DE1781052A1 - Optische Ablenkeinheit - Google Patents

Description

PATENTANWALT

DR. QUARDER

STUTTGART ι-T Richard-Wagner-Straße 16 I /

Telefon 244446

13. August 1968

Ferranti Ltd.

Hollinwood - Lancashire
(England)

Patentanmeldung: Deutschland
Kennwort: Ablenkeinheit

A 10 914
J/Z

Optische Ablenkeinheit

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches System, das eine Lichtquelle und eine Betrachtungseinrichtung aufweist , die ihrerseits mit einem Bezugssystem verbunden ist, sowie Vorrichtungen, mit denen einzelne Bildpunkte eines zugehörigen Durchlichtbildes nacheinander betrachtet werden können.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt ein optisches System eine Lichtquelle und eine Betrachtungseinrichtung, die mit einem Bezugssystem verbunden ist, ein Gehäuse zur Aufnahme eines senkrecht zu einem Licht strahl zwischen der Lichtquelle und der Be tralitungs einrichtung liegenden planen Durchlichtbildes, wobei das Durchlichtbild bezüglich des Bezugssystems in mindestens einer Koordinatenachse der Ebene des Durchlichtbildes unbeweglich ist, eine erste optische Ablenkeinheit, die sich zwischen der Lichtquelle und dem Durchlichtbild befindet und die der Verschiebung der Achse des aus dieser ersten Einheit austretenden Lichtstrahles gegen die Achse des in sie einfallenden Lichtstrahles dient, eine zweite optische Ablenkeinheit, die sich zwischen dem Durchlichtbild und der Betrachtungseinrichtung befindet und die der Verschiebung der Achse des aus dieser zweiten Einheit austretenden Lichtstrahles gegen die Achse des in sie einfallenden Lichtstrahles dient, sowie Verschiebevorrich-

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tungen zur gleichzeitigen und gleichartigen Verschiebung der ersten und zweiten Einheit gleichsinnig in Richtung mindestens besagter einen Ko ordinatenachse, wobei die einzelnen Bildpunkte des üurchliehtbildes, die entlang dieser Koordinatenachse liegen, nacheinander betrachtet werden können.

Die Betrachtungsvorrichtung kann eine Registrierebene, wie z. B. einen Schirm oder ein Okular enthalten. Die Wegelänge des Lichtstrahls zwischen dem Durchlichtbild und der Betrachtungsvorrichtung kann eine feste Größe haben.

Eine Projektionslinsenanordnung kann vorgesehe η werden, um das Bild eines Bildpunktes auf dem betrachteten Durchlichtbild zu vergrößern.

Jede optische Ablenkeinheit kann so ausgelegt werden, daß sie die Achse des aus ihr austretenden Lichtstrahls gegen die Achse des in sie einfallenden Lichtstrahls in Verschiebungsrichtung dieser Einheiten direkt proportional zu der Verschiebung der genannten Einheit verschiebt. Die algebraische Summe der Verschiebungen der Achse des Lichtstrahls in Verschiebungsrichtung der Einheiten, die durch beide Einheiten bewirkt werden, muß konstant bleiben ohne Rücksicht auf die Stellung dieser Einheit.

Die Verschiebevorrichtungen für die optischen Ablenkeinheiten können so eingerichtet sein, daß sie diese Einheiten in Richtung der einen Koordinatenachse verschieben, wobei Vorrichtungen zur Verschiebung der Durchlichtbilder in Richtung der anderen Koordinatenachse vorgesehen sein können.

Jede optische Ablenkeinheit kann ein Paar ebener Spegd enthalten, die im rechten Winkel zueinander stehen. Es ist eine Eigenheit einer Einheit, die ein zusammenwirkendes Paar von ebenen Spiegeln, die um 90 gegeneinander geneigt sind, enthält, daß der Lichtstrahl um 180 abgelenkt wird, wenn er von jedem Einzelspiegel reflektiert wird, und zwar unabhängig vom Einfallswinkel des Lichtstrahls auf die erste Reffektionsfläche. Infolgedessen ist die Achse des aus dieser Einheit austretenden Lichtstrahls parallel zu der Achse des in sie einfallenden Lichtstrahls. Die Schnittlinie der Spiegel mindestens einer Einheit, z. B. die der Be trachtungs vor richtung am nächsten

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liegende Einheit, kann urn 45 zur Ebene des Durchlichthildes geneigt sein, S(j daP der Lichtstrahl um 90 abgelenkt wird.

Andererseits kann eine derartige optische Ablenkeinheit ein Schmidt-Prisma enthalten. Die Yerseliebevorrichtung für optische Ablenkeinheiten kann so angeordnei sein, daß sie in der Lage ist, die Einheiten in einer Richtung parallel /ur Ebene des Durchlichtbildes zu verschieben, wenn jede optische Ablenkeinheit drei ebene Spiegel enthält, die eine Würfelecke bilden. Diese Anordnung entspricht zwei Spiegelpaaren, wobei jdes Spiegelpaar einen rechen Winkel miteinander bildet und diese mit ihren Schnittlinien senkrecht zueinander stehen.

