DE2624446A1 - OPTICAL SYSTEM - Google Patents
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- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/02—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices involving prisms or mirrors
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Description
262U46262U46
r/rn
J3IPL.-I.VG. B, RCIIOMERUSr / rn
J3IPL.-I.VG. B, RCIIOMERUS
NG. H. ARENJDl1 Hannover, den 2*. Mei ISENG. H. ARENJDl 1 Hannover, the 2 *. Mei ISE
3 HANNOVKB3 HANNOVKB
'Ci NtOSTK. 21 . TKf1EFOJf 32 4911 'Ci NtOSTK. 21. TKf 1 EFOJf 32 4911
Betr·: P 726/em - Anmelder: Pilkington P.E· LimitedRe: P 726 / em - Applicant: Pilkington P.E. Limited
Prescot Road Sto Helens Lancashire (England)Prescot Road Sto Helens Lancashire (England)
11 Optisches System " 11 optical system "
Die Erfindung betrifft ein optisches System und insbesondere ein optisches System für binokulares Sehen.The invention relates to an optical system, and more particularly to an optical system for binoculars See.
In bisher bekannten Systemen zum binokularen Sehen, bei denen ein Beobachter mit beiden Augen ein vergrößertes Bild eines Gegenstandes sieht, ist die Vergroßerungsleistung im allgemeinen dadurch be« grenzt, daß die zur Erreichung einer starken Vergrößerung notwendige Brennweite zu einer numerischen Objektivoffnung führt, die größer ist als das in freier Luft erreichbare Maximum, d.h. 1,0, wenn das Gerät eine annehmbare Größe haben solleIn previously known systems for binocular vision, in which an observer with both eyes is magnified Sees an image of an object, the magnification is generally that the focal length necessary to achieve a high magnification is limited to a numerical one Leads lens aperture that is larger than the maximum achievable in the open air, i.e. 1.0, if the device should be of an acceptable size
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches System für binokulares Sehen so zu verbessern, daß bei verhältnismäßig geringen Abmessungen eine besonders starke Vergrößerung ermöglicht wirdοThe invention is based on the object of providing an optical system for binocular vision in this way improve that with relatively small dimensions a particularly high magnification is made possible
Gemäß der Erfindung besteht das optische System für binokulares Sehen aus einer vergrößernden Kollektivlinse mit einer optischen Achse und den Lichtempfang von der Linse bewirkenden Mitteln, die mit einem Paar teilv/eise durchlässigen/teilweise reflektierenden Berührungsflächen zwischen festen Teilen versehen sind, wobei die Berührungsflächen an entgegengesetzten Seiten der optischen Achse angeordnet und hierzu geneigt sind. Diese Mittel enthalten ferner ein Paar reflektierende Flächen, die an entgegengesetzten Seiten der optischen Ahse angeordnet sind, von denen jede reflektierende Fläche von der optischen Achse weiter entfernt ist als die teilweise durchlässige/ teilweise reflektierende Berührungsfläche auf dieser Seite, und parallel zu einer teilweise durchlässigen/teilweise reflektierenden Berührungsfläche so angeordnet ist, daß sie LichtstrahlenAccording to the invention, the optical system for binocular vision consists of a magnifying one Collective lens with an optical axis and means for receiving light from the lens, with a pair of partially transparent / partially reflective contact surfaces between fixed parts are provided, the contact surfaces on opposite sides of the optical Axis are arranged and inclined to this. These means also contain a pair of reflective ones Faces located on opposite sides of the optical axis, each of which reflective surface is further away from the optical axis than the partially transparent / partially reflective contact surface this side, and parallel to a partially transparent / partially reflective interface is arranged so that it emits light rays
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zu einem Beobachter hin reflektiert, die sie über die teilweise durchlässige/teilweise reflektierende Berührungsfläche von der Linse parallel zu Lichtstrahlen empfangen hat, die Von der Linse empfangen worden sind und durch die teilweise durchlässige/teilweise reflektierende Berührungsfläche zum Beobachter gelangen· Ein binokularer Beobachter kann daher mit jedem Auge das vergrößerte unendliche Bild sehen, das von der Linse durch Licht abgegeben wird, das direkt von der entsprechenden teilweise durchlässigen/teilweise reflektierenden Berührungsfläche und/oder von der entsprechenden reflektierenden Fläche empfangen worden isto Vorzugsweise ist jede reflektierende Fläche parallel zu der teilweise durchlässigen/teilweise reflektierenden Berührungsfläche auf derselben Seite der optischen Achse angeordnet, und die teilweise durchlässigen/teilweise reflektierenden Berührungsflächen sind so zu der optischen Achse geneigt, daß sie in Richtung zur Linse konvergieren·to an observer who reflected them over the partially transmissive / partially reflective interface from the lens parallel to light rays that have been received by the lens and through the partially transmissive / partially reflective touch surface get to the observer · A binocular observer can therefore with each eye the enlarged infinite See image that is emitted from the lens by light coming directly from the corresponding part permeable / partially reflective contact surface and / or from the corresponding reflective Surface has been received o Preferably each reflective surface is parallel to the partial transparent / partially reflective contact surface arranged on the same side of the optical axis, and the partially permeable / partially reflective contact surfaces are inclined to the optical axis so that they are in the direction of the Converge lens
Die Linse kann eine verhältnismäßig kurze Brennweite haben, z.B. in der Größenordnung von 25mm.The lens can have a relatively short focal length, for example on the order of 25mm.
