基于透明成像玻璃的车载抬头显示系统

1.一种基于透明成像玻璃的车载抬头显示系统，它包括车头(1)和前挡风玻璃(3)，其特征在于，所述车头(1)内设有投影仪(4)以及用于控制所述投影仪的中央处理器(2)，所述投影仪(4)通过数据线与所述中央处理器(2)连接，所述车头(1)的顶部设有可将投影仪(4)中的影像投射出来的透光孔以及可将从所述透光孔透射出来的影像反射至前挡风玻璃(3)上的车外反射镜(7)，所述前挡风玻璃(3)由至少一层透明支持层和至少一层纳米粒子薄膜层层叠融合而成，所述纳米粒子薄膜层是以树脂材料为载体均匀分布有纳米粒子的透明材料层。
2.根据权利要求1所述的基于透明成像玻璃的车载抬头显示系统，其特征在于，所述纳米粒子由质量比为1～81：9的二氧化钛纳米粒子和无机盐纳米粒子组成，所述二氧化钛纳米粒子的直径为20～100nm，所述无机盐纳米粒子的直径为100～300nm。
3.根据权利要求2所述的基于透明成像玻璃的车载抬头显示系统，其特征在于，所述二氧化钛纳米粒子为锐钛型结晶结构和/或金红石型结晶结构，所述无机盐纳米粒子为一种或多种选自硫酸钡、碳酸钡和碳酸钙的纳米粒子。
4.根据权利要求1所述的基于透明成像玻璃的车载抬头显示系统，其特征在于，所述透明支持层为透明玻璃板、透明聚甲基丙烯酸酯板或透明聚碳酸酯板。
5.根据权利要求1所述的基于透明成像玻璃的车载抬头显示系统，其特征在于，所述纳米粒子与树脂材料的质量比为0.01～2:1000。
6.根据权利要求1所述的基于透明成像玻璃的车载抬头显示系统，其特征在于，所述纳米粒子薄膜层中纳米粒子的分布密度为0.008～1.6g/mm·m2。
7.根据权利要求1所述的基于透明成像玻璃的车载抬头显示系统，其特征在于，所述纳米粒子以纳米粒子分散液的形式分布于所述纳米粒子薄膜层，所述纳米粒子分散液由
0.001～0.2重量份纳米粒子、0.001～0.004重量份分散剂和16～30重量份溶剂混合均匀，并以频率20～2000KHz的超声波分散20～600min后制得。
8.根据权利要求1所述的基于透明成像玻璃的车载抬头显示系统，其特征在于，所述车头(1)内还设有与投影仪(4)对应的车内反光镜(5)，所述投影仪(4)投射的影像通过所述车内反光镜(5)的反射从所述透光孔中投射向所述车外反光镜(7)。
9.根据权利要求1所述的基于透明成像玻璃的车载抬头显示系统，其特征在于，所述投影仪(4)投射的影像直接从所述透光孔中投射向车外反光镜。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的基于透明成像玻璃的车载抬头显示系统，其特征在于，所述车外反射镜(7)通过活动支架(6)与所述车头(1)的顶部可拆卸连接。

基于透明成像玻璃的车载抬头显示系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及抬头显示系统领域，尤其涉及一种车载抬头显示系统。\n背景技术\n[0002] 抬头显示系统(Heads Up Display，简称HUD)，又叫平视显示系统，它可以把重要的信息，映射在汽车前挡风玻璃上，使驾驶员不必低头，就能看清重要的信息。抬头显示系统使驾驶员不用低头就可以看到相关信息，将更多的精力放到观察路面情况上，还可以减少驾驶员观察远处道路情况与近距离查看导航、车辆信息视线频繁转换引发的视觉疲劳，从而提高行车的安全性。\n[0003] 现在市场上的抬头显示系统，普遍采用折射反射的方法将图像映射在前挡风玻璃上。采用折射反射的方法，所呈现图像为虚像，对光源的利用效率低下，最高只有8％左右，其可视程度受环境光的影响很大。