HU231410B1 - Csökkentett tükröződésű HUD rendszer, valamint eljárás HUD rendszer tükröződésének csökkentésére - Google Patents

Description

Csökkentett tükröződésű HŰD rendszer, valamint eljárás HŰD rendszer tükröződésének csökkentésére

A találmány tárgya csökkentett tükröződésű Head-Up Display (HŰD) rendszer, amely képmegjelenítö eszközt, valamint ahhoz képest rögzített és szögben elrendezett reflektáló elemet tartalmaz, a képmegjelenítő eszköz az általa létrehozott kép pontjaiból induló és a reflektáló elemről visszaverődő képalkotó fénykúpok létrehozására alkalmasan van kialakítva, amely képalkotó fénykúpok tengelyei a reflektáló elemről történő visszaverődésüket követően egy tervezett észlelési pont irányába mutatnak, és amely képalkotó fénykúpok az észlelési ponton átmenő síkban lévő tervezett észlelési tartományt világítanak meg.

A találmány tárgya továbbá eljárás HŰD rendszer tükröződésének csökkentésére.

A HŰD eredetileg a katonaság számára kifejlesztett eszköz, melynek szerepe, hogy a pilóta végig az útvonalra figyeljen és ne kelljen más irányba néznie. Ezzel szemben a hagyományos head-down display (HDD) esetén rendszeresen le kell tekinteni a műszerfalra, továbbá a távolba tekintés után hirtelen közeire kell fókuszálni, ami fárasztó lehet. A HŰD egy távoli képsík kialakításával a közeire való fókuszálás problémáját is megoldja. Az eredetileg katonai technológia mára az autóiparban is megjelent és elérhetővé vált a civil felhasználók számára. Ennek során egy reflektáló elemre, vagy másnéven kombináló elemre (pl. speciális szélvédőre vagy egy külön a célra felszerelt speciális lemezre) történő kép kivetítéssel lehetővé válik, hogy a sofőr vezetés közben információt szerezzen a sebességről, navigációról, rádió beállításokról, hibaüzenetekről és egyéb vezetést segítő információkról, melyeket hagyományos esetben a műszerfalra való letekintéssel kellene megtalálnia. Továbbá veszélyes helyzetek (pl. útakadályok, út kanyarodása rossz látási körülmények között, járdáról lelépő gyalogos, stb.) is látványosan előre jelezhetök. Jelenleg főként luxus kategóriájú autókban található HŰD rendszer, de rohamosan terjed a felhasználási kör.

ft

A legelterjedtebb gépjárműbe beépített HUD megoldás (1a ábra)

Φ Φ ft rt CM

SZTNH-100323383

213·6>β8

-2 lényegében egy 1a tükröt és 1b projektort tartalmazó 1 képmegjelenítő eszközből és egy 3 reflektáló elemből áll, ahol a 3 reflektáló elemként a szélvédő funkcionál. Az aszférikus 1a tükör ennél a kiviteli alaknál egyrészt a szélvédő kialakítás miatt ívelt 3 reflektáló elem torzítását hivatott korrigálni, illetve a projektorként kialakított 1 képmegjelenítö eszköz széttartó sugarait úgy fókuszálja, hogy egy távoli képsíkot alakítson ki és 4 kivetített képet hozzon létre, melyet a sofőr kényelmes távolságban lát a gépjármű orra előtt „lebegni”. A képmegjelenítő eszköz (más néven kivetítő egység) tipikusan egy első irányban meghatározott szélességmérettel és az adott irányra lényegében merőleges második irányban meghatározott magasságmérettel képet hoz létre. Az innen kilépő fénysugarak adott esetben további eltérítő optikai elemeken keresztül jutnak a fényáteresztö és fényvisszaverő tulajdonságú reflektáló elemre (vagyis a szélvédőre), ahonnan a visszavert, illetve az áteresztett fény a felhasználó szemébe jut. A tükröket tartalmazó megoldások egyik legnagyobb hátránya az, hogy a képtér növelésével együtt nő a műszerfalba süllyesztett kivetítő-egység térfogata is. Például egy ilyen elven működő, teljes szélvédőre vetítő rendszer szélvédönyi méretű tükröket igényelne, melyek alkalmazása azok helyigénye, esetleges rezgései, sérülékenysége és magas ára miatt a gyakorlatban nem célszerű. Ráadásul egy nagy tükör a mozgó járműben mindenképpen rezegni fog, amitől a kép elmosódottnak látszik és élvezhetetlen lesz.