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Die reflektierenden Flächen sind vorzugsweise total reflektierend und können mit einer total reflektierenden Beschichtung versehen sein. Die teilweise durchlässigen/teilweise reflektierenden Berührungsflächen können eine Beschichtung von geeigneten durchlässigen/reflektierenden Eigenschaften haben.The reflective surfaces are preferred totally reflective and can be provided with a totally reflective coating. The partially translucent / partially reflective Contact surfaces can have a coating of suitable transmissive / reflective Have properties.
Diese reflektierenden Flächen und Berührungsflächen sind zweckmäßig mit einem Prismensystem versehen, und die vorerwähnten Mittel können in besonderem wenigstens ein Paar rhombischer Prismen enthalten, deren gegenüberliegende Flächen diese Flächen und Berührungsflächen bilden. Der Ausdruck " rhombisch " ist zu verstehen (wie im allgemein üblichen Sinne ) als nicht auf eine sechsflächige feste Figur beschränkt, (aber diese nicht ausschließend) deren Flächen Parallelogramme mit gleichlangen Seiten sindo Der Ausdruck schließt z.B. auch ein Parallelepiped ein, dessen gegenüberliegende Kanten unter spitzem Winkel geneigt sind, und das Flächen hat, die Parallelogramme sind und deren aneinanderstoßende Seiten verschieden lang sindoThese reflective surfaces and contact surfaces are expedient with a prism system provided, and the aforementioned means can in particular at least one pair of rhombic Contain prisms whose opposing surfaces are these surfaces and contact surfaces form. The term "rhombic" is to be understood (as in the common sense) as not limited to a hexahedral solid figure, (but not excluding this) their Areas parallelograms with sides of equal length are o The expression also includes a parallelepiped, for example one whose opposite edges are inclined at an acute angle and which has faces, the parallelograms are and their abutting sides are of different lengthso
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Ein Paar rhombischer Prismen kann an gegenüberliegenden Seiten der optischen Achse unter Zwischenschaltung eines dreiseitigen Prismas angeordnet sein, wobei die Berührungsflächen zwischen dem Dreieckprisma und den der Achse benachbarten Innenflächen der rhombischen Prismen teilweise durchlässig/teilweise reflektierend sind und die von der Achse am weitesten entfernten Außenflächen der rhombischen Prismen vorzugsweise total reflektierend sind.A pair of rhombic prisms can be interposed on opposite sides of the optical axis a three-sided prism be arranged, the contact surfaces between the Triangular prism and the inner surfaces of the rhombic prisms adjacent to the axis are partially transparent / partially are reflective and the outer surfaces furthest from the axis of the rhombic prisms are preferably totally reflective.
Es können auch alternativ zwei Paar rhombischer Prismen so angeordnet sein, daß zwei Prismen an einer Seite und zwei an der anderen Seite der optischen Achse liegen, wobei die beiden Prismen an jeder Seite der optischen Achse miteinander verkittet und die miteinander verkitteten Berührungsflächen teilweise durchlässig/teilweise reflektierend sind, und die Außenflächen der äußeren Prismen, d.ho die von der optischen Achse am weitesten entfernten Flächen vorzugsweise total reflektierend sind. Die Innenflächen der inneren Prismen, d.h. die der optischen Achse am nächsten liegenden. Flächen können total reflektierend sein, oder es kann zwischenIt can alternatively be arranged two pairs of rhombic prisms that two prisms one side and two on the other side of the optical axis, the two prisms cemented to each other on each side of the optical axis and the contact surfaces cemented to one another are partially transparent / partially reflective, and the outer surfaces of the outer prisms, d.ho the surfaces furthest away from the optical axis, preferably totally reflective are. The inner surfaces of the inner prisms, i.e. those closest to the optical axis. Surfaces can be totally reflective, or it can be between
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ihnen ein dreiseitiges Prisma angebracht sein, wobei die Berührungsflächen zwischen dem dreiseitigen Prisma und den inneren Prismen teilweise durchlässig/teilweise reflektierend sind.a three-sided prism attached to them, with the contact surfaces between the three-sided Prism and the inner prisms are partially transparent / partially reflective.
Wenn ein dreiseitiges Prisma zwischen rhombischen Prismen eingeschlossen ist, ist vorzugsweise eine Abdeckblende entlang der durch die Mitte des dreiseitigen Prismas gehenden optischen Achse angebracht. When a three-sided prism is sandwiched between rhombic prisms, one is preferred Cover plate attached along the optical axis passing through the center of the three-sided prism.
