CN207148424U - 一种抬头显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抬头显示装置。其中，抬头显示装置通过在挡风玻璃其中间设有三层不同折射率的转换装置，以及两侧低折射层上对不同P光和S光反射的线性偏振器，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，并提高了进入人眼的投影图像的光，从而消除重影并提高了辨识度。该装置消重影效果好，且结构简洁，不需在汽车内或前挡风玻璃表面增加其他部件，不会造成结构上的复杂化，且不受视线范围的限制，应用方便且不影响美观。另外投影光源可包括激光投影仪，其含有一个激光器和用于使激光器的辐射转向的光学系统、光检测器和控制单元，提高了多彩性和便于调控。

Description

一种抬头显示装置

技术领域：

本实用新型涉及抬头显示装置，特别是涉及一种机动设备上的消重影的抬头显示装置。

背景技术：

随着科学技术的发展，抬头显示(HUD，Head Up Display)系统被越来越多地在汽车上使用。汽车上的抬头显示装置能够将重要的行车信息，例如速度、发动机转数、油耗、胎压、导航以及外接智能设备的信息实时地显示在前前挡风玻璃上驾驶员的视野中，这样使得驾驶员不必低头，就可以看到行车信息，从而避免分散对前方道路的注意力；同时使得驾驶员不必在观察远方的道路和近处的仪表之间调节眼睛，可以避免眼睛的疲劳，能够极大地增强行车安全和改进驾驶体验。

在车辆和飞机等移动体的前挡风玻璃上显示各种运行信息，在确认外面的背景视野的图像信息的同时对运行信息进行视觉辨认，在所谓平视显示器(HUD：Head-UpDisplay)中，在前挡风玻璃的内侧和外侧的空气界面上分别有3～4％的反射，由此，投影的图像就会产生重影，使可视性恶化。

分镜一般置于防风罩、坐舱罩或其它透明基板上，这里通常称为窗。一种解决方法是对窗的内外表面加楔，使从一个表面反射离开的(S偏振为主的)光在角度上与从分镜或相对表面反射离开的光分开。然而，对防风罩加楔会增加成本和制造复杂性，而且能对实用设备实现的楔角极为有限，其对外窗表面反射的依赖性，水、冰、脏物等会严重畸变或损害像质。另一问题是依赖于偏振方向变化层：该层在大的入射角下正常工作，但在整个可见光谱内难以如此，一般实现不了。

其它已知HUD系统向观看者投射其它类型的偏振光，诸如s偏振光或圆形偏振光。此类系统一般遇到这样的情况：导向观看者的部分或全部图像光在水平面内偏振这正是被普通偏振太阳镜拒绝的偏振分量。故若使用这类太阳镜，就更难见到投影图像。

另外，现有技术中也存在设置多层聚合物P偏振反射镜，诸如层数高达数十至数百层，这样提高了材料成本和工艺难度，例同时前前挡风玻璃的整体均一性也被破坏，降低了美观度；此外，夹层玻璃上局部设置光学功能层或反射偏振镜的区域的粘结强度可能降低从而造成安全隐患；而且，部分光学功能层或反射偏振镜的可见光透过率偏低，从而对驾驶员的视野或前前挡风玻璃的外观产生影响。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是针对以上提及的现有技术存在的缺点，提供一种能够清晰无重影、多色显示、结构工艺简单和成本低廉的抬头显示装置。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种抬头显示装置，安装于机动设备内，其具有辨识度为0.01mm的消重影效果，其特征在于：包括向所述机动设备的前挡风玻璃投射图像的投影光源，所述前挡风玻璃其中间设有一转换装置。

所述转换装置为三层结构，中间层为对P光和S光均具有较高的折射率，与中间层邻接靠近机动设备的第一层对P光具有较低的折射率，与中间层邻接远离机动设备的第二层对S光具有较低的折射率，所述第一层和第二层和前挡风玻璃的折射率差不大于0.1。

图像的射束由所述投影光源经过在出光侧布置在所述投影光源上的偏振器线性偏振地通过光学成像单元被导向前挡风玻璃，并且由所述前挡风玻璃转向机动设备内观察者的方向，在光束的位于所述投影光源和所述前挡风玻璃之间的光程中布置有两个可反射的线性偏振器，所述两个线性偏振器的偏振方向相应于由所述成像装置所射出的光束的偏振方向，并且在由所述前挡风玻璃到所述投影光源的光程上对另一个偏振所发射的光线进行反射，其中第一线性偏振器设在第一层的远离中间层的一侧，第二线性偏振器设在第二层的远离中间层的一侧。

