汽車反光成像分析方法研究

汪濤

摘 要：本文基于光學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域，并且經過實車驗證，符合性較好，可作為前期設計分析有效方法，規避后期設計變更。

關鍵詞：反光;成像;校核分析

1 背景

隨著汽車技術的發展以及人們生活水平的提升，汽車DVD大屏逐漸成為標配，尤其是組合儀表和DVD屏集成一體式液晶屏幕的應用，造成強光下反光和夜晚前風擋和側風窗成像問題突出，這會給正常駕駛造成不適，存在安全隱患。因此需要在開發設計時通過有效的校核分析方法分析解決反光和成像問題，在設計初期進行規避。

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

反光是一種光學現象，指光在傳播到不同物質時，在分界面上改變傳播方向又返回原來物質中的現象。光遇到水面、玻璃以及其他許多物體的表面都會發生反射。當光在兩種物質分界面上改變傳播方向又返回原來物質中的現象，叫做光的反射。

汽車上出現反光一般指的是儀表、DVD屏、IP出風口亮條等，白天強光下光線透過前風擋、側風擋照射到儀表、DVD屏、IP出風口亮條等表面反射到人眼，造成不適，需要盡量規避。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，反射光線、入射光線和法線都在同一個平面內。

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O，過O點作DVD屏法線ON，以左右眼橢圓10個邊界特征點A、B、C、D、E、F、G、H、I、J為入射點，連接AO、BO、CO、DO、EO、FO、GO、HO、IO、JO得入射線，作入射線關于ON的對稱線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。

根據光的可逆性，若A’O等不經過前風擋或側風擋則無對人員造成的反光問題，反之則有反光問題。移動O點，A’O等隨之變化，把光線經過前風擋或側風擋時的O點位置邊界連接起來，即可得到DVD屏會對人眼造成影響的反光區域，如圖1所示。

儀表、IP出風口亮條都可參考DVD屏反光分析方法，為規避或減小反光區域，可以采用增加屏幕帽檐、提高屏幕亮度、調整屏幕角度、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象，只是這時點亮狀態的儀表和DVD屏是發光源，夜晚車外光線比較暗，前風擋和側風擋產生鏡面效果，儀表和DVD屏在前風擋和側風擋上形成虛像，前風擋和側風擋又將光反射到人的眼睛里，因此看到儀表和DVD屏在前風擋和側風擋上形成的虛像。

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屏在前風擋成像分析為例，具體校核分析操作為，使用CATIA軟件，在前風擋上取一點O，過O點作前風擋法線ON，以DVD屏12個（根據實際屏幕尺寸調整數量）邊界特征點A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L為入射點，連接AO、BO、CO、DO、EO、FO、GO、HO、IO、JO、KO、LO得入射線，作入射線關于ON的對稱線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等不經過眼橢圓則無對人員造成的成像問題，反之則有成像問題。移動O點，A’O等隨之變化，把光線經過眼橢圓時的O點位置邊界連接起來，即可得到前風擋上人眼可觀察到的DVD屏成像區域，如圖6所示。設計要求在前風擋A區、B區（根據GB11555-2009汽車風窗玻璃除霜和除霧系統要求繪制）不得有成像。

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

儀表和DVD屏在側風擋成像校核分析方法與前風擋成像分析方法類似，設計要求在側風擋后視鏡觀察區不得有成像，在這里不再贅述。

成像校核分析方法經過實車驗證對比，與理論分析基本吻合，可實施性較好，如圖3、圖4。

3 總結

本文基于光的反射原理介紹了儀表、DVD屏、IP出風口亮條的反光校核分析方法和儀表、DVD屏在前風擋和側風窗成像校核分析方法，此方法適用于規則和不規則曲面，并且經過實車驗證，符合性校較好，可作為前期設計分析有效的分析方法。

參考文獻：

[1]GB 11555-2009，汽車風窗玻璃除霜和除霧系統[S].

[2]GB 15084-2013，機動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].