DE1932326C3

DE1932326C3 - Gerät zur Überlagerung einer optischen Information und des Bildes des Außenraumes, das ein in einem Fahrzeug befindlicher Beobachter sieht

Info

Publication number: DE1932326C3
Application number: DE19691932326
Authority: DE
Inventors: Michael Harold Denbigh Court Denbighshire Freeman (Grossbritannien)
Original assignee: Pilkington PE Ltd
Current assignee: Qioptiq Ltd
Priority date: 1968-06-29
Filing date: 1969-06-26
Publication date: 1974-05-16
Also published as: GB1223173A; DE1932326A1; DE1932326B2; FR2014456A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Überlagerung einer optischen Information und des Bildes des Außenraumes, das ein in einem Fahrzeug, beispielsweise einem Flugzeug, befindlicher Beobachter bei

as erhobenem Kopf in seinem Blickfeld durch Lichtstrahlen sieht, die im wesentlichen in einer bestimmten Richtung zum Fahrzeug verlaufen, mit einer im Fahrzeug montierbaren, Lichtinformationssignale liefernden Quelle, mit einer im Fahrzeug montierbaren

Einrichtung zur Erzeugung eines kollimatierten Lichtstrahls, der die Lichtinformationssignale trägt und entgegengesetzt zu den das Bild des Außenraumes erzeugenden Lichtstrahlen verläuft, und mit Einrichtungen zur Reflektion von Licht des kollimatierten

Lichtstrahles auf einem parallel zum ursprünglichen Strahlenweg aber in entgegengesetzter Richtung verlaifeaaen Strahlenweg.

Bekannt ist eine Vorrichtung zur Überlagerung der Bilder eines festmontierten Leuchtschirmes einer Kathodenstrahlröhre und eines entfernten Schaupla'zes, der von einem Beobachter bei erhobenem Kopf beobachtet wird, bei der die das Bild des Leuchtachirmes tragenden, entgegengesetzt zu de.» das Bild des Schauplatzes bildenden Lichtstrahlen von einem

fest vor dem Beobachter montierten, halbdurchlässigen Reflektor parallel zu sich selbst zum Beobachter reflektiert werden (deutsche Auslegeschrift 1243 414). Der Beobachter sieht die auf dem Leuchtschirm abgebildeten Informationen im Bild

des Schauplatzes, d. h., er nimmt diese Informationen zugleich mit dem Bild des Schauplatzes wahr. Sofern der fest vor dem Beobachter montierte Reflektor nicht entweder sehr groß oder sehr nahe am Kopf des Beobachters montiert ist, was für den Beobachter hinderlich wäre und bei Verwendung der Vorrichtung etwa für den Piloten eines Flugzeuges ein großes Gefahrenrisiko bedeuten würde, ist das Blickfeld des Beobachters auf einen kleinen Winkelbereich von etwa nur 15° beschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Gerät der beschriebenen Art dem Beobachter ein breiteres Blickfeld zu verschaffen, ohne ihn durch die Reflektionseinrichtung zu behindern oder zu gefährden.

Diese Aufgabe wird bei einem Gerät der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß die Reflektionseinrichtung wenigstens einen zur Montage auf dem Kopf des Beobachters geeigne-

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ten Reflektor mit der Gestalt einer Kubusecke auf- chen auf, die das in den Reflektor eintretende Licht

weist, deren drei rechtwinklig zueinanderliegende, re- dreimal reflektieren, und zwar durch jede der reflek-

flektierende Flächen durch Reflektion von jeder der tierenden Flächen einmal, woraufhin das Licht ent-

drei reflektierenden Flächen dflm kollimatierten lang einem Strahlenweg austritt, der zum ursprüngli-