进一步地，所述中间层的折射率为2.0～2.5，所述第一层和第二层的折射率为1.65～1.85。

进一步地，所述中间层厚为10～20nm，所述第一层和第二层厚为50～80nm，所述前挡风玻璃厚为8～40mm。

进一步地，所述前挡风玻璃可以为两个相互平行的内玻璃板和外玻璃板。

进一步地，在高折射率层/低折射率层的叠层结构中，高折射率层或低折射率层还包括多个子层。

进一步地，所述投影光源可包括激光投影仪，其含有一个激光器和用于使激光器的辐射转向的光学系统，光检测器，其检测发光颜料的发光辐射，和控制单元，其电子连接光检测器和激光投影仪。

进一步地，当光检测器没有检测到发光辐射时，控制单元中断来自激光投影仪的辐射的发射。

优选地，其中光检测器包括至少一个单像素光传感器。

进一步地，发光颜料包括至少一种具有化学式R1-COO-Ph(OH)x-COO-R2的对苯二甲酸羟烷基酯，其中，R1、R2是具有12至15个C原子的烯丙基，Ph是苯基环，OH是键合到苯基环上的羟基，且x是7～8的整数。

本实用新型还提供了一种机动设备，其采用上述相应的可消重影的抬头显示装置。

本实用新型由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：

本实用新型所述的抬头显示装置，通过在挡风玻璃其中间设有三层不同折射率的转换装置，以及两侧低折射层上对不同P光和S光反射的线性偏振器，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，并提高了进入人眼的投影图像的光，从而消除重影并提高了辨识度。

该装置消重影效果好，且结构简洁，不需在汽车内或前挡风玻璃表面增加其他部件，不会造成结构上的复杂化，且不受视线范围的限制，应用方便且不影响美观。另外投影光源可包括激光投影仪，其含有一个激光器和用于使激光器的辐射转向的光学系统、光检测器和控制单元，提高了多彩性和便于调控。

附图说明：

图1为本实用新型所述的抬头显示装置的整体示意图。

图2为抬头显示装置中对偏振光的原理示意图。

图3为抬头显示装置中转换装置的透射率与波长曲线。

图4为采用了本实用新型所述的抬头显示装置的机动设备。

具体实施方式：

以下结合附图对本实用新型的内容作进一步说明。

如图1所示，本实用新型所述的抬头显示装置100，安装于机动设备300内，其具有辨识度为0.01mm的消重影效果，包括向所述机动设备300的前挡风玻璃2投射图像的投影光源1，所述前挡风玻 璃2其中间设有一转换装置3，所述转换装置3为三层结构，中间层为对P光和S光均具有较高的折射率，与中间层邻接靠近机动设备300的第一层对P光具有较低的折射率，与中间层邻接远离机动设备300的第二层对S光具有较低的折射率，所述第一层和第二层和前挡风玻璃2的折射率差不大于0.1，图像的射束由所述投影光源1经过在出光侧布置在所述投影光源1上的偏振器线性偏振地通过光学成像单元被导向前挡风玻璃2，并且由所述前挡风玻璃2转向机动设备300内观察者400的方向，在光束的位于所述投影光源1和所述前挡风玻璃2之间的光程中布置有两个可反射的线性偏振器，所述两个线性偏振器的偏振方向相应于由所述成像装置所射出的光束的偏振方向，并且在由所述前挡风玻璃2到所述投影光源1的光程上对另一个偏振所发射的光线进行反射，其中第一线性偏振器41设在第一层的远离中间层的一侧，第二线性偏振器42设在第二层的远离中间层的一侧。

所述中间层的折射率为2.0～2.5，所述第一层和第二层的折射率为1.65～1.85。另外所述中间层厚可设为10～20nm，所述第一层和第二层厚可设为50～80nm，所述前挡风玻璃厚可设为8～40mm。

