DE2843661A1

DE2843661A1 - Tragbares sichtgeraet

Info

Publication number: DE2843661A1
Application number: DE19782843661
Authority: DE
Inventors: Lacy G Cook; Gaylord E Moss; Roger J Withrington
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1977-10-17
Filing date: 1978-10-06
Publication date: 1979-04-19
Also published as: IT7851492A0; GB2006463B; IL55547A; NL185801C; NL185801B; GB2006463A; IT1106151B; FR2406216A1; FR2406216B1; JPS5984517U; DE2843661B2; NL7810398A; DE2843661C3; JPS612971Y2; JPS5470850A

Description

Die Erfindung betrifft ein tragbes Sichtgerät mit vor den Augen des Benutzers angeordneten Einrichtungen, die dem Benutzer die Betrachtung der vor ihm liegenden Szene gestattene

Solche Sichtgeräte sind insbesondere in Form von Infrarot-Nachtsichtgeräten bekannt, wie sie gegenwärtig von Militär, Polizei, Feuerwehr und zivilen Einrichtungen bei zahlreichen Tätigkeiten verwendet werden, die bei Nacht oder unter abnormalen Sichtbedingungen ausgeführt werden müssen. Für militärische Zweck wird gegenwärtig eine Art "Nachtsicht-Brille¹¹ unter der Typenbezeichnung AN/PVS-5 benutzte Dieses und auch andere Nachtsichtgeräte bestehen, wie in Fig«, 1

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dargestellt, im wesentlichen aus zwei Rohren, von denen jedes unmittelbar vor einem Auge des Benutzers angeordnet ist und d^eweils ein Objektiv, eine Bildverstärkerröhre und ein Okular in der dargestellten Anordnung umfaßt« Ein solches Sichtgerät hat ein relativ hohes Gewicht, nämlich von etwa 900 g, und auch einen hohen Preis, nämlich in der Größenordnung von 10 000 $. Es hat (Jarüber hinaus den Nachteil, daß es nur die Beobachtung eines begrenzten Blickfeldes gestattet, das auf einen zentralen Bereich beschränkt ist, der durch das Blickfeld jedes der beiden Objektive bestimmt ist«, Weiterhin ist es bei der Benutzung eines solchen Sichtgerätes schwierig, nahe Objekte zu betrachten oder Karten, Instrumente oder dgl· zu benutzen, die von örtlichen Lichtquellen beleuchtet sein könnenο Bei der Benutzung eines solchen Sichtgerätes entsteht eine Situation, als ob der Benutzer durch zwei Astlöcher blickt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde_t ein tragbares Sichtgerät zu schaffen, das sowohl ein geringeres Gewicht aufweist und geringere Kosten verursacht als auch dem Benutzer ein uneingeschränktes Gesichtsfeld bietet sowie die Betrachtung naher und beleuchteter Gegenstände gestattet.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß vor den Augen des Benutzers eine Sichtplatte angeordnet ist, auf der sich mindestens ein optisches Element befindet, und daß neben und insbesondere über der Sichtplatte und der Blicklinie des Benutzers Einrichtungen zur Erzeugung und zur Projektion zusätzlicher optischer Signale auf das optische Element derart angeordnet sind, daß die zusätzlichen optischen Signale von dem optischen Element in die

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Blickrichtung des Benutzers projiziert werden und im zentralen Teil des Blickfeldes des Benutzers erscheinen, während das von der Sichtplatte dargebotene Bild gleichzeitig in den zentralen und peripheren Bereichen des Blickfeldes erscheinen« Insbesondere kann dabei die Einrichtung zur Erzeugung zusätzlicher optischer Signale mindestens ein Objektiv, dessen Blickrichtung zur Blickrichtung des Benutzers parallel verläuft, und eine Bildverstärkerröhre zur Transformation des von dem Objektiv gelieferten Bildes umfassen, während die Einrichtung zur Projektion der zusätzlichen optischen Signale im Zusammenwirken mit dem optischen Element eine derartige Überlagerung des transformierten Bildes und dea durch die Sichtplatte übertragenen Bildes der gleichen Szene bewirkt, daß der Benutzer eine einheitliche Darstellung der betrachteten Szene erhält·

Bei dem erfindungsgemäßen Sichtgerät wird daher ein einziges ßichtrohr verwendet, das mit seiner optischen Achse parallel jedoch versetzt zur Blicklinie des Benutzers angeordnet ist, im Zusammenwirken mit mindestens einem optischen Element, das sich in der Blicklinie des Benutzers befindet und das verstärkte oder auf sonstige Weise transformierte Bild durch Reflexion oder Transmission dem Benutzer zuführt, während der Benutzer gleichzeitig die gleiche Szene nicht nur durch das optische Element hindurch aufgrund des Umgebungslichtes betrachten kann, dessen Wellenlängen von der Wellenlänge des Lichtes des projizierten Bildes abweicht, sondern außerdem die herrschende Szene durch das normale periphere Blickfeld aufgrund des herrschenden Umgebungslichtes_o

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Bei einer bevorzugten Auafuhrungaform der Erfindung besteht das oben erwähnte optiache Element aus einem reflektierenden holographischen Linsenelement* Es versteht sich jedoch, daß äquivalente optische Elemente, wie beispielsweise ein dichroitischer Spiegel oder eine durchlässige holographische Linse an Stelle einer reflektierenden holographischen Linse an dieser Stelle des Systems benutzt werden können« In der gesamten Beschreibung bezeichnet der in diesem Zusammenhang benutzte Ausdruck "optisches Element¹¹ ein solches Element. Solch eine Anordnung erlaubt die Betrachtung naher, beleuchteter Gegenstände, tie beispielsweise von Instrumenten, während gleichzeitig eine unmittelbare Nachtsicht erzielt wird. Auch bei solchen Gelegenheiten, wie dem Landen eines Hubschraubers an einem dunklen Platz, Jedoch mit einem erleuchteten Horizont, ergeben die kombinierten Blickfelder eine erhöhte Brauchbarkeit und Sicherheit, die bei bekannten Sichtgeräten nicht vorhanden war.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung iat eine aus Objektiv und Bildverstärkerröhre bestehende Anordnung mit einem Strahlteiler und zwei holographischen Linsen gekoppelt. Holographische Linsen sind zwar seit einiger Zeit bekannt, haben Jedoch bisher noch keine Verwendung in Nachtsichtgeräten gefunden· Eine ausführliche grundlegende Behandlung holographischer optischer Elemente findet sich in einem Aufsatz von D. G. McCauley et al mit dem Titel "Holographie Optical Elements for Visual Diaplay Applications" in Applied Optics, VeI₀ 12, Nr» 2, Februar 1973» Seite 232_O Eine weitere Behandlung holographischer optischer Elemente findet sich in einem Aufsatz von

