DE102020134017A1

DE102020134017A1 - Optisches System

Info

Publication number: DE102020134017A1
Application number: DE102020134017.6A
Authority: DE
Inventors: Alexander Epple; Johannes Zellner; David Shafer
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 2020-08-13
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2022-02-17
Also published as: WO2022034231A3; AT526260B1; WO2022034231A2; AT526260A5; US20230333364A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System (7) mit einer optischen Achse (OA), mit einer Anzeigeeinheit (5) zum Anzeigen eines Bilds, mit einem Okular (6) zum Betrachten des Bilds, wobei das Okular (6) eine Linseneinheit (L1) aufweist. Die Anzeigeeinheit (5) ist derart ausgelegt, dass ein Randstrahllichtbündel (9) von einem Rand (8) der Anzeigeeinheit (5) ausgeht und zur Linseneinheit (L1) in eine Lichteinfallsrichtung (L) verläuft. Entlang der optischen Achse (OA) und in der Lichteinfallsrichtung (L) sind zunächst die Anzeigeeinheit (5) und dann die Linseneinheit (L1) an der optischen Achse (OA) angeordnet. Zwischen der Linseneinheit (L1) und einer Augenpupille (2) ist keine weitere optische Einheit des optischen Systems (7) angeordnet. Das Randstrahllichtbündel (9) weist einen Hauptstrahl (HS) auf. Der Hauptstrahl (HS) verläuft an der Linseneinheit (L1) in einer ersten Hauptstrahlhöhe (H1) und an der Anzeigeeinheit (5) in einer zweiten Hauptstrahlhöhe (H2). Die erste Hauptstrahlhöhe (H1) ist mindestens so groß wie die zweite Hauptstrahlhöhe (H2).

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System mit einer Anzeigeeinheit zum Anzeigen eines Bilds sowie mit einem Okular zum Betrachten des Bilds. Beispielsweise ist das erfindungsgemäße optische System in einem Fernglas, in einem Fernrohr, in einem Teleskop, in einem Spektiv oder in einem Lichtmikroskop angeordnet. Insbesondere ist das erfindungsgemäße optische System in einem Nachtsichtgerät angeordnet.
Ein Okular ist eine optisch wirksame Einheit eines optischen Systems und wird augenseitig angeordnet. Beispielsweise wird mit dem Okular ein reelles Zwischenbild einer Abbildung für ein menschliches Auge virtuell abgebildet. Ein Okular wird vielseitig eingesetzt, beispielsweise in einem Fernglas, in einem Fernrohr, in einem Teleskop, in einem Spektiv oder in einem Lichtmikroskop. Ferner ist es bekannt, ein Okular in einem Nachtsichtgerät anzuordnen. Beispielsweise wird mit dem Okular ein Bildschirm des Nachtsichtgeräts betrachtet. Auf diesem Bildschirm wird ein Bild dargestellt, das von einem Detektor erzeugt wird. Signale, die vom Detektor detektiert werden, werden elektronisch derart umgesetzt, dass sie auf dem Bildschirm als Bild erkennbar sind.
Um einen möglichst komfortablen Einblick für eine Person, insbesondere für einen Brillenträger, zu gewährleisten, ist es wünschenswert, dass das Okular sowohl einen großen Pupillenabstand (beispielsweise von ca. 18 mm) für eine Augenpupille mit einem Durchmesser von 5 mm als auch einen großen halben Feldwinkel (beispielsweise von ca. 27°) aufweist. Dabei ist der Pupillenabstand der Abstand der Augenpupille zu der ersten optischen Fläche des Okulars.
Hinsichtlich des Standes der Technik wird auf die US 2006/0262391 A1 , die EP 1 746 451 A2 , die US 2017/0336609 A1 sowie die EP 1 267 197 B1 verwiesen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Okular anzugeben, das einen komfortablen Einblick auch für Brillenträger ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem optischen System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und/oder den beigefügten Figuren.
Das erfindungsgemäße optische System weist eine optische Achse und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen eines Bilds auf. Die Anzeigeeinheit ist an der optischen Achse angeordnet und weist einen Rand auf. Der Rand begrenzt die Anzeigeeinheit. Als Anzeigeeinheit kann beispielsweise ein Feldemissionsbildschirm, ein Flüssigkristallbildschirm, ein Dünnschichttransistorbildschirm, ein Plasmabildschirm, ein SED (Surface Conduction Electron Emitter Display) oder ein Bildschirm, der organische Leuchtdioden aufweist, verwendet werden. Die vorgenannte Aufzählung ist nicht abschließend. Vielmehr kann jegliche Anzeigeeinheit verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet ist.
Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße optische System ein Okular zum Betrachten des Bilds auf. Das Okular ist mit mindestens einer Linseneinheit versehen.
Der Rand der Anzeigeeinheit ist derart ausgelegt, dass ein Randstrahllichtbündel von dem Rand der Anzeigeeinheit ausgeht und zur Linseneinheit in eine Lichteinfallsrichtung verläuft. Das Randstrahllichtbündel weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, welche das Randstrahllichtbündel bilden. Das Randstrahllichtbündel weist einen Hauptstrahl auf. Der Hauptstrahl ist ein Strahl des Randstrahllichtbündels, welcher das Randstrahllichtbündel repräsentiert, wenn eine Apertur des optischen Systems auf nahezu 0 verringert wird. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass das erfindungsgemäße optische System das Randstrahllichtbündel aufweist, wobei das Randstrahllichtbündel von dem Rand der Anzeigeeinheit ausgeht und zur Linseneinheit in eine Lichteinfallsrichtung verläuft. Das Randstrahllichtbündel weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen, welche das Randstrahllichtbündel bilden, und den Hauptstrahl auf.
Entlang der optischen Achse und in der Lichteinfallsrichtung sind zunächst die Anzeigeeinheit und dann die Linseneinheit an der optischen Achse angeordnet. Zwischen der Linseneinheit und einer Augenpupille, beispielsweise eine Augenpupille einer Person, ist keine weitere optische Einheit des optischen Systems angeordnet. Dies kann auch wie folgt ausgedrückt werden: Wenn beispielsweise das optische System zusätzlich zu der Linseneinheit eine weitere optische Einheit aufweist, dann ist diese optische Einheit nicht zwischen der Linseneinheit und der Augenpupille angeordnet, sondern zwischen der Linseneinheit und der Anzeigeeinheit.
Das erfindungsgemäße optische System ist derart ausgelegt, dass der Hauptstrahl an der Linseneinheit in einer ersten Hauptstrahlhöhe verläuft, wobei die erste Hauptstrahlhöhe ein erster Abstand zwischen der optischen Achse und dem Hauptstrahl an der Linseneinheit ist. Darüber hinaus ist die Anzeigeeinheit derart ausgelegt, dass der Hauptstrahl an der Anzeigeeinheit in einer zweiten Hauptstrahlhöhe verläuft, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse und dem Hauptstrahl an der Anzeigeeinheit ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu weist das erfindungsgemäße optische System das Randstrahllichtbündel mit dem Hauptstrahl auf, wobei (i) der Hauptstrahl an der Linseneinheit in einer ersten Hauptstrahlhöhe verläuft, wobei die erste Hauptstrahlhöhe ein erster Abstand zwischen der optischen Achse und dem Hauptstrahl an der Linseneinheit ist, sowie (ii) darüber hinaus der Hauptstrahl an der Anzeigeeinheit in einer zweiten Hauptstrahlhöhe verläuft, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse und dem Hauptstrahl an der Anzeigeeinheit ist.
Ferner ist es bei dem erfindungsgemäßen optischen System vorgesehen, dass die erste Hauptstrahlhöhe mindestens so groß wie die zweite Hauptstrahlhöhe ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die erste Hauptstrahlhöhe größer als die zweite Hauptstrahlhöhe ist.
Das erfindungsgemäße optische System ermöglicht einen komfortablen Einblick, insbesondere für Brillenträger, da das Okular des erfindungsgemäßen optischen Systems sowohl einen großen Pupillenabstand (beispielsweise von ca. 18 mm) für eine Augenpupille mit einem Durchmesser von 5 mm als auch einen großen halben Feldwinkel (beispielsweise von ca. 27°) aufweisen kann. Ferner ermöglicht das erfindungsgemäße optische System eine Aufrichtung eines Bilds, ohne dass es zwingend notwendig ist, ein weiteres Umkehrsystem im erfindungsgemäßen optischen System anzuordnen.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass der erste Abstand die Länge einer ersten Geraden ist, die senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet ist und einen ersten Punkt auf der optischen Achse mit einem zweiten Punkt auf dem Hauptstrahl an der Linseneinheit verbindet. Ferner ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass der zweite Abstand die Länge einer zweiten Geraden ist, die senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet ist und einen dritten Punkt auf der optischen Achse mit einem vierten Punkt auf dem Hauptstrahl an der Anzeigeeinheit verbindet.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Linseneinheit eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweist. Die erste Fläche der Linseneinheit ist an einer ersten, von der Anzeigeeinheit abgewandten Seite der Linseneinheit angeordnet. Ferner ist die zweite Fläche der Linseneinheit an einer zweiten, der Anzeigeeinheit zugewandten Seite der Linseneinheit angeordnet. An der ersten Fläche der Linseneinheit ist eine erste Ebene angeordnet, wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt. Zusätzlich oder alternativ ist es vorgesehen, dass die Anzeigeeinheit eine Fläche aufweist. Die Fläche der Anzeigeeinheit ist an einer der Linseneinheit zugewandten Seite der Anzeigeeinheit angeordnet. Ferner ist an der Fläche der Anzeigeeinheit eine zweite Ebene angeordnet. Die zweite Gerade liegt in der zweiten Ebene.
Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das optische System mindestens zwei identische Linsen aufweist, die asphärisch ausgebildet sind. Beispielsweise ist vorgesehen, dass eine der identischen Linsen in einer ersten Ausrichtung an der optischen Achse angeordnet ist und dass die andere der identischen Linsen in einer zweiten Ausrichtung an der optischen Achse angeordnet ist. Die erste Ausrichtung ist beispielsweise um 180° zur zweiten Ausrichtung gedreht. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die erste Ausrichtung der einen Linse der identischen Linsen eine Spiegelung der zweiten Ausrichtung der anderen Linse der identischen Linsen an einer Geraden, die insbesondere senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet ist. Die Verwendung von zwei identischen Linsen verringert beispielsweise die Kosten der Herstellung des erfindungsgemäßen optischen Systems.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das optische System eine erste Linse, eine zweite Linse, eine dritte Linse, eine vierte Linse, eine fünfte Linse und eine sechste Linse aufweist, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen zunächst die erste Linse, dann die zweite Linse, dann die dritte Linse, dann die vierte Linse, dann die fünfte Linse und dann die sechste Linse entlang der optischen Achse angeordnet sind. Die erste Linse weist positive Brechkraft auf. Die zweite Linse weist negative Brechkraft auf. Die dritte Linse weist positive Brechkraft auf. Die vierte Linse weist positive Brechkraft auf. Die fünfte Linse weist positive Brechkraft auf und die sechste Linse weist negative Brechkraft auf. Die erste Linse ist beispielsweise als die weiter oben genannte Linseneinheit ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems mindestens ein Kittglied aufweist. Wiederum zusätzlich oder alternativ ist es bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems vorgesehen, dass die erste Linse eine zur Augenpupille gerichtete Fläche aufweist. Diese Fläche ist asphärisch ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ ist es bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems vorgesehen, dass die sechste Linse eine zur Anzeigeeinheit gerichtete Fläche aufweist. Diese Fläche ist asphärisch ausgebildet. Bei den vorstehenden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es möglich, dass bei einem Pupillenabstand von beispielsweise 18 mm zwischen einer Augenpupille und der Linseneinheit die erste Hauptstrahlhöhe beispielsweise 12 mm betragen kann. Wenn eine Anzeigeeinheit verwendet wird, deren Höhe der Anzeige kleiner als 12 mm ist, kann dies unmittelbar beim Eintritt des Lichts von der Anzeigeeinheit in das Okular große positive Brechkraft erfordern. Eine derartige positive Brechkraft führt oft zu einer geringen Baulänge des optischen Systems. Eine geringe Baulänge ist zwar oft wünschenswert. Wenn aber in dem optischen System kein Zwischenbild erzeugt wird, dann ist es aufgrund dieser kurzen Baulänge schwierig, Korrektureinheiten beispielsweise in Form von Linsen in das optische System einzubringen. Die weiter unten erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems weisen eine längere Baulänge als die hier weiter oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems auf, sodass dieser Nachteil vermieden werden kann.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das optische System mindestens ein Zwischenbild aufweist. Das Zwischenbild wird beispielsweise von mindestens einer optischen Einheit des Okulars erzeugt. Insbesondere ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das erfindungsgemäße optische System eine erste konkave Linsenfläche und eine zweite konkave Linsenfläche aufweist. Das Zwischenbild ist zwischen der ersten konkaven Linsenfläche und der zweiten konkaven Linsenfläche angeordnet. Zusätzlich oder alternativ ist es vorgesehen, dass das erfindungsgemäße optische System eine erste meniskusförmige Linse mit einer ersten konkaven Linsenfläche und eine zweite meniskusförmige Linse mit einer zweiten konkaven Linsenfläche aufweist, wobei das Zwischenbild zwischen der ersten konkaven Linsenfläche und der zweiten konkaven Linsenfläche angeordnet ist. Wiederum zusätzlich oder alternativ ist es vorgesehen, dass das erfindungsgemäße optische System ein erstes meniskusförmiges Kittglied mit einer ersten konkaven Linsenfläche und ein zweites meniskusförmiges Kittglied mit einer zweiten konkaven Linsenfläche aufweist, wobei das Zwischenbild zwischen der ersten konkaven Linsenfläche und der zweiten konkaven Linsenfläche angeordnet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass zwischen der Augenpupille und dem Zwischenbild genau eine Linse angeordnet ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist zwischen der Augenpupille und dem Zwischenbild eine einzelne Linse angeordnet. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die genau eine Linse bi-asphärisch ausgebildet ist. Unter einer bi-asphärischen Ausbildung wird vorstehend und auch nachstehend die folgende Ausbildung verstanden: Eine Linse weist eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf, welche der ersten Fläche gegenüberliegend angeordnet ist. Sowohl die erste Fläche als auch die zweite Fläche sind asphärisch ausgebildet.
Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das Okular eine erste Linsengruppe und eine zweite Linsengruppe aufweist. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe und dann die zweite Linsengruppe entlang der optischen Achse angeordnet. Das Zwischenbild ist zwischen der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe angeordnet. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass das erfindungsgemäße optische System eine dritte Linsengruppe aufweist. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe, dann die zweite Linsengruppe und dann die dritte Linsengruppe entlang der optischen Achse angeordnet. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Linsengruppe die Linseneinheit aufweist.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Linsengruppe eine erste Linse, eine zweite Linse, eine dritte Linse und eine vierte Linse aufweist, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen zunächst die erste Linse, dann die zweite Linse, dann die dritte Linse und dann die vierte Linse entlang der optischen Achse angeordnet sind, wobei die erste Linse positive Brechkraft aufweist, wobei die zweite Linse positive Brechkraft aufweist, wobei die dritte Linse positive Brechkraft aufweist und wobei die vierte Linse negative Brechkraft aufweist. Ferner weist die zweite Linsengruppe eine fünfte Linse, eine sechste Linse, eine siebte Linse, eine achte Linse, eine neunte Linse, eine zehnte Linse, eine elfte Linse und eine zwölfte Linse auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die fünfte Linse, dann die sechste Linse, dann die siebte Linse, dann die achte Linse, dann die neunte Linse, dann die zehnte Linse, dann die elfte Linse und dann die zwölfte Linse entlang der optischen Achse angeordnet, wobei die fünfte Linse positive Brechkraft aufweist, wobei die sechste Linse positive Brechkraft aufweist, wobei die siebte Linse negative Brechkraft aufweist, wobei die achte Linse negative Brechkraft aufweist, wobei die neunte Linse positive Brechkraft aufweist, wobei die zehnte Linse positive Brechkraft aufweist, wobei die elfte Linse positive Brechkraft aufweist und wobei die zwölfte Linse negative Brechkraft aufweist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die zweite Linsengruppe mindestens ein meniskusförmiges Kittglied aufweist. Wiederum zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die zweite Linsengruppe mindestens ein meniskusförmiges Kittglied aufweist, wobei das Kittglied eine Kronlinse und eine Flintlinse aufweist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die zweite Linsengruppe mindestens ein meniskusförmiges Kittglied aufweist. Dieses meniskusförmige Kittglied weist eine konkave Seite auf. Die konkave Seite ist zu einer im optischen System angeordneten Pupille gerichtet. Die im erfindungsgemäßen optischen System angeordnete Pupille ist dort an der optischen Achse angeordnet, wo der Hauptstrahl des Randstrahllichtbündels die optische Achse schneidet. Darüber hinaus ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die achte Linse der zweiten Linsengruppe und die neunte Linse der zweiten Linsengruppe ein erstes meniskusförmiges Kittglied bilden. Ferner bilden die elfte Linse der zweiten Linsengruppe und die zwölfte Linse der zweiten Linsengruppe ein zweites meniskusförmiges Kittglied. Darüber hinaus ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die siebte Linse der zweiten Linsengruppe als Meniskuslinse ausgebildet ist.
