DE2326841B2 - Optische kollimatorvorrichtung fuer die blickfeldanzeige - Google Patents

Description

Düs eldorf dritte Auflage 1970). Diese Prismen werden ?b.ichL^drwe'ise «««»^^g.SSen Ä £

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische 2^^^^^^^

Kollimatorvorrichtung für die Blickfeldanze.ge von 45 P^ie _u ^Wei^ "rzielen. Dabei ist jeweils die große Flache

durch Leuchtbilder dargestellten Informationen 11 J^"'Ei_n ⁸ _trittsfläche, und die nichtreflektierende kle.ne

Flugzeugen, mit einem Objektiv, wenigstens einer die d e bintr _f,_äche

Leuchtbilder tragenden Strichplatte, d.e m der Brenn- Hacne ,si ^ ^ ^₃ .^ ^ _{opt)sche Vomch}.

ebene des Objektivs angeordnet ist und mit e.nem aus _Vereinigung der Strahlengänge von drei

teildurchlässigen Spiegel, über den d.e Beobachtung der 50 tun ^ tür α β ^. _{der zwei pnsm der}

Umgebung und des ins Unendliche projizierten B.ldes J^a™^X_{t mit ihre}n reflektierenden Flächen

der StrichpiaUe erfolgt. ,.,··, ■ ^sammeneefügt sind. Die großen Flächen der Prismen

Kollimator vorrichtungen dieser Art, d.e beispie swei- ^S^erum die Eintrittsflächen, und die n.chtre-

se aus der US-PS 35 69 926 bekannt sind, ermöglichen b.lder1 wea ^_{n die Auslritls}.

es, der von dem Piloten beobachteten Umgebung 55 g£jf™«"_Α^ _{in diesem} Fall wird wiederum d.e

Steuerinformationen zl überlagern, die in Form von ™^ j _Strahi_engangs unter Aufrechterhaltung

leuchtenden Zeichen oder Symbolen erscheinen. D.e ^Α_ϊ ausgenutzt

von der Strichplatte getragenen Leuchtbilder werden ^de.B ^ld'jf ™*' _Erfindung ist demgegenüber d.e vom Objektiv ins Unendliche projiziert so daß eine λ g optischen Kollimatorvorrichtung der Beobachtung ohne Entfcrnungs- oder Helhgkctsakko- 60 S^ch^ _Art, _{die be}i möglichst geringer ....: Λ,.ϋ,.ι, ;<:t Finp nnt sehe Mischvorrichtung eingangs rfiigigc _irlÄ„iirh<ii aroßem

Objektiv (11) einem Teil der uesamu.acnc uci Austrittsfläche gegenüberliegt, und daß der nicht dem Objektiv (11) gegenüberliegende Teil der Austrittsfläche als reflektierender Planspiegel ausgebildet ist.

[JIlItI HUM₆., w«v. „

modation möglich ist. Eine optische Mischvorrichtung kann verwendet werden, um mehrere Strichplatten zu kombinieren und eine ausgefeiltere Darstellung zu ermöglichen.

Rs ist wesentlich, daß der Pilot die Gesamtheit der Leuchtbilder ohne störende Ortsveränderungen des Kopfes sieht und ohne sich übermäßig dem leildurchlässigen Spiegel der Kollimatorvorrichtung zu nähern.

Schaffung einer optischen Kollimatorvorg eingangs angegebenen Art, die bei möglichst geringer Bauhöhe eine optische Pupille mit möglichst großem Durchmesser aufweist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen dem Objektiv und der Strichplatte ein reflektierendes Ablenkprisma von an sich bekannter Art angeordnet ist, das eine große Fläche und zwei kleine Flächen aufweist, wobei eine der kleinen Flächen

als reflektierender Planspiegel ausgebildet ist und bei dem der Winkel zwischen der großen Fläche und der reflektierenden kleinen Fläche im Verhältnis 1 :2 zu dem Winkel zwischen der großen Fläche und der nichtreflektierenden kleinen Fläche steht, daß das Ablenkprisma so angeordnet ist, daß die große Fläche die Austrittsfläche bildet und dem Objektiv parallel gegenüberliegt und die nichtreflektierende kleine Fläche als Eintrittsfläche senkrecht zu der von der Brennebene kommenden optischen Achse liegt.