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D. H. Cloae mit dem Titel "Holographic Optical Elements" in Optical Engineering, Vol. 14, Nr₀ 5, September 1975_f Seite 408, Ba findet sich jedoch in diesem Aufsatz keinen Hinweis auf die Anwendung holographischer Elemente in Sichtgeräten der hier behandelten Art. Weitere Aueführungen über holographische optische Elemente und ihre Anwendung finden sich in den US-PSe_n 38 07 829, 37 37 212, 39 15 und 39 40 204. Auch diese Druckschriften enthalten keine Hinweise auf die Anwendung solcher Elemente bei den hier behandelten Sichtgeräten,,

Ein nach der Erfindung ausgebildetes Nachtsichtgerät hat etwa nur das halbe Gewicht und verursacht etwa nur die halben Kosten bekannter Sichtgeräte, weil es nur eine Bildquelle an Stelle von zweien benötigt. Bei bevorzugten Ausführungsformen wird von einer holographischen Linse Gebrauch gemacht, die nicht nur ein sehr geringes Gewicht aufweist, sondern beim gleichen Blickfeld im Vergleich zu üblichen Objektiven den vierfachen Augenabatand zuläßt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Benutzer durch die holographische Linse hindurchblicken kann, so daß die Überlagerung eines unverstärkten Bildes der Umgebung und des verstärkten Bildes, das gleichzeitig von der holographischen. Linse reflektiert wird, möglich ist.

Die grundlegenden Merkmale der Erfindung können bei einer Vielzahl verschiedener spezieller Konstruktionen verwirklicht werden. Bei allen diesen Ausführungsformen wird das von einer einzigen Bildverstärkerröhre, der das Eingangsbild von einem auf die Außenwelt gerichteten Objektiv zugeführt wird, gelieferte Bild geteilt, um eine zweiäugige

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Betrachttmg zu ermöglichen_o Diese Ausgangsbilder, die von Licht einer vorbeatimmten Wellenlänge erzeugt werden, die durch den Phosphor der Bildverstärkerröhre bestimmt ist, werden Jeweils von einer holographischen Linse reflektiert, die sich auf einer Sichtplatte befindet, welche vor den Augen des Benutzers angeordnet ist. Dieae Linse kann entweder vom Reflexions- oder Transmissionstyp sein oder auch durch einen dichroitischen Spiegel ersetzt werden, weshalb sie allgemein als "optisches Element" bezeichnet wird, worauf oben schon hingewiesen wurde« Bei typiachen Auaführungsformen hat die Sichtplatte die Form eines Fensters oder Visiers, das mittels Bändern oder auf sonstige Weise an einem Helm befestigbar ist, der die Bildverstärkerröhre und das Objektiv in horizontaler Lage oberhalb der Sichtplatte in der Mitte der Stirn trägt. Das von der Bildverstärkerröhre gelieferte Bild kann entweder mittels eines von üblichen optischen Gliedern Gebrauch machenden Strahlteilers oder durch ein zweiachsiges Hologramm geteilt wordene Geeignete optische Elemente können zur Vervollständigung der optischen Wege benutzt werden, einschließlich erforderlicher Umlenkspiegel und dgl··

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläuterte Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden< > Es zeigen

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Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Nachtsichtgerätes nach dem Stande der Technik,

Pig. 2 eine gleichfalls schematische Darstellung der Blickfelder, die der Benutzerreinee nach der Erfindung ausgebildeten Sichtgerätes hat,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer

Helmanordnttng mit einem nach der Erfindung ausgebildeten Sichtgerät,

Fig. 4 ein optisches Diagramm, das den optischen

Aufbau eines Sichtgerätes von der in Fig. dargestellten Art veranschaulicht,

Fig. 5 und 6 schematische optische Diagramme zwei verschiedener Strahlteiler, die in den Sichtgeräten nach den Fig. 3 und 4- verwendbar sind,

Fig. 7 eine detailliertere perspektivische Darstellung der optischen Einrichtungen des Sichtgerätes nach den Fig. 3 und 4,

Figo 8a, 8b schematische optische Diagramme, welche drei und oc verschiedene Anordnungen zum Umlenken der

optischen Achse zeigen, welche in dem Sichtgerät nach Fig. 3 verwendbar sind,

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Fig. 9 eine Draufsicht auf die in Fig. 7 perspektivisch dargestellte optische Anordnung,

Figo 10 eine Seitenansicht der in Fig. 7 perspektivisch dargestellten Anordnung,

Fig» 11 eine schematische Darstellung der optischen Einrichtungen, die dazu dienen kann, die bei einem Sichtgerät nach der Erfindung verwendeten holographischen optischen Elemente herzustellen,

Fig. 12 ein schematisches optisches Diagramm einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 13 eine Draufsicht auf die linke Hälfte des in Fig. 12 dargestellten optischen Systems,

Fig. 14a, 14b verschiedene Darstellungen einer möglichen und 14c _dritten Ausfünrungsform der Erfindung,

Fig. 15a, 15b verschiedene Darstellungen einer vierten und 15c Augführungsform der Erfindung und

Fig. 16a, 16b verschiedene Darstellungen einer fünften ' - möglichen Ausfünrungsform.der Erfindung.

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Fig. 1 zeigt schematiach ein Nachtsichtgerät bekannter, häufig verwendeter Art, wie beispielsweise vom Typ AN/PVS-5« Dieses Sichtgerät umfaßt Rohre 10 und 11, von denen das eine dea linken und das andere dem rechten Auge des Be₌ nutzere zugeordnet sind_o Beide Rohre sind durch eine Brücke 12 verbunden« Jedes Rohr enthält ein Objektiv 10a bzw. 11a, eine Bildverstärkerröhre 10b bzw, 11b und ein Okular 10c bzw, 11c. Diese Anordnung bietet lediglich ein zentrales Blickfeld von etwa 40° für jedes Auge, ohne daß die Beobachtung eines peripheren Bereiches zur Feststellung von Objekten möglich wäre, die außerhalb dieses Blickfeldes liegen· Abgesehen von dem Nachteil des begrenzten Blickfeldes hat das bekannte Sichtgerät ein relativ hohes Gewicht von nahezu 900 g, und es ist seine Benutzung schwierig, wenn es gleichzeitig erforderlich ist, nahe Objekte zu betrachten wie Landkarten, Instrumente oder dgl., weil die Objektive eine begrenzte Tiefenschärfe haben.