Zusätzlich kann jede optische Ablenkeinheit, die zwei oder drei ebene Spiegel enthält, ein Prisma enthalten« das so angeordnet ist, daß es den Lichtstrahl innen reflektiert, wobei die Anordnung derart erfolgt, daß keine unerwünschte Brechung des in die Einheit einfallenden oder aus ihr austretenden Lichtstrahls stattfindet. Wahlweise kann die optische Ablenkeinheit eine geeignete Anordnung einer Fiberoptik enthalten, die äquivalent zu den Anordnungen von Spiegeln, wie sie oben beschrieben wurden, ist. Der Abstand der Enden der optischen Fibern, in die der Lichtstrahl einfällt, kann von dem Abstand der Enden, aus denen der Lichtstrahl austritt, verschieden sein.

Gemäß einer anderen Ausfallrungsfοrm der vorliegenden Erfindung enthält eine Navigauonsan/eige\orrichtung für Fahrzeuge das oben beschriebene optische System.um eine Abbildung eines beleuchteten BiId₁ unkies eines zugehörigen Kartendurchlichtbildes gegenüber der Betrachtung vor richtung optisch zu verschieben.

Die Verschiebevorrichtung für die optische Ablenkeinheiten und die Vorrichtung zum Transport des Kartendurchlichtbildes, falls eine solche vorgesehen ist, kann durch Signale gesteuert werden, die ein Nawgaüons-Computer liefert, der Fahrzeuggeschwindigkeits- und Richtungsanzeigegeräte enthält.

Die Erfindung wird nun im folgenden an zwei Ausführungsbeispielen und Abwandlungen hiervon beschrieben werden. Die Zeichnungen zeigen;

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Fig. 1 ein Kartenfilmgehäuse der Vorrichtung mit einem eingelegten Filmstreifen;

Fig. 2 die Vorrichtung in schemaüscher Form mit den optischen Ablenkeinheiten , die in gestrichelter Form dargestellt sind;

Fig. 3 in perspektivischer Form und in zwei Arbeitsstellungen eine Art der optischen Ablenkeinheiten gemäß einer Ausführungsform der Er-

o findung, wobei jede Einheit ein stumpfes Prisma von 90 enthält;

Fig. 4 *»t eine Modifikation der optischen Ablenkeinheiten gemäß Fig. 3;

Fig. 5 einen Aufriß einer optischen Ablenkeinheit, bei der jede ein Schmidt-Prisma aufweist;

Fig. (> perspektivisch die optischen Ablenkeinheiten einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei in diesem Falle die Einheiten in jeder Richtung parallel zur Ebene des Üurchlichtbildes verschiebbar sind;

Fig. 7 persj)ektivisch die Ansicht optischer Ablenkeinheiten entsprechend den Schmidt-Prismen, wobei jede Einheit eine geeignete Anordnung einer Fiberoptik enthält und

Fig. 8 eine persj^ektivische Ansicht optischer Ablenkeinheiten die jeweils eine andere geeignete Anordnung einer Fiberoptik enthalten und den in Fig. 6 gezeigten Einheiten äquivalent sind.

Die Ausführungsform einer Navigations-Anzeigevorrichtung für ein bewegliches Fahrzeug, insbesondere für ein Flugztig , ist in den Fig. 1 bis 3 dargestellt und besteht aus einem Filmband 1 mit einer Anzahl zusammenhängender Mikro-Durchlichtbilder^einer Land- oder Seekarte 2, die auf dem Filmstreifen aufgenommen istj «ad·der sich auf zwei Kassetten 3 und 4 in dem Filmgehäuse 5 aufspult. Der Transport des Filmbandes 1 wird durch ein * Zahnrad 6 gesteuert, welches sowohl in Vorwärts- als auchin Rückwärts-

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richtung durch eine Servo-Antriebsvorrichtung gedreht wird; die Servo-Antriebsvorrichtung enthält einen Motor 7, der auf ein Getriebe 8 einwirkt und so mit den Perforierungen 9 des Filmstreifens zusammenwirkt.

Wie in Fig. 2 dargestellt, löst ein mit 10 bezeichneter Navigations-Computer die Fahrzeugbewegung entsprechend dem Kurswinkel des Fahrzeugs in nördliche und östliche Richtungen auf. Der Computer enthält einen Fahrzeuggeschwindigkeitsanzeiger 11 und einen Richtungsanzeiger 12 und erzeugt Ausgangssignale entsprechend der Größe der Komponenten der Fahrzeugbewegung in diesen Richtungen. Die auf dem Filmstreifen 1 wiedergegebenen Karten 2 sind so beschaffen, daß die östliche Richtung parallel zur Längsausdehnung des Filmstreifens 1 und die nördliche Richtung im allgemeinen quer zur Längserstreckung des Streifens verläuft, wobei diese Richtungen die Richtungen der Koordinatenachsen der Durchlichtbildebene sind.

