WO2022034231A2 - Optisches system - Google Patents

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WO2022034231A2
WO2022034231A2 PCT/EP2021/072645 EP2021072645W WO2022034231A2 WO 2022034231 A2 WO2022034231 A2 WO 2022034231A2 EP 2021072645 W EP2021072645 W EP 2021072645W WO 2022034231 A2 WO2022034231 A2 WO 2022034231A2
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WO
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lens
optical system
refractive power
display unit
optical axis
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PCT/EP2021/072645
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French (fr)
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WO2022034231A3 (de
Inventor
Alexander Epple
Johannes Zellner
David Shafer
Marco Pretorius
Original Assignee
Carl Zeiss Ag
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Publication date
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Publication of WO2022034231A3 publication Critical patent/WO2022034231A3/de
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    • G02B2027/0145—Head-up displays characterised by optical features creating an intermediate image

Definitions

  • the invention relates to an optical system with a display unit for displaying an image and with an eyepiece for viewing the image.
  • the optical system according to the invention is arranged in binoculars, in a telescope, in a telescope, in a spotting scope or in a light microscope.
  • the optical system according to the invention is arranged in a night vision device.
  • An eyepiece is an optically effective unit of an optical system and is arranged on the eye side. For example, a real intermediate image of an image is virtually imaged for a human eye with the eyepiece.
  • An eyepiece is used in many ways, for example in binoculars, in a telescope, in a telescope, in a spotting scope or in a light microscope. It is also known to arrange an eyepiece in a night vision device. For example, a screen of the night vision device is viewed with the eyepiece. This screen shows an image generated by a detector. Signals detected by the detector are converted electronically in such a way that they can be recognized as an image on the screen.
  • the eyepiece In order to ensure the most comfortable possible view for a person, in particular for a person who wears glasses, it is desirable for the eyepiece to have both a large interpupillary distance (e.g. approx. 18 mm) for an eye pupil with a diameter of 5 mm and a large half Field angle (for example, about 27 °).
  • the pupillary distance is the distance between the pupil of the eye and the first optical surface of the eyepiece.
  • An optical system for observing a digital display unit for displaying an image is also known from the prior art.
  • the known optical system is used to generate a sharp virtual image in an observer's eye from the image displayed on the digital display unit. It is desirable that the observer's eye (and thus the pupil of the eye) should be able to move within a predetermined spatial range as an effective limitation of the light beams emanating from the digital display unit, without the image quality being noticeably impaired.
  • This spatial area is often referred to as the "eye box" in the professional world.
  • an optical system with an eyepiece and an objective is known from the prior art, the known optical system not having a digital display unit.
  • this known optical system which is also referred to as “classic optical system” below, an intermediate image generated by the lens is projected as a virtual image into the observer's eye pupil or into the eye box.
  • the limitation of an objective pupil also acts as a sharp limitation of the eye box, which can therefore also be described as a "conjugate device pupil".
  • the presence of the conjugate device pupil means that if the observer moves his eye laterally outside a given tolerance range, he quickly perceives an image crop.
  • Such a conjugate device pupil is missing in an optical system with a digital display unit, since the light beams emitted by the digital display unit are each emitted in a wide and blurred spatial angle range and not, as in the case of a classic optical system composed of objective and eyepiece, through a or several apertures of the objective are limited, whereby finite boundaries of lenses of the objective can also be apertures in this sense.
  • this has the consequence that the observer's eye position relative to the optical axis in the case of lateral decentering of this known optical system when a permissible tolerance range is exceeded - i.e.
  • the observer's eye when leaving the eye box - perceives a clearly blurred image, but (i) without the image brightness being significantly reduced and/or (ii) without a partial or complete cropping of the perceived image image occurs. So the observer's eye lacks the "guide" to a certain extent through a clearly perceptible device pupil. Instead, the observer only perceives an image that is out of focus and possibly has clearly disturbing color aberrations (in particular color gradients across the image) and cannot unequivocally attribute the cause of this to his wrong eye pupil position. This lack of guidance information for an observer's eye can be perceived as very annoying and, in the worst case, lead to the rejection of the use of the known optical system with a digital display unit.
  • the invention is based on the object of specifying an eyepiece that also enables spectacle wearers to view comfortably.
  • the optical system according to the invention has an optical axis and a display unit for displaying an image.
  • the display unit is arranged on the optical axis and has an edge. The border limits the display unit.
  • a field emission screen, a liquid crystal screen, a thin film transistor screen, a plasma screen, an SED (Surface Conduction Electron Emitter Display) or a screen that has organic light-emitting diodes can be used as the display unit.
  • SED Surface Conduction Electron Emitter Display
  • a screen that has organic light-emitting diodes can be used as the display unit.
  • the above list is not final. Rather, any display unit suitable for the invention can be used.
  • the optical system according to the invention has an eyepiece for viewing the image.
  • the eyepiece is provided with at least one lens unit.
  • the edge of the display unit is designed in such a way that an edge beam light bundle from the edge of the display unit and goes to the lens unit in a light incident direction.
  • the marginal ray light bundle has a multiplicity of light rays which form the marginal ray light bundle.
  • the marginal ray light bundle has a main ray.
  • the principal ray is a ray of the marginal ray light beam, which represents the marginal ray light beam when an aperture of the optical system is reduced to almost 0.
  • the marginal ray light bundle has a multiplicity of light rays, which form the marginal ray light bundle, and the main ray.
  • the display unit and then the lens unit are arranged on the optical axis.
  • No further optical unit of the optical system is arranged between the lens unit and an eye pupil, for example an eye pupil of a person. This can also be expressed as follows: If, for example, the optical system has another optical unit in addition to the lens unit, then this optical unit is not arranged between the lens unit and the pupil of the eye, but between the lens unit and the display unit.
  • the optical system according to the invention is designed in such a way that the main ray runs at the lens unit at a first main ray height, the first main ray height being a first distance between the optical axis and the main ray at the lens unit.
  • the display unit is designed such that the chief ray runs at a second chief ray height at the display unit, the second chief ray height being a second distance between the optical axis and the chief ray at the display unit.
  • the optical system according to the invention has the marginal ray light bundle with the main ray, with (i) the main ray running at the lens unit at a first main ray height, with the first main ray height being a first distance between the optical axis and the main ray at the lens unit, and (ii) further, the chief ray at the display unit is at a second chief ray height, the second chief ray height being a second distance between the optical axis and the chief ray at the display unit.
  • the first principal ray height is at least as great as the second principal ray height. In particular, it is provided that the first principal ray height is greater than the second principal ray height.
  • the optical system according to the invention enables a comfortable view, in particular for people who wear glasses, since the eyepiece of the optical system according to the invention has both a large interpupillary distance (e.g. of approx. 18 mm) for an eye pupil with a diameter of 5 mm and a large half field angle (e.g. of approx. 27°). Furthermore, the optical system according to the invention enables an erection of an image without it being absolutely necessary to arrange a further reversing system in the optical system according to the invention.
  • a large interpupillary distance e.g. of approx. 18 mm
  • a large half field angle e.g. of approx. 27°
  • the first distance is the length of a first straight line that is aligned perpendicular to the optical axis and has a first point on the optical axis with a second point on the principal ray on the lens unit connects.
  • the second distance is the length of a second straight line which is aligned perpendicularly to the optical axis and connects a third point on the optical axis with a fourth point on the main beam on the display unit.
  • the lens unit has a first surface and a second surface.
  • the first surface of the lens unit is arranged on a first side of the lens unit remote from the display unit.
  • the second surface of the lens unit is arranged on a second side of the lens unit, which side faces the display unit.
  • a first plane is arranged on the first surface of the lens unit, the first straight line lying in the first plane.
  • the surface of the display unit is arranged on a side of the display unit facing the lens unit.
  • a second plane is arranged on the surface of the display unit. The second straight line is in the second plane.
  • the optical system in yet another embodiment, provision is additionally or alternatively made for the optical system to have at least two identical lenses which are of aspheric design.
  • one of the identical lenses is arranged in a first orientation on the optical axis and that the other of the identical lenses is arranged in a second orientation on the optical axis.
  • the first orientation is rotated 180° to the second orientation.
  • the first alignment of one lens of the identical lenses is a reflection of the second alignment of the other lens of the identical lenses on a straight line, which is aligned in particular perpendicular to the optical axis.
  • the use of two identical lenses reduces the cost of manufacturing the optical system of the present invention.
  • the optical system has a first lens, a second lens, a third lens, a fourth lens, a fifth lens and a sixth lens, with the first lens, then the second lens, then the third lens, then the fourth lens, then the fifth lens and then the sixth lens are arranged along the optical axis.
  • the first lens has positive refractive power.
  • the second lens has negative refractive power.
  • the third lens has positive refractive power.
  • the fourth lens has positive refractive power.
  • the fifth lens has positive power and the sixth lens has negative power.
  • the first lens is designed, for example, as the lens unit mentioned further above.
  • this embodiment of the optical system according to the invention has at least one cemented element.
  • the first lens has a surface directed towards the pupil of the eye. This surface is aspherical.
  • the sixth lens has a surface directed towards the display unit. This surface is aspherical.
  • the first principal ray height can be 12 mm, for example.
  • a display unit the display height of which is less than 12 mm, this may require large positive refractive power immediately when the light from the display unit enters the eyepiece.
  • Such a positive refractive power often leads to a small overall length of the optical system.
  • a small overall length is often desirable.
  • this short overall length makes it difficult to introduce correction units, for example in the form of lenses, into the optical system.
  • the embodiments of the optical system according to the invention explained below have a longer overall length than the embodiments of the optical system according to the invention described here above, so that this disadvantage can be avoided.
  • the optical system has at least one intermediate image.
  • the intermediate image is generated, for example, by at least one optical unit of the eyepiece.
  • the optical system according to the invention has a first concave lens surface and a second concave lens surface.
  • the intermediate image is arranged between the first concave lens surface and the second concave lens surface.
  • the optical system according to the invention has a first meniscus-shaped lens with a first concave lens surface and a second meniscus-shaped lens with a second concave lens surface, the intermediate image being arranged between the first concave lens surface and the second concave lens surface.
  • the optical system according to the invention has a first meniscus-shaped cemented element with a first concave lens surface and a second meniscus-shaped cemented element with a second concave lens surface, the intermediate image being arranged between the first concave lens surface and the second concave lens surface.
  • precisely one lens is arranged between the pupil of the eye and the intermediate image.
  • precisely one lens is bi-aspherical.
  • a bi-aspheric design is understood above and also below to mean the following design: A lens has a first surface and a second surface, which is arranged opposite the first surface. Both the first surface and the second surface are aspherical.
  • the eyepiece has a first lens group and a second lens group.
  • the first lens group and then the second lens group are arranged along the optical axis, viewed against the direction of light incidence.
  • the intermediate image is arranged between the first lens group and the second lens group.