所述前挡风玻璃为两个相互平行的内玻璃板和外玻璃板。

在高折射率层/低折射率层的叠层结构中，高折射率层或低折射率层还包括多个子层。

使P偏振光的入射光以布儒斯特角θ_B的入射角射入上述结构的平视显示器用光学薄膜中。即，在第一光学层的第一主面上P偏振光的入射光以布儒斯特角θ_B入射。入射光在第一光学层中传播，到达第一光学层的第二主面。这里，由于第一光学层的折射率n₁和中间光学层的折射率n₂不同，在第一光学层和中间光学层的界面上，入射光发生反射，产生第一反射光。此时，在第一光学层的第二主面上，由于入射光被变换成S偏振光，因此能得到S偏振光的反射率。例如，如果将第一光学层的折射率n₁设为1.5，中间光学层的折射率n₂设为2.0，在第一光学层和中间光学层的界面上的第一反射光的反射率就变成大约3.5％。而且，当该第一反射光在第一光学层和中间光学层的界面上以S偏振光状态发生反射后，在第一光学层中传播，到达第一光学层的第一主面。此时，第一反射光变为P偏振光。所以，第一反射光以P偏振光的状态从平视显示器用光学薄膜射出。

另一方面，入射光在中间光学层中传播，到达中间光学层和第2光学层的界面(第2光学层的第一主面)。这里，由于中间光学层的折射率n₂和第二光学层的折射率n₃不同，因此入射光在中间光学层和第二光学层的界面上发生反射，产生第二反射光。此时，在中间光学层中，由于光以S偏振光状态进行传播，因此能得到S偏振光的反射率。例如，如果将第二光学层的折射率n₃设为1.5，将中间光学层的折射率n₂设为2.0，那么在中间光学层和第二光学层的界面上的第二反射光的反射率大约为3.5％。然后，当该第二反射光在中间光学层和第二光学层的界面上以S偏振光的状态发生反射后，在中间光学层及第一光学层中传播，到达第一光学层的第一主面。此时，第2反射光变为P偏振光。所以，第二反射光以P偏振光的状态从平视显示器用光学薄膜射出。

可以将这些第一反射光和第二反射光作为平视显示器的显示而进行视觉辨认。即，能够对第一反射光和第二反射光的总和的合计反射光进行视觉辨认。该合计反射光的反射率为第一反射光和第二反射光的反射率的总和，在上述例子中，能够以反射率大约7％的亮度来对该显示进行视觉辨认。并且，这些第一反射光和第二反射光，由于都是P偏振光，所以即使使用可遮断S偏振光的偏光太阳镜也能够进行视觉辨认。

这样，根据图1中所例示的抬头显示装置的转换装置3，就能够使P偏振光的入射光高效地反射， 能够在P偏振光的状态下生成反射光。

另外，在上述内容中，在第一光学层和中间光学层的界面以及中间光学层和第二光学层的界面中，虽然能够得到S偏振光的反射率，但是，假如在P偏振光射入这些界面的情况下，P偏振光的反射率大约为1％，合计只能得到大约2％左右的反射率，不能够得到明亮的显示。

另外，第一光学层或第二光学层，例如，可以使用由有机树脂的延伸薄膜形成的1/2波长板。此时，根据所使用的有机树脂的不同，能够得到1.45～1.6的折射率。

此外，就上述的中间光学层而言，作为高折射率树脂，可以使用由高折射率TiO₂或ZrO₂形成的，将例如粒直径在50nm以下的微粒子混合到环氧树脂后的树脂。此时，能够得到1.8～2.2的折射率。此外，也可以利用将TiO₂或ZrO₂等高折射材料喷镀到第一光学层或第二光学层的表面等的方法来成膜。另外，中间光学层可以使用低折射率材料。在这种情况下，作为低折射率材料，可以使用例如多孔二氧化硅。由此，能够得到约1.3的折射率。

此外，在上述内容中，虽然使P偏振光射入平视显示器用光学薄膜中，可以使用如下的设备来实现该P偏振光，例如，直线偏振光的激光器，由偏光滤光片进行了直线偏振光处理后的的LED或各种电灯，或者使用了偏振光片的各种的液晶显示器(display)、MEMS(Micro-electro-mechanicalSystem：微机电系统)光学开关和偏光滤光片的组合的装置等。

另外，在上述内容中，第一反射光和第二反射光，虽然产生了与中间光学层的厚度相对应的光束的偏移，但是由于中间光学层的厚度较薄，仅为例如数十微米以下，所以在实际应用上该偏移不会产生问题。

