DE2235850A1

DE2235850A1 - Aufzeichnungsgeraet fuer ein sichtgeraet mit bildaufrichtung

Info

Publication number: DE2235850A1
Application number: DE2235850A
Authority: DE
Inventors: Fritz Peter Heller; Brian Frederick Smith
Original assignee: Elliott Brothers London Ltd
Current assignee: Allard Way Holdings Ltd
Priority date: 1971-07-23
Filing date: 1972-07-21
Publication date: 1973-02-01
Also published as: IL39972A0; IT964752B; GB1367531A; IL39972A

Description

Patentanwälte

•Dr.-Ing. Wilhelm Reichel Dipl-Ing. Wolfgang Beichel

6 FiankiUii a. M. 1
ParksirdBe 13

7142

ELLIOITBROTHERS (LONDON) LIMITED, Lewisham, London, England

Aufzeichnungsgerät für ein Sichtgerät mit Bildaufrichtung

Die Erfindung betrifft ein Aufzeichnungsgerät zur Verwendung in Verbindung mit Sichtgeräten mit Bildaufrichtung bei einem Flugzeug.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird ein Aufzeichnungsgerät für ein Sichtgerät mit Bildaufrichtung für Flugzeuge geschaffen, das ein optisches System mit einer Vielzahl von zusammenwirkenden Prismen enthält. Diese Prismen besitzen zwei Eintritt sflachen, von.denen die eine Licht von einer ein Bild erzeugenden Vorrichtung der Anzeigeeinheit und die andere Licht von den Gegenständen in dem normalen Gesichtsfeld eines Beobachters empfängt und eine Austrittsfläche, von der das kombinierte, von den Eintrittsflächen empfangene Licht in einer Richtung, senkrecht zu der longitudinalen Achse des Sichtgerätes emittiert wird. Dabei wird das Licht durch das optische System in einer derartigen Weise kombiniert, daß in einem durch das kombinierte Licht erzeugten Bild die Symbole und uie Bilder der Gegenstände in richtiger relativer Orientierung .^einander liegen. Weiterhin enthält das Aufzeichnungsgerät eine Kamera, die an einer Seite des Sichtgerätes abnehmbar angebracht ist und Licht von der Austrittßflache empfängt.

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Ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist ein optisches System, das eine Vielzahl von zusammenwirkenden Prismen enthält. Zwei Eintrittsflächen der Prismen sind so angeordnet, daß sie aus zwei entsprechenden, wenigstens angenähert senkrecht zueinander liegenden Richtungen Licht empfangen können, und eine Austrittsfläche emittiert dieses von den beiden Eintrittsflächen kommende Licht in eine Richtung, die wenigstens angenähert senkrecht zu den beiden vorgenannten Richtungen liegt.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun als Beispiel an Hand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Sichtgerätes mit Bildaufrichtung für ein Flugzeug, an dem ein Aufzeichnungsgerät gemäß der Erfindung angebracht ist;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer Kamera, die einen Teil des Gerätes bildet;

Fig. 3 zeigt die Kamera in einer Ansicht vom Ende aus; und

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung in auseinandergezogener Anordnung einer Prismenanordnung, die einen Teil des Gerätes bildet.

Das in Fig. 1 dargestellte Sichtgerät 1 enthält eine (nicht dargestellte) Projektionsvorrichtung, die so angeordnet ist, daß sie kollimiertes Licht entlang eines Weges, dessen Richtung ganz allgemein durch den Pfeil 2 dargestellt ist, auf den Kombinator 3 projiziert. Das Licht erzeugt ein Bild von Symbolen zur Anzeige innerhalb des normalen Gesichtsfeldes des Piloten.

Sine Kamera 4, die an der Seite des Sichtgerätes 1 angebracht ist, arbeitec in der unten beschriebenen V/eise und erzeugt eine Aufzeichnung sowohl der Anzeigesymbole als auch der Geschehnisse in der "realen Welt", wie sie durch die Windschutzscheibe des Flugzeugs gesehen wird, wobei ein Periskop 13, das schematisch

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in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist, so angebracht ist, daß es Licht von dem Weg 2 und von den Gegenständen der realen Welt erhält und der Kamera ein kombiniertes Bild zuführt.

