DE3809788A1 - Nachtsichtbetrachtungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Nachtsichtbetrach­ tungssysteme. Sie befaßt sich insbesondere mit Nacht­ sichtbetrachtungssystemen einer Art, die zum Anbringen am Kopfgeschirr oder an der Kopfausrüstung eines die Kopfausrüstung tragenden Trägers geeignet ist und die dem Träger eine verstärkte Ansicht auf eine vor ihm befindliche Szene anbietet, die der vom Träger direkt wahrgenommenen Ansicht der Szene überlagert und mit ihr ausgerichtet ist.

Ein bekanntes System dieser Art enthält ein Okular, das derart angeordnet ist, daß es eine Voraus- oder Vor­ wärtssichtlinie eines das System benutzenden Beobachters abfängt, und es enthält ferner ein optisches Untersystem mit einer nach vorn blickenden Objektivlinse, die bezüg­ lich des Okulars fixiert oder festgelegt ist und eine optische Achse hat, welche in bezug auf die Vorwärts­ sichtlinie versetzt ist, sowie mit einer Bildverstärker­ vorrichtung, welche zwischen der Objektivlinse und dem Okular derart optisch angeordnet ist, daß Lichtstrahlen eines verstärkten reellen Bildes einer vor dem Beobachter befindlichen und von der Objektivlinse betrachteten Szene in das Okular über eine Eintrittsfläche des Okulars ge­ richtet werden, die bezüglich der Vorwärtssichtlinie nach oben blickt, wobei dem Beobachter eine Ansicht des verstärkten Bildes angeboten wird, die der vom Beobach­ ter durch das Okular direkt wahrgenommenen Ansicht der Vorausszene überlagert ist und mit ihr ausgerichtet ist.

Ein solches Nachtsichtbetrachtungssystem wird im folgenden auch Nachtsichtbetrachtungssystem der spezifi­ zierten Art genannt.

Obgleich ein Nachtsichtbetrachtungssystem der spezifizierten Art nur eine monokulare Ansicht der ent­ fernten Szene anbietet, kann man zwei dieser Systeme verwenden, und zwar jeweils eines für jedes Auge des Betrachters, um eine binokulare Ansicht bereitzustellen. Darüber hinaus können die beiden derartigen Systeme wenig­ stens teilweise ein gemeinsames optisches Untersystem miteinander teilen, so daß dem Beobachter lediglich eine binokulare Ansicht angeboten wird.

Bekannten Nachtsichtbetrachtungssystemen, bei denen das System von einer Kopfausrüstung getragen wird, sind gewisse Nachteile eigen, wenn sie in Umfeldern wie dem Cockpit eines Hochleistungsflugzeugs verwendet werden. So ist es nicht vermeidbar, daß sich der Schwerpunkt des Nachtsichtbetrachtungssystems an einer Stelle befindet, die vor der Halsgelenkposition des Trägers der Kopfaus­ rüstung liegt. Das Gewicht des Nachtsichtbetrachtungs­ systems liegt im allgemeinen in einer Größenordnung von 1 kg. Der Drehmomentarm um die Halsgelenkposition beträgt im allgemeinen etwa 13 cm. Bei statischen Bedingungen muß daher der Benutzer ein Gegendrehmoment von etwa 1,3 Newton­ meter aufbringen. Unter Manövrierbedingungen mit hohen Gravitationskräften stellt jede unausgeglichene oder un­ symmetrische Masse von noch so kleiner Größe eine hohe Gefahr für den Benutzer dar.

Ziel der Erfindung ist es, ein Nachtsichtbetrach­ tungssystem der spezifizierten Art vorzusehen, bei dem diese Nachteile weitgehendst vermieden sind.

Nach der Erfindung ist in einem Nachtsichtbetrach­ tungssystem der spezifizierten Art das optische Unter­ system in einer solchen Weise angeordnet, daß die Bild­ verstärkervorrichtung in bezug auf die Vorwärtssichtlinie nach unten blickt.

Die Objektivlinse ist vorzugsweise derart positio­ niert, daß sie bei Benutzung des Systems in bezug auf die Vorwärtssichtlinie hinter dem Okular dicht an eine Seite des Gesichts des Beobachters angrenzt. Die Bild­ verstärkervorrichtung ist vorzugsweise in ähnlicher Weise lagemäßig vorgesehen. Bei einer besonderen Aus­ führung der Erfindung sind die Objektivlinse und der Bildverstärker so positioniert, daß bei Anbringung des Nachtsichtbetrachtungssystems auf einer Kopfausrü­ stung eines die Kopfausrüstung tragenden Beobachters eines dieser beiden Bauglieder oder beide Bauglieder eine Position einnehmen, die in der Vor- und Rückwärts­ richtung der Kopfausrüstung mit einem Seitenabschnitt der Kopfausrüstung im wesentlichen ausgerichtet ist.

Das optische Untersystem enthält normalerweise zwischen der Bildverstärkervorrichtung und dem Okular eine Bilddrehvorrichtung, die dafür Sorge trägt, daß dem Beobachter eine Ansicht des verstärkten Bildes an­ geboten wird, welche in bezug auf die entfernte Szene richtig orientiert ist. Diese Drehvorrichtung enthält vorzugsweise einen Stummel oder Stumpf aus Lichtleit­ fasern bzw. einen Lichtleitfaserkabelstumpf, der mit einem Ende mit einer Austrittsfläche der Bildverstärker­ vorrichtung optisch verbunden ist.

