抑制合成器平視顯示器上重影的設(shè)備及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及平視顯示器(HUD)，并且更具體地涉及抑制(減少或者消除)來自合成器的重影的HUD。
【背景技術(shù)】
[0002]平視顯示器(HUD)在航空航天工業(yè)日漸變得普遍。已知HUD通常至少包括投影儀、合成器、以及圖像生成器。投影儀接收從圖像生成器提供的圖像，以及HUD將通常包括光學(xué)準(zhǔn)直器，例如凸透鏡和凹面鏡，以產(chǎn)生在無窮遠(yuǎn)或其他遠(yuǎn)距離處所察覺的圖像。
[0003]合成器以這樣的方式反射通過投影儀投射的圖像:同時(shí)看見視場和投射的無窮遠(yuǎn)圖像。合成器通常是非常精確地設(shè)計(jì)和控制的光學(xué)元件，且可以是平面的或者曲面的。一些合成器也可以具有特殊涂層，其可以反射來自投影儀投射到其上面某些波長的光，同時(shí)允許其他波長的光穿過。
[0004]傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)HUD通常依靠滿足航空電子使用的性能需求的精密光學(xué)器件。這些性能需求包括精確的角度控制以及在出瞳或網(wǎng)前箱上的均勻性，出瞳或網(wǎng)前箱足夠大以包圍飛行員或者其他用戶的兩只眼睛。作為示例，龐大的頂部單元(0HU)的尺寸、重量和成本可能被所需性能水平驅(qū)動(dòng)到大的程度。
[0005]參考圖1，已知的HUD 100(例如，如包括在飛機(jī)中)包括投影儀102和合成器104 (例如靠近飛機(jī)擋風(fēng)玻璃的部分反射元件)，合成器104將圖像113和116引導(dǎo)到接收器106 (例如，人眼)。在傳統(tǒng)的飛機(jī)HUD中，合成器104通常是非常精確地設(shè)計(jì)和控制的單獨(dú)的光學(xué)元件，并包括了前或者內(nèi)表面108以及后或者外表面110。投影儀102在前表面108上投射圖像112，其中所期望圖像113向著接收器106反射回去，并且圖像112的一些傳播通過合成器104，作為潛在地不期望的圖像116從后表面110反射出。圖像113和116可能向接收器116呈現(xiàn)重影，除非采取措施來減少相對(duì)于前表面108的后表面110的反射率，或者有效地對(duì)齊兩個(gè)反射的圖像。外側(cè)視圖118在后表面110處進(jìn)入合成器104，并傳播通過合成器104與反射的HUD圖像113和116合成去往接收器106。盡管合成器104在這個(gè)示例中描述為與擋風(fēng)玻璃或者風(fēng)擋分離且靠近的光學(xué)元件，但是某些車載HUD配置(大部分有名的自動(dòng)HUD)可利用作為合成器的風(fēng)擋或者擋風(fēng)玻璃而不是使用單獨(dú)的元件。這些也將涉及多個(gè)可見反射圖像的可能性。
[0006]通常，并且尤其是利用曲面的合成器的情況下，謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)和沉積的涂層可以應(yīng)用到前后表面。在選擇這些涂層的時(shí)候有多個(gè)目的。一個(gè)典型的目標(biāo)在于提供HUD影像的適當(dāng)反射比，同時(shí)維持前向景象的高“看穿”透射比。部分地反射涂層一般將應(yīng)用在表面之一上，最常見的是在前表面上。其他目的可包括最大化HUD反射的亮度，同時(shí)使前向景象的調(diào)色(color tinting)最小化。再另外的目的可以是最小化與來自合成器后表面的反射相關(guān)聯(lián)的任何不期望的視覺假象。作為示例，合成器表面可具有窄帶反射多層干涉涂層，并且后表面可以具有某種類型的抗反射涂層。然而，當(dāng)利用車輛擋風(fēng)或者擋風(fēng)玻璃作為合成器的時(shí)候，這種后涂層的實(shí)用性和有效性可能受到影像，例如，歸因于雨或者其他污染積聚。