Die Kamera 4 (Fig. 2) besitzt ein Gehäuse 5, das in die zwei Kammern 6 und 7 unterteilt ist. Die tiefer gelegene Kammer 6 bildet ein Gehäuse für ein entfernbares Filmmagazin 8, das eine Filmvorratsspule 9 und eine Aufnahmespule 10 enthält. Ein Film 11 wird durch einen (nicht gezeigten) Greifermechanismus, der von einem in der oberen Kammer 7 angeordneten Gleichstrommotor angetrieben wird, in einer Richtung von vorn nach hinten eingespult. Der Motor kann durch ein automatisches Fernsteuersystem oder durch Handbedienung eines Steuerschalters gesteuert werden, um den Film entweder in Einzelbildschaltungen oder kontinuierlich mit z.B. 16 Bildern/s für eine gewählte Zeitdauer durchlaufen zu lassen.

Die Motorgeschwindigkeit ist durch eine Servoschleife regelbar, bei der das Verhältnis von Markierung zu Zwischenraum der Ein-gangsleistung des Motors in Übereinstimmung mit einem Feedbacksignal, das durch ein mit der Motorwelle gekuppeltes Tachometer erzeugt wird, gesteuert wird. Eine rotierende Verschlußblende in der Kammer 7 umfaßt zwei Sektorscheiben, die einen Winkel zwischen sich einschließen, der durch einen Servomotor variierbar ist, um Belichtungszeiten von z.B. 1/40 bis 1/2000 Sekunde mittels der Steuerung durch ein automatisches elektronisches Belichtungssystem einzustellen. Diesem System können als Steuerparameter z.B. Signale von einem automatischen Helligkeitsregler in dem Sichtgerät ΐ zugeführt werden. Es ist ebenfalls eine regelbare Irisblende vorgesehen, und diese wird von Hand in Abhängigkeit von der Emulsionsempfindlichkeit des speziellen verwendeten Filmes eingestellt. Alternativ hierzu kann die Irisblende durch den Helligkeitsregler servomäßig betätigt und die Verschlußblende von Hand gemäß der Emulsionsempfindlichkeit des speziellen Filmes eingestellt werden.

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An der Seite des Magazins ist eine elektrisch betätigbare, thermostatisch gesteuerte Heizung vorgesehen, um die Kamera auch bei tiefen Temperaturen wirksam arbeiten zu lassen. Um Ladungsveränderungen an der elektrischen Versorgung zu reduzieren, wird die Heizung ausgeschaltet, wenn der Kameramotor läuft. Die thermische Masse der Kamera und des Magazins ist ausreichend,· um die Temperatur in den erforderlichen Grenzen aufrechtzuerhalten.

Das Periskop 13 erhält Licht über den Weg 2 und von der "realen Welt" und erzeugt ein zusammengesetztes Bild, bei dem die Anzeigesymbole dem Bild der realen Welt, wie oben beschrieben!, überlagert sind,, Das kollimierte Licht von dem Periskop folgt einem Weg 14> der im wesentlichen zu dem Weg 2 senkrecht und zur Ebene des Fensters 12 parallel verläuft.

Ein Linsensystem 15 und ein Spiegel oder Prisma 16, die in der Kamerakammer 7 angebracht sind, fokussieren das Licht und lenken es von dem Periskop ab, um ein fokussiertes Bild auf dem Fenster 12 zu erzeugen. Wie unten erklärt wird, ist das Periskop derart ausgebildet, daß die Orientierung der Anzeigesymbole und die Orientierung des Bildes von der realen Welt bei dem Fenster 12 so liegen, daß die aufeinanderfolgende Projektion des entwickelten Filmes bei Verwendung eines normalen Projektors ein Bild erzeugt, das aufrecht steht und seitenrichtig wiedergegeben wird und richtig nach vorwärts abläuft„

Die elektrischen Stromversorgungen und Steuersignale werden der Kamera über einen Anschluß 17* der an der unteren Kammer 6 angebracht ist, zugeführt.

