DE1498233C

DE1498233C - Device for observing instrument displays

Info

Publication number: DE1498233C
Authority: DE
Inventors: Irving R Lexington Mass Kegelman Thomas D Ridgefield Conn Abel, (V St A)
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Publication date: 1971-04-29

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Beobachtung von Instrumentenanzeigen, die einem Betrachter in normaler, aufrechter Beobachtungshaltung innerhalb eines Beobachtungsraumes gleichzeitig, ein Bild eines Teiles der Außenwelt und ein Bild einer Anzeigefläche eines Meßinstrumentes vermittelt, mit einem in Blickrichtung des Betrachters angeordneten, teildurchlässigen asphärischen Hohlspiegel.The invention relates to a device for observing instrument displays that a viewer in a normal, upright observation posture within one observation area at the same time An image of a part of the outside world and an image of a display area a measuring instrument mediated, with a arranged in the direction of view of the viewer, partially transparent aspherical concave mirror.

Dem Piloten eines Flugzeuges stehen eine Reihe von Meßinstrumenten zur Verfügung, die ihm die Bedienung des Flugzeuges, insbesondere beim Durchführen des Landemanövers, erleichtern sollen. Nun besteht aber für die meisten Piloten gerade im Augenblick des Landens ein ganz natürliches Bestreben, ihre Aufmerksamkeit auch dem Gelände und der ganzen Umgebung außerhalb des Flugzeuges zuzuwenden und die Meßinstrumente, die ihm eine sichere Landung ermöglichen sollen, außer acht zu lassen. Um dies zu verhindern, ist es bereits vor längerer Zeit versucht worden, optische . Geräte zu schaffen, sogenannte Kollimatoren, die es dem Piloten ermöglichen, aus seiner normalen Stellung im Pilotenraum des Flugzeuges gleichzeitig das Gelände außerhalb des Flugzeuges und die Meßgeräte im Inneren des Pilotenraumes zu beobachten. Wegen der großen Anzahl der verschiedenartigsten Instrumente und Steuergeräte, die dem Piloten zur Verfügung stehen müssen, und der Knappheit des Raumes im Inneren des Pilotenraumes ist es dabei von größter Bedeutung, daß ein derartiger Kollimator nur einen möglichst kleinen Raum beansprucht. A number of measuring instruments are available to the pilot of an aircraft, which he can operate of the aircraft, especially when performing the landing maneuver. Well there is but for most pilots, at the moment of landing, a natural striving to get their attention also to face the terrain and the entire environment outside of the aircraft and To disregard the measuring instruments that are supposed to enable him to land safely. To do this too To prevent it, attempts were made a long time ago to optically. To create devices, so-called Collimators that enable the pilot to move out of his normal position in the pilot's room of the aircraft at the same time the area outside the aircraft and the measuring devices inside the pilot's room to observe. Because of the large number of different instruments and control devices, that must be available to the pilot, and the Scarcity of space inside the pilot's room makes it of the utmost importance that such a Collimator takes up as little space as possible.

