汽車反光成像分析方法研究

汪濤

摘 要：本文基于光學(xué)原理介紹了一種適用于各類曲面屏幕的反光和各類曲面的成像校核分析方法，此方法可以較快速的求出反光和成像區(qū)域，并且經(jīng)過實(shí)車驗(yàn)證，符合性較好，可作為前期設(shè)計(jì)分析有效方法，規(guī)避后期設(shè)計(jì)變更。

關(guān)鍵詞：反光;成像;校核分析

1 背景

隨著汽車技術(shù)的發(fā)展以及人們生活水平的提升，汽車DVD大屏逐漸成為標(biāo)配，尤其是組合儀表和DVD屏集成一體式液晶屏幕的應(yīng)用，造成強(qiáng)光下反光和夜晚前風(fēng)擋和側(cè)風(fēng)窗成像問題突出，這會(huì)給正常駕駛造成不適，存在安全隱患。因此需要在開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)通過有效的校核分析方法分析解決反光和成像問題，在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行規(guī)避。

2 反光成像問題校核分析方法

2.1 反光問題校核分析方法

反光是一種光學(xué)現(xiàn)象，指光在傳播到不同物質(zhì)時(shí)，在分界面上改變傳播方向又返回原來物質(zhì)中的現(xiàn)象。光遇到水面、玻璃以及其他許多物體的表面都會(huì)發(fā)生反射。當(dāng)光在兩種物質(zhì)分界面上改變傳播方向又返回原來物質(zhì)中的現(xiàn)象，叫做光的反射。

汽車上出現(xiàn)反光一般指的是儀表、DVD屏、IP出風(fēng)口亮條等，白天強(qiáng)光下光線透過前風(fēng)擋、側(cè)風(fēng)擋照射到儀表、DVD屏、IP出風(fēng)口亮條等表面反射到人眼，造成不適，需要盡量規(guī)避。反光問題分析方法基于光的反射定律：反射角等于入射角，反射光線與入射光線居于法線兩側(cè)，反射光線、入射光線和法線都在同一個(gè)平面內(nèi)。

具體校核分析操作為，使用CATIA軟件，在待校核表面，如DVD屏幕上，取一點(diǎn)O，過O點(diǎn)作DVD屏法線ON，以左右眼橢圓10個(gè)邊界特征點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G、H、I、J為入射點(diǎn)，連接AO、BO、CO、DO、EO、FO、GO、HO、IO、JO得入射線，作入射線關(guān)于ON的對(duì)稱線A’O、B’O、C’O、D’O、E’O、F’O、G’O、H’O、I’O、J’O，如圖1所示。

根據(jù)光的可逆性，若A’O等不經(jīng)過前風(fēng)擋或側(cè)風(fēng)擋則無對(duì)人員造成的反光問題，反之則有反光問題。移動(dòng)O點(diǎn)，A’O等隨之變化，把光線經(jīng)過前風(fēng)擋或側(cè)風(fēng)擋時(shí)的O點(diǎn)位置邊界連接起來，即可得到DVD屏?xí)?duì)人眼造成影響的反光區(qū)域，如圖1所示。

儀表、IP出風(fēng)口亮條都可參考DVD屏反光分析方法，為規(guī)避或減小反光區(qū)域，可以采用增加屏幕帽檐、提高屏幕亮度、調(diào)整屏幕角度、降低亮條亮度等措施解決。

2.2 成像問題校核分析方法

成像問題也是光的反射現(xiàn)象，只是這時(shí)點(diǎn)亮狀態(tài)的儀表和DVD屏是發(fā)光源，夜晚車外光線比較暗，前風(fēng)擋和側(cè)風(fēng)擋產(chǎn)生鏡面效果，儀表和DVD屏在前風(fēng)擋和側(cè)風(fēng)擋上形成虛像，前風(fēng)擋和側(cè)風(fēng)擋又將光反射到人的眼睛里，因此看到儀表和DVD屏在前風(fēng)擋和側(cè)風(fēng)擋上形成的虛像。

搞清楚成像原理后，分析方法與前文反光問題分析方法類似，以DVD屏在前風(fēng)擋成像分析為例，具體校核分析操作為，使用CATIA軟件，在前風(fēng)擋上取一點(diǎn)O，過O點(diǎn)作前風(fēng)擋法線ON，以DVD屏12個(gè)（根據(jù)實(shí)際屏幕尺寸調(diào)整數(shù)量）邊界特征點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L為入射點(diǎn)，連接AO、BO、CO、DO、EO、FO、GO、HO、IO、JO、KO、LO得入射線，作入射線關(guān)于ON的對(duì)稱線A’O、B’O、C’O、D’O、E’O、F’O、G’O、H’O、I’O、J’O、K’O、L’O，如圖2所示。

若A’O等不經(jīng)過眼橢圓則無對(duì)人員造成的成像問題，反之則有成像問題。移動(dòng)O點(diǎn)，A’O等隨之變化，把光線經(jīng)過眼橢圓時(shí)的O點(diǎn)位置邊界連接起來，即可得到前風(fēng)擋上人眼可觀察到的DVD屏成像區(qū)域，如圖6所示。設(shè)計(jì)要求在前風(fēng)擋A區(qū)、B區(qū)（根據(jù)GB11555-2009汽車風(fēng)窗玻璃除霜和除霧系統(tǒng)要求繪制）不得有成像。

儀表成像分析方法與DVD屏成像分析方法相同，為規(guī)避或減小成像區(qū)域，可以采用增加屏幕帽檐、降低屏幕亮度、調(diào)整屏幕角度等措施解決。

儀表和DVD屏在側(cè)風(fēng)擋成像校核分析方法與前風(fēng)擋成像分析方法類似，設(shè)計(jì)要求在側(cè)風(fēng)擋后視鏡觀察區(qū)不得有成像，在這里不再贅述。

成像校核分析方法經(jīng)過實(shí)車驗(yàn)證對(duì)比，與理論分析基本吻合，可實(shí)施性較好，如圖3、圖4。

3 總結(jié)

本文基于光的反射原理介紹了儀表、DVD屏、IP出風(fēng)口亮條的反光校核分析方法和儀表、DVD屏在前風(fēng)擋和側(cè)風(fēng)窗成像校核分析方法，此方法適用于規(guī)則和不規(guī)則曲面，并且經(jīng)過實(shí)車驗(yàn)證，符合性校較好，可作為前期設(shè)計(jì)分析有效的分析方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB 11555-2009，汽車風(fēng)窗玻璃除霜和除霧系統(tǒng)[S].

[2]GB 15084-2013，機(jī)動(dòng)車輛間接視野裝置性能和安裝要求[S].

[3]SAE J941-1997，Motor Vehicle Drivers’ Eye Locations[S].