Die vorgenannten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems mit den zwölf Linsen sind rein sphärische Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems. Im Prinzip handelt es sich bei diesen Ausführungsformen jeweils um eine Kombination einer optischen Einheit in Form der ersten Linsengruppe mit einem Relaysystem in Form der zweiten Linsengruppe, wobei das Relaysystem das auf der Anzeigeeinheit angezeigte Bild des Objekts auf das Zwischenbild abbildet. Zwischen der siebten Linse und der achten Linse ist eine Pupillenebene angeordnet, die paraxial zur Augenpupille konjugiert ist. Die vierte Linse, die achte Linse und die zwölfte Linse, welche jeweils negative Brechkraft aufweisen, sind beispielsweise aus einem Flintglas hergestellt. Alle weiteren Linsen dieser Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems sind beispielsweise aus Kronglas gebildet. Die Korrektur der Petzval-Summe erfolgt bei den vorgenannten Ausführungsformen beispielsweise durch die vierte Linse mit negativer Brechkraft sowie durch die beispielsweise als Meniskuslinse ausgebildete siebte Linse, durch das meniskusförmige Kittglied bestehend aus der achten Linse und der neunten Linse sowie durch das meniskusförmige Kittglied bestehend aus der elften Linse und der zwölften Linse. Um die Gesamtbrechkraft der vorgenannten einzelnen Linsen zu minimieren, weicht die Bildebene an der Anzeigeeinheit stark von einer Telezentrie ab. Es liegt also eine negative Austrittspupillenlage vor, d. h., die Austrittspupille befindet sich im erfindungsgemäßen optischen System mit einem stark divergenten Hauptstrahl an der Anzeigeeinheit. Die starke Abweichung von der Telezentrie unterscheidet diese Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems somit auch maßgeblich von einem Okular, das an einem Fernrohr oder einem Fernglas des Standes der Technik eingesetzt wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Linsengruppe eine erste Linse und eine zweite Linse aufweist. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die erste Linse und dann die zweite Linse entlang der optischen Achse angeordnet. Die erste Linse weist positive Brechkraft auf. Die zweite Linse weist negative Brechkraft auf. Ferner ist es bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems vorgesehen, dass die zweite Linsengruppe eine dritte Linse, eine vierte Linse, eine fünfte Linse, eine sechste Linse und eine siebte Linse aufweist. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die dritte Linse, dann die vierte Linse, dann die fünfte Linse, dann die sechste Linse und dann die siebte Linse entlang der optischen Achse angeordnet. Die dritte Linse weist negative Brechkraft auf. Die vierte Linse weist positive Brechkraft auf. Die fünfte Linse weist negative Brechkraft auf. Die sechste Linse weist positive Brechkraft auf, und die siebte Linse weist positive Brechkraft auf. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Linse bi-asphärisch ausgebildet ist. Wiederum zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die zweite Linse und/oder die dritte Linse als Meniskuslinse ausgebildet sind/ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die vierte Linse bi-asphärisch ausgebildet ist und dass die fünfte Linse sowie die sechste Linse ein Kittglied bilden.
Die vorstehende Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems mit den sieben Linsen weist eine reduzierte Anzahl von Linsen im Vergleich zu der weiter oben erläuterten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems auf. Das Zwischenbild ist auch bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems zwischen der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe angeordnet. Das Zwischenbild wird wiederum von der zweiten Linsengruppe, die im Grunde als ein Relaysystem ausgebildet ist, erzeugt. Wie oben erwähnt, sind die zweite Linse und die dritte Linse beispielsweise als Meniskuslinse ausgebildet. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die zweite Linse und die dritte Linse derart angeordnet sind, dass das Zwischenbild zwischen der zweiten Linse und der dritten Linse angeordnet ist, wobei keine weitere optische Einheit des erfindungsgemäßen optischen Systems zwischen der zweiten Linse und dem Zwischenbild sowie der dritten Linse und dem Zwischenbild angeordnet ist. Die als Meniskuslinse ausgebildete zweite Linse und die als Meniskuslinse ausgebildete dritte Linse dienen der Korrektur der Petzval-Summe und tragen somit zu einer Bildfeldebnung bei. Die erste Linse und die vierte Linse sind bi-asphärisch ausgebildet. Hierdurch wird ermöglicht, eine Strahlumlenkung durch Linsen mit hoher Brechkraft vorzunehmen. Dabei werden entstehende Aberrationen, insbesondere sphärische Aberrationen, aufgrund der asphärischen Gestaltung der ersten Linse und der vierten Linse korrigiert. Somit ist es möglich, im Vergleich zu der weiter oben erläuterten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems eine geringere Anzahl von Linsen im optischen System zu verwenden. Dies gilt insbesondere für die erste Linsengruppe, die bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems aufgrund der bi-asphärischen Ausbildung der ersten Linse und der vierten Linse nur noch zwei Linsen, nämlich die erste Linse und die zweite Linse, aufweist. Zusätzlich ist von Vorteil, dass die Korrektur einer chromatischen Längsaberration durch das Kittglied, welches durch die fünfte Linse und die sechste Linse gebildet wird, erfolgen kann. Das vorgenannte Kittglied ist beispielsweise ein achromatisches Kittglied. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die fünfte Linse beispielsweise aus einem Flintglas gebildet ist und dass die sechste Linse beispielsweise aus einem Kronglas gebildet ist. Die weiteren Linsen dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems sind beispielsweise aus einem Kronglas gebildet.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Linsengruppe eine erste Linse und eine zweite Linse aufweist. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die erste Linse und dann die zweite Linse entlang der optischen Achse angeordnet. Die erste Linse ist bi-asphärisch ausgebildet. Die zweite Linse ist als Meniskuslinse ausgebildet. Darüber hinaus ist es bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems vorgesehen, dass die zweite Linsengruppe eine dritte Linse, eine vierte Linse, eine fünfte Linse, eine sechste Linse, eine siebte Linse und eine achte Linse aufweist. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die dritte Linse, dann die vierte Linse, dann die fünfte Linse, dann die sechste Linse, dann die siebte Linse und dann die achte Linse entlang der optischen Achse angeordnet. Die dritte Linse ist als Meniskuslinse ausgebildet. Die vierte Linse ist bi-asphärisch ausgebildet. Ferner bilden die siebte Linse und die achte Linse ein Kittglied. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Linse positive Brechkraft aufweist und dass die zweite Linse negative Brechkraft aufweist. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Linse positive Brechkraft aufweist und dass die zweite Linse positive Brechkraft aufweist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die dritte Linse positive Brechkraft aufweist, dass die vierte Linse positive Brechkraft aufweist, dass die fünfte Linse negative Brechkraft aufweist, dass die sechste Linse positive Brechkraft aufweist, dass die siebte Linse negative Brechkraft aufweist und dass die achte Linse positive Brechkraft aufweist. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die dritte Linse positive Brechkraft aufweist, dass die vierte Linse positive Brechkraft aufweist, dass die fünfte Linse negative Brechkraft aufweist, dass die sechste Linse positive Brechkraft aufweist, dass die siebte Linse positive Brechkraft aufweist und dass die achte Linse negative Brechkraft aufweist.
Wie oben genannt, weist das vorstehende erfindungsgemäße optische System acht Linsen auf, wobei die erste Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist, wobei die zweite Linse beispielsweise negative Brechkraft aufweist, wobei die dritte Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist, wobei die vierte Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist, wobei die fünfte Linse beispielsweise negative Brechkraft aufweist, wobei die sechste Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist, wobei die siebte Linse beispielsweise negative Brechkraft aufweist und wobei die achte Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist es insbesondere vorgesehen, dass die erste Linse und die vierte Linse, die jeweils bi-asphärisch ausgebildet sind, identische Flächenformen aufweisen, jedoch entlang der optischen Achse gegeneinander gedreht an der optischen Achse angeordnet sind. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die erste Linse in einer ersten Ausrichtung an der optischen Achse angeordnet und die vierte Linse ist in einer zweiten Ausrichtung an der optischen Achse angeordnet. Die erste Ausrichtung ist beispielsweise um 180° zur zweiten Ausrichtung gedreht. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die erste Ausrichtung der ersten Linse eine Spiegelung der zweiten Ausrichtung der vierten Linse an einer Geraden, die insbesondere senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet ist. Die Verwendung von zwei identischen Linsen, nämlich der ersten Linse und der vierten Linse, verringert beispielsweise die Kosten der Produktion des erfindungsgemäßen optischen Systems.
Wie oben genannt, weist das vorstehende erfindungsgemäße optische System acht Linsen auf, wobei die erste Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist, wobei die zweite Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist, wobei die dritte Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist, wobei die vierte Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist, wobei die fünfte Linse beispielsweise negative Brechkraft aufweist, wobei die sechste Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist, wobei die siebte Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist und wobei die achte Linse beispielsweise negative Brechkraft aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist es beispielsweise möglich, die Baulänge der weiter oben erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems von beispielsweise 100 mm auf eine Baulänge von beispielsweise 80 mm bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems zu verringern, wobei die Baulänge von der Augenpupille bis zur Anzeigeeinheit gemessen wird. Aufgrund der kürzeren Baulänge können die einzelnen Linsen dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems eine stärkere Brechkraft als die Linsen der weiter oben erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems erhalten. Zwar könnte dies die Korrektur der Petzval-Summe erschweren. Dies wird aber beispielsweise dadurch korrigiert, dass die zweite Linse und die dritte Linse jeweils als Meniskuslinse ausgebildet sind, zwischen denen das Zwischenbild angeordnet ist. Die verkürzte Baulänge dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems führt zu einer erhöhten Anzahl von Linsen, nämlich den oben genannten acht Linsen, von denen zwei Linsen bi-asphärisch ausgebildet sind, nämlich die erste Linse und die vierte Linse.
Bei den weiter oben erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems liegt das Zwischenbild jeweils in unmittelbarer Nähe - beispielsweise in einem Abstand von wenigen Millimetern, insbesondere weniger als 3 mm - oder sogar auf einer optischen Fläche einer der Linsen der oben erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems. Bei der nachstehenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es jedoch möglich, das Zwischenbild freizulegen, sodass es weder in unmittelbarer Nähe noch auf einer optischen Fläche einer der Linsen des optischen Systems angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Linsengruppe eine einzige Linse in Form einer ersten Linse aufweist. Somit sind keine weiteren optischen Einheiten in der ersten Linsengruppe vorgesehen. Die erste Linse weist positive Brechkraft auf. Ferner ist es bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems vorgesehen, dass die zweite Linsengruppe eine zweite Linse, eine dritte Linse, eine vierte Linse, eine fünfte Linse und eine sechste Linse aufweist. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die zweite Linse, dann die dritte Linse, dann die vierte Linse, dann die fünfte Linse und dann die sechste Linse entlang der optischen Achse angeordnet. Die zweite Linse weist positive Brechkraft auf. Die dritte Linse weist negative Brechkraft auf. Die vierte Linse weist positive Brechkraft auf. Die fünfte Linse weist positive Brechkraft auf, und die sechste Linse weist negative Brechkraft auf. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Linse und/oder die zweite Linse bi-asphärisch ausgebildet sind/ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die dritte Linse als Meniskuslinse ausgebildet ist. Ferner ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die fünfte Linse sowie die sechste Linse ein Kittglied bilden. Von Vorteil bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es, dass beispielsweise entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen hinter der bi-asphärisch ausgebildeten zweiten Linse die als Meniskuslinse ausgebildete dritte Linse angeordnet ist. Diese dritte Linse übernimmt die Korrektur der Petzval-Summe. Hierdurch wird es möglich, dass die Petzval-Summe nicht mehr von optischen Einheiten korrigiert wird, die in der Nähe des Zwischenbilds liegen. Somit kann das Zwischenbild freigelegt werden. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist es zwischen zwei Linsen angeordnet. Die Baulänge dieser Ausführungsform des optischen Systems beträgt beispielsweise 100 mm. Hierdurch ist es möglich, keine stark brechenden Meniskuslinsen zu verwenden, zwischen denen das Zwischenbild angeordnet ist. Vielmehr reicht die Verwendung der als Meniskuslinse ausgebildeten dritten Linse aus, welche die Korrektur der Petzval-Summe übernimmt.
Es kommt vor, dass bei einem erfindungsgemäßen optischen System die Anzahl der Linsen minimiert werden soll. Dies ist mit der nachfolgenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems möglich. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es vorgesehen, dass die erste Linsengruppe eine einzige Linse in Form einer ersten Linse aufweist. Somit sind keine weiteren optischen Einheiten in der ersten Linsengruppe vorgesehen. Die erste Linse weist positive Brechkraft auf. Ferner ist es bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems vorgesehen, dass die zweite Linsengruppe eine zweite Linse, eine dritte Linse und eine vierte Linse aufweist. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die zweite Linse, dann die dritte Linse und dann die vierte Linse entlang der optischen Achse angeordnet. Die zweite Linse weist positive Brechkraft auf. Die dritte Linse weist ebenfalls positive Brechkraft auf. Hingegen weist die vierte Linse negative Brechkraft auf. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Linse und/oder die zweite Linse und/oder die dritte Linse bi-asphärisch ausgebildet sind/ist. Die vorstehenden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems weisen daher nur vier Linsen auf. Die Baulänge dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems beträgt beispielsweise 200 mm. Aufgrund der großen Baulänge ist es nicht mehr zwingend erforderlich, hohe Brechkräfte der einzelnen Linsen bereitzustellen. Dies ermöglicht eine einfache Korrektur der Petzval-Summe. Beispielsweise wird die Korrektur der Petzval-Summe durch die vierte Linse bereitgestellt. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die vierte Linse eine Korrektur der chromatischen Längsaberration vornimmt. Insbesondere ist es vorgesehen, die vierte Linse aus einem Flintglas zu bilden.
Um das erfindungsgemäße optische System beispielsweise in einem Fernrohr oder in einem Fernglas zu verwenden, ist es wünschenswert, beispielsweise eine telezentrische Ausführung eines Bildraums zu erzeugen. Mit anderen Worten ausgedrückt, sollen die Hauptstrahlen aller Lichtstrahlbündel parallel zur optischen Achse verlaufen. Dies kann beispielsweise durch die folgende Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems bereitgestellt werden. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Linsengruppe eine einzige Linse in Form einer ersten Linse aufweist. Somit weist die erste Linsengruppe keine weitere optische Einheit auf. Die erste Linse weist positive Brechkraft auf. Ferner ist es bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems vorgesehen, dass die zweite Linsengruppe eine zweite Linse, eine dritte Linse, eine vierte Linse, eine fünfte Linse und eine sechste Linse aufweist. Entgegen der Lichteinfallsrichtung sind zunächst die zweite Linse, dann die dritte Linse, dann die vierte Linse, dann die fünfte Linse und dann die sechste Linse entlang der optischen Achse angeordnet. Die zweite Linse weist positive Brechkraft auf. Die dritte Linse weist negative Brechkraft auf. Die vierte Linse weist negative Brechkraft auf. Die fünfte Linse weist positive Brechkraft auf, und die sechste Linse weist positive Brechkraft auf. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Linse und/oder die zweite Linse bi-asphärisch ausgebildet sind/ist. Ferner ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die sechste Linse asphärisch ausgebildet ist und dass die vierte Linse sowie die fünfte Linse ein Kittglied bilden. Die Korrektur der Petzval-Summe erfolgt durch die sechste Linse.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems, bei dem eine telezentrische Ausführung des Bildraums erfolgt, weist zusätzlich oder alternativ eine erste Linsengruppe auf, die mit einer einzigen Linse in Form einer ersten Linse versehen ist. Somit weist die erste Linsengruppe keine weiteren optischen Einheiten auf. Die erste Linse weist positive Brechkraft auf. Ferner ist es bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems vorgesehen, dass die zweite Linsengruppe eine zweite Linse, eine dritte Linse, eine vierte Linse, eine fünfte Linse, eine sechste Linse und eine siebte Linse aufweist. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die zweite Linse, dann die dritte Linse, dann die vierte Linse, dann die fünfte Linse, dann die sechste Linse und dann die siebte Linse entlang der optischen Achse angeordnet. Die zweite Linse weist positive Brechkraft auf. Die dritte Linse weist negative Brechkraft auf. Die vierte Linse weist negative Brechkraft auf. Die fünfte Linse weist positive Brechkraft auf. Die sechste Linse weist positive Brechkraft auf, und die siebte Linse weist positive Brechkraft auf. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Linse und/oder die zweite Linse bi-asphärisch ausgebildet sind/ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die vierte Linse und die fünfte Linse ein Kittglied bilden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das optische System als dioptrisches System ausgebildet ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, weist das erfindungsgemäße optische System nur Linsen auf. Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße optische System mindestens einen planen Faltungsspiegel aufweist, welcher insbesondere keine optische Brechkraft aufweist. Somit ist diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ebenfalls ein dioptrisches System.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass ein Abstand der Augenpupille zu der Linseneinheit größer als eine Brennweite des optischen Systems ist. Beispielsweise ist der Abstand der Augenpupille zu der Linseneinheit mindestens 1,25-mal größer als die Brennweite des optischen Systems. Alternativ hierzu ist der Abstand der Augenpupille zu der Linseneinheit mindestens 1,5-mal größer als die Brennweite des optischen Systems. Wiederum zusätzlich oder alternativ hierzu ist der Abstand der Augenpupille zu der Linseneinheit mindestens 1,7-mal größer als eine Brennweite des optischen Systems.
Die Erfindung betrifft auch ein Fernglas, ein Fernrohr, ein Teleskop, ein Lichtmikroskop oder ein Nachtsichtgerät, das ein erfindungsgemäßes optisches System mit einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale aufweist.
Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Nachtsichtgeräts mit einem optischen System gemäß der Erfindung;
2 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines optischen Systems gemäß der Erfindung;
3 zeigt Systemdaten des optischen Systems gemäß der 2;
4 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des optischen Systems gemäß den 2 und 3;
5 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines optischen Systems gemäß der Erfindung;
6 zeigt Systemdaten des optischen Systems gemäß der 5;
7 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des optischen Systems gemäß den 5 und 6;
8 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines optischen Systems gemäß der Erfindung;
9 zeigt Systemdaten des optischen Systems gemäß der 8;
10 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des optischen Systems gemäß den 8 und 9;
11 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines optischen Systems gemäß der Erfindung;
12 zeigt Systemdaten des optischen Systems gemäß der 11;
13 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des optischen Systems gemäß den 11 und 12;
14 zeigt eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform eines optischen Systems gemäß der Erfindung;
15 zeigt Systemdaten des optischen Systems gemäß der 14;
16 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des optischen Systems gemäß den 14 und 15;
17 zeigt eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform eines optischen Systems gemäß der Erfindung;
18 zeigt Systemdaten des optischen Systems gemäß der 17;
19 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des optischen Systems gemäß den 17 und 18;
20 zeigt eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform eines optischen Systems gemäß der Erfindung;
21 zeigt Systemdaten des optischen Systems gemäß der 20;
22 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des optischen Systems gemäß den 20 und 21;
23 zeigt eine schematische Darstellung einer achten Ausführungsform eines optischen Systems gemäß der Erfindung;
24 zeigt Systemdaten des optischen Systems gemäß der 23;
25 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des optischen Systems gemäß den 23 und 24;
26 zeigt eine schematische Darstellung einer neunten Ausführungsform eines optischen Systems gemäß der Erfindung;
27 zeigt Systemdaten des optischen Systems gemäß der 26; sowie
28 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des optischen Systems gemäß den 26 und 27.

