DE2704185A1

DE2704185A1 - Tag/nacht-sichtgeraet

Info

Publication number: DE2704185A1
Application number: DE19772704185
Authority: DE
Inventors: David James Samuel Buckland; Kenneth John Noble; John Charles Staples
Original assignee: Rank Organization Ltd
Current assignee: Rank Organization Ltd
Priority date: 1976-02-02
Filing date: 1977-02-02
Publication date: 1978-03-16
Also published as: NL7701095A; FR2377647A1; FR2377647B3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tag/Nacht-Sichtgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere ein optisches Sicht- oder Visiergerät, das bei den verschiedensten Beleuchtungspegeln von hellem Sonnenlicht bis zu bedecktem Sternenhimmel betrieben werden kann.

Bisher hat man entweder austauschbare Tag/Nacht-Sichtgeräte oder voneinander unabhängige Tag/Nacht-Sichtgeräte, die nebeneinander zu einer Einheit zusammengefaßt sind, verwendet. Die ersterwähnte Lösung ist wegen der Notwendigkeit des Wechselvorganges äußerst nachteilig, da z.B. während des Wechselns keine Sicht besteht, während die zweite Lösung vor allem hinsichtlich ihres Raumbedarfes sehr nachteilig ist.

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Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Tag/Nacht-Sichtgerät anzugeben, bei dem keine Auswechselvorgänge erforderlich sind und das sich durch einen geringen Raumbedarf auszeichnet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 unter Schutz gestellte Erfindung gelöst.

Das Tag/Nacht-Sichtgerät gemäß der Erfindung enthält also ein optisches Objektiv, einen Bildverstärker und ein Okularsystem, wobei das Objektiv und das Okularsystem jeweils mindestens ein brechendes Glied enthält, welches sowohl im Tagbetrieb als auch im Nachbetrieb ein vom betrachteten Objekt stammendes Lichtbündel überträgt, und eine Vorrichtung zum Umschalten zwischen Tag- und Nachtbetrieb, welche eine optische Vorrichtung enthält, die den Bildverstärker beim Tagbetrieb überbrückt.

Im Tagbetrieb wird der Bildverstärker für das Lichtbündel vorzugsweise durch ein Hilfslinsensystem überbrückt. Das Hilfslinsensystem kann zweckmäßigerweise ein Bild erzeugen, das im wesentlichen in der gleichen Ebene wie die Bildebene des Bildverstärkers beim Nachtbetrieb liegt, seitlich jedoch bezüglich dieser Ebene versetzt ist, und die ümschaltvorrichtung kann ein bewegliches optisches Glied enthalten, das zwischen der gemeinsamen Bildebene und dem Okularsystem so angeordnet ist, daß die optischen Achsen für den Tag- und Nachtbetrieb wahlweise in Deckung mit der Achse des Okularsystems gebracht werden können. Das bewegliche optische Glied enthält vorzugsweise ein Prisma, das einen Teil eines optischen Umschalt- oder Relais-Systems bildet, welches zwischen der gemeinsamen

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Bildebene und dem Okularsystem angeordnet ist.

Bei der bevorzugten Ausführungsform enthält die optische Vorrichtung, die das Lichtbündel im Tagbetrieb am Bildverstärker vorbeileitet, einen beweglich oder verstellbaren Reflektor, der beim einen Betriebszustand in den Weg des aus dem Objektiv austretenden Lichtbündels und im anderen Betriebszustand aus diesem Weg heraus gebracht wird. Dies kann in verschiedener Weise bewirkt werden. Der Reflektor kann beispielsweise in jeder der Betriebsarten eingeschaltet sein, vorzugsweise wird er jedoch für den Tagbetrieb in den Weg des vom Objektiv kommenden Lichtbündels gebracht. Vorzugsweise wird ferner im einen Betriebszustand das Objektiv als Ganzes verwendet und im anderen Betriebszustand wird ein beweglicher Teil des Objektivs durch den Reflektor ersetzt. Vorzugsweise arbeitet im Nachtbetrieb das ganze Objektiv.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Objektiv zwei axial getrennte Linsengruppen, zwischen denen ein Spiegel angeordnet ist, um die optische Achse zu falten oder knicken, und es sind Vorkehrungen getroffen, um die vordere Linsengruppe auf der Objektseite in Verbindung mit einer entsprechenden Bewegung des Spiegels so zu bewegen, daß sich die Blickrichtung ändert, während gleichzeitig die Lage des Bildes hinter dem Spiegel festgehalten wird. Dabei kann mindestens ein Teil der hinteren Linsengruppe auf der Bildseite beweglich ausgebildet und durch den Spiegel im anderen Betriebszustand , vorzugsweise im Tagbetrieb, ersetzbar sein.

