RU44403U1

RU44403U1 - VISUAL INFORMATION DISPLAY DEVICE FOR THE AIRCRAFT SIMULATOR

Info

Publication number: RU44403U1
Application number: RU2004132447/22U
Authority: RU
Inventors: В.А. Елхов; Ю.Н. Овечкис; В.С. Пустыльников; Н.Г. Родионов
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Пензенское Конструкторское Бюро Моделирования"
Priority date: 2004-11-09
Filing date: 2004-11-09
Publication date: 2005-03-10

Abstract

Устройство отображения визуальной информации (УОВИ) предназначено для использования в авиационных тренажерах для обеспечения получения изображения, с правильным учетом бинокулярности зрения обучаемого, бесконечно удаленных объектов с углами обзора на экране порядка 60° по горизонтали и 45° по вертикали на один канал имитатора визуальной обстановки. УОВИ авиационного тренажера содержит стереопроектор с устройствами сепарации изображений, экран для проецирования изображения и стереоочки. Стереопроектор выполнен в виде видеопроектора, к выходу которого подключен оптический блок, выполненный, например, в виде светоотделительной пластины с установленным за ней отражающим зеркалом, для обеспечения проецирования на экран двух одинаковых изображений, сдвинутых по горизонтали на экране на величину базы глаз.The visual information display device (UOVI) is intended for use in flight simulators to ensure image acquisition, with the correct consideration of the learner's binocularity, of infinitely distant objects with viewing angles on the screen of about 60 ° horizontally and 45 ° vertically on one channel of the visual environment simulator. UOVI flight simulator contains a stereo projector with image separation devices, a screen for projecting images and stereo glasses. The stereo projector is made in the form of a video projector, the output of which is connected to an optical unit made, for example, in the form of a light-separating plate with a reflecting mirror mounted behind it, to ensure that two identical images are projected onto the screen, horizontally shifted on the screen by the size of the eye base.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к авиационному тренажеростроению.The proposed utility model relates to aircraft simulator.

Устройство отображения визуальной информации (УОВИ) входит в состав имитатора визуальной обстановки (ИВО) авиационного тренажера и обеспечивает обучаемому видимость имитируемой местности и объектов через остекление кабин тренажеров.The visual information display device (UOVI) is part of the visual simulator (IOI) of the flight simulator and provides the learner with the visibility of the simulated terrain and objects through the glazing of the simulator cabins.

Изображение местности и объектов меняется в соответствии с имитируемыми движениями летательного аппарата относительно пролетаемой местности и видимых через остекление кабины других объектов, например, зданий, сооружений.The image of the terrain and objects changes in accordance with the simulated movements of the aircraft relative to the terrain and visible through the glazing of the cabin of other objects, for example, buildings, structures.

Для обеспечения обучаемому пилоту правильных навыков визуального пилотирования необходимо, чтобы УОВИ правильно учитывало особенности зрительной системы, в том числе бинокулярность зрения (1, стр. 94-100).To ensure that the trained pilot has the correct visual piloting skills, it is necessary that the AIM correctly take into account the features of the visual system, including binocularity of vision (1, p. 94-100).

При полетах над местностью, а также взлете и посадке пилот видит через остекление кабины пролетаемую местность и объекты на расстояниях десятки, сотни и тысячи метров.During flights over the terrain, as well as take-off and landing, the pilot sees through the glazing of the cockpit the passing terrain and objects at distances of tens, hundreds and thousands of meters.

Для зрительной системы это практически соответствует бесконечности, так как расстояние между зрачками глаз несоизмеримо мало по сравнению с расстоянием до видимых объектов.For the visual system, this practically corresponds to infinity, since the distance between the pupils of the eyes is incommensurably small compared with the distance to visible objects.

В этом случае угол конвергенции (угол схождения зрачков на рассматриваемом объекте) будет нулевым, (зрачки смотрят параллельно) и разность изображений на сетчатках глаз (диспарантность) будет отсутствовать.In this case, the convergence angle (the angle of convergence of the pupils at the object under consideration) will be zero, (the pupils look in parallel) and there will be no difference in the images on the retinas (disparity).

Для этих режимов имитируемых полетов достаточно изображение перенести в бесконечность (сделать его коллимированным).For these simulated flight modes, it is enough to transfer the image to infinity (make it collimated).

