DE1147050B - Zielfernrohr - Google Patents

Zielfernrohr

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DE1147050B
DE1147050B DEH38647A DEH0038647A DE1147050B DE 1147050 B DE1147050 B DE 1147050B DE H38647 A DEH38647 A DE H38647A DE H0038647 A DEH0038647 A DE H0038647A DE 1147050 B DE1147050 B DE 1147050B
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DE
Germany
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image
anamorphic
spherical
telescope
telescope according
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DEH38647A
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Gerhard Hopp
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GERHARD HOPP DR ING
Original Assignee
GERHARD HOPP DR ING
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/14Viewfinders
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Telescopes (AREA)

Description

  • Zielfernrohr Die Erfindung betrifft ein Zielfernrohr, bei dem Sucher- und Zielbild durch ein einziges Okular beobachtbar sind, wobei die beiden Bilder in voller Apertur unter Deckung ihrer Bildzentren einander überlagert sind.
  • Es wurde bereits ein Sichtgerät für Fahrzeuge mit einer aus Ablenkprisma und Objektiv bestehenden Aufnahmeeinrichtung, einem Zwischenabbildungssystem und gegebenenfalls einem Bildwandler und einer Betrachtungslupe vorgeschlagen, bei welchem sowohl in der Aufnahmeeinrichtung als auch in der Betrachtungslupe mindestens zwei torische Flächen mit Brechkräften entgegengesetzten Vorzeichens vorgesehen sind. Dabei kann wenigstens eine der torischen Flächen zu einer Zylinderfläche entartet sein, so daß also eine anamorphotische Abbildung vorgenommen wird.
  • Es wurde weiterhin ein Zielfernrohr zur Beobachtung leuchtender Raketen vorgeschlagen, bei dem Sucher- und Zielbild durch ein einziges Okular beobachtbar sind, wobei die beiden Bilder in voller Apertur unter Deckung ihrer Bildzentren einander überlagert sind. Damit eine Unterscheidung des Sucherbildes von dem Zielbild ermöglicht wird, wird das Sucherbild durch an sich bekannte Mittel wesentlich intensitätsschwächer als das Zielbild gehalten.
  • Gemäß der Erfindung soll eine an sich bekannte anamorphotische Optik dazu angewendet werden, die beiden überlagerten Bilder besser unterscheidbar zu machen.
  • Bei dem Zielfernrohr gemäß der Erfindung befindet sich dementsprechend im Strahlengang für das eine Bild eine an sich bekannte sphärische Optik, im Strahlengang für das andere Bild eine an sich bekannte anamorphotische Optik.
  • Das Zielfernrohr gemäß der Erfindung bietet besondere Vorteile für den Abschuß gelenkter Raketen. Diese haben Reichweiten von mehreren Kilometern, so daß es schwierig ist, ohne Zuhilfenahme stark vergrößernder Fernrohre die Rakete in das weit entfernte Ziel zu steuern. Die Rakete muß jedoch sofort nach dem Abschuß unter die Kontrolle des Schützen gebracht werden. Da der Schütze zur Tarnung seiner eigenen Stellung die Raketen zweckmäßigerweise in größerem Abstand seitlich von sich aufstellt, ergibt sich also die Notwendigkeit, daß am Anfang des Abschußvorganges ein Blickfeld mit über 90° Bildwinkel beobachtet werden muß, während gegen Ende des Abschußvorganges eine entsprechende Vergrößerung mit demgemäß kleinerem Bildwinkel erforderlich ist. Zur Lösung dieser Problemstellung wurde gemäß dem älteren Vorschlag das stark vergrößerte und einen kleinen Bildwinkel besitzende Zielbild mit einem schwach oder überhaupt nicht vergrößerten und einen großen Bildwinkel besitzenden Sucherbild überlagert, wobei zur Unterscheidung der beiden Bilder im allgemeinen das Sucherbild im wesentlichen intensitätsschwächer gehalten wurde als das Zielbild.
