RU2518863C1 - Optical system for projection type on-board display - Google Patents

Optical system for projection type on-board display Download PDF

Info

Publication number
RU2518863C1
RU2518863C1 RU2012139600/28A RU2012139600A RU2518863C1 RU 2518863 C1 RU2518863 C1 RU 2518863C1 RU 2012139600/28 A RU2012139600/28 A RU 2012139600/28A RU 2012139600 A RU2012139600 A RU 2012139600A RU 2518863 C1 RU2518863 C1 RU 2518863C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
component
optical power
positive
spherical
Prior art date
Application number
RU2012139600/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Олегович Никифоров
Дмитрий Сергеевич Завгородний
Людмила Олеговна Краснова
Павел Павлович Парамонов
Михаил Наумович Сокольский
Анатолий Александрович Строганов
Александр Исаакович Эфрос
Original Assignee
Открытое акционерное общество "ЛОМО"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "ЛОМО" filed Critical Открытое акционерное общество "ЛОМО"
Priority to RU2012139600/28A priority Critical patent/RU2518863C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2518863C1 publication Critical patent/RU2518863C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Lenses (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: optical system has a concave spherical beam-splitting mirror with curvature radius R, a flat beam-splitting mirror mounted with inclination to the optical axis, a spherical diffusing screen, a projection lens, a liquid crystal display and a condenser. The projection lens consists of two components and an aperture diaphragm (AD). The first component is a single negative meniscus whose convex side faces a diffusion screen with curvature radius R/2. The second component is made of a negative glued lens and a double-lens positive element comprising a biconcave and a biconvex lens. The AD is placed between the first and second components in the front focus of the second component into which the positive glued lens is directed, said positive glued lens being placed between the AD and the negative glued lens, and a positive meniscus lens, whose concave side faces the spherical diffusion screen. Optical power values of the lenses satisfy conditions given in the claim.
EFFECT: high flight safety by preventing loss of information from the display when the head of the pilot moves both along and perpendicular to the optical axis.
1 dwg, 1 app

Description

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в авиационной промышленности, в частности для авиационных оптических прицелов, устройств индикации перед лобовым стеклом кабины пилотов и т.п.The present invention relates to optical instrumentation and can be used in the aviation industry, in particular for aviation optical sights, display devices in front of the windshield of the cockpit, etc.

Устройства бортовой индикации представляют собой оптическую систему, обеспечивающую наложение на реальную картину внешнего пространства различной символьной информации, воспринимаемой пилотом за счет положительного яркостного контраста. Эффект наложения обеспечивается путем применения в индикаторе оптических светоделителей, частично пропускающих лучи света от внешнего пространства и отражающих лучи света, идущие от сколлимированного мнимого изображения информационной картины. Источником изображения информационной картины являются высокояркостные экраны, дисплеи которых совмещены с передней фокальной поверхностью оптической системы проекционного бортового индикатора (ОСПБИ).On-board display devices are an optical system that provides overlay on the real picture of the external space of various symbolic information perceived by the pilot due to the positive brightness contrast. The overlay effect is ensured by the use of optical beam splitters in the indicator, partially transmitting light rays from external space and reflecting light rays coming from a collimated imaginary image of the information picture. The image source for the information picture is high-brightness screens, the displays of which are aligned with the front focal surface of the optical system of the projection-based on-board indicator (OSBI).

Основными требованиями, предъявляемыми к ОСПБИ, являются:The main requirements for OSPB are:

- Большое выходное поле зрения не менее чем 30° по горизонтали и 20° по вертикали, определяющее информативные возможности индикатора;- A large output field of view of at least 30 ° horizontally and 20 ° vertically, which determines the informative capabilities of the indicator;

- Значительный вынос входного зрачка - плоскости расположения глаза пилота от отражающего светоделителя (комбинера) на расстоянии более 300 мм;- Significant removal of the entrance pupil - the plane of the pilot’s eye from the reflecting beam splitter (combiner) at a distance of more than 300 mm;

- Значительные размеры входного зрачка не менее 160 мм по горизонту и 100 мм по вертикали, обеспечивающие возможность наблюдения информации при движении головы пилота в пределах Δx=80 мм по горизонту и Δy=±50 мм по вертикали;- Significant dimensions of the entrance pupil of at least 160 mm horizontally and 100 mm vertically, providing the ability to observe information when the pilot's head moves within Δx = 80 mm horizontally and Δy = ± 50 mm vertically;

- Минимальные дисторсионные искажения изображения объектов;- Minimal distortion distortion of the image of objects;

- Необходимость применения в качестве дисплея для формирования изображения символьной или иной информации - жидкокристаллических панелей ЖСК дисплеев;- The need to use as a display for the formation of the image of symbolic or other information - liquid crystal panels ZhSK displays;

- Конструктивная возможность вывода комбинера из хода лучей для обеспечения наблюдения объектов только пространства объектов.- The constructive ability to withdraw the combiner from the path of rays to ensure the observation of objects only in the space of objects.