Ie Gegensatz dazu wird hier eine Anzahl von Sichtgeräte-Konstruktionen offenbart, die von einer einzigartigen optischen Anordnung Gebrauch machen, bei der holographische Methoden angewendet werden können, um diese Nachteile zu vermeiden· Bei diesen Anordnungen ist das Okular, das von einem Hologramm gebildet werden kann, sehr leicht und kann daher groß genug sein, um sowohl einen großen Augenabstand als auch ein großes Blickfeld zuzulassen. Der große Augenabstand gestattet es dem Benutzer, eine seinen eigenen Augen gemäße Brille zu tragen,. Der große Augenabstand gibt eine erhöhte Sicherheit, da es keine dem Auge

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dicht benachbarte optische Elemente gibt, die bei einem Unfall zu Augenverletzungen führen könnten_o Das Sichtgerät hat die Wirkung eines Schutzschirmes oder Visiers, Die bei diesen Geräten verwendete, transparente Sichtplatte gestattet es dem Benutzer, an dem verstärkten Bereich des Blickfeldes vorbeizusehen, so daß der Benutzer seine normale periphere Sehfähigkeit behält» Endlich gestattet es das durchsichtige Hologramm-Okular dem Benutzer, durch das verstärkte Bild hindurchzusehen und dieses Bild der jenseits dieses Bildes liegenden, realen Welt zu überlagern,»

Eine praktische Ausführungsform des Sichtgerätes ist in den Fig. 2 bis 5 und 7 bis 11 dargestellt. Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Konstruktion in der Anwendung bei einem Nachtsichtgerät, Die Ausführungsform nach Fig, 3 umfaßt einen Helm 20 mit einer vorderen, nach Art eines Visiers ausgebildeten Sichtplatte 21« Oberhalb der Sichtplatte 21 befindet sich ein einziges Röhr 22, das an seinem vorderen Ende ein Objektiv 23 aufweist. Wie Fig. 4 deutlicher zeigt, wird im nahen Infrarot-Bereich liegende Strahlung, die in das Objektiv 23 einfällt, auf eine Bildverstärkerröhre 24 fokussiert, die sich in dem Bohr 22 befindet. Das im Be_ reich sichtbarer Wellenlängen liegende Ausgangsbild der Bildverstärkerröhre 24 wird durch eine Zwischenlinse 25 einem Strahlteiler 26 zugeführt, der das Bild in zwei getrennte Bilder aufspaltet, von welchen das eine dem linken Okular-Hologramm 21a und das andere dem rechten Okular-Hologramm 21b zugeführt wird. Die Hologramme 21a und 21b

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sind physikalisch Dünnschicht-Linsen, die auf der Sichtplatte 21 angeordnet sind» Die Linse 21a befindet sich in der Sichtlinie des linken Auges 27a des Benutzers oder Trägers 27, während die Linse 21t) in der Sichtlinie des rechten Auges 27b des Benutzers liegt.

Bei den gegenwärtig in Benutzung befindlichen Sichtgeräten steht dem Benutzer nur ein Blickfeld von 40° zur Verfügung, das von dem Objektiv erfaßt wird» Tatsächlich sieht der Benutzer gewissermaßen durch zwei Astlöcher, die ein Blickfeld von 4-0° freigeben, wie es schematisch in Fig. 1 dargestellt ist. Die Verwendung einer Hologramm-Optik, wie sie von den Linsen 21a und 21b für die Objektive gebildet wird, Macht die Herstellung einer neuen Art von Nachtsichtgeräten möglich, bei denen der Betrachter auch die Umgebung des. verstärkten Bildes erfassen sowie durch das verstärkte Bild hindurchsehen kann, wie es schematisch in Fig. 2 dargestellt ist» Wie aus Pig«. 2 ersichtlich, kann das zentrale Blickfeld C durch die holographische Linse betrachtet werden, während das volle periphere Feld zwischen den Linien P und P¹ durch die Sichtplatte hindurch sichtbar ist.

Diese Möglichkeit besteht, weil die holographische Linse durchsichtig ist und tatsächlich für Wellenlängen, die sich außerhalb der wirksamen Diffraktions-Bandbreite befinden, als klare Sichtplatte wirkt. Die außerhalb des Diffraktions-Wellenlängenbereiches vollkommene Durchsichtigkeit ist unter vielen verschiedenen Umständen nützlich. Beispielsweise kann der Pilot eines Hubschraubers beim

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Landen in der Nacht das verstärkte zentrale Blickfeld betrachten und dadurch eine dunkle Landestelle deutlich erkennen, während zugleich sein normales peripherea Sichtvermögen voll erhalten bleibt. Er kann beispielsweise noch immer solche Dinge erkennen wie einen schwach erleuchteten Baum, den Horizont oder Mündungsfeuer-Blitze, die sich außerhalb des engen Blickfeldes des Objektivs befinden. Weiterhin kann der Benutzer zum Ablesen beleuchteter Bordinstrumente oder von Karten einfach durch die klare Sichtplatte hindurchblicken und dadurch die Probleme vermeiden, die sich bei einer Fokussierung auf nahe Gegenstände oder der geringen Tiefenschärfe bekannter Sichtgeräte ergeben«,

Sa sei erwähnt, daß zur Verwendung in feindlicher Umgebung die Außenfläche der Sichtplatte mit einem Düimschicht-Filter versehen sein kann, der kein Licht mit der Wellenlänge überträgt, das von der Bildverstärkerröhre emittiert wird» Auf diese Weise wird verhindert, daß von den Augen des Benutzers reflektiertes Licht dieser Wellenlänge, beispielsweise des typischen grünen Lichtes bevorzugt verwendeter Bildverstärkerröhren, nach außen dringt· Hierdurch ist gewährleistet, daß der Benutzer zu einem Ziel wird, wenn er von der Strahlung beleuchtet wird, die von dem Phosphor einer Bildverstärkerröhre P43 ausgeht.

Das schematische optische Diagramm nach Fig. 4- ist praktisch allen Ausführungsformen von Sichtgeräten nach der Erfindung gemeinsam» Alle Ausführungsformen umfassen ein einziges Objektiv, welches ein Bild auf eine einzige Bildverstärkerröhre projiziert.. Das verstärkte Bild wird durch

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eine Zwischenlinae auf einen Strahlteiler 26 gerichtet., Die vom Strahlteiler erzeugten beiden Bilder werden auf die Brennflächen der für jedes Auge vorhandenen holographischen Okulare gerichtet. Endlich bildet jedes holographische Okular das Bild für das zugeordnete Auge.

Es gibt zwei Methoden zur Teilung des Strahles und zum Zusenden gleicher Bilder zu jedem Auge. Bei der Ausführungeform nach Fig. 3 wird die Verwendung eines Strahlteilera bevorzugt, der aus üblichen optischen Gliedern besteht, wie es Fig. 5 zeigt. Bei der Anordnung nach Fig. führt eine teilweise reflektierende Oberfläche 30 einen Teil des Lichtes dem einen Auge zu, weil der Rest die Fläche durchdringt und zum anderen Auge gelangt. Demgemäß wird der vom Strahlteiler 30 reflektierte Anteil durch Reflexion an einem Spiegel 31 dem rechten Auge zugeführt, wogegen der dem Strahlteiler 30 durchdringende Anteil zuerst von einem Spiegel 32 auf einen Spiegel 33 und dann von diesen dem linken Auge des Benutzers zugeführt wird. Auf diese Weise kann beiden optischen Wegen die gleiche Länge gegeben werden. Verzerrungen sind dann für beide Augen die gleichen, so daß nicht das Problem besteht, xwei verschiedene Bilder zu verschmelzen, weil die Symmetrie der optischen Wege für beide Augen die gleiche ist. Eine zweite Methode zur Strahlteilung besteht in der Anwendung eines zweiachsigen holographischen Elementes, wie es Fig, 6 für eine zweite Ausführungsform der Erfindung zeigt, die mehr im einzelnen in den Fig. 12 und 13 dargestellt ist. Auch diese zweite Ausführungsform ist außen an einem Helm in ähnlicher Weise angebracht, wie es die Fig. 3 zeigt.