Das erfindungsgemäße optische System wird nun anhand eines Nachtsichtgeräts näher erläutert. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung bei einem Nachtsichtgerät eingeschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung für jegliches optische Gerät verwendet werden, für das die Erfindung geeignet ist. Beispielsweise ist das erfindungsgemäße optische System in einem Fernglas, in einem Fernrohr, in einem Teleskop, in einem Spektiv oder in einem Lichtmikroskop angeordnet.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Nachtsichtgeräts 1, mit dem ein Benutzer des Nachtsichtgeräts 1 durch Ansetzen eines Auges 2 an das Nachtsichtgerät 1 ein Objekt O beobachten kann. Das Nachtsichtgerät 1 weist ein Objektiv 3 und einen Detektor 4 auf. Der Detektor 4 detektiert Lichtstrahlen, welche von dem Objekt O durch das Objektiv 3 fallen und erzeugt Detektionssignale. Diese Detektionssignale werden elektronisch derart umgesetzt, dass sie auf einer Anzeigeeinheit 5 als ein Bild dargestellt werden. Ferner weist das Nachtsichtgerät 1 ein Okular 6 auf, mit dem der Benutzer des Nachtsichtgeräts 1 das auf der Anzeigeeinheit 5 dargestellte Bild betrachten kann.
Der Detektor 4 kann beispielsweise als CCD-Detektor oder CMOS-Detektor ausgebildet sein. Die Erfindung ist aber nicht auf die vorgenannte Ausführungsform eingeschränkt. Vielmehr kann der Detektor 4 jeder Detektor sein, welcher für die Erfindung geeignet ist.
Als Anzeigeeinheit 5 kann beispielsweise ein Feldemissionsbildschirm, ein Flüssigkristallbildschirm, ein Dünnschichttransistorbildschirm, ein Plasmabildschirm, ein SED (Surface Conduction Electron Emitter Display) oder ein Bildschirm, der organische Leuchtdioden aufweist, verwendet werden. Die vorgenannte Aufzählung ist nicht abschließend. Vielmehr kann als Anzeigeeinheit 5 jegliche Anzeigeeinheit verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet ist.
Wie in 1 dargestellt, treten die von dem Objekt O stammenden Lichtstrahlen in einer Lichteinfallsrichtung L in das Nachtsichtgerät 1 ein. Die Lichtstrahlen durchlaufen daher zunächst das Objektiv 3 und werden dann vom Detektor 4 detektiert.
Die Anordnung der oben genannten Einheiten des Nachtsichtgeräts 1 entlang einer optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 kann man beispielsweise wie folgt beschreiben: Entgegen der Lichteinfallsrichtung L, d. h. vom Auge 2 in Richtung des Objekts O gesehen, sind zunächst das Okular 6, dann die Anzeigeeinheit 5, dann der Detektor 4 und dann das Objektiv 3 entlang der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 angeordnet.
Ein optisches System gemäß der Erfindung ist in der 1 mit gestrichelten Linien dargestellt und ist mit dem Bezugszeichen 7 versehen. Das erfindungsgemäße optische System 7 weist das Okular 6 und die Anzeigeeinheit 5 auf.
Nachfolgend werden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 näher erläutert.
2 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7, das eine optische Achse OA aufweist, welche der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 entspricht. Das Okular 6 des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 weist eine erste Linse L1, eine zweite Linse L2, eine dritte Linse L3, eine vierte Linse L4, eine fünfte Linse L5 und eine sechste Linse L6 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linse L1, dann die zweite Linse L2, dann die dritte Linse L3, dann die vierte Linse L4, dann die fünfte Linse L5 und dann die sechste Linse L6 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die erste Linse L1 weist positive Brechkraft auf. Die zweite Linse L2 weist negative Brechkraft auf. Die dritte Linse L3 weist positive Brechkraft auf. Die vierte Linse L4 weist positive Brechkraft auf. Die fünfte Linse L5 weist positive Brechkraft auf und die sechste Linse L6 weist negative Brechkraft auf. Die erste Linse L1 und die zweite Linse L2 bilden ein Kittglied.
Die erste Linse L1 bildet die weiter oben genannte Linseneinheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Entlang der optischen Achse OA und in der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die Anzeigeeinheit 5 und dann die erste Linse L1 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Zwischen der ersten Linse L1 und einer Augenpupille des Auges 2 ist keine weitere optische Einheit des optischen Systems 7 angeordnet.
Ein Randstrahllichtbündel 9 geht von einem Rand 8 der Anzeigeeinheit 5 aus und verläuft in Lichteinfallsrichtung L zur ersten Linse L1. Das Randstrahllichtbündel 9 weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, welche das Randstrahllichtbündel 9 bilden. Einer der Lichtstrahlen ist ein Hauptstrahl HS des Randstrahllichtbündels 9. Der Hauptstrahl HS ist ein Strahl des Randstrahllichtbündels 9, welcher das Randstrahllichtbündel 9 repräsentiert, wenn eine Apertur des optischen Systems 7 auf nahezu 0 verringert wird. Der Hauptstrahl HS verläuft an der ersten Linse L1 in einer ersten Hauptstrahlhöhe H1, wobei die erste Hauptstrahlhöhe H1 ein erster Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 ist. Der erste Abstand ist beispielsweise die Länge einer ersten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen ersten Punkt P1 auf der optischen Achse OA mit einem zweiten Punkt P2 auf dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 verbindet. Insbesondere kann der erste Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die erste Linse L1 eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf. Die erste Fläche ist an einer ersten, von der Anzeigeeinheit 5 abgewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. Ferner ist die zweite Fläche an einer zweiten, der Anzeigeeinheit 5 zugewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. An der ersten Fläche der ersten Linse L1 ist eine erste Ebene angeordnet, wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt. Die erste Ebene berührt die erste Fläche beispielsweise an mindestens einem Punkt. Der Hauptstrahl HS verläuft an der Anzeigeeinheit 5 in einer zweiten Hauptstrahlhöhe H2, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 ist. Der zweite Abstand ist beispielsweise die Länge einer zweiten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen dritten Punkt P3 auf der optischen Achse OA mit einem vierten Punkt P4 auf dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 verbindet. Insbesondere kann der zweite Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die Anzeigeeinheit 5 eine Fläche auf. Die Fläche der Anzeigeeinheit 5 ist an einer der ersten Linse L1 zugewandten Seite der Anzeigeeinheit 5 angeordnet. Ferner ist an der Fläche der Anzeigeeinheit 5 eine zweite Ebene angeordnet. Die zweite Gerade liegt in der zweiten Ebene. Die zweite Ebene berührt die Fläche der Anzeigeeinheit 5 beispielsweise an mindestens einem Punkt.
Die erste Hauptstrahlhöhe H1 ist größer als die zweite Hauptstrahlhöhe H2. Beispielsweise beträgt die erste Hauptstrahlhöhe H1 ungefähr 12 mm und die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ungefähr 10 mm. Die Erfindung ist auf die vorgenannten Grö-ßen der ersten Hauptstrahlhöhe H1 und der zweiten Hauptstrahlhöhe H2 nicht eingeschränkt. Vielmehr können für die Erfindung jegliche erste Hauptstrahlhöhe H1 und jegliche zweite Hauptstrahlhöhe H2 verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet sind.
Die Systemdaten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 2 gehen aus der oberen Tabelle der 3 hervor. Die obere Tabelle der 3 beruht auf einem Eingangsstrahlradius von 2,5 mm, einem Eintrittswinkel von 27° und einer effektiven Brennweite des erfindungsgemä-ßen optischen Systems 7 von 10,814 mm. Mit der Fläche 0 ist eine Fläche in unendlicher Entfernung vor dem optischen System 7 auf der Seite des Auges 2 bezeichnet, so dass Licht kollimiert in das optische System 7 eintreten kann. Mit der Fläche 1 ist die Fläche der Augenpupille des Auges 2 bezeichnet. Die erste Linse L1 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 2 auf. Die zweite Linse L2 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 3 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 4 auf. Die dritte Linse L3 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 5 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 6 auf. Die vierte Linse L4 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 7 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 8 auf. Die fünfte Linse L5 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 9 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 10 auf. Ferner weist die sechste Linse L6 eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 11 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 12 auf. Mit der Fläche 13 ist die Fläche der Anzeigeeinheit 5 bezeichnet. Ferner sind in der oberen Tabelle der 3 die Radien der einzelnen Flächen und die Dicken der einzelnen Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 2 angegeben, wobei die Dicke einer Linse durch den Abstand eines ersten Scheitelpunkts einer zum Auge 2 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA zu einem zweiten Scheitelpunkt einer zur Anzeigeeinheit 5 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA definiert ist. Eine Dicke zwischen zwei der vorgenannten Linsen bezeichnet den Abstand zwischen zwei Scheitelpunkten zweier benachbarter Flächen zweier Linsen.
Die obere Tabelle der 3 gibt das Material der einzelnen Linsen an, wobei die Materialangabe der Nomenklatur des Unternehmens OHARA entspricht. Darüber hinaus sind die Brechzahlen für drei verschiedene Wellenlängen der von dem Objekt O stammenden Lichtstrahlen angegeben, nämlich eine Wellenlänge 1 von 587,6 nm, eine Wellenlänge 2 von 435,8 nm und eine Wellenlänge 3 von 643,8 nm. Ferner ist in der oberen Tabelle der 3 der halbe Durchmesser der einzelnen Linsen sowie die Brechkraft der einzelnen Linsen angegeben.
Die erste Linse L1 weist die zur Augenpupille des Auges 2 gerichtete Fläche 2 auf. Die Fläche 2 ist asphärisch ausgebildet. Ferner weist die sechste Linse L6 die zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 12 auf. Die Fläche 12 ist asphärisch ausgebildet. Die asphärische Ausbildung der beiden vorgenannten Flächen wird durch die Asphärenformel bestimmt, die gegeben ist durch $z (h) = \frac{h^{2}}{R \cdot (1 + \sqrt{1 - (1 + k) \cdot \frac{h^{2}}{R^{2}}})} + \sum_{i = 2}^{M} C_{i - 1} h^{2 i}$
wobei

(i) z die Pfeilhöhe ist,
(ii) h die Einfallshöhe eines Lichtstrahls auf der asphärischen Fläche der Linse ist,
(iii) k die konische Konstante ist,
(iv) R der Scheitelradius der Fläche ist, und
(v) Ci Asphärenkoeffizienten sind

Die Asphärenkoeffizienten und die konische Konstante sind in der unteren Tabelle der 3 angegeben.
4 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den 2 und 3. Dargestellt sind eine Kurve S für den sagittalen Kontrast (dargestellt in durchgezogenen Linien) und eine Kurve T für den tangentialen Kontrast (dargestellt in gestrichelten Linien) für 20 Linienpaare pro Millimeter, 40 Linienpaare pro Millimeter und 60 Linienpaare pro Millimeter.
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den 2 bis 4 ermöglicht es, dass bei einem Pupillenabstand von beispielsweise 18 mm zwischen der Augenpupille des Auges 2 und der ersten Linse L1 die erste Hauptstrahlhöhe H1 beispielsweise 9 mm betragen kann. Wenn eine Anzeigeeinheit 5 verwendet wird, deren Höhe der Anzeige kleiner als 9 mm ist, kann dies unmittelbar beim Eintritt des Lichts von der Anzeigeeinheit 5 in das Okular 6 große negative Brechkraft erfordern. Eine derartige negative Brechkraft führt zu einer Divergenz des Hauptstrahls von der optischen Achse OA weg. Die negative Brechkraft hat jedoch zunächst praktisch keine Auswirkung auf das Randstrahllichtbündel 9. Um die Konvergenz des Hauptstrahls HS zur Augenpupille sicherzustellen, muss im weiteren Verlauf starke positive Brechkraft in das optische System 7 eingeführt werden. Diese starke positive Brechkraft, etwa in Form der dritten Linse L3, der vierten Linse L4 und der fünften Linse L5, führt zu einer starken Verkürzung des optischen Systems 7, da diese nun stark auf das Randstrahllichtbündel 9 wirkt und somit das von der Anzeigeeinheit 5 ausgehende Licht sehr schnell kollimiert. Als Folge wird das optische System 7 verkürzt. Aufgrund dieser kurzen Baulänge ist es schließlich schwierig, Korrektureinheiten beispielsweise in Form von Linsen in das optische System 7 einzubringen. Die weiter unten erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 weisen eine längere Baulänge als die in den 2 bis 4 beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 auf, sodass dieser Nachteil vermieden werden kann.
5 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7, das eine optische Achse OA aufweist, welche der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 entspricht. Ein Okular 6 weist eine erste Linsengruppe LG1 und eine zweite Linsengruppe LG2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe LG1 und dann die zweite Linsengruppe LG2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Ein Zwischenbild ZB ist zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2 angeordnet.
Die erste Linsengruppe LG1 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 5 weist eine erste Linse L1, eine zweite Linse L2, eine dritte Linse L3 und eine vierte Linse L4 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linse L1, dann die zweite Linse L2, dann die dritte Linse L3 und dann die vierte Linse L4 entlang der optischen Achse OA angeordnet, wobei die erste Linse L1 positive Brechkraft aufweist, wobei die zweite Linse L2 positive Brechkraft aufweist, wobei die dritte Linse L3 positive Brechkraft aufweist und wobei die vierte Linse L4 negative Brechkraft aufweist.
Die zweite Linsengruppe LG2 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 der 5 weist eine fünfte Linse L5, eine sechste Linse L6, eine siebte Linse L7, eine achte Linse L8, eine neunte Linse L9, eine zehnte Linse L10, eine elfte Linse L11 und eine zwölfte Linse L12 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die fünfte Linse L5 , dann die sechste Linse L6, dann die siebte Linse L7, dann die achte Linse L8, dann die neunte Linse L9, dann die zehnte Linse L10, dann die elfte Linse L11 und dann die zwölfte Linse L12 entlang der optischen Achse OA angeordnet, wobei die fünfte Linse L5 positive Brechkraft aufweist, wobei die sechste Linse L6 positive Brechkraft aufweist, wobei die siebte Linse L7 negative Brechkraft aufweist, wobei die achte Linse L8 negative Brechkraft aufweist, wobei die neunte Linse L9 positive Brechkraft aufweist, wobei die zehnte Linse L10 positive Brechkraft aufweist, wobei die elfte Linse L11 positive Brechkraft aufweist und wobei die zwölfte Linse L12 negative Brechkraft aufweist.
Die siebte Linse L7 ist meniskusförmig ausgebildet. Ferner bilden die achte Linse L8 und die neunte Linse L9 ein erstes meniskusförmiges Kittglied. Darüber hinaus bilden die elfte Linse L11 und die zwölfte Linse L12 ein zweites meniskusförmiges Kittglied. Mindestens eines der vorgenannten Kittglieder kann eine konkave Seite aufweisen. Die konkave Seite ist zu einer im erfindungsgemäßen optischen System 7 angeordneten Pupille gerichtet. Die im erfindungsgemäßen optischen System 7 angeordnete Pupille ist dort an der optischen Achse OA angeordnet, wo ein Hauptstrahl HS eines Randstrahllichtbündels 9 die optische Achse OA schneidet.
Die erste Linse L1 bildet auch bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 der 5 die weiter oben genannte Linseneinheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Entlang der optischen Achse OA und in der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die Anzeigeeinheit 5 und dann die erste Linse L1 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Zwischen der ersten Linse L1 und einer Augenpupille des Auges 2 ist keine weitere optische Einheit des optischen Systems 7 angeordnet.
Das Randstrahllichtbündel 9 geht von einem Rand 8 der Anzeigeeinheit 5 aus und verläuft in Lichteinfallsrichtung L zur ersten Linse L1. Das Randstrahllichtbündel 9 weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, welche das Randstrahllichtbündel 9 bilden. Einer der Lichtstrahlen ist der Hauptstrahl HS des Randstrahllichtbündels 9. Der Hauptstrahl HS verläuft an der ersten Linse L1 in einer ersten Hauptstrahlhöhe H1, wobei die erste Hauptstrahlhöhe H1 ein erster Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 ist. Der erste Abstand ist beispielsweise die Länge einer ersten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen ersten Punkt P1 auf der optischen Achse OA mit einem zweiten Punkt P2 auf dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 verbindet. Insbesondere kann der erste Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die erste Linse L1 eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf. Die erste Fläche ist an einer ersten, von der Anzeigeeinheit 5 abgewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. Ferner ist die zweite Fläche an einer zweiten, der Anzeigeeinheit 5 zugewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. An der ersten Fläche der ersten Linse L1 ist eine erste Ebene angeordnet, wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt. Die erste Ebene berührt die erste Fläche beispielsweise an mindestens einem Punkt. Der Hauptstrahl HS verläuft an der Anzeigeeinheit 5 in einer zweiten Hauptstrahlhöhe H2, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 ist. Der zweite Abstand ist beispielsweise die Länge einer zweiten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen dritten Punkt P3 auf der optischen Achse OA mit einem vierten Punkt P4 auf dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 verbindet. Insbesondere kann der zweite Abstand auch wie folgt gegeben sein. Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die Anzeigeeinheit 5 eine Fläche auf. Die Fläche der Anzeigeeinheit 5 ist an einer der ersten Linse L1 zugewandten Seite der Anzeigeeinheit 5 angeordnet. Ferner ist an der Fläche der Anzeigeeinheit 5 eine zweite Ebene angeordnet. Die zweite Gerade liegt in der zweiten Ebene. Die zweite Ebene berührt die Fläche der Anzeigeeinheit 5 beispielsweise an mindestens einem Punkt.
