RU2736919C1

RU2736919C1 - System for projecting a virtual image onto a screen with the effect of eliminating the effect of solar radiation

Info

Publication number: RU2736919C1
Application number: RU2020117177A
Authority: RU
Inventors: Игорь Витальевич ЯНУСИК; Александр Викторович Морозов; Анастасия Андреевна Калинина; ДжинХо ЛИ
Original assignee: Самсунг Электроникс Ко., Лтд.
Priority date: 2020-05-25
Filing date: 2020-05-25
Publication date: 2020-11-23
Also published as: KR20210145655A

Abstract

FIELD: augmented reality device.

SUBSTANCE: invention relates to augmented reality devices, specifically to a projection of a virtual image on augmented reality screen. System comprises a screen, a polarization filter, a selective dichroic filter, a first mirror, a second mirror and a display. Polarization filter polarizes the solar radiation passing through the screen. Selective dichroic filter transmits radiation of working range of display, ultraviolet component of radiation and / or infrared component of radiation and reflects all other wavelengths of radiation. First mirror reflects radiation passing through the selective dichroic filter. Second mirror transmits or absorbs the ultraviolet radiation component and / or the infrared component of the radiation reflected from the first mirror, and directs radiation with the remaining wavelengths to the display.

EFFECT: invention enables to eliminate the effect of solar radiation on a display.

18 cl, 11 dwg

Description

Область техникиTechnology area

Настоящее изобретение относится устройствам дополненной реальности, а именно к проекции виртуального изображения на экран дополненной реальности.The present invention relates to augmented reality devices, namely, to project a virtual image onto an augmented reality screen.

Описание предшествующего уровня техникиDescription of the prior art

Системы проекционных дисплеев Head-up Display (HUD) для проекции изображения на полупрозрачный экран становятся все более популярными. Такие системы используются в шлемах виртуальной реальности, а также для проекции изображения, например, на лобовое стекло автомобиля и т.д. Системы проекции изображения на лобовое стекло заимствованы у военной авиации, с помощью таких систем пилоты имеют возможность считывать данные полета не с панели приборов, а с лобового стекла самолета. При проекции изображения проекционного дисплея на лобовое стекло возникает проблема перегрева проекционного дисплея солнечным излучением, поступающим из окружающей среды через лобовое стекло. Система проекционного дисплея для проекции изображения состоит из дисплея, проекционной оптики и лобового стекла, солнечное излучение, проходя через лобовое стекло вызывает сильную засветку дисплея, при этом дисплей начинает перегреваться, что приводит к искажению передачи цветов от дисплея и, в конечном счете к поломке дисплея. Head-up Display (HUD) systems for projecting an image onto a translucent screen are becoming more popular. Such systems are used in virtual reality helmets, as well as for projection of an image, for example, onto the windshield of a car, etc. Windshield projection systems are borrowed from military aviation, with the help of such systems, pilots can read flight data not from the instrument panel, but from the aircraft windshield. When projecting a head-up display image onto the windshield, there is a problem of overheating of the head-up display by solar radiation from the environment through the windshield. The head-up display system for projection of the image consists of a display, projection optics and a windshield, solar radiation passing through the windshield causes strong illumination of the display, and the display begins to overheat, which leads to distorted color transmission from the display and, ultimately, to display breakdown ...

Существуют различные решения, направленные на устранение проблемы перегрева дисплея солнечным излучением. Например, применяются вентиляторные системы, но такие системы являются громоздкими и шумными. Также известны решения водяного охлаждения, такие системы являются сложными и дорогими. There are various solutions to solve the problem of overheating of the display by solar radiation. For example, fan systems are used, but such systems are bulky and noisy. Water cooling solutions are also known, such systems are complex and expensive.

В уровне техники существуют решения, устраняющие засветку дисплея и улучшающие цветопередачу дисплея, но как правило такие решения являются малоэффективными. Например, из уровня техники известно решение, описанное в документе US20150098029A1 (дата публикации 09.04.2015). Предусмотрено устройство отображения на лобовом стекле (HUD), способное предотвращать повреждение жидкокристаллического устройства отображения из-за попадания внешнего света. Устройство HUD имеет жидкокристаллическую панель и снабжено жидкокристаллическим устройством отображения, средством управления. Плоское зеркало, составляющее оптическую систему, позволяет инфракрасным лучам падающего света проходить за зеркалом и отражать видимый свет. Устройство HUD снабжено датчиком инфракрасного излучения, расположенным за плоским зеркалом. Недостатком этого решения является невозможность устранения ультрафиолетовой составляющей засветки. In the prior art, there are solutions that eliminate display flare and improve the color rendering of the display, but as a rule such solutions are ineffective. For example, a solution is known from the prior art as described in document US20150098029A1 (publication date 04/09/2015). A head-up display (HUD) device capable of preventing damage to the liquid crystal display device due to external light is provided. The HUD has a liquid crystal panel and is provided with a liquid crystal display device, a control means. The flat mirror that makes up the optical system allows the incident infrared light to pass behind the mirror and reflect the visible light. The HUD has an infrared sensor located behind a flat mirror. The disadvantage of this solution is the impossibility of eliminating the ultraviolet component of the illumination.

Также из уровня техники известно решение, раскрытое в документе US20180101005A1 (дата публикации 12.04.20180). Известное устройство отображения на лобовом стекле снабжено: проектором, предназначенным для излучения света дисплея, который показывает изображение дисплея; экраном пропускающего типа, имеющим светопринимающую поверхность, которая принимает свет дисплея, и излучающую поверхность, которая излучает свет дисплея; и вторым отражающим зеркалом, которое отражает свет дисплея, исходящий от экрана пропускающего типа. С помощью известного решения невозможно устранить значительную часть излучения, засвечивающего дисплей, поскольку устройство не использует поляризаторы.Also known from the prior art is the solution disclosed in document US20180101005A1 (publication date 04/12/20180). The known windshield display device is provided with: a projector for emitting light from the display, which shows the display image; a transmissive type screen having a light receiving surface that receives display light and an emitting surface that emits display light; and a second reflective mirror that reflects display light from a transmissive type screen. With the known solution, it is impossible to eliminate a significant part of the radiation that illuminates the display, since the device does not use polarizers.

Также известно решение, раскрытое в документе US2014177040A1 (дата публикации 26.06.2014). Известное устройство отображения содержит панель отображения, имеющую поверхность отображения, слой фильтра, отсекающего инфракрасное излучение, расположенный на стороне поверхности отображения панели отображения, и слой поляризации, расположенный в положении, более удаленном от поверхности отображения, чем слой фильтра, отсекающего инфракрасное излучение. Недостатком известного устройства также является невозможность устранения ультрафиолетовой составляющей засветки, также не устраняется видимая составляющая засветки.Also known is the solution disclosed in document US2014177040A1 (publication date 06/26/2014). The known display device comprises a display panel having a display surface, an infrared cut filter layer located on the display surface side of the display panel, and a polarization layer located at a position further from the display surface than the infrared cut filter layer. The disadvantage of the known device is also the impossibility of eliminating the ultraviolet component of the illumination; the visible component of the illumination is also not eliminated.