[0007]因此，期望提供這樣的HUD，其通過消除或者減少來自合成器后表面的HUD顯示器的反射而抑制來自合成器的重影。此外，示例性實(shí)施例的其他期望特征和特性將從后面的詳細(xì)描述和附隨的權(quán)利要求、結(jié)合附圖以及前面的技術(shù)領(lǐng)域和【背景技術(shù)】而變得清楚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]HUD系統(tǒng)和方法通過合成器后(外)表面消除或者減少HUD圖像的反射。
[0009]在示例性實(shí)施例中，一種用于將所投射的圖像重疊在外部景象圖像上的平視顯示系統(tǒng)，所述平視顯示系統(tǒng)包括:合成器，其具有第一表面和第二表面并包括單軸吸收極化結(jié)構(gòu)；極化圖像生成系統(tǒng)，被配置為將極化光投射到合成器上；以及單軸吸收極化結(jié)構(gòu)，其具有局部吸收軸線并設(shè)置為以下之一:在合成器上以限定第一表面或者在第一表面和后表面之間處于合成器內(nèi)，局部吸收軸線在每一點(diǎn)基本上與外部景象圖像向著平視顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)眼點(diǎn)傳輸通過合成器的傳播方向?qū)R，合成器被配置為向著平視顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)眼點(diǎn)從第一表面反射來自圖像生成系統(tǒng)的極化光的第一部分，且單軸吸收極化結(jié)構(gòu)被配置為基本上吸收來自圖像生成系統(tǒng)的極化光的第二部分。
[0010]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，一種平視顯示系統(tǒng)包括合成器，所述合成器包括:透明層，具有第一和第二表面并配置為在第一方向上允許第一圖像從其穿過；及極化層，設(shè)置為以下之一:在第一表面上或者在透明層內(nèi)，第一表面在表面的每一點(diǎn)處限定切平面，且極化層具有相對(duì)于切平面在非零角度處的單軸吸收軸線，由此被配置為抑制極化圖像所產(chǎn)生的穿過透明層且從第二表面反射出的折射圖像；以及極化圖像生成系統(tǒng)，被配置為將極化圖像投射到合成器上，其中反射圖像和第一圖像在第一方向上合成。
[0011]在又一示例性實(shí)施例中，一種方法包括:將來自極化圖像生成系統(tǒng)的極化圖像投射到設(shè)置為與合成器相關(guān)聯(lián)的極化結(jié)構(gòu)上，其中極化圖像的第一部分在到達(dá)極化結(jié)構(gòu)之前在第一方向被合成器的第一表面反射；通過在極化圖像的第二部分穿過極化結(jié)構(gòu)時(shí)使其減弱來減少從合成器的第二表面反射的折射的極化圖像的第二部分；以及允許非極化圖像在反射的第一部分的方向上穿過合成器和極化層，而不被極化結(jié)構(gòu)極化。
【附圖說明】
[0012]后文將結(jié)合以下附圖來描述本發(fā)明，其中相同的標(biāo)號(hào)表示相同元件，且
[0013]圖1為適于在飛機(jī)或者其他交通工具中使用的已知HUD系統(tǒng)的圖；
[0014]圖2為抑制重影的HUD系統(tǒng)的第一示例性實(shí)施例；
[0015]圖3為抑制重影的HUD系統(tǒng)的第二示例性實(shí)施例；
[0016]圖4為抑制重影的HUD系統(tǒng)的第三示例性實(shí)施例；
[0017]圖5為抑制重影的HUD系統(tǒng)的第四示例性實(shí)施例；
[0018]圖6為抑制重影的合成器的示例性實(shí)施例；
[0019]圖7為抑制重影的合成器系統(tǒng)的另一個(gè)示例性實(shí)施例；及
