DE2809067A1

DE2809067A1 - Einrichtung zum wahlweisen einkoppeln von symbolen fuer ein optisches system

Info

Publication number: DE2809067A1
Application number: DE19782809067
Authority: DE
Inventors: Gustav Dipl Ing Rennerfelt
Original assignee: Bofors AB
Current assignee: Saab Bofors AB
Priority date: 1977-03-03
Filing date: 1978-03-02
Publication date: 1978-09-07
Also published as: FR2382708A1; YU42778A; SE413056B; DE2809067C2; YU42277B; GB1598377A; SE7702365L; FR2382708B1

Description

GLAWE, DELFS, MOLL & PARTNER

AB BOFORS Box 500 690 20 Bofors / Schweden

Einrichtung zum wahlweisen Einkoppeln von Symbolen für ein optisches System

DR.-ING. RICHARD GLAWE. MÖNCHEN DIPL.-1NG. KLAUS DELFS, HAMBURG DIPL.-PHYS. DR. WALTER MOLL, MÖNCHEN DIPL.-CHEM. DR. ULRICH MENGDEHL, HAMBURG

8000 MÖNCHEN 26 POSTFACH 37 LIEBHERRSTR. 20 TEL. (089) 22 65 48 TELEX 52 25 05

MÜNCHEN A 05

2000 HAMBURG 13 POSTFACH 2570 ROTHENBAUM-CHAUSSEE 58 TEL. (040)410 20 08 TELEX 21 29 2t

Beschreibung

Die -vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

In optischen Systemen, besonders für Projektionssysteme oder Visiere, ist es ein gängiges Verfahren, Einblendplatten, -masken oder Strichplatten zu verwenden, um verschiedene Symbole oder Positionen usw. anzuzeigen. In vielen Fällen ist es notwendig, eine Vielzahl verschiedener Einblendplatten verwenden zu können. Dies wird oft erreicht mit Hilfe mechanischer Systeme, die die verschiedenen Platten - wenn erforderlich - wechseln» Da das wiedergegebene

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eirtea nonem S-rad an Lagegenauigkeit. mi

iiaiies. wxB_t wird ein sele&es System seiEcr teuer sein.

Banes? besteltt seit langem eis. Bedarf Etacia *»·»·»*«» einf acBteni Sjf&tem* wecfeselweiee Miibleadplatteffi in einen ops-

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Die Au£g&be_r eise Kög-lickat einfaciie_r billige find ftmktione-

gensKe ££ncichtimg' zuk vablveisen Eiokappeln Tarn Syattoleit in ein opticches SysteK zct sebaffen» wird geeSS dec Ecfindang mit den in den Inspxuchen angegebenen KeriaBalen gelöst. Wenn öse iialbdorchläaaige Spiegel Terwendet und Sie optiaciten ifeglängen g-leicn macnt, ist nmr ein MnsensjsteK ecfoxdexliciit für alle TerschiedeneiE Syabole_f die aan in das Spaten einblenden können Köcate. Boren dieae Einricntung asE ntuf ein einzelnes Linaens^steK £tör alle Symcaie jnatiert verölen, so SaB ein Instruffient is£.t einen: Syateat emtsp-reciiend

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der Erfindung viel einfacher handhabbar sein wird sie bisher bekannte Instnateate. Wenn das Skates ssb sfcEa&lteilenäen Priesen «ad Koapensatioosblöcke aufgebaut Ist» wird es snteh äußerst koatpakt xmni robust sein.

Sie Krfindsng wird ia folgenden sEsf5hr^>li.cher^> *beechxl.ebe]i

Bexoe aof die Zelcbonogca. Bärin zeigt Kg, 1 eine Skizze, die das Prinzip eines Anacaaeng «atepxecitead dec ErfJLnäim^ ai.t reflektierenden Oberflächen in -reracMedesen

darstellt, nod Fig. 2 und 5 zeigen zeei. -rezscM-edese AgaighrgngstO foreen «it quadratischen Stra&lteilprlmeK und Hbvpeaeatiasxalilöckren·