Die erste Hauptstrahlhöhe H1 ist größer als die zweite Hauptstrahlhöhe H2. Beispielsweise beträgt die erste Hauptstrahlhöhe H1 ungefähr 10 mm und die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ungefähr 5,3 mm. Die Erfindung ist auf die vorgenannten Grö-ßen der ersten Hauptstrahlhöhe H1 und der zweiten Hauptstrahlhöhe H2 nicht eingeschränkt. Vielmehr können für die Erfindung jegliche erste Hauptstrahlhöhe H1 und jegliche zweite Hauptstrahlhöhe H2 verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet sind.
Die Systemdaten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 5 gehen aus der Tabelle der 6 hervor. Die Tabelle der 6 beruht auf einem Eingangsstrahlradius von 2,5 mm, einem Eintrittswinkel von 27° und einer effektiven Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 von -10,914 mm. Mit der Fläche 0 ist. eine Fläche in unendlicher Entfernung vor dem optischen System 7 auf der Seite des Auges 2 bezeichnet, so dass Licht kollimiert in das optische System 7 eintreten kann. Ferner ist mit der Fläche 1 die Fläche der Augenpupille des Auges 2 bezeichnet. Die erste Linse L1 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 2 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 3 auf. Die zweite Linse L2 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 4 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 5 auf. Die dritte Linse L3 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 6 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 7 auf. Die vierte Linse L4 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 8 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 9 auf. Die fünfte Linse L5 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 10 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 11 auf. Ferner weist die sechste Linse L6 eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 12 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 13 auf. Die siebte Linse L7 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 14 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 15 auf. Die achte Linse L8 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 16 auf. Die neunte Linse L9 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 17 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 18 auf. Die zehnte Linse L10 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 19 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 20 auf. Die elfte Linse L11 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 21 auf. Ferner weist die zwölfte Linse L12 eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 22 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 23 auf. Mit der Fläche 24 ist die Fläche der Anzeigeeinheit 5 bezeichnet. Ferner sind in der Tabelle der 6 die Radien der einzelnen Flächen und die Dicken der einzelnen Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 5 angegeben, wobei die Dicke einer Linse durch den Abstand eines ersten Scheitelpunkts einer zum Auge 2 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA zu einem zweiten Scheitelpunkt einer zur Anzeigeeinheit 5 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA definiert ist. Eine Dicke zwischen zwei der vorgenannten Linsen bezeichnet den Abstand zwischen zwei Scheitelpunkten zweier benachbarter Flächen zweier Linsen.
Die Tabelle der 6 gibt das Material der einzelnen Linsen an, wobei die Materialangabe der Nomenklatur des Unternehmens OHARA entspricht. Darüber hinaus sind die Brechzahlen für drei verschiedene Wellenlängen der von dem Objekt O stammenden Lichtstrahlen angegeben, nämlich eine Wellenlänge 1 von 587,6 nm, eine Wellenlänge 2 von 435,8 nm und eine Wellenlänge 3 von 643,8 nm. Ferner ist in der Tabelle der 6 der halbe Durchmesser der einzelnen Linsen sowie die Brechkraft der einzelnen Linsen angegeben.
7 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den 5 und 6. Dargestellt sind eine Kurve S für den sagittalen Kontrast (dargestellt in durchgezogenen Linien) und eine Kurve T für den tangentialen Kontrast (dargestellt in gestrichelten Linien) für 20 Linienpaare pro Millimeter, 40 Linienpaare pro Millimeter und 60 Linienpaare pro Millimeter.
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den 5 bis 7 ist eine rein sphärische Ausführungsform. Im Prinzip handelt es sich bei dieser Ausführungsform um eine Kombination einer optischen Einheit in Form der ersten Linsengruppe LG1 mit einem Relaysystem in Form der zweiten Linsengruppe LG2, wobei das Relaysystem das auf der Anzeigeeinheit 5 angezeigte Bild des Objekts O auf das Zwischenbild ZB abbildet. Zwischen der siebten Linse L7 und der achten Linse L8 ist die Pupillenebene angeordnet, die paraxial zur Augenpupille konjugiert ist. Die vierte Linse L4, die achte Linse L8 und die zwölfte Linse L12, welche jeweils negative Brechkraft aufweisen, sind beispielsweise aus einem Flintglas hergestellt. Alle weiteren Linsen dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 sind beispielsweise aus einem Kronglas gebildet. Die Korrektur der Petzval-Summe erfolgt bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 beispielsweise durch die vierte Linse L4 mit negativer Brechkraft sowie durch die als Meniskuslinse ausgebildete siebte Linse L7, durch das meniskusförmige Kittglied bestehend aus der achten Linse L8 und der neunten Linse L9 sowie durch das meniskusförmige Kittglied bestehend aus der elften Linse L11 und der zwölften Linse L12. Um die Gesamtbrechkraft der vorgenannten einzelnen Linsen zu minimieren, weicht die Bildebene an der Anzeigeeinheit 5 stark von einer Telezentrie ab. Es liegt also eine negative Austrittspupillenlage vor, d. h., die Austrittspupille befindet sich im erfindungsgemäßen optischen System 7 mit einem stark divergenten Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5. Die starke Abweichung von der Telezentrie unterscheidet diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 somit auch maßgeblich von einem Okular, das an einem Fernrohr oder einem Fernglas des Standes der Technik eingesetzt wird.
8 zeigt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7, das eine optische Achse OA aufweist, welche der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 entspricht. Ein Okular 6 weist eine erste Linsengruppe LG1 und eine zweite Linsengruppe LG2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe LG1 und dann die zweite Linsengruppe LG2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Ein Zwischenbild ZB ist zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2 angeordnet. Genauer gesagt, ist das Zwischenbild ZB an einer Fläche einer Linse der ersten Linsengruppe LG1 angeordnet, wie weiter unten noch erläutert wird.
Die erste Linsengruppe LG1 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 8 weist eine erste Linse L1 und eine zweite Linse L2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linse L1 und dann die zweite Linse L2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die erste Linse L1 weist positive Brechkraft auf. Die zweite Linse L2 weist negative Brechkraft auf.
Die zweite Linsengruppe LG2 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 8 weist eine dritte Linse L3, eine vierte Linse L4, eine fünfte Linse L5, eine sechste Linse L6 und eine siebte Linse L7 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die dritte Linse L3, dann die vierte Linse L4, dann die fünfte Linse L5, dann die sechste Linse L6 und dann die siebte Linse L7 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die dritte Linse L3 weist negative Brechkraft auf. Die vierte Linse L4 weist positive Brechkraft auf. Die fünfte Linse L5 weist negative Brechkraft auf. Die sechste Linse L6 weist positive Brechkraft auf, und die siebte Linse L7 weist positive Brechkraft auf.
Die erste Linse L1 ist bi-asphärisch ausgebildet. Ferner sind die zweite Linse L2 und die dritte Linse L3 jeweils als Meniskuslinse ausgebildet. Darüber hinaus ist die vierte Linse L4 bi-asphärisch ausgebildet. Die fünfte Linse L5 sowie die sechste Linse L6 bilden ein Kittglied.
Die erste Linse L1 bildet auch bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 8 die weiter oben genannte Linseneinheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Entlang der optischen Achse OA und in der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die Anzeigeeinheit 5 und dann die erste Linse L1 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Zwischen der ersten Linse L1 und einer Augenpupille des Auges 2 ist keine weitere optische Einheit des optischen Systems 7 angeordnet.
Ein Randstrahllichtbündel 9 geht von einem Rand 8 der Anzeigeeinheit 5 aus und verläuft in Lichteinfallsrichtung L zur ersten Linse L1. Das Randstrahllichtbündel 9 weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, welche das Randstrahllichtbündel 9 bilden. Einer der Lichtstrahlen ist ein Hauptstrahl HS des Randstrahllichtbündels 9. Der Hauptstrahl HS verläuft an der ersten Linse L1 in einer ersten Hauptstrahlhöhe H1, wobei die erste Hauptstrahlhöhe H1 ein erster Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 ist. Der erste Abstand ist beispielsweise die Länge einer ersten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen ersten Punkt P1 auf der optischen Achse OA mit einem zweiten Punkt P2 auf dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 verbindet. Insbesondere kann der erste Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die erste Linse L1 eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf. Die erste Fläche ist an einer ersten, von der Anzeigeeinheit 5 abgewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. Ferner ist die zweite Fläche an einer zweiten, der Anzeigeeinheit 5 zugewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. An der ersten Fläche der ersten Linse L1 ist eine erste Ebene angeordnet, wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt. Die erste Ebene berührt die erste Fläche beispielsweise an mindestens einem Punkt. Der Hauptstrahl HS verläuft an der Anzeigeeinheit 5 in einer zweiten Hauptstrahlhöhe H2, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 ist. Der zweite Abstand ist beispielsweise die Länge einer zweiten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen dritten Punkt P3 auf der optischen Achse OA mit einem vierten Punkt P4 auf dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 verbindet. Insbesondere kann der zweite Abstand auch wie folgt gegeben sein. Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die Anzeigeeinheit 5 eine Fläche auf. Die Fläche der Anzeigeeinheit 5 ist an einer der ersten Linse L1 zugewandten Seite der Anzeigeeinheit 5 angeordnet. Ferner ist an der Fläche der Anzeigeeinheit 5 eine zweite Ebene angeordnet. Die zweite Gerade liegt in der zweiten Ebene. Die zweite Ebene berührt die Fläche der Anzeigeeinheit 5 beispielsweise an mindestens einem Punkt.
Die erste Hauptstrahlhöhe H1 ist größer als die zweite Hauptstrahlhöhe H2. Beispielsweise beträgt die erste Hauptstrahlhöhe H1 ungefähr 10,9 mm und die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ungefähr 5,3 mm. Die Erfindung ist auf die vorgenannten Größen der ersten Hauptstrahlhöhe H1 und der zweiten Hauptstrahlhöhe H2 nicht eingeschränkt. Vielmehr können für die Erfindung jegliche erste Hauptstrahlhöhe H1 und jegliche zweite Hauptstrahlhöhe H2 verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet sind.
Die Systemdaten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 8 gehen aus der oberen Tabelle der 9 hervor. Die obere Tabelle der 9 beruht auf einem Eingangsstrahlradius von 2,5 mm, einem Eintrittswinkel von 27° und einer effektiven Brennweite des erfindungsgemä-ßen optischen Systems 7 von -10,842 mm. Mit der Fläche 0 ist eine Fläche in unendlicher Entfernung vor dem optischen System 7 auf der Seite des Auges 2 bezeichnet, so dass Licht kollimiert in das optische System 7 eintreten kann. Ferner ist mit der Fläche 1 die Fläche der Augenpupille des Auges 2 bezeichnet. Die erste Linse L1 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 2 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 3 auf. Die zweite Linse L2 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 4 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 5 auf. Die dritte Linse L3 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 6 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 7 auf. Die vierte Linse L4 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 8 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 9 auf. Die fünfte Linse L5 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 10 auf. Ferner weist die sechste Linse L6 eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 11 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 12 auf. Die siebte Linse L7 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 13 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 14 auf. Mit der Fläche 15 ist die Fläche der Anzeigeeinheit 5 bezeichnet. Ferner sind in der oberen Tabelle der 9 die Radien der einzelnen Flächen und die Dicken der einzelnen Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 8 angegeben, wobei die Dicke einer Linse durch den Abstand eines ersten Scheitelpunkts einer zum Auge 2 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA zu einem zweiten Scheitelpunkt einer zur Anzeigeeinheit 5 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA definiert ist. Eine Dicke zwischen zwei der vorgenannten Linsen bezeichnet den Abstand zwischen zwei Scheitelpunkten zweier benachbarter Flächen zweier Linsen.
An der Fläche 5 der zweiten Linse L2 ist das Zwischenbild ZB angeordnet.
Die obere Tabelle der 9 gibt das Material der einzelnen Linsen an, wobei die Materialangabe der Nomenklatur des Unternehmens OHARA entspricht. Darüber hinaus sind die Brechzahlen für drei verschiedene Wellenlängen der von dem Objekt O stammenden Lichtstrahlen angegeben, nämlich eine Wellenlänge 1 von 587,6 nm, eine Wellenlänge 2 von 435,8 nm und eine Wellenlänge 3 von 643,8 nm. Ferner ist in der oberen Tabelle der 9 der halbe Durchmesser der einzelnen Linsen sowie die Brechkraft der einzelnen Linsen angegeben.
Die Flächen 2 und 3 der ersten Linse L1 sind asphärisch ausgebildet. Ferner sind die Flächen 8 und 9 der vierten Linse L4 asphärisch ausgebildet. Die asphärische Ausbildung der vorgenannten Flächen ist durch die oben genannte Asphärenformel [1] gegeben. Die Asphärenkoeffizienten und die konische Konstante sind in der unteren Tabelle der 9 angegeben.
10 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den 8 und 9. Dargestellt sind eine Kurve S für den sagittalen Kontrast (dargestellt in durchgezogenen Linien) und eine Kurve T für den tangentialen Kontrast (dargestellt in gestrichelten Linien) für 20 Linienpaare pro Millimeter, 40 Linienpaare pro Millimeter und 60 Linienpaare pro Millimeter.
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den 8 bis 10 weist eine reduzierte Anzahl von Linsen - nämlich sieben Linsen - im Vergleich zu der weiter oben erläuterten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 auf. Das Zwischenbild ZB ist auch bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2 angeordnet. Das Zwischenbild ZB wird wiederum von der zweiten Linsengruppe LG2, die im Grunde als ein Relaysystem ausgebildet ist, erzeugt. Wie oben erwähnt, sind die zweite Linse L2 und die dritte Linse L3 als Meniskuslinse ausgebildet. Die zweite Linse L2 und die dritte Linse L3 sind derart angeordnet, dass das Zwischenbild ZB zwischen der zweiten Linse L2 und der dritten Linse L3 angeordnet ist, wobei keine weitere optische Einheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 zwischen der zweiten Linse L2 und dem Zwischenbild ZB zum einen sowie der dritten Linse L3 und dem Zwischenbild ZB zum anderen angeordnet ist. Die als Meniskuslinse ausgebildete zweite Linse L2 und die als Meniskuslinse ausgebildete dritte Linse L3 dienen der Korrektur der Petzval-Summe und tragen somit zu einer Bildfeldebnung bei.
Die erste Linse L1 und die vierte Linse L4 sind bi-asphärisch ausgebildet. Hierdurch wird ermöglicht, eine Strahlumlenkung durch Linsen mit hoher Brechkraft vorzunehmen. Dabei werden entstehende Aberrationen, insbesondere sphärische Aberrationen, aufgrund der asphärischen Gestaltung der ersten Linse L1 und der vierten Linse L4 korrigiert. Somit ist es möglich, im Vergleich zu der weiter oben erläuterten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 eine geringere Anzahl von Linsen im erfindungsgemäßen optischen System 7 zu verwenden. Dies gilt insbesondere für die erste Linsengruppe LG1, die bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 aufgrund der bi-asphärischen Ausbildung der ersten Linse L1 und der vierten Linse L4 nur noch zwei Linsen, nämlich die erste Linse L1 und die zweite Linse L2, aufweist. Zusätzlich ist von Vorteil, dass die Korrektur einer chromatischen Längsaberration durch das Kittglied, welches durch die fünfte Linse L5 und die sechste Linse L6 gebildet wird, erfolgen kann. Das vorgenannte Kittglied ist beispielsweise ein achromatisches Kittglied. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die fünfte Linse L5 aus einem Flintglas gebildet ist und dass die sechste Linse L6 aus einem Kronglas gebildet ist. Die weiteren Linsen dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 sind beispielsweise aus einem Kronglas gebildet.
11 zeigt eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7, das eine optische Achse OA aufweist, welche der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 entspricht. Ein Okular 6 weist eine erste Linsengruppe LG1 und eine zweite Linsengruppe LG2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe LG1 und dann die zweite Linsengruppe LG2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Ein Zwischenbild ZB ist zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2 angeordnet. Genauer gesagt, ist das Zwischenbild ZB an einer Fläche einer Linse der ersten Linsengruppe LG1 angeordnet, wie weiter unten noch erläutert wird.
Die erste Linsengruppe LG1 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 11 weist eine erste Linse L1 und eine zweite Linse L2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linse L1 und dann die zweite Linse L2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die erste Linse L1 weist positive Brechkraft auf. Die zweite Linse L2 weist negative Brechkraft auf.
Die zweite Linsengruppe LG2 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 11 weist eine dritte Linse L3, eine vierte Linse L4, eine fünfte Linse L5, eine sechste Linse L6, eine siebte Linse L7 und eine achte Linse L8 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die dritte Linse L3, dann die vierte Linse L4, dann die fünfte Linse L5, dann die sechste Linse L6, dann die siebte Linse L7 und dann die achte Linse L8 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die dritte Linse L3 weist positive Brechkraft auf. Die vierte Linse L4 weist positive Brechkraft auf. Die fünfte Linse L5 weist negative Brechkraft auf. Die sechste Linse L6 weist positive Brechkraft auf. Die siebte Linse L7 weist negative Brechkraft auf, und die achte Linse L8 weist positive Brechkraft auf.
Die erste Linse L1 ist bi-asphärisch ausgebildet. Die zweite Linse L2 und die dritte Linse L3 sind als Meniskuslinse ausgebildet. Die vierte Linse L4 ist bi-asphärisch ausgebildet. Ferner bilden die siebte Linse L7 und die achte Linse L8 ein Kittglied.
Die erste Linse L1 bildet auch bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 11 die weiter oben genannte Linseneinheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Entlang der optischen Achse OA und in der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die Anzeigeeinheit 5 und dann die erste Linse L1 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Zwischen der ersten Linse L1 und einer Augenpupille des Auges 2 ist keine weitere optische Einheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 angeordnet.
