ES2406205A2

ES2406205A2 - Frontal display system with ghost image suppression (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Info

Publication number: ES2406205A2
Application number: ES201131704A
Authority: ES
Inventors: Valerio Pruneri; Davide JANNER; Daniel INFANTE GOMEZ
Original assignee: AD TELECOM SL; Ad Telecom S L; Institucio Catalana de Recerca i Estudis Avancats ICREA; Institut de Ciencies Fotoniques ICFO
Current assignee: AD TELECOM SL; Ad Telecom S L; Institucio Catalana de Recerca i Estudis Avancats ICREA; Institut de Ciencies Fotoniques ICFO
Priority date: 2011-10-24
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2031-10-24
Also published as: ES2406205B1; ES2406205R1

Abstract

Front display system with phantom image suppression. Frontal display system comprising a diffuse image generator system (10), a window at least partially transparent (30) and a system (20) to increase the depth of the virtual image. The refractive indices of the external and internal interfaces of the window are such that the quotient between said indices is greater than or equal to 4 or less than or equal to 0.25. In this way spurious or ghost reflections are eliminated or minimized. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

Sistema de visualización frontal con supresión de imagen fantasma. Front display system with ghost image suppression.

FIELD OF THE INVENTION

La presente invención se refiere a un sistema de proyección, en particular a un sistema de visualización frontal. El sistema óptico propuesto se basa en crear una imagen virtual de una imagen difusa procedente de una fuente, por ejemplo un proyector mediante un elemento difusor que funciona en reflexión o transmisión. The present invention relates to a projection system, in particular a frontal display system. The proposed optical system is based on creating a virtual image of a diffuse image from a source, for example a projector by means of a diffuser element that works in reflection or transmission.

STATE OF THE TECHNIQUE

Los sistemas de visualización frontal (HUD por sus siglas en inglés) generan una imagen virtual de información de vehículo tal como velocidad de tránsito, direcciones de navegación o cualquier otro indicador que deba controlar el operario de un vehículo. La expresión “frontal” indica que no es necesario que el operario desvíe la mirada hacia un tablero de mandos para ver la información, es decir, el operario mantiene la “vista en el itinerario”. Por tanto, el sistema es una comodidad añadida que también aumenta el nivel de seguridad con el que el usuario puede operar el vehículo. The front display systems (HUD) generate a virtual image of vehicle information such as traffic speed, navigation directions or any other indicator that a vehicle operator should control. The expression "frontal" indicates that it is not necessary for the operator to look away at a dashboard to see the information, that is, the operator maintains the "view on the itinerary". Therefore, the system is an added convenience that also increases the level of safety with which the user can operate the vehicle.

En la actualidad, diversos problemas afectan a los sistemas de visualización frontal (HUD) disponibles. En la mayor parte de sistemas HUD, el espacio de visualización del usuario del vehículo está limitado a un área estrecha de operación, aproximadamente del tamaño de la cara del usuario. En estas condiciones, el usuario no puede moverse libremente dentro del vehículo mientras ve la información que se le proporciona. Currently, various problems affect the available front display systems (HUD). In most HUD systems, the vehicle's user viewing space is limited to a narrow area of operation, approximately the size of the user's face. Under these conditions, the user cannot move freely inside the vehicle while viewing the information provided.

Por ejemplo, Microvision Inc. propuso un sistema usando un escáner láser como fuente de imágenes y un sistema óptico bastante complejo para procesar la imagen que iba a proyectarse en los ojos del usuario (documento US 2007/0103747). Tal sistema da como resultado una imagen virtual que parece flotar delante del usuario, de modo que no es necesario volver a enfocar los ojos. Sin embargo, la visualización se representa directamente en la retina del observador, y esto puede provocar molestias además de necesitar un posicionamiento exacto de la cabeza del usuario. For example, Microvision Inc. proposed a system using a laser scanner as an image source and a fairly complex optical system to process the image to be projected in the user's eyes (US 2007/0103747). Such a system results in a virtual image that seems to float in front of the user, so it is not necessary to refocus the eyes. However, the visualization is represented directly on the observer's retina, and this can cause discomfort in addition to needing an exact positioning of the user's head.

Algunos sistemas también requieren luz polarizada, lo que también aumenta el coste de todo el sistema y reduce su eficacia. Por ejemplo, la patente US 7,203,005 B2 de Jiang et al. describe un sistema HUD que incluye un dispositivo de proyección de imágenes polarizadas, un difusor de transmisión de conservación de la polarización y un elemento reflector de polarización como espejo sin bloqueo (o combinador). El difusor de transmisión de conservación de la polarización se usa como pantalla de retroproyección de imágenes reales a nivel del tablero de mandos. Como éste es un sistema de retroproyección, la flexibilidad de montaje está limitada a una posición. Además, la necesidad de una luz polarizada aumenta el coste de todo el sistema, puesto que los elementos ópticos requieren tratamientos especiales para aumentar la eficacia de transmisión y reflexión. La imagen real en el plano del tablero de mandos se refleja hacia el usuario por medio de un reflector polarizado selectivo de longitud de onda (o combinador) colocado en el parabrisas. El dispositivo de proyección de imágenes polarizadas es un escáner láser con luz de banda estrecha y altamente polarizada. Debido a la selectividad de la longitud de onda y la propiedad de polarización del reflector, también se transmite el 50% de la luz ambiente (una componente de polarización) más toda la luz de la polarización opuesta que está fuera de las bandas de reflexión, pero sin ser transparente y uniforme como el resto del parabrisas. Some systems also require polarized light, which also increases the cost of the entire system and reduces its efficiency. For example, US Patent 7,203,005 B2 of Jiang et al. It describes a HUD system that includes a polarized image projection device, a polarization conservation transmission diffuser and a polarization reflector element such as a mirror without blocking (or combiner). The polarization conservation transmission diffuser is used as the rear projection screen of real images at the control panel level. As this is a rear projection system, the mounting flexibility is limited to one position. In addition, the need for a polarized light increases the cost of the entire system, since the optical elements require special treatments to increase the efficiency of transmission and reflection. The actual image on the dashboard plane is reflected towards the user by means of a selective polarized wavelength reflector (or combiner) placed on the windshield. The polarized image projection device is a laser scanner with narrow-band and highly polarized light. Due to the selectivity of the wavelength and the polarization property of the reflector, 50% of the ambient light (a polarization component) plus all the light of the opposite polarization that is outside the reflection bands is also transmitted, but without being transparent and uniform like the rest of the windshield.

Otros sistemas que incluyen un tratamiento del parabrisas son los HUD basados en hologramas. Tolstik et al. han desarrollado un HUD basado en polimetilmetacrilato con fenantrenoquinona, o dicho de otro modo, hologramas de red de volumen (Tolstik et al., “PMMA-PQ Photopolymers for Head-Up-Displays” IEEE Photonics Technology Letters, vol. 21, n,º. 12, 15 de junio, 2009). En su sistema, la red holográfica, que funciona como combinador, está ubicada entre las placas de vidrio de parabrisas y debe ser estable hasta temperaturas de 140º definidas por el proceso de fabricación de los parabrisas. Tales sistemas proporcionan una reflexión muy alta a la longitud de onda específica de la fuente y todas las demás longitudes de onda tendrán una transmisión máxima a través del vidrio (Chao et al., “Diffraction properties of windshield laminated photopolymer holograms”, J Opt 29 (1998) 95-103). Así, el mundo exterior se verá a través del combinador con una transmitancia de normalmente el 70%, aunque la eliminación de la banda de visualización específica puede provocar un ligero cambio del color, por ejemplo, si se elimina un intervalo verde entonces puede aparecer un ligero tono rosa. Además, en tales sistemas, la imagen se genera en el parabrisas, siendo una imagen real, y se requiere volver a enfocar los ojos del usuario. En resumen, tales sistemas requieren un tratamiento del parabrisas que aumenta el coste de todo el sistema y afecta a su transparencia. Other systems that include a windshield treatment are HUDs based on holograms. Tolstik et al. have developed a HUD based on polymethylmethacrylate with phenanthrenoquinone, or in other words, volume network holograms (Tolstik et al., "PMMA-PQ Photopolymers for Head-Up-Displays" IEEE Photonics Technology Letters, vol. 21, n, 12, June 15, 2009). In its system, the holographic network, which functions as a combiner, is located between the windshield glass plates and must be stable up to 140º temperatures defined by the windshield manufacturing process. Such systems provide a very high reflection at the specific wavelength of the source and all other wavelengths will have a maximum transmission through the glass (Chao et al., "Diffraction properties of windshield laminated photopolymer holograms", J Opt 29 (1998) 95-103). Thus, the outside world will be seen through the combiner with a transmittance of normally 70%, although the removal of the specific display band can cause a slight color change, for example, if a green interval is removed then a slight pink tone. In addition, in such systems, the image is generated on the windshield, being a real image, and it is required to refocus the user's eyes. In summary, such systems require a windshield treatment that increases the cost of the entire system and affects its transparency.