1 zeigt eine Skizze eines: Jnoxdnangapriiizips too reflektierenden Oberflächen geaäß der Erfindung* wobei mir die optische Achse der sfabolproJiziereBden Anordnung gezeichnet «erde· £■. »fiief optischen Eragtsjsteai sdlt des Mnsensjates: 1 und der BiIdfläch» 2 ist eise planparallele Platte 5 angeordnet, ütm Strafclusg vast TiJBStBHj Bt—t ΐ dsrcnläSt, avf dec HSckseite aber eine reflektiereode Oberfläche 4 besitzt· IHw zweites Mnsensyste* 5 ist so asgeordnet, daß e« ^fsbole ρ,-ρ auf der Bildfläche 2 aber die re-

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flektieremde Oberfläche 4 abbildet. Halbdurchlässig·, reflektierende Oberflächen **-* «ied. ix. Strahlengang τοη den Symbolen zibe Mnaen— 5 angeordsety vnä die Sjmbole* ßim -ron den Oberflächen *«*■_ bzw« reflektiert werden, alle mn die optische Weglänge

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vom Linsensystem 5 entfernt angeordnet sind. Der Weg ab der Oberfläche s., die dem Linsensystem 5 am nächsten ist, ist für die Strahlwege aller Symbole P₁-P gemeinsam.

Pig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform, bei der die Spiegel»/ Symbolanordnung mit Hilfe von quadratischen strahlteilenden Prismen und !Compensations- bzw. Füllblöcken aufgebaut ist. In dieser Konstruktion verden zwei strahlteilende Prismen a.. und a₂, deren reflektierende Diagonalflächen einander parallel sind, und ein Kompensationskörper c verwendet. Von den Symbolen P₁-Pz sind zwei an zwei Seitenflächen des zweiten strahlteilenden Prismas winklig zueinander angeordnet} das dritte an einer Seite des Kompensationsblocks. Auf der anderen Seite jedes Symbols P₁, p„, p, befindet sich eine Platte b.., b„, b,, die un diffusen Lichtdurchtritt zu erhalten, vorzugsweise aus getrübtem Glas besteht, in bestimmten Anwendungen aber auch völlig durchsichtig sein kann. Die Symbole können entweder auf den zugehörigen Platten oder an den zugehörigen Endflächen der Prismen oder Kompensationsblöcke aufgebracht sein. Hinter jeder so hergestellten Einblendplatte, von der Strahlrichtung her gesehen, ist eine Lichtquelle, wie z.B. Lampe oder Leuchtdiode e,.-e , angeordnet, die normalerweise außer Betrieb ist. Eine Lichtquelle e. wird eingeschaltet, wenn das Symbol p. vor der Lichtquelle projiziert werden soll. Mehrere Lampen können natürlich gleichzeitig brennen, wodurch mehrere Symbole zu einem einzigen zusammengesetzt werden können. Sie Symbole können entweder aus durchsichtigen

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Abschnitten in einer Oberflächenbeschichtung, die ansonsten undurchsichtig ist, bestehen, wobei die Symbole selbst leuchtend projiziert werden, oder sie können aus Abschnitten bestehen, die nicht durchsichtig sind, vobei die Symbole in diesen Fall dunkel gegen einen erleuchteten Hintergrund projiziert werden. Ih letzteren Fall nuß die Leuchtstärke der Lichtquellen e. so Bchwach gehalten werden, daß ihr Betrieb den geringst möglichen Einfluß auf das durch das optische Hauptsystem projizierte Bild hat. Die Symbole können natürlich selbst aus Lichtquellen bestehen, die in Betrieb genommen werden, wenn das fragliche Symbol projiziert werden soll. Möglich ist s.B., daß jede Einblendplatte b. ein Substrat, auf dem Leuchtdioden od.dgl· zu bestimmten Hustern angebracht sind, aufweist.

In Obereinstimmung mit der Zeichnung sind bei dieser Ausführungsform die zwei strahlteilenden Prismen a.. und a₂ neben einander in gerader Linie mit der optischen Achse des gemeinsamen Lineensystems angeordnet. Am rom Linsensystem 5 abgewandten Ende des weiteren strahlteilenden Prismas a„ ist die erste Einblendplatte b. mit dem Symbol P₁ angeordnet. Venn die Lampe e.. hinter dieser Einblendplatte brennt, gelangt Strahlung rom Objekt p.

durch die halbdurchlässigen, reflektierenden Oberflächen der zwei Prismen a₂ und a...