  • the optical system according to the invention has a third lens group.
  • the first lens group, then the second lens group and then the third lens group are arranged along the optical axis, viewed against the direction of light incidence.
  • the first lens group has the lens unit.
  • the first lens group in one embodiment, provision is additionally or alternatively made for the first lens group to have a first lens, a second lens, a third lens and a fourth lens, with the first lens first, then the second lens viewed against the direction of light incidence, then the third lens and then the fourth lens are arranged along the optical axis, the first lens having positive power, the second lens having positive power, the third lens having positive power, and the fourth lens having negative power.
  • the second lens group has a fifth lens, a sixth lens, a seventh lens, an eighth lens, a ninth lens, a tenth lens, an eleventh lens and a twelfth lens.
  • the fifth lens has positive refractive power
  • the sixth lens has positive refractive power
  • the seventh lens has negative refractive power
  • the eighth lens has nega- tive power
  • the ninth lens having positive power
  • the tenth lens having positive power
  • the eleventh lens having positive power
  • the twelfth lens having negative power.
  • the second lens group has at least one meniscus-shaped cemented element, the cemented element having a crown lens and a flint lens.
  • the second lens group in addition or as an alternative to this, provision is made for the second lens group to have at least one meniscus-shaped cemented element.
  • This meniscus-shaped cemented member has a concave side. The concave side faces a pupil located in the optical system.
  • the pupil arranged in the optical system according to the invention is arranged on the optical axis where the main ray of the marginal ray light bundle intersects the optical axis.
  • the eighth lens of the second lens group and the ninth lens of the second lens group form a first meniscus-shaped cemented element.
  • the eleventh lens of the second lens group and the twelfth lens of the second lens group form a second meniscus-shaped cemented element.
  • the seventh lens of the second lens group is designed as a meniscus lens.
  • each of these embodiments is a combination of an optical unit in the form of the first lens group with a relay system in the form of the second lens group, with the relay system imaging the image of the object displayed on the display unit onto the intermediate image.
  • a pupil plane is arranged between the seventh lens and the eighth lens and is conjugate paraxially to the pupil of the eye.
  • the fourth lens, the eighth lens, and the twelfth lens, each having a negative refractive power, are made of flint glass, for example. All other lenses of these embodiments of the optical system according to the invention are formed from crown glass, for example.
  • the correction of the Petzval sum is carried out, for example, by the fourth lens with negative refractive power and by the seventh lens, embodied, for example, as a meniscus lens, by the meniscus-shaped cemented element consisting of the eighth lens and the ninth lens and through the meniscus-shaped cemented element consisting of the eleventh lens and the twelfth lens.
  • the image plane on the display unit deviates greatly from telecentricity.
  • the strong deviation from telecentricity therefore also significantly distinguishes these embodiments of the optical system according to the invention from an eyepiece that is used on a telescope or binoculars of the prior art.
  • the first lens group has a first lens and a second lens. Viewed against the direction of incidence of light, first the first lens and then the second lens are arranged along the optical axis.
  • the first lens has positive refractive power.
  • the second lens has negative refractive power.
  • the second lens group has a third lens, a fourth lens, a fifth lens, a sixth lens and a seventh lens. Seen against the direction of light incidence, first the third lens, then the fourth lens, then the fifth lens, then the sixth lens and then the seventh lens are arranged along the optical axis.
  • the third lens has negative refractive power.
  • the fourth lens has positive refractive power.
  • the fifth lens has negative refractive power.
  • the sixth lens has positive power and the seventh lens has positive power.
  • the second lens and/or the third lens are/is designed as a meniscus lens.
  • the fourth lens is bi-aspherical and that the fifth lens and the sixth lens form a cemented component.
  • the above embodiment of the optical system according to the invention with the seven lenses has a reduced number of lenses compared to the embodiment of the optical system according to the invention explained above.
  • the intermediate image is also in this embodiment of the optical system according to the invention between the first lens group and the second Arranged lens group.
  • the intermediate image is in turn generated by the second lens group, which is basically designed as a relay system.
  • the second lens and the third lens are designed as a meniscus lens, for example.
  • the second lens and the third lens are arranged in such a way that the intermediate image is arranged between the second lens and the third lens, with no further optical unit of the optical system according to the invention between the second lens and the intermediate image and the third Lens and the intermediate image is arranged.
  • the second lens designed as a meniscus lens and the third lens designed as a meniscus lens serve to correct the Petzval sum and thus contribute to flattening of the image field.
  • the first lens and the fourth lens are bi-aspherical. This makes it possible to deflect the beam using lenses with a high refractive power. In the process, aberrations that arise, in particular spherical aberrations, are corrected due to the aspheric design of the first lens and the fourth lens. It is thus possible to use a smaller number of lenses in the optical system in comparison to the embodiment of the optical system according to the invention explained further above.
  • the first lens group which in this embodiment of the optical system according to the invention only has two lenses, namely the first lens and the second lens, due to the bi-aspheric design of the first lens and the fourth lens.
  • a chromatic longitudinal aberration can be corrected by the cemented component, which is formed by the fifth lens and the sixth lens.
  • the aforementioned cemented element is, for example, an achromatic cemented element.
  • the fifth lens is formed from flint glass, for example
  • the sixth lens is formed from crown glass, for example.
  • the further lenses of this embodiment of the optical system according to the invention are formed from crown glass, for example.
  • the first lens group has a first lens and a second lens. Viewed against the direction of incidence of light, first the first lens and then the second lens are arranged along the optical axis.
  • the first lens is bi-aspherical.
  • the second lens is designed as a meniscus lens.
  • the second lens group has a third lens, a fourth lens, a fifth lens, a sixth lens, a seventh lens and an eighth lens. Seen against the direction of light incidence, first the third lens, then the fourth lens, then the fifth lens, then the sixth lens, then the seventh lens and then the eighth lens are arranged along the optical axis.
  • the third lens is designed as a meniscus lens.
  • the fourth lens is bi-aspherical.
  • the seventh lens and the eighth lens form a cemented element.
  • the first lens has a positive refractive power and that the second lens has a negative refractive power.
  • the first lens has a positive refractive power and that the second lens has a positive refractive power.
  • the third lens has positive refractive power, that the fourth lens has positive refractive power, that the fifth lens has negative refractive power, that the sixth lens has positive refractive power, that the seventh lens has negative refractive power and that the eighth lens has positive refractive power.
  • the third lens has positive refractive power
  • that the fourth lens has positive refractive power
  • that the fifth lens has negative refractive power
  • that the sixth lens has positive refractive power
  • that the seventh lens has positive refractive power and that the eighth lens has negative refractive power.
  • the above optical system according to the invention has eight lenses, the first lens having positive refractive power, for example, the second lens having negative refractive power, for example, the third lens having positive refractive power, for example, the fourth lens having positive refractive power, for example, the fifth lens having, for example, negative refractive power, the sixth lens having, for example, positive refractive power, the seventh lens having, for example, negative refractive power, and the eighth lens having, for example, positive refractive power.
  • the first lens is arranged in a first orientation on the optical axis and the fourth lens is arranged in a second orientation on the optical axis.
  • the first orientation is rotated 180° to the second orientation.
  • the first orientation of the first lens is one Reflection of the second alignment of the fourth lens on a straight line, which is in particular aligned perpendicular to the optical axis.
  • the use of two identical lenses, namely the first lens and the fourth lens reduces the cost of producing the optical system according to the invention.
  • the above optical system according to the invention has eight lenses, the first lens having positive refractive power, for example, the second lens having positive refractive power, for example, the third lens having positive refractive power, for example, the fourth lens having positive refractive power, for example, the fifth lens having, for example, negative refractive power, the sixth lens having, for example, positive refractive power, the seventh lens having, for example, positive refractive power, and the eighth lens having, for example, negative refractive power.
  • the overall length of the embodiments of the optical system according to the invention explained above from, for example, 100 mm to an overall length of, for example, 80 mm in this embodiment of the optical system according to the invention, the overall length being measured from the eye pupil to the display unit will.
  • the individual lenses of this embodiment of the optical system according to the invention can have a greater refractive power than the lenses of the embodiments of the optical system according to the invention explained further above. Although this could make it more difficult to correct the Petzval sum. However, this is corrected, for example, in that the second lens and the third lens are each designed as a meniscus lens, between which the intermediate image is arranged.
  • the shortened overall length of this embodiment of the optical system according to the invention leads to an increased number of lenses, namely the eight lenses mentioned above, of which two lenses are bi-aspherical, namely the first lens and the fourth lens.
  • the intermediate image is in the immediate vicinity - for example at a distance of a few millimeters, in particular less than 3 mm - or even on an optical surface of one of the lenses of the embodiments of the optical system according to the invention explained above.
  • the lens group has a single lens in the form of a first lens. Thus, no further optical units are provided in the first lens group.
  • the first lens has positive refractive power.
  • the second lens group has a second lens, a third lens, a fourth lens, a fifth lens and a sixth lens. Viewed against the direction of light incidence, first the second lens, then the third lens, then the fourth lens, then the fifth lens and then the sixth lens are arranged along the optical axis.
  • the second lens has positive refractive power.
  • the third lens has negative refractive power.
  • the fourth lens has positive refractive power.
  • the fifth lens has positive power and the sixth lens has negative power.
  • the third lens is designed as a meniscus lens.
  • the fifth lens and the sixth lens form a cemented component.
  • the third lens which is designed as a meniscus lens
  • the bi-aspherically designed second lens for example viewed against the direction of light incidence.
  • This third lens corrects the Petzval sum. This makes it possible that the Petzval sum is no longer corrected by optical units that are close to the intermediate image. Thus, the intermediate image can be exposed. In other words, it is placed between two lenses.
  • the overall length of this embodiment of the optical system is 100 mm, for example. This makes it possible not to use any strongly refractive meniscus lenses between which the intermediate image is arranged. Rather, it is sufficient to use the third lens designed as a meniscus lens, which takes over the correction of the Petzval sum.
  • the first lens group has a single lens in the form of a first lens. Thus are no further optical units are provided in the first lens group.
  • the first lens has positive refractive power.
  • the second lens group has a second lens, a third lens and a fourth lens. The second lens, then the third lens and then the fourth lens are arranged along the optical axis, viewed counter to the direction of incidence of light.
  • the second lens has positive refractive power.
  • the third lens also has positive refractive power.
  • the fourth lens has negative refractive power.
  • the above embodiments of the optical system according to the invention therefore have only four lenses.
  • the overall length of this embodiment of the optical system according to the invention is 200 mm, for example. Due to the large overall length, it is no longer absolutely necessary to provide high refractive powers for the individual lenses. This allows easy correction of the Petzval sum. For example, the correction of the Petzval sum is provided by the fourth lens.
  • the fourth lens carries out a correction of the chromatic longitudinal aberration.
