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一种正投式虚像显示方法以及显示系统
??:未知 ??:admin ??:2019-09-05 ??:
 

  该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于中国人民解放军95995部队,未经中国人民解放军95995部队许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】

  在上述的显示方法中,球面反射镜所用的反射介质可以采用现有的聚酯薄膜或者镀有金属膜的硅玻璃板。聚酯薄膜球面反射镜的加工工艺为:将聚酯薄膜张贴在的镜座边框上,再通过真空吸附的方法使其张紧到光学系统所需要的形状;通过预埋螺栓和边条,保证聚酯薄膜成型后各形状参数指标均在容差范围以内,没有肉眼可见的疵点、缺陷和阶跃点。镜座上留有抽气接口和传感器安装接口,安装在镜座外的控制系统通过传感器随时监控镜座空腔内空气负压,驱动真空泵工作维持空气负压力,保证反射膜的工作面形。上述的镜座可以采用重量轻、强度高的材料加工,以满足飞行仿真模拟器工作需求。例如可以采用纤维增强环氧树脂基复合材料并填充蜂窝的形式,按照由外到内2层碳纤维布、1层短切毡(即玻璃纤维原丝短切毡)、厚度为15mm的铝制或者塑料蜂窝以及2层玻璃纤维布的顺序通过模具袋压法成型,但是由于聚酯薄膜受成膜工艺的影响,聚酯薄膜的尺寸仅限于特定的尺寸,不能满足较大显示视场的要求。镀有金属膜的硅玻璃球面反射镜的加工工艺为:首先将一定厚度(如10mm)的硅玻璃板材高温软化,利用模具热弯成型,然后用纤维增强环氧树脂基复合材料将成型的硅玻璃板材与铸铝基座进行粘接,用磨镜机对硅玻璃板的内凹表面进行研磨使其表面粗糙度达到要求,再在处理后的硅玻璃板内表面镀金属膜。由于硅玻璃板可以通过拼接的方法来扩展尺寸,因此采用硅玻璃板作为球面反射镜的反射介质能够满足较大显示视场的要求,但是硅玻璃板的重量较重。由于上述的反射介质都存在一些不足,因此可以采用镀有金属膜的有机玻璃板作为球面反射镜的反射介质。有机玻璃球面反射镜的加工工艺为:首先将一侧表面镀有金属膜的有机玻璃板放置在模具表面,将有机玻璃板与模具加热至90~120℃后,向有机玻璃板施加压力使有机玻璃板贴合在模具表面;再经冷却、脱除模具后得到有机玻璃球面镜片;再通过真空吸附的方法使所得有机玻璃球面镜片贴合在镜座表面。采用表面镀有金属膜的有机玻璃板作为球面反射镜的反射介质不仅能够满足较大显示视场的要求,而且强度高、重量轻。

  在上述的显示方法中,由于投影距离较短,因此可以采用短焦或者超短焦投影器,减少虚像显示系统占用的空间。

  在上述的显示方法中,正投影的方式在屏幕上成像融合带区域面积较大,单通道图形四周畸变较大,需要进行图像的融合、校正。融合、校正的方法本发明实施例不作特殊限定,可以根据所用投影器的型号来确定融合校正的方法。例如可以采用以下的方法:首先利用激光经纬仪现场采集每个通道数据点,每个通道采集16个点,经过数据转换、程序计算可以生成几何校正网格文件;将生成的几何校正网格文件导入调试软件;由于受到镜面尺寸限制,现场采集的数据点有一些会超出屏幕,在正投虚像系统的图像边缘,尤其是水平方向的图像边缘,由于畸变非常大,一般失去对其进行几何校正的意义,对于这类打出屏幕的点采取“不动”原则,即对于那些点不做几何校正,对这些点进行“失效”处理。

  在上述的显示方法中,对于投影器发出的光直接投射到正投影屏成像介质上这种情况,投影器、球面反射镜以及正投影屏之间具体的位置关系本发明实施例不作特殊要求。可以结合人眼的位置(即图2中眼点的位置),调整投影器、球面反射镜以及正投影屏之间的距离来调整显示系统垂直视角和水平视角,使最终在球面反射镜上所成的像符合模拟飞行训练的要求。调整方法可以参照现有背投式虚像显示方法。

  在上述的显示方法中,对于投影器发出的光经平面反射镜反射后投射到正投影屏成像介质上这种情况,平面镜、投影器、球面反射镜以及正投影屏之间具体的位置关系本发明实施例也不作特殊要求。同样可以结合人眼的位置(即图3中眼点的位置),调整平面反射镜、投影器、球面反射镜以及正投影屏之间的距离使最终在球面反射镜上所成的像符合模拟飞行训练的要求。其中,平面反射镜与球面反射镜之间的距离过大或者过小都会影响最终的成像质量。如图4中的光路图所示,如果平面反射镜与球面反射镜之间距离过大,则投影器投射到平面反射镜下端的光经平面反射镜反射后会被球面反射镜阻挡而不能投射到正投影屏上,使最终所成的像不完整。如图5中的光路图所示,如果平面反射镜与球面反射镜之间距离过小,投影器发出的光经平面反射镜反射后投射到正投影屏所成的像将变小。进而使最终在球面反射镜上所成的像不能完全覆盖球面反射镜。

  根据上述对正投式虚像显示方法的阐述,本发明实施例提供两种正投式虚像显示系统。

  对于投影器发出的光直接投射到正投影屏成像介质上这种情况,正投式虚像显示系统包括:投影器、正投影屏以及球面反射镜;正投影屏的外凸的表面上设置有成像介质;正投影屏外凸的表面与球面反射镜内凹的表面相对设置;投影器位于正投影屏外凸的一侧;正投影屏与球面反射镜之间的距离小于球面反射镜的一倍焦距。

  对于投影器发出的光直接投射到正投影屏成像介质上这种情况,正投式虚像显示系统包括:投影器、正投影屏、球面反射镜以及平面反射镜;正投影屏的外凸的表面上设置有成像介质;正投影屏外凸的表面与球面反射镜内凹的表面相对设置;投影器位于正投影屏内凹的一侧;平面反射镜位于球面反射镜上方且位于球面反射镜外凸的一侧;正投影屏与球面反射镜之间的距离小于球面反射镜的一倍焦距。

  综上,本发明实施例提供的正投式虚像显示方法及系统能够满足目前各种大小显示视场的需要,例如水平视角220°、垂直视角40°的虚像显示系统,亮度高,分辨率较高,而且成本较低。

  以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案,并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。


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