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Sie zweite Einblendplatte b~ mit dem Symbol p₂ ist an einer der Seiten des Prismas a«» im Winkel gegenüber der Seite mit der Einblendplatte b. angeordnet, so daß es von der reflektierenden Oberfläche des Prismas gespiegelt wird. Venn die Lampe hinter dieser Einblendplatte leuchtet, wird Strahlung vom Objekt p_ von der reflektierenden Oberfläche des Prismas a„ reflektiert und durch die reflektierende Oberfläche des Prismas a₁ durchgelassen. Die Strahlung von den beiden Objekten P₁ und p« haben daher den gleichen Weg von der reflektierenden Oberfläche des Prismas a₂ und der optische Weg zum Linsensystem 5 ist von gleioher Länge.

Die dritte Einblendplatte b, mit dem Symbol p, ist so angeordnet, daß es von der reflektierenden Oberfläche vom Prisma a. gespiegelt wird; so gelangt z«B., wenn die Lampe hinter dieser Einblendplatte brennt, Strahlung vom Objekt p, auf eine der Sei ten des Prismas a₁, die parallel zur optischen Achse durch das Linsensystem 5 läuft. Damit der optische Weg für das Symbol p, von der gleichen Länge wie für die Symbole P₁ und P₂ ist, wird ein Kompensationsblock c zwischen Einblendplatte b, und Prisma a₁ eingefügt. Dieser Kompenaationablock sollte geeigneterweise aus dem gleichen Material wie das Prisma bestehen, oder aus einem Material mit dem gleichen Brechungsindex für das verwendete Lampenlicht. In diesem Fall hat der Kompensationsblock dieselben Dimensionen wie die Prismen a.. und a,>. Er kann aber auch aus einem anderen Material bestehen; nur muß bei der Weglängenbestimmung dies in

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Betracht gezogen werden; der Kompensationsblock vird dann nicht dieselben Dimensionen wie die Prismen besitzen.

Sa annähernd 50 f> des Lichte bei jeder Passage durch oder Reflection an einer schrägen» halbdarchlässigen reflektierenden

Oberfläche rerloren geht, müssen die Lampen e. und e für die

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Symbole P₁ und Pp» welche zwei schräge Oberflächen passieren müssen, eine größere Leuchtkraft haben als die Lampe e, für das Symbol p,, welches nur eine schräge Oberfläche passieren muß, damit im projizierten Bild jedes Symbol diesselbe Leuchtintensitat hat.

Der Torteil einer Verwendung τοη strahlteilenden Prismem, loapensationsblöcken, Symbolplatten und/oder Siffueionsplatten, wobei die Elemente su einer Einheit zusammengekittet sind, liegt darin, daß die mechanische Konstruktion äußerst stabil wird. Sie Justierung der Symbole in Bezug auf die Linsensystem 5 und die Bildfläche 2 muß nur für eines der Symbole durchgeführt werden umd ist dann für alle anderen verwendbar.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsfoxm mit quadratischen strahlteilenden Prismen und Kompensationsblöcken. In dieses Aufbau sind nicht alle Siagonalen in den strahlteilenden Prismen zu einander parallel ausgerichtet, sondern bestimmte Prismen kreuzen mit ihren Siagonalen die anderen. Vie aus den Zeichnungen zu er-