Известен ряд ОСПБИ [1-2], установленных перед лобовым стеклом кабины самолета.There are a number of OSPBI [1-2] installed in front of the windshield of the cockpit.

В известных оптических системах [1-2] в качестве отражающего светоделительного зеркала (комбинера) использованы плоские поверхности, а ОСПБИ представляет собой коллиматорные объективы, в фокальных плоскостях которых установлены светящиеся экраны.In known optical systems [1-2], flat surfaces are used as a reflecting beam splitting mirror (combiner), and OSPBI is collimator lenses with luminous screens installed in their focal planes.

Недостатки таких оптических систем заключаются в том, что они не обеспечивают требуемых больших угловых полей зрения из-за ограниченных размеров объектива. Действительно, угловое поле 2ω связано с диаметром (D) объектива соотношением:The disadvantages of such optical systems are that they do not provide the required large angular fields of view due to the limited size of the lens. Indeed, the angular field 2ω is related to the diameter (D) of the lens by the ratio:

D=2S tg(ω)xDвх.зр,D = 2S tg (ω) xD int.sp ,

где S - расстояние от глаз пилота до объектива, Dвх.зр - диаметр входного зрачка.where S is the distance from the pilot’s eyes to the lens, D int.sp is the diameter of the entrance pupil.

Поскольку значение S=300 мм, то уже при 2ω=30° должен быть диаметр объектива D≥160-270 мм.Since the value of S = 300 mm, then already at 2ω = 30 ° there should be a lens diameter D≥160-270 mm.

Оптическая система проекционного бортового индикатора [3] выполнена в виде вогнутого сферического светоделительного зеркала, плоского светоделительного зеркала, установленного наклонно к оптической оси, проекционного объектива и дисплея, содержащего электронно-лучевую трубку (ЭЛТ).The optical system of the projection on-board indicator [3] is made in the form of a concave spherical beam splitting mirror, a flat beam splitting mirror mounted obliquely to the optical axis, a projection lens and a display containing a cathode ray tube (CRT).

Недостатком такой ОСПБИ является невозможность использования ЖК дисплея для формирования информационного изображения.The disadvantage of this OSPBI is the inability to use an LCD display to form an information image.

Недостатком ОСПБИ [4], содержащей светоделительное вогнутое сферическое зеркало и плоское светоделительное зеркало, установленное наклонно к оптической оси, диффузно-рассеивающий экран, проекционный объектив и ЖСК дисплей, является малое угловое поле зрения.The disadvantage of OSPBI [4], containing a beam-splitting concave spherical mirror and a flat beam-splitting mirror mounted obliquely to the optical axis, a diffuse-scattering screen, a projection lens and a ZhSK display, is a small angular field of view.

Недостатком ОСПБИ [5], содержащей светоделительное вогнутое сферическое зеркало и плоское светоделительное зеркало, установленное наклонно к оптической оси, диффузно-рассеивающий экран, проекционный объектив и дисплей, является малые угловое поле зрения и размер входящего зрачка.The disadvantage of OSPBI [5], containing a beam-splitting concave spherical mirror and a flat beam-splitting mirror mounted obliquely to the optical axis, a diffuse-scattering screen, a projection lens and a display, is a small angular field of view and the size of the incoming pupil.

Недостатком ОСПБИ [6], содержащей светоделительное вогнутое сферическое зеркало и установленное наклонно к оптической оси плоское зеркала, проекционный объектив, ЖСК-дисплей, является малый размер входного зрачка.The disadvantage of OSPBI [6], which contains a beam-splitting concave spherical mirror and a flat mirror mounted obliquely to the optical axis, a projection lens, and an ZhSK display, is the small size of the entrance pupil.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является ОСПБИ [7].The closest technical solution to the proposed invention is OSPB [7].