Aneinander anliegende Prismen an entgegengesetzten Seiten der optischen Achse haben vorzugsweise spitzwinklige Scheitel, die die optische Achse berühren, jedoch können die Scheitel in der Praxis abgeschrägt sein, und die mit den Abschrägungen versehenen Prismen können die optische Achse berühren. Vorzugsweise liegen die der Linse gegenüberliegenden Flächen benachbarter Prismen in der gleichen Ebene, so daß die spitzwinkligen Scheitel (oder Absch-rägungen), welche die optische Achse berühren, nebeneinander liegen.Preference is given to abutting prisms on opposite sides of the optical axis acute-angled vertices touching the optical axis, however, in practice the vertices can be beveled, and the prisms provided with the bevels can touch the optical axis. The surfaces of adjacent prisms which lie opposite the lens are preferably located in the same plane, so that the acute-angled vertices (or bevels) which the optical Touch the axis, lie next to each other.
Mit den Ausgangsflächen der rhombischen Prismen können plan-konkave Linsen vereinigt, z.B. mitPlane-concave lenses can be combined with the exit surfaces of the rhombic prisms, e.g. with
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diesen verkittet sein. Die nicht gebrauchten Flächen der rhombischen Prismen sind vorzugsweise mattiert oder geschwärzt.these must be cemented. The unused faces of the rhombic prisms are preferred matted or blackened.
Das System kann Mittel enthalten, um den Licht— weg abzulenken und in besonderem kann ein lichtablenkendes Prisma in dem Lichtweg zwischen den Linsenkomponenten der Kollektivvergrößerungs— linse angebracht sein, um einen oder mehrere Ablenkungen des Lichtweges durch die Linse zu bewirken.The system can contain means to deflect the light path and in particular a light deflecting one Prism in the light path between the lens components of the collective magnification lens to be attached to one or more deflections of the light path through the lens cause.
Das erfindungsgemäße optische System soll anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden, die in der Zeichnung dargestellt sindo Es zeigen:The optical system according to the invention will be explained on the basis of exemplary embodiments which are shown in the drawing o They show:
Fig. 1 die schematische Darstellung1 shows the schematic representation
einer ersten Ausführungsform,a first embodiment,
Fig. 2 die schematische Darstellung2 shows the schematic representation
einer zweiten Ausführungsform,a second embodiment,
Figo 3 die schematische DarstellungFigure 3 is a schematic representation o
einer dritten Ausführungsform,a third embodiment,
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Pig. 4a, 4b und 4c Modifikationen der Ausführungsformen der Fig. 1, 2 und 3,Pig. 4a, 4b and 4c modifications of the embodiments of FIG. 1, 2 and 3,
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform,5 shows a further embodiment,
undand
Figo 6, 7 und 8 Anordnungen zum Ablenken desFigo 6, 7 and 8 arrangements for deflecting the
LichtwegesoLight path so
Die Ausführungsform gemäß Pig. I besteht aus einer vergrößernden Sammellinse 1 mit einer optischen Achse 0· Vor der Linse ist ein Prismensystem 2 angeordnet, das aus einem Paar rhombischer Prismen und 4 besteht, die an gegenüberliegenden Seiten der Achse 0 angeordnet sind und deren spitzwinklige Scheitel in der Nähe der Linse liegen und die optische Achse berühren, und deren Flächen 5 und vor der Linse in einer gemeinsamen, zur optischen Achse normalen Ebene liegenο Die gegen die optische Achse geneigten und in Richtung zur Linse 1 konvergierenden Innenflächen 7 und 8 haben eine teilweise durchlässige/teilweise reflektierende Beschichtung, während die Außenflächen 9 und 10 parallel zu den Flächen 7 und 8 liegen und eine total reflektierende Beschichtung haben.The embodiment according to Pig. I consists of a magnifying converging lens 1 with an optical one Axis 0 · A prism system 2 is arranged in front of the lens, which consists of a pair of rhombic prisms and 4, which are arranged on opposite sides of the axis 0 and the acute-angled Vertices are close to the lens and touch the optical axis, and their surfaces 5 and in front of the lens in a common plane normal to the optical axis o those against the optical axis Inner surfaces 7 and 8 which are inclined in the direction of the lens 1 and converge in the direction of the lens 1 have a partial axis transparent / partially reflective coating, while the outer surfaces 9 and 10 are parallel to the surfaces 7 and 8 and have a totally reflective coating.
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In den dreieckigen Raum zwischen den Flächen 7 und 8 ist ein dreiseitiges Prisma 13 eingesetzt, das mit den Prismen 3 und 4 verkittet istο Auf diese Weise ergeben sich teilweise durchlässige/teilweise reflektierende Berührungsflächen zwischen festen Teilen, d.ho zwischen dem dreiseitigen Prisma 13 und den rhombischen Prismen 3 und 4, wobei alle diese Prismen aus Glas mit einer gleichen Brechungszahl bestehen.» In der Mitte des Prismas 13 kann eine Abdeckblende 14 vorgesehen sein, die entlang der optischen Achse liegt, um Geisterbilder von hellen Gegenständen zu verhindern, die unmittelbar hinter dem Beobachter liegen und in seine Augen reflektiert werden.In the triangular space between the surfaces 7 and 8, a three-sided prism 13 is inserted, which is cemented to the prisms 3 and 4 ο This results in partially transparent / partially reflective contact surfaces between fixed parts, i.e. between the three-sided prism 13 and the rhombic prisms 3 and 4, all of these prisms being made of glass with the same refractive index. " In the center of the prism 13, a cover screen 14 can be provided, which lies along the optical axis, in order to prevent ghosting of bright objects which lie directly behind the observer and are reflected into his eyes.
