CC BY
19
© by Wydawnictwo CNBOP-PIB Please cite as: BiTP Vol. 31 Issue 3, 2013, pp. 97-102
D01:10.12845/bitp.31.3.2013.8
pplk dr inz. Marcin KLOSKE1 mgr inz. Marzena P^PCZYNSKA2
Przyj^ty/Accepted: 24.07.2013; Zrecenzowany/Reviewed: 04.09.2013; Opublikowany/Published: 30.09.2013
NAHELMOWE WYSWIETLACZE INFORMACYJNE IAUTOMATYCZNE UKLADY OCHRONY WZROKU
Helmet-mounted Displays and Automatic Systems of Sight Protection
Streszczenie
W pracy opisano mozliwosci zastosowania zaawansowanych technologii cieklokrystalicznych w helmach ochronnych ratownikow. Zasadnicza cz^sc artykulu jest poswi^cona nahelmowym wyswietlaczom informacyjnym HMD. Urz^dzenia tego rodzaju umozliwiaj^, w zaleznosci od stopnia zaawansowania, wyswietlenie informacji alfanumerycznej, graficznej lub wideo przed twarz^ ratownika. Ma to szczegolne znaczenie w przypadku silnie ograniczonej widocznosci w trakcie akcji ratunkowo-gasniczej, np. w warunkach znacznego zadymienia. Wyswietlana informacja moze dotyczyc rozkladu pomieszczen w budynku, lokalizacji zrodel ognia, polozenia osob poszkodowanych, a takze ogolnego przebiegu akcji i komend ze stanowiska dowodzenia akcj^. Dzi^ki temu ratownik jest znacznie lepiej zorientowany w sytuacji i moze prowadzic skuteczniejsze dzialania. Waznymi cechami HMD s^: przeziernosc elementu wyswietlaj^cego, umozliwiaj^ca niezaklocon^ obserwacj? wzrokow^ otoczenia przy jednoczesnym odczytywaniu przekazywanej informacji oraz niska masa zapewniaj^cakomfort uzytkowania helmu. Omowiono podstawowe typy konstrukcji HMD stosowanych obecnie na swiecie z uwzgl^dnieniem ukladow rzutuj^cych i mikrowyswietlaczy. Sformulowano mozliwe niedogodnosci stosowania roznych rozwi^zan HMD z punktu widzenia osobniczych cech wzroku ratownika. Zaproponowano wyposazenie co najmniej jednego czlonka zespolu ratowniczo-gasniczego w helm ochronny zawieraj^cy HMD. Wspomniano
0 mozliwosci wykorzystania HMD w ukladach trenazerow wykorzystuj^cych rzeczywistosc wirtualn^. W drugiej cz^sci artykulu omowiono wykorzystanie efektow elektrooptycznych wyst^puj^cych w cieklych krysztalach do budowy automatycznych systemow ochrony wzroku ratownika przed promieniowaniem swietlnym o duzym nat^zeniu, jakie moze zaistniec np. w wyniku wybuchu substancji pirotechnicznych lub palnych oraz na skutek celowego dzialania osob trzecich. Przedstawiono podstawy dzialania takich systemow oraz nowe mozliwosci ich konstrukcji w oparciu o najnowsze wyniki badan. Podkreslono mozliwosc opracowania obu dyskutowanych ukladow nahelmowych w warunkach krajowych.
Summary
This paper describes possibilities of an application ofadvanced liquid-crystal technologies in rescuer protective helmets. The main part of the paper is devoted to helmet-mounted-displays - HMD. Such devices make able, depending on the advancement level, visualization of alphanumerical, graphic or video information directly in front of the user face. This is especially important in case of extremely limited visibility during rescue and fire extinguishing action, e.g., under conditions of severe smoke. Visualized information may contain location of rooms and victims in the building, fire sources, moreover the general course of the action and orders from the commanding point. For this reason the rescuer is much better oriented in situation and can act more effectively. The important features of HMD are its transparence enabling undisturbed visual observation of the environment with reading of obtained information at the same time as well as low weight providing the comfort of helmet usage. The article describes the main types of HMD construction including projecting systems and microdisplays used worldwide nowadays. The possible disadvantages of different HMD types are presented from a rescuer's individual vision features point of view. The authors proposed to equip at least one member of the rescue team in helmet with HMD. Furthermore, it is also mentioned adopting HMD in training systems using virtual reality. The second part of the article discuses an application of electrooptical effects observed in liquid crystals for construction of automatic sight protection systems against radiation of high intensity light. Such flash can be caused by the explosion of pyrotechnic combustible materials moreover as the effect of third person action. The paper presents the principle of action of such systems as well as new possibilities based on the latest research results. The possibility ofdevelopment ofboth discussed systems by Polish teams is underlined.
