增强现实显示设备和方法与流程

与本公开的实施例一致的方法和设备涉及增强现实(ar)显示设备及其方法。更具体地讲，实施例涉及使用偏振板和光学层显示用于车辆的平视显示器(hud)的设备和方法。

背景技术：

平视显示器(hud)系统可在驾驶员前方产生虚拟图像，并在虚拟图像中显示信息，从而将各种信息提供给用户。提供给驾驶员的信息可包括，例如，导航信息和仪表盘信息(诸如，车辆速度、燃油油位和发动机每分钟转速(rpm))。驾驶员可在驾驶期间更加容易地识别前方显示的信息而不需要转动他或她的目光，因此，可提高驾驶安全性。除了导航信息和仪表盘信息之外，hud系统还可使用增强现实(ar)将例如，车道指示信号、施工指示信号、事故指示信号和行人检测指示信号提供给驾驶员以在视野不足时辅助驾驶。

光是电场和磁场的组合，并且电场和磁场在彼此垂直的方向上振荡。当电场的振荡方向垂直于入射平面时，光对应于s偏振。当电场的振荡方向平行于入射平面时，光对应于p偏振。当光从一种介质入射到另一种介质时，可基于两种介质的折射率和光的入射角来确定将被反射的光的部分和将被透射的光的部分。可通过菲涅耳(fresnel)方程描述将被反射的光的部分和将被透射的光的部分。

技术实现要素：

一个或多个示例性实施例提供一种利用偏振板和光学层的增强现实(ar)显示设备，所述ar显示设备可将从输出器输出的包括视觉信息的p偏振光线传送到观看空间，使得车辆的驾驶员可观看视觉信息(例如，平视显示器(hud)图像)。

一个或多个示例性实施例提供一种利用偏振板和光学层的ar显示设备，所述ar显示设备可阻挡从外部入射的光线不被传送到预定的观看空间。当从外部入射的光线的波长包括在将由光学层反射的光谱中，并且从外部入射的光线对应于p偏振光线时，从外部入射的光线的至少75％可被阻挡而不被传送到预定的观看空间。当从外部入射的光线的波长不包括在光学层反射接收到的光线的至少一部分的光谱中时，或者当从外部入射的光线对应于s偏振光线时，从外部入射的光线的可被全部阻挡而不被传送到预定的观看空间。

根据本公开的一方面，提供了一种增强现实(ar)显示设备，包括：输出器，被配置为输出预定光谱中的包括视觉信息的第一光线；偏振板，被配置为吸收来自第一光线的第一s偏振光线并透射第一p偏振光线；以及光学层，被配置为反射入射在光学层的第一侧上的具有与所述预定光谱对应的波长的第一p偏振光线的至少一部分。

输出器还可被配置为：输出包括视觉信息的第一p偏振光线，使得包括视觉信息的第一p偏振光线穿过偏振板并投射到光学层。

光学层还可被配置为：将穿过偏振板的第一p偏振光线之中的具有与所述预定光谱对应的波长的第一p偏振光线的所述至少一部分反射到预定的观看空间中。

输出器可包括：显示面板，被配置为显示基于所述预定光谱的视觉信息；光源，被配置为将光提供给显示面板以用于显示视觉信息。

包括视觉信息的第一p偏振光线可在投射到光学层时以预定的阈值角度入射。

偏振板还可被配置为：吸收入射到光学层的第二侧并穿过光学层的第二光线之中的第二s偏振光线。

入射到光学层的第二侧并穿过光学层的第二光线之中的第二p偏振光线可穿过偏振板并由输出器反射，由输出器反射的第二p偏振光线可穿过偏振板并投射到光学层的第一侧。

入射到光学层的第二侧的第二p偏振光线之中的具有与所述预定光谱对应的波长的第二p偏振光线的第一部分可由光学层反射，入射到光学层的第二侧的第二p偏振光线之中的具有除了所述预定光谱之外的波长的第二p偏振光线的第二部分可穿过光学层和偏振板并且可由输出器反射，由输出器反射的具有除了所述预定光谱之外的波长的第二p偏振光线的第二部分可穿过偏振板，投射到光学层并可穿过光学层，而不是由光学层反射。

光学层还可被配置为：基于预定反射率反射具有与所述预定光谱对应的波长的第一p偏振光线。

所述预定光谱可包括多个波长，光学层可针对所述多个波长中的每个波长具有不同的反射率。

所述预定光谱可包括具有红色波长的光线、具有绿色波长的光线或具有蓝色波长的光线中的至少一个。

光学层的反射率可基于光学层所需的可见度来确定。

光学层还可被配置为：反射入射到光学层的第二侧的第二光线之中的具有与所述预定光谱对应的波长的第二光线的至少一部分。

光学层还可被配置为：反射入射到光学层的第二侧的第二光线之中的具有红外波长的第二光线的至少一部分。

光学层可布置在车辆的挡风玻璃与内部覆盖层之间、相对于车辆的挡风玻璃的外侧或相对于车辆的内部覆盖层的内侧。

光学层可包括衍射光学元件(doe)和全息光学元件(hoe)中的至少一个。

根据示例性实施例的一方面，提供一种增强现实(ar)显示方法，包括：使用输出器输出预定光谱中的包括视觉信息的光线；使用偏振板吸收来自包括视觉信息的光线的s偏振光线；使用偏振板透射来自包括视觉信息的光线的p偏振光线；使用光学层将穿过偏振板的p偏振光线的至少一部分反射到预定的观看空间中。