In diesem System tritt Licht von der Linse 1 in die Prismen 3 und 4, wobei etwas Licht durch die Innenflächen 7 und 8 hindurchgeht, während anderes Licht von diesen Flächen zu den Außenflächen 9 und 10 reflektiert wird. Als besonderes Beispiel tritt ein Lichtstrahl R. aus der Linse 1 an einer Seite der optischen Achse 0 und parallel hierzu mit normalem Einfall durch die Fläche 5 inIn this system, light from lens 1 enters prisms 3 and 4, with some light passing through the Inner surfaces 7 and 8 pass through while other light passes from these surfaces to the outer surfaces 9 and 10 is reflected. As a special example, a light beam R. emerges from the lens 1 on one side of the optical axis 0 and parallel to it with normal incidence through the surface 5 in
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das Prisma 3 und trifft dann auf die Fläche 7. Der Strahl wird an der Fläche 7 in einen durch— gelassenen Strahl R2, der parallel zur Achse O verläuft, und einen reflektierten Strahl R_ aufgespalten, der sich zur Fläche 9 bewegt. Der Strahl R3 wird an der Fläche 9 total reflektiert, trifft mit normalem Einfall auf die zur Fläche 5 parallele Fläche 11 und tritt dann aus dem Prisma parallel zum Strahl R2 aus. Ein aus der Linse 1 an der entgegengesetzten Seite zur optischen Achse und parallel zu dieser austretende Strahl R. tritt in gleicher Weise durch die Fläche 6 in das Prisma 4 und wird in einen Strahl R5, der durch die Fläche 8 hindurchtritt, und einen Strahl Rß aufgespalten, der an der Fläche 8 und dann an der Fläche 10 reflektiert wird, um schließlich durch die Fläche 12 auszutreten.the prism 3 and then hits the surface 7. The beam is split at the surface 7 into a transmitted beam R 2 , which runs parallel to the axis O, and a reflected beam R_, which moves to the surface 9. The beam R 3 is totally reflected on the surface 9, strikes the surface 11 parallel to the surface 5 with normal incidence and then exits the prism parallel to the beam R 2 . A beam R. exiting the lens 1 on the opposite side to and parallel to the optical axis passes in the same way through the surface 6 into the prism 4 and becomes a beam R 5 , which passes through the surface 8, and a beam R ß split, which is reflected on the surface 8 and then on the surface 10 to finally exit through the surface 12.
Es ist ersichtlich, daß jedes Auge eines binokularen Beobachters ein vergrößertes unendliches Bild sehen kann, das von der Linse 1 entweder durch unmittelbaren Blick durch die entsprechenden Prismenflächen 7 oder 8 (wie durch die Strahlen R2 und R5 angedeutet) und/oder durch indirekten Blick durchIt can be seen that each eye of a binocular observer can see an enlarged infinite image that is produced by the lens 1 either by looking directly through the corresponding prismatic surfaces 7 or 8 (as indicated by the rays R 2 and R 5 ) and / or by indirect means Look through
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die entsprechenden Prismenflächen 9 oder 10 und 7 oder 8 (wie durch die Strahlen R3 und Rg angedeutet) erzeugt wirdοthe corresponding prism surfaces 9 or 10 and 7 or 8 (as indicated by the rays R 3 and R g ) is generated o
In der Ausführungsform der Figo 2 enthält das Prismensystem 2 vor der Linse 1 zwei Paare thombischer Prismen 15, 16 und 18, 19 aus Glas von gleicher Brechungszahl. Die beiden Prismen 15 und 16 auf einer Seite der optischen Achse sind an einer Berührungsfläche 17 miteinander verkittet, und die beiden Prismen 18 und 19 auf der entgegengesetzten Seite der Achse sind in gleicher Weise an einer Berührungsfläche 20 miteinander verkittete Die so gebildeten Kombinationsprismen 15/16 und 18/19 sind im wesentlichen in gleicher Weise in bezug auf die Linse 1 wie die entsprechenden Prismen 3 und 4 der Figo 1 angeordnet. An den Berührungsflächen 17 und 20, die insbesondere an den Innenflächen der äußeren Prismen 15 und 19 vorgesehen sind, sind teilweise durchlässige/teilweise reflektierende Schichten angebrachte Die inneren Prismenflächen 21 und 22 und die äußeren Prismenflächen 23 und 24 haben total reflektierende Beschichtungen·In the embodiment of FIG. 2, the prism system 2 in front of the lens 1 contains two pairs of thombic prisms 15, 16 and 18, 19 made of glass of the same refractive index. The two prisms 15 and 16 on one side of the optical axis are cemented to one another on a contact surface 17, and the two prisms 18 and 19 on the opposite side of the axis are cemented to one another in the same way on a contact surface 20. The combination prisms 15/16 thus formed and 18/19 are arranged in substantially the same manner with respect to the lens 1 as the corresponding prisms 3 and 4 of FIG o. 1 On the contact surfaces 17 and 20, which are provided in particular on the inner surfaces of the outer prisms 15 and 19, partially transparent / partially reflective layers are attached.The inner prism surfaces 21 and 22 and the outer prism surfaces 23 and 24 have totally reflective coatings