A fenti hátrányok kiküszöbölése érdekében a tükrök és nagyméretű optikai segéd berendezések helyett elkezdtek irányfüggö megvilágításra alkalmas képernyőket használni a HŰD rendszereknél (1b ábra). Ennek a megoldásnak a lényege az, hogy a képernyő egyes képpontjai (pixelek) által kibocsátott fénykúpok tengelyei úgy vannak beállítva, hogy azok a szélvédőn való visszaverődés után a vezető két szeme közti képzeletbeli felezőpontba mutassanak. Ilyen, irányfüggö megvilágításra alkalmas kijelző modult, valamint ilyen kijelző modult tartalmazó HŰD rendszert ismertet például az US 2014/0063359 A1 sz. szabadalmi dokumentum. A dokumentum leírásában és a 2. ábráján egy olyan kiviteli alakot mutatnak be, melynél a lapos képernyő LCD panelt, fényforrások sokaságát, pl. LCD chipeket, illetve az LCD panel és a fényforrások között elrendezett mikrooptikai mátrixot tartalmaz. A mikro-optikai mátrix úgy van kialakítva, hogy a fényforrásokból származó fénysugarakat a járművezető szemének síkjába (az ún.

-3eye-box-ba) irányítsa és fókuszálja. A bemutatott LCD panel pixelei nem egy irányba bocsátanak ki fényt, hanem véges szögtartománnyal jellemezhető „fénykúpokba. A mikro-optikai mátrixot úgy alakítják ki, hogy a képernyő különböző képpontjai által kibocsátott fénykúpok a vezető szemének síkjában, az eye-box-ban metszik egymást. A fenti elrendezéssel és irányfüggö megvilágításra alkalmas képernyő segítségével a HŰD rendszer mérete csökkenthető.

Felismertük, hogy a fenti megoldások mindegyikénél - de különösen az irányfüggő lapos képernyőt tartalmazó HŰD rendszereknél - problémát jelent a környezeti fények (pl. napfény, utcalámpák fénye stb.) képmegjelenítő eszközről történő visszatükröződése a vezető szemébe. Az ilyen reflexiók jelentősen képesek rontani a felhasználói élményt. Ráadásul a képmegjelenítő eszközt érő napfény az eszköz felmelegedését, adott esetben annak meghibásodását is okozhatja.

Felismertük, hogy a képalkotásban csak azok a képmegjelenítő eszköz által létrehozott fénykúpok vesznek részt, melyek tengelyei a reflektáló elemről történő visszaverődésüket követően a tervezett észlelési pont irányába mutatnak, és amely képalkotó fénykúpok az észlelési ponton átmenő síkban lévő tervezett észlelési tartományt, az ún. eye-boxot világítják meg. Ezzel ellentéteben, a tükröződésért felelős, a képmegjelenítö eszközről reflektálódó fénysugarak (továbbiakban: reflexiós fénykúpok) tengelyei véletlenszerűen, a képalkotó fénykúpok tengelyeihez képest tipikusan eltérő szögekben állnak.

A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a képmegjelenítő eszköz és a reflektáló elem közti fényútba helyezett, megfelelően kialakított irányszelektív fényszűrő segítségével lényegesen csökkenthető a képmegjelenítő eszköz felületére érkező fénysugárzás, illetve az onnan visszaverődő fénysugarak blokkolhatok anélkül, hogy a képmegjelenítő eszköz által kibocsátott képalkotó fénysugarak is blokkolásra kerülnének. Ily módon egyrészt a környezeti fények zavaró tükröződései jelentősen csökkenthetők és egyben a HŰD rendszer által létrehozott kép kontrasztaránya is növelhető, másrészt pedig csökkenthető a képmegjelenítő eszköz melegedése.

Felismertük továbbá, hogy a lapos képernyőt tartalmazó HŰD rendszereknél előnyös a képernyőt és a reflektáló elemet egymáshoz képest oly módon elrendezni, hogy a képalkotó fénykúpok tengelyei a képernyő síkjára sehol se legyenek merőlegesek, hanem attól eltérő Ω szögben lépjenek ki. így az

-4irányszelektív fényszűrő megfelelő magassága esetén a környezeti fények semmilyen beesési szög esetén sem tudnak a képernyőről visszaverődni, azaz az irányszelektív szűrő és a képernyő együtt teljes fényzárat alkot a zavaró környezeti fényekkel szemben.

Felismerésünk szerint ilyen irányszelektív fényszűrő hozható létre például nagy fényelnyelésű és mikroszkopikusan érdes felületű „fekete” anyagból oly módon, hogy az irány-szelektív fényszűrőben fényvezető csatornák sokaságát alakítjuk ki úgy, hogy a csatornák méretezését és orientációját a képalkotó fénykúpoknak megfelelően választjuk meg oly módon, hogy a csatornák az azokba 10 belépő képalkotó fénykúpok számára nem jelentenek akadályt, ellenben a képmegjelenítő eszközről visszaverődő reflexiós fénykúpokat kitakarják.

A találmány célja olyan berendezés és eljárás szolgáltatása, amely mentes a technika állása szerinti megoldások hátrányaitól. A találmány célja a jelenlegi HŰD rendszerek képminőségének, kontrasztarányának javítása, különös tekintettel a 15 képmegjelenítő eszközről történő visszatükröződés csökkentésére, továbbá a képmegjelenítő eszköz melegedésének mérséklésére.