Ein Randstrahllichtbündel 9 geht von einem Rand 8 der Anzeigeeinheit 5 aus und verläuft in Lichteinfallsrichtung L zur ersten Linse L1. Das Randstrahllichtbündel 9 weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, welche das Randstrahllichtbündel 9 bilden. Einer der Lichtstrahlen ist ein Hauptstrahl HS des Randstrahllichtbündels 9. Der Hauptstrahl HS verläuft an der ersten Linse L1 in einer ersten Hauptstrahlhöhe H1, wobei die erste Hauptstrahlhöhe H1 ein erster Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 ist. Der erste Abstand ist beispielsweise die Länge einer ersten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen ersten Punkt P1 auf der optischen Achse OA mit einem zweiten Punkt P2 auf dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 verbindet. Insbesondere kann der erste Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die erste Linse L1 eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf. Die erste Fläche ist an einer ersten, von der Anzeigeeinheit 5 abgewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. Ferner ist die zweite Fläche an einer zweiten, der Anzeigeeinheit 5 zugewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. An der ersten Fläche der ersten Linse L1 ist eine erste Ebene angeordnet, wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt. Die erste Ebene berührt die erste Fläche beispielsweise an mindestens einem Punkt. Der Hauptstrahl HS verläuft an der Anzeigeeinheit 5 in einer zweiten Hauptstrahlhöhe H2, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 ist. Der zweite Abstand ist beispielsweise die Länge einer zweiten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen dritten Punkt P3 auf der optischen Achse OA mit einem vierten Punkt P4 auf dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 verbindet. Insbesondere kann der zweite Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die Anzeigeeinheit 5 eine Fläche auf. Die Fläche der Anzeigeeinheit 5 ist an einer der ersten Linse L1 zugewandten Seite der Anzeigeeinheit 5 angeordnet. Ferner ist an der Fläche der Anzeigeeinheit 5 eine zweite Ebene angeordnet. Die zweite Gerade liegt in der zweiten Ebene. Die zweite Ebene berührt die Fläche der Anzeigeeinheit 5 beispielsweise an mindestens einem Punkt.
Die erste Hauptstrahlhöhe H1 ist größer als die zweite Hauptstrahlhöhe H2. Beispielsweise beträgt die erste Hauptstrahlhöhe H1 ungefähr 10,1 mm und die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ungefähr 5,3 mm. Die Erfindung ist auf die vorgenannten Größen der ersten Hauptstrahlhöhe H1 und der zweiten Hauptstrahlhöhe H2 nicht eingeschränkt. Vielmehr können für die Erfindung jegliche erste Hauptstrahlhöhe H1 und jegliche zweite Hauptstrahlhöhe H2 verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet sind.
Die Systemdaten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 11 gehen aus der oberen Tabelle der 12 hervor. Die obere Tabelle der 12 beruht auf einem Eingangsstrahlradius von 2,5 mm, einem Eintrittswinkel von 27° und einer effektiven Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 von -10,863 mm. Mit der Fläche 0 ist eine Fläche in unendlicher Entfernung vor dem optischen System 7 auf der Seite des Auges 2 bezeichnet, so dass Licht kollimiert in das optische System 7 eintreten kann. Ferner ist mit der Fläche 1 die Fläche der Augenpupille des Auges 2 bezeichnet. Die erste Linse L1 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 2 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 3 auf. Die zweite Linse L2 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 4 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 5 auf. Die dritte Linse L3 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 6 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 7 auf. Die vierte Linse L4 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 8 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 9 auf. Die fünfte Linse L5 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 10 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 11 auf. Ferner weist die sechste Linse L6 eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 12 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 13 auf. Die siebte Linse L7 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 14 auf. Die achte Linse L8 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 15 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 16 auf. Mit der Fläche 17 ist die Fläche der Anzeigeeinheit 5 bezeichnet. Ferner sind in der oberen Tabelle der 12 die Radien der einzelnen Flächen und die Dicken der einzelnen Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 11 angegeben, wobei die Dicke einer Linse durch den Abstand eines ersten Scheitelpunkts einer zum Auge 2 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA zu einem zweiten Scheitelpunkt einer zur Anzeigeeinheit 5 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA definiert ist. Eine Dicke zwischen zwei der vorgenannten Linsen bezeichnet den Abstand zwischen zwei Scheitelpunkten zweier benachbarter Flächen zweier Linsen.
Das Zwischenbild ZB ist an der Fläche 5 der zweiten Linse L2 angeordnet.
Die obere Tabelle der 12 gibt das Material der einzelnen Linsen an, wobei die Materialangabe der Nomenklatur des Unternehmens OHARA entspricht. Darüber hinaus sind die Brechzahlen für drei verschiedene Wellenlängen der von dem Objekt O stammenden Lichtstrahlen angegeben, nämlich eine Wellenlänge 1 von 587,6 nm, eine Wellenlänge 2 von 435,8 nm und eine Wellenlänge 3 von 643,8 nm. Ferner ist in der oberen Tabelle der 12 der halbe Durchmesser der einzelnen Linsen sowie die Brechkraft der einzelnen Linsen angegeben.
Die Flächen 2 und 3 der ersten Linse L1 sind asphärisch ausgebildet. Ferner sind die Flächen 8 und 9 der vierten Linse L4 asphärisch ausgebildet. Die asphärische Ausbildung der vorgenannten Flächen wird durch die oben genannte Asphärenformel [1] bestimmt. Die Asphärenkoeffizienten und die konische Konstante sind in der unteren Tabelle der 12 angegeben.
13 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den 11 und 12. Dargestellt sind eine Kurve S für den sagittalen Kontrast (dargestellt in durchgezogenen Linien) und eine Kurve T für den tangentialen Kontrast (dargestellt in gestrichelten Linien) für 20 Linienpaare pro Millimeter, 40 Linienpaare pro Millimeter und 60 Linienpaare pro Millimeter.
Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den 11 bis 13 weisen die erste Linse L1 und die vierten Linse L4, die jeweils bi-asphärisch ausgebildet sind, identische Flächenformen auf. Die erste Linse L1 und die vierte Linse L4 sind jedoch entlang der optischen Achse OA gegeneinander gedreht an der optischen Achse OA angeordnet. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die erste Linse L1 in einer ersten Ausrichtung an der optischen Achse OA angeordnet und die vierte Linse L4 ist in einer zweiten Ausrichtung an der optischen Achse OA angeordnet. Die erste Ausrichtung ist beispielsweise um 180° zur zweiten Ausrichtung gedreht. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die erste Ausrichtung der ersten Linse L1 eine Spiegelung der zweiten Ausrichtung der vierten Linse L4 an einer Geraden, die insbesondere senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist. Die Verwendung von zwei identische Linsen, nämlich der ersten Linse L1 und der vierten Linse L4, verringert beispielsweise die Kosten der Produktion des erfindungsgemäßen optischen Systems 7, insbesondere wenn es sich dabei um asphärische Linsen mit hohen Werkzeugkosten handelt.
Bei den weiter oben erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 liegt das Zwischenbild ZB jeweils in unmittelbarer Nähe - beispielsweise in einem Abstand von wenigen Millimetern, insbesondere weniger als 3 mm - oder sogar auf einer optischen Fläche einer der Linsen der oben erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Bei einer in 14 dargestellten fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 ist es jedoch möglich, das Zwischenbild ZB freizulegen, sodass es weder in unmittelbarer Nähe noch auf einer optischen Fläche einer der Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 angeordnet ist. Dies entspannt die Sauberkeitsanforderungen hinsichtlich möglicher Kratzer, Einschlüsse und/oder Verunreinigungen auf den dem Zwischenbild ZB benachbarten Linsen und Linsenflächen deutlich.
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 14 weist eine optische Achse OA auf, welche der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 entspricht. Ein Okular 6 weist eine erste Linsengruppe LG1 und eine zweite Linsengruppe LG2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe LG1 und dann die zweite Linsengruppe LG2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Das Zwischenbild ZB ist zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2 angeordnet. Alternativ kann man das erfindungsgemäße optische System 7 gemäß der 14 auch in drei Linsengruppen aufteilen, nämlich die erste Linsengruppe LG1, eine zweite Linsengruppe LG2' und eine dritte Linsengruppe LG3'. Die zweite Linsengruppe LG2' und die dritte Linsengruppe LG3' sind in der 14 mit gestrichelten Linien dargestellt. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe LG1, dann die zweite Linsengruppe LG2' und dann die dritte Linsengruppe LG3' entlang der optischen Achse OA angeordnet. Das Zwischenbild ZB ist zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2' angeordnet.
Die erste Linsengruppe LG1 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 14 weist eine einzige Linse in Form einer ersten Linse L1 auf. Somit sind keine weiteren optischen Einheiten in der ersten Linsengruppe LG1 vorgesehen. Die erste Linse L1 weist positive Brechkraft auf.
Die zweite Linsengruppe LG2 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 14 weist eine zweite Linse L2, eine dritte Linse L3, eine vierte Linse L4, eine fünfte Linse L5 und eine sechste Linse L6 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die zweite Linse L2, dann die dritte Linse L3, dann die vierte Linse L4, dann die fünfte Linse L5 und dann die sechste Linse L6 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die zweite Linse L2 weist positive Brechkraft auf. Die dritte Linse L3 weist negative Brechkraft auf. Die vierte Linse L4 weist positive Brechkraft auf. Die fünfte Linse L5 weist positive Brechkraft auf, und die sechste Linse L6 weist negative Brechkraft auf.
Bei der alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 14 weist die zweite Linsengruppe LG2' die zweite Linse L2 und die dritte Linse L3 auf. Die dritte Linsengruppe LG3' weist die vierte Linse L4, die fünfte Linse L5 und die sechste Linse L6 auf.
Die erste Linse L1 und die zweite Linse L2 sind bi-asphärisch ausgebildet. Die dritte Linse L3 ist als Meniskuslinse ausgebildet. Die fünfte Linse L5 sowie die sechste Linse L6 bilden ein Kittglied.
Die erste Linse L1 bildet auch bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 14 die weiter oben genannte Linseneinheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Entlang der optischen Achse OA und in der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die Anzeigeeinheit 5 und dann die erste Linse L1 angeordnet. Zwischen der ersten Linse L1 und einer Augenpupille des Auges 2 ist keine weitere optische Einheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 angeordnet.
Ein Randstrahllichtbündel 9 geht von einem Rand 8 der Anzeigeeinheit 5 aus und verläuft in Lichteinfallsrichtung L zur ersten Linse L1. Das Randstrahllichtbündel 9 weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, welche das Randstrahllichtbündel 9 bilden. Einer der Lichtstrahlen ist ein Hauptstrahl HS des Randstrahllichtbündels 9. Der Hauptstrahl HS verläuft an der ersten Linse L1 in einer ersten Hauptstrahlhöhe H1, wobei die erste Hauptstrahlhöhe H1 ein erster Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 ist. Der erste Abstand ist beispielsweise die Länge einer ersten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen ersten Punkt P1 auf der optischen Achse OA mit einem zweiten Punkt P2 auf dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 verbindet. Insbesondere kann der erste Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die erste Linse L1 eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf. Die erste Fläche ist an einer ersten, von der Anzeigeeinheit 5 abgewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. Ferner ist die zweite Fläche an einer zweiten, der Anzeigeeinheit 5 zugewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. An der ersten Fläche der ersten Linse L1 ist eine erste Ebene angeordnet, wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt. Die erste Ebene berührt die erste Fläche beispielsweise an mindestens einem Punkt. Der Hauptstrahl HS verläuft an der Anzeigeeinheit 5 in einer zweiten Hauptstrahlhöhe H2, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 ist. Der zweite Abstand ist beispielsweise die Länge einer zweiten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen dritten Punkt P3 auf der optischen Achse OA mit einem vierten Punkt P4 auf dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 verbindet. Insbesondere kann der zweite Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die Anzeigeeinheit 5 eine Fläche auf. Die Fläche der Anzeigeeinheit 5 ist an einer der ersten Linse L1 zugewandten Seite der Anzeigeeinheit 5 angeordnet. Ferner ist an der Fläche der Anzeigeeinheit 5 eine zweite Ebene angeordnet. Die zweite Gerade liegt in der zweiten Ebene. Die zweite Ebene berührt die Fläche der Anzeigeeinheit 5 beispielsweise an mindestens einem Punkt.
Die erste Hauptstrahlhöhe H1 ist größer als die zweite Hauptstrahlhöhe H2. Beispielsweise beträgt die erste Hauptstrahlhöhe H1 ungefähr 9,7 mm und die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ungefähr 5,3 mm. Die Erfindung ist auf die vorgenannten Grö-ßen der ersten Hauptstrahlhöhe H1 und der zweiten Hauptstrahlhöhe H2 nicht eingeschränkt. Vielmehr können für die Erfindung jegliche erste Hauptstrahlhöhe H1 und jegliche zweite Hauptstrahlhöhe H2 verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet sind.
Die Systemdaten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 14 gehen aus der oberen Tabelle der 15 hervor. Die obere Tabelle der 15 beruht auf einem Eingangsstrahlradius von 2,5 mm, einem Eintrittswinkel von 27° und einer effektiven Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 von -10,849 mm. Mit der Fläche 0 ist eine Fläche in unendlicher Entfernung vor dem optischen System 7 auf der Seite des Auges 2 bezeichnet, so dass Licht kollimiert in das optische System 7 eintreten kann. Ferner ist mit der Fläche 1 die Fläche der Augenpupille des Auges 2 bezeichnet. Die erste Linse L1 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 2 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 3 auf. Die zweite Linse L2 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 4 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 5 auf. Die dritte Linse L3 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 6 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 7 auf. Die vierte Linse L4 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 8 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 9 auf. Die fünfte Linse L5 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 10 auf. Ferner weist die sechste Linse L6 eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 11 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 12 auf. Mit der Fläche 13 ist die Fläche der Anzeigeeinheit 5 bezeichnet. Ferner sind in der oberen Tabelle der 15 die Radien der einzelnen Flächen und die Dicken der einzelnen Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 14 angegeben, wobei die Dicke einer Linse durch den Abstand eines ersten Scheitelpunkts einer zum Auge 2 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA zu einem zweiten Scheitelpunkt einer zur Anzeigeeinheit 5 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA definiert ist. Eine Dicke zwischen zwei der vorgenannten Linsen bezeichnet den Abstand zwischen zwei Scheitelpunkten zweier benachbarter Flächen zweier Linsen.
Die obere Tabelle der 15 gibt das Material der einzelnen Linsen an, wobei die Materialangabe der Nomenklatur des Unternehmens OHARA entspricht. Darüber hinaus sind die Brechzahlen für drei verschiedene Wellenlängen der von dem Objekt O stammenden Lichtstrahlen angegeben, nämlich eine Wellenlänge 1 von 587,6 nm, eine Wellenlänge 2 von 435,8 nm und eine Wellenlänge 3 von 643,8 nm. Ferner ist in der oberen Tabelle der 15 der halbe Durchmesser der einzelnen Linsen sowie die Brechkraft der einzelnen Linsen angegeben.
Die Flächen 2 und 3 der ersten Linse L1 sind asphärisch ausgebildet. Ferner sind die Flächen 4 und 5 der zweiten Linse L2 asphärisch ausgebildet. Die asphärische Ausbildung der vorgenannten Flächen wird durch die oben genannte Asphärenformel [1] bestimmt. Die Asphärenkoeffizienten und die konische Konstante sind in der unteren Tabelle der 15 angegeben.
16 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den 14 und 15. Dargestellt sind eine Kurve S für den sagittalen Kontrast (dargestellt in durchgezogenen Linien) und eine Kurve T für den tangentialen Kontrast (dargestellt in gestrichelten Linien) für 20 Linienpaare pro Millimeter, 40 Linienpaare pro Millimeter und 60 Linienpaare pro Millimeter.
Von Vorteil bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den 14 bis 16 ist, dass entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen hinter der bi-asphärisch ausgebildeten zweiten Linse L2 die als Meniskuslinse ausgebildete dritte Linse L3 angeordnet ist. Diese dritte Linse L3 übernimmt die Korrektur der Petzval-Summe. Hierdurch ist es möglich, dass die Petzval-Summe nicht mehr von optischen Einheiten korrigiert wird, die in der Nähe des Zwischenbilds ZB liegen. Somit kann das Zwischenbild ZB freigelegt werden. Die Baulänge dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 beträgt beispielsweise 100 mm. Hierdurch ist es möglich, keine stark brechenden Meniskuslinsen zu verwenden, zwischen denen das Zwischenbild ZB angeordnet ist. Vielmehr reicht die Verwendung der als Meniskuslinse ausgebildeten dritten Linse L3 aus, welche die Korrektur der Petzval-Summe übernimmt.
17 zeigt eine sechste Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 weist eine optische Achse OA auf, welche der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 entspricht. Ein Okular 6 weist eine erste Linsengruppe LG1 und eine zweite Linsengruppe LG2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe LG1 und dann die zweite Linsengruppe LG2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Das Zwischenbild ZB ist zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2 angeordnet.
Die erste Linsengruppe LG1 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 17 weist eine erste Linse L1 und eine zweite Linse L2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die erste Linse L1 und dann die zweite Linse L2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die erste Linse L1 weist positive Brechkraft auf. Die zweite Linse L2 weist positive Brechkraft auf.
Die zweite Linsengruppe LG2 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 17 weist eine dritte Linse L3, eine vierte Linse L4, eine fünfte Linse L5, eine sechste Linse L6, eine siebte Linse L7 und eine achte Linse L8 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die dritte Linse L3, dann die vierte Linse L4, dann die fünfte Linse L5, dann die sechste Linse L6, dann die siebte Linse L7 und dann die achte Linse L8 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die dritte Linse L3 weist positive Brechkraft auf. Die vierte Linse L4 weist positive Brechkraft auf. Die fünfte Linse L5 weist negative Brechkraft auf. Die sechste Linse L6 weist positive Brechkraft auf. Die siebte Linse L7 weist positive Brechkraft auf, und die achte Linse L8 weist negative Brechkraft auf.
