DE3223974A1

DE3223974A1 - Afokales fernrohr

Info

Publication number: DE3223974A1
Application number: DE19823223974
Authority: DE
Inventors: Michael Owen Glasgow Scotland Lidwell; William Cumbernauld Glasgow McCreath; Iain Alexander Bearsden Glasgow Neil
Original assignee: Thales Optronics Ltd
Current assignee: Thales Optronics Ltd
Priority date: 1981-07-01
Filing date: 1982-06-26
Publication date: 1983-01-20
Also published as: IT8267816A0; NL8202540A; SE457754B; SE8203900D0; SE8203900L; BE893703A; IN159613B; CH663096A5; FR2509057B1; FR2509057A1; YU138082A; NO822299L; IT1155700B; US4486069A

Description

Die Erfindung geht aus von einem afokalen Fernrohr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Mit der Einführung von Hochleistungs-Tnfrarotbeobachtungssystemen, weiche im englischen Sprachgebrauch unter der Abkürzung "FLIR" (forward looking infrared systems) bekannt sind, ist ein Bedarf an afokalen Hochleistungsfernrohren entstanden, welche in solchen Systemen verwendbar sind. Es sind schon verschiedene Formen von Fernrohren für FLIR-Systeme vorgeschlagen worden, doch bedingen die aus Gründen der praktischen Handhabung geborene Forderung nach kompaktem Aufbau, insbesondere mch einer geringen Gesamtlänge

15 des Fernrohrs, sowie die Forderung nach einem

großen Sehfeld im Bildraum des Fernrohrs (d.i. der Raum, in welchem der Bildabtaster (Scanner) liegt) zugleich die Forderung nach geringen Aberrationen, welche durch die Pupille und die Ausdehnung des

20 Sehfeldes verursacht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes und im Aufbau einfaches afokales Fernrohr zu schaffen, welches im Bereich infraroten Lichtes arbeitet und nur geringe Aberrationen aufweist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Fernrohr mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Vorzugsweise besitzt das Okular des Fernrohrs keine Linsen mit asphärischen brechenden Oberflächen, sodaß das Okular optisch und mechanisch einfach aufgebaut ist; mit vier i.w. sphärischen brechenden Oberflächen und mit zwei i.w. sphärischen oder ebenen brechenden Oberflächen sind die Okularlinsen einfach herzustellen; vorteilhaft ist ferner, daß das Fernrohr derart aufgebaut werden kann, daß das von ihm entworfene reelle Zwischenbild auf oder nahe bei jener brechenden Oberfläche des Okulars liegt, welche sich am weitesten

15 entfernt von der Austrittspupille befindet,

Wenn man die mittlere der Okularlinsen bikonvex wählt und alle Linsen dünn wählt (dünn im Scheitelbereich), erhält man eine hohe Durchlässigkeit und benötigt nur wenig Material für die Linsen.

Das Okular kann so aufgebaut werden, daß die Pupillenaberration und die Sehfeldaberration gering sind und deshalb kann das Okular ohne Schwierigkeit mit einer Vielzahl von Objektiven, und zwar sowohl Linsenobjektiven als auch Spiegelobjektiven, zu kompakten, afokalen Hochleistungsfernrohren zusammengesetzt werden.

Eine oder mehrere der Okularlinsen können mit asphärischen brechenden Oberflächen versehen werden, um die Abbildungsgüte, insbesondere was die Pupillenaberration betrifft, zu erhöhen; dies kann den positiven Effekt haben, daß das zum Ausgleich von Pupillenaberrationen vorgesehene Übermaß des Objektivs vermindert werden kann. Der durch die Wahl asphärischer Linsen erzielbare Vorteil ist aber nicht sonderlich signifikant und muß mit einem beträchtlichen Mehraufwand bei der Herstellung der asphärischen Oberflächen selbst dann erkauft werden, wenn diese wie im vorliegenden Fall eine starke Abweichung von der sphärischen Gestalt und niedrige Toleranz aufweisen

15 können.

Vorzugsweise werden alle drei Okularlinsen aus Germanium hergestellt, welches im Wellenlängenbereich von 8 bis 13 Um eine brauchbare Durchlässigkeit und einen Brechungsindex von 4,003 bei 10 um sowie eine V-Zahl von 1182 besitzt. Die V-Zahl ist ein Maß für die Dispersion des optischen Werkstoffs; sie ist für Germanium definiert als das Verhältnis des um Eins verminderten Brechnungsindexes bei 10 um zur Differenz der Brechnungsindices bei 8,5 um und 11,5 μχα:

V = η (10 um) - 1

η (8,5 um)- η (11,5 um)

Alternativ könnte man alle drei Okularlinaen aus Silizium herstellen, welches im Wellenlängenbereich von 3 bis 5 \xm eine brauchbare Durchlässigkeit, einen Brechungsindex von 3,425 bei 4 um und eine V-Zahl von 524 besitzt. Die V-Zahl ist für Silizium in entsprechender Weise definiert als

V = η (4 um)-1

10 ■ η (3,5 μπι) - ·η (4,5 um)

Zweckmäßigerweise bestehen die drei Okularlinsen sämtlich aus demselben Material, welches einen möglichst hohen Brechungsindex und eine möglichst hohe V-Zahl besitzen sollte. Um jedoch Ausmaß und Ausgleich der Sehfeldäberrationen zu verändern, kann man die optischen Materialien für die drei Okularlinsen auch abweichend wählen.

Die am Scheitel gemessene Dicke der dem reellen Bild am nächsten liegenden Okularlinse wird vorzugsweise groß gewählt, jedoch nicht so groß, daß diese Linse dadurch positive Brechkraft erhalten würde, und die Krümmungsradien dieser Linse können im Zusammenspiei mit den Krümmungsradien der übrigen Linsen geändert werden, um unterschiedlich große Sehfelder im Bildraum (Raum, in welchem der Bildabtaster (Scanner) liegt) zu verwirklichen.

Die mittlere, positive Brechkraft besitzende Okularlinse kann eine von fünf verschiedenen Linsenformen annehmen: Meniskusform, wobei die konkave Oberfläche des Meniskus dem reellen Bild im Fernrohr zu- oder abgewandt sein kann; plankonvexe Form, wobei die ebene Linsenoberfläche die dem reellen Bild im Fernrohr nächstliegende oder entfernt liegende der beiden Linsenoberflächen sein kann; und die bikonvexe Form.Je nachdem, welche Form für die mittlere Okularlinse gewählt wird, sind Ausgleich und Ausmaß der Korrektur der Sehfeld- und Pupillenaberration ein wenig unterschiedlich. Insbesondere bei Wahl einer bikonvexen mittleren Okularlinse kann man mit verhältnismäßig wenig optischem Material für das Okular auskommen, d.h. die Linsenkrümmungen sind dann nur gering und die an den Scheiteln gemessenen Dicken der Linsen sind zusammengenommen ebenfalls gering; ein solches Okular ist deshalb in der Herstellung kostengünstig und weist eine hohe Durchlässigkeit sowie geringe Aberration auf.