[0020]圖8為根據(jù)示例性實(shí)施例的示例性方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下詳細(xì)描述本質(zhì)上僅僅是說明性的，并不旨在限制本主題或申請的實(shí)施例或者這些實(shí)施例的使用。作為示例性在此處描述的任意實(shí)現(xiàn)不必然解釋為比其他實(shí)現(xiàn)優(yōu)選或者有利。此外，并不是旨在通過前面的技術(shù)領(lǐng)域、【背景技術(shù)】、
【發(fā)明內(nèi)容】
或者下面的詳細(xì)描述中呈現(xiàn)的任意明示或者暗示的理論來限界。
[0022]在本文檔中，例如第一和第二等的關(guān)系術(shù)語可只用于區(qū)分開一個(gè)實(shí)體或動(dòng)作與另一實(shí)體或動(dòng)作，而不一定需要或暗示在這樣的實(shí)體或動(dòng)作之間的任何實(shí)際的這種關(guān)系或順序。例如“第一”、“第二”、“第三”等的數(shù)字序數(shù)僅僅表示多個(gè)事物中的不同單個(gè)事物，且并不暗示任何順序或次序，除非由權(quán)利要求語言特別限定。在任何權(quán)利要求中的文本的次序并不暗示過程步驟必須根據(jù)這樣的次序以時(shí)間或邏輯順序執(zhí)行，除非由權(quán)利要求語言特別限定。過程步驟可以按任何順序互換，而不偏離本發(fā)明的范圍，只要這樣的互換不與權(quán)利要求語言矛盾和在邏輯上不是無意義的即可。
[0023]為了簡潔起見，本文未詳細(xì)描述與光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)的傳統(tǒng)技術(shù)和某些系統(tǒng)和子系統(tǒng)(及其個(gè)體的操作部件)的其他功能方面。應(yīng)該注意的是，很多可替換或者額外的功能關(guān)系或者物理連接可以在本主題的實(shí)施例中存在。
[0024]盡管本文描述的實(shí)施例特定于飛機(jī)HUD系統(tǒng)，但是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的是，本發(fā)明主題的原理可以應(yīng)用到其他交通工具顯示系統(tǒng)，例如遠(yuǎn)洋船和機(jī)動(dòng)車中的HUD，并且一些或者所有圖像可以作為不同于可見光的頻率傳輸。
[0025]可以在本文中根據(jù)功能和/或塊部件并且參考可以由各個(gè)計(jì)算部件或裝置執(zhí)行的操作、處理任務(wù)和功能的符號(hào)表示來描述技術(shù)和技藝。這類操作、任務(wù)以及功能有時(shí)被稱為是計(jì)算機(jī)執(zhí)行的、計(jì)算機(jī)化的、軟件實(shí)現(xiàn)的或者計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的。實(shí)踐中，通過操縱系統(tǒng)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)位置處的表示數(shù)據(jù)比特的電信號(hào)以及其他信號(hào)的處理，一個(gè)或多個(gè)處理器裝置能夠執(zhí)行所描述的操作、任務(wù)和功能。應(yīng)該明白的是:圖中示出的各個(gè)塊部件可以由被配置為執(zhí)行指定功能的任意數(shù)量的硬件、軟件和/或固件部件來實(shí)現(xiàn)。
[0026]在該描述過程期間，根據(jù)示出各個(gè)示例性實(shí)施例的不同圖，相同的標(biāo)號(hào)可以用于標(biāo)識(shí)相同元件。
[0027]參考圖2，描繪了 HUD系統(tǒng)200 —個(gè)實(shí)施例的功能框圖，并且該功能框圖包括極化圖像生成系統(tǒng)201以及合成器204，合成器204具有鄰近前表面208定位的極化層205。盡管在該示例性實(shí)施例中極化層205鄰近合成器204的前表面定位，但是極化層205可替換地形成或者分布在合成器中其他地方。例如，極化圖像生成系統(tǒng)201可以包括投影儀2