Оптическая система проекционного бортового индикатора содержит вогнутое сферическое светоделительное зеркало с радиусом кривизны R, плоское светоделительное зеркало, установленное наклонно к оптической оси, сферический диффузно-рассеивающий экран, проекционный объектив, жидкокристаллический дисплей и конденсор.The optical system of the projection on-board indicator contains a concave spherical beam splitting mirror with a radius of curvature R, a flat beam splitting mirror mounted obliquely to the optical axis, a spherical diffuse-scattering screen, a projection lens, a liquid crystal display, and a condenser.

Проекционный объектив состоит из двух компонентов и апертурной диафрагмы (AD), первый из компонентов выполнен в виде одиночного мениска с отрицательной оптической силой φI, обращенного выпуклостью к сферическому диффузно-рассеивающему экрану с радиусом кривизны R/2, второй компонент выполнен из склеенной линзы с отрицательной оптической силой φII,1 и двухлинзового элемента с положительной оптической силой φII,2, содержащего двояковогнутую и двояковыпуклую линзы, склеенные между собой.The projection lens consists of two components and an aperture diaphragm (AD), the first component is made in the form of a single meniscus with negative optical power φ I , convex to a spherical diffuse-scattering screen with a radius of curvature R / 2, the second component is made of a glued lens with negative optical power φ II, 1 and a two-lens element with positive optical power φ II, 2 , containing biconcave and biconvex lenses glued together.

Недостатками ОСПБИ являются возможность ее применения только для малых расстояний от глаз пилота до светоделительного зеркала, т.е. для значений S<50 мм; отсутствие возможности движения головы пилота в процессе наблюдения символьной информации из-за строго фиксированного положения ОСПБИ относительно головы пилота.The disadvantages of OSPBI are the possibility of its use only for small distances from the pilot’s eyes to the beam splitting mirror, i.e. for values of S <50 mm; the inability to move the pilot’s head during the observation of symbolic information due to the strictly fixed position of the OSPB relative to the pilot’s head.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение безопасности полета за счет исключения потери информации с дисплея при движении головы пилота как вдоль оптической оси, так и перпендикулярно ей за счет обеспечения больших размеров входного зрачка ОСПБИ и расстояний от него до комбинера.The main objective of the invention is to ensure flight safety by eliminating the loss of information from the display when the pilot’s head moves along the optical axis and perpendicular to it due to the large size of the OSBI entrance pupil and the distance from it to the combiner.

Для решения поставленной задачи предлагается оптическая система проекционного бортового индикатора, которая, как и прототип, содержит вогнутое сферическое светоделительное зеркало с радиусом кривизны R, плоское светоделительное зеркало, установленное наклонно к оптической оси, сферический диффузно-рассеивающий экран, проекционный объектив, состоящий из двух компонентов и апертурной диафрагмы (AD), первый из компонентов выполнен в виде одиночного мениска с отрицательной оптической силой φI, обращенного выпуклостью к сферическому диффузно-рассеивающему экрану с радиусом кривизны R/2, второй компонент выполнен из склеенной линзы с отрицательной оптической силой φII,1 и двухлинзового элемента с положительной оптической силой φII,2, содержащего двояковогнутую и двояковыпуклую линзы, а также жидкокристаллический дисплей и конденсор.To solve this problem, an optical system for a projection on-board indicator is proposed, which, like the prototype, contains a concave spherical beam splitter with a radius of curvature R, a flat beam splitter mounted obliquely to the optical axis, a spherical diffuse-scattering screen, and a projection lens consisting of two components and aperture diaphragm (AD), the first of the components is made in the form of a single meniscus with negative optical power φ I , convex to a spherical diff narrowly scattering screen with a radius of curvature R / 2, the second component is made of a glued lens with negative optical power φ II, 1 and a two-lens element with positive optical power φ II, 2 , containing a biconcave and biconvex lens, as well as a liquid crystal display and a condenser.

В отличие от прототипа в предлагаемой оптической системе проекционного бортового индикатора апертурная диафрагма (AD) установлена между первым и вторым компонентами в переднем фокусе второго компонента, во второй компонент введены склеенная линза с положительной оптической силой φII,3, установленная между апертурной диафрагмой (AD) и склеенной линзой с отрицательной оптической силой φII,1, и менисковая линза с положительной оптической силой φII,4, обращенная вогнутостью к сферическому диффузно-рассеивающему экрану, установленная за склеенной линзой с отрицательной оптической силой φII,1, причем двояковогнутая и двояковыпуклая линзы двухлинзового элемента с положительной оптической силой φII,2 установлены с воздушным промежутком, при этом оптические силы линз удовлетворяют условию:Unlike the prototype, in the proposed optical system of the projection on-board indicator, an aperture diaphragm (AD) is installed between the first and second components in the front focus of the second component, a glued lens with a positive optical power φ II, 3 installed between the aperture diaphragm (AD) is introduced into the second component and cemented lenses with negative refractive power φ II, 1 and a meniscus lens with a positive refractive power φ II, 4 facing concavity to the spherical diffuse-diffusing screen installed behind COMBINE constant lens with negative refractive power φ II, 1, with a biconcave and biconvex lens element with a positive two-lens optical power φ II, 2 are arranged with an air gap, the optical power of the lenses satisfy a condition:

