CN103257451A - 精密进近航道指示器光学成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种精密进近航道指示器光学成像系统，包括依次设置的光源、聚光透镜、滤色片、投影透镜、前罩玻璃；所述聚光透镜和所述投影透镜均为平凸透镜，二者尺寸规格相同且共轴设置，所述聚光透镜的球面朝向所述光源，所述投影透镜的球面朝向所述前罩玻璃；所述滤色片设置于所述聚光透镜和所述投影透镜的光轴上方，位于所述聚光透镜的像方焦点处；所述光源光线出射点与聚光透镜的平面之间的距离为90-120mm；所述聚光透镜像方焦距为45-65mm；所述聚光透镜物方焦距为190-225mm。
Description
技术领域
本发明涉及光学成像，特别是指一种精密进近航道指示器光学成像系统。
背景技术
精密进近航道指示器（Precision Approach Path Indicator，简称PAPI）是机场跑道上必备的基本助航指示器，是用于飞机降落时，给正处于进近中的飞机驾驶员提供目视助航的坡度引导信号灯系统。
PAPI对输出光的色度和强度有严格的要求。目前，PAPI光学成像系统内多采用含两个或两个以上不同规格的透镜光学成像系统，现有技术的PAPI光学成像系统的透镜，制作时需要使用不同的模具，制作较为复杂，制作成本较高，生产制造效率低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种精密进近航道指示器光学成像系统。该光学成像系统具有更为简化的结构。
基于上述目的本发明提供的精密进近航道指示器光学成像系统，包括依次设置的光源、聚光透镜、滤色片、投影透镜、前罩玻璃；所述聚光透镜和所述投影透镜均为平凸透镜，二者尺寸规格相同且共轴设置，所述聚光透镜的球面朝向所述光源，所述投影透镜的球面朝向所述前罩玻璃；所述滤色片设置于所述聚光透镜和所述投影透镜的光轴上方，位于所述聚光透镜的像方焦点处；所述光源光线出射点与聚光透镜的中心之间的距离为90-120mm；所述聚光透镜像方焦距为45-65mm；所述聚光透镜物方焦距为190-225mm。
可选的，所述光源采用反射卤素灯，或LED灯，或LCD灯。
可选的，所述反射卤素灯的规格为6.6A/105W。
可选的，所述光源出射点与聚光透镜的平面之间的距离为106±3mm。
可选的，所述光源光线出射点与聚光透镜的平面之间的距离是90-92mm，或92-94mm；或94-96mm；或96-98mm；或98-100mm；或100-102mm；或102-104mm；或104-106mm；或106-108mm；或108-110mm；或110-112mm；或112-114mm；或114-116mm；或116-118mm；或118-120mm。
可选的，所述聚光透镜的平面与滤色片平面之间的距离为45-47mm；或47-49mm；或49-51mm；或51-53mm；或53-55mm；或55-57mm；或57-59mm；或59-61mm；或61-63mm；或63-65mm。
可选的，所述滤色片平面与投影透镜后平面之间的距离为190-192mm；或192-194mm；或194-196mm；或196-198mm；或198-200mm；或200-202mm；或202-204mm；或204-206mm；或206-208mm；或208-210mm；或210-212mm；或212-214mm；或214-216mm；或216-218mm；或218-220mm；或220-222mm；或222-224mm；或224-225mm。
可选的，所述聚光透镜包括平凸透镜段和卡装段，其物方焦距为52±2mm，像方焦距为157±4mm。
可选的，所述平凸透镜段厚度为9.48±1.5mm，直径为72±1mm，球面半径为85±5mm；所述卡装段的直径为78±2mm，厚度为3±0.5mm。
可选的，所述光源为金卤光源。
可选的，所述金卤光源的功率为105W。
从上面所述可以看出，本发明提供的精密进近航道指示器光学成像系统为可使PAPI出射光达到要求的最佳光学要求，系统中仅含有两片相同规格的凸透镜，这两片凸透镜加工仅需开一个模具即可保证较高的一致性，降低了加工制造的难度，也降低了透镜的制造成本。进一步，本发明实施例所提供的精密进近航道指示器光学成像系统采用105W的金卤光源，使得具有该系统的精密进近航道指示器灯具具有良好的散热效果，使得在保证灯具光强和色度的情况下，灯具中光学系统之间的间距能够缩小，且灯具中光源数目可以增加。