输出的步骤可包括：输出包括视觉信息的p偏振光线，使得包括视觉信息的p偏振光线穿过偏振板并投射到光学层。

反射的步骤可包括：将穿过偏振板的p偏振光线之中的具有与所述预定光谱对应的波长的p偏振光线的所述至少一部分反射到预定的观看空间中。

根据本公开的另一方面，提供一种增强现实(ar)显示设备，包括：存储器，被配置为存储一个或多个指令；处理器，被配置为执行所述一个或多个指令以：生成视觉信息；控制显示面板输出视觉信息；显示面板，被配置为输出预定光谱中的包括视觉信息的光线；偏振板，被配置为仅透射从显示面板输出的光线之中的p偏振光线；以及光学层，被配置为将p偏振光线的至少一部分朝着观看区域反射。

光学层还可被配置为：将具有与预定光谱对应的波长的p偏振光线的所述至少一部分朝着观看区域反射。

所述ar显示设备还可包括：光学元件，被配置为调节将以预定角度入射到光学层的包括视觉信息的p偏振光线的方向。

根据本公开的另一方面，提供一种增强现实(ar)显示设备，包括：车辆的挡风玻璃；以及多波段二向色涂层，形成在车辆的挡风玻璃上，其中，多波段二向色涂层被配置为：反射从车辆外部入射在多波段二向色涂层上的第一光谱的光线；通过从车辆外部入射在多波段二向色涂层上的第二光谱的光线；通过车辆内部反射的第二光谱的光线的p偏振部分。

多波段二向色涂层还可被配置为：将在车辆内部生成的包括视觉信息的p偏振光线的至少一部分朝着观看区域反射。

所述ar显示设备，还可包括：涂层，其中，多波段二向色涂层形成在挡风玻璃与涂层之间。

附图说明

通过参照附图描述特定示例性实施例，以上和/或其它方面将更清楚，其中：

图1示出根据示例性实施例的平视显示器(hud)装置的操作和包括视觉信息的p偏振光线(radiation)的传播；

图2示出根据示例性实施例的从外部入射的光线的传播；

图3示出根据示例性实施例的相对于入射角的反射率和入射到具有不同的折射率的介质的光线的偏振；

图4a至图4e示出根据示例性实施例的由光学层反射的光线的波长的光谱的示例；

图5示出根据示例性实施例的光学层的操作；

图6示出根据示例性实施例的当佩戴偏光眼镜时hud图像的可视性；

图7是示出根据示例性实施例的包括视觉信息的p偏振光线的传播的流程图；

图8是示出根据示例性实施例的从外部入射的光线的传播的流程图。

具体实施方式

下面的结构的或功能的描述是示例性的，仅用于描述示例性实施例，并且示例性实施例的范围不限于本说明书中提供的描述。本领域的普通技术人员可对示例性实施例进行各种改变和修改。

虽然“第一”或“第二”的术语用于解释各种组件，但是组件不被这些术语所限制。这些术语应该仅用于将一个组件与另一组件进行区分。例如，在根据本公开的构思的权利的范围内，“第一”组件可被称为“第二”组件，或者类似地，“第二”组件可被称为“第一”组件。

将理解，当组件被称为“连接到”另一组件时，该组件可直接连接到或结合到另一组件，或者可存在中间组件。

除非上下文另外清楚地指示，否则如在此所使用的单数形式也意图包括复数形式。还应理解，当在本说明书中使用术语“包括”时，表明存在叙述的特征、整体、步骤、操作、元件、组件或它们的组合，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

除非在此另有定义，否则在此使用的所有术语(包括技术术语或科学术语)具有与本领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。除非在此另有定义，否则在通用字典中定义的术语应该被解释为具有与相关领域的上下文含义相匹配的含义，并且不被解释为理想的或过于形式化的含义。

在下文中，将参照附图详细描述示例性实施例，其中，相同的参考标号始终表示相同的元件。

图1示出根据实施例的平视显示器(hud)装置的操作和包括视觉信息的p偏振光线的传播。

参照图1，hud装置可包括输出器110、偏振板120和光学层140。输出器110可输出基于预定光谱的包括视觉信息的p偏振图像。偏振板120可吸收s偏振光线并透射p偏振光线。光学层140可反射预定光谱的光线的至少一部分。

例如，光学层140可反射具有预定光谱内的波长的p偏振光线。在这个示例中，由输出器110输出的p偏振图像可穿过偏振板120，入射到光学层140，被光学层140反射，并被提供给用户。

在使用s偏振图像提供视觉信息时发生的问题可通过使用p偏振图像提供视觉信息来解决，这将在下面进一步描述。例如，参照图2，实施例可适用于车辆的hud系统，以防止从车辆的外部入射的太阳光反射到用户(例如，驾驶员)。此外，参照图6，hud图像可被提供给佩戴偏光太阳镜的用户(例如，驾驶员)。此外，根据示例性实施例存在各种技术效果，这将在下面进一步描述。