A feladatot a találmány értelmében az 1. igénypont szerinti HŰD rendszerrel oldottuk meg, amely képmegjelenítő eszközt, valamint ahhoz képest rögzített és szögben elrendezett reflektáló elemet tartalmaz. A képmegjelenítő eszköz az általa 20 létrehozott kép pontjaiból induló és a reflektáló elemről visszaverődő képalkotó fénykúpok létrehozására alkalmasan van kialakítva, amely képalkotó fénykúpok tengelyei a reflektáló elemről történő visszaverődésüket követően egy tervezett észlelési pont irányába mutatnak, és amely képalkotó fénykúpok az észlelési ponton átmenő síkban lévő tervezett észlelési tartományt világítanak meg. A 25 képmegjelenítő eszköz és a reflektáló elem közötti fényútban irány-szelektív fényszűrö van elrendezve.

A találmány lényege, hogy az irányszelektív fényszűrőben az irányszelektív fényszűrőn átmenő fényvezető csatornák sokasága van elrendezve úgy, hogy a csatornák mindegyike az adott csatornába belépő képalkotó fénykúpokat 30 lényegében áteresztő, a képmegjelenítő eszköz által a reflektáló elem felé reflektált, a képalkotó fénykúpok tengelyeihez képest eltérő szögben álló tengellyel rendelkező reflexiós fénykúpokat lényegében blokkoló módon van kialakítva.

A feladatot továbbá a 13. igénypont szerinti, HŰD rendszer tükröződésének 07 © w

-5csökkentésére szolgáló eljárással oldottuk meg.

A találmány egyes előnyös kiviteli alakjai az aligénypontokban vannak meghatározva.

A találmány további részleteit kiviteli példákon, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az

1a ábra egy technika állása szerinti, tükröt tartalmazó HŰD rendszer felépítésének vázlatos oldalnézet! rajza, az

1b ábra egy technika állása szerinti, lapos képernyőt tartalmazó HŰD rendszer felépítésének vázlatos oldalnézeti rajza, a

2a ábra egy találmány szerinti HŰD rendszer egy példaként! kiviteli alakját vázlatosan szemléltető oldalnézeti rajz, a

2b ábra egy találmány szerinti HŰD rendszer egy másik példaként! kiviteli alakját vázlatosan szemléltető oldalnézeti rajz, a

3. ábra a 2b ábrán szemléltetett HŰD rendszerben az észlelési tartomány létrejöttét szemléltető vázlatos oldalnézeti rajz, a

4a ábra egy találmány szerinti irány-szelektív fényszürö téglalap keresztmetszetű fényvezető csatornákat tartalmazó példaként! kiviteli alakjának sematikus rajza, a

4b ábra a 4a ábrán látható irány-szelektív fényszürö sematikus A-A metszeti képe, az

5a ábra egy találmány szerinti irány-szelektív fényszűrő kör keresztmetszetű fényvezető csatornákat tartalmazó példaként! kiviteli alakjának sematikus rajza, az

5b ábra az 5a ábrán látható irány-szelektív fényszürö sematikus A-A metszeti képe, a

6a ábra egy találmány szerinti irány-szelektív fényszürö négyzet keresztmetszetű fényvezető csatornákat tartalmazó példaként! kiviteli alakjának sematikus rajza, a

6b ábra a 6a ábrán látható irány-szelektív fényszürö sematikus A-A metszeti képe, a

7. ábra egy találmány szerinti fényvezető csatornában a képalkotó fénykúpok áteresztését és a reflexiós fénykúpok blokkolását szemléltető vázlatos metszeti rajz.

ft ft ft ft ft ft ft

-6Az 1a és 1b ábrák a technika állása szerinti HŰD rendszereket, azok problémáit mutatja be, azok részletes leírását a leírás korábbi részei tartalmazzák. A leírás áttekinthetősége és egyszerűbb érthetősége kedvéért a már ismertetett ábrákra a későbbiekben csak a szükséges mértékben hivatkozunk.

A 2a és 2b ábrákon egy találmány szerinti HŰD 100 rendszer példaként! kiviteli alakjai láthatók, amely 100 rendszer 1 képmegjelenítö eszközt, valamint ahhoz képest rögzített és szögben elrendezett 3 reflektáló elemet tartalmaz. A bemutatott kiviteli példáknál a 3 reflektáló elemet gépjármű szélvédőjeként biztosítjuk, azonban a 3 reflektáló elem adott esetben lehet egyéb jármű (pl. repülőgép) szélvédője, vagy kifejezetten erre a célra készített átlátszó felület, mely alkalmas az 1 képmegjelenítö eszköz által előállított kép reflektálására, ahogy az a szakember számára nyilvánvaló. A 3 reflektáló elem lehet sík, vagy akár ívelt is, és tartalmazhat a HŰD 100 rendszereknél szokásosan alkalmazott elemeket, úgymint reflexiós-, illetve anti-reflexiós réteget, stb. Megjegyezzük továbbá, hogy a 1 képmegjelenítő eszköz és a 3 reflektáló elem közötti fényútban adott esetben további szokásos elemek, például egy vagy több polarizáló elem, stb. is elrendezhető, melyek azonban nem tárgyai a jelen bejelentésnek, ezért az ábrákon sincsenek feltüntetve.