Aus den deutschen Patentschriften 719 098 und 899 009 sind nun derartige Kollimatoren bekannt, bei denen der Strahlzusammenführer für die beiden, zu überlagernden Bilder, das Kombinationsgerät bzw. der sogenannte Kombinator, aus einem ebenen, teildurchlässigen Spiegel besteht. Der Spiegel befindet sich vor dem Piloten und gibt ihm den Blick auf die Außenwelt frei. Ein optisches System entwirft von der Anzeigefiäche eines Meßgerätes ein Bild mit parallelen Lichtstrahlen, welches von dem Spiegel ins Auge des Piloten reflektiert wird. Der Spiegel wirkt somit als Kombinator, der infolge seiner Teildurchlässigkeit das Bild der Außenwelt und das Bild der Anzeigefläche zu einem Gesamtbild überlagert. Eine derartige Einrichtung ist in gewissem Umfang nützlich,, weist aber eine Anzahl von Nachteilen auf. Sie ist in erster Linie relativ kompliziert, benötigt weiterhin ungewöhnlich viel Raum und ist auch recht teuer. Darüber hinaus muß das optische System sorgfältig hinsichtlich der chromatischen Aberration korrigiert sein.Such collimators are now known from German patents 719 098 and 899 009, at those of the beam merger for the two images to be superimposed, the combination device or the so-called combiner, consists of a flat, partially transparent mirror. The mirror is in front the pilot and gives him a view of the outside world. An optical system designs from the display surface of a measuring device an image with parallel light beams, which from the mirror into the eye of the pilot is reflected. The mirror thus acts as a combiner, which due to its partial transparency, the image the outside world and the image of the display area superimposed to form an overall image. Such a facility is useful to some extent, but has a number of disadvantages. First and foremost, it is relatively complicated, but it still requires an unusually large amount Space and is also quite expensive. In addition, the optical system must be careful about the chromatic Aberration corrected.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, unmittelbar vor dem Piloten einen parabolischen Bildkombinator anzuordnen. Sollen bei einem solchen Gerät starke optische'Abbildungsfehler vermieden werden, muß das parallelgerichtete Bild in die Parabelachse verlegt werden und der ausgenutzte Sektor der Parabel auf Bereiche in der Nähe der Achse beschränkt werden. Um dies zu erreichen, sind bisher optische Systeme nach dem »übcr-die-Schulter-System« (over-the-shoulder) od. dgl. verwendet worden, um das Bild der Anzeigefläche in der Brennebene des Kombinators abzubilden. Eine solche Anordnung ist nicht nur optisch verwickelt und räumlich äußerst umfangreich, sondern hat noch den Nachteil, daß der Pilot seine Beobachtungshaltung nicht bequem ändern kann, ohne die Übertragung des Bildes auf dem Kombinator zu stören.It has also already been proposed to put a parabolic image combiner immediately in front of the pilot to arrange. If strong optical aberrations are to be avoided in such a device, the parallel image must be relocated to the parabola axis and the utilized sector of the parabola restricted to areas near the axis. To achieve this, optical systems have so far been used according to the "over-the-shoulder system" Od. The like. Has been used to map the image of the display surface in the focal plane of the combiner. Such an arrangement is not only visually intricate and spatially extremely extensive, but still has the disadvantage that the pilot cannot comfortably change his observation posture without the To interfere with the transmission of the image on the combiner.

An sich wäre es zur Lösung der bei parabolischen Kombinatoren auftretenden Probleme möglich, das Element zur Erzeugung des Bildes in eine Brennebene zwischen der normalen Beobachtungsstellung des Piloten und dem Kombinator anzuordnen. Diese sich anbietende Lösung hat den offensichtlichen Nachteil, daß die Beobachtung der Umgebung durch den Piloten empfindlich gestört wird, weil sich das Element zur Erzeugung des Bildes zwischen dem Auge des Piloten und dem Kombinator befindet. , .In itself it would be possible to solve the problems occurring with parabolic combiners that Element for generating the image in a focal plane between the normal observation position of the pilot and the combiner. This obvious solution has the obvious disadvantage that the observation of the environment by the pilot is disturbed, because the element is to Generation of the image is located between the pilot's eye and the combiner. ,.

ίο Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde,, einen einfachen, robusten sowie raum- und kostensparenden Kollimator zu schaffen, bei welchem* die Beobachtungsfläche außerhalb der Blickrichtung des Betrachters angeordnet werden kann, ohne daß BiId-Verzerrungen auftreten oder die Bildüberlagerung durch Kopf bewegungen des Betrachters gestört wird, und bei welchem eine Korrektur hinsichtlich der chromatischen Aberration nicht erforderlich ist.ίο The invention is based on the task, to create a simple, robust and space- and cost-saving collimator in which * the The observation area can be arranged outside the viewing direction of the observer without image distortion occur or the image overlay is disturbed by head movements of the viewer, and in which correction for chromatic aberration is not required.

