型后各形狀參數(shù)指標均在容差范圍以內，沒有肉眼可見的疵點、缺陷和階躍點。鏡座上留有抽氣接口和傳感器安裝接口，安裝在鏡座外的控制系統(tǒng)通過傳感器隨時監(jiān)控鏡座空腔內空氣負壓，驅動真空栗工作維持空氣負壓力，保證反射膜的工作面形。上述的鏡座可以采用重量輕、強度高的材料加工，以滿足飛行仿真模擬器工作需求。例如可以采用纖維增強環(huán)氧樹脂基復合材料并填充蜂窩的形式，按照由外到內2層碳纖維布、I層短切氈(即玻璃纖維原絲短切氈)、厚度為15mm的鋁制或者塑料蜂窩以及2層玻璃纖維布的順序通過模具袋壓法成型，但是由于聚酯薄膜受成膜工藝的影響，聚酯薄膜的尺寸僅限于特定的尺寸，不能滿足較大顯示視場的要求。鍍有金屬膜的硅玻璃球面反射鏡的加工工藝為:首先將一定厚度(如1mm)的硅玻璃板材高溫軟化，利用模具熱彎成型，然后用纖維增強環(huán)氧樹脂基復合材料將成型的硅玻璃板材與鑄鋁基座進行粘接，用磨鏡機對硅玻璃板的內凹表面進行研磨使其表面粗糙度達到要求，再在處理后的硅玻璃板內表面鍍金屬膜。由于硅玻璃板可以通過拼接的方法來擴展尺寸，因此采用硅玻璃板作為球面反射鏡的反射介質能夠滿足較大顯示視場的要求，但是硅玻璃板的重量較重。由于上述的反射介質都存在一些不足，因此可以采用鍍有金屬膜的有機玻璃板作為球面反射鏡的反射介質。有機玻璃球面反射鏡的加工工藝為:首先將一側表面鍍有金屬膜的有機玻璃板放置在模具表面，將有機玻璃板與模具加熱至90?120°C后，向有機玻璃板施加壓力使有機玻璃板貼合在模具表面；再經冷卻、脫除模具后得到有機玻璃球面鏡片；再通過真空吸附的方法使所得有機玻璃球面鏡片貼合在鏡座表面。采用表面鍍有金屬膜的有機玻璃板作為球面反射鏡的反射介質不僅能夠滿足較大顯示視場的要求，而且強度高、重量輕。
[0032]在上述的顯示方法中，由于投影距離較短，因此可以采用短焦或者超短焦投影器，減少虛像顯示系統(tǒng)占用的空間。
[0033]在上述的顯示方法中，正投影的方式在屏幕上成像融合帶區(qū)域面積較大，單通道圖形四周畸變較大，需要進行圖像的融合、校正。融合、校正的方法本發(fā)明實施例不作特殊限定，可以根據(jù)所用投影器的型號來確定融合校正的方法。例如可以采用以下的方法:首先利用激光經瑋儀現(xiàn)場采集每個通道數(shù)據(jù)點，每個通道采集16個點，經過數(shù)據(jù)轉換、程序計算可以生成幾何校正網格文件；將生成的幾何校正網格文件導入調試軟件；由于受到鏡面尺寸限制，現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)點有一些會超出屏幕，在正投虛像系統(tǒng)的圖像邊緣，尤其是水平方向的圖像邊緣，由于畸變非常大，一般失去對其進行幾何校正的意義，對于這類打出屏幕的點采取“不動”原則，即對于那些點不做幾何校正，對這些點進行“失效”處理。
[0034]在上述的顯示方法中，對于投影器發(fā)出的光直接投射到正投影屏成像介質上這種情況，投影器、球面反射鏡以及正投影屏之間具體的位置關系本發(fā)明實施例不作特殊要求?？梢越Y合人眼的位置(即圖2中眼點的位置)，調整投影器、球面反射鏡以及正投影屏之間的距離來調整顯示系統(tǒng)垂直視角和水平視角，使最終在球面反射鏡上所成的像符合模擬飛行訓練的要求。調整方法可以參照現(xiàn)有背投式虛像顯示方法。
[0035]在上述的顯示方法中，對于投影器發(fā)出的光經平面反射鏡反射后投射到正投影屏成像介質上這種情況，平面鏡、投影器、球面反射鏡以及正投影屏之間具體的位置關系本發(fā)明實施例也不作特殊要求。同樣可以結合人眼的位置(即圖3中眼點的位置)，調整平面反射鏡、投影器、球面反射鏡以及正投影屏之間的距離使最終在球面反射鏡上所成的像符合模擬飛行訓練的要求。其中，平面反射鏡與球面反射鏡之間的距離過大或者過小都會影響最終的成像質量。如圖4中的光路圖所示，如果平面反射鏡與球面反射鏡之間距離過大，則投影器投射到平面反射鏡下端的光經平面反射鏡反射后會被球面反射鏡阻擋而不能投射到正投影屏上，使最終所成的像不完整。如圖5中的光路圖所示，如果平面反射鏡與球面反射鏡之間距離過小，投影器發(fā)出的光經平面反射鏡反射后投射到正投影屏所成的像將變小。進而使最終在球面反射鏡上所成的像不能完全覆蓋球面反射鏡。
[0036]根據(jù)上述對正投式虛像顯示方法的闡述，本發(fā)明實施例提供兩種正投式虛像顯示系統(tǒng)。