Lichtstrahl eine seitliche Verschiebung erteilen und 5 chen Strahlenweg des Lichtes parallel, jedoch in ent-

das kollimatierte Licht parallel zu seinem ursprüngli- gegengesetzter Richtung verläuft und gegenüber die^

chen Weg und in entgegengesetzter Richtung zurück- sem seitlich versetzt ist. Pis vom Konkavspiegels

werfen. nach vorn gelenkte kollimatierte Licht wird daher

Der vom Beobachter auf seinem Kopf zu tragende von den Reflektoren 10 zurück zu den Augen 3 des · Reflektor ist klein und leicht und behindert oder be- ίο Beobachters reflektiert. Das Licht, das der Beobach-Iastet diesen daher nicht. Durch die Gestaltung des ter von den Reflektoren 10 empfängt, wandert daher Reflektors als Kubusecke und dessen Montage auf in der gleichen Richtung, wie die das Bild des dem Kopf des Beobachters wird ein außerordentlich Außenraumes darstellenden Lichtstrahlen 1.
breites Blickfeld für den Beobachter gewonnen, ohne Jeder der Reflektoren 10 lenkt Licht zu demjenidaß dieser seinen Kopf bewegen muß, wobei der 15 gen Auge, vor dem er angeordnet ist. Auf diese Beobachter in diesem Blickfeld zugleich auch das Weise wird ein Bild der optischen Information, das Bild der optischen Informationen sieht Durch die er- auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre erfindungsgemäße Ausbildung des Gerätes wird außer- scheint, dem Blickfeld des Beobachters überlagert, dem erreicht, daß durch eine Bewegung des Kopfes und da das die Informationssignale tragende Licht des Beobachters weder die Genauigkeit des Bildes ao kollimatiert ist, sieht der Beobachter ein Bild der In- und der Informationsanzeige beeinträchtigt wird, formation im Unendlichen.

noch das Blickfeld des Beobachters von einer sol- Die Kubusecken-Reflektoren 10 können beide aus

chen Kopfbewegung abhängig ist, weil die den koili- einem massiven Glaskörper bestehen, der drei senk-

matierten Lichtstrahl erzeugende Einrichtung unmit- recht zueinander verlaufende Flächen und eine vierte

telbar hinter dem Kopf des Beobachters montiert as Fläche hat, die unter 45° zu jeder der drei anderen

sein kann. Flächen verläuft; diese Reflektoren 10 können je-

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind doch auch aus drei ebenen Glasstücken bestehen, die

Gegenstand der Unteransprüche. rechtwinklig zueinander wie die angrenzenden Seiten

Die Erfindung wird weiter mit Bezug auf ein Aus- einer Kubusecke aneinander befestigt sind,

führungsbeispiel erläutert, das in den Zeichnungen 30 Die Reflektoren 10 sind teilweise lichtdurchlässig,

dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigt so daß die Lichtstrahlen 1 vom Außenraum durch

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines zur die Reflektoren 10 zu den Augen des Beobachters

Verwendung in einem Flugzeug bestimmten Gerätes gelangen können. Im einzelnen ist eine der reflektie-

gemäß der Erfindung und renden Flächen jedes Reflektors teilweise mit einer

F i g. 2 eine schematische Draufsicht auf das in 35 Silberverspiegelung versehen, so daß sie teilweise re-

F i g. 1 dargestellte Gerät, wobei in dieser Figur in flektierend ist, während die zwei anderen Reflek-

gestrichelten Linien außerdem eine andere Ausfüh- tionsflächen ganz mit einer Silberverspiegelung ver-

rungsform des Gerätes dargestellt ist. sehen sind, so daß sie vollständig reflektieren, und

In den F i g. 1 und 2 ist mit 2 eine Front- oder der Reflektor ist derart angeordnet, daß die teilweise

Windschutzscheibe der Pilotenkabine eines Flugzeu- 40 reflektierende Fläche unmittelbar vor dem Auge des

ges bezeichnet. Die durch die Windschutzscheibe Beobachters liegt und dieser daher durch diese teil-

hindurchtretenden, ein Bild des Außenraumes dar- weise reflektierende Fläche das Bild des Außenrau-

stellenden Lichtstrahlen 1 werden von den Augen 3 mes sieht. Die beiden ganz reflektierenden Flächen

des Piloten oder Beobachters 4 empfangen. sind dann seitlich vom Kopf des Beobachters an-