Необходимо решение, которое могло бы устранить большую часть вредного излучения засветки, тем самым предотвращая искажение изображения, проецирующегося на экран, и предотвращая перегрев дисплея. A solution is needed that can eliminate most of the harmful backlight radiation, thus preventing distortion of the image projected onto the screen and preventing the display from overheating.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Предлагается система проекции изображения на экран с эффектом устранения влияния солнечного излучения на дисплей, содержащая: экран; поляризационный фильтр; селективный дихроичный фильтр; первое зеркало; второе зеркало; дисплей; причем поляризационный фильтр, селективный дихроичный фильтр, первое зеркало, второе зеркало расположены между экраном и дисплеем; поляризационный фильтр выполнен с возможностью поляризации солнечного излучения, прошедшего через экран; селективный дихроичный фильтр расположен за поляризационным фильтром и выполнен с возможностью пропускания излучения рабочего диапазона дисплея, ультрафиолетовой составляющей излучения и/или инфракрасной составляющей излучения и отражения всех остальных длин волн излучения; первое зеркало выполнено с возможностью отражения излучения, прошедшего через селективный дихроичный фильтр; второе зеркало выполнено с возможностью пропускания или поглощения ультрафиолетовой составляющей излучения и/или инфракрасной составляющей излучения, отраженного от первого зеркала, и направления излучения с остальными длинами волн к дисплею. Причем система дополнительно содержит источник излучения, расположенный за дисплеем. Причем поляризационный фильтр может представлять собой одно из следующего: линейного s-поляризатора с четвертьволновой пластинкой, линейного р-поляризатора с четвертьволновой пластинкой, циркулярного поляризатора с левой поляризацией, циркулярного поляризатора с правой поляризацией, линейного s-поляризатора, линейного p-поляризатора.A system of image projection onto a screen with the effect of eliminating the influence of solar radiation on the display is proposed, comprising: a screen; polarizing filter; selective dichroic filter; the first mirror; second mirror; display; moreover, a polarizing filter, a selective dichroic filter, a first mirror, a second mirror are located between the screen and the display; the polarizing filter is configured to polarize solar radiation that has passed through the screen; a selective dichroic filter is located behind the polarization filter and is configured to transmit the radiation of the operating range of the display, the ultraviolet component of the radiation and / or the infrared component of the radiation and reflect all other radiation wavelengths; the first mirror is configured to reflect radiation that has passed through the selective dichroic filter; the second mirror is configured to transmit or absorb the ultraviolet component of the radiation and / or the infrared component of the radiation reflected from the first mirror, and direct the radiation with the remaining wavelengths to the display. Moreover, the system additionally contains a radiation source located behind the display. Moreover, the polarizing filter can be one of the following: a linear s-polarizer with a quarter-wave plate, a linear p-polarizer with a quarter-wave plate, a circular polarizer with left polarization, a circular polarizer with right polarization, a linear s-polarizer, a linear p-polarizer.

В другом варианте воплощения предлагаемого изобретения система проекции изображения на экран с эффектом устранения влияния солнечного излучения на дисплей содержит экран; поляризационный фильтр; селективный дихроичный фильтр; фильтр; первое зеркало; второе зеркало; дисплей; причем поляризационный фильтр, селективный дихроичный фильтр, фильтр, первое зеркало, второе зеркало расположены между экраном и дисплеем; поляризационный фильтр выполнен с возможностью поляризации солнечного излучения, прошедшего через экран; селективный дихроичный фильтр расположен за поляризационным фильтром и выполнен с возможностью пропускания излучения рабочего диапазона дисплея, ультрафиолетовой составляющей излучения и/или инфракрасной составляющей излучения, и отражения остальных длин волн излучения; фильтр выполнен с возможностью поглощения ультрафиолетовой составляющей и инфракрасной составляющей излучения и пропускания остальных длин волн излучения; первое зеркало выполнено с возможностью отражения излучения, прошедшего все упомянутые поляризационный фильтр, селективный дихроичный фильтр и фильтр; второе зеркало, выполненное с возможностью направления излучения от первого зеркала к дисплею. Причем систем дополнительно содержит источник излучения, расположенный за дисплеем. Причем фильтр может быть расположен до поляризационного фильтра или после селективного дихроичного фильтра. Поляризационный фильтр может представлять собой одно из следующего: линейного s-поляризатора с четвертьволновой пластинкой, линейного р-поляризатора с четвертьволновой пластинкой, циркулярного поляризатора с левой поляризацией, циркулярного поляризатора с правой поляризацией, линейного s-поляризатора, линейного p-поляризатора.In another embodiment of the present invention, a system for projection of an image onto a screen with the effect of eliminating the influence of solar radiation on the display comprises a screen; polarizing filter; selective dichroic filter; filter; the first mirror; second mirror; display; moreover, a polarizing filter, a selective dichroic filter, a filter, a first mirror, a second mirror are located between the screen and the display; the polarizing filter is configured to polarize solar radiation that has passed through the screen; a selective dichroic filter is located behind the polarization filter and is configured to transmit the radiation of the operating range of the display, the ultraviolet component of the radiation and / or the infrared component of the radiation, and reflect the remaining wavelengths of the radiation; the filter is configured to absorb the ultraviolet component and the infrared component of the radiation and transmit the rest of the radiation wavelengths; the first mirror is configured to reflect radiation that has passed through all of the above-mentioned polarizing filter, selective dichroic filter and filter; a second mirror configured to direct radiation from the first mirror to the display. Moreover, the system additionally contains a radiation source located behind the display. Moreover, the filter can be located before the polarizing filter or after the selective dichroic filter. The polarizing filter can be one of the following: linear s-polarizer with quarter-wave plate, linear p-polarizer with quarter-wave plate, circular polarizer with left polarization, circular polarizer with right polarization, linear s-polarizer, linear p-polarizer.

В следующем варианте воплощения предлагаемого изобретения система проекции изображения на экран с эффектом устранения влияния солнечного излучения на дисплей, содержит экран; первое зеркало; второе зеркало; поляризационный фильтр; селективный дихроичный фильтр; дисплей; причем первое зеркало, второе зеркало, поляризационный фильтр, селективный дихроичный фильтр расположены между экраном и дисплеем; первое зеркало выполнено с возможностью направления солнечного излучения, прошедшего через экран на второе зеркало; второе зеркало выполнено с возможностью пропускания или поглощения ультрафиолетовой составляющей солнечного излучения и/или инфракрасной составляющей солнечного излучения и направления излучения с остальными длинами волн на поляризационный фильтр; поляризационный фильтр выполнен с возможностью поляризации излучения; селективный дихроичный фильтр расположен за поляризационным фильтром и выполнен с возможностью пропускания излучения рабочего диапазона дисплея, направления пропущенного излучения к дисплею, и отражения излучения с остальными длинами волн. Причем система дополнительно содержит источник излучения, расположенный за дисплеем. Поляризационный фильтр может представлять собой одно из следующего: линейного s-поляризатора с четвертьволновой пластинкой, линейного р-поляризатора с четвертьволновой пластинкой, циркулярного поляризатора с левой поляризацией, циркулярного поляризатора с правой поляризацией, линейного s-поляризатора, линейного p-поляризатора.In another embodiment of the present invention, a system for projection of an image onto a screen with the effect of eliminating the influence of solar radiation on the display comprises a screen; the first mirror; second mirror; polarizing filter; selective dichroic filter; display; moreover, the first mirror, the second mirror, a polarizing filter, a selective dichroic filter are located between the screen and the display; the first mirror is configured to direct solar radiation passed through the screen to the second mirror; the second mirror is configured to transmit or absorb the ultraviolet component of the solar radiation and / or the infrared component of the solar radiation and direct the radiation with the remaining wavelengths to the polarizing filter; a polarizing filter is configured to polarize radiation; a selective dichroic filter is located behind the polarization filter and is configured to transmit radiation of the operating range of the display, direct the transmitted radiation to the display, and reflect radiation with the remaining wavelengths. Moreover, the system additionally contains a radiation source located behind the display. The polarizing filter can be one of the following: linear s-polarizer with quarter-wave plate, linear p-polarizer with quarter-wave plate, circular polarizer with left polarization, circular polarizer with right polarization, linear s-polarizer, linear p-polarizer.

В следующем варианте воплощения предлагаемого изобретения система проекции изображения на экран с эффектом устранения влияния солнечного излучения на дисплей, содержит экран; поляризационный фильтр; первое зеркало; второе зеркало; дисплей; причем поляризационный фильтр, первое зеркало, второе зеркало, расположены между экраном и дисплеем; поляризационный фильтр выполнен с возможностью поляризации солнечного излучения; первое зеркало выполнено с возможностью отражения излучения рабочего диапазона дисплея, ультрафиолетовой составляющей солнечного излучения и/или инфракрасной составляющей солнечного излучения, прошедшего поляризационный фильтр, и поглощения всех остальных длин волн солнечного излучения, и направления отраженного излучения на второе зеркало; второе зеркало выполнено с возможностью пропускания или поглощения ультрафиолетовой составляющей солнечного излучения и инфракрасной составляющей солнечного излучения, отражения всех остальных длин волн солнечного излучения, и направления отраженного излучения к дисплею. Причем первое зеркало выполнено в виде селективного дихроичного зеркала. Систем может дополнительно содержать источник излучения, расположенный за дисплеем. Причем поляризационный фильтр может представлять собой одно из следующего: линейного s-поляризатора с четвертьволновой пластинкой, линейного р-поляризатора с четвертьволновой пластинкой, циркулярного поляризатора с левой поляризацией, циркулярного поляризатора с правой поляризацией, линейного s-поляризатора, линейного p-поляризатора.In another embodiment of the present invention, a system for projection of an image onto a screen with the effect of eliminating the influence of solar radiation on the display comprises a screen; polarizing filter; the first mirror; second mirror; display; moreover, the polarizing filter, the first mirror, the second mirror are located between the screen and the display; a polarizing filter is configured to polarize solar radiation; the first mirror is configured to reflect the radiation of the operating range of the display, the ultraviolet component of the solar radiation and / or the infrared component of the solar radiation that has passed the polarizing filter, and absorb all other wavelengths of the solar radiation, and direct the reflected radiation to the second mirror; the second mirror is configured to transmit or absorb the ultraviolet component of solar radiation and the infrared component of solar radiation, reflect all other wavelengths of solar radiation, and direct the reflected radiation towards the display. Moreover, the first mirror is made in the form of a selective dichroic mirror. The system may additionally contain a radiation source located behind the display. Moreover, the polarizing filter can be one of the following: a linear s-polarizer with a quarter-wave plate, a linear p-polarizer with a quarter-wave plate, a circular polarizer with left polarization, a circular polarizer with right polarization, a linear s-polarizer, a linear p-polarizer.