Das optische System der Vorrichtung enthält eine Lichtquelle 13, die mit einer Einstellvorrichtung 14 verbunden ist, einen Kondensator 15 im Brennpunkt der Lichtquelle 13, sowie eine Projektionslinsenanordnung 16, wobei ein vergrößertes Bild des übertragenen Bildpunktes des Durchlichtbildes 2 auf eine Betrachtungsvorrichtung übertragen wird, die eine Registrierebene 17 aufweist, welche ihrerseits mit der Einstellvorrichtung 14 verbunden ist. Das auf die Registrierebene 17 abgebildete Bild kann bedaffsweise durch ein über einen zweiten Motor 19 drehbares "Dove-Prisma" 18 in dem Projektionslinsensystem 16 gedreht werden.

Es wird nur ein kleiner Bildpunkt des Durchlichtbildes 2 zwischen der festen Lichtquelle 13 und der festen Regis trier ebene 17 durch einen Lichtstrahl beleuchtet. Dieser Bereich genügt in seiner Ausdehnung zur Abbildung des Bildpunktes der Karte, so daß die gesamte Regis trie rf J äche 17 ausgeleuchtet wird und es wird daher kein sorgfältig ausgeführtes Gehäuse benötigt, um die Registrierebene vor zufälligem Lichteinfall zu schützen

Wenn jedoch das gesamte Durchlichtbild 2 durch solch einen engen Lichtstrahl beleuchtet und auf die feste Regis trier ebene übertragen werden soll, ist es erforderlich, eine Verschiebung dieses Lichtstrahles über die Ober

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fläche des Durchlichtbildes vorzunehmen und eine entsprechende Verschiebung des ausgeleuchteten-Bildes des abgebildeten Bildpunktes der Karte 2 über die feste Registrierebene 17 zu bewirken. Der Navigations-Computer IO wählt den besonderen Bildpunkt der Karte 2_;der ausgeleuchtet und abgebildet werden soll. In der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 3 wird diese Auswahl durch/^b- oder Aufwickeln des Filmstreifens 1 in longitudmaler Richtung und teilweise durch Verschiebung und optische^ Ablenkeinheiten, die in gestrichelten Linien bei 20 in Fig. 2 gezeigt sindy vorgenommen. Diese Einheiten 2 0 werden quer zur Längserstreckung des Filmstreifens 1 durch Vorrichtungen, wie sie bei 21 gezeigt sind, verschoben . Die Einheiten 20 sind zum Zwecke gleichzeitiger Verschiebung im gleichen Sinne in einer durch den Pfeil 22 gekennzeichneten Richtung durch die Verschiebevorrichtung 21 miteinander verbunden, welch letztere]/ Servo-Antriebevorrichtungen mit einem dritten Motor und einer dazugehörigen Kupplung enthält. Auf diese Weise bewirken beide Servo-Antriebsvorrichtungen dieser Einrichtung, die den dritten Motor und den Motor 7 enthält, das Aufrollen des Filmes, indem sie auf Signale ansprechen, die sie vom Navigations-Computer empfangen. Durch Übertragung von Steuerinformationen von dem Navigations-Computer 10 in Form geeigneter Signale an die beiden Servo-Antribsvorrichtungen kann das beleuchtete Bild, das auf der festen Registrierebene 17 empfangen wird, in Übereinstimmung mitSär augenblicklichen Bewegung des Fahrzeugs verschoben werden, wobei die entsprechenden Bildpunkte der Karte nacheinander abgebildet werden. Wenn der genaue Standort des Fahrzeugs bekannt und die Vorrichtung über ein^nicht dargestellten Antrieb manuell einjustiert ist, wird die genaue Position des Fahrzeugs durch eine nicht dargestellte Bezugspunktmarkierung angezeigt; das Bild des übermittelten Bildpunktes der Karte 2, das auf die feste Aufnahmefläche 17 übertragen wird, stellt zu jeder Zeit das Gelände dar, über das das Fahrzeug sich augenblicklich bewegt.

Die in Fig. 3 dargestellte optische Ablenkeinheit 20 umfaßt zwei 90 -Prismen 31 und 32, wobei das Prisma 31 zwei ebene Reflektionsflächen 33 und 34 aufweist, _o die rechtwinklig zueinander stehen, während das Prisma 32 zwei ebene Re- _a> flektionsflächen 35 und 36 hat, die ebenfalle rechtwinklig zueinander stehen. ^ Der Lichtstrahl unterliegt in jedem Prisma einer zweimaligen inneren Re- ^ flektion ohne Brechung. Das erste Prisma 31 ist in bezug auf den Lichtstrahl

von der Lichtquelle 13 so angeordnet, daß der Lichtstrahl um 180 senkrecht auf den gewählten Bildpunkt der Karte 2 abgelenkt wird. Das zweite

