CN119213347A - 抬头显示系统及抬头显示系统的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种抬头显示系统及抬头显示系统的设计方法。抬头显示系统包括夹层玻璃及投影组件;夹层玻璃具有至少一个投影显示区,每个投影显示区具有夹层玻璃安装于车辆时的上侧边厚度大于下侧边厚度的楔形剖面形状,且具有楔角从下侧边向上侧边连续变小的区段,区段的任一点位置处具有测定楔角和消除反射重影的多个理论楔角值;将区段内各点位置处的测定楔角进行拟合得到实际楔角拟合曲线,实际楔角拟合曲线具有收容于预设区域的连续曲线;投影组件包括能够投影至至少一个投影显示区的至少一个投影光源,投影光源发出的投影光线入射至投影显示区形成投影图像。本申请提供的抬头显示系统能够减弱甚至消除多点位动态观察抬头显示图像的反射重影。
Description
本申请涉及汽车领域,具体涉及一种抬头显示系统及抬头显示系统的设计方法。
随着汽车智能化发展,抬头显示(Head Up Display,HUD)系统越来越多的应用在汽车上,通过抬头显示系统将影像,比如,行车信息实时显示在前挡风玻璃的前方。当车辆行驶于坡度变化或不平整的路面上时,车辆会出现一定程度的颠簸,进而使得驾驶员眼睛在垂直路面的方向上发生相对变化,此时驾驶员观察到的HUD图像会产生重影或加重重影,这相当于高于或低于特定眼位来观察HUD图像,此情况的重影称之为整体动态重影。
另外,在实际夹层玻璃制造过程中,中间楔形PVB膜的楔角曲线并不是理想平顺状态,其局部波动也会造成同一虚像面上的重影分布不均匀,驾驶员观察到的HUD图像的局部位置可能产生重影或加重重影,此情况的重影称之为局部动态重影。
以上整体动态重影和局部动态重影,统称为动态重影,都是HUD图像上的重影大小随着驾驶员眼睛的观察位置移动而动态变化,都导致了HUD图像在实际使用中会出现重影或加重重影,影响乘驾体验。
发明内容
第一方面,本申请实施方式提供了一种抬头显示系统,所述抬头显示系统包括夹层玻璃及投影组件;
所述夹层玻璃具有至少一个投影显示区,每个所述投影显示区具有所述夹层玻璃安装于车辆时的上侧边厚度大于下侧边厚度的楔形剖面形状,且具有楔角从所述下侧边向所述上侧边连续变小的区段,所述区段的任一点位置处具有测定楔角和消除反射重影的多个理论楔角值;
将所述区段内各点位置处的测定楔角进行拟合得到实际楔角拟合曲线,根据所述区段内各点位置处的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底边的距离计算出多个限位点,所述多个限位点依次连接围设形成预设区域,所述实际楔角拟合曲线具有收容于预设区域的连续曲线;
所述投影组件包括能够投影至所述至少一个投影显示区的至少一个投影光源,所述投影光源发出的投影光线入射至所述投影显示区形成投影图像。
第二方面,本申请实施方式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,所述投影组件发出的投影光线入射到所述夹层玻璃上的至少一个投影显示区;
根据车内的观察者设计位于车内的眼盒面;
根据车内的观察者透过每个投影显示区观察到的投影图像设计虚像面;
其中,所述眼盒面包括依次从低到高的多个子眼盒面,所述虚像面对应包括依次从高到低的多个子虚像面,其中,每个子虚像面对应一个子眼盒面;
在每个子眼盒面上选取观察点阵,且在每个子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反射重影时夹层玻璃的多个理论楔角值;
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底边的距离,拟合以得到楔角随着入射点到夹层玻璃底边的距离的第一变化曲线;
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底边的距离计算出多个限位点,所述多个限位点依次连接围设形成预设区域;
调整所述第一变化曲线,使调整后的第一变化曲线具有收容于所述预设区域的连续曲线;
根据所述调整后的第一变化曲线确定所述夹层玻璃在对应的所述投影显示区的楔角值。
图1为本申请一实施方式提供的抬头显示系统的结构示意图;
图2为图1实施方式提供的抬头显示系统中投影图像的成像示意图;
图3为图1实施方式提供的抬头显示系统中投影显示区的实际楔角拟合曲线;
图4为图1实施方式提供的抬头显示系统中动态观察投影图像的示意图;
图5为图4实施方式提供的抬头显示系统中一实施方式中投影显示区的实际楔角拟合曲线与预设区域的示意图;
图6为图4实施方式提供的抬头显示系统中另一实施方式中投影显示区的实际楔角拟合曲线与预设区 域的示意图;
图7为图4实施方式提供的抬头显示系统中又一实施方式中投影显示区的实际楔角拟合曲线与预设区域的示意图;
图8为图4实施方式提供的抬头显示系统中又一实施方式中投影显示区的实际楔角拟合曲线与预设区域的示意图;
图9为图4实施方式提供的抬头显示系统中又一实施方式中投影显示区的实际楔角拟合曲线与预设区域的示意图;
图10为本申请又一实施方式提供的抬头显示系统的结构示意图;
图11为图10实施方式提供的抬头显示系统中投影成像的示意图;
图12为本申请又一实施方式提供的抬头显示系统的结构示意图;
图13为本申请一实施方式提供的抬头显示系统的设计方法的流程图;
图14为图13实施方式提供的抬头显示系统的设计方法的示意图;
图15为图13实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中第一变化曲线的示意图;
图16为图14实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中眼盒面与虚像面的设计示意图;
图17为图16实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中调整后的第一变化曲线的示意图;
图18为图17实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中对第一变化曲线再次调整后的示意图;
图19为图18实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中对第一变化曲线再次调整后的示意图;
图20为图19实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中调整后的第一变化曲线穿过第七限位点的示意图;
图21为图19实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中调整后的第一变化曲线穿过第八限位点的示意图;
图22为图13实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中对于同种投影显示区相邻两条第一变化曲线调整后的示意图;
图23为图13实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中对于不同种投影显示区相邻两条第一变化曲线调整后的示意图;
图24为本申请一实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中观察点阵及虚像点阵的设计示意图;
图25为图24实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中第二子眼盒面的中垂线上观察第二子虚像面无重影的理论楔角值分布散点图;
图26为图24实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中从三个子眼盒面的中垂线上观察三个子虚像面无重影的理论楔角值分布散点图。
附图标号:抬头显示系统1;夹层玻璃10;投影组件20;投影显示区11;底边12;顶边13;投影光源21;下侧边111;上侧边112;区段113;第一投影显示区114;第二投影显示区115;投影图像211;第一投影光源212;第二投影光源213;第一子投影图像2111;第二子投影图像2112;第三子投影图像2113;第一投影图像2121;第二投影图像2131;实际楔角拟合曲线L0;第一变化曲线L10;调整后的第一变化曲线L11;调整后的新的第一变化曲线L12;眼盒EB;第一眼盒EB_S;第二眼盒EB_M;第三眼盒EB_T;预设区域S0;新的预设区域S1;第一限位点P1;第二限位点P2;第三限位点P3;第四限位点P4;第五限位点P5;第六限位点P6;第七限位点G;第八限位点P8;第一限位线段P1-P4;第二限位线段P2-P3;眼盒面EB10;子眼盒面EB11;第一子眼盒面EB12;第二子眼盒面EB13;第三子眼盒面EB14;观察点阵EB111;第一子观察点阵EB121;第二子观察点阵EB131;第三子观察点阵EB141;虚像面TB10;子虚像面TB11;第一子虚像面TB12;第二子虚像面TB13;第三子虚像面TB14;虚像点阵TB111;第一子虚像点阵TB121;第二子虚像点阵TB131;第三子虚像点阵TB141。
第一方面,本申请实施方式提供了一种抬头显示系统,所述抬头显示系统包括夹层玻璃及投影组件;
所述夹层玻璃具有至少一个投影显示区,每个所述投影显示区具有所述夹层玻璃安装于车辆时的上侧边厚度大于下侧边厚度的楔形剖面形状,且具有楔角从所述下侧边向所述上侧边连续变小的区段,所述区段的任一点位置处具有测定楔角和消除反射重影的多个理论楔角值;
将所述区段内各点位置处的测定楔角进行拟合得到实际楔角拟合曲线,根据所述区段内各点位置处的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底边的距离计算出多个限位点,所述多个限位点依次连接围设形成预设区域,所述实际楔角拟合曲线具有收容于预设区域的连续曲线;
所述投影组件包括能够投影至所述至少一个投影显示区的至少一个投影光源,所述投影光源发出的投影光线入射至所述投影显示区形成投影图像。
其中,将所述区段内各点位置处的多个理论楔角值进行拟合得到第一变化曲线,所述实际楔角拟合曲线与第一变化曲线的最大偏差值小于或等于0.15mrad。
其中,所述区段内的楔角从所述下侧边向所述上侧边连续非线性变小,所述实际楔角拟合曲线和所述 第一变化曲线均符合1-4阶函数。
其中,所述抬头显示系统包括由低到高的第一眼盒、第二眼盒及第三眼盒,所述投影图像包括由高到低的第一子投影图像、第二子投影图像及第三子投影图像;
所述预设区域为多边形,所述多个限位点包括第一限位点、第二限位点、第三限位点及第四限位点;
将所述第一眼盒的中垂线的底点与所述第一子投影图像的中心点连线得到第一连线,所述第一限位点的坐标信息包括所述第一连线与所述投影显示区的交点到所述夹层玻璃的底边的距离,以及在所述第一眼盒的中垂线的底点观察所述第一子投影图像的中心点得到无反射重影的理论楔角值;
将所述第二眼盒的中垂线的顶点与所述第二子投影图像的左上角点连线得到第二连线,所述第二限位点的坐标信息包括所述第二连线与所述投影显示区的交点到所述夹层玻璃的底边的距离,以及在所述第二眼盒的中垂线的顶点观察所述第二子投影图像的左上角点得到无反射重影的理论楔角值;
将所述第三眼盒的中垂线的顶点与所述第三子投影图像的中心点连线得到第三连线,所述第三限位点的坐标信息包括所述第三连线与所述投影显示区的交点到所述夹层玻璃的底边的距离,以及在所述第三眼盒的中垂线的顶点观察所述第三子投影图像的中心点得到无反射重影的理论楔角值;
将所述第二眼盒的中垂线的底点与所述第二子投影图像的右下角点连线得到第四连线,所述第四限位点的坐标信息包括所述第四连线与所述投影显示区的交点到所述夹层玻璃的底边的距离,以及在所述第二眼盒的中垂线的底点观察所述第二子投影图像的右下角点得到无反射重影的理论楔角值。
其中,所述多个限位点还包括第五限位点及第六限位点,且所述预设区域由所述第一限位点、所述第五限位点、第二限位点、第三限位点、第六限位点及第四限位点依次连接围设形成;
将所述第一眼盒的中垂线的顶点与所述第一子投影图像的中心点连线得到第五连线,所述第五限位点的坐标信息包括所述第五连线与所述投影显示区的交点到所述夹层玻璃的底边的距离,以及在所述第一眼盒的中垂线的顶点观察所述第一子投影图像的中心点得到无反射重影的理论楔角值;
将所述第三眼盒的中垂线的底点与所述第三子投影图像的中心点连线得到第六连线,所述第六限位点的坐标信息包括所述第六连线与所述投影显示区的交点到所述夹层玻璃的底边的距离,以及在所述第三眼盒的中垂线的底点观察所述第三子投影图像的中心点得到无反射重影的理论楔角值。
其中,所述第一限位点和所述第四限位点连线形成第一限位线段,所述第二限位点和所述第三限位点连线形成第二限位线段,所述实际楔角拟合曲线与所述第一限位线段相交,和/或,所述实际楔角拟合曲线与所述第二限位线段相交。
其中,所述实际楔角拟合曲线穿过第七限位点,所述第七限位点为对应所述第二眼盒的中垂线的各点观察所述第二子投影图像得到无反射重影的多个理论楔角值在所述实际楔角拟合曲线所在坐标系分布的重心。
其中,所述实际楔角拟合曲线穿过第八限位点,将所述第二眼盒的中垂线的中点与所述第二子投影图像的中心点连线得到第八连线,所述第八限位点的坐标信息包括所述第八连线与所述投影显示区的交点到所述夹层玻璃的底边的距离,以及在所述第二眼盒的中垂线的中点观察所述第二子投影图像的中心点得到无反射重影的理论楔角值。
其中,在所述夹层玻璃的底边指向顶边的方向上,所述区段的长度与所述投影显示区的长度之比不低于70%。
其中,所述至少一个投影显示区包括:
至少一个第一投影显示区,所述投影光源入射至所述第一投影显示区形成第一投影图像,所述第一投影图像的虚像距离为7米-100米;
以及至少一个第二投影显示区,所述投影光源入射至所述第二投影显示区形成第二投影图像,所述第二投影图像的虚像距离为1米-6米。
其中,所述投影组件包括至少一个第一投影光源和至少一个第二投影光源,所述第一投影光源入射至所述第一投影显示区,所述第二投影光源入射至所述第二投影显示区。
第二方面,本申请实施方式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,所述投影组件发出的投影光线入射到所述夹层玻璃上的至少一个投影显示区;
根据车内的观察者设计位于车内的眼盒面;
根据车内的观察者透过每个投影显示区观察到的投影图像设计虚像面;
其中,所述眼盒面包括依次从低到高的多个子眼盒面,所述虚像面对应包括依次从高到低的多个子虚像面,其中,每个子虚像面对应一个子眼盒面;
在每个子眼盒面上选取观察点阵,且在每个子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反射重影时夹层玻璃 的多个理论楔角值;
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底边的距离,拟合以得到楔角随着入射点到夹层玻璃底边的距离的第一变化曲线;