В еще одном варианте воплощения предлагаемого изобретения система проекции изображения на экран, с эффектом устранения влияния солнечного излучения на дисплей, содержит экран; поляризационный фильтр; первое зеркало; второе зеркало; дисплей; причем поляризационный фильтр, первое зеркало, второе зеркало, расположены между экраном и дисплеем; поляризационный фильтр выполнен с возможностью поляризации солнечного излучения; первое зеркало выполнено с возможностью пропускания или поглощения ультрафиолетовой составляющей солнечного излучения и/или инфракрасной составляющей солнечного излучения, прошедшего поляризационный фильтр, отражения всех остальных длин волн солнечного излучения, и направления отраженного излучения ко второму зеркалу; второе зеркало выполнено с возможностью отражения излучения рабочего диапазона дисплея, и поглощения всех остальных длин волн солнечного излучения, и направления отраженного излучения к дисплею. Причем второе зеркало может быть выполнено в виде селективного дихроичного зеркала. Система может дополнительно содержать источник излучения, расположенный за дисплеем. Причем поляризационный фильтр может представлять собой одно из следующего: линейного s-поляризатора с четвертьволновой пластинкой, линейного р-поляризатора с четвертьволновой пластинкой, циркулярного поляризатора с левой поляризацией, циркулярного поляризатора с правой поляризацией, линейного s-поляризатора, линейного p-поляризатора.In yet another embodiment of the present invention, a system for projection of an image onto a screen, with the effect of eliminating the influence of solar radiation on the display, comprises a screen; polarizing filter; the first mirror; second mirror; display; moreover, the polarizing filter, the first mirror, the second mirror are located between the screen and the display; a polarizing filter is configured to polarize solar radiation; the first mirror is configured to transmit or absorb the ultraviolet component of the solar radiation and / or the infrared component of the solar radiation that has passed the polarizing filter, reflect all other wavelengths of the solar radiation, and direct the reflected radiation to the second mirror; the second mirror is configured to reflect radiation of the operating range of the display, and absorb all other wavelengths of solar radiation, and direct the reflected radiation to the display. Moreover, the second mirror can be made in the form of a selective dichroic mirror. The system may further comprise a radiation source located behind the display. Moreover, the polarizing filter can be one of the following: a linear s-polarizer with a quarter-wave plate, a linear p-polarizer with a quarter-wave plate, a circular polarizer with left polarization, a circular polarizer with right polarization, a linear s-polarizer, a linear p-polarizer.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

Вышеописанные и другие признаки и преимущества настоящего изобретения поясняются в последующем описании, иллюстрируемом чертежами, на которых представлено следующее: The above and other features and advantages of the present invention will be illustrated in the following description, illustrated by the drawings, in which the following is presented:

Фиг. 1 иллюстрирует оптическую схему системы устранения солнечной засветки дисплея в системе проекции изображения на экран.FIG. 1 illustrates an optical diagram of a display solar control system in an image projection system.

Фиг. 2 иллюстрирует вариант воплощения изобретения, в котором поляризационный фильтр представляет собой линейный s-поляризатор 4a в сочетании с четвертьволновой пластинкой.FIG. 2 illustrates an embodiment of the invention in which the polarizing filter is a linear s-polarizer 4a in combination with a quarter-wave plate.

Фиг.3 иллюстрирует вариант воплощения изобретения, содержащий фильтр, поглощающий ультрафиолетовую составляющую и инфракрасную составляющую.Fig. 3 illustrates an embodiment of the invention comprising an ultraviolet and infrared absorbing filter.

Фиг.4 иллюстрирует вариант воплощения изобретения, в котором поляризационный фильтр и селективный дихроичный фильтр расположены непосредственно после дисплея.4 illustrates an embodiment of the invention in which a polarizing filter and a selective dichroic filter are located immediately after the display.

Фиг. 5 иллюстрирует вариант воплощения изобретения, в котором первое зеркало выполнено в виде селективного дихроичного зеркала.FIG. 5 illustrates an embodiment of the invention in which the first mirror is a selective dichroic mirror.

Фиг. 6 иллюстрирует вариант воплощения изобретения, в котором второе зеркало выполнено в виде селективного дихроичного зеркала.FIG. 6 illustrates an embodiment of the invention in which the second mirror is a selective dichroic mirror.

Фиг. 7 иллюстрирует схематичный спектр пропускания селективного дихроичного фильтра.FIG. 7 illustrates a schematic transmission spectrum of a selective dichroic filter.

Фиг. 8a иллюстрирует график плотности солнечной засветки дисплея без применения предлагаемой системы.FIG. 8a illustrates a solar irradiance plot of a display without the proposed system.

Фиг. 8b иллюстрирует график плотности солнечной засветки дисплея в случае применения системы проекции изображения на экран, содержащей только линейный s-поляризатор и четвертьволновую пластинку.FIG. 8b illustrates a solar irradiance plot of a display in the case of an image projection system comprising only a linear s polarizer and a quarter wave plate.

Фиг. 8с иллюстрирует график плотности солнечной засветки дисплея в случае применения системы проекции изображения на экран, содержащей только линейный s-поляризатор, четвертьволновую пластинку и селективный дихроичный фильтр.FIG. 8c illustrates a graph of the sun exposure density of a display in the case of an image projection system comprising only a linear s polarizer, a quarter wave plate and a selective dichroic filter.

Фиг. 8d иллюстрирует график плотности солнечной засветки дисплея в случае применения предлагаемой системы проекции изображения на экран с эффектом устранения влияния солнечного излучения, содержащей линейный s-поляризатор, четвертьволновую пластинку, дихроичный фильтр и фильтр, устраняющий ультрафиолетовую и инфракрасную составляющие излучения.FIG. 8d illustrates a graph of the solar illumination density of a display in the case of the proposed system for projection of an image on a screen with the effect of eliminating the influence of solar radiation, containing a linear s-polarizer, a quarter-wave plate, a dichroic filter and a filter that eliminates ultraviolet and infrared radiation components.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Настоящее изобретение решает проблему устранения перегрева дисплея, в устройстве проекции изображения на экран, а также проблему искажения изображения от дисплея, вызванного засветкой дисплея излучением, попавшим из окружающей среды. В качестве экрана может использоваться любая прозрачная или полупрозрачная поверхность.The present invention solves the problem of eliminating overheating of a display in a device for projection of an image onto a screen, as well as the problem of image distortion from a display caused by illumination of the display by radiation from the environment. Any transparent or semi-transparent surface can be used as a screen.

Принципиальная схема устройства проекции изображения на экран состоит из осветительной оптики, дисплея, проекционной оптики, экрана. С помощью проекционной оптики и экрана изображение дисплея перенаправляется в глаза наблюдателя.The schematic diagram of the device for projection of the image onto the screen consists of lighting optics, display, projection optics, screen. With the help of projection optics and a screen, the display image is redirected into the eyes of the observer.

Солнечное излучение, то есть излучение от внешней среды, попадает через экран и проходит тот же оптический путь, что и излучение от дисплея, только в обратную сторону, фокусируется на дисплее, что вызывает перегрев дисплея, что может приводить к поломке устройства и повышается вероятность возникновения воспламенения. Для устранения перегрева дисплея необходимо устранить солнечную засветку дисплея.Solar radiation, that is, radiation from the external environment, enters the screen and travels the same optical path as radiation from the display, only in the opposite direction, focuses on the display, which causes the display to overheat, which can lead to device breakdown and increase the likelihood of ignition. To eliminate overheating of the display, it is necessary to eliminate the sun exposure of the display.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является необходимость снижения теплового перегрева дисплея устройства проекции виртуального изображения на прозрачный экран путем минимизации нагрузки солнечного излучения на дисплей.The technical problem to be solved by the present invention is the need to reduce the thermal overheating of the display of the device for projection of a virtual image on a transparent screen by minimizing the load of solar radiation on the display.