0,2<|φIэкв|<0,30.2 <| φ I / φ equiv | <0.3

0,4<|φII,1экв|<0,50.4 <| φ II, 1 / φ equiv | <0.5

0,1<φII,2экв<0,250.1 <φ II, 2 / φ equiv <0.25

0,9<φII,3экв<1,10.9 <φ II, 3 / φ equiv <1.1

0,45<φII,4экв<0,60.45 <φ II, 4 / φ equiv <0.6

где φэкв - эквивалентная оптическая сила объектива в целом.where φ eq is the equivalent optical power of the lens as a whole.

Сущность предлагаемой оптической системы проекционного бортового индикатора заключается в следующем.The essence of the proposed optical system for the projection on-board indicator is as follows.

Установка апертурной диафрагмы (AD) между первым и вторым компонентами в переднем фокусе второго компонента обеспечивает телецентрический ход главных лучей в пространстве жидкокристаллического дисплея.Installing an aperture diaphragm (AD) between the first and second components in the front focus of the second component provides a telecentric path of the main rays in the space of the liquid crystal display.

Поляризованное излучение от источника после конденсора с параллельным ходом лучей освещает жидкокристаллический дисплей и после отражения от его поверхности заполняет апертурную диафрагму (AD) проекционного объектива, создавая наибольшую и равномерную яркость жидкокристаллического дисплея.Polarized radiation from the source after the parallel-beam condenser illuminates the liquid crystal display and, after reflection from its surface, fills the aperture diaphragm (AD) of the projection lens, creating the greatest and most uniform brightness of the liquid crystal display.

Введение во второй компонент между апертурной диафрагмой (AD) и склеенной линзой с отрицательной оптической силой φII,1 склеенной линзы с положительной оптической силой φII,3, а за склеенной линзой с отрицательной оптической силой φII,1 менисковой линзы с положительной оптической силой φII,4, обращенной вогнутостью к сферическому диффузно-рассеивающему экрану позволило увеличить апертуру объектива в пространстве жидкокристаллического дисплея и тем самым увеличить освещенность изображения на сферическом диффузно-рассеивающем экране, внесло положительные аберрации, кому, астигматизм, хроматизм увеличения и отрицательный хроматизм положения, что позволило скомпенсировать аберрации, вносимые остальными линзами проекционного объектива.The introduction into the second component between the aperture diaphragm (AD) and the negative lens optical lens φ II, 1 of the positive optical lens bonded lens II, 3 , and behind the negative optical lens φ II, 1 of the meniscus lens with positive optical power φ II, 4 , facing concavity to a spherical diffuse scattering screen, allowed to increase the aperture of the lens in the space of the liquid crystal display and thereby increase the illumination of the image on the spherical diffuse scattering screen, outside a layer of positive aberrations, coma, astigmatism, increase chromatism and negative position chromatism, which made it possible to compensate for the aberrations introduced by the other lenses of the projection lens.

Установка двояковогнутой и двояковыпуклой линз двухлинзового элемента с положительной оптической силой φII,2 с воздушным промежутком позволило, устранить хроматизм положения и увеличения, а также астигматизм.The installation of a biconcave and biconvex lens of a two-lens element with a positive optical power φ II, 2 with an air gap made it possible to eliminate the chromaticity of position and magnification, as well as astigmatism.