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底边的距离计算出多个限位点,所述多个限位点依次连接围设形成预设区域;
调整所述第一变化曲线,使调整后的第一变化曲线具有收容于所述预设区域的连续曲线;
根据所述调整后的第一变化曲线确定所述夹层玻璃在对应的所述投影显示区的楔角值。
其中,所述调整后的第一变化曲线符合1-4阶函数,且具有连续非线性变小的连续曲线。
其中,所述眼盒面包括依次从低到高的第一子眼盒面、第二子眼盒面及第三子眼盒面;所述虚像面对应包括依次从高到低的第一子虚像面、第二子虚像面及第三子虚像面;所述预设区域为多边形,且所述多个限位点包括第一限位点、第二限位点、第三限位点及第四限位点;
所述“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底边的距离计算出多个限位点”包括:
连接所述第一子眼盒面的中垂线的底点及所述第一子虚像面的中心点得到第一连线,所述第一连线与所述投影显示区交于第一入射点,连接所述第二子眼盒面的中垂线的顶点及所述第二子虚像面的左上角点得到第二连线,所述第二连线与所述投影显示区交于第二入射点,连接所述第三子眼盒面的中垂线的顶点与所述第三子虚像面的中心点得到第三连线,所述第三连线与所述投影显示区交于第三入射点,连接所述第二子眼盒面的中垂线的底点与所述第二子虚像面的右下角点得到第四连线,所述第四连线与所述投影显示区交于第四入射点;
根据所述投影组件、夹层玻璃、第一连线、第二连线、第三连线及第四连线计算所述第一入射点处无反射重影的第一限位理论楔角值、所述第二入射点处无反射重影的第二限位理论楔角值、第三入射点处无反射重影的第三限位理论楔角值及第四入射点处无反射重影的第四限位理论楔角值;
以及根据所述第一限位理论楔角值及所述第一入射点到夹层玻璃底边的距离得到第一限位点,根据所述第二限位理论楔角值及所述第二入射点到夹层玻璃底边的距离得到第二限位点,根据所述第三限位理论楔角值及所述第三入射点到夹层玻璃底边的距离得到第三限位点,根据所述第四限位理论楔角值及所述第四入射点到夹层玻璃底边的距离得到第四限位点。
其中,在所述“根据所述第一限位理论楔角值及第一入射点到夹层玻璃底边的距离得到第一限位点,根据所述第二限位理论楔角值及第二入射点到夹层玻璃底边的距离得到第二限位点,根据所述第三限位理论楔角值及第三入射点到夹层玻璃底边的距离得到第三限位点,根据所述第四限位理论楔角值及第四入射点到夹层玻璃底边的距离得到第四限位点”之后,所述“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底边的距离计算出多个限位点”还包括:
连接所述第一子眼盒面的中垂线的顶点与所述第一子虚像面的中心点得到第五连线,所述第五连线与所述投影显示区交于第五入射点,连接所述第三子眼盒面的中垂线的底点与所述第三子虚像面的中心点得到第六连线,所述第六连线与所述投影显示区交于第六入射点;
根据所述投影组件、夹层玻璃、第五连线及第六连线计算所述第五入射点处无反射重影的第五限位理论楔角值以及所述第六入射点处无反射重影的第六限位理论楔角值;
以及根据所述第五限位理论楔角值及所述第五入射点到夹层玻璃底边的距离得到第五限位点,根据所述第六限位理论楔角值及所述第六入射点到夹层玻璃底边的距离得到第六限位点;
所述预设区域的顶点还包括所述第五限位点及所述第六限位点,且所述预设区域由所述第一限位点、所述第五限位点、第二限位点、第三限位点、第六限位点及第四限位点依次连接围设形成。
其中,所述第一限位点与所述第四限位点的连线为第一限位线段,所述第二限位点与所述第三限位点的连线为第二限位线段,所述“调整所述第一变化曲线,使得调整后的第一变化曲线具有收容于所述预设区域的连续曲线”包括:
调整所述第一变化曲线,使得调整后的第一变化曲线具有收容于所述预设区域的连续曲线,且所述调整后的第一变化曲线与所述第一限位线段相交,和/或,所述调整后的第一变化曲线与所述第二限位线段相交。
其中,所述“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底边的距离计算出多个限位点”包括:
连接所述第二子眼盒面的中垂线上的观察点及所述第二子虚像面上的虚像点得到多条第七连线,所述多个第七连线与所述投影显示区相交得到多个第七入射点;
根据所述投影组件、夹层玻璃及所述多条第七连线计算所述多个第七入射点处无反射重影的的多个第七限位理论楔角值;
以及根据所述多个第七限位理论楔角值及所述多个第七入射点到夹层玻璃底边的距离得到散点分布,计算所述散点分布的重心得到第七限位点;
所述“调整所述第一变化曲线,使得调整后的第一变化曲线具有收容于所述预设区域的连续曲线”包括:
调整所述第一变化曲线,使得调整后的第一变化曲线具有收容于所述预设区域的连续曲线,且所述调整后的第一变化曲线穿过所述第七限位点。
其中,所述“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底边的距离计算出多个限位点”包括:
连接所述第二子眼盒面的中垂线的中点与所述第二子虚像面的中心点得到第八连线,所述第八连线与所述投影显示区相交得到第八入射点;
根据所述投影组件、夹层玻璃及所述第八连线计算所述第八入射点处无反射重影的第八限位理论楔角值;
以及根据所述第八限位理论楔角值及所述第八入射点到夹层玻璃底边的距离得到第八限位点;
所述“调整所述第一变化曲线,使得调整后的第一变化曲线具有收容于所述预设区域的连续曲线”包括:
调整所述第一变化曲线,使得调整后的第一变化曲线具有收容于所述预设区域的连续曲线,且所述调整后的第一变化曲线穿过所述第八限位点。
其中,所述多个理论楔角值的最大局部极差值△W与所述多个理论楔角值的整体极差值△C的比值为:△W/△C≤0.9。
其中,所述至少一个投影显示区包括至少两个第一投影显示区,或者至少两个第二投影显示区,拟合得到楔角随入射点到夹层玻璃底边的距离的至少两条所述调整后的第一变化曲线,当相邻两条所述调整后的第一变化曲线的最大偏差值大于0.15mrad时,在所述“根据所述调整后的第一变化曲线确定所述夹层玻璃在对应的所述投影显示区的楔角值”之后,所述抬头显示系统的设计方法还包括:
调整所述眼盒面与相邻两条所述调整后的第一变化曲线中其中一条对应的虚像面之间的距离;
重新计算得出新的多个所述理论楔角值;
根据新的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底边的距离,拟合以得到楔角随着入射点到夹层玻璃底边的距离的新的第一变化曲线,并计算出新的预设区域;
调整所述新的第一变化曲线,使调整后的新的第一变化曲线具有收容于所述新的预设区域的连续曲线;
以及判断所述调整后的新的第一变化曲线与相邻两条所述调整后的第一变化曲线中的另一条的最大偏差值是否小于或等于0.15mrad;
若否,重复以上步骤;
若是,根据所述调整后的新的第一变化曲线确定所述夹层玻璃在对应的所述第一投影显示区或所述第二投影显示区的楔角值。
其中,所述至少一个投影显示区包括至少一个第一投影显示区及至少一个第二投影显示区,拟合得到楔角随入射点到夹层玻璃底边的距离的至少两条所述调整后的第一变化曲线,当相邻两条所述调整后的第一变化曲线的最大偏差值大于0.2mrad时,在所述“根据所述调整后的第一变化曲线确定所述夹层玻璃在对应的所述投影显示区的楔角值”之后,所述抬头显示系统的设计方法还包括:
调整所述眼盒面与相邻两条所述调整后的第一变化曲线中其中一条对应的虚像面之间的距离;
重新计算得出新的多个所述理论楔角值;
根据新的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底边的距离,拟合以得到楔角随着入射点到夹层玻璃底边的距离的新的第一变化曲线,并计算出新的预设区域;
调整所述新的第一变化曲线,使调整后的新的第一变化曲线具有收容于所述新的预设区域的连续曲线;
以及判断所述调整后的新的第一变化曲线与相邻两条所述调整后的第一变化曲线中的另一条的最大偏差值是否小于或等于0.2mrad;
若否,重复以上步骤;
若是,根据所述调整后的新的第一变化曲线确定所述夹层玻璃在对应的所述第一投影显示区或所述第二投影显示区的楔角值。
其中,调整后的所述多个理论楔角值的合集具有最大局部极差值△WU,调整后的所述多个理论楔角值的合集具有整体极差值△CU,△WU与△CU的比值为:△WU/△CU≤0.9。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本文中提及“实施例”或“实施方式”意味着,结合实施例或实施方式描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描 述的实施例可以与其它实施例相结合。
请参照图1、图2及图3,图1为本申请一实施方式提供的抬头显示系统的结构示意图;图2为图1实施方式提供的抬头显示系统中投影图像的成像示意图;图3为图1实施方式提供的抬头显示系统中投影显示区的实际楔角拟合曲线。在本实施方式中,所述抬头显示系统1包括夹层玻璃10及投影组件20。所述夹层玻璃10具有至少一个投影显示区11。每个所述投影显示区11具有所述夹层玻璃10安装于车辆时的上侧边112厚度大于下侧边111厚度的楔形剖面形状,且具有楔角从所述下侧边111向所述上侧边112连续变小的区段113。所述区段113的任一点位置处具有测定楔角和消除反射重影的多个理论楔角值,将所述区段113内各点位置处的测定楔角进行拟合得到实际楔角拟合曲线L0。根据所述区段113内各点位置处的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10底边12的距离计算出多个限位点,所述多个限位点依次连接围设形成预设区域,所述实际楔角拟合曲线L0具有收容于预设区域S0的连续曲线。所述投影组件20包括能够投影至所述至少一个投影显示区11的至少一个投影光源21。所述投影光源21发出的投影光线入射至所述投影显示区11形成投影图像211。
在本实施方式中,每个投影显示区11具有楔角从所述下侧边111向所述上侧边112连续非线性单调变小的区段113。可以理解的是,在所述投影显示区11中,除了所述区段113,其他区段113的楔角可以等于0,可以为恒定楔角,也可以线性/非线性增加,或线性/非线性减小,也可以与所述区段113的楔角一起连续变小。
在本实施方式中,所述抬头显示系统1应用于车辆的前挡风玻璃上的信息显示。所述抬头显示系统1包括投影组件20,所述投影组件20投影至所述至少一个投影显示区11的图像包括一种或多种类型HUD图像、一种或多种角度HUD图像及一种或多种显示距离HUD图像中至少一种,以使得所述抬头显示系统1具有多信息显示,增加了所述抬头显示系统1图像显示的丰富度。所述至少一个投影显示区11用于显示HUD图像,具体地,所述多个投影显示区11可用于设置增强现实抬头显示(Augmented Reality Head Up Display,AR-HUD)或者挡风玻璃抬头显示(Windshield Head Up Display,W-HUD)等。
在本实施方式中,所述投影组件20包括投影至所述至少一个投影显示区11的至少一个投影光源21。一个所述投影光源21对应一个所述投影显示区11设置,或者,一个投影光源21对应多个所述投影显示区11设置。在一实施方式中,所述投影光源21发出的投影光线直接入射至所述投影显示区11。在另一实施方式中,所述投影组件20发出的投影光线通过反射装置入射至所述投影显示区11。
在本实施方式中,所述夹层玻璃10在所述至少一个投影显示区11的楔角用于消除所述投影组件20发出的光线入射至所述至少投影显示区11形成投影图像211时的反射重影。具体地,以所述夹层玻璃10应用于车辆进行示例性说明。所述投影组件20将形成所述投影图像211的投影光线投射至所述投影显示区11时,由于所述夹层玻璃10具有一定厚度,所述投影光线在所述夹层玻璃10位于车辆内侧的玻璃上反射至位于驾驶室的眼盒EB的像与所述投影光线在所述夹层玻璃10位于车辆外侧的玻璃上反射至眼盒EB的像存在反射重影(也称为副像)。当所述夹层玻璃10内还有高反射介质层时,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多个反射重影。因此,所述夹层玻璃10在所述投影显示区11需要设置一定的楔角值,以将所述投影光线在所述夹层玻璃10位于车辆内侧的玻璃上反射至位于驾驶室的眼盒EB的像与所述投影光线在所述夹层玻璃10位于车辆外侧的玻璃上或在高反射介质层上反射至眼盒EB的像重合,从而消除反射重影,以使得观察者能够通过所述投影显示区11看见无反射重影的所述投影图像211。其中,所述眼盒EB是指位于驾驶室中驾驶员的眼部。
由于所述投影图像211在所述投影显示区11上不同区域反射进入所述眼盒EB的光具有不同的角度,因此,所述夹层玻璃10在所述投影显示区11上不同区域需要设置不同的楔角值,以满足从所述眼盒EB在同一位置观察所述投影显示区11上不同区域具有较小重影甚至无重影。
在车辆行驶过程中,当车辆行驶于坡度变化或不平整的路面上时,车辆会出现一定程度的颠簸,进而使得所述眼盒EB在车辆行驶中所述眼盒EB相对于地面的高度发生动态变化,进而导致所述投影图像211进入所述眼盒EB的投影光线与所述投影显示区11的交点发生动态变化,进而产生整体动态重影。此外,在实际夹层玻璃10的制造过程中,中间楔形PVB膜的楔角曲线并不是理想平顺状态,其局部波动也会造成所述投影图像211的重影分布不均匀,进而导致所述眼盒EB处经由所述投影显示区11观察所述投影图像211具有重影或加重重影,即局部动态重影。因此,所述夹层玻璃10在所述投影显示区11上不同区域需要设置不同的楔角值,以满足所述眼盒EB在不同位置动态观察所述投影图像211具有较小反射重影甚至无反射重影。
在相关技术中,所述夹层玻璃10在所述图像显示区中的楔角变化只是将几个楔角值进行直线段拼接设计,亦或基于此在拼接的直线段折弯处进行简单弧形过渡,无法满足所述投影显示区11中多个区域抬头显示图像的重影问题,也无法满足所述投影显示区11中同一区域动态重影问题。
在本实施方式中(请参照图3),每个所述投影显示区11具有所述夹层玻璃10安装于车辆时的上侧边112厚度大于下侧边111厚度且楔角从所述下侧边111向所述上侧边112连续变小的楔形剖面形状。图3中L0为所述夹层玻璃10在一个所述投影显示区11中,楔角随着到所述夹层玻璃10的底边12的距离的 实际拟合曲线。所述夹层玻璃10对应在每个所述投影显示区11的楔角在所述下侧边111指向所述上侧边112方向上连续变小,以减弱甚至消除在每个所述投影显示区11中抬头显示图像的重影问题。