Bei einer besonderen Ausbildung der Erfindung ent­ hält das optische Untersystem ferner: eine erste licht­ reflektierende Vorrichtung, die derart positioniert ist, daß sie von der Vorausszene über die Objektivlinse empfangenes Licht nach oben auf eine Eintrittsfläche der Bildverstärkervorrichtung richtet; eine Relais- oder Zwischenlinsenanordnung; eine zweite lichtreflektierende Vorrichtung, die zwischen der Bildverstärkervorrichtung und der Zwischenlinsenanordnung derart positioniert ist, daß von der Lichtverstärkervorrichtung empfangenes Licht nach vorne, unten und innen durch die Zwischenlinsen­ anordnung gerichtet wird; eine dritte lichtreflektieren­ de Vorrichtung, die so positioniert ist, daß von der zweiten lichtreflektierenden Vorrichtung durch die Zwischenlinsenanordnung gerichtetes Licht im wesentli­ chen horizontal nach innen umgelenkt wird; und eine vierte lichtreflektierende Vorrichtung, die derart po­ sitioniert ist, daß von der dritten lichtreflektierenden Vorrichtung umgelenktes Licht nach unten auf die Ein­ trittsoberfläche des Okulars umgelenkt wird.

In einer solchen Ausgestaltung nach der Erfindung hat die zweite lichtreflektierende Vorrichtung sowohl lichtdurchlassende als auch lichtreflektierende Eigen­ schaften, und das System enthält ferner eine Anzeige­ anordnung, die eine Anzeige darstellendes Licht über die zweite lichtreflektierende Vorrichtung durch die Zwischenlinsenanordnung richtet und folglich nach Reflexion bei der ersten und vierten lichtreflektieren­ den Vorrichtung in das Okular leitet, und zwar zum Zwecke der Betrachtung durch den Beobachter in einer der Betrachtung des verstärkten Bildes entsprechenden Weise.

Die Erfindung sieht auch ein Nachtsichtbetrachtungs­ system mit zwei nach der Erfindung ausgebildeten Nacht­ sichtbetrachtungssystemen vor, und zwar eines für jedes Auge des Beobachters.

In einem Nachtsichtbetrachtungssystem nach der Er­ findung ist das oder jedes Okular vorzugsweise von einer Art mit einem Körper aus lichtbrechendem Werkstoff, der sich auszeichnet durch eine im wesentlichen ebene obere Eintrittsoberfläche, über die die Strahlen in das Okular eintreten, eine im wesentlichen ebene vordere und hintere Oberfläche, die von der Eintrittsoberfläche überspannt werden, und eine zwischen der vorderen und hinteren Ober­ fläche vorgesehene interne Oberfläche, die in Richtung auf die hintere Oberfläche konkav gekrümmt ist und sowohl lichtreflektierende als auch lichtdurchlassende Eigenschaften hat. Die Eintrittsoberfläche, die vorde­ re Oberfläche, die hintere Oberfläche und die interne Oberfläche sind winkelmäßig zueinander in einer solchen Weise ausgerichtet, daß die Strahlen von dem verstärkten reellen Bild im Anschluß an den Eintritt in den Körper des Okulars durch interne Reflexion (Totalreflexion) nach vorne in Richtung auf die interne Oberfläche umge­ lenkt werden, von dieser internen Oberfläche durch interne Reflexion nach hinten zur hinteren Oberfläche umgelenkt werden und schließlich durch diese hintere Oberfläche aus dem Okular in Richtung auf eine Position austreten, die von der Konstruktion her der Position des Auges des Beobachters entspricht.

Ein derart ausgebildetes Okular wird im folgenden auch Okular der spezifizierten Art genannt.

Nachtsichtbetrachtungssysteme mit Okularen der spe­ zifizierten Art sind beschrieben in der GB-A-2108702 und der GB-A-2144558.

In der GB-A-2108702 enthält das Okular zwei Teile. Die interne Oberfläche ist in der Form eines Überzugs mit geeigneten lichtdurchlassenden und lichtreflektierenden Eigenschaften an einer gekrümmten Oberfläche ausgebildet, die von einer konvex gekrümmten und einer komplementär konkav gekrümmten Oberfläche der beiden Teile definiert wird. In einem derartigen Okular werden Strahlen, die an der oberen Oberfläche in den brechenden Körper eintreten, an der hinteren Oberfläche intern totalreflektiert.

In der GB-A-2144558 enthält das Okular drei Teile. Es sind zwei interne Oberflächen vorgesehen. Die eine dieser internen Oberflächen ist diejenige, welche in Richtung auf die hintere Oberfläche konkav gekrümmt ist, und die andere interne Oberfläche ist eine im wesentlichen ebene Oberfläche, die sich zwischen der konkav gekrümmten internen Oberfläche und der hinteren Oberfläche befindet. Bei diesem Okular werden Lichtstrahlen, die in den Körper durch die obere Oberfläche eintreten, bei der anderen in­ ternen Oberfläche in Richtung auf die konkav gekrümmte Fläche intern totalreflektiert und dort nach hinten re­ flektiert, und zwar zum Durchtritt durch die andere in­ terne Oberfläche und danach durch die hintere Oberfläche zwecks Weiterleitung zum Auge des Betrachters.

