НАШЛЕМНАЯ СИСТЕМА ИНДИКАЦИИ

Заявленная полезная модель относится к персональным дисплейным системам, а более конкретно к оптическим системам индикации, выполненным с возможностью передавать сигнал дисплея (например, полетную информацию), наложенный на изображение окружающего пространства, через оптическое устройство в глаз наблюдателя. Такие оптические системы отображения могут быть использованы в военном деле, медицине или других областях народного хозяйства, в т.ч. в области персональных развлечений. Эти персональные дисплейные системы позволяют пользователю получать информацию во время движения.
Известна «Нашлемная система индикации», защищенная патентом RU 2091837, кл. G02B 23/10, публ. 27.09.97 г., которая содержит нашлемный коллиматорный визир, включающий объектив коллиматора, оптически сопряженный с формирователем изображения и полупрозрачной пластиной (комбинером), совмещающей изображение от формирователя с визируемым внешним пространством, а также адаптивный фильтр с блоком управления его пропусканием, установленный перед комбинером, и блок задания вида формируемого изображения внешнего пространства, соединенный с блоком управления адаптивным фильтром.
Недостатком данного технического решения является то, что оно не обеспечивает плавную регулировку освещенности наблюдаемого внешнего пространства, т.к. в соответствии с указанной совокупностью существенных признаков адаптивный фильтр функционирует в режиме оптического затвора.
Также известно изобретение, описанное в патенте US 7893890, кл. G09G 05/00, публ. 22.02.2011 г., которое выбрано в качестве прототипа. Это оптическая система с электрически управляемым коэффициентом пропускания, относящаяся к нашлемным системам индикации. Устройство содержит комбинер, снабженный адаптивным фильтром, подключенным к блоку автоматического управления коэффициентом пропускания отображающего устройства, коллиматор, датчик измерения внешней освещенности, расположенный между комбинером и оператором, регистрирующий ослабленную внешнюю освещенность, адаптивного фильтра комбинера. Кроме того, блок автоматического управления соединен с пороговым устройством, вторым датчиком внешней освещенности и ручной системой управления коэффициентом пропускания комбинера, и проектором.
К недостаткам известного технического решения следует отнести экранирование поля обзора оператора вторым датчиком фонового излучения, установленным между адаптивным фильтром и глазом оператора, и невозможность практической реализации такого устройства на современном техническом уровне без экранирования поля обзора оператора.
Задачей заявляемой полезной модели является создание нашлемной системы индикации, обеспечивающей автоматическое управление уровнем освещенности глаза оператора для восприятия им визуальной информации без напряжения.
Достигаемый технический эффект при реализации устройства выражается в возможности осуществления плавной и точной регулировки коэффициента пропускания адаптивного фильтра комбинера с одним датчиком измерения фонового излучения.
Для решения поставленной задачи и достижения указанного технического результата в нашлемную систему индикации, содержащую комбинер, снабженный адаптивным фильтром, отображающее устройство, коллиматор, датчик измерения внешней освещенности и блок автоматического управления коэффициентом пропускания адаптивного фильтра комбинера, связанный с пороговым устройством, дополнительно введен второй адаптивный фильтр, который установлен перед датчиком измерения внешней освещенности и подключен к блоку автоматического управления коэффициентом пропускания адаптивного фильтра комбинера.
Указанное техническое решение благодаря введению, установке и подключению второго адаптивного фильтра позволило осуществить плавную регулировку коэффициента пропускания адаптивного фильтра комбинера без экранировки поля обзора.
Для пояснения сущности полезной модели представлены чертежи. На фиг.1 изображена функциональная блок-схема заявленного устройства.
На фиг.2 приведен вариант системы индикации, имеющей два идентичных рабочих канала для просмотра оператором информации одновременно обоими глазами.
На фиг.1 представлены средства, позволяющие создать электрически управляемый оптический комбинер для нашлемного дисплея в соответствии с заявленной полезной моделью. В состав нашлемной системы индикации входит комбинер 1, снабженный адаптивным фильтром 2, который установлен перед лобовым стеклом 3 кабины пилота, отображающее устройство 4, оптически связанное через коллиматорный объектив 5 с комбинером 1, датчик измерения внешней освещенности 6, размещенный за дополнительно введенным адаптивным фильтром 7, блок автоматического управления 8 коэффициентом пропускания адаптивного фильтра комбинера, соединенный с пороговым устройством 9, задающим уровень освещенности глаза оператора и взаимодействующим с ручным управлением. Кроме того, блок автоматического управления 8 с коэффициентом пропускания адаптивного фильтра комбинера соединен с датчиком измерения внешней освещенности 6 и двумя адаптивными фильтрами 2 и 7. Также на фиг.1 изображен оператор 10 (глаз наблюдателя), а на фиг.2 показана возможность бинокулярного наблюдения оператором 10' и 10″.
Работает заявленное устройство следующим образом.
2
Пилот или оператор осуществляют обзор внешнего пространства через прозрачный комбинер 1 и лобовое стекло 3. Одновременно на поверхности комбинера 1 коллиматором (объективом) 5 фокусируется изображение, формируемое отображающим устройством 4. С учетом оптических свойств комбинера 1 оператор 10 (глаз наблюдателя) воспринимает полетную информацию и изображение окружающего пространства. Возможность управления коэффициентом пропускания комбинера 1 с помощью адаптивного фильтра 2 позволяет наблюдателю видеть изображение при постоянном фоновом излучении независимо от изменения внешнего фонового излучения вплоть до 22300 кд/м. При этом датчик измерения внешней освещенности 6 через адаптивный фильтр 7 регистрирует ослабленную интенсивность внешнего излучения и передает соответствующую информацию в блок автоматического управления 8, который автоматически поддерживает регулировку прозрачности комбинера 1 до тех пор, пока система с замкнутым циклом управления не обеспечит достижения заранее установленного порогового (минимально допустимого) значения (устройством 9). Если результат измерения ниже установленного порога, система управления адаптивным фильтром 2 комбинера 1 осуществляет подстройку (увеличение) коэффициента пропускания комбинера 1 и адаптивного фильтра 7 датчика измерения внешней освещенности 6 до тех пор, пока сигнал с датчика не превысит установленный порог. Блок 8 может периодически или непрерывно осуществлять оценку результатов измерений, поступающих от датчика 6, и подстраивать коэффициент пропускания комбинера 1.
При реализации системы комбинер может быть выполнен из стекла или пластика, которые позволяют наблюдать через него за изменениями внешней обстановки.
Адаптивный фильтр можно реализовать на основе стеклянной прозрачной пластины или с использованием электрохромного покрытия, которое при подключении к источнику электрической энергии изменяет коэффициент пропускания света или в соответствии с патентами SU №№2002/0196518, 2005/0200933, 2005/020034, 2005/0200937.
Таким образом, заявленное техническое решение с регулируемой яркостью:
2
- позволяет оператору наблюдать визуальную информацию и вести беспрепятственное наблюдение внешнего пространства в условиях постоянной освещенности, например, 50 люкс при изменении фонового излучения вплоть до 22300 кд/м;
- обеспечивает плавную регулировку прозрачности комбинера ручным и автоматическим способами;
- обеспечивает одновременное получение информации пилотом и оператором, либо реализуется при бинокулярном зрении (фиг.2);
- создает комфортные условия для работы.