具体地,所述实际楔角拟合曲线L0具有收容于所述预设区域S0的连续曲线。其中,所述预设区域S0为从所述眼盒EB在不同高度观察所述投影图像211的中心点无重影的多个理论楔角值的散点分布区域与从所述眼盒EB在特定高度位置观察所述投影图像整体无重影的多个理论楔角值的散点分布区域的交集。因此,所述实际楔角拟合曲线L0收容于所述预设区域S0的连续曲线对应的实际楔角值与所述投影图像211的中心点对应所述眼盒EB在不同高度观察无重影的理论楔角值以及所述投影图像211整体对应于所述眼盒EB在特定高度位置观察无重影的理论楔角值偏差较小,即,所述眼盒EB在不同高度观察所述投影图像211的中心重影较少甚至无重影,且在特定高度位置观察所述投影图像211的整体重影较小甚至无重影。通常,所述投影图像211的中心点处的图像信息为重要级别较高的信息,因此,通过减弱甚至消除所述投影图像211的中心点在动态观察过程中的反射重影,能够有效减弱甚至消除所述投影图像211的中心点处的局部动态重影,且减小所述投影图像211的的整体动态重影对信息传递的影响。
相比于相关技术,本申请实施方式提供了一种抬头显示系统1,所述抬头显示系统1包括夹层玻璃10及投影组件20,所述夹层玻璃10在投影显示区11具有上侧边112厚度大于下侧边111厚度的楔形剖面形状,且具有楔角从所述下侧边111向所述上侧边112连续非线性单调变小的区段113,将所述区段113的各点位置处的测定楔角拟合得到实际楔角拟合曲线L0,且所述实际楔角拟合曲线L0具有收容于所述预设区域S0的连续曲线,使得所述连续曲线与所述投影图像211的中心在动态变化过程中对应在所述投影显示区11消除反射重影的多个理论楔角值的连线趋于一致,能够减弱甚至消除透过投影显示区11得到的抬头显示图像的重影,从而提高投影至所述夹层玻璃10上的抬头显示图像的质量,还有利于驾驶员在车辆行驶时对抬头显示图像的动态观察,进而提高驾驶安全性和舒适性。本申请提供的抬头显示系统1能够减弱甚至消除多点位动态观察抬头显示图像的重影。
请再次参照图1及图3,在本实施方式中,将所述区段113内各点位置处的多个理论楔角值进行拟合得到第一变化曲线L10,所述实际楔角拟合曲线L0与第一变化曲线L10的最大偏差值△αmax小于或等于0.15mrad。
在本实施方式中,所述第一变化曲线L10为所述眼盒EB在特定位置观察所述投影图像211无反射重影的多个理论楔角值拟合所得的曲线。所述实际楔角拟合曲线L0与第一变化曲线L10的最大偏差值△αmax小于或等于0.15mrad,既保证了所述眼盒EB在特定位置观察所述投影图像211反射重影较小甚至无反射重影,还保证了所述眼盒EB在动态观察所述投影图像211的中心反射重影较小甚至无反射重影。
请再次参照图1及图3,在本实施方式中,所述区段113内的楔角从所述下侧边111向所述上侧边112连续非线性变小,所述实际楔角拟合曲线L0和所述第一变化曲线L10均符合1-4阶函数。
在本实施方式中,所述实际楔角拟合曲线L0和所述第一变化曲线L10均符合1-4阶函数,保证了所述实际楔角拟合曲线L0各处平滑,从而防止局部楔角值突变加重反射重影。
请参照图4及图5,图4为图1实施方式提供的抬头显示系统中动态观察投影图像的示意图;图5为图4实施方式提供的抬头显示系统中一实施方式中投影显示区的实际楔角拟合曲线与预设区域的示意图。在本实施方式中,所述抬头显示系统1包括由低到高的第一眼盒EB_S、第二眼盒EB_M及第三眼盒EB_T,所述投影图像211包括由高到低的第一子投影图像2111、第二子投影图像2112及第三子投影图像2113。所述预设区域S0为多边形,所述多个限位点包括第一限位点P1、第二限位点P2、第三限位点P3及第四限位点P4。将所述第一眼盒EB_S的中垂线的底点与所述第一子投影图像2111的中心点连线得到第一连线。所述第一限位点P1的坐标信息包括所述第一连线与所述投影显示区11的交点到所述夹层玻璃10的底边12的距离,以及在所述第一眼盒EB_S的中垂线的底点观察所述第一子投影图像2111的中心点得到无反射重影的理论楔角值。将所述第二眼盒EB_M的中垂线的顶点与所述第二子投影图像2112的左上角点连线得到第二连线。所述第二限位点P2的坐标信息包括所述第二连线与所述投影显示区11的交点到所述夹层玻璃10的底边12的距离,以及在所述第二眼盒EB_M的中垂线的顶点观察所述第二子投影图像2112的左上角点得到无反射重影的理论楔角值。将所述第三眼盒EB_T的中垂线的顶点与所述第三子投影图像2113的中心点连线得到第三连线。所述第三限位点P3的坐标信息包括所述第三连线与所述投影显示区11的交点到所述夹层玻璃10的底边12的距离,以及在所述第三眼盒EB_T的中垂线的顶点观察所述第三子投影图像2113的中心点得到无反射重影的理论楔角值。将所述第二眼盒EB_M的中垂线的底点与所述第二子投影图像2112的右下角点连线得到第四连线。所述第四限位点P4的坐标信息包括所述第四连线与所述投影显示区11的交点到所述夹层玻璃10的底边12的距离,以及在所述第二眼盒EB_M的中垂线的底点观察所述第二子投影图像2112的右下角点得到无反射重影的理论楔角值。
在本实施方式中,所述第一眼盒EB_S、所述第二眼盒EB_M及所述第三眼盒EB_T表示在车辆的驾驶室中驾驶员眼部距离地面不同高度的位置。其中,所述第二眼盒EB_M表示车辆无颠簸时驾驶员眼部在正常高度的位置。对应的,所述眼盒EB在不同高度通过所述投影显示区11观察所述投影图像211,所述投影图像211在相对所述夹层玻璃10背离所述眼盒EB的一侧会呈现在不同高度,具体地,所述第一眼盒 EB_S对应观察到第一子投影图像2111,第二眼盒EB_M对应观察到第二子投影图像2112,第三眼盒EB_T对应观察到第三子投影图像2113。
在本实施方式中,所述预设区域S0为四边形,且所述预设区域S0由第一限位点P1、第二限位点P2、第三限位点P3及第四限位点P4依次连接围设形成。具体地,所述预设区域S0与所述实际楔角拟合曲线L0处于同一坐标系中,横坐标为距离所述夹层玻璃10的底边12的距离,纵坐标为楔角值。
其中,所述第一限位点P1的横坐标为所述第一连线与所述投影显示区11的交点到所述夹层玻璃10的底边12的距离,纵坐标为在所述第一眼盒EB_S的中垂线的底点观察所述第一子投影图像2111的中心点无反射重影的理论楔角值。
根据投影成像的特点,在所述第一眼盒EB_S上,随着观察所述第一子投影图像2111的中心点的观察点位从所述第一眼盒EB_S的中垂线的底点往顶点方向移动,所述观察点位与所述第一子投影图像2111的中心点的连线与所述投影显示区11的交点距离所述夹层玻璃10的底边12的距离越来越大,且消除反射重影所需的理论楔角值越来越小。因此,在所述实际楔角拟合曲线L0的坐标系中,在所述第一眼盒EB_S的中垂线上观察所述第一子投影图像2111的中心点无反射重影的理论楔角值的散点分布在所述第一限位点P1的右下方位。
其中,所述第二限位点P2的横坐标为所述第二连线与所述投影显示区11的交点到所述夹层玻璃10的底边12的距离,纵坐标为在所述第二眼盒EB_M的中垂线的顶点观察所述第二子投影图像2112的左上角点无反射重影的理论楔角值。
根据投影成像的特点,在所述第二眼盒EB_M上,随着观察所述第二子投影图像2112的左上角点的观察点位从所述第二眼盒EB_M的中垂线的顶点往底点方向移动,所述观察点位与所述第二子投影图像2112的左上角点的连线与所述投影显示区11的交点距离所述夹层玻璃10的底边12的距离越来越小,且消除反射重影所需的理论楔角值越来越大。因此,在所述实际楔角拟合曲线L0的坐标系中,在所述第二眼盒EB_M的中垂线上观察所述第二子投影图像2112的左上角点无反射重影的理论楔角值的散点分布在所述第二限位点P2的左上方位。其中,在所述第二眼盒EB_M的中垂线上观察所述第二子投影图像2112的中心无反射重影的理论楔角值的散点分布也位于所述第二限位点P2的左上方。
其中,所述第三限位点P3的横坐标为所述第三连线与所述投影显示区11的交点到所述夹层玻璃10的底边12的距离,纵坐标为在所述第三眼盒EB_T的中垂线的顶点观察所述第三子投影图像2113的中心点无反射重影的理论楔角值。
根据投影成像的特点,在所述第三眼盒EB_T上,随着观察所述第三子投影图像2113的中心点的观察点位从所述第三眼盒EB_T的中垂线的顶点往底点方向移动,所述观察点位与所述第三子投影图像2113的中心点的连线与所述投影显示区11的交点距离所述夹层玻璃10的底边12的距离越来越小,且消除反射重影所需的理论楔角值越来越大。因此,在所述实际楔角拟合曲线L0的坐标系中,在所述第三眼盒EB_T的中垂线上观察所述第三子投影图像2113的中心点无反射重影的理论楔角值的散点分布在所述第三限位点P3的左上方位。
其中,所述第四限位点P4的横坐标为所述第四连线与所述投影显示区11的交点到所述夹层玻璃10的底边12的距离,纵坐标为在所述第二眼盒EB_M的中垂线的底点观察所述第二子投影图像2112的右下角点无反射重影的理论楔角值。
根据投影成像的特点,在所述第二眼盒EB_M上,随着观察所述第二子投影图像2112的右下角点的观察点位从所述第二眼盒EB_M的中垂线的底点往顶点方向移动,所述观察点位与所述第二子投影图像2112的右下角点的连线与所述投影显示区11的交点距离所述夹层玻璃10的底边12的距离越来越大,且消除反射重影所需的理论楔角值越来越小。因此,在所述实际楔角拟合曲线L0的坐标系中,在所述第二眼盒EB_M的中垂线上观察所述第二子投影图像2112的右下角点无反射重影的理论楔角值的散点分布在所述第四限位点P4的右下方位。其中,在所述第二眼盒EB_M的中垂线上观察所述第二子投影图像2112的中心无反射重影的理论楔角值的散点分布也位于所述第四限位点P4的右下方。
因此,由所述第一限位点P1、所述第二限位点P2、所述第三限位点P3及所述第四限位点P4依次连接围设得到的预设区域S0中包含了从所述第一眼盒EB_S的中垂线上不同点位、第二眼盒EB_M的中垂线上不同点位及第三眼盒EB_T的中垂线上不同点位上观察所述投影图像211的中心点无反射重影的多个理论楔角值分布。因此,所述实际楔角拟合曲线L0收容于所述预设区域S0的连续曲线与消除在所述眼盒EB的中垂线上移动观察所述投影图像211的中心点的反射重影的理论楔角值偏差较小,即所述投影显示区11中的楔角设置能够减弱甚至消除动态观察所述投影图像211的中心点的反射重影。
请参照图4及图6,图6为图4实施方式提供的抬头显示系统中另一实施方式中投影显示区的实际楔角拟合曲线与预设区域的示意图。在本实施方式中,所述多个限位点还包括第五限位点P5及第六限位点P6,且所述预设区域S0由所述第一限位点P1、所述第五限位点P5、第二限位点P2、第三限位点P3、第六限位点P6及第四限位点P4依次连接围设形成。将所述第一眼盒EB_S的中垂线的顶点与所述第一子投影图像2111的中心点连线得到第五连线。所述第五限位点P5的坐标信息包括所述第五连线与所述投影显 示区11的交点到所述夹层玻璃10的底边12的距离,以及在所述第一眼盒EB_S的中垂线的顶点观察所述第一子投影图像2111的中心点得到无反射重影的理论楔角值。将所述第三眼盒EB_T的中垂线的底点与所述第三子投影图像2113的中心点连线得到第六连线。所述第六限位点P6的坐标信息包括所述第六连线与所述投影显示区11的交点到所述夹层玻璃10的底边12的距离,以及在所述第三眼盒EB_T的中垂线的底点观察所述第三子投影图像2113的中心点得到无反射重影的理论楔角值。
在本实施方式中,所述预设区域S0为六边形,且所述预设区域S0由第一限位点P1、第五限位点P5、第二限位点P2、第三限位点P3、第六限位点P6及第四限位点P4依次连接围设形成。具体地,所述预设区域S0与所述实际楔角拟合曲线L0处于同一坐标系中,横坐标为距离所述夹层玻璃10的底边12的距离,纵坐标为楔角值。
其中,所述第五限位点P5的横坐标为所述第五连线与所述投影显示区11的交点到所述夹层玻璃10的底边12的距离,纵坐标为在所述第一眼盒EB_S的中垂线的顶点观察所述第一子投影图像2111的中心点无反射重影的理论楔角值。
根据投影成像的特点,在所述第一眼盒EB_S上,随着观察所述第一子投影图像2111的中心点的观察点位从所述第一眼盒EB_S的中垂线的顶点往底点方向移动,所述观察点位与所述第一子投影图像2111的中心点的连线与所述投影显示区11的交点距离所述夹层玻璃10的底边12的距离越来越小,且消除反射重影所需的理论楔角值越来越大。因此,在所述实际楔角拟合曲线L0的坐标系中,在所述第一眼盒EB_S的中垂线上观察所述第一子投影图像2111的中心点无反射重影的理论楔角值的散点分布在所述第五限位点P5的左上方位。
其中,所述第六限位点P6的横坐标为所述第六连线与所述投影显示区11的交点到所述夹层玻璃10的底边12的距离,纵坐标为所述第三眼盒EB_T的中垂线的底点观察所述第三子投影图像2113的中心点无反射重影的理论楔角值。
根据投影成像的特点,在所述第三眼盒EB_T上,随着观察所述第三子投影图像2113的中心点的观察点位从所述第三眼盒EB_T的中垂线的底点往顶点方向移动,所述观察点位与所述第三子投影图像2113的中心点的连线与所述投影显示区11的交点距离所述夹层玻璃10的底边12的距离越来越大,且消除反射重影所需的理论楔角值越来越小。因此,在所述实际楔角拟合曲线L0的坐标系中,在所述第三眼盒EB_T的中垂线上观察所述第三子投影图像2113的中心点无反射重影的理论楔角值的散点分布在所述第六限位点P6的右下方位。
因此,由所述第一限位点P1、所述第五限位点P5、所述第二限位点P2、所述第三限位点P3、第六限位点P6及所述第四限位点P4依次连接围设得到的预设区域S0中更加精确的包含了从所述第一眼盒EB_S的中垂线上不同点位、第二眼盒EB_M的中垂线上不同点位及第三眼盒EB_T的中垂线上不同点位上观察所述投影图像211的不同区域的无反射重影的多个理论楔角值分布。因此,所述实际楔角拟合曲线L0收容于所述预设区域S0的连续曲线与消除在所述眼盒的中垂线上移动观察所述投影图像211的不同区域的反射重影的理论楔角值偏差进一步缩小,即,所述投影显示区11中的楔角设置能够进一步地减弱甚至消除动态观察所述投影图像211的不同区域的重影。
请参照图4及图7,图7为图4实施方式提供的抬头显示系统中又一实施方式中投影显示区的实际楔角拟合曲线与预设区域的示意图。在本实施方式中,所述第一限位点P1和所述第四限位点P4连线形成第一限位线段P1-P4,所述第二限位点P2和所述第三限位点P3连线形成第二限位线段P2-P3,所述实际楔角拟合曲线L0与所述第一限位线段P1-P4相交,和/或,所述实际楔角拟合曲线L0与所述第二限位线段P2-P3相交。
在本实施方式中,所述实际楔角拟合曲线L0与所述第一限位线段P1-P4相交,使得所述实际楔角拟合曲线L0在具有收容于所述预设区域S0的连续曲线的同时,降低了所述实际楔角拟合曲线L0位于所述第一限位线段P1-P4左侧的区段与从所述第一眼盒EB_S的中垂线上的部分点观察所述第一子投影图像2111靠近底部区域无反射重影时的理论楔角值的偏差值,也降低了所述实际楔角拟合曲线L0位于所述第一限位线段P1-P4左侧的区段与从所述第二眼盒EB_M的中垂线上的部分点观察所述第二子投影图像2112靠近底部区域无反射重影时的理论楔角值的偏差值。