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Prisma 32 lenkt den durch die Karle übermittelten Lichtstrahl um weitere 180 ab und auf die feste Kegistrierebene 17; die beiden Prismen 31 und 32 befinden sich auf enge gengesetzter Seite der ebenen Kane 2.

h's sullen im folgenden nur die optischen Achsen des Lichtstrahls betrachtet werden, denn es wird nur ein schmaler lichtstrahl durch jedes der Prismen 31 oder 32 durchgelassen, dabei vüixi die Achse des \on dem ersten Prisma

31 ausgehenden und in das /weite Prisma 32 einfallenden Lichtstrahls mit 37 be/eiclmet, di e Achse des in das erste Prisma 31 einfallenden Lichtstrahls is< niiι 38 bezeichnet und die Achse des von dem zweiten Prisma

32 ausgehenden Lichtstrahls isi mit 3U bezeichnet. Die Achsen 37, 3o und 39 verlaufen parallel zueinander und das Maß der Verschiebung der Achse des Lichtstrahls, das durch diese beiden optischen Ablenk vorrichtungen erfolgt, ,st konstant ohne Rücksicht auf die Lage, die diese Einheit innerhalb des Aktionsbereiches ihrer Yersclüebung einnimmt, dagegen ist das Maß der Verschiebung der Achse des Lichtstrahls, der individuell durch jedes der Prismen 31 und 32 erzeugt wird, direkt pro.xjrüonal zu dem Ausmaß der Verschiebung der Prismen.

In rig. 3

sind die optischen Ablenkeinheiten 20 in einer zweiten Arbeitsstellung in unterbrochenen LiIUen dargestellt, dabei ist die Lage der Iteflektionsflachen * mit 33», 34«, 35» und 3ü· bezeichnet und die Achsen 37¹ , 38 und 39 des Lichtstrahls durch das optische System bezüglich dieser zweiten Stellung der Einheiten sind in unterbrochenen Linien gekennzeiclmet.

Die Weglänge des Lichtstrahls zwischen dem üurehiichtbild 2 und der K egis trie rebene 17 und ebenso die Weglänge des Lichtstrahls zwischen der Lichtquelle 13 und dem Üurehiichtbild 2 haben einen konstanten Wen für alle Stellungen der Prismen 31 und 32. Es ist daher nicht schwierig, ein vergrößertes Bild des

Bildpunktes des Durchlichtbildes auf der R egis trier ebene 17 erhalten, durch Be-O
O nutzung der Projeküonslinseneinrichtung Ki oder durch Ausrichtung des von der

CO 13

Φ Lichtquelle ausgehenden Lichtstralüs nach der jeweiligen Arbeitsstellung des

entsprechenden Prismas 31 oder 32.

0, Die Prismen 31 und 32 sind abgestumpft um ihr Gewicht zu verringern, da es nicht nötig ist, den gesamten Bereich der ebenen Reflektionsflachen, die durch

ein Prisma entstehen, zu benutzen, das in dieser WJ.se abgewandelt worden ist, sondern die Reflektionsflächen 33 bis 36 haben genügend großen Abstand voneinander, um sicherzustellen, daß der Lichtstrahl nicht durch das Kartengehäuse 5 behindert wird.

In einer abgeänderten Ausführungsform der optischen Ablenkeinheit befindet sich die Achse des Lichtstrahls der aus einer der beiden Einheiten austritt, im rechten Winkel zu der Achse des in die Einheit einfallenden Lichstrahls, insbesondere bezüglich der zweiten Einheit. Auf diese Weise kann die Fahrzeugnavigationsvorrichtung eine sehr kompakte Form haben und insbesondere ist die Entfernung zwischen der Projektionslinseneinri chtung und der Karte so kurz wie nur möglich. Hierdurch kann also auch eine Projektionslinseneinrichtung von höherer Leistung als es andernfalls möglich sein würde in der Vorrichtung verwendet werden, was ebenfalls voraussetzt, daß die Entfernung zwischen der Projektionslinseneinrichtung und den festen Registrierebenen kleiner ist, als es sonst möglich sein würde.

Eine derartig abgeänderte Vorrichtung für die optischen Ablenkeinheiten der Vorrichtung gemäß den Fig. 1 bis 3 ist perspektivisch und in zwei Arbeitsstellungen in Fig. 4 dargestellt, wobei für die ähnlichen oder gleichen Teile dieser Vorrichtungen die gleichen Bezugsziffern verwendet werden wie bisher. Auch für andere Ab an e rung en dieser Vorrichtung sind die gleichen Be zugs ziffern verwendet worden. In der Beschreibung dieser Änderungen sind nur die optischen Ablenkeinheiten erwähnt, da die anderen Teile der Navigationsanzeigevorrichtung die gleichen sind, wie diejenigen, die in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschrieben worden sind.