Die Okulare der Nachtsichtbetrachtungssysteme der GB-A-2108702 und der GB-A-2144558 sind funktionsmäßig einander ähnlich, jedoch kann das Okular nach der GB-A- 2144558 beträchtlich kompakter als dasjenige nach der GB-A-2108702 ausgebildet werden, wobei dieses zuletzt genannte Okular infolge seiner zweiteiligen Konstruk­ tion zumindest im Zusammenhang mit Kopfausrüstungssyste­ men einen beachtlichen Neigungswinkel bezüglich der vor­ deren und hinteren Oberfläche hat. In dem Okular nach der GB-A-2144558 kann man einen wesentlich kleineren Neigungswinkel der vorderen und hinteren Oberfläche erreichen, und dieses Okular kann man dichter an die Augenposition heranbringen. Auf diese Weise erhält man ein größeres Gesichtsfeld, und zwar unter Beibehaltung der Gesamtabmessungen des Okulars. Andererseits kann man, was vielleicht noch wichtiger ist, ein kleineres Okular verwenden, dessen Gesichtsfeld äquivalent zu dem­ jenigen ist, das ein wesentlich größeres Okular mit zweiteiliger Konstruktion nach der GB-A-2108702 hat.

Zur Verwendung in einem System nach der Erfindung wird deshalb ein Okular von der Art nach der GB-A-21 44558 vorgezogen.

Obgleich einige Oberflächen eines Okulars der spezifizierten Art als Flächen gekennzeichnet worden sind, die im wesentlichen eben sein sollen, mag es zweckmäßig oder vorteilhaft sein, auch diesen Oberflächen oder einigen von ihnen eine gewisse Krümmung zu geben, und zwar zum Zwecke des Ausgleichs von optischen Unzulänglichkeiten, die notwendiger­ weise im System vorhanden sind. So ist insbesondere Astigmatismus vorhanden. Die ungleichachsige Natur des Systems, in dem das Okular verwendet wird, macht dies unvermeidbar. Wenn somit in dieser Schrift Oberflächen als eben oder im wesentlichen eben an­ gegeben werden, soll diese Angabe unter Bezugnahme auf die obigen Ausführungen verstanden werden. Es ist eine Frage der Bevorzugung und nicht eine Frage der Notwendigkeit, ob diese Flächen eben sind oder nicht, weil korrigierende optische Elemente auch an anderen Stellen im optischen System vorgesehen werden können.

Der Kombinationseffekt der verschiedenen Elemen­ te, die in einem Nachtsichtbetrachtungssystem nach der Erfindung verwendet werden, besteht darin, daß das System ein minimales Gewicht und einen minimalen Drehmomentarm um die Halsgelenkposition eines Benutzers hat.

Ein Ausführungsbeispiel eines Nachtsichtbetrach­ tungssystems nach der Erfindung, das dem Piloten eines Hochleistungsflugzeugs zur Verfügung steht und vom Helm des Piloten getragen wird, soll im folgenden unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht des Systems von der Seite;

Fig. 2 eine Ansicht einer vorderen Hälfte des Systems von vorn;

Fig. 3 eine Ansicht einer Hälfte des Systems von oben;

Fig. 4 eine Schemadarstellung zur Veranschauli­ chung der optischen Anordnung des Systems; und

Fig. 5 eine Schemadarstellung zur Veranschauli­ chung einer abgewandelten Ausführungsform eines Teils des Systems.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, ist das System an einem Helm 11 angebracht, und es handelt sich um ein binokulares Nachtsichtsystem aus zwei Nachtsichtsystemen 13a, 13b, und zwar jeweils ein System für jedes Auge eines Trägers des Helms 11.

Die Nachtsichtbetrachtungssysteme 13a, 13b sind jeweils für sich getrennt am Helm 11 befestigt. Das eine System befindet sich auf der einen und das andere System auf der anderen Seite des Helms. Die Systeme sind so an­ gebracht, daß sie jeweils um eine zugehörige vertikale Achse Y-Y zwischen einer Betriebs- und einer Nichtbe­ triebsstellung geschwenkt werden können. Zu diesem Zweck ist jedes der Systeme 13a und 13b jeweils zwischen einem oberen und einem unteren Trag- oder Lagerblock 12 am Helm 11 an solchen Stellen angebracht, daß ein Vertikal­ abschnitt des jeweiligen Systems zwischen den Blöcken 12 innerhalb der Dicke des Helms 11 liegt, d. h. zwischen die Außenoberfläche eines Seitenabschnitts des Helms und die diesem Seitenabschnitt benachbarte Seite des Kopfes 14 eines Helmträgers fällt, wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist.

Jedes der Systeme 13a, 13b enthält ein Okular 15, das vor dem jeweiligen Auge E des Helmträgers positio­ niert ist, wenn sich das System in der Betriebsstellung befindet, und jedes System enthält ferner ein optisches Untersystem 17.