再次参照图1，输出器110可包括显示面板111和光源113。显示面板111可显示基于第一光谱的包括视觉信息的p偏振hud图像，光源113可将白光提供给显示面板111以显示hud图像。根据一个实施例，第一光谱是预定的。

根据一个实施例，输出器110可包括用于生成视觉信息的存储器和处理器。存储器可存储指令，其中，当由处理器执行时该指令可控制显示面板和光源。例如，处理器可控制显示面板输出视觉信息。

第一光谱可包括在将被光学层140反射的第二光谱中。第一光谱可包括具有红色波长的光线、具有绿色波长的光线以及具有蓝色波长的光线中的任何一个或任何组合。例如，显示面板111可使用具有红色波长的光线显示hud图像，或使用具有红色波长的光线、具有绿色波长的光线以及具有蓝色波长的光线一起显示hud图像。例如，第二光谱可包括具有红色波长的光线、具有绿色波长的光线以及具有红外波长的光线中的任何一种或任何组合。通过一起操作显示面板111和光源113，包括显示面板111和光源113的输出器110可输出第一光谱内的包括视觉信息的p偏振光线。

光源113可对应于发光二极管(led)光源或激光光源。然而，光源113的类型不限于此，并且不必限于被配置为向显示面板111提供白光的光源。在下文中，为了便于描述，将描述这样的示例：显示面板111和光源113在输出器110中被实现为单独的层并且光源113被配置为提供白光。然而，在一些示例中，输出器110的显示面板111和光源113可被实现为单个层，并且光源113可被配置为提供具有除了白色之外的颜色的波长的光。

从输出器110输出的光线可投射到偏振板120。偏振板120可具有吸收s偏振光线并透射p偏振光线的特性。从输出器110输出的包括视觉信息的光线可具有p偏振，因此穿过偏振板120。当由于输出器110的设计误差或故障导致从输出器110输出的光线的全部或部分对应于s偏振光线时，偏振板120可吸收s偏振光线，使得穿过偏振板120的光线可以是p偏振光线。

此外，hud装置还可包括一个或多个镜130，并且光学层140可插入到或附着到车辆的挡风玻璃150。

包括视觉信息的p偏振光线可穿过偏振板120并投射到一个或多个镜130。一个或多个镜130可包括一个或多个平面镜、一个或多个凸面镜或它们的组合。一个或多个镜130可调节包括视觉信息的p偏振光线被反射的方向，使得由一个或多个镜130反射的光线可以以阈值角度(例如，布鲁斯特(brewster)角度)入射到光学层140。根据一个实施例，阈值角度可以是预定的阈值角度。阈值角度可包括预定的角度范围，这将在下面进行详细描述。例如，参照图3，存在这样的角度范围：基于光线入射到光学层140的入射角，仅反射s偏振光线而透射p偏振光线。阈值角度可被解释为包括相应的角度范围。

当一个或多个镜130包括一个或多个凸面镜时，凸面镜可调节将被包括在输出器110中的显示面板111显示的hud图像的尺寸，从而调节(例如，放大)将由车辆的驾驶员观看的hud图像的尺寸。然而，也可通过输出器110的适当设计来实现适当地调节包括视觉信息的p偏振光线投射的方向和将由车辆的驾驶员观看的hud图像的尺寸。因此，根据另一实施例，可在没有一个或多个镜130的情况下实现包括视觉信息的p偏振光线投射的方向和将由车辆的驾驶员观看的hud图像的尺寸的调节。在下文中，为了便于描述，将描述包括一个或多个镜130的示例。然而，在一些示例中，hud装置可不包括一个或多个镜130。

下面将参照图3提供与包括视觉信息的p偏振光线入射到光学层140的入射角有关的进一步描述。

光学层140可反射在第二光谱内的接收到的光线的至少一部分。根据一个实施例，第二光谱可以是预定的。第二光谱可包括由输出器110使用的第一光谱。例如，当与第一光谱对应的波长是红色波长时，与第二光谱对应的波长可包括红色波长和红外波长。从输出器110输出的第一光谱内的包括视觉信息的p偏振光线可以以阈值角度入射到光学层140，并且p偏振光线的至少一部分可被光学层140反射到观看空间中。根据一个实施例，阈值角度可以是预定的。观看空间可以是使得车辆的驾驶员可观看视觉信息的空间。根据一个实施例，观看空间可以是预定的。

第二光谱内的由光学层140反射的光线与入射到光学层140的光线的比率可以是光学层140的反射率。光学层140的反射率可基于所需的可见度来确定。例如，当将由车辆的驾驶员观看的hud图像需要具有相对高的可见度时，光学层140可被设计为相对于预定光谱具有80％的反射率。相反，当将由车辆的驾驶员观看的hud图像需要具有相对低的可见度时，光学层140可被设计为相对于预定光谱具有30％的反射率。