Die optischen Ablenkeinheiten 20 der Fig. 4 enthalten zwei Prismen 41 und Das zweite Prisma 42 ibt ein überdachtes Prisma, während das erste Prisma

ein abgestumpftes Prisma ist, identisch mildem Prisma 32 der Fig. 3. Die ο
O Lage der Achsen 37, 38 und 39 des Lichtstrahls ist ähnlich derjenigen gemäß

O₀ Fig. 3mitder Ausnahme, daß die Achse 39, die von dem zweiten Prisma 42 ausgeht, im rechten Winkel zu der Achse 37 des in das Prisma 42 einfallenden Lichtstrahls steht. Die Reflektion des Lichtstrahls kann bis in den Bereic der der Schnittlinie 43 der beiden ebenen Flächen 35 und 36 des überdachten

43 ist um 45 BAD ORiGiNAL

_o den Lichtstrahls steht. Die Reflektion des Lichtstrahls kann bis in den Bereich Prismas 42 benachbart ist, reichen. Diese Schnittlinie 43 ist um 45 zur

Ebene des Durchlichtbildes 2 abgewinkelt. Das Ausmaß der Verschiebung durch dieses Prisma 42 kann in dem Sinne geändert werden, daß der Lichtstrahl von der ehemals ausfallreflektierenden (non-leading) Fläche 36 zu der ehemals einfallreflektierenden (leading) Fläche 35 hin reflektiert wird. In diesem Falle kann das Ausmaß der Verschiebung der Lichtstrahlachse, die durch das zweite Prisma 42 verursacht worden ist, durch Null laufen, so daß diese Anordnung so kompakt wie nur möglich ist.

Bei einer anderen Form von opäschen Ablenkeinheiten ist die Achse des in die erste Einheit einfallenden Lichtstrahls sowohl parallel als auch gleichsinnig zu der Achse des von der zweiten Einheit ausgehenden Lichtstrahls.

Eine Konstruktion der optischen Ablenkvorrichtungen 2 0 dieser Art ist in Fig. 5 dargestellt, bei der jede Einheit ein Schmidt-Prisma 51 bzw, 52 enthält. Der Bereich 53 zwischen den aneinanderstoßenden Flächen der beiden Prismen besteht aus einem Luftspalt oder einem Bindemittel mit geringem Brechungsindex , um sicherzustellen, daß in diesem Bereich in einem Winkel von 45 einfallendes Licht innen reflektiert wird, während normal einfallendes Licht durch diesen Spalt hindurchgeht.

Es soll bemerkt werden, daß die beiden Servo-Antriebsvorrichtungen, die die Verschiebung des Filmes 1 mit den Durchlichtbildern 2 in longitudinaler Richtung bewirken, wegfallen können, wenn die optischen Ablenkeinheiten in jeder Richtung parallel zu der Ebene der Durchlichtbilder verschoben werden können. In diesem Falle sind zwei Servo-Antriebsvorrichtungen zum Ver schieben der miteinander gekoppelten Ablenkeinheiten 20 vorgesehen.

Beide Servo Aa triebe vor richtungen 21 und 60 - die zweite Vorrichtung 60 enthält einen vierten Motor und ein damit verbundenes Getriebe und ist in gestrichelten Linien in Fig. 2 dargestellt - verschieben entsprechend die optischen Ablenkeinheiten 20 aufgrund von Signalen des Navigations Computers 10 in östlicher und nördlicher Richtung.

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Das Ausmaß der Verschiebung der Achse des Lichtstrahls durch die Einheiten 20 entlang einer dieser zueinander senkrechten Richtung ist unabhängig von der Stellung der Einheit 20 innerhalb des Verschiebungsbereiches konstant, jedoch ist das Ausmaß der Verschiebung der Achse des Lichtstrahls, das durch irgendeine Einheit in der Richtung dieser Verschie bung verursacht wird, direkt proportional der Verschiebung der Einheit.

Eine zwi^te Ausführungsform einer Navigations-Anzeigevorrichtung für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung, das solch ein Prinzip verkörpert, arbeitet mit optischen Ablenkeinheiten 20, wie sie pers ektivisch in Fig. 6 dargestellt sind; für diese Ausführungsform und die weiter unten beschriebenen Änderungen sind für gleiche Teile die gleichen Bezugs ziffern wie bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bis 3 verwendet worden. Weiter sind bei der Beschreibung dieser zweiten Ausführungsform und ihrer Abänderungen nur die optischen Ablenkvorrichtungen berücksichtigt (und gegebenenfalls auch die Verschiebevorrichtungen für diese Einheiten); die anderen Teile der Navigationsanzeigevorrichtung für Fahrzeuge sind die gleichen wie diejenigen, die in Verbindung mit den Fig. 2 und 2 beschrieben worden sind.