Jedes der optischen Untersysteme 17 enthält eine Objektivlinse 19, die in der Betriebsstellung gegen­ über dem zugehörigen Okular 15 nach der Seite und nach hinten derart versetzt ist, daß es eine Position längs der Schläfe des Helmträgers einnimmt und in der Vor- und Rückwärtsrichtung im wesentlichen mit einem Seiten­ abschnitt 21 des Helms 11 ausgerichtet ist, d. h. mit einem Abschnitt des Helms 11, der von einem oberen, im allgemeinen halbkugelförmigen, den oberen Teil des Kopfes 14 des Helmträgers umschließenden Abschnitt des Helms herabgeführt ist. Jedes optische Untersystem enthält ferner einen ersten planaren Reflektor 23, der hinter der Objektivlinse 19 angeordnet ist und gegenüber der optischen Achse dieser Linse derart geneigt ist, daß von einer Vorausszene stammendes und durch die Objektiv­ linse 19 gegangenes Licht nach oben auf die Eintritts­ fläche eines nach unten sehenden Bildverstärkers 25 gerichtet wird, dessen Achse im wesentlichen mit der Achse Y-Y zusammenfällt. Der Austrittsfläche des Bild­ verstärkers 25 ist eine Bildrotationsvorrichtung in Form eines kohärenten Lichtleitfaserkabelstumpfes 27 zugeord­ net, der mit seiner einen Stirnfläche an die Austritts­ fläche des Bildverstärkers optisch angrenzt und daran unter Verwendung eines optischen Zements befestigt ist. Über der freien oberen Stirnfläche des Stumpfes 27, die zu der unteren Stirnfläche des Kabelstumpfes parallel verläuft, ist ein zweiter planarer Reflektor 29 vorge­ sehen, der gegenüber der Achse des Bildverstärkers 25 derart geneigt ist, daß vom Stumpf 27 kommendes, auf ihm auftreffendes Licht nach vorne und geringfügig nach innen und unten gerichtet wird und dabei über eine Relais- oder Zwischenlinsenanordnung 31 zu einem dritten planaren Reflektor 33 gelangt. Der dritte Reflektor 33 ist bezüg­ lich der Zwischenlinsenanordnung 31 derart positioniert und geneigt, daß das Licht von der Zwischenlinsenanord­ nung 31 horizontal nach innen auf einen vierten planaren Reflektor 34 gerichtet wird, der wiederum derart posi­ tioniert und geneigt ist, daß das vom Reflektor 33 kom­ mende Licht nach unten und geringfügig nach hinten ge­ richtet wird, so daß es über eine obere Eintrittsfläche 37 in das Okular 15 gelangt.

Jedes Okular 15 besteht aus einem lichtbrechenden Werkstoff, vorzugsweise aus einem transparenten Kunst­ stoffmaterial, und enthält eine interne Oberfläche 39, die sowohl lichtdurchlässige als auch lichtreflektierende Eigenschaften hat. Die Oberfläche 39 befindet sich bei der Grenzfläche zwischen zwei Teilen A und B des Okulars 15. Der Teil A hat eine optisch ebene obere Oberfläche, die die Eintrittsoberfläche 37 des Okulars 15 bildet, eine optisch ebene hintere Oberfläche 41 und eine vordere Oberfläche, die in Richtung auf die hintere Oberfläche 41 konkav gekrümmt ist und mit einer komplementären hinteren Oberfläche des Teils B unter Ausbildung der Oberfläche 39 verklebt oder verkittet ist. Der Teil B hat eine optisch ebene vordere Oberfläche 43, die eine zweite Eintritts­ fläche des Okulars 15 bildet. Das Okular 15 wird vervoll­ ständigt durch einen dritten keilförmigen Teil C mit einer vorderen Hauptoberfläche 45, die in einem Abstand parallel zur Oberfläche 41 verläuft, und einer hinteren Hauptfläche 47, die parallel zur Oberfläche 43 verläuft.

Die erforderlichen optischen Eigenschaften an der Oberfläche 39 werden in geeigneter Weise erreicht durch einen halbversilberten Spiegelüberzug oder einen holo­ graphischen Überzug.

Die verschiedenen optischen Bauteile oder Elemente jedes optischen Untersystems 17 und das zugehörige Oku­ lar 15 sind in einem Schutzgehäuse 49 (vgl. Fig. 1, 2 und 3) untergebracht und werden von diesem Gehäuse ge­ tragen.

Beim Betrieb des binokularen Nachtsichtsystems werden Strahlen von einer entfernten Vorausszene, die in den Zeichnungen durch den Großbuchstaben F darge­ stellt ist, von der Objektivlinse 19 jedes der Nacht­ sichtsysteme 13a, 13b empfangen und nach Reflexion durch den ersten Reflektor 23 als ein Abbild der Szene auf eine Bildebene fokussiert, die mit der Eintritts­ fläche des Bildverstärkers 25 zusammenfällt.

Eine verstärkte Darstellung dieses Bildes wird bei der Austrittsfläche des Verstärkers 25 entwickelt und über den kohärenten Lichtleitfaserkabelstumpf 27 weiter­ geleitet.

Die Reflektoren 29, 33 und 35 sowie die Zwischen­ linsenanordnung 31 dienen dazu, um in einer Ebene O₁ ein reelles Bild desjenigen Bildes zu erzeugen, das bei der oberen Stirnfläche des Lichtleitfaserkabelstumpfes 27 erscheint.