另外，在入射一侧介质的折射率设为n_i，射出一侧介质的折射率设为n。的情况下，布儒斯特角θB被表示为Arctan(n。/ni)。在本实施方式的情况下，入射一侧介质可以是空气，此时，n_i＝1。而且，第一光学层使用由有机树脂的延伸薄膜形成的1/2波长板，在折射率为1.51的情况下，严密地讲，布儒斯特角θ_B为56.5度。此时，虽然P偏振光的反射率为0，但由于即使入射角偏离精密的布儒斯特角θ _B，P偏振光的反射率也不会急剧的变大，所以在实际应用上，入射角也可以偏离精密的布儒斯特角θ_B。本申请的说明书中，在“以布儒斯特角入射”的情况下，包括以精密的布儒斯特角θ_B为中心偏离正负5度的范围。

另外，在上述内容中，各折射率可以是对可视光的折射率，作为代表，可以是对550nm的波长的光的折射率。另外，在上述的光学设计中，考虑到第一光学层、中间光学层、第二光学层各自的折射率的波长分散，或者，根据修正能见度的特性，能够适当地设定第一光学层、中间光学层、第二光学层的各种特性。

另外，第一光学层和第二光学层，虽然将入射光的偏光面变换了90度，这里的“90度”不表示精密的角度，只要具有将入射光的P偏振光实际变换为S偏振光，或者将入射光的S偏振光实际变换为P偏振光的功能即可，另外，关于用于显示的光的实际波长，只要具有能够相互变换P偏振光和S偏振光的功能即可。

进一步地，所述投影光源可包括激光投影仪，其含有一个激光器和用于使激光器的辐射转向的光学系统，光检测器，其检测发光颜料的发光辐射，和控制单元，其电子连接光检测器和激光投影仪。

进一步地，当光检测器没有检测到发光辐射时，控制单元中断来自激光投影仪的辐射的发射。

优选地，其中光检测器包括至少一个单像素光传感器。

进一步地，发光颜料包括至少一种具有化学式R1-COO-Ph(OH)x-COO-R2的对苯二甲酸羟烷基酯，其中，R1、R2是具有12至15个C原子的烯丙基，Ph是苯基环，OH是键合到苯基环上的羟基，且x是7～8的整数。

在本实用新型的一个有利的实施方案中，光检测器包括具有二维图像传感器，例如CCD传感器的照相机。光检测器优选包括具有有源像素传感器(APS传感器，CMOS传感器)的照相机。特定优点在于APS传感器的高读数速度和低功率要求。

通过激光投影仪的光学系统确定激光辐射在复合玻璃板上的位置。激光辐射在复合玻璃板上的位置决定检测到的发光辐射在照相机的二维图像传感器上的位置。在本实用新型的一个特别优选的实施方案中，控制单元向该照相机传送关于激光辐射在玻璃板上的预期位置的信息。因此，不需要读取整个APS传感器，而是仅读取包括发光辐射在APS传感器上的位置的传感器子区域。这从读数速度的角度看特别有利。

接连辐射至照相机的二维图像传感器的像素或像素组的序列可通过控制单元与要生成的图像的形状相比较。这能有利地检查在复合玻璃板上生成显示图像的装置的根据本实用新型的功能性。

在本实用新型的另一有利的实施方案中，光检测器包括至少一个单像素光传感器，例如光敏电阻、光电晶体管或二次电子倍增管，优选光电二极管。该光电二极管是通过内部光电效应将p-n-跃迁或pin-跃迁上的可见光转化成电流的半导体二极管。适合在可见光谱范围内检测的半导体材料包括例如硅或III-V-化合物半导体，如镓、铝和/或铟的砷化物、磷化物或氮化物。光电二极管的特定优点在于其短反应时间。

在本实用新型的一个优选实施方案中，例如通过消波器周期性地中断离开激光投影仪的激光束。可以从激发玻璃板中的发光颜料的阶段中检出的辐射中减去在激光辐射中断的阶段中光检测器检出的辐射。因此有利地降低外部光源，例如日光或消防队或警察的示警灯(“蓝光”)的干扰作用。借助锁定放大器可以改进信噪比。

在本实用新型的另一优选实施方案中，用最佳滤波器法(匹配滤波器)改进光检测器的信噪比。在这种情况中，以特有的周期性重复的脉冲序列从激光投影仪中发出激光辐射。可以例如通过消波器或通过中断激光器的电压供应生成脉冲序列。离开复合玻璃板的发光辐射随后以相同的特有脉冲序列存在。分析光检测器的信号的特有脉冲序列的存在。因此，可以有利地将发光辐射区别于背景辐射。

光检测器可检测的波长范围优选适应于发光颜料的发光辐射的波长范围。这可例如通过在光检测器的活性表面前方的合适的光谱过滤器实现。因此有利地降低其它光源的干扰影响。如果反射或散射一部分激光辐射，一种这样的其它光源例如甚至可以是激光器。

