DE4009947A1 - Anordnung zur einblendung von optischen informationen in das blickfeld eines beobachters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Einblendung von optischen Informationen in das Blickfeld eines Beobachters, insbesondere eines Piloten, Führers oder Operators von Luft-, Land- oder Wasserfahrzeugen, unter Verwendung eines vom Beobachter getragenen Helmes, in dem ein optischer In­ formationsgenerator mit zugehöriger Ausgangsoptik sowie ein in der Sichtlinie des Beobachters angeordneter teildurchläs­ siger Spiegel zur Einblendung der optischen Informationen angeordnet sind.

Eine derartige Anordnung ist in der DE-OS 26 18 267 be­ schrieben. Sie ermöglicht z. B., daß einem Piloten eines Flugzeuges beim Betrachten einer entfernten Szene mit Hilfe einer Diodenmatrix im Helm zusätzliche optische Daten dargeboten werden können, die der entfernten Szene überlagert sind. Von Nachteil ist allerdings, daß mit der bekannten Anordnung nur die Einblendung von groben Graphik­ darstellungen wie Kreuze oder einfache Markierungen möglich ist, während Videodarstellungen nicht eingeblendet werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine An­ ordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der auch die Einblendung von Graphik- und/oder Videoinformationen durchführbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein durch eine Treiberelektronik steuerbares LCD-Modul (Liquid- Crystal-Display-Modul) mit zugehörender seine Hintergrundbe­ leuchtung liefernder Lichtquelle als Informationsgenerator und ein Linsensystem als Ausgangsoptik zur visuellen und kollimierten Erzeugung und Einblendung von Graphik- und/ oder Videoinformationen über den teildurchlässigen Spiegel in das Blickfeld vorgesehen sind.

LCD-Module, die gemäß Weiterbildungen der Erfindung aus einem hochauflösenden transmissiven LCD in Matrix- oder TFT-Technologie (Thin Film Transistor) bestehen, sind vorbe­ kannt. Zur Zeit wird eine Auflösung von 0,06 mm für mono­ chromatische LCD′s und von 0,14 mm für farbige LCD′s er­ reicht. Da jedoch für die Anwendung von LCD-Modulen in einem sogenannten Helm-Display als brauchbare aktive LCD-Größe 25,4×25,4 mm, was einer Auflösung von 423×423 Bildpunk­ ten entspricht, erachtet wird, bieten sich die zur Zeit auf dem Markt angebotenen LCD-Module für eine direkte Anwendung nicht an, weil das Entwicklungsziel der Hersteller dahin geht, möglichst große Display-Module mit hoher Auflösung herstellen zu können.

Die Vorteile der Erfindung liegen in einem geringen Gewicht und einem einfachen modularen Aufbau, wodurch vielseitige Einsatz- und Kostenvariationen durch anwenderspezifischen Aufbau möglich sind. Weiterhin ist von Vorteil, daß keine Hochspannungskabel und Elektronenstrahlröhren mit Ablenkmit­ teln am Kopf des Benutzers vorhanden sind. Auch ist vor­ teilhaft, daß keine außenliegenden Teile am Helm vorhanden sind, d. h. keine Beschädigungsgefahr oder Dejustierung durch Kollision vorliegt.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 14 und 17 beschrieben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Er­ findung und zwar eine einäugige Anordnung dargestellt.

Ein Beobachter 1, vorzugsweise ein Pilot, Führer oder Ope­ rator eines Luft-, Land- oder Wasserfahrzeuges trägt auf seinem Kopf einen Helm 2, der zusätzlich mit einer Anordnung zur Einblendung von optischen Graphik- und/oder Videoinfor­ mationen über einen teildurchlässigen Spiegel 3 in die Sichtlinie und damit in das Blickfeld des Beobachters 1 ausgerüstet ist. Der teildurchlässige Spiegel 3 kann an der Vorderseite des Helmes 2 derart klapp- bzw. verschiebbar sein, daß er auf die Augenstellung des Beobachters 1 jus­ tierbar ist. Auch kann anstelle des teildurchlässigen Spie­ gels 3 eine ins Visier des Helmes 2 geklebte holographische Folie (Reflektionshologramm) zur Überlagerung der dem Beob­ achter 1 zugeführten Bilder verwendet werden. Dieses Holo­ gramm wirkt trotz seiner gekrümmten Oberfläche (Krümmungs­ radius des Visiers) wie ein ebener Spiegel und verursacht keinerlei Verzerrung der von der Einblendungsanordnung ge­ lieferten Graphik- und Videoinformationen.

Zur Erzeugung und Einblendung der Graphik- und Videoin­ formationen sind ein durch eine Treiberelektronik 4 steuer­ bares LCD-Modul (Liquid-Crystal-Displaymodul) 5, dessen Hintergrundbeleuchtung von einer Lichtquelle 6 bereitge­ stellt wird, und ein Linsensystem 7 vorgesehen. Alle diese Bauelemente sind innerhalb des Helmes 2 auf dessen Stirn­ seite angeordnet. Als Lichtquelle kann eine direkt über dem LCD-Modul 5 befindliche Kaltlichtquelle 6 dienen, die eine eindeutige Lesbarkeit der eingeblendeten Informationen bei allen möglichen Umfeldbeleuchtungen bis zu 100 000 Lux gewährleistet.

