RU2326419C1 - Виртуальный шлем и устройство для его реализации - Google Patents
Виртуальный шлем и устройство для его реализации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2326419C1 RU2326419C1 RU2006132001/28A RU2006132001A RU2326419C1 RU 2326419 C1 RU2326419 C1 RU 2326419C1 RU 2006132001/28 A RU2006132001/28 A RU 2006132001/28A RU 2006132001 A RU2006132001 A RU 2006132001A RU 2326419 C1 RU2326419 C1 RU 2326419C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- helmet
- beam splitter
- virtual
- liquid crystal
- distance
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области специального оптического приборостроения, в частности к системам визуализации, тренажеров на основе нашлемного индикатора, систем виртуальной реальности и т.п. Шлем состоит из двух одинаковых каналов. Каждый канал состоит из последовательно расположенных светоделительной пластины и сферического зеркала, а также положительной линзы, второй светоделительной пластины, параболического зеркала и жидкокристаллического монитора. Используются видеокамера, блок коррекции видеоизображения, блок формирования виртуального изображения. Сферическое зеркало расположено на расстоянии радиуса кривизны от хрусталика глаза. На таком же расстоянии от сферического зеркала располагается положительная линза. Параболическое зеркало расположено после второй светоделительной пластины на расстоянии своего фокального расстояния от положительной линзы. Жидкокристаллический монитор располагается на фокальном расстоянии от параболического зеркала. Видеокамера расположена на оптической оси после второй светоделительной пластины и связана с блоком коррекции видеоизображения. Технический результат - создание оптико-электронной нашлемной системы, позволяющей автоматически и точно совмещать виртуальное и реальное пространства, независимо от взаимного расположения головы оператора и шлема, а так-»же возможности введения компенсации взаимного ухода оптических компонент шлема. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к области специального оптического приборостроения и, в частности, к системам визуализации, тренажеров на основе нашлемного индикатора, систем виртуальной реальности и т.п.
Известно устройство, описанное в заявке РФ №2005109729 и взятое в качестве прототипа, которое состоит из двух одинаковых каналов, каждый из которых представлен на фиг.1 и состоит из светоделительной пластины 2, расположенной перед глазами оператора (летчика) 1 и делящую наблюдаемое пространство на два канала - реальный и виртуальный, далее в виртуальном канале располагается сферическое зеркало 3, таким образом, чтобы центр кривизны зеркала совпадал с хрусталиком глаза 1, при этом светоделительная пластина создает 2 в пространстве два центра кривизны сферического зеркала, далее располагается параболическое зеркало 5, фокус которого совпадает с центром кривизны сферического зеркала 3, при этом вторая светоделительная пластина 4 создает в пространстве два фокуса параболического зеркала, в одном из которых устанавливается жидкокристаллический индикатор 6.
Недостатком известного устройства-прототипа является:
- невозможность позиционирования шлема относительно головы оператора (летчика), что актуально при больших перегрузках и вибрации;
- невозможно введения коррекции взаимного ухода оптических компонент виртуального шлема, что актуально при больших перегрузках и вибрации;
- необходима индивидуальная и предполетная настройка виртуального шлема.
Задача заявляемого технического решения: создание оптико-электронной нашлемной системы, позволяющей автоматически и точно совмещать виртуальное и реальное пространства, независимо от взаимного расположения головы оператора (летчика) и шлема, а также возможности введения компенсации взаимного ухода оптических компонент шлема.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в использовании в каждом канале виртуального шлема дополнительной положительной линзы, расположенной в фокусе параболического зеркала, в использовании видеокамеры, следящей одновременно за положением изображения глаза и положением изображения жидкокристаллического монитора, в использовании видео репера на экране жидкокристаллического монитора и блока коррекции видеоизображения.
Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации, содержащим сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволяет установить, что заявителем не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существующим признакам заявляемого изобретения. Отличие из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения.
Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.
Сведения об известности отличительных признаков в совокупностях признаков известных технических решений с достижением такого же, как у заявляемого устройства положительного эффекта не имеется. На основании этого сделан вывод, что, предлагаемое техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».
Сущность предлагаемого устройства поясняется фигурами 1-4.
Фиг.1 - оптическая схема виртуального шлема.
Фиг.2 - оптическая схема шлема летчика с компенсацией смещений.
Фиг.3 - стандартная оптическая схема виртуального шлема.
Фиг.4 - оптическая схема шлема летчика с компенсацией смещений и реперной точкой.
Если в приведенном устройстве-прототипе в точке совпадения кривизны сферического зеркала 3 с фокусом параболического зеркала 5 установить дополнительную неподвижную положительную линзу 7, смотри фиг.2, с фокальным расстоянием, равным половине радиуса кривизны сферического зеркала 3, то легко определить, что это позволяет полностью компенсировать как угловые, так и линейные уходы шлема относительно глаз летчика (оператора).