光检测器还可包括透镜和/或其它光学、电子或机械组件。

激光投影仪包括至少一个激光器作为辐射源，和规定激光辐射的方向并因此规定在复合玻璃板上的照射位置的光学系统。

激光投影仪的光学系统包括至少一个镜子，其连接到可活动组件上。该可活动组件可包括例如至少一个压电元件。该可活动组件优选包括基于微型系统原理的组件(微电机械系统，MEMS)。镜子与可活动MEMS组件形成所谓的微镜装置(Mikrospiegelaktor)，更确切地，所谓的微型扫描仪。特定优点在于小尺寸、轻重量、小功率消耗和抗环境影响的稳固性。

借助可活动组件，该镜子可以以两个方向，优选两个互相垂直的方向，特别优选水平和垂直倾斜。该光学系统甚至可含有多个分别与一个可活动组件相连的镜子。例如，该光学系统可包括两个镜子，一个镜子能够水平倾斜，另一个镜子能够垂直倾斜。该光学系统还可包括其它机械、电子和/或光学组件，例如透镜。

镜子的排列确定激光辐射在复合玻璃板上的目标位置。如果激光辐射离开激光投影仪，该激光辐射照亮该激光辐射在复合玻璃板上的目标位置。

激光辐射在复合玻璃板上的目标位置在激光辐射可达的复合玻璃板区域内移动以生成图像。当激光辐射在复合玻璃板上的目标位置位于要生成图像的区域内时，激光辐射离开激光投影仪并到达复合玻璃板。当激光辐射在复合玻璃板上的目标位置不在要生成图像的区域内时，没有激光辐射离开激光投影仪。

在本实用新型的一个优选实施方案中，通过光栅扫描法生成复合玻璃板上的图像。激光辐射在复合玻璃板上的目标位置在激光辐射可达的至少一部分复合玻璃板区域上周期性地逐行移动。两个邻行之间的距离可以与激光束在复合玻璃板上的宽度相同。或者，两个邻行之间的距离可以小于或大于激光束在复合玻璃板上的宽度。光栅扫描法的特定优点在于激光辐射在要生成图像的区域中的均匀分布。因此，实现图像的均匀亮度。

在本实用新型的另一优选实施方案中，通过向量扫描法生成复合玻璃板上的图像。通过激光辐射在复合玻璃板上的目标位置的移动再现要生成的图像的形状。当图像具有单个相连区域(例如数字“0”)时，在激光辐射在要生成图像的区域内移动的全程中目标位置都定域在复合玻璃板上。因此，在激光辐射移动的全程中，激光辐射都离开激光投影仪。这有利地提供发光颜料的高激发速率和图像的高亮度。在具有互相分隔的多个区域(例如数字“10”)的图像的生成过程中，激光束在复合玻璃上的预期位置在激光移动的大部分期间局限于要生成图像的区域内。

也可以通过向量扫描法与光栅扫描法的组合生成图像。

该激光器优选是二极管激光器。该激光器优选发射波长为360纳米至420纳米的电磁辐射。合适 的市售二极管激光器是例如具有约405纳米的发射波长的二极管激光器。

在本实用新型的一个特别有利的实施方案中，该激光器发射波长为375纳米至400纳米，例如395纳米的电磁辐射。这从发射波长在可见光谱范围内的发光颜料的激发角度看是有利的。激光辐射的波长在这种情况中在电磁谱的UV-A范围中。特定优点在于在UV-A范围(315纳米至400纳米)中比在可见光范围(400纳米至780纳米)中更高的最大允许照射量。该较高的最大允许照射量来自辐射在眼中的不同作用机制。UV-A辐射作用于眼球晶状体；可见光辐射作用于视网膜。较高的最大允许照射量使得在相同照射强度下在UV-A范围中的最大允许照射期比在可见光范围中更长。例如，在可见光范围中在1x 10⁶W/m²照射强度下的最大允许照射期小于1x 10^-8s；在UV-A范围中大于1x 10^-3s。因此，有利地延长所需反应时间——在检测到激光投影仪与复合玻璃板之间的障碍物后必须在该时间内中断激光辐射。