  • the optical system according to the invention In order to use the optical system according to the invention, for example in a telescope or binoculars, it is desirable to generate, for example, a telecentric version of an image space. In other words, the chief rays of all light beams should run parallel to the optical axis.
  • the first lens group has a single lens in the form of a first lens. The first lens group thus has no further optical unit. The first lens has positive refractive power.
  • the second lens group has a second lens, a third lens, a fourth lens, a fifth lens and a sixth lens. Contrary to the direction of light incidence, the second lens, then the third lens, then the fourth lens, then the fifth lens and then the sixth lens are arranged along the optical axis.
  • the second lens has positive refractive power.
  • the third lens has negative refractive power.
  • the fourth lens has negative refractive power.
  • the fifth Lens has positive refractive power and the sixth lens has positive refractive power.
  • provision is made for the first lens and/or the second lens to be bi-aspherical.
  • the sixth lens is aspherical and that the fourth lens and the fifth lens form a cemented component.
  • the Petzval sum is corrected by the sixth lens.
  • a further embodiment of the optical system according to the invention in which a telecentric design of the image space takes place, additionally or alternatively has a first lens group which is provided with a single lens in the form of a first lens.
  • the first lens group thus has no further optical units.
  • the first lens has positive refractive power.
  • the second lens group has a second lens, a third lens, a fourth lens, a fifth lens, a sixth lens and a seventh lens. Seen against the direction of light incidence, first the second lens, then the third lens, then the fourth lens, then the fifth lens, then the sixth lens and then the seventh lens are arranged along the optical axis.
  • the second lens has positive refractive power.
  • the third lens has negative refractive power.
  • the fourth lens has negative refractive power.
  • the fifth lens has positive refractive power.
  • the sixth lens has positive power and the seventh lens has positive power.
  • the fourth lens and the fifth lens form a cemented component.
  • the optical system is designed as a dioptric system.
  • the optical system according to the invention has only lenses.
  • the optical system according to the invention has at least one planar folding mirror, which in particular has no optical refractive power.
  • this embodiment of the optical system according to the invention is also a dioptric system.
  • a distance of the eye pupil to the lens unit is greater than a focal length of the optical system.
  • the distance from the pupil of the eye to the lens unit is at least 1.25 times greater than the focal length of the optical system.
  • the distance between the pupil of the eye and the lens unit is at least 1.5 times greater than the focal length of the optical system.
  • the distance between the eye pupil and the lens unit is at least 1.7 times greater than a focal length of the optical system.
  • the invention also relates to binoculars, a telescope, a telescope, a light microscope or a night vision device, which has an optical system according to the invention with one of the features mentioned above or below or with a combination of at least two of the features mentioned above or below .
  • the invention is also based on the object of specifying an optical system with a display unit, which has a delimitation of the eye box that guides the eye of an observer.
  • an optical system with a display unit is to be specified in which the observer immediately and intuitively perceives when his eye position leaves the permissible area of the eye box, and in which he is also given feedback as to in which direction and how far he should move his eye laterally relative to the optical axis of the optical system in order to again be sufficiently centered on the optical axis of the optical system.
  • this object is achieved with a further optical system which has at least one of the following features or a combination of at least two of the following features.
  • the further optical system according to the invention is designed as an optical system which has at least one of the features described above or a combination of at least two of the features described above.
  • the further optical system according to the invention has an optical axis and a display unit for displaying an image.
  • the display unit is arranged on the optical axis.
  • the display unit is a digital display unit, for example.
  • a field emission image can be used as a display unit screen, a liquid crystal screen, a thin film transistor screen, a plasma screen, a SED (Surface Conduction Electron Emitter Display) or a screen having organic light emitting diodes can be used.
  • SED Surface Conduction Electron Emitter Display
  • a screen having organic light emitting diodes can be used.
  • any display unit suitable for the invention can be used.
  • the further optical system according to the invention has an eyepiece for viewing the image with at least one eye, the optical axis running through the eyepiece.
  • a predefinable spatial region is arranged on the eyepiece, in which the eye can be moved in such a way that an image quality of an image generated with the eyepiece does not fall below a predefinable threshold value.
  • the spatial area has, for example, a diameter of 3 mm, 5 mm or 7 mm and is arranged around the centered position of the eye on the optical axis, preferably symmetrically around the centered position of the eye on the optical axis.
  • the area that can be specified is the eye box already defined above. Starting from the display unit in the direction of the spatial area, the display unit, then the eyepiece and then the spatial area are arranged in a direction of incidence of light.
  • the eyepiece of the further optical system according to the invention has at least one first lens group and at least one second lens group, with the first lens group and then the second lens group being arranged along the optical axis viewed against the direction of incidence of light.
  • the first lens group can also be referred to as a pupil relay unit.
  • the second lens group can also be referred to as a further optical assembly.
  • a lens group is understood to mean a group which has at least one optical structural unit, for example in the form of a lens. In particular, it is provided that the lens group has only a single lens or multiple lenses.
  • an intermediate pupil is arranged between the first lens group and the second lens group.
  • the second lens group is designed to project the image displayed by the display unit into the intermediate pupil.
  • the first lens group is designed for mapping the image arranged in the intermediate pupil into the spatial area.
  • the intermediate pupil and the spatial domain are conjugate to each other.
  • an aperture unit is on located in the intermediate pupil.
  • the diaphragm unit is arranged at the location of the intermediate pupil.
  • the diaphragm unit is arranged in a plane at the location of the intermediate pupil.
  • the further optical system according to the invention has the advantage that it basically provides a conjugate device pupil. This enables the observer to immediately and intuitively perceive when his/her eye position leaves the permissible area of the eye box. Furthermore, the observer is given feedback as to the direction and how far he should move his eye laterally relative to the optical axis of the further optical system according to the invention in order to again be sufficiently centered on the optical axis of the further optical system according to the invention.
  • the diaphragm unit is designed as a mechanical diaphragm unit.
  • the diaphragm unit is provided with a circular diaphragm opening, the size of the diaphragm opening being fixed or adjustable.
  • the panel unit is provided with an elliptical panel opening, with the size of the panel opening being fixed or adjustable.
  • An elliptical aperture is advantageous in order to provide an eye-box that has a different extent vertically and horizontally. Particularly in the case of devices for binocular observation (e.g.
  • an eye box with a horizontal (lateral) extent that is greater than the vertical extent of the eye box is often advantageous, since in addition to the unavoidable Head movement of the observer, additional leeway to take into account the different pupil distances between different people between a right eye and a left eye is desirable.
  • the invention is not limited to the aforementioned forms of the diaphragm opening. Rather, the aperture any shape suitable for the invention and/or required for a desired eye-box shape.
  • the first lens group has an intermediate caustic.
  • an intermediate caustic means an intermediate image in which the light rays emanating from a field point intersect in the two main sections in different axial positions, so that there is no perceptible intermediate image in the conventional sense.
  • the intermediate caustic can be a flat and corrected intermediate image.
  • the intermediate caustic does not have to be in the form of the intermediate image described above.
  • the intermediate caustic can facilitate the design of eyepieces with a large eye box and at the same time a small focal length.
  • the first bundle of rays runs from the first location of the display unit in the direction of incidence of light
  • that the second bundle of rays runs from the second location of the display unit in the direction of incidence of light
  • the second lens group is designed such that the first beam and the second beam overlap at least 70% or at least 80% or at least 90% at the intermediate pupil.
  • All beam bundles emanating from the various areas of the display unit are uniformly vignetted by the diaphragm arranged in the plane of the intermediate pupil. This ensures that the observer with the lateral decentering of his eye pupil, he perceives a reduction in image brightness occurring uniformly over the entire area of the display unit, before finally a complete cropping of the image occurs.
  • an eyepiece for viewing the image with at least one eye, the optical axis passing through the eyepiece; as well as with
  • a predeterminable spatial area arranged on the eyepiece in which the eye can be moved in such a way that an image quality of an image generated with the eyepiece does not fall below a predefinable threshold value, with the direction of light incidence starting from the display unit being viewed in the direction of the spatial area first the display unit, then the eyepiece and then the spatial area are arranged;
  • the eyepiece has at least one first lens group and at least one second lens group, with the first lens group and then the second lens group being arranged along the optical axis, viewed against the direction of incidence of light,
  • an intermediate pupil is arranged between the first lens group and the second lens group
  • the second lens group is designed to project the image displayed by the display unit into the intermediate pupil
  • the first lens group is designed to image the image arranged in the intermediate pupil in the spatial area
  • the interpupillary and the spatial domain are conjugate to each other, and where an aperture unit is arranged at the intermediate pupil, the aperture unit clipping beams of rays emanating from the display unit.
  • Optical system with at least one of the features mentioned above or below or with a combination of at least two of the features mentioned above or below, wherein a first bundle of rays runs from a first location of the display unit in the direction of light incidence, wherein a second Beam bundle runs from a second location of the display unit in the direction of light incidence, the first beam bundle and the second beam bundle overlapping at least 70% or at least 80% or at least 90% at the intermediate pupil.
  • the invention also relates to an optical device which has the further optical system according to the invention with one of the features mentioned above or below or with a combination of at least two of the features mentioned above or below.
  • the optical device is designed, for example, as binoculars, as a telescope, as a telescope, as a light microscope or as a night vision device.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a night vision device with an optical system according to the invention
  • Figure 2 shows a schematic representation of a first embodiment of an optical system according to the invention
  • FIG. 3 shows system data of the optical system according to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows curves of the modulation transfer function (MTF) as a function of the object height for the embodiment of the optical system according to FIGS. 2 and 3;
  • Figure 5 shows a schematic representation of a second embodiment of an optical system according to the invention.
  • FIG. 6 shows system data of the optical system according to FIG. 5;
  • FIG. 7 shows curves of the modulation transfer function (MTF) as a function of the object height for the embodiment of the optical system according to FIGS. 5 and 6;
  • MTF modulation transfer function
  • Figure 8 shows a schematic representation of a third embodiment of an optical system according to the invention.
  • FIG. 9 shows system data of the optical system according to FIG. 8;
  • FIG. 10 shows curves of the modulation transfer function (MTF) as a function of the object height for the embodiment of the optical system according to FIGS. 8 and 9;
  • Figure 11 shows a schematic representation of a fourth embodiment of an optical system according to the invention.
  • FIG. 12 shows system data of the optical system according to FIG. 11;
  • FIG. 13 shows curves of the modulation transfer function (MTF) as a function of the object height for the embodiment of the optical system according to FIGS. 11 and 12;
  • Figure 14 shows a schematic representation of a fifth embodiment of an optical system according to the invention.
  • FIG. 15 shows system data of the optical system shown in FIG. 14;
  • FIG. 16 shows curves of the modulation transfer function (MTF) as a function of the object height for the embodiment of the optical system according to FIGS. 14 and 15;
  • Figure 17 shows a schematic representation of a sixth embodiment of an optical system according to the invention.
