DE1243414B

DE1243414B - Device for superimposing an image of a fluorescent screen of a cathode ray tube and a distant scene

Info

Publication number: DE1243414B
Application number: DEE28924A
Authority: DE
Inventors: Derek Raymond Burrows; Fritz Peter Heller
Original assignee: Elliott Brothers London Ltd
Current assignee: Allard Way Holdings Ltd
Priority date: 1964-03-20
Filing date: 1965-03-19
Publication date: 1967-06-29

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

Int. CL:Int. CL:

G02bG02b

Deutsche Kl.: 42 h -10/09German class: 42 h -10/09

Nummer:Number:

Aktenzeichen:File number:

Anmeldetag:Registration date:

E 28924IX a/42 hE 28924IX a / 42 h

19. März 1965March 19, 1965

29.Juni 1967June 29, 1967

28. Dezember 1967December 28, 1967

Auslegetag:
Ausgabetag:
Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift übereinDisplay day:
Issue date:
The patent specification corresponds to the patent specification

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überlagerung eines Bildes eines Leuchtschirmes einer Kathodenstrahlröhre und eines entfernten Schauplatzes, der von einem Beobachter durch ein durchsichtiges Element beobachtet wird, das eine Krümmungskomponente in einer Ebene aufweist und daher die scheinbare Entfernung von wenigstens Teilen des Schauplatzes geringer erscheinen läßt als die wahre Entfernung.The invention relates to a device for superimposing an image of a fluorescent screen of a cathode ray tube and a distant scene, which is observed by an observer through a transparent element that has a component of curvature has in one plane and therefore makes the apparent distance from at least parts of the scene appear smaller than the real distance.

Es wurde bereits vorgeschlagen, in Flugzeugen-io bestimmte Navigations- u. a. Instrumente in der normalen Blickrichtung des Piloten anzuordnen, damit der Pilot zum Beobachten der Instrumente seine Blickrichtung nicht zu ändern braucht. Besonders beim Starten und Landen ist es nämlich wichtig, daß der Pilot fortlaufend das vor ihm liegende Blickfeld im Auge behält. Bereits eine kurzzeitige Änderung der Blickrichtung könnte nämlich verheerende Folgen haben.It has already been proposed in aircraft-io certain navigation a. To arrange instruments in the normal direction of view of the pilot, so the pilot does not need to change his line of sight to observe the instruments. Especially During take-off and landing, it is important that the pilot continuously see the field of view in front of him keep an eye on. Even a brief change in the direction of view could be devastating Have consequences.

Falls die Anzeige verschiedener Instrumente in das Blickfeld des Piloten abgebildet wird, ist eine genaue Zuordnung der Anzeige und des beobachteten Schauplatzes von besonderer Wichtigkeit. Insbesondere ist es wesentlich, daß sowohl der Schauplatz als auch die Anzeige, vom Piloten aus gesehen, in der gleichen Ebene erscheinen. Die nunmehr erzielte hohe Genauigkeit der Landeinstrumente wäre nämlich fast wertlos, falls der Pilot die Anzeigeinstrumente nur ungenau wahrnehmen könnte.If the display of various instruments is shown in the pilot's field of view, one is precise assignment of the display and the observed scene of particular importance. In particular it is essential that both the scene and the display, as seen by the pilot, appear in the same plane. The now achieved high accuracy of the land instruments would be namely almost worthless if the pilot could only perceive the display instruments imprecisely.

Bei allen modernen Flugzeugen ist die Windschutzscheibe in der horizontalen Ebene gekrümmt. Auf Grund dieser Krümmung erscheint der vom Piloten beobachtete Schauplatz scheinbar näher zu liegen. Auf Grund dieser optischen Verkürzung entsteht die abgebildete Anzeige des Instrumentes nicht in der gleichen Ebene wie der Schauplatz, so daß bei Änderung des Betrachtungspunktes eine scheinbare Verschiebung der Anzeige in bezug auf den betrachteten Schauplatz auftritt, d. h. ein sogenannter Parallaxenfehler.In all modern aircraft, the windshield is curved in the horizontal plane. Because of this curvature, the scene observed by the pilot appears to be closer lie. Due to this optical shortening, the displayed display of the instrument does not appear in the same plane as the scene, so that when the point of view is changed an apparent There is a shift in the display with respect to the scene viewed, d. H. a so-called Parallax error.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anzeige eines Instrumentes derart dem vom Piloten durch eine gekrümmte Windschutzscheibe beobachteten Schauplatz zu überlagern, daß die Anzeige in der gleichen Ebene liegt wie der beobachtete Schauplatz.The invention is based on the object of the display of an instrument such as that of the pilot The scene observed through a curved windshield overlay that display lies in the same plane as the observed scene.