激光投影仪还可包括多个激光器。各种激光器可具有相同的发射波长或不同的发射波长。

激光投影仪发出的激光辐射的功率优选为5mW至1000mW，特别优选50mW至600mW。这从生成足够明亮图像的角度看特别有利。

激光器发出的电磁辐射通常为线性偏振。借助线性偏振，电场的振荡方向恒定。电场的绝对值和符号周期性改变。优选振荡方向被称作偏振方向。线性偏振光可分解成具有相同频率和相同传播方向的两个组分，它们彼此垂直地以相等的振幅和同相振荡。这两个组分的强度比被称作偏振比。偏振比根据本实用新型优选为至少50:1，特别优选至少90:1。

在本实用新型的一个有利的实施方案中，该激光辐射相对于复合玻璃板的表面平行(p-)偏振或主要p-偏振。P-偏振是指激光辐射到达复合玻璃板时的偏振方向在入射面中。入射向量和激光辐射到达复合玻璃板的位置处该复合玻璃板的表面法线跨越入射面。P-偏振的激光辐射在复合玻璃板的表面处高度折射而非反射。这对减轻激光辐射在复合玻璃板上的反射而言特别有利，这种反射会使观看者分心或甚至遭受危险。此外，较大比例的激光辐射到达含有发光颜料的复合玻璃板中间层。这有利地提高发光颜料的激发速率。可通过激光器围绕由发射方向确定的轴旋转来调节偏振方向。或者，可以例如通过λ/2波片调节偏振方向。

为了实现高偏振比，激光投影仪还可包括一个或多个起偏振器，例如偏振滤光器。

线性偏振的激光辐射的反射度取决于激光辐射在复合玻璃板表面上的入射角。反射度是反射的辐射功率与入射的辐射功率的比率。入射角是入射向量与激光辐射到达复合玻璃板表面的位置处该复合玻璃板的表面法线之间的角度。当入射角等于所谓的布儒斯特角时，线性偏振的激光辐射的反射的降低特别显著。对于以布儒斯特角的光入射，对p-偏振辐射的反射度为0。优选根据本实用新型的在空气/玻璃界面上的布儒斯特角大致为57.2°。

在本实用新型的一个特别有利的实施方案中，在激光辐射可达的复合玻璃板的整个区域中，激光辐射到达复合玻璃板表面的入射角在20°至70°之间。反射度通常小于或等于0.04。入射角非常特别优选在38°至66°之间。反射度通常小于或等于0.02。这对避免复合玻璃板表面上的干扰反射特别有利。

在本实用新型的另一有利的实施方案中，在复合玻璃板的第一板的面向激光投影仪的表面上布置减反射涂层。因此，有利地减轻激光辐射在复合玻璃板上的反射并有利地提高发光颜料的激发速率。该减反射涂层优选包括含有二氧化硅的多孔层。特定优点在于减反射性质不依赖于激光辐射在复合玻璃板上的入射角。该多孔层可例如通过蚀刻法制造并例如公开在DE822714B中。或者，可以在溶胶-凝胶法中由胶态分散溶液施加该多孔层。例如在DE19918811A1和GB2424382A中公开了合适的方法。特别优选根据所用激光器的发射波长优化减反射性质，这可通过减反射涂层的层厚度的选择实现。当减反射涂层的层厚度为激光器的发射波长的1/4或激光器的发射波长的1/4的奇数倍数时，减反射性质最优。

在本实用新型的一个有利的实施方案中，在复合玻璃板上生成显示图像的装置进一步包括至少一个在中红外波长范围内敏感的光检测器，优选光电晶体管或光电二极管。该红外光检测器优选在4微米至10微米的波长范围内敏感。在这种波长范围中，该复合玻璃板优选具有极低或没有透射。适用于光电二极管的半导体材料是例如CdTe或GeAu化合物。安置和校准该红外光检测器以便检测优选至少从激光辐射可达的复合玻璃板区域离开复合玻璃板的红外辐射。特别优选地，检测仅来自激光辐射可达的复合玻璃板区域的红外辐射。为此，可通过结构元件，例如光圈影响该红外光检测器的方向性。

该红外光检测器优选检测离开复合玻璃板的热辐射。就结构可行性而言，优选在与来自激光投影仪的激光辐射发射位置尽可能最小的距离处安置该红外光检测器。

该红外光检测器优选与控制单元相连。在复合玻璃板前方移动的障碍物造成该红外光检测器检测到的红外辐射的突然变化。在检测到红外辐射突然变化的情况中，通过控制单元中断来自激光投影仪的激光辐射发射。特定优点在于进一步降低激光辐射对人类观看者的危害。特别地，在启动激光辐射前已可以检测到复合玻璃板前方的障碍物。