Jede dargestellte Einheit 20 enthält ein Prisma 61 bzw. 62, in Form einer abgestumpften Ecke eines Würfels. Die Ausrichtung dieser Prismen 61 und 62 erfolgt so, daß der in das erste Prisma 61 einfallende Lichtstrahl unmittel-

bar innen um 90 an einer ebenen Fläche 63 reflektiert wird. Der Lichtstrahl triift dann auf eine ebene Fläche 64 und wird auf die andere Fläche der drei zusammenwirkenden ebenen Reflektionsflächen des Prismas 61 umgelenkt; vor dem Austritt aus diesem Prisma wird die Achse 37 des aus dem Prisma austretenden Lichtstrahls parallel zur Achse 38 des in das Prisma einfallenden Lichtstrahls , da die reflektierenden Flächen 64 und 65 45 zu der Ebene des Durchlichtbildes 2 geneigt sind. Der Lichtstrahl geht dann senkrecht durch das Durchlichtbild , bevor er in das zweite Prisma 62 eintritt.

Innerhalb des zweiten Prismas wird der Lichtstrahl auf zwei ebene Flächen

° 67 und 68 reflektiert - diese beiden Flächen sind pider Ebene des Durchco

lichtbildes 2 ebenfalls um 45 geneigt - und dann auf die dritte Reflektions- °> ebene 6 9 des Prismas geleitet, von wo er im rechten Winkel abgelenkt wird ο und aus dem Prisma austritt. Die Achse 39 des aus dem Prisma 62 austreten-

o> den Lichtstrahls ist parallel zur Achse 37 des in dieses Prisma einfallencn

den Lichtstrahls. BAD ORiGINAL

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Die Richtungen, in die die Prismen ül und 62 durch die Servo-Antriebsvorriciitungen 21 und (ίϋ (Fig. 2 ) verschoben werden, sind durch Heile 22 und 22· in Fig. (> gezeigt.

Wiederum hat die Weglänge des Lichtstrahls zwischen dem Durchlichtbild 2 und der lie gis trierebene 17 und ebenfalls die Weglänge des Lichtstrahls zwischen der Lichtquelle 13 und dem Durchlichtbild 2 einen konstanten Wert für alle Arbei tsstellungen des Prismas Gl bzw. G2. Es ist daher nicht schwierig, ein vergrößertes Bild des Bildpunktes des Durchlichtbildes auf der Rugistrierebene 17 zu erhalten, indem die I'rojektionslinseneinrichtung Ki benutzt wird b/.w. indem der Lichtstralü der Lichtquelle 13 auf eine Arbeitsstellung des Prismas Gl oder 62 ausgerichtet wird.

Die Anordnung optischer Ablenkeinheiten, wie sie jKirsjxiktivisch in Fig. 7 dargestellt ist, eins, rieht der Anordnung von Schmidt -Pr is me η 51 und 52 gemäß Fig. 5, allerdings enthält in diesem Falle jede Einlieit eine geeignete Anordnung euier Fiberoptik 71 oder 72 Jeder Block optischer Fibern 71 b/w. 72 weist unterschiedlichen Abstand der Enden 73 der optischen Fibern, an denen der Lichtstrahl einfällt gegenüber dem Abstand der Enden 74, aus denen der Li c lustra III austritt, auf. Jedoch ist der Abstand der Enden 74 des ersten Blockes 71 der gleicht/wie der Abstand der Enden 73 des zweiten Blockes 72 und umgekehrt.

Es sei bemerkt, daß eine geeignete Anordn.ng optischer Fibern verschiedene Formen haben kann. Ein anderes Beispiel einer solchen Anordnung, die , erspektivisch in Fig. 8 dargestellt ist, entspricht der Anordnung optischer Ablenkeinheiten gemäß Fig. 6. In diesem Falle weisen die Blöcke optischer Fibern 81 und ö2 den gleichen Abstand der Enden 83 der optischen Fibern, in die das Licht eintritt, wie die Enden 84, aus denen der Lichtstrahl austritt, auf.

Die feste Registriereinrichtung 17, die mit einer wie oben beschriebenen Fahrzeug-Navigationsanzeigevorrichtung oder einer Abänderung davon verbunden ist, kann eine Lu₁Ie aufweisen.

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In einer besonderen Ausführungsform einer Navigationsanzeigevorrichtung für Luftfahrzeuge, gemäß der vorliegenden Erfindung, hat ein Filmstreifen 12 Einzelbilfcr, die in der Vorrichtung untergebracht sind, und 2000 nautischen Meilen entsprechen. Der Bereich der Karte der auf der festen Aufnahmefläche 17 reproduziert wird - die feste Registrierebene 17 hat eine Oberfläche von 6" im Quadrat - beträgt 30 nautische Meilen (Seemeilen im Quadrat).

Das Kartendurchlihtbild kann vergrößert sein, wobei die longitudina]ßKoordinatenachse fast genau dem vorbestimmten Kurs des Fahrzeugs entspricht.

