[go: up one dir, main page]

RU210728U1 - OPTICAL SYSTEM FOR INDICATOR ON THE WINDSHIELD - Google Patents

OPTICAL SYSTEM FOR INDICATOR ON THE WINDSHIELD Download PDF

Info

Publication number
RU210728U1
RU210728U1 RU2021126421U RU2021126421U RU210728U1 RU 210728 U1 RU210728 U1 RU 210728U1 RU 2021126421 U RU2021126421 U RU 2021126421U RU 2021126421 U RU2021126421 U RU 2021126421U RU 210728 U1 RU210728 U1 RU 210728U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mirror
image
concave mirror
combiner
optical system
Prior art date
Application number
RU2021126421U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Артём Викторович Легков
Дмитрий Александрович Третьяков
Лев Юрьевич Харбергер
Original Assignee
Акционерное общество "Авионик"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Авионик" filed Critical Акционерное общество "Авионик"
Priority to RU2021126421U priority Critical patent/RU210728U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU210728U1 publication Critical patent/RU210728U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Instrument Panels (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к проекционной технике отображения информации и может быть использована для бортовых индикаторов на лобовом стекле коллиматорного типа. Оптическая система для индикатора на лобовом стекле содержит источник изображения, расположенный в фокальной плоскости вогнутого зеркала, и селективно отражающее плоское зеркало, установленное с наклоном относительно оптической оси вогнутого зеркала, комбайнер, выполненный в виде селективно отражающего плоского зеркала, которое установлено с наклоном относительно визирной оси зрачка глаза наблюдателя. Вогнутое зеркало выполнено в виде зеркала внешнего отражения. Источник изображения, вогнутое зеркало, селективно отражающее плоское зеркало и комбайнер взаимосвязаны оптически. Технический результат заключается в повышении качества изображения за счет повышения яркости изображения закабинного пространства и уменьшения прямых и комбинированных бликов и отражений, мешающих наблюдению. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to the projection technique for displaying information and can be used for on-board indicators on the windshield of a collimator type. The optical system for the indicator on the windshield contains an image source located in the focal plane of the concave mirror, and a selectively reflecting flat mirror installed with an inclination relative to the optical axis of the concave mirror, a combiner made in the form of a selectively reflecting flat mirror, which is installed with an inclination relative to the sighting axis the pupil of the observer's eye. The concave mirror is made in the form of an external reflection mirror. An image source, a concave mirror, a selectively reflective flat mirror, and a combiner are optically interconnected. The technical result consists in improving the quality of the image by increasing the brightness of the image of the outside space and reducing direct and combined glare and reflections that interfere with observation. 3 w.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к технике проекционных систем отображения информации и может быть использована преимущественно для бортовых индикаторов на лобовом стекле коллиматорного типа.The utility model relates to the technology of projection information display systems and can be used mainly for on-board indicators on the windshield of a collimator type.

Устройства бортовой проекционной индикации представляют собой систему, обеспечивающую одновременное наблюдение пилотом реального окружения, объектов в пространстве и изображение источника изображения, видимое через оптическую систему со светоделительным отражателем, при этом визирная ось наблюдателя и оптическая ось системы проекции источника изображения совмещены.On-board projection display devices are a system that provides simultaneous observation by the pilot of the real environment, objects in space and the image of the image source, visible through the optical system with a beam-splitting reflector, while the sighting axis of the observer and the optical axis of the image source projection system are combined.

Для реализации рассматриваемых индикаторных систем известны разные решения на базе одной или нескольких отражающих/пропускающих поверхностей (RU 173768 U1, 11.09.2017; RU 2582210 С1, 20.04.2016; RU 2540135 С1, 09.01.2014; RU 2364902 С120.08.2009, RU 63559 U1, 2007; US 8089568 В1, 03.01.2012; US 7602552 В1, 13.10.2009; RU 2226292 С1, 27.03.2004; US 6567014 В1, 20.05.2003; US 5991087 А, 13.11.1999; US 5640275 А, 17.06.1997; US 4669810, 02.06.1987; US 4407564 А, 04.10.1983).To implement the considered indicator systems, different solutions are known based on one or more reflective/transmitting surfaces (RU 173768 U1, 09/11/2017; RU 2582210 C1, 04/20/2016; RU 2540135 C1, 01/09/2014; RU 2364902 C120.08.2009, RU 63559 U1, 2007; US 8089568 B1, January 3, 2012; US 7602552 B1, October 13, 2009; RU 2226292 C1, March 27, 2004; US 6567014 B1, May 20, 2003; US 5991087 A, 13.17 US.199 1997; US 4669810, 06/02/1987; US 4407564 A, 10/04/1983).

