DE2321406C3

DE2321406C3 - Optical collimator device for displaying information represented by the images of luminous objects in the viewing direction of an observer

Info

Publication number: DE2321406C3
Application number: DE19732321406
Authority: DE
Inventors: Bernard Epinay Sur Orge Picardat (Frankreich)
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1972-04-28
Filing date: 1973-04-27
Publication date: 1978-02-16

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Kollimatorvorrichtung zur Darstellung von durch die Bilder leuchtender Objekte dargestellten Informationen in der ßetrachtungsrichtung eines Beobachters, mit einem teildurchlässigen Spiegel, der im Blickfeld des Beobachters angeordnet ist, einem optischen Objektiv, das die im Unendlichen fukossierten Bilder der leuchtenden Objekte derart auf den teildurchlässigen Spiegel projiziert, daß sie von diesem in die Betrachtungsrichtung reflektiert werden, und mit Einrichtungen zur Verstellung wenigstens eines Teils der leuchtenden Objekte in Abhängigkeit von Änderungen der darzustellenden Informationen. The invention relates to an optical collimator device for displaying information represented by the images of luminous objects in the viewing direction of an observer, with a partially transparent mirror which is arranged in the field of view of the observer, an optical lens that focusses the images of the luminous objects at infinity projected onto the partially transparent mirror in such a way that they are reflected by this in the viewing direction, and with devices for adjusting at least part of the luminous objects as a function of changes in the information to be displayed.

Kollimatorvorrichtungen der vorstehenden Art werden insbesondere an Bord von Flugzeugen dazu verwendet, bestimmte Informationen, die beim Landeanflug benötigt werden, auf die Frontscheibe zu projizieren, damit sie im Blickfeld des Piloten erscheinen. Dabei müssen die Bilder der leuchtenden Objekte eine ausreichende Leuchtdichte haben, damit sie sich auch am Tage von dem betrachteten Hintergrund deutlich abheben.Collimator devices of the above type are used in particular on board aircraft uses certain information that is required for the landing approach to the windshield project so that they appear in the pilot's field of view. In doing so, the images of the luminous objects must be have sufficient luminance so that they stand out from the viewed background even during the day stand out clearly.