Die erste Linse L1 ist bi-asphärisch ausgebildet. Die zweite Linse L2 und die dritte Linse L3 sind als Meniskuslinse ausgebildet. Die vierte Linse L4 ist bi-asphärisch ausgebildet. Ferner bilden die siebte Linse L7 und die achte Linse L8 ein Kittglied.
Die erste Linse L1 bildet auch bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 17 die weiter oben genannte Linseneinheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Entlang der optischen Achse OA und in der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die Anzeigeeinheit 5 und dann die erste Linse L1 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Zwischen der ersten Linse L1 und einer Augenpupille des Auges 2 ist keine weitere optische Einheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 angeordnet.
Ein Randstrahllichtbündel 9 geht von einem Rand 8 der Anzeigeeinheit 5 aus und verläuft in Lichteinfallsrichtung L zur ersten Linse L1. Das Randstrahllichtbündel 9 weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, welche das Randstrahllichtbündel 9 bilden. Einer der Lichtstrahlen ist ein Hauptstrahl HS des Randstrahllichtbündels 9. Der Hauptstrahl HS verläuft an der ersten Linse L1 in einer ersten Hauptstrahlhöhe H1, wobei die erste Hauptstrahlhöhe H1 ein erster Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 ist. Der erste Abstand ist beispielsweise die Länge einer ersten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen ersten Punkt P1 auf der optischen Achse OA mit einem zweiten Punkt P2 auf dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 verbindet. Insbesondere kann der erste Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die erste Linse L1 eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf. Die erste Fläche ist an einer ersten, von der Anzeigeeinheit 5 abgewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. Ferner ist die zweite Fläche an einer zweiten, der Anzeigeeinheit 5 zugewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. An der ersten Fläche der ersten Linse L1 ist eine erste Ebene angeordnet, wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt. Die erste Ebene berührt die erste Fläche beispielsweise an mindestens einem Punkt. Der Hauptstrahl HS verläuft an der Anzeigeeinheit 5 in einer zweiten Hauptstrahlhöhe H2, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 ist. Der zweite Abstand ist beispielsweise die Länge einer zweiten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen dritten Punkt P3 auf der optischen Achse OA mit einem vierten Punkt P4 auf dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 verbindet. Insbesondere kann der zweite Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die Anzeigeeinheit 5 eine Fläche auf. Die Fläche der Anzeigeeinheit 5 ist an einer der ersten Linse L1 zugewandten Seite der Anzeigeeinheit 5 angeordnet. Ferner ist an der Fläche der Anzeigeeinheit 5 eine zweite Ebene angeordnet. Die zweite Gerade liegt in der zweiten Ebene. Die zweite Ebene berührt die Fläche der Anzeigeeinheit 5 beispielsweise an mindestens einem Punkt.
Die erste Hauptstrahlhöhe H1 ist größer als die zweite Hauptstrahlhöhe H2. Beispielsweise beträgt die erste Hauptstrahlhöhe H1 ungefähr 9,7 mm und die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ungefähr 5,3 mm. Die Erfindung ist auf die vorgenannten Grö-ßen der ersten Hauptstrahlhöhe H1 und der zweiten Hauptstrahlhöhe H2 nicht eingeschränkt. Vielmehr können für die Erfindung jegliche erste Hauptstrahlhöhe H1 und jegliche zweite Hauptstrahlhöhe H2 verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet sind.
Die Systemdaten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 17 gehen aus der oberen Tabelle der 18 hervor. Die obere Tabelle der 18 beruht auf einem Eingangsstrahlradius von 2,5 mm, einem Eintrittswinkel von 27° und einer effektiven Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 von -10,83 mm. Mit der Fläche 0 ist eine Fläche in unendlicher Entfernung vor dem optischen System 7 auf der Seite des Auges 2 bezeichnet, so dass Licht kollimiert in das optische System 7 eintreten kann. Ferner ist mit der Fläche 1 die Fläche der Augenpupille des Auges 2 bezeichnet. Die erste Linse L1 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 2 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 3 auf. Die zweite Linse L2 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 4 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 5 auf. Die dritte Linse L3 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 6 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 7 auf. Die vierte Linse L4 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 8 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 9 auf. Die fünfte Linse L5 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 10 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 11 auf. Ferner weist die sechste Linse L6 eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 12 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 13 auf. Die siebte Linse L7 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 14 auf. Darüber hinaus weist die achte Linse L8 eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 15 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 16 auf. Mit der Fläche 17 ist die Fläche der Anzeigeeinheit 5 bezeichnet. Ferner sind in der oberen Tabelle der 18 die Radien der einzelnen Flächen und die Dicken der einzelnen Linsen des erfindungsgemä-ßen optischen Systems 7 gemäß der 17 angegeben, wobei die Dicke einer Linse durch den Abstand eines ersten Scheitelpunkts einer zum Auge 2 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA zu einem zweiten Scheitelpunkt einer zur Anzeigeeinheit 5 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA definiert ist. Eine Dicke zwischen zwei der vorgenannten Linsen bezeichnet den Abstand zwischen zwei Scheitelpunkten zweier benachbarter Flächen zweier Linsen.
Die obere Tabelle der 18 gibt das Material der einzelnen Linsen an, wobei die Materialangabe der Nomenklatur des Unternehmens OHARA entspricht. Darüber hinaus sind die Brechzahlen für drei verschiedene Wellenlängen der von dem Objekt O stammenden Lichtstrahlen angegeben, nämlich eine Wellenlänge 1 von 587,6 nm, eine Wellenlänge 2 von 435,8 nm und eine Wellenlänge 3 von 643,8 nm. Ferner ist in der oberen Tabelle der 18 der halbe Durchmesser der einzelnen Linsen sowie die Brechkraft der einzelnen Linsen angegeben.
Die Flächen 2 und 3 der ersten Linse L1 sind asphärisch ausgebildet. Ferner sind die Flächen 8 und 9 der vierten Linse L4 asphärisch ausgebildet. Die asphärische Ausbildung der vorgenannten Flächen wird durch die oben genannte Asphärenformel [1] bestimmt. Die Asphärenkoeffizienten und die konische Konstante sind in der unteren Tabelle der 18 angegeben.
19 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den 17 und 18. Dargestellt sind eine Kurve S für den sagittalen Kontrast (dargestellt in durchgezogenen Linien) und eine Kurve T für den tangentialen Kontrast (dargestellt in gestrichelten Linien) für 20 Linienpaare pro Millimeter, 40 Linienpaare pro Millimeter und 60 Linienpaare pro Millimeter.
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den 17 bis 19 ermöglicht es, die Baulänge der weiter oben erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 von beispielsweise 100 mm auf eine Baulänge von beispielsweise 80 mm bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 zu verringern, wobei die Baulänge von der Augenpupille des Auges 2 bis zur Anzeigeeinheit 5 gemessen wird. Aufgrund der kürzeren Baulänge können die einzelnen Linsen der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den 17 bis 19 eine stärkere Brechkraft als die Linsen der weiter oben erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 aufweisen. Zwar könnte dies die Korrektur der Petzval-Summe erschweren. Dies wird aber beispielsweise dadurch korrigiert, dass die zweite Linse L2 und die dritte Linse L3 jeweils als Meniskuslinse ausgebildet sind, zwischen denen das Zwischenbild ZB angeordnet ist. Die verkürzte Baulänge dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 führt zu einer erhöhten Anzahl von Linsen, nämlich den oben genannten acht Linsen L1 bis L8, von denen zwei Linsen bi-asphärisch ausgebildet sind, nämlich die erste Linse L1 und die vierte Linse L4.
Es kommt vor, dass bei einem erfindungsgemäßen optischen System 7 die Anzahl der Linsen minimiert werden soll. Dies ist mit einer siebten Ausführungsform gemäß der 20 des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 möglich. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 ist das Zwischenbild ZB freigelegt, sodass es weder in unmittelbarer Nähe noch auf einer optischen Fläche einer der Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 angeordnet ist. Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 20 weist eine optische Achse OA auf, welche der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 entspricht. Ein Okular 6 weist eine erste Linsengruppe LG1 und eine zweite Linsengruppe LG2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe LG1 und dann die zweite Linsengruppe LG2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Das Zwischenbild ZB ist zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2 angeordnet.
Die erste Linsengruppe LG1 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 20 weist eine einzige Linse in Form einer ersten Linse L1 auf. Somit sind keine weiteren optischen Einheiten in der ersten Linsengruppe LG1 vorgesehen. Die erste Linse L1 weist positive Brechkraft auf.
Die zweite Linsengruppe LG2 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 20 weist eine zweite Linse L2, eine dritte Linse L3 und eine vierte Linse L4 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die zweite Linse L2, dann die dritte Linse L3 und dann die vierte Linse L4 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die zweite Linse L2 weist positive Brechkraft auf. Die dritte Linse L3 weist positive Brechkraft auf. Die vierte Linse L4 weist negative Brechkraft auf.
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 20 weist insgesamt nur 4 Linsen auf. Die erste Linse L1, die zweite Linse L2 und die dritte Linse L3 sind bi-asphärisch ausgebildet.
Die erste Linse L1 bildet auch bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 20 die weiter oben genannte Linseneinheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. In der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die Anzeigeeinheit 5 und dann die erste Linse L1 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Zwischen der ersten Linse L1 und einer Augenpupille des Auges 2 ist keine weitere optische Einheit des optischen Systems 7 angeordnet.
Ein Randstrahllichtbündel 9 geht von einem Rand 8 der Anzeigeeinheit 5 aus und verläuft in Lichteinfallsrichtung L zur ersten Linse L1. Das Randstrahllichtbündel 9 weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, welche das Randstrahllichtbündel 9 bilden. Einer der Lichtstrahlen ist ein Hauptstrahl HS des Randstrahllichtbündels 9. Der Hauptstrahl HS verläuft an der ersten Linse L1 in einer ersten Hauptstrahlhöhe H1, wobei die erste Hauptstrahlhöhe H1 ein erster Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 ist. Der erste Abstand ist beispielsweise die Länge einer ersten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen ersten Punkt P1 auf der optischen Achse OA mit einem zweiten Punkt P2 auf dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 verbindet. Insbesondere kann der erste Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die erste Linse L1 eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf. Die erste Fläche ist an einer ersten, von der Anzeigeeinheit 5 abgewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. Ferner ist die zweite Fläche an einer zweiten, der Anzeigeeinheit 5 zugewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. An der ersten Fläche der ersten Linse L1 ist eine erste Ebene angeordnet, wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt. Die erste Ebene berührt die erste Fläche beispielsweise an mindestens einem Punkt. Der Hauptstrahl HS verläuft an der Anzeigeeinheit 5 in einer zweiten Hauptstrahlhöhe H2, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 ist. Der zweite Abstand ist beispielsweise die Länge einer zweiten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen dritten Punkt P3 auf der optischen Achse OA mit einem vierten Punkt P4 auf dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 verbindet. Insbesondere kann der zweite Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die Anzeigeeinheit 5 eine Fläche auf. Die Fläche der Anzeigeeinheit 5 ist an einer der ersten Linse L1 zugewandten Seite der Anzeigeeinheit 5 angeordnet. Ferner ist an der Fläche der Anzeigeeinheit 5 eine zweite Ebene angeordnet. Die zweite Gerade liegt in der zweiten Ebene. Die zweite Ebene berührt die Fläche der Anzeigeeinheit 5 beispielsweise an mindestens einem Punkt.
Die erste Hauptstrahlhöhe H1 ist größer als die zweite Hauptstrahlhöhe H2. Beispielsweise beträgt die erste Hauptstrahlhöhe H1 ungefähr 13,4 mm und die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ungefähr 5,3 mm. Die Erfindung ist auf die vorgenannten Größen der ersten Hauptstrahlhöhe H1 und der zweiten Hauptstrahlhöhe H2 nicht eingeschränkt. Vielmehr können für die Erfindung jegliche erste Hauptstrahlhöhe H1 und jegliche zweite Hauptstrahlhöhe H2 verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet sind.
Die Systemdaten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 20 gehen aus der oberen Tabelle der 21 hervor. Die obere Tabelle der 21 beruht auf einem Eingangsstrahlradius von 2,5 mm, einem Eintrittswinkel von 27° und einer effektiven Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 von -10,931 mm. Mit der Fläche 0 ist eine Fläche in unendlicher Entfernung vor dem optischen System 7 auf der Seite des Auges 2 bezeichnet, so dass Licht kollimiert in das optische System 7 eintreten kann. Ferner ist mit der Fläche 1 die Fläche der Augenpupille des Auges 2 bezeichnet. Die erste Linse L1 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 2 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 3 auf. Die zweite Linse L2 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 4 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 5 auf. Die dritte Linse L3 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 6 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 7 auf. Die vierte Linse L4 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 8 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 9 auf. Mit der Fläche 10 ist die Fläche der Anzeigeeinheit 5 bezeichnet. Ferner sind in der oberen Tabelle der 21 die Radien der einzelnen Flächen und die Dicken der einzelnen Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 20 angegeben, wobei die Dicke einer Linse durch den Abstand eines ersten Scheitelpunkts einer zum Auge 2 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA zu einem zweiten Scheitelpunkt einer zur Anzeigeeinheit 5 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA definiert ist. Eine Dicke zwischen zwei der vorgenannten Linsen bezeichnet den Abstand zwischen zwei Scheitelpunkten zweier benachbarter Flächen zweier Linsen.
Die obere Tabelle der 21 gibt das Material der einzelnen Linsen an, wobei die Materialangabe der Nomenklatur des Unternehmens OHARA entspricht. Darüber hinaus sind die Brechzahlen für drei verschiedene Wellenlängen der von dem Objekt O stammenden Lichtstrahlen angegeben, nämlich eine Wellenlänge 1 von 587,6 nm, eine Wellenlänge 2 von 435,8 nm und eine Wellenlänge 3 von 643,8 nm. Ferner ist in der oberen Tabelle der 21 der halbe Durchmesser der einzelnen Linsen sowie die Brechkraft der einzelnen Linsen angegeben.
Die Flächen 2 und 3 der ersten Linse L1 sind asphärisch ausgebildet. Ferner sind die Flächen 4 und 5 der zweiten Linse L2 asphärisch ausgebildet. Darüber hinaus sind die Flächen 6 und 7 der dritten Linse L3 asphärisch ausgebildet. Die asphärische Ausbildung der vorgenannten Flächen wird durch die oben genannte Asphärenformel [1] bestimmt. Die Asphärenkoeffizienten und die konische Konstante sind in der unteren Tabelle der 21 angegeben.
22 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den 20 und 21. Dargestellt sind eine Kurve S für den sagittalen Kontrast (dargestellt in durchgezogenen Linien) und eine Kurve T für den tangentialen Kontrast (dargestellt in gestrichelten Linien) für 20 Linienpaare pro Millimeter, 40 Linienpaare pro Millimeter und 60 Linienpaare pro Millimeter.
Die Baulänge der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den 20 bis 22 beträgt beispielsweise 200 mm. Aufgrund dieser Baulänge ist es nicht mehr zwingend erforderlich, hohe Brechkräfte der einzelnen Linsen bereitzustellen. Dies ermöglicht eine einfache Korrektur der Petzval-Summe. Beispielsweise wird die Korrektur der Petzval-Summe durch die vierte Linse L4 bereitgestellt. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die vierte Linse L4 eine Korrektur der chromatischen Längsaberration vornimmt. Insbesondere ist es vorgesehen, die vierte Linse L4 aus einem Flintglas auszubilden.
Um das erfindungsgemäße optische System 7 beispielsweise in einem Fernrohr oder in einem Fernglas zu verwenden, ist es wünschenswert, beispielsweise eine telezentrische Ausführung eines Bildraums zu erzeugen. Mit anderen Worten ausgedrückt, sollen die Hauptstrahlen aller Lichtstrahlbündel parallel zur optischen Achse OA verlaufen. Dies kann beispielsweise durch eine achte Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 23 bereitgestellt werden.
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 23 weist eine optische Achse OA auf, welche der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 entspricht. Ein Okular 6 weist eine erste Linsengruppe LG1 und eine zweite Linsengruppe LG2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe LG1 und dann die zweite Linsengruppe LG2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Das Zwischenbild ZB ist zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2 angeordnet.
Die erste Linsengruppe LG1 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 23 weist eine einzige Linse in Form einer ersten Linse L1 auf. Somit sind keine weiteren optischen Einheiten in der ersten Linsengruppe LG1 vorgesehen. Die erste Linse L1 weist positive Brechkraft auf.
Die zweite Linsengruppe LG2 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 23 weist eine zweite Linse L2, eine dritte Linse L3, eine vierte Linse L4, eine fünfte Linse L5 und eine sechste Linse L6 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die zweite Linse L2, dann die dritte Linse L3, dann die vierte Linse L4, dann die fünfte Linse L5 und dann die sechste Linse L6 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die zweite Linse L2 weist positive Brechkraft auf. Die dritte Linse L3 weist negative Brechkraft auf. Die vierte Linse L4 weist negative Brechkraft auf. Die fünfte Linse L5 weist positive Brechkraft auf. Auch die sechste Linse L6 weist positive Brechkraft auf.
Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 23 sind die erste Linse L1 und die zweite Linse L2 bi-asphärisch ausgebildet. Ferner ist eine Fläche der sechsten Linse L6 asphärisch ausgebildet. Die vierte Linse L4 und die fünfte Linse L5 bilden ein Kittglied.
Die erste Linse L1 bildet auch bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 23 die weiter oben genannte Linseneinheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. In der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die Anzeigeeinheit 5 und dann die erste Linse L1 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Zwischen der ersten Linse L1 und einer Augenpupille des Auges 2 ist keine weitere optische Einheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 angeordnet.