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Bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 6 wird einfallende Strahlung an einem zweiachsigen holographischen Element reflektierte Ein solches holographisches optisches Element entspricht der Bildung zweier Hologramme in der gleichen öffnung oder auf dem gleichen Substrate Das erste dieser Hologramme reflektiert ein Bild auf einen ersten, dem rechten Auge zugeordneten Spiegel 41, während der zweite Abschnitt des holographischen Doppelelementes 40 ein zweites Bild einem zweiten Spiegel 42 zuführt, der das Bild in das linke Auge des Benutzers lenkt. Wie aus den Fig. 4, 12 und 13 deutlicher erkennbar, wird das einfallende Bild von dem Objektiv 23 auf die Bildverstärkerröhre 24 übertragen, deren Ausgangsbild von der Zwischenlinse 25 auf das holographische Doppelelement 40 gerichtet wird. Die genauere Ausbildung der Zwischenlinse 25 und der typischen Strahlenwege sind in Fig. 13 mehr im einzelnen dargestellt. Bas zweiachsige holographische Element hat zwar einen geringeren Platzbedarf als übliche Strahlteiler und Spiegel, jedoch sind seine Eigenschaften nicht so gut. Das Hauptproblem besteht darin, daß bei den bisher bekannten zweiachsigen Elementen die Symmetrie nicht für beide Augen die gleiche ist. Dies hat zur Folge, daß mögliche Verzerrungen oder Drehungen für die beiden Augen entgegengesetzte Vorzeichen haben,. Die grundsätzliche Grenze für einen solchen Aufbau liegt daher in den Unterschieden, welche die den beiden Augen dargebotenen Bilder noch aufweisen dürfen, um eine visuelle Akkomodation zu gestatten. Bei der Ausführungsform nach den Figo 12 und 13 ist der Abstand zwischen den Objektiven und den Okularen nicht groß genug, um dem Benutzer das Tragen einer Brille zu gestatten. Daher muß diese Ausführungsform eine Dioptrie-Einstellung zulasseno Weiterhin ist die Durchsichtigkeit

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durch die zylindrische Linse 44 zwischen der Austrittspupille 45 und der holographischen Linse 21a behindert« Diese Linse ist zur Korrektion von Verzerrungen erforderlich, wie ea später noch im einzelnen erläutert wirdo

Wie oben angegeben, machen die Ausfuhrungsformen nach den Fig. 5 und 6 von der gleichen Sichtplatte Gebrauch, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Diese öichtplatte ist so ausgebildet, daß sie zu dem weitaus größten Teil der vorkommenden Kopfformen paßt«.

Gegenwärtig wird die in Fig. 5 und die zugehörigen Figuren dargestellte Ausführungsform der Erfindung bevorzugt, mit anderen Worten eine Ausführungsform, die von einem üblichen Strahlteiler zum Aufspalten des Bildes in einer Anordnung Gebrauch macht, welche sich zur Montage auf dem Helm nach Fig. 3 eignet. Sie erlaubt es dem Benutzer, eine Brille zu tragen und gewährt sowohl einen guten Durchblick als auch eine gute Rundsieht»

Die grundlegende optische Anordnung dieser Aus führungsform ist in Fig. 7 dargestellt., Wie aus Fi₆. 7 ersichtlich, wird die zu beobachtende Szene von einem Objektiv 23 auf eine Bildverstärkerröhre 24 fokussiert. In dieser sowie auch in weiteren Figuren der Zeichnung haben die an ihren ■Enden mit einem Kreis bzw_o einer Pfeilspitze versehenen, gekreuzten Linien den ^weck, die Lage des Bildes mit Bezug auf die optische Achse in einer V/eise darzustellen, die in

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der wissenschaftlichen optischen Literatur üblich ist. Das von der Bildverstärkerröhre 24· gelieferte Bild wird durch Zwiachenliäsen 25a und 25b den Brennflächen der Okular-Hologramme 21a und 21b zugeführt„ Zu diesem Zweck wird der von den Zwischenlinsen gelieferte Strahl von dem Strahlteiler 30 geteilt, von dem aus reflektiertes Licht zum Spiegel 33 und zum holographischen Okular 21a für das linke Auge gelangt. Der Heat des Lichtes durchläuft den Strahlteiler 30 und wird von einem Spiegel 31 auf einen Spiegel 31a gerichtet, von dem aus das Licht zum holographischen Okular 21b für das rechte Auge gelangt. Die holographischen Okulare bieten dem Benutzer ein kollimiertes Bild.

Der besondere Vorteil dieser Konstruktion besteht zunächst darin, daß sie einen ausreichenden Augenabstand zuläßt, um dem Benutzer das Tragen einer Brille zu gestatten. Daher braucht das Sichtgerät selbst nicht eine Dioptren-Einstellung zu besitzen. Eine Dioptren-Korrektur sowie der Ausgleich astigmatischer Fehler kann durch die Brille des Benutzers erfolgen. Weiterhin hat diese Ausführungsform gute Durchblicks- und Rundaicht-Eigenschaften, weil vor dem Auge des Benutzers als einziges optisches Element sich das sehr schmalbandige Okular-Hologramm befindet, das fast über de» gesamten Bereich des sichtbaren Spektrums im wesentlichen durchsichtig ist.

Bei dieser Ausführungsform ist die Sichtlinie nach oben gerichtet, wenn sie den Spiegel 31 und den Strahlteiler 30 verläßt. Es können drei Umlenkschemas benutzt werden, um die Sichtlinie in die Horizontale zurückzubringen,. Die

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bevorzugte Methode besteht darin, die Umlenkung zwischen den Zwischenlinsen 25a und 25b vorzunehmen, also mit Hilfe des Spiegels 4-5, wie es Fig. 7 und, zu Vergleichszwecken, auch Fig. 8a zeigt. Die drei in den Fig. 8a, 8b und 8c dargestellten Umlenkmethoden unterscheiden sich durch die Stelle, an der sich der Umlenkspiegel 45 befindet. Wie beaerkt, befindet sich bei der Ausführungsform nach Fig. 8a dieses Element zwischen den Zwiachenlinsen 25a und 25b. Bei der Anordnung nach Fig. 8b befindet sich der Umlenkspiegel 45 zwischen dem Objektiv 23 und der Bildverstärkerröhre 24, wogegen bei der Anordnung nach Fig. 8c der Umlenkspiegel 45 vor dem Objektiv 23 angeordnet ist, dessen Bild auf die Bildverstärkerröhre 24 projiziert wird, deren Bild dann zu den Zwischenlinsen 25a und 25b gelangt.

Bei der in Fig. 8a dargestellten Anordnung ist das von den Linsen 25a und 25b gebildete Übertragungselement so ausgebildet, daß der Spiegel 45 zwischen den beiden Linsen 25a und 25b, bei denen es sich auch um Linsengruppen handeln kann, Platz hat. Ein von einer Faseroptik gebildeter Keil 24a, der Bestandteil der Bildverstärkerröhre ist, bewirkt eine zusätzliche Umlenkung der Sichtlinie. Bei dieser Anordnung stehen drei Elemente horizontal vom Kopf des Benutzers ab, nämlich die zweite Linse des Zwischengliedes, die Bildverstärkerröhre und das Objektiv.