  • Das Fernrohr gemäß der Erfindung hat gegenüber anderen Fernrohren den wesentlichen Vorteil, daß die beiden überlagerten Bilder leicht auseinandergehalten werden können, da das eine Bild die Objekte in ihren normalen Proportionen zeigt, während das andere Bild die Objekte anamorphotisch verzerrt darstellt. Unter einem »anamorphotischen optischen System« soll dabei eine Linsenanordnung verstanden sein, die wenigstens ein Glied, z. B. eine Zylinderlinse, enthält, welches die eine Bildachse in einem anderen Maßstab abbildet als eine andere Bildachse, welche vorzugsweise einen Winkel von 90° mit der zuerst erwähnten Bildachse einschließt.
  • Die »Verzerrung« in der erstgenannten Bildachse braucht nicht konstant zu sein. Sie kann beispielsweise gegen den Rand des Bildes stärker sein als in der Mitte desselben. Für spezielle Zwecke, z. B. für den Raketenabschuß, kann auch eine »einseitige« Verzerrung in Frage kommen, d. h. eine solche, die auf einer Bildseite größer ist als auf der anderen. Die übrigen Glieder des anamorphotischen Systems können natürlich sphärische Glieder sein. Weiterhin kann das sphärische optische System ebenfalls anmorphotische Glieder enthalten, insbesondere wenn besonders krasse Kontraste erwünscht sind. In diesem Fall erscheinen die Objekte in dem einen Bild beispielsweise alle langgestreckt und schmal und in dem überlagerten Bild niedrig und breit.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung hat das anamorphotische System einen Bildwinkel von über 90° in der Horizontalen.
  • Der Bildbereich des sphärischen Systems kann zweckmäßigerweise durch einen Zielfleck in dem Strahlengang des anamorphotischen Systems abgedeckt sein. In diesem Fall werden dann alle Objekte, die in dem anamorphotisch verzerrten Bild hinter dem Zielfleck »verschwinden«, von dem sphärischen System vergrößert abgebildet.
  • Um die Bildhelligkeit und/oder die Bildfarbe des einen oder des anderen Bildes zu verändern, kann in dem Strahlengang des sphärischen Systems und bzw. oder des anamorphotischen Systems eine Filterscheibe angeordnet sein. Weiterhin kann zur Oberlagerung der Bilder des sphärischen Systems und des anamorphotischen Systems eine bewegliche, drehbare Glasscheibe dienen, deren Spiegel- und Durchlaßvermögen stufenweise oder kontinuierlich von einem Flächenabschnitt zum anderen zunimmt oder abnimmt, so daß jedes der Bilder aufgehellt oder abgedunkelt werden kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten speziellen Ausführungsform sind zwei optische Systeme, bestehend aus je einem anamorphotischen System und einem sphärischen System, in einer binokularen Ausführungsform in Form eines Feldstechers zusammengefaßt.
  • Gemäß einer weiteren speziellen Ausführungsform sind in einem längeren Fernrohrgehäuse hinter einer ersten Ausblicksöffnung eine Zylinderlinsenanordnung, ein Abbildungslinsensatz, eine Prismenanordnung mit einer teildurchlässigen Zwischenfläche, eine Strichplatte und ein Okular angeordnet. In Höhe der Prismenanordnung ist in einer Ausbuchtung des Fernrohrgehäuses ein stark vergrößerndes, pentagonales Umkehrprisma mit einer zweiten Ausblicksöffnung vorgesehen.
  • Gemäß einer weiteren speziellen Ausführungsform sind in einem Doppelschaft eines Periskops mit zwei Ausblicksöffnungen einerseits ein Umlenkspiegel, ein stark vergrößerndes Objektiv und ein Umkehrsystem und andererseits ein anamorphotischer Zylinderlinsensatz, ein Umlenkspiegel, ein Weitwinkelobjektiv und ein Umkehrsystem untergebracht. An der Basis des Doppelschaftes ist eine Prismenanordnung mit einer teildurchlässigen Zwischenfläche angeordnet, so daß das auf der Zwischenfläche erscheinende Doppelbild der beiden Systeme mittels eines an den Doppelschaft angesetzten Okulars betrachtet werden kann.