Ein Randstrahllichtbündel 9 geht von einem Rand 8 der Anzeigeeinheit 5 aus und verläuft in Lichteinfallsrichtung L zur ersten Linse L1. Das Randstrahllichtbündel 9 weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, welche das Randstrahllichtbündel 9 bilden. Einer der Lichtstrahlen ist ein Hauptstrahl HS des Randstrahllichtbündels 9. Der Hauptstrahl HS verläuft an der ersten Linse L1 in einer ersten Hauptstrahlhöhe H1, wobei die erste Hauptstrahlhöhe H1 ein erster Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 ist. Der erste Abstand ist beispielsweise die Länge einer ersten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen ersten Punkt P1 auf der optischen Achse OA mit einem zweiten Punkt P2 auf dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 verbindet. Insbesondere kann der erste Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die erste Linse L1 eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf. Die erste Fläche ist an einer ersten, von der Anzeigeeinheit 5 abgewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. Ferner ist die zweite Fläche an einer zweiten, der Anzeigeeinheit 5 zugewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. An der ersten Fläche der ersten Linse L1 ist eine erste Ebene angeordnet, wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt. Die erste Ebene berührt die erste Fläche beispielsweise an mindestens einem Punkt. Der Hauptstrahl HS verläuft an der Anzeigeeinheit 5 in einer zweiten Hauptstrahlhöhe H2, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 ist. Der zweite Abstand ist beispielsweise die Länge einer zweiten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen dritten Punkt P3 auf der optischen Achse OA mit einem vierten Punkt P4 auf dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 verbindet. Insbesondere kann der zweite Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die Anzeigeeinheit 5 eine Fläche auf. Die Fläche der Anzeigeeinheit 5 ist an einer der ersten Linse L1 zugewandten Seite der Anzeigeeinheit 5 angeordnet. Ferner ist an der Fläche der Anzeigeeinheit 5 eine zweite Ebene angeordnet. Die zweite Gerade liegt in der zweiten Ebene. Die zweite Ebene berührt die Fläche der Anzeigeeinheit 5 beispielsweise an mindestens einem Punkt.
Die erste Hauptstrahlhöhe H1 ist größer als die zweite Hauptstrahlhöhe H2. Beispielsweise beträgt die erste Hauptstrahlhöhe H1 ungefähr 9,1 mm und die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ungefähr 5,3 mm. Die Erfindung ist auf die vorgenannten Grö-ßen der ersten Hauptstrahlhöhe H1 und der zweiten Hauptstrahlhöhe H2 nicht eingeschränkt. Vielmehr können für die Erfindung jegliche erste Hauptstrahlhöhe H1 und jegliche zweite Hauptstrahlhöhe H2 verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet sind.
Die Systemdaten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 23 gehen aus der oberen Tabelle der 24 hervor. Die obere Tabelle der 24 beruht auf einem Eingangsstrahlradius von 2,5 mm, einem Eintrittswinkel von 27° und einer effektiven Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 von -10,849 mm. Mit der Fläche 0 ist eine Fläche in unendlicher Entfernung vor dem optischen System 7 auf der Seite des Auges 2 bezeichnet, so dass Licht kollimiert in das optische System 7 eintreten kann. Ferner ist mit der Fläche 1 die Fläche der Augenpupille des Auges 2 bezeichnet. Die erste Linse L1 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 2 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 3 auf. Die zweite Linse L2 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 4 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 5 auf. Die dritte Linse L3 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 6 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 7 auf. Die vierte Linse L4 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 8 auf. Die fünfte Linse L5 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 9 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 10 auf. Die sechste Linse L6 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 11 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 12 auf. Mit der Fläche 13 ist die Fläche der Anzeigeeinheit 5 bezeichnet. Ferner sind in der oberen Tabelle der 24 die Radien der einzelnen Flächen und die Dicken der einzelnen Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 23 angegeben, wobei die Dicke einer Linse durch den Abstand eines ersten Scheitelpunkts einer zum Auge 2 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA zu einem zweiten Scheitelpunkt einer zur Anzeigeeinheit 5 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA definiert ist. Eine Dicke zwischen zwei der vorgenannten Linsen bezeichnet den Abstand zwischen zwei Scheitelpunkten zweier benachbarter Flächen zweier Linsen.
Die obere Tabelle der 24 gibt das Material der einzelnen Linsen an, wobei die Materialangabe der Nomenklatur des Unternehmens OHARA entspricht. Darüber hinaus sind die Brechzahlen für drei verschiedene Wellenlängen der von dem Objekt O stammenden Lichtstrahlen angegeben, nämlich eine Wellenlänge 1 von 587,6 nm, eine Wellenlänge 2 von 435,8 nm und eine Wellenlänge 3 von 643,8 nm. Ferner ist in der oberen Tabelle der 24 der halbe Durchmesser der einzelnen Linsen sowie die Brechkraft der einzelnen Linsen angegeben.
Die Flächen 2 und 3 der ersten Linse L1 sind asphärisch ausgebildet. Ferner sind die Flächen 4 und 5 der zweiten Linse L2 asphärisch ausgebildet. Darüber hinaus ist die Fläche 11 der sechsten Linse L6 asphärisch ausgebildet. Die asphärische Ausbildung der vorgenannten Flächen wird durch die oben genannte Asphärenformel [1] bestimmt. Die Asphärenkoeffizienten und die konische Konstante sind in der unteren Tabelle der 24 angegeben.
Die Korrektur der Petzval-Summe erfolgt durch die meniskusförmige dritte Linse L3 sowie das meniskusförmige Kittglied bestehend aus der vierten Linse L4 und der fünften Linse L5.
25 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den 23 und 24. Dargestellt sind eine Kurve S für den sagittalen Kontrast (dargestellt in durchgezogenen Linien) und eine Kurve T für den tangentialen Kontrast (dargestellt in gestrichelten Linien) für 20 Linienpaare pro Millimeter, 40 Linienpaare pro Millimeter und 60 Linienpaare pro Millimeter.
Eine neunte Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7, das beispielsweise in einem Fernrohr oder in einem Fernglas verwendet wird, ist in der 26 dargestellt. Auch diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 erzeugt eine telezentrische Ausführung eines Bildraums.
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 26 weist eine optische Achse OA auf, welche der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 entspricht. Ein Okular 6 weist eine erste Linsengruppe LG1 und eine zweite Linsengruppe LG2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe LG1 und dann die zweite Linsengruppe LG2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Das Zwischenbild ZB ist zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2 angeordnet.
Die erste Linsengruppe LG1 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 26 weist eine einzige Linse in Form einer ersten Linse L1 auf. Somit sind keine weiteren optischen Einheiten in der ersten Linsengruppe LG1 vorgesehen. Die erste Linse L1 weist positive Brechkraft auf.
Die zweite Linsengruppe LG2 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 26 weist eine zweite Linse L2, eine dritte Linse L3, eine vierte Linse L4, eine fünfte Linse L5, eine sechste Linse L6 und eine siebte Linse L7 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die zweite Linse L2, dann die dritte Linse L3, dann die vierte Linse L4, dann die fünfte Linse L5, dann die sechste Linse L6 und dann die siebte Linse L7 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die zweite Linse L2 weist positive Brechkraft auf. Die dritte Linse L3 weist negative Brechkraft auf. Die vierte Linse L4 weist negative Brechkraft auf. Die fünfte Linse L5 weist positive Brechkraft auf. Die sechste Linse L6 weist positive Brechkraft auf. Auch die siebte Linse L7 weist positive Brechkraft auf.
Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 26 sind die erste Linse L1 und die zweite Linse L2 bi-asphärisch ausgebildet. Die vierte Linse L4 und die fünfte Linse L5 bilden ein Kittglied.
Die erste Linse L1 bildet auch bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems gemäß der 26 die weiter oben genannte Linseneinheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Entlang der optischen Achse OA und in der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die Anzeigeeinheit 5 und dann die erste Linse L1 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Zwischen der ersten Linse L1 und einer Augenpupille des Auges 2 ist keine weitere optische Einheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 angeordnet.
Ein Randstrahllichtbündel 9 geht von einem Rand 8 der Anzeigeeinheit 5 aus und verläuft in Lichteinfallsrichtung L zur ersten Linse L1. Das Randstrahllichtbündel 9 weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, welche das Randstrahllichtbündel 9 bilden. Einer der Lichtstrahlen ist ein Hauptstrahl HS des Randstrahllichtbündels 9. Der Hauptstrahl HS verläuft an der ersten Linse L1 in einer ersten Hauptstrahlhöhe H1, wobei die erste Hauptstrahlhöhe H1 ein erster Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 ist. Der erste Abstand ist beispielsweise die Länge einer ersten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen ersten Punkt P1 auf der optischen Achse OA mit einem zweiten Punkt P2 auf dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 verbindet. Insbesondere kann der erste Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die erste Linse L1 eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf. Die erste Fläche ist an einer ersten, von der Anzeigeeinheit 5 abgewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. Ferner ist die zweite Fläche an einer zweiten, der Anzeigeeinheit 5 zugewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. An der ersten Fläche der ersten Linse L1 ist eine erste Ebene angeordnet, wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt. Die erste Ebene berührt die erste Fläche beispielsweise an mindestens einem Punkt. Der Hauptstrahl HS verläuft an der Anzeigeeinheit 5 in einer zweiten Hauptstrahlhöhe H2, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 ist. Der zweite Abstand ist beispielsweise die Länge einer zweiten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen dritten Punkt P3 auf der optischen Achse OA mit einem vierten Punkt P4 auf dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 verbindet. Insbesondere kann der zweite Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die Anzeigeeinheit 5 eine Fläche auf. Die Fläche der Anzeigeeinheit 5 ist an einer der ersten Linse L1 zugewandten Seite der Anzeigeeinheit 5 angeordnet. Ferner ist an der Fläche der Anzeigeeinheit 5 eine zweite Ebene angeordnet. Die zweite Gerade liegt in der zweiten Ebene. Die zweite Ebene berührt die Fläche der Anzeigeeinheit 5 beispielsweise an mindestens einem Punkt.
Die erste Hauptstrahlhöhe H1 ist größer als die zweite Hauptstrahlhöhe H2. Beispielsweise beträgt die erste Hauptstrahlhöhe H1 ungefähr 9,3 mm und die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ungefähr 5,3 mm. Die Erfindung ist auf die vorgenannten Größen der ersten Hauptstrahlhöhe H1 und der zweiten Hauptstrahlhöhe H2 nicht eingeschränkt. Vielmehr können für die Erfindung jegliche erste Hauptstrahlhöhe H1 und jegliche zweite Hauptstrahlhöhe H2 verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet sind.
Die Systemdaten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 26 gehen aus der oberen Tabelle der 27 hervor. Die obere Tabelle der 27 beruht auf einem Eingangsstrahlradius von 2,5 mm, einem Eintrittswinkel von 27° und einer effektiven Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 von -10,882 mm. Mit der Fläche 0 ist eine Fläche in unendlicher Entfernung vor dem optischen System 7 auf der Seite des Auges 2 bezeichnet, so dass Licht kollimiert in das optische System 7 eintreten kann. Ferner ist mit der Fläche 1 die Fläche der Augenpupille des Auges 2 bezeichnet. Die erste Linse L1 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 2 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 3 auf. Die zweite Linse L2 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 4 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 5 auf. Die dritte Linse L3 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 6 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 7 auf. Die vierte Linse L4 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 8 auf. Die fünfte Linse L5 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 9 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 10 auf. Die sechste Linse L6 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 11 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 12 auf. Die siebte Linse L7 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 13 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 14 auf. Mit der Fläche 15 ist die Fläche der Anzeigeeinheit 5 bezeichnet. Ferner sind in der oberen Tabelle der 27 die Radien der einzelnen Flächen und die Dicken der einzelnen Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der 26 angegeben, wobei die Dicke einer Linse durch den Abstand eines ersten Scheitelpunkts einer zum Auge 2 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA zu einem zweiten Scheitelpunkt einer zur Anzeigeeinheit 5 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA definiert ist. Eine Dicke zwischen zwei der vorgenannten Linsen bezeichnet den Abstand zwischen zwei Scheitelpunkten zweier benachbarter Flächen zweier Linsen.
Die obere Tabelle der 27 gibt das Material der einzelnen Linsen an, wobei die Materialangabe der Nomenklatur des Unternehmens OHARA entspricht. Darüber hinaus sind die Brechzahlen für drei verschiedene Wellenlängen der von dem Objekt O stammenden Lichtstrahlen angegeben, nämlich eine Wellenlänge 1 von 587,6 nm, eine Wellenlänge 2 von 435,8 nm und eine Wellenlänge 3 von 643,8 nm. Ferner ist in der oberen Tabelle der 27 der halbe Durchmesser der einzelnen Linsen sowie die Brechkraft der einzelnen Linsen angegeben.
Die Flächen 2 und 3 der ersten Linse L1 sind asphärisch ausgebildet. Ferner sind die Flächen 4 und 5 der zweiten Linse L2 asphärisch ausgebildet. Die asphärische Ausbildung der vorgenannten Flächen wird durch die oben genannte Asphärenformel [1] bestimmt. Die Asphärenkoeffizienten und die konische Konstante sind in der unteren Tabelle der 27 angegeben.
Die Korrektur der Petzval-Summe wird durch die siebte Linse L7 bereitgestellt.
28 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den 26 und 27. Dargestellt sind eine Kurve S für den sagittalen Kontrast (dargestellt in durchgezogenen Linien) und eine Kurve T für den tangentialen Kontrast (dargestellt in gestrichelten Linien) für 20 Linienpaare pro Millimeter, 40 Linienpaare pro Millimeter und 60 Linienpaare pro Millimeter.
Die vorbeschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 sind als dioptrisches System ausgebildet. Mit anderen Worten ausgedrückt, weist das erfindungsgemäße optische System 7 nur Linsen auf. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße optische System 7 mindestens einen planen Faltungsspiegel aufweist, welcher insbesondere keine optische Brechkraft aufweist. Somit ist diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 ebenfalls ein dioptrisches System.
Der Abstand der Augenpupille des Auges 2 zu der ersten Linse L1 ist bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 größer als die Brennweite des entsprechenden erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Beispielsweise ist der Abstand der Augenpupille des Auges 2 zu der ersten Linse L1 mindestens 1,25-mal größer als die Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Alternativ hierzu ist der Abstand der Augenpupille des Auges 2 zu der ersten L1 mindestens 1,5-mal größer als die Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Wiederum zusätzlich oder alternativ hierzu ist der Abstand der Augenpupille des Auges 2 zu der ersten Linse L1 mindestens 1,7-mal größer als eine Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7.
Die Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 ermöglichen einen komfortablen Einblick, insbesondere für Brillenträger, da das Okular 6 des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 sowohl einen großen Pupillenabstand (beispielsweise von ca. 18 mm) für eine Augenpupille mit einem Durchmesser von 5 mm als auch einen großen halben Feldwinkel (beispielsweise von ca. 27°) aufweist. Ferner ermöglicht das erfindungsgemäße optische System 7 eine Aufrichtung eines Bilds, ohne dass es zwingend notwendig ist, ein weiteres Umkehrsystem im erfindungsgemäßen optischen System 7 anzuordnen.
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Nachtsichtgerät
2: Auge
3: Objektiv
4: Detektor
5: Anzeigeeinheit
6: Okular
7: optisches System
8: Rand der Anzeigeeinheit
9: Randstrahllichtbündel
H1: erste Hauptstrahlhöhe
H2: zweite Hauptstrahlhöhe
HS: Hauptstrahl
L: Lichteinfallsrichtung
L1: erste Linse
L2: zweite Linse
L3: dritte Linse
L4: vierte Linse
L5: fünfte Linse
L6: sechste Linse
L7: siebte Linse
L8: achte Linse
L9: neunte Linse
L10: zehnte Linse
L11: elfte Linse
L12: zwölfte Linse
LG1: erste Linsengruppe
LG2: zweite Linsengruppe
LG2': zweite Linsengruppe
LG3': dritte Linsengruppe
O: Objekt
OA: optische Achse
P1: erster Punkt
P2: zweiter Punkt
P3: dritter Punkt
P4: vierter Punkt
S: Kurven für sagittalen Kontrast
T: Kurven für tangentialen Kontrast
ZB: Zwischenbild

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2006/0262391 A1 [0004]
EP 1746451 A2 [0004]
US 2017/0336609 A1 [0004]
EP 1267197 B1 [0004]

Claims

Optisches System (7) mit - einer optischen Achse (OA); - einer Anzeigeeinheit (5) zum Anzeigen eines Bilds, wobei die Anzeigeeinheit (5) an der optischen Achse (OA) angeordnet ist und einen Rand (8) aufweist, wobei der Rand (8) die Anzeigeeinheit (5) begrenzt; - einem Okular (6) zum Betrachten des Bilds, wobei das Okular (6) eine Linseneinheit (L1) aufweist; wobei - der Rand (8) der Anzeigeeinheit (5) derart ausgelegt ist, dass ein Randstrahllichtbündel (9) von dem Rand (8) der Anzeigeeinheit (5) ausgeht und zur Linseneinheit (L1) in eine Lichteinfallsrichtung (L) verläuft wobei das Randstrahllichtbündel (9) einen Hauptstrahl (HS) aufweist; - entlang der optische Achse (OA) und in der Lichteinfallsrichtung (L) zunächst die Anzeigeeinheit (5) und dann die Linseneinheit (L1) an der optischen Achse (OA) angeordnet ist; - zwischen der Linseneinheit (L1) und einer Augenpupille (2) keine weitere optische Einheit des optischen Systems (7) angeordnet ist; - das optische System (7) derart ausgelegt ist, dass der Hauptstrahl (HS) an der Linseneinheit (L1) in einer ersten Hauptstrahlhöhe (H1) verläuft, wobei die erste Hauptstrahlhöhe (H1) ein erster Abstand zwischen der optischen Achse (OA) und dem Hauptstrahl (HS) an der Linseneinheit (L1) ist; - die Anzeigeeinheit (5) derart ausgelegt ist, dass der Hauptstrahl (HS) an der Anzeigeeinheit (5) in einer zweiten Hauptstrahlhöhe (H2) verläuft, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe (H2) ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse (OA) und dem Hauptstrahl (HS) an der Anzeigeeinheit (5) ist, gekennzeichnet durch eines der folgenden Merkmale: (i) die erste Hauptstrahlhöhe (H1) ist mindestens so groß wie die zweite Hauptstrahlhöhe (H2); (ii) die erste Hauptstrahlhöhe (H1) ist größer als die zweite Hauptstrahlhöhe (H2).