Die Anordnungen nach den Figo 8b und 8c haben den Zweck, die nach vorn ragenden Teile des Sichtgerätes zu reduzieren, indem die Umlenkung der Sichtlinie weiter oben stattfindet. Wie oben angegeben, ist diese Umlenkung erforderlich,

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weil bei der optischen Anordnung nach den Fig. 5 und 5 die Sichtlinie nach oben gerichtet ist, wenn sie den Spiegel und den Strahlteiler verläßt. Daher iat es erforderlich, die optische Achse mittels einer der genannten Methoden zurück in die Horizontale zu bringen.

Bei der Anordnung nach Figo 8b wird die gleiche Art von Zwischenglied benutzt wie bei der Anordnung nach Fig. 8a, abgesehen davon, daß der Abstand zwischen den Linsen vermindert worden iat«, Die Umlenkung der optischen Achse erfolgt zwischen der Bildverstärkerröhre und dem Objektiv. Hierdurch werden diese Komponenten stärker an den Kopf des Benutzers angenähert, wodurch deren !Trägheitsmoment vermindert wird«, Eine Folge dieser Anordnung besteht darin, daß die rückwärtige Brennweite des Objektivs bei dieser Anordnung größer sein muß als bei der Anordnung nach Fig. 8a_e

Bei der Anordnung nach Fig. 8c kann das gleiche Objektiv benutzt werden wie bei der Anordnung nach Fig. 8a. In diesem Fall ist jedoch das Objektiv oberhalb der Bildverstärkerröhre angeordnet und es befindet sich der Umlenkspiegel vor dem Objektiv, um die optische Achse in die Horizontale zu bringen« Bei dieser Anordnung sind alle Komponenten sehr dicht am Kopf des Benutzers, wodurch das Moment mechanisch verbessert wird. Die vergrößerte, vertikale Gesamthöhe und die großen Abmessungen des Umlenkspiegels machen jedoch diese Anordnung für manche Anwendungen weniger attraktiv als diejenige nach Fig. 8a,

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Die Uiilenkung zwischen den holographischen Okularen und der Umlenklinse erfordert eine solche Anordnung des Strahlteilers und der Spiegel, daß die zu beiden Augen führenden optischen Pfade die gleiche Länge haben. Dies ist in Fig. 9 veranschaulicht. Die Strahlen, die von dem rechten Auge gesehen werden, verlassen die Zwischenlinsen 25a und 25b, werden am Strahlteiler 30 und am Spiegel 31a reflektiert und erreichen dann das rechte holographische Okular 21b» Die Strahlen für das linke Auge werden vom Strahlteiler 30 durchgelassen und an Spiegeln 31 und 33 reflektiert, bevor sie das linke Okular 21a erreichen,, Fig. 9 zeigt Strahlen in der Horizontalebene, die von Punkten unter 0° sowie +10° ausgehen.

Die Feldkrümmung beträgt bei dieser Ausführungsform weniger als 1,0 Dioptren, so daß eine leichte Akkomodation möglich ist. Die mittlere Verzerrung beträgt etwa 10%. Die Maximalverzerrung ist geringer als 20%. Diese Verzerrung ist im wesentlichen auf die achsferne Geometrie der holographischen Okulare zurückzuführen. Sie ist gleich für beide Augen, so daß beide Bilder leicht vereinigt werden können. Diese Ausführungsform des Sichtgerätes erfordert einen komplizierten Aufbau der Zwiechenlinee, um die Hologramm-Aberationen zu korrigieren. Fig· 10 seigt den detaillierten optischen Aufbau dieser Auaführungsform dea Systems ohne Umlenkung. Die holographischen Okulare umfassen ein sphärisches Substrat mit einem Radius von 83,7 nm und arbeiten mit einer Reflexiftnesymmetrie unter einem Winkel von 50° zur Achse. Die Zwischenlinse kann die allgemeine Form eines Petzval-Objektivs haben, zwischen dessen Hauptgruppen genügend Platz

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vorhanden ist, um die Unterbringung eines Umlenkspiegels zu ermöglichen,. Die beigefügte T_abelle I enthält detaillierte Angaben über die optischen Elemente dieser Konstruktion«

Es ist zu bemerken, daß in Fig. 10 und der zugehörigen Tabelle I das holographische Okular als Element I bezeichnet ist, wogegen die Glieder der Zwischenlinse 25b als Elemente II und III und die Glieder der Zwischenlinse 25a als Elemente IV und V bezeichnet sind. Die Nummern der Oberflächen sind in der Zeichnung angegeben. Die Elemente der Zwischenlinse mit den Oberflächen S3 bis S13 sind zur optischen Achse geneigt und dezentriert. Die positive Richtung der Dezentrierung ist die in Fig. 10 angegebene, während eine positive Neigung entgegen dem Uhrzeigersinne gerichtet ist.

Die geometrischen Verhältnisse für die Konstruktion der holographischen Okulare sind für dieses Ausführungsbeispiel in Fig. 11 angegeben. Es versteht sich, daß unter "Konstruktionsoptik" die optische Anordnung zu verstehen ist, mit welcher die holographischen Elemente erzeugt oder gebildet werden. In diesem Fall wird das holographische Element 21a als typisches Element betrachtet und hierfür die Konstruktionsoptik angegeben. Dieses Element wird unter Anwendung bekannter Methoden hergestellt, wie sie in den oben angegebenen Aufsätzen behandelt sind. Ein Substrat, das einen dichromatischen Gelatinefilm trägt, wird gleichzeitig zwei Lichtstrahlen ausgesetzt, die ein Interferenzbild ergeben. Der eine

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kommt vom Element 01 durch eine zylindrische Linse, die als Element C-VI bezeichnet ist und die Oberflächen 02 und 03 aufweist. Der zweite Strahl fällt durch ein brechendes Linsensystem ein, das die Linsen L1 und L2 umfaßt, die gemeinsam als Element C-VIII bezeichnet sind, sowie durch die zylindrische Linse C-VII mit den Oberflächen 07 und 08. Die beiden Strahlen erzeugen an der Oberfläche des Substrats 21a ein Interferenzmuster, das durch die chemische Reaktion der Gelatine auf die Belichtung zur Erzeugung eines Hologrammes führt. Es erfolgt eine Zunahme des Brechungsindex der Gelatine an denjenigen Stellen, an denen sie stark belichtet wird, im Verhältnis zu den Stellen, an denen eine schwache Belichtung stattfindet· Die speziellen numerischen Werte und Vorschriften für die Konstruktion der in Fig. 11 wiedergegebenen optischen Linsen sind in der beigefügten Tabelle II angegeben. Dabei zeigt Fig. 11 und beschreibt die !Tabelle II eine mögliche Ausbildung der Optik aur Herstellung des holographischen optischen Elementes 21a, das in Fig. 10 dargestellt ist. Es versteht sich, daß andere, äquivalente Anordnungen benutzt werden können und daß die Anordnung nach Fig. 11 keinen^wesentlichen Teil des erfindungsgemäßen Sichtgerätes bildet·

