ИНДИКАТОР КОЛЛИМАТОРНЫЙ ШИРОКОУГОЛЬНЫЙ
WIDE-ANGLE COLLIMATING INDICATOR

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретнее к авиационным оптико-электроннным приборам - к коллиматорным авиационным индикаторам - КАИ (или иначе индикаторы на лобовом стекле - ИЛС) и предназначено для использования в коллиматорных прицелах самолетов и вертолетов.
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 виде 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 (ЭЛТ), двухкомпонентный объектив, первый компонент которого расположен на одной оси с ЭЛТ, между компонентами объектива в воздушном промежутке, расположен оптический элемент, изламывающий оптическую ось, выше которого расположен второй компонент объектива, и двухкомпонентное полупрозрачное наклонное зеркало, расположенное над объективом.
Однако данное устройство обладает небольшим полем зрения, а также малым мгновенным полем зрения, т.е. летчик сидя в кресле самолета обозревает лишь незначительную часть экрана ЭЛТ и, следовательно, малую часть информации индикатора. Поэтому для того чтобы получить информацию с других участков экрана ЭЛТ летчику приходится активно менять положение головы (наклонять, поворачивать и т.д.), что требует дополнительных усилий при больших скоростях и маневрировании самолета. Летчик при этом несет дополнительную физическую и нервную нагрузку.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении мгновенного поля зрения широкоугольного коллиматорного индикатора (ИКШ).
1
2
1
2
3
2
4
5
3
5
6
4
7
8
5
8
Технический результат достигается тем, что в коллиматорном индикаторе, содержащем электронно-лучевую трубку, двухкомпонентный объектив, первый компонент которого расположен на одной оси с ЭЛТ, между компонентами в воздушном промежутке расположен оптический элемент, изламывающий оптическую ось, выше которого расположен второй компонент объектива и двухкомпонентное полупрозрачное наклонное зеркало, расположенное над объективом, при этом оптический элемент, изламывающий оптическую ось, выполнен в виде плоского отражательного зеркала, наклонного к оси ЭЛТ, первый компонент объектива выполнен из двух положительных линз, первая из которых склеена из отрицательного мениска со значениями радиусов первой и второй поверхностей R R и коэффициентом преломления n и положительного мениска со значениями радиусов первой и второй поверхностей R, R и коэффициентом преломления n, вторая - из положительной линзы со значениями радиусов первой и второй поверхностей R, R и коэффициентом преломления n и отрицательного мениска со значениями радиусов первой и второй поверхностей R, R и коэффициентом преломления n, второй компонент - положительная плосковыпуклая линза со значениями радиусов первой и второй поверхностей R=∞, R и коэффициентом преломления n, выпуклая поверхность R выполнена параболической, а в объективе соблюдаются следующие соотношения:
1
4
2
1,9>n и n>n,
3
5
n>1,6>n,
1
где n - коэффициент преломления первого отрицательного мениска;
4
n - коэффициент преломления второго отрицательного мениска;
2
n - коэффициент преломления положительного мениска;
3
n - коэффициент преломления третьей линзы;
5
n - коэффициент преломления пятой плосковыпуклой линзы.
8
1,1f>R>f,
где f - фокусное расстояние объектива;
8
R - значение радиуса второй поверхности второго компонента.
f>d>0,9f,
где d - воздушный промежуток объектива - расстояние между компонентами объектива.
2f>L>1,6f,
1
8
где L - длина объектива - расстояние от поверхности с радиусом R первого компонента до поверхности с радиусом R второго компонента.
На фиг.1 представлена оптическая схема индикатора. ИКШ содержит ЭЛТ 1, двухкомпонентный объектив, первый компонент 2 которого расположен на одной оси с ЭЛТ, между компонентами в воздушном промежутке расположено плоское отражательное зеркало 3, выше которого расположен второй компонент 4 объектива, и двухкомпонентное полупрозрачное зеркало 5, расположенное над объективом. Первый компонент 2 выполнен из двух положительных линз 6 и 7. Линза 6 склеена из отрицательного мениска 8 со значениями радиусов первой и второй поверхностей
1
2
1
2
3
2
4
5
3
5
6
4
7
8
5
8
1
2
1
6
2
R, R и коэффициентом преломления n, и положительного мениска 9 со значениями радиусов первой и второй поверхностей R, R и коэффициентом преломления n. Вторая положительная линза 7 склеена из положительной линзы 10 со значениями радиусов первой и второй поверхностей R, R и коэффициентом преломления n и отрицательного мениска 11 со значениями радиусов первой и второй поверхностей R, R и коэффициентом преломления n. Второй компонент 4 объектива представляет собой положительную плосковыпуклую линзу со значениями радиусов первой и второй поверхностей R=∞, R и коэффициентом преломления n. Выпуклая поверхность R выполнена параболической. Длина воздушного промежутка объектива d равна сумме d и d, где d расстояние от поверхности с радиусом R первого компонента до вертикальной оси, a d расстояние от поверхности с радиусом
7
1
2
1
1
2
8
R второго компонента до горизонтальной оси. Длина объектива L равна сумме L и L, где - L расстояние от поверхности с радиусом R первого компонента до вертикальной оси, L - расстояние от поверхности с радиусом R второго компонента до горизонтальной оси.
В объективе соблюдаются следующие соотношения: между коэффициентами преломления линз -
1
4
2
3
5
1,9>n и n>n, n>1,6>n,
8
между фокусным расстоянием объектива f и радиусом R -
8
1,1 f>R>f,
между фокусным расстоянием объектива f и длиной воздушного промежутка объектива d -
f>d>0,9f,
между фокусным расстоянием объектива f и длиной объектива L
2f>L>1,6f.
На фиг.2 представлено общее поле зрения и мгновенное поле зрения индикатора.
Устройство работает следующим образом. Служебная информация, сформированная на экране ЭЛТ 1 в виде светящейся картинки, лучи от которой проходят последовательно линзы 6 и 7, направляются зеркалом 3 на компонент 4 и далее на двухкомпонентное полупрозрачное зеркало 5. Зеркало 5 находится между лобовым стеклом самолета 12 и глазом пилота, в который оно направляет коллимированные лучи. Одновременно летчик наблюдает окружающееся пространство, на которое накладывается служебная информация с экрана ЭЛТ 1, перенесенная объективом в бесконечность. При этом обеспечивается увеличение мгновенного поля зрения еще более приближающегося по своему значению к величине общего поля зрения.
На основании данного изобретения разработан индикатор коллиматорный широкоформатный первый корабельный ИКШ-1К (см. фото) со следующими характеристиками объектива. представленными в таблице.
Фокусное расстояние
Длина воздушного промежутка
Длина объектива
Радиус выпуклой поверхности второго компонента
Коэффициенты преломления линз объектива
f
d
L
R<sub>8</sub>
n<sub>1</sub>
n<sub>2</sub>
n<sub>3</sub>
n<sub>4</sub>
n<sub>5</sub>
142 мм
132 мм
245,6 мм
146,29 мм
1,8183
1,6968
1,6968
1,8183
1,5183
ИКШ-1К использован в самолетах МИГ-29К, МИГ-35, СУ-35 и др., где практически был подтвержден технический результат предлагаемого изобретения.