DE2821357A1

DE2821357A1 - Einspiegelungssichtgeraet

Info

Publication number: DE2821357A1
Application number: DE19782821357
Authority: DE
Inventors: Yves Cojan
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1977-05-17
Filing date: 1978-05-16
Publication date: 1978-11-23
Also published as: FR2391109A1; US4193666A; JPS53142255A; FR2391109B1; GB1594288A; IT1102640B; IT7849376A0; SE7805594L

Description

PATENTANWÄLTE 3 _ig ^₁

DIETRICH LEWINSKY

HEINZ-JOACHIM HUBER lu.^u v/n

REINER PRIETSCH
MÖNCHEN 21
GOTTHARDSTR.81

Thomson-CSF, Bl.Haussmann 173, P- 75008 Paris (Frankreich)

"Einspiegelungssiehtgerät"

Priorität: 17. Mai 1977, No 77 15050, Frankreich

Die Erfindung betrifft ein Einspiegelungssichtgerät für Flugzeugpiloten und beschäftigt sich insbesondere mit der Einspiegelung von Not- oder Ersatzskalen.

Ein solches Sichtgerät projiziert das Bild von leuchtenden Objekten, die im Brennpunkt eines optischen Systems angeordnet sind, ins Unendliche. Bei der Luftnavigation stellen die leuchtenden Objekte Navigationsinformationen oder Landehilfen dar und werden von den Piloten durch eine halbdurchlässige Scheibe in überlagerung mit der Außenwelt wahrgenommen.

Die Erfindung beschäftigt sich insbesondere mit Sichtgeräten für Pilotencockpits, bei denen die leuchtenden Objekte, vor allem Skalen, auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre, der sich in der Brennebene des optischen Systems befindet, erzeugt werden.

Es sind andere Vorrichtungen zur Erzeugung der Skalen bekannt, bei denen beleuchtete Masken, Elektrolumineszenzdioden oder äquivalente Vorrichtungen, oder optische Fasern mit einer

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Vielzahl von Elementen vorgesehen sind.

Ein ernsthaftes Problem ergibt sich, wenn während des Fluges die Kathodenstrahlröhre ausfällt, da in diesem Fall der Pilot nicht mehr über eingespiegelte Informationen verfügt.

Um einem möglichen Versagen der Kathodenstrahlröhre vorzubeugen ist das Gerät vorteilhafterweise mit einer oder mehreren Sicherheitsskalen ausgerüstet, die im Falle einer Panne die Kathodenstrahlröhren ersetzen. Diese Notskalen vermitteln - wenn auch in verringertem Umfang - für die Navigation wichtige Informationen.

Optisch gesehen müssen sich die Notskalen ebenso wie der Schirm der Kathodenstrahlröhre in der Brennebene befinden. In dem Sichtgerät ist im allgemeinen ein Umlenkspiegel vorhanden, der zwischen dem Kathodenstrahlschirm und der Ausgangslinse angeordnet ist. Darüber hinaus ist das optische System häufig in zwei dioptrische Gruppen unterteilt, von denen die erste zwischen dem Kathodenstrahlschirm und dem Umlenkspiegel angeordnet ist und die zweite die Ausgangsoptik darstellt.

Folglich ist zwischen dem Kathodenstrahlschirm und der ersten dioptrischen Gruppe wenig Platz vorhanden, weswegen es schwierig ist, in diesem Raum eine versenkbare Sicherheitsskala anzuordnen. Im allgemeinen werden die Sicherheits- oder Notskalen in den freien Bereichen außerhalb des optischen Strahlungsganges angeordnet, in dem sich die von dem Schirm der Kathodenstrahlröhre ausgehenden Strahlen befinden. Für die beidenBetriebsweisen, nämlich Normalbetrieb und Notbetrieb, ist ein halbdurchlässiger dichroitischer Spiegel oder eine äquivalente optische Vorrichtung auf der von dem Schirm ausgehenden optischen Achse angeordnet, durch die mit einem relativ großen Transmxssionskoeffiziehten die von der Kathodenstrahlröhre kommenden Lichtstrahlen durchgelassen und mit einem relativ großen Reflexionskoeffizienten die von den Notskalen kommenden Lichtstrahlen reflektiert werden. Dies ist möglich, wenn die beiden Strahlungen in unterschiedlichen