光学层140可布置在车辆的挡风玻璃150与内部覆盖层之间、车辆的挡风玻璃150的外侧或者内部覆盖层的内侧。内部覆盖层可以是布置在车辆的挡风玻璃150的内表面上的玻璃层(例如，涂层)。将光学层140布置在车辆的挡风玻璃150与内部覆盖层之间可包括将光学层140插入在车辆的挡风玻璃150的玻璃与内部覆盖层的玻璃之间。将光学层140布置在车辆的挡风玻璃150的外侧可包括将光学层140以膜的形式附着到车辆的挡风玻璃150的外表面，将光学层140布置在内部覆盖层的内侧可包括将光学层140以膜的形式附着到内部覆盖层的内表面。在下文中，为了便于描述，将描述光学层140布置在车辆的挡风玻璃150与内部覆盖层之间的示例。然而，在一些示例中，光学层140可被实现为以上述其他方式布置。光学层140可包括衍射光学元件(doe)和全息光学元件(hoe)中的至少一个。

将参照图4a至图4e和图5进一步描述光学层140的操作。

当包括视觉信息的p偏振光线被光学层140反射到观看空间中时，车辆的驾驶员可观看hud图像。车辆的驾驶员可将hud图像视为位于驾驶员视野前方的虚拟图像平面160上。虚像图像平面160可位于驾驶员的可见范围内，并且虚像图像平面160的位置可被确定，使得用于驾驶的视野可以不被妨碍。虚拟图像平面160的适当位置可提高驾驶员的便利性并防止驾驶期间的风险，并且可通过hud装置的适当设计来实现。

根据示例性实施例的利用偏振板和光学层的增强现实(ar)显示设备可将从输出器110输出的包括视觉信息的p偏振光线传送到观看空间，使得车辆的驾驶员可观看视觉信息(例如，hud图像)。

图2示出根据实施例的从外部入射的光线的传播。输出器220可对应于图1的输出器110，偏振板230可对应于图1的偏振板120，一个或多个镜240可对应于图1的一个或多个镜130，光学层250可对应于图1的光学层140。在图2中，虚线可对应于s偏振光线，实线可对应于p偏振光线。

参照图2，在使用p偏振图像提供视觉信息的hud系统中，从外部入射的太阳光不会反射到用户。例如，当太阳光入射到光学层250时，太阳光中的具有预定光谱内的波长的光线211和212可被反射。其他波长的光线213和214可穿过光学层250并到达偏振板230。s偏振光线213可由偏振板230吸收，只有p偏振光线214可通过偏振板230。p偏振光线214可由输出器220反射并反向传播到光学层250。根据一个实施例，光学层250可以是多波段二向色涂层(multibanddichroiccoating)。光学层250可选择性地反射具有预定光谱内的波长的光线。也就是说，光学层250可被配置为基于预定反射率反射具有与预定光谱对应的波长的光线。由于p偏振光线214具有除了相应光谱之外的波长，因此，p偏振光线214不会被光学层250反射，而是穿过光学层250。因此，从外部入射的太阳光不会反射到用户。

同时，在使用s偏振图像提供视觉信息的hud系统中，s偏振光线可由输出器反射并反向传播到光学层。在这个示例中，s偏振光线可不具有被设计为由光学层反射的光谱内的波长。然而，参照图3，s偏振光线的至少一部分可始终由光学层反射，因此，s偏振光线的部分可被反射到用户。因此，可能发生阻碍观看hud图像的问题(诸如，由外部太阳光引起的眩光)。

在下文中，将详细描述使用p偏振图像提供视觉信息的hud系统的操作。光学层250可反射在第二光谱内的接收到的光线的至少一部分。第一光线211可对应于具有包括在第二光谱中的波长的光线之中的s偏振光线，第二光线212可对应于具有包括在第二光谱中的波长的光线之中的p偏振光线，第三光线213可对应于具有不包括在第二光谱中的波长的光线之中的s偏振光线，第四光线214可对应于具有不包括在第二光谱中的波长的光线之中的p偏振光线。

第一光线211和第二光线212可具有包括在第二光谱中的波长，因此，第一光线211和第二光线212的至少一部分可由于光学层250的特性而由光学层反射。当光学层250相对于第二光谱的反射率是100％时，第一光线211和第二光线212可被光学层250完全反射，因此可能根本不会到达驾驶员的视野。当光学层250的反射率不是100％时，第一光线211和第二光线212的一部分可穿过光学层250。当第一光线211和第二光线212的一部分穿过光学层250时，第一光线211的传播可与穿过光学层250的第三光线213的传播相同，第二光线212的传播可与穿过光学层250的第四光线214的传播几乎相同。因此，在第一光线211和第二光线212的一部分穿过光学层250之后的光的传播的说明被省略。

第三光线213和第四光线214不具有包括在第二光谱中的波长，因此，第三光线213和第四光线214可由于光学层250的特性而不被反射。通过车辆外部的空气传播并到达车辆的挡风玻璃的光线的一部分由于折射率的改变可被反射。然而，由于折射率的改变而反射到外部的第三光线213和第四光线214不会对ar显示设备产生影响，因此，可不考虑其后的传播。由于折射率的改变而未反射到外部的第三光线213和第四光线214的至少一部分可穿过光学层250。