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Weiterhin kann ein Strichplatten-Einblendungssystem vorgesehen sein, das vorzugsweise einen Projektor zum Erzeugen eines Lichtbündels aufweist, welches ein Strichplattenmuster enthält und auf eine Reflektorvorrichtung fällt, so daß es im Nachtbetrieb durch den Bildverstärker gerichtet wird, während der Bildverstärker im Tagbetrieb überbrückt ist.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansicht eines Sicht- oder Visiergerätes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2 eine vereinfachte Vorderansicht des Gerätes gemäß Fig. 1.

Das als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte Tag/Nacht-Sichtgerät enthält ein optisches Objektiv, einen Bildverstärker und ein Okularsystem.

Das Objektiv besteht aus einer vorderen Gruppe von Linsen 1, 4 und einer hinteren Gruppe von Linsen 5, 6, 8 und 9. Das Glied 9 dient zur Bildfeldebnung und ist nahe bei der Bildebene 11 des Objektivs angeordnet. Die beiden Linsengruppen des Objektivs sind durch einen großen Zwischenraum getrennt, so daß zwischen ihnen ein Spiegel 10 angeordnet werden kann. Die vordere Linsengruppe 1, 4 ist um den Schnittpunkt ihrer optischen Achse mit dem Schnittpunkt

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der optischen Achse der hinteren Linsengruppe 5, 6, 8 und schwenkbar gelagert. Der Spiegel 10 ist ebenfalls um diesen Schnittpunkt schwenkbar und durch ein nicht dargestelltes Gestänge wird gewährleistet, daß die Drehung des Spiegels halb so groß ist wie die der vorderen Linsengruppe, so daß die Lage des Bildes hinter dem Spiegel IO konstant bleibt, wenn die durch die optische Achse der vorderen Linsengruppe 1, 4 definierte Blickrichtung geändert wird.

Der Bildverstärker 12 ist von konventioneller Bauart. Er hat eine Photokathode, die in der Bildebene des Objektivs liegt, und erzeugt ein verstärktes Zwischenbild 13 auf einem Lumineszenzschirm bei einem Austrittsfenster. Das verstärkte Zwischenbild 13 wird durch ein optisches übertragungssystem, velches Linsenglieder 14 und 15 sowie ein Prisma 16 enthält, in eine Fokalebene 17 eines konventionellen binokularen Okularsystems 18 übertragen (selbstverständlich könnte auch ein monokulares Okular verwendet werden).

Das ganze Tag/Nacht-Sichtgerät ist in ein nicht dargestelltes, abgeschlossenes Gehäuse eingebaut, das eine von außen betätigbare Vorrichtung zum umschalten zwischen Tag- und Nachtbetrieb aufweist. Diese Umschaltvorrichtung kann ein (nicht dargestelltes) Gestänge enthalten, mit denen die Glieder 5 und 6 der hinteren Linsengruppe des Objektivs aus dem Strahlengang des Lichtbündels, das das Objektiv durchsetzt hat, herausbewegt und durch eine reflektierende Vorrichtung 19 ersetzt werden können. Das Lichtbündel wird dadurch in Deckung mit der optischen Achse eines Hilfslinsensystems gebracht, das aus seitlich des Bildverstärkers 12 angeordneten Linsengliedern 20 und 22 besteht. Dieses Hilfslinsensystem erzeugt ein alternatives Zwischenbild 23, das

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parfokal mit dem Zwischenbild 13 des Bildverstärkers bzw. dessen Austrittsfensters ist. Mit anderen Worten gesagt, liegt das Zwischenbild 23 in derselben Ebene wie das Zwischenbild 13, es ist jedoch seitlich bezüglich des letzteren versetzt. Das Prisma 16 der optischen Umschaltvorrichtung, gegebenenfalls in Verbindung mit einem der Linsenglieder 14, 15 ist in seitlicher Richtung beweglich (siehe Fig. 2), so daß die optischen Achsen der alternativen Zwischenbilder in Deckung mit der optischen Achse des Okularsystems gebracht werden können. Die Vorrichtung zum Verstellen des Prismas 16 enthält ein nicht dargestelltes Gestänge, das durch die Tag/Nacht-Umschaltvorrichtung betätigt wird.

Im Nachtbetrieb ist also das ganze Objektiv in Betrieb und überträgt das Lichtbündel vom betrachteten Objekt zum Bildverstärker 12. Im Tagbetrieb geht das Lichtbündel durch das Hilfslinsensystem am Bildverstärker vorbei. Die vordere Linsengruppe 1, 4 und der Spiegel 10, die zur Änderung der Blickrichtung verstellbar sind, arbeiten bei beiden Betriebsarten. Auch das optische Umschaltsystem 16, 14, 15 sowie das Okularsystem 18 sind in beiden Betriebsarten im Betrieb.

