ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПРОЕКЦИОННОГО БОРТОВОГО ИНДИКАТОРА

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению и может быть использована в авиационной промышленности, в частности для авиационных оптических прицелов, устройств индикации на лобовом стекле кабины пилота и т.п.
Устройства бортовой проекционной индикации представляют собой систему, обеспечивающую одновременное наблюдение пилотом реального окружения, объектов в пространстве и изображение с индикационного дисплея, видимое через проекционную оптическую систему со светоделительным отражателем, при этом визирная ось наблюдателя и оптическая ось системы проекции дисплея совмещены.
Таким образом, оптическая система проекционного бортового индикатора (ОСПБИ) состоит из светоделительного отражающего зеркала и оптической системы, в фокальной плоскости которой установлен дисплей.
Основными требованиями, предъявляемыми к ОСПБИ являются:
- большое угловое поле зрения: ±15° по горизонту и ±10° по вертикали;
- значительный вынос входного зрачка - глаза наблюдателя от отражающего светоделительного зеркала более 500 мм;
- минимизированный вес;
- возможность наблюдения дисплея при движении головы пилота в пределах не менее ±75 мм по горизонту и ±45 мм по вертикали;
- минимальные дисторсионные искажения изображений объектов и дисплея;
- минимальные световые потери в обоих каналах.
- Одним из важнейших требований является отсутствие солнечных засветок, ослепляющих пилота.
Известен целый ряд проекционных бортовых индикаторов [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8] на лобовом стекле кабины самолета.
В устройствах [1] и [2] использована система индикации с применением осевой оптической системы, светоделительное отражающее зеркало - сферическое, в фокальной плоскости которого установлен дисплей.
В устройстве [3] используется три светоделительные поверхности для канала индикации и две - для канала наблюдения объекта.
В устройствах [4], [5], [6] и [7] в качестве отражающего светоделительного зеркала использованы плоские поверхности.
0
Известно устройство [8], состоящее из вогнутого сферического зеркала со светоделительным или голографическим покрытием (комбинер), установленное под углом α к визирной оси, вторичное зеркало, представляющее собой клин со сферической отражающей и преломляющей поверхностями, линзовая проекционная оптическая система и дисплей, поверхность которого совмещена с эквивалентным фокусом проекционной оптической системы.
Недостатками всех этих устройств являются наличие солнечных засветок. Солнечное излучение проходит насквозь через светоделительное отражающее зеркало - комбинер на проекционную оптическую систему и фокусируется вблизи дисплея или непосредственно на его поверхности. Далее излучение отражается от поверхности дисплея и от поверхностей проекционной оптической системы, возвращается по направлению проекции индикатора и после отражения от комбинера попадает в глаз пилота, ослепляя его.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является оптическая система проекционного бортового индикатора ОСПБИ [9].
0
Оптическая система проекционного бортового индикатора состоит из сферического зеркала со светоделительной отражающей поверхностью (комбинера) радиуса R, установленного под углом α к визирной оси, вторичного зеркала, выполненного в виде клина со сферическими отражающей и преломляющей поверхностями, линзовой проекционной оптической системы, поляризационной плоскопараллельной пластинки, установленной перед линзовой проекционной оптической системой и дисплея, поверхность которого совмещена с эквивалентным фокусом оптической системы проекционного бортового индикатора.
Недостатком ОСПБИ, как и в аналогах, является солнечные засветки от оптических поверхностей дисплея и проекционной оптической системы. Наличие поляризационной плоскопараллельной пластинки, установленной перед линзовой проекционной оптической системой, улучшает контраст изображения информации от индикаторного дисплея, но не устраняет солнечную засветку от поверхностей дисплея и оптических поверхностей проекционной оптической системы и не улучшает контраст объектов наблюдаемого реального пространства.
Основной задачей, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение безопасности полета за счет исключения потери информации с дисплея, обусловленной солнечными засветками, вызывающими ослепление пилота, устранение солнечных бликов, попадающих в глаза пилота, и повышение контраста изображения объектов реального пространства.
0
Для решения поставленной задачи предлагается оптическая система проекционного бортового индикатора, которая, как и прототип, содержит сферическое зеркало со светоделительной отражающей поверхностью (комбинер) радиуса R, установленное под углом α к визирной оси, вторичное зеркало, выполненное в виде клина со сферическими отражающей и преломляющей поверхностями, линзовую проекционную оптическую систему, поляризационную плоскопараллельную пластинку, установленную перед линзовой проекционной оптической системой, и дисплей, поверхность которого совмещена с эквивалентным фокусом оптической системы проекционного бортового индикатора.