Andererseits kann eine Anzahl aufeinanderfolgender , miteinander zusammenhängender Kartendurchlichtbilder auf einem Filmstreifen in dieser Vorrichtung untergebracht sein, z. B. wenn das Fahrzeug sich über eine lange Strecke fortzubewegen hat, wobei sich möglicherweise benachbarte Karten in der Serie überlappen. Es können für die Verschiebung des Filmes in der Vorrichtung manuelle Vorrichtungen oder feste Antriebsvorrichtungen, die durch den Navigations-Computer gesteuert werden, vorgesehen sein so, daß das gewünschte Bild einer Kartenserie schnell in Arbeitsstellung gebracht werden kann; dabei enthält dann das Bild des Filmstreifens den Bildpunkt, der das Terrain darstellt, über das sich das Fahrzeug zur Zeit bewegt. Darüber hinaus kann jede Karlenfolge an besonderen Stellen einzeln wiedergegeben werden.

In diesem Falle lann die Navigationsanzeigevorrichtung für Fahrzeuge Einrichiungen enthalten, die das ents,.rechende Bild in Arbeitsstellung bringen, entweder manuell oder auf entsprechende Signale des Navigations-Computers ansprechend, sowie Vorrichtung«) um ein unerwünschtes Bild aus der Arbeitsstellung zu entfernen und es in geeigneter Weise für einen möglichen künftigen Gebrauch zu sj>eichern. In einer derartigen Vorrichtung wird , ganz gleich ob die Vorrichtung zur Verschiebung des Kartendurchlichtbildes; wie etwa zur Vervollständigung der Auswahl der übermittelten Bildpunkte der Karte durch den Navigations-Computer in einer solchen Vorrichtung enthalten ist oder nicht, wenn das Fahrzeug sich einer Stelle nähert, die an den Rand der gerade benutzten Karte stößt, die nächste Karte in der Reihenfolge schnell in Arbeitsstellung gebracht, und zwar durch eine derartig feste Kartenverschiebevorrichtung, daß die Vorrichtung nach Möglichkeit wieder in der oben beschriebenen

Weise in Ausgangsstellung gebracht wird.

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Bei einer bekannten Anordnung von Navigationsan^eigevorrichtungen für Fahrzeuge wurde die scheinbare Verschiebung des Bildes über der festen Betrachtungseinrichtung einzig und allein durch Verschieben des Kar tend urchlichtbildes in der gewünschten Richtung vorgenommen, wobei die Durchlichttilder zwischen zwei Kassetten durch eine Antriebsvorrichtung aufgespult wurden und das Diagehäuse in Längsrichtung des Filmstreifens durch eine andere Antriebsvorrichtung verschoben wurde. Die verhältnismäßig große Masse des Gehäuses jedoch und die hierzu erforderliche Zusatzausrüstung bewirken, daß es schwieriger ist, die Verschiebung der Karte in der letztgenannten Richtung vorzunehmen, als die Durchlichtbilder auf- und abzuwickeln. Wenn ein festes Gehäuse vorgesehen ist, so kann es auch als Träger für andere Teile benutzt werden, Teile die araaiTeil der Navigationsanzeigevorrichtung bilden und die - wenn ein verschiebbares Kartengehäuse benutz ι wird - woanders untergebracht werden müßten. Außerdem müßten die elektrischen Vorrich tungen einer derartigen Verschiebevorrichtung mit flexiblen oder freihängenden Leitungen verbunden werden. Hinzu kommt, daß - wenn eine derartige Navigationsvorrichtung in einem Flugzeug verwendet wird, es erforderlich ist, daß die Vorrichtung auch unter großer Beschleunigung zuverläßig arbeite^ hierbei würden die Anforderungen an die Antriebsvorrichtungen sehr hoch sein. Es soll betont werden, daß je kleiner die zu verschiebenden Massen sind, es umso leichter ist, Vorrichtungen zu schaffen, die in der Lage sind, in der gewünschten Weise unter allen möglichen Bedingungen,denen die Vorrichtungen ausgesetzt sind, zu arbeiten.

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Claims (1)

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   AN SPRÜCHE

   1) Optisches System, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende kombinierte Merkmale enthält:

   a) eine Lichtquelle (13) und eine Betrachtungseinrichtung (17), die mit einem Bezugssystem (14) verbunden sind, ein Gehäuse (3) bis (5) zur Aufnahme von ebenen Durchlichtbildern (2), die rechtwinklig zu einem Lichtstrahl zwischen der Lichtquelle und der Betrachtungseinrichtung liegen, wobei die Durchliehtbilder gegenüber dem Bezugssystem hinsichtlich mindestens einer Koordinatenachse (22) der Duchlichtbildebene unbeweglich sind,

   b) eine erste optische Ablenkeinheit (20, 31, 41, 51, 61, 71, 81), die zwischen der Lichtquelle und dem Durchlichtbild angebracht ist, zur Verschiebung der Achse (37) des Lichtstrahls, der aus der ersten Einheit austritt gegenüber der Achse (38) des in diese Einheit einfallenden Lichtstrahls,