Из патента RU 2364902 С1, МПК G02B 27/18, G02B 27/01, опубл. 20.08.2009, известна коллиматорная индикаторная система, которая относится к типу внеосевых систем индикации. Система содержит источник изображения, проекционный объектив с децентрированными оптическими элементами и силовой комбайнер, который является коллиматором изображения, создаваемого проекционным объективом.From the patent RU 2364902 C1, IPC G02B 27/18, G02B 27/01, publ. 08/20/2009, a collimator indicator system is known, which belongs to the type of off-axis display systems. The system contains an image source, a projection lens with decentered optical elements and a power combiner, which is a collimator of the image created by the projection lens.

Силовой комбайнер селективно отражает излучение источника изображения в узком диапазоне длин волн и пропускает проходящий свет видимого диапазона волн окружающей обстановки в зрачковую зону наблюдения. Линзы проекционного объектива, который состоит из трех линзовых групп и оптического клина, создают предыскажение изображения, равное по величине и обратное по знаку тому искажению, которое вносит в изображение силовой комбайнер. Основным недостатком системы, также как и других внеосевых систем индикации, является необходимость компенсации аберраций, возникающих при внеосевой проекции, что приводит к усложнению системы, увеличению ее габаритов и массы.The power combiner selectively reflects the radiation of the image source in a narrow wavelength range and transmits the transmitted light of the visible wavelength range of the environment into the pupillary observation zone. The lenses of the projection objective, which consists of three lens groups and an optical wedge, create an image pre-distortion equal in magnitude and opposite in sign to the distortion that the power combiner introduces into the image. The main disadvantage of the system, as well as other off-axis display systems, is the need to compensate for aberrations that occur during off-axis projection, which leads to a complication of the system, an increase in its dimensions and weight.

Наиболее близкой к настоящему изобретению является система для отображения на лобовом стекле по патенту US 8089568 В1, МПК G02F 1/1335, опубл. 03.01.2012, которая относится к осевым системам индикации. Устройство содержит источник изображения, расположенный в фокальной плоскости вогнутого полупрозрачного зеркала - коллиматора и наклонное плоское полупрозрачное зеркало, отражаясь от которого изображение падает на коллиматор. Сколлимированное вогнутым зеркалом изображение, проходя через наклонное полупрозрачное зеркало, попадает в зрачок глаза наблюдателя на фоне закабинной обстановки.Closest to the present invention is a system for displaying on the windshield according to US patent 8089568 B1, IPC G02F 1/1335, publ. 01/03/2012, which refers to axial display systems. The device contains an image source located in the focal plane of a concave semi-transparent mirror - a collimator and an inclined flat semi-transparent mirror, from which the image is reflected onto the collimator. The image collimated by a concave mirror, passing through an inclined translucent mirror, enters the pupil of the observer's eye against the background of the outside environment.

Недостатком устройства по патенту US 8089568 В1, 2012 г. является низкое светопропускание, обусловленное наблюдением закабинной обстановки через два полупрозрачных селективных зеркала - вогнутое и наклонное плоское, являющиеся комбайнерами. Это весьма критично при использовании индикатора в условиях низкой внешней освещенности в вечернее и ночное время. Кроме того, два комбайнера создают большое количество прямых и комбинированных бликов и отражений, мешающих наблюдению. Вогнутое зеркало находится на оси зрения наблюдателя перпендикулярно его взгляду, в итоге, наблюдатель видит собственное отражение, мешающее наблюдению.The disadvantage of the device according to patent US 8089568 B1, 2012 is the low light transmission due to the observation of the outside environment through two translucent selective mirrors - concave and inclined flat, which are combiners. This is very critical when using the indicator in low ambient light conditions in the evening and at night. In addition, two combiners create a large number of direct and combined highlights and reflections that interfere with observation. A concave mirror is located on the observer's line of sight perpendicular to his gaze; as a result, the observer sees his own reflection, which interferes with observation.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения качества наблюдаемого изображения за счет повышения яркости изображения закабинного пространства и уменьшения прямых и комбинированных бликов и отражений, мешающих наблюдению.The present invention is based on solving the problem of improving the quality of the observed image by increasing the brightness of the image of the outside space and reducing direct and combined glare and reflections that interfere with observation.