Az 1 képmegjelenítö eszköz fogalmát tágan értelmezzük, és beleértjük például a 2a ábrán látható 1b tükröt és 1a projektort tartalmazó optikai rendszert, illetve az egyéb optikai elemeket nem tartalmazó 2 képernyőt is, mely a 3 reflektáló elemmel a szöget bezáróan van elrendezve. Előbbi esetén az 1a projektor, utóbbinál maga a 2 képernyő állítja elő a képet. Mindkettőre igaz azonban, hogy az la projektor, illetve a 2 képernyő képalkotó egységei (képpontjai, illetve pixelei) nem egy irányban, hanem egy véges szögtartománnyal jellemezhető fénykúpban bocsátanak ki fényt. Megjegyezzük, hogy jelen találmány kontextusában a fénykúp fogalmába beleértjük a körtől eltérő keresztmetszetű (pl. ellipszis, négyszög, stb.) térszögben terjedő fénynyalábokat is. Egy ellipszis vagy egy négyszög keresztmetszetű fénykúp egynél több nyílásszöggel jellemezhető.

Az 1 képmegjelenítő eszköz képpontjai alapesetben különböző irányokban bocsátanak ki fénykúpokat. Azonban a HŰD 100 rendszer által megjelenítendő kép létrehozásában lényegében csak azok a fénykúpok vesznek részt, melyek T tengelyei a 3 reflektáló elemről történő visszaverődésüket követően a HŰD 100

-7©

Φ ft ft rendszer tervezett észlelési 23a pontjának irányába mutatnak, és amely fénykúpok az észlelési 23a ponton átmenő síkot metsző tervezett észlelési 23 tartományt (ún. eye-boxot) világítják meg. Másként fogalmazva, a 23a pontból szemlélődő hipotetikus felhasználóhoz csak ezek a fénykúpok jutnak el. Ezekre a fénykúpokra 5 a továbbiakban, mint képalkotó 11 fénykúpokra hivatkozunk. A találmány szerinti 1 képmegjelenítő eszköz tehát az általa generált kép pontjaiból induló és a 3 reflektáló elemről visszaverődő képalkotó 11 fénykúpok létrehozására alkalmasan van kialakítva. A 2b ábrán látható különösen előnyös kiviteli alaknál a 1 képmegjelenítö eszköz a képalkotó 11 fénykúpok létrehozására alkalmas módon konfigurált irány10 szelektív fénykibocsátású 2' képernyőként van kialakítva, vagyis a kijelző képpontjai által kibocsátott fénykúpok lényegében mindegyike képalkotó 11 fénykúp. Ilyen, irányszelektív fénykibocsátású 2' képernyő hozható létre például LCD alapú 2' képernyő esetén a háttérvilágítás megfelelő tervezésével, aktív fénykibocsátó 2' képernyő (pl. OLED, MicroLED) esetén mikrolencse mátrix segítségével, ahogy az 15 a szakember számára ismeretes.

A tervezett észlelési 23 tartomány alatt jelen leírás kontextusában egy olyan tartományt értünk, amelybe azok a térbeli pozíciók tartoznak, ahonnét várakozásaink szerint a felhasználó a HLJD rendszer által létrehozott képet szemlélheti, tehát ez egy tervezési paraméter. Ennek megfelelően a tervezett 20 észlelési 23 tartomány elhelyezkedése és mérete a HŰD rendszer környezetétől függ. Például egy adott típusú gépjárműbe tervezett HŰD rendszer esetén a tervezett észlelési 23 tartomány függ a vezetőülés és a szélvédő egymáshoz képesti helyzetétől. A gyakorlatban meghatározhatjuk például különböző magasságú felhasználók (vezetők) szemeinek a pozícióját, amikor a vezetőülésben 25 ülnek vezető helyzetben (vagyis amikor az ülés magassága és a távolsága úgy van beállítva, hogy kényelmes legyen a vezetés). A tervezett észlelési 23 tartományként tekinthetünk egy olyan térbeli tartományt, amely magában foglalja meghatározott szem pozíciókat, és például a tervezett észlelési 23 tartomány középpontja tekinthető a tervezett észlelési 23a pontnak. Az is elképzelhető, hogy csak tervezett 30 észlelési 23a pontot határozunk meg, például egy átlagos méretűnek tekinthető, a vezetőülésben vezető helyzetben ülő felhasználó szemeit összekötő szakasz középpontját tekintjük a tervezett észlelési 23a pontnak. További lehetőség, hogy egy adott felhasználóra határozzuk meg hasonló módon a tervezett észlelési 23a

-8 pontot.

A 3. ábrán látható, hogy a 1 képmegjelenítö eszköz által generált kép különböző pontjaiból induló 11 fénykúpok eltérő szögekben érkeznek a 3 reflektáló elemre annak érdekében, hogy a 3 reflektáló elemről történő visszaverődésüket követően a 23a pontban találkozzanak. Vagyis a kép különböző pontjaiból induló 11 fénykúpok T tengelyei egymással szöget zárnak be. A 3. ábrán az is megfigyelhető, ahogy a 11 fénykúpok megvilágítják és létrehozzák a 23 tartományt. Ez alapján belátható, hogy a 23 tartomány alakját a 11 fénykúpok keresztmetszete határozza meg. Például kör, illetve négyszög keresztmetszetű 11 fénykúpok esetén a 23 tartomány is lényegében kör, illetve négyszög alakú lesz.

