КОЛЛИМАТОРНЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНДИКАТОР
COLLIMATING AIRCRAFT INDICATOR

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретнее к авиационным оптико-электронным приборам - к коллиматорным авиационным индикаторам - КАИ (или иначе индикаторы на лобовом стекле - ИЛС) и предназначено для использования в коллиматорных прицелах самолетов и вертолетов.
Известен объектив для коллиматорного прицела, содержащий два компонента, разделенных воздушным промежутком, первый из которых выполнен их двух положительных и размещенной между ними отрицательной линз, а второй - из двухлинзовой афокальной склейки и линзы Смитта (см. патент Франции № 144909, кл. G02B 19/66).
Общими признаками данного устройства с предлагаемым изобретением являются следующие признаки: два оптических компонента, разделенные воздушным промежутком. Однако данный объектив имеет недостаточно большое поле зрения.
Известен объектив для коллиматорного прицела, содержащий четыре компонента, первый - одиночная положительная линза, второй - склеенный из положительной и отрицательной линз, третий - положительный и четвертый отрицательный, выполненный в виде одиночной линзы, и отражательный элемент, например призму, размещенную между вторым и третьим компонентами (см. патент Франции № 1862682, кл. G02B 19/67).
Общими признаками данного устройства с предлагаемым изобретением являются следующие признаки: два оптических компонента, разделенные воздушным промежутком и расположенный между ними отражательный элемент. Однако данный объектив имеет недостаточно большое поле зрения (2W=25°) и относительное отверстие (ε=1:1).
Наиболее близким к предлагаемому устройству является известный индикатор для пилотажного коллиматора, содержащий электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), излучающий экран которой расположен в фокальной плоскости объектива, содержащего два компонента, между которыми расположен оптический, изламывающий ось элемент в вице призмы с двумя отражениями, первое из которых использует эффект полного внутреннего отражения и двухкомпонентный полупрозрачный отражатель, представляющий собой двухкомпонентное полупрозрачное наклонное зеркало, расположенное над объективом между лобовым стеклом самолета и пилотом (см. «Оптический проектор для пилотажного коллиматора», Франция, заявка № 2569867, МПК G02B 27/18).
Общими признаками данного устройства с предлагаемым изобретением являются следующие признаки: электронно-лучевая трубка, двухкомпонентный объектив, между компонентами которого, в воздушном промежутке расположен оптический элемент, изламывающий оптическую ось и двухкомпонентное полупрозрачное наклонное зеркало, расположенное над объективом.
Однако данное устройство имеет недостаточно большое поле зрения, обусловленное тем, что в призме использован эффект полного внутреннего отражения.
Задачей настоящего изобретения является создание компактного коллиматорного авиационного индикатора, обладающего большим полем зрения.
1
1
2
2
3
3
4
5
6
4
7
8
Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в коллиматорном авиационном индикаторе, содержащем электронно-лучевую трубку, двухкомпонентный объектив, между компонентами которого, в воздушном промежутке расположен оптический элемент, изламывающий оптическую ось и двухкомпонентное полупрозрачное наклонное зеркало, расположенное над объективом, при этом оптический элемент, изламывающий оптическую ось, выполнен в виде плоского отражательного зеркала, первый компонент объектива выполнен из трех линз - первого отрицательного мениска с коэффициентом преломления n значениями радиусов первой и второй поверхностей R и R и второго и третьего положительных менисков с коэффициентами преломления n и n и значениями радиусов первой и второй поверхностей R, R и R, R соответственно, обращенных вогнутостью к экрану ЭЛТ, второй компонент представляет собой положительный мениск с коэффициентом преломления n, и значениями радиусов первой и второй поверхностей R и R и обращенный вогнутостью к отражательному зеркалу, при этом длина объектива L - расстояние находится с фокусным расстоянием f объектива в следующем соотношении
2f>L>1,7f,
где f - фокусное расстояние;
L - длина объектива,
а длина воздушного промежутка d - расстояние между первым и вторым компонентами объектива находится с фокусным расстоянием f в соотношении
d>1,1f,
где d - расстояние между первым и вторым компонентами объектива, показатели преломления стекол линз объектива находятся между собой в соотношении
2
3
1
4
1,75>n и n>n>n>1,5,
2
где n - коэффициенты преломления второй линзы объектива;
3
n - коэффициенты преломления третьей линзы объектива;
1
n - коэффициенты преломления первой линзы объектива;
4
n - коэффициенты преломления четвертой линзы объектива,
а значения по абсолютной величине радиусов первой, второй и третьей линз объектива удовлетворяют неравенству
1
3
5
R<R<R
1
где R - значение радиуса первой поверхности первой линзы;
3
R - значение радиуса первой поверхности второй линзы;
5
R - значение радиуса первой поверхности третьей линзы,
а выпуклая поверхность четвертой линзы объектива выполнена параболической в соотношении
8
R>1,1f,
8
где R - значение радиуса второй поверхности четвертой линзы.
