DE2004341A1 - Passives Nachtfahrperiskop - Google Patents

Description

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Airaeyer: Philips

Anmeldune vom ι 29. Jan. 1970

Philips USFA N.V., Eindhoven/Holland

Passives Nachtfahrperiskop.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrperiskop zur Wahrnehmung und Unterscheidung von Objekten und ihrer Umgebung bei sehr geringer Helligkeit. Einrichttmgen dieser Art werden für das Lenken von Fahrzeugen bei Dunkelheit benutzt. Dabei wird gefordert, dass das Periskop eine zuverlässige BJahrzeuglenkung gestattet, wenn die Beleuchtungsstärke sich auf etwa 1 Millilux verringert. Dieser Wert wurde als Mass für das von einem hellen Sternenhimmel ausgehende Licht angenommen. '

Bekannte Einrichtungen dieser Art sind versehen mit einem"Linsensystem, das als Objektiv bezeichnet wird, einem elektronischen Lichtverstärker und einem Linsensystem, das als Okular bezeichnet wird.

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unter derart

Fahrer beide

>ie Fahrsicherheit in hindernisreichem Gelände .gen Lichtverhältnissen wird erhöht, wenn der Augen benutzen kann* Bei einem Binokular-

Periskop fUj^ diesen Zweck sind die beiden optischen Achsen im Augenabstand angeordnet oder in einem grosseren Abstand als diesem, im letzteren Fall ist eine zusätzliche Ablenkung der Li<sptstrahlen erforderlich, um den Abstand zwischen den optischen Achsen der Okulare auf Augenabstand zu reduzieren, In dir Praxis zeigt sich die Schwierigkeit, dass eine derart||te Einrichtung häufig nicht in dem Raum untergebracht weaken kann, der dazu in einem Fahrzeug zur Verfügung st ehe,

I as Fahrperiskope mit optischen Achsen, die im von einander entfernt liegen, anbelangt, ist dass ihre Verwirklichung nicht für mögLich e, weil der benötigte elektronen-optische er unter Beibehaltung des optimal erreichbaren Offnungverhfttnisses der Objektivlinse umfangreicher sein

muss als dijj Anordnung in dem verfügbaren Raum es zulässt. Srfindungsziel ist die Beseitigung dieses Vorurteils, wa| sich nach genauem Studium und Durchführung

einer eingeifenden Untersuchung als möglich erwiesen hat,

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und zwar dujjch logische Wahl und sinnvolles Zusammenfügen einer Reihe !!von Faktoren, die zur Erzielung einer optimalen

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physikaliscÄ-optischen Anpassung bei der Wahrnehmung durch

den Fahrer eines Fahrzeuges, von Einfluss sind, Das erfin-

dungsgemässlf Fahrperiskop ist zur Erzielung eines hinreichend

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grossen Gesichtfeldes' mit einem Veitwinkelobjektiv, ausgerüstet, bestehend aus einem Linsensystem, dessen Gesichtsfeldwinkel mindestens 50° beträgt, sowie mit. einem Linsensatz, der als Okular bezeichnet wird und sich vor dem Auge des Beobachters befindet, wobei zwischen beiden Systemen ein elektronen-optischer Lichtverstärker eingefügt'ist,. der eine sphärische photoelektrische Kathode, eine Beschleunigungsanode und einen Leuchtschirm enthält, wobei die Photokathode das vom Objektiv entworfenen Bild auffängt und das Okular auf den Leuchtschirm eingestellt ist. Erfindungsgemäss enthält das Linsensystem des Objektivs eine blendenfb'rmige Verengung, die eine Begrenzung darstellt, und so einen Teil des von der Randzone des Gesichtsfeldes kommenden Lichtes abfängt, und wobei die Photokathode des Lichtverstärkers im Wesentlichen die gleiche gebogene. Form besitzt, wie die zum Linsensystem gehörende mittlere Bildebene, um eine an allen Punkten fast gleiche Bildschärfe zu erreichen. *

Die "Photokathode in elektronen-optischen Bildverstärkern, in denen das Photokathodenbild mit optimaler Schärfe auf dem Leuchtschirm abgebildet wird, weicht nach den Rändern hin stark von der paraxialen Bildebene des Objektivs ab. Um störende BiIdunschärfen zu\-vermeiden, wird meistens nicht mehr als etwa 6o# der Kathodenoberfläche abgebildet.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass sich durch Anpassung der Photokathodenoberfläche an eine BiId-