Die beschriebene Einrichtung hat wesentliche Vorteile gegenüber den bekannten Sichtgeräten. Man vermeidet die Notwendigkeit des Austauschens getrennter Tag- und Nacht-Sicht geräte, ohne daß die Größe der Einheit als Ganzes im Vergleich mit einem der bisher verwendeten austauschbaren Geräte wesentlich vergrößert wird. Dies wird durch die Mehr fachausnützung von optischen Komponenten für die beiden

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Betriebsarten in der oben geschilderten Weise möglich. Beispielsweise für ein gepanzertes Fahrzeug kann das beschriebene Sichtgerät als geschlossene und dichte Einheit gebaut werden, die in die genormte öffnung paßt, die für die derzeitigen austauschbaren Tag/Nacht-Sichtgeräte vorgesehen ist. Selbstverständlich ist das vorliegende Sichtgerät nicht nur für gepanzerte Fahrzeuge brauchbar, sondern kann für die verschiedensten militärischen und/oder zivilen Zwecke verwendet werden, z.B. als Visiergerät für leichte Waffen, als Beobachtungsgerät, als Suchfernrohr, in Führungssystemen, selbstfahrenden Geschützen, zivilen Beobachtungsfahrzeugen und Beobachtungsposten sowie Infanteriewaffen.

Es soll nun auf weitere Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eingegangen werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Strichplatteneinblendungssystem vorgesehen, das einen nicht dargestellten Projektor enthält, welcher ein ein Strichplattenmuster enthaltendes Lichtbündel längs einer optischen Achse 26 erzeugt, die quer zur Achse des Bildverstärkers 12 verläuft. Dieses Lichtbündel fällt auf einen Bündelteiler 21, der zwischen den Gliedern 20 und 22 des Hilfslinsensystems angeordnet ist. Im Tagbetrieb wird ein Teil des Strichplattenlichtbündels durch das hintere Linsenglied 22 des Hilfslinsensystems in die Bildebene 2 3 fokussiert, so daß es sich dem durch das Hilfslinsensystem erzeugten Objektbild überlagert.

Im Nachtbetrieb wird der andere Teil des Lichtbündels vom Bündelteiler 21 durch einen Reflektor 27 durch eine Linse 30 zu einer Reflektoranordnung 28, 29 reflektiert,

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die das Strichplattenbündel vor der hinteren Linsengruppe 5 bis 9 des Objektivs in Deckung mit der optischen Achse des Bildverstärkers 12 bringt. Das Strichplattenbündel wird dabei durch die hintere Linsengruppe 5 bis 9 fokussiert und durch den Bildverstärker 12 verstärkt, so daß in der Ebene des Zwischenbildes 13 ein Bild der Strichplatte entsteht, das dem verstärkten Objektbild, welches durch das ganze Objektiv und den Bildverstärker erzeugt wird, überlagert ist.

Der Bündelteiler 21 kann durch eine reflektierende Vorrichtung ersetzt werden, die so beweglich ist, daß bei beiden Betriebsarten jeweils das ganze Strichplattenbündel zur Verwendung gelangt. Ein wesentliches Merkmal des Strichplatten-Einblendungssystems besteht darin, daß beim Tagbetrieb ein Teil des Hilfslinsensystems und beim Nachtbetrieb der Bildverstärker 12 verwendet werden, so daß das Strichplattenbild bei jeder Betriebsart dem Zwischenbild des Objekts überlagert wird, das durch das optische Übertragungssystem 16, 14 und 15 zum gemeinsamen Okularsystem übertragen wird. Bei dem Strichplatten-Einblendungssystem werden also die Strichplattenbilder für die jeweiligen Betriebsarten praktisch ausschließlich unter Verwendung der optischen Bauteile gebildet, die zur Erzeugung des Bildes des betrachteten Objektes verwendet werden.

Zweckmäßigerweise arbeitet das beschriebene Gerät im Tagbetrieb mit einer Vergrößerung von IO ( bei einem Objektfeldwinkel von 5°) und im Nachtbetrieb mit einer Vergrößerung von 5 (bei einem Objektfeldwinkel von 10°). Für eine Betrachtung im Maßstab 1:1 ist als Untereinheit seitlich vom BiId-

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verstärker 12 ein Sichtgerät vorgesehen, das einen einzigen Prismenblock oder, wie dargestellt, Spiegel 24, 25 enthalten kann. Eine Bildfeldstrichplatte, die das Gesichtsfeld für den Betrieb mit zehnfacher Vergrößerung angibt, kann in dieses lrl-Hilfssichtgerät eingeblendet oder eingespiegelt werden.