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Die Flächen der äußeren Prismen 15 und 19, die der Linse 1 zugewendet sind, d.h. die Fläche 28 des Prismas 15 und die entsprechende Fläche des Prismas 19, sind mattiert und geschwärzt, um eine Reflektion zu vermeideno The surfaces of the outer prisms 15 and 19 which face the lens 1, ie the surface 28 of the prism 15 and the corresponding surface of the prism 19, are matted and blackened in order to avoid reflection or the like
Durch diese Anordnung werden mehrfache Lichtwege geschaffen, durch welche das aus der Linse 1 austretende Licht durch das Prismensystem 2 zu einem Beobachter gerichtet werden kann. Bei— spielsweise wird ein Lichtstrahl R^, der aus der Linse 1 an einer Seite und parallel zu der optischen Achse 0 austritt und unter normalem Einfall in das Prisma 16 durch dessen Fläche 25 eintritt, an der Fliehe 21 zur Berührungsfläche 17 hin total reflektierte An der Berührungsfläche wird der Strahl aufgespalten in einen reflektierten Strahl RQ, der durch die Fläche 26 des Prismas 16 austritt, und einen durchgelassenen Stehl Rg, der durch die Fläche 23 total reflektiert wird und durch die Fläche 27 des Prismas 15 austritt. Ein Strahl R.Q, der aus der Linse 1 parallel zur optischen Achse austritt und unter normalem Einfall durch die Fläche 25 des Prismas 16 eintritt,This arrangement creates multiple light paths through which the light emerging from the lens 1 can be directed through the prism system 2 to an observer. For example, a light beam R 1, which emerges from the lens 1 on one side and parallel to the optical axis 0 and enters the prism 16 through its surface 25 under normal incidence, is totally reflected on the fleece 21 towards the contact surface 17 At the contact surface, the beam is split into a reflected beam R Q , which exits through surface 26 of prism 16, and a transmitted beam Rg, which is totally reflected by surface 23 and exits through surface 27 of prism 15. A ray R. Q which emerges from the lens 1 parallel to the optical axis and enters under normal incidence through the surface 25 of the prism 16,
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aber an einem zur optischen Achse näheren Punkt als der EintrittspunJct des Strahles R7, wird an der Fläche 21 zur Berührungsfläche 17 hin total reflektiert. Der Strahl wird an der Berührungsfläche aufgespalten in einen reflektierten Strahl R11, der zur Fläche 21 zurückgeleitet wird, und einen durchgelassenen Strahl R12, der jedoch von der mattierten und geschwärzten Fläche 28 absorbiert wird. Der Strahl R11 wird an der Fläche 21 zur Berührungsfläche zurück total reflektiert, wo er in einen reflektierten Strahl R13, der durch die Fläche 26 des Prismas 16 austritt, und einen durchgelassenen Strahl R14 aufgespalten wird, der durch die Fläche 23 total reflektiert wird und durch die Fläche 27 des Prismas 15 austritt. Entsprechende Strahlen R15 und R18, die an entgegengesetzten Seiten der optischen Achse austreten, werden in gleicher Weise in die konbinierten Prismen 18/19 geleitet und treten als Strahlen R16* Ri7» R21* una R22 aus.but at a point closer to the optical axis than the entry point of the ray R 7 , the surface 21 is totally reflected towards the contact surface 17. The beam is split at the contact surface into a reflected beam R 11 , which is guided back to the surface 21, and a transmitted beam R 12 , which, however, is absorbed by the matted and blackened surface 28. The beam R 11 is totally reflected back at the surface 21 to the contact surface, where it is split into a reflected beam R 13 which exits through the surface 26 of the prism 16 and a transmitted beam R 14 which is totally reflected by the surface 23 and exits through the surface 27 of the prism 15. Corresponding beams R 15 and R 18, which emerge at opposite sides of the optical axis are directed in the same way in the konbinierten 18/19 prisms and emerge as rays R 16 * R i7 "R 21 R 22 * una from.
