所謂“虛象”，或虛像（virtual image），簡單的說，就是虛無的象（或像）。人們從鏡子中看到的象，就是虛象。不論是從平面鏡還是曲面鏡（當然包括球面鏡），也不論是從凸透鏡透視過來的還是從凹面鏡反射的，統(tǒng)統(tǒng)都是虛象。 例如，家庭用的鏡子，是一個典型的平面反射鏡，而平面反射鏡的基本性質(zhì)是對實物形成虛象，物和虛象對稱于反射面，物和虛象在反射面的兩側(cè)。無知的嬰兒常常要到鏡子的背后尋找鏡子中的人，當然是找不到的，因為鏡子背后根本就沒有人。人們平常使用的放大鏡，是一種凸透鏡，通過放大鏡看到的是放大了的虛象。這種虛象與物在同一側(cè)。人們從凹面鏡中看到的虛象，物和虛象也在反射面的兩側(cè)。 因此，凡是通過鏡面所看到的象，都是虛象。這樣說來，在各種各樣的模擬器中，只要是從鏡面中看到景象，這種顯示系統(tǒng)就是虛象顯示系統(tǒng)。 虛象是相對實象而言的。所謂“實象”（real image），就是在象面上存在的真實的象。例如，掛在墻壁上的畫和照片，計算機和電視機屏幕上的圖象，電影屏幕上的景象……等，都是實象。 準直（collimation） 所謂“準直”，也是光學中的一個名詞，也就是平行光的意思。例如，平行光管（collimator），或稱為準直光管，是一種能夠提供無窮遠目標和平行光束的光學儀器。 在各種駕駛訓練模擬器在中，特別是飛機飛行模擬器中，飛行員所看到的外部景物的距離通常都是比較遠的（幾十米以上），而在光學系統(tǒng)中，10米以上的距離通常就稱為無窮遠。也就是說，遠距離發(fā)射的光線基本上是平行的。因此，除少數(shù)模擬器的部分視窗（如直升機的下視窗，汽車模擬器的邊窗等）外，對于大多數(shù)模擬器的視景系統(tǒng)來說，應(yīng)該采用準直顯示系統(tǒng)。圖1是一種小視場角的同軸式準直顯示系統(tǒng)，顯象管發(fā)出的光線，經(jīng)過分光鏡的反射，再經(jīng)過球面反射鏡反射，透過分光鏡，達到飛行員的眼睛。由于顯象管屏幕的位置正好在球面反射鏡的焦面上，所以球面反射鏡反射的光線是平行的。
圖1 同軸準直顯示系統(tǒng) 又由于球面反射鏡的主軸光線與飛行員的視野中心軸線重合，所以稱為同軸準直系統(tǒng)。 圖2是當前世界上最流行的一種寬視場角的離軸式準直顯示系統(tǒng)。
圖2 離軸準直顯示系統(tǒng)
在這個系統(tǒng)中，投影器將圖象投影到具有半透射性能的后投影屏幕上，形成實象，而它的位置也正好在準直反射鏡的焦面上，所以準直反射鏡反射的光線也是平行的。由于準直反射鏡的主軸光線與飛行員的視野中心軸線有一個夾角，故稱為離軸準直系統(tǒng)。 此系統(tǒng)中的準直反射鏡，既可以是球面反射鏡，也可以是拋物面鏡。從理論水來說，球形凹面鏡只有近軸光線才是平行的，拋物面鏡則可使遠軸光線也是平行的。由于飛行模擬器所要求的視場角比較大，因此采用拋物面鏡更為合適些。 從上述兩種準直顯示系統(tǒng)來看，它們也都是虛象顯示系統(tǒng)。但是，如果將圖3的球面反射鏡改為平面鏡，雖然也是一個虛象顯示系統(tǒng)，但卻不是準直顯示系統(tǒng)。 由此可見，準直顯示系統(tǒng)只是虛象顯示系統(tǒng)的一個分支。對于具有準直作用的顯示系統(tǒng)，以稱“準直顯示系統(tǒng)”為好，因為它直接表明了它的性能特征。
|