Recientemente ha aparecido una nueva tecnología que se basa en recubrimientos del parabrisas. General Motors ha desarrollado un parabrisas recubierto con fósforos transparentes, que escaneados por un láser UV emiten en el espectro visible, convirtiéndose así en la base de un sistema de visualización frontal de parabrisas completo. De manera similar, Superimaging Inc. ha creado MediaGlass©, una película recubierta con fósforo transparente que puede adherirse a grandes extensiones de vidrio. Un tipo de MediaGlass© es una película de dos colores que brilla con un color azul bajo luz de 405 nm y rojo bajo luz de 365 a 375 nm; otro tipo emite luz blanca cuando se excita con luz de 405 nm. En ambos casos, la imagen se crea en el parabrisas, de modo que el usuario ve una imagen real en el parabrisas y se requiere volver a enfocar los ojos, un efecto que puede resultar incómodo y peligroso para la conducción. Recently a new technology that is based on windshield coatings has appeared. General Motors has developed a windshield coated with transparent matches, which scanned by a UV laser emit in the visible spectrum, thus becoming the basis of a complete windshield frontal display system. Similarly, Superimaging Inc. has created MediaGlass ©, a film coated with transparent phosphorus that can adhere to large tracts of glass. One type of MediaGlass © is a two-color film that shines with a blue color under 405 nm light and red under 365 to 375 nm light; Another type emits white light when excited with 405 nm light. In both cases, the image is created on the windshield, so that the user sees a real image on the windshield and it is required to refocus the eyes, an effect that can be uncomfortable and dangerous for driving.

Un sistema de HUD preferido por su simplicidad en el diseño es el descrito en el documento US 7990620, de Hung et al. Éste incluye un dispositivo para la proyección de imágenes, una unidad difusora, ambos instalados sobre el salpicadero del vehículo, y un medio de demostración transparente, que se trata del parabrisas. El dispositivo generador de imágenes, que puede estar basado en una fuente láser, proyecta una imagen real sobre la unidad difusora y éste a su vez refleja la imagen hacia el medio de demostración. El usuario visualiza de esta manera una imagen virtual a una distancia que coincide con la separación entre el parabrisas (o medio de demostración) y la unidad difusora. A preferred HUD system for its simplicity in design is that described in US 7990620, by Hung et al. This includes a device for imaging, a diffuser unit, both installed on the dashboard of the vehicle, and a transparent demonstration medium, which is the windshield. The image generating device, which may be based on a laser source, projects a real image onto the diffuser unit and this in turn reflects the image towards the demonstration medium. The user thus visualizes a virtual image at a distance that coincides with the separation between the windshield (or demonstration medium) and the diffuser unit.

Este sistema presenta el inconveniente de la formación de una doble imagen o imagen “fantasma” en el parabrisas. Debe conseguirse la supresión de imágenes fantasma con el fin de obtener una buena calidad de la imagen para aplicaciones HUD. This system has the disadvantage of forming a double image or "phantom" image on the windshield. Suppression of phantom images must be achieved in order to obtain good image quality for HUD applications.

SUMMARY OF THE INVENTION

La presente invención se refiere a un sistema que soluciona los problemas anteriores, proporcionando mayor contraste y brillo y para el cual el usuario no tiene que reenfocar la vista y además consigue suprimir o minimizar la imagen fantasma. Para ello, la invención consiste en un sistema de visualización frontal que comprende un sistema generador de imágenes difusas, una ventana al menos parcialmente reflectante y un sistema óptico para alejar el plano focal de la imagen virtual. Para mejorar el brillo (lo que a su vez mejora el contraste) y suprimir imágenes residuales no deseadas, la ventana al menos parcialmente reflectante se trata con un recubrimiento en cualquiera de sus interfaces donde el conciente entre los índices de refracción del interfaz interno y el externo de la ventana Rint/Rext es superior o igual a 4 o bien inferior o igual a 0,25. Dicho sistema generador de imágenes comprende un elemento difusor colocado entre el sistema óptico para distanciar la imagen virtual y la fuente de luz en una posición tal que la luz incidente puede difundirse por dicho elemento difusor hacia el sistema óptico y a continuación reflejarse en la ventana al menos parcialmente reflectante hacia un observador. El elemento difusor está configurado para funcionar como transmisor o bien como reflector. Cuando este elemento adopta la última configuración, éste puede comprender un material reflectante con una capa de superficie rugosa del mismo material, por ejemplo, una capa de vidrio de un espesor entre 1 micrómetro y 10 milímetros y una capa de superficie rugosa con una rugosidad desde 0.01 hasta 100 micrómetros. Un grosor excesivo de la capa transparente puede comportar la aparición de imágenes dobles previamente a la reflexión sobre la ventana al menos parcialmente reflectante, mientras que una excesiva rugosidad puede generar una imagen borrosa e inservible. La fuente de luz del sistema generador de imágenes difusas es preferiblemente, en el caso de que el difusor funcione en modo reflexión, un LED (Light Emitting Diode), un grupo de LEDs o un láser. El difusor no depende necesariamente de la polarización, es decir, se difunde toda la luz. Gracias a este elemento se aumenta la potencia de luz difundida desde la imagen, es decir, se reduce la atenuación de dicha imagen, de modo que se mejora el contraste. El sistema óptico entre el sistema generador de imágenes difusas y la ventana al menos parcialmente reflectante aumenta la profundidad de la imagen virtual que percibe el observador, alejándola, y de esta manera se evita que éste tenga que reenfocar los ojos. Este efecto se puede conseguir mediante la prolongación del camino óptico recorrido por la imagen o bien por medio de la modificación de la ubicación del plano focal de ésta. El sistema generador de imágenes difusas puede comprender adicionalmente elementos ópticos de conformación del haz situados en el camino óptico entre la fuente de luz y el elemento difusor. El recubrimiento puede comprender una capa ultra fina y altamente reflectante de metal depositada por pulverización catódica, o ser una capa ultra fina depositada sobre una película flexible adherente aplicada sobre la ventana. Alternativamente, al menos uno de los interfaces de la ventanaestá al menos parcialmente cubierto con un recubrimiento al menos en parte antirreflectante. Éste puede comprender una lámina multicapa al menos en parte antirreflectante adherida a la ventana, una lámina con nano-partículas o una capa nano-estructurada con poros de aire aplicada directamente o adherida a la ventana. The present invention relates to a system that solves the above problems, providing greater contrast and brightness and for which the user does not have to refocus the view and also manages to suppress or minimize the phantom image. For this, the invention consists of a frontal display system comprising a diffuse image generating system, an at least partially reflective window and an optical system to move the focal plane away from the virtual image. To improve brightness (which in turn improves contrast) and suppress unwanted residual images, the at least partially reflective window is treated with a coating on any of its interfaces where the conscious between the refractive indices of the internal interface and the external to the Rint / Rext window is greater than or equal to 4 or less than or equal to 0.25. Said image generating system comprises a diffuser element placed between the optical system to distance the virtual image and the light source in a position such that the incident light can be diffused by said diffuser element towards the optical system and then reflected in the window at least partially reflective towards an observer. The diffuser element is configured to function as a transmitter or as a reflector. When this element adopts the last configuration, it can comprise a reflective material with a rough surface layer of the same material, for example, a glass layer of a thickness between 1 micrometer and 10 millimeters and a rough surface layer with a roughness from 0.01 to 100 micrometers. Excessive thickness of the transparent layer may lead to the appearance of double images prior to reflection on the at least partially reflective window, while excessive roughness can generate a blurred and unusable image. The light source of the diffuse image generating system is preferably, in the case that the diffuser operates in reflection mode, an LED (Light Emitting Diode), a group of LEDs or a laser. The diffuser does not necessarily depend on polarization, that is, all the light is diffused. Thanks to this element, the power of light diffused from the image is increased, that is, the attenuation of said image is reduced, so that the contrast is improved. The optical system between the diffuse image generating system and the at least partially reflective window increases the depth of the virtual image that the observer perceives, moving it away, and thus preventing it from having to refocus the eyes. This effect can be achieved by prolonging the optical path traveled by the image or by modifying the location of the focal plane of the image. The diffuse image generating system may additionally comprise optical beam shaping elements located in the optical path between the light source and the diffuser element. The coating may comprise an ultra-thin and highly reflective layer of metal deposited by sputtering, or be an ultra-thin layer deposited on a flexible adherent film applied to the window. Alternatively, at least one of the window interfaces is at least partially covered with a coating at least partly anti-reflective. This may comprise a multilayer sheet at least partly anti-reflective adhered to the window, a sheet with nano-particles or a nano-structured layer with air pores applied directly or adhered to the window.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Para completar la descripción y con el fin de proporcionar un mejor entendimiento de la invención, se proporciona un conjunto de dibujos. Dichos dibujos ilustran una realización preferida de la invención, que no debe interpretarse como limitativa del alcance de la invención, sino sólo como un ejemplo de cómo puede realizarse la invención. Los dibujos comprenden las siguientes figuras: To complete the description and in order to provide a better understanding of the invention, a set of drawings is provided. Such drawings illustrate a preferred embodiment of the invention, which should not be construed as limiting the scope of the invention, but only as an example of how the invention can be realized. The drawings comprise the following figures:

La figura 1-a es una representación esquemática de una realización del HUD de la presente invención, en la que el elemento difusor funciona en modo transmisor. Figure 1-a is a schematic representation of an embodiment of the HUD of the present invention, in which the diffuser element operates in transmitter mode.

La figura 1-b es una representación esquemática de una realización del HUD de la presente invención, en la que el elemento difusor funciona en modo reflector. Figure 1-b is a schematic representation of an embodiment of the HUD of the present invention, in which the diffuser element operates in reflector mode.

La figura 2 es una sección del elemento difusor del sistema generador de imágenes, construido para funcionar en reflexión. Figure 2 is a section of the diffuser element of the image generating system, constructed to function in reflection.

La figura 3-a es un esquema representativo del sistema preferido utilizado para aumentar la profundidad de la imagen virtual mediante la prolongación del camino óptico. Figure 3-a is a representative scheme of the preferred system used to increase the depth of the virtual image by prolonging the optical path.

La figura 3-b es un esquema representativo del sistema preferido utilizado para aumentar la profundidad de la imagen virtual mediante la modificación de la ubicación de su plano focal. Figure 3-b is a representative scheme of the preferred system used to increase the depth of the virtual image by modifying the location of its focal plane.

La figura 4-a es un esquema representativo de las intensidades de los rayos ópticos reflejados y transmitidos sobre un parabrisas convencional. Figure 4-a is a representative scheme of the intensities of the optical rays reflected and transmitted on a conventional windshield.

La figura 4-b es un esquema representativo de las intensidades de los rayos ópticos reflejados y transmitidos sobre un parabrisas que ha recibido un tratamiento de mejora de la reflectividad en su cara interna. Figure 4-b is a representative scheme of the intensities of the optical rays reflected and transmitted on a windshield that has received a reflective improvement treatment on its inner face.

La figura 4-c es un esquema representativo de las intensidades de los rayos ópticos reflejados y transmitidos sobre un parabrisas que ha recibido un tratamiento antirreflectante en su cara interna. Figure 4-c is a representative scheme of the intensities of the optical rays reflected and transmitted on a windshield that has received an anti-reflective treatment on its inner face.

La figura 5-a es la sección transversal de la señal enviada al parabrisas (entrada) y la señal reflejada por el parabrisas (salida). Figure 5-a is the cross section of the signal sent to the windshield (input) and the signal reflected by the windshield (output).

La figura 5-b es la sección transversal de la señal enviada al parabrisas (entrada) y la señal reflejada por el parabrisas (salida) cuando se ha aplicado un procesamiento de función gaussiana a la señal de entrada. Figure 5-b is the cross section of the signal sent to the windshield (input) and the signal reflected by the windshield (output) when a Gaussian function processing has been applied to the input signal.

La figura 6 es una gráfica que relaciona el porcentaje de reflectividad con la longitud de onda para distintos grosores y materiales de la capa ultra fina de metal. Figure 6 is a graph that relates the percentage of reflectivity to the wavelength for different thicknesses and materials of the ultra thin metal layer.

DESCRIPTION OF THE INVENTION

Con referencia a las figuras 1-a y 1-b, un sistema HUD incluye tres componentes: un sistema generador de imágenes difusas 10, un sistema para alejar el plano focal de la imagen 20 y una ventana parcialmente reflectante 30, como el parabrisas o la luna de un vehículo o avión o el visor del casco de un piloto. El observador ve generalmente la pantalla en un plano de imagen virtual 40. With reference to Figures 1-a and 1-b, a HUD system includes three components: a fuzzy image generating system 10, a system for moving the focal plane away from the image 20 and a partially reflective window 30, such as the windshield or moon of a vehicle or plane or the visor of a pilot's helmet. The observer generally sees the screen in a virtual image plane 40.

El sistema generador de imágenes difusas 10 comprende un elemento difusor 12 que se encarga de difundir las imágenes hacia la ventana 30. La fuente de luz 11 del sistema generador de imágenes difusas 10 proyecta una imagen real en el elemento difusor 12. Dado que en las aplicaciones HUD típicas la imagen de información se superpone a un fondo brillante y se requiere una imagen muy brillante para poder leer la información, realizaciones preferidas para la fuente de luz 11 incluyen fuentes láser, en particular fuentes de diodos láser brillantes. La imagen se forma en la pantalla mediante mecanismos de escaneo bien conocidos. Sin embargo, la iluminación LED también puede usarse para crear la imagen que va a visualizarse, donde la iluminación se basa en el uso de tres LED (rojo, verde y azul) y la imagen se crea usando, por ejemplo, disposiciones de microespejos o cristal líquido en paneles de silicio (LCoS). Esta distribución permite flexibilidad cuando se montan tales sistemas en vehículos en los que el espacio disponible es pequeño. The diffuse image generating system 10 comprises a diffuser element 12 which is responsible for diffusing the images towards the window 30. The light source 11 of the diffuse image generating system 10 projects a real image on the diffuser element 12. Since in the Typical HUD applications the information image is superimposed on a bright background and a very bright image is required to be able to read the information, preferred embodiments for the light source 11 include laser sources, in particular bright laser diode sources. The image is formed on the screen by well-known scanning mechanisms. However, LED lighting can also be used to create the image to be displayed, where the lighting is based on the use of three LEDs (red, green and blue) and the image is created using, for example, micro-mirror arrangements or liquid crystal in silicon panels (LCoS). This distribution allows flexibility when such systems are mounted on vehicles in which the available space is small.