将参照图3进一步描述从外部入射的光线的一部分由于折射率的改变而被反射的示例。

穿过光学层250的第三光线213和第四光线214的部分可投射到一个或多个镜240。由一个或多个镜240反射的第三光线213和第四光线214可投射到偏振板230。偏振板230可具有吸收s偏振光线并透射p偏振光线的特性。第三光线213可对应于s偏振光线，因此可被偏振板230吸收。第四光线214可对应于p偏振光线，因此可穿过偏振板230并投射到输出器220。当光线入射到输出器220时，输出器220可用作镜。第四光线214可由输出器220反射并投射到一个或多个镜240。在第四光线214被输出器220反射时，第四光线214可再次穿过偏振板230。然而，第四光线214可对应于p偏振光线，因此，第四光线214的传播可不受影响。

由输出器220反射的第四光线214可投射到一个或多个镜240。一个或多个镜240可调节由输出器220反射的光线的方向，使得由一个或多个镜240反射的光线可以以阈值角度入射到光学层250。

将参照图3进一步描述调节光线入射到光学层250的角度的示例。

由一个或多个镜240反射的第四光线214可再次投射到光学层250。光学层250可反射在第二光谱内的接收到的光线的至少一部分。

第四光线214不具有包括在第二光谱中的波长，因此，第四光线214可由于光学层250的特性或特征而不被反射。由于第四光线214以阈值角度入射到光学层250并且第四光线214对应于p偏振光线，因此，车辆内部的空气与内部覆盖层之间的界面上的反射系数可以是“0”。因此，尽管折射率改变，但是在车辆内部传播并到达内部覆盖层的全部第四光线214可不被反射，而是穿过光学层250并朝着外部传播，从而不会被反射到观看空间。根据一个实施例，观看空间是预定的。

同时，当第二光线212的一部分从外部穿过光学层250进入车辆时，由于第二光线212具有包括在第二光谱中的波长，因此第二光线212的至少一部分可由于光学层250的特性或特征而由光学层反射。因此，第二光线212的一部分可被光学层250反射到观看空间中。如果光学层250相对于包括在第二光谱中的波长的反射率被表示为r(为了便于理解，反射率被设置为“0”与“1”之间的指数值，而不是百分比值)，则从外部入射的第二光线的多达(1-r)可穿过光学层250。此外，由一个或多个镜240反射的第二光线的r可被光学层250反射到观看空间中。因此，从外部入射的第二光线的多达r×(1-r)可穿过光学层250。如果r＝0.5，则r×(1-r)可具有最大值0.25。因此，当反射率不是“1”时，第二光线的多达1/4可被反射到观看空间中。

利用偏振板和光学层的ar显示设备可阻挡从外部入射的光线不被传送到观看空间。例如，当从外部入射的光线的波长包括在将由光学层反射的光谱中，并且从外部入射的光线对应于p偏振光线时，从外部入射的光线的至少75％可被阻挡而不被传送到观看空间。当从外部入射的光线的波长没有包括在由光学层反射的接收到的光线的至少一部分的光谱中时，或者当从外部入射的光线对应于s偏振光线时，从外部入射的光线的全部可被阻挡而不被传送到观看空间。

图3示出根据示例性实施例的相对于入射角的反射率和入射到具有不同的折射率的介质的光线的偏振。

参照图3，当光从一种介质入射到具有不同折射率的另一种介质时，由于两种物质的折射率之间的差异，光的一部分可在表面上反射。光在表面上反射的程度可基于光线的偏振和光入射到两种介质的界面的角度来确定。图3的曲线图示出当光线从具有相对小的折射率(例如，1.0)的空气入射到具有相对大的折射率(例如，1.5)的玻璃时相对于入射角的反射率。根据该曲线图，在阈值角度330(例如，)相对于p偏振光线320的反射率可接近“0”，并且相对于s偏振光线的反射率可以是大约20％。因此，通过将入射到光学层的光线的入射角调节为阈值角度330，p偏振光线320可被透射而不被反射。在下文中，将进一步描述参照图1和图2描述的示例性实施例的一些部分。

在图1中，一个或多个镜130可调节包括视觉信息的p偏振光线320被反射的方向，使得由一个或多个镜130反射的光线可以以与阈值角度330对应的入射角入射到光学层140。在另一示例中，通过输出器110的适当设计，光线可以以与阈值角度330对应的入射角入射到光学层140，而不需要使用一个或多个镜130。

光学层140可反射在第二光谱内的接收到的光线的至少一部分，并且第二光谱可包括由输出器110使用的第一光谱。

当光学层140布置在车辆的挡风玻璃150与内部覆盖层之间时，车辆内部的空气与内部覆盖层之间的界面上的反射系数可以是“0”，因此，光线可被透射而不被反射。然而，由于光学层140的特性，光线的至少一部分可被反射。即使当光学层140布置在车辆的挡风玻璃150的外侧时，车辆内部的空气与内部覆盖层之间的界面上的反射系数也可以是“0”，因此，光线可被透射而不被反射。然而，由于光学层140的特性，光线的至少一部分可被光学层140反射。当光学层140布置在内部覆盖层的内侧时，光线可在到达内部覆盖层之前首先到达光学层140，并且由于光学层140的特性，光线的至少一部分可被反射。