Die Ausbildung der Kollimatorvorrichtung nach der Erfindung ergibt die Wirkung, daß der Durchmesser der Austrittspupille, der durch den Durchmesser des vor der Austrittsfläche des Prismas angeordneten Objektivs gegeben ist, merklich größer als die Bauhöhe des die Strichplatte, das Prisma und das Objektiv enthaltenden Gehäuses sein kann. Dadurch ergibt sich bei guten optischen Eigenschaften ein sehr kompakter Aufbau des Geräts, der die Unterbringung in der Pilotenkanzel erleichtert und insbesondere auch eine nachträgliche Ausstattung von Flugzeugen mit Frontscheibendarstellungsgeräten ermöglicht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schema einer optischen Kollimatorvorrichtung bekannter Art und

Fig.2 ein Schema einer optischen Kollimatorvorrichtung gemäß der Erfindung.

F i g. 1 zeigt ein Schema einer Flugkollimatorvorrichtung. Sie besteht im wesentlichen aus einer Strichplatte 1, die im Brennpunkt eines optischen Objektivs 2 liegt, das aus einer bikonvexen Linse bestehen kann, und einem halbdurchlässigen Umlenkspiegel 3. Die Strichplatte 1 und das Austrittsobjektiv 2 sind in einem Gehäuse 4 angeordnet. Die Strichplatte trägt die leuchtenden Zeichen, die dazu bestimmt sind, im Sichtfeld des Piloten der beobachteten Umgebung überlagerte, entsprechende Abbildungsdarstellungen zu bilden. In der dargestellten Ausführungsform ermöglicht es ein reflektierender Spiegel 5, der gegenüber der optischen Achse um 45° geneigt ist, die Längsachse des Gehäuses parallel zur Beobachtungsachse zurückzuführen, wenn man annimmt, daß der halbdurchlässige Spiegel 3 ebenfalls um 45° geneigt ist. Die Orientierung des Spiegels 3 ist im allgemeinen einstellbar. Die Beobachtung der Strichplatte erfolgt für jedes Auge und für eine bestimmte Position außerhalb des auf das Auge zentrierten Kegels, der an der optischen Pupille anliegt, die von dem Rand der Abbildung 20 des Objektivs 2, gesehen durch den Spiegel 3, begrenzt wird. Die Beobachtung in der betrachteten Richtung, hier der Achse,, ist bei vertikalen Verschiebungen des Auges innerhalb einer Fläche 21 sichergestellt, die der Fläche der Pupille 20 entspricht. Der Durchmesser der Pupille entspricht im Falle der Figur dem Durchmesser D des Objektivs 2.

Die Höhe H des Gehäuses ist notwendigerweise größer als der Durchmesser D der Pupille, insbesondere unter Berücksichtigung der Dicke des Objektivs 2.

Fig.2 zeigt ein Schema einer Kollimatorvorrichtung gemäß der Erfindung.

Sie besteht aus einem Gehäuse 10, das ein optisches Austrittsobjektiv 11, ein reflektierendes Ablenkprisma 12 und eine in der Brennebene angeordnete Strichplatte 13 trägt. Das Prisma 12 ist im optischen Strahlengang angeordnet, sein Querschnitt ist dreieckig, eine der Eintrittsfläche entsprechende Seite BC liegt senkrecht zu der zur Brennebene verlaufenden optischen Achse X, eine zweite Seite AC entspricht einer Fläche, die zur Bildung eines reflektierenden Planspiegels bearbeitet ist, und die dritte Seite Aßentspricht der Austrittsfläche, an der das Objektiv 11 angeordnet ist. Die optische Achse des Objektivs H verläuft senkrecht zu der

ίο Austrittsfläche Aßdes Prismas 12.