Для решения поставленной задачи необходимо:To solve the problem, you must:

- устранение части неполяризованного солнечного излучения;- elimination of a part of unpolarized solar radiation;

- частичное устранение видимого спектра солнечного излучения;- partial elimination of the visible spectrum of solar radiation;

- устранение инфракрасного и ультрафиолетового спектра солнечного излучения.- elimination of the infrared and ultraviolet spectrum of solar radiation.

На фигуре 1 показана предлагаемая система проекции изображения на прозрачный экран с эффектом устранения влияния солнечного излучения. Figure 1 shows the proposed system for projection of an image on a transparent screen with the effect of eliminating the influence of solar radiation.

Система (устройство) проекции изображения на экран состоит из дисплея 1, системы 2 зеркал и экрана 3. В общем случае излучение от дисплея 1 (показано сплошной стрелкой) отражаясь от системы 2 зеркал проецируется на экран 3. Пользователь видит изображение, спроецированное от дисплея 1 на экран 3.The system (device) of projection of the image onto the screen consists of display 1, a system of 2 mirrors and a screen 3. In general, radiation from display 1 (shown by a solid arrow) reflected from a system of 2 mirrors is projected onto a screen 3. The user sees an image projected from display 1 to screen 3.

Устранение влияния солнечного излучения происходит за счет системы оптических элементов, представляющих собой поляризационный фильтр 4, селективный дихроичный фильтр 5 и покрытие 6, нанесенное на одно из зеркал, устраняющее инфракрасную и ультрафиолетовую составляющие солнечного излучения. The elimination of the influence of solar radiation occurs due to a system of optical elements, which are a polarizing filter 4, a selective dichroic filter 5 and a coating 6 applied to one of the mirrors, which eliminates the infrared and ultraviolet components of solar radiation.

Селективный дихроичный фильтр 5 пропускает только длины волн рабочего излучения, на котором работает дисплей 1, а также ультрафиолетовую составляющую солнечного излучения и инфракрасную составляющую солнечного излучения. Покрытие 6, нанесенное на одно из зеркал, пропускает или поглощает ультрафиолетовое излучение и инфракрасное излучение и отражает оставшуюся часть солнечного излучения.The selective dichroic filter 5 transmits only the wavelengths of the operating radiation on which the display 1 operates, as well as the ultraviolet component of solar radiation and the infrared component of solar radiation. A coating 6 applied to one of the mirrors transmits or absorbs ultraviolet radiation and infrared radiation and reflects the rest of the solar radiation.

В этом случае система проекции изображения на экран с эффектом устранения влияния солнечного излучения содержит следующие элементы, расположенные по ходу солнечного излучения:In this case, the system for projection of an image onto a screen with the effect of eliminating the influence of solar radiation contains the following elements located in the direction of solar radiation:

экран 3;screen 3;

поляризационный фильтр 4, выполненный с возможностью поляризации солнечного излучения;a polarizing filter 4 configured to polarize solar radiation;

селективный дихроичный фильтр 5, выполненный с возможностью пропускания излучения рабочего диапазона дисплея 1, ультрафиолетовой составляющей солнечного излучения и инфракрасной составляющей солнечного излучения, и отражения всех остальных длин волн солнечного излучения; a selective dichroic filter 5 configured to transmit radiation of the operating range of the display 1, the ultraviolet component of solar radiation and the infrared component of solar radiation, and reflecting all other wavelengths of solar radiation;

первое зеркало a, выполненное с возможностью отражения любого излучения;a first mirror a configured to reflect any radiation;

второе зеркало b, выполненное с возможностью пропускания или поглощения ультрафиолетовой составляющей солнечного излучения и инфракрасной составляющей солнечного излучения и отражения остальной составляющей солнечного излучения;a second mirror b configured to transmit or absorb an ultraviolet solar component and an infrared solar component and reflect the rest of the solar radiation component;

дисплей 1.display 1.

В случае, если дисплей 1 является прозрачным, то он может иметь отдельную осветительную часть 8. If the display 1 is transparent, then it can have a separate lighting part 8.

Излучение от солнца (ход лучей солнечного излучения показан пунктирной линией, ход лучей от дисплея показан сплошной линией), проходит через экран 3, попадает на поляризационный фильтр 4, на котором поляризуется. Поляризатор пропускает только линейно-поляризованную часть солнечного излучения, тем самым устраняя до 50% солнечной засветки. Поляризованное излучение попадает на селективный дихроичный фильтр 5, который частично устраняет видимый спектр солнечного излучения, при этом селективный дихроичный фильтр 5 пропускает излучение рабочего диапазона дисплея 1, ультрафиолетовую составляющую солнечного излучения и инфракрасную составляющую солнечного излучения и отражает остальное видимое излучение. Далее оставшееся солнечное излучение попадает на первое зеркало a, и отразившись от него попадает на второе зеркало b, на которое нанесено покрытие 6, поглощающее или пропускающее ультрафиолетовую составляющую и инфракрасную составляющую солнечного излучения, и отражающее оставшуюся часть солнечного излучения. Оставшееся солнечное излучение попадает на дисплей 1. Причем обработанное таким образом солнечное излучение обладает очень маленькой интенсивностью и мощностью и не может нагреть дисплей 1. Кроме того, обработанное солнечное излучение не может вносить помехи в работу дисплея 1 и искажать изображение, проходящее от дисплея 1 на экран 3. Radiation from the sun (the path of rays of solar radiation is shown by a dotted line, the path of rays from the display is shown by a solid line), passes through the screen 3, falls on the polarizing filter 4, on which it is polarized. The polarizer transmits only the linearly polarized part of the solar radiation, thereby eliminating up to 50% of solar exposure. The polarized radiation hits the selective dichroic filter 5, which partially eliminates the visible spectrum of solar radiation, while the selective dichroic filter 5 transmits radiation from the operating range of the display 1, the ultraviolet component of solar radiation and the infrared component of solar radiation and reflects the rest of the visible radiation. Further, the remaining solar radiation hits the first mirror a, and is reflected from it and hits the second mirror b, on which a coating 6 is applied that absorbs or transmits the ultraviolet component and the infrared component of solar radiation and reflects the remaining part of the solar radiation. The remaining solar radiation falls on the display 1. Moreover, the solar radiation processed in this way has a very low intensity and power and cannot heat the display 1. In addition, the processed solar radiation cannot interfere with the operation of the display 1 and distort the image passing from the display 1 to screen 3.

Как показано на фиг. 2 поляризационный фильтр 4 может представлять собой линейный s-поляризатор 4а в сочетании с четвертьволновой пластинкой 4b. S-поляризатор 4а пропускает только s-поляризованное излучение, поглощая оставшуюся часть излучения. Линейный s-поляризованный свет проходит через четвертьволновую пластинку 4b без ослабления, но его поляризация преобразуется в круговую поляризацию. Узкие спектральные линии видимого спектра частично пропускаются селективным дихроичным фильтром 5, остальная часть излучения отражается и не проходит дальше, а возвращается на четвертьволновую пластинку 4b, где возвращается к линейной поляризации, но поворачивается на 90 °, достигает s-поляризатора 4а и поглощается им. Линейный s-поляризатор 4а и четвертьволновая пластинка 4b сделаны из кристаллических материалов (например, кварца) и должны быть расположены в устройстве проекции в соответствии с ориентацией их осей и оси поляризации дисплея 1.As shown in FIG. 2, the polarizing filter 4 can be a linear s-polarizer 4a in combination with a quarter-wave plate 4b. S-polarizer 4a transmits only s-polarized radiation, absorbing the rest of the radiation. Linear s-polarized light passes through the quarter-wave plate 4b without attenuation, but its polarization is converted to circular polarization. The narrow spectral lines of the visible spectrum are partially transmitted by the selective dichroic filter 5, the rest of the radiation is reflected and does not pass further, but returns to the quarter-wave plate 4b, where it returns to linear polarization, but turns 90 °, reaches the s-polarizer 4a and is absorbed by it. Linear s-polarizer 4a and quarter-wave plate 4b are made of crystalline materials (for example, quartz) and must be located in the projection device in accordance with the orientation of their axes and the polarization axis of the display 1.