Поставленная задача решается тем, что в оптической системе для индикатора на лобовом стекле, содержащей источник изображения, расположенный в фокусной плоскости вогнутого зеркала, и селективно отражающее плоское зеркало, установленное с наклоном относительно оптической оси вогнутого зеркала, согласно полезной модели, введен комбайнер, выполненный в виде селективно отражающего плоского зеркала, которое установлено с наклоном относительно визирной оси зрачка глаза наблюдателя, а вогнутое зеркало выполнено в виде зеркала внешнего отражения.The problem is solved by the fact that in the optical system for the indicator on the windshield, containing an image source located in the focal plane of the concave mirror, and a selectively reflecting flat mirror mounted with an inclination relative to the optical axis of the concave mirror, according to the utility model, a combiner is introduced, made in in the form of a selectively reflecting flat mirror, which is installed with an inclination relative to the sighting axis of the pupil of the observer's eye, and the concave mirror is made in the form of an external reflection mirror.

Поставленная задача решается также тем, что:The problem is also solved by:

источник изображения выполнен в виде самосветящегося объекта;the image source is made in the form of a self-luminous object;

зеркало внешнего отражения выполнено со сферической поверхностью;the external reflection mirror is made with a spherical surface;

зеркало внешнего отражения выполнено с асферической поверхностью.the external reflection mirror is made with an aspherical surface.

Повышение яркости изображения закабинного пространства обеспечивается его наблюдением только сквозь один введенный комбайнер. Один комбайнер создает значительно меньше прямых и комбинированных бликов и отражений по сравнению с индикатором с двумя комбайнерами. Комбайнер установлен наклонно к визирной оси наблюдения, что исключает отражение наблюдателя в комбайнере.Increasing the brightness of the image of the outside space is ensured by its observation only through one entered combiner. One combiner creates significantly less direct and combined glare and reflections compared to an indicator with two combiners. The combiner is installed obliquely to the sighting axis of observation, which eliminates the reflection of the observer in the combiner.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором изображена структурная схема оптической системы для индикатора на лобовом стекле.The utility model is illustrated in the drawing, which shows a block diagram of the optical system for the indicator on the windshield.

Оптическая система для индикатора на лобовом стекле содержит источник изображения 1, расположенный в фокальной плоскости вогнутого зеркала 2, селективно отражающее плоское зеркало 3, установленное с наклоном относительно оптической оси 4 вогнутого зеркала 2, комбайнер 5, выполненный в виде селективно отражающего плоского зеркала, которое установлено с наклоном относительно визирной оси 6 зрачка глаза 7 наблюдателя.The optical system for the indicator on the windshield contains an image source 1 located in the focal plane of the concave mirror 2, a selectively reflecting flat mirror 3 mounted with an inclination relative to the optical axis 4 of the concave mirror 2, a combiner 5 made in the form of a selectively reflecting flat mirror, which is installed with an inclination relative to the sighting axis 6 of the pupil of the eye 7 of the observer.

Источником изображения 1 является самосветящийся объект, например ЖК-матрица или проекционный экран.The image source 1 is a self-luminous object, such as an LCD matrix or a projection screen.

Вогнутое зеркало 2 выполнено в виде зеркала внешнего (наружного) отражения [Электронный ресурс]. URL: https://deafmo.ru/bk_netra/page.php?tutindex=46&index=26 (дата обращения: 01.08.2021), внутренняя поверхность которого в общем случае является асферической. В частном случае вогнутое зеркало 2 может быть выполнено со сферической внутренней поверхностью.The concave mirror 2 is made in the form of an external (external) reflection mirror [Electronic resource]. URL: https://deafmo.ru/bk_netra/page.php?tutindex=46&index=26 (date of access: 08/01/2021), the inner surface of which is generally aspherical. In a particular case, the concave mirror 2 can be made with a spherical inner surface.