Zusätzlich zu den besonders beschriebenen Licht— wegen treten weitere mehrfache Reflektions— und Übertragungswege auf, so daß ein binokularerIn addition to the specially described light paths, there are further multiple reflections and Transmission paths on, so that a binocular
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Beobachter mit jedem Auge das vergrößerte unendliche Bild sehen kann, das von der Linse 1 durch alle diese Lichtwege gegeben wird·Observer with either eye can see the enlarged infinite image passing through the lens 1 all these light paths is given
Die Ausführungsform der Pigo 3 ist grundsätzlich jener der Fig. 2 gleich, nur mit der Ausnahme, daß die inneren Prismenflächen 21 und 22 eine Beschichtung haben, die teilweise durchlässig und teilweise reflektierend ist (zum Unterschied von der total reflektierenden Beschichtung der Ausführungsform nach Fig. 2}. Der Raum zwischen den Flächen 21 und 22 ist mit einem dreiseitigen Prisma 29 aus Glas von gleicher Brechungszahl wie die Prismen 16 und 18, mit denen es verkittet ist, ausgefüllt und mit einer Abdeckblende 30 versehen, wie sie bereits in bezug auf Fig. 1 beschrieben wurde. Mit dieser Anordnung wird ein Lichtstrahl R~3 (der dem Lichtstrahl R7 der Fig. 2 entspricht), an der Fläche 21 aufgespalten (die eine teilweise durchlässige und teilweise reflektierende Berührungsfläche zwischen festen Teilen aufweist) in einen durchgelassenen Strahl R_-, der seinen Weg parallel zur optischen Achse zum Beobachter fortsetzt, und einen reflektiertenThe embodiment of the Pig o 3 is basically the same as that of FIG. 2, with the exception that the inner prismatic surfaces 21 and 22 have a coating that is partially transparent and partially reflective (in contrast to the totally reflective coating of the embodiment according to FIG The space between the surfaces 21 and 22 is filled with a three-sided prism 29 made of glass of the same refractive index as the prisms 16 and 18 with which it is cemented, and provided with a cover 30, as already described with reference to FIG With this arrangement, a light beam R ~ 3 (which corresponds to light beam R 7 of Fig. 2) is split at surface 21 (which has a partially transmissive and partially reflective interface between solid parts) into a transmitted one Ray R_-, which continues its path parallel to the optical axis to the observer, and a reflected one
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Strahl R35, der durch die Berührungsfläche hindurchgeht, um teilweise durchgelassen und teilweise reflektiert zu werden,wie dies bereits in bezug auf den Strahl R~ der Pig· 2 beschrieben wurde*Ray R 35 which passes through the contact surface in order to be partially transmitted and partially reflected, as already described with respect to the ray R ~ der Pig 2 *
Ein Strahl Rp6 (entsprechend dem Strahl R15 der Figo 2} wird in gleicher Weise an der Fläche 22 aufgespalten, (die eine teilweise durchlässige/teilweise reflektierende Berührungsfläche zwischen festen Teilen aufweist) in einen durch— gelassenen Strahl R37 und einen reflektierten Strahl Rpft"A beam Rp 6 (corresponding to the ray R 15 of Figo 2} is split in the same way on the surface 22 (which is a partially transmissive / partially reflective interface between fixed parts having) in a transit transmitted beam R 37 and a reflected beam Rpft "
Ein erfindungsgemäßes System kann beispielsweise eine vergrößernde Sammellinse 21 von ungefähr 10—fächer Vergrößerung, abei mit einer numerischen Öffnung kleiner als 1,0 enthalten, wobei das Priseensystem 2 eine für binokulares Sehen ausreichende wirksame Größe, z.B. von etwa 80mm hat, und ein kombiniertes Sehen aller vergrößerten Bilder eines durch die Linse beobachteten Gegenstandes ermöglicht, wie dies oben beschrieben wurdeοA system according to the invention can, for example a converging magnifying lens 21 of approximately 10x magnification, but with a numerical one Orifice smaller than 1.0, the pinch system 2 being sufficient for binocular vision effective size, e.g. of about 80mm, and a combined vision of all enlarged Allows images of an object observed through the lens, as described above o
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Hierdurch unterscheidet sich das System vorteilhaft von bekannten binokularen Systemen, die eine maximale Vergrößerungsleistung von etwa dem 5,5fachen haben, weil die zur Erreichung dieser Vergrößerung notwendige Brennweite für das System eine numerische Öffnung von etwa 1,0 bei einer annehmbaren Vergrößerungsweite von ungefähr 80 mm voraussetzt·This advantageously distinguishes the system from known binocular systems that have a have a maximum magnification power of about 5.5 times, because the necessary to achieve this magnification necessary focal length for the system is a numerical aperture of about 1.0 at an acceptable one Requires a magnification of approximately 80 mm
Die Linse 1 kann eine verhältnismäßig kurze Brennweite haben, z.E. in der Größenordnung von 25 mm.The lens 1 can have a relatively short focal length, e.g. on the order of 25 mm.