在本实施方式中,所述实际楔角拟合曲线L0与所述第二限位线段P2-P3相交,使得所述实际楔角拟合曲线L0在具有收容于所述预设区域S0的连续曲线的同时,降低了所述实际楔角拟合曲线L0位于所述第二限位线段P2-P3右侧的区段与从所述第二眼盒EB_M的中垂线上的部分点观察所述第二子投影图像2112靠近顶部区域无反射重影时的理论楔角值的偏差值,也降低了所述实际楔角拟合曲线L0位于所述第二限位线段P2-P3右侧的区段与从所述第三眼盒EB_T的中垂线上的部分点观察所述第三子投影图像2113靠近顶部区域无反射重影时的理论楔角值的偏差值。
此外,在本实施方式中,当人眼沿着第一眼盒EB_S的中垂线的底点向顶点移动过程中观察所述第一子投影图像2111的中心点获得的无反射重影的理论楔角值分布在所述第一限位点P1和所述第五限位点P5连线的附近,优选所述实际楔角拟合曲线L0靠近所述第一限位点P1和所述第五限位点P5的连线延伸, 从而能够进一步地减弱甚至消除动态观察所述第一子投影图像2111的中心区域的反射重影。
此外,在本实施方式中,当人眼沿着第三眼盒EB_T的中垂线的底点向顶点移动过程中观察所述第三子投影图像2113的中心点获得的无反射重影的理论楔角值分布在所述第三限位点P3和所述第六限位点P6连线的附近,优选所述实际楔角拟合曲线L0靠近所述第六限位点P6和所述第三限位点P3的连线延伸,从而能够进一步地减弱甚至消除动态观察所述第三子投影图像2113的中心区域的反射重影。
请参照图4及图8,图8为图4实施方式提供的抬头显示系统中又一实施方式中投影显示区的实际楔角拟合曲线与预设区域的示意图。在本实施方式中,所述实际楔角拟合曲线L0穿过第七限位点G。所述第七限位点G为对应所述第二眼盒EB_M的中垂线的各点观察所述第二子投影图像2112得到无反射重影的多个理论楔角值在所述实际楔角拟合曲线L0所在坐标系分布的重心。
在本实施方式中,所述实际楔角拟合曲线L0穿过第七限位点G。其中,所述第七限位点G为对应所述第二眼盒EB_M的中垂线观察所述第二子投影图像2112无反射重影的多个理论楔角值在所述实际楔角拟合曲线L0所在坐标系分布的重心,即,在所述第二眼盒EB_M的中垂线上观察所述第二子投影图像2112的重影较小。由于所述第二眼盒EB_M为驾驶员眼部在驾驶室中正常高度,因此,保证了车辆在较小颠簸或无颠簸时,驾驶员动态观察所述投影图像211时的重影较小。
请参照图4及图9,图9为图4实施方式提供的抬头显示系统中又一实施方式中投影显示区的实际楔角拟合曲线与预设区域的示意图。在本实施方式中,所述实际楔角拟合曲线L0穿过第八限位点P8,将所述第二眼盒EB_M的中垂线的中点与所述第二子投影图像2112的中心点连线得到第八连线,所述第八限位点P8的坐标信息包括所述第八连线与所述投影显示区11的交点到所述夹层玻璃10的底边12的距离,以及在所述第二眼盒EB_M的中垂线的中点观察所述第二子投影图像2112的中心点得到无反射重影的理论楔角值。
在本实施方式中,在车辆中,驾驶员的眼部位置通常处于所述第二眼盒EB_M的中垂线的中点。同时,所述投影图像211中显示信息重要级别较高的信息通常显示在所述投影图像211的中心。因此,驾驶员的眼部处于所述第二眼盒EB_M的中垂线的中点处观察所述第二子投影图像2112的中心点无反射重影是较为重要的。因此,所述实际楔角拟合曲线L0穿过第八限位点P8,有利于驾驶员驾驶车辆时,眼部处于正常位置观察所述投影图像211。
为了大幅减缓动态重影,所述实际楔角拟合曲线L0优选既靠近所述第一限位点P1和所述第五限位点P5的连线延伸,又靠近所述第六限位点P6和所述第三限位点P3的连线延伸,且穿过第七限位点G或第八限位点P8,从而还可以避免所述实际楔角拟合曲线L0局部急剧变化,实现多个子眼盒面EB11均难以观察到动态鬼影。
请再次参照图1,在本实施方式中,在所述夹层玻璃10的底边12指向顶边13的方向上,所述区段113的长度与所述投影显示区11的长度之比不低于70%。
在本实施方式中,在所述夹层玻璃10的底边12指向顶边13的方向上,所述区段113的长度d1与所述投影显示区11的长度d2之比不低于70%,优选地,所述区段113的长度与所述投影显示区11的长度之比不低于75%、或不低于80%、或不低于85%、或不低于90%、或不低于95%、或等于100%。其中,所述长度是在从所述下侧边111向所述上侧边112前进方向上测量得到的。
请参照图10及图11,图10为本申请又一实施方式提供的抬头显示系统的结构示意图;图11为图10实施方式提供的抬头显示系统中投影成像的示意图。在本实施方式中,所述至少一个投影显示区11包括至少一个第一投影显示区114以及至少一个第二投影显示区115,所述投影光源21入射至所述第一投影显示区114形成第一投影图像2121,所述第一投影图像2121的虚像距离为7米-100米。所述投影光源21入射至所述第二投影显示区115形成第二投影图像2131,所述第二投影图像2131的虚像距离为1米-6米。
在本实施方式中,所述第一投影显示区114用于远距离投影显示,具体地,所述第一投影显示区114用于显示信息与真实场景融合,用于投影显示现实世界中的对象相对应的复杂图形,实现路况-车辆-驾驶员之间的交互。所述第二投影显示区115用于近距离投影显示,具体地,所述第二投影显示区115用于近距离显示车辆运行参数信息,可以减少低头看仪表板或相关信息,方便驾驶员人眼远近切换,减少低头查看仪表板,最大程度的集中驾驶员行车时的注意力,提升行车安全性。
请参照图12,图12为本申请又一实施方式提供的抬头显示系统的结构示意图。在本实施方式中,所述投影组件20包括至少一个第一投影光源212和至少一个第二投影光源213,所述第一投影光源212入射至所述第一投影显示区114,所述第二投影光源213入射至所述第二投影显示区115。
在本实施方式中,所述第一投影光源212用于投影至所述第一投影显示区114进行远距离投影显示,具体地,所述第一投影显示区114用于显示信息与真实场景融合,用于投影显示现实世界中的对象相对应的复杂图形,实现路况-车辆-驾驶员之间的交互。所述第二投影光源213用于投影至所述第二投影显示区115进行近距离投影显示,具体地,所述第二投影显示区115用于近距离显示车辆运行参数信息,可以减少低头看仪表板或相关信息,方便驾驶员人眼远近切换,减少低头查看仪表板,最大程度的集中驾驶员行车时的注意力,提升行车安全性。
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。
本申请实施方式还提供了一种抬头显示系统1的设计方法。请参照图13、图14及图15,图13为本申请一实施方式提供的抬头显示系统的设计方法的流程图;图14为图13实施方式提供的抬头显示系统的设计方法的示意图;图15为图13实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中第一变化曲线的示意图。在本实施方式中,所述抬头显示系统1的设计方法包括提供投影组件20及夹层玻璃10,所述投影组件20发出的投影光线入射到所述夹层玻璃10上的至少一个投影显示区11。根据车内的观察者设计位于车内的眼盒面EB10。根据车内的观察者透过每个投影显示区11观察到的投影图像211设计虚像面TB10。其中,所述眼盒面EB10包括依次从低到高的多个子眼盒面EB11,所述虚像面TB10对应包括依次从高到低的多个子虚像面TB11,其中,每个子虚像面TB11对应一个子眼盒面EB11。在每个子眼盒面EB11上选取观察点阵EB111,且在每个子虚像面TB11上选取虚像点阵TB111,所述观察点阵EB111中的点与所述虚像点阵TB111中的点的连线穿过对应的投影显示区11,所述连线与所述投影显示区11的交点为入射点。根据所述投影组件20、夹层玻璃10和多条连线计算对应的入射点位置处的投影图像211无反射重影时夹层玻璃10的多个理论楔角值。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10底边12的距离,拟合以得到楔角随着入射点到夹层玻璃10底边12的距离的第一变化曲线L10。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10底边12的距离计算出多个限位点,所述多个限位点依次连接围设形成预设区域S0。调整所述第一变化曲线L10,使调整后的第一变化曲线L11具有收容于所述预设区域S0的连续曲线。根据所述调整后的第一变化曲线L11确定所述夹层玻璃10在对应的所述投影显示区11的楔角值。
在本实施方式中,所述夹层玻璃10用于车辆的前挡风玻璃,且应用于车辆的抬头显示系统1中。所述夹层玻璃10的设计方法包括S10、S20、S30、S40、S50、S60、S70、S80及S90。以下将S10、S20、S30、S40、S50、S60、S70、S80及S90进行详细说明。
S10,提供投影组件20及夹层玻璃10,所述投影组件20发出的投影光线入射到所述夹层玻璃10上的至少一个投影显示区11。
S20,根据车内的观察者设计位于车内的眼盒面EB10。
S30根据车内的观察者透过每个投影显示区11观察到的投影图像211设计虚像面TB10。
在本实施方式中,所述眼盒面EB10包括依次从低到高的多个子眼盒面EB11,所述虚像面TB10包括依次从高到低的多个子虚像面TB11。其中,每个子虚像面TB11对应一个子眼盒面EB11。具体地,所述眼盒面EB10用于模拟观察者坐在车辆的驾驶室中时眼睛所处平面。其中,所述多个子眼盒面EB11用于模拟观察者的眼睛处于不同的高度,即所述多个子眼盒面EB11用于模拟观察者不同的视角。所述虚像面TB10用于模拟投影光线在所述夹层玻璃10反射至所述眼盒面EB10上在所述夹层玻璃10的另一侧所形成的虚像。所述多个子眼盒面EB11用于模拟投影光线在所述夹层玻璃10反射至不同位置的所述多个子眼盒面EB11上在所述夹层玻璃10的另一侧所形成的虚像。具体地,所述多个子眼盒面EB11与所述多个子虚像面TB11在高度对应上呈现中心对称关系,即高度最高的所述子眼盒面EB11对应高度最低的所述子虚像面TB11,高度最低的所述子眼盒面EB11对应高度最高的所述子虚像面TB11。
S40,在每个子眼盒面EB11上选取观察点阵EB111,且在每个子虚像面TB11上选取虚像点阵TB111,所述观察点阵EB111中的点与所述虚像点阵TB111中的点的连线穿过对应的投影显示区11,所述连线与所述投影显示区11的交点为入射点。
在本实施方式中,所述观察点阵EB111中每一个点对应模拟观察者的眼睛的位置。所述虚像点阵TB111中每一个点对于模拟投影光线在所述夹层玻璃10反射至所述眼盒面EB10上某一点上并在所述虚像面TB10上形成的的虚像。具体的,所述虚像点阵TB111中每一个点对于所述观察点阵EB111中一个或多个点,即,观察者在所述眼盒面EB10上的不同位置可以看到所述虚像面TB10上同一位置的虚像。此外,观察者在所述眼盒面EB10上同一位置可以看到所述虚像面TB10上不同位置的虚像。
S50,根据所述投影组件20、夹层玻璃10和多条连线计算对应的入射点位置处的投影图像211无反射重影时夹层玻璃10的多个理论楔角值。
在本实施方式中,在每一个对应设置的所述子眼盒面EB11与所述子虚像面TB11中,所述观察点阵EB111中每一个点与所述虚像点阵TB111中每一个点连接与所述夹层玻璃10存在交点,即入射点。通过计算所述观察点阵EB111中每一点处观察者看到处于所述子虚像面TB11上的虚像无反射重影时,所述入射点处的理论楔角值。用于模拟计算的所述入射点的数量即为所述理论楔角值的数量。
S60,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10底边12的距离,拟合以得到楔角随着入射点到夹层玻璃10底边12的距离的第一变化曲线L10。
在本实施方式中,所述多个理论楔角值与所述入射点到所述夹层玻璃10底边12的距离呈现离散分布。具体地,在一实施方式中,针对每个对应的所述子眼盒面EB11与所述子虚像面TB11可以计算出一个所 述多个理论楔角值的子离散图,将多个子离散图集合在同一坐标系中形成离散图。通过对所述多个理论楔角值的离散图进行函数拟合出所述第一变化曲线。举例而言,所述函数可以但不限于为三次、四次、五次多项式函数或者指数函数、幂函数、对数函数等基本函数以及它们组成的复合函数。数据曲线拟合处理可在Microsoft Excel,或WPS或MATLAB或OriginPro等软件中完成。由于观察者在所述夹层玻璃10上某一点可以看到多个不同距离或角度的像,因此该点处所述理论楔角值具有多个。但所述夹层玻璃10上某一点的楔角值只能为一个值。此外,与该点沿从玻璃底边12到顶边13方向上同一距离的其它点,理论楔角值也具有多个,所述夹层玻璃10上到底边12某一距离的楔角值适合为一个值。因此需要对所述夹层玻璃10上每一所述入射点处的楔角值进行适当选取,以减弱重影现象。通过对所述多个理论楔角值进行函数拟合,可以使得所述夹层玻璃10在所述投影显示区11上的楔角值与所述多个理论楔角值的偏差更小,从而减小了投影至所述夹层玻璃10上的所述投影显示区11的成像重影现象,以提高所述夹层玻璃10的成像质量。在另一实施方式中,针对每一所述入射点处对应的所述多个理论楔角值,选取该点处对应的所述多个理论楔角值中极大值与极小值的平均数,然后将每一所述入射点处的所述多个理论楔角值的极大值与极小值的平均数连接起来形成所述第一变化曲线L10。
S70,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10底边12的距离计算出多个限位点,所述多个限位点依次连接围设形成预设区域S0。
在本实施方式中,所述预设区域S0为从所述眼盒面EB10在不同高度观察所述虚像面TB10的中心点无反射重影时,收容理论楔角值的散点分布区域。
S80,调整所述第一变化曲线L10,使调整后的第一变化曲线L11具有收容于所述预设区域S0的连续曲线。
在本实施方式中,可以但不限于通过调整所述第一变化曲线L10的楔角值取点或拟合函数等方式进行调整,使得所述调整后的第一变化曲线L11具有收容于所述预设区域S0的连续曲线。所述调整后的第一变化曲线L11收容于所述预设区域S0的连续曲线对应的实际楔角值与所述投影图像211的中心点对应所述眼盒面EB10在不同高度观察无反射重影的理论楔角值偏差较小,即,所述眼盒面EB10在不同高度观察所述投影图像211的中心反射重影较少甚至无反射重影。
S90,根据所述调整后的第一变化曲线L11确定所述夹层玻璃10在对应的所述投影显示区11的楔角值。
在本实施方式中,通过所述调整后的第一变化曲线L11确定所述夹层玻璃10在对应的所述投影显示区11的楔角值,以减弱在所述眼盒面EB10动态观察所述夹层玻璃10在所述投影显示区11的成像重影现象。具体地,通过所述虚像面TB10的选取设计,可以计算出所述夹层玻璃10中投影显示区11的所述多个理论楔角值的分布,并拟合出所述投影显示区11对应的所述调整后的第一变化曲线L11,从而确定所述夹层玻璃10在对应的所述投影显示区11的楔角值。
