DE1547368A1 - Vorrichtung zum Zusammenprojizieren zweier oder mehrerer Bilder - Google Patents

Description

1547358

Dipl.-Ing. Heinz Ciaessen

Patentanwalt

7 Stuttgart-Feuerbach

Kurze Strasse 8

E.S. Guttmann - 2
ISE/Reg.

Neue Beschreibung

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPOrIATION, NEW YORK

Vorrichtung zum Zusammenprojizieren zweier oder mehrerer Bilder

Die Priorität der Anmeldung Nr. ^92 072

vom 4. Oktober 19^5 in den Vereinigten Staaten von Amerika wird in Anspruch genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, mit der zwei oder mehrere aus verschiedenen Linsensystemen stammende Bilder auf eine gemeinsame Bildfläche projiziert werden können, wobei die Achsen der Linsensysteme winkelig und die Systeme selbst entfernt voneinander angeordnet sind.

Das Zusammenfassen von Lichtstrahlen zum Erzielen einer · M einzigen überlagerten Darstellung wird beispielsweise für Zwecke der Navigation angewendet, um die Wiedergabe einer kartographischen Darstellung andere, für sich veränderbare Merkmale hinzuzufügen. So kann es notwendig sein, in einer Karte den jeweiligen Ort des zu steuernden Schiffes oder Plugzeuges besonders zu markieren. Auch können andere die Fahrt- oder Flugroute bestimmende Merkmale, wie meteorlogische Ereignisse oder die Standorte beweglicher Körper auf einem Bildschirm wünschenswert sein. Geräte, die hierfür benutzt

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Unterlagen (Art. 7 £ l Abs. 2 Nr. l Satz 3 des Ändcruriflsfles. y. 4. £ 1Ä8Z2

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werden, besitzen in den meisten Fällen nur geringe Abmessungen, so daß die Lichtquellen winkelig, meistens im rechten Winkel zueinander angeordnet sein müssen. Die erste Lichtquelle durchdringt beispielsweise eine auf transparenten Untergrund aufgebrachte Karte, während die zweite Lichtquelle eine Kathodenstrahlröhre ist, deren Strahl entsprechend auf besonderem Wege erhaltene Informationen hinsichtlich seiner Richtung und Intensität gesteuert wird.

Die Verwendung halbdurchlässiger Spiegel zum Zusammenfassen der Lichtstrahlen zweier oder mehrerer Quellen hat den Nachteil der geringen Lichtdurchlässigkeit und somit eines hohen Lichtverlustes. Ein in den Strahlengang des einen Systems gehaltener undurchlässiger Spiegel oder anderer Lichtreflektor bringt zwar keine Schwächung der Strahlen des einen Systems, beeinträchtigt aber die Helligkeit des anderen Systems. Man versucht deshalb, diesen Lichtreflektor so klein wie möglich zu machen, so da3 die durch ihn verursachten Verluste vernachlässigbar kleLn werden. Die Herstellung und die Halterung solcher Lichtreflektoren setzt aber der Verkleinerung Grenzen, die noch keine befriedigenden Ergebnisse zulassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Zusammenprojizieren zweier oder mehrerer, aus getrennten Linsensystemen stammende Bilder auf eine gemeinsame Bildfläche mit winkeliger Anordnung der Systemachsen und entfernt angeordneten Systemen anzugeben, bei der der in* den Strahlengang gebrachte Lichtreflektor wesentlich kleiner als bisher gehalten werden kann und auch dessen Halterung erleichtert wird.

Die Erfindung besteht darin, daß sich der Lichtreflektor nahe dem Brennpunkt des außerhalb des Ausgangslichtkegels

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des ersten Llnsensystems angeordneten zweiten Linsensystems vorgesehen ist. Der Lichtreflektor wird nach einer besonders zweckmäßigen Ausfuhrungsform aus zwei Prismen gebildet, die zu einem Quader zusammengesetzt und an ihren Berührungsflächen zusammengekittet x^erden, von denen eine einen hochreflektierenden Fleck aufweist.

Diese Prismen besitzen auch zweckmäßig Je eine Grundfläche von der Form eines rechtwinkeligen und gleichschenkeligen Dreiecks und sie berühren sich an den Hypotenusenflächen.

Es ist meist ausreichend, wenn der hochreflektierende Fleck, Λ beispielsweise ein Silberniederschlag, eine Fläche von

weniger als 2 mm bedeckt. Die Prismen außerhalb des hochreflektierenden Flecks sind durchscheinend und beeinträchtigen den Strahlengang des anderen Systems nur unerheblich, ßo daß die zu einem Quader zusammengefaßten Prismen an ihren Enden außerhalb des Strahlenganges dieses Systems einstellbar befestigt werden können, während die Halterung der bisher verwendeten Spiegel sehr schwierig ist und nur schwer eine genaue Einstellung zuläßt.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hili'e der Zeichnung beschrieben. In dieser ist:

Figur 1 der Schnitt durch ein G^rät zum Zusammenfassen, beispielsweise der Projektion einer Landkarte mit der· Projektion von einer Kathodenstrahlröhre gelieferter Lichtflecke und

Figur 2 (bisher *+) der Aufbau eines Li. ah-reflektor s nach der Erfindung.