在图1中，即使假设包括视觉信息的p偏振光线320以除了阈值角度330之外的入射角入射到光学层140，光线的至少一部分也可被光学层140反射。然而，当p偏振光线320入射到光学层140的入射角没有被调节为阈值角度330时，光学层140以及车辆内部的空气与内部覆盖层之间的界面的反射系数可以不是“0”。在这个示例中，包括视觉信息的p偏振光线320可被划分为两部分并反射到观看空间中，因此，车辆的驾驶员可能观看到不清楚的hud图像或两个重叠的hud图像，这降低了可视性。这可能在驾驶期间带来风险并且导致驾驶员的不便。因此，p偏振光线320入射到光学层140的入射角可被调节为阈值角度330。

在图2中，从外部入射的光线可以以各种入射角入射到车辆的挡风玻璃和光学层250。第三光线213和第四光线214不具有包括在第二光谱中的波长，因此，第三光线213和第四光线214可由于光学层250的特性而不被反射。参照图3，第三光线213可具有s偏振310，并且当入射到挡风玻璃时由于折射率的改变而被反射。

当被配置为输出p偏振光线的输出器和被配置为吸收s偏振光线的偏振板被使用时，可防止从外部入射的p偏振光线阻碍驾驶员的视野。例如，图2的第四光线214不具有包括在第二光谱中的波长，因此，第四光线214可由于光学层250的特性而不被反射。由于第四光线214以与阈值角度对应的入射角入射到光学层250，并且第四光线214对应于p偏振光线320，因此，车辆内部空气与内部覆盖层之间的界面上的反射系数可以是“0”。因此，尽管折射率改变，但是在车辆内部传播并到达内部覆盖层的光线可不被反射。因此，全部的第四光线214可穿过光学层250并向外传播，从而不会被反射到观看空间。

图4a至图4e示出根据示例性实施例的由光学层反射的光线的波长的光谱的示例。

参照图4a至图4e，光学层可反射在第二光谱内的接收到的光线的至少一部分，并且第二光谱可包括由输出器使用的第一光谱。图4a的曲线图410、图4b的曲线图420、图4c的曲线图430、图4d的曲线图440和图4e的曲线图450中的每个示出第二光谱的可能范围和可能的反射率。在曲线图410至曲线图450中，b表示蓝色波长，g表示绿色波长，r表示红色波长，ir表示红外波长。

第二光谱可包括蓝色波长、绿色波长和红色波长的至少一部分。为了便于描述，图4a的曲线图410示出包括所有的蓝色波长、绿色波长和红色波长的第二光谱。然而，第二光谱可仅包括蓝色波长、绿色波长和红色波长的一部分。然而，考虑到输出器输出包括视觉信息的光线，将被反射到观看空间的光线需要具有可视性。因此，预定的第二光谱可包括蓝色波长、绿色波长和红色波长的至少一部分。

当第二光谱包括蓝色波长、绿色波长和红色波长的至少一部分时，包括在第二光谱中的每个波长的范围可以以各种方式来确定。例如，图4b的曲线图420中的包括在关于蓝色波长、绿色波长和红色波长的第二光谱中的波长的范围可比图4a的曲线图410中的包括在关于蓝色波长、绿色波长和红色波长的第二光谱中的波长的范围相对宽。

相对于第二光谱的反射率可以以各种方式来确定。可基于所需的可见度来确定相对于第二光谱的反射率。例如，图4c的曲线图430中的光学层相对于第二光谱的反射率可比图4a的曲线图410中的光学层相对于第二光谱的反射率相对小。

除了蓝色波长、绿色波长和红色波长之外，第二光谱可包括另一波长。例如，在图4d的曲线图440中，第二光谱可包括蓝色波长、绿色波长、红色波长和红外波长。当从外部入射的光线之中的具有红外波长的光线入射到车辆内部时，车辆内部的温度可由于红外光线而升高。因此，当第二光谱包括红外波长时，由红外光线引起的车辆内部的温度的升高可被降低或被防止。例如，在图4e的曲线图450中，第二光谱可包括所有波长。然而，当第二光谱包括所有波长时，如果反射率接近“1”，则从外部入射的光线可基本上全部由光学层反射，使得驾驶员可能无法确保相对于外部环境的视野。因此，反射率可被确定为小于“1”的值(例如，“0.5”)。

图5示出根据示例性实施例的光学层的操作。

参照图5，当从输出器输出的包括视觉信息的p偏振光线510以与阈值角度对应的入射角入射到内部覆盖层540时，在车辆内部的空气与内部覆盖层540之间的界面上的反射系数可以是“0”。因此，尽管折射率改变，但是在车辆内部传播并到达内部覆盖层的光线可不被反射。