Выполнение линз с оптическими силами, удовлетворяющими условию:The implementation of lenses with optical powers that satisfy the condition:

0,2<|φIэкв|<0,30.2 <| φ I / φ equiv | <0.3

0,4<|φII,1экв|<0,50.4 <| φ II, 1 / φ equiv | <0.5

0,1<φII,2экв<0,250.1 <φ II, 2 / φ equiv <0.25

0,9<φII,3экв<1,10.9 <φ II, 3 / φ equiv <1.1

0,45<φII,4экв<0,60.45 <φ II, 4 / φ equiv <0.6

где φэкв - эквивалентная оптическая сила объектива в целом, позволило получить заданные значения кривизны поверхности сферического диффузно-рассеивающего экрана, равного фокусному расстоянию (f) вогнутого сферического светоделительного зеркала, f=R/2, где R - радиус кривизны вогнутого сферического светоделительного зеркала, и компенсировать дисторсию проекционного объектива на сферическом диффузно-рассеивающем экране.where φ eq is the equivalent optical power of the lens as a whole, it was possible to obtain the specified surface curvature of the spherical diffuse-scattering screen equal to the focal length (f) of the concave spherical beam splitter mirror, f = R / 2, where R is the radius of curvature of the concave spherical beam splitter and compensate for the distortion of the projection lens on a spherical diffuse-scattering screen.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема оптической системы проекционного бортового индикатора, и Приложением, в котором приведены конструктивные параметры и оптические характеристики конкретного образца.The essence of the invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the optical system of the projection on-board indicator, and the Appendix, which shows the design parameters and optical characteristics of a particular sample.

Предлагаемая оптическая система проекционного бортового индикатора состоит из вогнутого сферического светоделительного зеркала 1 со светоделительной отражающей поверхностью 2 радиусом R, плоского светоделительного зеркала 3 со светоделительной отражающей поверхностью 4, сферического диффузно-рассеивающего экрана 5 с радиусом R/2, проекционного объектива, состоящего из первого компонента, выполненного в виде одиночного мениска 6 с отрицательной оптической силой φI, обращенного выпуклостью к сферическому диффузно-рассеивающему экрану 5, апертурной диафрагмы (AD) 7 и второго компонента, содержащего склеенную линзу 8 с отрицательной оптической силой φII,1, двухлинзовый элемент 9 с положительной оптической силой φII,2, выполненного в виде двояковогнутой и двояковыпуклой линз, установленных с воздушным промежутком, склеенную линзу 10 с положительной оптической силой φII,3, менисковую линзу 11 с положительной оптической силой φII,4, обращенную вогнутостью к сферическому диффузно-рассеивающему экрану 5.The proposed optical system for the projection on-board indicator consists of a concave spherical beam splitting mirror 1 with a beam splitting reflecting surface 2 of radius R, a flat beam splitting mirror 3 with a beam splitting reflecting surface 4, a spherical diffuse-scattering screen 5 with a radius R / 2, and a projection lens consisting of the first component made in the form of a single meniscus 6 with negative optical power φ I , convex to a spherical diffuse-scattering screen 5, an aperture diaphragm (AD) 7 and a second component comprising a glued lens 8 with negative optical power φ II, 1 , a two-lens element 9 with positive optical power φ II, 2 , made in the form of a biconcave and biconvex lenses mounted with an air gap, a glued lens 10 with a positive optical power φ II, 3 , a meniscus lens 11 with a positive optical power φ II, 4 , facing concavity to a spherical diffuse-scattering screen 5.

Жидкокристаллический дисплей 12 освещается источником 13 с помощью конденсора 14 и поляризационной призмы 15.The liquid crystal display 12 is illuminated by a source 13 using a capacitor 14 and a polarizing prism 15.

Зрачок глаза 16 может перемещаться по горизонту на ±Δx и по вертикали (в плоскости чертежа) на ±Δy в плоскости входного зрачка 17, наблюдая объект 18 и одновременно изображение символьной информации с жидкокристаллического дисплея 12 на сферическом диффузно-рассеивающем экране 5.The pupil of the eye 16 can move horizontally by ± Δx and vertically (in the plane of the drawing) by ± Δy in the plane of the entrance pupil 17, observing the object 18 and simultaneously displaying symbol information from the liquid crystal display 12 on a spherical diffuse-scattering screen 5.

Работа оптической системы проекционного бортового индикатора осуществляется следующим образом.The optical system of the projection on-board indicator is as follows.

В обратном ходе лучей параллельные пучки света от каждого глаза пилота диаметром, равным диаметру входного зрачка глаза (2-4 мм), после отражения от вогнутого сферического зеркала 1 и плоского светоделительного зеркала 3 фокусируется на сферической поверхности диффузно-рассеивающего экрана 5, расположенного в фокусе вогнутого сферического зеркала 1.In the reverse course of the rays, parallel beams of light from each pilot’s eye with a diameter equal to the diameter of the entrance pupil of the eye (2-4 mm), after reflection from a concave spherical mirror 1 and a flat beam-splitting mirror 3, focuses on the spherical surface of the diffuse-scattering screen 5 located in focus concave spherical mirror 1.