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fläche, die gebrachte Vij tr as twahrne] beträgt die kel gegen di< störende Bile kathode abgei

den, dass wl Erechütten Bewegtingen Verlagerung ü| Damit Objekte Fahrzeug bewej in Gesichtkrej muss das mit der Bildübert: Ai

denen Abmesst schiedene En ti ander abweich« der optimalen Einrichtung e: das Photokathi tivdurchmesse: stärkers etwa Vergrösserungi

|ch infolge einer auf zweckdienliche Weise an- »ttierung im Objektiv ergibt, die Detailkon-

nicht unbedeutend verbessert· Vorzugsweise lettierung für Licht mit einem Einfallswlniptische Achse von 20° etwa 50$· Ohne dass ischärfe entsteht, kann etwa 85$ der Photo-Ldet werden·

Zweck der Fahrzeuglenkung muss erreicht wermd der Fahrt, wenn der Fahrer infolge von

und Stöeeen des Fahrzeuges unwillkürliche It, das Auge sich nicht bei jeder geringen ir die Ränder des Gesichtfeldes hinausbewegt, die sich verschieben und — weil sich das -auf den Fahrer zukommen, genügend lange bleiben, um vom Fahrer erkannt zu werden, Objektiv erreichte grosse Gesichtfeld bei

erhalten bleiben.

|gehend von den Faktoren, die die zügestan- »n eines Fahrperiskops bestimmen, sind ver- ?fe muglich, deren Erprobung' etwas von ein- -Ie Resultate liefert. Die beste Annäherung lichtbarkeit wird mit einer erfindungsgemässen pielt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass mbild fast ebenso gross ist wie der Objekdass der Verkleinerungsfaktor des Lichtverbeträgt und das Okular einen derartigen faktor besitzt, dass die GesamtvergrÖsserung

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des gesamten"Systems nicht weniger als Q₁9beträgt und dass der freie Durchmesser der Augenlinse des Qfculars so gross ist, dass "bei Verlagerung des Fahrperiskops aus der optischen Achse um einen Betrag,, der etwa dem grös3ten Durchmesser entspricht, den die Augenpupille annehmen kann, das Gesichtsfeld erhalten bleibt.

Die Randuneohärfβ einer derartigen

Okularlinse ist besondere störend, weil wichtige Objekte meistens seitlich vom Fahrzeug, das heisst an den Rändern dee Gesichtsfeldes, auftauchen. Eine weitere Verbesserung des erfindungsgemäseen Fahrperiskops wird noch erreicht durch Verwendung eines Okulars mit. zum Rand hin zunehmen der VergrÖsserung. Dadurch verringertsiöh die Randunschärfe und die Bildverwischung. Eine Erhöhung des Vergreis e runge faktor s um ungefähr 12?ί liefert eine beaohtliohe Verbesserung, ohne dass dabei die intrinsike Kissenverzeiohnung dee gesamten Systems in merklicher Weise nachteilig in Eriahtinung tritt.

Zum Vergleich sind die Merkmale einiger *

Ausführungsformen von Pahrperiakopen wie folgt spezifiziert s . . . :

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TYP	A	B	C
Lichtveratärker: Durohaeeeer Photokathode (ma) - Objektiv: öffnungeverjiältnie k .... Okulart Brennweite X1 (am) ------ ßeelohtafeld ^	50 2,2 1.1 54 25 1 50°	50 3 1,1 54 20 0.9 50°	50 4 1,1 54 18 0,75 50°

Diese Beispiele werden an Hand der Figuren beeproohen.

Fig. 1 zeigt ieheaatieoh die Anordnung eines erfindungsgeaässen Pahrperiekope.

Flg. 2 seigt in Diagrammfora für Jede der genannten Entwürfe die Obje|twahrnehmbarkeit bei verschiedenen BeleuohtungeetärlFen.

Der in Aoherlohtung 1 angebotene Lichtetrom wird in Prie-Ba 2 aenkreoht*abgelenkt, worauf aneohlieesend von der ObJektiTllmee 3 ein Bild auf der in der Liohtverstärker· rühre 4 anwesenden Photokathode geworfen wird. Durch elektronen-optiecht Abbildung entsteht ein Lunineezenzbild auf den Auegange-Lluohtsohinn der Liohtreretärkerröhre 4, das

