本發(fā)明涉及飛行模擬器視景顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在新時(shí)期飛行模擬訓(xùn)練中，顯示系統(tǒng)是飛行模擬器中最為重要的組成部分，畫(huà)面顯示的清晰度、視場(chǎng)大小、沉浸感等影響飛行仿真模擬的效果。

目前，在飛行模擬器虛擬仿真視景顯示系統(tǒng)中，常用的現(xiàn)有技術(shù)主要是旁軸虛像顯示技術(shù)，利用場(chǎng)景生成模塊、融合投影模塊及顯示模塊，通過(guò)場(chǎng)景生成模塊根據(jù)左眼和右眼的位置，實(shí)時(shí)生成左眼畫(huà)面2d視頻信號(hào)和右眼畫(huà)面2d視頻信號(hào)，利用融合投影模塊對(duì)左眼畫(huà)面2d視頻信號(hào)和右眼畫(huà)面2d視頻信號(hào)進(jìn)行校正融合，并將2d視頻信號(hào)相應(yīng)的3d視頻信號(hào)使得左眼畫(huà)面和右眼畫(huà)面投射到顯示模塊，在顯示模塊中利用3d投影屏、球面反射鏡及3d眼鏡顯示畫(huà)面，具有景深感強(qiáng)、沉浸感強(qiáng)、成像距離遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下問(wèn)題：

現(xiàn)有技術(shù)受到材料、工業(yè)加工技術(shù)的限制，使得旁軸虛像系統(tǒng)的視場(chǎng)受限，呈現(xiàn)的垂直視場(chǎng)的取值范圍僅為40-60°。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提供一種虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)，用于得到垂直視場(chǎng)方向上可覆蓋大角度范圍的顯示畫(huà)面。

具體而言，包括以下的技術(shù)方案：

一種虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)，所述虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)包括成像處理設(shè)備、至少一個(gè)第一投影機(jī)、至少一個(gè)第二投影機(jī)、第一投影屏、第二投影屏和球面反射鏡，其中，

所述成像處理設(shè)備，用于分別為每個(gè)所述第一投影機(jī)和每個(gè)所述第二投影機(jī)生成第一視頻信號(hào)和第二視頻信號(hào)；

每個(gè)所述第一投影機(jī)，用于根據(jù)對(duì)應(yīng)的所述第一視頻信號(hào)生成第一畫(huà)面投射到所述第一投影屏；

所述球面反射鏡，用于反射來(lái)自所述第一投影屏的光線，從而在預(yù)定位置的人眼看到與所有所述第一畫(huà)面相對(duì)應(yīng)的虛像；

每個(gè)所述第二投影機(jī)，用于根據(jù)對(duì)應(yīng)的所述第二視頻信號(hào)生成第二畫(huà)面投射到所述第二投影屏，從而在所述預(yù)定位置的人眼看到與所有所述第二畫(huà)面相對(duì)應(yīng)的實(shí)像，

其中所述虛像與所述實(shí)像在垂直視場(chǎng)方向上相連。

進(jìn)一步地，所述虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)還包括融合機(jī)，用于調(diào)整所述第一視頻信號(hào)以使所有第一畫(huà)面融合，以及調(diào)整所述第二視頻信號(hào)以使所有第二畫(huà)面融合。

進(jìn)一步地，所述第一視頻信號(hào)和所述第二視頻信號(hào)為3d視頻信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述3d視頻信號(hào)為雙路hdmi信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)還包括3d眼鏡，從而在所述預(yù)定位置的人眼看到的與所有所述第一畫(huà)面相對(duì)應(yīng)的虛像為3d虛像，與所有所述第二畫(huà)面相對(duì)應(yīng)的實(shí)像為3d實(shí)像。

進(jìn)一步地，所述虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述第一投影機(jī)鏡頭前或所述第二投影機(jī)鏡頭前的光學(xué)暗場(chǎng)擋片。

進(jìn)一步地，所述第一投影機(jī)和所述第二投影機(jī)為單鏡頭投影機(jī)，所述單鏡頭投影機(jī)采用的光源為三色激光光源。

進(jìn)一步地，所述第一投影屏的材質(zhì)包括表面設(shè)有散射層的亞克力板、表面設(shè)有軟幕的亞克力板和表面涂有金屬漆的亞克力板中的其中一種。