\n发明内容\n[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种投入成本低、显示信息清晰、可缓解视觉疲劳且无需借助3D眼镜即可体验三维视觉效果的基于透明成像玻璃的车载抬头显示系统。\n[0005] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：\n[0006] 一种基于透明成像玻璃的车载抬头显示系统，它包括车头和前挡风玻璃，所述车头内设有投影仪以及用于控制所述投影仪的中央处理器，所述投影仪通过数据线与所述中央处理器连接，所述车头的顶部设有可将投影仪中的影像投射出来的透光孔以及可将从所述透光孔透射出来的影像反射至前挡风玻璃上的车外反射镜，所述前挡风玻璃由至少一层透明支持层和至少一层纳米粒子薄膜层层叠融合而成，所述纳米粒子薄膜层是以树脂材料为载体均匀分布有纳米粒子的透明材料层。\n[0007] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：\n[0008] 本发明产品投入成本低，投影仪的投射影像经过光线反射在前挡风玻璃上，使前挡风玻璃直接承接投影仪投射的2D或3D图像，使用者在前挡风玻璃另一侧任意位置均可看到射入到前挡风玻璃上的2D或者3D图像，而由于前挡风玻璃自身的透明性、纳米粒子均匀地分散在薄膜夹层中，以及纳米粒子小于肉眼可辨识的大小，通过纳米粒子瑞利(Rayleigh)散射成像，用户看到前挡风玻璃上的投射影像会产生不同景深的视觉效果，使得投射影像具有特殊的立体感，从而显示出2.5D或3D的影像效果，无需借助3D眼镜即可体验三维视觉效果，并且投影光源的光利用效率可达到24％～30％，是通过折射呈现虚像技术的光利用率的3倍以上，可以在环境光更亮的环境下成像呈现更为清晰的画面，有效缓解视觉疲劳，具有更广泛的使用场景及应用市场，另外，通过反光镜组合设计，可有效地隐藏投影设备，并校正光路避免遮挡驾驶舱内视野，使用更加安全方便。\n[0009] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。\n[0010] 作为本发明的一种优选实施方式，所述纳米粒子由质量比为1～81：9的二氧化钛纳米粒子和无机盐纳米粒子组成，所述二氧化钛纳米粒子的直径为20～100nm，所述无机盐纳米粒子的直径为100～300nm。\n[0011] 采用上述优选方案的有益效果是：采用特定质量比、粒子直径的二氧化钛纳米粒子和无机盐纳米粒子混合使用，不仅能使纳米粒子瑞利(Rayleigh)散射成像效果更佳，还能更加有效地吸收紫外线，并利用光催化作用催化室内有害物质分解，净化室内甲醛、苯等有害气体，使用更加安全。\n[0012] 作为本发明的另一种优选实施方式，所述二氧化钛纳米粒子为锐钛型结晶结构和/或金红石型结晶结构，所述无机盐纳米粒子为一种或多种选自硫酸钡、碳酸钡和碳酸钙的纳米粒子。\n[0013] 采用上述优选方案的有益效果是：二氧化钛纳米粒子采用特定的结构，无机盐纳米粒子采用特定的种类，不仅能使纳米粒子瑞利(Rayleigh)散射成像效果更佳，还能更加有效地吸收紫外线，并利用光催化作用催化室内有害物质分解，净化室内甲醛、苯等有害气体，使用更加安全。\n[0014] 作为本发明的另一种优选实施方式，所述透明支持层为透明玻璃板、透明聚甲基丙烯酸酯板或透明聚碳酸酯板。\n[0015] 采用上述优选方案的有益效果是：透明支持层生产制造更加简单，生产效率高、成本低，既能保证透明支持层能够实现对前挡风玻璃的支撑作用，又能有效保证产品的透明度与清晰度更高，透明成像效果更加显著。