1 Centralny Osrodek Analizy Skazen, ul. Radiowa 49, 01-499 Warszawa, Polska; wklad merytoryczny - 50% / Contamination Analysis Centre [editor's own translation]; Poland; the authors contributed equally to this work
2 Instytut Fizyki Technicznej Wojskowej Akademii Technicznej, 00-908 Warszawa, Polska, tel. 22-683-9731, mpep-czynska@wat.edu.pl; wklad merytoryczny - 50% / Military University of Technology; Poland;
D01:10.12845/bitp.31.3.2013.8
Slowa kluczowe: wyswietlacze informacyjne, akcja ratowniczo-gasnicza, ochrona wzroku; Keywords: information displays, rescue and fire extinguishing action, sight protection; Typ artykulu: artykul przegl^dowy; Type of article: review article;
1. Wstfp
Wyspecjalizowane wyswietlacze informacyjne indywidualnego uzytku: projekcyjne (head-up displays - HUD) i nahelmowe (helmet-mounted displays - HMD) pojawily si? najpierw w wojsko-wej technice lotniczej, a nast?pnie w lotnictwie cy-wilnym i pojazdach samochodowych [1]. Powodem ich powstania byla koniecznosc ci^glego dostarcza-nia szczegolnie waznej informacji wizualnej pilo-tom, ktorzyjednoczesnie musieli obserwowac wzro-kowo otoczenie. Inaczej mowi^c, pilot wyposazo-ny w te urz^dzenia nie jest zmuszony do ci^glego zwracania wzroku w kierunku tablicy przyrz^dow. W wielu wspolczesnych samolotach bojowych, np F/A-18, F-22, Eurofighter) uzywane s^ zarowno wyswietlacze typu HUD, jak i HMD, aczkolwiek naj-nowoczesniejszy mysliwiec amerykanski F-35 Lightning II zaprojektowano z wykorzystaniem wy-l^cznie HMD pilota. Przykladowe rozwi^zania wyswietlaczy HUD i HMD pokazano na ryc. 1.
Tego typu systemy s^rowniez bardzo interesuj^-ce z punktu widzenia sluzb ratowniczych, ze wzgl?-du. na. koniecznosc. sprawnego. dzialania. w. warunkach ograniczonej widocznosci, np. silnego zady-mienia,. a. zatem. ograniczenia. mozliwosci. wzroko-wego rozpoznania sytuacji.
X
Ryc. 1. Przykladowe rozwi^zania wyswietlaczy informacyjnych typu HUD (po lewej) i HMD, stosowanych w samolotach F-16iF-18 [2,3] Fig. 1. The examples ofHUD (left) and HMD information displays used in F-16 and F-18 fighters
Nawet w tak trudnych warunkach wyczerpuj^-ce informacje o otoczeniu i aktualnej sytuacji oraz rozkazy. przelozonego. powinny. docierac. do. wyko-nawcy natychmiast i bez zaklocen. Jedn^. z najwaz-niejszych mozliwosci realizacji tego zadania jest wlasnie zastosowanie wyswietlaczy HMD, dzi?ki ktorym. operator. ma. mozliwosc. uzyskania. informa-cji nie tylko akustycznej, ale takze wzrokowej, do-tycz^cej istotnych warunkow wykonywanego zadania (np. rozkladu pomieszczen w budynku) oraz sytuacji taktycznej (przyczyn i zakresu zagrozenia, szkod, obecnosci i polozenia poszkodowanych itp.).
