用于平视显示器的高透射比眼镜的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请一般地涉及高透射比眼镜，且更具体地，涉及在平视显示器(HUD)中可以使用的高透射比眼镜。
【背景技术】
[0002]平视显示器(HUD)在航空航天工业中正变得日益流行。已知的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供应的图像，并且HUD将通常包括光学准直器，例如凸透镜或凹面镜，以产生在无穷远或靠近无穷远处所察觉的图像。
[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，其反射来自投影仪投射到其上的某些波长的光，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]在转让给本申请受让人的美国14/102，950号申请中描述的一种已知的HUD通过为右眼和左眼形成单独的眼盒(eyebox)来为每一眼睛提供单独校正的图像。
[0006]因此，存在对不依赖精密光学器件以满足航空电子环境中使用所需要的性能要求的HUD的需要。本申请至少解决这一需要。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
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【发明内容】
[0007]一种光学设备(例如眼镜)以及一种方法通过高透射比眼镜提供单独的图像。
[0008]在一个实施例中，一种配置成光学地接收右眼图像和左眼图像的光学设备包括:第一透镜组件，其配置成在吸收左眼图像和透射右眼图像之间循环；以及第二透镜组件，其配置成在吸收右眼图像和透射左眼图像之间循环；其中所述光学设备具有大于50%的平均透射比。
[0009]在另一实施例中，一种包括在平视显示系统内的光学设备包括:图像生成器，其配置成生成预失真的右眼图像和预失真的左眼图像；合成器，其定位成反射预失真的右眼图像以向眼盒供应失真补偿的右眼图像并反射预失真的左眼图像以向眼盒供应失真补偿的左眼图像；右眼眼镜，其配置成在吸收和透射之间循环，并当定位于眼盒内时接收失真补偿的右眼图像和失真补偿的左眼图像，以及循环以在第一时间段期间提供右眼图像和在第二时间段期间阻止左眼图像:以及左眼眼镜，其配置成在吸收和透射之间循环，并当定位于眼盒内时接收失真补偿的右眼图像和失真补偿的左眼图像，以及循环以在第二时间段期间提供左眼图像和在第一时间段期间阻止右眼图像。
[0010]在再另一实施例中，一种观看能共形的显示图像的方法包括以下步骤:经由投影仪交替投射预失真的右眼图像和预失真的左眼图像；经由合成器反射预失真的右眼图像和预失真的左眼图像以提供失真补偿的右眼图像和失真补偿的左眼图像；在眼盒内通过具有大于50%的平均透射比的第一透镜组件循环地吸收失真补偿的左眼图像和透射右眼图像；以及在眼盒内通过具有大于50%的平均透射比的第二透镜组件循环地吸收失真补偿的右眼图像和透射左眼图像。
【附图说明】
[0011]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，且其中:
[0012]图1是能共形的平视显示系统的实施例的功能框图；
[0013]图2是根据第一示例性实施例的快门眼镜的图；
[0014]图3是根据示例性实施例对眼镜进行快门开闭(shuttering)的方法的流程图:
[0015]图4到图7是未失真、失真和预失真图像视图的示例，其中预失真用于补偿原本失真的图像视图；
[0016]图8是能共形的平视显示系统的另一实施例的功能框图；
[0017]图9是根据第二示例性实施例的快门眼镜的图；以及
[0018]图10是图9的第二示例性实施例的透射比对时间的曲线图。
【具体实施方式】
[0019]下面的详细描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本发明或本发明的应用和使用。如本文所使用的，词语“示例性”意指“充当示例、实例或说明”。因此，本文描述为“示例性”的任何实施例并不一定要被解释为相对于其他实施例是优选或有利的。本文描述的所有实施例为示例性实施例，提供来使本领域技术人员能够做出或使用本发明，并且不限制本发明的由权利要求限定的范围。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。