\n[0016] 作为本发明的另一种优选实施方式，所述纳米粒子与树脂材料的质量比为0.01～\n2:1000。\n[0017] 采用上述优选方案的有益效果是：既能有效保证前挡风玻璃的透明度与清晰度更高，又能使纳米粒子的散射效果更佳、前挡风玻璃的透明成像效果更加显著，用户在另一侧看到前挡风玻璃上的投射影像产生不同景深的视觉效果更佳，并且前挡风玻璃吸收紫外线的效果也更加显著。\n[0018] 作为本发明的另一种优选实施方式，所述纳米粒子薄膜层中纳米粒子的分布密度为0.008～1.6g/mm·m2。\n[0019] 采用上述优选方案的有益效果是：既能有效保证前挡风玻璃的透明度与清晰度更高，又能使纳米粒子的散射效果更佳、前挡风玻璃的透明成像效果更加显著，用户在另一侧看到前挡风玻璃上的投射影像产生不同景深的视觉效果更佳，并且前挡风玻璃吸收紫外线的效果也更加显著。\n[0020] 作为本发明的另一种优选实施方式，所述纳米粒子以纳米粒子分散液的形式分布于所述纳米粒子薄膜层，所述纳米粒子分散液由0.001～0.2重量份纳米粒子、0.001～\n0.004重量份分散剂和16～30重量份溶剂混合均匀，并以频率20～2000KHz的超声波分散20～600min后制得。\n[0021] 采用上述优选方案的有益效果是：可以使纳米粒子更加均匀地分散在溶剂中，得到均一稳定的纳米粒子分散液，从而使纳米粒子更加简单快捷的分布于纳米粒子薄膜层中，且分布的更加均匀，这样纳米粒子的散射效果更佳、前挡风玻璃的透明成像效果更加显著，从而使用户看到前挡风玻璃上的投射影像产生不同景深的视觉效果更佳。\n[0022] 作为本发明的另一种优选实施方式，所述车头内还设有与投影仪对应的车内反光镜，所述投影仪投射的影像通过所述车内反光镜的反射从所述透光孔中投射向所述车外反光镜。\n[0023] 采用上述优选方案的有益效果是：这样投影仪就可以水平设置安装，然后采用背投的方式投射影像，安装更加简单方便，且安装后更加平稳，不易倾倒。\n[0024] 作为本发明的另一种优选实施方式，所述投影仪投射的影像直接从所述透光孔中投射向车外反光镜。\n[0025] 采用上述优选方案的有益效果是：投影仪竖向放置安装，使得影像投射口正对透光孔，无需使用车内反光镜，即可实现方案，投入成本更低。\n[0026] 作为本发明的另一种优选实施方式，所述车外反射镜通过活动支架与所述车头的顶部可拆卸连接。\n[0027] 采用上述优选方案的有益效果是：车外反射镜的安装与拆卸更加简单、方便、快捷，既有利于实现车外反光镜的维修与更换，又可以根据实际需要选择是否安装车外反光镜，在不需要使用车外反光镜时，还可以将其拆下，从而避免车外反光镜发生碰损。\n附图说明\n[0028] 图1为本发明产品的结构示意图；\n[0029] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：\n[0030] 1、车头，2、中央处理器，3、前挡风玻璃，4、投影仪,5、车内反光镜，6、活动支架，7、车外反射镜。\n具体实施方式\n[0031] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。