[实用新型]全时抬头显示系统

说明书

技术领域

本实用新型有关于一种全时抬头显示系统，此尤指一种可达到全天候无视觉障碍的全时抬头显示系统，藉以解决抬头显示无法配戴偏光太阳眼镜阅读影像的缺失，以及克服下雨天影像扭曲的问题，进而提供驾驶者全时皆有优化视觉效果的显示影像画面，有效提升行车安全。

背景技术

车辆的抬头显示器，通常是设置于挡风玻璃下侧的仪表台下方，影像光往上投射到挡风玻璃，再透过挡风玻璃的反射来到驾驶者的眼睛，一般车辆尤其是乘用车挡风玻璃的角度，大多约与水平成25-35度角，加上安全的考虑，抬头显示器的视角通常设计在驾驶者水平视线下约5度的角度，如此既容易让驾驶者阅读，又不至于挡到重要视线，这样的角度换算抬头显示器的影像光对挡风玻璃的入射角约在60-70度之间。

如图1所示，为根据菲涅耳方程式(Fresnel Equations)所作的S偏振光(S polarized light)、P偏振光(P polarized light)及反射率的曲线示意，从图中可以看出在入射角度范围中，S偏振光的反射率远大于P偏振光的反射率，当入射角接近60度时，P偏振光的反射率甚至接近于零，因此车辆在强烈的阳光下，抬头显示器的画面需要很强才能被驾驶者清晰阅读，为了增加抬头显示器的投射效率，一般抬头显示器的显像屏幕会选用S偏振光当光源，或者在输出时透过适合的波板(wave plate)，将显像屏幕的输出影像光转化成S偏振光，再投射到挡风玻璃，以获取比较大的反射光量。

如图2所示，其中利用一半波片(half-wave plate)1搭配S偏振光(图中以 S表示)，可以解决布鲁斯特角(Brewster's angle)低反射与偏光太阳眼镜看不见的问题，现以入射角θ1约为22度的例子来作说明，当S偏振光分别经一挡风玻璃G的最内层G1与最外层G2时，该S偏振光在该挡风玻璃G最内层G1的外层反射，其中P偏振光(图中以P表示)与S偏振光的反射率(请参考图1)，S 偏振光获得26％的反射光量与74％的穿透光量，该穿透光经过夹在该挡风玻璃最内层G1与最外层G2之间的该半波片(half-wave plate)1时，会产生P偏振光与S偏振光的互换，并在该挡风玻璃G最外层G2外层产生反射，而获得P偏振光(74％x 3.5％)＝2.6％的反射光量，而再次穿过该半波片1，再次进行P偏振光与S偏振光的互换，形成S偏振光2.6％的比例穿透该挡风玻璃G最内层G1外层，并获得S偏振光(2.6％x 74％)＝1.9％，而产生S偏振光26％与1.9％的迭影。

在阳光斜射的时候开车，许多驾驶者会选择配戴太阳眼镜，市面上有种较高端的太阳眼镜采用偏光镜制成，其目的是要过滤环境中的S偏振光，因为大自然的物体与空气接触的表层很容易直接反射光源，这种反射光通常不带物体本身的颜色，类似镜子直接反射光源的颜色，这种情况会对驾驶者的视线构成障碍，同样根据菲涅耳方程式(Fresnel Equations)，这种表层的反射光大部分是S偏振光的成分，太阳眼镜所过滤掉的S偏振光，可以过滤掉物体大部分的表层反射光，让物体颜色更鲜艳，更容易辨认。

然而抬头显示器投射的影像光以S偏振光为主，配戴了这种偏光太阳眼镜，就无法阅读抬头显示器上的信息，使得抬头显示器的效用大打折扣，导致抬头显示器虽然对驾驶者的安全有很大帮助，却因此迟迟无法普及而广被采用，直到目前为止，市面上所有的挡风玻璃显示的抬头显示器，都无法配戴偏光太阳眼镜来阅读。