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nach Umlenkung des Lichtströme mit Hilfe des Prismas 5 mit Hilfe des Okulare 6 wahrgenommen wird· Zur Beurteilung der Eignung für die Wahrnehmung von Objekten Bind in Pig. 2 alle Paktoren mögliohet in Übereinstimmung mit praktischen Umständen angenommen worden, wie z.B. Helligkeit des entstehenden Bildes, Kontrastverluste in den zusammengesetzten Elementen des Periskop«, Gesamtvergrösserung, Hintergrundreflexionen, Reflexionskoeffizient der wahrzunehmenden Hinderniss· und Anpassung des Auges an die Helligkeit des angebotenen Bildes. Von den im Diagramm angegebenen Lichtetärkerwerten entsprechen 100 Millilux etwa der Beleuchtung bei hellem' Vollmond, 19 Millilux ist die Liohtstärke bei Viertelmond und etwa 1 Millilux entspricht sohliesslich hellem Sternenlicht, wobei die χ-Koordinate die Millirad. und die y-Koordinate die Millilux angibt.

Aus den Diagrammen geht herror, daß zur Wahrnehmung kleiner Objekte (kleiner als 1,5 Millirad.) der Entwurf B günstiger ist als A. Im interessantesten Objektbereich zwischen 2 und 5 Millirad. verhält sich Entwurf C günstiger in bezug auf die Detailkontrastwahrnehmbarkeit. Dieser Vorteil beläuft sich nur auf einen Paktor 1,5 an Lichtstärken im Vergleioh zu B und ist in der Praxis kaum merkbar. Die Gesamtvergrösserung bei Entwurf C beträgt jedoch 0,75, was ein wesentlicher Nachteil im Vergleich zur Gesamtvergrösserung von 0,9 bei Entwurf B ist. Aus dem obigen ist zu entnehmen, dass Entwurf B die beste Näherung an die mit einem Periskop erzielbare optimale Wahrnehmbarkeit ergibt.

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Claims (1)

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   - 8 -PATENTANSPRÜCHE .

   [\y Fahrperiskop, versehen mit einem Veitwinkelobjektiv, bestehend aus einem Linsensystem, dessen Gesichtsfeidwinke1 Bindestens 50° beträgt und aus einem Linsensystem (Okular), das sich vor dem Auge des Beobachters befindet, sowie einem zwischen beiden Systemen angebrachten elek· tronen-optlachen Lichtverstärker, der eine sphärische photo· elektrische Kathode, eine Beschleunigungsanode und einen Fluoreszenzschirm enthält, wobei die Photokathode das Bild des Objektiv« auffängt und das Okular auf den Fluoreszenzschirm fokussiert, lstV"uattuf»oh<'eake*nheichnet_f dass das Linsensystem des Objektive eine blendenförmige Verengung enthält, die eine Begrenzung darstellt und so einen Teil des von der Randzone des Geeichtfeldes stammenden Lichtes abschneidet, und wobei die Photokathode des Lichtverstärkers im Wesentlichen die gleiche gebogene Form besitzt wie die mittlere Bildfläche für nahezu gleiche Bildschärfe des Objektivs.

   2· Periskop inabh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Objektiv angebrachte Verengung eine VIgnettierung bewirkt, die für Licht mit einem Einfallswinkel gegen die optische Achse von 20° etwa 50% beträgt. 3« Periskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv ein Offnungsverhältnis von etwa 1 besitzt, dor Verkleinerungsfaktor des elektronenopiIschen Verstöiköre etwa 3 betrögt und das Okular einen derartigen Vergriisseruiifisfnklor besitzt, daas die Gesanitdo;-: (;nsamt on SyMouis njclit in'iijger als 0,9

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   beträgt, und wobei der freie Durchmesser der Augenlinie des Okulars eine Verschiebung der Blickrichtung aus der optischen Achse ohne Unterbrechung des Gesichtfeldes zulasst, und zwar um einen Betrag von etwa dem grossten Durchmesser den die Augenpupille eines Beobachters annehmen kann· 4. Periskop nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet, dass das Okular mit zum Rand des vom Fluoreszenzschirm bestimmten Gesichtfeldes hin zunehmenden Vergrösserungsfaktor hergestellt ist.

   5· Periskop nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunahme des Vergrösserungsfaktors etwa 12$ beträgt· 6. Einrichtung zur Geländebeobachtung bei geringer Helligkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zwei Fahrperiskope (periskopische Betrachtungseinrichtungen) nach Anspruch 3 oder 5 enthält, die nebeneinander angeordnet sind und deren optische Achsen im Augenabstand von einander entfernt sind.

   7· Anwendung einer Einrichtung nach Anspruch 6 in einer zum Überschauen der Geländebeschaffenheit geeigneten Anordnung in einem Fahrzeug.

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