Diese Aufgabe wird nun gelöst durch eine Vorrichtung zur Überlagerung eines Bildes eines Leuchtschirmes einer Kathodenstrahlröhre und eines entfernten Schauplatzes, der von einem Beobachter durch ein durchsichtiges Element beobachtet wird, das eine Krümmungskomponente in einer Ebene Vorrichtung zur Überlagerung eines Bildes eines Leuchtschirmes einer Kathodenstrahlröhre und
eines entfernten SchauplatzesThis object is now achieved by a device for superimposing an image of a luminescent screen of a cathode ray tube and a distant scene which is observed by an observer through a transparent element which has a curvature component in a plane and apparatus for superimposing an image of a luminescent screen of a cathode ray tube and
of a distant scene

Patentiert für:Patented for:

Elliott Brothers (London) Limited, LondonElliott Brothers (London) Limited, London

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. M. Licht, Dr. R. Schmidt,Dipl.-Ing. M. Licht, Dr. R. Schmidt,

Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. HansmannDipl.-Wirtsch.-Ing. A. Hansmann

und Dipl.-Phys.-S. Herrmann, Patentanwälte,and Dipl.-Phys.-S. Herrmann, patent attorneys,

München 2, Theresienstr. 33Munich 2, Theresienstr. 33

Als Erfinder benannt:
Derek Raymond Burrows,
Fritz Peter Heller, LondonNamed as inventor:
Derek Raymond Burrows,
Fritz Peter Heller, London

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Großbritannien vom 20. März 1964 (11 863)Great Britain March 20, 1964 (11 863)

aufweist und daher die scheinbare Entfernung von wenigstens Teilen des Schauplatzes geringer erscheinen läßt als die wahre Entfernung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zum Ausgleich des durch das negativ zum Beobachter gekrümmte durchsichtige Element verursachten Fehlers entweder ein negativ . in Richtung auf das durchsichtige Element gekrümmter, teilweise durchlässiger Reflektor und zwischen diesem und dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre ein Kollifnationslinsensystem vorgesehen ist oder ein ebener, teilweise durchlässiger Reflektor und zwischen diesem und dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre ein Kollimationslinsensystem vorhanden ist, das eine Zylinderlinse enthält, die negativ zum Reflektor gekrümmt ist.and therefore the apparent distance from at least parts of the scene appear smaller leaves as the true distance, which is characterized by the fact that to compensate for the Transparent elements curved negatively towards the observer caused either a negative error. partially transparent reflector curved towards the transparent element and a collimation lens system is provided between this and the screen of the cathode ray tube is or a flat, partially permeable reflector and between this and the screen of the Cathode ray tube a collimating lens system is present that includes a cylindrical lens that is curved negatively towards the reflector.

Durch die Vorrichtung nach der Erfindung wurde gewährleistet, daß bei Änderung des Betrachtungspunktes zwischen dem Bild der Anzeige und dem betrachteten Schauplatz keine Verschiebung zu beobachten ist.By the device according to the invention it was ensured that when changing the viewing point between the image of the display and the observed scene no shift can be observed.

Die Erfindung wird nun näher an Hand der Zeichnungen erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawings.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Anordnung, auf welche die Erfindung angewendet werden kann;Fig. 1 is a perspective view of an arrangement, to which the invention can be applied;

.709 746/139.709 746/139

F i g. 2 und 3 sind jeweils eine Seiten- und eine Endansicht einer Ausführungsform und sind teilweise geschnitten;F i g. Figures 2 and 3 are side and end views, respectively, of an embodiment and are partial cut;

F i g. 4 und 5 sind jeweils eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, und ein Entwurf einer anderen Ausführungsform;F i g. 4 and 5 are a side view, partly in section, and an outline of another, respectively Embodiment;

F i g. 6 ist eine Darstellung, die die Wirkung einer Abwandlung der Erfindung zur Verminderung des Maßstabfehlers, zeigt;F i g. 6 is an illustration showing the effect of a modification of the invention to reduce the Scale error, shows;

F i g. 7 ist ein Entwurf einer weiteren Ausführungsform. F i g. Fig. 7 is a draft of another embodiment.

In F i g. 1 sieht ein Beobachter, der durch ein Sternchen 1 angezeigt ist, durch ein Fenster oder ein anderes durchsichtiges Teil 3, das in waagerechter Ebene eine Krümmungskomponente aufweist, einen wirklichen Schauplatz, der durch eine Schlangenlinie 2 dargestellt wird. Eine auf dem Leuchtschirm einer Kathodenstrahlröhre 4 erzeugte leuchtende Anzeige wird dem Beobachter 1 in scheinbarer Überlagerung des Schauplatzes 2 durch Reflexion " an einem teilweise oder halbdurchlässigen Reflektor 5 sichtbar gemacht. Der Reflektor ist zwischen dem Beobachter 1 und der Scheibe 3 angeordnet. Ein zwischen der Kathodenstrahlröhre 4 und dem halbdurchlässigen Reflektor 5 angeordnetes Linsen- system 6 ist so konstruiert, daß das von dem Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre 4 ausgehende Licht parallel gebündelt wird, d. h., die leuchtende Anzeige erscheint dem Beobachter 1 als im Unendlichen befindlich. In Fig. 1, an observer, indicated by an asterisk 1, sees through a window or a another transparent part 3, which has a component of curvature in the horizontal plane, a real scene, which is represented by a serpentine line 2. One on the screen a cathode ray tube 4 generated luminous display is the observer 1 in apparent superimposition of the scene 2 by reflection ″ on a partially or semi-permeable reflector 5 made visible. The reflector is arranged between the observer 1 and the pane 3. A lens arranged between the cathode ray tube 4 and the semitransparent reflector 5 system 6 is constructed in such a way that the light emanating from the fluorescent screen of the cathode ray tube 4 is bundled in parallel, d. That is, the illuminated display appears to the observer 1 as being at infinity.