Una posible realización el sistema generador de imágenes difusas 10 comprende una fuente de luz 11 basada en una pantalla TFT-LED de alto brillo, con un elemento difusor funcionando en transmisión 12a situado sobre ésta, tal como ilustra la figura 1-a. One possible embodiment of the diffuse image generating system 10 comprises a light source 11 based on a high-brightness TFT-LED screen, with a diffuser element operating in transmission 12a located thereon, as illustrated in Figure 1-a.

La figura 1-b muestra de igual forma una realización preferida del sistema 10, pero ésta comprende un elemento difusor 12b que funciona en reflexión. El reflector difusor 12b refleja toda la luz incidente independientemente de su polarización, es decir, no es necesariamente un difusor de polarización. Además, el ángulo del último elemento del sistema de visualización frontal antes del parabrisas 30 no es fijo, ya se trate del reflector difusor 12b o de un elemento óptico, de modo que el observador puede adaptar el sistema a la altura óptima. Figure 1-b also shows a preferred embodiment of the system 10, but this comprises a diffuser element 12b that functions in reflection. The diffuser reflector 12b reflects all incident light regardless of its polarization, that is, it is not necessarily a polarization diffuser. In addition, the angle of the last element of the front display system before the windshield 30 is not fixed, whether it is the diffuser reflector 12b or an optical element, so that the observer can adapt the system to the optimum height.

El elemento difusor 12 difunde y transmite o refleja (dependiendo de la configuración) la imagen procedente de la fuente de luz 11 con un ángulo sólido variable. Este ángulo sólido, en los sistemas HUD, también puede denominarse “caja visual” o “espacio de visualización”, compensa la posición esperada del ojo de la mayor parte de los observadores incluyendo la inclinación y el giro de la cabeza. The diffuser element 12 diffuses and transmits or reflects (depending on the configuration) the image from the light source 11 with a variable solid angle. This solid angle, in HUD systems, can also be referred to as "visual box" or "viewing space", compensates for the expected position of the eye of most observers, including tilt and turn of the head.

Por tanto, se crea una imagen real en el elemento difusor 12 que a continuación se transmite o refleja y se difunde. Finalmente, el sistema que amplía la profundidad de la imagen transmite ésta hacia el parabrisas 30, que refleja la luz difundida y crea una imagen virtual 40 que el observador puede ver con un determinado ángulo sólido. Therefore, a real image is created in the diffuser element 12 which is then transmitted or reflected and diffused. Finally, the system that enlarges the depth of the image transmits it to the windshield 30, which reflects the diffused light and creates a virtual image 40 that the observer can see at a certain solid angle.

El sistema extensor del camino óptico de la imagen 20 se incorpora entre el elemento difusor 12 y el parabrisas The optical path extender system of the image 20 is incorporated between the diffuser element 12 and the windshield

30. Basado en un conjunto de espejos u otros elementos ópticos, su misión es conseguir que la imagen virtual sea percibida por el observador sin necesidad de reenfoque de sus ojos. La realización descrita puede incluir además elementos ópticos 13 de nueva conformación del haz (imagen) por ejemplo lentes y cualquier otro elemento óptico, en cualquier lugar en el camino óptico, preferiblemente entre la fuente de luz 11 y el elemento difusor 12 del sistema generador de imágenes difusas 10, para aumentar o disminuir el tamaño de la imagen. 30. Based on a set of mirrors or other optical elements, its mission is to ensure that the virtual image is perceived by the observer without the need to refocus their eyes. The described embodiment may further include optical elements 13 of the new beam conformation (image) for example lenses and any other optical element, anywhere in the optical path, preferably between the light source 11 and the diffuser element 12 of the generator system. diffuse images 10, to increase or decrease the size of the image.

En la figura 2, se muestra una sección del elemento difusor en su configuración para el funcionamiento en reflexión. El reflector difusor 12b comprende la superficie difusora 121 en una de sus caras y un espejo 122 en la cara opuesta. El reflector difusor puede obtenerse también a partir de la superficie reflectante (espejo) de material parcial o totalmente transparente (por ejemplo vidrio) haciendo rugosa una capa superior. In Figure 2, a section of the diffuser element is shown in its configuration for operation in reflection. The diffuser reflector 12b comprises the diffuser surface 121 on one of its faces and a mirror 122 on the opposite face. The diffuser reflector can also be obtained from the reflective surface (mirror) of partially or totally transparent material (for example glass) making a top layer rough.

El espejo puede fabricarse con técnicas convencionales tales como por ejemplo evaporación o bombardeo catódico de metales (Au, Ag, Al etc.) con espesores superiores a 10 nanómetros (normalmente 100 nm). Para proteger la capa reflectante, cuando por ejemplo ésta se puede oxidar, otro recubrimiento de un metal más resistente a la oxidación (Ni, NiCr, etc.) con un espesor de 1 a 5 nm se puede aplicar encima de la capa reflectante. The mirror can be manufactured with conventional techniques such as for example evaporation or cathodic bombardment of metals (Au, Ag, Al etc.) with thicknesses greater than 10 nanometers (usually 100 nm). To protect the reflective layer, when for example it can be oxidized, another coating of a metal more resistant to oxidation (Ni, NiCr, etc.) with a thickness of 1 to 5 nm can be applied on top of the reflective layer.

El reflector difusor puede consistir en un material (por ejemplo vidrio) con un espesor que oscile entre 1 micrómetro y 10 milímetros (preferentemente 1 mm), que se trata de modo que se produce una rugosidad de superficie con el fin de usarla como reflector difusor. Algunas técnicas para fabricar tales dispositivos incluyen pero no se limitan a: esmerilado/pulido mecánico, tratamiento químico con agentes corrosivos y tratamiento térmico en atmósfera de gases reactivos. La rugosidad obtenida con el fin de obtener un efecto de difusión óptima oscila desde 0.1 hasta 100 micrómetros (normalmente 5 micrómetros) dependiendo de la aplicación final. The diffuser reflector may consist of a material (for example glass) with a thickness ranging from 1 micrometer to 10 millimeters (preferably 1 mm), which is treated so that a surface roughness occurs in order to use it as a diffuser reflector . Some techniques for manufacturing such devices include but are not limited to: mechanical grinding / polishing, chemical treatment with corrosive agents and heat treatment in the atmosphere of reactive gases. The roughness obtained in order to obtain an optimal diffusion effect ranges from 0.1 to 100 micrometers (usually 5 micrometers) depending on the final application.

La fabricación del dispositivo puede adaptarse fácilmente a tamaños de sustrato de algunos centímetros por algunos centímetros (normalmente, 7,5 cm por 7,5 cm), no limitados estrictamente por la tecnología del estado de la técnica. The manufacture of the device can be easily adapted to substrate sizes of a few centimeters by a few centimeters (usually 7.5 cm by 7.5 cm), not strictly limited by state-of-the-art technology.

En una realización preferida de la presente invención, el espejo difusor se puede fabricar mediante la adhesión de una lámina reflectante especular sobre un sustrato de soporte y de una lámina con efecto de grabado al ácido sobre esta última. De tal manera se consigue reducir significativamente el coste de fabricación de dicho componente. In a preferred embodiment of the present invention, the diffuser mirror can be manufactured by adhering a specular reflective sheet on a support substrate and an acid etching sheet on the latter. In this way, the manufacturing cost of said component is significantly reduced.