Die Funktionsweise der Vorrichtung ist folgende: Ein von einer Punktlichtquelle der Strichplatte ausgehender Lichtstrahl wird von der Eintrittsfläche BCdes Prismas gebrochen, dann von der Austrittsfläche AB reflektiert, auf die er mit einem Einfallswinkel auftritt, der größer als der Totalreflektionswinkel ist, wird dann von der den Spiegel bildenden Fläche AC reflektiert und schließlich von der Austrittsfläche AB gebrochen, auf die er dieses Mal mit einem Einfallswinkel trifft, der kleiner als der Totalreflexionswinkel ist; der Strahl wird danach von dem Austrittsobjektiv 11 kollimiert. Die Einfallsbedingungen der Strahlen, die auf die Austrittsfläche AB treffen, werden insbesondere durch die Wahl der Brennweite des Objektivs 11 und der Winkel des Prismas 12 bestimmt.

Der Winkel an der Kante A des Prismas wird gleich dem halben Winkel an der Kante B gewählt, so daß der optische Strahlengang in dem Prisma dem Durchgang durch eine planparallele Platte entspricht, deren Dicke gleich der größten Höhe des Dreiecks ABC ist, also gleich der von der Ecke A ausgehenden Höhe, wobei die Platte aus dem gleichen Material wie das Prisma, z. B. aus Glas, besteht.

Aus F i g. 2 ist zu erkennen, daß infolge der Einfügung des Prismas 12 in den Strahlengang die Austrittspupille, die dem Durchmesser D des Objektivs 11 entspricht, merklich größer als die Bauhöhe H des Geräts ist. Das Objektiv 11 ist in geringem Abstand vor dem nutzbaren^ Bereich AE der Austrittsfläche AB angeordnet. Das Prisma ergibt in Wirklichkeit eine Versetzung der optischen Achse, die in Fig. 2 nicht dargestellt ist. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Prisma hat der Winkel an der Kante A den Wert 30° und der Winkel an der Kante B den Wert 60°, so daß der Winkel an der Kante Cein rechter Winkel ist. Die Versetzung der optischen Achse kann dadurch verringert werden, daß der Winkel an der Kante A kleiner als 30° gemacht wird; im Hinblick auf die zuvor angegebene Bedingung, daß der Winkel an der Kante B doppelt so groß wie der Winkel an der Kante A sein soll, ist der Winkel an der Kante C dann ein stumpfer Winkel. In der Praxis kann der Winkel an der Kante A im Bereich von 25° bis 35° liegen.

Der Bereich EB der Austrittsfläche des Prismas, der nicht dem Objektiv 11 gegenüberliegt, kann derart behandelt werden, daß er einen reflektierenden Spiegel bildet, da er außerhalb des Bereichs Affder Austrittsstrahlen liegt.

Die Vergrößerung des Durchmessers der optischen Pupille erreicht leicht 25 bis 30%. Zum Beispiel war es tei einer Höhe H des Gehäuses von 60 mm möglich, eine Kollimatorvorrichlung mit einem Pupillendurchmesser von etwa 70 mm herzustellen, ohne daß die optischen Eigenschaften der Vorrichtung beeinträchtigt wurden.

Hierzu 1 RInIt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Optische Kollimatorvorrichtung für die Blickfeldanzeige von durch Leuchtbilder dargestellten Informationen in Flugzeugen, mit einem Objektiv, wenigstens einer die Leuchtbilder tragenden Strichplatte, die in der Brennebene des Objektivs odnet ist und mit einem teildurchlässigen

^äSSTSTKÄ« 9*»*· * <r

Die ADDiiauuB _{; kt wie eine} optische

_teildurchlass_lgen Sp.ege ^ _{besteht bd der}

Pupille. Das ^Ν"™5'^α° _aus einem auf das Auge ₅ mcnokuaren J*^™«^« p_upille tangier», und