Bei einer aus der US-PS 35 69 926 bekannten Kollimatorvorrichlung dieser Art sind die leuchtenden Objekte durch Ausschnitte oder lichtdurchlässige Stellen auf einem oder mehreren Bandern gebildet, die im Weg eines Lichtbündels liegen, das von einer Lichtquelle erzeugt wird, und die Verstellung der leuchtenden Objekte beschrankt sich darauf, da IJ die liänder im der Längsrichtung vor der I ichlqiielle verschoben werden, indem sie von einer Spule <>·, abgewickelt ti 11 ti auf eine andere Spule aufgewickeil werden. Dabei muli die einzige Lichtquelle die ! .iihlcneriMe Im sämtliche Ausschnitte der fliinder liefern. Da andererseits der größte Teil des von der Lichtquelle abgegebenen Lichtes von den lichtundurchlässigen Stellen der Bänder absorbiert wird, ist eine Lichtquelle beträchtlicher Leistung erforderlich, um eine ausreichende Helligkeit der leuchtenden Objekte zu gewährleisten. Dadurch entstehen Probleme des Raumbedarfs und der Wärmeabfuhr. Auch können alle auf dem gleichen Band in Form von Ausschnitten gebildeten leuchtenden Objekte nur gemeinsam bewegt werden. Die Anzahl der unabhängig voneinander verstellbaren leuchtenden Objekte ist daher auf die Anzahl der Bänder beschränkt, die kaum größer als zwei gemacht werden kann. Schließlich ist es nicht ohne weiteres möglich, die Form der leuchtenden Objekte zu verändern oder bestimmte Objekte nach Bedarf ganz verschwinden oder erscheinen zu lassen. Ein Wechsel der auf dem gleichen Band befindlichen Darstellung macht es vielmehr erforderlich, das Band so weil umzuspulen, daß ein neuer Bandabschnitt vor die Lichtquelle gebracht wird. In a known from US-PS 35 69 926 Kollimatorvorrichlung this type of luminous objects are formed by cutouts or translucent points on one or more bands that are in the path of a light beam generated by a light source, and the adjustment of the luminous objects is limited to the fact that the countries are shifted in the longitudinal direction in front of the Iilqiielle by being wound from a reel <> ·, unwound ti 11 ti on another reel. The only source of light is that! .iihlcneriMe Im deliver all sections of the fliinder. On the other hand, since most of the light emitted by the light source is absorbed by the opaque areas of the tapes, a light source of considerable power is required in order to ensure sufficient brightness of the luminous objects. This creates problems of space requirements and heat dissipation. Also, all of the luminous objects formed in the form of cutouts on the same strip can only be moved together. The number of independently adjustable luminous objects is therefore limited to the number of ribbons, which can hardly be made larger than two. After all, it is not easily possible to change the shape of the luminous objects or to make certain objects disappear or appear completely as required. Rather, changing the representation on the same tape makes it necessary to rewind the tape in such a way that a new section of tape is brought in front of the light source.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer optischen Kollimatorvorrichtung der eingangs angegebenen Art, die bei platzsparendem Aufbau und geringer Wärmeentwicklung eine sehr vielseitige und anpassungsfähige Informationsdarstellung ermöglicht.The object of the invention is to create an optical collimator device of the type specified at the outset, which has a space-saving structure and less Heat generation enables a very versatile and adaptable display of information.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die leuchtenden Objekte durch elektrooptische Wandrer mit punktförmiger Fotoemissionsfläche gebildet sind, die an wenigstens einer von den Verstelleinrichtungen gesteuerten Halterung derart montiert sind, daß sich ihre Fotoemissionsflächen bei der Verstellung der Halterung in der Brennebene des Objektivs bewegen, und die von einer zugehörigen Stromversorgungsschaltung gespeist sind, und daß Steuerschaltungen zur wahlweisen Speisung der elektrooptischen Wandler vorgesehen sind.According to the invention, this object is achieved in that the luminous objects by electro-optical transducers with a point-shaped photo-emission surface are formed on at least one holder controlled by the adjusting devices in this way are mounted that their photo emission surfaces when adjusting the bracket in the focal plane of the Lens move, and which are fed by an associated power supply circuit, and that Control circuits are provided for optionally feeding the electro-optical converters.

Bei der Kollimatorvorrichtung nach der Erfindung wird nicht eine einzige Lichtquelle verwendet, von der nur ein Bruchteil des Lichtes ausgenutzt wird, sondern die leuchtenden Objekte selbst sind durch eine Vielzahl von Lichtquellen gebildet, deren gesamte Lichtenergie für die Informationsdarstellung verwendet wird. Damit ist das Problem der ausreichenden Helligkeit und der unerwünschten Wärmeentwicklung gelöst. Es besteht ferner keine Einschränkung hinsichtlich der Anzahl und Anordnung der die elektrooptischen Wandler tragen den Halterungen und hinsichtlich der mit diesen Halterungen erzielten Bewegung der leuchtenden Objekte in der Brennebene. Durch Ein- und Ausschalten der Speisung aller ein leuchtendes Objekt bildenden Wandler ist es möglich, dieses Objekt wahlweise ganz verschwinden oder erscheinen zu lassen, während durch selektives Ein- und Ausschalten einiger dieser Wandler die Form des Objektes geändert werden kann. In the collimator device according to the invention, not a single light source is used, of which only a fraction of the light is used, but the luminous objects themselves are formed by a plurality of light sources, the entire light energy of which is used for the display of information . This solves the problem of sufficient brightness and undesirable heat generation. Furthermore, there is no restriction with regard to the number and arrangement of the electro-optical transducers carrying the mounts and with regard to the movement of the luminous objects in the focal plane achieved with these mounts. By switching the supply of all transducers forming a luminous object on and off, it is possible to make this object either completely disappear or appear, while the shape of the object can be changed by selectively switching some of these transducers on and off.