A találmány szerinti 100 rendszer az 1 képmegjelenítö eszköz és a 3 reflektáló elem közötti fényútban elrendezett irányszelektív 20 fényszürőt tartalmaz, amely irányszelektív 20 fényszürőben az irányszelektív 20 fényszürőn átmenő fényvezető 22 csatornák sokasága van kialakítva. Jelen találmány kontextusában a 20 fényszűrö alatt olyan, fény számára átlátszatlan optikai elemet értünk, melyen fény csak a benne kialakított 22 csatornákon keresztül tud áthaladni. Az irányszelektív 20 fényszűrö kialakítható például mikroszkopikusan érdes anyagból, úgymint fekete polimerből, előnyösen poliamidból. Egy különösen előnyös kiviteli alaknál a 20 fényszűrő legalább az 1 képmegjelenítö eszközzel átellenes 20a felületére érkező fénysugarakat elnyelőén van kialakítva. Adott esetben természetesen a 20 fényszűrö másik, a 1 képmegjelenítő eszköz felé eső 20b felülete is kialakítható a fénysugarakat elnyelő módon. Ilyen fényelnyelés valósítható meg például a 20a felület fényelnyelő anyaggal (pl. Vantablack™ nevű festékkel) történő bevonásával, és/vagy a 20a felület mikrostruktúrájának megfelelő kialakításával (pl. fényelnyelő felületi vékonyréteggel vagy mikrostruktúrával történő bevonattal), ahogy az a szakember számára ismeretes. A 20 fényszűrö előnyösen úgy van méretezve, hogy az az 1 képmegjelenítő eszközt (pl. a 2 képernyőt) a tervezett észlelési 23 tartományból nézve annak teljes felületében kitakarja.

A találmány szerinti fényvezető 22 csatornák áthaladnak a 20 fényszűrőn, a fény számára átjárást biztosítva a 20 fényszűrö két ellentétes oldali 20a, 20b felületei között. A 22 csatornák mindegyike a 20b felületnél lévő belépő 22b nyílással és a 20a felületnél lévő kilépő 22a nyílással rendelkezik. A 22 csatornák keresztmetszete lehet például téglalap, kör vagy négyzet alakú, ahogy az rendre a

H ft

-94a, 5a és 6a ábrákon látható. A 22 csatornák kialakíthatók anyagelvételen alapuló technológiák segítségével, például a 20 fényszűrö maratásával, vagy adott esetben anyag hozzáadás! technológiával, pl. a 22 csatornák falának 3-dimenziós nyomtatásával, öntésével, vagy például fotonikus kristály, diffraktív struktúra, 5 mikrolencse és apertúra mátrix stb. létrehozásával is, ahogy az a szakember számára ismeretes.

A 22 csatornák mindegyike az adott 22 csatornába belépő képalkotó 11 fénykúpokat lényegében áteresztő, az 1 képmegjelenítő eszköz által a 3 reflektáló elem felé reflektált, a képalkotó 11 fénykúpok T tengelyeihez képest eltérő szögben 10 álló D tengelyekkel rendelkező reflexiós 12 fénykúpokat lényegében blokkoló módon van kialakítva. A 22 csatornákba belépő 11,12 fénykúpok útját a 7. ábrán szemléltetjük. Mint látható, a 11 fénykúpok a 22b nyíláson lépnek be az adott csatornába és a 22a nyíláson távoznak. A 22 csatornák mindegyike úgy van kialakítva, hogy az adott 22 csatorna dőlésszöge lényegében megegyezik az adott 15 22 csatornán áthaladó 11 fénykúpok T tengelyeinek a 22 csatorna J dőlési irányában vett dölésszögével. Jelen leírás kontextusában a 22 csatorna dölésszöge alatt a 22 csatorna tengelyének az 1 képmegjelenítő eszközzel (2 képernyőt tartalmazó kiviteli alak esetén a 2 képernyő síkjával, tükröt tartalmazó kiviteli alak esetén a képsíkkal) bezárt szögét értjük. Ahogy korábban említettük, a különböző 20 képpontokból induló 11 fénykúpok T tengelyeinek irányai különbözőek, ezért ennek megfelelően a 22 csatornák dőlésszöge is különböző. A 4b-6b ábrákon a különböző kiviteli alakok szerinti 22 csatornák sematikus metszeti képei láthatók, melyeken megfigyelhető, ahogy az egyes 22 csatornák Ωι Ω2 Ω3 dőlésszögei különbözőek (Ωι >Ω2 >Ω3). Megjegyezzük továbbá, hogy bár egy adott 22b nyílás különböző 25 pontjain belépő 11 fénykúpok egymástól kissé eltérő irányokban haladnak a 3 reflektáló elem felé, gyakorlati szempontból az adott 22 csatornába annak J dőlési iránya mentén belépő 11 fénykúpok T tengelyei egymással párhuzamosnak tekinthetők, ahogy az a 7. ábrán megfigyelhető. A 22 csatornák átmérője, hossza és a 22a, 22b nyílások alakja előnyösen a 11 fénykúpok nyílásszögének, illetve 30 keresztmetszeti alakjának megfelelően van megválasztva. Ily módon a 22b nyíláson belépő 11 fénykúpok lényegében anélkül haladnak át a 22 csatornán, hogy annak falába ütköznének. Megjegyezzük, hogy a 22 csatorna falához közel haladó 11 . fénykúpoknak egy részét - a 11 fénykúp széttartása miatt - a 22 csatorna elnyeli, ez © © ft ft