在一实施方式中,通过对所述第一变化曲线L10进行调整以进行优化。所述“调整所述第一变化曲线L10,使调整后的第一变化曲线L11具有收容于所述预设区域S0的连续曲线”包括调整所述第一变化曲线L10,使调整后的第一变化曲线L11具有收容于所述预设区域的连续曲线。
具体地,在本实施方式中,所述第一变化曲线L10为所述眼盒面EB10上特定位置观察所述投影图像211无反射重影的多个理论楔角值拟合所得的曲线。所述调整后的第一变化曲线L11具有收容于所述预设区域S0的连续曲线,既保证了所述眼盒面EB10上特定位置观察所述投影图像211反射重影较小甚至无反射重影,还保证了所述眼盒面EB10上不同位置在动态观察所述投影图像211的中心反射重影较小甚至无反射重影。
在本实施方式中,所述调整后的第一变化曲线L11符合1-4阶函数,且具有连续非线性变小的连续曲线,保证了所述调整后的第一变化曲线L11各处平滑,从而防止局部楔角值突变加重反射重影。
请参照图16,图16为图14实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中眼盒面与虚像面的设计示意图;图17为图16实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中调整后的第一变化曲线的示意图。在本实施方式中,所述眼盒面EB10包括依次从低到高的第一子眼盒面EB12、第二子眼盒面EB13及第三子眼盒面EB14。所述虚像面TB10对应包括依次从高到低的第一子虚像面TB12、第二子虚像面TB13及第三子虚像面TB14。所述预设区域S0为多边形,且所述多个限位点包括第一限位点P1、第二限位点P2、第三限位点P3及第四限位点P4。所述“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10底边12的距离计算出多个限位点”包括连接所述第一子眼盒面EB12的中垂线的底点及所述第一子虚像面TB12的中心点得到第一连线,所述第一连线与所述投影显示区11交于第一入射点,连接所述第二子眼盒面EB13的中垂线的顶点及所述第二子虚像面TB13的左上角点得到第二连线,所述第二连线与所述投影显示区11交于第二入射点,连接所述第三子眼盒面EB14的中垂线的顶点与所述第三子虚像面TB14的中心点得到第三连线,所述第三连线与所述投影显示区11交于第三入射点,连接所述第二子眼盒面EB13的中垂线的底点与所述第二子虚像面TB13的右下角点得到第四连线,所述第四连线与所述投影显示区11交于第四入射点。根据所述投影组件20、夹层玻璃10、第一连线、第二连线、第三连线及第四连线计算所述第一入 射点处无反射重影的第一限位理论楔角值、所述第二入射点处无反射重影的第二限位理论楔角值、第三入射点处无反射重影的第三限位理论楔角值及第四入射点处无反射重影的第四限位理论楔角值。以及根据所述第一限位理论楔角值及所述第一入射点到夹层玻璃10底边12的距离得到第一限位点P1,根据所述第二限位理论楔角值及所述第二入射点到夹层玻璃10底边12的距离得到第二限位点P2,根据所述第三限位理论楔角值及所述第三入射点到夹层玻璃10底边12的距离得到第三限位点P3,根据所述第四限位理论楔角值及所述第四入射点到夹层玻璃10底边12的距离得到第四限位点P4。所述预设区域S0的顶点包括所述第一限位点P1、所述第二限位点P2、所述第三限位点P3及所述第四限位点P4。
在本实施方式中,所述眼盒面EB10由于距离地面的高度会存在多个位置,可将所述眼盒面EB10所处不同高度的位置划分为最低区域的第一子眼盒面EB12、正常高度区域的第二子眼盒面EB13以及最高区域的第三子眼盒面EB14。对应的,所述虚像面TB10具有与所述第一子眼盒面EB12匹配的第一子虚像面TB12、与所述第二子眼盒面EB13匹配的第二子虚像面TB13以及与所述第三子眼盒面EB14匹配的第三子虚像面TB14。
在本实施方式中,在第一子眼盒面EB12上选取第一子观察点阵EB121:m1*n1。其中,m1≥1且为自然数,n1≥1且为自然数。举例而言,m1可以但不限于为3、5或8等,n1可以但不限于为3、5或8等。在第二子眼盒面EB13上选取第二子观察点阵EB131:m2*n2。其中,m2≥1且为自然数,n2≥1且为自然数。举例而言,m2可以但不限于为3、5或8等,n2可以但不限于为3、5或8等。其中,m2与m1相同或不同,n2与n1相同或不同。在第三子眼盒面EB14上选取第三子观察点阵EB141:m3*n3。其中,m3≥1且为自然数,n3≥1且为自然数。举例而言,m3可以但不限于为3、5或8等,n3可以但不限于为3、5或8等。m3与m1、m2相同或不同,n3与n1、n2相同或不同。
在本实施方式中,在第一子虚像面TB12上选取第一子虚像点阵TB121:i1*j1。其中,i1≥1且为自然数,j1≥1且为自然数。举例而言,i1可以但不限于为3、5或8等,j1可以但不限于为3、5或8等。在第二子虚像面TB13上选取第二子虚像点阵TB131:i2*j2。其中,i2≥1且为自然数,j2≥1且为自然数。举例而言,i2可以但不限于为3、5或8等,j2可以但不限于为3、5或8等。其中,i2与i1相同或不同,j2与j1相同或不同。在第三子虚像面TB14上选取第三子虚像点阵TB141:i3*j3。其中,i3≥1且为自然数,j3≥1且为自然数。举例而言,i3可以但不限于为3、5或8等,j3可以但不限于为3、5或8等。i3与i1、i2相同或不同,j3与j1、j2相同或不同。需要说明的是,i1*j1与m1*n1相同或不同,i2*j2与m2*n2相同或不同,i3*j3与m3*n3相同或不同。
接下来对第一限位点P1、第二限位点P2、第三限位点P3及第四限位点P4的计算进行详细描述。
连接所述第一子眼盒面EB12的中垂线的底点及所述第一子虚像面TB12的中心点得到第一连线,所述第一连线与所述投影显示区11交于第一入射点,连接所述第二子眼盒面EB13的中垂线的顶点及所述第二子虚像面TB13的左上角点得到第二连线,所述第二连线与所述投影显示区11交于第二入射点,连接所述第三子眼盒面EB14的中垂线的顶点与所述第三子虚像面TB14的中心点得到第三连线,所述第三连线与所述投影显示区11交于第三入射点,连接所述第二子眼盒面EB13的中垂线的底点与所述第二子虚像面TB13的右下角点得到第四连线,所述第四连线与所述投影显示区11交于第四入射点。
根据所述投影组件20、夹层玻璃10、第一连线、第二连线、第三连线及第四连线计算所述第一入射点处无反射重影的第一限位理论楔角值、所述第二入射点处无反射重影的第二限位理论楔角值、第三入射点处无反射重影的第三限位理论楔角值及第四入射点处无反射重影的第四限位理论楔角值。
根据所述第一限位理论楔角值及所述第一入射点到夹层玻璃10底边12的距离得到第一限位点P1,根据所述第二限位理论楔角值及所述第二入射点到夹层玻璃10底边12的距离得到第二限位点P2,根据所述第三限位理论楔角值及所述第三入射点到夹层玻璃10底边12的距离得到第三限位点P3,根据所述第四限位理论楔角值及所述第四入射点到夹层玻璃10底边12的距离得到第四限位点P4。
在本实施方式中,所述预设区域S0为四边形,且所述预设区域S0由第一限位点P1、第二限位点P2、第三限位点P3及第四限位点P4依次连接围设形成。具体地,所述预设区域S0与所述调整后的第一变化曲线L11处于同一坐标系中,横坐标为距离所述夹层玻璃10的底边12的距离,纵坐标为楔角值。
根据投影成像的特点,在所述第一子眼盒面EB12上,随着观察所述第一子虚像面TB12的中心点的观察点位从所述第一子眼盒面EB12的中垂线的底点往顶点方向移动,所述观察点位与所述第一子虚像面TB12的中心点的连线与所述投影显示区11的交点距离所述夹层玻璃10的底边12的距离越来越大,且消除反射重影所需的理论楔角值越来越小。因此,在所述调整后的第一变化曲线L11的坐标系中,在所述第一子眼盒面EB12的中垂线上观察所述第一子虚像面TB12的中心点无反射重影的理论楔角值的散点分布在所述第一限位点P1的右下方位。
根据投影成像的特点,在所述第二子眼盒面EB13上,随着观察所述第二子虚像面TB13的左上角点的观察点位从所述第二子眼盒面EB13的中垂线的顶点往底点方向移动,所述观察点位与所述第二子虚像面TB13的左上角点的连线与所述投影显示区11的交点距离所述夹层玻璃10的底边12的距离越来越小,且消除反射重影所需的理论楔角值越来越大。因此,在所述调整后的第一变化曲线L11的坐标系中,在所 述第二子眼盒面EB13的中垂线上观察所述第二子虚像面TB13的左上角点无反射重影的理论楔角值的散点分布在所述第二限位点P2的左上方位。其中,在所述第二子眼盒面EB13的中垂线上观察所述第二子虚像面TB13的中心点无反射重影的理论楔角值的散点分布也位于所述第二限位点P2的左上方。
根据投影成像的特点,在所述第三子眼盒面EB14上,随着观察所述第三子虚像面TB14的中心点的观察点位从所述第三子眼盒面EB14的中垂线的顶点往底点方向移动,所述观察点位与所述第三子虚像面TB14的中心点的连线与所述投影显示区11的交点距离所述夹层玻璃10的底边12的距离越来越小,且消除反射重影所需的理论楔角值越来越大。因此,在所述调整后的第一变化曲线L11的坐标系中,在所述第三子眼盒面EB14的中垂线上观察所述第三子虚像面TB14的中心点无反射重影的理论楔角值的散点分布在所述第三限位点P3的左上方位。
根据投影成像的特点,在所述第二子眼盒面EB13上,随着观察所述第二子虚像面TB13的右下角点的观察点位从所述第二子眼盒面EB13的中垂线的底点往顶点方向移动,所述观察点位与所述第二子虚像面TB13的右下角点的连线与所述投影显示区11的交点距离所述夹层玻璃10的底边12的距离越来越大,且消除反射重影所需的理论楔角值越来越小。因此,在所述调整后的第一变化曲线L11的坐标系中,在所述第二子眼盒面EB13的中垂线上观察所述第二子虚像面TB13的右下角点无反射重影的理论楔角值的散点分布在所述第四限位点P4的右下方位。其中,在所述第二子眼盒面EB13的中垂线上观察所述第二子虚像面TB13的中心点无反射重影的理论楔角值的散点分布也位于所述第四限位点P4的右下方。
因此,由所述第一限位点P1、所述第二限位点P2、所述第三限位点P3及所述第四限位点P4依次连接围设形成的预设区域S0中包含了从所述第一子眼盒面EB12的中垂线上不同点位、第二子眼盒面EB13的中垂线上不同点位及第三子眼盒面EB14的中垂线上不同点位上观察所述投影图像211的中心点无反射重影的多个理论楔角值分布。因此,所述实际楔角拟合曲线L0收容于所述预设区域S0的连续曲线与消除在所述眼盒面EB10的中垂线上移动观察所述虚像面TB10的中心点的反射重影的理论楔角值偏差较小,即所述投影显示区11中的楔角设置能够减弱甚至消除动态观察所述投影图像211的中心点的反射重影。
请参照图18,图18为图17实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中对第一变化曲线再次调整后的示意图。在本实施方式中,在所述“根据所述第一限位理论楔角值及第一入射点到夹层玻璃10底边12的距离得到第一限位点P1,根据所述第二限位理论楔角值及第二入射点到夹层玻璃10底边12的距离得到第二限位点P2,根据所述第三限位理论楔角值及第三入射点到夹层玻璃10底边12的距离得到第三限位点P3,根据所述第四限位理论楔角值及第四入射点到夹层玻璃10底边12的距离得到第四限位点P4”之后,所述“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10底边12的距离计算出多个限位点”还包括连接所述第一子眼盒面EB12的中垂线的顶点与所述第一子虚像面TB12的中心点得到第五连线,所述第五连线与所述投影显示区11交于第五入射点,连接所述第三子眼盒面EB14的中垂线的底点与所述第三子虚像面TB14的中心点得到第六连线,所述第六连线与所述投影显示区11交于第六入射点。根据所述投影组件20、夹层玻璃10、第五连线及第六连线计算所述第五入射点处无反射重影的第五限位理论楔角值以及所述第六入射点处无反射重影的第六限位理论楔角值。以及根据所述第五限位理论楔角值及所述第五入射点到夹层玻璃10底边12的距离得到第五限位点P5,根据所述第六限位理论楔角值及所述第六入射点到夹层玻璃10底边12的距离得到第六限位点P6。所述预设区域S0的顶点还包括所述第五限位点P5及所述第六限位点P6,且所述预设区域S0由所述第一限位点P1、所述第五限位点P5、第二限位点P2、第三限位点P3、第六限位点P6及第四限位点P4依次连接围设形成。
接下来对计算出第五限位点P5及第六限位点P6进行详细描述。
连接所述第一子眼盒面EB12的中垂线的顶点与所述第一子虚像面TB12的中心点得到第五连线,所述第五连线与所述投影显示区11交于第五入射点,连接所述第三子眼盒面EB14的中垂线的底点与所述第三子虚像面TB14的中心点得到第六连线,所述第六连线与所述投影显示区11交于第六入射点。
根据所述投影组件20、夹层玻璃10、第五连线及第六连线计算所述第五入射点处无反射重影的第五限位理论楔角值以及所述第六入射点处无反射重影的第六限位理论楔角值。
根据所述第五限位理论楔角值及所述第五入射点到夹层玻璃10底边12的距离得到第五限位点P5,根据所述第六限位理论楔角值及所述第六入射点到夹层玻璃10底边12的距离得到第六限位点P6。
在本实施方式中,所述预设区域S0为六边形,且所述预设区域S0由第一限位点P1、第五限位点P5、第二限位点P2、第三限位点P3、第六限位点P6及第四限位点P4依次连接围设得到。具体地,所述预设区域S0与所述调整后的第一变化曲线L11处于同一坐标系中,横坐标为距离所述夹层玻璃10的底边12的距离,纵坐标为楔角值。
根据投影成像的特点,在所述第一子眼盒面EB12上,随着观察所述第一子虚像面TB12的中心点的观察点位从所述第一子眼盒面EB12的中垂线的顶点往底点方向移动,所述观察点位与所述第一子虚像面TB12的中心点的连线与所述投影显示区11的交点距离所述夹层玻璃10的底边12的距离越来越小,且消除反射重影所需的理论楔角值越来越大。因此,在所述调整后的第一变化曲线L11的坐标系中,在所述第一子眼盒面EB12的中垂线上观察所述第一子虚像面TB12的中心点无反射重影的理论楔角值的散点分布 在所述第五限位点P5的左上方位。
根据投影成像的特点,在所述第三子眼盒面EB14上,随着观察所述第三子投影图像2113的中心点的观察点位从所述第三子眼盒面EB14的中垂线的底点往顶点方向移动,所述观察点位与所述第三子虚像面TB14的中心点的连线与所述投影显示区11的交点距离所述夹层玻璃10的底边12的距离越来越大,且消除反射重影所需的理论楔角值越来越小。因此,在所述调整后的第一变化曲线L11的坐标系中,在所述第三子眼盒面EB14的中垂线上观察所述第三子虚像面TB14的中心点无反射重影的理论楔角值的散点分布在所述第六限位点P6的右下方位。