Die Bildebene O₁ fällt mit der Brennebene der konkav gekrümmten Oberfläche 39 des Okulars 15 zusammen. Strahlen von der Bildebene O₁ treten über die Oberfläche 37 in das Okular 15 ein und werden an der Ober­ fläche 41 des Okulars 15 durch interne Totalreflexion zu der gekrümmten Oberfläche 39 umgelenkt. Die von der Oberfläche 41 kommenden und auf der Oberfläche 39 auf­ treffenden Strahlen werden nach hinten reflektiert oder umgelenkt und gelangen nach Durchtritt durch die Ober­ fläche 41 und dann durch den hinteren Teil C des Okulars 15 zum Auge E des Helmträgers.

Da die Strahlen, sofern es das Okular 15 betrifft, von der Hauptbrennebene des Okulars 15, im wesentlichen der Oberfläche 39, herrühren, wird vom Auge E ein ver­ stärktes virtuelles kollimiertes Bild der Vorausszene wie bei Betrachtung durch die Objektivlinse 19 gesehen.

Der Lichtleitfaserkabelstumpf 47 hat einen getwiste­ ten oder verdrehten Aufbau. Der Drehwinkel ist derart, daß die kombinierte optische Wirkung des optischen Un­ tersystems 17 und des Okulars 15 auf die Strahlen von der entfernten Vorausszene F darin resultiert, daß von dem Auge E eine virtuelle verstärkte Darstellung der entfernten Szene mit richtiger Orientierung gesehen wird. Infolge der parallelen Beziehung zwischen der gesamten vorderen und hinteren Oberfläche 43 und 47 des Okulars befindet sich das vom Auge E gesehene virtuelle ver­ stärkte Bild in Ausrichtung mit dem Blick von der Posi­ tion des Auges E aus auf die entfernte Vorausszene direkt durch das Okular 15, d. h. ein Blick, den von der Szene kommende Lichtstrahlen nach aufeinanderfolgendem Durch­ tritt durch die Oberflächen 43, 39, 41, 45 und 47 des Okulars 15 bereitstellen.

In der Praxis beträgt die durch den Stumpf 27 er­ forderliche Bilddrehung größenordnungsmäßig 90°. Der genaue Drehwinkel ist vorgegeben durch die jeweilige Einzelausbildung.

Das System kann eine weitere Anzeigeanordnung zur Darstellung weiterer optischer Daten für die Augen E des Helmträgers enthalten. Diese optischen Daten sind der direkten und verstärkten Ansicht der entfernten Szene überlagert.

Zu diesem Zweck ist, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, in jedem der Nachtsichtsysteme 13a, 13b der zweite ebene Reflektor 29 derart ausgebildet, daß er als Strahlenteiler dient, und eine vom Helm 11 getragene Anzeigeanordnung erzeugt ein helles Anzeigebild in einer Ebene O₂, dessen Position in bezug auf die Zwischenlin­ senanordnung 31 derjenigen des Austrittsendes des Licht­ leitfaserkabelstumpfes 27 entspricht. Folglich wird das Licht von dem genannten hellen Anzeigebild nach Über­ tragung durch den zugehörigen Reflektor 29 von der Zwi­ schenlinsenanordnung 31 zur Betrachtung durch das Auge E über das Okular 15 in der reellen Bildebene O₁ fokussiert.

Die Anzeigeanordnung enthält eine Kathodenstrahl­ röhre 51, eine Relais- oder Zwischenlinse 53 und einen quaderförmigen, vorzugsweise würfelförmigen, Strahlen­ teiler 55, der aus vier rechtwinkligen Prismen 57 be­ steht, deren Rechtwinkelkanten in der gezeigten Weise aneinanderstoßen, wobei die aneinandergrenzenden Flä­ chen mit einem optischen Zement miteinander verklebt oder verkittet sind und wobei sich ein halbreflektie­ render Überzug auf einer der jeweils aneinandergrenzen­ den Flächen befindet. Zwei kohärente Lichtleitfaser­ bündel 59a, 59b stehen mit ihren jeweiligen Stirnflächen den beiden entgegengesetzten parallelen Seiten 61a, 61b des Strahlenteilers 55 in Ebenen gegenüber, die in bezug auf die vom Schirm 63 der Kathodenstrahlröhre 51 defi­ nierte Objektebene mit der reellen Bildebene der Zwi­ schenlinse 53 zusammenfallen. Die Ebenen derjenigen Enden der Lichtleitfaserbündel 59a, 59b, die dem würfel­ förmigen Strahlenteiler 55 nicht zugewandt sind, fallen in die jeweilige Ebene O₂.

Da die Strahlen zwei optische Beschichtungen oder Überzüge passieren müssen, haben die optischen Überzüge an den internen Flächen des Strahlenteilers 55 ein Reflexionsvermögen von 70% und ein Durchlaßvermögen von 30%, so daß bei den Okularen 15 virtuelle Bilder gleicher Helligkeit des hellen Anzeigebildes der Ka­ thodenstrahlröhre erzeugt werden.

Bei einer alternativen Anzeigeanordnung sind an­ stelle des würfelförmigen Strahlenteilers 55 zwei pla­ nare Reflektoren 65 und 67 vorgesehen, die gegeneinander rechtwinklig geneigt sind, wie es aus Fig. 5 hervorgeht. Der eine Reflektor 65 ist halbversilbert, d. h. zu 50% Reflektor und zu 50% Transmitter. Der andere Reflektor 67 ist ein Vollreflektor.