Die Informationsdarstellung ist daher sehr vielseitig und anpassungsfähig, was insbesondere auch im Hinblick auf die sehr schnell steigenden Anforderungen der I .uftfahrtteehnik vorteilhaft ist.The display of information is therefore very versatile and adaptable, which is especially true in the With regard to the rapidly increasing requirements of aviation technology.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing. In it shows

F i g. I eine Schnittansicht einer Kollimutorvorrichtung gcmätt der Erfindung,F i g. I is a sectional view of a collimutor device gcmätt of the invention,

I' i g. 2 eine Schtntlansicht der Kollimalorvorrichlung senkrecht /11 der Zeichenehenc¹ von F i g. I undI 'i g. FIG. 2 is a cutaway view of the collimalor device perpendicular / 11 of the drawing aspect ¹ from FIG. I and

[•'ig. i eine Dctaikiarstellung der l.euchtmarkv und ihrei I !aliening.[• 'ig. i a diagnosis of the l theiri i! aliening.

Die nachstehend beschrieben».· Kollimalorvornch lung VLi wendet Flektnilunnues/ensdiodcn /ur D.irstel-The following are described ». · Kollimalorvorch lung VLi applies Flektnilunnues / ensdiodcn / ur D.irstel-

lung von festen oder beweglichen, ins Unendliche projizierten Bildern.management of fixed or moving images projected into infinity.

Hierzu ist die Emissionszone der Dioden in der Objektebene des Austrittsobjektivs des Kollimators angeordnet Die geringe Fläche des Emissionsteils einer Festkörperdiode ermöglicht es, leicht ein leuchtendes Punktobjekt zu schaffen, das nach Kollimation ein Bild mit ausreichend verminderten und mit einer Kollimatordarstellung verträglichen Winkelabmessungen ergibt Die Bildung einer nicht punktförmigen Markierung oder eines Symbcls, das kein Punkt ist, wird durch mehrere, in geeigneter Weise angeordnete Dioden erreicht Zum Beispiel wird eine Linie durch eine lineare Zusammensetzung von Punktdioden oder mittels einer oder mehrerer Dioden gebildet, die eine längliche Emissionsfläche in Form eines Stabes haben. Mehrere Systeme aus gruppierten Dioden können in dem gleichen Kollimator verwendet werden, um verschiedene Infor mationen in Form von mehreren Symbolen darzustellen. For this purpose, the emission zone of the diodes is arranged in the object plane of the exit lens of the collimator.The small area of the emission part of a solid-state diode makes it possible to easily create a luminous point object which, after collimation, results in an image with sufficiently reduced angular dimensions that are compatible with a collimator display Point-shaped marking or a symbol that is not a point is achieved by several, suitably arranged diodes. For example, a line is formed by a linear composition of point diodes or by means of one or more diodes that have an elongated emitting surface in the form of a rod. Multiple systems of grouped diodes can be used in the same collimator to represent different information in the form of multiple symbols.

Die auf diese Weise verwirklichten Leuchtmarken haben eine erhebliche Kompaktheit, ein geringes Gewicht und eine erhöhte Zuverlässigkeit. Außerdem ist die erforderliche Leistung wegen des zufriedenstel lenden Energiewirkungsgrades der Dioden gering, die Lebensdauer ist sehr hoch und kann einige zehntausend Stunden betragen, die notwendigen Versorgungsspannungen sind gering und mit denen logischer TTL-K reise verträglich, die zur Bildung von Speisekressen und gegebenenfalls von Diodensteuerkreisen verwendet werden können. The luminous marks realized in this way have a considerable compactness, a low weight and an increased reliability. In addition , the required power is low because of the satisfactory energy efficiency of the diodes, the service life is very long and can be tens of thousands of hours, the necessary supply voltages are low and compatible with the logical TTL-K travel, those for the formation of feed cresses and, if necessary, of diode control circuits can be used.

Die Fi g. 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Kollimatorvorrichtung gemäß der Erfindung, die für die Flugnavigalion als Flugkollimator verwendet werden kann. The Fi g. 1 to 3 show an embodiment of a collimator device according to the invention, which can be used as a flight collimator for flight navigation.