本实用新型的中间层含有至少一种发光颜料。发光颜料在本实用新型中含有有机和/或无机发色或发光化合物、离子、聚集体和/或分子。

当该中间层包括多个单层时，该发光颜料可包含在一个或多个所述单层中。甚至可以在该中间层的不同单层中含有不同的发光颜料。

该发光颜料优选具有350纳米至450纳米，特别优选390纳米至420纳米的局部激发最大值。在这一范围中获得良好结果。该发光颜料优选具有400纳米至800纳米，特别优选430纳米至500纳米的局部发射最大值。在这一范围中获得良好结果。

该发光颜料优选包括式：R₁-COO-Ph(OH)_x-COO-R₂的对苯二甲酸羟烷基酯，其中，R1、R2是具有12至15个C原子的烯丙基，Ph是苯基环，OH是键合到苯基环上的羟基，且x是7～8的整数。通用结构式是：

为了更详细地说明和更具说服力地支撑本实用新型的实用新型点，现列举一些实施例进行详细阐述。

实施例1～3和对比例1

以市场上可买到的厚度为3.0毫米的钠钙硅酸盐浮法玻璃为基片，经过切割、磨边、洗涤和烘干等工序后，进入磁控溅射镀膜线进行镀膜沉积，根据以下膜层设置在基片上沉积介质层和银层：

实施例1：玻璃基片/Si₃N₄ 30nm/TiO₂ 5nm/ZnO 8nm/Ag11.9nm/NiCrOx 3nm/ZnSnMgOx38nm/Si₃N₄ 5nm；

实施例2：玻璃基片/Si₃N₄ 23nm/ZnO7nm/Ag10nm/NiCrOx2nm/ZnO7nm/Si₃N₄ 63nm/ZnO7nm/Ag10nm/NiCrOx2nm/ZnO 8nm/ZnSnMgOx31nm/Si₃N₄ 4nm；

实施例3：玻璃基片/Si₃N₄ 22nm/ZnO7nm/Ag10nm/Zr1nm/ZnO7nm/Si₃N₄ 58nm/ZnO7nm/Ag10nm/Zr1nm/ZnO7nm/Si₃N₄ 62nm/ZnO7nm/Ag10nm/Zr1nm/ZnO9nm/ZnSnMgOx30nm/Si₃N₄ 4nm；

膜层沉积结束后，以市场上可买到的厚度为3.0毫米的钠钙硅酸盐浮法玻璃为配片，按照汽车玻璃高温成型工艺成型，再中间夹上一片0.76毫米厚度的无色PVB胶片，再在高压釜中高压合片，还经过其他处理例如附件安装后制成包括透明纳米膜的夹层玻璃。

对比例1为无镀膜的普通平板夹层玻璃，其结构为两片3.0毫米浮法玻璃之间夹上一层0.76毫米无色PVB胶片；除镀膜沉积外，其余工艺过程同上。

实施例1～3和对比例1的抬头显示装置中的投影光源为LED背光的TFT-LCD投影机，能够产生P偏振光，其中还包含多个反射镜，调节投影机位置和出射光的角度入射方向使观察者能够观察到的显示图像达到最清晰。在用对比例玻璃进行成像时，在投影机与玻璃之间附加一片树脂半波片使得偏振方向变为S偏振用于提高成像亮度，实施例1～3中保持P偏振光入射。实施例1～3和对比例1构成的抬头显示装置中将投影光源产生的偏振光以57度的布儒斯特角θ_B为入射，其他设置参数和显示图像质量均在表1中示出。

表1：实施例1～3构成的抬头显示装置及其显示图像质量

由表1中可知：实施例1～3构成的抬头显示装置能够消除重影现象，并且能够清晰显示图像。进一步地，P偏振光的入射角度可偏离57度(布儒斯特角θ_B)，例如实施例1中P偏振光入射角度可增大到约68度，其成像依然清晰，目视无重影；实施例2和实施例3的P偏振光入射角度可设置为62度，其成像依然清晰，目视无重影。

