一种全息视觉增强瞄准显示装置及显示方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种全息视觉增强瞄准显示装置及显示方法，全息视觉增强瞄准显示装置通过光源、透射式准直镜、反射式全息光栅、透射式RGB全息图和光学玻璃观察窗口构建全息图像和瞄准位置点，光源采用红绿蓝三原色以实现瞄准点颜色的调节，本发明专利技术还提供一种基于三原色亮度比值计算实现色坐标调节的显示方法以实现装置呈现的全息图中的位置坐标计算和瞄准点计算过程，解决在全息图中容易造成瞄准点不清楚和视觉疲劳问题，实现了瞄点颜色连续可调、提高了亮度范围，在人机工效方面也有了很大的改善。改善。改善。

A holographic vision enhanced aiming display device and display method

【技术实现步骤摘要】
一种全息视觉增强瞄准显示装置及显示方法


[0001]本专利技术属于全息光学技术，具体涉及多功能瞄准技术，尤其涉及一种全息视觉增强瞄准显示装置及显示方法。

技术介绍

[0002]全息光学元件相较于普通光学元件而言，具有性能好、价格低、易制作、重量轻等诸多优点，并且可以集成多种光学功能，而全息瞄准镜是一种基于全息光学元件的，在近距离战斗中使用的轻武器瞄准器，在二十世纪末才走向应用。它采用光、机、电相结合的方法，允许使用者同时观察到瞄准目标和重现出的瞄点虚像，从而实现快速精确瞄准。全息瞄准镜即具备传统瞄准镜的瞄准快速、方便的特点，又具备受外界天气环境影响小的优点，对于提高轻武器短距离全天候作战性能有重要意义，因此受到了多方关注。
[0003]一般的，传统瞄准镜只能看到单红色瞄点信号，成本高；在长时间的观察下，容易造成视觉疲劳，造成一定程度上的危险性。因此，为提高瞄准显示的人机工效，需根据不同环境显示不同颜色的瞄点信号，提高战士的观察反应速度，可有效提高士兵作战效率。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：针对现有的全息瞄准显示系统中的瞄准点单一问题，本专利技术的第一目的是提供一种全息视觉增强瞄准显示装置，为了更好的进行瞄准点的颜色调节控制与调节，本专利技术的第二目的是提供一种利用全息衍射光学结构三基色混色算法实现显示颜色可调的瞄准显示方法。
[0005]技术方案：一种全息视觉增强瞄准显示装置，包括壳体，所述的壳体内设有光源、准直镜、全息光栅、RGB全息图和光学玻璃观察窗口；
[0006]所述光源产生红绿蓝三种颜色的光束，且设有光束亮度调节控制面板，光源发出的光束经过准直镜后到达全息光栅，随后传输至RGB全息图，经RGB全息图衍射形成成像光束，最后透过光学玻璃观察窗口显示瞄准点，所述的光学玻璃观察窗口包括接收构建目标场景的全息影像；
[0007]所述装置还设有控制器和计算单元，所述计算单元根据三原色混合算法，通过单色三刺激值计算混合色三刺激值，进而求得该色的色品坐标值，确定三原色亮度比值关系，输出光束亮度的调节信息
[0008]进一步的，所述光源设有可同时发出红、绿、蓝三种颜色光束的LED，各个颜色的LED可实现对应的光束亮度调节效果。
[0009]进一步的，所述控制器设有可调节显示图像的色坐标(x,y)及亮度L的三种按钮，各个按钮可分别实现x，y，L这三个参数指标一定范围内的数值升降设置功能，其中，色坐标x和y的设置精度为0.02，亮度L的设置精度为50nits。