Die F i g. I und 2 entsprechen senkrechten Schnitten in Richtung der dargestellten optischen Achse X 1. Die im Gehäuse I angeordnete Baugruppe besteht aus mehreren Elektrolumineszenzdioden 2, die bei diesem Beispiel auf drei begrenzt sind, einem ebenen Reflektorspiegel 3, der gegenüber der optischen Achse X 1 um 45° geneigt ist, und aus einem Austrittsobjektiv 4, das aus einer bikonvexen Linse besteht. Außerhalb des Gehäuses ermöglicht es ein ebener, halbdurchlässiger, orientierbarer Spiegel 5, die optische Achse 2 des Objektivs 4 in die Beobachtungsrichtung X 3 einer Bedienungsperson umzulenken. Der Reflektorspiegel 3 ist dazu bestimmt, die Längsabmessung des Gehäuses in die Richning XX senkrecht zur Richtung X2 umzulenken, um ein Gerät mit geringer Höhenabmessung in der Richtung X 2 zu erhalten.The F i g. I and 2 correspond to vertical sections in the direction of the illustrated optical axis X 1. The arranged in the housing I assembly consists of a plurality of electroluminescent diodes 2, which are limited in this example to three, a planar reflector mirror 3 with respect to the optical axis X 1 45 ° is inclined, and from an exit lens 4, which consists of a biconvex lens. Outside the housing, a flat, semitransparent, orientable mirror 5 makes it possible for an operator to deflect the optical axis 2 of the objective 4 in the observation direction X 3. The reflector mirror 3 is intended to deflect the longitudinal dimension of the housing in the direction XX perpendicular to the direction X 2 in order to obtain a device with a small height dimension in the direction X 2 .

Die Halterung der Dioden 2 ist in F i g. 3 im einzelnen dargestellt. Sie besteht aus einem Arm aus zwei hohlen, leitenden Rohren 6, 7, die mechanisch an einem Ende mit der Achse eines Antriebsorgans verbunden sind, das von einem bei 8 symbolisierten Servokreis gesteuert wird. Die Drehung erfolgt um eine Achse Y senkrecht zu X1. Die mechanische Verbindung der Antriebsachse Y ist so ausgeführt, daß die elektrische Isolierung der beiden Leiter 6, 7 durch die der Versorgungsstrom der Dioden 2 übertragen wird, aufrechterhalten wird. Die Dioden sind elektrisch mit ihren jeweiligen Anschlüssen mit den Leitern 6, 7 durch Anlöten an den Enden der Leiter oder durch eine vorverdrahtete Diodenhalterung verbunden. Isolierstücke 9, 10 ermöglichen den mechanischen Halt des beweglichen Arms. The mounting of the diodes 2 is shown in FIG. 3 shown in detail. It consists of an arm made of two hollow, conductive tubes 6, 7, which are mechanically connected at one end to the axis of a drive element which is controlled by a servo circuit symbolized at 8. The rotation takes place about an axis Y perpendicular to X 1. The mechanical connection of the drive axis Y is carried out so that the electrical insulation of the two conductors 6, 7 by the supply current of the diodes is transmitted 2, is maintained. The diodes are electrically connected with their respective terminals to the conductors 6, 7 by soldering to the ends of the conductors or by a pre-wired diode holder. Insulating pieces 9, 10 enable the movable arm to be held mechanically.

Die Anordnung der Dioden 2 erfolgt genau unter Berücksichtigung der Krümmung der Brennebene, so daß das Austrittsobjektiv eine einfache, bikonvexe, unkorrigierte Linie sein kann. Während der Winkeldre hung um die Achse ^beschreiben die Dioden einen Teil einer der Brennebene des Objektivs sehr benachbarten Kugel. Die Verstellung erfolgt durch externe Steuerung nach dem in dem Kollimator darzustellenden Parameter, wie der Neigung, der Bahn des Flugzeuges usw. Dem Servokreis wird in bekannter Weise ein Fehlersignal zugeführt das dem Istwert des fraglichen Flugparameters entspricht. Das Flugzeug ist mit Detektorvorrichtungen (Sensoren, Kreiselzentrale usw.) ausgestattet, die die Messungen der verschiedenen, veränderbaren, darzustellenden Parameter durchführen und die erfaßten Signale speisen entsprechende Servokreise. Eine bei 11 angedeutete Detektorvorrichtung speist über die Verbindung 13 den bei dem beschriebenen Beispiel betrachteten Servokreis. The diodes 2 are arranged precisely taking into account the curvature of the focal plane, so that the exit objective can be a simple, biconvex, uncorrected line. During the angular rotation about the axis ^ the diodes describe part of a sphere very adjacent to the focal plane of the lens. The adjustment is performed by external control by the collimator to be displayed in the parameters such as the tendency of the web of the aircraft, etc. The servo circuit is in a known way an error signal is supplied which corresponds to the actual value of the parameter in question flight. The aircraft is equipped with detector devices (sensors, gyro control center, etc.), which carry out the measurements of the various changeable parameters to be displayed and the detected signals feed corresponding servo circuits. A detector device indicated at 11 feeds via the connection 13 the servo circuit considered in the example described.