Die dem Blickfeld des Beobachters 4 zu überla- 45 geordnet, so daß sie das Licht des an dieser Seite des gernde Information wird von einer unmittelbar hinter Kopfes vorbeigehenden kollimatierten Strahles samdem Beobacnter angeordneten, Lichtinfomiationssi- mein. Man kann die reflektierenden Flächen der gnale liefernden Quelle 5, z. B. einer Kathodenstrahl- Umkehrreflektoren auch mit einer geeigneten Beröhre, in Lichtinformationssignale umgewandelt, wo- schichtung versehen, die bewirkt, daß diese Flächtn bei diese Signale als optische Information auf dem 50 für bestimmte Wellenlängen reflektierend werden, so Schirm der Kathodenstrahlröhre erscheinen. Vor daß die betreffende Fläche für Licht innerhalb des dem Schirm der Kathodenstrahlröhre befindet sich betreffenden Wellenlängenbandes oder der betreffeneine optische Einrichtung 7 in Gestalt einer Spiegel- den Wellenlängenbänder stark reflektierend und für anordnung, die aus einem Konkavspiegel 8 mit einer Licht anderer Wellenlängen verhältnismäßig gut Mittelöffnung 6 besteht, durch weiche Licht vom 55 durchlässig ist. Die Inforrrtationssignale können dann Schirm der Kathodenstrahlröhre zu einem Konvex- zum Beobachter mit Licht einer Wellenlänge oder spiegel 9 gelangen kann. Das von der Kathoden- mit Licht eines Wellenlängenbereiches übertragen strahlröhre ausgesendete Licht tritt zunächst durch werden, die innerhalb dieses Wellenlängenbandes die Mittelöffnung 6 im Konkavspiegel 8 hindurch oder dieser Wellenlängenbänder liegen, so daß dieses und wird dann vom Konvexspiegel 9 auf die reflek- 60 Licht von den beschichteten Flächen reflektiert wird, tierende Oberfläche des Konkavspiegels 8 reflektiert, während Licht anderer Wellenlängen vom Bild des von der das Licht als kollimatierter Strahl nach Außenraumes durch die Reflektoren hindurchtritt. vorn an beiden Seiten des Kopfes des Beobachters 4 Die reflektierenden Flächen können beispielsweise vorbeiwandert. eine dichroitische oder eine trichroitische Beschich-

Vor den beiden Augen 3 des Beobachters ist je- 65 tung aufweisen.

weils ein Reflektor 10 in Gestalt einer Kubusecke an- Die als optische Einrichtung 7 bezeichnete Spiegelgeordnet. Diese Reflektoren 10 weisen jeweils drei anordnung und die die Quelle 5 bildende Kathodenrechtwinklig zueinander liegende reflektierende Flä- strahlröhre sind im Fluorane iwfpctiot c« Ho« h.»

dem Beobachter dargebotenen, Winke! und Richtungen betreffenden Informationssignale in Beziehung zur Stellung und Richtung des Flugzeuges stehen. Die Reflektoren *0 sind auf dem Kopf des Beobachters oder Piloten befestigt, beispielsweise auf einem Rahmen, der wie eine Brille getragen wird. Infolge der optischen Eigenschaften der Kubusecken-Reflektoren behält das vom Beobachter gesehene Bile" der Informationssignale seine Beziehung zur Stellung und Ausrichtung des Flugzeuges unabhängig von Bewegungen des Kopfes des Beobachters und sich hieraus ergebenen Änderungen der Ausrichtung oder Stellung der Reflektoren 10 bei.