Die Okularlinse, welche vom Objektiv am weitesten entfernt liegt, kann ebenfalls eine der fünf im Zusammenhang mit der mittleren Okularlinse erwähnten Linsenformen aufweisen, aber falls ihre der im Bildraum liegenden Austrittspupille benachbarte brechende Oberfläche plan oder nahezu plan ist, dann trägt sie vorzugsweise eine Antireflexbe-

schichtung, z.B. die von Barr und Stroud Limited unter der Bezeichnung ARG 3 in den Handel gebrachte Beschichtung, welche sich durch hohe Transmission (bei 2O⁰C über den Bereichvon 7,5 μΐη bis 11,5 μηι gemittelt wenigstens 98 %) und durch geringes Reflexionsvermögen (bei 20° C über den Bereich von 7,5 μπι bis 11,5 μπι gemittelt nicht mehr als 0,2 %) auszeichnet; natürlich können alle brechenden Oberflächen der drei Okularlinsen in gleicher Weise mit einer reflexmindernden Beschichtung versehen sein.

Die beiden Luftspalte zwischen den drei Okularlinsen können verändert werden, doch sollten sie so schmal gehalten werden, wie es unter dem Gesichtspunkt der Herstellung sinnvollerweise annehmbar ist, damit das Fernrohr so kompakt wie möglich wird; dies ist der Grund, warum die Anordnung aus den drei Okularlinsen als ein Triplett

20 bezeichnet wird.

Mit Vorteil läßt sich auch der Abstand des im Fernrohr liegenden reellen Zwischenbildes von der nächstliegenden Okularlinse soweit verringern, daß das reelle Zwischenbild ganz oder teilweise auf oder dicht bei der konkaven Oberfläche dieser Okularlinse liegt. Das reelle Zwischenbild kann ganz oder teilweise im Innern dieser nächstliegenden Okularlinse liegen.

Das erfindungsgemäße Okular kann zur optimalen Anpassung an ein Objektiv optimiert werden, und danach kann bei unverändert bleibendem Okular (und auch bei teilweise Änderung des Okulars) das Objektiv derart abgewandelt werden, daß die Vergrößerung bei achsparallelem Lichteinfall und die Brennweite des Fernrohrs annähernd konstant bleiben. Dies ist von besonderem Vorteil, wenn aus Kostengründen, Gefährdungsgründen oder zur Änderung der Leistungsfähigkeit des Fernrohrs die optischen Materialien für das Objektiv geändert werden sollen. Ferner können das Okular und ein dazu komplementäres Objektiv, z.B. ein zweilinsiges, achromatisches Teleobjektiv, in gegenseitiger Anpassung derart optimiert werden, daß das Fernrohr über sein gesamtes Sehfeld nahe der durch Beugung bestimmten Leistungsgrenze eingesetzt werden kann, wobei die lichte Apertur (Durchmesser) der primären (äußeren) Objektivlinse nur wenig größer ist als die vom axialen Strahlenbündel benötigte Apertur, und wobei der Luftzwischenraum zwischen dem Objektiv und dem Okular groß genug ist, um weitere Linsengruppen einfügen zu können, z.B. um das Fernrohr auf unterschiedlich große Sehfelder umstellen zu können. Es sei betont, daß die Umstellbarkeit auf unterschiedlich große Sehfelder durch Einfügen einer zusätzlichen Linsengruppe erfolgen kann, ohne daß die ursprüngliche Linsenanordnung für nur eine Sehfeldeinstellung gestört werden müßte. Dies

ermöglicht eine sehr genaue axiale Ausrichtung der optischen Bauelemente in der ursprünglichen Anordnung für nur eine Sehfeldeinstellung.

Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Okular bis zu der durch Beugung bestimmten Grenze Abbilder am Ort einer im Bildraum liegenden Austrittspupille erzeugen. Die Austrittspupille kann entweder einen großen Durchmesser besitzen, dann ist das Sehfeld im Bildraum klein, oder einen kleinen Durchmesser besitzen, dann ist das Sehfeld groß, z.B. einen Pupillendurchmesser von 15 mm bei 46° Sehfeld, oder einen Pupillendurehmesser von 11 mm bei 72° Sehfeld. Durch maßstäbliche Vergrößerung oder Verkleinerung des Okulars kann man bei gleichbleibendem Sehfeld unterschiedliche Pupillendurehmesser verwirklichen.

Durch Kombination des erfindungsgemäßen Okulars mit unterschiedlichen Objektiven lassen sich unterschiedliche Fernrohrtypen verwirklichen, Beispiele sind:

a) Achromatische und nicht achromatische Infrarotfernrohre mit starker und schwacher Ver-

25 größerung;

b) Zwei-, drei- oder mehrfach auf unterschiedliche Sehfelder umstellbare Infrarotfernrohre, bei denen die Umstellung auf unterschiedliche Sehfelder durch Einfügen, Entfernen oder Austauschen von Linsengruppen im Strahlengang erfolgt;

c) Kontinuierlich einstellbare Infrarot-Zoomfernrohre ;

d) Zusammengesetzte Infrarotfernrohre aus zwei

oder mehr Infrarotfernrohren, von denen eines der Gattung (b) oder (c) angehören kann;

e) Fernrohre der Gattungen (a) bis (d.), in welchen irgendwelche der reflektierenden oder brechenden Flächen eine beliebige geeignete oberflächengestalt haben, z.B. plan, sphärisch,

10 asphärisch, torisch, usw.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen nachfolgend beschrieben: 15

Figur 1 zeigt ein afokales Linsenfernrohr mit

zwei Vergrößerungseinstellungen, welche aus Gründen der Übersichtlichkeit getrennt dargestellt sind, und 20

Figur 2 zeigt als Detail das Okular zu dem

Fernrohr aus Fig. 1 zusammen mit einer Darstellung der für das Okular erlaubten Linsenformen. 25

Das in Fig. 1 dargestellte Linsenfernrohr 20 mit zwei Vergrößerungseinstellungen besteht in erster Linie aus einem Objektiv 21 für starke Vergrößerung und aus einem Okular 23, welche auf einer gemeinsamen optischen Achse 19 angeordnet sind. Für die

Einstellung mit schwacher Vergrößerung ist ein Zusatzobjektiv 22 vorgesehen, welches in den Strahlengang zwischen dem Objektiv 21 und dem Okular 23 eingefügt und auf dieselbe optische Achse 19 ausgerichtet werden kann. Das Einfügen des Zusatzobjektivs 22 kann z.B. dadurch erfolgen, daß es um eine Achse 25 verschwenkt wird, welche rechtwinklig zur optischen Achse 19 seitlich neben dieser verläuft. Das Fernrohr 20 ist ein afokales Linsenfernrohr und erzeugt in beiden Vergrößerungseinstellungen durch das Objektiv 21 bzw. durch das Zusammenwirken des Objektivs 21 mit dem Zusatzobjektiv 22 ein reelles Zwischenbild 24. Das Objektiv 21 für die starke Vergrößerung ist ein schwaches Teleobjektiv und besteht aus einer Primärlinse H mit positiver Brechkraft (Sammellinse) und aus einer farbkorrigierenden Sekundärlinse G mit negativer Brechkraft (Zerstreuungslinse). Die Sekundärlinse G besitzt die brechenden Oberflächen 13 und 14 und die Primärlinse H besitzt die brechenden Oberflächen 15 und 16. Das Zusätzobjektiv 22 besteht aus drei Linsen D,E und F, von denen die Linsen D und F mit den brechenden Oberflächen 7,8 bzw. 11,12 negative Brechkraft besitzen, wohingegen die zwischen den Linsen D und F liegende Linse E mit den brechenden Oberflächen 9 und 10 positive Brechkraft besitzt. Das Okular 23 besteht aus drei Linsen A,B und C, von denen die Linsen A und B mit den brechenden Oberflächen 1 und 2 bzw.