Aus der Tabelle II geht hervor, daß es sich beim Element 01 um eine punktförmige Lichtquelle handelt, welche den Objektstrahl zur Belichtung des Hologrammes 21a liefert, das im Weg dieses Strahles angeordnet ist. Das in Fig. dargestellte optische Element G-VI hat die in Tabelle II angegebenen Oberflächen 02 und 03«, Das Licht des Objektstrahles soll von dem holographischen Element 21a nach dessen Fertigstellung auf den Punkt 06 reflektiert werden,

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Ort in der Tabelle II angegeben istο Der Punkt in Fig. 11 entspricht dem Schnittpunkt der optischen Achse mit der Oberfläche S1 in der Anordnung nach Pig. 10,

Die Richtung der Reflexion bestimmt die Achse des Bezugsstrahles beim Belichten des Hologrammes. Auf diese Achse des Bezugsstrahles ist als erstes eine Linse C-VII angeordnet, welche die in der Tabelle II angegebenen Oberflächen 07 und 08 aufweist«, Als nächstes folgen zwei Linsen L1 und L2, die das Element C-VIII bilden und .so angeordnet sind, daß aus ihnen ein Lichtstrahl austritt, der sowohl das Element C-VII und das Hologramm 21a durchdringt und dann im Punkt 06 fokussiert ist. Jedes Linsensystem, das diese Aufgabe erfüllt, ist geeignet, Dabei versteht es sich, daß die Stellung der Linsen derart geändert werden muß, daß der Punkt 06, bei dem es sich um den Schnittpunkt der in Fig. 10 dargestellten optischen Achse mit der Oberfläche 31 handelt, genau das Bild des in Fig. 11 dargestellten Punktes C9 ist, bei dem es sich um die Punktquelle des Bezugsstrahles handelt. Es ist darauf zu achten, daß die Oberflächen der Linsen L1 und L2 in geeigneter Weise beschichtet sind, um interne Reflexionen im System zu vermeiden. Wenn diese Bedingung nicht leicht erfüllbar ist, können alternative Anordnungen unter Verwendung äquivalenter Spiegel an Stelle der Linsen L1 und L2 verwendet werden, um die durch Fig_o 11 veranschaulichten Resultate zu erzielen«

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Es sei daran erinnert, daß eine zweite Ausführungsform einea Sichtgerätes nach der Erfindung oben anhand der Fig. 6, 12 und 13 behandelt worden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die zu beobachtende Szene mittels eines Objektivs 23 auf die Bildverstärkerröhre 24 fokussiert· Das verstärkte Bild wird dann mittels der Zwischenlinse 25 auf das eweiachsige holographische Element

40 projiziert, das den Lichtstrahl teilt und jeweils die Hälfte des Lichtes einem der beiden holographischen Okulare

41 und 42 zuführt. Die holographischen Okulare bieten dann jedem Auge ein kollimiertes Bild der beobachteten Szene an. Ein Horizontalschnitt durch die linke Hälfte eines bevorzugten Aufbaues einer solchen Ausführungsform ist in Fig. 13 dargestellte Bei dieser Ausführungsform ist kein ausreichend großer Abstand der Okulare von den Augen des Benutzers vorhanden, um dem Benutzer das Tragen einer Brille zu ermöglichen. Daher muß die Anordnung eine Dioptreen-Binstellung ermöglichen« Die Durchsichtigkeit wird durch die zylindrische Linse 44 zwischen der Austrittepupille und dem holographischen Okular beeinträchtigt. Diese Linse wird zur Korrektur von Verzerrungen benötigt. Eine seitliche Verschiebungen verursachende, drehbare Platte wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung zur Einstellung des Pupillenabstandes benutzt·

Bei dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung hat eine Drehung der Symmetrieachse ungleiche Verzerrungen für die beiden Augen zur Folge_o Die Konstruktion dieser Ausführungsfora macht es erforderlich, daß das zweiachsige Holgramm um 12 mm nach oben verschoben wird, um die Brücke im Abstand von der Nase zu halten. Hierdurch wird die

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Umlenkebene für jedes Okular um 21,8° nach oben verschwenkt, waa die Verzerrung des Systems erhöht. Pur eine brauchbare Konstruktion sind die folgenden Biohtlinien zu beachten. Zunächst ist ein axiales Koma in dem holographischen Okular auf- annehmbaren kleinen Werten zu halten, weil es nicht durch die rotationssymmetrische Übertragungslinse korrigiert werden kann. Zweitens muß die Ebene des Zwischenbildes beider holographischer Okulare parallel zu dem zweiachsigen Hologramm auegerichtet sein, weil sie durch die gleiche Zwischenlinse abgebildet werden. Das zweiachsige Hologramm muß seinerseits senkrecht zur Achse der Zwischenlinse stehen· Drittens sehen die beiden Okulare die gleiche Szene mit unterschiedlicher Verzerrung« Diese Verzerrung muß so klein sein, daß die Augen in der Lage sind, die beiden Bilder zu einem zu verschmelzen*

Die Okular-Hologramme sind mit einem gewissen Astigmatismus behaftet· Da dieser Astigmatisms nicht mittels der Zwischenlinae kompensiert werden kann, wurde die zylindrische Linse 44 zwischen der Austrittspupille und de» Hologramm angeordnet.

Die Fig. 14a, 14b und 14c veranschaulichen eine dritte Ausführungsform der Erfindung, die auch von einer Kombination holographischer und konventioneller optischer Elemente Gebrauch macht. Wie Fig* 14a zeigt, ist ein Helm 50 mit einem Ansatz 52 versehen, der ein Objektiv enthält, welches in dem Ansatz 52 oberhalb der Sichtplatte 51 gehalten ist, die so ausgebildet sein kann, daß

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sie der Kontur des Gesichtes des Benutzers folgt. Wie aua den Fig. 14b und 14c ersichtlich, wird ein von dem Objektiv 53 erzeugtes Bild auf die Bildverstärkerröhre 55 projiziert, deren Ausgangsbild zum Strahlteiler 56 gelangt. Geeignete Spiegel übertragen dann die geteilten Bilder durch linke und rechte Zwischenlinsen 57 bzw. 58 zu den holographiachen Linsen 59 bzw. 60 für das linke bzw. rechte Auge. Die holographischen Linaen sind vom Transmissions -Typ. Fig. 14a läßt erkennen, daß das vorspringende Gehäuse 52 auch über die Sichtplatte 51 übersteht, so daß die darin angeordneten optischen Einrichtungen, wie sie schematisch in Figo 14b dargestellt sind, ein Bild über die holographischen Linsen auf der Sichtplatte 51 übertragen kann., Diese Ausfuhrungsform ist insofern von Interesse, als von einer holographischen Trans- aiaa ions-Linse anstatt von einer Reflexions-Linse Gebrauch gemacht wird. Die Notwendigkeit der Anwendung zweier großer Zwischenlinsen und vieler Spiegel, wie es Fig. 14b zeigt, macht jedoch diese Anordnung für viele Anwendungen zu schwer.