  • FIG. 18 shows system data of the optical system shown in Figure 17;
  • FIG. 19 shows curves of the modulation transfer function (MTF) as a function of the object height for the embodiment of the optical system according to FIGS. 17 and 18;
  • MTF modulation transfer function
  • FIG. 20 shows a schematic representation of a seventh embodiment of an optical system according to the invention.
  • FIG. 21 shows system data of the optical system shown in FIG. 20
  • FIG. 22 shows curves of the modulation transfer function (MTF) as a function of the object height for the embodiment of the optical system according to FIGS. 20 and 21;
  • FIG. 23 shows a schematic representation of an eighth embodiment of an optical system according to the invention.
  • FIG. 24 shows system data of the optical system shown in FIG. 23;
  • FIG. 25 shows curves of the modulation transfer function (MTF) as a function of the object height for the embodiment of the optical system according to FIGS. 23 and 24;
  • FIG. 26 shows a schematic representation of a ninth embodiment of an optical system according to the invention.
  • Figure 27 shows system data of the optical system shown in Figure 26
  • FIG. 28 shows curves of the modulation transfer function (MTF) as a function of the object height for the embodiment of the optical system according to FIGS. 26 and 27;
  • Figure 29 shows a schematic representation of an embodiment of another optical system according to the invention.
  • FIG. 30 shows a schematic representation of spherical aberration, image shell positions and the relative distortion for an optical system according to FIG. 29 with a maximum spatial range
  • FIG. 31 shows a schematic representation of a spherical aberration, of image shell positions and the relative distortion for an optical system according to FIG. 29 with a centered eye pupil of 3 mm diameter;
  • FIG. 32 shows a schematic representation of the transverse aberrations for a centered eye pupil of 3 mm diameter in an optical system according to FIG. 29;
  • FIG. 33 shows a schematic representation of the transverse aberrations for an eye pupil of 3 mm diameter, which is 1 mm laterally decentered relative to the optical axis, in an optical system according to FIG. 29;
  • FIG. 34 shows a schematic representation of the transverse aberrations for an eye pupil of 3 mm diameter, which is 2 mm laterally decentered relative to the optical axis, in an optical system according to FIG. 29;
  • Figure 35 shows curves of a modulation transfer function for an optical system according to Figure 29 with a centered eye pupil of 3 mm diameter;
  • FIG. 36 shows curves of a modulation transfer function in an optical system according to FIG. 29 with a 3 mm diameter eye pupil laterally decentered by 1 mm relative to the optical axis;
  • FIG. 37 shows curves of a modulation transfer function in an optical system according to FIG. 29 with a 3 mm diameter eye pupil laterally decentered by 2 mm relative to the optical axis;
  • FIG. 38 shows system data of the optical system according to FIG. 29, as well as
  • FIG. 39 shows asphere coefficients for surfaces of the optical system according to FIG. 29.
  • the optical system according to the invention will now be explained in more detail using a night vision device. It is explicitly pointed out that the invention is not limited to use with a night vision device. Rather, the invention can be used for any optical device for which the invention is suitable.
  • the optical system according to the invention is arranged in binoculars, in a telescope, in a telescope, in a spotting scope or in a light microscope.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a night vision device 1 with which a user of the night vision device 1 can observe an object O by placing an eye 2 on the night vision device 1 .
  • the night vision device 1 has a lens 3 and a detector 4 .
  • the detector 4 detects light rays which pass from the object O through the lens 3 and generates detection signals.
  • the night vision device 1 has an eyepiece 6 with which the user of the night vision device 1 can view the image shown on the display unit 5 .
  • the detector 4 can be designed, for example, as a CCD detector or CMOS detector. However, the invention is not limited to the aforementioned embodiment. Rather, the detector 4 can be any detector suitable for the invention.
  • a field emission screen for example, a field emission screen, a liquid crystal screen, a thin film transistor screen, a plasma screen, an SED (Surface Conduction Electron Emitter Display) or a screen that has organic light-emitting diodes can be used as the display unit 5 .
  • the above list is not final. Rather, any display unit suitable for the invention can be used as the display unit 5 .
  • the light beams originating from the object O enter the night vision device 1 in a direction L of light incidence.
  • the light beams therefore first pass through the lens 3 and are then detected by the detector 4 .
  • the arrangement of the above-mentioned units of the night vision device 1 along an optical axis OA of the night vision device 1 can be, for example, as follows describe: Contrary to the light incidence direction L, ie seen from the eye 2 in the direction of the object O, first the eyepiece 6, then the display unit 5, then the detector 4 and then the lens 3 are arranged along the optical axis OA of the night vision device 1.
  • optical system 7 has the eyepiece 6 and the display unit 5 .
  • FIG. 2 shows a first embodiment of the optical system 7 according to the invention, which has an optical axis OA, which corresponds to the optical axis OA of the night vision device 1.
  • the eyepiece 6 of the optical system 7 according to the invention has a first lens L1, a second lens L2, a third lens L3, a fourth lens L4, a fifth lens L5 and a sixth lens L6. Contrary to the direction of light incidence L, the first lens L1, then the second lens L2, then the third lens L3, then the fourth lens L4, then the fifth lens L5 and then the sixth lens L6 are arranged along the optical axis OA.
  • the first lens L1 has positive refractive power.
  • the second lens L2 has negative refractive power.
  • the third lens L3 has positive refractive power.
  • the fourth lens L4 has positive refractive power.
  • the fifth lens L5 has positive refractive power and the sixth lens L6 has negative refractive power.
  • the first lens L1 and the second lens L2 form
  • the first lens L1 forms the above-mentioned lens unit of the optical system 7 according to the invention. Viewed along the optical axis OA and in the light incidence direction L, first the display unit 5 and then the first lens L1 are arranged along the optical axis OA. No further optical unit of the optical system 7 is arranged between the first lens L1 and an eye pupil of the eye 2 .
  • An edge beam light bundle 9 emanates from an edge 8 of the display unit 5 and runs in the direction of light incidence L to the first lens L1.
  • the marginal ray light bundle 9 has a multiplicity of light rays which form the marginal ray light bundle 9 .
  • One of the light beams is a main beam HS of the edge beam light bundle 9.
  • the main ray HS is a ray of the marginal ray light bundle 9, which represents the marginal ray light bundle 9 when an aperture of the optical system 7 is reduced to almost 0.
  • the main ray HS runs at the first lens L1 at a first main ray height H1, the first main ray height H1 being a first distance between the optical axis OA and the main ray HS at the first lens L1.
  • the first distance is, for example, the length of a first straight line, which is aligned perpendicularly to the optical axis OA and connects a first point P1 on the optical axis OA to a second point P2 on the chief ray HS at the first lens L1.
  • the first distance can also be given as follows:
  • the first lens L1 has a first surface and a second surface.
  • the first surface is arranged on a first side of the first lens L1 facing away from the display unit 5 .
  • the second surface is arranged on a second side of the first lens L1 that faces the display unit 5 .
  • a first plane is arranged on the first surface of the first lens L1, the first straight line lying in the first plane.
  • the first plane touches the first surface at at least one point.
  • the main ray HS runs at a second main ray height H2 on the display unit 5 , the second main ray height H2 being a second distance between the optical axis OA and the main ray HS on the display unit 5 .
  • the second distance is, for example, the length of a second straight line that is aligned perpendicularly to the optical axis OA and connects a third point P3 on the optical axis OA to a fourth point P4 on the main ray HS on the display unit 5 .
  • the second distance can also be given as follows:
  • the display unit 5 has a surface.
  • the surface of the display unit 5 is arranged on a side of the display unit 5 facing the first lens L1. Furthermore, a second plane is arranged on the surface of the display unit 5 .
  • the second straight line is in the second plane. The second plane touches the surface of the display unit 5 at least at one point, for example.
  • the first chief ray height H1 is greater than the second chief ray height H2.
  • the first chief ray height H1 is approximately 12 mm and the second chief ray height H2 is approximately 10 mm.
  • the invention is not restricted to the aforementioned sizes of the first main ray height H1 and the second main ray height H2. Rather, any first chief ray height H1 and any second chief ray height H2 which are suitable for the invention can be used for the invention.
  • the system data of the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG. 2 can be seen from the upper table in FIG.
  • the upper table in FIG. 3 is based on an entrance beam radius of 2.5 mm, an entrance angle of 27° and an effective focal length of the optical system 7 according to the invention of 10.814 mm.
  • the surface 0 designates a surface at an infinite distance in front of the optical system 7 on the side of the eye 2, so that light can enter the optical system 7 in a collimated manner.
  • the area 1 denotes the area of the eye pupil of the eye 2 .
  • the first lens L1 has a surface 2 directed towards the eye 2 .
  • the second lens L2 has a surface 3 directed towards the eye 2 and a surface 4 directed towards the display unit 5 .
  • the third lens L3 has a surface 5 directed towards the eye 2 and a surface 6 directed towards the display unit 5 .
  • the fourth lens L4 has a surface 7 directed towards the eye 2 and a surface 8 directed towards the display unit 5 .
  • the fifth lens L5 has a surface 9 directed towards the eye 2 and a surface 10 directed towards the display unit 5 .
  • the sixth lens L6 has a surface 11 directed towards the eye 2 and a surface 12 directed towards the display unit 5 .
  • the area of the display unit 5 is denoted by the area 13 .
  • the upper table in FIG. 3 also shows the radii of the individual surfaces and the thicknesses of the individual lenses of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG is defined on the optical axis OA to a second vertex of a surface of the lens facing the display unit 5 on the optical axis OA.
  • a thickness between two of the aforementioned lenses denotes the distance between two vertices of two adjacent surfaces of two lenses.
  • the upper table in FIG. 3 specifies the material of the individual lenses, the material specification corresponding to the nomenclature of the OHARA company.
  • the refractive indices are given for three different wavelengths of the light rays originating from the object O, namely a wavelength 1 of 587.6 nm, a wavelength 2 of 435.8 nm and a wavelength 3 of 643.8 nm upper table of Figure 3 half the diameter of the individual lenses and the refractive power of the individual lenses given.
  • the first lens L1 has the surface 2 directed towards the pupil of the eye 2 .
  • the surface 2 is aspherical.
  • the surface 12 is aspherical.
  • the aspherical formation of the two aforementioned surfaces is determined by the aspherical formula, which is given by whereby
  • (ii) h is the height of incidence of a light ray on the aspherical surface of the lens
  • R is the vertex radius of the surface
  • Figure 4 shows curves of the modulation transfer function (MTF) as a function of the object height for the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to Figures 2 and 3. Shown are a curve S for the sagittal contrast (shown in solid lines) and a curve T for the tangential Contrast (shown in dashed lines) for 20 line pairs per millimeter, 40 line pairs per millimeter and 60 line pairs per millimeter.