Известны УОВИ, применяемые в пилотажных и комплексных авиационных тренажерах, в которых обеспечивается имитация взлета, полета по маршруту и посадка (2, стр.31-32). На вход УОВИ подаются сигналы от компьютерного генератора изображения (КГИ). УОВИ содержит оптико-коллимационное устройство (ОКУ), обеспечивающее перенос всего изображения в бесконечность (3, стр.228-230). Такой УОВИ в составе тренажера обеспечивает правильный учет особенностей зрительной системы, необходимый для привития правильных навыков пилотирования в указанных выше режимах имитируемых полетов.Known AIM used in aerobatic and integrated flight simulators, which provide simulation of takeoff, flight along the route and landing (2, p.31-32). Signals from a computer image generator (KGI) are fed to the UOVI input. UOVI contains an optical collimation device (OCU), which provides the transfer of the entire image to infinity (3, pp. 228-230). Such a FIA as part of the simulator provides the correct accounting of the visual system features necessary to instill the correct piloting skills in the above simulated flight modes.

Данный УОВИ обладает рядом недостатков. УОВИ с ОКУ имеют ограничения по углам обзора (не более 45° по горизонтали и 30° - по вертикали на один канал). Наращивание каналов изображения возможно только по горизонтали, тогда как угла обзора по вертикали бывает во многих случаях недостаточно. Кроме того, наличие сложных по технологии изготовления сферического зеркала, светоделительной пластины и просветного экрана This UOVI has several disadvantages. DIAs with CMOs have limitations on viewing angles (not more than 45 ° horizontally and 30 ° vertically per channel). Increasing image channels is possible only horizontally, while the vertical viewing angle is often not enough. In addition, the presence of spherical mirrors, a beam splitter plate, and a translucent screen, complex in manufacturing technology

значительно усложняет его изготовление, а при передаче изображения через ОКУ со светоделительной пластиной теряется до 80% света.significantly complicates its manufacture, and when transmitting an image through a CMD with a beam splitter plate, up to 80% of the light is lost.

Известен УОВИ со стереоскопическим изображением [4, стр.33-34].Known SIA with a stereoscopic image [4, p. 33-34].

Он содержит стереопроектор с устройствами сепарации изображений для каждого глаза, подключенный к компьютерному генератору изображения (КГИ), экран, на который проецируется изображение и очки для разделения изображений для каждого глаза. Данный УОВИ содержит по одному видеопроектору для каждого глаза обучаемого и предназначен для авиационных тренажеров, на которых имитируется дозаправка самолета в воздухе. В этих тренажерах необходимо обеспечить для обучаемых видимость как далеко расположенных объектов (пролетаемая местность и объекты на ней), так и объектов, расположенных в непосредственной близости (заправочная штанга, шланг с конусом и др.). В этом случае для каждого глаза формируется свое изображение, учитывающее видимость объектов каждым глазом с учетом базы глаз и расстояния до видимых объектов. При этом на экране, расположенном на расстоянии 2-3-х метров от обучаемого, обеспечивается угол обзора порядка 60°-80° по горизонтали и 45° по вертикали. При необходимости углы зрения могут быть увеличены.It contains a stereo projector with image separation devices for each eye, connected to a computer image generator (CGI), a screen onto which an image is projected, and glasses to separate images for each eye. This UVI contains one video projector for each student’s eye and is intended for flight simulators that simulate refueling an aircraft in the air. In these simulators, it is necessary to ensure for students the visibility of both far-away objects (flying terrain and objects on it), and objects located in the immediate vicinity (filling rod, cone hose, etc.). In this case, for each eye, its own image is formed, taking into account the visibility of objects with each eye, taking into account the base of the eyes and the distance to visible objects. At the same time, a screen angle of about 60 ° -80 ° horizontally and 45 ° vertically is provided on a screen located at a distance of 2-3 meters from the student. If necessary, the viewing angles can be increased.

Это УОВИ по совокупности общих существенных признаков наиболее близко к предлагаемому и принимается за прототип.This UOVI in the aggregate of common essential features is closest to the proposed one and is taken as a prototype.