Die Fig. 15a, 15b und 15c zeigen eine vierte Ausführungsform der Erfindung, die einen Helm 70, eine visierartige Sichtplatte 71 und ein Tragglied 72 umfaßt, das ein Objektiv 73 hält, welches zentral zwischen den Augen des Benutzers angeordnet ist. Das von dem Objektiv 73 geformte Bild wird zur Bildverstärkerröhre 74 übertragen. Das Ausgangebild der Bildveratärkerröhre 74 wird von einer linken Zwischenlinse 75 einem Spiegel 76 zugeführt, der das Licht in Richtung auf das linke holographische Okulat 77 reflektiert, von dem es zum linken Auge des Benutzers gelangt.

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Eine rechte Zwischenlinse 85 überträgt das Ausgangßbild der Bildverstärkerröhre JM- zu einem Spiegel 86, der seinerseits das Licht zum rechten holographischen Okular 87 reflektiert, von dem es dann zum rechten Auge des Benutzers gelangte Bei dieser Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Strahlteiler getrennte Zwischenlinsen für das linke und das rechte Auge. Bei dieser Ausführungsform bestehen Probleme bezüglich eines erhöhten Gewichtes und des Platzbedarfes für die beiden Zwischenlinsen.

In Figo 16a ist eine fünfte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der ein Helm 90 mit einem Visier 91 versehen ist, das die Sichtplatte im Blickfeld des Benutzers darstellt und zusammen mit dem Helm einen vorderen Scheitelpunkt bildet, in dem ein das Objektiv 93 enthaltendes Rohr 92 befestigt ist. Die Fig. 16b und 16c zeigen das bei dieser Ausführungsform der Erfindung verwendete optische System in schematischer Darstellung in Draufsicht bzw. Seitenansicht. Es ist erkennbar, daß das vom Objektiv 93 erzeugte Bild auf die Bildverstärkerröhre 94· projiziert wird, deren Ausgangsbild zu zwei holographischen Zwischenlinsen 95 und 96, nämlich je eine für das linke bzw. rechte Auge, gelangte Das an den Zwischenlinsen 95 reflektierte Bild wird weiterhin von einem holographischen Objektiv 97 in das linke Auge des Benutzers reflektiert, während das Bild von der holographischen Zwischenlinse 96 über ein holographisches Objektiv 98 zum rechten Auge des Benutzers gelangt. An geeigneten Stellen des optischen Weges für das rechte Auge angeordnete Spiegel 99a und 99b bewirken eine solche Umlenkung der optischen

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Achse, daß die Anordnung des Objektivs 93 und des holographischen Okulars 98 möglich ist. Entsprechende Spiegel werden selbstverständlich auch für das linke Auge benutzt· Bei dieser Ausfuhrungsform bestehen Probleme bezüglich der Drehungen und Verzerrungen, welche die Bilder für die beiden Augen in verschiedener Weise erleiden, so daß sie nicht mittels der Zwischenlinsen korrigierbar sind_e Aus diesen und den bezüglich der anderen Ausführungsbeispiele gegebenen Gründen wird gegenwärtig das in den Fig. 3 und 5 sowie den dazugehörigen Figuren dargestellte Ausführungabeispiel als das bevorzugte Ausführungsbeispiel betrachtet, das die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile am besten auf Bich vereinigt.

Bb versteht sich, daß bei den vorstehend behandelten Ausführungsbeispielen die Bildverstärkerröhre 24 Teil einer auswechselbaren, insbesondere steckbaren Baugruppe sein kann. Bei dem oben behandelten Normalbetrieb empfängt sie ein Eingangsbild nur vom Objektiv 23 ο Die Bildverstärkerröhre kann aber auch mit Einrichtungen zur Erzeugung alphanumerischer Zeichen und anderer Symbole gekoppelt sein, so daß auch durch solche Zeichen und Symbole dargestellten Informationen auf der Sichtplatte 21 dargestellt werden können. So ist es beispielsweise möglich, hinter der Ausgangsfläche der Bildverstärkerröhre 24 eine digitale Plüasigkristall-Strichrasterzelle anzuordnen, wie sie aus der US-PS 3 885 861 bekannt ist. Eine solche Zelle 24a ist in Fig· 4 dargestellt. Eine solche Zelle ist normalerweise durchsichtig» Jedoch kann mittels Spannungen, die unter der Kontrolle des Benutzers stehen, ein Strichgitter oder

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ein Fadenkreuz erzeugt werden, dessen Position digital bestimmbar ist. Jede geeignete Einrichtung, weiche die Ausrichtung der Achse des Rohres 22 feststellt, kann dann in Kombination mit einer zur Positionierung des Fadenkreuzes oder Strichrasters dazu benutzt werden, ein grundlegendes Sichtgerät zur Verwendung in einem Feuerleit- oder Zielsystem zu bilden. Bei einer solchen Anwendung kann es auch erwünscht sein, ein Fernrohr mit fester oder veränderlicher Brennweite als Objektiv 23 zu verwenden, wogegen für die oben behandelten Anwendungen auch eine Objektiv-Vergrößerung von Eins geeignet wäre» Ferner kann das Objektiv 23 bei solchen Anwendungen entweder für sichtbares oder infrarotes Licht als auch für beide Strahlungsarten durchlässig sein. Es versteht sich ferner, daß an Stelle eines Fadenkreuzes auch andere Informationen geliefert werden könnten. Endlich versteht es sich, daß die gesamte Baueinheit 24-24a, der ein Eingangssignal von dem Objektiv 23 zugeführt wird, entfernt und durch eine kompatible Baueinheit ersetzt werden kann, die eine Kathodenstrahlröhre zur Bilderzeugung enthält, die elektronisch mit Bildinformationen von einer entfernten Beobachtungskamera gespeist wird, wie beispielsweise von einem vorausblickenden Infrarot-Sensor, wie er in Flugzeugen bereits existiert, einer nach hinten blickenden Kamera oder einer anderen geeigneten Quelle.