Wenn es bevorzugt wird, kann die oben beschriebene Spiegelanordnung durch ein Linsensystem ersetzt werden, mit dem im wesentlichen das gleiche Ergebnis erzielt wird, nämlich die Erzeugung eines koUimatierten Strahles, der die Lichtinformationssignale trägt ui.u an beiden Seiten des Kopfes des Beobachters verbeiwandert.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann man die Spiegelanordnung oder ein ent-

S sprechendes Linsensystem weglassen und statt dei einzelnen Kathodenstrahlröhren zwei Quellen 11, 12 in Gestalt von Kathodenstrahlröhren vorsehen, die in F i g. 2 in gestrichelten Linien angedeutet sind. Die zwei Kathodenstrahlröhren sind hinter dem Beob-

»o achter 4 auf beiden Seiten seines Kopfes angeordnet, und es sind geeignete Kollimationslinsen vorgesehen, um je einen koUimatierten Lichtstrahl beiderseits seines Kopfes zu erzeugen, wobei diese Strahlen die Lichtinformationssignale tragen, die auf dem Schirm der betreffenden Kathodenstrahlröhre erscheinen. Wenn das Signal auf beiden Kathodenstrahlröhren gleich ist, sieht der Beobachter ein einziges Bild des optischen Informaticnssignals im Unendlichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gerät zur Überlagerung einer optischen Information und des Bildes des Außenraumes, das ein in einem Fahrzeug, beispielsweise einem Flugzeug, befindlicher Beobachter bei erhobenem Kopf in seinem Blickfeld durch Lichtstrahlen sieht, die im wesentlichen in einer bestimmten Richtung zum Fahrzeug verlaufen, mit einer im Fahrzeug montierbaren, Lichtinformationssignale liefernden Quelle, mit einer im Fahrzeug montierbaren Einrichtung zur Erzeugung eines kollimatierten Lichtstrahls, der die Lichtinformationssignale trägt und entgegengesetzt zu den das Bild des Außenraumes erzeugenden Lichtstrahlen verläuft, und mit Einrichtungen zur Refleküon von Licht des kollimatierten Lichtstrahles auf einen parallel zum ursprünglichen Strahlenweg aber in entgegengesetzter Richtung verlaufenden Strahlenweg, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektionseinrichtung wenigstens einen zur Montage auf dem Kopf des Beobachters (4) geeigneten Reflektor (10) mit der Gestalt einer Kubusecke aufweist, dessen drei rechtwinklig zueinander liegende, reflektierende Flächen durch Reflektion von jeder der drei reflektierenden Flächen dem kollimatierten Lichtstrahl eine seitliche Verschiebung erteilen und das kollimatierte Licht parallel zu seinem ursprünglichen Weg und in entgegengesetzter Richtung zurückwerfen.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der reflektierenden Flächen zum Durchtritt von Licht vom Außenraum zum Beobachter teilweise reflektierend ist und daß eine der anderen reflektierenden Flächen ein vollständiger Reflektor ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden anderen reflektierenden Flächen vollständige Reflektoren sind.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der reflektierenden Flächen eine eine bestimmte Wellenlänge reflektierende Beschichtung aufweist.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Fläche eine dichroitische oder eine trichroitische Beschichtung aufweist.

6. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Einrichtung zur Erzeugung eines kollimatierten Lichtstrahles kollimatiertes Licht erzeugt, das an beiden Seiten des Kopfes des Beobachters vorbeiwandert, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kubusecken-Reflektoren (10), und zwar jeweils einer vor jedem Auge des Beobachters (4), vorgesehen sind.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Lichtinformationssignale liefernde Quelle (5) unmittelbar hinter dem Beobachter (4) angeordnet ist und daß eine optische Einrichtung ί7) zur Kolmatierung des von der Quelle (5) ausgestrahlten Lichtes und zur Lenkung des kollimatierten Lichtstrahles an beiden Seiten des Kopfes des Beobachters vorbei vorgesehen sind.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung aus einem Konvex- und einem Konkavspiegel (9, 8) besteht.

9 Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des Kopfes des Beobachters (4) hinter demselben zwei Lichtinformationssignale liefernde Quellen (11, 12) angeordnet sind und daß Einrichtungen zur Kollimatierung des von den beiden Quellen (11, 12) susgesendeten Lichtstrahles vorgesehen sind, so daß zwei kollimatierte Lichtstrahlen erzeugt werden, die beiderseits des Kopfes des Beobachters (4) vorbeiwandern.

10. Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Lichtinformationssignale liefernde Quelle (5,11,12) eine Kathodenstrahlröhre ist.