Z drugiej strony uczestnik akcji ratowniczej moze byc narazony na dzialanie silnych zrodel pro-mieniowania swietlnego, np. podczas wybuchow substancji palnych i pirotechnicznych, co moze w istotny sposob zaburzyc proces wzrokowej per-cepcji sytuacji taktycznej. Wynika st^d potrzeba za-stosowania rozwi^zan chroni^cych ratownika przed takim zagrozeniem.
2. Wyswietlacze HMD
Konstrukcj? urz^dzen zobrazowania informacji zintegrowanych z helmem b^dz okularami ochron-nymi poprzedzilo wprowadzenie systemow wyswie-tlaj^cych informacji na powierzchni przezroczystej (HUD) - w szczegolnosci na przedniej szybie stat-kow powietrznych - zwlaszcza samolotow bojowych, a nawet samochodow wyzszej klasy. Umozli-wialy one obserwacj? otoczenia przyjednoczesnym dostarczeniu informacji szczegolnie istotnych dla uzytkownika. Rozwoj technologii pozwolil na zastosowanie podobnego rozwi^zania, pocz^tkowo dla pojedynczego zolnierza, a nast?pnie rowniez straza-kow i pracownikow (czlonkow) innych sluzb ratowniczych, w postaci systemu wizualizacji informacji stanowi^cego integraln^. cz?sc helmu ochronnego i zwanego w skrocie wyswietlaczem HMD.
Celem wyswietlaczy HMD jest natychmiasto-we dostarczenie uzytkownikowi danych o znaczeniu krytycznym dla wykonania zadania w postaci wizualnej przyjednoczesnym zachowaniu mozliwie pel-nej zdolnosci wzrokowej obserwacji otoczenia. We wspomnianym przykladzie pilot ma przed oczami dane o np. pr?dkosci, wysokosci, polozeniu wzgl?-dem horyzontu czy obecnosci celu, a jednoczesnie w. niezaklocony. sposob. moze. obserwowac. otocze-nie.
Ratownik wchodz^cy do zadymionego lub po-zbawionego oswietlenia obiektu cz?sto nie ma pelnej orientacji co do rozkladu pomieszczen, drog prze-mieszczania i ewakuacji, miejsc prawdopodobnego
pobytu poszkodowanych oraz ewentualnych zagro-zen. Tç informacjç w postaci glosowej moze pozy-skac drog^, radiow^, ale rodzi to zagrozenie powsta-wania znieksztalcen informacji, w postaci blçdne-go odsluchania lub niepelnego zrozumienia, zwlasz-cza w sytuacjach krytycznych, a takze koniecznosc polegania w znacznym stopniu na wyobrazni, ktora w takiej sytuacji moze nie byc najlepsz^, podstaw^ do podjçcia wlasciwej decyzji. Wlasnie z tego po-wodu dodatkowa informacja wizualna jest bardzo poz^dana, gdyz pozwala na obiektywny przekaz i odczyt danych wymaganych do prowadzenia sku-tecznej akcjiratowniczej.
Nahelmowe systemy wizualizacji informacji
- HMD mog^, odbierac i przetwarzac zarowno in-formacje i rozkazy od dowodcy akcji, jak i zbierac dane z czujnikow, ktore mog^, byc umieszczone na kombinezonie ratownika (np. z detektorow substan-cji niebezpiecznych) lub w innych miejscach (np. z kamer). Te informacje przetworzone przez pro-cesor s^, wizualizowane przed oczami uzytkownika
- proces ten moze byc zrealizowany na kilka spo-sobow.
Pierwszym z nichjest rzutowanie obrazu na prze-zroczyst^, oslonç helmu (przylbicç), ktora powinna odbijac wyl^cznie swiatlo o okreslonej barwie, tej wlasnie, ktora ma niesc informacjç dla uzytkownika. Ten system, zaczerpniçty z wyswietlaczy HUD, pozwala na ogol na wyswietlenie informacji mono-barwnej, a ponadto o niezbyt wysokiej rozdzielczo-sci. Nadaje siç zatem do przekazywania prostych informacji alfanumerycznych i graficznych, czyli tek-stu, piktogramow i innych znakow b^dz schematow. Zalet^takiego rozwi^zaniajest natomiast mozliwosc jego implementacji w dotychczas stosowanych helmach ochronnych.