附图说明
图1为本发明实施例光学呈像系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的聚光透镜示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明实施例所提供的PAPI光学成像系统，其结构如图1所示，包括依次设置的光源1、聚光透镜2、滤色片3、投影透镜4、前罩玻璃5。其中，光源1在本实施例中采用反射卤素灯，其规格为6.6A/105W，也可采用LCD灯或LED灯；聚光透镜2和投影透镜4采用尺寸规格相同的玻璃平凸透镜，在本实施例的光学成像系统中，二者共轴设置，聚光透镜2的球面朝向光源1，投影透镜4的球面朝向前罩玻璃5；滤色片3采用能使出射光颜色达到要求的镀膜硬料玻璃或光学玻璃，在本实施例中，滤色片3将光源散发的白光过滤成红光；前罩玻璃5采用普通硬料玻璃或其它玻璃，或采用其它能够挡尘防水作用的材料。光源1与聚光透镜2之间的距离为90-120mm；滤色片3设置于聚光透镜2和投影透镜3之间，位于聚光透镜2的焦点处、聚光透镜2和投影透镜4的焦面一侧；聚光透镜2与滤色片3之间的距离为45-65mm；聚光透镜2与投影透镜4之间的距离为190-225mm；投影透镜4与前罩玻璃5之间的距离为50-150mm。
设光线照射远端为前，光线照射近端为后。优选的，光源1出射点与聚光透镜2的平面之间的距离为106±3mm；聚光透镜2的平面与滤色片3平面之间的距离为52±2mm；滤色片3平面与投影透镜4的后平面之间的距离为157±4mm。
在其它实施例中，光源1光线出射点与聚光透镜2的平面之间的距离可以是90-92mm，或92-94mm；或94-96mm；或96-98mm；或98-100mm；或100-102mm；或102-104mm；或104-106mm；或106-108mm；或108-110mm；或110-112mm；或112-114mm；或114-116mm；或116-118mm；或118-120mm。
在其它实施例中，聚光透镜2的平面与滤色片3平面之间的距离可以为45-47mm；或47-49mm；或49-51mm；或51-53mm；或53-55mm；或55-57mm；或57-59mm；或59-61mm；或61-63mm；或63-65mm。
在其它实施例中，滤色片3平面与投影透镜4后平面之间的距离可以为190-192mm；或192-194mm；或194-196mm；或196-198mm；或198-200mm；或200-202mm；或202-204mm；或204-206mm；或206-208mm；或208-210mm；或210-212mm；或212-214mm；或214-216mm；或216-218mm；或218-220mm；或220-222mm；或222-224mm；或224-225mm。
在图1所示的光学系统中，滤色片3设置于聚光透镜2和投影透镜3的光轴上方，聚光透镜2起汇聚作用，将光源1射出的光汇聚到滤色片3所在的平面，光源散发的白光经过滤色片3进行滤色，再经投影透镜4发散形成出射光，滤色片3在成像界面a处形成倒像，使得所述出射光在成像面呈现出界限分明的灯光信号，本实施例中，滤色片3成像部分为红光，其余部分为白光。
本实施例中，经过滤色片3进行滤色，光源1射出的光最终经过投影透镜4后，形成了上半部分为红光、下半部分为白光的光信号。一般情况下，飞机上设置有四个PAPI灯具，这四个PAPI灯具具有不同的仰角，构成了飞机的PAPI系统。在可视范围内，PAPI系统中不同仰角的PAPI灯具，使得飞机处于不同高度时，驾驶员可以看到不同的红白光组合，并可以通过所述红白光区间判断飞机下降的高度是否合适，并调整飞机的高度，控制飞机处于合适的进近高度。在本实施例中，所述仰角可定义为PAPI灯具与水平面之间的夹角。
在本实施例中，所述反射卤素灯的功率为105W，在其它实施例中，可选用100-110W的光源。
在一些实施例中，所述光源可以采用金卤光源。所述金卤光源的功率可以为105W。采用高效光源，散热率降低，在满足灯具色度和光强、基本不增加灯具体积的情况下，可以在灯具中缩小各光学系统之间的距离，增加所述光学系统的数目。