Bei einer weiteren alternativen Anzeigeanordnung (nicht dargestellt) kann man zwei Kathodenstrahlröhren verwenden, von denen jede Licht auf die Enden des je­ weiligen Lichtleitfaserbündels 59a, 59b richtet. Zu diesem Zweck liegen die Enden der Bündel 59a und 59b vorzugsweise unmittelbar an den Schirmen der Katho­ denstrahlröhren an.

Die beiden Nachtsichtsysteme 13a, 13b sind ver­ schwenkbar am Helm 11 gehaltert, so daß sie um die je­ weilige Schwenkachse Y-Y nach außen in die Nichtbetriebs­ stellung geschwenkt werden können, die in Fig. 3 durch eine eingezeichnete strichpunktierte Linie I angedeutet ist. Diese Verschwenkmöglichkeit erleichtert das Auf­ setzen und Absetzen der Helme. Die Schwenkbewegung der beiden Systeme 13a, 13b wird dadurch bewerkstelligt, daß ein an einer Schlitzkupplung 69, die sich zwischen den beiden Systemen 13a, 13b in der Nähe des Augenbrauen­ abschnitts des Helms erstreckt, vorgesehener Stift nach vorne gezogen bzw. nach hinten geschoben wird. Als Alternative kann auch ein nicht dargestellter Nocken- und Nockenfolger-Mechanismus vorgesehen sein, der ein Verschwenken der Systeme 13a, 13b veranlaßt, wenn ein am Helm angebrachtes Visier (nicht gezeigt) angehoben bzw. abgesenkt wird. Anordnungen dieser Art sind Gegen­ stand der britischen Patentanmeldung Nr. 8706943.

Die Ausgestaltung eines binokularen Nachtsicht­ systems nach der Erfindung, insbesondere bezüglich des Umstands, daß der oder jeder Bildverstärker nach unten blickt und daraus eine spezielle Position der oder jeder Objektivlinse resultiert, sowie bezüglich des Umstandes, daß ein Okular oder Okulare der oben beschriebenen dreiteiligen Art verwendet werden, eröffnet die Möglich­ keit, daß in bezug auf die Halsgelenklage eines Be­ nutzers des Systems ein optimales Zentrum der Gravi­ tätsposition erreicht wird. Darüber hinaus ist das Gewicht des Systems im Vergleich zu bekannten Systemen, die ein vergleichbares Winkelgesichtsfeld anbieten, gering.

Obgleich es sich bei dem beschriebenen Ausführungs­ beispiel um ein binokulares Nachtsichtbetrachtungssystem handelt, umfaßt die erfindungsgemäße Lehre auch anders ausgestaltete binokulare Nachtsichtsysteme und aber auch monokulare Nachtsichtsysteme, bei dem beispielsweise das andere Auge des Benutzers einen nicht unterbrochenen Blick auf die entfernte Vorausszene hat. Gleichermaßen ist es nicht erforderlich, daß in einem nach der Erfin­ dung ausgebildeten Nachtsichtbetrachtungssystem eine Anzeigeanordnung für optische Daten vorhanden ist.

Claims (20)

1. Nachtsichtbetrachtungssystem (13a oder 13b), enthal­ tend ein Okular (15), das derart angeordnet ist, daß es eine Vorwärtssichtlinie eines das System benutzenden Beobachters abfängt, und enthaltend ein optisches Unter­ system (17) mit einer vorwärtsblickenden Objektivlinse (19), die in bezug auf das Okular festgelegt ist und eine gegenüber der Vorwärtssichtlinie versetzte optische Achse hat, und mit einer Bildverstärkervorrichtung (25), die zwischen der Objektivlinse (19) und dem Okular (15) optisch derart angeordnet ist, daß Lichtstrahlen eines verstärkten reellen Bildes einer vor dem Beobachter lie­ genden, mittels der Objektivlinse (19) betrachteten Szene in das Okular (15) über eine Eintrittsoberfläche (37) des Okulars gerichtet werden, die in bezug auf die Vorwärtssichtlinie des Beobachters nach oben blickt, wobei für den Beobachter eine Ansicht des verstärkten Bildes bereitgestellt wird, die der dem Beobachter über das Okular (15) angebotenen Direktansicht dieser Voraus­ szene überlagert und mit ihr ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Untersystem (17) derart angeordnet ist, daß die Bildverstärkervorrichtung (25) bezüglich der Vorwärtssichtlinie des Beobachters nach unten blickt.

2. System nach Anspruch 1, bei dem die Objektivlinse (19) derart positioniert ist, daß sie dicht neben einer Seite des Kopfes (14) des das System benutzenden Beob­ achters liegt.

3. System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Objektivlinse (19) in bezug auf die Vorwärtssichtlinie hinter dem Okular (15) positioniert ist.

4. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Bildverstärkervorrichtung (25) derart positio­ niert ist, daß sie dicht neben einer Seite des Kopfes (14) des das System benutzenden Beobachters liegt.

5. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Bildverstärkervorrichtung (25) in bezug auf die Vorwärtssichtlinie hinter dem Okular (15) positioniert ist.

6. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das System an einer Kopfausrüstung (11) angebracht ist, so daß ein die Kopfausrüstung (11) tragender Benutzer das System verwenden kann.

7. System nach Anspruch 6, bei dem die Objektivlinse (19) eine Position einnimmt, die in der Vorwärts- und Rück­ wärtsrichtung der Kopfausrüstung mit einem Seitenteil (21) der Kopfausrüstung (11) im wesentlichen ausgerichtet ist.

8. System nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, bei dem die Bildverstärkervorrichtung (25) eine Position einnimmt, die in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung der Kopfaus­ rüstung mit einem Seitenteil (21) der Kopfausrüstung (11) im wesentlichen ausgerichtet ist.

9. System nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem das System auf der Kopfausrüstung (11) derart gehaltert ist, daß es zwischen einer Betriebsposition und einer Nicht­ betriebsposition um eine Achse (Y-Y) verschwenkt werden kann, die durch die Kopfausrüstung (11) definiert ist und sich in bezug auf die Vorwärtssichtlinie auf einer Seite der Kopfausrüstung (11) im wesentlichen vertikal erstreckt.

10. System nach Anspruch 9, bei dem die von der Kopf­ ausrüstung (11) definierte Achse (Y-Y) im wesentlichen mit einer Achse der Bildverstärkervorrichtung (25) zusammenfällt.

11. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das optische Untersystem (17) zwischen der Bildver­ stärkervorrichtung (25) und dem Okular (15) eine Bild­ drehvorrichtung (27) enthält.

12. System nach Anspruch 11, bei dem die Bilddrehvor­ richtung (27) einen Lichtleitfasernstummel (27), der mit seinem einen Ende mit einer Austrittsfläche der Bildver­ stärkervorrichtuug (25) optisch verbunden ist, aufweist.

13. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Okular (15) einen Körper (A, B, C) aus licht­ brechendem Werkstoff aufweist, der enthält: eine im wesentlichen ebene obere Eintrittsoberfläche (37), durch die die Strahlen in das Okular (15) eintreten; eine im wesentlichen ebene vordere und hintere Oberfläche (43, 47), die von der Eintrittsoberfläche (37) überspannt wer­ den; und eine zwischen der vorderen und der hinteren Ober­ fläche (43, 47) angeordnete interne Oberfläche (39), die in Richtung auf die hintere Oberfläche (47) konkav ge­ krümmt ist und die sowohl lichtreflektierende als auch lichtdurchlassende Eigenschaften aufweist; wobei die Eintritts-, vordere, hintere und interne Oberfläche (37, 43, 47, 39) winkelmäßig in bezug aufeinander derart angeordnet sind, daß die Strahlen von dem verstärkten re­ ellen Bild nach dem Eintreten in den Körper (A, B, C) durch interne Totalreflexion nach vorne zur internen Ober­ fläche (39) umgelenkt werden, bei dieser internen Ober­ fläche (39) nach hinten zu der hinteren Oberfläche (47) reflektiert werden und schließlich durch die hintere Oberfläche (47) zu einer Position (E) gelangen, die kon­ struktionsmäßig der Position des Auges eines Beobachters entspricht.

14. System nach Anspruch 13, bei dem das Okular (15) zwei interne Oberflächen (39, 41) hat, bei denen es sich bei der einen (39) um diejenige interne Oberfläche (39) han­ delt, die in Richtung auf die hintere Oberfläche (47) konkav gekrümmt ist, und die andere interne Oberfläche (41) eine im wesentlichen ebene Oberfläche ist, die zwi­ schen der konkav gekrümmten internen Oberfläche (39) und der hinteren Oberfläche (47) vorgesehen ist, wobei die Eintritts-, vordere, hintere und die beiden internen Oberflächen (37, 43, 47, 39, 41) winkelmäßig in bezug aufeinander derart angeordnet sind, daß Lichtstrahlen von dem verstärkten Bild nach dem Eintreten in den Körper (A, B, C) bei dieser anderen internen Oberfläche (41) intern (total) nach vorne reflektiert werden und dann bei der anderen internen Oberfläche (39) nach hinten zur Trans­ mission durch die andere interne Oberfläche (41) sowie anschließend die hintere Oberfläche (47) zu der Position (E) reflektiert werden, die konstruktionsmäßig der Position des Beobachterauges entspricht.

15. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das optische Teilsystem (17) ferner enthält: eine erste lichtreflektierende Vorrichtung (23), die derart positioniert ist, daß sie von der Vorausszene über die Objektivlinse (19) empfangenes Licht nach oben auf eine Eintrittsfläche der Bildverstärkervorrichtung (25) rich­ tet; eine Relais- oder Zwischenlinsenanordnung (31); eine zweite lichtreflektierende Vorrichtung (29), die zwischen der Lichtverstärkervorrichtung (25) und der Zwischenlinsenanordnung (31) derart positioniert ist, daß sie von der Bildverstärkervorrichtung (25) empfangenes Licht nach vorne, nach unten und nach innen, durch die Zwischenlinsenanordnung (31) richtet; eine dritte licht­ reflektierende Vorrichtung (33), die so positioniert ist, daß sie von der zweiten lichtreflektierenden Vorrichtung (29) durch die Zwischenlinsenanordnung (31) gerichtetes Licht im wesentlichen horizontal nach innen lenkt; und eine vierte lichtreflektierende Vorrichtung (35), die derart positioniert ist, daß sie das von der dritten lichtreflektierenden Vorrichtung (33) empfangene Licht nach unten auf die Eintrittsoberfläche (37) des Okulars (15) richtet.

