Инфракрасные системы «смотрящего» типа

Типовые значения параметров различных микродисплеев НАШЛЕМНЫЕ И НАГОЛОВНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОБРАЖЕНИЯ НА МИКРОДИСПЛЕЯХ

Нашлемные и наголовные ИКС предназначены для вождения и пилотирования раз­личных транспортных средств (наземных, воздушных и др.), для наблюдения и ведения боевых действий в ночных условиях, для ориентирования на местности и др. Такие устройства имеют оптическую систему, приемники и преобразователи изображения, которыми чаще всего являются ЭОП, а также системы отображения.

Нашлемные дисплеи (НД) представляют собой систему отображения информации индивидуального пользования, размещаемую в непосредственной близости от глаз на­блюдателя с помощью специального шлема. Вместе с НД на шлеме крепится оптическая система, преобразователь инфракрасного изображения в видимое и схема управления дисплеем. Все это предъявляет жесткие требования к габаритам, массе, балансировке (опрокидывающим моментам), системе электропитания, удобству наблюдения, безо­пасности работы [56, 138, 201]. Широкое применение в НД находят миниатюрные ЭЛТ благодаря высокому качеству изображения и ЖКД благодаря простоте конструкции,
малым габаритам и малому энергопотреблению. Как правило, НД должен создавать цветные действительные изображения, учитывающие особенности зрительного аппара­та человека (см. §11.1). В ряде применений, например при построении мнимых изобра­жений на ветровом стекле летательного аппарата или автомобиля, дисплеи дополняют­ся специальными оптическими системами.

НД первого поколения разрабатывались для управления летательными аппаратами, включая космические, а также транспортными средствами, строились на базе миниа­тюрных ЭЛТ. В табл. 11.8 приведены параметры двух НД типа SIM EYE™ (фирма «Kaiser Electro-Optics», США) на базе двух монохромных ЭЛТ с размером экрана 2,5 см, снабженных волоконно-оптической шайбой для повышения контраста. Для об­разования цветного изображения перед экраном ЭЛТ помещался светофильтр, пере­ключаемый с помощью двух модуляторов на жидких кристаллах. Частота обновления изображения составляла 60 Гц.

В ряде нашлемных систем можно объединять изображение пространства реальных объектов с изображением, сформированным на дисплее, а специальная следящая сис­тема позволяет приемникам излучения следить за линией визирования человека - оператора.

Дисплеи на базе ЭЛТ из-за относительно больших масс и габаритов трубок ограни­чивают свободу в повороте головы, а высоковольтный источник питания требует
особых мер безопасности. Поэтому, несмотря на высокое разрешение НД на ЭЛТ (до 400 лин./мм), хорошее быстродействие и невысокую стоимость, в последние годы с ними успешно конкурируют плоские активно-матричные ЖКД, имеющие низкие управляющие напряжения и малую толщину (несколько миллиметров) и создающие полноцветные изображения без мелькания в широком диапазоне яркости экрана.

Простой монокулярный НД для работы с персональным компьютером, разрабо­танный корпорацией «8е1ко Ерзоп» (Япония) и Токийским медицинским институтом, имеет формат 640x480. Для схемы управления выбраны тонкопленочные транзисто­ры. Оптическая система строит мнимое изображение с размером по диагонали до 43 см при размере экрана 3,35 см. Угловое поле по горизонтали составляет 32°, по вертика­ли — 24°. Расстояние до глаз наблюдателя 20...35 мм позволяет работать в очках. Яр - кость экрана 20... 150 кд/м. Дисплей потребляет мощность менее 2 Вт, его масса со­ставляет 250 г.

Фирмой «Ьіїеуе» (СИТА) разработана гамма микродисплеев в виде монокулярных насадок, закрепляемых перед одним глазом наблюдателя с помощью наголовных повя­
зок, шлемов и других устройств. Поле обзора монокулярных насадок может превышать 40° (см. табл. 11.9), а при использовании бинокулярных - 210°, что позволяет вести на­блюдение без поворота головы (например, при наблюдении экрана телевизора или мо­нитора компьютера размером 51 см).

Помимо активно-матричных ЖКД в последние годы для НД применяют и другие дисплеи: вакуумные флюоресцентные, на основе полевой эмиссии, электролюминес - центные. Ведутся разработки НД, использующих сегнетоэлектрические жидкие кри­сталлы на основе хиральных смектиков. Исследования этих материалов показывают, что дисплеи такого типа будут иметь высокое разрешение, малые времена переключе­ния (менее 50 мкс), малые потребляемую мощность и управляющее напряжение (около 5 В) при толщине слоя жидкого кристалла порядка 2 мкм. Такой жидкий кристалл раз­работки фирмы «СЫбзо» (Япония) размещается между кремниевой подложкой, на ко­торой сформированы 1024x768 пикселов площадью 12 мкм2, и стеклянной с прозрач­ным электродом [6]. При расположении между анализатором и поляризатором жидкий кристалл работает как бинарный модулятор света. Цветные изображения синтезируют­ся за счет согласованного во времени освещения пикселов бинарного изображения ис­точниками постоянной интенсивности - линейками светодиодов с разным цветом све­чения. Частота формируемых изображений составляет 75 Гц, освещенность на сетчатке глаза достигает 100 лк. Изображения размером 1,23x0,92 см наблюдаются в угловом поле 40° с дисторсией менее 4%.