3 und 4 positive Brechkraft besitzen, wohingegen die Linse C mit den brechenden Oberflächen 5 und negative Brechkraft besitzt. Die Linsen A,B und C zum einen, die Linsen D,E und F zum andern und die Linsen G und H zum dritten bilden jeweils Fixfokussysteme, sodaß die aus dem Gegenstandsraum 17 auf das Objektiv 21 treffenden Strahlen durch eine im Gegenstandsraum 17 liegende Eintrittspupille mit großem Durchmesser hindurchtreten und im Innern des Fernrohrs 20 ein umgekehrtes reelles Zwischenbild erzeugen, sofern sich das Zusatzobjektiv 22 nicht im Strahlengang des Fernrohrs 20 befindet; wenn jedoch das Zusatzobjektiv 22 in den Strahlengang des Fernrohrs 20 eingefügt ist, dann bilden die aus dem Gegenstandsraum 17 auf das Objektiv 21 auftreffenden Strahlen eine im Innern des Fernrohrs 20 liegende Eintrittspupille mit kleinem Durchmesser (also eine virtuelle Pupille), und die durch die virtuelle Eintrittspupille hindurchtretenden Strahlen werden vom Zusatzobjektiv 22 gesammelt, welches ein im Innern des Fernrohrs 20 liegendes umgekehrtes, reelles Zwischenbild 24 erzeugt. Die reellen Zwischenbilder 24 in den beiden Vergrößerungseinstellungen stimmen bis auf geringe Unterschiede, die ihre Ursache in Aberrationen haben, überein, und die von den Zwischenbildern 24 in den beiden Einstellungen ausgehenden Strahlenbündel werden vom Okular 23 gesammelt. Die aus dem Okular 23 austretenden parallelen Strahlenbündel stimmen in den beiden Vergrößerungseinstellungen des Fern-

rohrs 20 bis auf geringe Abweichungen infolge von Aberrationen überein (vergl. die beiden Darstellungen des Strahlenganges in Fig. 1) und bilden eine im Bildraum 18 liegpide Austrittspupille 0, Die Brechkraft der Linsen A bis H und deren Abstände sind so gewählt, daß das Zwischenbild 24 in der Einstellung mit starker Vergrößerung zwischen den brechenden Oberflächen 5 und 13 und in der Einstellung mit schwacher Vergrößerung zwischen den -brechenden Oberflächen 5 und 7 liegt.

Die brechenden Oberflächen 1 bis 6 und 8 bis 16 sind i.w. sphärisch, d.h. ihre Abweichungen von der idealen sphärischen Gestalt sind allenfalls so groß, daß sie nach dem üblichen fachlichen

■ Verständnis des Begriffs von sphärischen Linsen noch als sphärisch bezeichnet werden können. Hingegen ist die brechende Oberfläche 7 plan.

Das Fernrohr 20 ist zur Benutzung im infraroten · Wellenlängenbereich, insbesondere für .den Bereich von 3 bis 13 Mm, ausgelegt und infolgedessen sind die Brechungsindices der verschiedenen Linsen relativ hoch, und zur Erzielung einer hohen optischen Güte ist die Linse G farbkorrigierend, besitzt negative Brechkraft und einen niedrigeren Brechungsindex als die Linse H. Für den Wellenlängenbereich von 8 bis 13 um erreicht man dies dadurch, daß man als Werkstoff für die Linsen

A, B, C, D, E, F und H Germanium mit einem Brechungsindex von 4,00322 und für die Linse G als Werkstoff vorzugsweise ein Chalkogenid-Glas, wie das von Barr & Stroud unter der Bezeichnung BS 1 vertriebene Chalkogenidglas (ein Glas mit Arsen, Selen und Germanium als wesentlichen Bestandteilen) mit einem Brechungsindex von 2,49158 verwendet; die angegebenen Brechungsindices gelten für eine Wellenlänge von 10 pm und eine Temperatur von 20⁰C. In diesem Fall besitzt die Sekundärlinse G eine V-Zahl von V = 152. Die V-Zahl, auch als Abbesche Zahl bekannt, ist ein Maß für die Dispersion des Werkstoffs; sie ist hier definiert als das Verhältnis des um Eins

15 verminderten Brechungsindexes bei 10 μΐη zur

Differenz der Brechungsindices bei 8,5 μπι und 11,5 μπι:

V = η (10 μπι) - 1

20 η (8,5 μπι)- η (11,5 μηι)

Weitere geeignete Materialien für die Linse G sind in der Tabelle XVII aufgeführt. Die oben genannten Materialien für die Linsen lassen sich mit einer Antireflexbeschichtung versehen, und wenn man dies tut, erhält man ein Fernrohr, welches sowohl in der Betriebsweise mit starker Vergrößerung als auch in jener mit schwacher Vergrößerung im Bereich zwischen 8,5 μιη und 11,5 μΐη

wenigstens 65 % der einfallenden Strahlungsmenge durchtreten läßt.

Im Gegensatz zu den übrigen Linsen ist die Sekundärlinse G vorzugsweise entlang der optischen Achse 19 verschieblich gelagert; diese Verschieblichkelt erlaubt es, Verschiebungen der Lage des reellen Zwisohenbildes 2k zu kompensieren, welche durch Schwankungen der Umgebungstemperatur typisch im Bereich zwischen -10⁰C und +5O⁰C hervorgerufen werden können. Außerdem kann das Fernrohr 20 bei festeingestellter Lage des Zwischenbildes 24 durch Verschieben der Sekundärlinse G auf entfernt liegende Objekte scharf eingestellt werden, insbesondere auf solche im Entfernungsbereich zwischen 100 m und Unendlich für die Betriebsweise mit starker Vergrößerung und zwischen 25 m und Unendlich für die Betriebsweise mit schwacher Vergrößerung.

