Нашлемная система индикации

Нашлемная система индикации, относится к электронно-оптическому приборостроению и может быть использована в качестве индивидуального малогабаритного средства отображения информации, размещаемого на шлеме военнослужащего, предназначенного для отображения прицельной, навигационной, картографической и другой информации. В нашлемной системе индикации, содержащей блок контроллера, соединенный кабелем с нашлемным блоком, включающим оптическую систему и микродисплейную матрицу, оптическая система выполнена виде ортоскопического окуляра с наглазником и поворотным кольцом подстройки диоптрий, что позволяет повысить качество отображения информации на микродисплейной матрице за счет широкого угла зрения и малых геометрических искажений, расширить функциональные возможности, снизить стоимость изготовления устройства. 1 илл.

Полезная модель относится к электронно-оптическому приборостроению и может быть использована в качестве индивидуального малогабаритного средства отображения информации, размещаемого на шлеме военнослужащего, предназначенного для отображения прицельной, навигационной, картографической и другой информации в составе перспективных комплексов боевой индивидуальной экипировки.

Из уровня техники известно много модификаций нашлемных систем индикации различных конструктивных решений. К таким нашлемным системам относятся, например, устройства по патентам: US 5003300 A, G02B 13/16, G02B 27/01, 1991 г.; US 2008143639 A1, G02B 27/01; EP 0531121 A2, G02B 27/01, 1993 г.; RU 2359297 C1, G02B 27/00, 2007 г.; RU 2091837, G02B 23/10, 1997 г.; RU 2353958 C1, G02B 27/00, 2009 г.; RU 2321813, F41G 3/22, 2008 г., однако их область применения ограничена в основном боевыми самолетами и вертолетами.

В качестве ближайшего аналога выбрана нашлемная система индикации PV35 ф.Rockwell Collins [http://www.rockwellcollins.com/sitecore/content/Data/Products/Displays/Soldier_Displays/ProView_35_Helmet_Mounted_Display.aspx]

Данная система состоит из блока контроллера и нашлемного блока, соединенных кабелем. В качестве элемента отображения информации используется микродисплейная матрица с органическими светоизлучающими диодами (OLED-микродисплей). Формирование виртуального изображения производится с помощью специальной оптической системы на базе трехповерхностной асферической линзы.

Недостатком данной нашлемной системы индикации является малый диаметр выходного зрачка (около 2 мм). Выходной зрачок - виртуальная поверхность, в которой должен находиться зрачок глаза для нормального наблюдения за формируемым изображением. Качество сформированного изображения с минимальным геометрическим искажением (дисторсией) достигается в указанной системе при очень точном и оптимальном положении линзы относительно глаза, поэтому при практическом применении, например, в боевых условиях это трудно выполнимо.

В прототипе не предусмотрена возможность подстройки диоптрий под глаз наблюдателя.

Также из-за исключительной сложности технологического процесса обработки и точного измерения асферических поверхностей, изготовление асферических линз имеет высокую себестоимость.

Технической задачей полезной модели является устранение вышеуказанных недостатков, а именно повышение качества отображения информации, возможность подстройки диоптрий, снижение стоимости изготовления устройства при одновременном сохранении малых габаритов.

Поставленная задача решается тем, что в нашлемной системе индикации, содержащей блок контроллера, соединенный кабелем с нашлемным блоком, включающим оптическую систему и микродисплейную матрицу, оптическая система выполнена в виде ортоскопического окуляра с наглазником и поворотным кольцом подстройки диоптрий.

Ортоскопический окуляр представляет собой оптическую систему, состоящую из сферических линз. Данная оптическая система обеспечивает увеличение изображения микродисплейной матрицы до углового размера, нормально воспринимаемого глазом оператора. Имеет большой диаметр выходного зрачка (около 7 мм). Это позволяет наблюдать высококачественное изображение даже при не очень точном позиционировании глаза относительно оптической системы, что крайне важно в реальной боевой обстановке. Применение ортоскопического окуляра позволяет получить ровное однородное по всему полю зрения изображение без каких-либо частичных затемнений и геометрических искажений (коэффициент искажений менее 1%), широкий угол зрения (не менее 48° по диагонали).

Наглазник отсекает внешние засветки и устраняет демаскирующий фактор от свечения микродисплея.

Поворотное кольцо позволяет подстроить диоптрии под глаз оператора в диапазоне не менее ±4 диоптрии.

Ортоскопический окуляр имеет значительно меньшую себестоимость по сравнению с асферической линзой за счет использования типового оборудования оптического производства. При этом габаритные размеры и масса нашлемного блока увеличиваются незначительно.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется графическим материалом, на котором представлен вид нашлемной системы индикации.

Устройство содержит блок контроллера 1 со входным разъемом 2, на который подаются видеосигналы от различных источников, входящих в комплект боевой индивидуальной экипировки (телевизионные и тепловизионные прицелы, индивидуальный компьютер, навигатор и др.). Блок контроллера 1 связан соединительным кабелем 3 с нашлемным блоком 4. На нашлемном блоке 4, содержащем микродисплейную матрицу 5, установлена оптическая система в виде ортоскопического окуляра 6, снабженного поворотным кольцом 7 подстройки диоптрий и наглазником 8. На корпусе блока контроллера 1 размещены кнопки 9 регулировки яркости изображения.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Под воздействием входных видеосигналов блок контроллера 1 формирует управляющие сигналы, питающие и опорные напряжения, подаваемые через соединительный кабель 3 в нашлемный блок 4, где они поступают на микродисплейную матрицу 5. Под их воздействием микродисплейная матрица 5 формирует изображение. Оптическая система на базе ортоскопического окуляра 6 формирует увеличенное изображение, пригодное для комфортного наблюдения одним глазом оператора. Возможна настройка диоптрий под глаз оператора с помощью поворотного кольца 7 за счет перемещения одной из линз ортоскопического окуляра 6. При необходимости, яркость изображения может быть изменена электрическими режимами микродисплейной матрицы с помощью кнопок 8 регулировки яркости.

Использование предлагаемого технического решения позволит повысить эффективность нашлемной системы индикации в реальной боевой обстановке, улучшить качество отображения информации на микродисплейной матрице за счет широкого угла зрения и малых геометрических искажений, расширить функциональные возможности за счет подстройки диоптрий, снизить стоимость изготовления устройства. Нашлемная система может эффективно работать в комплексе с электронным прицелом, позволяя бойцу вести прицельную стрельбу, при этом находясь в укрытии («кривое дуло»), тем самым повышая защищенность бойца.

Технический результат заявляемой полезной модели подтвержден экспериментально. В рамках опытно-конструкторской работы (ОКР) «Шлем» разработана конструкторская документация и изготовлено десять образцов нашлемной системы индикации. Полученные результаты подтверждены комплексными испытаниями при выполнении ОКР «Шлем».

Нашлемная система индикации, содержащая блок контроллера, соединенный кабелем с нашлемным блоком, включающим оптическую систему и микродисплейную матрицу, отличающаяся тем, что оптическая система выполнена в виде ортоскопического окуляра с наглазником и поворотным кольцом подстройки диоптрий.