-10 azonban praktikusan elhanyagolható veszteség. Ezzel ellentétben, a T tengelyektől eltérő állású D tengelyekkel rendelkező 12 fénykúpok a 22 csatornába a 22a nyíláson belépve a 22 csatorna falába ütközve elnyelődnek, illetve többszörös reflexiót szenvednek, melynek hatására intenzitásuk lecsökken. Egy különösen 5 előnyös kiviteli alaknál a fényvezető 22 csatornák belső fala a 20a, 20b felületekhez hasonlóan, fényelnyelő anyaggal van bevonva, mellyel az abszorpció tovább növelhető. Az 1 képmegjelenítö eszköz felületét csak a T tengellyel kis szöget bezáró D tengelyű 12 fénykúpok érik el, illetve azok, amelyek a 22 csatorna faláról többszörös reflexiót szenvedtek. A 7. ábrán az is látható, hogy az 1 képmegjelenítő 10 eszközt elérő és onnan visszaverődő 12 fénykúpok pedig csak újabb reflexiók árán tudnak kilépni a 22a nyíláson, minek hatására gyakorlatilag teljesen elnyelődnek, illetve intenzitásuk jelentősen lecsökken, vagyis blokkolódnak.

A fentiek értelmében a 22 csatornák a 11 fénykúpok paraméterei (pl. a T tengelyek irányai, a 11 fénykúpok nyílásszöge) ismeretében a szakember számára 15 kézenfekvő módon megtervezhetöek. A 7. ábrán látható előnyös kiviteli alaknál például a fényvezető 22 csatornák oly módon vannak kialakítva, hogy az adott 22 csatorna dőlésszöge a 2 képernyő síkjával Ω =a + Θ szöget zár be és az adott 22 csatorna J dőlési irányába vett h szélessége és a 20 fényszűrő adott 22 csatornánál vett d vastagsága között fennáll, hogy d > h · tan(« + 0) ahol Θ az adott 22 csatornán (pl. keresztmetszetének közepén) áthaladó képalkotó 11 fénykúp T tengelye és a 3 reflektáló elem által bezárt szög, a pedig a képernyő és a 3 reflektáló elem által bezárt szög. Belátható, hogy ennél a kiviteli alaknál a 20a felületre merőlegesen beeső fény nem tud áthaladni a 22 csatornán.

Mivel az 1 képmegjelenítö eszköztől távolodva a 11 fénykúpok keresztmetszete növekszik, ezért adott 22 csatorna átmérő esetén a jobb fényáteresztés érdekében célszerű a 20 fényszűrőt minél közelebb elhelyezni az 1 képmegjelenítő eszközhöz képest. Egy előnyös kiviteli alaknál ezért az irányszelektív 20 fényszűrő a 2 képernyő felületére van rögzítve. Természetesen adott 30 esetben a 20 fényszűrő elrendezhető a 2 képernyőtől távolabb is, azonban a 20 fényszürő és a 2 képernyő közti távolság előnyösen legfeljebb néhány mm.

©

Ή ιίΝι

- 11 Megjegyezzük, hogy a 20 fényszürő tipikusan sík felületű, de adott esetben (például íves 2 képernyőt tartalmazó 100 rendszer esetén) ívelt (pl. a 2 képernyő ívét lekövető) 20 fényszürő alkalmazása is elképzelhető.

Az 1 képmegjelenítő eszköz által kibocsátott 11 fénykúpok egy részét a 22 5 csatornákat elválasztó 24 csatorna falak blokkolják, ezért a transzmisszió javítása érdekében célszerű a lehető legvékonyabb 24 csatorna falakat alkalmazni. A falvastagságok meghatározásakor értelemszerűen szem előtt kell tartani a mechanikai stabilitást, melynél a 20 fényszűrő nem roskad össze és a 100 rendszer rendeltetésszerű használata során fellépő mechanikai hatásoknak is ellenáll.

Egy előnyös kiviteli alaknál a fényvezető 22 csatornák oly módon vannak a fényszűrőben elrendezve, hogy a 22 csatornák h szélessége és w falvastagsága által meghatározott p periódus-távolság a 2 képernyő pixelméretének legfeljebb ötödé vagy legalább ötszöröse. Ily módon elkerülhető a moiré effektus okozta periodikus intenzitásváltozás. Például egy tipikus, szélesvásznú 2 kijelző pixeleinek 15 mérete 200 μm. A p periódus-távolság tehát ebben az esetben célszerűen nagyobb, mint í mm vagy kisebb, mint 40 μm.