[0010]进一步的，所述控制器中的色坐标(x,y)及亮度L三种控制按钮都设置在壳体上。
[0011]进一步的，所述的壳体上开设有可视窗，可视窗用于固定光学玻璃观察窗口，观察
者可通过所述光学玻璃观察窗口获取目标场景图像，实现目标场景的全息影像的构建和瞄准。
[0012]进一步的，所述的准直镜、全息光栅和RGB全息图嵌插设置于壳体内部，并组建光束的传输通道。
[0013]更进一步的，所述的准直镜、全息光栅、RGB全息图均包括反射式和透射式。
[0014]在上述的装置中，对于控制器和算法模块的计算，本专利技术提供一种基于三原色亮度比值计算实现色坐标调节的显示方法，所述方法基于全息图中瞄准点色坐标及亮度信息，通过混色计算得到对于三原色的亮度调节信息，包括对全息图中的瞄准点进行优化处理，包括如下步骤：
[0015](1)确定全息图中瞄准点色坐标的显示参数，包括色坐标(x,y)和亮度L；
[0016](2)根据步骤(1)确定的目标色标参数，基于三基色混色原理计算得到红绿蓝三通道的亮度值L
R
、L
G
、L
B
；
[0017](3)根据色标的亮度计算红绿蓝通道的亮度占比ρ
R
、ρ
G
、ρ
B
；
[0018](4)将光源的光谱红绿蓝与三通道亮度占比ρ
R
、ρ
G
、ρ
B
进行乘积，计算得到实现色坐标(x,y)、亮度L显示图像所需的红绿蓝三通道的实际发光曲线φ
R
(λ)、φ
G
(λ)、φ
B
(λ)；
[0019](5)根据全息视觉增强瞄准显示装置中光束传输路径信息，调节光源的平行光入射角度θ，据此进行光学准直；
[0020](6)消除全息图存在的色散现象，衍射效率曲线、平行光束入射角度θ和波长需满足η
R
(θ，λ)、η
G
(θ，λ)和η
B
(θ，λ)；
[0021](7)全息图显示，平行光束被RGB全息光栅衍射至反射式或者透射式彩色全息图，实现瞄准图像的显示，所述彩色全息图的衍射特性表达式为{f
R
(θ，λ)，f
G
(θ，λ)，f
B
(θ，λ)}，对入射角度为θ；
[0022](8)全息图像及瞄准点合成输出，输出能量分布为的红绿蓝成像光线，最终实现所设定的色坐标(x，y)，亮度L的彩色显示效果。
[0023]所述方法的步骤(2)包括如下计算过程：
[0024](21)根据三基色混色原理进行归一化处理，分别计算目标显示颜色三刺激值X、Y、Z与红绿蓝三基色刺激值(X
R
，Y
R
，Z
R
)、(X
G
，Y
G
，Z
G
)、(X
B
，Y
B
，Z
B
)及亮度L的关系式；
[0025](22)结合已知的红绿蓝三基色色坐标(x
R
，y
R
)，(x
G
，y
G
)，(x
B
，y
B
)，计算得到目标显示颜色的三刺激值X、Y、Z与亮度L，红绿蓝三基色的色坐标(x
R
，y
R
)，(x
G
，y
G
)，(x
B
，y
B
)三者之间的关系式；
[0026](23)根据上述步骤得到的目标显示颜色的三刺激值X、Y、Z，利用CIE 1931XYZ色坐标计算方法，将其转化为红绿蓝三个通道亮度值L
R
、L
G
、L
B
与最终显示颜色的色坐标(x，y)之间的关系式；
[0027](24)通过函数变换，得到红绿蓝三基色光亮度比值关系式，分别求解得到红绿蓝三个通道分别对应的亮度值L
R
、L
G
、L
B
。
[0028]进一步的，步骤(2)在三基色混色原理计算过程中，通过调节单色亮度改变灯光颜色变换，设红，绿，蓝三原色的分别为X，Y，Z坐标分别为(x
R