Недостатком данного УОВИ является излишняя сложность конструкции и, как следствие, нецелесообразность использования его в случае, когда в тренажерах предусмотрено обучение только задачам взлета-посадки и полетам над местностью, где видимая обучаемым пилотом местность и объекты на ней расположены на расстояниях десятков, сотен и тысяч метров.The disadvantage of this UAVI is the excessive design complexity and, as a consequence, the inappropriateness of using it when the simulators provide training only for take-off and landing tasks and flying over terrain where the terrain visible to the trained pilot and objects on it are located at distances of tens, hundreds and thousands meters.

Задачей предлагаемого УОВИ является обеспечение, при упрощении конструкции, получения изображения, с правильным учетом бинокулярности зрения обучаемого, бесконечно удаленных объектов с углами обзора на экране порядка 60° по горизонтали и 45° - по вертикали на один канал ИВО. При этом правильный учет бинокулярности зрения обучаемого достигается за счет того, что при имитации местности и объектов, находящихся на больших расстояниях (для зрительной системы в бесконечности) изображения на сетчатках левого и правого глаза обучаемого должны быть одинаковыми (нулевая диспарантность), а оси визирования зрачков должны быть параллельны (нулевая конвергенция).The objective of the proposed SEMI is to ensure, while simplifying the design, obtaining an image, with the correct consideration of the binocularity of the student’s vision, infinitely distant objects with viewing angles of about 60 ° horizontally on the screen and 45 ° vertically on one channel of the IVO. In this case, the correct consideration of the binocularity of the learner’s vision is achieved due to the fact that when simulating the terrain and objects located at great distances (for the visual system at infinity), the images on the retinas of the learner’s left and right eyes should be the same (zero disparity), and the pupil’s sight axes must be parallel (zero convergence).

Для достижения этого технического результата в устройстве отображения визуальной информации авиационного тренажера, содержащем стереопроектор с устройствами сепарации изображений, экран для проецирования изображения со стереопроектора и стереоочки для разделения изображений для каждого глаза, стереопроектор выполнен в виде видеопроектора, к выходу которого подключен оптический блок для обеспечения проецирования на экран двух одинаковых изображений, сдвинутых по горизонтали на величину базы глаз. Оптический блок выполнен, например, в виде светоотделительной пластины с установленным за ней отражающим зеркалом.To achieve this technical result, in the visual information display device of the flight simulator containing a stereo projector with image separation devices, a screen for projecting an image from a stereo projector and a stereo eye for separating images for each eye, the stereo projector is made in the form of a video projector, to the output of which an optical unit is connected to ensure projection on the screen of two identical images, shifted horizontally by the size of the base of the eyes. The optical unit is made, for example, in the form of a light-separating plate with a reflecting mirror mounted behind it.

В процессе проведенного поиска по источникам патентной и научно-технической литературы не было обнаружено устройства, совокупность существенных признаков которого обеспечивала бы технический результат, достигаемый заявляемой полезной моделью.In the process of searching the sources of patent and scientific literature, no device was found whose combination of essential features would provide the technical result achieved by the claimed utility model.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства отображения визуальной информации авиационного тренажера, на фиг.2 - схема оптического блока.Figure 1 shows a block diagram of a device for displaying visual information of an aircraft simulator, figure 2 is a diagram of an optical unit.

УОВИ содержит стереопроектор 1 с видеопроектором 2 и оптическим блоком 3, на который поступает световой поток с видеопроектора 2. Оптический блок 3 выполнен, например, в виде светоотделительной пластины 4 и установленного за ней отражающего зеркала 5. Пластина 4 и зеркало 5 установлены таким образом, что оптические лучи с видеопроектора 2 при проецировании на экран 6 создают два практически одинаковых изображения, сдвинутых по горизонтали на величину базы глаз обучаемого. На выходах оптического блока с изображениями для левого и правого глаза обучаемого установлены устройства 7 сепарации изображений, выполненные, например, в виде поляроидных пластин с взаимно перпендикулярной поляризацией. Изображение на экране 6 наблюдается обучаемым через стереоочки 8.UOVI contains a stereo projector 1 with a video projector 2 and an optical unit 3, which receives the light flux from the video projector 2. The optical unit 3 is made, for example, in the form of a light-separating plate 4 and a reflecting mirror 5 installed behind it. The plate 4 and the mirror 5 are installed in such a way that the optical rays from the video projector 2 when projected onto the screen 6 create two almost identical images, shifted horizontally by the size of the base of the student’s eyes. At the outputs of the optical block with images for the left and right eyes of the learner, image separation devices 7 are installed, made, for example, in the form of polaroid plates with mutually perpendicular polarization. The image on the screen 6 is observed by the learner through stereo glasses 8.