Четвертьволновая пластинка 4b также используется для преобразования эллиптически поляризованного (или неполяризованного) излучения из дисплея в линейный s-поляризованный свет. Необходимо отметить, что вместо s-поляризатора можно использовать p-поляризатор, но лучше использовать именно s-поляризатор, поскольку линейная s-поляризация предпочтительна для более высокого френелевского отражения полезного излучения от поверхности экрана 3 для проецирования изображения. В случае, когда дисплей излучает эллиптически-поляризованный свет, его нужно преобразовать в s-поляризованный, чтобы достичь максимального отражения от лобового стекла, поскольку коэффициент отражения s-поляризации гораздо выше, чем коэффициент отражения p-поляризации, это происходит всегда из-за разного коэффициента отражения и пропускания для света с разной поляризацией, что следует из формул Френеля. The quarter-wave plate 4b is also used to convert elliptically polarized (or unpolarized) radiation from the display to linear s-polarized light. It should be noted that instead of an s-polarizer, you can use a p-polarizer, but it is better to use an s-polarizer, since linear s-polarization is preferable for a higher Fresnel reflection of the useful radiation from the surface of the screen 3 for projecting an image. In the case where the display emits elliptically polarized light, it must be converted to s-polarized in order to achieve maximum reflection from the windshield, since the reflectance of the s-polarization is much higher than the reflectance of the p-polarization, this is always due to different reflection coefficient and transmission for light with different polarization, which follows from the Fresnel formulas.

Селективный дихроичный фильтр 5 состоит из многочисленных слоев, толщина которых рассчитывается по спектральным линиям λn пропускания. Фильтр 5 представляет собой стеклянную подложку, на которую нанесены слои из диэлектрических материалов, толщину и количество слоев можно рассчитать таким образом, чтобы отражались только некоторые длины волн, такие фильтры используются в лазерных резонаторах, в делителях пучка, в интерферометрах. Спектральные линии пропускания λn соответствуют рабочим длинам волн λn и длинам волн ИК (инфракрасного) и УФ (ультрафиолетового) диапазонов дисплея.The selective dichroic filter 5 consists of multiple layers, the thickness of which is calculated from the spectral transmission lines λn. Filter 5 is a glass substrate on which layers of dielectric materials are applied, the thickness and number of layers can be calculated so that only certain wavelengths are reflected, such filters are used in laser resonators, in beam splitters, in interferometers. The spectral transmission lines λn correspond to the operating wavelengths λn and the wavelengths of the IR (infrared) and UV (ultraviolet) ranges of the display.

Покрытие, нанесенное на зеркало, пропускающее ИК и УФ диапазоны излучения, представляет собой многочисленные слои, толщина которых рассчитывается в соответствии с пропусканием спектральных диапазонов. Действие диэлектрического зеркала основано на интерференции световых лучей, отраженных от границ между слоями диэлектрического покрытия. Толщины слоев определяют положение максимума кривой пропускания. От числа слоев зависит ширина зоны пропускания фильтра и степень подавления ненужной части спектра. Обработанное таким образом солнечное излучение преобразуется в излучение с селективными длинами волн, которые являются рабочими длинами волн для дисплея.The coating applied to the mirror, which transmits IR and UV radiation ranges, consists of multiple layers, the thickness of which is calculated in accordance with the transmission of the spectral ranges. The action of a dielectric mirror is based on the interference of light rays reflected from the boundaries between the layers of the dielectric coating. The thicknesses of the layers determine the position of the maximum of the transmission curve. The number of layers determines the bandwidth of the filter and the degree of suppression of the unnecessary part of the spectrum. The solar radiation processed in this way is converted into radiation with selective wavelengths, which are the operating wavelengths for the display.

На фиг. 3 показана система проекции изображения на экран с эффектом устранения влияния солнечного излучения, содержащая следующие элементы:FIG. 3 shows a system for projection of an image onto a screen with the effect of eliminating the influence of solar radiation, containing the following elements:

экран 3; screen 3;

дисплей 1;display 1;

поляризационный фильтр 4;polarizing filter 4;

селективный дихроичный фильтр 5;selective dichroic filter 5;

УФ/ИК (ультрафиолетовый/инфракрасный) фильтр 9;UV / IR (ultraviolet / infrared) filter 9;

первое зеркало a;first mirror a;

второе зеркало b. second mirror b.

Поляризационный фильтр 4, селективный дихроичный фильтр 5, УФ/ИК фильтр 9, первое зеркало a, второе зеркало b расположены между экраном 3 и дисплеем 1. Polarizing filter 4, selective dichroic filter 5, UV / IR filter 9, first mirror a, second mirror b are located between screen 3 and display 1.

Солнечное излучение, показанное пунктирной стрелкой (ход лучей солнечного излучения показан пунктирной линией, ход лучей от дисплея показан сплошной линией), проходит через экран 3 и попадает на поляризационный фильтр 4. Поляризационный фильтр 4 пропускает только линейно-поляризованную часть солнечного излучения, устраняя 50% солнечной засветки. Далее излучение попадает на селективный дихроичный фильтр 5, частично устраняющий видимый спектр солнечного излучения. Селективный дихроичный фильтр 5 пропускает излучение рабочего диапазона дисплея 1, ультрафиолетовую составляющую солнечного излучения и инфракрасную составляющую солнечного излучения и отражает остальное видимое излучение. Далее излучение попадает на УФ/ИК фильтр 9, который выполнен с возможностью поглощения ультрафиолетовой составляющей и инфракрасной составляющей излучения и пропускания остальных длин волн излучения. УФ/ИК фильтр 9 может располагаться как до поляризационного фильтра 4, так и после селективного дихроичного фильтра 5. После фильтров оставшееся после фильтрации солнечное излучение попадает на первое зеркало a, которое направляет излучение на второе зеркало b. Второе зеркало b в свою очередь направляет оставшееся солнечное излучение на дисплей. Solar radiation, shown by the dashed arrow (the path of the rays of the sun is shown by the dotted line, the path of the rays from the display is shown by the solid line), passes through the screen 3 and hits the polarizing filter 4. The polarizing filter 4 passes only the linearly polarized part of the solar radiation, eliminating 50% sun exposure. Further, the radiation falls on a selective dichroic filter 5, which partially eliminates the visible spectrum of solar radiation. The selective dichroic filter 5 transmits radiation from the operating range of the display 1, the ultraviolet component of solar radiation and the infrared component of solar radiation and reflects the rest of the visible radiation. Further, the radiation falls on the UV / IR filter 9, which is configured to absorb the ultraviolet component and the infrared component of the radiation and transmit the remaining radiation wavelengths. UV / IR filter 9 can be located both before the polarizing filter 4 and after the selective dichroic filter 5. After the filters, the solar radiation remaining after filtration enters the first mirror a, which directs the radiation to the second mirror b. The second mirror b in turn directs the remaining solar radiation onto the display.

Также, как и в первом варианте воплощения за дисплеем может располагаться осветительная система, а также поляризационный фильтр 4 может представлять собой s-поляризатор в сочетании с четвертьволновой пластинкой.Also, as in the first embodiment, a lighting system can be located behind the display, and the polarizing filter 4 can be an s-polarizer in combination with a quarter-wave plate.

На фиг. 4 показан вариант воплощения, в котором поляризационный фильтр и селективный дихроичный фильтр расположены непосредственно рядом с дисплеем. FIG. 4 shows an embodiment in which a polarizing filter and a selective dichroic filter are located immediately adjacent to the display.

В таком варианте воплощения предлагаемого изобретения система проекции изображения на прозрачный экран, с эффектом устранения влияния солнечного излучения содержит следующие элементы:In such an embodiment of the present invention, the system for projection of an image onto a transparent screen with the effect of eliminating the influence of solar radiation comprises the following elements:

экран 3;screen 3;

дисплей 1;display 1;

первое зеркало a;first mirror a;

второе зеркало b;second mirror b;

поляризационный фильтр 4;polarizing filter 4;

селективный дихроичный фильтр 5; причемselective dichroic filter 5; moreover

первое зеркало a, второе зеркало b, поляризационный фильтр 4, селективный дихроичный фильтр 5 расположены между экраном 3 и дисплеем 1.the first mirror a, the second mirror b, the polarizing filter 4, the selective dichroic filter 5 are located between the screen 3 and the display 1.