Dies wird bei einem Kollimator für den Pilotenraum eines Flugzeuges oder ganz allgemein für eine Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Vereinigung folgender Merkmale erreicht: In the case of a collimator, this is the case for the pilot's room of an aircraft or, more generally, for one Device of the type mentioned above is achieved according to the invention by combining the following features:

a) Die Hauptachse des Hohlspiegels erstreckt sich unterhalb der Blickrichtung des Betrachters und parallel zu dieser;a) The main axis of the concave mirror extends below the viewing direction of the observer and parallel to this;

b) die innerhalb des Beobachtungsraumes befindliche Instrumentenanzeige liegt in der Brennebene des Hohlspiegels in seinem paraxialen Bereich;b) the instrument display located within the observation area lies in the focal plane of the concave mirror in its paraxial area;

c) nur ein Ausschnitt der Hohlspiegelfläche ist in Blickrichtung des Betrachters angeordnet.c) only a section of the concave mirror surface is arranged in the viewing direction of the observer.

Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal ist der Hohlspiegel rotationssymmetrisch. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Hohlspiegel mindestens in einer die Beobachtungsrichtung des Betrachters und die Hauptachse des Hohlspiegels enthaltenden Ebene einen parabolischen Querschnitt aufweist.According to a further design feature, the concave mirror is rotationally symmetrical. It is advantageous to when the concave mirror is at least in one of the observer's direction of observation and the main axis of the plane containing the concave mirror has a parabolic cross section.

Vorteilhafterweise ist der Hohlspiegelausschnitt als teildurchlässige, reflektierende Schicht auf der Innenseite eines durchsichtigen, konkaven Formkörpers ausgebildet und der konkave Formkörper auf seiner Rückseite rriit einem nicht reflektierenden überzug versehen.The concave mirror cutout is advantageously a partially transparent, reflective layer on the inside of a transparent, concave shaped body and the concave shaped body on its The back has a non-reflective coating.

Nach einem weiteren Aysgestaltungsmerkmal ist die Beobachtungsfläche asphärisch und vom Hohlspiegelausschnitt aus gesehen konvex gewölbt. Sie wird vorteilhafterweise durch eine Leuchtschicht auf der Innen- seite des Bildschirmes einer in der Hauptachse des Hohlspiegels angeordneten und mit ihrer Strahlablenkungseinrichtung auf den Scheitelpunkt des Hohlspiegels weisenden Kathodenstrahlröhre gebildet, wobei der Außenkörper der Kathodenstrahlröhre mindestens in seinem zwischen der Leuchtschicht und dem Hohlspiegelausschnitt gelegenen Bereich durchsichtig ist. Dabei ist es günstig, wenn die Strahlablenkungseinrichtung der Kathodenstrahlröhre derart angeordnet ist, daß der Konvergenzpunkt der abgelenkten Kathodenstrahlen mit dem Scheitelpunkt des Hohlspiegels zusammenfällt.According to a further design feature, the observation surface is aspherical and has a concave mirror cutout as seen convexly arched. It is advantageously achieved by a luminescent layer on the inside side of the screen one arranged in the main axis of the concave mirror and with its beam deflection device formed on the vertex of the concave mirror pointing cathode ray tube, wherein the outer body of the cathode ray tube at least in its between the luminous layer and the Concave mirror section located area is transparent. It is advantageous if the beam deflection device the cathode ray tube is arranged such that the convergence point of the deflected Cathode rays coincide with the vertex of the concave mirror.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigtIn the following, the invention will be described with reference to two exemplary embodiments shown in the drawings explained in more detail. It shows

F i g. I eine schemalische Darstellung des Einbaues der Beobachtungseinrichtung nach der Erfindung im Pilotcnruum eines Flugzeuges,F i g. I a schematic representation of the installation the observation device according to the invention in the pilot cylinder of an aircraft,

F i g. 2 eine schematische Darstellung in ver-F i g. 2 a schematic representation in different

größertem Maßstab mit den einzelnen Bauteilen der Beobachtungseinrichtung nach der Erfindung undlarger scale with the individual components of the observation device according to the invention and

F i g. 3 eine schematische Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform der Beobachtungseinrichtung nach der Erfindung. . .F i g. 3 shows a schematic representation of a modified embodiment of the observation device according to the invention. . .