因此,由所述第一限位点P1、所述第五限位点P5、所述第二限位点P2、所述第三限位点P3、第六限位点P6及所述第四限位点P4依次连接围设形成的预设区域S0中更加精确的包含了从所述第一子眼盒面EB12的中垂线上不同点位、第二子眼盒面EB13的中垂线上不同点位及第三眼盒EB_T的中垂线上不同点位上观察所述虚像面TB10的中心点无重影的多个理论楔角值分布。因此,所述调整后的第一变化曲线L11收容于所述预设区域S0的连续曲线与消除在所述眼盒面EB10的中垂线上移动观察所述虚像面TB10的中心点的反射重影的理论楔角值偏差进一步缩小,即,所述投影显示区11中的楔角设置能够进一步地减弱甚至消除动态观察所述投影图像211的中心点的重影。
请参照图19,图19为图18实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中对第一变化曲线再次调整后的示意图。在本实施方式中,所述第一限位点P1与所述第四限位点P4的连线为第一限位线段P1-P4,所述第二限位点P2与所述第三限位点P3的连线为第二限位线段P2-P3,所述“调整所述第一变化曲线,使得调整后的第一变化曲线具有收容于所述预设区域S0的连续曲线”包括调整所述第一变化曲线,使得调整后的第一变化曲线具有收容于所述预设区域S0的连续曲线,且所述调整后的第一变化曲线与所述第一限位线段P1-P4相交,和/或,所述调整后的第一变化曲线与所述第二限位线段P2-P3相交。
在本实施方式中,对所述第一变化曲线L10进行调整以进行优化。
具体地,调整所述第一变化曲线L10,使得调整后的第一变化曲线L11具有收容于所述预设区域S0的连续曲线,且所述调整后的第一变化曲线L11与所述第一限位线段P1-P4相交,和/或,所述调整后的第一变化曲线L11与所述第二限位线段P2-P3相交。
在本实施方式中,所述调整后的第一变化曲线L11与所述第一限位线段P1-P4相交,使得所述调整后的第一变化曲线L11在具有收容于所述预设区域S0的连续曲线的同时,降低了所述调整后的第一变化曲线L11位于所述第一限位线段P1-P4左侧的区段与从所述第一子眼盒面EB12的中垂线上的部分点观察所述第一子虚像面TB12靠近底部区域无反射重影时的理论楔角值的偏差值,也降低了所述调整后的第一变化曲线L11位于所述第一限位线段P1-P4左侧的区段与从所述第二子眼盒面EB13的中垂线上的部分点观察所述第二子虚像面TB13靠近底部区域无反射重影时的理论楔角值的偏差值。
在本实施方式中,所述调整后的第一变化曲线L11与所述第二限位线段P2-P3相交,使得所述调整后的第一变化曲线L11在具有收容于所述预设区域S0的连续曲线的同时,降低了所述调整后的第一变化曲线L11位于所述第二限位线段P2-P3右侧的区段与从所述第二子眼盒面EB13的中垂线上的部分点观察所述第二子虚像面TB13靠近顶部区域无反射重影时的理论楔角值的偏差值,也降低了所述调整后的第一变化曲线L11位于所述第二限位线段P2-P3右侧的区段与从所述第三子眼盒面EB14的中垂线上的部分点观察所述第三子虚像面TB14靠近底部区域无反射重影时的理论楔角值的偏差值。
此外,在本实施方式中,当人眼沿着第一子眼盒面EB12的中垂线的底点向顶点移动过程中观察所述第一子虚像面TB12的中心点获得的无反射重影的理论楔角值分布在所述第一限位点P1和所述第五限位点P5连线的附近,优选所述调整后的第一变化曲线L11靠近所述第一限位点P1和所述第五限位点P5的连线延伸,从而能够进一步地减弱甚至消除动态观察所述第一子虚像面TB12的中心区域的反射重影。
此外,在本实施方式中,当人眼沿着第三子眼盒面EB14的中垂线的底点向顶点移动过程中观察所述第三子虚像面TB14的中心点获得的无反射重影的理论楔角值分布在所述第三限位点P3和所述第六限位点P6连线的附近,优选所述调整后的第一变化曲线L11靠近所述第六限位点P6和所述第三限位点P3的连线延伸,从而能够进一步地减弱甚至消除动态观察所述第三子虚像面TB12的中心区域的反射重影。
请参照图20,图20为图19实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中调整后的第一变化曲线穿过第七限位点的示意图。在本实施方式中,所述“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10底边12的距离计算出多个限位点”包括连接所述第二子眼盒面EB13的中垂线上的观察点及所述第二子虚像面TB13上的虚像点得到多条第七连线,所述多条第七连线与所述投影显示区11相交得到多个第七入射点。根据所述投影组件20、夹层玻璃10及所述多条第七连线计算所述多个第七入射点处无反射重影的的多个第七限位理论楔角值。以及根据所述多个第七限位理论楔角值及所述多个第七入射点到夹层玻璃10底边12的距离得到散点分布,计算所述散点分布的重心得到第七限位点G。所述“调整所述第一变化曲线L10,使得调整后的第一变化曲线L11具有收容于所述预设区域S0的连续曲线”包括调整所述第一变化曲线L10,使得调整后的第一变化曲线L11具有收容于所述预设区域S0的连续曲线,且所述调整后的第一变化曲线L11穿过所述第七限位点G。
接下来对计算第七限位点G及调整所述第一变化曲线L10进行详细描述。
连接所述第二子眼盒面EB13的中垂线上的观察点及所述第二子虚像面TB13上的虚像点得到多条第七连线,所述多条第七连线与所述投影显示区11相交得到多个第七入射点。
根据所述投影组件20、夹层玻璃10及所述多条第七连线计算所述多个第七入射点处无反射重影的的多个第七限位理论楔角值。
根据所述多个第七限位理论楔角值及所述多个第七入射点到夹层玻璃10底边12的距离得到散点分布,计算所述散点分布的重心得到第七限位点G。
调整所述第一变化曲线L10,使得调整后的第一变化曲线L11具有收容于所述预设区域S0的连续曲线,且所述调整后的第一变化曲线L11穿过所述第七限位点G。
在本实施方式中,所述调整后的第一变化曲线L11穿过第七限位点G。其中,所述第七限位点G为对应所述第二子眼盒面EB13的中垂线观察所述第二子虚像面TB13无重影的多个理论楔角值在所述实际楔角拟合曲线L0所在坐标系分布的重心,即,在所述第二子眼盒面EB13的中垂线上观察所述第二子虚像面TB13的重影较小。由于所述第二子眼盒面EB13为驾驶员眼部在驾驶室中正常高度,因此,保证了车辆在较小颠簸或无颠簸时,驾驶员动态观察所述投影图像211时的重影较小。
请参照图21,图21为图19实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中调整后的第一变化曲线穿过第七限位点的示意图。所述“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10底边12的距离计算出多个限位点”包括连接所述第二子眼盒面EB13的中垂线的中点与所述第二子虚像面TB13的中心点得到第八连线,所述第八连线与所述投影显示区11相交得到第八入射点。根据所述投影组件20、夹层玻璃10及所述第八连线计算所述第八入射点处无反射重影的第八限位理论楔角值。以及根据所述第八限位理论楔角值及所述第八入射点到夹层玻璃10底边12的距离得到第八限位点P8。所述“调整所述第一变化曲线L10,使得调整后的第一变化曲线L11具有收容于所述预设区域S0的连续曲线”包括调整所述第一变化曲线L10,使得调整后的第一变化曲线L11具有收容于所述预设区域S0的连续曲线,且所述调整后的第一变化曲线L11穿过所述第八限位点P8。
接下来对计算出第八限位点P8及调整所述第一变化曲线L10进行详细描述。
连接所述第二子眼盒面EB13的中垂线上的中点及所述第二子虚像面TB13的中心点得到第八连线,所述第八连线与所述投影显示区11相交得到第八入射点。
根据所述投影组件20、夹层玻璃10及所述第八连线计算所述第八入射点处无反射重影的的第八限位理论楔角值。
根据所述第八限位理论楔角值及所述第八入射点到夹层玻璃10底边12的距离得到第八限位点P8。
调整所述第一变化曲线L10,使得调整后的第一变化曲线L11具有收容于所述预设区域S0的连续曲线,且所述调整后的第一变化曲线L11穿过所述第八限位点P8。
在本实施方式中,所述调整后的第一变化曲线L11穿过第八限位点P8。在车辆中,驾驶员的眼部位置通常处于所述第二子眼盒面EB13的中心点。同时,所述投影图像211中显示信息重要级别较高的信息通常显示在所述投影图像211的中心点,即所述第二子虚像面TB13的中心点。因此,驾驶员的眼部处于所述第二子眼盒面EB13的中心点处观察所述投影图像211的中心点无反射重影是较为重要的。因此,所述调整后的第一变化曲线L11穿过第八限位点P8,有利于驾驶员驾驶车辆时,眼部处于正常位置观察所述投影图像211。
请再次参照图15,在本实施方式中,所述多个理论楔角值的最大局部极差值△W与所述多个理论楔角值的整体极差值△C的比值为:△W/△C≤0.9。
所述多个理论楔角值的最大局部极差值△W与所述多个理论楔角值的整体极差值△C的比值为:△W/△C≤0.9,可以使得所述多个理论楔角值的离散程度更小,从而使得所述离散图的离散程度更小,以增加所述实际楔角拟合曲线L0的平滑程度,即降低了所述实际楔角拟合曲线L0的斜率,从而减小了所述夹层玻璃10的楔角变化率,降低了所述夹层玻璃10的生产难度。需要说明的是,所述多个理论楔角值的最大局部极差值△W是指局部极差值中的最大值,其中,局部极差值为到所述夹层玻璃10底边12距离为X的某一位置处的多个理论楔角值中最大值与最小值之差。所述多个理论楔角值的整体极差值△C是指所有理论楔角值中最大值与最小值之差。
请参照图22,图22为图13实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中对于同种投影显示区相邻两条第一变化曲线调整后的示意图。在本实施方式中,所述至少一个投影显示区11包括至少两个第一投影显示区114,或者至少两个第二投影显示区115,拟合得到楔角随入射点到夹层玻璃10底边12的距离的至少两条所述调整后的第一变化曲线L11。当相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11的最大偏差值大于0.15mrad时,在所述“根据所述调整后的第一变化曲线L11确定所述夹层玻璃10在对应的所述投影显示区11的楔角值”之后,所述抬头显示系统1的设计方法还包括调整所述眼盒面EB10与相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11中其中一条对应的虚像面TB10之间的距离。重新计算得出新的多个所述理论楔角值。根据新的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10底边12的距离,拟合 以得到楔角随着入射点到夹层玻璃10底边12的距离的新的第一变化曲线L10,并计算出新的预设区域S1。调整所述新的第一变化曲线L10,使调整后的新的第一变化曲线L12具有收容于所述新的预设区域S1的连续曲线。以及判断所述调整后的新的第一变化曲线L12与相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11中的另一条的最大偏差值是否小于或等于0.15mrad。若否,重复以上步骤。若是,根据新的所述调整后的新的第一变化曲线L12确定所述夹层玻璃10在对应的所述第一投影显示区114或所述第二投影显示区115的楔角值。
在本实施方式中,当相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11具有重叠部分时,最大偏差值等于重叠部分中的两条所述调整后的第一变化曲线L11的差值中的最大值;当相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11没有重叠部分时,最大偏差值等于两条所述调整后的第一变化曲线L11的最相邻两端的楔角值之差。
当最大偏差值大于0.15mrad时,需要调整所述眼盒面EB10与相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11中任一条对应的虚像面TB10之间的距离,以将设计的两条所述调整后的第一变化曲线L11的最大偏差值调整到小于或等于0.15mrad,或者小于或等于0.10mrad,或者小于或等于0.08mrad,或者小于或等于0.05mrad。
具体地,在所述“根据所述调整后的第一变化曲线L11确定所述夹层玻璃10在对应的所述投影显示区11的楔角值”之后,需要对相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11中至少一条进行调整。
调整所述眼盒面EB10与相邻所述调整后的第一变化曲线L11中其中一条对应的虚像面TB10之间的距离。
其中,调整所述眼盒面EB10与相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11中其中一条对应的虚像面TB10之间的距离,可以调整消除反射重影所需的楔角值。相同条件下,当所述眼盒面EB10与相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11中其中一条对应的虚像面TB10之间的距离越大时,消除反射重影所需的楔角值越小。在本实施方式中,可以增大其中一条所述调整后的第一变化曲线L11对应的虚像面TB10与所述眼盒面EB10之间的距离,和/或减小另一条所述调整后的第一变化曲线L11对应的虚像面TB10与所述眼盒面EB10之间的距离,使相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11更加靠近设计目标。
重新计算得出新的多个所述理论楔角值。
在本实施方式中,调整所述虚像面TB10与所述眼盒面EB10之间的距离之后,通过前述实施方式的计算方法计算出来的所述多个理论楔角值能够拟合出更加靠近设计目标的新的第一变化曲线L10。
根据新的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10底边12的距离,拟合以得到楔角随着入射点到夹层玻璃10底边12的距离的新的第一变化曲线L10,并计算出新的预设区域S1。
调整所述新的第一变化曲线L10,使调整后的新的第一变化曲线L12具有收容于所述新的预设区域S1的连续曲线。
判断调整后的新的第一变化曲线L12与相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11中的另一条的最大偏差值是否小于或等于0.15mrad。
在本实施方式中,判断所述新的第一变化曲线L10与相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11中的另一条的最大偏差值是否小于或等于0.15mrad。若否,则重复调整所述眼盒面EB10与相邻所述调整后的第一变化曲线L11中其中一条对应的虚像面TB10之间的距离。若是,则进行楔角值的选取。