Drugim rozwi^zaniem, obecnie coraz czçsciej stosowanym,jest zastosowanie przeziernego mikro-wyswietlacza informacyjnego umieszczonego przed jednym z oczu uzytkownika lub nawet przed oboma z nich. W tym przypadku mozliwe jest zobrazowa-nie barwne o wysokiej rozdzielczosci, a zatem prze-kazanie uzytkownikowi znacznie bardziej zlozonej informacji, np. krotkich plikow filmowych obrazu-j^cych konstrukcjç obiektu czy obrazow pozyska-nych za pomoc^kamery pracuj^cej w zakresie pod-czerwieni,, ktora, rowniez, moze, byc, zintegrowana, z helmem. Obraz barwny pozwala ponadto na wy-roznienie informacji szczegolnie istotnych z punk-tu, widzenia, bezpieczenstwa, ratownika, i, skuteczno-sci akcji ratunkowej.
Od wielu lat prowadzone s^, takze badania nad dostarczeniem informacji bezposrednio na soczew-kç oka za pomoc^, wi^zek laserowych malej mocy. Wydaje siçjednak, ze ten sposob moze byc zrodlem istotnych zaburzen percepcji [4,5] wzrokowej uzyt-
DOI:10.12845/bitp.31.3.2013.8
kownika i, jak na razie, nie jest powszechnie stoso-wany.
Na chwilç obecn^jedynie dwa rozwi^zania mog^ posluzyc do konstrukcji wyswietlaczy HMD: tech-nologia cieklokrystaliczna (Liquid Crystal Display - LCD) oraz swiec^ce diody organiczne (Organic Luminescence Diodes - OLED). Zdecydowana wiçkszosc obecnie produkowanych urz^dzen wyko-rzystuje ten pierwszy wariant. Jego zaletami s^ ni-ski pobór mocy, bardzo dobrajakosc zobrazowania, pomijalny wplyw na wzrok i samopoczucie uzytkownika oraz stosunkowo niska cena. Nalezy jed-nak podkreslic, ze wyswietlacze OLED s^, równiez perspektywiczne, gdyz wymagaj^, mniej zlozone-go ukladu optycznego ze wzglçdu na to, iz dzialaj^, w trybie aktywnym (emituj^, swiatlo), podczas gdy przetworniki cieklokrystaliczne s^jedynie modulatorami swiatla.
Warto tu wspomniec, ze prototyp helmu dla ra-towników zaopatrzony w HMD z wyswietlaczem cieklokrystalicznym opracowano w ramach unijne-go projektu HEMIND, w którym uczestniczyli równiez naukowcy z Wojskowej Akademii Technicznej [6].
Typowy cieklokrystaliczny system HMD sklada siç z trzech elementów glównych (Ryc. 2 i 3), sto-sowanych we wszystkich dotychczasowych genera-cjach tych urz^dzen:
• procesor wbudowany w konstrukcjç helmu ochronnego ma za zadanie pozyskiwanie i prze-twarzanie danych z centrum kierowania akcj^ i z ewentualnych czujników oraz generowanie przetworzonego obrazu (informacji) na ekranie,
• przezierny ekran, który moze miec formç pla-skiej lub wygiçtej przezroczystej szyby, ewentu-alnie mikrowyswietlacza informacyjnego (oku-laru) umieszczonego przed okiem; umozliwia on wyswietlenie informacji, przy jednoczesnej niezaklóconej obserwacji wzrokowej otoczenia, moze jednoczesnie pelnic rolç ochrony wzroku uzytkownika, przed ewentualnymi zagrozeniami zewnçtrznymi, np. omówionym dalej blyskiem swietlnym.