Es ist demnach ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung äußerst vielseitig ist und in vielfältiger Weise verwendet werden kann_o

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Tabelle I - Optische Konstruktionsdaten für Pig· 10

	Element Nr.	Oberfläche Radius Nr. cm	σο	Picke cm	Typ	Neigung ν )	y-De jjemtrierung cm
		S1	-8,569	9,000	Luft
	1	S2	51.500 4 c 051	-10,391	'Hologramm in Luft	-25.000
to CD	II	S5 S4	-3.119 1c956 5.926	- 0,318 - 0,142	622-552 η - 1.62552 Luft	9 c 924
9816/08	III	S5 S 6 S7	-2,506 17,595 -9,428	- 0,424 - 0,190 - 2,715	554-555 η - 1.55624 717-295 η - 1.72559 Luft	-21 ο 618 5.109	0,010
0»	IV	S8 S9 S1O	-1,247 -1,803	- 0,545 - 0,218 - 0,114	717-295 554-555 Luft	-7c167	0,087 0,221
	V	S11 S12	OO	- 0,302 - 0,686	622-554 Luft	19.951	-0,021 -0,055
		S13	Konstruiert für Betrieben bei	0	Luft	29.558	..._ .GO. - -
			λ - 0.51^-5 /*^m λ - 0.5430 /u.m			-P- GO CD CD

Tabelle II - Optische Konstruktionsdaten für Figo 11

	Element Nr.	Oberfläche Nr.	Radius cm	Dicke cm	Wp	Neigung (°)
		01	OO	2,54	Luft
co	O-VI	02 03	OO <>* in yz 1,595 in xs	0,381 8,826	517-642 η « 1ο52049 Luft
09816/0828	-	04 06 05	-8,569 OO -8,369	0 8,89 1,27	Hologramm in Luft Luft Hologramm in Luft	25*00 -25ο000
	C-VII	07 08	ec ■ ■ ⁰⁰ in yz 1257,3 in xz	0,635	517-642 η = 1o52049

OO CjO

Claims

Patentansprüche

1. Tragbares Sichtgerät mit vor den Augen des Benutzers angeordneten Einrichtungen, die dem Benutzer die Betrachtung der vor ihm liegenden Szene gestatten, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Augen (27a, 27b) des Benutzers (27) eine Sichtplatte (21) angeordnet ist, auf der sich mindestens ein optisches Element (21a, 21b) befindet, und daß neben und insbesondere über der Sichtplatte (21) und der Blicklinie des Benutzers (27) Einrichtungen (22, 23, 24· und 25, 26) zur Erzeugung und zur Projektion zusätzlicher optischer Signale auf das optische Element (21a, 21b) derart angeordnet sind, daß die zusätzlichen optischen Signale von dem optischen Element (21a, 21b) in der Blickrichtung des Benutzers (27) projiziert werden, und im zentralen Teil des Blickfeldes des Benutzers erscheinen, während das von der Sichtplatte (21) dargebotene Bild gleichzeitig in den zentralen und peripheren Bereich des Blickfeldes erscheinen.

2. Sichtgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung zusätzlicher optischer Signale mindestens ein Objektiv (23), dessen Blickrichtung zur Blickrichtung des Benutzers (27) parallel verläuft, und eine Einrichtung (24) zur Transformation des von dem Objektiv (23) gelieferten Bildes umfaßt, und' daß die Einrichtung (25, 26) zur Projektion der zusätzlichen optischen Signale im Zusammenwirken mit dem optischen Element (21a, 21b) eine derartige Überlagerung des transformierten Bildes und des durch die Sichtplatte (21) übertragenen Bildes der gleichen Szene bewirkt, daß der Benutzer (27) eine einheitliche Darstellung der betrachteten Szene erhält.

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3· Sichtgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichtplatte (21) mit zwei holographischen optischen Elementen (21a, 21b) versehen ist, von denen jedes auf einer der von den Augen des Benutzers (27) ausgehenden Sichtlinien angeordnet ist.

4. Sichtgerät nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß weitere Einrichtungen (24a) zur Überlagerung des transformierten Bildes mit symbolischen Informationen, z.B. einem Fadenkreuz oder alphanumerischen Zeichen, vor der Projektion auf das optische Element (21a, 21b) vorhanden sind»

5. Sichtgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Transformation des von dem Objektiv (23) gelieferten Bildes eine Bildverstärkerröhre (24) ist, die für einfallende Infrarotstrahlung empfindlich ist und ein im Bereich sichtbarer Strahlung liegendes Bild liefert.

6. Sichtgerät nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung optischer Signale nur ein Objektiv (23) und eine Bildverstärkerröhre (24-) umfaßt und daß die Einrichtung zur Projektion des Bildes einen Strahlteiler (26) zur Erzeugung sweier gleicher Bilder umfaßt, von denen jeweils eines auf eines der holographischen optischen Elemente (21a, 21b) projiziert wirde

7· Sichtgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die holographischen optischen Elemente (21a, 21b) reflektierend sind und der Strahlteiler (26) eine teilreflektierende Fläche und eine Anzahl von Spiegeln in

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einer solchen Anordnung umfaßt, daß die zu den Augen des Benutzers führenden optischen Wege die gleiche Länge haben.

8. Sichtgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente die in der folgenden Tabelle angegebenen charakteristischen Eigenschaften aufweisen:

Element Oberfläche Radius Dicke Typ Neigung y-Dezentrie-

Nr. Nr. cm cm ( ) rung cm

Sl -8 Oo 9,000 Luft -25. 000 I S2 ,369 -10,391 Hologramm 51 in Luft 9. 924 II S3 .300 - 0,318 622-532 4 η = 1.62532 S4 .051 - 0,142 Luft

III S5 -3.119 - 0,424 534-553 -21.618 0,010

3.109

IV S8 -2,586 - 0,345 717-295 -7.167 0,087

0,221

V ' SIl -1,247 - 0,302 622-534 19.931 -0,021

S12 -1,803 - 0,686 Luft -0,053

S13, Q₀ 0 Luft 29.558 -0,058

Konstruiert für A= 0.5145^m

Betrieben bei \= 0.5430 z/m

S5 -3.119 - 0,424 534-553 n = 1.53624 S6 1.956 - 0,190 717-295 S7 5.926 - 2,713 η = 1.72359 Luft S8 -2,586 - 0,345 717-295 S9 17,595 - 0,218 534-553 SlO -9,428 - 0,114 Luft

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einer aolchen Anordnung umfaßt, daß die zu den Augen dea Benutzers führenden optischen Wege die gleiche Läng« haben. /

9. Sichtgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die holographischen optischen Elemente (21a, 21b) reflektierend sind und der Strahlteiler (26) aus einem zweiachsigen holographischen Element und zwei Spiegeln besteht, von denen jeweils einer einem der Augen des Benutzers zugeordnet ist«

10. Sichtgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die holographischen optischen Elemente (21a, 21b) lichtdurchlässig sind_o

11. Sichtgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteiler (26) für das rechte und das linke Auge des Benutzers getrennte Zwischenlinsen aufweist.

12. Sichtgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteiler (26) für das rechte und das linke Auge des Benutzers getrennte holographische Linsen aufweist.

13· Sichtgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (22) zur -Erzeugung zusätzlicher optischer Signale eine Blickrichtung besitzt, die von der Blickrichtung des Benutzers durch die Sichtplatte (21) hindurch abweicht.

8. Sichtgerät nacn Anspruch 7j dadurch gekennzeichnet, J. daß die optischen Elemente die in der Tabelle I in der ' Beschreibung angegebenen charakteristischen Eigen- ^j achexten aufweisen.

14«, Sichtgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (22) zur Erzeugung zusätzlicher optischer Signale die gleiche Blickrichtung besitzt wie der Benutzer durch die Sichtplatte hindurch, jedoch ein Bild mit einer abweichenden Vergrößerung liefert.

15· Sichtgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerung durch die Siehtplatte hindurch gleich Eins ist, wogegen die Einrichtung zur Erzeugung zusätzlicher optischer Signale eine Fernrohrrergrößerung besitztρ

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