Подобная компенсация всегда автоматически выполняется в стандартной оптической схеме виртуального шлема с линзой и жидкокристаллическим монитором в каждом канале, смотри фиг.3. Для летчика подобная оптическая схема преобразуется в нашлемную систему, в которой светоделительная пластина 2 и параболическое зеркало 5 могут легко устанавливаться легким движением рук, но при этом невозможно точно и абсолютно жестко установить оптические компоненты друг относительно друга и относительно глаз летчика, что особенно ярко проявляется в условиях повышенной вибрации и при перегрузках. При использовании устройства, приведенного на фиг.3, довольно сложно ввести компенсацию подобных взаимных угловых и линейных уходов оптических компонентов виртуального шлема.
При использовании виртуального шлема летчика, приведенного на фиг.2, довольно легко вводить систему контроля ухода оптических компонентов друг относительно друга с помощью видеокамеры 8, установленной на оптической оси устройства сразу после светоделительной пластины 4. Такое расположение видеокамеры позволяет точно диагностировать разворот и уход в пространстве светоделительной пластины 2 и сферического зеркала 3, так как это приведет к изменению положения изображения всего глаза летчика в видеокамере. Одновременно с помощью камеры происходит определение положения в пространстве виртуального изображения, создаваемого жидкокристаллическим монитором 6, затем исходя из полученной информации блок коррекции видеоизображения 9 выдает координаты и величину рассогласования изображения глаза относительно виртуального изображения в блок формирования виртуального изображения 10, который учитывает данную информацию для построения изображения на жидкокристаллическом мониторе с учетом уходов изображения глаза оператора. Подобный процесс непрерывный и сходящийся, т.е. происходит до тех пор, пока величина рассогласования не будет равна нулю. При этом важно определять положение не зрачков глаз летчика, а положение изображения всего глаза летчика (оператора), при этом учет положения зрачка вреден и может привести к серьезным ошибкам управления. При этом целесообразно на жидкокристаллическом мониторе 6 можно индицировать реперную точку, соответствующую центру глаза летчика, при этом блок коррекции видеоизображения 9 и блок формирования виртуального изображения 10 должны совместить центр глаза с данной реперной точкой.
Виртуальный шлем, представленный на фиг.2, состоит из двух каналов в каждый из которых состоит из светоделительной пластины 2, сферического зеркала 3, положительной линзы 7, светоделительной пластины 4, параболического зеркала 5 жидкокристаллического монитора 6, видеокамеры 8, блока коррекции видеоизображения 9 и блока формирования виртуального изображения 10. При этом сферическое зеркало 3 располагается на расстоянии своей кривизны от хрусталика глаза летчика, и на таком же расстоянии от сферического зеркала располагается положительная линза 7, которая имеет фокус, равный половине кривизны сферического зеркала 3, при этом параболическое зеркало располагается после светоделительной пластины на расстоянии своего фокуса от положительной линзы 7, жидкокристаллический монитор 6 располагается на фокальном расстоянии от параболического зеркала, видеокамера 8 располагается произвольно на оптической оси после светоделительной пластины 4 и связанна с блока коррекции видеоизображения 9, который в свою очередь связан с блоком формирования виртуального изображения 10, который в свою очередь формирует изображение на жидкокристаллическом мониторе 6.
Виртуальный шлем, представленный на фиг.2, состоит из двух каналов в каждый из которых состоит из светоделительной пластины 2, сферического зеркала 3, положительной линзы 7, светоделительной пластины 4, параболического зеркала 5 жидкокристаллического монитора 6, видеокамеры 8, блока коррекции видеоизображения 9 и блока формирования виртуального изображения 10. При этом сферическое зеркало 3 располагается на расстоянии своей кривизны от хрусталика глаза летчика, и на таком же расстоянии от сферического зеркала располагается положительная линза 7, которая имеет фокус, равный половине кривизны сферического зеркала 3, при этом параболическое зеркало располагается после светоделительной пластины на расстоянии своего фокуса от положительной линзы 7, жидкокристаллический монитор 6 располагается на фокальном расстоянии от параболического зеркала, видеокамера 8 располагается произвольно на оптической оси после светоделительной пластины 4 и связана с блоком коррекции видеоизображения 9, который в свою очередь связан с блоком формирования виртуального изображения 10, который в свою очередь формирует изображение на жидкокристаллическом мониторе 6.
Для удобства автоматического сведения изображения центра глаза 1 с центром изображения монитора 6, целесообразно использовать дихроичную светоделительную пластину 11, смотри фиг.4, которая полностью отражает световое излучение на определенной длине волны, например 560±50 нм, и делит излучение пополам на другой длине волны, например 630±50 нм, при этом на жидкокристаллическом индикаторе происходит формирование изображение виртуального пространства на одной длине волны (630±50 нм), а на другой длине волны (560±50 нм) осуществляется формирование изображения реперной точки, относительно которой и происходит автоматическая юстировка шлема. При этом можно использовать специально изготовленные монохроматические жидкокристаллические видеомониторы 6, где на центральный пиксель нанесен светофильтр с другим спектральным диапазоном пропускания света. Можно использовать устройство формирования репера 12, которое формирует реперный пиксель извне, например, с помощью полупроводникового лазера, точечного светодиода и т.п.