Die Tabellen I und II enthalten detaillierte Angaben über ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fernrohrs, und zwar Tabelle I für den Fall starker Vergrößerung und Tabelle II für den Fall schwacher Vergrößerung. Die Tabellen I und II geben für jede brechende Oberfläche den Krümmungsradius sowie die öffnungsweite (Durchmesser) an, letztere auch für die Austrittspupille 0, deren Lage als Bezugspunkt gewählt ist, von dem ausgehend die (entlang der optischen Achse 19 gemessenen) Abstände zwischen aufein-

anderfolgenden brechenden Oberflächen sowie
zwischen der Austrittspupille 0 und der ihr benachbarten brechenden Oberfläche 1 angegeben
sind. Ferner ist noch angegeben, welche Materialien jeweils den Raum zwischen zwei aufeinanderfolgenden brechenden Oberflächen ausfüllen. So hat z.B. die brechende Oberfläche 15 einen Krümmungsradius von -269,04 mm, wobei das .Minuszeichen angibt,
daß der Krümmungsmittelpunkt - in der Ansicht

der Fig. 1 und 2 - auf der rechten Seite der
brechenden Oberfläche 15 liegt; die brechende
Oberfläche 15 ist von der - in bezug auf die Lage der Austrittspupille 0 vorhergehenden - brechenden Oberfläche 14 durch einen 47,29 mm breiten Luftspalt getrennt, besitzt eine Öffnungsweite von 127,69 mm (Durchmesser) und ist von der nachfolgenden brechenden Oberfläche 16 durch 11,35 mm Germanium getrennt. Die Summe der Abstände in Tabelle I
stimmt überein mit der Summe der Abstände in

Tabelle II. Die Koordinaten der Lage der Schwenkachse 25 sind 132,06 mm Abstand von der Austrittspupille 0 nach links entlang der optischen Achse gemessen, sowie 6,0 mm Abstand von der optischen
Achse 19 in Richtung nach unten gemessen, jeweils

25 bezogen auf die Darstellung in Figur 1 und 2.

Dieses Fernrohr weist bei starker Vergrößerungseinstellung einen Vergrößerungsfaktor von
X 11,5 und bei schwacher Vergrößerungseinstellung

einen Vergrößerungsfaktor von X 4,0 auf und besitzt in der Einstellung mit starker Vergrößerung im Luftspalt zwischen den beiden Linsen G und H eine (innere) Blendenzahl von 1,33. Im Wellenlängenbereich zwischen 8,5 um und 11,5 um ist das Fernrohr farbkorrigiert und bei verstellbarer Sekundärlinse G des Objektivs 21 ist in der Einstellung mit starker Vergrößerung eine Scharfeinstellung auf Objekte im Entfernungsbereich

10 von 100 m bis Unendlich und in der Einstellung

mit schwacher Vergrößerung eine Scharfeinstellung auf Objekte im Entfernungsbereich von 25 m bis Unendlich möglich; eine Kompensation von thermischen Einflüssen ist in beiden Einstellungen über den Temperaturbereich von -1O⁰C bis hinauf zu +5O⁰C bei minimaler Verschlechterung der Abbildequalität möglich. In der Praxis kann häufig eine weitergehende Verschlechterung der Abbildequalität hingenommen werden, sodaß das Fernrohr dann bei starker Vergrößerung sogar auf Objekte zwischen 40 m und Unendlich bzw. bei schwacher Vergrößerung auf Objekte zwischen 10 m und Unendlich scharf eingestellt werden kann, und in beiden Einstellungen der Vergrößerung kann dar Temperaturbereich, in welchem eine Kompensation von thermischen Einflüssen erfolgen kann, auf den Bereich von -4O⁰C bis +7O⁰C erweitert werden. Daten zur Illustration der Abbildequalität dieses Fernrohrs sind in den Tabellen III und IV angegeben, von welchen die

erste die Daten für die Fernrohreinstellung mit starker Vergrößerung und einer Entfernungseinstellung von ca. 1000 m angibt, während die letztere die Daten für die Fernrohreinstellung mit schwacher Vergrößerung und einer Entfernungseinstellung von ca. 550 m angibt.

In der Einstellung mit starker Vergrößerung weist das beschriebene Fernrohr eine sehr hohe Abbildegute über das gesamte Sehfeld auf, wobei zur Akkommodation von Pupillenaberationen die primäre Apertur (Durchmesser) des Objektivs um lediglich 4,0 % vergrößert ist. In der Einstellung mit schwacher Vergrößerung weist das Fernrohr über

15 wenigstens neun Zehntel des gesamten Sehfeldes

eine sehr hohe Abbildegüte auf. In den Einstellungen mit starker bzw. schwacher Vergrößerung bewirkt das Fernrohr bei maximalem Sehfeldwinkel eine Verzeichnung (Winkelabweichung) von lediglich ca. +0,2 % bzw. ca. -9,1 %, wobei das positive Vorzeichen eine mit zunehmendem Sehfeldwinkel zunehmende Vergrößerung und das negative Vorzeichen eine mit zunehmendem Sehfeldwinkel abnehmende Vergrößerung bezeichnet.

Wie die Fig. 1 zeigt, sind die Linsen G und H des Objektivs 21 permanent auf der optischen Achse 19 angeordnet, wohingegen das Zusatzobjektiv 22 aus dem Strahlengang des Fernrohrs 20 herau3geschwenkt

werden kann, indem man es auf eine Art Karussel montiert, mit welchem das Zusatzobjektiv um die. Achse 25 verachwerikt werden kann. Weil das erfindungsgemäße Fernrohr 20 außerordentlich kompakt ist und in der Einstellung mit starker Vergrößerung im Luftspalt zwischen den beiden Objektivlinsen G und H eine innere Blendenzahl (engl.: internal f-number) von weniger als 2,0 besitzt, und weil das Sehfeld im Bildraum 18 rechteckig mit der größten Erstreckung in der Horizontalen und der kleinsten Erstreckung in der Vertikalen ist, verschwenkt man das Zusatzobjektiv 22 am leichtesten in der vertikalen, zur optischen Achse 19 rechtwinklig verlaufenden

15 Ebene. Dies hat den Vorteil, daß der maximale

Sehfeldwinkel, den die Strahlenbündel einschließen, sowie die Öffnungsweite der Linse F reduziert werden, was wiederum die kompakte räumliche Anordnung erleichtert. Wenn das Zusatzobjektiv 22 in den Strahlengang des Fernrohrs 20 eingeschwenkt ist und mit der gemeinsamen optischen Achse 19 fluchtet, dann liegt es zwischen dem Objektiv und dem Okular 23, sodaß die Anordnung des Objektivs 21, des Zusatzobjektivs 22, und des Okulars mittels einfacher mechanischer Elemente geschehen kann. Außerdem kann das Fernrohr 20 ohne Schwierigkeiten als ein Fernrohr mit nur einer Vergrößerungseinstellung (nur ein Sehfeld) verwendet werden,

indem man das Zusatzobjektiv 22 einfach komplett entfernt. Ferner kann das Fernrohr 20 natürlich auch mit drei oder mehreren Vergrößerungseinstellungen (bzw. Einstellungen mit unterschiedlieh großen Sehfeldern) verwendet werden, indem man einfach zusätzlich zum Zusatzobjektiv 22 weitere Zusatzobjektive einsetzt, welche im optischen und mechanischen Aufbau dem Zusatzobjektiv 22 ähnlich sein können, aber nicht müssen.