Die Kamera 4 ist im allgemeinen in der Seitenansicht keilförmig _s und sie ist mit ihrer oberen Kante parallel zu der oberen Oberfläche des Sichtgerätes 1, d.h. parallel zu der Linie, in der die Längsachse eines am Boden stehenden Flugzeuges verläuft ("over-nose" line) angebracht. Obgleich die Kamera 4 als an der linken Seite des Sichtgerätes 1 befindlich dargestellt ist,

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kann sie gleichermaßen ausgelegt sein, um an die entgegengesetzte Seite der Einheit zu passen. Das Ausrichten der Kamera in bezug auf das Periskop ist nicht kritisch, wenn einfache schnell entfernbare Befestigungsmittel zur entsprechenden Einstellung der Kameralage an dem Sichtgerät vorgesehen sind»

Die Kamera 4 besitzt entsprechend ihrer Konstruktion und ihrer Lage an der Seite des Sichtgerätes 1 viele Vorteile gegenüber der herkömmlichen Aufzeichnungskamera für ein Sichtgerät mit Bildaufrichtung, die an dem hinteren Ende des Sichtgerätes angeordnet ist» Die herkömmliche Kamera ist senkrecht zu dem Sichtgerät angeordnet und stellt so eine starke Behinderung im Gesichtsfeld des Piloten darρ wohingegen sich die oben beschriebene, erfindungsgemäße Kamera außerhalb des Gesichtsfeldes befindet„ Weil sich die Kamera in der vorliegenden Anordnung weiter vorn befindet, liegt der Schwerpunkt des Sichtgerätes näher an den Befestigungspunkten der Einheit.

Das Gehäuse der vorliegenden Kamera ist relativ schmal und erfordert nur einen geringen Teil des Platzes der Instrumententafei ρ da es mit seinen größeren Ausmessungen in Richtung des Sichtgerätes ausgerichtet ist»

Wie oben bereits erklärt,. ist das Bild an dem Filmfenster 12 richtig orientiertρ und der Film läuft in der richtigen Richtung bei normaler Projektion,, Das ist bei einigen derzeit verwendeten Anordnungen nicht fer Fall. Alle bekannten Anordnungen besitzen richtige Orientierung des realen Bildes und der Symbole₉ jedoch sind ungleiche Projektionsstellungen erforderlich, und in einigen Fällen muß die Projektion über einen Spiegel erfolgen»

Da das Linsensystem 15 in der Kamera 4 enthalten ist, braucht das Periskop keine Linsen mehr zu enthalten, und das optische System der Kamera ist daher vollständig. Die Kamera kann deshalb außerhalb des Sichtgerätes getestet werden. Weiterhin ist aus demselben Grund das Einstellen der Kamera in bezug auf das Sichtgerät nicht kritisch.

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Das Vorsehen eines Filmmagazins erlaubt es, den Film einfach zu wechseln, während das Flugzeug fliegt. Daher können die Aufnahmezeit leicht ausgedehnt oder die Filmtype gewechselt werden.

Da die Kamera 4 dicht neben dem Sichtgerät 1 angebracht ist, kann das Periskop 13 relativ klein und stabil sein und wird keine wesentlichen Teile der angezeigten Symbole abdunkeln.

V/ie in Fig. 4 dargestellt ist, umfaßt das optische System des Periskops 13 ein Amici- oder "Dach"-Prisma 21, das von einem Gegenstand in dem Gesichtsfeld des Piloten Licht empfängt. Zum Zwecke der Klarstellung bei der Beschreibung der Orientierung des resultierenden Bildes ist der Gegenstand durch einen Pfeil dargestellt.

Ein anderes Amici-Prisma 23 erhält über den Weg 2 (Fig. 1) Licht. Aus demselben Grunde, wie oben genannt, wird ein Symbol, das entlang jenes V/eges projiziert werden soll, durch einen Pfeil 24 dargestellt.