  • MTF modulation transfer function
  • the embodiment of the optical system 7 according to the invention as shown in FIGS. 2 to 4 makes it possible for the first chief ray height H1 to be 9 mm, for example, for a pupillary distance of 18 mm between the pupil of the eye 2 and the first lens L1. If a display unit 5 is used, the display height of which is less than 9 mm, this may require large negative refractive power immediately when the light enters the eyepiece 6 from the display unit 5 . Such a negative refractive power leads to a di- Vergence of the chief ray away from the optical axis OA. However, the negative refractive power initially has practically no effect on the marginal ray light bundle 9.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the optical system 7 according to the invention, which has an optical axis OA, which corresponds to the optical axis OA of the night vision device 1.
  • An eyepiece 6 has a first lens group LG1 and a second lens group LG2. Viewed counter to the light incidence direction L, first the first lens group LG1 and then the second lens group LG2 are arranged along the optical axis OA.
  • An intermediate image ZB is arranged between the first lens group LG1 and the second lens group LG2.
  • the first lens group LG1 of the embodiment of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG. 5 has a first lens L1, a second lens L2, a third lens L3 and a fourth lens L4. Contrary to the direction of light incidence L, first the first lens L1, then the second lens L2, then the third lens L3 and then the fourth lens L4 are arranged along the optical axis OA, the first lens L1 having positive refractive power, the second lens L2 has positive refractive power, the third lens L3 has positive refractive power and the fourth lens L4 has negative refractive power.
  • the second lens group LG2 of the embodiment of the optical system 7 according to the invention in FIG. 5 has a fifth lens L5, a sixth lens L6, a seventh lens L7, an eighth lens L8, a ninth lens L9, and a tenth lens L10, an eleventh lens L11 and a twelfth lens L12.
  • Seen against the direction of light incidence L are first the fifth lens L5, then the sixth lens L6, then the seventh lens L7, then the eighth lens L8, then the ninth lens L9, then the tenth lens L10, then the eleventh lens L11 and then the twelfth lens L12 arranged along optical axis OA, fifth lens L5 having positive refractive power, sixth lens L6 having positive refractive power, seventh lens L7 having negative refractive power, eighth lens L8 having negative refractive power, ninth lens L9 has positive power, the tenth lens L10 has positive power, the eleventh lens L11 has positive power, and the twelfth lens L12 has negative power.
  • the seventh lens L7 is meniscus-shaped. Furthermore, the eighth lens L8 and the ninth lens L9 form a first meniscus-shaped cemented element. In addition, the eleventh lens L11 and the twelfth lens L12 form a second cemented meniscus. At least one of the above cemented members may have a concave side. The concave side faces a pupil arranged in the optical system 7 according to the invention. The pupil arranged in the optical system 7 according to the invention is arranged on the optical axis OA where a principal ray HS of a marginal ray light bundle 9 intersects the optical axis OA.
  • the first lens L1 also forms the above-mentioned lens unit of the optical system 7 according to the invention in the embodiment of the optical system 7 according to the invention in Figure 5. Viewed along the optical axis OA and in the direction of light incidence L are first the display unit 5 and then the first lens L1 arranged along the optical axis OA. No further optical unit of the optical system 7 is arranged between the first lens L1 and an eye pupil of the eye 2 .
  • the edge beam light bundle 9 emanates from an edge 8 of the display unit 5 and runs in the light incidence direction L to the first lens L1.
  • the marginal ray light bundle 9 has a multiplicity of light rays which form the marginal ray light bundle 9 .
  • One of the light beams is the main ray HS of the marginal ray light bundle 9.
  • the main ray HS runs on the first lens L1 in a first main ray height H1, the first main ray height H1 being a first distance between the optical axis OA and the main ray HS on the first lens L1.
  • the first Distance is, for example, the length of a first straight line, which is aligned perpendicularly to the optical axis OA and connects a first point P1 on the optical axis OA to a second point P2 on the chief ray HS at the first lens L1.
  • the first distance can also be given as follows:
  • the first lens L1 has a first surface and a second surface.
  • the first surface is arranged on a first side of the first lens L1 facing away from the display unit 5 .
  • the second surface is arranged on a second side of the first lens L1 that faces the display unit 5 .
  • a first plane is arranged on the first surface of the first lens L1, the first straight line lying in the first plane.
  • the first plane touches the first surface at at least one point.
  • the main ray HS runs at a second main ray height H2 on the display unit 5 , the second main ray height H2 being a second distance between the optical axis OA and the main ray HS on the display unit 5 .
  • the second distance is, for example, the length of a second straight line that is aligned perpendicularly to the optical axis OA and connects a third point P3 on the optical axis OA to a fourth point P4 on the main beam HS on the display unit 5 .
  • the second distance can also be given as follows.
  • the display unit 5 has a surface.
  • the surface of the display unit 5 is arranged on a side of the display unit 5 facing the first lens L1. Furthermore, a second plane is arranged on the surface of the display unit 5 .
  • the second straight line is in the second plane. The second plane touches the surface of the display unit 5 at least at one point, for example.
  • the first chief ray height H1 is greater than the second chief ray height H2.
  • the first chief ray height H1 is approximately 10 mm and the second chief ray height H2 is approximately 5.3 mm.
  • the invention is not restricted to the aforementioned sizes of the first main ray height H1 and the second main ray height H2. Rather, any first chief ray height H1 and any second chief ray height H2 which are suitable for the invention can be used for the invention.
  • the system data of the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG. 5 can be seen from the table in FIG.
  • the table of FIG. 6 is based on an input beam radius of 2.5 mm, an entrance angle of 27° and an effective focal length of the optical system according to the invention
  • Systems 7 of -10.914mm. with area 0. denotes an area at an infinite distance in front of the optical system 7 on the side of the eye 2 so that light can enter the optical system 7 collimated.
  • the area 1 denotes the area of the eye pupil of the eye 2 .
  • the first lens L1 has a surface 2 directed towards the eye 2 and a surface 3 directed towards the display unit 5 .
  • the second lens L2 has a surface 4 directed towards the eye 2 and a surface 5 directed towards the display unit 5 .
  • the third lens L3 has a surface 6 directed towards the eye 2 and a surface 7 directed towards the display unit 5 .
  • the fourth lens L4 has a surface 8 directed towards the eye 2 and a surface 9 directed towards the display unit 5 .
  • the fifth lens L5 has a surface 10 directed towards the eye 2 and a surface 11 directed towards the display unit 5 .
  • the sixth lens L6 has a surface 12 directed towards the eye 2 and a surface 13 directed towards the display unit 5 .
  • the seventh lens L7 has a surface 14 directed towards the eye 2 and a surface 15 directed towards the display unit 5 .
  • the eighth lens L8 has a surface 16 directed toward the eye 2 .
  • the ninth lens L9 has a surface 17 directed towards the eye 2 and a surface 18 directed towards the display unit 5 .
  • the tenth lens L10 has a surface 19 directed towards the eye 2 and a surface 20 directed towards the display unit 5 .
  • the eleventh lens L11 has a surface 21 directed toward the eye 2 .
  • the twelfth lens L12 has a surface 22 directed towards the eye 2 and a surface 23 directed towards the display unit 5 .
  • the area of the display unit 5 is denoted by the area 24 .
  • the table in FIG. 6 also shows the radii of the individual surfaces and the thicknesses of the individual lenses of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG of the optical axis OA to a second apex of a surface of the lens facing the display unit 5 on the optical axis OA.
  • a thickness between two of the aforementioned lenses denotes the distance between two vertices of two adjacent surfaces of two lenses.
  • the table in FIG. 6 specifies the material of the individual lenses, the material specification corresponding to the nomenclature of the OHARA company.
  • the refractive indices are given for three different wavelengths of the light rays originating from the object O, namely a wavelength 1 of 587.6 nm, a wavelength 2 of 435.8 nm and a wavelength 3 of 643.8 nm
  • the table in FIG. 6 shows half the diameter of the individual lenses and the refractive power of the individual lenses.
  • Figure 7 shows curves of the modulation transfer function (MTF) as a function of the object height for the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to Figures 5 and 6.
  • MTF modulation transfer function
  • curve S for the sagittal contrast shown in solid lines
  • curve T for the tangential Contrast shown in dashed lines
  • the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIGS. 5 to 7 is a purely spherical embodiment.
  • this embodiment is a combination of an optical unit in the form of the first lens group LG1 with a relay system in the form of the second lens group LG2, with the relay system imaging the image of the object O displayed on the display unit 5 onto the intermediate image ZB.
  • the pupil plane is arranged between the seventh lens L7 and the eighth lens L8 and is conjugated paraxially to the pupil of the eye.
  • the fourth lens L4, the eighth lens L8, and the twelfth lens L12, each having a negative refractive power, are made of flint glass, for example.
  • All other lenses of this embodiment of the optical system 7 according to the invention are formed from crown glass, for example.
  • the Petzval sum is corrected, for example, by the fourth lens L4 with negative refractive power and by the seventh lens L7 designed as a meniscus lens, by the meniscus-shaped cemented element consisting of the eighth lens L8 and the ninth lens L9 as well through the meniscus-shaped cemented element consisting of the eleventh lens L11 and the twelfth lens L12.
  • the image plane on the display unit 5 deviates greatly from telecentricity. There is therefore a negative exit pupil position, i.
  • the exit pupil is located in the optical system 7 according to the invention with a strongly divergent main beam HS on the display unit 5.
  • the strong deviation from telecentricity therefore also significantly distinguishes this embodiment of the optical system 7 according to the invention from an eyepiece that is attached to a telescope or a Binoculars of the prior art is used.
  • FIG. 8 shows a third embodiment of the optical system 7 according to the invention, which has an optical axis OA, which corresponds to the optical axis OA of the night vision device 1.
  • An eyepiece 6 has a first lens group LG1 and a second lens group LG2. Viewed counter to the light incidence direction L, first the first lens group LG1 and then the second lens group LG2 are arranged along the optical axis OA.
  • An intermediate image ZB is arranged between the first lens group LG1 and the second lens group LG2. More precisely, the intermediate image ZB is arranged on a surface of a lens of the first lens group LG1, as will be explained further below.
  • the first lens group LG1 of the embodiment of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG. 8 has a first lens L1 and a second lens L2. Viewed counter to the light incidence direction L, first the first lens L1 and then the second lens L2 are arranged along the optical axis OA.
  • the first lens L1 has positive refractive power.
  • the second lens L2 has negative refractive power.
  • the second lens group LG2 of the embodiment of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG. 8 has a third lens L3, a fourth lens L4, a fifth lens L5, a sixth lens L6 and a seventh lens L7. Viewed counter to the light incidence direction L, first the third lens L3, then the fourth lens L4, then the fifth lens L5, then the sixth lens L6 and then the seventh lens L7 are arranged along the optical axis OA.
  • the third lens L3 has negative refractive power.
  • the fourth lens L4 has positive refractive power.
  • the fifth lens L5 has negative refractive power.
