汽车反光成像分析方法研究

汪涛

摘 要：本文基于光学原理介绍了一种适用于各类曲面屏幕的反光和各类曲面的成像校核分析方法，此方法可以较快速的求出反光和成像区域，并且经过实车验证，符合性较好，可作为前期设计分析有效方法，规避后期设计变更。

关键词：反光;成像;校核分析

1 背景

随着汽车技术的发展以及人们生活水平的提升，汽车DVD大屏逐渐成为标配，尤其是组合仪表和DVD屏集成一体式液晶屏幕的应用，造成强光下反光和夜晚前风挡和侧风窗成像问题突出，这会给正常驾驶造成不适，存在安全隐患。因此需要在开发设计时通过有效的校核分析方法分析解决反光和成像问题，在设计初期进行规避。

2 反光成像问题校核分析方法

2.1 反光问题校核分析方法

反光是一种光学现象，指光在传播到不同物质时，在分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象。光遇到水面、玻璃以及其他许多物体的表面都会发生反射。当光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象，叫做光的反射。

汽车上出现反光一般指的是仪表、DVD屏、IP出风口亮条等，白天强光下光线透过前风挡、侧风挡照射到仪表、DVD屏、IP出风口亮条等表面反射到人眼，造成不适，需要尽量规避。反光问题分析方法基于光的反射定律：反射角等于入射角，反射光线与入射光线居于法线两侧，反射光线、入射光线和法线都在同一个平面内。

具体校核分析操作为，使用CATIA软件，在待校核表面，如DVD屏幕上，取一点O，过O点作DVD屏法线ON，以左右眼椭圆10个边界特征点A、B、C、D、E、F、G、H、I、J为入射点，连接AO、BO、CO、DO、EO、FO、GO、HO、IO、JO得入射线，作入射线关于ON的对称线A’O、B’O、C’O、D’O、E’O、F’O、G’O、H’O、I’O、J’O，如图1所示。

根据光的可逆性，若A’O等不经过前风挡或侧风挡则无对人员造成的反光问题，反之则有反光问题。移动O点，A’O等随之变化，把光线经过前风挡或侧风挡时的O点位置边界连接起来，即可得到DVD屏会对人眼造成影响的反光区域，如图1所示。

仪表、IP出风口亮条都可参考DVD屏反光分析方法，为规避或减小反光区域，可以采用增加屏幕帽檐、提高屏幕亮度、调整屏幕角度、降低亮条亮度等措施解决。

2.2 成像问题校核分析方法

成像问题也是光的反射现象，只是这时点亮状态的仪表和DVD屏是发光源，夜晚车外光线比较暗，前风挡和侧风挡产生镜面效果，仪表和DVD屏在前风挡和侧风挡上形成虚像，前风挡和侧风挡又将光反射到人的眼睛里，因此看到仪表和DVD屏在前风挡和侧风挡上形成的虚像。

搞清楚成像原理后，分析方法与前文反光问题分析方法类似，以DVD屏在前风挡成像分析为例，具体校核分析操作为，使用CATIA软件，在前风挡上取一点O，过O点作前风挡法线ON，以DVD屏12个（根据实际屏幕尺寸调整数量）边界特征点A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L为入射点，连接AO、BO、CO、DO、EO、FO、GO、HO、IO、JO、KO、LO得入射线，作入射线关于ON的对称线A’O、B’O、C’O、D’O、E’O、F’O、G’O、H’O、I’O、J’O、K’O、L’O，如图2所示。

若A’O等不经过眼椭圆则无对人员造成的成像问题，反之则有成像问题。移动O点，A’O等随之变化，把光线经过眼椭圆时的O点位置边界连接起来，即可得到前风挡上人眼可观察到的DVD屏成像区域，如图6所示。设计要求在前风挡A区、B区（根据GB11555-2009汽车风窗玻璃除霜和除雾系统要求绘制）不得有成像。

仪表成像分析方法与DVD屏成像分析方法相同，为规避或减小成像区域，可以采用增加屏幕帽檐、降低屏幕亮度、调整屏幕角度等措施解决。

仪表和DVD屏在侧风挡成像校核分析方法與前风挡成像分析方法类似，设计要求在侧风挡后视镜观察区不得有成像，在这里不再赘述。

成像校核分析方法经过实车验证对比，与理论分析基本吻合，可实施性较好，如图3、图4。

3 总结

本文基于光的反射原理介绍了仪表、DVD屏、IP出风口亮条的反光校核分析方法和仪表、DVD屏在前风挡和侧风窗成像校核分析方法，此方法适用于规则和不规则曲面，并且经过实车验证，符合性校较好，可作为前期设计分析有效的分析方法。

参考文献：

[1]GB 11555-2009，汽车风窗玻璃除霜和除雾系统[S].

[2]GB 15084-2013，机动车辆间接视野装置性能和安装要求[S].

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