In F i g. 1 der Zeichnung ist der Pilotenraum als Ganzes mit 10 bezeichnet, und in dem Pilotenraum ist der Sessel 12 für den Piloten unmittelbar hinter dem Paneel 14 für das Instrumentenbrett angeordnet. In dem Paneel 14 befindet sich auch der Steuerknüppel 16. Die Fußhebel 18 für das Ruder befinden sich unmittelbar oberhalb des Fußbodens 20 und unter dem Paneel 14. Die Skizze zeigt, daß man auch bisher schon den Raum in dem Pilotenraum 10 mit besonderer Sorgfalt ausgenutzt hat. Natürlich müssen auch alle anderen Instrumente und Geräte für den Piloten so angeordnet sein, daß der freie Blick durch das Kabinenfenster 22 nicht gestört wird.In Fig. 1 of the drawing, the pilot's room is designated as a whole by 10, and is in the pilot's room the chair 12 for the pilot immediately behind the Panel 14 arranged for the instrument panel. The control stick 16 is also located in the panel 14. The foot levers 18 for the rudder are located immediately above the floor 20 and below the panel 14. The sketch shows that one has also so far has already used the space in the pilot's room 10 with particular care. Of course everyone has to other instruments and devices for the pilot to be arranged so that a clear view through the cabin window 22 is not disturbed.

Ein wichtiges Instrument, welches dem Piloten das Landemanöver erleichtern soll, enthält beispielsweise eine Kathodenstrahlröhre 24. Bisher mußte der Pilot immer den Schirm eines solchen Gerätes beobachten. Außerdem hat man schon Geräte für die Kombination der Bilder entwickelt, die es dem Piloten ermöglichen, das Bild auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre gleichzeitig mit der Umgebung des Flugzeuges zu beobachten. Zur Erreichung dieses Ziels benutzen die bisher bekanntgewordenen Kombinationsgeräte verhältnismäßig verwickelte optische Systeme, die dazu dienen, das Bild von der Vorderfläche der Röhre auf das Kombinationsgerät zu übertragen.An important instrument, which is supposed to make the landing maneuver easier for the pilot, contains, for example a cathode ray tube 24. Up to now the pilot always had to observe the screen of such a device. In addition, devices have already been developed for combining the images, which enable the pilot to the image on the screen of the cathode ray tube simultaneously with the surroundings of the aircraft observe. To achieve this goal, use the combination devices that have become known so far in a proportionate manner intricate optical systems that serve to display the image from the front face of the tube to transfer the combination device.

In dem Gerät nach der Erfindung wird ein Kombinationsgerät bzw. Kombinator 26 (s. F i g. 1 und 2) benutzt, der in dem Fenster der Kabine liegen und einen Teil dieses Fensters bilden kann. Der Kombinator besitzt eine Innenfläche, die mit einem teilweise reflektierenden Film 28, beispielsweise mit einem sehr dünnen Aluminiumfilm, bedeckt sein kann. Die äußere Fläche des Kombinators trägt einen nicht reflektierenden Überzug 30 aus einem geeigneten Material, beispielsweise aus Magnesiumfluorid. Der Kombinator selbst besteht aus einem durchscheinenden Material, beispielsweise aus Glas oder einem durchsichtigen Kunststoff passender Stärke.In the device according to the invention, a combination device or combiner 26 (see Figs. 1 and 2) used, which lie in the window of the cabin and can form part of this window. The combiner has an inner surface covered with a partially reflective film 28, for example a very thin aluminum film, can be covered. The outer surface of the combiner doesn't support you reflective coating 30 made of a suitable material, for example magnesium fluoride. the The combiner itself consists of a translucent material, for example glass or a transparent one Plastic of suitable strength.

Der Kombinator hat asphärische Gestalt, so daß er mit besonderem Vorteil hinsichtlich der verschiedenen optischen Eigenschaften verwendbar ist. Vorzugsweise erhält der Kombinator 26 parabolische Form. Die asphärische Oberfläche kann definiert sein durch die Brennpunktsebene, die optische Achse und eine asphärische Gleichung für die Oberfläche. Für den speziellen Fall einer parabolischen Oberfläche lautet die asphärische Gleichung:The combiner has an aspherical shape, so that it is of particular advantage in terms of the various optical properties can be used. The combiner 26 is preferably given a parabolic shape. the aspherical surface can be defined by the focal plane, the optical axis and an aspherical one Equation for the surface. For the special case of a parabolic surface, it is aspherical Equation:

Z =Z =

worinwherein

/ = Brennweite bzw. Abstand von dem Scheitel V des Paraboloids zu dem Fokus F; , ;,·./ = Focal length or distance from the vertex V of the paraboloid to the focus F; ,;, ·.