• system zobrazowania, którym moze byc uklad rzutowania obrazu na ekran, dzialaj^cy w trybie odbiciowym, stosowanyjedynie w przypadku ge-nerowania informacji na szybie ochronnej helmu, lub modulator swiatla wykorzystywany w przypadku mikrowyswietlaczy.
Dziçki niewielkiej masie HMD komfort uzytko-wania helmu przez ratownika nie odbiega od normy. W szczególnych przypadkach stosuje siç jedynie okulary ochronne, które dodatkowo mog^, byc wy-posazone w uklad optyczny powiçkszaj^cy obraz. W obu przypadkach daje to mozliwosc obserwacji informacji nie tylko cyfrowych lub tekstowych (al-
fanumerycznych), ale równiez wyswietlenia obrazu z kamer, plików filmowych czy animacji, prezentu-j^cych np. rozklad pomieszczen w budynku z moz-liwosci^ obrotu trójwymiarowego z jednoczesnym zobrazowaniem polozenia uzytkownika i lokalizacji osób poszkodowanych, zródel ognia itp.
Ryc. 2. Schemat konstrukcji typowego wyswietlacza HMD Fig. 2. The scheme ofa construction oftypical HMD
Zaawansowane wyswietlacze HMD mog^, byc wyposazone w systemy sledzenia ruchow galek ocznych uzytkownika wykorzystywane do sterowa-nia polozeniem kamer lub innych urz^dzen, a takze systemy wzmacniania obrazu w warunkach obnizo-nej widocznosci, np. w nocy. Obecnie rozwaza si§ wykorzystanie technik holograficznych dla uzyska-nia pelnego zobrazowania trojwymiarowego.
Ryc. 3. Zasada dzialania mikrowyswietlaczy:
a) moduluj^cy z przetwornikiem LCD,
b) emisyjny z przetwornikiem OLED Fig. 3. The principle of microdisplay action
a) modulating with LCD transducer,
b) emissive with OLED transducer
Zasadnicz^ cech^ wspolczesnych wyswietlaczy HMD jest maly ciçzar i konstrukcja nieutrudniaj^ca uzytkownikowi wykonywanie ruchow glowy.
Szczegolnie istotnymi z punktu widzenia uzytkownika parametrami wyswietlaczy HMD s^: k^t widzenia determinancy pole obserwacji, ktory nie powinien byc nizszy niz 50 stopni k^towych w po-ziomie oraz k^towa rozdzielczosc widzenia, ktora z kolei powinna wynosic co najmniej 4,4 minuty k%-towe na piksel (najmniejszy element informacyjny) wyswietlacza. Ta ostatnia wartosc jest rownowazna obserwacji monitora o przek^tnej 17 cali i rozdziel-czosci 800 x 600 z odleglosci 65 cm.
D01:10.12845/bitp.31.3.2013.8
Warto tu zauwazyc, ze przyjmuje siç, iz obser-wator moze poprawnie ocenic glçbiç obrazu, jeze-li k^t widzenia jest wiçkszy niz 20 stopni, aczkol-wiek stopien percepcji jest cech^ osobnicz^. Typo-wa zdolnosc rozdzielcza oka ludzkiego wynosi oko-lo 1 minuty k^towej na najmniejszy rozroznialny element obrazu (piksel), dla konkretnego uzytkownika wartosc ta moze jednak roznic siç o kilkadzie-si^t procent.
Z punktu widzenia uzytkownika istniej^ trzy sposoby wyswietlenia obrazu w HMD:
• monoskopowy, gdy informacjajest obserwowana tylkojednym okiem; ten sposobjest stosowany w szczegolnosci w przypadku okularow z pojedyn-czym mikrowyswietlaczem.
• biskopowy, gdy obydwoje oczu widzi tç sam^in-formacjç; rozwi^zanie takie jest typowe dla rzu-towania obrazu na szybç helmu lub okularow ochronnych z dwoma mikrowyswietlaczami,
• biskopowy, gdy obrazy obserwowane przez oczy s^nieznacznie rozne, co umozliwia realizacjç obrazu trojwymiarowego - 3D, a zatem stereosko-pow^, ocenç glçbi obrazu; ten rodzaj wyswietlenia informacjijest obecnie intensywnie badany ze wzglçdu na najbardziej realistyczne przedstawie-nie informacji wzrokowej.
