ИНДИКАТОР НА ЛОБОВОМ СТЕКЛЕ Российский патент 2008 года по МПК G02B27/01 

Предлагаемое устройство относится к устройствам отображения информации на лобовом стекле, устанавливаемом на летательном аппарате.

Известна система индикации на лобовом стекле СИЛС-2ЭМ (ВИДК.461531.002 РЭ), индикатор на лобовом стекле которой содержит полупрозрачный отражатель, одноканальный коллиматор для проецирования изображений, создаваемых в его фокальной плоскости, на полупрозрачный отражатель, находящийся в поле зрения оператора, дисплей с электроннолучевой трубкой (ЭЛТ), механическую визирную сетку и механизм переключения ЭЛТ/СЕТКА.

К недостаткам устройства относятся сложность механизма переключения ЭЛТ/СЕТКА и невозможность герметизации экрана ЭЛТ, механической визирной сетки и входной линзы коллиматора, что в процессе эксплуатации приводит к их загрязнению и, как следствие, уменьшению яркости изображения. Кроме того, в данном устройстве отсутствует возможность одновременного наблюдения изображения, формируемого на экране дисплея, и изображения визирной сетки, что не позволяет оценить точность привязки изображения, формируемого на экране дисплея, к системе координат самолета без установки на индикатор оптического визира (БЦ4.045.008 ТУ), то есть значительно снижается оперативность проверки.

Известна система отображения информации СОИ-24 (ВИДК.461531.003 РЭ), блок индикации которой содержит полупрозрачный отражатель, двухканальный коллиматор для проецирования изображений, создаваемых в фокальных плоскостях его каналов, на полупрозрачный отражатель, дисплей с ЭЛТ и механическую визирную сетку. Причем экран ЭЛТ неподвижно закреплен в фокальной плоскости одного оптического канала, а визирная сетка неподвижно закреплена в фокальной плоскости другого оптического канала коллиматора. Данное устройство принято за прототип.

Неподвижность экрана ЭЛТ и механической визирной сетки относительно фокальных плоскостей соответствующих оптических каналов коллиматора позволяет герметизировать входные оптические поверхности и, как следствие, избежать их загрязнения в процессе эксплуатации.

Кроме того, в прототипе принципиально возможно одновременное наблюдение изображения, формируемого на экране ЭЛТ, и изображения механической визирной сетки, что позволяет оценить точность привязки изображения, формируемого на экране ЭЛТ, к механической визирной сетке, а следовательно, к системе координат самолета. Однако чтобы исключить влияние параллакса между изображениями, проверка должна производиться одним глазом (монокулярно) из фиксированной относительно коллиматора точки наблюдения. Погрешность совмещения центра зрачка глаза наблюдателя с расчетной точкой наблюдения не должна превышать диаметра зрачка глаза (3-6 мм), что невыполнимо без применения дополнительных внешних устройств, например упомянутого выше визира оптического (БЦ4.045.008 ТУ). При этом длительность проверки увеличивается, как минимум, на время, необходимое для установки и снятия визира.

Общим недостатком аналога и прототипа является необходимость использования дополнительных внешних устройств для привязки формируемых в их полях зрения изображений к системе координат самолета. Следовательно, необходимо обеспечить наличие внешних дополнительных устройств как на самолетостроительных предприятиях для привязки индикатора к системе координат самолета, так и на местах эксплуатации самолетов для оценки точности формирования изображения на экране дисплея.

Целью заявляемого изобретения является исключение необходимости применения внешних дополнительных устройств для привязки изображений, формируемых в угловом поле зрения индикатора, к системе координат самолета и для оценки точности привязки изображения, формируемого на экране дисплея, к изображению механической визирной сетки и к системе координат самолета, а также уменьшение времени, необходимого для проведения указанных операций.

Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что оно содержит полупрозрачный отражатель, двухканальный коллиматор для проецирования на полупрозрачный отражатель изображений, создаваемых в фокальных плоскостях оптических каналов коллиматора, дисплей и механическую визирную сетку. Экран дисплея неподвижно закреплен в фокальной плоскости одного канала коллиматора, а механическая визирная сетка неподвижно закреплена в фокальной плоскости другого канала коллиматора.