  • the sixth lens L6 has positive refractive power and the seventh lens L7 has positive refractive power.
  • the first lens L1 is bi-aspherical. Furthermore, the second lens L2 and the third lens L3 are each designed as a meniscus lens. In addition, the fourth lens L4 is bi-aspherical. The fifth lens L5 and the sixth lens L6 form a cemented element.
  • the first lens L1 also forms the above-mentioned lens unit of the optical system 7 according to the invention in the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG L1 arranged along the optical axis OA. No further optical unit of the optical system 7 is arranged between the first lens L1 and an eye pupil of the eye 2 .
  • An edge beam light bundle 9 emanates from an edge 8 of the display unit 5 and runs in the direction of light incidence L to the first lens L1.
  • the marginal ray light bundle 9 has a multiplicity of light rays which form the marginal ray light bundle 9 .
  • One of the light beams is a main ray HS of the marginal ray light bundle 9.
  • the main ray HS runs on the first lens L1 in a first main ray height H1, the first main ray height H1 being a first distance between the optical axis OA and the main ray HS on the first lens L1.
  • the first distance is, for example, the length of a first straight line, which is aligned perpendicularly to the optical axis OA and connects a first point P1 on the optical axis OA to a second point P2 on the chief ray HS at the first lens L1.
  • the first distance can also be given as follows:
  • the first lens L1 has a first surface and a second surface. The first surface is arranged on a first side of the first lens L1 facing away from the display unit 5 .
  • the second surface is arranged on a second side of the first lens L1 that faces the display unit 5 .
  • a first plane is arranged on the first surface of the first lens L1, the first straight line lying in the first plane. For example, the first plane touches the first surface at at least one point.
  • the main ray HS runs at a second main ray height H2 on the display unit 5 , the second main ray height H2 being a second distance between the optical axis OA and the main ray HS on the display unit 5 .
  • the second distance is, for example, the length of a second straight line that is aligned perpendicularly to the optical axis OA and connects a third point P3 on the optical axis OA to a fourth point P4 on the main ray HS on the display unit 5 .
  • the second distance can also be given as follows.
  • the display unit 5 has a surface.
  • the surface of the display unit 5 is arranged on a side of the display unit 5 facing the first lens L1.
  • a second plane is arranged on the surface of the display unit 5 .
  • the second straight line is in the second plane.
  • the second plane touches the surface of the display unit 5 at least at one point, for example.
  • the first chief ray height H1 is greater than the second chief ray height H2.
  • the first chief ray height H1 is approximately 10.9 mm and the second chief ray height H2 is approximately 5.3 mm.
  • the invention is based on the aforementioned sizes of the first chief ray height H1 and the second chief ray height H2 not limited. Rather, any first chief ray height H1 and any second chief ray height H2 which are suitable for the invention can be used for the invention.
  • the system data of the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG. 8 can be seen from the upper table in FIG.
  • the upper table in FIG. 9 is based on an entrance beam radius of 2.5 mm, an entrance angle of 27° and an effective focal length of the optical system 7 according to the invention of ⁇ 10.842 mm.
  • the surface 0 designates a surface at an infinite distance in front of the optical system 7 on the side of the eye 2, so that light can enter the optical system 7 in a collimated manner.
  • the area 1 denotes the area of the eye pupil of the eye 2 .
  • the first lens L1 has a surface 2 directed towards the eye 2 and a surface 3 directed towards the display unit 5 .
  • the second lens L2 has a surface 4 directed towards the eye 2 and a surface 5 directed towards the display unit 5 .
  • the third lens L3 has a surface 6 directed towards the eye 2 and a surface 7 directed towards the display unit 5 .
  • the fourth lens L4 has a surface 8 directed towards the eye 2 and a surface 9 directed towards the display unit 5 .
  • the fifth lens L5 has a surface 10 directed toward the eye 2 .
  • the sixth lens L6 has a surface 11 directed towards the eye 2 and a surface 12 directed towards the display unit 5 .
  • the seventh lens L7 has a surface 13 directed towards the eye 2 and a surface 14 directed towards the display unit 5 .
  • the area of the display unit 5 is denoted by the area 15 .
  • FIG. 9 also shows the radii of the individual surfaces and the thicknesses of the individual lenses of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG is defined on the optical axis OA to a second vertex of a surface of the lens facing the display unit 5 on the optical axis OA.
  • a thickness between two of the aforementioned lenses denotes the distance between two vertices of two adjacent surfaces of two lenses.
  • the intermediate image ZB is arranged on the surface 5 of the second lens L2.
  • the upper table in FIG. 9 specifies the material of the individual lenses, the material specification corresponding to the nomenclature of the OHARA company.
  • the refractive indices for three different wavelengths are that of the Object O originating light rays indicated, namely a wavelength 1 of 587.6 nm, a wavelength 2 of 435.8 nm and a wavelength 3 of 643.8 nm the refractive power of the individual lenses.
  • the surfaces 2 and 3 of the first lens L1 are aspherical. Furthermore, the surfaces 8 and 9 of the fourth lens L4 are aspherical.
  • the aspheric formation of the aforementioned surfaces is given by the asphere formula [1] mentioned above.
  • the aspherical coefficients and the conic constant are given in the lower table of FIG.
  • Figure 10 shows curves of the modulation transfer function (MTF) as a function of the object height for the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to Figures 8 and 9. Shown are a curve S for the sagittal contrast (shown in solid lines) and a curve T for the tangential Contrast (shown in dashed lines) for 20 line pairs per millimeter, 40 line pairs per millimeter and 60 line pairs per millimeter.
  • MTF modulation transfer function
  • the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIGS. 8 to 10 has a reduced number of lenses—namely seven lenses—in comparison to the embodiment of the optical system 7 according to the invention explained above.
  • the intermediate image ZB is also arranged between the first lens group LG1 and the second lens group LG2 in this embodiment of the optical system 7 according to the invention.
  • the intermediate image ZB is in turn generated by the second lens group LG2, which is basically designed as a relay system.
  • the second lens L2 and the third lens L3 are designed as a meniscus lens.
  • the second lens L2 and the third lens L3 are arranged in such a way that the intermediate image ZB is arranged between the second lens L2 and the third lens L3, with no further optical unit of the optical system 7 according to the invention between the second lens L2 and the intermediate image ZB for one and the third lens L3 and the intermediate image ZB is arranged on the other.
  • the second lens L2 embodied as a meniscus lens and the third lens L3 embodied as a meniscus lens serve to correct the Petzval sum and thus contribute to flattening of the image field.
  • the first lens L1 and the fourth lens L4 are bi-aspherical. This enables beam deflection through lenses with high refractive power to do. In the process, aberrations that arise, in particular spherical aberrations, are corrected due to the aspheric design of the first lens L1 and the fourth lens L4. It is thus possible to use a smaller number of lenses in the optical system 7 according to the invention in comparison to the embodiment of the optical system 7 according to the invention explained further above. This applies in particular to the first lens group LG1, which in this embodiment of the optical system 7 according to the invention only has two lenses, namely the first lens L1 and the second lens L2, due to the bi-spherical design of the first lens L1 and the fourth lens L4.
  • a chromatic longitudinal aberration can be corrected by the cemented component, which is formed by the fifth lens L5 and the sixth lens L6.
  • the aforementioned cemented element is, for example, an achromatic cemented element.
  • the fifth lens L5 is formed from flint glass and that the sixth lens L6 is formed from crown glass.
  • the further lenses of this embodiment of the optical system 7 according to the invention are formed from crown glass, for example.
  • FIG. 11 shows a fourth embodiment of the optical system 7 according to the invention, which has an optical axis OA which corresponds to the optical axis OA of the night vision device 1.
  • An eyepiece 6 has a first lens group LG1 and a second lens group LG2. Viewed counter to the light incidence direction L, first the first lens group LG1 and then the second lens group LG2 are arranged along the optical axis OA.
  • An intermediate image ZB is arranged between the first lens group LG1 and the second lens group LG2. More precisely, the intermediate image ZB is arranged on a surface of a lens of the first lens group LG1, as will be explained further below.
  • the first lens group LG1 of the embodiment of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG. 11 has a first lens L1 and a second lens L2. Viewed counter to the light incidence direction L, first the first lens L1 and then the second lens L2 are arranged along the optical axis OA.
  • the first lens L1 has positive refractive power.
  • the second lens L2 has negative refractive power.
  • the second lens group LG2 of the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG. 11 has a third lens L3, a fourth lens L4, a fifth lens L5, a sixth lens L6, a seventh lens L7 and a pay attention to lens L8. Contrary to the direction of light incidence L, first the third lens L3, then the fourth lens L4, then the fifth lens L5, then the sixth lens L6, then the seventh lens L7 and then the eighth lens L8 are arranged along the optical axis OA.
  • the third lens L3 has positive refractive power.
  • the fourth lens L4 has positive refractive power.
  • the fifth lens L5 has negative refractive power.
  • the sixth lens L6 has positive refractive power.
  • the seventh lens L7 has negative refractive power and the eighth lens L8 has positive refractive power.
  • the first lens L1 is bi-aspherical.
  • the second lens L2 and the third lens L3 are designed as a meniscus lens.
  • the fourth lens L4 is bi-aspherical. Further, the seventh lens L7 and the eighth lens L8 form a cemented member.
  • the first lens L1 also forms the above-mentioned lens unit of the optical system 7 according to the invention in the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG L1 arranged along the optical axis OA. No further optical unit of the optical system 7 according to the invention is arranged between the first lens L1 and a pupil of the eye 2 .
  • An edge beam light bundle 9 emanates from an edge 8 of the display unit 5 and runs in the direction of light incidence L to the first lens L1.
  • the marginal ray light bundle 9 has a multiplicity of light rays which form the marginal ray light bundle 9 .
  • One of the light beams is a main ray HS of the marginal ray light bundle 9.
  • the main ray HS runs on the first lens L1 in a first main ray height H1, the first main ray height H1 being a first distance between the optical axis OA and the main ray HS on the first lens L1.
  • the first distance is, for example, the length of a first straight line, which is aligned perpendicularly to the optical axis OA and connects a first point P1 on the optical axis OA to a second point P2 on the chief ray HS at the first lens L1.
  • the first distance can also be given as follows:
  • the first lens L1 has a first surface and a second surface.
  • the first surface is arranged on a first side of the first lens L1 facing away from the display unit 5 .
  • the second surface is arranged on a second side of the first lens L1 that faces the display unit 5 .
  • On the first surface of the first lens L1 is a first Arranged level, wherein the first straight line is in the first level.
  • the first plane touches the first surface at at least one point.
  • the main ray HS runs at a second main ray height H2 on the display unit 5 , the second main ray height H2 being a second distance between the optical axis OA and the main ray HS on the display unit 5 .