Es wurde festgestellt, daß die Anwesenheit einer gekrümmten Scheibe 3 in dem optischen Weg von dem Beobachter 1 zum Schauplatz 2 eine scheinbare Verminderung der Entfernung des Schauplatzes 2 von dem Beobachter 1 ergibt, so daß nun eine Parallaxe zwischen der im Unendlichen abgebildeten Anzeige und dem weniger entfernten Schauplatz 2 erscheint.It was found that the presence of a curved disc 3 in the optical path of the observer 1 to the scene 2 an apparent reduction in the distance of the scene 2 from the observer 1 results, so that there is now a parallax between the one imaged at infinity Display and the less distant location 2 appears.

In der in den F i g. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform enthält das Linsensystem 6 aus F i g. 1 zwei Dubletten. Die näher an der Kathodenstrahlröhre 4 (in diesen Figuren nicht gezeigt) befindliche Dublette enthält sammelnde und zerstreuende, axialsymmetrische Komponenten 7, 8, während die näher an dem Reflektor 5 befindliche eine sammelnde, axialsymmetrische Komponente 7 A und eine negative Komponente SA enthält, von der, wie zu sehen, die obere Oberfläche zylindrisch geformt ist. Die Komponente 8 A dient zum Ausgleichen der defokussierenden Wirkung der Scheibe in waagerechter Ebene. Geeignete Wahl der Brechkraft der verschiedenen Linsenkomponenten sichert, daß die waagerechte Krümmung der Scheibe 3 wenigstens teilweise ausgeglichen wird. Das Linsensystem dient mit anderen Worten zum Verändern der scheinbaren Entfernung der Anzeige von dem Beobachter. Die Brechkraft der Linsenkomponenten kann, falls gewünscht, so gewählt werden, daß sie eine in einer endlichen Entfernung von dem Beobachter befindliche Anzeige in scheinbarer Deckung mit einem optisch im Unendlichen befindlichen Schauplatz erscheinen lassen.In the FIG. The embodiment shown in FIGS. 2 and 3 includes the lens system 6 from FIG. 1 two duplicates. The doublet closer to the cathode ray tube 4 (not shown in these figures) contains collecting and dispersing, axially symmetrical components 7, 8, while the one closer to the reflector 5 contains a collecting, axially symmetrical component 7 A and a negative component SA , of which as seen, the top surface is cylindrical in shape. The component 8 A serves to compensate for the defocusing effect of the disk in the horizontal plane. A suitable choice of the refractive power of the various lens components ensures that the horizontal curvature of the disc 3 is at least partially compensated for. In other words, the lens system serves to vary the apparent distance of the display from the observer. The power of the lens components can, if desired, be selected to cause a display located at a finite distance from the observer to appear in apparent register with an optically infinite scene.

In einer anderen, in den F i g. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform soll das Linsensystem 6 ein Bild der Anzeige im Unendlichen erzeugen, und der Reflektor 5 ist in waagerechter Ebene im entgegengesetzten Sinn wie die Krümmung der Scheibe 3 gekrümmt, wobei der Betrag der Krümmung vorzugsweise so ist, daß im wesentlichen die Krümmung der Windschutzscheibe hinsichtlich der Parallaxe ausgeglichen wird.In another, in Figs. 4 and 5 shown Embodiment, the lens system 6 is intended to produce an image of the display at infinity, and the The reflector 5 is curved in the horizontal plane in the opposite sense as the curvature of the disc 3, the amount of curvature is preferably such that substantially the curvature of the Windshield is compensated for parallax.

Claims

Claim:

Device for superimposing an image of a fluorescent screen of a cathode ray tube and a distant scene observed by an observer through a see-through element which has a component of curvature in a plane and therefore the apparent one Makes the distance of at least parts of the scene appear less than the real one Distance, characterized in that to compensate for the negative to the Observer (1) curved clear element caused either a negative error partially permeable reflector (5 in Fig: 4) and between this and the screen of the cathode ray tube (4) a collimation lens system is provided or a flat, partially transparent reflector (5 in FIG. 2 and 3) and between this and the screen of the cathode ray tube (4) a collimating lens system (6) is present, which contains a cylindrical lens (8 ^ 4) which is negative to the reflector (5) is curved.

Considered publications:
German Patent No. 572 096;
Pohl, Optik und Atomphysik, 1958, pp. 39 to 45.

1 sheet of drawings