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sehen, bilden die Prismen A₂ und A, ein System der gleichen Art wie die Prismen, a. und a_g in Fig. 2. Bas Prisma A, ist -wie im Fall von Prisma a_g - mit Einblendplatten B. und B₂ mit den Symbolen P₁ und P₂ ausgerüstet. Hinter diesen Einblendplatten sind Lampen oder Leuchtdioden oder andere Lichtquellen E bzw. Ε« angeordnet. Die Einblendplatten sollen vorzugsweise aus trübem Glas gefertigt sein; die Lichtquellen sind ausgestattet mit Reflektoren oder Kondensor-Optiken, so daß ein im wesentlichen kolliniertes Lichtbündel von den Lichtquellen und eine möglichst gleichstarke Ausleuchtung für jedes Symbol erhalten wird· In diesem Aufbau befindet sich außerdem eine dünne Abstandsplatte F₁-Fg zwischen jeder Einblendplatte mit dem auf ihrer Innenseite angeordneten Symbol und der nächstgelegenen Prismenoberflache. Der Zweck dieser Abstandsplatten be- steht darin, sicherzustellen, daß beim Zusammenbau, z.B. beim Verkitten aller Teile, die in den Schallteilerblock einbezogen sind, alle Symbole, in die richtige Position gebracht werden, so daß folgerichtig der optische Weg von jedem Symbol zum Linsensystem 8 Ton genau gleicher Länge sein wird. In der Praxis kön- nen nämlich die Dimensionen der einzelnen Strahlteilprismen variieren. ITm dies auszugleichen, sind die Platten F₁-Fg eingefügt, wobei ihre Dicke jedem Symbol einzeln angepaßt werden muß, um die gleiche Weglängen zu erhalten«. In dieser Aueführungsform wurde anstelle eines Kompensationsblocks c ein Prisma A. des gleichen Typs an die Unterseite von Prisma A₂ in der Zeichnung angefügt. Die halbdurchlässig reflektierende Diagonalfläche

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dieses Prismas A. ist in die entgegengesetzte Sichtung gerichtet, vie die Diagonalfläche τοη Prisma A₂ und A,, da eine an der Prisaenseitenf lache angebrachte Einblendplatte nicht so angeordnet sein darf, daß sie τοη derselben Lampe vie die Einblendplatte B_g beleuchtet vird. Deshalb iet die Einblendplatte B₄ an der τοη der Lampe E₄ abgevendeten fläche des Prisma β Α. angeordnet. Die halbdurchlässig reflektierende Oberfläche tool Prisma A₁, das dem gemeinsamen Linsensystem 8 am nächsten eteht, ist in dieselbe Richtung vie die Tom Prisma A. gedreht, da kein zueätzlichee optisches Element vie ein Prisma oder ein Kompensations block an der in der Zeichnung unteren Seite Tom Prisma A₁ angesetzt verden kann, vegen der Einblendplatte B^ und der Lampe E..

Gegen die Oberseite τοη Prisma A₁ ist ein Kompensationsblock c gekittet, und an der gegenüberliegenden Seite τοη diesem ein veiteres Prisma A₁-. In diesem Fall kann die Diagonalfläche des Prismas in jede beliebige der Tier möglichen Richtungen veisen, z.B. in die zvei Richtungen, .die in der Zeichnung für die Prismen 1.-1, gezeigt sind, oder auch aufwarte und abwärts τοη der Papierebene gesehen. In der Zeichnung wurden die Richtungen so gelegt, daß die Einblendplatte B₁- auf der linken Seite des Prismas liegt, abgewendet Tom optischen Hauptsystem. In der Zeichnung ist auch gezeigt, daß die Seiten der Prismen und des Koapensationsblocks, durch die keine Strahlung gehen soll, eine lichtabBorbierende Beschichtung besitzen, um unerwünschte Seflektionen auf ein Minimum zu reduzieren. Sie können z.B. schwarz gestrichen verden. Wie aus

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der Zeichnung erkenntlich ist, hat das Prisma A₁ die Beschichtung B₁ an seiner unteren Fläche; die Prismen A₂ und A, haben die Beschichtungen B- bzw. S auf ihrer oberen Fläche; das Prisma A. hat die Beschichtung D. auf seiner linken Seite; das Prisma A₁- hat die Beschichtung S₁- auf seiner rechten Seite; der Kom pensationsblock c hat die Beschichtungen S^ und B„ an seinen

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Seitflächen. Biese Beschichtungen reduzieren auch das fiisiko von Streulicht in dem System.

In Fig. 3 ist ebenfalls gezeigt, daß die planparallele Platte 6 im Hauptsystem, die auch aus einem strahlteilenden Prisma bestehen kann, entsprechend zu Platte 3 in den Fig. 1 und 2, nicht unter einem Winkel von 45 gegen diejfcptische Achse des Haupt systems geneigt sein muß. Wie jedoch aus der Zeichnung erkenntlich ist, muß dann der Strahlteilblock mit seinem eigenen Linsensystem eine entsprechende Neigung haben, da mit einer anderen als 45° Neigung die optische Achse des Linsensystems θ des Kompensationssystems natürlich einen anderen Winkel als 90 zur optischen Achse des Hauptsystems erhalten wird. Sie Neigung von Platte 6 kann gänzlich nach praktischen Erwägungen gewählt werden. Anstelle einer Platte 6 oder eines statt dessen verwendeten einzelnen strahlteilenden Prismas können natürlich auch Prismen mehr komplexer Natur gebraucht werden. Solche und ähnliche Abwandlungen sind im Hahnen der Erfindung möglich.