[0020]参考图1，描绘了能共形的的平视显示系统100的一个实施例的功能框图，并且包括投影仪102、风档玻璃、或合成器104、快门眼镜110、图像生成器114、传感器118、航空电子数据122、瞳孔追踪系统124、以及发送器125。投影仪102配置成光学地生成并交替地投射右眼和左眼图像106。风档玻璃104被定位以接收右眼和左眼图像106，并将图像106反射到眼盒108。在进一步进行之前，要注意在这里所使用的术语“眼盒”等同于术语“眼睛运动盒”。此外，在一些实施例中，眼盒108可采用光学系统的出射瞳孔的形式。在这里所使用的术语“能共形的”指示描述的(多个)实施例可配置成显示与通过风档玻璃或其他图像合成器元件可观察的前向景象基本共形的影像，但是该系统还可用在非共形模式和应用以及几乎不或不透视外侧景象的配置中。
[0021]其他可以与眼盒108相关联的术语包括“头盒”或“头运动盒”。应认识到的是，在眼盒108以及其如何生成方面存在许多可能的详细变型。其可为单个区域或由多个可能重叠的区域构成。其可为大的或小的、静态的或动态的。然而，在本发明中，这些是典型地次要考虑因素，因为不依赖眼盒108来控制各只眼睛对右眼和左眼图像106的可视性对不可视性。
[0022]投影仪102可不同地配置成实现其功能，但在所描绘的实施例中，其包括投射单元112和一对图像生成器114，即，右眼图像生成器114-R和左眼图像生成器114-L，它们生成预失真右眼图像115-R和预失真左眼图像115L。投射单元112接收由图像生成器114的每一个单独生成的预失真图像115-R、115-L，并然后朝向风档玻璃104投射预失真图像。预失真图像115-R和115-L将具有彼此不同的失真度。将意识到的是，投射单元112可不同地实现。虽然图1示出去往投射单元112的两个单独的数据路径115-R、115-L，但是一种可能的变型是右和左图像数据在到达投射单元112之前合并到单个数据路径，例如作为单个视频信号内的交替场。在另一示例性实施例中，单个图像生成器子系统可充当114-R和114-L两者。应当注意到的是，图像115-R、115-L、106可包括频率谱(颜色)。
[0023]光学投影仪102优选至少部分准直，包括风档玻璃104或其他合成器的作用，但通过以双眼方式应用主动的预失真补偿，图像准直需要的程度显著降低。
[0024]示例性实施例向眼盒108投射合成的右和左眼HUD图像106，并且基于快门的眼镜110在影像在左和右通道之间循环时控制可见性。这些单独的HUD通道可为每一眼睛个体地校正，以便将每一显示的特征的察觉到的双眼图像定位在该特征的期望的目标定位处。在传统的HUD背景中，该期望的定位可能位于光学无穷远或远距离处，但是该系统还将能够改变察觉到的聚散度，由此使其在立体3-D显示中时显得较近。
[0025]在该实施例中，每一眼睛或更具体地每一眼睛的瞳孔的位置将被瞳孔追踪系统124监视。可使用若干种头和/或眼睛追踪方案中的任一种，但是最简单的示例可为双摄像机系统。在该示例性系统中，每一摄像机和相关联的图像分析算法检测在各个摄像机图像中每一眼睛瞳孔的位置。然后每一眼睛的真实空间定位经由图像对的三角测量或类似的分析来确定。可替换地，眼镜可包括发射器或可能包括回射元件，其可以简化瞳孔定位任务。
[0026]包括风档玻璃104或其他合成器的投影仪光学器件的光学像差将被校准和/或光学地监视，使得(多个)可视图像的有效失真对每一瞳孔定位而言是已知的。图像补偿(例如图像失真校正或预失真)将基于当前已知的眼睛瞳孔位置或其最好的评估针对所供应的(多个)图像的每一帧被主动地应用。
[0027]通过该主动地补偿双眼方式，极大地简化了针对每一投射的光瞳的光学要求，并且紧凑且低成本光学器件的应当是切合实际的。
[0028]参考图2并根据本发明，快门眼镜200包括用于固定液晶透镜(LCL)226的框架224，并包括接收器225。LCL226配置成以场序列模式操作，并被耦合以分别交替地光学接收和发送由图像生成器114生成和由投射单元112投射的右眼和左眼图像106。LCL226具有其同步定时，使得右眼图像和左眼图像的传送间隔被定序以与投影仪定时匹配。LCL226包括用于一只眼睛(第一透镜227)的客-主单元部227a和227b，以及用于另一只眼睛(第