El uso de un elemento reflectante difusor da como resultado un HUD muy brillante para usos que incluyen aplicaciones automotrices, aeroespaciales u otras en las que se usan sistemas HUD, o en los que se requiere la proyección de imágenes a través de una ventana transparente o parcialmente transparente. Esta característica permite cumplir con los requisitos estándar de la reglamentación de parabrisas para vehículos a motor y aplicaciones similares. The use of a diffusing reflective element results in a very bright HUD for uses that include automotive, aerospace or other applications in which HUD systems are used, or in which image projection is required through a transparent window or partially transparent. This feature allows you to meet the standard requirements of windshield regulations for motor vehicles and similar applications.

El difusor reflectante se usa como pantalla de proyección de imágenes reales a nivel del tablero de mandos. La imagen real en el plano del tablero de mandos se refleja hacia el usuario por el parabrisas en el caso de un sistema HUD. El uso de un reflector difusor permite flexibilidad cuando se monta en vehículos en los que el espacio disponible es reducido. Como la imagen que ve el operario se crea en el reflector difusor, el sistema no precisa alineaciones complicadas ni dispositivos de proyección sin enfoque. Otra ventaja del sistema propuesto es que no requiere estrictamente iluminación láser como muchos otros sistemas, de modo que puede reducirse significativamente el coste de todo el dispositivo. Además, un difusor reflectante de este tipo puede adaptarse para compensar la forma curvada del parabrisas, con el fin de evitar distorsiones o deformaciones de la imagen que va a visualizarse. Puede además obtenerse una reducción del tamaño de todo el sistema de modo que los sistemas de visualización frontal en vehículos pueden integrarse con costes globales reducidos. The reflective diffuser is used as a projection screen of real images at the dashboard level. The actual image on the dashboard plane is reflected towards the user by the windshield in the case of a HUD system. The use of a diffuser reflector allows flexibility when mounted on vehicles in which the available space is reduced. As the image that the operator sees is created in the diffuser reflector, the system does not require complicated alignments or projection devices without focus. Another advantage of the proposed system is that it does not strictly require laser lighting like many other systems, so that the cost of the entire device can be significantly reduced. In addition, such a reflective diffuser can be adapted to compensate for the curved shape of the windshield, in order to avoid distortions or deformations of the image to be displayed. A reduction in the size of the entire system can also be obtained so that the frontal display systems in vehicles can be integrated with reduced overall costs.

La imagen virtual 40 proporcionada por los sistemas HUD debe ser lo suficientemente profunda o lejana para evitar la acomodación visual del usuario. Para conseguir tal efecto se puede optar por aumentar el trayecto recorrido por la imagen o bien modificar la ubicación del plano focal de la imagen. The virtual image 40 provided by the HUD systems must be deep or far enough to avoid visual user accommodation. To achieve this effect, you can choose to increase the path traveled by the image or modify the location of the focal plane of the image.

El sistema óptico 20, descrito a modo de ejemplo en la figura 3-a, consiste en una disposición de espejos reflectores de luz visible colocados de tal forma que se producen múltiples reflexiones antes de que la imagen sea proyectada sobre el parabrisas. El objetivo de esta configuración es prolongar la longitud del camino óptico recorrido por la imagen real, que comprende el espacio atravesado desde que se forma dicha imagen en el elemento difusor hasta que se refleja en el parabrisas. Con este fin se pueden utilizar espejos con superficie plana 21 o asférica 22, que reflejen en cualquiera de las direcciones, por una o ambas caras. Se define el parámetro V como el volumen total del sistema HUD y L como longitud del camino óptico recorrido por la proyección de la imagen real. La relación de estas dos variables (L/V) se establece como factor de calidad del sistema óptico 20. El tamaño de los espejos coincide originalmente con el de la imagen real, pero teniendo en cuenta que éstos se pueden reducir en proporción a la distancia recorrida por la imagen, es posible mejorar dicho factor de calidad. The optical system 20, described by way of example in Figure 3-a, consists of an arrangement of reflecting mirrors of visible light positioned in such a way that multiple reflections occur before the image is projected onto the windshield. The purpose of this configuration is to extend the length of the optical path traveled by the real image, which comprises the space crossed from the moment said image is formed in the diffuser element until it is reflected in the windshield. For this purpose, mirrors with flat or aspherical surface 21, which reflect in either direction, can be used on one or both sides. Parameter V is defined as the total volume of the HUD system and L as the length of the optical path traveled by the projection of the real image. The relationship of these two variables (L / V) is established as a quality factor of the optical system 20. The size of the mirrors originally coincides with that of the real image, but taking into account that they can be reduced in proportion to the distance covered by the image, it is possible to improve this quality factor.

El incremento en el camino óptico se traduce sencillamente como una imagen formada a una distancia mayor. El usuario del HUD que mantiene su visión fija en el trayecto, observando a través del parabrisas del vehículo, percibe una imagen virtual superpuesta totalmente nítida sin necesidad de acomodar su visión. The increase in the optical path is simply translated as an image formed at a greater distance. The user of the HUD who keeps his vision fixed on the road, observing through the windshield of the vehicle, perceives a virtual image superimposed completely clear without needing to accommodate his vision.

La figura 3-b muestra un esquema alternativo del sistema óptico 20 que consigue el mismo efecto. Sin embargo éste está basado en una combinación de lentes, dispuestas de tal forma que la imagen final tiene su plano focal a una distancia infinita. El sistema está compuesto por una primera lente de relé (23, también denominada objetivo) y una segunda lente ocular 24. Por motivo de claridad dichas lentes están representadas en la figura 3-b, pero podría tratarse de grupos de lentes o lentes compuestas. Los expertos en el arte serán capaces de decidir el número de elementos que componen cada grupo de lentes, mediante el uso de un programa informático de diseño óptico apropiado, así como emplear cualquier combinación de superficies asféricas o lentes de gradiente de índice. Al mismo tiempo se pueden disponer espejos con superficie asférica o plana para sustituir las lentes y reducir el tamaño del módulo. La figura 3-b muestra un ejemplo esquemático de la realización del sistema para aumentar la profundidad de la imagen y por lo tanto las distancias y dimensiones de los componentes mostrados pueden variar respecto a las reales. El diseño del sistema óptico aquí propuesto no corrige distorsiones ni aberraciones que se pudieran producir sobre la imagen a lo largo de su recorrido. No obstante, la inclusión de elementos ópticos para la corrección de dichos efectos es totalmente compatible con el sistema. Figure 3-b shows an alternative scheme of the optical system 20 that achieves the same effect. However, this is based on a combination of lenses, arranged in such a way that the final image has its focal plane at an infinite distance. The system is composed of a first relay lens (23, also called a lens) and a second ocular lens 24. For reasons of clarity, said lenses are represented in Figure 3-b, but could be groups of lenses or composite lenses. Those skilled in the art will be able to decide the number of elements that make up each group of lenses, by using a computer program of appropriate optical design, as well as using any combination of aspherical surfaces or index gradient lenses. At the same time, mirrors with an aspherical or flat surface can be arranged to replace the lenses and reduce the size of the module. Figure 3-b shows a schematic example of the embodiment of the system to increase the depth of the image and therefore the distances and dimensions of the components shown may vary from the real ones. The design of the optical system proposed here does not correct distortions or aberrations that could occur on the image along its path. However, the inclusion of optical elements for the correction of these effects is fully compatible with the system.

En esta última configuración, al contrario de la anterior, no se ha prolongado materialmente el camino óptico, sino que la distancia o profundidad virtual se ha conseguido proyectando una imagen enfocada en la lejanía, manteniendo el parámetro L. Ambas técnicas evitan que el operario tenga que acomodar la vista para leer claramente las indicaciones del sistema HUD. In this last configuration, unlike the previous one, the optical path has not been materially prolonged, but the virtual distance or depth has been achieved by projecting an image focused on remoteness, maintaining parameter L. Both techniques prevent the operator from having to accommodate the view to clearly read the indications of the HUD system.

