在HUD的产品体验中，有一个问题一直困扰着大家，那就是重影问题，重影是指因为前挡风玻璃的厚度原因，在HUD虚像面上会形成两个内容重叠，但是亮度不同的虚像，如下图所示。基本上我们见到的量产HUD产品，都会存在一定程度的重影问题，可能有的重影比较严重，有的比较轻，有的是局部重影，有的是全部重影。重影问题的解决，一直是行业上在积极探讨和解决的问题之一，今天可以和大家一起来探讨下重影产生的原因以及常见的解决方案。
通过HUD显示原理可以知道，HUD射出光线经过前挡风玻璃反射后到达人眼，使驾驶员能够看到投影的虚像。而挡风玻璃存在一定的厚度得，也就是说，它有两个表面。当HUD中的一束光线以某个入射角入射到挡风玻璃表面时，因空气和玻璃介质折射率的不同，光线会在挡风玻璃的第四表面（车内玻璃面）分别发生反射和折射，而折射后的光线在触达玻璃第一表面之后（车外玻璃面），会继续发生反射和折射，因此，一束光线经过挡风玻璃两个面的反射后都到达人眼，而这两次的反射光线并不会完全重合，最终会形成两个内容相同、位置错开的图像。由挡风玻璃第四表面反射的图像是我们需要的主图像，而由第一表面反射的图像就是人们通常说的重影。通常重影的亮度相较于主图像更低。
从上面重影产生的原因可以知道，重影产生的核心原因就是光束通过两个玻璃面后形成了位置不同的主像和副像，因此解决重影问题的方法一般分为几种：1、通过改变玻璃PVB膜角度来使主像和副像重合。2、通过P光膜消除副像。3、使用平行光束始得人眼看不到副像。
1、通过改变玻璃PVB膜角度来使主像和副像重合。
从前挡风玻璃的结构看以看出，挡风玻璃的构造是“三明治”结构，即两层玻璃中间夹着一层PVB膜，而PVB膜的主要作用为提高玻璃的抗冲击强度，隔绝紫外线以及隔音等，而普通风挡的PVB薄膜通常为上下统一，厚度均匀的。而通过将这层PVB膜改装成楔形，从传统的“等厚”，改为“上厚下薄”，呈现出一个立体的楔形角结构。由于楔形角的存在，整个三明治结构的挡风玻璃整体也呈现“上厚下薄”。
因此，在这种玻璃结构下，HUD光线经过玻璃第一表面的光线路径也会发生改变，而通过使用特定设计的楔形角PVB膜，就可以使得入射光线在第一以及第四表面所形成的两个虚像进行重合，从而减弱或者消除重影现象。
通过楔形PVB膜的设计在理论上来说可以彻底消除重影，而且这个也是目前最常见的一种消除重影的方法，但是在实际应用中也存在一些缺点。a、PVB膜的楔形角度数和HUD光学参数、HUD出射角、挡风玻璃角度等因素相关。因此，每款车型的PVB膜都需要独特选型和定制，其成本相较于无楔形膜的PVB要高出很多。b、重影的消除，需要精确的光学设计以及PVB膜角度配合才能实现，但是实际生产过程中，挡风玻璃面型、PVB膜、HUD安装、玻璃安装等都会有一定程度的公差波动，最终会导致在HUD成像上依然存在重影问题。因此，需要在研发阶段根据重影的大小不断地调整PVB膜角度以及玻璃面型，最终才能把重影控制在合理的数值之下。
c、HUD的成像范围是需要同时兼顾高中低三个眼盒下观看的，而不同的眼盒高度，所对应的HUD出射角是不一样的，因此在挡风玻璃上的光线传播路径是不一样的，最终就是导致三个眼盒所需要的楔形角可能是不一样的。因此，在实际的PVB选型中，一般会通过仿真模拟得到三个眼盒下的PVB角和重影的关系曲线，同时结合车型的目标用户群体身高范围，来综合的选择合适的PVB角度。但是需要有个普适的认知是，不管如何选择，重影是无法完全消除的，只能在不同的眼位间进行取舍，比如，如果目标用户大部分都是男性且身高偏高，那就可以偏向保中高眼盒的效果。
2、通过P光膜消除副像。
根据重影产生的原理可以知道，核心原因是因为入射光线分别经过了第一面和第四面的反射导致的，那解决重影的第二个办法就是想办法只让光线只有一次反射。具体的做法就是P光+P光膜的方案。上一期文章有聊过HUD和墨镜的问题。在里面详细介绍过偏振光和布鲁斯特角的概念，我们知道，P光和S光以布鲁斯特角入射玻璃时，P光会100%折射，S光会80%左右折射，20%左右反射；而目前HUD出射光线基本都是S光。因此，我们可以设计一种P光光机，HUD出射光全部为P光，同时在挡风玻璃内部增加一层P光反射膜（行业上也叫纳米膜），因此，其整个光路结构如下如所示，HUD出光全部为P光，根据布鲁斯特特性，光在挡风玻璃内表面全部折射，经过P光膜之后又形成反射，最终到达人眼，从而解决重影的问题。
不过该方案目前还没有看到有量产案例，只有宝马把该方案应用到了PHUD的产品上。行业认为该方案普遍存在以下几个问题：a、该方案需要依赖严格的布鲁斯特角设计，而实际目前FOV的设计越来越大，很难保证所有的出射光都在布鲁斯特角范围，一旦偏离布鲁斯特角，就会在玻璃内表面形成反射，形成重影。b、HUD需要改为P光光机，以及玻璃内增加P光膜，增加了HUD和玻璃的的BOM成本，同时也增加了生产工艺的复杂度。c、目前P光膜还无法做到100%的P光反射，因此依然会有大部分P光穿透P光膜而折射出去，最终会导致成像HUD亮度产生影响或者依然存在一些重影。
3、使用平行光束始得人眼看不到副像
除了上面讲的两种的解决重影的方法之外，有的企业还宣称研发了一种基于平行矢量Parallel Vector(pv)光束消除重影的办法，该方法利用了自由曲面镜焦点不唯一的特性，通过对曲面镜的特定曲率和入射角设计，最终形成预调制的HUD光路，无需使用楔形膜或者偏振光，即可实现重影的消除。其光路如下所示：
如图所示，经过HUD出来的图像光束全部是调制后的平行光束，光束在经过第一和第四表面反射后的光束的位置和方向依然是平行的，因此，到达人眼后是看不到重影的。该方案理论上来说是可以消除重影的，且不需要楔形角PVB，可以大幅度降低挡风玻璃的成本，不过其对HUD的设计公差以及挡风玻璃的安装要求比较严格的，同时大家对该方案的实际量产效果也存在疑问，因此并未投入量产，也就仅限于一些供应商做的DEMO样车中。
在实际量产过程中，重影很难完全消除，因此需要有一个指标来去约束重影量。在最新的国标法规中要求系统虚像的水平重影及垂直重影均不应大于3角分，该指标要求还是相对比较宽松的，实际在各企业内部，对重影的要求要比国标更严格。
重影的测试方法和计算公式如下所示：
当然，实际量产时，重影并不是在每个区域都会出现的，或者出现的重影量也是不一样的，比如有可能会出现局部重影（仅在某一处出现重影超差）或者动态重影（随着眼盒轻微移动，重影忽隐忽现），因此需要不停的调整玻璃面型、PVB楔形角、以及大量的实车体验观测等手段，来最大限度的消除重影，提升用户体验。
来源：智能饭