Mit der Austrittsfläche 29 des Prismas 23 ist ein rechtwinkliges Prisma 30 verbunden, wobei die Oberfläche 29 und die angrenzende Fläche des Prismas 30 mit einem geeigneten Material überzogen sind, das Reflexion der Lichtstrahlen, die von dem Prisma 21 empfangen v/erden, erlaubt, während es Lichtstrahlen, die durch das Prisma 23 geschickt worden sind, ohne Ablenkung durch die Oberfläche hindurchtreten läßt.

Zum Zwecke der klareren Erläuterung der Wege von Lichtstrahlen in dem System ist das Prisma 21 in einem Abstand von dem Prisma 30 dargestellt, wohingegen in der Praxis die beiden Prismen vorzugsweise dicht aneinandergefügt sind.

Wenn das optische System arbeitet, treten Lichtstrahlen von dem Gegenstand 22, die schematisch durch eine voll ausgezogene Linie y\ und eine gestrichelte Linie 32, ausgehend von den Enden des Pfeiles, und eine strichpunktierte Linie 33_f ausgehend von dem

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Hittelpunkt des Pfeiles, dargestellt sind, durch die Fläche 27 hindurch und werden an den Scheitel 25 des Prismas 21 nach unten reflektiert. Diese Strahlen fallen dann auf die Oberfläche 29 des Prismas 30 auf, v/o sie um ^90° abgelenkt werden, so daß sie von der Endfläche des Prismas 30 ausgehen. Man kann.sehen, daß das entstehende Bild 34 des Gegenstandes 22 in dem Kameralinsensystem 15 tatsächlich axial um 90 relativ zu dem Gegenstand gedreht ist und in longitudinaler Richtung um 90° relativ zu dem Gegenstand abgelenkt ist»

Von dem Symbol 24 ausgehende-Lichtstrahlen, die schematisch durch eine ausgezogene Linie 35 und eine gestrichelte Linie 36, ausgehend von den Enden des Pfeiles, und eine strichpunktierte Linie 37, ausgehend von dem Mittelpunkt des Pfeiles, dargestellt sind, treten durch die Eingangsfläche 28 des Prismas 23 und werden zweimal an den "Dach"-Oberflächen des Prismas reflektiert« Diese Strahlen pflanzen sich dann entlang des Körpers von dem Prisma 23 fort und treten durch die Oberfläche 29 ohne Ablenkung hindurch. Zum Zwecke der Klarheit ist in der Zeichnung angenommen worden, daß sich das Symbol 24 in einer derartigen Lage befindet, daß die Strahlen 35, 36 und 37 aus dem Prisma 30 entlang der gleichen Wege wie die entsprechenden Strahlen 31, 32 und 33 austreten. Es besteht natürlich keine Notwendigkeit, daß die beiden Lichtquellen in dieser V/eise angeordnet sind.

Man sieht, daß für die dargestellte Lage des Symbols 24 das entstehende Bild 38 auf dem Kameralinsensystem 15 axial die gleiche Orientierung wie das Bild 34 besitzt.

Selbstverständlich können der Gegenstand 22 und das Symbol 24 durch irgendeinen anders geformten Gegenstand und ein entsprechendes Symbol ersetzt werden, wobei die resultierenden Bilder in genau der gleichen V/eise, wie oben erklärt, relativ zu den entsprechenden Lichtquellen orientiert sind. Das Prisma 21 ist vorzugsweise justierbar an dem Prisma 30 angebracht, so daß die relativen Lagen der entstehenden Bilder eingestellt werden können. ' ■ · ^