A találmány tárgya még eljárás HŰD 100 rendszer tükröződésének csökkentésére, amely HŰD 100 rendszer a fent bemutatott 1 képmegjelenítö eszközt, valamint ahhoz képest rögzített 3 reflektáló elemet tartalmaz.

Az eljárás során az 1 képmegjelenítő eszköz segítségével az 1 képmegjelenítő eszköz által generált kép pontjaiból (pixeleiből) induló képalkotó 11 fénykúpokat hozunk létre. A képalkotó 11 fénykúpok T tengelyei olyanok, hogy a 11 fénykúpok a 3 reflektáló elemről visszaverődve a tervezett észlelési 23a pont irányába mutatnak. Vagyis a T tengelyek állását az 1 képmegjelenítő eszköz, a 3 25 reflektáló elem és a tervezett észlelési 23a pont egymáshoz viszonyított pozíciója, illetve az 1 képmegjelenítö eszköz és a 3 reflektáló elem alakja határozza meg, figyelembe véve a fényvisszaverődés szabályait. Az 1 képmegjelenítő eszköz fényki bocsátását (a 11 fénykúpok nyílásszögét és keresztmetszetük formáját) úgy tervezzük meg, hogy a kibocsátott 11 fénykúpok éppen az észlelési 23a ponton átmenő síkot metsző tervezett észlelési 23 tartományt világítsák meg. Egy lehetséges kiviteli példánál a 11 fénykúpok nyílásszöge a 2 képernyő rövidebb oldala mentén Δα, míg a képernyő hosszabb oldala mentén Δβ. így a 2 képernyő © e R

R

-12különböző képpontjai által kibocsátott 11 fénykúpok a 23a pontban metszik egymást, ahol ugyanazt azA = L · Δα magasságú és B = L · Δβ szélességű területet világítják meg (ahol L a 2 képernyő és a 23a pont távolsága a 3 reflektáló elemen visszaverődő 11 fénykúp mentén mérve). A 23 tartomány tehát ennél a kiviteli 5 példánál egy A magasságú és B szélességű terület lesz.

Az eljárás következő lépésében az 1 képmegjelenítő eszköz és a 3 reflektáló elem közötti fényútban az 1 képmegjelenítő eszközről a 3 reflektáló elem irányába visszaverődő, a 11 fénykúpok T tengelyeihez képest eltérő szögben álló D tengellyel rendelkező reflexiós 12 fénykúpok terjedését a fent bemutatott, találmány 10 szerinti irány-szelektív 20 fényszűrő segítségével blokkoljuk. Egy lehetséges kiviteli példánál az irány-szelektív 20 fényszűrő fényvezető 22 csatornáinak dőlésszögeit, a 11 fénykúpok T tengelyeinek megfelelően, inverz sugárvezetésen alapuló numerikus modellezés segítségével határozzuk meg, ahogy az a szakember számára ismeretes.

Világos, hogy a szakember által más, az itt bemutatott kiviteli alakokhoz képest alternatív megoldások is elképzelhetőek, amelyek azonban az igénypontokkal meghatározott oltalmi körön belül esnek.

Claims (14)

1. Csökkentett tükröződésü HŰD rendszer (100), amely képmegjelenítő eszközt (1), valamint ahhoz képest rögzített és szögben elrendezett reflektáló elemet (3) tartalmaz, a képmegjelenítő eszköz (1) az általa létrehozott kép pontjaiból induló és a reflektáló elemről (3) visszaverődő képalkotó fénykúpok (11) létrehozására alkalmasan van kialakítva, amely képalkotó fénykúpok (11) tengelyei (T) a reflektáló elemről (3) történő visszaverődésüket követően egy tervezett észlelési pont (23a) irányába mutatnak, és amely képalkotó fénykúpok (11) az észlelési ponton (23a) átmenő síkban lévő tervezett észlelési tartományt (23) világítanak meg, és amely HŰD rendszer (100) a képmegjelenítö eszköz (1) és a reflektáló elem (3) közötti fényútban elrendezett irányszelektív fényszűrőt (20) tartalmaz, amely irányszelektív fényszűrőben (20) az irányszelektív fényszűrőn (20) átmenő fényvezető csatornák (22) sokasága van elrendezve úgy, hogy a csatornák (22) mindegyike az adott csatornába (22) belépő képalkotó fénykúpokat (11) lényegében áteresztő, a képmegjelenítő eszköz (1) által a reflektáló elem (3) felé reflektált, a képalkotó fénykúpok (11) tengelyeihez (T) képest eltérő szögben álló tengelyekkel (D) rendelkező reflexiós fénykúpokat (12) lényegében blokkoló módon van kialakítva, azzal jellemezve, hogy a képmegjelenítö eszköz (1) a reflektáló elemmel (3) a szöget bezáró képernyőként (2) van kialakítva, és hogy a fényvezető csatornák (22) oly módon vannak az irányszelektív fényszűröben (20) elrendezve, hogy a fényvezető csatornák (22) szélessége (h) és falvastagsága (w) által meghatározott periódus-távolság (p) a képernyő (2) pixelméretének legfeljebb ötödé vagy legalább ötszöröse.