Die Tabellen V bis VIII enthalten detaillierte Angaben über ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fernrohrs 20, und zwar enthält Tabelle V Angaben über das Fernrohr 20 in der Einstellung mit starker Vergrößerung und Tabelle VI enthält die entsprechenden Daten für die Einstellung mit schwacher Vergrößerung. Es sei darauf hingewiesen, daß die Summe der Abstände in Tabelle

V übereinstimmt mit der jeweiligen Summe der Abstände in den Tabellen VI, I und II. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß das Zusatzobjektiv 22 im Beispiel der Tabelle VI übereinstimmt mit jenem im Beispiel der Tabelle II, und daß in den Beispielen der Tabellen I, II, V und VI das Okular 23 jeweils dasselbe ist und auch die Lage der Schwenkachse 25 dieselbe ist.

Geändert wurde im Beispiel der Tabellen V und

VI hingegen das Objektiv 21, und zwar die ·

Krümmungsradien der brechenden Oberflächen 13 und

14 der aus Germanium bestehenden Sekundärlinse G, ferner die zwischen den Scheitelpunkten der Linse G gemessene Dicke der Linse G, welche vermindert wurde, wohingegen der Luftspalt zwischen den brechenden Oberflächen 14 und 15 vergrößert wurde.

Tn einer Reihe von Merkmalen verhält sich das Fernrohr 20 gemäß den Tabellen V und VI ähnlich wie jenes aus den Tabellen I bis IV, und zwar

10 im Hinblick auf die starke und schwache Ver-

größerungjauf den Einfluß von Tempercturänderungen, auf die Brennweiten, auf das wegen der Pupillenaberration vorgesehene Übermaß für die öffnungsweite des Objektivs, und im Hinblick auf die Bewältigung von Aberrationen infolge der Ausdehnung des Sehfeldes. Das Fernrohr 20 gemäß den Tabellen V bis VIII verwendet hingegen im Objektiv 21 kein farbkorrigiaendes optisches Material und ist deshalb kein Achromat; desteLb und weil das Fernrohr 20 sehr kompakt aufgebaut ist, ist das Auflösungsvermögen vor allem in der Einstellung mit starker Vergrößerung im Vergleich zum Beispiel gemäß den Tabellen I bis IV herabgesetzt. Daten zur Illustration der Abbildequalität dieses Fernrohrs sind in den Tabellen VII und VIII angegeben, von welchen die erstere die Daten für die Fernrohreinstellung mit starker Vergrößerung und Scharfeinstellung auf eine Entfernung von ca. 555 mm angibt, wohingegen die letztere die Daten für die

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Fernrohreinstellung mit schwacher Vergrößerung und Scharfeinstellung auf eine Entfernung von ca. 172 m angibt.

Die Tabellen IX bis XII enthalten detaillierte Angaben über ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fernrohrs 20, und zwar enthält Tabelle IX Angaben über das Fernrohr 20 in der Einstellung mit starker Vergrößerung und Tabelle X enthält die entsprechenden Angaben für die Einstellung mit schwacher Vergrößerung. Das Objektiv 21 und das Zusatzobjektiv 22 sind dieselben wie im Beispiel gemäß Tabellen I und II, jedoch wurden demgegenüber das Okular 23 und sein Abstand vom Objektiv 21 und vom Zusatzobjektiv 22 abgewandelt. In der Einstellung mit starker Vergrößerung beträgt der Vergrößerungsfaktor X 8,6 und in der Einstellung mit schwacher Vergrößerung beträgt er X 2,9- In der Einstellung mit starker Vergrößerung besitzt das Fernrohr 20 eine innere Blendenzahl von 1,28 im Luftspalt zwischen den Objektivlinsen G und H. Das Fernrohr 20 verhält sich bei Temperaturänderungen und im Hinblick auf die Brennweiten ähnlich wie jenes aus den Tabellen I bis IV und das Okular bewirkt einen Durchmesser der Austrittspupille von 15 mm und ermöglicht ein rechteckiges Sehfeld der Größe 46,4° (diagonal) X 38,1° (horizontal) X 26,5° (vertikal). Daten zur Illustration der Abbilde-

qualität dieses Fernrohrs 20 sind in den Tabellen XI und XII wiedergegeben, und zwar in Tabelle XI für die Fernrohreinstellung mit starker Vergrößerung und in Tabelle XII für die Fernrohreinstellung mit schwacher Vergrößerung, und in beiden Fernrohreinstellungen für eine Entfernungseinstellung auf Unendlich. Weil das Fernrohr im Vergleich zu jenem aus den Tabellen I bis IV ein um etwa 17 % kleineres Sehfeld im Gegenstandsraum bei gleichgebliebener öffnungsweite des Objektivs 21 und - abgesehen vom Abstand zwischen der Austrittspupille 0 und der trechenden Oberfläche 1 bei i.w. gleichbleibender Gesamtlänge besitzt, ist das Auflösungsvermögen demgegenüber vor allem wegen zu wenig korrigierter sphärischer Aberration herabgesetzt. In der Fernrohreinstellung mit starker Vergrößerung arbeitet das Fernrohr über den gesamten Bereich des Sehfeldes zufriedenstellend mit einem zum Ausgleich von Pupillenaberrationen vorgesehenen Übermaß d=r öffnungsweite des Objektivs 21 von nicht mehr als 0,8 %; in der Einstellung mit schwacher Vergrößerung arbeitet das Fernrohr über einen Bereich von wenigstens neun Zehnteln des Sehfeldes zufriedenstellend. In beiden Vergrößerungseinstellungen beträgt die Verzerrung (Winkelabweichung) bei

11 2.)

maximalem Sehfeldwinkel etwa -0,3 % ozw. -7,6 %, wobei das negative Vorzeichen eine mit zunehmendem Sehfeldwinkel abnehmende Vergrößerung bezeichnet.

1) Einstellung mit starker Vergrößerung

2) Einstellung mit schwacher Vergrößerung

Die Tabellen XIII bis XVI enthalten detaillierte Angaben über ein viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fernrohrs 20, und zwar enthält Tabelle

XIII Angaben über das Fernrohr 20 in seiner Einstellung mit starker Vergrößerung und Tabelle

XIV enthält die entsprechenden Angaben über seine Einstellung mit schwacher Vergrößerung. Das Objektiv 21 und das Zusatzobjektiv 22 sind dieselben wie im Beispiel der Tabellen V und VI, doch sind das Okular 23 und sein Abstand vom Objektiv 21 und vom Zusatzobjektiv 22 demgegenüber abgewandelt. Das Okular 23 stimmt mit jenem aus den Tabellen IX und X überein. Die Summe aller Abstände in Tabelle XIII stimmt überein mit der Summer der Abstände

15 in den Tabellen XIV, IX bzw. X.

Im Hinblick auf die starke und schwache Vergrößerung, auf das Verhalten bei Temperaturänderungen,und auf die Brennweiten, auf das Übermaß für die Öffnungsweite des Objektivs wegen der Pupillenaberration, und im Hinblick auf das Bewältigen der Aberrationen wegen der Sehfeldausdehnung ähnelt dieses Fernrohr dem Fernrohr aus den Tabellen IX bis XII. Weil das Fernrohr im Objektiv 21 kein farbkorrigierendes optisches Material verwendet, ist es kein Achromat, und weil es obendrein im Aufbau kompakt ist, ist sein Auflösungsvermögen besonders in der Einstellung mit starker Vergrößerung beeinträchtigt. Daten zur Illustration der Abbildequalität des Fernrohrs

aus Tabelle XIII und XIV sind in den Tabellen XV und XVI aufgeführt, und zwar in Tabelle XV für die Einstellung mit starker Vergrößerung und in Tabelle XVI für die Einstellung mit schwacher Vergrößerung, in beiden Fällen für eine Entfernungseinstellung auf Unendlich.