В этом варианте воплощения первое зеркало a расположено таким образом, что на него попадает солнечное излучение (ход лучей солнечного излучения показан пунктирной линией, ход лучей от дисплея показан сплошной линией), прошедшее через экран 3. Солнечное излучение отражается от первого зеркала a и направляется на второе зеркало b. Второе зеркало b выполнено с возможностью пропускания (или поглощения) ультрафиолетовой составляющей солнечного излучения и инфракрасной составляющей солнечного излучения и направления (отражения) всех остальных длин волн излучения на поляризационный фильтр 4. Поляризационный фильтр 4, также как и в остальных вариантах воплощения изобретения пропускает только линейно-поляризованную часть солнечного излучения, тем самым устраняя до 50% солнечной засветки. Поляризованное излучение попадает на селективный дихроичный фильтр 5, который устраняет видимый спектр солнечного излучения и пропускает излучение рабочего диапазона дисплея 1. Отфильтрованное таким образом солнечное излучение попадает на дисплей. In this embodiment, the first mirror a is positioned so that it receives solar radiation (the path of the rays of the sun is shown by the dashed line, the path of the rays from the display is shown by the solid line), which has passed through the screen 3. The solar radiation is reflected from the first mirror a and is directed to second mirror b. The second mirror b is configured to transmit (or absorb) the ultraviolet component of solar radiation and the infrared component of solar radiation and direct (reflect) all other radiation wavelengths to the polarizing filter 4. The polarizing filter 4, as in other embodiments of the invention, only transmits linearly -polarized part of solar radiation, thereby eliminating up to 50% of solar exposure. The polarized radiation hits the selective dichroic filter 5, which eliminates the visible spectrum of solar radiation and transmits the radiation of the operating range of the display 1. The filtered solar radiation thus enters the display.

На фигуре 5 показан вариант воплощения изобретения, в котором вместо селективного дихроичного фильтра 5 используется селективное дихроичное зеркало, которое расположено на месте первого зеркала a. Селективное дихроичное зеркало в этом случае может быть выполнено в виде обычного зеркала с нанесенным на него селективным дихроичным покрытием. В этом варианте воплощения солнечное излучение проходит через экран 3, попадает на поляризационный фильтр 4, на котором поляризуется, причем, как и во всех вариантах воплощения, поляризатор пропускает только линейно-поляризованную часть солнечного излучения, тем самым устраняя до 50% солнечной засветки. Поляризованное излучение попадает на первое зеркало а, которое отражает только излучение рабочего диапазона дисплея 1, ультрафиолетовую составляющую солнечного излучения и инфракрасную составляющую солнечного излучения и поглощает остальное видимое излучение. Далее оставшееся солнечное излучение попадает на второе зеркало b, на которое нанесено покрытие 6, поглощающее или пропускающее ультрафиолетовую составляющую и инфракрасную составляющую солнечного излучения, и отражающее оставшуюся часть излучения. Оставшееся излучение попадает на дисплей 1. Причем, также, как и во всех вариантах воплощения, обработанное таким образом солнечное излучение обладает очень маленькой интенсивностью и мощностью и не может нагреть дисплей 1.Figure 5 shows an embodiment of the invention in which instead of the selective dichroic filter 5, a selective dichroic mirror is used, which is located in place of the first mirror a. In this case, the selective dichroic mirror can be made in the form of a conventional mirror with a selective dichroic coating applied to it. In this embodiment, solar radiation passes through the screen 3, hits the polarizing filter 4, on which it is polarized, and, as in all embodiments, the polarizer transmits only the linearly polarized part of the solar radiation, thereby eliminating up to 50% of the sun exposure. The polarized radiation falls on the first mirror a, which reflects only the radiation of the operating range of the display 1, the ultraviolet component of solar radiation and the infrared component of solar radiation and absorbs the rest of the visible radiation. Further, the remaining solar radiation falls on the second mirror b, which is coated with a coating 6 that absorbs or transmits the ultraviolet component and the infrared component of solar radiation, and reflects the remaining part of the radiation. The remaining radiation falls on the display 1. Moreover, as in all embodiments, the solar radiation processed in this way has a very low intensity and power and cannot heat the display 1.

За дисплеем 1 может быть расположен источник света 8, который освещает дисплей 1.A light source 8 can be located behind the display 1, which illuminates the display 1.

На фигуре 6 показан вариант воплощения изобретения, в котором первое зеркало a выполнено с возможностью пропускания или поглощения ультрафиолетовой составляющей солнечного излучения и инфракрасной составляющей солнечного излучения и с возможностью отражения оставшейся части спектра. Второе зеркало b содержит покрытие, выполненное с возможностью отражения излучения рабочего диапазона дисплея, и поглощения всех остальных длин волн солнечного излучения, то есть второе зеркало b выполнено в виде селективного дихроичного зеркала. Figure 6 shows an embodiment of the invention in which the first mirror a is configured to transmit or absorb the ultraviolet component of solar radiation and the infrared component of solar radiation and to reflect the rest of the spectrum. The second mirror b contains a coating designed to reflect the radiation of the working range of the display and absorb all other wavelengths of solar radiation, that is, the second mirror b is made in the form of a selective dichroic mirror.

В этом варианте воплощения солнечное излучение проходит через экран 3, попадает на поляризационный фильтр 4, на котором поляризуется, причем, как и во всех вариантах воплощения, поляризатор пропускает только линейно-поляризованную часть солнечного излучения, тем самым устраняя до 50% солнечной засветки. Поляризованное излучение попадает на первое зеркало а, на которое нанесено покрытие 6, поглощающее или пропускающее ультрафиолетовую составляющую и инфракрасную составляющую солнечного излучения, и отражающее оставшуюся часть излучения. Оставшееся излучение попадает на зеркало b, которое отражает только излучение рабочего диапазона дисплея 1 и поглощает остальное видимое излучение. Далее оставшееся солнечное излучение попадает на дисплей 1. In this embodiment, solar radiation passes through the screen 3, hits the polarizing filter 4, on which it is polarized, and, as in all embodiments, the polarizer transmits only the linearly polarized part of the solar radiation, thereby eliminating up to 50% of the sun exposure. The polarized radiation hits the first mirror a, which is coated with a coating 6 that absorbs or transmits the ultraviolet component and the infrared component of solar radiation, and reflects the rest of the radiation. The remaining radiation hits the mirror b, which reflects only the radiation of the operating range of the display 1 and absorbs the rest of the visible radiation. Further, the remaining solar radiation falls on display 1.

За дисплеем 1 может быть расположен источник 8 света, который освещает дисплей 1.A light source 8 can be located behind the display 1, which illuminates the display 1.

Изначально солнечное излучение, падающее на экран 3, является неполяризованным, то есть оно состоит из всех возможных состояний поляризации. Солнечное излучение, проходя через поляризационный фильтр 4 не изменяет свой спектральный состав, но изменяется амплитудная часть солнечного излучения, поскольку проходит только одна поляризация, которая разрешена для данного поляризационного фильтра. Как известно, неполяризованное излучение можно представить в виде двух ортогональных поляризаций, и амплитуда всего излучения делится поровну между этими двумя ортогональными поляризациями. Поэтому, поляризационный фильтр 4, устраняющий неполяризованное излучение, пропускает только 50% солнечного излучения. Поляризационный фильтр 4 может представлять собой комбинацию линейного s-поляризатора и четвертьволновой пластинки, комбинацию линейного р-поляризатора и четвертьволновой пластинки, циркулярный поляризатор с левой поляризацией или циркулярный поляризатор с правой поляризацией, линейный s- или p-поляризатор. Также можно использовать любую комбинацию поляризационных элементов, при этом оси поляризации элементов поляризационного фильтра должны соответствовать поляризации дисплея и отражательной способности экрана, то есть оси поляризации поляризатора и дисплея должны совпадать. Кроме того, поскольку степень отражения излучения от экрана 3 в глаза пользователя зависит от поляризации излучения, то при изготовлении предлагаемой системы требуется учесть согласованность поляризации излучения и вида используемого экрана.Initially, solar radiation falling on screen 3 is unpolarized, that is, it consists of all possible states of polarization. Solar radiation passing through the polarizing filter 4 does not change its spectral composition, but the amplitude part of the solar radiation changes, since only one polarization passes, which is allowed for a given polarizing filter. As is known, unpolarized radiation can be represented as two orthogonal polarizations, and the amplitude of all radiation is divided equally between these two orthogonal polarizations. Therefore, the polarizing filter 4, which eliminates unpolarized radiation, only transmits 50% of the solar radiation. The polarizing filter 4 can be a combination of a linear s-polarizer and a quarter-wave plate, a combination of a linear p-polarizer and a quarter-wave plate, a left-polarizing circular polarizer or a right-polarizing circular polarizer, a linear s or p polarizer. You can also use any combination of polarizing elements, while the polarization axes of the polarizing filter elements must match the polarization of the display and the reflectivity of the screen, that is, the polarization axes of the polarizer and the display must match. In addition, since the degree of reflection of radiation from the screen 3 into the user's eyes depends on the polarization of the radiation, then in the manufacture of the proposed system it is necessary to take into account the consistency of the polarization of the radiation and the type of screen used.