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Spektralbändern liegen. Die Lage der Skalen und des Spiegels wird so bestimmt, daß die Ebene der Skalen einer Brennebene des optischen Systems entspricht. Diese Technik besitzt den Vorteil, daß keine mechanische Vorrichtung zum Entfernen oder Versenken der Skalen erforderlich ist. Um die Skalen in einer bestimmten Richtung, im allgemeinen in vertikaler Richtung, beweglich zu machen, ist es erforderlich, eine mechanische, handgesteuerte Vorrichtung in dem Sichtgerät vorzusehen, durch die die Skalen verschoben oder deren Verschiebung in einer entsprechenden Bewegungsrichtung gesteuert wird. Der Pilot

stellt von Hand die Höhe, d.h. den gewünschten Neigungswinkel ein, wodurch eine oder mehrere der Skalen längs ihrer Ebene bis zu dem gewünschten Wert des Höhenwinkels verschoben werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einspie gelungssichtgerät für Plugzeugcockpits zu schaffen, das mit einer vollkommen ortsfesten Einrichtung zur Erzeugung einer Notskala ausgerüstet ist, das den Forderungen einer linearen Verschiebung von einer oder mehreren der Notskalen entspricht und das frei von den Nachteilen ist, die den mechanischen Systemen anhaften. Insbesondere soll das Sichtgerät gemäß der Erfindung nicht die Komplexität der mechanischen Vorrichtungen aufweisen und frei von den Schwierigkeiten sein, die sich beim Einbau infolge des geringen zur Verfügung stehenden Volumens ergeben. Das Sichtgerät gemäß der Erfindung soll sich durch große Zuverlässigkeit und geringe Gestehungskosten auszeichnen.

Die Lösung dieser Aufgabe sowie vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Patentansprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert? Es zeigt:

Fig. 1: Eine vereinfachte Darstellung eines Sichtgerätes gemäß der Erfindung

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Fig. 2a und 2b eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht eines Sichtgerätes, bei dem Notakaien zu beiden Seiten der Symmetrieachse einer Kathodenstrahlröhre angeordnet ist

Fig. 3: eine Ausführungsform einer Notskala

Fig. 4 bis 7= Verschiedene Ausführungsvarianten der beweglichen Notskala gemäß Fig. 3.

Das Sichtgerät gemäß Fig. 1 enthält eine Kathodenstrahlröhre 1, die leuchtende Objekte, Skalen oder Fadenkreuze erzeugt. Der Schirm der Kathodenstrahlröhre E liegt in der Brennebene des optischen Systems und ist um den Brennpunkt F zentriert. Die Achse der Kathodenstrahlröhre fällt im wesentlichen mit der optischen Achse Xl des Systems zusammen. Das optische System ist durch eine Ausgangslinse 3 symbolisiert. Der optische Strahlengang ist durch einen Spiegel 2 abgewinkelt, um den Forderungen an die .Kompaktheit und leichte Anbringbarkeit des Sichtgerätes Rechnung zu tragen. Im Strahlengang ist eine halbdurchläasige Scheibe 4 angeordnet. Die Leuchtobjekte, die durch eine Zeilen- und Rasterabtastung des Kathodenstrahls entstehen, werden durch den Kollimator ins Unendliche projiziert und der Pilot sieht diese in überlagerung mit der Außenumgebung, wenn er durch die Scheibe 4 und die Windschutzscheibe des Cockpits (nicht dargestellt) blickt.

Das Sichtgerät enthält des weiteren eine Einrichtung, die Sicherheits- oder Notskalen erzeugt. Diese Einrichtung enthält mindestens eine Leuchtskala 6, die seitlich und außerhalb des optischen Strahlengangs der von dem Schirm E kommenden, in das optische System 2-3-4 fallenden Strahlen angeordnet ist. Des weiteren ist eine Stromversorgung 7 für die Notskala oder die Notskalen 6 und eine Steuerungsvorrichtung 8 vorgesehen. Durch diese werden die Skalen erleuchtet und die Verschiebung der beweglichen Skalen gesteuert. Des weiteren ist ein dichroitischer Planspiegel 9 in den Strahlengang zwischen den Schirm E und

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den Spiegel 2 geschaltet. Aus Gründen der Platzersparnis besteht der Spiegel 9 vorzugsweise aus zwei Teilen ebenso wie die Skalen 6. Diese Anordnungsweise ist in den Figuren 2a-und 2b dargestellt, wo der Spiegel 9 aus drei Prismen 9a₅ 9b, 9c und die Skalen aus den Elementen 6A und 6B bestehen.

Die Figuren 2a und 2b zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht und vermitteln eine Vorstellung von der Größe der seitlichen für den Einbau der Notskalen und deren Anschlüsse zur Verfügung stehenden Räumen. Diese Räume 10 und 11 sind in der Fig. schraffiert. Bei dieser Ausführungsform ist das optische System in zwei Gruppen 3a und 3b unterteilt. Der Durchmesser D der Ausgangslinse begrenzt die optische Pupille (Fig-1) des Gerätes. Die Pupille wird definiert durch die Grenzen des über die Scheibe H betrachteten Bildes. Beide Gruppen 3a und 3b enthalten mehrere dioptrische Elemente, beispielsweise 3 bis 5 Linsen pro Gruppe.