16. System nach Anspruch 15, bei dem die zweite licht­ reflektierende Vorrichtung (29) sowohl lichtdurchlassende als auch lichtreflektierende Eigenschaften aufweist und das System ferner eine Anzeigeanordnung (51 bis 63 oder 5, 53, 59, 63, 65, 67) enthält, die derart ausgebildet ist, daß eine Anzeige darstellendes Licht über die zweite lichtreflektierende Vorrichtung (29) durch die Zwischen­ linsenanordnung (31) gerichtet wird und nach Reflexion an der dritten und vierten lichtreflektierenden Vorrich­ tung (33, 35) in das Okular (15) gelangt, so daß es von dem Beobachter in entsprechender Weise wie das verstärk­ te Bild betrachtet werden kann.

17. Nachtsichtsystem mit zwei Nachtsichtbetrachtungs­ systemen (13a, 13b) gemäß einem der vorstehenden Ansprü­ che, wobei für jedes Auge (E) des Betrachters jeweils eines der beiden Systeme vorgesehen ist.

18. Nachtsichtsystem mit zwei Nachtsichtbetrachtungs­ systemen (13a, 13b) nach Anspruch 16, jeweils eines für jedes Auge (E) des Betrachters, bei dem die Anzeigean­ ordnung (51 bis 63) enthält: eine Kathodenstrahlröhre (51); eine zweite Relais- oder Zwischenlinsenanordnung (53); einen Strahlenteiler (55) mit vier rechtwinkligen Prismen (57), deren Scheitel zusammengefügt sind und die an ein­ ander gegenüberliegenden Flächen mit Überzügen versehen sind, welche sowohl lichtreflektierende als auch licht­ durchlassende Eigenschaften haben; und ein erstes sowie ein zweites kohärentes Lichtleitfaserbündel (59a, 59b); wobei Licht eines reellen Bildes, das auf einem Schirm (63) der Kathodenstrahlröhre (51) dargestellt wird, von der zweiten Zwischenlinsenanordnung (53) in Verbindung mit dem Strahlenteiler (55) am einen Ende von jedem des ersten und zweiten Lichtleitfaserbündels (59a, 59b) zur Fokussierung gebracht wird und die anderen Enden der Lichtleitfaserbündel (49a, 49b) derart positioniert sind, daß sie jeweils Licht durch die zweite licht­ reflektierende Vorrichtung (29) richten.

19. System mit zwei Nachtsichtbetrachtungssystemen (13a, 13b) gemäß Anspruch 16, jeweils eines für jedes Auge (E) des Betrachters, bei dem die Anzeigeanordnung (51, 53, 59, 63, 65, 67) enthält: eine Kathodenstrahl­ röhre (51); eine zweite Relais- oder Zwischenlinsenanord­ nung (53); eine fünfte und eine sechste lichtreflektie­ rende Vorrichtung (65, 67), die zueinander rechtwinklig geneigt sind und auf der optischen Achse der zweiten Zwischenlinsenanordnung (53) so angeordnet sind, daß sich die fünfte lichtreflektierende Vorrichtung (65) näher bei der zweiten Zwischenlinsenanordnung (53) befindet, wobei die fünfte lichtreflektierende Vorrichtung (65) teil­ weise lichtdurchlässig und teilweise lichtreflektierend ist und die sechste lichtreflektierende Vorrichtung (67) voll reflektierend ist; und ein erstes und ein zweites kohärentes Lichtleitfaserbündel (59a, 59b); wobei Licht von einem reellen Bild, das auf einem Schirm (63) der Kathodenstrahlröhre (51) dargestellt wird, von der zwei­ ten Zwischenlinsenanordnung (53) nach Reflexion an der fünften lichtreflektierenden Vorrichtung am einen Ende des einen (59b) der Lichtleitfaserbündel (59a, 59b) und nach Durchtritt durch die fünfte lichtreflektierende Vorrichtung (65) und Reflexion an der sechsten licht­ reflektierenden Vorrichtung (67) am einen Ende des ande­ ren (59a) der Lichtleitfaserbündel (59a, 59b) zur Fo­ kussierung gebracht wird und die anderen Enden der Licht­ leitfaserbündel (59a, 59b) derart positioniert sind, daß sie Licht durch die jeweilige zweite lichtreflektierende Vorrichtung (29) richten.

20. System mit zwei Nachtsichtbetrachtungssystemen nach Anspruch 16, jeweils eines für jedes Auge des Beobachters, bei dem die Anzeigeanordnung enthält: zwei Kathodenstrahlröhren (51) und zwei Lichtleitfaser­ bündel (59a, 59b); wobei jedes der Lichtleitfaserbündel (59a, 59b) mit einem Ende mit einem Schirm (63) der betreffenden der beiden Kathodenstrahlröhren (51) op­ tisch verbunden ist und das andere Ende jedes Lichtleit­ faserbündels (59a, 59b) so positioniert ist, daß es Licht durch die zugeordnete der beiden lichtreflektierenden Vorrichtungen (29) richtet.