根据所述投射光源发射光线至所述夹层玻璃12内表面的光程与消除副像所需楔角的关系，确定所述预设光程阈值。可以理解的，在其他可能的实施方式中，所述预设光程阈值还可以选取其他值，本申请对此不加以限制。

可以理解的，在相同条件下，虚像距离越大，所述投射光源发射光线至所述夹层玻璃12内表面的光程越大，消除副像所需的楔角越小，举例而言，风挡玻璃HUD(WindshieldHUD，WHUD)的虚像距离范围一般为2m-4.5m，其所需的最佳楔角范围一般在0.3mrad-0.7mrad；AR-HUD的虚像距离范围一般在7m-15m，其所需的楔角更小，范围一般在0.15mrad-0.3mrad。

在一种可能的实施方式中，请一并参阅图13，图13为本申请另一实施方式提供的拟合曲线示意图。所述拟合曲线上任一点的切线的斜率从所述下侧边1232向所述上侧边1231连续变小。所述拟合曲线上任一点的切线的斜率表示在该点位置处楔角变小的变化率的绝对值。可以理解的，根据上述楔角散点数据组，可以拟合出如图13所示的拟合曲线，即内凹曲线，以制造不同规格的所述夹层玻璃12，适应安装于不同的车辆2，本申请对此不加以限制。

在一种可能的实施方式中，请一并参阅图14，图14为本申请再一实施方式提供的拟合曲线示意图。所述拟合曲线上任一点的切线的斜率从所述下侧边1232向所述上侧边1231连续变大。所述拟合曲线上任一点的切线的斜率表示在该点位置处楔角变小的变化率的绝对值。可以理解的，根据上述楔角散点数据组，可以拟合出如图14所示的拟合曲线，即外凸曲线，以制造不同规格的所述夹层玻璃12，适应安装于不同的车辆2，本申请对此不加以限制。

在一种可能的实施方式中，请再次参阅图6，所述拟合曲线上任一点的切线的斜率从所述下侧边1232向所述上侧边1231先连续变大后连续变小。所述拟合曲线上任一点的切线的斜率表示在该点位置处楔角变小的变化率的绝对值。可以理解的，根据上述楔角散点数据组，可以拟合出如图6所示的拟合曲线，即S型曲线，以制造不同规格的所述夹层玻璃12，适应安装于不同的车辆2，本申请对此不加以限制。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施方式的说明只是用于帮助理解本申请的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (20)

1.一种抬头显示系统，其特征在于，所述抬头显示系统包括投影组件及夹层玻璃，所述夹层玻璃安装于车辆时具有顶边和底边，所述夹层玻璃上具有至少一个投影显示区；

所述抬头显示系统还包括位于车辆内侧的虚拟的眼盒面和至少一个位于车辆外侧的虚拟的虚像面，每个投影显示区对应一个虚像面；

所述投影组件包括：

能够投影至所述投影显示区的投影光源，所述投影光源的投影光线入射至所述夹层玻璃的投影显示区并在所述虚像面上形成可在所述眼盒面上观察到的投影图像；

所述夹层玻璃包括：

第一透明基板，具有第一表面和第二表面；

第二透明基板，具有第三表面和第四表面；以及

中间粘结层，所述中间粘结层设于所述第一透明基板及所述第二透明基板之间，且用于粘结所述第二表面及所述第三表面；

所述投影显示区的厚度由上侧边向下侧边的方向减小，所述投影显示区具有楔角由下侧边向上侧边的方向呈连续非线性单调变小的楔形剖面形状；

所述虚像面的高度与宽度的比值小于或等于0.5；

所述投影显示区中的楔角由下侧边向上侧边的方向呈连续非线性单调变小的最大变化率ROC：ROC≤0.3mrad/100mm。

2.如权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述虚像面的高度与宽度的比值为0.05～0.4。

3.如权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述虚像面与所述眼盒面的夹角≤10°。

4.如权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述眼盒面包括依次从高到低的多个子眼盒面，所述虚像面包括依次从低到高的多个子虚像面，每个所述子虚像面对应一个子眼盒面，所述子眼盒面的中点与对应子虚像面中点的连线为主光轴，任意相邻的两个所述子眼盒面所对应的主光轴的交点位于车辆外侧。