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Claims

Patentansprüche

* lot Einrichtung zur optischen Einblendung verschiedener Symbole in ein optisches Hauptsystem , dadurch gekennzeichnet , daS ein einziges Linsensystem (5, 3) für die Symbole tmd eine Vielzahl von halbdurchlässig reflektierenden Oberflächen (s., ..... s_) -vorgesehen sind, daß die Symbole und die halbdurchlässig reflektierenden Oberflächen so angeordnet sind, daß jedes Symbol durch Reflexion an und/oder Transmission durch eine oder mehrere Oberflächen in der Objektebene des Linsensystems (5) liegt, und daß für den Fall, daß ein spezielles Symbol ader eine Vielzahl von Symbolen gleichzeitig in das System eingeblendet werden sollen, die Symbole selbst oder den einzelnen Symbolen zugeordnete Lichtquellen (e.., ..... e ) wahlweise zum Leuchten bringbar sind.

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BAHK: DBESDNERBAtJK. HAMBURG. 4 030 443 (BLZ 20SB0O 00) - POSTSCHECK: HAMBURG ΐ4760Γ-20α - TELEGRAMMrSPECHTZIES

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2. Einrichtung nach Ansprach t _T dadurch gekennzeichnet , daS jede reflektierende Oberfläche an eine« strahlteilenden Prisma (a,_t a₂f A^-A₁-) Torgesehen ist, und daß die strahiteilenden Prismen zu einer Einheit zusammengesetzt sind (Fig. 2 raid Fig. 3).

3» Einrichtung nach Ansprach 2 , dadurch gekennzeichnet _r daß die strahiteilenden Priesen quadratisch sind und die reflektierende Oberfläche unter 45° diagonal zu denjenigen Seitenflachen, die durch die Biagonalfläche nicht geteilt werden» verläuft·

4· Einrichtung nach Ansprach 2 und 5 * dadurch gekennzeichnet, daß an üen Stellen in der Strahlteilprismeneinheit, an denen nur ein gerader Strahlweg durch ein strahlteilendes Prisma erforderlich ist, dieses ersetzt ist durch einen Füllkörper oder Kompensationsblock, der aus eines für das verwendete Licht

durchlässigen Material, vorzugsweise aus des gleichen Material wie die strahlteilenden Prisaen, besteht.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet , daß He einseinen Sy«bole auf einer Anzahl von an der Einheit anliegenden Platten (b.-b^| B.-B^), insbe sondere Strichplatten, ausgebildet sind und daß zur Beleuchtung Lichtquellen vorgesehen sind, die gegen die Strahlrichtung gesehen derart hinter den Einblendplatten angeordnet sind, daß sie eine Möglichst gleichmäßige Beleuchtung der Symbole ergeben.

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6. Einrichtung nach Anspruch 5 » dadurch g e k e η β zeichne t , daß die Strichplatten aus Milchglas bestehen, wobei die Symbole auf der der Prismeneinheit zugewandten Seite angebracht sind.

7* Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 > dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Symbole direkt an den Endflächen der Strahlteilprismen oder der Kompensationsblöcke angebracht sind, und daß eine Lichtquelle hinter den Symbolen,gegen die Strahlrichtung gesehen, angeordnet ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 1 dadurch gekennzeichnet , daß die Symbole selbst aus einem Lichtelement bestehen, das auf einem Substrat angebracht ist, wie Leuchtdioden od.dgl., welches mittels angeschlossener Spannungsquelle zum Leuchten gebracht werden kann.

9· Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 "bis 8 , dadurch gekennzeichnet , daß eine Platte (F₁-Pg), die aus einem für das verwendete Licht durchlässigen Material besteht, zwischen jedem Symbol (F₁-Fg) und der Einheit aus strahltsilenden Prismen und Koapensationsblock angebracht ist.

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