УОВИ работает следующим образом:UOVI works as follows:

Компьютерный генератор изображения с учетом сигналов, поступающих на его вход, вырабатывает сигнал для стереопроектора 1, поступающий на видеопроектор 2. Оптические лучи с видеопроектора 2 попадают на оптический блок 3, где часть светового потока с видеопроектора 2 отражается для одного глаза от пластины 4, а для другого от зеркала 5, а затем два световых потока через устройства сепарации изображений 7 поступают на экран 6 со сдвигом одинаковых изображений на экране 6 на величину базы глаз.The computer image generator, taking into account the signals arriving at its input, generates a signal for the stereo projector 1, which arrives at the video projector 2. The optical rays from the video projector 2 fall on the optical unit 3, where part of the light flux from the video projector 2 is reflected for one eye from the plate 4, and for the other from the mirror 5, and then two light fluxes through the image separation devices 7 arrive on the screen 6 with a shift of the same images on the screen 6 by the size of the base of the eyes.

Изображение на экране обучаемый наблюдает через стереоочки 8.The student observes the image on the screen through stereo glasses 8.

Обучаемый, глядя на имитируемое изображение, учитывающее особенности бинокулярности зрения, воздействует на органы управления имитируемого летательного аппарата. Изменение положения органов управления приводит к изменению выходных сигналов с КГИ. Таким образом, УОВИ, работая в замкнутом контуре управления, обеспечивает привитие правильных навыков управления летательным аппаратом, при этом углы обзора изображения бесконечно удаленных объектов составляют порядка 60° по горизонтали и 45° по вертикали на один канал, а при необходимости могут быть увеличены.The student, looking at the simulated image, taking into account the peculiarities of binocular vision, affects the controls of the simulated aircraft. A change in the position of the controls leads to a change in the output signals from the OIG. Thus, UOVI, working in a closed control loop, provides the right skills to control the aircraft, while the viewing angles of images of infinitely distant objects are about 60 ° horizontally and 45 ° vertically by one channel, and can be increased if necessary.

Источники информации.Information sources.

1. Сборник научных трудов «Проблемы и перспективы голографии и оптикоэлектроники в системах визуализации (материалы, элементы, устройства, системы)», Госкомитет СССР по кинематографии, ЦООНТИ по кинематографии, 1989 г., стр.94-100 (УДК 612.843.7.001.57.002.5).1. Collection of scientific papers “Problems and Prospects of Holography and Optoelectronics in Visualization Systems (Materials, Elements, Devices, Systems)”, USSR State Committee for Cinematography, UNSTI for Cinematography, 1989, pp. 94-100 (UDC 612.843.7.001. 57.002.5).

2. Журнал корпорации «Аэрокосмическое оборудование» «Мир авионики», №4, 2002 г., стр.31-32.2. Magazine of the Corporation "Aerospace Equipment" "World of Avionics", No. 4, 2002, pp. 31-32.

3. Бабенко B.C., Оптика телевизионных устройств, М., "Радио и связь", 1982 г., Стр.228-2303. Babenko B.C., Optics of television devices, M., "Radio and communications", 1982, pp. 228-230

4. Журнал корпорации «Аэрокосмическое оборудование» «Мир авионики», №3, 2002 г., стр.33-34.4. The journal of the corporation "Aerospace Equipment" "World of Avionics", No. 3, 2002, pp. 33-34.

Claims

1. A device for displaying visual information of an aircraft flight simulator, comprising a stereo projector with image separation devices, a screen for projecting an image and a stereo glasses, characterized in that the stereo projector is made in the form of a video projector, to the output of which an optical unit is connected to ensure that two identical images are projected onto the screen, shifted by horizontally on the screen by the size of the base of the eyes.

2. The display device of the visual information of the flight simulator according to claim 1, characterized in that the optical unit is made in the form of a light-separating plate with a reflecting mirror mounted behind it.