抑制合成器平视显示器上重影的设备及方法
【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及平视显示器(HUD)，并且更具体地涉及抑制(减少或者消除)来自合成器的重影的HUD。
【背景技术】
[0002]平视显示器(HUD)在航空航天工业日渐变得普遍。已知HUD通常至少包括投影仪、合成器、以及图像生成器。投影仪接收从图像生成器提供的图像，以及HUD将通常包括光学准直器，例如凸透镜和凹面镜，以产生在无穷远或其他远距离处所察觉的图像。
[0003]合成器以这样的方式反射通过投影仪投射的图像:同时看见视场和投射的无穷远图像。合成器通常是非常精确地设计和控制的光学元件，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层，其可以反射来自投影仪投射到其上面某些波长的光，同时允许其他波长的光穿过。
[0004]传统的现有技术HUD通常依靠满足航空电子使用的性能需求的精密光学器件。这些性能需求包括精确的角度控制以及在出瞳或网前箱上的均匀性，出瞳或网前箱足够大以包围飞行员或者其他用户的两只眼睛。作为示例，庞大的顶部单元(0HU)的尺寸、重量和成本可能被所需性能水平驱动到大的程度。
[0005]参考图1，已知的HUD 100(例如，如包括在飞机中)包括投影仪102和合成器104 (例如靠近飞机挡风玻璃的部分反射元件)，合成器104将图像113和116引导到接收器106 (例如，人眼)。在传统的飞机HUD中，合成器104通常是非常精确地设计和控制的单独的光学元件，并包括了前或者内表面108以及后或者外表面110。投影仪102在前表面108上投射图像112，其中所期望图像113向着接收器106反射回去，并且图像112的一些传播通过合成器104，作为潜在地不期望的图像116从后表面110反射出。图像113和116可能向接收器116呈现重影，除非采取措施来减少相对于前表面108的后表面110的反射率，或者有效地对齐两个反射的图像。外侧视图118在后表面110处进入合成器104，并传播通过合成器104与反射的HUD图像113和116合成去往接收器106。尽管合成器104在这个示例中描述为与挡风玻璃或者风挡分离且靠近的光学元件，但是某些车载HUD配置(大部分有名的自动HUD)可利用作为合成器的风挡或者挡风玻璃而不是使用单独的元件。这些也将涉及多个可见反射图像的可能性。
[0006]通常，并且尤其是利用曲面的合成器的情况下，谨慎设计和沉积的涂层可以应用到前后表面。在选择这些涂层的时候有多个目的。一个典型的目标在于提供HUD影像的适当反射比，同时维持前向景象的高“看穿”透射比。部分地反射涂层一般将应用在表面之一上，最常见的是在前表面上。其他目的可包括最大化HUD反射的亮度，同时使前向景象的调色(color tinting)最小化。再另外的目的可以是最小化与来自合成器后表面的反射相关联的任何不期望的视觉假象。作为示例，合成器表面可具有窄带反射多层干涉涂层，并且后表面可以具有某种类型的抗反射涂层。然而，当利用车辆挡风或者挡风玻璃作为合成器的时候，这种后涂层的实用性和有效性可能受到影像，例如，归因于雨或者其他污染积聚。
[0007]因此，期望提供这样的HUD，其通过消除或者减少来自合成器后表面的HUD显示器的反射而抑制来自合成器的重影。此外，示例性实施例的其他期望特征和特性将从后面的详细描述和附随的权利要求、结合附图以及前面的技术领域和【背景技术】而变得清楚。
【发明内容】
[0008]HUD系统和方法通过合成器后(外)表面消除或者减少HUD图像的反射。
[0009]在示例性实施例中，一种用于将所投射的图像重叠在外部景象图像上的平视显示系统，所述平视显示系统包括:合成器，其具有第一表面和第二表面并包括单轴吸收极化结构；极化图像生成系统，被配置为将极化光投射到合成器上；以及单轴吸收极化结构，其具有局部吸收轴线并设置为以下之一:在合成器上以限定第一表面或者在第一表面和后表面之间处于合成器内，局部吸收轴线在每一点基本上与外部景象图像向着平视显示系统的设计眼点传输通过合成器的传播方向对齐，合成器被配置为向着平视显示系统的设计眼点从第一表面反射来自图像生成系统的极化光的第一部分，且单轴吸收极化结构被配置为基本上吸收来自图像生成系统的极化光的第二部分。