\n[0032] 实施例\n[0033] 如图1所示，一种基于透明成像玻璃的车载抬头显示系统，它包括车头1和前挡风玻璃3，所述车头1内设有投影仪4以及用于控制所述投影仪的中央处理器2，所述投影仪4通过数据线与所述中央处理器2连接；\n[0034] 所述车头1的顶部设有可将投影仪4中的影像投射出来的透光孔以及可将从所述透光孔透射出来的影像反射至前挡风玻璃3上的车外反射镜7，所述投影仪4投射的影像可以直接从所述透光孔中投射向车外反光镜，即将投影仪竖向放置安装，使得影像投射口正对所述透光孔，也可以在所述车头1内设置与投影仪4对应的车内反光镜5，使得所述投影仪\n4投射的影像通过所述车内反光镜5的反射从所述透光孔中投射向所述车外反光镜7，即投影仪4采用背投的方式，安装更加简单方便，而所述车外反射镜7最好通过活动支架6与所述车头1的顶部可拆卸连接；\n[0035] 所述前挡风玻璃3由至少一层透明支持层和至少一层纳米粒子薄膜层层叠融合而成，所述透明支持层可以为透明玻璃板、透明聚甲基丙烯酸酯板或透明聚碳酸酯板等可用于作前挡风玻璃的透明材料板，所述纳米粒子薄膜层是以树脂材料为载体均匀分布有纳米粒子的透明材料层，所述纳米粒子与树脂材料的质量比优选0.01～2:1000，树脂材料优选PVB(聚乙烯醇缩丁醛)或EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)，所述纳米粒子最好以纳米粒子分散液的形式分布于所述纳米粒子薄膜层，所述纳米粒子分散液由0.001～0.2重量份纳米粒子、0.001～0.004重量份分散剂和16～30重量份溶剂混合均匀，并以频率20～2000KHz的超声波分散20～600min后制得；\n[0036] 所述纳米粒子薄膜层中纳米粒子的分布密度优选为0.008～1.6g/mm·m2，所述纳米粒子最好由质量比为1～81：9的二氧化钛纳米粒子和无机盐纳米粒子组成，所述二氧化钛纳米粒子的直径为20～100nm，所述无机盐纳米粒子的直径为100～300nm，所述二氧化钛纳米粒子优选锐钛型结晶结构和/或金红石型结晶结构，所述无机盐纳米粒子优选一种或多种选自硫酸钡、碳酸钡和碳酸钙的纳米粒子。\n[0037] 本发明中，所述投影仪4可安装在引擎盖下，位置如图1所示，所述投影仪4的投射影像经过光线反射在可透明成像的前挡风玻璃3上，使前挡风玻璃3上直接承接出投影仪4投射的2D或3D图像，使用者在前挡风玻璃3另一侧任意位置均可看到射入到前挡风玻璃3上的2D或者3D的图像，而由于前挡风玻璃3自身的透明性、纳米二氧化钛粒子和纳米无机盐粒子均匀地分散在薄膜夹层中，以及纳米粒子小于肉眼可辨识的大小，通过纳米粒子瑞利(Rayleigh)散射成像，用户看到前挡风玻璃3上的投射影像就会产生不同景深的视觉效果，使得投射影像具有特殊的立体感，显示出2.5D或3D的影像效果，无需借助3D眼镜即可体验三维视觉效果，并且投影光源的光利用效率可达到24％～30％，是通过折射呈现虚像技术的光利用率的3倍以上，可以在环境光更亮的环境下成像呈现更为清晰的画面，有效缓解视觉疲劳，具有更广泛的使用场景及应用市场。\n[0038] 所述车内反光镜5可以由一片或更多的反光镜组成，安装位置如图1所示，所述车内反光镜5的作用是将隐藏在引擎盖下的投影仪4投射出的光线经过反光镜的多次反射，使投射光线能从透光孔中投射至车外反光镜7上从而最终投射到前挡风玻璃3上，通过反光镜组合设计，有效地隐藏投影设备，并校正光路避免遮挡驾驶舱内视野，使用更加安全方便。\n[0039] 所述中央处理器2通过数据线与投影仪4连接，用于操作控制投影仪4，所述中央处理器2可以用于控制和选择投影仪4的投射画面内容、投射光线的角度、强度和亮度等，还可以调整承接投影仪4画面后的图像尺寸及清晰度等。\n[0040] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。\n[0041] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。