Die dioptrische Gruppe 3b ist insbesondere zur Feldkorrektur vorgesehen. Die Ebene, in der die Notskalen 6a, 6b liegen, entsprechen Brennebenen für das optische System 3b und 3a, ebenso wie die Ebene des Schirmes E.

Aus Gründen der Einfachheit wird in der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren nur eine vertikale Notskala betrachtet, die in dieser Richtung beweglich ist. Es versteht sich von selbst, daß die die Notskalen erzeugende Vorrichtung auch andere feststehende oder bewegliche und nicht notwendigerweise vertikal ausgerichtete Skalen aufweisen kann.

Gemäß der Erfindung besteht die Notskala 6 aus mehreren Elementen 6-1 bis 6-n, die in der für die Verschiebbarkeit gewünschten Richtung nebeneinander aufgereiht sind und die gesondert durch die Steuerungsvorrichtung 8 gespeist werden. Jedes der Elemente 6-j besitzt die gleiche Form und wird von dem optischen System projiziert, wobei die Beweglichkeit der Skala

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aus der selektiven Umschaltung der Stromversorgung folgt_a wolaei zu einem Zeitpunkt nur ein einziges Element gespeist wird. Auf diese Weise kann die die Notskala erzeugende Vorrichtung vollkommen ortsfest ausgebildet sein und gleichzeitig feststehende wie auch bewegliche Skalen aufweisen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die Figuren 3 bis 7, in denen Ausführungsbeispiele für eine bewegliche Skala dargestellt sind. Die 5¹Ig. 3 zeigt die globale zu projezierende Form, die beispielsweise aus einem regelmäßig graduierten Maßstab mit einer konstanten Sehrittweite P besteht. Der Maßstab enthält einen vertikalen Strich und horizontale Gr aduienmgen. Die Schrittweite P kann beispielsweise ^Omrd entsprechen. Im Notbetriebszustand ist nur eine der dem Element 6-J entsprechenden Formen erleuchtet, die der vertikalen Schrittweite P entspricht. Die Maßzahlen 8, 12, 16, 20 usw. stellen feststehende Skalen dar und gehören zu den entsprechenden Elementen.

Die die Skala erzeugende Vorrichtung kann aus einer Maske mit transparenten Bereichen bestehen, die die/Fig. 4 bei 30 dargestellte Form aufweisen. Das Element 30 kann auf fotografische Weise auf einem Negativfilm oder mechanisch in Form eines durchbrochenen Bleches hergestellt werden. Auf der Rückseite der Elemente 6-1 bis 6-n ist jeweils eine Glühbirne in den getrennten Räumen 31-1* 31-2 ... 31-n eingeschlossen. Die Beleuchtung der Maske 30 erfolgt mit Hilfe von Miniaturbirnen 32, die auf die Kammern 31-1 bis n, die einen mechanischen geschlossenen Träger darstellen, verteilt sind. Jede Kaneer kann mehrere Birnen (Fig. 5)oder nur eine einzige Birne (Fig.6) in Kombination mit Trennwänden 33 enthalten. Reflektoren 3^ begrenzen den Bereich 6-j der Kammer oder des Skaleneleiaentes, das zu beleuchten ist. Die gesamte Einheit ist in efcianGehäuse untergebracht. Es können auch andere Lösungen beispielweise mit Elektrolumineszenzdioden oder optischen Fasern für die Realisierung der Skala der Fig. 3 in Betracht gezogen werden.

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Fig. 7 zeigt hierfür ein Beispiel. Die optischen Pasern 37 bilden durch ihre Enden auf einer Seite die Form der Skala und sind mit ihren anderen Enden bei 38 für jedes Element 6-j zylindrisch gebündelt, und können so leicht gleichmäßig durch eine Lichtquelle beispielsweise eine Mikrobirne (nicht dargestellt) erhellt werden. Die Fasern sind von einem Kunststoffmaterial 39 umgeben, durch das sie gehalten werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nur die Fasern für ein einziges Blockelement 6-j da§itellt.

Der Pilot beobachtet eine projizierte Skala, die den Wert der Längsneigung des Flugzeuges (beispielsweise 120 mrd in Fig. 3), einen Vertikalstrich, und eine Folge von fünf sich im gegenseitigen Abstand befindliche Horizontalstriche enthält, von denen jeder 10 mrd entspricht. Der Pilot kann anhand der projizierten Daten den tatsächlichen Höhenneigungswinkel schätzen,

Die Vorauswahl der Höhenbereichszone erfolgt durch den Schalter 8 mit n-Arbeitsstellungen, durch die die n-verschiedenen Positionen der beweglichen Skala erzeugt werden können. Der Umschalter 8 kann durch den Piloten bedient werden und ist auf der Steuerungsschalttafel oder vor dem Gehäuse des Kollimators (Fig.2a) angeordnet. Die Stromversorgung 7 kann mit den mit der Kathodenstrahlröhre 1 zugeordneten Schaltkreisen wie in Fig. 2a gezeigt, verbunden sein, wobei der Umschalter 8 vor dem Kollimator oder an der Steuerungsschalttafel angebracht ist, so daß eine Steuerung, eine überwachung oder eine Fehlerbehebung falls erforderlich leicht durchgeführt werden kann.