ζ = Abstand der optischen Achse, von dem Scheitelζ = distance of the optical axis from the vertex

der Parabel gemessen, und _;)the parabola measured, and _; )

x, y -= rechtwinklige Koordinaten, in der Ebene senkrecht zur optischen Achse sind. x, y - = rectangular coordinates in which the plane is perpendicular to the optical axis.

Die Leitlinie D-D' der parabolischen Fläche, des Kombinators ist eine Ebene, die senkrecht zui der optischen Achse in einem Abstand / auf der anderen Seite des Scheitels verläuft.The guideline DD 'of the parabolic surface of the combiner is a plane which runs perpendicular to the optical axis at a distance / on the other side of the vertex.

Für eine rotationssymmetrische asphärische Oberfläche ist die Form gegeben durch die Gleichung:For a rotationally symmetrical aspherical surface the form is given by the equation:

z = a (x* + y²) + b (x^z + γψ z = a (x * + y ² ) + b (x ^z + γψ

worin a, b, c, d usw. konstante Koeffizienten sind.' Es versteht sich von selbst, daß auch nichtrotationssymmetrische Flächen verwendet werden können.where a, b, c, d , etc. are constant coefficients. ' It goes without saying that non-rotationally symmetrical surfaces can also be used.

F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen parabolischen Kombinator 26 mit einer Leitlinie D-D', einem Brennpunkt Fund einem Scheitelpunkt Vsowie mit der in strichpunktiertem Linienzug angedeuteten Krümmungslinie des Querschnitts des Kombinators.F i g. 2 shows an exemplary embodiment for a parabolic combiner 26 with a guideline D-D ', a focal point and an apex V as well as with the line of curvature of the cross section of the combiner indicated by dash-dotted lines.

Bei dem Beobachtungsgerät mit Kollimator nach der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß die Kathodenstrahlröhre 24 gegenüber dem Kombinator 26 so eingestellt ist, daß die Rückseite der Kathoden-In the observation device with a collimator according to the invention, the arrangement is such that the Cathode ray tube 24 is adjusted relative to the combiner 26 so that the back of the cathode

ao strahlröhre 24 von dem beobachtenden Piloten über die reflektierende Oberfläche 28 des Kombinators betrachtet werden kann. Infolgedessen kann der Leuchtschirm 32 mit einer Metallscheibe 34 bedeckt werden, die den Phosphorbelag 36 trägt, auf die der in gestrichelten Linien angedeutete Elektronenstrahl fokussiert wird. Da also in diesem Falle die Scheibe, welche die Antikathode bildet, aus Metall besteht, kann die Röhre 24 mit einer sehr viel höheren als der normalen Leistung betrieben werden. Außerdem kann die Oberfläche der Metallscheibe 34 unmittelbar hinter dem , Phosphorbelag 36 poliert werden, so daß sich eine bessere Lichtausbeute ergibt, die in dem Phosphor erzeugt wird. Die Eigenschaften des entstehenden Bildes werden dadurch merklich verbessert.ao jet tube 24 from the observing pilot the reflective surface 28 of the combiner can be viewed. As a result, the phosphor screen 32 can be covered with a metal disk 34, which carries the phosphor coating 36 on which the electron beam indicated in dashed lines is focused will. Since in this case the disk that forms the anticathode is made of metal, the Tube 24 can be operated at a much higher than normal output. In addition, the surface the metal disk 34 immediately behind the, phosphor coating 36 are polished so that a gives better light output, which is generated in the phosphor. The properties of the emerging This improves the image noticeably.