Проекционный объектив 6-11 сопрягает поверхность жидкокристаллического дисплея 12 с поверхностью диффузно-рассеивающего экрана 5. Таким образом, оптическая система проекционного бортового индикатора представляет собой монокулярную широкоугольную лупу, в фокусе которой установлен диффузно-рассеивающий экран 5, на который проектируется информация с жидкокристаллического дисплея 12. Пилот одновременно наблюдает поверхность диффузно-рассеивающего экрана 5 на фоне внешнего объекта 18.The projection lens 6-11 mates the surface of the liquid crystal display 12 with the surface of the diffuse-scattering screen 5. Thus, the optical system of the projection on-board indicator is a monocular wide-angle magnifier, in the focus of which a diffuse-scattering screen 5 is mounted on which information from the liquid crystal display 12 is projected The pilot simultaneously observes the surface of the diffusely scattering screen 5 against the background of the external object 18.

Для освещения жидкокристаллического дисплея 12 используется осветительная система, состоящая из источника излучения (светодиода) 13, расположенного в фокусе конденсора 14. Параллельный пучок излучения после конденсора 14 отражается от поляризационной поверхности призмы 15, которая отражает P-поляризацию и пропускает S-поляризацию. Отраженное от жидкокристаллического дисплея 12 P-излучение поворачивается на 90° и фокусируется в плоскости апертурной диафрагмы (AD) 7, заполняя ее диаметр. Проекционный объектив 6-11 работает с увеличением 5,7x для прилагаемого примера в направлении к диффузно-рассеивающему экран 5.To illuminate the liquid crystal display 12, a lighting system is used consisting of a radiation source (LED) 13 located at the focus of the condenser 14. A parallel radiation beam after the capacitor 14 is reflected from the polarizing surface of the prism 15, which reflects the P-polarization and transmits S-polarization. The P radiation reflected from the liquid crystal display 12 is rotated 90 ° and focused in the plane of the aperture diaphragm (AD) 7, filling its diameter. The projection lens 6-11 operates with a magnification of 5.7 x for the attached example in the direction of the diffuse-scattering screen 5.

Наибольшие апертуры, при которых обеспечивается поляризация призмой 15, не превышают 0,13-0,15. При увеличении 5,7х апертура в пространстве изображения на диффузно-рассеивающем экране 5 составляет 0,02-,025. Для обеспечения возможности наблюдения информации при смещении головы пилота на Δx=±80 мм, Δy=±50 мм требуется, чтобы апертура (α) рассеяния диффузно-рассеивающего экрана 5 составляла не менее

Figure 00000001
, например, при R=360 мм α≥24°, или апертура sinα≥0,4.The largest apertures at which polarization with prism 15 is provided do not exceed 0.13-0.15. With an increase of 5.7 x the aperture in the image space on the diffuse-scattering screen 5 is 0.02-, 025. In order to be able to observe the information when the pilot’s head is shifted by Δx = ± 80 mm, Δy = ± 50 mm, it is required that the diffusion-scattering screen 5 has an aperture (α) of at least
Figure 00000001
for example, at R = 360 mm α≥24 °, or the aperture sinα≥0.4.

Для обеспечения апертуры sinα≥0,4-0,5 применяется диффузно-рассеивающий экран 5, который преобразует падающую на него апертуру 0,025 после прохождения излучения через него до 0,4-0,5.To ensure the aperture sinα≥0.4-0-0, a diffuse-scattering screen 5 is used, which converts the 0.025 aperture incident on it after radiation passes through it to 0.4-0.5.

В качестве примера приведена оптическая система проекционного бортового индикатора со следующими параметрами, приведенными в Приложении.As an example, the optical system of the projection on-board indicator is shown with the following parameters given in the Appendix.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Российская Федерация, патент на изобретение №2358304, МПК: G02B 27/08, G02B 27/01, опубл. 10.06.2009 г.1. Russian Federation, patent for invention No. 2358304, IPC: G02B 27/08, G02B 27/01, publ. 06/10/2009

2. Российская Федерация, патент на изобретение №2358303, МПК: G02B 27/08, G02B 27/01, опубл. 10.06.2009 г.2. Russian Federation, patent for invention No. 2358303, IPC: G02B 27/08, G02B 27/01, publ. 06/10/2009