Optisches System (7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der folgenden Merkmale gegeben ist: (i) der erste Abstand ist die Länge einer ersten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse (OA) ausgerichtet ist und einen ersten Punkt (P1) auf der optischen Achse (OA) mit einem zweiten Punkt (P2) auf dem Hauptstrahl (HS) an der Linseneinheit (L1) verbindet; (ii) der zweite Abstand ist die Länge einer zweiten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse (OA) ausgerichtet ist und einen dritten Punkt (P3) auf der optischen Achse (OA) mit einem vierten Punkt (P4) auf dem Hauptstrahl (HS) an der Anzeigeeinheit (5) verbindet.
Optisches System (7) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der folgenden Merkmale gegeben ist: (i) die Linseneinheit (L1) weist eine erste Fläche (Fläche 2) und eine zweite Fläche (Fläche 3) auf, wobei die erste Fläche (Fläche 2) der Linseneinheit (L1) an einer ersten, von der Anzeigeeinheit (5) abgewandten Seite der Linseneinheit (L1) angeordnet ist, wobei die zweite Fläche (Fläche 3) der Linseneinheit (L1) an einer zweiten, der Anzeigeeinheit (5) zugewandten Seite der Linseneinheit (L1) angeordnet ist, wobei an der ersten Fläche (Fläche 2) der Linseneinheit (L1) eine erste Ebene angeordnet ist und wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt; (ii) die Anzeigeeinheit (5) weist eine Fläche (Fläche 10, Fläche 13, Fläche 15, Fläche 17, Fläche 24) auf, wobei die Fläche (Fläche 10, Fläche 13, Fläche 15, Fläche 17, Fläche 24) der Anzeigeeinheit (5) an einer zur Linseneinheit (L1) hingewandten Seite der Anzeigeeinheit (5) angeordnet ist, wobei an der Fläche (Fläche 10, Fläche 13, Fläche 15, Fläche 17, Fläche 24) der Anzeigeeinheit (5) eine zweite Ebene angeordnet ist und wobei die zweite Gerade in der zweiten Ebene liegt.
Optisches System (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) mindestens zwei identische Linsen (L1, L4) aufweist, die asphärisch ausgebildet sind.
Optisches System (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) eine erste Linse (L1), eine zweite Linse (L2), eine dritte Linse (L3), eine vierte Linse (L4), eine fünfte Linse (L5) und eine sechste Linse (L6) aufweist, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die erste Linse (L1), dann die zweite Linse (L2), dann die dritte Linse (L3), dann die vierte Linse (L4), dann die fünfte Linse (L5) und dann die sechste Linse (L6) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die erste Linse (L1) positive Brechkraft aufweist, wobei die zweite Linse (L2) negative Brechkraft aufweist, wobei die dritte Linse (L3) positive Brechkraft aufweist, wobei die vierte Linse (L4) positive Brechkraft aufweist, wobei die fünfte Linse (L5) positive Brechkraft aufweist und wobei die sechste Linse (L6) negative Brechkraft aufweist.
Optisches System (7) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) das optische System (7) weist mindestens ein Kittglied (L1, L2) auf; (ii) die erste Linse (L1) weist eine zur Augenpupille gerichtete Fläche (Fläche 2) auf, wobei die Fläche (Fläche 2) asphärisch ausgebildet ist; (iii) die sechste Linse (L6) weist eine zur Anzeigeeinheit (5) gerichtete Fläche (Fläche 12) auf, wobei die Fläche (Fläche 12) asphärisch ausgebildet ist.
Optisches System (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) mindestens ein Zwischenbild (ZB) aufweist.
Optisches System (7) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) eine erste konkave Linsenfläche (Fläche 5) und eine zweite konkave Linsenfläche (Fläche 6), wobei das Zwischenbild (ZB) zwischen der ersten konkaven Linsenfläche (Fläche 5) und der zweiten konkaven Linsenfläche (Fläche 6) angeordnet ist; (ii) eine erste meniskusförmige Linse (L2) mit einer ersten konkaven Linsenfläche (Fläche 5) und eine zweite meniskusförmige Linse (L3) mit einer zweiten konkaven Linsenfläche (Fläche 6), wobei das Zwischenbild (ZB) zwischen der ersten konkaven Linsenfläche (Fläche 5) und der zweiten konkaven Linsenfläche (Fläche 6) angeordnet ist; (iii) ein erstes meniskusförmiges Kittglied (L8, L9) mit einer ersten konkaven Linsenfläche (Fläche 16) und ein zweites meniskusförmiges Kittglied (L11, L12) mit einer zweiten konkaven Linsenfläche (Fläche 22), wobei eine Pupille zwischen der ersten konkaven Linsenfläche (Fläche 16) und der zweiten konkaven Linsenfläche (Fläche 22) angeordnet ist.
Optisches System (7) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Augenpupille (2) und dem Zwischenbild (ZB) genau eine Linse (L1) angeordnet ist.
Optisches System (7) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die genau eine Linse (L1) bi-asphärisch ausgebildet ist.
Optisches System (7) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) folgende Merkmale aufweist: (i) das Okular (6) weist eine erste Linsengruppe (LG1) und eine zweite Linsengruppe (LG2, LG2') auf; (ii) entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen ist zunächst die erste Linsengruppe (LG1) und dann die zweite Linsengruppe (LG2, LG2') entlang der optischen Achse (OA) angeordnet; (iii) das Zwischenbild (ZB) ist zwischen der ersten Linsengruppe (LG1) und der zweiten Linsengruppe (LG2, LG2') angeordnet.
Optisches System (7) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass - das optische System (7) eine dritte Linsengruppe (LG3') aufweist, und dass - entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die erste Linsengruppe (LG1), dann die zweite Linsengruppe (LG2') und dann die dritte Linsengruppe (LG3') entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind.
Optisches System (7) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Linsengruppe (LG1) die Linseneinheit (L1) aufweist.
Optisches System (7) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) die folgenden Merkmale aufweist: (i) die erste Linsengruppe (LG1) weist eine erste Linse (L1), eine zweite Linse (L2), eine dritte Linse (L3) und eine vierte Linse (L4) auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die erste Linse (L1), dann die zweite Linse (L2), dann die dritte Linse (L3) und dann die vierte Linse (L4) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die erste Linse (L1) positive Brechkraft aufweist, wobei die zweite Linse (L2) positive Brechkraft aufweist, wobei die dritte Linse (L3) positive Brechkraft aufweist und wobei die vierte Linse (L4) negative Brechkraft aufweist; (ii) die zweite Linsengruppe (LG2) weist eine fünfte Linse (L5), eine sechste Linse (L6), eine siebte Linse (L7), eine achte Linse (L8), eine neunte Linse (L9), eine zehnte Linse (L10), eine elfte Linse (L11) und eine zwölfte Linse (L12) auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die fünfte Linse (L5), dann die sechste Linse (L6), dann die siebte Linse (L7), dann die achte Linse (L8), dann die neunte Linse (L9), dann die zehnte Linse (L10), dann die elfte Linse (L11) und dann die zwölfte Linse (L12) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die fünfte Linse (L5) positive Brechkraft aufweist, wobei die sechste Linse (L6) positive Brechkraft aufweist, wobei die siebte Linse (L7) negative Brechkraft aufweist, wobei die achte Linse (L8) negative Brechkraft aufweist, wobei die neunte Linse (L9) positive Brechkraft aufweist, wobei die zehnte Linse (L10) positive Brechkraft aufweist, wobei die elfte Linse (L11) positive Brechkraft aufweist und wobei die zwölfte Linse (L12) negative Brechkraft aufweist.
Optisches System (7) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) die zweite Linsengruppe (LG2) weist mindestens ein meniskusförmiges Kittglied (L8, L9, L11, L12) auf; (ii) die zweite Linsengruppe (LG2) weist mindestens ein meniskusförmiges Kittglied (L8, L9, L11, L12) auf, das eine Kronlinse und eine Flintlinse aufweist; (iii) die zweite Linsengruppe (LG2) weist mindestens ein meniskusförmiges Kittglied (L8, L9, L11, L12) auf, das eine konkave Seite (Fläche 16, Fläche 21) aufweist, wobei die konkave Seite (Fläche 16, Fläche 21) zu einer im optischen System (7) angeordneten Pupille gerichtet ist; (iv) die achte Linse (L8) der zweiten Linsengruppe (LG2) und die neunte Linse (L9) der zweiten Linsengruppe (LG2) bilden ein erstes meniskusförmiges Kittglied; (v) die elfte Linse (L11) der zweiten Linsengruppe (LG2) und die zwölfte Linse (L12) der zweiten Linsengruppe (LG2) bilden ein zweites meniskusförmiges Kittglied; (vi) die siebte Linse (L7) der zweiten Linsengruppe (LG2) ist als Meniskuslinse ausgebildet.
Optisches System (7) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) die folgenden Merkmale aufweist: (i) die erste Linsengruppe (LG1) weist eine erste Linse (L1) und eine zweite Linse (L2) auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die erste Linse (L1) und dann die zweite Linse (L2) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die erste Linse (L1) positive Brechkraft aufweist, wobei die zweite Linse (L2) negative Brechkraft aufweist; (ii) die zweite Linsengruppe (LG2) weist eine dritte Linse (L3), eine vierte Linse (L4), eine fünfte Linse (L5), eine sechste Linse (L6) und eine siebte Linse (L7) auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die dritte Linse (L3), dann die vierte Linse (L4), dann die fünfte Linse (L5), dann die sechste Linse (L6) und dann die siebte Linse (L7) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die dritte Linse (L3) negative Brechkraft aufweist, wobei die vierte Linse (L4) positive Brechkraft aufweist, wobei die fünfte Linse (L5) negative Brechkraft aufweist, wobei die sechste Linse (L6) positive Brechkraft aufweist und wobei die siebte Linse (L7) positive Brechkraft aufweist.
Optisches System (7) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) die erste Linse (L1) ist bi-asphärisch ausgebildet; (ii) die zweite Linse (L2) ist als Meniskuslinse ausgebildet; (iii) die dritte Linse (L3) ist als Meniskuslinse ausgebildet; (iv) die vierte Linse (L4) ist bi-asphärisch ausgebildet; (v) die fünfte Linse (L5) und die sechste Linse (L6) bilden ein Kittglied.
Optisches System (7) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) die folgenden Merkmale aufweist: (i) die erste Linsengruppe (LG1) weist eine erste Linse (L1) und eine zweite Linse (L2) auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die erste Linse (L1) und dann die zweite Linse (L2) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die erste Linse (L1) bi-asphärisch ausgebildet ist und wobei die zweite Linse (L2) als Meniskuslinse ausgebildet ist; (ii) die zweite Linsengruppe (LG2) weist eine dritte Linse (L3), eine vierte Linse (L4), eine fünfte Linse (L5), eine sechste Linse (L6), eine siebte Linse (L7) und eine achte Linse (L8) auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die dritte Linse (L3), dann die vierte Linse (L4), dann die fünfte Linse (L5), dann die sechste Linse (L6), dann die siebte Linse (L7) und dann die achte Linse (L8) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die dritte Linse (L3) als Meniskuslinse ausgebildet ist, wobei die vierte Linse (L4) bi-asphärisch ausgebildet ist und wobei die siebte Linse (L7) sowie die achte Linse (L8) ein Kittglied bilden.
Optisches System (7) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) die erste Linse (L1) weist positive Brechkraft auf und die zweite Linse (L2) weist negative Brechkraft auf; (ii) die erste Linse (L1) weist positive Brechkraft auf und die zweite Linse (L2) weist positive Brechkraft auf; (iii) die dritte Linse (L3) weist positive Brechkraft auf, die vierte Linse (L4) weist positive Brechkraft auf, die fünfte Linse (L5) weist negative Brechkraft auf, die sechste Linse (L6) weist positive Brechkraft auf, die siebte Linse (L7) weist negative Brechkraft auf und die achte Linse (L8) weist positive Brechkraft auf; (iv) die dritte Linse (L3) weist positive Brechkraft auf, die vierte Linse (L4) weist positive Brechkraft auf, die fünfte Linse (L5) weist negative Brechkraft auf, die sechste Linse (L6) weist positive Brechkraft auf, die siebte Linse (L7) weist positive Brechkraft auf und die achte Linse (L8) weist negative Brechkraft auf.
Optisches System (7) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) die folgenden Merkmale aufweist: (i) die erste Linsengruppe (LG1) weist eine einzige Linse in Form einer ersten Linse (L1) auf, wobei die erste Linse (L1) positive Brechkraft aufweist; (ii) die zweite Linsengruppe (LG2) weist eine zweite Linse (L2), eine dritte Linse (L3), eine vierte Linse (L4), eine fünfte Linse (L5) und eine sechste Linse (L6) auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die zweite Linse (L2), dann die dritte Linse (L3), dann die vierte Linse (L4), dann die fünfte Linse (L5) und dann die sechste Linse (L6) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die zweite Linse (L2) positive Brechkraft aufweist, wobei die dritte Linse (L3) negative Brechkraft aufweist, wobei die vierte Linse (L4) positive Brechkraft aufweist, wobei die fünfte Linse (L5) positive Brechkraft aufweist und wobei die sechste Linse (L6) negative Brechkraft aufweist.
Optisches System (7) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) die erste Linse (L1) ist bi-asphärisch ausgebildet; (ii) die zweite Linse (L2) ist bi-asphärisch ausgebildet; (iii) die dritte Linse (L3) ist als Meniskuslinse ausgebildet; (iv) die fünfte Linse (L5) sowie die sechste Linse (L6) bilden ein Kittglied.
Optisches System (7) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) die folgenden Merkmale aufweist: (i) die erste Linsengruppe (LG1) weist eine einzige Linse in Form einer ersten Linse (L1) auf, wobei die erste Linse (L1) positive Brechkraft aufweist; (ii) die zweite Linsengruppe (LG2) weist eine zweite Linse (L2), eine dritte Linse (L3) und eine vierte Linse (L4) auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die zweite Linse (L2), dann die dritte Linse (L3) und dann die vierte Linse (L4) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die zweite Linse (L2) positive Brechkraft aufweist, wobei die dritte Linse (L3) positive Brechkraft aufweist und wobei die vierte Linse (L4) negative Brechkraft aufweist.
Optisches System (7) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) die erste Linse (L1) ist bi-asphärisch ausgebildet; (ii) die zweite Linse (L2) ist bi-asphärisch ausgebildet; (iii) die dritte Linse (L3) ist bi-asphärisch ausgebildet.
Optisches System (7) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) die folgenden Merkmale aufweist: (i) die erste Linsengruppe (LG1) weist eine einzige Linse in Form einer ersten Linse (L1) auf, wobei die erste Linse (L1) positive Brechkraft aufweist; (ii) die zweite Linsengruppe (LG2) weist eine zweite Linse (L2), eine dritte Linse (L3), eine vierte Linse (L4), eine fünfte Linse (L5) und eine sechste Linse (L6) auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die zweite Linse (L2), dann die dritte Linse (L3), dann die vierte Linse (L4), dann die fünfte Linse (L5) und dann die sechste Linse (L6) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die zweite Linse (L2) positive Brechkraft aufweist, wobei die dritte Linse (L3) negative Brechkraft aufweist, wobei die vierte Linse (L4) negative Brechkraft aufweist, wobei die fünfte Linse (L5) positive Brechkraft aufweist und wobei die sechste Linse (L6) positive Brechkraft aufweist.
Optisches System (7) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) die erste Linse (L1) ist bi-asphärisch ausgebildet; (ii) die zweite Linse (L2) ist bi-asphärisch ausgebildet; (iii) die sechste Linse (L6) ist asphärisch ausgebildet; (iv) die vierte Linse (L4) sowie die fünfte Linse (L5) bilden ein Kittglied.
Optisches System (7) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) die folgenden Merkmale aufweist: (i) die erste Linsengruppe (LG1) weist eine einzige Linse in Form einer ersten Linse (L1) auf, wobei die erste Linse (L1) positive Brechkraft aufweist; (ii) die zweite Linsengruppe (LG2) weist eine zweite Linse (L2), eine dritte Linse (L3), eine vierte Linse (L4), eine fünfte Linse (L5), eine sechste Linse (L6) und eine siebte Linse (L7) auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die zweite Linse (L2), dann die dritte Linse (L3), dann die vierte Linse (L4), dann die fünfte Linse (L5), dann die sechste Linse (L6) und dann die siebte Linse (L7) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die zweite Linse (L2) positive Brechkraft aufweist, wobei die dritte Linse (L3) negative Brechkraft aufweist, wobei die vierte Linse (L4) negative Brechkraft aufweist, wobei die fünfte Linse (L5) positive Brechkraft aufweist, wobei die sechste Linse (L6) positive Brechkraft aufweist und wobei die siebte Linse (L7) positive Brechkraft aufweist.
Optisches System (7) nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) die erste Linse (L1) ist bi-asphärisch ausgebildet; (ii) die zweite Linse (L2) ist bi-asphärisch ausgebildet; (iii) die vierte Linse (L4) sowie die fünfte Linse (L5) bilden ein Kittglied.
Optisches System (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) als dioptrisches System ausgebildet ist.
Optisches System (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) ein Abstand der Augenpupille (2) zu der Linseneinheit (L1) ist größer als eine Brennweite des optischen Systems (7); (ii) ein Abstand der Augenpupille (2) zu der Linseneinheit (L1) ist mindestens 1,25-mal größer als eine Brennweite des optischen Systems (7); (iii) ein Abstand der Augenpupille (2) zu der Linseneinheit (L1) ist mindestens 1,5-mal größer als eine Brennweite des optischen Systems (7); (iv) ein Abstand der Augenpupille (2) zu der Linseneinheit (L1) ist 1,7-mal größer als eine Brennweite des optischen Systems (7).