Селективное отражение элементов оптической системы обеспечивается в монохроматический индикаторах нанесением интерференционного светоотражающего покрытия, рассчитанного на определенную длину волны в зеленом участке спектра, обычно 520-550 нм. В цветных индикаторах селективное отражение элементов оптической системы обеспечивается селективным отражением в трех областях спектра.Selective reflection of the elements of the optical system is provided in monochromatic indicators by applying an interference reflective coating designed for a certain wavelength in the green part of the spectrum, usually 520-550 nm. In color indicators, the selective reflection of the elements of the optical system is provided by selective reflection in three regions of the spectrum.

Углы наклона плоского зеркала 3 и комбайнера 5 выбирают из условия их размещения в кабине наблюдателя в диапазоне от 40° до 50°.The angles of inclination of the flat mirror 3 and combiner 5 are selected from the condition of their placement in the observer's cabin in the range from 40° to 50°.

Изображение от источника изображения 1, отражаясь от плоского зеркала 3, попадает на вогнутое зеркало 2. Сколлимированное, за счет нахождения источника изображения 1 в фокальной плоскости вогнутого зеркала 2, изображение через полупрозрачное зеркало 3 попадает на комбайнер 5 и, отражаясь от него, проецируется в зрачок глаза 7 наблюдателя. При этом наблюдатель через комбайнер 5 одновременно видит реальную закабинную обстановку. Наблюдение реальной обстановки только через один комбайнер 5 обеспечивает повышение яркости изображения закабинного пространства. Один комбайнер 5 создает значительно меньше прямых и комбинированных бликов и отражений по сравнению с индикатором с двумя комбайнерами. За счет установки комбайнера 5 наклонно к визирной оси 6 наблюдения отсутствует отражение наблюдателя в комбайнере.The image from the image source 1, reflected from the flat mirror 3, falls on the concave mirror 2. Collimated, due to the location of the image source 1 in the focal plane of the concave mirror 2, the image through the translucent mirror 3 falls on the combiner 5 and, being reflected from it, is projected into pupil of eye 7 of the observer. In this case, the observer through the combiner 5 simultaneously sees the real outside environment. Observation of the real situation only through one combiner 5 provides an increase in the brightness of the image of the outside space. One combiner 5 creates significantly less direct and combined highlights and reflections compared to an indicator with two combiners. Due to the installation of the combiner 5 obliquely to the sighting axis 6 of observation, there is no reflection of the observer in the combiner.

Предлагаемая система является осевой, поэтому в ней не возникают такие виды аберраций изображения, как кривизна поля изображения и трапецеидальная дисторсия, что исключает необходимость использования корректора аберраций.The proposed system is axial, therefore, such types of image aberrations as image field curvature and trapezoidal distortion do not occur in it, which eliminates the need to use an aberration corrector.

Таким образом, предложенный индикатор на лобовом стекле обеспечивает с хорошим качеством одновременное наблюдение закабинной обстановки и наложенное на нее изображение с необходимой информацией.Thus, the proposed indicator on the windshield provides, with good quality, simultaneous observation of the outside environment and an image superimposed on it with the necessary information.

Claims (4)