  • D:e und die auf diese bezugnehmende folgende Beschreibung dienen der weiteren Erläuterung des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 bis 4 die Bildüberlagerung bei dem Fernrohr gemäß der vorliegenden Erfindung anhand des Beispiels des Abschusses einer gelenkten Rakete auf einen Panzer, Fig.5 einen Schnitt einer monokularen Ausführungsform eines Fernrohrs gemäß der Erfindung, Fig. 6 einen Schnitt einer periskopartigen Ausführungsform eines Fernrohres mit Doppelschaft.
  • Die Fig. 1 bis 4 dienen der Erläuterung der überlagerung eines anamorphotisch verzerrten Bildes und eines sphärisch vergrößerten Teilausschnittes des ersten Bildes gemäß der Erfindung an Hand des Beispieles des Abschusses einer gelenkten Rakete auf einen Panzer.
  • Das Fernrohr ist auf ein Panzerrudel, bestehend aus den Panzern 1, 2 und 3, gerichtet. Die Panzer 1 und 3 sind durch die anamorphotische Optik in verzerrter Darstellung zu sehen, während der Panzer 2 durch einen in dem Strahlengang der anamorphotischen Optik angeordneten Zielfleck 4 abgedeckt ist: Die Größe des Zielfleckes 4 in der anamorphotischen Optik entspricht etwa dem Bildbereich der sphärischen Optik. Der durch den Zielfleck 4 abgedeckte Panzer 2 ist infolge der Überlagerung der Bilder durch die sphärische Optik in entsprechender Vergrößerung zu sehen. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 wurde angenommen, daß der Schütze gerade eine Rakete abgeschossen hat, deren Leuchtsatz durch die anamorphotische Optik in entsprechender Verzerrung bei 5a zu sehen ist.
  • Fig. 2 zeigt die Situation einige Sekunden später. Der Schütze hat durch entsprechende Lenkung die Rakete näher in die Mitte des Bildes gebracht, wobei sie jedoch, wie dies in der Praxis oft der Fall ist, etwas zu weit über die Zieldeckung hinausgesteuert wurde. Der Leuchtsatz der Rakete wird infolge der größeren Entfernung nunmehr etwas kleiner bei 5 b durch die anamorphotische Optik abgebildet.
  • Gemäß Fig. 3 ist es dem Schützen im weiteren Verlauf des Abschußvorganges gelungen, die Rakete an den Zielfleck 4 heranzubringen. Der noch nicht in den Zielfleck 4 eintauchende Teil ist weiterhin durch die anamorphotische Optik bei Sc zu sehen, während den in den Zielfleck 4 eintauchenden Teil nunmehr die vergrößernde sphärische Optik aufgefaßt hat. Durch die Überlagerung erscheint dieser Teil des Bildes des Leuchtsatzes der Rakete nunmehr in starker Vergrößerung bei 5d. Der Schütze führt nunmehr den Zielvorgang nur noch nach dem ver- größerten Bild durch, wobei er jedoch den Vorteil hat, daß, wenn infolge eines Steuerungsfehlers die Rakete aus dem Bereich der sphärischen Optik verlorengeht, er diese sofort durch die anamorphotische Optik wieder auffinden kann.
  • Die Fig. 4 zeigt die Situation kurz vor dem Treffer. Der Leuchtsatz der Rakete ist in der Nähe des Panzers 2 durch die sphärische Optik bei 5e ersichtlich. Dabei wächst bei den verschiedenen Situationen von Fig. 1 bis 4 der Abstand zwischen Beobachter und Rakete, so daß der Leuchtsatz 5 c kleiner als 5b, der seinerseits kleiner als 5 a ist, und der Leuchtsatz 5 e kleiner als 5 d ist.