Selbstverständlich kann die Diodenzahl erhöht werden, um die Darstellung mehrerer verschiedener Parameter zu ermöglichen, und ihre Speisung kann selektiv in Abhängigkeit von einem oder mehreren in einem betrachteten Moment dazustehenden Parametern erfolgen. Die Steuerung der Speisung kann automatisch oder halbautomatisch mittels einer Servoeinrichtung erfolgen. Die Stromversorgungsschaltungen und die Stromversorgungs-Steuerschaltungen können, wie durch den Block 12 angedeutet ist, außerhalb angeordnet sein, insbesondere kann die Stromversorgungsquelie für verschiedene an Bord installierte Schaltungen gemeinsam sein. Diese Slromversorgiingsschaltungcn und Stromversorgungs-Steuerschaltungen können jedoch auch insgesamt oder zum Teil innerhalb des Kullimaturs, z. B. in dem Block 8 zusammen mit dem Servokreis bzw. den Servokreisen angeordnet sein, je nachdem, ob ihr Platzbedarf diese An tier Montage erlaubt.Of course, the number of diodes can be increased in order to display several different diodes Allow parameters and their feeding can be selectively depending on one or more in parameters that are present at a given moment. The control of the supply can take place automatically or semi-automatically by means of a servo device. The power supply circuits and the power supply control circuits, as indicated by block 12, can be external be arranged, in particular the power supply source for various installed on board Circuits be common. These power supply circuits and power supply control circuits may, however, be wholly or partially within of the Kullimaturs, z. B. in the block 8 together with the Servo circuit or the servo circuits be arranged, depending according to whether your space requirements this at tier assembly permitted.

Ilieivu 1 Blatt ZeichnungenIlieivu 1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Optische Kollimatorschaltung zur Darstellung von durch die Bilder leuchtender Objekte dargestellten Information in der Betrachtungsrichtung eines Beobachters, mit einem teildurchlässigen Spiegel, der im Blickfeld des Beobachters angeordnet ist, einem optischen Objektiv, das die im Unendlichen fukossierten Bilder der leuchtenden Objekte derart auf den teildurchlässigen Spiegel projiziert, daß sie von diesem in die Betrachtungsrichtung reflektiert werden, und mit Einrichtungen zur Verstellung wenigstens eines Teil der leuchtenden Objekte in Abhängigkeit von Änderungen der darzustellenden Information, dadurch gekennzeichnet, daß die leuchtenden Objekte durch elektrooptische Wandler (2) mit punktförmiger Fotoemissionsfläche gebildet sind, die an wenigstens einer von den Verstelleinrichtungen gesteuerten Halterung (6,7,9, 10) derart montiert sind, daß sich ihre Fotoemissionsflächen bei der Verstellung der Halterung in der Brennebene des Objektivs (4) bewegen, und die von einer zugehörigen Stromversorgungsschaltung gespeist sind, und daß Steuerschaltungen (12) zur wahlweisen Speisung der elektrooptischen Wandler (2) vorgesehen sind.1. Optical collimator circuit for displaying information represented by the images of luminous objects in the viewing direction of a Observer, with a partially transparent mirror, which is arranged in the field of vision of the observer, an optical lens that fucosizes the images of the luminous objects in such a way projected onto the partially transparent mirror that it reflects from this in the viewing direction be, and with devices for adjusting at least some of the luminous objects in Dependence on changes in the information to be displayed, characterized in that that the luminous objects through electro-optical transducers (2) with a point-shaped photo emission surface are formed, which are attached to at least one holder controlled by the adjustment devices (6,7,9, 10) are mounted in such a way that their photo emission surfaces are when the bracket is adjusted in the Move the focal plane of the lens (4), and which are fed by an associated power supply circuit, and that control circuits (12) for optional feeding of the electro-optical converter (2) are provided.

2. Optische Kollimatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrooptischen Wandler (2) elektrolumineszierende Festkörperdioden sind.2. Optical collimator device according to claim 1, characterized in that the electro-optical converter (2) is electroluminescent Solid state diodes are.