ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ, ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19)
RU
(11)
2358303
(13)
C1
(51) МПК
G02B27/18 (2006.01) G02B27/01 (2006.01)
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: по данным на 30.08.2010 - действует
(21), (22) Заявка: 2008104851/28, 13.02.2008
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 13.02.2008
(46) Опубликовано: 10.06.2009
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске:
FR 2569867 A1, 07.03.1986. EP 0479439 A2, 08.04.1992. RU 2226292 C1, 27.03.2004. GB 2088079 A, 03.06.1982. RU 63559 U1, 27.05.2007.
Адрес для переписки: 141300, Московская обл., г. Сергиев Посад, пр-кт Красной Армии, 212В, ЗАО "Фазотрон-ЗОМЗ-Авиа"
(72) Автор(ы): Благов Павел Андреевич (RU), Джанджгава Гиви Ивлианович (RU), Кавинский Владимир Валентинович (RU), Лесман Лариса Ивановна (RU), Косяков Юрий Николаевич (RU), Гарбузов Алексей Анатольевич (RU), Назаревский Юрий Евгеньевич (RU)
(73) Патентообладатель(и): Закрытое акционерное общество "Фазотрон-ЗОМЗ-АВИА" (RU), Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" (RU)
(54) ИНДИКАТОР КОЛЛИМАТОРНЫЙ ШИРОКОУГОЛЬНЫЙ
(57) Реферат:
Индикатор содержит электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), двухкомпонентный объектив, между компонентами которого расположен оптический элемент, изламывающий оптическую ось, в виде плоского отражательного зеркала, наклонного к оси ЭЛТ, и двухкомпонентное полупрозрачное наклонное зеркало, расположенное над объективом. Первый компонент объектива выполнен из двух положительных линз, первая из которых склеена из отрицательного и положительного менисков, вторая - из положительной линзы и отрицательного мениска, второй компонент - положительная плосковыпуклая линза, выпуклая поверхность которой выполнена параболической. Выполняются соотношения: 1,9>n1, n4>n2, n3>1,6>n5, 1,1f>R8>f, f>d>0,9f, 2f>L>1,6f, где n1, n4, n2, n3, n5 - коэффициенты преломления соответственно первого и второго отрицательных менисков, положительного мениска, третьей линзы, пятой плосковыпуклой линзы; f - фокусное расстояние объектива, R8 - значение радиуса второй поверхности второго компонента; d - расстояние между компонентами объектива; L - длина объектива. Технический результат - увеличение мгновенного поля зрения. 2 ил., 1 фото, 1 табл.
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).
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 R1 R2 и коэффициентом преломления n1 и положительного мениска со значениями радиусов первой и второй поверхностей R2, R3 и коэффициентом преломления n2, вторая - из положительной линзы со значениями радиусов первой и второй поверхностей R4, R5 и коэффициентом преломления n3 и отрицательного мениска со значениями радиусов первой и второй поверхностей R5, R6 и коэффициентом преломления n4, второй компонент - положительная плосковыпуклая линза со значениями радиусов первой и второй поверхностей R7=, R8 и коэффициентом преломления n5, выпуклая поверхность R8 выполнена параболической, а в объективе соблюдаются следующие соотношения:
1,9>n1 и n4>n2,
n3>1,6>n5,
где n1 - коэффициент преломления первого отрицательного мениска;
n4 - коэффициент преломления второго отрицательного мениска;
R8 - значение радиуса второй поверхности второго компонента.
f>d>0,9f,
где d - воздушный промежуток объектива - расстояние между компонентами объектива.
2f>L>1,6f,
где L - длина объектива - расстояние от поверхности с радиусом R1 первого компонента до поверхности с радиусом R8 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
R1, R2 и коэффициентом преломления n1, и положительного мениска 9 со значениями радиусов первой и второй поверхностей R2, R3 и коэффициентом преломления n2. Вторая положительная линза 7 склеена из положительной линзы 10 со значениями радиусов первой и второй поверхностей R4, R5 и коэффициентом преломления n3 и отрицательного мениска 11 со значениями радиусов первой и второй поверхностей R5, R6 и коэффициентом преломления n4. Второй компонент 4 объектива представляет собой положительную плосковыпуклую линзу со значениями радиусов первой и второй поверхностей R7=, R8 и коэффициентом преломления n5. Выпуклая поверхность R8 выполнена параболической. Длина воздушного промежутка объектива d равна сумме d1 и d2, где d1 расстояние от поверхности с радиусом R6 первого компонента до вертикальной оси, a d2 расстояние от поверхности с радиусом
R7 второго компонента до горизонтальной оси. Длина объектива L равна сумме L1 и L2, где - L1 расстояние от поверхности с радиусом R1 первого компонента до вертикальной оси, L2 - расстояние от поверхности с радиусом R8 второго компонента до горизонтальной оси.
В объективе соблюдаются следующие соотношения: между коэффициентами преломления линз -
1,9>n1 и n4>n2, n3>1,6>n5,
между фокусным расстоянием объектива f и радиусом R8 -
1,1 f>R8>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
R8
n1
n2
n3
n4
n5
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.
Формула изобретения
Индикатор коллиматорный широкоугольный, содержащий электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), 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, отличающийся тем, что 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 R1, R2 и коэффициентом преломления n1 и положительного мениска со значениями радиусов первой и второй поверхностей R2, R3 и коэффициентом преломления n2, вторая - из положительной линзы со значениями радиусов первой и второй поверхностей R4, R5 и коэффициентом преломления n3 и отрицательного мениска со значениями радиусов первой и второй поверхностей R5, R6 и коэффициентом преломления n4, второй компонент - положительная плосковыпуклая линза со значениями радиусов первой и второй поверхностей R7=, R8 и коэффициентом преломления n5, выпуклая поверхность R8 выполнена параболической, а в объективе соблюдаются следующие соотношения: 1,9>n1 и n4>n2, n3>1,6>n5, где n1 - коэффициент преломления первого отрицательного мениска; n4 - коэффициент преломления второго отрицательного мениска; n2 - коэффициент преломления положительного мениска; n3 - коэффициент преломления третьей линзы; n5 - коэффициент преломления пятой плосковыпуклой линзы; 1,1f>R8>f, где f - фокусное расстояние объектива; R8 - значение радиуса второй поверхности второго компонента; f>d>0,9f, где d - воздушный промежуток объектива - расстояние между компонентами объектива; 2f>L>1,6f, где L - длина объектива - расстояние от поверхности с радиусом R1 первого компонента до поверхности с радиусом R8 второго компонента.