  • Das überlagerungsverfahren hat den besonderen Vorteil, daß die beiden überlagerten Bilder nicht miteinander verwechselt werden können, wie beispielsweise ein Vergleich der Fig. 2 mit der Fig.4 zeigt. Der Schütze bekommt die Rakete sofort nach dem Abschuß ins Blickfeld, da die anamorphotische Optik einen sehr großen Bildwinkel, beispielsweise von 90°, in der Horizontalen haben kann. Trotzdem sieht der Schütze das Ziel ständig in Vergrößerung. Da der Schütze die anderen Panzer 1 und 3 des Panzerrudels ständig unter Kontrolle hat, kann er nach dem Raketenabschuß sofort mit dem Abschuß einer neuen Rakete beginnen. Außerdem ist er vor Überraschungsangriffen von Seiten der übrigen Panzer des Rudels sicher. Vergleicht man dieses überlagerungsverfahren mit der alten Praxis, bei der der Schütze zuerst das Ziel mit einem Feldstecher oder einem Grabenfernrohr ausmacht, dann den Abschuß der Rakete mit bloßem Auge verfolgt und kurz vor dem Treffer wieder den Feldstecher benutzt, so sind die Vorteile des neuen Verfahrens ohne weiteres augenfällig.
  • Zur Durchführung des angegebenen überlagerungsverfahrens kann beispielsweise das in Fig. _5 im Schnitt dargestellte Fernrohr dienen. Gemäß dieser Ausführungsform ist in einem längeren Fernrohrgehäuse 10 eine Kombination eines stark vergrößernden und daher kleinwinkeligen Fernrohres mit einem gering vergrößernden und daher weitwinkeligen anamorphotischen System mit gemeinsamen Okular untergebracht. Das stark vergrößernde Fernrohr besteht aus einem astronomischen System mit einem Objektiv 16, einer Strichplatte 17 und einem Okular 18. Diesem System ist ein Prismenwürfe114 vorgelagert, der eine teildurchlässige Grenzfläche 15 enthält. In einer Ausbuchtung 19 des Fernrohrgehäuses 10, welches eine zweite Ausblicksöffnung 21 hat, sitzt ein Flachkantpentagonalprisma 20, das mit der teildurchlässigen Grenzfläche 15 die Bildaufrichtung vornimmt. Das Weitwinkelsystem besteht aus einem Objektiv 11, in dessen Bildebene ein Filter 12 angeordnet ist. Das Filter 12 dient dazu, das verkleinerte Bild etwas abzudämpfen, so daß das Ziel immer deutlich erkennbar bleibt und beispielsweise nicht durch den Brennsatz einer Rakete überstrahlt wird. Das Filter 12 kann mit einer Strichplatte, die den Zielfleck 4 oder andere Markierungen enthält, kombiniert oder durch eine solche ersetzt sein. Diese Bildebene wird durch ein Umkehrsystem, bestehend aus einem Linsensystem 13 und dem Objektiv 16 in der Okularbildebene des Okulars 18 abgebildet.
  • Zur Bewerkstelligung der anamorphotischen Verzerrung ist dem Objektiv 11 ein Zylinderlinsensatz, bestehend aus den Linsen 22 und 22' vorgeschaltet. Da diese Linsen nicht rctationssymmetr isch sind, wurde ihre Schnittansicht i^ Richtung des Pfeiles B in der Figur besonders dargestellt.
  • In Fig. 6 ist eine periskopartige Ausführungsform eines Fernrohres gemäß der Erfindung dargestellt, welche den Vorteil hat, daß der Schütze während der Beobachtung oder des Zielens in Deckung verbleiben kann. Das Gehäuse des Periskops ist in Form eines Doppelschaftes 30 mit zwei Ausblicksöffnungen ausgebildet. Der ersten Ausblicksöffnung 31 ist ein Umlenkspiege133 zugeordnet, hinter welchem ein stark vergrößerndes Objektiv 34 sitzt.