K^eT MnSaren Beobachtung aus zwei Kegeln, die be. der binokularer.Be _{bachters zentriert sind}

jeweils auf die Augen ^ _{Die Beobachtung der}

wenigstens ciiici u« lcuuhuuu« "-6 ·--■-- -,-,.,Mq auf die Augen aes ut"""' —; -

platte, die in der Brennebene des Objektivs J^'?"" ^₆ Pupille tangieren. Die Beobachtung der

angeordnet ist, und mit einem teildurchläss.gen "™^α£.^ο£^_{η ein}er in Betracht gezogenen Beobach-

Spiegel. über den die Beobachtung der Umgebung .o ^Lf^UCh T^ _bleibt bei Ortsveränderungen e.nes jeden

und des ins Unendliche projizierten Bildes der tungsricm _ s ^ _{der dem der optischen} Pupille

Strichplaite erfolgt, dadurchgekennzeich- Auges κη« „_L

net, daß zwischen dem Objektiv (11) und der entsp cht.siehe.rges^ ^ ^.^ _{großen Durch}

Strichplatte (13) ein reflektierendes Ablenkpnsma ts ist w & _{um den Kom}f_ort des Piloten zu

(12) von an sich bekannter Art angeordnet ist, das 15 ^m^^s . . _{man ihm} die Beobachtung in e.nem

eine große Fläche und zwei kleine Flächen aufweist, erhohen jna _{von dem teildurch}i_ässlgen

wobei eine der kleinen Flächen als reflektierender |^u™^e^_c ⁿ _htert.

Planspiegel ausgebildet ist und bei dem der Winkel ^Sp'^e^'^'^C:" _wird ein kompakter Aufbau der

(A) zwischen der großen Fläche und der reflekt.e- *"^_rvorrichtung mit einer möglichst geringen

'enden kleinen Fläche im Verhältnis 1 :2 zu dem 20 Ko^™™¹™^, %m das die Strichplatten, die

Winkel (B) zwischen der großen Fläche und der ^"^^einrichtung und das Objektiv enthaltende

nichtreflektierenden kleinen Fläche steht daß das ^^htungse" * , _{uber dem} Armaturenbrett

Ablenkprisma so angeordnet ist, daß die große ^Geh™*^e™^_rden muß, daß eine Projektion auf die

Fläche die Austrittsfläche bildet und dem Objektiv «> ™>ntie J *X,_{ich ist}. Bei den bekannten Kollima-

(U) parallel gegenüberliegt undld«inidrtreflekue. 25 ^J^^_{ist im} Strahlengang zwischen dem

(11) parallel gegenüberliegt und die nichtreflektie rende kleine Fläche als Eintrittsfläche senkrecht zu der von der Brennebene kommenden optischen Achse fliegt.

2. Optische Kollimatorvorrichtung nach An h 1 ddh kzeichnet daß der Winke

Frontscheibe mogucn isi. ">-■ «-■· .

torvorrichtungen ist im Strahlengang zwischen dem ObiekUv und der Frontscheibe ein um 45° geneigter We angeordnet. Diese Ausbildung ermöghcht e.ne ^₁-V".." . _u . _Δ nSaxenfreie Projektion mit guter optischer Qualität

2. Optische Kollimatorvornchtung nach An- ^pa'^allax _h ^e" ve^erruneen doch ist die mögliche spruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel 30 ^^„^s Sehluses durch den gewünschten (A) zwischen der Austrittsfläche und der reflekt.e- ™~ ^α _{m bestimml}.

renden Fläche des Ablenkprismas (12) zwischen 25 ^Durchm.^eS^ andererseits Ablenkprismen m.t zwei und 35° beträgt. _Rpf|_exionen in einer Ebene bekannt, die eine große

3. Optische Kollimatorvornchtung nach An- „-^J „_nH7wei kleine Flächen aufweisen, wobei eine spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das 35 ^,^^Τβΐ" reflektierender Planspiegel Objektiv (11) einem Teil der Gesamtfläche^ der der k.e.nen^F.^ ^ ^.^ ^