上一期重影及其解决方案（上）中，我们介绍了HUD重影产生的原理，以及常规的解决方法——在风挡中运用楔形PVB膜。除了楔形PVB膜，本期我们将介绍一些其他能解决重影问题的技术路径。

一种消除重影的技术路线为利用光的偏振特性，调控光线入射到挡风玻璃后反射的偏振态，来减弱或者消除重影。为了更好地理解该技术路线，我们可以先了解两个概念：光的偏振态和布鲁斯特角。

偏振光与布鲁斯特角 

光具有偏振态，自然状态的光（如太阳光）处在随机偏振态，当随机偏振光从一个均匀介质（如空气）传播到另一个均匀介质（如挡风玻璃）时，在两者的表面，一部分光会发生折射，而另一部分光则会发生反射。以光线入射面为基准，把所有不同偏振方向的光进行分解，可以得到与入射平面平行的和与入射平面垂直的光^[1]。学界将前者称为P光（P为德语parallel的缩写），后者为S光（S为德语单词senkrecht的缩写，译为perpendicular），图(1)展示了P光和S光在此光学系统中的定义。

当偏振光从空气入射玻璃时，会在玻璃表面发生反射，图(2)描述了P光和S光在空气-玻璃界面中的反射率^[2]。可以看出，在该界面上，S光反射率相较P光较高，即当光线从空气入射到风挡时，反射光线主要为S光。

在光从空气到玻璃的表面以57度左右（假设玻璃折射率n=1.5）的角度入射时，P光的反射率为0，这个角度即为布鲁斯特角^[3]。当随机偏振光以布鲁斯特角从空气入射玻璃，P光的反射率最低，几乎等同于不参与反射^[3]。利用P光在布鲁斯特角下反射率为0的特点，可以进行HUD中重影的减弱或消除。

上文提到，虽然P光反射率为0，S光依旧会在挡风玻璃前后两个表面进行反射，使人眼接收到两个虚像。所以单凭布鲁斯特角并不能解决重影问题。

为了实现无重影投射，我们可以在光学系统中使用一种产生P光的光机，对于整个光学系统来说，由光机产生的线偏光将全部以P光的偏振态射入挡风玻璃。基于P光在空气至玻璃界面的弱反射性^[3]，以布鲁斯特角入射的P光光线在第一层玻璃无反射，仅有折射；折射的光线会产生P光以及S光，该组合到第二层玻璃的表面会发生反射以及折射，此时少部分的光会经由反射最终到达人眼。因此，通过P光光机以及布鲁斯特角的配合，可以实现重影的消除。

透明纳米膜 

在上述方法的基础上，为了提高虚像亮度，可在使用P光光机且布鲁斯特角入射的前提下，于挡风玻璃内添加一层P光反射膜，可将折射进入玻璃的P光在反射膜处反射，从而提供无重影的虚像。该反射膜一般由多层结构组成，呈现高透明度以及对P光的较高的反射率，业界有称之为透明纳米膜。此外，该膜有时也会在布鲁斯特角左右的一定入射角度内单独使用，或者配合楔形膜进行使用^[4]。

如上文介绍，使用偏振方法消除重影需使用P光光机、布鲁斯特角、甚至P光反射膜，所以该系统对于入射角度的要求较为苛刻，较难满足不同车型以及挡风玻璃的设计需求，同时该方法也增加了HUD的设计复杂度和成本。此外，当入射角度在以布鲁斯特角为基准、上下一定范围浮动时，P光反射像的亮度会小于原像的1%，也就是说成像亮度也可能会受到影响^[4]。 

Parallel Vector（PV）重影消除技术 

不同于上期介绍的楔形PVB膜方案及本文的偏振方案，睿维视发明了平行矢量PV技术，该技术可通过对核心光学器件自由曲面以及光学系统的设计，无需使用楔形膜或者偏振光，即可实现重影的消除。PV技术已经过4年的开发认证，可适配不同厚度和倾斜角度的风挡玻璃，不同的入射角度，不同的虚像距离VID，以及不同类型的光机（TFT、DLP、LCoS、LBS），已有多个量产项目上搭载了该技术。

#参考来源：

[1]Goldstein, D. H. (2017). "Polarized light". CRC press.

[2]Ewart,P. (2019). "Reflection at dielectric surfaces and boundaries. In Optics: The science of light". Morgan & Claypool Publishers.

[3]Brewster,David. (1815). "On the laws which regulate the polarisation of light by reflexion from transparent bodies". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 105: 125–159.

[4]Van Derlofske, J., Pankratz, S., & Franey, E. (2020). "New film technologies to address limitations in vehicle display ecosystems". Journal of the Society for Information Display, 28(12), 917-925.