[0010]在另一个示例性实施例中，一种平视显示系统包括合成器，所述合成器包括:透明层，具有第一和第二表面并配置为在第一方向上允许第一图像从其穿过；及极化层，设置为以下之一:在第一表面上或者在透明层内，第一表面在表面的每一点处限定切平面，且极化层具有相对于切平面在非零角度处的单轴吸收轴线，由此被配置为抑制极化图像所产生的穿过透明层且从第二表面反射出的折射图像；以及极化图像生成系统，被配置为将极化图像投射到合成器上，其中反射图像和第一图像在第一方向上合成。
[0011]在又一示例性实施例中，一种方法包括:将来自极化图像生成系统的极化图像投射到设置为与合成器相关联的极化结构上，其中极化图像的第一部分在到达极化结构之前在第一方向被合成器的第一表面反射；通过在极化图像的第二部分穿过极化结构时使其减弱来减少从合成器的第二表面反射的折射的极化图像的第二部分；以及允许非极化图像在反射的第一部分的方向上穿过合成器和极化层，而不被极化结构极化。
【附图说明】
[0012]后文将结合以下附图来描述本发明，其中相同的标号表示相同元件，且
[0013]图1为适于在飞机或者其他交通工具中使用的已知HUD系统的图；
[0014]图2为抑制重影的HUD系统的第一示例性实施例；
[0015]图3为抑制重影的HUD系统的第二示例性实施例；
[0016]图4为抑制重影的HUD系统的第三示例性实施例；
[0017]图5为抑制重影的HUD系统的第四示例性实施例；
[0018]图6为抑制重影的合成器的示例性实施例；
[0019]图7为抑制重影的合成器系统的另一个示例性实施例；及
[0020]图8为根据示例性实施例的示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021]以下详细描述本质上仅仅是说明性的，并不旨在限制本主题或申请的实施例或者这些实施例的使用。作为示例性在此处描述的任意实现不必然解释为比其他实现优选或者有利。此外，并不是旨在通过前面的技术领域、【背景技术】、
【发明内容】
或者下面的详细描述中呈现的任意明示或者暗示的理论来限界。
[0022]在本文档中，例如第一和第二等的关系术语可只用于区分开一个实体或动作与另一实体或动作，而不一定需要或暗示在这样的实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。例如“第一”、“第二”、“第三”等的数字序数仅仅表示多个事物中的不同单个事物，且并不暗示任何顺序或次序，除非由权利要求语言特别限定。在任何权利要求中的文本的次序并不暗示过程步骤必须根据这样的次序以时间或逻辑顺序执行，除非由权利要求语言特别限定。过程步骤可以按任何顺序互换，而不偏离本发明的范围，只要这样的互换不与权利要求语言矛盾和在逻辑上不是无意义的即可。
[0023]为了简洁起见，本文未详细描述与光学系统相关的传统技术和某些系统和子系统(及其个体的操作部件)的其他功能方面。应该注意的是，很多可替换或者额外的功能关系或者物理连接可以在本主题的实施例中存在。
[0024]尽管本文描述的实施例特定于飞机HUD系统，但是应该认识到的是，本发明主题的原理可以应用到其他交通工具显示系统，例如远洋船和机动车中的HUD，并且一些或者所有图像可以作为不同于可见光的频率传输。
[0025]可以在本文中根据功能和/或块部件并且参考可以由各个计算部件或装置执行的操作、处理任务和功能的符号表示来描述技术和技艺。这类操作、任务以及功能有时被称为是计算机执行的、计算机化的、软件实现的或者计算机实现的。实践中，通过操纵系统存储器中存储位置处的表示数据比特的电信号以及其他信号的处理，一个或多个处理器装置能够执行所描述的操作、任务和功能。应该明白的是:图中示出的各个块部件可以由被配置为执行指定功能的任意数量的硬件、软件和/或固件部件来实现。
[0026]在该描述过程期间，根据示出各个示例性实施例的不同图，相同的标号可以用于标识相同元件。
[0027]参考图2，描绘了 HUD系统200 —个实施例的功能框图，并且该功能框图包括极化图像生成系统201以及合成器204，合成器204具有邻近前表面208定位的极化层205。尽管在该示例性实施例中极化层205邻近合成器204的前表面定位，但是极化层205可替换地形成或者分布在合成器中其他地方。例如，极化图像生成系统201可以包括投影仪2