В отличие от прототипа в него введена откидная диафрагма диаметром 3-6 мм с возможностью фиксации в рабочем и нерабочем положениях. В рабочем положении, при привязке формируемых в поле зрения индикатора изображений к системе координат самолета или оценке точности привязки изображения, формируемого на экране дисплея, к изображению механической визирной сетки и к системе координат самолета, центр диафрагмы располагается на оптической оси коллиматора таким образом, чтобы выполнялось условие:

где А - расстояние от выходной линзы коллиматора до полупрозрачного отражателя;

В - расстояние от полупрозрачного отражателя до диафрагмы;

D - диаметр выходной линзы объектива;

α - половина углового поля зрения коллиматора.

Выполнение этого условия обеспечивает возможность наблюдения всего углового поля зрения индикатора через диафрагму, а диаметр диафрагмы однозначно определяет погрешность фиксации точки наблюдения в пределах от 3 до 6 мм, что обеспечивает уменьшение параллакса до величины, не превышающей разрешающей способности глаза (1 утл. мин.), как между изображениями, формируемыми обоими каналами коллиматора, так и между указанными изображениями и закабинным пространством.

В нерабочем положении диафрагма из поля зрения индикатора убрана.

Исключение необходимости использования дополнительных внешних устройств для привязки изображений, формируемых в поле зрения индикатора, к системе координат самолета и оценки точности привязки изображения, формируемого на экране дисплея, к изображению механической визирной сетки и системе координат самолета обусловлено введением диафрагмы.

Уменьшение времени, необходимого для проведения указанных операций, обеспечивается тем, что диафрагма выполнена откидной.

На Фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства, на Фиг.2 - вид изображения сетки и тестового изображения, сформированного на экране дисплея.

Предлагаемое устройство содержит двухканальный коллиматор 1 со светоделительным элементом 2 и выходной линзой 3 диаметром D, полупрозрачный отражатель 4, дисплей 5 с экраном 6, механическую визирную сетку 7 и откидную диафрагму 8 диаметром 3-6 мм.

Экран 6 дисплея 5 неподвижно закреплен в фокальной плоскости одного канала коллиматора 1, а механическая визирная сетка 7 неподвижно закреплена в фокальной плоскости другого канала коллиматора 1.

Полупрозрачный отражатель 4 находится на расстоянии А от выходной линзы 3 коллиматора 1. Откидная диафрагма 8 в рабочем положении зафиксирована на оптической оси 9 коллиматора со стороны наблюдения на расстоянии В от полупрозрачного отражателя 4. Причем выполняется условие:

где α - половина углового поля зрения коллиматора.

В нерабочем положении откидная диафрагма 8 зафиксирована вне поля зрения индикатора.

Устройство работает следующим образом.

В фокальных плоскостях каналов коллиматора 1 поочередно или одновременно формируются светящиеся изображения на экране 6 дисплея 5 и механической визирной сетки 7. Оптическое сопряжение каналов производится с помощью светоделительного элемента 2 коллиматора 1. Коллиматор 1 проецирует изображение на полупрозрачный отражатель 4, через который его наблюдают на фоне закабинного пространства.

При проведении оценки точности формирования изображения на экране 6 дисплея 5 относительно неподвижной механической визирной сетки 7 диафрагма 8 фиксируется в рабочем положении. На экране 6 дисплея 5 высвечиваются, например, пять контрольных меток 10 в виде окружностей с радиусом, равным величине допустимой погрешности, изображения которых при наблюдении через диафрагму 8 должны быть совмещены с соответствующими метками 11 на изображении механической визирной сетки 7, как показано на Фиг.2.