   c) eine zweite optische Ablenkeinheit (20, 32, 42, 52, 62, 72, 82), die zwischen dem Durchlichtbild und der Betrachtungseinrichtung liegt zur Verschiebung der Achse (39) des aus der zweiten Einheit austretenden Lichtstrahls gegen die Achse (37) des in die Einheit einfallenden Lichtstrahls, sowie

   d) V-rschiebevorrichtungen (21 und 60) zur gleichsinnigen Ver-

   . zwar Schiebung dieser ersten und zweiten Einheit (20) unysowohl gleichartig als auch gleichzeitig in Richtung wenigstens einer Koordinatenachse (22), wobei einzelne Bildpunkte des Durchlichtbildes mindestens entlang der einen Koordinatenachse aufeinanderfolgend betrachtet werden können.

   2) O tisches System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weglänge des Lichtstrahls zwischen dem Durchlichtbild und der Be-

   QQ9849/076S bad ^-?:;al

   iraehlungseinriehtung einen konstanten Wert hat.

   3} Optisches System gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hi.'truchiung.suinrichtung eine Projektionslinsenanordnung (Ki) zur vergrößerten Abbildung des auf dem Durchlichtbild be trac Ii te ten Bildpunktes enthält.

   4) Optisches System gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede optische Ablenkeinheit in der Lage ist, die Achse des aus ihr austretenden Lichtstrahls gegen die Achse des in sie einfallenden Lichtstralüs in Richtung der Verschiebung dieser Einheiten /u verschieben , und /war direkt proportional zu der Verschiebung 'iieser Einheil.

   5) Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dal? die Verselüebevorrichtung für die optischen Ablenkeinheiten in der I^age ist, diese Einheiten in der Richtung der einen Koordinatenachse zu verschieben und Vorrichtungen ( 6-8) vorgesehen sind, . ur Verschiebung des Durchliehtbildes in Richtung der anderen Kuonii na tcnach.se (22·).

   (5) Optisches System gemäß Anspruch 5, dadurch gekenn/eiclinet, daß das Durchlichtbild ein Abschnitt eines Filmstreifens (1) ist und daß die Vorrichtung zur Verschiebung des Durchlichtbildes Einrichtungen enthält, um Jen Filmstreifen /wischen zwei KaSSe₁ ten (4 bzw. 3) aufzuspulen, die innerhalb des Gehäuses ( 3 - 5) liegen.

   7) Optisches System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jode optische Ablenkeinheit ein Paar ebener Spiegel (33 und 34, 35 und 3G) enthält, die im rechten Winkel zueinander stehen.

   Ö) Optisches System gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlinie (43) der Spiegel (35 und 3G) mindestens einer -pu.sehen Ablenkeinhe;: (42) 45 zur Ebene des Durchliehtbildes geneig· ist.

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   9) Optisches System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede optische Ablenkeinheit ein Schmidt-Prisma {51 oder 52} enthält.

   10} Optisches System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede optische Ablenkeinheit (61 oder 62) drei ebene Spiegel (63- 65 oder 67- 69) enthält, die eine Würfelecke bilden und daß die VerscMebevorrichtungen (21 und 60) für die optische Ablenkeinheiten so ausgelegt sind, daß sie diese Einheiten parallel zur Ebene des Durchlichtbildes verschieben kann.

   11) Optisches System nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede optische Ablenkeinheit ein Prisma enthält, welches den Lichtstrahl innen reflektiert.

   12) Optisches System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede optische Ablenkeinheit (71 oder 72), (81 oder o2) eine geeignete Anordnung optischer Fibern (Fibernoptik) enthält.

   13) Optisches System gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß

   in jder optischen Ablenkeinheit (71 oder 72) der Abstand der Enden (73) > der optischen Fibern, in die das Licht einfällt, verschieden ist von

   dem Abstand der EnW (74), aus denen der Lichtstrahl austritt.

   14) Navigationsanzeigevorrichtung für Fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß es ein optisches System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche enthält, um scheinbar das Bild eines beleuchteten Bildpunktes eines zugehörigen Kartendurchlichtbildes in bezug auf die Betrachtungsvorrichtung

   zu verschieben
   ο

   <x> 15) Navigationsanzeigegerät gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, co daß es einen Navigations Computer (10) enthält, der mit Fahrzeugge-

   ο schwindigkeits- und Fahrzeugrichtungsanzeigern (11 und 12) versehen

   cr> ist und daß die Verschiebevorrichtungen (21 und 60) für die optische

   Ablenkungseinheit durch Signale des Navigations-Computers gesteuert

   werden.

   BAD ORIGINAL ■

   A 10 914 - 17 -

   . Navigationsanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 15 in Verbindung mit Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen fc- 8) zur Verschiebung des Durchlichtbildes durch Signale des Navigations-Computers (10) gesteuert werden.

   009849/0765

   it

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