進(jìn)一步地，所述第一投影屏的形狀為球面形或輪胎面形。

進(jìn)一步地，所述第二投影屏的材質(zhì)為聚甲基丙烯酸甲酯。

本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案的有益效果：

本發(fā)明實(shí)施例將虛像顯示技術(shù)與實(shí)像顯示技術(shù)相結(jié)合，得到虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)。該虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)結(jié)合了虛像顯示技術(shù)和實(shí)像顯示技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，使得虛像與實(shí)像在垂直視場(chǎng)方向上相連，得到一種在垂直視場(chǎng)方向上可覆蓋大角度范圍的顯示圖像，增大了垂直視場(chǎng)的可視范圍。同時(shí)，該虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)可通過(guò)使用3d技術(shù)，使得畫(huà)面的沉浸感更強(qiáng)，模擬效果更真實(shí)，可以更好地滿(mǎn)足新時(shí)期飛行模擬訓(xùn)練需求。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)施例提供的一種虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)運(yùn)用在飛行模擬器中的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為球面形第一投影屏的示意圖；

圖3為輪胎面形第一投影屏的示意圖。

圖中的附圖標(biāo)記分別表示：

1、成像處理設(shè)備；

2、融合機(jī)；

3、第一投影機(jī)；

4、第二投影機(jī)；

5、第一投影屏；

6、第二投影屏；

7、球面反射鏡；

8、3d眼鏡。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)，以運(yùn)用在飛行模擬器中為例，圖1為該虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)運(yùn)用在飛行模擬器中的結(jié)構(gòu)示意圖，虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)包括成像處理設(shè)備1、三個(gè)第一投影機(jī)3、兩個(gè)第二投影機(jī)4、第一投影屏5、第二投影屏6和球面反射鏡7。

成像處理設(shè)備1，用于分別為每個(gè)第一投影機(jī)3和每個(gè)第二投影機(jī)4生成第一視頻信號(hào)和第二視頻信號(hào)。

每個(gè)第一投影機(jī)3，用于根據(jù)對(duì)應(yīng)的第一視頻信號(hào)生成第一畫(huà)面投射到第一投影屏5。

球面反射鏡7，用于反射來(lái)自第一投影屏5的光線，從而在預(yù)定位置的人眼看到與所有第一畫(huà)面相對(duì)應(yīng)的虛像。

每個(gè)第二投影機(jī)4，用于根據(jù)對(duì)應(yīng)的第二視頻信號(hào)生成第二畫(huà)面投射到第二投影屏6，從而在預(yù)定位置的人眼看到與所有第二畫(huà)面相對(duì)應(yīng)的實(shí)像，其中，虛像與實(shí)像在垂直視場(chǎng)方向上相連。

在本實(shí)施例的虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)中，虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)還包括融合機(jī)2，用于調(diào)整第一視頻信號(hào)以使三個(gè)第一畫(huà)面融合，以及調(diào)整第二視頻信號(hào)以使兩個(gè)第二畫(huà)面融合。

在本實(shí)施例的虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)中，融合機(jī)2的數(shù)量為兩個(gè)，一個(gè)用于調(diào)整第一視頻信號(hào)以使三個(gè)第一畫(huà)面之間相融合，保證兩個(gè)水平視場(chǎng)方向相鄰的第一畫(huà)面的相鄰邊界圓滑，從而兩個(gè)相鄰的第一畫(huà)面連續(xù)，進(jìn)而使得三個(gè)第一畫(huà)面共同構(gòu)成一幅完整的畫(huà)面；另外一個(gè)用于調(diào)整第二視頻信號(hào)以使兩個(gè)水平視場(chǎng)方向相鄰的第二畫(huà)面之間相融合，保證兩個(gè)相鄰的第二畫(huà)面的相鄰邊界圓滑，從而兩個(gè)相鄰的第二畫(huà)面連續(xù)，使得兩個(gè)第二畫(huà)面共同構(gòu)成另一幅完整的畫(huà)面。

在本實(shí)施例的虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)中，在如圖1所示位置的人眼看上去，三個(gè)第一畫(huà)面共同構(gòu)成的一幅完整畫(huà)面借助球面反射鏡形成的虛像，與兩個(gè)第二畫(huà)面共同構(gòu)成的另一幅完整畫(huà)面在第二投影屏上形成的實(shí)像，可以成為垂直視場(chǎng)達(dá)到40-130°范圍的連成一體的顯示畫(huà)面。

在本實(shí)施例的虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)中，第一視頻信號(hào)和第二視頻信號(hào)可為3d(三維，threedimensional)視頻信號(hào)，3d技術(shù)的使用可以使得畫(huà)面的沉浸感更強(qiáng)，模擬效果更真實(shí)，可以更好地滿(mǎn)足新時(shí)期飛行模擬訓(xùn)練需求。