Der Außenkörper 35 der Röhre 24 besteht aus durchsichtigem Glas, damit die Oberfläche des Phosphorbelags 36 beobachtet werden kann. Ein Metallring 37 wirkt wie ein Kollektor für die Elektronen, die auf die Scheibe 34 auftreffen. Die Metallscheibe 34 hat ferner die Wirkung, daß sich im Innern der Kathodenstrahlröhre keine merkliche Raumladung ausbildet. Auf diese Weise erhält man auch ein besseres Auflösungsvermögen. -Im Innern der Kathodenstrahlröhre 24 befinden sich in bekannter Weise eine Elektronenkanone 38 und Ablenkelektroden, beispielsweise vertikale Ablenkplatten 40 und horizontale Ablenkplatten 42, die den Elektronenstrahl relativ zu einem vorbestimmten Ablenkungszentrum ablenken. Man sieht ohne weiteres, daß die Differenz der Winkel des Elektronenstrahls und des Elektronenstrahls gegenüber der Achse der Röhre 24 das Leuchtbild gegenüber dem Phosphor empfindlicher gestalten, als dies bei dem Elektronenbild der Fall ist. Die bilderzeugende Fläche 36 liegt dabei im allgemeinen in der Brennpunktsebene der asphärischen reflektierenden Oberfläche 28, und die Achse der Röhre 24 liegt in der optischen Achse desThe outer body 35 of the tube 24 is made of clear glass, thus the surface of the phosphor coating 36 can be observed. A metal ring 37 acts as a collector for the electrons that hit the Strike disk 34. The metal disk 34 also has the effect of being inside the cathode ray tube does not form any noticeable space charge. In this way you also get a better resolution. -In the An electron gun 38 is located inside the cathode ray tube 24 in a known manner and deflection electrodes such as vertical deflector plates 40 and horizontal deflector plates 42, the deflect the electron beam relative to a predetermined deflection center. You can see without further ado that the difference in the angle of the electron beam and the electron beam with respect to the axis of Tube 24 make the luminous image more sensitive to the phosphor than in the case of the electron image the case is. The image-forming surface 36 is generally in the focal plane of the aspherical reflective surface 28, and the axis of tube 24 lies in the optical axis of the

Kombinators 26. .: ■■.;Combinators 26..: ■■ .;

Es * ist gefunden worden, daß für eine geeignete Kollimation der Lichtstrahlen aus dem Phosphor, die von der Fläche28 reflektiert werden müssen, ein besonderer Vorteil dadurch erzielt wird, wenn man dieser Fläche eine etwas asphärischc Gestalt gibt. Außerdem ist der Ablenkungsmittelpunkt der Röhre erfindungsgemäß in den Scheitelpunkt des Kollimators gelegt, so daß die Krümmung des Kombinators nicht mit der korrekten Winkelstellung kollidiert. Selbstverständlich müssen die inneren und äußeren Flächen des Kombi-It has been found that for a suitable collimation of the light rays from the phosphor, the must be reflected from the surface28, a special one The advantage is achieved if this surface is given a somewhat aspherical shape. Besides that the center of deflection of the tube is, according to the invention, placed in the vertex of the collimator, so that the curvature of the combiner does not collide with the correct angular position. Of course the inner and outer surfaces of the combination

nators parallel oder mindestens annähernd parallel zueinander verlaufen.nators run parallel or at least approximately parallel to one another.

Das Beobachtungsgerät mit Kollimator nach der Erfindung weist im übrigen noch eine Reihe anderer bemerkenswerter Merkmale auf. So wird beispielsweise kein vollkommen rotationssymmetrischer Kombinator verwendet, sondern ein in Abschnitte unterteilter Kombinator; die asphärischen Koeffizienten sind außerdem so gewählt, daß bestimmte Bereiche des Kombinators die Feld winkel, unter denen diese Bereiche benutzt werden, bevorzugen.The observation device with collimator according to the invention also has a number of others notable features. For example, there is no perfectly rotationally symmetrical combiner used, but a combiner divided into sections; the aspherical coefficients are also chosen so that certain areas of the combiner, the field angle under which these areas be used, prefer.

Mit anderen Worten, es werden die asphärischen Koeffizienten so ausgewählt, daß die Winkelstellung, unter welcher der Beobachter die Scheibe betrachtet, günstig beeinflußt wird.In other words, the aspherical coefficients are selected so that the angular position, under which the observer looks at the disk, is favorably influenced.