Die durch die Tabellen IX bis XVI beschriebenen Fernrohre besitzen kein so hohes Auflösungsvermögen wie die Fernrohre aus den Tabellen I bis VIII, aber nur sehr geringe Aberrationen infolge des Einflusses der Pupille und der Ausdehnung des Sehfeldes. Abgesehen von geringfügigen Abweichungen in den Abständen der brechenden Oberflächen sind die in den Beispielen verwendeten beiden Okulare gegeneinander austauschbar, wodurch sich im Bildraum eine Änderung des Durchmessers der Austrittspupille und eine Änderung des Sehfeldes im Bildraum erzielen lassen, wodurch es wiederum möglich wird, an das Fernrohr im Büdraum zwei unterschiedliche optische Instrumente anzuschließen, wobei das Fernrohr das Objektiv 21 und auch das Zusatzobjektiv 22 unverändert beibehalten kann, das Objektiv 21 aber den Vorzug besitzt, daß eine seiner Linsen ebenfalls ausgetauscht werden kann.

Für die Verwendung im infraroten Wellenlängenband zwischen 1 μπι und 13 um, wo die optischen

Materialien teuer sind und in Qualität und Quantität besonderen Schwankungen unterliegen, ist ein Fernrohr, welches das Austauschen von Linsen erlaubt, besonders attraktiv. Anhand der beiden ersten Ausführungsbeispiele wurde die Austauschbarkeit einer Linse in einem Extremfall gezeigt, in welchem das Fernrohr einmal ein Achromat und ein anderes Mal kein Achromat ist. Die Tabelle XVII zeigt einige optische Materialien auf, welche anstelle des Chalkogenidglases BS1 für die Sekundärlinse G des Objektivs 21 zum Einsatz kommen können.

Das beschriebene Okular 23 sorgt maßgeblich für geringe Aberrationen, welche als Folge der Pupille und der Ausdehnung des Sehfeldes auftreten und ermöglicht in der weiteren Folge einen Fernrohraufbau mit minimalem Übermaß für die Öffnungsweite des Objektivs und mit guter Abbildungsqualität im gesamten Sehfeld. Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäße Okular 23 einen Objektivaufbau mit einer, zwei oder mehreren Vergrößerungseinstellungen (Einstellungen mit unterschiedlich großen Sehfeldern im Gegenstandsraum). Schließlich erlaubt es das erfindungsgemäße Okular 23 auch, im Objektiv des Fernrohrs eine oder mehrere gegeneinander austauschbare Linsen vorzusehen.

Die Fig. 2 illustriert, daß die Okularlinsen A und B unterschiedliche Formen annehmen dürfen, wobei sie allerdings positive Brechkraft beibehalten

sollen und die Linse C ihre negative Brechkraft beibehalten soll. Es sei darauf hingewiesen, daß beim Übergang von einer der Linsenkonfigurationen auf eine andere der möglichen Konfigurationen Änderungen der Sehfeld- und Pupillenaberrationen, Änderungen der benötigten Menge an optischem Material, Änderungen in der Linsendicke (zwischen den Scheiteln gemessen), Änderungen in der Verzeichnung des Fernrohrs und im "Narzißmus-Effekt¹* sowie in einigen weniger bedeutenden Eigenschaften auftreten (unter dem Narzißmus-Effekt versteht man ein unerwünschtes Erscheinen eines Abbildes des Beobachters im Sehfeld).

Die beschriebenen Fernrohre enthalten ein Okular 23, welches für die Verwendung im Wellenlängenbereich von 8 μΐϋ bis 13 um ausgelegt ist. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Das Okular 23 kann mit anderen Objektiven als den beschriebenen kombiniert werden, z.B. mit Objektiven, die mehrfache Vergrößerungseinstellungen ermöglichen, oder mit Zoom-Objektiven, und der Arbeitsbereich kann sich von 8 pm bis 13 μπι oder von 3 um bis 5 Mm oder von 3 um bis 13 U^m oder sogar von 1 um bis 13 um erstrecken. Ferner können für die Okularlinsen unterschiedliche optische Materialien verwendet werden. Bei allen in Fig. 2 dargestellten Linsenknfigurationen für das Okular 23 kann dieses - zumindest wenn die Okularlinsen

mit hochwirksamen reflexmindernden Beschichtungen versehen sind - mit einem FLIR-System kombiniert werden, ohne einen störenden Narzißmus-Effekt hervorzurufen.
5

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Werte in allen Tabellen I bis XVII für eine Temperatur von 20⁰C gelten und daß die in der Beschreibung erwähntenBlendenzahlen vom Ausdruck (2 sin Θ)" abgeleitet sind, worin β der halbe Konuswinkel des Kegels ist, welcher aus dem Achsialstrahlenbündel nach seiner Brechung durch die Linse, auf die es auftrifft, gebildet wird.

libelle I

Linse	brechende Oberfläche	Abstand (mm)	Krümmungs radius (ram)	Material	öffnungsweite ** (mm Durchmesser)	127.69 131,52
Austritts pupille *	0	O	plan	Luft	11,00
A	1 2	23,86 5,25	-70,13 -47,97	Luft Germanium	37,34 39,73
B	3 4	1,00 5,00	344,97 -482,88	Luft Germanium	40,19 39,92
C	5 6 ^-	1,00 13,95	35,65 24,97	Luft Germanium	36,44 24,20
G	13 14	152,11 9,00	-610,07 -1432,15	Luft 94,21 As/Se/Ge(BSD 97,48
H	15 16	47,29 11,35	-269,04 -184,85	Luft Germanium

* Maximaler Sehfeldwinkel an der Austrittspupille =60° ** Wie bei dieser Vergrößerungseinstellung benötigt

U)

Cv) ΓΌ N) GO CO

Tabelle II

Linse	brechende Oberfläche	Abstand (mn)	Krümmungs radius (ram)	Material	Öffnungsweite ** (mm Durchmesser)
Austritts pupille *	0	O	plan	Luft	11,0
A	1	23,86	-70,13	Luft	37,34
	2	5,25	-47,97	Germanium	39,73
B	3 .	1,00	. 344,97	Luft	40,19
	4	5,00	-482,88	Germanium	39,92
C	5	1,00	35,65	Luft	36,44
	6	13,95	24,97	Germanium	24,20
D	7	40,00	plan	Luft	34,22
	8	3,50	594,41	Germanium	34,68
E	9	5,25	-61,88	Luft	36,30
	10	4,80	-41,62	Germanium	38,15
F	11	71,313	179,52	Luft	42,45
	12	4,75	121,31	Germanium	42,08
G	13	22,50	-610,07	Luft	59,66
	14	9,00	-1432,15	As /Se /Ge(BSI	) 63,32
H	15	47,29	-269,04	Luft	105,39
	16	11,35	-184,85	Germanium	109,80

U)

ro

* Maximaler Sehfeldwinkel an der Austrittspupille = 60^c ** Wie bei dieser Vergrößerungseinstellung benötigt

CO CO

labeile III

Ungefähre quadratische Mittelwerte der scheinbaren Größe eines durch das Fernrohr abgebildeten Punktes im Gegenstandsraum (in Milliradiant) bei unterschiedlicher Ausnutzung des Sehfeldes.