当穿过内部覆盖层540的光线510入射到光学层530时，由于光学层530的特性或特征，具有包括在第二光谱中的波长的光线510的至少一部分可被反射。当光学层530相对于第二光谱的反射率是100％时，具有包括在第二光谱中的波长的光线510可被完全反射。当光学层530相对于第二光谱的反射率不是100％时，光线510的一部分可穿过光学层530并传播。当光线510入射到内部覆盖层540的入射角对应于阈值角度，并且光线510从车辆内部的具有相对小的折射率的空气入射到具有相对大的折射率的内部覆盖层时，折射角可小于入射角。由于当光线510从车辆内部的空气入射到内部覆盖层540时的折射角对应于光线510从车辆的挡风玻璃520入射到车辆外部的空气的入射角，因此，此时的入射角可对应于阈值角度，并且界面上的反射系数可以是“0”。因此，尽管折射率改变，但是通过车辆的挡风玻璃520传播并到达车辆的挡风玻璃520与车辆外部的空气之间的界面的光线可不被反射。也就是说，即使当光学层530相对于第二光谱的反射率不是100％时，也可仅在光学层530上发生反射。当仅在光学层530上发生反射时，光线510不会被划分为两部分并被反射，车辆驾驶员观看的不清楚的hud图像或两个重叠的hud图像可被防止。

当光学层530的反射率为100％时，具有包括在第二光谱中的波长的光线之中的p偏振光线510可被光学层530完全反射。因此，光线510可不受存在于车辆的挡风玻璃520外部的外来物质550(诸如，水、冰或泥)影响。相反，当光学层530的反射率不是100％时，光线510的一部分可到达车辆的挡风玻璃520与外来物质550之间的界面。在这个示例中，光线可被外来物质反射。当光线被外来物质反射时，光线510可被划分为两部分并被反射，车辆的驾驶员可能观看到不清楚的hud图像或两个重叠的hud图像，这降低了可视性。然而，当光学层530的反射率被表示为r时，从车辆内部的空气入射到内部覆盖层540的高达(1-r)的光线510可穿过光学层530，并且由外来物质反射的高达(1-r)的光线可再次穿过光学层530。因此，入射到内部覆盖层540的高达(1-r)²的光线510可被外来物质反射。因此，当r是接近“1”的值时，外来物质的双反射可减少。

为了便于描述，上面已经描述了光学层530被实现为布置在车辆的挡风玻璃520与内部覆盖层540之间的示例性实施例。然而，在一些示例中，光学层可布置在车辆的挡风玻璃520的外侧，或者布置在内部覆盖层540的内侧。即使在那些示例中，当具有包括在第二光谱中的波长的光线之中的p偏振光线510以与阈值角度对应的入射角入射时，反射不会发生在内部覆盖层540和车辆的挡风玻璃520上，并且反射可仅发生在光学层530上。此外，即使在存在于车辆的挡风玻璃520的外部的外来物质550的双反射的情况下，光线510也可同样地穿过光学层530两次。因此，以上描述也可应用于光学层布置在车辆的挡风玻璃520的外侧或内部覆盖层540的内侧的示例性实施例。

图6示出根据示例性实施例的当佩戴偏光眼镜时hud图像的可视性。当hud系统的输出器基于液晶显示器(lcd)时，偏光眼镜(例如，偏光太阳镜)的偏振方向与lcd的偏振方向正交，使得用户可能无法观看hud图像。根据示例性实施例，通过使用p偏振图像提供视觉信息，甚至可向佩戴偏光眼镜的用户提供hud图像。

参照图6，当从输出器输出的包括视觉信息的p偏振光线610以与阈值角度对应的入射角入射到内部覆盖层或光学层620时，车辆内部的空气与内部覆盖层之间的界面上的反射系数可以是“0”。因此，光线610可不被内部覆盖层反射。从输出器输出的包括视觉信息的p偏振光线610可具有包括在第一光谱中的波长，并且第一光谱可包括在第二光谱中。也就是说，光线610可具有包括在第二光谱中的波长。当穿过内部覆盖层的光线610入射到光学层620时，由于光学层620的特性，具有包括在第二光谱中的波长的光线610的至少一部分可被反射。

驾驶员可佩戴p偏光眼镜630以防止驾驶期间的眩光，从而提高便利性并防止驾驶期间的风险。从输出器输出的包括视觉信息的光线610对应于p偏振光线，因此可穿过p偏光眼镜630的偏光镜片。因此，即使当驾驶员佩戴p偏光眼镜630时，hud图像的可视性也可被确保。例如，p偏光眼镜630可包括偏光太阳镜。

图7是示出根据示例性实施例的包括视觉信息的p偏振光线的传播的流程图。

参照图7，在操作710中，输出器输出包括视觉信息的p偏振光线。操作710可由图1的输出器110执行。在操作720中，输出光线可穿过被配置为透射p偏振光线并吸收s偏振光线的偏振板。操作720可由图1的偏振板120来执行。在操作725中，穿过偏振板的光线可由一个或多个镜反射。一个或多个镜可适当地调节将被投射的光线的方向和将由车辆的驾驶员观看的hud图像的尺寸，然而，这也可通过输出器的适当设计来实现。因此，一个或多个镜不一定是实现上述操作所必需的。操作725可由图1的一个或多个镜130来执行。在操作730中，如果光线被一个或多个镜反射，则被一个或多个镜反射的光线(例如，穿过偏振板的光线)的至少一部分可由光学层反射到观看空间中。操作730可由图1的光学层140来执行。