Das Gerät läßt sich ferner durch ein thermisches Zeigeroder Anzeigesystem ergänzen, das einen Ausgang in Form eines oder mehrerer Lichtflecken liefert, das in der einen und/oder anderen Betriebsart mittels eines optischen Hilfssystems in das Sichtgerät eingespeist wird.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung läßt sich in der verschiedensten Weise abwandeln. Insbesondere kann man der Vorrichtung, durch die das Lichtbündel vom Objekt im Tagbetrieb am Bildverstärker vorbeigeleitet wird, die verschiedensten Formen geben. Man kann auch beispielsweise das Objektiv als Ganzes nur im Tagbetrieb verwenden, für den Nachtbetrieb ein Hilfslinsensystem einführen oder für den Tag- und Nachtbetrieb verschiedene Hilfslinsensysteme einführen. Das beschriebene Objektiv ist vom sogenannten Petzval-Typ und hat zwei weitgetrennte Linsengruppen, selbstverständlich kann man auch Objektive anderer Typen in Verbindung mit anderen Mitteln zur Verstellung der Blickrichtung verwenden. Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform ist jedoch besonders zweckmäßig, da man ein Gesichtsfeld von 360° mit einer Bewegung einer minimalen Anzahl von Gerätekomponenten überstreichen kann.

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Auch die Vorrichtung zur Einblendung der Strichplatte läßt sich abwandeln und man kann z.B. bei gewissen Anwendungen des Gerätes für die verschiedenen Betriebsarten ganz getrennte Strichplatten-Einblendungssysteme verwenden.

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Patentansprüche

Tag/Nacht-Sichtgerät mit einem optischen Objektiv, einem Bildverstärker und einem Okularsystem, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv (1, 4, 5 bis 9) und das Okularsystem (18) jeweils mindestens ein brechendes Glied (1, 4) enthalten, das ein bildenthaltendes Lichtbündel vom betrachteten Objekt sowohl im Tagbetrieb als auch im Nachtbetrieb überträgt und daß eine Vorrichtung zum Umschalten zwischen Tag- und Nachtbetrieb vorgesehen ist, die eine optische Anordnung (19, 20, 22) enthält, die das Lichtbündel im Tagbetrieb am Bildverstärker (12) vorbeileitet.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtbündel im Tagbetrieb am Bildverstärker (12) durch ein Hilfslxnsensystem (2O, 22) vorbeigeleitet wird.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfslxnsensystem ein Bild in praktisch der gleichen Ebene, in der das Bild des im Nachtbetrieb arbeitenden Bildverstärkers, jedoch seitlich bezüglich dieses Bildes verschoben, erzeugt und daß die Umschaltvorrichtung ein bewegliches optisches Bauteil enthält, das zwischen der gemeinsamen Bildebene und dem Okularsystem derart angeordnet ist, daß die beim Tag- bzw. Nachtbetrieb wirksamen optischen Achsen wahlweise in Deckung mit der optischen Achse des Okularsystems gebracht werden können.

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4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche optische Bauteil ein Prisma enthält, das einen Teil eines optischen Übertragungssystems bildet, welches zwischen der gemeinsamen Bildebene und dem Okularsystem angeordnet ist.
5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Vorrichtung, die das Lichtbündel im Tagbetrieb am Bildverstärker vorbeileitet einen Reflektor enthält, der für die eine Betriebsart in den Weg des durch das Objektiv fallenden Lichtbündels schwenkbar und für die andere Betriebsart aus den Weg dieses Lichtbündels heraus beweglich ist.
6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor beim Tagbetrieb in den Weg des vom Objektiv durchgelassenen Lichtbündels geschwenkt ist.
7. Gerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der einen Betriebsart das gesamte Objektiv im Betrieb ist und daß in der anderen Betriebsart ein beweglicher Teil des Objektivs durch den Reflektor ersetzt ist.
8. Gerät nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv zwei axial getrennte Linsengruppen (1, 4; 4 bis 9) enthält; daß zwischen den beiden Linsengruppen ein Spiegel (10) angeordnet ist, der die optische Achse knickt; und daß die

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dem Objekt zugewandte, vordere Linsengruppe (1, 2) und in entsprechender Weise der Spiegel (1O) zur Änderung der Blickrichtung unter Konstanthaltung der Lage des Bildes hinter dem Spiegel beweglich sind.
9. Gerät nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der hinteren Linsengruppe auf der Bildseite beweglich und in der anderen Betriebsart durch den Reflektor ersetzbar ist.
10. Gerät nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Strichplatten-Einblendungssystem, welches einen Projektor zum Erzeugen eines ein Strichplattenmuster enthaltenden Lichtbündels enthält, welches auf eine reflektierende Vorrichtung (21) fällt, im Nachtbetrieb dem Bildverstärker (12) zugeführt wird und im Tagbetrieb am Bildverstärker vorbeigeht.

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