Ausnutzung des Sehfeldes Bei monochromatischem Bei chromatischem Licht mit (maximal 60°) Licht der Wellenlänge Wellenlängen von 8,5 um bis

10,0 um 11,5 um *

0,062 υο

0,074 '

0,076

0,091

* Ermittelt als eine gleichgewichtete akkumulierte Messung bei den drei Wellenlängen 8,5 um, 10,0 um und 11,5 um.

nur axiale Strahlen	0,049
1/2	0,051
	0,047
vollständig	0,061

Tabelle IV

UO

J=

10,0 um 11,5 um *

0,111
0,449
0,492
0,630

* Ermittelt als eine gleichgewichtete akkumulierte Msssung

bei den drei Wellenlängen 8,5 um, 10,0 um und 11,5 um. 5*:

nur axiale Strahlen	0,062
1/2	0,415
3/4	0,457
vollständig	0,602

Tabelle V

Linse	brechende Oberfläche	Abstand (mm)	Krümmungs radius (mm)	Material	Öffnungsweite ** (mm Durchmesser)
Austritts pupille *	0	O	plan	Luft	11,00
A	1 2	23,86 5,25	-70,13 -47,97	Luft Germanium	37,34 39,73
B	3 4	1,00 5,00	344,97 -482,88	Luft Germanium	40,19 39,92
C	5 6	1,00 13,95	35,65 24,97	Luft Germanium	36,44 24,20
G	13 14	152,11 7,50	-1108,90 -2232,29	Luft Germanium	94,69 96,36
H	15 16	48,79 11,35	-269,04 -184,85	Luft Germanium	127,41 131,24

U) I

CO KJ

CO CD

Tabelle VI

Linse	brechende Oberfläche	Abstand (mm)	Krümmungs radius (mm)	bfeterial	Offnungsweite ** (mm Durchmesser)
Austritts pupille *	0	0	plan	Luft	11,oo
A	T 2	23,86 5,25	-70,13 -47,97	Luft Germanium	37,34 39,73
B	3 4	1,00 5,00	344,97 -482,88	Luft Germanium	40,19 39,92
C	5 6	1,00 13,95	35,65 24,97	Luft Germanium	36,44 24,20
D	7 8	40,00 3,50	plan 594,41	Luft Germanium	34,22 34,68
E	9 10	5,25 4,80	-61,88 -41,62	Luft Germanium	36,30 38,15
F	11 12	71,313 4,75	179,52 121,31	Luft Germanium	42,45 42,08
G	13 14	22,50 7,50	-1108,90 -2232,29	Luft Germanium	59,94 61_?S2
H	15 16	48,79 11,35	-269,04 -184,85	Luft Germanium	105,19 109,60

* ffeximaler Sehfeldwinkel an der Austrittspupille =60° ** Wie bei dieser Vergrößerungseinstellung benötigt

U)

er»

CO CD

Tabelle VII

10,0 um 11,5 um *

nur axiale Strahlen	0,054
1/2	0,077
3/4	0,093
vollständig	0,113

0,168
0,195
0,202
0,214

* Ermittelt als eine gleichgewichtete akkumulierte Messung bei den drei Wellenlängen 8,5 um, 10,0 um und 11,5 um

ro co co

Tabelle VIII

Ungefähre quadratische Mittelwerte der scheinbaren Größe eines durch das Fernrohr abgebildeten Punktes im Gegenstandsraum (in MilliradianO bei unterschiedlicher Ausnutzung des Sehfeldes.

Ausnutzung des Sehfeldes Bei monochromatischen Bei chromatischem Licht mit (maximal 60 °) Licht der Wellenlänge Wellenlängen von 8,5 um bis

10,0 um 11,5 um *

nur axiale Strahlen 0,104 0,183

1/2 0,391 0,445

3/4 0,417 0,478

vollständig 0,641 0,692

* Ermittelt als eine gleichgewichtete akkumulierte Messung ^

bei den drei Wellenlängen 8,5 um, 10,0 um und 11,5 um ^

Tabelle IX

Linse	brechende Oberfläche	Abstand (um)	Krümmungs radius (mm)	ffeterial	Öffnungsweite ** (mm Durchmesser)
Austritts pupille *	0	O	plan	Luft	• 15,00
A	1 2	33,46 5,25	-60,72 -49,49	Luft Germanium	41,82 44,61
B	3 4	1,00 4,75	250,34 -2087,25	Luft Germanium	45,27 44,87
C	5 6	1,00 14,70	38,68 27,57	Luft Germanium	41,09 27,81
G	13 14	156,23 9,00	-610,07 -1432,15	Luft As/Se/Ge(BSI	93,00 ) 96,22
H	15 16	47,29 11,35	-269,04 -184,85	Luft Germanium	126,59 130,66

bfeximaler Sehfeldwinkel an der Austrittspupille = 46,4° Wie bei diser Vergrößerungseinstellung benötigt

UJ vO

CO K) ro co CD

Tabelle X

Linse	brechende Oberfläche	Abstand (mm)	Krümmungs radius (mm)	Material	Öffnungsweite ** (mm Durchmesser)
Austritts pupille *	0	O	plan	Luft	15,00
A	1 2	33,46 5,25	-60,72 -49,49	Luft Germanium	41,82 44,61
B	3 4	1,00 4,75	250,34 -2087,25	Luft Germanium	45,27 44,87
C	5 6	1,00 14,70	38,68 27,57	Luft Germanium	41,09 27,80
D	7 8	44,53 3,50	plan 594,41	Luft Germanium	35,06 35,53
E	9 10	5,25 4,80	-61,88 -41,62	Luft Germanium	37,08 38,92
F	11 12	71,31 4,75	179,52 121,31	Luft Germanium	42,94 42,58
G	13 14	22,09 9,00	-610,07 -1432,15	Luft As/Se/Ge (BSI	60,27 ) 64_L02
H	15 16	47,29 11,35	-269,04 -184,85	Luft Germanium	107,19 111,64

* Maximaler Sehfeldwinkel an der Austrittspupille = 46,4^c ** Wie bei dieser Vergrößerungseinstellung benötigt

CO K) K) CO CO

Tabelle XI

Ungefähre quadratische Mittelwerte der scheinbaren Größe eines durch das Fernrohr abgebildeten Punktes im Gegenstandsraum (Milliradiant) bei unterschiedlicher Ausnutzung des Sehfeldes.