5.如权利要求4所述的抬头显示系统，其特征在于，任意相邻的两个所述子眼盒面对应的主光轴的交点至夹层玻璃第一表面的距离为10mm～1000mm。

6.如权利要求4所述的抬头显示系统，其特征在于，所述主光轴与所述夹层玻璃表面相交的交点与对应子眼盒面中点的距离为0.4m～1.2m。

7.如权利要求4所述的抬头显示系统，其特征在于，所述子眼盒面的高度为40mm～60mm。

8.如权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述眼盒面的中点至所述虚像面的中点之间的距离为虚像距离，所述虚像距离为2m～6m时，所述投影显示区的楔角的取值范围为0.1mrad～0.8mrad。

9.如权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述眼盒面的中点至所述虚像面的中点之间的距离为虚像距离，所述虚像距离为7m～100m时，所述投影显示区的楔角的取值范围为0mrad～0.5mrad。

10.如权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述投影显示区中的楔角由下侧边向上侧边的方向呈连续非线性单调变小的最大变化率ROC：ROC≤0.2mrad/100mm。

11.如权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述投影显示区中的楔角由下侧边向上侧边的方向呈连续非线性单调变小的最大变化率ROC：ROC≤0.1mrad/100mm。

12.如权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述投影显示区中的楔角由下侧边向上侧边的方向呈连续非线性单调变小的最大变化率ROC：ROC≤0.05mrad/100mm。

13.如权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述投影显示区中的楔角最大值≤0.8mrad。

14.如权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述中间粘结层的厚度h：0.38mm≤h≤1.6mm。

15.一种抬头显示系统的设计方法，其特征在于，所述抬头显示系统的设计方法包括：

提供投影组件及夹层玻璃，所述夹层玻璃安装于车辆时具有顶边和底边，所述夹层玻璃上具有至少一个投影显示区；

根据车内的观察者设计位于车辆内侧的眼盒面；

根据车内的观察者透过所述投影显示区观察到的投影图像设计位于车辆外侧的虚像面，每个投影显示区对应一个虚像面；

所述投影组件发出的投影光源入射至所述夹层玻璃上的投影显示区并在所述虚像面上形成可在所述眼盒面上观察到的投影图像；

设定所述虚像面的高度与宽度的比值小于或等于0.5；

计算所述虚像面对应的投影显示区的投影图像无副像时夹层玻璃的多个理论楔角值；

根据所述多个理论楔角值拟合以得到连续非线性单调变小的楔角变化曲线；

根据所述楔角变化曲线得到具有投影显示区的厚度由上侧边向下侧边的方向减小的抬头显示系统；

所述投影显示区中的楔角由下侧边向上侧边的方向呈连续非线性单调变小的最大变化率ROC：ROC≤0.3mrad/100mm。

16.如权利要求15所述的抬头显示系统的设计方法，其特征在于，所述“计算所述虚像面对应的投影显示区的投影图像无副像时夹层玻璃的多个理论楔角值”具体为：

在眼盒面上选取观察点阵，且在虚像面上选取虚像点阵，所述观察点阵中的点与所述虚像点阵中的点的连线穿过对应的投影显示区，所述连线与所述投影显示区的交点为入射点；

根据所述投影组件、夹层玻璃和多条连线计算对应的入射点位置处的投影图像无副像时夹层玻璃的多个理论楔角值。

17.如权利要求15所述的抬头显示系统的设计方法，其特征在于，所述抬头显示系统的设计方法还包括：

根据所述多个理论楔角值以及各个所述理论楔角值对应的入射点到夹层玻璃下侧边的距离绘制在XY坐标系中的理论楔角值的散点分布图；

所述散点分布图中具有倾斜的中位线，所述中位线在X轴上的投影长度为L，所述散点分布图中还具有虚像面的高度和宽度在X轴上的投影长度W，W/L≤1.2。

18.如权利要求15所述的抬头显示系统的设计方法，其特征在于，所述眼盒面包括依次从高到低的多个子眼盒面，所述虚像面包括依次从低到高的多个子虚像面，每个所述子虚像面对应一个子眼盒面，所述子眼盒面的中点与对应子虚像面中点的连线为主光轴，任意相邻的两个所述子眼盒面所对应的主光轴的交点位于车辆外侧。

19.如权利要求18所述的抬头显示系统的设计方法，其特征在于，任意相邻的两个所述子眼盒面对应的主光轴的交点至夹层玻璃第一表面的距离为10mm～1000mm。

20.如权利要求17所述的抬头显示系统的设计方法，其特征在于，所述散点分布图中多个理论楔角值的最大局部极差值△W与多个理论楔角值的整体极差值△C的比值为：△W/△C≤0.9。