При проведении оценки точности привязки изображения, формируемого на экране 6 дисплея 5, или изображения механической визирной сетки 7 к системе координат самолета, например, с помощью использования специального юстировочного щита, установленного перед кабиной самолета на расстоянии 8-20 м, производится контроль совмещения определенных меток, формируемых на экране 6 дисплея 5, и механической визирной сетки 7 с нанесенными на щите контрольными точками. При этом наблюдение осуществляется также через откидную диафрагму 8, зафиксированную в рабочем положении.

На базе коллиматора двухканальной коллиматорной головки КГ ЗР-4К (ФА3.812.110ТУ) был изготовлен и испытан макет предлагаемого устройства. Откидная диафрагма с возможностью фиксации ее в рабочем и нерабочем положениях представляет собой пластину с круглым отверстием диаметром 6 мм. Ось вращения диафрагмы размещена на кронштейне для крепления полупрозрачного отражателя к коллиматору.

В рабочем положении центр отверстия фиксируется на оптической оси коллиматора со стороны наблюдения на расстоянии В=100 мм от полупрозрачного отражателя.

Расстояние от выходной линзы коллиматора до полупрозрачного отражателя составляет А=57 мм, диаметр выходной линзы коллиматора D=128 мм, половина углового поля зрения α=12°. При этом выполняется условие:

поскольку А+В=157 мм, a D/2 tgα=301 мм.

При установке диафрагмы в рабочее положение через нее наблюдают изображения с экрана дисплея или(и) сетки, чем обеспечивается снижение параллакса этих изображений относительно друг друга и относительно удаленных внешних объектов, например щита с контрольными метками, располагаемого на расстоянии 8-20 м от индикатора, при проведении привязки изображений к системе координат самолета до величины не более 1 утл. мин, что не хуже, чем при использовании для этих целей оптического визира (БЦ4.045.008ТУ).

Изобретение относится к устройствам отображения информации на лобовом стекле и может быть использовано на летательных аппаратах. Заявленное устройство содержит полупрозрачный отражатель, двухканальный коллиматор, дисплей и механическую визирную сетку, неподвижно закрепленные в фокальных плоскостях каналов коллиматора, откидную диафрагму, имеющую фиксацию в рабочем и нерабочем положении, центр которой расположен на оптической оси коллиматора. Технический результат заключается в исключении необходимости применения внешних дополнительных устройств для привязки изображений, формируемых в угловом поле зрения индикатора, к системе координат самолета и для оценки точности привязки изображения на экране дисплея к системе координат самолета, а также для уменьшения времени оценки указанной точности. 2 ил.

Индикатор на лобовом стекле, содержащий полупрозрачный отражатель, двухканальный коллиматор для проецирования на полупрозрачный отражатель изображений, создаваемых в фокальных плоскостях оптических каналов коллиматора, дисплей и механическую визирную сетку, причем экран дисплея неподвижно закреплен в фокальной плоскости одного канала, а механическая визирная сетка неподвижно закреплена в фокальной плоскости другого канала коллиматора, отличающийся тем, что, с целью исключения необходимости применения внешних дополнительных устройств для привязки формируемых в поле зрения коллиматора изображений к системе координат самолета и для оценки точности привязки изображения, формируемого на экране дисплея, к изображению механической визирной сетки и системе координат самолета, а также для уменьшения времени, необходимого для оценки точности привязки изображения, формируемого на экране дисплея, к изображению механической визирной сетки и системе координат самолета, в него введена откидная диафрагма диаметром 3-6 мм с возможностью фиксации в рабочем и нерабочем положениях, которая в нерабочем положении зафиксирована вне поля зрения индикатора, а при привязке изображений, формируемых в поле зрения коллиматора, к системе координат самолета или при оценке точности привязки изображения, формируемого на экране дисплея, зафиксирована на оптической оси коллиматора со стороны наблюдателя таким образом, что выполняется условие

A+B≥D/(2·tgα),

где А - расстояние от выходной линзы коллиматора до полупрозрачного отражателя;

В - расстояние от полупрозрачного отражателя до диафрагмы;

D - диаметр выходной линзы объектива;

α - половина углового поля зрения коллиматора.