Es gelangen ferner nur ganz wenige Parallaxenbereiche für unterschiedliche Feldwinkel zur Anwendung, damit diese nach Möglichkeit mit den Bereichen zusammenfallen, die von den Feldwinkeln überstrichen werden; auch dies geschieht durch geeignete Auswahl bestimmter Sätze asphärischer Koeffizienten. Da die Aberrationskurven unterschiedlichen Spitzen der Feldwinkel in verschiedenen Höhen an dem Kombinator entsprechen, werden die Aberrationskurven für diejenigen Feldwinkel bemessen, die in den Bereichen an dem Kombinator auftreten, unter denen diese Feldwinkel beobachtet werden. Furthermore, only very few parallax areas are used for different field angles, so that these coincide as far as possible with the areas swept over by the field angles will; this too is done by suitable selection of certain sets of aspherical coefficients. Since the Aberration curves of different peaks of the field angles at different heights on the combiner correspond, the aberration curves are measured for those field angles that are in the areas occur in the combiner, under which these field angles are observed.

Die asphärischen Koeffizienten des Kombinators 26 sind ferner erfindungsgemäß so gewählt, daß der Astigmatismus einen Mindestwert erreicht. Es ist gefunden worden, daß die zu diesem Zweck ausgewählten Koeffizienten mit den erwünschten Koeffizienten für die Korrektur der Parallaxe kompatibel sind. Bereits erwähnt wurde, daß die Verzerrung durch geeignete Formgebung der Phosphoroberfläche auf ein Mindestmaß gebracht wird. Diese präzise Formgebung der Phosphoroberfläche für die Zwecke der Korrektur der Verzerrung bei der linearen Ablenkung in der Kathodenstrahlröhre ist durchaus kompatibel mit der richtigen Fokussierung infolge der großen Winkeldifferenz zwischen dem auf die Scheibe (Antikathode) fokussierten Elektronenstrahl und dem Lichtstrahl, der aus der Phosphorschicht herauskommt. Da die innere und äußere Fläche des Kombinators praktisch parallel zueinander verlaufen, ist das durch den Kombinator übertragene Bild durch die vorgenommene Gesamtbrechung praktisch nicht beeinflußt.The aspherical coefficients of the combiner 26 are also selected according to the invention so that the Astigmatism has reached a minimum value. It has been found that those selected for this purpose Coefficients are compatible with the coefficients desired for parallax correction. Already it was mentioned that the distortion by suitable shaping of the phosphor surface to a minimum is brought. This precise shaping of the phosphor surface for the purpose of correcting the Distortion in the linear deflection in the cathode ray tube is perfectly compatible with the correct one Focusing due to the large angular difference between the one focused on the disk (anticathode) Electron beam and the light beam that comes out of the phosphor layer. Since the inner and outer surfaces of the combiner run practically parallel to each other, that's through the combiner transmitted image due to the total refraction made practically not affected.

F i g. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des Beobachtungsgerätes nach der Erfindung, bei welcher das zu beobachtende Bild mit Hilfe einer Linse 46 auf ein Lichtleitbündel 44 aus einer Vielzahl von optischen Fasern und von da auf eine Fläche 48 übertragen wird, die sich in der Brennpunktsebene des in Segmente eingeteilten asphärischen Kombinators 26 befindet. F i g. 3 shows a modified embodiment of the observation device according to the invention, in which the image to be observed with the aid of a lens 46 onto a light guide bundle 44 of a plurality of optical Fibers and thence transferred to a surface 48 which is in the focal plane of the segments divided aspherical combiner 26 is located.