Istotnym problemem dla uzytkownikow HMD jest to, ze ustalona konstrukcyjnie odleglosc widzenia nie zawsze zgadza siç z rzeczywistymi wlasciwo-sciami wzroku konkretnej osoby, tzw. bodzcem kon-wergencyjnym wzroku spowodowanym przez krot-ko- lub dlugowzrocznosc. Nawet osoby pozbawione wad wzroku mog^ miec pocz^tkowo trudnosci z po-prawnym odczytem informacji, cojest spowodowa-ne akomodacj^, (dostosowaniem ostrosci widzenia) oraz konwergencj^Xpozycj^, galek ocznych) wzroku. Te zjawiska mog^ powodowac zdecydowane obni-zenie ostrosci widzenia, a nawet zaburzenia neurolo-giczne zwi^zane z brakiem korelacji miçdzy rzeczy-wistym obrazem a reakcj^, mozgu na sygnal wzro-kowy. Uzyskanie poprawnej akomodacjijest zazwy-czaj mozliwe na drodze systematycznego treningu [7], jednak czçsto obserwuje siç zmçczenie ako-modacyjne utrudniaj^ce dalsz^ obserwacjç w trak-cie dlugotrwalego uzytkowania wyswietlaczy stere-oskopowych [8].
Warto, podkreslic,, ze, wyswietlacze, HMD, obec-nie szeroko wykorzystuje siç do zobrazowania sytuacji wirtualnej w systemach trenazerow. W tym przypadku znalazla juz zastosowanie technika zobrazowania trojwymiarowego. Dziçki temu ratow-nik dzialaj^cy podczas cwiczen w realnych warunkach terenowych widzi hipotetyczn^, sytuacjç, jaka moglaby zaistnien w czasie rzeczywistej akcji ra-towniczej i podejmowac odpowiednie decyzje oraz cwiczyc wlasciwe zachowania [9]. W tym przypad-
ku obserwacja wzrokowa otoczenia jest zabloko-wana, a uzytkownik widzi jedynie obraz wirtualny, wzbogacony o bodzce sluchowe przy zachowaniu rzeczywistych wrazen dotykowych.
3. Automatyczne uklady ochrony wzroku
Silny impuls swietlny wywolany wybuchem materialów wysokoenergetycznych lub np. pro-mieniowaniem lasera moze spowodowac czasowe, a w drastycznych przypadkach nawet trwale uszko-dzenie wzroku ratownika. Innymi slowy moze co najmniej na pewien czas wyl^czyc ratownika z akcji lub znacznie ograniczyc sprawnosc jego dzialania. W celu unikni?cia takiego zagrozenia stosuje si? automatyczne srodki ochrony wzroku reaguj^ce na po-jawienie si? zagrozenia (blysku swietlnego) w cza-sie umozliwiaj^cym ochron? narz^du wzroku [10].
Urz^dzenia tego rodzaju pojawily si? najpierw w wojskach krajów rozwini?tych w celu ochrony przed impulsem swietlnym wybuchu j^drowe-go czy konwencjonalnego ladunku, w szczególnosci przeznaczonego do porazenia wzroku, a nast?pnie przed promieniowaniem laserowym. W ostatnich la-tach wzroslo zagrozenie dzialaniami terrorystyczny-mi, pojawia si? zatem mozliwosc prowadzenia akcji ratowniczo-gasniczych w takich warunkach. Co-raz cz?sciej donosi si? o wypadkach porazenia przez „dowcipnisiów" wzroku pilotów i kierowców promieniowaniem laserowym [11], co moze przelo-
D01:10.12845/bitp.31.3.2013.8
zyc si? na dzialania sabotazowe, zwlaszcza w warunkach akcji ratunkowej po akcie terrorystycznym. Wydaje si? zatem, ze problem ochrony wzroku ratownika przed promieniowaniem swietlnym o nad-miernej energii staje si? bardzo istotny.