Es sabido que la proyección de luz sobre un volumen transparente de un determinado grosor provoca un efecto de reflexión múltiple. Los parabrisas convencionales para vehículos, cuyo espesor es de aproximadamente 5 mm, están compuestos por una estructura multicapa formada por un estrato de butiral de polivinilo (PVB) intercalado entre dos láminas de vidrio. La diferencia de índices de refracción entre el medio de donde proviene la luz, generalmente el aire, y el vidrio del parabrisas provoca la reflexión de un porcentaje de la luz. Sin embargo, una cantidad determinada de luz se refracta en el interior del parabrisas y sufre una reflexión cada vez que encuentra un cambio de medio en su camino: entre las láminas de vidrio y el PVB y entre la lámina de vidrio exterior y el aire. Dicho efecto negativo afecta en lo que se denomina doble imagen o imagen “fantasma” y repercute en la clara visualización de la imagen HUD. La invención reduce o elimina por completo el efecto descrito anteriormente, introduciendo cambios en el parabrisas. It is known that the projection of light on a transparent volume of a certain thickness causes a multiple reflection effect. Conventional windshields for vehicles, the thickness of which is approximately 5 mm, are composed of a multilayer structure formed by a polyvinyl butyral (PVB) stratum sandwiched between two sheets of glass. The difference in refractive indices between the medium from which the light comes, usually the air, and the windshield glass causes the reflection of a percentage of the light. However, a certain amount of light is refracted inside the windshield and undergoes a reflection whenever it finds a change of medium in its path: between the glass sheets and the PVB and between the outer glass sheet and the air. Said negative effect affects what is called double image or “phantom” image and affects the clear visualization of the HUD image. The invention completely reduces or eliminates the effect described above, introducing changes in the windshield.

Si se toma una notación para los interfaces del parabrisas, se define Rint como la reflectancia del interfaz interno del vehículo, es decir, el que se encuentra en el habitáculo donde está el operario, y por el contrario se define Rext como la reflectancia del interfaz externo del vehículo o bien del interfaz intermedio (entre el PVB y el vidrio del parabrisas). Por consiguiente, con el objetivo de evitar el efecto de doble imagen, se debe maximizar o minimizar el ratio de Rint/Rext. Particularmente, el resultado deseado se consigue cuando dicho cociente toma un valor superior o igual a 4 If a notation is taken for the windshield interfaces, Rint is defined as the reflectance of the internal interface of the vehicle, that is, the one found in the cabin where the operator is, and on the contrary Rext is defined as the reflectance of the interface external vehicle or intermediate interface (between the PVB and the windshield glass). Therefore, in order to avoid the double image effect, the Rint / Rext ratio must be maximized or minimized. Particularly, the desired result is achieved when said quotient takes a value greater than or equal to 4

o bien inferior o igual a 0,25. Para llevar a cabo la modificación de esta relación existen seis opciones que aquí se detallan: or less than or equal to 0.25. To carry out the modification of this relationship there are six options that are detailed here:

a) Se mantiene Rint y se aumenta (o se reduce) Rext. a) Rint is maintained and Rext is increased (or reduced).

b) Se mantiene Rext y se aumenta (o se reduce) Rint. b) Rext is maintained and Rint is increased (or reduced).

c) Se aumenta Rint y se reduce Rext. c) Rint is increased and Rext is reduced.

d) Se aumenta Rext y se reduce Rint. d) Rext is increased and Rint is reduced.

Cualquiera de las opciones propuestas supone el revestimiento funcional de la superficie o superficies del parabrisas implicada/s, salvo en los casos en que una de las caras mantiene su valor de reflectividad, entonces dicha cara no precisa alteración alguna. Any of the options proposed involves the functional coating of the surface or surfaces of the windshield involved / s, except in cases where one of the faces maintains its reflectivity value, then said face does not require any alteration.

Los recubrimientos para aumentar la reflectividad de una superficie del parabrisas pueden estar fabricados con compuestos inorgánicos u orgánicos, materiales dieléctricos o metálicos, incluyendo vidrios diferentes del vidrio del parabrisas y polímeros. The coatings to increase the reflectivity of a windshield surface may be made of inorganic or organic compounds, dielectric or metallic materials, including glass different from the windshield glass and polymers.

En una realización preferida para aumentar la reflectividad de la cara interna del parabrisas, se deposita una capa uniforme, ultra fina y altamente reflectante de metal (UTMF, del inglés Ultra Thin Metal Film) sobre esta cara, empleando una técnica de pulverización catódica al vacío (o sputtering). La calificación “ultra fina” hace referencia a su reducido grosor: de entre 1 y 10 nm, preferiblemente entre 2 y 8 nm. Los materiales escogidos para su formación pueden comprender Ni, Cr, Ti, Al, Cu, Ag, Au o una aleación de los mismos. La deposición del UTMF se puede realizar a temperatura ambiente en una atmósfera de argón (Ar) puro a una presión de 1.066 Pa y 200 W DC de potencia, tal y como se describe en las solicitudes WO 2009/150169 A1 y WO 2010/136393 A2. Dicha capa se puede depositar sobre toda la superficie del parabrisas o de manera localizada sobre la zona de proyección del sistema HUD, utilizando una máscara apropiada. Tal y como se ilustra en la figura 6, la reflectividad es casi constante en la región del espectro visible aunque diferente según el metal depositado. Por tanto, la reflectividad del parabrisas puede ser ajustada variando el grosor de la capa depositada o recubriendo con combinaciones de diferentes metales y/o óxidos. In a preferred embodiment to increase the reflectivity of the inner face of the windshield, a uniform, ultra-thin and highly reflective layer of metal (UTMF) is deposited on this face using a vacuum sputtering technique. (or sputtering). The "ultra thin" rating refers to its reduced thickness: between 1 and 10 nm, preferably between 2 and 8 nm. The materials chosen for their formation may comprise Ni, Cr, Ti, Al, Cu, Ag, Au or an alloy thereof. The deposition of the UTMF can be carried out at room temperature in an atmosphere of pure argon (Ar) at a pressure of 1,066 Pa and 200 W DC of power, as described in applications WO 2009/150169 A1 and WO 2010/136393 A2. Said layer can be deposited on the entire surface of the windshield or in a localized manner on the projection area of the HUD system, using an appropriate mask. As illustrated in Figure 6, the reflectivity is almost constant in the region of the visible spectrum although different depending on the deposited metal. Therefore, the windshield reflectivity can be adjusted by varying the thickness of the deposited layer or by coating with combinations of different metals and / or oxides.

Otra realización preferida implica la deposición de la película UTMF altamente reflectante sobre una lámina de un material flexible y transparente, por ejemplo Polietileno Tereftalato (PET), que se emplea a modo de sustrato. Posteriormente se aplica una capa uniforme de adhesivo transparente sobre la deposición y se adhiere al parabrisas, consiguiendo la siguiente estructura que puede ser ordenada hacia el interior del habitáculo del vehículo como sigue: vidrio parabrisas, adhesivo, capa metálica altamente reflectante y lámina de plástico. La tecnología rollo-a-rollo permite realizar la deposición de la película de metal sobre superficies de plástico muy extensas, rentabilizando en mayor medida la fabricación. Another preferred embodiment involves the deposition of the highly reflective UTMF film on a sheet of a flexible and transparent material, for example Polyethylene Terephthalate (PET), which is used as a substrate. Subsequently, a uniform layer of transparent adhesive is applied to the deposition and adheres to the windshield, obtaining the following structure that can be ordered into the interior of the vehicle as follows: windshield glass, adhesive, highly reflective metal layer and plastic sheet. The roll-to-roll technology allows the deposition of the metal film on very large plastic surfaces, making production more profitable.