Селективный дихроичный фильтр 5 имеет спектр пропускания, схематично изображенный на фиг. 7. Селективный дихроичный фильтр пропускает только длины волн, соответствующие длинам волн, на которых работает дисплей, остальные длины волн селективный дихроичный фильтр отражает. Селективный дихроичный фильтр устраняет около 17,5% солнечного излучения, а именно исключает излучение видимой области спектра солнечного излучения и пропускает только излучение в рабочем диапазоне дисплея. На фиг. 7 показаны длины волн λ1, λ2, λ3 …, которые пропускает селективный дихроичный фильтр, и которые являются рабочими длинами волн используемого в системе дисплея, то есть являются спектральным диапазоном дисплея. The selective dichroic filter 5 has a transmission spectrum shown schematically in FIG. 7. The selective dichroic filter passes only the wavelengths corresponding to the wavelengths at which the display operates, the other wavelengths are reflected by the selective dichroic filter. A selective dichroic filter removes about 17.5% of solar radiation, namely, it excludes radiation from the visible region of the solar radiation spectrum and only transmits radiation in the operating range of the display. FIG. 7 shows the wavelengths λ1, λ2, λ3 ..., which the selective dichroic filter passes, and which are the operating wavelengths of the display used in the system, that is, the spectral range of the display.

При использовании поляризационного фильтра 4 и селективного дихроичного фильтра 5 улучшается баланс белого в виртуальном изображении, проектируемом дисплеем на прозрачный экран. При использовании дисплея с широким спектром излучения виртуальное изображение, получаемое на прозрачном экране, не будет иметь достаточную контрастность, поскольку цветное изображение формируется из трех составляющих спектра R, G, B, чем уже полосы каждого спектра, тем точнее происходит передача цвета у виртуального изображения. Для увеличения контрастности и улучшения баланса белого поляризационный фильтр и селективный дихроичный фильтр могут быть выполнены таким образом, чтобы пропускать только определенный необходимый рабочий диапазон длин волн дисплея. When using a polarizing filter 4 and a selective dichroic filter 5, the white balance in the virtual image projected by the display onto a transparent screen is improved. When using a display with a wide spectrum of radiation, the virtual image obtained on a transparent screen will not have sufficient contrast, since the color image is formed from three components of the spectrum R, G, B, the narrower the bands of each spectrum, the more accurate the color rendering of the virtual image is. To increase contrast and improve white balance, the polarizing filter and the selective dichroic filter can be designed to pass only a certain required operating wavelength range of the display.

Зеркало b или фильтр, выполнено с возможностью поглощения или пропускания ультрафиолетовой составляющей солнечного излучения и инфракрасной составляющей солнечного излучения, и устраняет около 28,5% солнечного излучения. Этот элемент может представлять собой подложку с многослойным тонкопленочным покрытием или фильтром, пропускающим, поглощающим или отражающим ультрафиолетовую (УФ) и инфракрасную (ИК) части спектра и отражающим или пропускающим видимую часть спектра. Также этот элемент можно выполнить поглощающим только ИК излучение, тогда засветка дисплея будет значительно выше, но изготовление такого фильтра (или зеркала) будет стоить гораздо дешевле, чем изготовление фильтра или зеркала с поглощением и ультрафиолетовой и инфракрасной составляющих солнечного излучения.The mirror b or filter is adapted to absorb or transmit the ultraviolet component of solar radiation and the infrared component of solar radiation, and eliminates about 28.5% of the solar radiation. This element can be a substrate with a multilayer thin-film coating or a filter that transmits, absorbs or reflects the ultraviolet (UV) and infrared (IR) parts of the spectrum and reflects or transmits the visible part of the spectrum. Also, this element can be made to absorb only IR radiation, then the illumination of the display will be much higher, but the manufacture of such a filter (or mirror) will be much cheaper than the manufacture of a filter or mirror with absorption of both ultraviolet and infrared components of solar radiation.

Зеркало a может быть полностью (или частично) отражающим зеркалом с асферической, или плоской, или произвольной формой поверхности. Вместо зеркала могут использоваться другие подходящие оптические элементы, а также линзовые системы.Mirror a can be a fully (or partially) reflective mirror with an aspherical, or flat, or arbitrary surface shape. Other suitable optical elements and lens systems can be used instead of a mirror.

Экран 3, на который проецируется изображение от дисплея может представлять собой автомобильное лобовое стекло, может быть полупрозрачным экраном, а также экраном или комбайнером, объединяющим реальное и виртуальное изображение, использующимся в шлемах виртуальной реальности, частично отражающим зеркалом, голографическим оптическим элементом.The screen 3, onto which the image from the display is projected, can be a car windshield, it can be a translucent screen, as well as a screen or combiner that combines real and virtual images, used in virtual reality helmets, a partially reflective mirror, a holographic optical element.

Дисплей 1 может излучать эллиптически-поляризованный или неполяризованный свет. Дисплей может быть:Display 1 can emit elliptically polarized or non-polarized light. The display can be:

- ЖК (жидкокристаллический) дисплеем;- LCD (liquid crystal) display;

- диффузором в сочетании с: дисплеем LCoS (жидкокристаллический на кремнии), DLP-дисплеем с цифровой обработкой света; дисплеем MEMS (микроэлектромеханические системы).- diffuser in combination with: LCoS display (liquid crystal on silicon), DLP display with digital light processing; display MEMS (microelectromechanical systems).

Источник излучения может бытьThe radiation source can be

- блоком подсветки с RGB (или белыми) светодиодами;- backlight unit with RGB (or white) LEDs;

- RGB (или белой) светодиодной системой освещения;- RGB (or white) LED lighting system;

- лазерной проекционной системой;- laser projection system;

- галогеновой лампой.- a halogen lamp.

Необходимо отметить, что характеристики всех элементов системы подбираются таким образом, чтобы согласовываться с характеристиками используемого дисплея.It should be noted that the characteristics of all elements of the system are selected in such a way as to match the characteristics of the display used.

На фиг. 8а показан график плотности солнечной засветки дисплея без применения предлагаемой системы. Мощность засветки дисплея без применения предлагаемой системы составляет 50 Вт, плотность засветки 21,2 кВт/м². FIG. 8a shows a graph of the sun exposure density of the display without using the proposed system. Illumination power of the display without using the proposed system is 50 W, illumination density 21.2 kW / m ² .

На всех графиках 8а-8d ось Х соответствует координате Х (мм) на дисплее, условно 0 - середина экрана по оси Х, ось Y соответствует плотности засветки (Вт/мм2).In all graphs 8a-8d, the X axis corresponds to the X coordinate (mm) on the display, conventionally 0 is the middle of the screen along the X axis, the Y axis corresponds to the illumination density (W / mm2).

На фиг. 8b показан график плотности солнечной засветки дисплея в случае применения системы проекции изображения на экран, содержащей только линейный s-поляризатор и четвертьволновую пластинку. Мощность засветки в этом случае становится гораздо ниже и составляет 24,4 Вт, плотность засветки 10,3 кВт/м². FIG. 8b is a plot of the solar irradiance of a display in the case of an image projection system with only a linear s-polarizer and a quarter-wave plate. The illumination power in this case becomes much lower and amounts to 24.4 W, the illumination density is 10.3 kW / m ² .

На фиг. 8с показан график плотности солнечной засветки дисплея в случае применения системы проекции изображения на экран, содержащей только линейный s-поляризатор, четвертьволновую пластинку и селективный дихроичный фильтр. Мощность засветки в этом случае становится еще ниже и составляет 15,7 Вт, плотность засветки 6,6 кВт/м². FIG. 8c shows a graph of the sun exposure density of a display in the case of a screen projection system containing only a linear s-polarizer, a quarter-wave plate and a selective dichroic filter. The illumination power in this case becomes even lower and amounts to 15.7 W, the illumination density is 6.6 kW / m ² .