Figur 1 zei~t eine zylindrische Filr.rcror.mel 1, die durch einen- Antriebsmotor -über die Zahnräder .., ±, 5 gedreht

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werden kann. Ein Bundring 6 und ein ähnlicher Bundring am entgegengesetzten Ende des Filmzylinders dienen zum Halten des Filmes in zylindrischer Form und dazu, die Drehbewegung durch das Zahnrad 5 zu erhalten. Auf diese Weise wird die Darstellung der optischen Daten, wie die Information einer Landkarte durch Drehen der Trommel entsprechend entweder einer Längen- oder einer Breitenveränderung variiert. Die andere Koordinate, die, wenn die Trommeldrehung der Länge entspricht, die Breite ist, wird durch Verschieben der ganzen Filmtrommel und der Drehvorrichtung in axialer Richtung eingestellt. Zu diesem Zweck treibt ein zusätzlicher Antriebsmotor 29 über die Zahnräder 30 und 31 eine Leitspindel 3"2 an, die wiederum mit der beweglichen Konstruktion bei 33 in Eingriff steh;. Die stationäre Projektionslampe arbeitet mit dem Reflektor 8 und dem Kondensorlinsensystem zusammen und läßt Licht durch einen bestimmten Teil des trommeiförmigen Films 1 und somit durch das Linsensystem und 10 hindurch und liefert einen Lichtstrahl 11, der durch ein Prisma.12 im rechten Winkel abgelenkt wird und einen abgelenkten Strahl 13 ergibt, der durch die Linsen 14 und 16, die mit einem Prisma 15 zusammenarbeiten, noch weitergeführt wird. Der Spiegel 17 ergibt dann eine neue Strahlrichtung und der Spiegel 19 lenkt den Strahl weiter ab, wie bei gezeigt wird. Der Spiegel 21 dient dazu, das Licht durch die Projektionslinse 22 zu richten, die einen Lichtkegel auf den teilweise versilberten Spiegel 24 leitet. Der Winkel des teilweise versilberten oder dichroiten Spiegels 24 ist so bemessen, daß der AusgangsIichtkegel der Projektionslinse⁸22 zum Schirm 25 abgelenkt wird. Das Sechskantprisma 15 dient zum Drehen der Lichtsäule um ihre Achse, so daß die Darstellung des an der Rückseite beleuchteten Schirms 25 gedreht werden kann. Sie kann beispielsweise nach oben gerichtet sein, damit sich die Anzeige in einem Register in der

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natürlichen Sicht eines Piloten durch den Windschirm befindet. Das Gerät dient in erster Linie der navigationalen Lageanzeige in der Luftfahrt. Demgemäß werden die Antriebs- · motore 2 und 29 für die Länge und Breite durch von außen gelieferte Daten gesteuert und auch das Doppelprisma 15 wird durch einen ähnlichen Servomechanismus entsprechend gesteuert. Zur Orientierung des Flugzeugpiloten kann stets die Darstellung von Karteninformationen auf dem Schirm 25 erscheinen.

Diese Anor-dnung wird dadurch ergänzt, daß der beispielsweise mit einer Kathodenstrahlröhre erzeugte Lichtstrahl durch eine zusätzliche Projektionslinse 28 auf den teilweise versilberten Schirm 2\ in der nicht-reflektierenden Richtung des Halbspiegels und somit auf der Rückseite des beleuchteten Schirms 25 gerichtet werden kann.. Auf diese Weise können zusätzlich Daten, beispielsweise von der Erde oder von Radaranlagen in Flugzeugen, elektronisch erzeugte Positionssymboie oder eine Fernsehbildinformation geeigneter Art mit den optischen Daten einer Landkarte, die durch die Filmtrommel 1 durch das Innere des beschriebenen optischen Systems hindurch vermischt werden.

Solche Einrichtungen werden in den Flugzeugkanzeln verwendet, wo von außen kommendes Licht, einschließlich des Tageslichts und auch direktes Sonnenlicht eine sehr helle Umgebung aufbaut. Um eine geeignete Helligkeit zu erhalten, muß die innere Lichtübertragungsleistung sehr hoch sein. Ein unbegrenztes Vergrößern der Leistung der Projektionslampe wirkt nicht proportional, da die Farbtemperatur des ausgestrahlten Lichts die Lichtintensität ohne Rücksicht auf die Lampe begrenzt.