В отличие от прототипа, перед сферическим зеркалом со светоделительной отражающей поверхностью (комбинером) установлена дополнительная поляризационная пластина с плоскостью поляризации, скрещенной с плоскостью поляризации поляризационной плоскопараллельной пластинки, с возможностью ввода и вывода ее из оптического хода лучей.
Сущность предполагаемой полезной модели заключается в том, что дополнительная поляризационная пластина, установленная перед комбинером, преобразует естественный свет солнечного излучения, проходящий через нее насквозь, в плоско-поляризованный свет. Это нерабочее излучение (засветка) отражается от вторичного зеркала и попадает на поляризационную плоскопараллельную пластинку, установленную перед линзовой проекционной оптической системой. Поскольку плоскости поляризации поляризационных пластин скрещены, то излучение засветки полностью гасится, не фокусируется на дисплее и тем самым не попадает в глаза пилота.
Кроме того, излучение от объекта реального пространства, проходя один раз через дополнительную поляризационную пластину, повышает контраст изображения объектов реального пространства. Выполнение дополнительной поляризационной пластины с возможностью ввода и вывода ее из оптического хода лучей позволяет в темное время суток повысить светопропускание канала наблюдения объектов.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 - представлена схема оптической системы проекционного бортового индикатора
0
Предлагаемая оптическая система проекционного бортового индикатора состоит из сферического зеркала 1 со светоделительной отражающей поверхностью 2 радиуса R (комбинер), установленного под углом α к визирной оси, вторичного зеркала 3, выполненного в виде клина со сферическими отражающей и преломляющей поверхностями, поляризационной плоскопараллельной пластинки 4, линзовой проекционной оптической системы 5, и дисплея 6. Перед комбинером 1 установлена дополнительная поляризационная пластина 7 с плоскостью поляризации, скрещенной с плоскостью поляризации плоскопараллельной пластинки 4, с возможностью ввода и вывода (показана пунктиром) из оптического хода лучей.
Поляризационная плоскопараллельная пластинка 4 установлена перед линзовой проекционной оптической системой 5.
Кроме того, на чертеже показаны объект пространства 8, наблюдаемый глазами пилота 9 и солнечные лучи 10, вызывающие засветку.
Работа ОСПБИ осуществляется следующим образом.
Параллельный пучок света от объектов 8 пространства, окружающего пилота, проходит через дополнительную поляризационную пластину 7 и комбинер 1 со светоделительной отражающей поверхностью 2 в глаза пилота 9. Индикационный объект, сформированный дисплеем 6, линзовой проекционной системой 5, через поляризационную плоскопараллельную пластинку 4 проектируется вблизи вторичного зеркала 3, выполненного в виде клина со сферическими отражающей и преломляющей поверхностями, и далее отражающей поверхностью 2 сферического зеркала 1 (комбинера) параллельным пучком направляется в глаза пилота 9.
экв.
Дисплей 6 расположен в эквивалентном фокусе F' индикационного канала - системы проекции дисплея 6, 5, 4, 3, 2, обеспечивая параллельный ход лучей на глаз пилота 9.
Таким образом, пилот одновременно наблюдает изображения объекта 8 и дисплея 6.
Солнечные луча 10, вызывающие засветку, проходят поляризационную пластину 7, комбинер 1 со светоделительной отражающей поверхностью 2, вторичное зеркало 3, гасятся поляризационной плоскопараллельной пластинкой 4, плоскость поляризации которой скрещена с плоскостью поляризации дополнительной поляризационной пластины 7.
Солнечная засветка не попадает в глаза пилота. В отсутствие солнечных лучей дополнительная поляризационная пластина 7 может выводиться из хода лучей от объекта 8, что улучшает пропускание системы.
Таким образом, предложенная ОСПБИ устраняет солнечные засветки, исключает ослепление пилота и потерю информации с дисплея и повышает безопасность полетов.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. США, патент №4082432, МПК: G02B 27/01, 27/14, 1976 г.
2. Германия, патент №19806310, МПК: G02B 27/01, 1998 г.
3. EP, патент №0009332, МПК: G02B 27/00, G02B 5/32, 1989 г.
4. Великобритания, патент №2163869, МПК: G02B 27/00, 1984 г.
5. США, патент №4611877, МПК: G02B 27/14, 1986 г.
6. Великобритания, патент №2049984, МПК: G02B 27/10, 1979 г.
7. США, патент №4832449, МПК: G02B 27/14, 1987 г.
8. Российская Федерация, патент на полезную модель №63559, МПК: G02B 27/14, 2007 г.
9. Российская Федерация, патент на изобретение №2582210, МПК: G02B 27/14, 2015 г. - прототип