图8是示出根据示例性实施例的从外部入射的光线的传播的流程图。

参照图8，在操作801中，可通过光学层接收从外部入射的光线。当在操作802中从外部入射的光线的波长包括在第二光谱中时，在操作803中可基于光学层的反射率是否为100％来改变光线的传播。当从外部入射的光线的波长包括在第二光谱中时，光线可对应于图2的第一光线211和第二光线212。如果光学层的反射率是100％，则在操作804中，光线可被完全反射到外部。当光学层的反射率不是100％时，在操作805中光线的一部分可被反射到外部并且光线的剩余部分可穿过光学层。

当在操作802中从外部入射的光线的波长没有包括在第二光谱中时，在操作806中，光线可穿过光学层。当从外部入射的光线的波长没有包括在第二光谱中时，光线可对应于图2的第三光线213和第四光线214。在操作807中，操作805、操作806中穿过光学层的光线可由一个或多个镜反射。在操作808中，由一个或多个镜反射的光线可被投射到偏振板。当在操作809中光线是s偏振光线时，在操作810中，s偏振光线可被偏振板吸收。s偏振光线可对应于图2的第一光线211和第三光线213。当在操作809中光线是p偏振光线时，在操作811中，p偏振光线可穿过偏振板并由输出器反射。p偏振光线可对应于图2的第二光线212和第四光线214。在操作812中，由输出器反射的光线可由一个或多个镜反射。然而，当偏振板和输出器被适当地设计时，一个或多个镜不一定是必需的。因此，在一些示例中，操作807和操作812可被省略。

在操作813中，如果光线被一个或多个镜反射，则被一个或多个镜反射的光线(例如，穿过偏振板的光线)可被投射到光学层。当在操作814中投射到光学层的光线的波长包括在第二光谱中时，在操作815中，光线的一部分可被反射到观看空间中。当投射到光学层的光线的波长包括在第二光谱中时，光线可对应于图2的第二光线212。当光线的波长包括在第二光谱中时，可在执行操作802之后执行操作803。因此，为了执行操作815，应该在执行操作805之后执行操作807。也就是说，可仅在光学层的反射率不是100％时执行操作805。因此，在操作815中，不是光线的“至少一部分”而是光线的“一部分”可被反射到观看空间中。当在操作814中投射到光学层的光线的波长没有包括在第二光谱中时，在操作816中，光线可穿过光学层。当投射到光学层的光线的波长没有包括在第二光谱中时，光线可对应于图2的第四光线214。

可使用硬件组件、软件组件和/或它们的组合来实现在此描述的示例性实施例。例如，可使用一个或多个通用或专用计算机(诸如，处理器、控制器和算术逻辑单元(alu)、dsp、微型计算机、fpga、可编程逻辑单元(plu)、微处理器或者能够以限定的方式响应和执行指令的任何其他装置)来实现处理装置。处理装置可运行操作系统(os)以及在os上运行的一个或多个软件应用。响应于软件的执行，处理装置还可访问、存储、操作、处理和创建数据。为了简明的目的，处理装置的描述被用作单数，然而，本领域的技术人员将理解，处理装置可包括多个处理元件以及多种类型的处理元件。例如，处理装置可包括多个处理器或处理器和控制器。此外，不同的处理配置是可能的，诸如并行处理器。

软件可包括计算机程序、代码段、指令或它们的某种组合，用于独立地或共同地指导或配置处理装置以按照期望进行操作。软件和数据可以永久或临时地包含在任何类型的机器、组件、物理装备或虚拟装备、计算机存储介质或装置中，或者永久或临时地包含在能够将指令或数据提供到处理装置或者能够由处理装置解释的传播信号波中。软件还可分布在联网的计算机系统上，使得软件以分布式的方式被存储和执行。软件和数据可由一个或多个非暂时性计算机可读记录介质来存储。

根据上述示例性实施例的方法可被记录在包括程序指令的非暂时性计算机可读介质中，以实现上述示例性实施例的各种操作。介质还可单独地包括程序指令、数据文件、数据结构等或与程序指令、数据文件、数据结构等相结合。记录在介质上的程序指令可以是为了示例性实施例的目的而专门设计和构造的程序指令，或者它们可以是计算机软件领域的技术人员公知和可用的种类。非暂时性计算机可读介质的示例包括：磁介质(诸如，硬盘、软盘和磁带)；光学介质(诸如，cd-rom盘、dvd和/或蓝光盘)；磁光介质(诸如，光盘)；以及被专门配置为存储和执行程序指令的硬件装置(诸如，只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、闪存(例如，usb闪存驱动器、存储器卡、记忆棒等)等)。程序指令的示例包括机器代码(诸如，由编译器产生的代码)和包含可由计算机使用解释器执行的高级代码的文件二者。上述装置可被配置为作为一个或多个软件模块以执行上述示例性实施例的操作，反之亦然。

上面已经描述了若干示例性实施例。然而，应理解，可对这些示例性实施例进行各种修改。例如，如果描述的技术以不同的顺序被执行，和/或如果描述的系统、架构、装置或电路中的组件以不同的方式被组合和/或由其他组件或它们的等同物代替或补充，则可实现合适的结果。因此，其他实施方式在所附权利要求的范围内。