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Figur 2 zeigt die Ausbildung des Lichtreflektors für die Strahlenzusammenfassung nach der Erfindung, die vorteilhafter als ein durchlässiger. Spiegel ist, eine sehr kleine Fläche benötigt und eine einfache, störungsfreie Halterung ι erlaubt. Zwei Prismen 47 und 48 sind an der Linie 50

zusammengekittet. Ein hochreflektiver versilberter Fleck wird an einem der Prismen angebracht, bevor sie miteinander verbunden v/erden, und dadurch wird er in einer abgedichteten Umgebung aufgebaut und demgemäß vor Verunreinigung geschützt. ™ ' Es ist wünschenswert, daß die Reflektivität des Flecks 49 so groß wie möglich ist und die abgedichtete Umgebung seine dauernde Arbeitsfähigkeit gewährleistet. Die Größe des Flecks 49, der in elliptischer.Form dargestellt ist, muß nicht größer sein, als es dem Ausgangsokular selbst entspricht, wenn die Konstruktion so angeordnet ist, daß der Fleck 49 in Bezug auf die Linse 3>5 optimal angeordnet ist, d.h. wenn die Ausgangslinie genau auf 49 fällt. Die elliptische Form ist die Projektion des kreisrunden Querschnitts der Ausgangslinse auf die Prismenverbindung, welche winkelig ist, wie bei 50 angezeigt wird.

fc Es sind keine anderen Materialien als die in der Optik bekannten notwendig. Sie kennen durch die Entscheidung des Konstrukteurs innerhalb der normalen Technik gewählt v;erden. Der Lichtreflektor nach der Figur 2 braucht nicht genau auf der Mittelinie der Linse So angeordnet zu sein, υία Ausgangslinse, die rr.it der Linse 35 verbunden ist, kann praktisch ;.;it der Jleflektionshypotenuse des Prismas o, or dem Fleck 49 zusammenfallen, doch is'c es au.:h möglich, äa;o die Ausgangslinse etv-as vor oder hinter die Lichtkreuzung mit der genannten Hypotenuse des Prismas fällt. Um cd-i - v/irksamsten Ergebnisse mit der Erfindung zu erhalten, ist

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es wünschenswert, daß die Ausgangslinse so nahe wie praktisch möglich an die Reflektionsfläche des Prismas fällt,- da andererseits der Fleck 49 größer werden muß und sich der Vorteil durch das Kleinhalten der Heflektlonseinriehtung im Vergleich zur wirksamen Querschnittsfläche des Ausgangskegels der Linse 28 am Ort der Ausgangslinse verringern würde

Da der sehr kleine reflektierende Fleck 49 nuj das Element ist, das das licht der Linse 28 unterbricht, brauchen die Prismen 47 und 48 nicht so klein zu sein, wie es in Verbindung mit einem undurchlässigen Prisma der Fall ist. Die Prismen 47 und 48 können größer als der.Querschnitt des · Lichtkegels am Ort der Ausgangslinse sein, wenn dies beim Aufbau bequemer ist. In diesem Fall geht alles Licht der Linse 28, ausgenommen der durch den Fleck 49 unterbrochene, vernachlässigbare Betrag, durch die Linsen 47 und 48 mit nur unbedeutender Abschwächung hindurch.

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Claims (1)

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   Patentansprüche

   1. Vorrichtung zum Zusammenprojizieren zweier oder mehrerer aus getrennten Linsensystemen stammender Bilder auf eine gemeinsame Bildfläche, bei der die Achsen der Linsensysteme winkelig zueinander und die Systeme selbst entfernt voneinander angeordnet sind, so daß die Ausgangslinie des zweiten Systems sich im Ausgangslichtkegel des ersten Systems befindet, und bei der zum Umlenken des Lichtstrahls des zweiten Systems ein Lichtreflektor dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtreflektor (36) nahe dem Brennpunkt (40) des außerhalb des Ausgangslichtkegels des ersten Linsensystems angeordneten zweiten Linsensystems (35) vorgesehen ist.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtreflektor aus zwei, sich zu einem Quader ergänzenden Prismen (47, 48) besteht, deren Berührungsflächen (50) zusammengekittet sind, von denen eine einen hochreflektierenden Fleck (49) trägt.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen (47, 48) je eine Querschnittsfläche in Form eines rechtwinkeligen und gleichseitigen Dreiecks besitzen und an ihren Hypotenusenflächen zusammengekittet sind.

   4. Vorrichtung'nach Anspruch 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet,

   daß der hochreflektierende Fleck (49) eine Fläche von etwa

   ρ
   . 2 mm" oder weniger einnimmt.

   31.1.1969

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