Bei Benutzung des Beobachtungsgerätes nach der Erfindung kann der Pilot in aufrechter Sitzstellung auf den Kombinator 26 schauen. Er ist ohne weiteres in der Lage, sowohl das Gelände außerhalb des Flugzeugs als auch das Bild auf dem Phosphorschirm 36 bzw. auf der Fläche 48 ohne jede Verzeichnung zu betrachten. Die Oberfläche, die das Bild trägt, ist so angeordnet, daß der Pilot absolute Bewegungsfreiheit hat und daß keine Gefahr besteht, daß er mit dem auf die Fläche 28 reflektierten Bild in Kollision gerät. Es sei hier ausdrücklich erwähnt, daß bei dem neuen Beobachtungsgerät nach der Erfindung nur eine einzige reflektierende Fläche zur Anwendung gelangt, im Gegensatz zu den verwickelten optischen Systemen bei den bisher bekanntgewordenen Geräten.When using the observation device according to the invention, the pilot can sit upright look at the combiner 26. He is easily capable of both the terrain outside the aircraft as well as the image on the phosphor screen 36 or on the surface 48 can be viewed without any distortion. The surface on which the picture bears is arranged in such a way that that the pilot has absolute freedom of movement and that there is no danger that he will hit the the surface 28 of the reflected image comes into collision. It it should be expressly mentioned here that in the new observation device according to the invention only a single one reflective surface is used, in contrast to the intricate optical systems the devices that have become known so far.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch den Erfindungsgegenstand einwandfrei gelöst ist. Die Zwecke, die das neue Gerät erfüllen soll, werden einwandfrei erreicht. Tatsächlich kann ein Pilot oder ein anderer Beobachter mit dem Beobachtungsgerät gleichzeitig ein von einem Instrument erzeugtes Bild und das außenliegende Gelände beobachten, ohne daß die eine Beobachtung mit der anderen Beobachtung kollidiert. Das neue Beobachtungsgerät zeigt einen einfachen Aufbau und nimmt sehr wenig Platz in Anspruch. Die einzelnen Bauteile des Gerätes sind so angeordnet, daß die Bewegungsfreiheit eines Beobachters, beispielsweise eines Piloten, nicht beeinträchtigt wird. .From the above description it can be seen that the object underlying the invention by the Subject matter of the invention is solved properly. The purposes that the new device is supposed to fulfill are flawless achieved. In fact, a pilot or other observer can use the observation device Simultaneously observe an image generated by an instrument and the outside terrain without one observation collides with the other observation. The new observation device shows one simple structure and takes up very little space. The individual components of the device are arranged in such a way that that the freedom of movement of an observer, for example a pilot, is not impaired will. .

Claims

Patent claims:

1. Device for observing instrument displays, which a viewer in normal, upright observation posture within an observation area at the same time an image of a Part of the outside world and an image of a display surface of a measuring instrument conveyed, with one Partially transparent aspherical concave mirror arranged in the direction of view of the observer, characterized by the combination of the following Features:

a) the main axis (z-z ') of the concave mirror extends below the viewing direction of the observer and parallel to this;

b) the instrument display (36, 48) located within the observation area is in the focal plane of the concave mirror in its paraxial area;

c) only a section (26) of the concave mirror surface is arranged in the viewing direction of the observer.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the concave mirror is rotationally symmetrical.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the concave mirror has a parabolic cross-section at least in a plane containing the viewing direction of the observer and the main axis {z-z ') of the concave mirror.

4. Device according to claim 1, 2 or 3, characterized characterized in that the concave mirror section (26) as a partially transparent, reflective Layer (28) is formed on the inside of a transparent concave shaped body.

5. Device according to claim 4, characterized in that the concave shaped body on its rear side has a non-reflective coating (30).

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the observation surface (36, 48) is aspherical and is convex as seen from the concave mirror cutout (26).

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the observation surface is arranged by a luminous layer (36) on the inside of the screen (32) in the main axis (z-z ') of the concave mirror

and with its beam deflection device (40, 42) pointing towards the vertex (V) of the concave mirror, cathode ray tube (24) is formed and that the outer body (35) of the cathode ray tube (24) at least in its between the luminous layer (36) and the concave mirror cutout (26 ) is transparent.

8. Device according to claim 7, characterized in that the beam deflection device (40, 42) of the cathode ray tube (24) is arranged such that the convergence point of the

directed cathode rays coincide with the vertex (V) of the concave mirror.

9. Device according to claim 8, characterized in that the luminous layer (36) on a polished metal disc (34) is applied.

10. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the observation surface is through one end (48) of a light guide bundle (44) is formed, on the other end over, a lens system (46) to be observed Instrument or the like. Can be mapped.

1 sheet of drawings