一种斜下视视觉距离可变式广角无限视景显示系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种斜下视视觉距离可变式广角无限视景显示系统，它包括投影仪、后投射、漫反射软膜屏幕及辅助装置、反射镜，辅助装置是：一个调节漫反射软膜屏幕与后投射屏之间的距离发生连续变化的装置，由移动支撑架、步进电机组、移动导轨组、限位机构、成像距离调节机构和控制柜组成。本实用新型专利技术通过改变后投射屏外表面上附着的漫反射软膜屏幕下端与后投射屏之间的距离来实现斜下视视觉距离变化，通过成像距离调节机构的连续性运动调节，使漫反射软膜屏幕下端与后投射屏之间的距离发生连续性变化，从而使斜下视视觉成像距离发生渐进式变化。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种飞行模拟训练领域，具体涉及一种广角无限视景显示技术。(二)
技术介绍
现有的国内外的广角无限视景显示系统，其斜下视成像距离无法改变，这是由于带散射层 的后投射屏与反射镜之间的相对位置是固定不变的，致使飞行员在系统出瞳处观察时，视觉距 离是一个定值，这样就不能够真实的模拟飞行器起飞与降落时由于飞行器与地面的距离变化而 引起飞行员斜下视视觉距离的变化，使飞行员在现有广角无限视景显示系统下训练无法感觉飞 行器起落时，斜下视距离的视觉变化，使起落飞行训练效果大受影响。(三)
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种可以实现与飞行器起飞、降落变化速度相对应的斜下视视 觉距离可变式广角无限视景显示系统，本技术在保持前视无限远视觉效果的同时，按照飞 行器起落过程的前下视视觉变化的规律及人眼视觉规律的原理，通过成像距离调节机构，来实 现改变漫反射软膜屏幕与后投射屏之间的距离，从而模拟起落过程时前下视视觉变化，大大提 高飞行训练特别是起落时的训练效果，可以实现与飞行器起飞、降落变化速度对应的斜下视视 觉距离变化。本技术的目的是这样实现的它包括投影仪l、后投射屏2、漫反射软膜屏幕3及其辅助装置、反射镜4，其辅助装置还包括移动支撑架7、步进电机组8、移动导轨组9、限位机 构10、成像距离调节机构和控制柜。后投射屏2设置在后投射屏固定底框上，移动导轨组包 括滚珠丝杠及精密光电限位开关部件，漫反射软膜屏幕3设置在移动导轨组上，限位机构10 设置在漫反射软膜屏幕的两个运动极限位置，步进电机组8驱动移动导轨组9，由控制柜实现 控制，成像距离调节机构连接漫反射软膜屏幕与后投射屏。本技术中投影仪1用支撑框架由螺钉连接固定在控制柜的顶部；后投射屏2四周采用 复合材料加工成型的固定框固定，连接到后壁板上，后投射屏2、后壁板及控制柜之间均采用 螺钉连接；漫反射软膜屏幕3上边沿与后投射屏2上边沿均固定在复合材料的固定框内，漫反 射软膜屏幕3的两侧及下边沿均是可以移动的，其下边沿连接在移动导轨组上9，由步进电机 组驱动移动导轨组带动漫反射软膜屏幕3运动，实现广角无限视景显示系统斜下视视觉成像距 离的变化；反射镜的固定采用螺钉连接铝压板条及硅橡胶密封垫紧固在复合材料固定框的四周 的方式连接。本技术的漫反射软膜屏幕3是由颗粒分布均匀，且有规定的密度，其颗粒的大小接近 于光波长的材料加工成的弹性软膜。本技术的后投射屏2的面型为高次曲面，本身为高透过率材料经挤压成型的有机玻 璃，后投射屏采用高温负压工艺成型为高次曲面，后投射屏不影响系统成像，其作用是支撑漫 反射软膜屏幕3，使其附着于后投射屏2的外表面，并维持完全附着其上的漫反射软膜屏幕3 的面形与反射镜4的焦面一致。本技术的反射镜4采用反射率高达95%的双面镀铝薄膜，它的作用是将后投射屏2 上每一像点发出的有效光，经反射镜反射变为近平行光后射入出瞳区5，也就是说在出瞳区内， 用人眼对反射镜进行观察时，会看到相当于无限远的实时景象。薄膜镜头采用负压成形法。本 技术即适用于反射镜面型是非球面也适用于反射镜面型是球面的广角无限视景显示系统。本技术的斜下视视觉距离可变式广角无限视景显示方法为通过改变后投射屏外表面 上附着的漫反射软膜屏幕下端与后投射屏外表面(即反射镜的焦面)的距离来实现斜下视视觉 距离变化。通过成像距离调节机构的连续性运动，使漫反射软膜屏幕与后投射屏之间的距离发 生连续性变化，从而使斜下视视觉成像距离发生渐进式变化，即在保证该系统前视及仰视视觉 成像距离为无限远不变的前提下，通过改变漫反射软膜屏幕与后投射屏之间的距离的方法来实 现斜下视视觉成像距离的可变。