实施例4～6

以市场上可买到的厚度为3.0毫米的钠钙硅酸盐浮法玻璃为基片，经过切割、磨边、洗涤和烘干等工序后，与另一片市场上可买到的厚度为3.0毫米的钠钙硅酸盐浮法玻璃作为配片，按照汽车玻璃高温成型工艺成型。在合片之前，将包含单层银层透明纳米膜的高透型汽车聚酯(PET)贴膜布设在已成型的汽车前挡至少部分表面上；其中，实施例4将包含单层银层透明纳米膜的高透型汽车聚酯(PET)贴膜设置在内玻璃板21与中间膜片23之间或外玻璃板22与中间膜片23之间；实施例5那样，将包含单层银层透明纳米膜的高透型汽车聚酯(PET)贴膜设置在内玻璃板21上远离中间膜片23的表面211即第一表面211上；实施例6将包含单层银层透明纳米膜的高透型汽车聚酯(PET)膜片设置在两片PVB膜片23之间；然后，分别将上述设置有高透型汽车聚酯(PET)贴膜的玻璃经过后续工艺例如合片、附件安装等制成夹层玻璃产品。

实施例4～6的P偏振光源为LED背光的TFT-LCD投影光源，TFT-LCD投影光源可产生P偏振光。实施例4～6构成的抬头显示装置中将投影光源产生的P偏振光以57°的布儒斯特角θ_B入射，其中的透明纳米膜的种类、位置以及P偏振光的颜色和最终的显示图像质量均在表2中示出。

表2：实施例4～6构成的抬头显示装置及其显示图像质量

由表2中可知：实施例4～6构成的抬头显示装置能够消除重影现象，并且能够清晰显示图像。

本实用新型以上所列举的实施例均在描述抬头显示装置的结构组成，而如具体的膜层沉积工艺、 参数以及夹层玻璃制品的具体制作工艺和参数均未描述，可以理解的是这些未描述的部分皆为本领域普通技术人员所熟知，故未描述的部分不影响本实用新型所要保护的范围。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种抬头显示装置，安装于机动设备内，其具有辨识度为0.01mm的消重影效果，其特征在于：包括向所述机动设备的前挡风玻璃投射图像的投影光源，所述前挡风玻璃其中间设有一转换装置，

所述转换装置为三层结构，中间层为对P光和S光均具有较高的折射率，与中间层邻接靠近机动设备的第一层对P光具有较低的折射率，与中间层邻接远离机动设备的第二层对S光具有较低的折射率，

所述第一层和第二层和前挡风玻璃的折射率差不大于0.1，

图像的射束由所述投影光源经过在出光侧布置在所述投影光源上的偏振器线性偏振地通过光学成像单元被导向前挡风玻璃，并且由所述前挡风玻璃转向机动设备内观察者的方向，在光束的位于所述投影光源和所述前挡风玻璃之间的光程中布置有两个可反射的线性偏振器，所述两个线性偏振器的偏振方向相应于由所述成像装置所射出的光束的偏振方向，并且在由所述前挡风玻璃到所述投影光源的光程上对另一个偏振所发射的光线进行反射，其中第一线性偏振器设在第一层的远离中间层的一侧，第二线性偏振器设在第二层的远离中间层的一侧。

2.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于：所述中间层的折射率为2.0～2.5，所述第一层和第二层的折射率为1.65～1.85。

3.根据权利要求1或2所述的抬头显示装置，其特征在于：所述中间层厚为10～20nm，所述第一层和第二层厚为50～80nm，所述前挡风玻璃厚为8～40mm。

4.根据权利要求3所述的抬头显示装置，其特征在于：所述前挡风玻璃可以为两个相互平行的内玻璃板和外玻璃板。

5.根据权利要求1或2所述的抬头显示装置，其特征在于：在高折射率层/低折射率层的叠层结构中，高折射率层或低折射率层还包括多个子层。

6.根据权利要求1或2所述的抬头显示装置，其特征在于：所述投影光源可包括激光投影仪，其含有一个激光器和用于使激光器的辐射转向的光学系统，光检测器，其检测发光颜料的发光辐射，和控制单元，其电子连接光检测器和激光投影仪。

7.根据权利要求6所述的抬头显示装置，其特征在于：当光检测器没有检测到发光辐射时，控制单元中断来自激光投影仪的辐射的发射。

8.根据权利要求7所述的抬头显示装置，其特征在于：其中光检测器包括至少一个单像素光传感器。

9.根据权利要求7所述的抬头显示装置，其特征在于：发光颜料包括至少一种具有化学式R1-COO-Ph(OH)x-COO-R2的对苯二甲酸羟烷基酯，其中，R1、R2是具有12至15个C原子的烯丙基，Ph是苯基环，OH是键合到苯基环上的羟基，且x是7～8的整数。