Pocz^tkowo w tym celu stosowano przeslo-ny mechaniczne, które jednak nie spelnialy wyma-gan, gdyz byly albo zbyt wolne, albojednorazowego uzytku, co oznaczalo przynajmniej chwilow^ utra-t? zdolnosci obserwacji otoczenia do czasu usuni?-cia przeslony.
Obecnie jako elementy czynne automatycznych srodków ochrony wzroku stosuje si? przede wszyst-kim przetworniki cieklokrystaliczne wykorzystuj^-ce rózne efekty elektrooptyczne wyst?puj^ce w cie-klych krysztalach. Pewn^ odmian^urz^dzen tego rodzaju s^ automatyczne przylbice spawalnicze prze-znaczone do ochrony wzroku podczas spawania elektrycznego.
Przetwornik tego rodzaju ma za zadanie zapew-nic dobr^ widzialnosc otoczenia w sytuacji normal-nej, bez zagrozenia oraz maksymalne zaciemnie-nie pola widzenia w przypadku wyst^pienia blysku swietlnego o nat?zeniu zagrazaj^cym ratownikowi. Ze wzgl?dów ergonomicznych powinien byc on zin-tegrowany z szyb^helmu lub okularów ochronnych.
W zaleznosci od zastosowanego efektu elektro-optycznego swiatlo padaj^ce o nat?zeniu przekra-czaj^cym zalozon^ wartosc jest tlumione, odbijane
Rye. 4. a) Budowa przetwornika cieklokrystalicznego stosowanego w filtrze optycznym do ochrony wzroku,
b) zasada dzialania filtra cieklokrystalicznego Fig. 4. a) Construction ofliquid-crystal transducer used in optical filter for sight protection, b) the principle ofaction ofliquid-crystal filter
lub rozpraszane wstecznie. Nie wnikaj^c w szcze-goly fizyczne tych efektow elektrooptycznych moz-na stwierdzic, ze wszystkie one wykorzystujX moz-liwosc sterowania wlasciwosciami optycznymi cien-kiej (-10 цш) warstwy cieklego krysztalu za pomoc^ napiçcia o wartosci kilku woltow. Pozwala to na prze-l^czenie od transparentnego stanu gotowosci (wyl^-czonego) do nieprzezroczystego stanu roboczego w czasie rzçdu co najmniej pojedynczych milisekund po otrzymaniu sygnalu alarmowego z czujnika natç-zenia swiatla. Na ryc. 4 przedstawiony jest schemat budowy i zasada dzialania takiego urz^dzenia.
Istotnym ograniczeniem pierwszych generacji cieklokrystalicznych ukladow ochrony wzroku bylo wykorzystanie klasycznych efektow elektrooptycznych wymagaj^cych swiatla spolaryzowanego, takich jak wykorzystywane w monitorach cieklokrystalicznych, gdzie jednak stosuje siç silne podswietle-nie. Zastosowanie polaryzatorow powoduje bowiem zmniejszenie transparentnosci przetwornikow prze-ziernych o ponad polowç, co oznacza, ze w stanie gotowosci widzialnosc jest znacznie ograniczona. Do-piero w ostatnim czasie odkryto nowe zjawiska elek-trooptyczne, niewymagaj^ce stosowania polaryzatorow, ktore wkrotce stan^ siç podstaw^ konstrukcji kolejnej generacji automatycznych ukladow ochrony wzroku dzialaj^cych w czasie rzçdu mikrosekund.
4. Wnioski
Postçp technologii w latach ostatnich umozli-wil konstrukcjç helmow ochronnych przeznaczo-nych, dla, ratownikow,, wyposazonych, w, zaawanso-wane systemy zobrazowania informacji, a takze au-tomatyczne systemy ochrony wzroku przed silnym impulsem, promieniowania, swietlnego,, przy, zacho-waniu mozliwosci obserwacji wzrokowej otoczenia oraz komfortu uzytkowania helmu.
Urz^dzenia tego rodzaju umozliwiaj^ dostarcze-nie uzytkownikowi dodatkowej informacji wizualnej ulatwiaj^cej skuteczne prowadzenie akcji ratowniczej.