在该变化过程中本系统内的投影仪随漫反射软膜屏幕的运动对 视景图像进行适时校正，此方法能够保证视景图像不会因为漫反射软膜屏幕的运动而出现畸变 的现象，使训练效果大大提卨。本技术的工作方式为三台仿真专用投影仪1将图像拼接融合后生成实时视景投射在 后投射屏2上，仿真专用投影仪1能根据视觉距离的变化(即漫反射软膜屏幕的改变)对图像 进行时时校正，可视图像经反射镜4的反射后射向视点区域，在视点区域人眼可观察到相当于 无限远的实时景象。本技术的工作原理为该系统斜下视部分初始状态为漫反射软膜屏幕3与后投射屏2 之间有一定的距离，这个距离满足飞行器正常在地面上时的下视距离。现以飞行器正常在地面 上时的下视距离5m为例，飞行器起飞前漫反射软膜屏幕与后投射屏底边距离应为210mm， 6 行器起飞过程中两屏距离逐渐变小直至重合，这时系统斜下视视觉距离从近距离5m到无限远 (几百米)的逐渐变化；当飞行器要降落前漫反射软膜屏幕与后投射屏重合，飞行器降落过程 中漫反射软膜屏幕与后投射屏底边距离逐渐变大直至达到210mm，这时系统斜下视景像距离 由无限远(几百米)到近距离5m的逐渐变化。由于漫反射软膜屏幕在与后投射屏分离的过程 时，使其曲面发生变化，成像出现微小畸变，通过投影机的畸变校正进行适时修正。斜下视视 觉距离可变式广角无限视景显示系统按照飞行器起飞、降落前下视视觉距离变化的规律及人眼的视觉规律来模拟飞行器起飞与降落时由于飞行器与地面的距离变化而引起飞行员斜下视视 觉距离的变化，该系统可真实模拟飞行器起飞、降落的视觉距离，提高飞行训练效果。本技术的效果有斜下视视觉距离可变式广角无限视景显示系统具有快速连续改变斜 下视视觉距离的功能，当飞行器起飞或降落时，飞行员的斜下视距离将随飞行器距地面的高度 变化而变化。普通的广角无限视景显示系统全视场(方位180。，俯仰-25° 20°)内视觉距离 相同，理论值为无限远，但实际值一般为几十米到几百米左右。当飞行器在地面滑行或起飞时， 视觉距离没有变化并且感觉不准，总觉得飞行器没有着落，感觉飞行器距地面很高， 一般感觉 在几十米高。斜下视视觉距离可变式广角无限视景显示系统可实现与飞行器起降变化速度相对 应的斜下视视觉距离变化，变化规律可满足视觉距离时时变化的要求，该广角无限视景显示系 统在0。到+20。视角内的视觉距离保持远距离视觉效果(视觉距离大于200m)的同时，俯视O。 到-25°视角内的视觉距离由无限远逐渐縮短至5m，此逐渐改变视觉距离的方法符合人眼视觉 规律的实际情况。该系统可真实模拟飞行器起飞、降落的视觉距离变化情况，提高飞行训练效 果。附图说明图1为本技术的系统漫反射软膜屏幕与后投射屏重合时示意图； 图2为本技术的漫反射软膜屏幕与后投射屏幕距离一定时的斜下视视觉景象距离示 意图3为本技术的系统漫反射软膜屏幕与后投射屏分开最远距离时的示意图 图4为本技术的导轨组运动方位及组成示意图； 图5为本技术的导轨组的定位示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术作进一步的说明结合图l,本实施例的斜下视视觉距离可变式广角无限视景显示方法是，通过移动后投射 屏附着的漫反射软膜屏幕3与后投射屏2外表面的距离来改变斜下视视觉距离。成像距离调节 机构的连续运动实现漫反射软膜屏幕与后投射屏之间的距离连续变化，使斜下视视觉成像距离 也发生渐进式变化。在保证该系统前视及仰视视觉成像距离为无限远不变的前提下，改变漫反 射软膜屏幕与后投本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种斜下视视觉距离可变式广角无限视景显示系统，其特征在于它包括投影仪（１）、后投射（２）、漫反射软膜屏幕及辅助装置（３）、反射镜（４），辅助装置是：一个调节漫反射软膜屏幕（３）与后投射屏（２）之间的距离发生连续变化的装置，由移动支撑架（７）、步进电机组（８）、移动导轨组（９）、限位机构（１０）、成像距离调节机构和控制柜组成，后投射屏（２）设置在后投射屏固定底框（６）上，移动导轨组（９）包括滚珠丝杠及精密光电限位开关部件，漫反射软膜屏幕（３）设置在移动导轨组（９）上，限位机构（１０）设置在漫反射软膜屏幕的两个运动极限位置，步进电机组（８）驱动移动导轨组（９），由控制柜实现控制，成像距离调节机构连接漫反射软膜屏幕（３）与后投射屏（２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：康为民，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：实用新型
国别省市：93[中国|哈尔滨]