根据所述调整后的新的第一变化曲线L12确定所述夹层玻璃10在对应的所述第一投影显示区114或所述第二投影显示区115的楔角值。
请参照图23,图23为图13实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中对于不同种投影显示区相邻两条第一变化曲线调整后的示意图。在本实施方式中,所述至少一个投影显示区11包括至少一个第一投影显示区114及至少一个第二投影显示区115,拟合得到楔角随入射点到夹层玻璃10底边12的距离的至少两条所述调整后的第一变化曲线L11,当相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11的最大偏差值大于0.2mrad时,在所述“根据所述调整后的第一变化曲线L11确定所述夹层玻璃10在对应的所述投影显示区11的楔角值”之后,所述抬头显示系统1的设计方法还包括。调整所述眼盒面EB10与相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11中其中一条对应的虚像面TB10之间的距离。重新计算得出新的多个所述理论楔角值。根据新的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10底边12的距离,拟合以得到楔角随着入射点到夹层玻璃10底边12的距离的新的第一变化曲线L10,并计算出新的预设区域S1。调整所述新的第一变化曲线L10,使调整后的新的第一变化曲线L12具有收容于所述新的预设区域S1的连续曲线。以及判断所述调整后的新的第一变化曲线与相邻两条所述调整后的第一变化曲线中的另一条的最大偏差值是否小于或等于0.2mrad。若否,重复以上步骤。若是,根据所述调整后的新的第一变化曲线确定所述夹层玻璃10在对应的所述第一投影显示区114或所述第二投影显示区115的楔角值。
在本实施方式中,当相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11具有重叠部分时,最大偏差值等于重叠部分中的两条所述调整后的第一变化曲线L11的差值中的最大值;当相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11没有重叠部分时,最大偏差值等于两条所述调整后的第一变化曲线L11的最相邻两端的楔角值之差。
当最大偏差值大于0.2mrad时,需要调整所述眼盒面EB10与相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11中任一条对应的虚像面TB10之间的距离,以将设计的两条所述调整后的第一变化曲线L11的最大偏差值调整到小于或等于0.2mrad,或者小于或等于0.15mrad,或者小于或等于0.10mrad,或者小于或等于0.08mrad,或者小于或等于0.05mrad。
具体地,在所述“根据所述调整后的第一变化曲线L11确定所述夹层玻璃10在对应的所述投影显示区11的楔角值”之后,需要对相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11中至少一条进行调整。
调整所述眼盒面EB10与相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11中其中一条对应的虚像面TB10之间的距离。
其中,调整所述眼盒面EB10与相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11中其中一条对应的虚像面TB10之间的距离,可以调整消除反射重影所需的楔角值。相同条件下,当所述眼盒面EB10与相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11中其中一条对应的虚像面TB10之间的距离越大时,消除反射重影所需的楔角值越小。在本实施方式中,可以增大其中一条所述调整后的第一变化曲线L11对应的虚像面TB10与所述眼盒面EB10之间的距离,和/或减小另一条所述调整后的第一变化曲线L11对应的虚像面TB10与所述眼盒面EB10之间的距离,使相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11更加靠近设计目标。
重新计算得出新的多个所述理论楔角值。
在本实施方式中,调整所述虚像面TB10与所述眼盒面EB10之间的距离之后,通过前述实施方式的计算方法计算出来的所述多个理论楔角值能够拟合出更加靠近设计目标的新的第一变化曲线L10。
根据新的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10底边12的距离,拟合以得到楔角随着入射点到夹层玻璃10底边12的距离的新的第一变化曲线L10,并计算出新的预设区域S1。
调整所述新的第一变化曲线L10,使调整后的新的第一变化曲线L12具有收容于所述新的预设区域S1的连续曲线。
判断所述调整后的新的第一变化曲线L12与相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11中的另一条的最大偏差值是否小于或等于0.2mrad。
在本实施方式中,判断所述调整后的新的第一变化曲线L12与相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11中的另一条的最大偏差值是否小于或等于0.2mrad。若否,则重复调整所述眼盒面EB10与相邻两条所述调整后的第一变化曲线L11中其中一条对应的虚像面TB10之间的距离。若是,则进行楔角值的选取。
根据所述调整后的新的第一变化曲线L12确定所述夹层玻璃10在对应的所述第一投影显示区114或所述第二投影显示区115的楔角值。
请再次参照图23,在本实施方式中,调整后的所述多个理论楔角值的合集具有最大局部极差值△WU,调整后的所述多个理论楔角值的合集具有整体极差值△CU,△WU与△CU的比值为:△WU/△CU≤0.9。
在本实施方式中,调整后的所述第一投影显示区114对应的多个理论楔角值与所述第二投影显示区115对应的多个理论楔角值的合集具有最大局部极差值△WU以及整体极差值△CU,△WU与△CU的比值为:△WU/△CU≤0.9。可以使得所述多个理论楔角值的整体离散程度更小,从而增加所述调整后的第一变化曲线L11与所述调整后的新的第一变化曲线L12的平滑程度,即降低了所述调整后的第一变化曲线L11与所述调整后的新的第一变化曲线L12的整体斜率,从而减小了所述夹层玻璃10的整体楔角变化率,降低了所述夹层玻璃10的生产难度。需要说明的是,所述多个理论楔角值的合具有最大局部极差值△WU是指合集局部极差值中的最大值,其中,合集局部极差值为到所述夹层玻璃10底边12距离为X的某一位置处的多个理论楔角值的合集中最大值与最小值之差。所述多个理论楔角值的合集具有整体极差值△CU是指所有理论楔角值的合集中最大值与最小值之差。
请参照图24、图25及图26,图24为本申请一实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中观察点阵及虚像点阵的设计示意图;图25为图24实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中第二子眼盒面的中垂线上观察第二子虚像面无重影的理论楔角值分布散点图;图26为图24实施方式提供的抬头显示系统的设计方法中从三个子眼盒面的中垂线上观察三个子虚像面无重影的理论楔角值分布散点图。
在本申请一实施方式中,以所述至少一个投影显示区11包括一个第一投影显示区114及一个第二投影显示区115进行示意性说明。其中,所述第一投影显示区114对应AR-HUD,投影显示距离为10000mm。所述第二投影显示区115对应W-HUD,投影显示距离为3200mm。
所述夹层玻璃10包括第一透明基板、中间粘结层级第二透明基板。其中,所述第一透明基板的最大厚度为1.8mm,所述中间粘结层的最大厚度为0.76mm,所述第二透明基板的最大厚度为1.8mm。所述夹层玻璃10安装于车辆的前挡风玻璃时的装车角度为27°。
所述第一投影显示区114及所述第二投影显示区115的竖向曲率为R5400mm~R5500mm,横向曲率为R2500mm~R2550mm。
所述眼盒面EB10的尺寸为120mm*50mm,其中,所述第一子眼盒面EB12的中心低于所述第二子眼盒面EB13的中心40mm,所述第三子眼盒面EB14的中心高于所述第二子眼盒面EB13的中心40mm。
对于所述第一投影显示区114,所述第一子眼盒面EB12对应的下视角为-1°,所述第二子眼盒面EB13对应的下视角为-2.6°,所述第三子眼盒面EB14对应的下视角为-4.2°。所述第一子眼盒面EB12、所述第二子眼盒面EB13及所述第三子眼盒面EB14对应的水平视角均为0°,视场角为10×4°。其中所述第二子眼盒面EB13的中点到所述第一投影光源212的主光轴与所述夹层玻璃10靠近车内的表面的交点的距离为826mm,且所述第一投影光源212的入射角为68°。
对于所述第二投影显示区115,所述第一子眼盒面EB12对应的下视角为-3.9°,所述第二子眼盒面EB13对应的下视角为-5.5°,所述第三子眼盒面EB14对应的下视角为-7.3°。所述第一子眼盒面EB12、所述第二子眼盒面EB13及所述第三子眼盒面EB14对应的水平视角均为0°,视场角为7×2°。其中所述第二子眼盒面EB13的中点到所述第二投影光源213的主光轴与所述夹层玻璃10靠近车内的表面的交点的距离为933mm,且所述第一投影光源212的入射角为66°。
在所述第一子眼盒面EB12、所述第二子眼盒面EB13及所述第三子眼盒面EB14上的观察点阵EB111m*n为5*3点阵(见图24),在两组所述第一子虚像面TB12、所述第二子虚像面TB13及所述第三子虚像面TB14上的虚像点阵TB111i*j均为5*3。根据前述实施方式中所述抬头显示系统1的设计方法,依次计算出对于第一投影显示区114及第二投影显示区115消除重影的理论楔角值,并制作为散点分布图。以所述第二子眼盒面EB13中垂线上的点对应所述第二子虚像面TB13上的点制作的散点分布图为例(见图25),图中EB_Rm对应所述第二子眼盒面EB13中垂线上的点,RiCj表示第二子虚像面TB13上的点,EB_Rm与RiCj相组合表示从点RiCj处观察点RiCj处无重影时的理论楔角值。其中,m=1,2,3,4,5。其中,i=1,2,3,4,5;j=1,2,3。此外,从所述第一子眼盒面EB12中垂线上观察所述第一子虚像面TB12与从所述第三子眼盒面EB14观察所述第三子虚像面TB14无重影的理论楔角值的散点分布规律与图25相同,可以计算得到如图26所示的散点分布。此外,所述眼盒面EB10上与中垂线平行的线上的点处观察所述虚像面TB10无重影的理论楔角值的散点分布规律与图26近似相同,可以计算得到散点分布。最终可以计算出1350个理论楔角值,其中,最大值为0.602mrad,对应距离所述夹层玻璃10底边12289.3mm。其中,最小值为0.14mrad,对应距离所述夹层玻璃10底边12615.5mm。此外,1350个理论楔角值的整体极差值△CU=0.462mrad。
按照所述抬头显示系统1的设计方法进行计算,可以计算出对于所述第一抬头显示系统1消除重影的第一限位点P1(AR)、第二限位点P2(AR)、第三限位点P3(AR)、第四限位点P4(AR)、第五限位点P5(AR)、第六限位点P6(AR)及第七限位点G(AR)。具体如下表。
位置 | 到玻璃底边12的距离X(mm) | 该点楔角值Y(mrad) |
P1(AR) | 445.141 | 0.345 |
P5(AR) | 544.072 | 0.278 |
P2(AR) | 663.976 | 0.236 |
P3(AR) | 647.283 | 0.155 |
P6(AR) | 511.566 | 0.219 |
P4(AR) | 387.360 | 0.298 |
G(AR) | 530.435 | 0.247 |
按照所述抬头显示系统1的设计方法进行计算,可以计算出对于所述第二抬头显示系统1消除重影的第一限位点P1(W)、第二限位点P2(W)、第三限位点P3(W)、第四限位点P4(W)、第五限位点P5(W)、第六限位点P6(W)及第七限位点G(W)。具体如下表。
位置 | 到玻璃底边12的距离X(mm) | 该点楔角值Y(mrad) |
P1(W) | 346.994 | 0.522 |
P5(W) | 428.899 | 0.398 |
P2(W) | 520.667 | 0.301 |
P3(W) | 510.777 | 0.224 |
P6(W) | 393.919 | 0.344 |
P4(W) | 314.097 | 0.479 |
G(W) | 413.730 | 0.369 |
按照拟合函数Y=-6.811248E-09X
3+1.276708E-05X
2-8.413138E-03X+2.138185拟合调整后得到调整后的第一变化曲线L11,其中,X=288~740mm,Y=0.61~0.14mrad。所述调整后的第一变化曲线L11分别通过了区域P1(W)-P5(W)-P2(W)-P3(W)-P6(W)-P4(W)及区域P1(AR)-P5(AR)-P2(AR)-P3(AR)-P6(AR)-P4(AR),并从P1(W)-P4(W)及P2(AR)-P3(AR)之间穿越出来。此外,△WU≈0.24mrad,△WU/△CU≈0.52,因此,所述第一投影显示区114及所述第二投影显示区115按照所述调整后的第一变化曲线L11选取楔角值,能够大幅减缓动态重影。
可以理解地,本申请实施例和附图举例的是投影显示区位于左侧的抬头显示系统及抬头显示系统的设 计方法,但不限于此,本申请也适用于投影显示区位于右侧的抬头显示系统及抬头显示系统的设计方法。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例,可以理解地是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型,这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。
Claims (22)
- 一种抬头显示系统,其特征在于,所述抬头显示系统包括夹层玻璃及投影组件;所述夹层玻璃具有至少一个投影显示区,每个所述投影显示区具有所述夹层玻璃安装于车辆时的上侧边厚度大于下侧边厚度的楔形剖面形状,且具有楔角从所述下侧边向所述上侧边连续变小的区段,所述区段的任一点位置处具有测定楔角和消除反射重影的多个理论楔角值;将所述区段内各点位置处的测定楔角进行拟合得到实际楔角拟合曲线,根据所述区段内各点位置处的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底边的距离计算出多个限位点,所述多个限位点依次连接围设形成预设区域,所述实际楔角拟合曲线具有收容于预设区域的连续曲线;所述投影组件包括能够投影至所述至少一个投影显示区的至少一个投影光源,所述投影光源发出的投影光线入射至所述投影显示区形成投影图像。