Por otro lado, los expertos en la materia observarán que el tratamiento antirreflectante para reducir la reflectividad de alguna de las caras del parabrisas podría realizarse con una película con un índice de refracción cuyo valor esté cerca de la raíz cuadrada del producto entre el índice de refracción del parabrisas y el medio en contacto con el mismo, normalmente aire, y cuyo espesor esté cerca de una placa de cuarto de longitud de onda para la parte central del intervalo visible. En el caso de que el parabrisas se comporte ópticamente como un material uniforme en todo su espesor, el medio en contacto con el mismo es el entorno externo, por ejemplo aire con un índice de refracción cerca de On the other hand, those skilled in the art will observe that the anti-reflective treatment to reduce the reflectivity of some of the windshield faces could be performed with a film with an index of refraction whose value is close to the square root of the product between the index of refraction of the windshield and the means in contact with it, usually air, and whose thickness is close to a quarter wavelength plate for the central part of the visible range. In the event that the windshield behaves optically as a uniform material throughout its thickness, the medium in contact with it is the external environment, for example air with a refractive index close to

1. En lugar de una película con un índice de refracción uniforme, el recubrimiento antirreflectante puede consistir en un material no uniforme con un cambio del índice de refracción gradual en su espesor, por ejemplo una película de vidrio con nano-estructura de poros de aire en la que la proporción de volumen de aire a vidrio aumenta desde la superficie en contacto con el parabrisas hacia la superficie alejada del parabrisas. El efecto de índice graduado también puede obtenerse mediante nano-estructuración directa del vidrio de parabrisas. 1. Instead of a film with a uniform refractive index, the anti-reflective coating may consist of a non-uniform material with a gradual refractive index change in its thickness, for example a glass film with nano-structure of air pores in which the proportion of volume of air to glass increases from the surface in contact with the windshield towards the surface away from the windshield. The graduated index effect can also be obtained by direct nano-structuring of the windshield glass.

La reducción de la reflexión de la cara interna del parabrisas tiene como realización preferida la adhesión de una película antirreflectante. La película podría consistir en una capa de nano-partículas depositada sobre un sustrato transparente, que podría ser por ejemplo PET, Triacetato de Celulosa (TAC) o cualquier otro polímero, sin limitarse a éstos, transparente, flexible y económico. Una alternativa a las nano-partículas es una estructura multicapa en la que se alternan capas de material de alto y bajo índice de refracción. The reduction of the reflection of the inner face of the windshield has as preferred embodiment the adhesion of an anti-reflective film. The film could consist of a layer of nano-particles deposited on a transparent substrate, which could be for example PET, Cellulose Triacetate (TAC) or any other polymer, without being limited thereto, transparent, flexible and economical. An alternative to nano-particles is a multilayer structure in which layers of high and low refractive material are alternated.

Cualquiera de las alternativas de modificación de la reflectividad para eliminar el efecto de doble imagen enumeradas anteriormente es totalmente válida aunque, por motivos de durabilidad, es preferible no tratar la cara del parabrisas en contacto con el entorno exterior, ya que al hallarse a la intemperie el sometimiento a variaciones climáticas y térmicas drásticas supondría un deterioro prematuro del recubrimiento. Any of the alternatives for modifying the reflectivity to eliminate the double image effect listed above is totally valid although, for reasons of durability, it is preferable not to treat the face of the windshield in contact with the outside environment, since when it is outdoors Submission to drastic climatic and thermal variations would result in premature deterioration of the coating.

El comportamiento descrito en la opción b) con respecto a la luz reflejada ha sido representado comparativamente al de un parabrisas estándar en las figuras 4-a, 4-b, que presenta las reflexiones y transmisiones en un parabrisas con tratamiento interno altamente reflectante, y 4-c, donde se muestran reflexiones y transmisiones en un parabrisas con tratamiento interno antirreflectante. En las distintas figuras se puede comprobar el comportamiento desigual a la hora de aprovechar la primera reflexión o la segunda como imagen HUD. El grosor de las flechas y el número de ellas ilustra la intensidad de la luz: a mayor anchura y cantidad, más luminoso y brillante es el haz. The behavior described in option b) with respect to the reflected light has been represented comparatively to that of a standard windshield in Figures 4-a, 4-b, which presents the reflections and transmissions on a windshield with highly reflective internal treatment, and 4-c, where reflections and transmissions are shown on a windshield with internal anti-reflective treatment. In the different figures you can check the unequal behavior when taking advantage of the first reflection or the second as a HUD image. The thickness of the arrows and the number of them illustrates the intensity of the light: the greater the width and quantity, the brighter and brighter the beam.

El cumplimiento de los requisitos estándar de transmitancia de parabrisas para vehículos a motor obliga a un compromiso entre la reflectividad de la capa o capas depositadas y la transparencia del conjunto laminado del parabrisas. De este modo, con el fin de mantenerse sobre el límite legal, es posible modificar la reflectividad si se tiene en cuenta que la dispersión (scattering) y la absorción introducidas están limitadas. Además, se puede ampliar el margen de maniobra si se trabaja con un parabrisas de transparencia aumentada. Compliance with the standard windshield transmittance requirements for motor vehicles requires a compromise between the reflectivity of the deposited layer or layers and the transparency of the windshield laminate assembly. Thus, in order to stay above the legal limit, it is possible to modify the reflectivity if one takes into account that the dispersion (scattering) and absorption introduced are limited. In addition, the room for maneuver can be extended if working with a windshield with increased transparency.

Adicionalmente a la alteración física del parabrisas, pueden emplearse correcciones mediante técnicas de procesamiento de imagen para reducir el efecto de imagen fantasma. In addition to the physical alteration of the windshield, corrections can be used by image processing techniques to reduce the phantom image effect.

Respecto a una solución de software para reducir la imagen fantasma, un primer enfoque es conformar la imagen que va a visualizarse usando, por ejemplo, funciones gaussianas. En una calibración preliminar, los medios de programa usan tanto la imagen principal como la imagen fantasma para crear una imagen continua analizando el solapamiento entre estas dos señales. Cuando debe visualizarse un símbolo con bordes muy marcados, el efecto de doble imagen puede verse en los bordes del símbolo visualizado, en el que una sombra debida al segundo interfaz del parabrisas parece interferir con la reflexión del primer interfaz del parabrisas. Sin embargo, si los bordes del símbolo generado no son muy marcados, por ejemplo, cuya función de decremento es una función gaussiana con un perfil determinado, entonces el solapamiento entre la imagen principal y la imagen fantasma presenta un decremento continuo. Con referencia a la figura 5, se muestra la sección transversal de las señales enviadas al parabrisas para estudiar el efecto de imagen fantasma. La figura 5-a se refiere al caso en el que una imagen con bordes angulosos se envía al parabrisas. El parabrisas distorsiona la señal de salida debido al espesor del vidrio a través del que se transmite la señal. La señal de salida es la suma de la reflexión del primer interfaz y la reflexión del segundo interfaz. Como el ángulo de incidencia no es normal a la superficie, se produce un cambio en la trayectoria, que es la refracción, y este hecho origina un efecto de sombra. La figura 5-b muestra las señales de entrada y salida del parabrisas cuando la señal de entrada se ha procesado para reducir el efecto de imagen fantasma. En este caso, el solapamiento de imagen de la reflexión del interfaz interno del parabrisas, es decir, del interfaz del habitáculo del vehículo, y la reflexión del interfaz externo no está tan distorsionado como en el caso de un haz con bordes muy marcados, porque las colas de los perfiles gaussianos se suman de una manera que el observador no distingue el efecto de sombra. With respect to a software solution to reduce the phantom image, a first approach is to conform the image to be displayed using, for example, Gaussian functions. In a preliminary calibration, the program media use both the main image and the phantom image to create a continuous image by analyzing the overlap between these two signals. When a symbol with very marked edges must be displayed, the double image effect can be seen on the edges of the displayed symbol, in which a shadow due to the second windshield interface seems to interfere with the reflection of the first windshield interface. However, if the edges of the generated symbol are not very marked, for example, whose decrement function is a Gaussian function with a certain profile, then the overlap between the main image and the phantom image has a continuous decrease. With reference to Figure 5, the cross section of the signals sent to the windshield to study the phantom image effect is shown. Figure 5-a refers to the case in which an image with angled edges is sent to the windshield. The windshield distorts the output signal due to the thickness of the glass through which the signal is transmitted. The output signal is the sum of the reflection of the first interface and the reflection of the second interface. As the angle of incidence is not normal to the surface, there is a change in the trajectory, which is the refraction, and this fact causes a shadow effect. Figure 5-b shows the windshield's input and output signals when the input signal has been processed to reduce the phantom image effect. In this case, the image overlap of the reflection of the internal windshield interface, that is, of the vehicle interior interface, and the reflection of the external interface is not as distorted as in the case of a beam with very marked edges, because the tails of the Gaussian profiles add up in a way that the observer does not distinguish the shadow effect.