需要說(shuō)明的是，在其他實(shí)施例中，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到的是第一視頻信號(hào)和第二視頻信號(hào)也可為2d視頻信號(hào)。

人類(lèi)通過(guò)右眼和左眼所看到的物體的細(xì)微差異來(lái)感知物體的深度，從而識(shí)別出立體圖像，這種差異被稱(chēng)為視差。3d立體顯示技術(shù)就是基于雙眼視差原理設(shè)計(jì)的。3d立體顯示技術(shù)是通過(guò)人為的手段來(lái)制造人的左、右眼的視差，給左、右眼分別送去有視差的兩幅圖像，大腦在獲取了左右眼看到的不同圖像之后，產(chǎn)生觀察真實(shí)三維物體的感覺(jué)。3d立體顯示技術(shù)的特點(diǎn)是：相對(duì)投影面距離近的虛擬場(chǎng)景內(nèi)容真實(shí)感比相對(duì)投影面距離遠(yuǎn)的真實(shí)感更強(qiáng)，即出屏畫(huà)面效果好，而較遠(yuǎn)距離的畫(huà)面內(nèi)容與普通2d(二維，twodimensional)顯示技術(shù)相近。

本發(fā)明實(shí)施例基于3d技術(shù)，將虛實(shí)結(jié)合顯示技術(shù)與3d技術(shù)結(jié)合，得到一種虛實(shí)結(jié)合3d顯示系統(tǒng)，基于本實(shí)施例，該虛實(shí)結(jié)合3d顯示系統(tǒng)的工作原理為：成像處理設(shè)備1根據(jù)第一投影機(jī)3和第二投影機(jī)4的總數(shù)量生成三個(gè)第一3d視頻信號(hào)(每個(gè)第一3d視頻信號(hào)包括左眼視頻信號(hào)和右眼視頻信號(hào))和兩個(gè)第二3d視頻信號(hào)(每個(gè)第二3d視頻信號(hào)包括左眼視頻信號(hào)和右眼視頻信號(hào))，為了使得第一投影機(jī)3之間和第二投影機(jī)4之間的畫(huà)面連續(xù)，三個(gè)第一3d視頻信號(hào)和兩個(gè)第二3d視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)融合機(jī)2的校正融合，融合后的三個(gè)第一3d視頻信號(hào)分別經(jīng)過(guò)第一投影機(jī)3投射到第一投影屏5上呈實(shí)像，所成實(shí)像作為球面反射鏡7的物像，最終在球面反射鏡7呈正立放大的虛像，飛行員佩戴3d眼鏡8可以看到球面反射鏡上所成的虛像；兩個(gè)第二3d視頻信號(hào)分別經(jīng)過(guò)第二投影機(jī)4投射到第二投影屏6上，在第二投影屏6上呈現(xiàn)實(shí)像，飛行員佩戴3d眼鏡8可以從第二投影屏6上看到所有第二畫(huà)面共同構(gòu)成的實(shí)像，該虛像與實(shí)像在垂直視場(chǎng)方向上相連，得到一種垂直可覆蓋大角度范圍的大視場(chǎng)，增大了垂直視場(chǎng)的可視范圍，可以更好地滿(mǎn)足新時(shí)期飛行模擬訓(xùn)練需求。

在本實(shí)施例的虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)中，在位置關(guān)系上，如圖1所示，第二投影屏6設(shè)置在預(yù)定位置的上方，第二投影儀4設(shè)置在第二投影屏6的斜上方，可以使第二投影儀4投射出來(lái)的第二畫(huà)面可以完整的呈現(xiàn)在第二投影屏6上；第一投影屏5設(shè)在第二投影屏的左上方且與所述第二投影屏6的邊緣c相連，球面反射鏡7設(shè)在第一投影屏5的左下方和預(yù)定位置的前方，第二投影屏6cd在cd方向的延長(zhǎng)線與球面反射鏡7相交，交點(diǎn)位于球面反射鏡7ab的中部；第一投影儀3設(shè)置在第一投影屏5的右上方，可以使第一投影儀3投射出來(lái)的第一畫(huà)面可以完整的呈現(xiàn)在第一投影屏5上。

在本實(shí)施例的虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)中，3d視頻信號(hào)為雙路hdmi信號(hào)，如圖1所示，通過(guò)雙路電纜將hdmi信號(hào)從成像處理設(shè)備1傳輸?shù)饺诤蠙C(jī)2，再?gòu)娜诤蠙C(jī)2再分別傳輸?shù)矫總€(gè)第一投影機(jī)3和每個(gè)第二投影機(jī)4，其中一路信號(hào)表示的是左眼hdmi信號(hào)，另一路信號(hào)表示的是右眼hdmi信號(hào)。