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Claims

Patentansprüche

1J Aufzeichnungsgerät für ein Sichtgerät mit Bildaufrichtung für ein Flugzeug,

d a d u r c Ii gekennzeichnet, daß es ein optisches System mit einer Vielzahl von zusammenwirkenden Prismen (21, 23, 30) enthält, die zwei Eintrittsflächen (27, 28) auf v/eisen, von denen die eine (28) Licht von einer ein BiJd (2A) erzeugenden Vorrichtung des Sichtgerätes und die andere (27) Licht von den Gegenständen (22) in dem normalen Gesichtsfeld eines Beobachters empfängt, und die eine Austrittsfläche (29) haben, von der das kombinierte, von den Eintrittsflächen (27, 28) empfangene Licht in einer Richtung, senkrecht zu der longitudinalen Achse des Sichtgerätes (1) emittiert wird, daß ferner/las Licht durch das optische System in einer derartigen Weise kombiniert ist, daß in einem durch das kombinierte Licht erzeugten Bild (34, 38) die Symbole (38) und die Gegenstände (34) in richtiger relativer Orientierung zueinander liegen, und daß das Aufzeichnungsgerät weiterhin eine Kamera (4) enthält, die an einer Seite des Sichtgerätes (1) abnehmbar angebracht ist und Licht von der Austrittsfläche (29) empfängt.

2. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsflächen (27, 28) des optischen Systems derart zueinander angeordnet sind, daß sie Licht aus zwei Richtungen empfangen können, die wenigstens angenähert senkrecht aufeinander stehen, und daß die Austrittsfiäche (29) derart angeordnet ist, daß sie Licht in einer Richtung emittiert, die angenähert senkrecht zu den zwei vorhergenannten Richtungen ist.

3. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System ein erstes Dachprisma (23) mit der einen Eintrittsfläche (28), ein zweites Dachprisma (21) mit der anderen Eintrittsfläche (27) und ein rechtwinkliges Prisma (30), das mit dem err.ten Dachprisma (23) verbunden ist und an das zweite Dachprisma (21) anstoßend angeordnet ist und die Austrittsfläche (29) enthält, umfaßt.

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<';. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch'3, dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander angrenzenden Flächen (29) des ersten Dachprismas (23) und des rechtwinklingen Prismas (30) mit Überzügen versehen sind, durch die Licht'von dem zweiten (21) DachprLsraa reflektiert und Licht von dem ersten Dachprisma (23) ohne Ablenkung durchgelassen v/Lrd.

5. Aufzeichnungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (4) ein zweites optisches System (15) mit Linsen zum Empfang des von der Austrittsfläche (29) ankommenden Lichtes und optischen Mitteln (16) zum UmLenken dieses von dem Linsensystem (15) herkommenden Lichtes in eine FiLmbelichtungsöffnung (12) entlang eines Weges, der ungefähr senkrecht zu dem Weg des Lichtes von der Austrittsfläche (29) verläuft und Mittel zur Filmversorgung und -führung (8, 9, 10) hinter dieser Öffnung (12) umfaßt.

6. Optisches System,

dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vielzahl von zusammenwirkenden Prismen (21, 23, 30) umfaßt, die mit zwei Eintrittsflächen (27, 28) zur Aufnahme von Licht aus zwei entsprechenden Richtungen, die wenigstens angenähert aufeinander senkrecht stehen, und eine Austrittsfläche (29), von der dieses Licht in eine Richtung emittiert wird, die wenigstens angenähert senkrecht zu den beiden vorgenannten Richtungen liegt, versehen sind.

7· Optisches System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es ein erstes Dachprisma (23) zur Aufnahme des Lichtes aus der einen Richtung, ein zweites Dachprisma (21) zur Aufnahme des Lichtes aus der anderen Richtung und ein drittes rechtwinkliges Prisma (30), das mit der Austrittsfläche (29) des ersten Dachpricmas (23) verbunden ist und angrenzend an die Austritts fläche des zweiten Dachprismaa (21) angeordnet ist, umfaßt.

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L>. UpLu;ciu·:; Γ.γ:;Inn nach Anspruch 7, d ;. ei u r c h [■; e 1; e η η ζ e i c h η e b , (i.'Ui tili· aru; iiK.riiUit" angrenzenden Flächen (29) des ersten Dachprisiaa:; (.''>) und des rechtwinkligen Prismas (30) mit einem überzug versahen sind, der von dem zweiten Dachprisma (21) ankommendes L,Loht ro l'LoktLert, v/ährend er Licht von dem ersten Dachpruuna (.'!:>) ohne Ab Lenkung durchläßt.

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