Виртуальный шлем, представленный на фиг.4, состоит из двух каналов, каждый из которых состоит из светоделительной пластины 2, сферического зеркала 3, положительной линзы 7, светоделительной дихроичной пластины 11, параболического зеркала 5 жидкокристаллического монитора 6, видеокамеры 8, блока коррекции видеоизображения 9, блока формирования виртуального изображения 10 и блока формирования реперной точки 12.
Claims (2)
1. Виртуальный шлем, состоящий из двух одинаковых каналов, каждый из которых состоит из последовательно расположенных светоделительной пластины и сферического зеркала, а также положительной линзы, второй светоделительной пластины, параболического зеркала и жидкокристаллического монитора, отличающийся тем, что дополнительно используются видеокамера, блок коррекции видеоизображения, блок формирования виртуального изображения, причем сферическое зеркало расположено на расстоянии радиуса кривизны от хрусталика глаза, на таком же расстоянии от сферического зеркала располагается положительная линза, имеющая фокальное расстояние, равное половине радиуса кривизны сферического зеркала, параболическое зеркало расположено после второй светоделительной пластины на расстоянии своего фокального расстояния от положительной линзы, жидкокристаллический монитор располагается на фокальном расстоянии от параболического зеркала, видеокамера, следящая за положением изображения глаза и положением изображения жидкокристаллического монитора, расположена на оптической оси после второй светоделительной пластины и связана с блоком коррекции видеоизображения, который связан с блоком формирования виртуального изображения, формирующим изображение на жидкокристаллическом мониторе.
2. Шлем по п.1, отличающийся тем, что вторая светоделительная пластина выполнена дихроичной и дополнительно используется блок формирования реперной точки на жидкокристаллическом мониторе.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006132001/28A RU2326419C1 (ru) | 2006-09-05 | 2006-09-05 | Виртуальный шлем и устройство для его реализации |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006132001/28A RU2326419C1 (ru) | 2006-09-05 | 2006-09-05 | Виртуальный шлем и устройство для его реализации |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2326419C1 true RU2326419C1 (ru) | 2008-06-10 |
Family
ID=39581489
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006132001/28A RU2326419C1 (ru) | 2006-09-05 | 2006-09-05 | Виртуальный шлем и устройство для его реализации |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2326419C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2664397C2 (ru) * | 2012-10-26 | 2018-08-17 | Зе Боинг Компани | Система отображения виртуальной реальности |
CN108681068A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-10-19 | 杭州太若科技有限公司 | Ar显示装置和穿戴式ar设备 |
CN110161684A (zh) * | 2018-02-12 | 2019-08-23 | 杭州太若科技有限公司 | Ar成像装置和穿戴式ar设备 |
-
2006
- 2006-09-05 RU RU2006132001/28A patent/RU2326419C1/ru active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2664397C2 (ru) * | 2012-10-26 | 2018-08-17 | Зе Боинг Компани | Система отображения виртуальной реальности |
CN108681068A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-10-19 | 杭州太若科技有限公司 | Ar显示装置和穿戴式ar设备 |
CN110161684A (zh) * | 2018-02-12 | 2019-08-23 | 杭州太若科技有限公司 | Ar成像装置和穿戴式ar设备 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR0184001B1 (ko) | 안경형 망막직접표시장치 | |
US7177083B2 (en) | Display device with electrooptical focussing | |
US20110080536A1 (en) | Stereoscopic image display apparatus | |
CN107305293A (zh) | 具备视力矫正功能的头戴式显示装置 | |
CN108803020B (zh) | 一种近眼显示系统及头戴显示设备 | |
US11287663B2 (en) | Optical transmitting module and head mounted display device | |
JPH04242715A (ja) | 無限に視準調整された光データの表示用光学装置 | |
US20160007015A1 (en) | Open Head Mount Display Device and Display method Thereof | |
US20130188127A1 (en) | Eyesight Testing Device | |
CN106872141B (zh) | 空间天文望远镜导星稳像精度测试方法及装置 | |
RU2326419C1 (ru) | Виртуальный шлем и устройство для его реализации | |
CN104359424A (zh) | 一种椭球镜面形检测装置及方法 | |
CN101865763A (zh) | 航空机载平视显示器视差测量装置 | |
US2388858A (en) | Stereo trainer | |
US6540356B1 (en) | Instrument and a method for measuring aberration of human eyes | |
CN204154990U (zh) | 座舱平视显示系统 | |
JP2023518772A (ja) | 電子時計師拡大鏡、電子時計師拡大鏡アセンブリ、及び時計修理製造製品、特に、時計機構のチェックを実行するための方法 | |
AU2013249513B2 (en) | Stereoscopic beam splitter | |
CN201716174U (zh) | 一种航空机载平视显示器视差测量装置 | |
RU2433435C1 (ru) | Способ получения стереоскопического изображения с использованием одного приемника излучения и устройство для его осуществления | |
CN202255359U (zh) | 一种激光测距望远镜的投影显示装置 | |
RU2540135C1 (ru) | Система формирования изображения | |
CN216013812U (zh) | 一种双目镜调校装置 | |
CN111759271B (zh) | 一种同视机 | |
Delabrida et al. | A low cost optical see-through hmd-do-it-yourself |