需要說(shuō)明的是，在其他實(shí)施例中，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到的是hdmi信號(hào)也可以通過(guò)無(wú)線通訊的方式傳輸。

在本實(shí)施例的虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)中，虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)還包括3d眼鏡8，從而在預(yù)定位置的人眼在佩戴了3d眼鏡8后看到的與三個(gè)第一畫(huà)面相對(duì)應(yīng)的虛像為3d虛像，看到的與兩個(gè)第二畫(huà)面相對(duì)應(yīng)的實(shí)像為3d實(shí)像。

在本實(shí)施例的虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)中，虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)還包括設(shè)置在第一投影機(jī)3鏡頭前或第二投影機(jī)4鏡頭前的光學(xué)暗場(chǎng)擋片，光學(xué)暗場(chǎng)擋片用于在飛行模擬器中顯示為夜航畫(huà)面時(shí)，使得夜航畫(huà)面更為清晰明亮，便于飛行員觀察情況。

在本實(shí)施例的虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)中，第一投影機(jī)3和第二投影機(jī)4為單鏡頭投影機(jī)，單鏡頭投影機(jī)采用的光源為三色激光光源，且三色分別為紅、綠、藍(lán)。激光光源壽命長(zhǎng)，20000小時(shí)無(wú)衰減；光源與光機(jī)獨(dú)立，維修不破壞光路。

在本實(shí)施例的虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)中，第一投影機(jī)3和第二投影機(jī)4采用lcos(硅基液晶，liquidcrystalonsilicon)光學(xué)引擎，lcos光學(xué)引擎是一種結(jié)合tft-lcd(薄膜晶體管液晶顯示器，thinfilmtransistor-liquidcrystaldisplay)投影技術(shù)和dlp(數(shù)字光處理，digitallightprocession)投影技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的硅基液晶反射式投影技術(shù)。

在本實(shí)施例的虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)中，第一投影屏5的材質(zhì)可以采用表面設(shè)有散射層的亞克力板、表面設(shè)有軟幕的亞克力板和表面涂有金屬漆的亞克力板中的其中一種。

在本實(shí)施例的虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)中，第一投影屏5的材質(zhì)可以采用普通軟幕、亞克力板、聚乙烯(pe)、噴漆、玻璃鋼中的其中一種。

在本實(shí)施例的虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)中，第一投影屏5的形狀為球面形(如圖2所示)或輪胎面形(如圖3所示)。其中，球面是圓繞著其直徑旋轉(zhuǎn)所成的面，輪胎面是圓繞著非直徑的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)形成的面，類(lèi)似汽車(chē)輪胎的表面，也稱(chēng)為圓環(huán)面或者雙曲面。首先，通過(guò)熱彎工藝將有機(jī)玻璃板加工成球面或者輪胎面的形狀，再在成型后的有機(jī)玻璃板外凸的表面上涂覆(或者鋪設(shè))光學(xué)散射層。

在本實(shí)施例的虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)中，球面反射鏡所用的反射介質(zhì)可以采用邁拉(mylar)膜，硅玻璃板或者聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)薄膜中的其中一種。其中，硅玻璃球面反射鏡的加工工藝為：首先，將一定厚度(如10mm)的硅玻璃板材高溫軟化，利用模具熱彎成型，然后，用纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料將成型的硅玻璃板材與鑄鋁基座進(jìn)行粘接，用磨鏡機(jī)對(duì)硅玻璃板的內(nèi)凹表面進(jìn)行研磨使其表面粗糙度達(dá)到要求，再在處理后的硅玻璃板內(nèi)表面鍍金屬膜。由于硅玻璃板可以通過(guò)拼接的方法來(lái)擴(kuò)展尺寸，因此采用硅玻璃板作為球面反射鏡的反射介質(zhì)能夠滿(mǎn)足較大顯示視場(chǎng)的要求，在本實(shí)施例中可以?xún)?yōu)先選擇硅玻璃板。

在本實(shí)施例的虛實(shí)結(jié)合顯示系統(tǒng)中，第二投影屏6的材質(zhì)為聚甲基丙烯酸甲酯，且第二投影屏6的形狀為錐形，即第二投影屏6中心向上突出，便于第二畫(huà)面在第二投影屏6上呈現(xiàn)出清晰完整的實(shí)像。

在本實(shí)施例的虛實(shí)結(jié)合系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)指標(biāo)為：

水平視場(chǎng)角，180°～220°；

垂直視場(chǎng)角，40°～130°；

以上所述僅是為了便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明的技術(shù)方案，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。