Die Ausführungsformen der Fig. 1, 2 und 3 können bei einem Prismensystem 2 von ungefähr 80 mm Weite mit Augenentlastungen (eye reliefs) versehen sein (die durch die maximale Entfernung bestimmt sind, bei welcher das volle Blickfeld gesehen werden kann), die in gleicher oder ähnlicher Weise wie die konventionellen Strahlenspalter (beam splitter), Zusatz— linsen (relay-lens) und okular—binokulare Systeme ausgebildet oder zusätzlich zu diesen vorgesehen sindo Für die Ausführungsformen der Fig· 1 und 3 kann die Augenentlastung bis zu 80 mm oder mehr gewählt werden (obgleich diese im allgemeinen verringert wird, wenn eine Abdeckblende 14 oder 30 verwendet wird).The embodiments of FIGS. 1, 2 and 3 can be provided with eye reliefs (eye reliefs) in the case of a prism system 2 of approximately 80 mm width (which are determined by the maximum distance at which the full field of view can be seen), which in the same or a similar way as the conventional beam splitter, additional— Lenses (relay-lens) and ocular-binocular systems are designed or provided in addition to these For the embodiments of FIGS. 1 and 3, the eye relief can be chosen up to 80 mm or more (although this is generally reduced when a shutter 14 or 30 is used).
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Für die Ausführungsform der Figo 2 kann die Augenentlastung etwa 35 mm betragen (Die Augenentlastung ist auch abhängig von dem durch die Vergrößerungslinse 1 bestimmten Blickfeld.).For the embodiment of Figure 2, the o eye relief can be about 35 mm (The eye relief is also dependent on the area specified by the magnifying lens 1 field of view.).
Die beschriebenen Ausführungsformen bewirken infolge der vielfachen Lichtwege eine augenscheinliche Schwächung des gesehenen Bildes. Diese Schwächung ist am größten für die Ausführungsform der Fig. 3 und kann beispielsweise durch eine Nachtseheinrichtung unter Verwendung einer hochwirksamen Verstärkungsröhre behoben werden.The embodiments described produce an obvious one due to the multiple light paths Weakening of the image seen. This weakening is greatest for the embodiment of FIGS. 3 and can be remedied, for example, by a night vision device using a highly effective reinforcement tube will.
Die für die Sammelvergrößerungslinse 1 erforderliche Sammelgenauigkeit beträgt im allgemeinen etwa 0,5 Mi Iiradians, die erforderlich ist, damit kein "Sprung" (jump) in der Bildstellung auftritt, weil das Auge über einen unterschiedlichen V7eg durch das Prismensystem 2 zu sehen beginnt.The one required for the collective magnifying lens 1 Collecting accuracy is generally about 0.5 Mi Iiradians, which is required so that there is no "jump" occurs in the image position because the eye closes over a different V7eg through the prism system 2 see begins.
Damit das durch das ganze Linsen—Prisma—System erzeugte endgültige Bild in annehmbarer Entfernung vom Beobachter zu liegen kommt, kann ein Paar schwacher plan-konkaver Linsen (von geeigneter Dicke) mit den Ausgangsflächen der Prismen verkittet werdeno Dies ist in bezug auf dieThus, the final image generated by the whole lens prism system comes to lie in an acceptable distance from the observer, a pair of weak plano-concave lenses are cemented (of suitable thickness) with the exit faces of the prisms o This is in relation to the
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Figuren 1, 2 und 3 in den Ausführungsformen der Pigo 4A1 4B und 4C veranschaulicht, bei denen die plankonkaven Linsen 31 mit den coplanaren Ausgangsflächen der entsprechenden Prismen verkittet sind. So zeigt Fig. 4A eine Linse 31, die an der Fläche 11 des Prismas 3 und eine gleiche Linse 31, die mit der Fläche 12 des Prismas 4 verkittet ist, wobei die Linsen 31 sich über das dreiseitige Prisma 13 erstrecken, wie dargestellt ist. Fig. 4B zeigt eine Linse 31, die mit den coplanaren Flächen 26 und 27 des Prismas 15 und 16 verkittet ist, und eine gleiche Linse 31, die mit den entsprechenden coplanaren Flächen der Prismen 18 und 19 verkittet ist. Fig. 4C zeigt eine Linse 31, die an der Ausgangsfläche des Prismas 15 und 16 verkittet ist, und eine gleiche Linse 31, die an den Ausgangsflächen der Prismen 18 und 19 verkittet ist, wobei die Linsen 31 in diesem Falle sich über das dreiseitige Prisma 29 erstrecken. Die plan-konkaven Linsen 31 sind mit den Prismen vorzugsweise verkittet, um Probleme infolge von "Geisterbildern" zu vermeiden.Figures 1, 2 and 3 in the embodiments of Pig o 4A 1 4B and 4C illustrates, in which the plano-concave lenses 31 are cemented to the coplanar exit surfaces of the corresponding prisms. 4A shows a lens 31 attached to surface 11 of prism 3 and a similar lens 31 cemented to surface 12 of prism 4, lenses 31 extending over three-sided prism 13, as shown. 4B shows a lens 31 cemented to the coplanar surfaces 26 and 27 of the prisms 15 and 16 and a like lens 31 cemented to the corresponding coplanar surfaces of the prisms 18 and 19. Fig. 4C shows a lens 31 cemented to the exit surface of prisms 15 and 16 and a similar lens 31 cemented to the exit surfaces of prisms 18 and 19, the lenses 31 in this case extending over the three-sided prism 29 extend. The plano-concave lenses 31 are preferably cemented to the prisms in order to avoid problems due to "ghosting".