  • the second distance is, for example, the length of a second straight line that is aligned perpendicularly to the optical axis OA and connects a third point P3 on the optical axis OA to a fourth point P4 on the main ray HS on the display unit 5 .
  • the second distance can also be given as follows:
  • the display unit 5 has a surface.
  • the surface of the display unit 5 is arranged on a side of the display unit 5 facing the first lens L1. Furthermore, a second plane is arranged on the surface of the display unit 5 .
  • the second straight line is in the second plane. The second plane touches the surface of the display unit 5 at least at one point, for example.
  • the first chief ray height H1 is greater than the second chief ray height H2.
  • the first chief ray height H1 is approximately 10.1 mm and the second chief ray height H2 is approximately 5.3 mm.
  • the invention is not restricted to the aforementioned sizes of the first main ray height H1 and the second main ray height H2. Rather, any first chief ray height H1 and any second chief ray height H2 which are suitable for the invention can be used for the invention.
  • the system data of the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG. 11 can be seen from the upper table in FIG.
  • the upper table in FIG. 12 is based on an entrance beam radius of 2.5 mm, an entrance angle of 27° and an effective focal length of the optical system 7 according to the invention of ⁇ 10.863 mm.
  • the surface 0 designates a surface at an infinite distance in front of the optical system 7 on the side of the eye 2, so that light can enter the optical system 7 in a collimated manner.
  • the area 1 denotes the area of the eye pupil of the eye 2 .
  • the first lens L1 has a surface 2 directed towards the eye 2 and a surface 3 directed towards the display unit 5 .
  • the second lens L2 has a surface 4 directed towards the eye 2 and a surface 5 directed towards the display unit 5 .
  • the third lens L3 has a surface 6 directed toward the eye 2 and one toward the display unit 5 directed surface 7 on.
  • the fourth lens L4 has a surface 8 directed towards the eye 2 and a surface 9 directed towards the display unit 5 .
  • the fifth lens L5 has a surface 10 directed towards the eye 2 and a surface 11 directed towards the display unit 5 .
  • the sixth lens L6 has a surface 12 directed towards the eye 2 and a surface 13 directed towards the display unit 5 .
  • the seventh lens L7 has a surface 14 directed toward the eye 2 .
  • the eighth lens L8 has a surface 15 directed towards the eye 2 and a surface 16 directed towards the display unit 5 .
  • the area of the display unit 5 is denoted by the area 17 .
  • the upper table in FIG. 12 also shows the radii of the individual surfaces and the thicknesses of the individual lenses of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG is defined on the optical axis OA to a second vertex of a surface of the lens facing the display unit 5 on the optical axis OA.
  • a thickness between two of the aforementioned lenses denotes the distance between two vertices of two adjacent surfaces of two lenses.
  • the intermediate image ZB is arranged on the surface 5 of the second lens L2.
  • the upper table in FIG. 12 specifies the material of the individual lenses, the material specification corresponding to the nomenclature of the OHARA company.
  • the refractive indices are given for three different wavelengths of the light rays originating from the object O, namely a wavelength 1 of 587.6 nm, a wavelength 2 of 435.8 nm and a wavelength 3 of 643.8 nm
  • half the diameter of the individual lenses and the refractive power of the individual lenses are given.
  • the surfaces 2 and 3 of the first lens L1 are aspherical. Furthermore, the surfaces 8 and 9 of the fourth lens L4 are aspherical.
  • the aspheric design of the aforementioned surfaces is determined by the aspheric formula [1] mentioned above.
  • the aspheric coefficients and the conic constant are given in the lower table of FIG.
  • FIG. 13 shows curves of the modulation transfer function (MTF) as a function of the object height for the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIGS. 11 and 12.
  • a curve S is shown for the sagittal Contrast (shown in solid lines) and a tangential contrast curve T (shown in dashed lines) for 20 line pairs per millimeter, 40 line pairs per millimeter and 60 line pairs per millimeter.
  • the first lens L1 and the fourth lens L4 which are each bi-aspherical, have identical surface shapes.
  • the first lens L1 and the fourth lens L4 are arranged on the optical axis OA rotated relative to one another along the optical axis OA.
  • the first lens L1 is arranged in a first orientation on the optical axis OA
  • the fourth lens L4 is arranged in a second orientation on the optical axis OA.
  • the first orientation is rotated 180° to the second orientation.
  • the first alignment of the first lens L1 is a reflection of the second alignment of the fourth lens L4 on a straight line, which is aligned in particular perpendicular to the optical axis OA.
  • the use of two identical lenses, namely the first lens L1 and the fourth lens L4 reduces, for example, the production costs of the optical system 7 according to the invention, in particular when it comes to aspherical lenses with high tooling costs.
  • the intermediate image ZB is in the immediate vicinity - for example at a distance of a few millimeters, in particular less than 3 mm - or even on an optical surface of one of the lenses of the embodiments of the optical system according to the invention explained above System 7.
  • a fifth embodiment of the optical system 7 according to the invention, shown in FIG. This significantly relaxes the cleanliness requirements with regard to possible scratches, inclusions and/or contamination on the lenses and lens surfaces adjacent to the intermediate image ZB.
  • the embodiment of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG. 14 has an optical axis OA which corresponds to the optical axis OA of the night vision device 1 .
  • An eyepiece 6 has a first lens group LG1 and a second lens group LG2. Viewed counter to the light incidence direction L, first the first lens group LG1 and then the second lens group LG2 are arranged along the optical axis OA.
  • the intermediate image ZB is arranged between the first lens group LG1 and the second lens group LG2.
  • the optical system 7 according to the invention can also be divided into three lens groups according to FIG. 14, namely the first lens group LG1, a second lens group LG2' and a third lens group LG3'.
  • the second lens group LG2' and the third lens group LG3' are shown in broken lines in FIG. Viewed counter to the light incidence direction L, first the first lens group LG1, then the second lens group LG2' and then the third lens group LG3' are arranged along the optical axis OA.
  • the intermediate image ZB is arranged between the first lens group LG1 and the second lens group LG2'.
  • the first lens group LG1 of the embodiment of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG. 14 has a single lens in the form of a first lens L1. Thus, no further optical units are provided in the first lens group LG1.
  • the first lens L1 has positive refractive power.
  • the second lens group LG2 of the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG. 14 has a second lens L2, a third lens L3, a fourth lens L4, a fifth lens L5 and a sixth lens L6. Contrary to the direction of light incidence L, first the second lens L2, then the third lens L3, then the fourth lens L4, then the fifth lens L5 and then the sixth lens L6 are arranged along the optical axis OA.
  • the second lens L2 has positive refractive power.
  • the third lens L3 has negative refractive power.
  • the fourth lens L4 has positive refractive power.
  • the fifth lens L5 has positive refractive power and the sixth lens L6 has negative refractive power.
  • the second lens group LG2' has the second lens L2 and the third lens L3.
  • the third lens group LG3' includes the fourth lens L4, the fifth lens L5 and the sixth lens L6.
  • the first lens L1 and the second lens L2 are bi-aspherical.
  • the third lens L3 is designed as a meniscus lens.
  • the fifth lens L5 and the sixth lens L6 form a cemented element.
  • the first lens L1 also forms the above-mentioned lens unit of the optical system 7 according to the invention in the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG L1 arranged. No further optical unit of the optical system 7 according to the invention is arranged between the first lens L1 and a pupil of the eye 2 .
  • An edge beam light bundle 9 emanates from an edge 8 of the display unit 5 and runs in the direction of light incidence L to the first lens L1.
  • the marginal ray light bundle 9 has a multiplicity of light rays which form the marginal ray light bundle 9 .
  • One of the light beams is a main ray HS of the marginal ray light bundle 9.
  • the main ray HS runs on the first lens L1 in a first main ray height H1, the first main ray height H1 being a first distance between the optical axis OA and the main ray HS on the first lens L1.
  • the first distance is, for example, the length of a first straight line, which is aligned perpendicularly to the optical axis OA and connects a first point P1 on the optical axis OA to a second point P2 on the chief ray HS at the first lens L1.
  • the first distance can also be given as follows:
  • the first lens L1 has a first surface and a second surface.
  • the first surface is arranged on a first side of the first lens L1 facing away from the display unit 5 .
  • the second surface is arranged on a second side of the first lens L1 that faces the display unit 5 .
  • a first plane is arranged on the first surface of the first lens L1, the first straight line lying in the first plane.
  • the first plane touches the first surface at at least one point.
  • the main ray HS runs at a second main ray height H2 on the display unit 5 , the second main ray height H2 being a second distance between the optical axis OA and the main ray HS on the display unit 5 .
  • the second distance is, for example, the length of a second straight line that is aligned perpendicularly to the optical axis OA and connects a third point P3 on the optical axis OA to a fourth point P4 on the main beam HS on the display unit 5 .
  • the second distance can also be given as follows:
  • the display unit 5 has a surface.
  • the surface of the display unit 5 faces at one of the first lens L1 Side of the display unit 5 arranged. Furthermore, a second plane is arranged on the surface of the display unit 5 . The second straight line is in the second plane. The second plane touches the surface of the display unit 5 at least at one point, for example.
  • the first chief ray height H1 is greater than the second chief ray height H2.
  • the first chief ray height H1 is approximately 9.7 mm and the second chief ray height H2 is approximately 5.3 mm.
  • the invention is not restricted to the aforementioned sizes of the first main ray height H1 and the second main ray height H2. Rather, any first chief ray height H1 and any second chief ray height H2 which are suitable for the invention can be used for the invention.
  • the system data of the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG. 14 can be seen from the upper table in FIG.
  • the upper table in FIG. 15 is based on an entrance beam radius of 2.5 mm, an entrance angle of 27° and an effective focal length of the optical system 7 according to the invention of ⁇ 10.849 mm.
  • the surface 0 designates a surface at an infinite distance in front of the optical system 7 on the side of the eye 2, so that light can enter the optical system 7 in a collimated manner.
  • the area 1 denotes the area of the eye pupil of the eye 2 .
  • the first lens L1 has a surface 2 directed towards the eye 2 and a surface 3 directed towards the display unit 5 .
  • the second lens L2 has a surface 4 directed towards the eye 2 and a surface 5 directed towards the display unit 5 .
  • the third lens L3 has a surface 6 directed towards the eye 2 and a surface 7 directed towards the display unit 5 .
  • the fourth lens L4 has a surface 8 directed towards the eye 2 and a surface 9 directed towards the display unit 5 .
  • the fifth lens L5 has a surface 10 directed toward the eye 2 .
  • the sixth lens L6 has a surface 11 directed towards the eye 2 and a surface 12 directed towards the display unit 5 .
  • the area of the display unit 5 is denoted by the area 13 .
  • FIG. 15 also shows the radii of the individual surfaces and the thicknesses of the individual lenses of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG is defined on the optical axis OA to a second vertex of a surface of the lens facing the display unit 5 on the optical axis OA.