[0037]對于投影器發(fā)出的光直接投射到正投影屏成像介質上這種情況，正投式虛像顯示系統(tǒng)包括:投影器、正投影屏以及球面反射鏡；正投影屏的外凸的表面上設置有成像介質；正投影屏外凸的表面與球面反射鏡內凹的表面相對設置；投影器位于正投影屏外凸的一側；正投影屏與球面反射鏡之間的距離小于球面反射鏡的一倍焦距。
[0038]對于投影器發(fā)出的光直接投射到正投影屏成像介質上這種情況，正投式虛像顯示系統(tǒng)包括:投影器、正投影屏、球面反射鏡以及平面反射鏡；正投影屏的外凸的表面上設置有成像介質；正投影屏外凸的表面與球面反射鏡內凹的表面相對設置；投影器位于正投影屏內凹的一側；平面反射鏡位于球面反射鏡上方且位于球面反射鏡外凸的一側；正投影屏與球面反射鏡之間的距離小于球面反射鏡的一倍焦距。
[0039]綜上，本發(fā)明實施例提供的正投式虛像顯示方法及系統(tǒng)能夠滿足目前各種大小顯示視場的需要，例如水平視角220°、垂直視角40°的虛像顯示系統(tǒng)，亮度高，分辨率較高，而且成本較低。
[0040]以上所述僅是為了便于本領域的技術人員理解本發(fā)明的技術方案，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種正投式虛像顯示方法，其特征在于，所述顯示方法為:投影器發(fā)出的光投射到正投影屏的成像介質上，經所述成像介質反射后投射到球面反射鏡的內凹表面，再經所述球面反射鏡反射后進入人眼；所述正投影屏與所述球面反射鏡之間的距離小于所述球面反射鏡的一倍焦距。2.根據(jù)權利要求1所述的顯示方法，其特征在于，所述投影器發(fā)出的光直接投射到正投影屏的成像介質上。3.根據(jù)權利要求1所述的顯示方法，其特征在于，所述投影器發(fā)出的光首先投射到平面反射鏡上，再經所述平面反射鏡反射到正投影屏的成像介質上。4.根據(jù)權利要求1所述的顯示方法，其特征在于，所述正投影屏的形狀為球面或者輪胎面。5.根據(jù)權利要求1所述的顯示方法，其特征在于，所述正投影屏中用于承載所述成像介質的基底材料為纖維增強環(huán)氧樹脂基復合材料。6.根據(jù)權利要求1所述的顯示方法，其特征在于，所述球面反射鏡的反射介質為聚酯薄膜、鍍有金屬膜的硅玻璃板或者鍍有金屬膜的有機玻璃板。7.一種正投式虛像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示系統(tǒng)包括:投影器、正投影屏以及球面反射鏡； 所述正投影屏的外凸的表面上設置有成像介質；所述正投影屏外凸的表面與所述球面反射鏡內凹的表面相對設置； 所述投影器位于所述正投影屏外凸的一側； 所述正投影屏與所述球面反射鏡之間的距離小于所述球面反射鏡的一倍焦距。8.一種正投式虛像顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示系統(tǒng)包括:投影器、正投影屏、球面反射鏡以及平面反射鏡； 所述正投影屏的外凸的表面上設置有成像介質；所述正投影屏外凸的表面與所述球面反射鏡內凹的表面相對設置； 所述投影器位于所述正投影屏內凹的一側； 所述平面反射鏡位于所述球面反射鏡上方且位于所述球面反射鏡外凸的一側； 所述正投影屏與所述球面反射鏡之間的距離小于所述球面反射鏡的一倍焦距。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種正投式虛像顯示方法以及顯示系統(tǒng)，涉及飛行仿真模擬器虛像顯示技術領域。該顯示方法為：投影器發(fā)出的光直接投射到正投影屏的成像介質上或者先投射到平面反射鏡上，再經平面反射鏡反射到正投影屏的成像介質上，經所述成像介質反射后投射到球面反射鏡的內凹表面，再經所述球面反射鏡反射后進入人眼；所述正投影屏與所述球面反射鏡之間的距離小于所述球面反射鏡的一倍焦距。該顯示方法光損小，亮度高，畫面分辨率高。而且該顯示方法中采用的正投影屏制造工藝簡單、成本較低，所得顯示系統(tǒng)占用空間較小。
【IPC分類】G03B21/60, G03B21/28, G09B9/32
【公開號】CN105045027
【申請?zhí)枴緾N201510493278
【發(fā)明人】李揚, 王毅, 韓彥東
【申請人】中國人民解放軍95995部隊
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年8月12日