抑制合成器平視顯示器上重影的設備及方法
【技術領域】
[0001]本發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】
[0002]平視顯示器(HUD)在航空航天工業日漸變得普遍。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將通常包括光學準直器，例如凸透鏡和凹面鏡，以產生在無窮遠或其他遠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:同時看見視場和投射的無窮遠圖像。合成器通常是非常精確地設計和控制的光學元件，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，同時允許其他波長的光穿過。
[0004]傳統的現有技術HUD通常依靠滿足航空電子使用的性能需求的精密光學器件。這些性能需求包括精確的角度控制以及在出瞳或網前箱上的均勻性，出瞳或網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動到大的程度。
[0005]參考圖1，已知的HUD 100(例如，如包括在飛機中)包括投影儀102和合成器104 (例如靠近飛機擋風玻璃的部分反射元件)，合成器104將圖像113和116引導到接收器106 (例如，人眼)。在傳統的飛機HUD中，合成器104通常是非常精確地設計和控制的單獨的光學元件，并包括了前或者內表面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呈現重影，除非采取措施來減少相對于前表面108的后表面110的反射率，或者有效地對齊兩個反射的圖像。外側視圖118在后表面110處進入合成器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在這個示例中描述為與擋風玻璃或者風擋分離且靠近的光學元件，但是某些車載HUD配置(大部分有名的自動HUD)可利用作為合成器的風擋或者擋風玻璃而不是使用單獨的元件。這些也將涉及多個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，謹慎設計和沉積的涂層可以應用到前后表面。在選擇這些涂層的時候有多個目的。一個典型的目標在于提供HUD影像的適當反射比，同時維持前向景象的高“看穿”透射比。部分地反射涂層一般將應用在表面之一上，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，同時使前向景象的調色(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聯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，當利用車輛擋風或者擋風玻璃作為合成器的時候，這種后涂層的實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，示例性實施例的其他期望特征和特性將從后面的詳細描述和附隨的權利要求、結合附圖以及前面的技術領域和【背景技術】而變得清楚。
【發明內容】
[0008]HUD系統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，所述平視顯示系統包括: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構；極化圖像生成系統，被配置為將極化光投射到合成器上；以及單軸吸收極化結構，其具有局部吸收軸線并設置為以下之一: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，局部吸收軸線在每一點基本上與外部景象圖像向著平視顯示系統的設計眼點傳輸通過合成器的傳播方向對齊，合成器被配置為向著平視顯示系統的設計眼點從第一表面反射來自圖像生成系統的極化光的第一部分，且單軸吸收極化結構被配置為基本上吸收來自圖像生成系統的極化光的第二部分。
[0010]在另一個示例性實施例中，一種平視顯示系統包括合成器，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，設置為以下之一:在第一表面上或者在透明層內，第一表面在表面的每一點處限定切平面，且極化層具有相對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，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]在又一示例性實施例中，一種方法包括:將來自極化圖像生成系統的極化圖像投射到設置為與合成器相關聯的極化結構上，其中極化圖像的第一部分在到達極化結構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構時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，而不被極化結構極化。
【附圖說明】
[0012]后文將結合以下附圖來描述本發明，其中相同的標號表示相同元件，且
[0013]圖1為適于在飛機或者其他交通工具中使用的已知HUD系統的圖；
[0014]圖2為抑制重影的HUD系統的第一示例性實施例；
[0015]圖3為抑制重影的HUD系統的第二示例性實施例；
[0016]圖4為抑制重影的HUD系統的第三示例性實施例；
[0017]圖5為抑制重影的HUD系統的第四示例性實施例；
[0018]圖6為抑制重影的合成器的示例性實施例；
[0019]圖7為抑制重影的合成器系統的另一個示例性實施例；及
[0020]圖8為根據示例性實施例的示例性方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]以下詳細描述本質上僅僅是說明性的，并不旨在限制本主題或申請的實施例或者這些實施例的使用。作為示例性在此處描述的任意實現不必然解釋為比其他實現優選或者有利。此外，并不是旨在通過前面的技術領域、【背景技術】、
【發明內容】
或者下面的詳細描述中呈現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系術語可只用于區分開一個實體或動作與另一實體或動作，而不一定需要或暗示在這樣的實體或動作之間的任何實際的這種關系或順序。例如“第一”、“第二”、“第三”等的數字序數僅僅表示多個事物中的不同單個事物，且并不暗示任何順序或次序，除非由權利要求語言特別限定。在任何權利要求中的文本的次序并不暗示過程步驟必須根據這樣的次序以時間或邏輯順序執行，除非由權利要求語言特別限定。過程步驟可以按任何順序互換，而不偏離本發明的范圍，只要這樣的互換不與權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，本文未詳細描述與光學系統相關的傳統技術和某些系統和子系統(及其個體的操作部件)的其他功能方面。應該注意的是，很多可替換或者額外的功能關系或者物理連接可以在本主題的實施例中存在。
[0024]盡管本文描述的實施例特定于飛機HUD系統，但是應該認識到的是，本發明主題的原理可以應用到其他交通工具顯示系統，例如遠洋船和機動車中的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]可以在本文中根據功能和/或塊部件并且參考可以由各個計算部件或裝置執行的操作、處理任務和功能的符號表示來描述技術和技藝。這類操作、任務以及功能有時被稱為是計算機執行的、計算機化的、軟件實現的或者計算機實現的。實踐中，通過操縱系統存儲器中存儲位置處的表示數據比特的電信號以及其他信號的處理，一個或多個處理器裝置能夠執行所描述的操作、任務和功能。應該明白的是:圖中示出的各個塊部件可以由被配置為執行指定功能的任意數量的硬件、軟件和/或固件部件來實現。
[0026]在該描述過程期間，根據示出各個示例性實施例的不同圖，相同的標號可以用于標識相同元件。
[0027]參考圖2，描繪了 HUD系統200 —個實施例的功能框圖，并且該功能框圖包括極化圖像生成系統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201可以包括投影儀2