Um eine gute Transmission und Reflexion an dem Spiegel 9 mit Koeffizienten der Größenordnung von 85% zu erzielen, werden die Lichtquellen so gewählt, daß sie in unterschiedlichen spektralen Bereichen Licht aussenden. Beispielsweise wird für den Fall, daß die Kathodenstrahlröhre im grünen Bereich des sichtbaren

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Spektrums, also etwa im Bereich um 0,52 μκι Licht aussendet, die Mikrolampen mit einem Wolframdraht gewählt, so daß diese im Roten, also etwa bei 0,65 /-im Licht aussenden.

Die die Not skala gemäß der Erfindung erzeugende Vorrichtung ist durch das Fehlen von mechanischen beweglichen Teilen charakterisiert. Die Steuerung der Verschiebung erfolgt vollkommen elektrisch. Die die Notskala erzeugende Einrichtung stellt eine in Bezug auf den übrigen Teil des Sichtgerätes, insbesondere in Bezug auf das optische System, feststehende Einheit dar und kann leicht in den kleinen zur Verfügung stehenden Räumen 10 und 11 infolge der Möglichkeit der kompakten Herstellung untergebracht werden.

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-AA-Leerseite

Claims

DIETRICH LEWINSKY 16. Mai 1978

HEINZ-JOACHIM HUBER ₁₀.₃₅₀-v/H

REINER PRIETSCH
MÖNCHEN 21
GOTTHARDSTR.81

Thomson - CSF, Bl. Haussmann 173, F-75OO8 Paris (Frankreich)

Patentansprüche:

Einspiegelungssichtgerät für Flugzeugpiloten, mit einer leuchtende Objekte, vor allem Leuchtskalen erzeugenden Kathodenstrahlröhre, mit einer die Objekte im Unendlichen abbildenden Kollimatorvorrichtung, mit einer halbdurchlässigen Scheibe, durch die der Pilot die Bilder der Objekte in überlagerung mit der Außenwelt beobachtet und mit einer eine Notskala erzeugenden Einrichtung, die mindestens eine seitlich an der Kathodenstrahlröhre angeordnete Skala, einen dichroitischen Spiegel für die Übertragung der aus der Kathodenstrahlröhre kommenden und der aus den Notskalen kommenden Lichtstrahlen in die optische Einheit und eine Steuerungsvorrichtung umfaßt, die ein in einer bestimmten Richtung bewegliches Bild erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die die Notskala erzeugende Einrichtung (6) vollkommen ortsfest ist, daß die bewegliche Skala aus η entsprechend der Bewegungsrichtung nebeneinander angeordneten Elementen (6-1 bis 6-n) besteht, daß die Steuerungsvorrichtung einen Umschalter. (8) mit η Schaltstellungen umfaßt, durch den die η Elemente gesondert gespeist werden, daß jedes Element (6-j) eine einheitliche Bildform erzeugt, die die zu projizierende Skala darstellt, und daß jede Schaltstellung des Umschalters (8) einer bestimmten Position des Bildes der beweglichen Skala^Ser Bewegungsrichtung entspricht.

Sichtgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die bewegliche Skala erzeugende Einrichtung eine undurchsichtige Wand (30) mit durchsichtigen Bereichen, die die gemeinsame zu projizierende Form,η-mal wiederholt, aufweisen, und mindestens η Lichtquellen umfaßt, die den η Formen - 2 -

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zugeordnet sind.

3. Sichtgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die bewegliche Skala erzeugende Einrichtung aus η Gruppen von Lichtquellen besteht, die in jeder Gruppe G so angeordnet sind, daß sie die genannte gemeinsame Form aufweisen.

h. Sichtgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen jeder Gruppe aus optischen Fasern bestehen, deren Enden auf einer Seite'der Form der Skala (37) angeordnet sind und deren Enden an der anderen Seite gebündelt und durch eine Quelle beleuchtet sind.

5. Sichtgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen aus Elektrolumineszenzdioden bestehen.

6. Sichtgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dichroitische Strahlenteiler aus drei Prismen (9a, 9b, 9c) mit dichroitischen Oberflächen besteht und daß die die bewegliche Notskala erzeugende Einrichtung (6a, SB) seitlich in zwei zur Symmetrieachse der Kathodenstrahlröhre (1) symmetrischen Ebene angeordnet ist und einen graduierten Vertikalmaßstab mit Hchenwinkelangaben für die Längsachse des Flugzeugs enthält.

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