1. Оптическая система для индикатора на лобовом стекле, содержащая источник изображения, расположенный в фокальной плоскости вогнутого зеркала, и селективно отражающее плоское зеркало, установленное с наклоном относительно оптической оси вогнутого зеркала, отличающаяся тем, что введен комбайнер, выполненный в виде селективно отражающего плоского зеркала, которое установлено с наклоном относительно визирной оси зрачка глаза наблюдателя, а вогнутое зеркало выполнено в виде зеркала внешнего отражения, при этом источник изображения, вогнутое зеркало, селективно отражающее плоское зеркало и комбайнер взаимосвязаны оптически.1. An optical system for an indicator on the windshield, containing an image source located in the focal plane of the concave mirror, and a selectively reflecting flat mirror mounted with an inclination relative to the optical axis of the concave mirror, characterized in that a combiner is introduced, made in the form of a selectively reflecting flat mirror , which is installed with an inclination relative to the sighting axis of the pupil of the observer's eye, and the concave mirror is made in the form of an external reflection mirror, while the image source, the concave mirror, the selectively reflecting flat mirror and the combiner are optically interconnected. 2. Оптическая система по п. 1, отличающаяся тем, что источник изображения выполнен в виде самосветящегося объекта.2. The optical system according to claim 1, characterized in that the image source is made in the form of a self-luminous object. 3. Оптическая система по п. 1, отличающаяся тем, что зеркало внешнего отражения выполнено со сферической поверхностью.3. The optical system according to claim 1, characterized in that the external reflection mirror is made with a spherical surface. 4. Оптическая система по п. 1, отличающаяся тем, что зеркало внешнего отражения выполнено с асферической поверхностью.4. The optical system according to claim 1, characterized in that the external reflection mirror is made with an aspherical surface.
RU2021126421U 2021-09-07 2021-09-07 OPTICAL SYSTEM FOR INDICATOR ON THE WINDSHIELD RU210728U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021126421U RU210728U1 (en) 2021-09-07 2021-09-07 OPTICAL SYSTEM FOR INDICATOR ON THE WINDSHIELD

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021126421U RU210728U1 (en) 2021-09-07 2021-09-07 OPTICAL SYSTEM FOR INDICATOR ON THE WINDSHIELD

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU210728U1 true RU210728U1 (en) 2022-04-28

Family

ID=81459183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021126421U RU210728U1 (en) 2021-09-07 2021-09-07 OPTICAL SYSTEM FOR INDICATOR ON THE WINDSHIELD

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU210728U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9063329B2 (en) * 2013-09-06 2015-06-23 Hyundai Motor Company Head up display device and method for vehicle
WO2017188541A1 (en) * 2016-04-27 2017-11-02 엘지전자 주식회사 Head-up display combiner positioning apparatus for vehicle, and vehicle
US20200159013A1 (en) * 2016-08-08 2020-05-21 Maxell, Ltd. Head up display apparatus

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9063329B2 (en) * 2013-09-06 2015-06-23 Hyundai Motor Company Head up display device and method for vehicle
WO2017188541A1 (en) * 2016-04-27 2017-11-02 엘지전자 주식회사 Head-up display combiner positioning apparatus for vehicle, and vehicle
US20200159013A1 (en) * 2016-08-08 2020-05-21 Maxell, Ltd. Head up display apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1303782B1 (en) High brightness see-through head-mounted display
US5257094A (en) Helmet mounted display system
US5576887A (en) Head gear display system using off-axis image sources
US6480337B2 (en) Image display apparatus
CA2190941C (en) Low-cost light-weight head-mounted virtual-image projection display with low moments of inertia and low center of gravity
CN100538437C (en) Optical system of a helmet-mounted display
US4761056A (en) Compact helmet mounted display
CN108803023B (en) Single-eye large-view-field near-eye display module, display method and head-mounted display device
EP0479439B1 (en) Optical display apparatus
US20180143427A1 (en) Optical system for a display with an off axis projector
JP2018036360A (en) Information display device
CN109073887A (en) Information display device
JP2009229552A (en) Projection optical system and headup display device
WO2019082540A1 (en) Head-mounted type display device
CN102914871B (en) The binary optical system of canister respirator Helmet Mounted Display
CN102928980B (en) The binary optical system of respirator Helmet Mounted Display
RU210728U1 (en) OPTICAL SYSTEM FOR INDICATOR ON THE WINDSHIELD
US8009949B1 (en) Fiber bundle head up display
RU2771247C1 (en) Collimator indicator system (variants)
JP2021036317A (en) Information display device
RU2364902C1 (en) Collimator indicator system
RU2540135C1 (en) Imaging system
CA2052437C (en) Two-page automotive virtual image display
WO2018216176A1 (en) Head-mounted display device
Nikiforov et al. The optical system of a wide-angle collimator-type aviation display