En este texto, el término “comprende” y sus derivaciones (tales como “que comprende”, “comprendiendo”, etc.) no deben entenderse en un sentido excluyente, es decir, estos términos no deben interpretarse como excluyentes de la posibilidad de que lo que se describe y define pueda incluir elementos, etapas, etc. adicionales. In this text, the term "comprises" and its derivations (such as "comprising", "understanding", etc.) should not be understood in an exclusive sense, that is, these terms should not be construed as excluding the possibility that what is described and defined may include elements, stages, etc. additional.

Por otro lado, la invención no está limitada obviamente a la(s) realización/realizaciones descrita(s) en el presente documento, sino que engloba también cualquier variación que pueda considerar cualquier experto en la técnica (por ejemplo, en cuanto a la elección de materiales, dimensiones, componentes, configuración, etc.), dentro del alcance general de la invención tal como se define en las reivindicaciones. On the other hand, the invention is obviously not limited to the embodiment (s) described herein, but also encompasses any variation that any person skilled in the art (for example, in terms of choice) may consider. of materials, dimensions, components, configuration, etc.), within the general scope of the invention as defined in the claims.

Claims

1. Front display system comprising a diffuse image generating system (10), a window at least partially reflective (30) with an external and an internal interface intended to be placed towards an observer, characterized in that it also comprises an optical system (20 ) located between the diffuse image generating system (10) and the window (30) adapted to increase the depth of the virtual image (40) perceived by the user, and because the ratio between the refractive indexes of the internal and external interface of the window (30) Rint / Rext is superior

or equal to 4 or less than or equal to 0.25.

2. 2.: Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema generador de imágenes difusas (10) comprende un elemento difusor (12a, 12b) colocado ante la ventana (30) en una posición tal que la luz incidente desde el sistema generador de imágenes (10) pueda difundirse por el difusor hacia la ventana (30) y a continuación reflejarse en ésta hacia un observador. System according to claim 1, characterized in that the diffuse image generating system (10) comprises a diffuser element (12a, 12b) placed before the window (30) in a position such that the light incident from the image generating system (10) it can be diffused through the diffuser to the window (30) and then reflected in it to an observer.

3. 3.: Sistema según la reivindicación 2, caracterizado porque el elemento difusor funciona en reflexión (12b) y además comprende una capa de material transparente con dos superficies, una superficie de un material reflectante System according to claim 2, characterized in that the diffuser element operates in reflection (12b) and further comprises a layer of transparent material with two surfaces, a surface of a reflective material

(122) and other rough surface (121).

4. Four.: Sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque el sistema generador de imágenes difusas (10) está provisto de una fuente de luz (11) basada en un LED o un grupo de LEDs o un láser. System according to claim 3, characterized in that the diffuse image generating system (10) is provided with a light source (11) based on an LED or a group of LEDs or a laser.

5. 5.: Sistema según las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque la capa de material transparente es de un espesor de entre 1 micrómetro y 10 milímetros y la rugosidad de la superficie rugosa (121) es de entre 0.1 hasta 100 micrómetros. System according to claims 3 or 4, characterized in that the layer of transparent material is between 1 micrometer and 10 millimeters thick and the roughness of the rough surface (121) is between 0.1 to 100 micrometers.

6. 6.: Sistema según la reivindicación 5, caracterizado porque el reflector difusor está compuesto de una lámina reflectante especular con grosor entre 50 y 100 micrómetros y una lámina de plástico difusora con una rugosidad desde System according to claim 5, characterized in that the diffuser reflector is composed of a specular reflective sheet with a thickness between 50 and 100 micrometers and a diffuser plastic sheet with a roughness from

0.1 to 100 micrometers and a thickness between 10 and 100 micrometers, adhered to the previous one.

7. 7.: Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 4-6, caracterizado porque comprende elementos de nueva conformación del haz (13) en cualquier punto del camino óptico entre la fuente de luz (11) del sistema generador de imágenes difusas (10) y la ventana (30). System according to any of claims 4-6, characterized in that it comprises elements of new beam conformation (13) at any point of the optical path between the light source (11) of the diffuse image generating system (10) and the window (30 ).

8. 8.: Sistema según la reivindicación 7 caracterizado porque los elementos de nueva conformación del haz están situados entre la fuente de luz (11) y el elemento difusor (12). System according to claim 7 characterized in that the newly formed elements of the beam are located between the light source (11) and the diffuser element (12).

9. 9.: Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque al menos uno de los interfaces de la ventana (30) está al menos parcialmente cubierto con un recubrimiento al menos en parte reflectante. System according to any of the preceding claims characterized in that at least one of the interfaces of the window (30) is at least partially covered with a coating at least partly reflective.

10. 10.: Sistema según la reivindicación 9, caracterizado porque el recubrimiento comprende una capa ultra fina y altamente reflectante de metal depositada por pulverización catódica. System according to claim 9, characterized in that the coating comprises an ultra-thin and highly reflective layer of metal deposited by sputtering.

11. eleven.: Sistema según la reivindicación 10 donde la capa ultra fina está depositada sobre una película flexible adherente aplicada sobre la ventana (30). System according to claim 10 wherein the ultra thin layer is deposited on a flexible adherent film applied on the window (30).

12. 12.: Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1-8 caracterizado porque al menos uno de los interfaces de la ventana (30) está al menos parcialmente cubierto con un recubrimiento al menos en parte antirreflectante. System according to any one of claims 1-8 characterized in that at least one of the interfaces of the window (30) is at least partially covered with a coating at least in part anti-reflective.

13. 13.: Sistema según la reivindicación 12, en la que el recubrimiento comprende una lámina multicapa al menos en parte antirreflectante adherida a la ventana (30). System according to claim 12, wherein the coating comprises a multilayer sheet at least in part anti-reflective adhered to the window (30).

14. 14.: Sistema según la reivindicación 12, caracterizado porque el recubrimiento comprende una lámina con nanopartículas adherida a la ventana (30). System according to claim 12, characterized in that the coating comprises a sheet with nanoparticles adhered to the window (30).

15. fifteen.: Sistema según la reivindicación 12, caracterizado porque el recubrimiento comprende una capa nanoestructurada con poros de aire aplicada directamente o adherida a la ventana (30). System according to claim 12, characterized in that the coating comprises a nanostructured layer with air pores applied directly or adhered to the window (30).

16. 16.: Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende además medios informáticos y de programa para comparar una imagen original emitida por el sistema generador de imágenes difusas System according to any of the preceding claims, characterized in that it further comprises computer and program means for comparing an original image emitted by the diffuse image generating system

(10) with a reflected image and a ghost in the transparent window (30), and reshape the original image to be displayed to eliminate the ghost image.

17. System according to claim 16, wherein the new conformation of the original image is performed using Gaussian functions.