Die rhombischen Prismen können in üblicher Weise Scheitelwinkel von 35° und 145° haben, obwohl andere Winkel auch gewählt werden können, vorausgesetzt, daß etwaige "Geisterbilder"-Probleme berücksichtigt werden.The rhombic prisms can conventionally have apex angles of 35 ° and 145 °, although different Angles can also be chosen provided that any "ghosting" problems are taken into account.
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Es ist wünschenswert, die nicht gebrauchten Flächen der Prismen zu mattieren oder zu schwärzen, um sichtbare Geisterbilder zu verhinderno In Situationen, wo rückwärts angeordnete helle Lichter innerhalb der Prismen reflektiert werden können, ist es ferner wünschenswert, Augenmuscheln (eye guards) vorzusehen.It is desirable to matt or blacken the unused surfaces of the prisms to make them visible Preventing ghosting o In situations where backward bright lights are inside the Prisms can be reflected, it is also desirable to provide eye cups (eye guards).
Wenn es gewünscht wird, können die benachbarten Prismenscheitel stark abgeschrägt werden, damit die Prismen dichter zusammengebracht werden, wodurch der erforderliche Durchmesser der Vergrößerungssammellinse verringert wird· Dies ist in Fig. 5 dargestellt, wonach an den Berührungsstellen der Prismen auf der optischen Achse 0 Abschrägungen 32 vorgesehen sindoIf desired, the adjacent prism vertices can be bevelled sharply so that the Prisms are brought closer together, creating the required diameter of the magnifying converging lens is reduced · This is shown in Fig. 5, according to which at the points of contact of the prisms on the optical axis 0 bevels 32 are provided o
Im allgemeinen ist es wünschenswert, daß die Linse etwas größer ist als die Eingangsflächen der Prismen, um "blinde Punkte" in dem schrägen Blickfeld zu vermeideno Die Linse sollte auch verhältnismäßig wenig Vignettierung haben, um in dem Blickfeld auftretende Helligkeitsänderungen zu vermeiden.In general, it is desirable that the lens be slightly larger than the entrance surfaces of the prisms, to avoid "blind spots" in the oblique field of view o The lens should also be proportionate have little vignetting in order to avoid changes in brightness occurring in the field of view.
Das maximale Blickfeld des Systems ist im wesentlichen beschränkt durch die herstellbare maximale Öffnung der Vergrößerungslinse und kann z.B. größer als 60° sein. Die Ausführungsform der Figo 3 er-The maximum field of view of the system is essentially limited by the maximum opening that can be produced for the magnifying lens and can, for example, be greater than 60 °. The embodiment of Fig o 3
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mcglicht das größte herstellbare Blickfeld (es gibt aber auch die größte Abschwächung der Bildhelligkeit).allows the largest field of view that can be produced (but there is also the greatest reduction in image brightness).
Falls gewünscht, kann das System eine oder mehrere Ablenkungen haben, die in der Vergrößerungskollektiv— linse angebracht sein können, wie in den Fig. 6, 7 und beispielsweise veranschaulicht ist.If desired, the system can have one or more deflections that are in the magnification collective— Lens can be attached, as illustrated in FIGS. 6, 7 and, for example.
In Fig. 6 besteht die vergrößernde Kollektivlinse aus zv/ei Linsenkomponenten 33 und 34, zwischen denen ein 45°, 90° und 45°— Prisma 35 angebracht ist. Dieses Prisma hat eine total reflektierende Fläche 36, die den Lichtweg in bekannter Weise um 90 ablenkt. Das aus der Linsenkomponente 34 austretende Licht wird dann von dem Prismensystem 2 empfangen.In Fig. 6, the magnifying collective lens consists of two lens components 33 and 34, between which a 45 °, 90 ° and 45 ° prism 35 is attached. This prism has a totally reflective surface 36, which deflects the light path by 90 in a known manner. The light emerging from the lens component 34 is then received by the prism system 2.
In Fig. 7 ist ein rhombisches Prisma 37 mit total reflektierenden gegenüberliegenden Flächen 38 und 39 zwischen die Linsenkomponenten 33und 34 geschaltet und erzeugt eine doppelte Ablenkung des Lichtweges, wodurch eine seitliche Verschiebung bewirkt wird.In Fig. 7 is a rhombic prism 37 with totally reflective opposing surfaces 38 and 39 connected between the lens components 33 and 34 and generates a double deflection of the light path, thereby causing a lateral shift.
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In Figo 8 ist ein 45°, 90°, 45°-Prisma 40 in den Lichtweg zwischen den Linsenkomponenten 33 und 34 geschaltet und bewirkt mit den total reflektierenden Flächen 41 und 42 eine doppelte Ablenkung, wodurch eine Umkehrung mit seitlicher Verschiebung der Richtung des Lichtweges erhalten wird«In FIG o 8 is a 45 °, 90 °, connected 45 ° prism 40 in the optical path between the lens components 33 and 34 and effected by the total reflective surfaces 41 and 42 of a double deflection, whereby a reversal with lateral displacement of the direction of the Light path is obtained "
- Patentansprüche - 22 -- Claims - 22 -
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