- 如权利要求1所述的抬头显示系统,其特征在于,将所述区段内各点位置处的多个理论楔角值进行拟合得到第一变化曲线,所述实际楔角拟合曲线与第一变化曲线的最大偏差值小于或等于0.15mrad。
- 如权利要求2所述的抬头显示系统,其特征在于,所述区段内的楔角从所述下侧边向所述上侧边连续非线性变小,所述实际楔角拟合曲线和所述第一变化曲线均符合1-4阶函数。
- 如权利要求1所述的抬头显示系统,其特征在于,所述抬头显示系统包括由低到高的第一眼盒、第二眼盒及第三眼盒,所述投影图像包括由高到低的第一子投影图像、第二子投影图像及第三子投影图像;所述预设区域为多边形,所述多个限位点包括第一限位点、第二限位点、第三限位点及第四限位点;将所述第一眼盒的中垂线的底点与所述第一子投影图像的中心点连线得到第一连线,所述第一限位点的坐标信息包括所述第一连线与所述投影显示区的交点到所述夹层玻璃的底边的距离,以及在所述第一眼盒的中垂线的底点观察所述第一子投影图像的中心点得到无反射重影的理论楔角值;将所述第二眼盒的中垂线的顶点与所述第二子投影图像的左上角点连线得到第二连线,所述第二限位点的坐标信息包括所述第二连线与所述投影显示区的交点到所述夹层玻璃的底边的距离,以及在所述第二眼盒的中垂线的顶点观察所述第二子投影图像的左上角点得到无反射重影的理论楔角值;将所述第三眼盒的中垂线的顶点与所述第三子投影图像的中心点连线得到第三连线,所述第三限位点的坐标信息包括所述第三连线与所述投影显示区的交点到所述夹层玻璃的底边的距离,以及在所述第三眼盒的中垂线的顶点观察所述第三子投影图像的中心点得到无反射重影的理论楔角值;将所述第二眼盒的中垂线的底点与所述第二子投影图像的右下角点连线得到第四连线,所述第四限位点的坐标信息包括所述第四连线与所述投影显示区的交点到所述夹层玻璃的底边的距离,以及在所述第二眼盒的中垂线的底点观察所述第二子投影图像的右下角点得到无反射重影的理论楔角值。
- 如权利要求4所述的抬头显示系统,其特征在于,所述多个限位点还包括第五限位点及第六限位点,且所述预设区域由所述第一限位点、所述第五限位点、第二限位点、第三限位点、第六限位点及第四限位点依次连接围设形成;将所述第一眼盒的中垂线的顶点与所述第一子投影图像的中心点连线得到第五连线,所述第五限位点的坐标信息包括所述第五连线与所述投影显示区的交点到所述夹层玻璃的底边的距离,以及在所述第一眼盒的中垂线的顶点观察所述第一子投影图像的中心点得到无反射重影的理论楔角值;将所述第三眼盒的中垂线的底点与所述第三子投影图像的中心点连线得到第六连线,所述第六限位点的坐标信息包括所述第六连线与所述投影显示区的交点到所述夹层玻璃的底边的距离,以及在所述第三眼盒的中垂线的底点观察所述第三子投影图像的中心点得到无反射重影的理论楔角值。
- 如权利要求4所述的抬头显示系统,其特征在于,所述第一限位点和所述第四限位点连线形成第一限位线段,所述第二限位点和所述第三限位点连线形成第二限位线段,所述实际楔角拟合曲线与所述第一限位线段相交,和/或,所述实际楔角拟合曲线与所述第二限位线段相交。
- 如权利要求4-6任意一项所述的抬头显示系统,其特征在于,所述实际楔角拟合曲线穿过第七限位点,所述第七限位点为对应所述第二眼盒的中垂线的各点观察所述第二子投影图像得到无反射重影的多个理论楔角值在所述实际楔角拟合曲线所在坐标系分布的重心。
- 如权利要求4-6任意一项所述的抬头显示系统,其特征在于,所述实际楔角拟合曲线穿过第八限位点,将所述第二眼盒的中垂线的中点与所述第二子投影图像的中心点连线得到第八连线,所述第八限位点的坐标信息包括所述第八连线与所述投影显示区的交点到所述夹层玻璃的底边的距离,以及在所述第二眼盒的中垂线的中点观察所述第二子投影图像的中心点得到无反射重影的理论楔角值。
- 如权利要求1所述的抬头显示系统,其特征在于,在所述夹层玻璃的底边指向顶边的方向上,所述区段的长度与所述投影显示区的长度之比不低于70%。
- 如权利要求1所述的抬头显示系统,其特征在于,所述至少一个投影显示区包括:至少一个第一投影显示区,所述投影光源入射至所述第一投影显示区形成第一投影图像,所述第一投影图像的虚像距离为7米-100米;以及至少一个第二投影显示区,所述投影光源入射至所述第二投影显示区形成第二投影图像,所述第二投 影图像的虚像距离为1米-6米。
- 如权利要求10所述的抬头显示系统,其特征在于,所述投影组件包括至少一个第一投影光源和至少一个第二投影光源,所述第一投影光源入射至所述第一投影显示区,所述第二投影光源入射至所述第二投影显示区。
- 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,所述投影组件发出的投影光线入射到所述夹层玻璃上的至少一个投影显示区;根据车内的观察者设计位于车内的眼盒面;根据车内的观察者透过每个投影显示区观察到的投影图像设计虚像面;其中,所述眼盒面包括依次从低到高的多个子眼盒面,所述虚像面对应包括依次从高到低的多个子虚像面,其中,每个子虚像面对应一个子眼盒面;在每个子眼盒面上选取观察点阵,且在每个子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反射重影时夹层玻璃的多个理论楔角值;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底边的距离,拟合以得到楔角随着入射点到夹层玻璃底边的距离的第一变化曲线;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底边的距离计算出多个限位点,所述多个限位点依次连接围设形成预设区域;调整所述第一变化曲线,使调整后的第一变化曲线具有收容于所述预设区域的连续曲线;根据所述调整后的第一变化曲线确定所述夹层玻璃在对应的所述投影显示区的楔角值。
- 如权利要求12所述的抬头显示系统的设计方法,其特征在于,所述调整后的第一变化曲线符合1-4阶函数,且具有连续非线性变小的连续曲线。
- 如权利要求12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低到高的第一子眼盒面、第二子眼盒面及第三子眼盒面;所述虚像面对应包括依次从高到低的第一子虚像面、第二子虚像面及第三子虚像面;所述预设区域为多边形,且所述多个限位点包括第一限位点、第二限位点、第三限位点及第四限位点;所述“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底边的距离计算出多个限位点”包括:连接所述第一子眼盒面的中垂线的底点及所述第一子虚像面的中心点得到第一连线,所述第一连线与所述投影显示区交于第一入射点,连接所述第二子眼盒面的中垂线的顶点及所述第二子虚像面的左上角点得到第二连线,所述第二连线与所述投影显示区交于第二入射点,连接所述第三子眼盒面的中垂线的顶点与所述第三子虚像面的中心点得到第三连线,所述第三连线与所述投影显示区交于第三入射点,连接所述第二子眼盒面的中垂线的底点与所述第二子虚像面的右下角点得到第四连线,所述第四连线与所述投影显示区交于第四入射点;根据所述投影组件、夹层玻璃、第一连线、第二连线、第三连线及第四连线计算所述第一入射点处无反射重影的第一限位理论楔角值、所述第二入射点处无反射重影的第二限位理论楔角值、第三入射点处无反射重影的第三限位理论楔角值及第四入射点处无反射重影的第四限位理论楔角值;以及根据所述第一限位理论楔角值及所述第一入射点到夹层玻璃底边的距离得到第一限位点,根据所述第二限位理论楔角值及所述第二入射点到夹层玻璃底边的距离得到第二限位点,根据所述第三限位理论楔角值及所述第三入射点到夹层玻璃底边的距离得到第三限位点,根据所述第四限位理论楔角值及所述第四入射点到夹层玻璃底边的距离得到第四限位点。
- 如权利要求14所述的抬头显示系统的设计方法,其特征在于,在所述“根据所述第一限位理论楔角值及第一入射点到夹层玻璃底边的距离得到第一限位点,根据所述第二限位理论楔角值及第二入射点到夹层玻璃底边的距离得到第二限位点,根据所述第三限位理论楔角值及第三入射点到夹层玻璃底边的距离得到第三限位点,根据所述第四限位理论楔角值及第四入射点到夹层玻璃底边的距离得到第四限位点”之后,所述“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底边的距离计算出多个限位点”还包括:连接所述第一子眼盒面的中垂线的顶点与所述第一子虚像面的中心点得到第五连线,所述第五连线与所述投影显示区交于第五入射点,连接所述第三子眼盒面的中垂线的底点与所述第三子虚像面的中心点得到第六连线,所述第六连线与所述投影显示区交于第六入射点;根据所述投影组件、夹层玻璃、第五连线及第六连线计算所述第五入射点处无反射重影的第五限位理论楔角值以及所述第六入射点处无反射重影的第六限位理论楔角值;以及根据所述第五限位理论楔角值及所述第五入射点到夹层玻璃底边的距离得到第五限位点,根据所述第 六限位理论楔角值及所述第六入射点到夹层玻璃底边的距离得到第六限位点;所述预设区域的顶点还包括所述第五限位点及所述第六限位点,且所述预设区域由所述第一限位点、所述第五限位点、第二限位点、第三限位点、第六限位点及第四限位点依次连接围设形成。
- 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,所述第一限位点与所述第四限位点的连线为第一限位线段,所述第二限位点与所述第三限位点的连线为第二限位线段,所述“调整所述第一变化曲线,使得调整后的第一变化曲线具有收容于所述预设区域的连续曲线”包括:调整所述第一变化曲线,使得调整后的第一变化曲线具有收容于所述预设区域的连续曲线,且所述调整后的第一变化曲线与所述第一限位线段相交,和/或,所述调整后的第一变化曲线与所述第二限位线段相交。
- 如权利要求14-16任意一项所述的抬头显示系统的设计方法,其特征在于,所述“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底边的距离计算出多个限位点”包括:连接所述第二子眼盒面的中垂线上的观察点及所述第二子虚像面上的虚像点得到多条第七连线,所述多个第七连线与所述投影显示区相交得到多个第七入射点;根据所述投影组件、夹层玻璃及所述多条第七连线计算所述多个第七入射点处无反射重影的的多个第七限位理论楔角值;以及根据所述多个第七限位理论楔角值及所述多个第七入射点到夹层玻璃底边的距离得到散点分布,计算所述散点分布的重心得到第七限位点;所述“调整所述第一变化曲线,使得调整后的第一变化曲线具有收容于所述预设区域的连续曲线”包括:调整所述第一变化曲线,使得调整后的第一变化曲线具有收容于所述预设区域的连续曲线,且所述调整后的第一变化曲线穿过所述第七限位点。
- 如权利要求14-16任意一项所述的抬头显示系统的设计方法,其特征在于,所述“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底边的距离计算出多个限位点”包括:连接所述第二子眼盒面的中垂线的中点与所述第二子虚像面的中心点得到第八连线,所述第八连线与所述投影显示区相交得到第八入射点;根据所述投影组件、夹层玻璃及所述第八连线计算所述第八入射点处无反射重影的第八限位理论楔角值;以及根据所述第八限位理论楔角值及所述第八入射点到夹层玻璃底边的距离得到第八限位点;所述“调整所述第一变化曲线,使得调整后的第一变化曲线具有收容于所述预设区域的连续曲线”包括:调整所述第一变化曲线,使得调整后的第一变化曲线具有收容于所述预设区域的连续曲线,且所述调整后的第一变化曲线穿过所述第八限位点。
- 如权利要求12所述的抬头显示系统的设计方法,其特征在于,所述多个理论楔角值的最大局部极差值△W与所述多个理论楔角值的整体极差值△C的比值为:△W/△C≤0.9。
- 如权利要求12所述的抬头显示系统的设计方法,其特征在于,所述至少一个投影显示区包括至少两个第一投影显示区,或者至少两个第二投影显示区,拟合得到楔角随入射点到夹层玻璃底边的距离的至少两条所述调整后的第一变化曲线,当相邻两条所述调整后的第一变化曲线的最大偏差值大于0.15mrad时,在所述“根据所述调整后的第一变化曲线确定所述夹层玻璃在对应的所述投影显示区的楔角值”之后,所述抬头显示系统的设计方法还包括:调整所述眼盒面与相邻两条所述调整后的第一变化曲线中其中一条对应的虚像面之间的距离;重新计算得出新的多个所述理论楔角值;根据新的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底边的距离,拟合以得到楔角随着入射点到夹层玻璃底边的距离的新的第一变化曲线,并计算出新的预设区域;调整所述新的第一变化曲线,使调整后的新的第一变化曲线具有收容于所述新的预设区域的连续曲线;以及判断所述调整后的新的第一变化曲线与相邻两条所述调整后的第一变化曲线中的另一条的最大偏差值是否小于或等于0.15mrad;若否,重复以上步骤;若是,根据所述调整后的新的第一变化曲线确定所述夹层玻璃在对应的所述第一投影显示区或所述第二投影显示区的楔角值。
- 如权利要求12所述的抬头显示系统的设计方法,其特征在于,所述至少一个投影显示区包括至少一个第一投影显示区及至少一个第二投影显示区,拟合得到楔角随入射点到夹层玻璃底边的距离的至少两条所述调整后的第一变化曲线,当相邻两条所述调整后的第一变化曲线的最大偏差值大于0.2mrad时,在所述“根据所述调整后的第一变化曲线确定所述夹层玻璃在对应的所述投影显示区的楔角值”之后,所述抬头显示系统的设计方法还包括:调整所述眼盒面与相邻两条所述调整后的第一变化曲线中其中一条对应的虚像面之间的距离;重新计算得出新的多个所述理论楔角值;根据新的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底边的距离,拟合以得到楔角随着入射点到夹层玻璃底边的距离的新的第一变化曲线,并计算出新的预设区域;调整所述新的第一变化曲线,使调整后的新的第一变化曲线具有收容于所述新的预设区域的连续曲线;以及判断所述调整后的新的第一变化曲线与相邻两条所述调整后的第一变化曲线中的另一条的最大偏差值是否小于或等于0.2mrad;若否,重复以上步骤;若是,根据所述调整后的新的第一变化曲线确定所述夹层玻璃在对应的所述第一投影显示区或所述第二投影显示区的楔角值。
- 如权利要求21所述的抬头显示系统的设计方法,其特征在于,调整后的所述多个理论楔角值的合集具有最大局部极差值△WU,调整后的所述多个理论楔角值的合集具有整体极差值△CU,△WU与△CU的比值为:△WU/△CU≤0.9。
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