На фиг. 8d показан график плотности солнечной засветки дисплея в случае применения предлагаемой системы проекции изображения на экран с эффектом устранения влияния солнечного излучения, содержащей линейный s-поляризатор, четвертьволновую пластинку, дихроичный фильтр и фильтр, устраняющий ультрафиолетовую и инфракрасную составляющие излучения. Мощность засветки в этом случае совсем мала и составляет 2,07 Вт, плотность засветки 0,9 кВт/м². FIG. 8d shows a graph of the density of solar illumination of a display in the case of using the proposed system of projection of an image on a screen with the effect of eliminating the influence of solar radiation, containing a linear s-polarizer, a quarter-wave plate, a dichroic filter and a filter that eliminates ultraviolet and infrared components of radiation. The illumination power in this case is very low and amounts to 2.07 W, the illumination density is 0.9 kW / m ² .

Предлагаемое изобретение можно использовать в проекционных дисплеях, навигационных системах, при создании 3D-эффектов, в уличных рекламных дисплеях.The proposed invention can be used in projection displays, navigation systems, when creating 3D effects, in outdoor advertising displays.

Предлагаемая система, в случае ее использования для приборной панели автомобиля, представляет собой корпус, который встраивается в приборную панель. В этом корпусе находятся все компоненты предлагаемой системы, корпус имеет окно для вывода излучения от дисплея на лобовое стекло. The proposed system, if used for a car dashboard, is a housing that is built into the dashboard. This housing contains all the components of the proposed system; the housing has a window for outputting radiation from the display to the windshield.

Хотя изобретение описано в связи с некоторыми иллюстративными вариантами осуществления, следует понимать, что сущность изобретения, не ограничивается этими конкретными вариантами осуществления. Напротив, предполагается, что сущность изобретения включает в себя все альтернативы, коррекции и эквиваленты, которые могут быть включены в сущность и объем формулы изобретения.While the invention has been described in connection with some illustrative embodiments, it should be understood that the spirit of the invention is not limited to these specific embodiments. On the contrary, the spirit of the invention is intended to include all alternatives, corrections, and equivalents that may be included within the spirit and scope of the claims.

Кроме того, изобретение сохраняет все эквиваленты заявляемого изобретения, даже если пункты формулы изобретения изменяются в процессе рассмотрения.In addition, the invention retains all equivalents of the claimed invention even if the claims are changed in the course of consideration.

Claims

1. A system for projection of an image onto a screen with the effect of eliminating the influence of solar radiation on the display, comprising:

screen;

polarizing filter;

selective dichroic filter;

the first mirror;

second mirror;

display; moreover

a polarizing filter, a selective dichroic filter, a first mirror, a second mirror are located between the screen and the display;

the polarizing filter is configured to polarize solar radiation that has passed through the screen;

a selective dichroic filter is located behind the polarization filter and is configured to transmit the radiation of the operating range of the display, the ultraviolet component of the radiation and / or the infrared component of the radiation and reflect all other radiation wavelengths;

the first mirror is configured to reflect radiation that has passed through the selective dichroic filter;

the second mirror is configured to transmit or absorb the ultraviolet component of the radiation and / or the infrared component of the radiation reflected from the first mirror, and direct the radiation with the remaining wavelengths to the display.

2. The system of claim 1, further comprising a radiation source located behind the display.

3. A system according to any one of claims 1, 2, in which the polarizing filter is one of the following: a linear s-polarizer with a quarter-wave plate, a linear p-polarizer with a quarter-wave plate, a circular polarizer with left polarization, a circular polarizer with a right polarization, linear s-polarizer, linear p-polarizer.

4. A system for projection of an image onto a screen with the effect of eliminating the influence of solar radiation on the display, comprising:

screen;

polarizing filter;

selective dichroic filter;

filter;

the first mirror;

second mirror;

display; moreover

a polarizing filter, a selective dichroic filter, a filter, a first mirror, a second mirror are located between the screen and the display;

a selective dichroic filter is located behind the polarization filter and is configured to transmit the radiation of the operating range of the display, the ultraviolet component of the radiation and / or the infrared component of the radiation and reflect the remaining wavelengths of the radiation;

the filter is configured to absorb the ultraviolet component and the infrared component of the radiation and transmit the rest of the radiation wavelengths;

the first mirror is configured to reflect radiation that has passed through all of the said polarizing filter, selective dichroic filter and filter;

the second mirror is configured to direct radiation from the first mirror to the display.

5. The system of claim 4, further comprising a radiation source located behind the display.

6. The system according to any one of claims 4, 5, in which the filter is located before the polarizing filter or after the selective dichroic filter.

7. The system of claim 6, wherein the polarizing filter is one of the following: a linear s-polarizer with a quarter-wave plate, a linear p-polarizer with a quarter-wave plate, a circular polarizer with left polarization, a circular polarizer with right polarization, a linear s-polarizer , linear p-polarizer.

8. A system for projection of an image onto a screen with the effect of eliminating the influence of solar radiation on the display, comprising:

screen;

the first mirror;

second mirror;

polarizing filter;

selective dichroic filter;

display; moreover

the first mirror, the second mirror, the polarizing filter, the selective dichroic filter are located between the screen and the display;

the first mirror is configured to direct solar radiation that has passed through the screen to the second mirror;

the second mirror is configured to transmit or absorb the ultraviolet component of the solar radiation and / or the infrared component of the solar radiation and direct the radiation with the remaining wavelengths to the polarizing filter;

a polarizing filter is configured to polarize radiation;

a selective dichroic filter is located behind the polarization filter and is configured to transmit radiation of the operating range of the display, direct the transmitted radiation to the display and reflect radiation with other wavelengths.

9. The system of claim 8, further comprising a radiation source located behind the display.

10. The system of claim 9, wherein the polarizing filter is one of the following: a linear s-polarizer with a quarter-wave plate, a linear p-polarizer with a quarter-wave plate, a circular polarizer with left polarization, a circular polarizer with right polarization, a linear s-polarizer , linear p-polarizer.

11. A system for projection of an image onto a screen with the effect of eliminating the influence of solar radiation on the display, comprising:

screen;

polarizing filter;

the first mirror;

second mirror;

display; moreover

a polarizing filter, a first mirror, a second mirror are located between the screen and the display;

a polarizing filter is configured to polarize solar radiation;

the first mirror is configured to reflect the radiation of the operating range of the display, the ultraviolet component of the solar radiation and / or the infrared component of the solar radiation that has passed the polarizing filter, and absorb all other wavelengths of the solar radiation, and direct the reflected radiation to the second mirror;

the second mirror is configured to transmit or absorb the ultraviolet component of solar radiation and the infrared component of solar radiation, reflect all other solar radiation wavelengths, and direct the reflected radiation to the display.

12. The system of claim 11, wherein the first mirror is a selective dichroic mirror.

13. A system according to any one of claims 11, 12, further comprising a radiation source located behind the display.

14. The system according to any one of claims 11, 12, in which the polarizing filter is one of the following: a linear s-polarizer with a quarter-wave plate, a linear p-polarizer with a quarter-wave plate, a circular polarizer with left polarization, a circular polarizer with a right polarization, linear s-polarizer, linear p-polarizer.

15. A system for projection of an image onto a screen with the effect of eliminating the influence of solar radiation on the display, comprising:

screen;

polarizing filter;

the first mirror;

second mirror;

display; moreover

a polarizing filter is configured to polarize solar radiation;

the first mirror is configured to transmit or absorb the ultraviolet component of solar radiation and / or the infrared component of solar radiation that has passed the polarizing filter, reflect all other wavelengths of solar radiation, and direct the reflected radiation to the second mirror;

the second mirror is configured to reflect radiation of the operating range of the display, and absorb all other wavelengths of solar radiation, and direct the reflected radiation to the display.

16. The system of claim 15, wherein the second mirror is a selective dichroic mirror.

17. System according to any one of paragraphs. 15, 16, further comprising a radiation source located behind the display.

18. The system according to any one of claims 15, 16, in which the polarizing filter is one of the following: a linear s-polarizer with a quarter-wave plate, a linear p-polarizer with a quarter-wave plate, a circular polarizer with left polarization, a circular polarizer with a right polarization, linear s-polarizer, linear p-polarizer.