3. США, патент на изобретение №5907416, МПК: G02B 27/01, G09B 9/30, опубл. 25.05.1999 г.3. United States, patent for the invention No. 5907416, IPC: G02B 27/01, G09B 9/30, publ. 05/25/1999

4. Франция, патент на изобретение №2858068, МПК: G02B 27/01, опубл. 28.01.2005 г.4. France, patent for invention No. 2858068, IPC: G02B 27/01, publ. January 28, 2005

5. США, патент на изобретение №7391574, МПК: G02B 27/14, опубл. 20.09.2007 г.5. United States, patent for the invention No. 7391574, IPC: G02B 27/14, publ. September 20, 2007

6. США, патент на изобретение №8089568, МПК: G02B 27/01, G02F 1/1335, опубл. 03.01.2012 г.6. United States, patent for the invention No. 8089568, IPC: G02B 27/01, G02F 1/1335, publ. 01/03/2012

7. США, патент на изобретение №5483307, МПК: G02B 26/08, G02B 27/01, G02B 27/02, G02B 27/00, опубл. 09.01.1996 г. - прототип.7. United States, patent for the invention No. 5483307, IPC: G02B 26/08, G02B 27/01, G02B 27/02, G02B 27/00, publ. 01/09/1996, the prototype.

Claims (1)

Оптическая система проекционного бортового индикатора, содержащая вогнутое сферическое светоделительное зеркало с радиусом кривизны R, плоское светоделительное зеркало, установленное наклонно к оптической оси, сферический диффузно-рассеивающий экран, проекционный объектив, состоящий из двух компонентов и апертурной диафрагмы (AD), первый из компонентов выполнен в виде одиночного мениска с отрицательной оптической силой φI, обращенного выпуклостью к сферическому диффузно-рассеивающему экрану с радиусом кривизны R/2, второй компонент выполнен из склеенной линзы с отрицательной оптической силой φII,1 и двухлинзового элемента с положительной оптической силой φII,2, содержащего двояковогнутую и двояковыпуклую линзы, а также жидкокристаллический дисплей и конденсор, отличающаяся тем, что апертурная диафрагма (AD) установлена между первым и вторым компонентами в переднем фокусе второго компонента, во второй компонент введены склеенная линза с положительной оптической силой φII,3, установленная между апертурной диафрагмой (AD) и склеенной линзой с отрицательной оптической силой φII,1, и менисковая линза с положительной оптической силой φII,4, обращенная вогнутостью к сферическому диффузно-рассеивающему экрану, установленная за склеенной линзой с отрицательной оптической силой φII,1, причем двояковогнутая и двояковыпуклая линзы двухлинзового элемента с положительной оптической силой φII,2 установлены с воздушным промежутком, при этом оптические силы линз удовлетворяют условию:
0,2<|φIэкв|<0,3
0,4<|φII,1экв|<0,5
0,1<φII,2экв<0,25
0,9<φII,3экв<1,1
0,45<φII,4экв<0,6
где φэкв - эквивалентная оптическая сила объектива в целом.
The optical system of the projection on-board indicator, containing a concave spherical beam splitter mirror with a radius of curvature R, a flat beam splitter mirror mounted obliquely to the optical axis, a spherical diffuse-scattering screen, a projection lens consisting of two components and an aperture diaphragm (AD), the first component is made in the form of a single meniscus with negative optical power φ I , convex to a spherical diffuse-scattering screen with a radius of curvature R / 2, the second component in made of a glued lens with negative optical power φ II, 1 and a two-lens element with positive optical power φ II, 2 , containing a biconcave and biconvex lens, as well as a liquid crystal display and a condenser, characterized in that the aperture diaphragm (AD) is installed between the first and the second component in the front focus of the second component, a glued lens with a positive optical power φ II, 3 , inserted between the aperture diaphragm (AD) and a glued lens with a negative optical system, is introduced into the second component loya φ II, 1 , and a meniscus lens with positive optical power φ II, 4 , facing concavity to a spherical diffuse-scattering screen, mounted behind a glued lens with negative optical power φ II, 1 , with a biconcave and biconvex lens of a two-lens element with positive optical forces φ II, 2 are installed with an air gap, while the optical forces of the lenses satisfy the condition:
0.2 <| φ I / φ equiv | <0.3
0.4 <| φ II, 1 / φ equiv | <0.5
0.1 <φ II, 2 / φ equiv <0.25
0.9 <φ II, 3 / φ equiv <1.1
0.45 <φ II, 4 / φ equiv <0.6
where φ eq is the equivalent optical power of the lens as a whole.
RU2012139600/28A 2012-09-14 2012-09-14 Optical system for projection type on-board display RU2518863C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012139600/28A RU2518863C1 (en) 2012-09-14 2012-09-14 Optical system for projection type on-board display