Ausnutzung des Sehfeldes Bei monochromatischem Bei chromatischem Licht mit (maximal 46,4°) Licht der Wellenlänge Wellenlängen von 8,5 um bis

10,0 um 11,5 um *

0,104 0,134

0,152 0,175

t j »»

nur axiale Strahlen	0,094
1/2	0,115
3/4 vollständig	0,131 0,154

* ) » ι ti J

* Ermittelt als eine gleichgewichtete akkumulierte Messung bei den drei Wellenlängen 8,5 um, 10,0 μη und 11,5 um.

CO K) K) CO CD

Tabelle XII

Ungefähre quadratische Mittelwerte der scheinbaren Größe eines durch das
Fernrohr abgebildeten Punktes im Gegenstandsraum (MLlliradiant) bei
unterschiedlicher Ausnutzung des Sehfeldes.

10,0 um 11,5 um *

0,450 0,741 0,782 1,010

* Ermittelt als eine gleichgewichtete akkumulierte Messung

bei den drei Wellenlängen 8,5 um, 10,0 um und 11,5 um. CO

IS) K) CO CD

nur axiale Strahlen	0,439
1/2	0,698
3 A	0,740
vollständig	0,970

tilt I t <c <

Tabelle XIII

Linse	brechende Oberfläche	Abstand (mm)	Krümmungs radius (mm)	ykterial	öffnungsweite ** (mm Durchmesser)
Austritts pupille *	0.	0	plan	Luft	15,00
A	1 2	33,46 5,25	-60,72 -49,49	Luft Germanium	41,82 44,61
B	3 4	1,00 4,75	250,34 -2087,25	Luft Germanium	45,27 44,87
C	5 6	1,00 14,70	, 38,68 27,57	Luft Germanium	41,09 27,81
G	13 14	156,23 7,50	-1108,90 -2232,29	Luft Germanium	93,47 95,11
H	15 16	48,79 11,35	-269,04 -184,85	Luft Germanium	126,34 130,41

* Maximaler Sehfeldwinkel an der Austrittspupille = 46,4° ** Wie bei dieser Vergrößerungseinstellung benötigt

S= U)

ca

K> CO CD

Tabelle XIV

Linse	brechende Oberfläche	Abstand (ram)	Krünmungs- radius (nm)	Material	öffnungsweite ** (nm Durchmesser)
Austritts pupille *	0	O	plan	Luft	15,00
A	1 2	33,46 5,25	-60,72 -49,49	Luft Germanium	41,82 44,61
B	3 4	1,00 4,75	250,34 -2087,25	Luft Germanium	45,27 44,87
C	5 6	1,00 14,70	38,68 27,57	Luft Germanium	41,09 27,80
D	7 8	44,53 3,50	plan 594,41	Luft Germanium	35,06 35,53
E	9 10	5,25 4,80	-61,88 -41,62	Luft Germanium	37,08 38,92
F	11 12	71,31 4,75	179,52 121,31	Luft Germanium	42,94 42,58
G	13 14	22,09 7,50	-1108,90 -2232,29	Luft Germanium	60,57 62,49
H	15 16	48,79 11,35	-269,04 -184,85	Luft Germanium	107,01 111,46

Maximaler Sehfeldwinkel an der Austrittspupille = 46,4° Wie bei dieser Vergrößerungseinstellung benötigt

-Cr I

co CD

labeile XV

Ungefähre quadratische Mittelwerte der scheinbaren Größe eines durch das Fernrohr abgebildeten Punktes im Gegenstandsraum (Milliradiant) bei
unterschiedliher Ausnutzung des Sehfeldes.

10,0 um 11,5 um *

0,203 0,232 0,244 0,261

nur axiale Strahlen	0,097
1/2	0,116
3/4	0,136
vollständig	0,164

> > 1 t 3 1

CO

K) CO CD

Tabelle XVI

10,0 μη 11,5 μη *

0,478 0,741 0,778 1,086

nur axiale Strahlen	0,439
1/2	0,683
3/4	0,715
vollständig	1,024

Tabelle XVII

Material Brechungsindex * V-Zahl #

BS2 ¹⁾ 2,856 248

BSA ¹⁾ 2,779 209

TI 1173 ²⁾ 2,600 142

ATfTIR ³⁾ 2,497 169

as 1 ^1J 2,492 152 · ■: '··'

TI 20 ²⁾ 2,492 144 ι

KRS 5 ^4} 2,370 260

* gemessen bei 10 um

# für den Wellenlängenbereich von 8,5 um bis 11,5 μη

1) Chalkogenidglaser,welche von der Fa. Barr & Stroud Limited vertrieben werden; (Chalkogene sind die Elemente der VI. Hauptgruppe des periodischen Systems)

2) Chalkogenidglaser,welche von der Fa. Texas Instruments Inc, USA/«ert-rieben werden.

3) ein Chalkogenidglas, welches von der Fa. Amorphous Materials Inc. in Garland

(Texas,USA) vertrieben wird. 4^

4) ein kristalliner infrarotdurchlässiger Kalogenidwerkstoff, welcher von der Fa. J^ Harshaw Chemical Co. in Selon (Ohio, USA) vertrieben wird. V^:

ι >

ι » t

Claims

Patentansprüche:

1. Afokales Fernrohr mit einem Objektiv und

mit einem Okular auf gemeinsamer optischer Achse, dessen Objektiv von einer weit entfernten Szene aus infrarotem Licht ein im Fernrohr liegendes reelles Zwischenbild erzeugt, welches vom Okular abgebildet wird, welches am Ort einer reellen Pupille eine vergrößerte Ansicht der Szene liefert,

dadurch gekennzeichnet, daß das Okular (23) durch ein Triplett von drei Linsen (A,B,C) gebildet wird, von denen zwei Linsen (A,B) positive Brechkraft besitzen und von denen die dem Objektiv (21) be-

nachbarte Linse (C) eine konkav-konvexe Linse mit negativer Brechkraft ist und derart angeordnet ist, daß sie ihre konkave brechende Oberfläche (6) dem Objektiv (21) zukehrt und mit ihrer konvexen brechenden Oberfläche (5) so dicht neben der benachbarten brechenden Oberfläche (4) der mittleren Okularlinse (B) liegt, daß der zwischen ihnen bestehende Luftspalt in Richtung der optischen Achse (19) gemessen zwischen den Scheiteln der Linsen (B,C) praktisch gleich Null ist und mit zunehmendem Abstand von der optischen Achse (19) zunimmt.

2. Fernrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sechs brechenden Oberflächen (1 bis 6) des Okulars (23) keine asphärische Gestalt besitzen.

3. Fernrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den sechs brechenden Oberflächen (1 bis 6) des Okulars (23) wenigstens jene, welche der reellen Pupille (Q) am nächsten liegt, eine reflexmindernde Beschichtung trägt.

4. Fernrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch den in den Tabellen I

bis IV wiedergegebenen Aufbau.

5. Fernrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch den in den Tabellen

30 V bis VIII wiedergegebenen Aufbau.

6. Fernrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch den in den Tabellen

IX bis XII wiedergegebenen Aufbau.

7. Fernrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch den in den Tabellen

XIII bis XVI wiedergegebenen Aufbau.