2. Az 1. igénypont szerinti HŰD rendszer (100), azzal jellemezve, hogy a képernyő (2) a képalkotó fénykúpok (11) létrehozására alkalmas módon konfigurált irányszelektív fénykibocsátású képernyőként (2) van kialakítva

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti HŰD rendszer (100), azzal jellemezve, hogy a képernyő (2) és a reflektáló elem (3) egymáshoz képest oly módon van elrendezve, hogy a képalkotó fénykúpok (11) mindegyikének tengelye (T) a íH

Ο

-14képernyő (2) síkjával derékszögtől eltérő szöget zár be.

4. Az 1 - 3. igénypontok bármelyike szerinti HŰD rendszer (100), azzal jellemezve, hogy a fényvezető csatornák (22) oly módon vannak kialakítva, hogy egy adott csatorna (22) dölésszöge a képernyő (2) síkjával Ω =a + Θ szöget zár be és az adott csatorna (22) dőlési irányába (J) vett szélessége (h) és az irány-szelektív fényszűrő (20) adott csatornánál (22) vett vastagsága (d) között fennáll, hogy d > h · tan(a + 0) ahol Θ az adott csatornán (22) áthaladó képalkotó fénykúp (11) tengelye (T) és a reflektáló elem (3) által bezárt szög.

5. Az 1 - 4. igénypontok bármelyike szerinti HŰD rendszer (100), azzal jellemezve, hogy az irány-szelektív fényszűrő (20) a képernyő (2) felületére van rögzítve.

6. Az 1 - 5. igénypontok bármelyike szerinti HŰD rendszer (100), azzal jellemezve, hogy a fényvezető csatornák (22) keresztmetszete kör vagy négyzet vagy téglalap alakú.

7. Az 1 - 6. igénypontok bármelyike szerinti HŰD rendszer (100), azzal jellemezve, hogy az irányszelektív fényszürö (20) a képmegjelenítö eszközzel (1) átellenes felületére érkező fénysugarakat elnyelőén van kialakítva.

8. A 7. igénypont szerinti HŰD rendszer (100), azzal jellemezve, hogy az irányszelektív fényszürö (20) a képmegjelenítő eszközzel (1) átellenes felületén fényelnyelö anyaggal van bevonva.

9. Az 1 - 8. igénypontok bármelyike szerinti HŰD rendszer (100), azzal jellemezve, hogy a fényvezető csatornák (22) belső fala fényelnyelő anyaggal van bevonva.

10. Az 1 - 9. igénypontok bármelyike szerinti HŰD rendszer (100), azzal jellemezve, hogy a fényvezető csatornák (22) az irányszelektív fényszürőben (20) maratással vannak kialakítva.

5

11. Az 1 - 10. igénypontok bármelyike szerinti HŰD rendszer (100), azzal jellemezve, hogy az irányszelektív fényszűrő (20) fényelnyelő, mikroszkopikusan érdes anyagból, előnyösen fekete polimerből készül.

12. Az 1 - 10. igénypontok bármelyike szerinti HŰD rendszer (100), azzal 10 jellemezve, hogy az irányszelektív fényszűrő (20) fényelnyelő felületi vékonyréteggel vagy mikrostruktúrával van bevonva.

13. Eljárás HŰD rendszer (100) tükröződésének csökkentésére, amely HŰD rendszer (100) képmegjelenítő eszközt (1), valamint ahhoz képest rögzített 15 reflektáló elemet (3) tartalmaz, az eljárás során a képmegjelenítő eszköz (1) segítségével a képmegjelenítő eszköz (1) által generált kép pontjaiból induló képalkotó fénykúpokat (11) hozunk létre oly módon, hogy a képalkotó fénykúpok (11) tengelyei (T) a reflektáló elemről (3) visszaverődve egy tervezett észlelési pont (23a) irányába mutassanak, és amely képalkotó fénykúpok (11) alakját úgy 20 választjuk meg, hogy az észlelési ponton (23a) átmenő síkban egy tervezett észlelési tartományt (23) világítsanak meg, azzal jellemezve, hogy a képmegjelenítő eszköz (1) képernyőként (2) van kialakítva, és a képmegjelenítő eszköz (1) és a reflektáló elem (3) közötti fényútban a képmegjelenítö eszközről (1) a reflektáló elem (3) irányába visszaverődő, a képalkotó fénykúpok (11) 25 tengelyeihez (T) képest eltérő szögben álló tengellyel (D) rendelkező reflexiós fénykúpok (12) terjedését egy 1-12. igénypontok bármelyike szerinti irányszelektív fényszűrő (20) segítségével blokkoljuk.

14. A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az irány30 szelektív fényszűrő (20) fényvezető csatornáinak (22) dőlésszögeit inverz sugárvezetésen alapuló numerikus modellezés segítségével határozzuk meg.