На фиг.1 представлена оптическая схема коллиматорного авиационного индикатора.
1
1
3
5
2
3
1
3
5
4
7
8
8
1
2
1
2
Светоизлучающий экран ЭЛТ 1 находится в фокальной плоскости двухкомпонентного объектива, длина которого L - расстояние от первой до последней линзы объектива находится с фокусным расстоянием f объектива в следующем соотношении 2f>L>1,7f. Первый компонент объектива состоит из трех линз - отрицательного мениска 2, обращенного вогнутой поверхностью R к ЭЛТ 1 с показателем преломления n, и двух положительных менисков 3 и 4, обращенных вогнутыми поверхностями R и R к ЭЛТ 1 с показателями преломления n и n соответственно. Значения радиусов по абсолютной величине первых поверхностей первой, второй и третьей линз объектива удовлетворяют неравенству R<R<R. Между мениском 4 и вторым компонентом объектива в виде положительного мениска 5 с показателем преломления n расположено плоское наклонное отражательное зеркало 6. Положительный мениск 5 обращен вогнутостью R к наклонному зеркалу 6, а выпуклая поверхность мениска 5 с радиусом R выполнена параболической в следующем соотношении R>1,1f. Над мениском 5 расположено двухкомпонентное полупрозрачное зеркало 7, которое находится между лобовым стеклом 8 и глазами пилота 9. Длина объектива L равна сумме расстояний от первой поверхности мениска 2 до зеркала 6 - L и от зеркала 6 до второй поверхности мениска - L. Расстояние d равно сумме расстояний от второй поверхности мениска 4 до зеркала 6 - d и от зеркала 6 до первой поверхности мениска 5 - d.
На фиг.2 показано общее поле зрения индикатора 10 с 2W=30° и мгновенное поле зрения пилота 11.
Устройство работает следующим образом. На экране ЭЛТ 1 сформированы прицельные метки и служебная информация. Лучи от экрана ЭЛТ 1 проходят через первый компонент объектива, отражаются от зеркала 6 и через второй компонент и двухкомпонентное полупрозрачное зеркало 7 попадают в глаза 9 пилота. Одновременно лучи от внешнего пространства, пройдя через лобовое стекло 8 и зеркало 7, также попадают в глаза 9 пилота. Таким образом пилот обозревает внешнее пространство перед самолетом одновременно с информацией с экрана ЭЛТ 1, так как последний находится в фокальной плоскости объектива. Двухкомпонентное зеркало 7 позволяет увеличить мгновенное поле зрения пилота 11 в вертикальной плоскости. Глаза пилота находятся на расстоянии Т=543 мм от индикатора. Меняя положение головы, пилот может обозревать любую часть всего поля зрения 10.
На фото представлен коллиматорный авиационный индикатор, имеющий следующие характеристики f=104,2 мм, 2W=30°, который был разработан в соответствии с предлагаемым изобретением и впервые представлен на Международной выставке МАКС-2007.