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012139600/28A RU2518863C1 (en) 2012-09-14 2012-09-14 Optical system for projection type on-board display

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2518863C1 true RU2518863C1 (en) 2014-06-10

Family

ID=51216517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012139600/28A RU2518863C1 (en) 2012-09-14 2012-09-14 Optical system for projection type on-board display

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2518863C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2586097C1 (en) * 2015-04-09 2016-06-10 Открытое акционерное общество "ЛОМО" Helmet-mounted wide-angle collimating optical display system
RU173765U1 (en) * 2016-12-28 2017-09-11 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации" Surveillance device with information module
RU2716845C1 (en) * 2019-06-06 2020-03-17 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Волоконно-Оптического и Лазерного Оборудования" Laser illuminator for collimating aviation indicator
RU2768097C1 (en) * 2018-11-09 2022-03-23 Сэн-Гобэн Гласс Франс Projection unit for head-up display (hud) with p-polarized radiation

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5483307A (en) * 1994-09-29 1996-01-09 Texas Instruments, Inc. Wide field of view head-mounted display
RU2358303C1 (en) * 2008-02-13 2009-06-10 Закрытое акционерное общество "Фазотрон-ЗОМЗ-АВИА" Wide-angle collimating indicator
US7675684B1 (en) * 2007-07-09 2010-03-09 NVIS Inc. Compact optical system
US8089568B1 (en) * 2009-10-02 2012-01-03 Rockwell Collins, Inc. Method of and system for providing a head up display (HUD)

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5483307A (en) * 1994-09-29 1996-01-09 Texas Instruments, Inc. Wide field of view head-mounted display
US7675684B1 (en) * 2007-07-09 2010-03-09 NVIS Inc. Compact optical system
RU2358303C1 (en) * 2008-02-13 2009-06-10 Закрытое акционерное общество "Фазотрон-ЗОМЗ-АВИА" Wide-angle collimating indicator
US8089568B1 (en) * 2009-10-02 2012-01-03 Rockwell Collins, Inc. Method of and system for providing a head up display (HUD)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2586097C1 (en) * 2015-04-09 2016-06-10 Открытое акционерное общество "ЛОМО" Helmet-mounted wide-angle collimating optical display system
RU173765U1 (en) * 2016-12-28 2017-09-11 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации" Surveillance device with information module
RU2768097C1 (en) * 2018-11-09 2022-03-23 Сэн-Гобэн Гласс Франс Projection unit for head-up display (hud) with p-polarized radiation
RU2716845C1 (en) * 2019-06-06 2020-03-17 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Волоконно-Оптического и Лазерного Оборудования" Laser illuminator for collimating aviation indicator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102307021B1 (en) Compact head-mounted display system
US11275234B2 (en) Projection objective and waveguide display device
KR101556839B1 (en) Eyepiece for near-to-eye display with multi-reflectors
EP3686649A1 (en) Prismatic ar display apparatus
EP3035100A1 (en) Ultra short-throw projection lens unit
US20020015116A1 (en) Optical system for head mounted display
CN104536139B (en) A kind of tapered planar wave guide optics of prism-coupled
CN107111142A (en) The wear-type imaging device of microlens array with bending
US20170336609A1 (en) Catadioptric eyepiece system, eyepiece system and optical system
US10101587B2 (en) Display apparatus
US20150160448A1 (en) Stereo microscope system
RU2518863C1 (en) Optical system for projection type on-board display
CN102253581A (en) Projection device as well as light-splitting unit and light-convergence unit thereof
WO2017189936A1 (en) Exit pupil expander for laser-scanner and waveguide based augmented-reality displays
CN113504654A (en) Near-to-eye display optical system
CN112255767A (en) Projection lens and projection equipment
CN108333779B (en) Near-to-eye display system
US20200264428A1 (en) Expanding a pupil using replication
CN209417423U (en) A kind of substrate-guided optical device
CN108333776B (en) Near-eye display optical module and near-eye display system
JP2000241751A (en) Video display device
RU127951U1 (en) OPTICAL SYSTEM OF THE PROJECTION ON-BOARD INDICATOR
KR20160104342A (en) Virtual image display apparatus
CN110146980A (en) A kind of substrate-guided optical device
RU2582210C1 (en) Optical system for onboard projector indicator