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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.
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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.
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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.
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Gemäß der Erfindung soll eine an sich bekannte anamorphotische Optik
dazu angewendet werden, die beiden überlagerten Bilder besser unterscheidbar zu
machen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung
hat das anamorphotische System einen Bildwinkel von über 90° in der Horizontalen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.