Eine zeichnerisch nicht dargestellte Möglichkeit besteht darin, daß die Einkopplung des Lichtes von einer außer­ halb des Helmes 2 angeordneten Lichtquelle mittels eines Lichtleiters erfolgt. Beispielsweise ist die Verwendung eines mehrere Glasfasern aufweisenden Lichtleiters und einer dimmbaren Weißlichtquelle hoher Intensität mit kon­ stanter Farbtemperatur, vorzugsweise eine Halogenlampe, vor­ gesehen. Auch kann eine Lichtquelle hoher Intensität mit variabler Farbtemperatur zur Erzeugung monochromer Darstel­ lungen in unterschiedlichen Farben Anwendung finden, bei­ spielsweise eine Farb-Elektronenstrahlröhre hoher Leucht­ dichte (Beam-Index-Farbröhre).

Um jederzeit eine den Außenlichtverhältnissen angepaßte optimale Hintergrundbeleuchtung zu gewährleisten, sind sowohl die interne Lichtquelle 6 als auch die externe Lichtquelle elektrisch dimmbar. Zusätzlich sind für die externe Lichtquelle verstellbare Graufilter oder Blenden denkbar, die in den Strahlengang zwischen Lichtquelle und Lichtleiter angeordnet sind.

Das LCD-Modul 5 besteht aus einem hochauflösenden trans­ massiven LCD in Matrix- oder in TFT-Technologie. Bei monochromatischer Anwendung kann das LCD-Modul für Sym­ bolikdarstellung als einfaches Schwarz-Weiß-LCD oder für Videodarstellungen als graustufenfähiges LCD ausgelegt werden. Bei der Ausführung in Farbe kann das einfache LCD mit 8 Farben oder das "graustufenfähige" LCD für volle Farb­ tauglichkeit eingesetzt werden.

Anstelle der in Fig. 1 dargestellten einäugigen Anordnung kann auch eine zweiäugige Anordnung Anwendung finden, wobei die entsprechenden Bauelemente wie LCD-Modul, Lichtquelle, Linsensystem und teildurchlässiger Spiegel zweifach neben­ einander anzuordnen sind.

Claims (17)

1. Anordnung zur Einblendung von optischen Informationen in das Blickfeld eines Beobachters, insbesondere eines Piloten, Führers oder Operators von Luft-, Land- oder Was­ serfahrzeugen, unter Verwendung eines vom Beobachter ge­ tragenen Helmes, in dem ein optischer Informationsgenerator mit zugehöriger Ausgangsoptik sowie ein in der Sichtlinie des beobachters angeordneter teildurchlassiger Spiegel zur Einblendung der optischen Informationen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch eine Treiberelektro­ nik (4) steuerbares LCD-Modul (Liquid-Crystal-Display-Modul 5) mit zugehörender seine Hintergrundbeleuchtung liefernder Lichtquelle (6) als Informationsgenerator und ein Linsen­ system (7) als Ausgangsoptik zur visuellen und kollimier­ ten Erzeugung und Einblendung von Graphik- und/oder Video­ informationen über den teildurchlässigen Spiegel (3) in das Blickfeld des Beobachters (1) vorgesehen sind.

2, Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (6), das LCD-Modul (5) und das Linsensystem (7) innerhalb des Helmes (2) auf dessen Stirnseite angeord­ net sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die dimmbare Kaltlichtquelle hoher Intensität, die direkt über dem LCD-Modul (5) angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkopplung des Lichtes von einer außerhalb des Helmes (2) angeordneten Lichtquelle mittels eines Lichtleiters er­ folgt.

5. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine dimmbare Weißlichtquelle hoher Intensität mit konstanter Farbtemperatur.

6. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Halogenlampe.

7. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine dimmbare Lichtquelle hoher Intensität mit variabler Farb­ temperatur zur Erzeugung monochromer Darstellungen in unter­ schiedlichen Farben.

8. Anordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Farb-Elektronenstrahlröhre hoher Leuchtdichte, vorzugsweise durch eine Beam-Index-Farbröhre.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, gekennzeich­ net durch die Verwendung eines elektrischen Dimmers.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als zusätzlicher Dimmer verstellbare Grau­ filter oder Blenden in den Strahlengang zwischen Lichtquelle und Lichtleiter angeordnet sind.

11. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Verwendung eines mehrere Glasfasern aufweisenden Licht­ leiters.

12. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Treiberelektronik (4) innerhalb des Helmes (2) angeordnet ist.

13. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der teildurchlässige Spiegel (3) an der Vorderseite des Hel­ mes (2) derart klapp- bzw. verschiebbar befestigt ist, daß der Spiegel (3) auf die Augenstellung des Beobachters (1) justierbar ist.

14. Anordnung nach Anspruch 1 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß anstelle des teildurchlässigen Spiegels (3) eine im Visier des Helmes (2) eingeklebte holografische Folie (Reflektionshologramm) zur Überlagerung der dem Beob­ achter (1) zugeführten Bilder verwendet wird.

15. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Ausführung des LCD-Moduls (5) in Matrix-Techno­ logie.

16. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Ausführung des LCD-Moduls (5) in TFT-Techno­ logie.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekenn­ zeichnet durch eine zweiäugige Ausführung von LCD-Modul (5), Lichtquelle (6), Linsensystem (7) und teildurchlässi­ gem Spiegel (3).