Celowe jest wyposazenie przynajmniej niekto-rych czlonkow zespolow ratowniczych w sprzçt tego rodzaju, przydatny do dzialania w warunkach silnego zadymienia lub innych czynnikow utrudniaj^cych lub uniemozliwiaj^cych obserwacjç wzrokow^.
Wydaje siç mozliwe opracowanie krajowego rozwi^zania nahelmowych wyswietlaczy informa-cyjnych oraz automatycznych systemow ochrony wzroku, w, oparciu, o, technologiç, cieklokrystalicz-n^. Opracowanie i produkcja krajowych rozwi^zan HMD s^, mozliwe ze wzglçdu na dobrze rozwiniçt^ bazç badawcz^w Wojskowej Akademii Technicznej i doswiadczenia technologiczne Przemyslowego In-stytutu Automatyki i Pomiarow oraz firmy Maskpol
5.A., zwi^zane z konstrukcji helmow zawieraj^cych przetworniki cieklokrystaliczne.
D01:10.12845/bitp.31.3.2013.8
Literatura
1. Burch D. P., Braasch M.S., Enhanced head-up display for general aviation aircraft, Proceedings of AIAA/IEEE Digital Avionics Systems Conference, 2002, Vol. 2, 11C61-11C611.
2. http://en.wikipedia.org/wiki/File:HUD_view.jpg.
3. http://en.wikipedia.org/wiki/File: Joint_Helmet_ Mounted_Cueing_System.jpg.
4. Schor C. M., Task L., Effects of Overlay Sym-bology in Night Vision Goggles on Accommodation and Attention Shift Reaction Time, Aviation, „Space and Environmental Medicine", 1996, 67, 1039-1047.
5. Inoue T., Ohzu H., Accommodation and Convergence When Looking at Binocular 3D Images, [in] Human Factors in Organizational Design and Management III, K. Noro and O. Brown, Jr. (eds), Elsevier Science Publishers, Amsterdam, 1990,249-252.
6. http://cordis.europa.eu/projects/rcn/63972_ en.html.
7. Swanson E. A., Izatt A., Hee, M. R., Huang D., Lin P., Schuman J. S., Puliafito C. A In vivo retinal imaging by optical coherence tomography, „Optics Letters", 1993, 1 (21), 1864-1866.
8. Liang J., Williams D. R., Miller D. T., Supernormal vision and high-resolution retinal imaging through adaptive optics, J. Opt. Soc. Am. A, Vol. 14, No. 11, November 1997 2884-2892.
9. Hua H., Gao Ch., A compact eyetracked optical see-through head-mounted display, Proc. SPIE 8288, Stereoscopic Displays and Applications XXIII, 82881F (February 9, 2012); doi:10.1117/12.909523; http://dx.doi. org/10.1117/12.909523 .
10. Kloske M., Klosowicz S. J., Modern battlefield and new materials for eye protection, Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej, 2010, (3), 355-374.
11. JetBlue pilot's eye damaged in laser pointer attack on cockpit while he was landing... as blinding flashes from the ground grow at alarming rate, „Daily Mail Online", July, 17, 2012.
pplk dr inz. Marcin Kloske ukonczyl Wojsko-w^ Akademi? Techniczn^ w 1996 roku, a nast?p-nie obronil doktorat przed rad^ Wydzialu Inzynierii, Chemii i Fizyki Technicznej WAT w 2003 r. Aktual-nie pelni sluzb? wojskow^na stanowisku Szefa Wydzialu Reagowania Centralnego Osrodka Analizy Skazen. Zainteresowania naukowe obejmuj^ ciekle krysztaly i ich zastosowania oraz nowoczesne meto-dy analizy instrumentalnej do identyfikacji skazen.
mgr inz. Marzena P^pczynska ukonczyla studia na Uniwersytecie Warminsko-Mazurskim w Olsztynie. Obecnie jest doktorantk^ na Wydziale Nowych Technologii i Chemii Wojskowej Akademii Technicznej. Jej zainteresowania obejmuj^ kompozyty polimerowe i ich aplikacje oraz nanotechnologi?.