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全息视觉增强瞄准显示装置，包括壳体，其特征在于：所述的壳体内设有光源、准直镜、全息光栅、RGB全息图和光学玻璃观察窗口；所述光源产生红绿蓝三种颜色的光束，且设有光束亮度调节控制面板，光源发出的光束经过准直镜后到达全息光栅，随后传输至RGB全息图，经RGB全息图衍射形成成像光束，最后透过光学玻璃观察窗口显示瞄准点，所述的光学玻璃观察窗口包括接收构建目标场景的全息影像；所述装置还设有控制器和计算单元，所述计算单元根据三原色混合算法，通过单色三刺激值计算混合色三刺激值，进而求得该色的色坐标值，确定三原色亮度比值关系，输出光束亮度的调节信息。2.根据权利要求1所述的全息视觉增强瞄准显示装置，其特征在于：所述的光源设有发出红、绿、蓝三种颜色光束的LED灯，通过设置显示图像色坐标和亮度调节各个颜色的LED对应的光束亮度，所述显示图像色坐标和亮度的设置按钮位于壳体上。3.根据权利要求1所述的全息视觉增强瞄准显示装置，其特征在于：所述的壳体上开设有可视窗，可视窗用于固定光学玻璃观察窗口，观察者可通过所述光学玻璃观察窗口获取目标场景图像，实现目标场景的全息影像的构建和瞄准。4.根据权利要求1所述的全息视觉增强瞄准显示装置，其特征在于：所述的准直镜、全息光栅和RGB全息图嵌插设置于壳体内部，并组建光束的传输通道。5.根据权利要求1所述的全息视觉增强瞄准显示装置，其特征在于：所述的准直镜、全息光栅、RGB全息图均包括反射式和透射式。6.一种基于三原色亮度比值计算实现色坐标调节的显示方法，其特征在于：所述方法基于全息图中瞄准点色坐标及亮度信息，通过混色计算得到对于三原色的亮度调节信息，包括对全息图中的瞄准点进行优化处理，包括如下步骤：(1)确定全息图中瞄准点色坐标的显示参数，包括色坐标(x，y)和亮度L；(2)根据步骤(1)确定的目标色标参数，基于三基色混色原理计算得到红绿蓝三通道的亮度值L
R
、L
G
、L
B
；(3)根据色标的亮度计算红绿蓝通道的亮度占比ρ
R
、ρ
G
、ρ
B
；(4)将光谱中红绿蓝与三通道亮度占比ρ
R
、ρ
G
、ρ
B
进行乘积，计算得到实现色坐标(x，y)、亮度L显示图像所需的红绿蓝三通道的实际发光曲线
φR
(λ)、
φG
(λ)、
φB
(λ)；(5)根据全息视觉增强瞄准显示装置中光束传输路径信息，调节光源的平行光入射角度θ，据此进行光学准直；(6)消除全息图存在的色散现象，衍射效率曲线、平行光束入射角度θ和波长需满足η
R
(θ，λ)、η
G
(θ，λ)和η
B
(θ，λ)；(7)全息图显示，平行光束被RGB全息光栅衍射至反射式或者透射式彩色全息图，实现瞄准图像的显示，所述彩色全息图的衍射特性表达式为{f
R
(θ，λ)，f
G
(θ，λ)，f
B
(θ，λ)}，对入射角度为θ；(8)全息图像及瞄准点合成输出，输出能量分布为的红绿蓝成像光线，最终实现所设定的色坐标(x，y)，亮度L的彩色显示效果。7.根据权利要求6所述的基于三原色亮度比值计算实现色坐标调节的显示方法，其特征在于：步骤(2)包括如下计算过程：
(21)根据三基色混色原理进行归一化处理，分别计算目标显示颜色三刺激值X、Y、Z与红绿蓝三基色刺激值(X
R
，Y
R
，Z

【专利技术属性】
技术研发人员：苏鑫，沈忠文，田闯，卢超月，王鹏，高永丽，杨燕，刘辛玉，
申请(专利权)人：南京工业职业技术大学，
类型：发明
国别省市：