  • Hinter der zweiten Ausblicksöffnung sitzt ein anamorphotischer Zylinderlinsensatz, bestehend aus den Zylinderlinsen 32 und 32'. Die Schnittansicht dieses Linsensatzes in Richtung des Pfeiles A ist in Fig. 6 gesondert dargestellt. Der Strahlengang dieses Linsensatzes wird durch einen Umkehrspiegel 36 abgelenkt, hinter welchem ein Weitwinkelobjektiv 37 angeordnet ist. In dem Doppelschaft 30 sind weiterhin Umkehrsysteme 42 und 43 untergebracht, die, wenn erwünscht, gegen entsprechende Bildwandlerröhren für die Nachtsicht ausgetauscht werden können. In der Basis des Doppelschaftes 30 ist eine Prismenanordnung 39 mit einer teildurchlässigen Zwischenfläche 40 untergebracht. Das auf der teildurchlässigen Zwischenschicht erscheinende Doppelbild kann durch ein Okular 41 betrachtet werden.

Claims (7)

  1. PATENTANSPROCHE: 1. Zielfernrohr, bei dem Sucher- und Zielbild durch ein einziges Okular beobachtbar sind, wobei die beiden Bilder in voller Apertur unter Deckung ihrer Bildzentren einander überlagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Strahlengang für das eine Bild eine an sich bekannte sphärische Optik, im Strahlengang für das andere Bild eine an sich bekannte anamorphotische Optik befindet.
  2. 2. Fernrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das anamorphotische System einen Bildwinkel von über 90° in der Horizontalen hat.
  3. 3. Fernrohr nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildbereich des sphärischen Systems durch einen Zielfleck (4) in dem Strahlengang des anamorphotischen Systems abgedeckt ist.
  4. 4. Fernrohr nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strahlengang des sphärischen Systems und bzw. oder des anamorphotischen Systems eine Filterscheibe angeordnet ist.
  5. 5. Fernrohr nach .Ansprüchen 1 bis 4, dadurch Gekennzeichnet, daß zur Überlagerung der Bilder des sphärischen Systems und des anamorphotischen Systems eine bewegliche, drehbare Glasscheibe dient, deren Spiegel- und Durchlaßvermögen stufenweise oder kontinuierlich von einem Flächenabschnitt zum anderen zunimmt oder abnimmt.
  6. 6. Fernrohr nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das anamorphotische und sphärische System in einer binokularen Ausführungsform in Form eines Feldstechers zusammengefaßt sind.
  7. 7. Fernrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem längeren Fernrohrgehäuse (10) hinter einer ersten Ausblicksöffnung eine Zylinderlinsenanordnung (22, 22'), ein Abbildungslinsensatz, eine Prismenanordnung (14) mit einer teildurchlässigen Zwischenfläche (15), eine Strichplatte (17) und ein Okular (18) angeordnet sind und daß in Höhe der Prismenanordnung (14) in einer Ausbuchtung (19) des Fernrohrgehäuses (10) ein stark vergrößerndes, pentagonales Umkehrprisma (20) mit einer zweiten Ausblicksöffnung (21) angeordnet ist. B. Fernrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Doppelschaft (30) eines Periskops mit zwei Ausblicksöffnungen einerseits ein Umlenkspiegel (33), ein stark vergrößerndes Objektiv (34) und ein Umkehrsystem (42) und andererseits ein anamorphotischer Zylinderlinsensatz (32, 32'), ein Umlenkspiegel (36), ein Weitwinkelobjektiv (37) und ein Umkehrsystem (43) untergebracht sind, daß an der Basis des Doppelschaftes (30) eine Prismenanordnung (39) mit einer teildurchlässigen Zwischenfläche (40) angeordnet ist, und daß in Lichtrichtung hinter dem auf der Zwischenfläche (40) erscheinenden Doppelbild der beiden Systeme ein an dem Doppel- Schaft (30) angesetztes Okular (41) angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 304 289, 717 621; USA.-Patentschriften Nr. 1290 777, 2 374 475; schweizerische Patentschrift Nr. 229 643; König-Köhler, Die Fernrohre und Entfernungsmesser, Springer-Verlag, 1959, S. 295 bis 297; König, Die Fernrohre und Entfernungsmesser, 1937, S. 105 bis 107. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1098 232.
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DE1200568B (de) * 1961-12-22 1965-09-09 Optische Ind De Oude Delft Nv Teleskop zur gleichzeitigen Beobachtung zweier ueberlagerter Bilder des gleichen Gegenstandes mit verschiedenen Vergroesserungen
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