图2为本发明实施例的聚光透镜示意图。本发明实施例的聚光透镜和投影透镜参数相同，以聚光透镜为例，其结构如图2所示，包括平凸透镜段21、卡装段22；其中卡装端22为平板玻璃，在本实施例中为圆形，与平凸透镜段21的平面连接，且平凸透镜段21与卡装端22共轴。为了满足国际民航公约附件14和国家标准对PAPI光学成像系统输出光的相关要求和标准，本实施例的平凸透镜段21厚度为9.48±1.5mm；直径为72±1mm；球面半径为85±5mm。卡装段22的直径为78±2mm，厚度为3±0.5mm。本实施例中聚光透镜的物方焦距为52±2mm，像方焦距为157±4mm。
聚光透镜和投影透镜可采用K9玻璃或高硼硅制作。当光源为直径为48mm，且出光源的射光为平行光，聚光透镜和投影透镜采用上述设计参数时，K9玻璃制作的聚光透镜或投影透镜出射光光束夹角为±8.49°；采用高硼硅制作的聚光透镜或投影透镜出射光光束夹角为±7.80°，可见，本发明实施例所提供的透镜，能够满足国家对于PAPI灯具的光强要求和标准。
从上面所述可以看出，现有技术的PAPI光学成像系统，采用卤钨灯为光源，其光学成像系统至少两个透镜，且其采用的透镜规格不同，本发明所提供的PAPI光学成像系统，采用两个相同规格的凸透镜，简化了PAPI的光学成像系统，降低了PAPI光学成像系统的透镜制作成本和制造难度，从而厂家在生产PAPI灯具的透镜时，可以简化其生产工艺，从而采用一个模具就能够制造PAPI光学成像系统的所有透镜。同时，本发明所提供的PAPI光学成像系统，其光学元件参数能够满足国家对与PAPI灯具光强和色度的要求。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种精密进近航道指示器光学成像系统，其特征在于，包括依次设置的光源、聚光透镜、滤色片、投影透镜、前罩玻璃；所述聚光透镜和所述投影透镜均为平凸透镜，二者尺寸规格相同且共轴设置，所述聚光透镜的球面朝向所述光源，所述投影透镜的球面朝向所述前罩玻璃；所述滤色片设置于所述聚光透镜和所述投影透镜的光轴上方，位于所述聚光透镜的像方焦点处；所述光源光线出射点与聚光透镜的平面之间的距离为90-120mm；所述聚光透镜像方焦距为45-65mm；所述聚光透镜物方焦距为190-225mm。
2.根据权利要求1所述的精密进近航道指示器光学成像系统，其特征在于，所述光源采用反射卤素灯，或LED灯，或LCD灯。
3.根据权利要求2所述的精密进近航道指示器光学成像系统，其特征在于，所述反射卤素灯的规格为6.6A/105W。
4.根据权利要求1所述的精密进近航道指示器光学成像系统，其特征在于，所述光源出射点与聚光透镜的平面之间的距离为106±3mm。
5.根据权利要求1所述的精密进近航道指示器光学成像系统，其特征在于，所述光源光线出射点与聚光透镜的平面之间的距离是90-92mm，或92-94mm；或94-96mm；或96-98mm；或98-100mm；或100-102mm；或102-104mm；或104-106mm；或106-108mm；或108-110mm；或110-112mm；或112-114mm；或114-116mm；或116-118mm；或118-120mm。
6.根据权利要求1所述的精密进近航道指示器光学成像系统，其特征在于，所述聚光透镜的平面与滤色片平面之间的距离为45-47mm；或47-49mm；或49-51mm；或51-53mm；或53-55mm；或55-57mm；或57-59mm；或59-61mm；或61-63mm；或63-65mm。
7.根据权利要求1所述的精密进近航道指示器光学成像系统，其特征在于，所述滤色片平面与投影透镜后平面之间的距离为190-192mm；或192-194mm；或194-196mm；或196-198mm；或198-200mm；或200-202mm；或202-204mm；或204-206mm；或206-208mm；或208-210mm；或210-212mm；或212-214mm；或214-216mm；或216-218mm；或218-220mm；或220-222mm；或222-224mm；或224-225mm。
8.根据权利要求1所述的精密进近航道指示器光学成像系统，其特征在于，所述聚光透镜包括平凸透镜段和卡装段，其物方焦距为52±2mm，像方焦距为157±4mm。
9.根据权利要求1所述的精密进近航道指示器光学成像系统，其特征在于，所述平凸透镜段厚度为9.48±1.5mm，直径为72±1mm，球面半径为85±5mm；所述卡装段的直径为78±2mm，厚度为3±0.5mm。
10.根据权利要求1所述的精密进近航道指示器光学成像系统，其特征在于，所述光源为功率为105W的金卤光源。
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