  • a thickness between two of the above lenses denotes the distance between two Vertices of two adjacent faces of two lenses.
  • the upper table in FIG. 15 specifies the material of the individual lenses, the material specification corresponding to the nomenclature of the OHARA company.
  • the refractive indices are given for three different wavelengths of the light rays originating from the object O, namely a wavelength 1 of 587.6 nm, a wavelength 2 of 435.8 nm and a wavelength 3 of 643.8 nm
  • half the diameter of the individual lenses and the refractive power of the individual lenses are given.
  • the surfaces 2 and 3 of the first lens L1 are aspherical. Furthermore, the surfaces 4 and 5 of the second lens L2 are aspherical.
  • the aspheric design of the aforementioned surfaces is determined by the aspheric formula [1] mentioned above.
  • the aspheric coefficients and the conic constant are given in the lower table of FIG.
  • Figure 16 shows curves of the modulation transfer function (MTF) as a function of the object height for the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to Figures 14 and 15. Shown are a curve S for the sagittal contrast (shown in solid lines) and a curve T for the tangential Contrast (shown in dashed lines) for 20 line pairs per millimeter, 40 line pairs per millimeter and 60 line pairs per millimeter.
  • MTF modulation transfer function
  • the advantage of the embodiment of the optical system 7 according to the invention as shown in FIGS. 14 to 16 is that viewed against the light incidence direction L behind the bi-aspherical second lens L2, the third lens L3 designed as a meniscus lens is arranged.
  • This third lens L3 corrects the Petzval sum. This makes it possible for the Petzval sum to no longer be corrected by optical units that are in the vicinity of the intermediate image ZB. The intermediate image ZB can thus be uncovered.
  • the overall length of this embodiment of the optical system 7 according to the invention is 100 mm, for example. This makes it possible not to use any strongly refractive meniscus lenses between which the intermediate image ZB is arranged. Rather, it is sufficient to use the third lens L3 designed as a meniscus lens, which takes over the correction of the Petzval sum.
  • FIG. 17 shows a sixth embodiment of the optical system according to the invention System 7.
  • This embodiment of the optical system 7 according to the invention has an optical axis OA, which corresponds to the optical axis OA of the night vision device 1.
  • An eyepiece 6 has a first lens group LG1 and a second lens group LG2. Viewed counter to the light incidence direction L, first the first lens group LG1 and then the second lens group LG2 are arranged along the optical axis OA.
  • the intermediate image ZB is arranged between the first lens group LG1 and the second lens group LG2.
  • the first lens group LG1 of the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG. 17 has a first lens L1 and a second lens L2.
  • the first lens L1 and then the second lens L2 are arranged along the optical axis OA, viewed counter to the direction of light incidence.
  • the first lens L1 has positive refractive power.
  • the second lens L2 has positive refractive power.
  • the second lens group LG2 of the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG. 17 has a third lens L3, a fourth lens L4, a fifth lens L5, a sixth lens L6, a seventh lens L7 and an eighth lens L8. Contrary to the direction of light incidence L, first the third lens L3, then the fourth lens L4, then the fifth lens L5, then the sixth lens L6, then the seventh lens L7 and then the eighth lens L8 are arranged along the optical axis OA.
  • the third lens L3 has positive refractive power.
  • the fourth lens L4 has positive refractive power.
  • the fifth lens L5 has negative refractive power.
  • the sixth lens L6 has positive refractive power.
  • the seventh lens L7 has positive refractive power and the eighth lens L8 has negative refractive power.
  • the first lens L1 is bi-aspherical.
  • the second lens L2 and the third lens L3 are designed as a meniscus lens.
  • the fourth lens L4 is bi-aspherical. Further, the seventh lens L7 and the eighth lens L8 form a cemented member.
  • the first lens L1 also forms the above-mentioned lens unit of the optical system 7 according to the invention in the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG L1 arranged along the optical axis OA. There is no further optical lens between the first lens L1 and an eye pupil of the eye 2 Unit of the optical system 7 according to the invention arranged.
  • An edge beam light bundle 9 emanates from an edge 8 of the display unit 5 and runs in the direction of light incidence L to the first lens L1.
  • the marginal ray light bundle 9 has a multiplicity of light rays which form the marginal ray light bundle 9 .
  • One of the light beams is a main ray HS of the marginal ray light bundle 9.
  • the main ray HS runs on the first lens L1 in a first main ray height H1, the first main ray height H1 being a first distance between the optical axis OA and the main ray HS on the first lens L1.
  • the first distance is, for example, the length of a first straight line, which is aligned perpendicularly to the optical axis OA and connects a first point P1 on the optical axis OA to a second point P2 on the chief ray HS at the first lens L1.
  • the first distance can also be given as follows:
  • the first lens L1 has a first surface and a second surface.
  • the first surface is arranged on a first side of the first lens L1 facing away from the display unit 5 .
  • the second surface is arranged on a second side of the first lens L1 that faces the display unit 5 .
  • a first plane is arranged on the first surface of the first lens L1, the first straight line lying in the first plane.
  • the first plane touches the first surface at at least one point.
  • the main ray HS runs at a second main ray height H2 on the display unit 5 , the second main ray height H2 being a second distance between the optical axis OA and the main ray HS on the display unit 5 .
  • the second distance is, for example, the length of a second straight line that is aligned perpendicularly to the optical axis OA and connects a third point P3 on the optical axis OA to a fourth point P4 on the main beam HS on the display unit 5 .
  • the second distance can also be given as follows:
  • the display unit 5 has a surface.
  • the surface of the display unit 5 is arranged on a side of the display unit 5 facing the first lens L1. Furthermore, a second plane is arranged on the surface of the display unit 5 .
  • the second straight line is in the second plane. The second plane touches the surface of the display unit 5 at least at one point, for example.
  • the first chief ray height H1 is greater than the second chief ray height H2.
  • the first chief ray height H1 is about 9.7 mm
  • the second Main ray height H2 about 5.3 mm.
  • the invention is not restricted to the aforementioned sizes of the first main ray height H1 and the second main ray height H2. Rather, any first chief ray height H1 and any second chief ray height H2 which are suitable for the invention can be used for the invention.
  • the system data of the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG. 17 can be seen from the upper table in FIG.
  • the upper table in FIG. 18 is based on an entrance beam radius of 2.5 mm, an entrance angle of 27° and an effective focal length of the optical system 7 according to the invention of ⁇ 10.83 mm.
  • the surface 0 designates a surface at an infinite distance in front of the optical system 7 on the side of the eye 2, so that light can enter the optical system 7 in a collimated manner.
  • the area 1 denotes the area of the eye pupil of the eye 2 .
  • the first lens L1 has a surface 2 directed towards the eye 2 and a surface 3 directed towards the display unit 5 .
  • the second lens L2 has a surface 4 directed towards the eye 2 and a surface 5 directed towards the display unit 5 .
  • the third lens L3 has a surface 6 directed towards the eye 2 and a surface 7 directed towards the display unit 5 .
  • the fourth lens L4 has a surface 8 directed towards the eye 2 and a surface 9 directed towards the display unit 5 .
  • the fifth lens L5 has a surface 10 directed towards the eye 2 and a surface 11 directed towards the display unit 5 .
  • the sixth lens L6 has a surface 12 directed towards the eye 2 and a surface 13 directed towards the display unit 5 .
  • the seventh lens L7 has a surface 14 directed toward the eye 2 .
  • the eighth lens L8 has a surface 15 directed towards the eye 2 and a surface 16 directed towards the display unit 5 .
  • the area of the display unit 5 is denoted by the area 17 .
  • the upper table in FIG. 18 also shows the radii of the individual surfaces and the thicknesses of the individual lenses of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG is defined on the optical axis OA to a second vertex of a surface of the lens facing the display unit 5 on the optical axis OA.
  • a thickness between two of the aforementioned lenses denotes the distance between two vertices of two adjacent surfaces of two lenses.
  • the upper table of Figure 18 indicates the material of the individual lenses, where the material specification corresponds to the nomenclature of the OHARA company.
  • the refractive indices are given for three different wavelengths of the light rays originating from the object 0, namely a wavelength 1 of 587.6 nm, a wavelength 2 of 435.8 nm and a wavelength 3 of 643.8 nm
  • half the diameter of the individual lenses and the refractive power of the individual lenses are given.
  • the surfaces 2 and 3 of the first lens L1 are aspherical. Furthermore, the surfaces 8 and 9 of the fourth lens L4 are aspherical.
  • the aspheric design of the aforementioned surfaces is determined by the aspheric formula [1] mentioned above.
  • the aspheric coefficients and the conic constant are given in the lower table of FIG.
  • Figure 19 shows curves of the modulation transfer function (MTF) as a function of the object height for the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to Figures 17 and 18. Shown are a curve S for the sagittal contrast (shown in solid lines) and a curve T for the tangential Contrast (shown in dashed lines) for 20 line pairs per millimeter, 40 line pairs per millimeter and 60 line pairs per millimeter.
  • MTF modulation transfer function
  • the embodiment of the optical system 7 according to the invention as shown in FIGS. 17 to 19 makes it possible to reduce the overall length of the embodiments of the optical system 7 according to the invention explained above from, for example, 100 mm to an overall length of, for example, 80 mm in this embodiment of the optical system 7 according to the invention. the overall length from the pupil of the eye 2 to the display unit 5 being measured. Due to the shorter overall length, the individual lenses of the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIGS. 17 to 19 can have a greater refractive power than the lenses of the embodiments of the optical system 7 according to the invention explained further above. Although this could make it more difficult to correct the Petzval sum.
  • the second lens L2 and the third lens L3 are each designed as a meniscus lens, between which the intermediate image ZB is arranged.
  • the shortened overall length of this embodiment of the optical system 7 according to the invention leads to an increased number of lenses, namely the eight lenses L1 to L8 mentioned above, of which two lenses are bi-aspherical, namely the first lens L1 and the fourth lens L4. It happens that the number of lenses is to be minimized in an optical system 7 according to the invention. This is possible with a seventh embodiment according to FIG. 20 of the optical system 7 according to the invention.
  • the intermediate image ZB is uncovered so that it is not arranged in the immediate vicinity or on an optical surface of one of the lenses of the optical system 7 according to the invention.
  • the embodiment of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG. 20 has an optical axis OA which corresponds to the optical axis OA of the night vision device 1 .
  • An eyepiece 6 has a first lens group LG1 and a second lens group LG2. Viewed counter to the light incidence direction L, first the first lens group LG1 and then the second lens group LG2 are arranged along the optical axis OA.
  • the intermediate image ZB is arranged between the first lens group LG1 and the second lens group LG2.
  • the first lens group LG1 of the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG. 20 has a single lens in the form of a first lens L1. Thus, no further optical units are provided in the first lens group LG1.
  • the first lens L1 has positive refractive power.
  • the second lens group LG2 of the embodiment of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG. 20 has a second lens L2, a third lens L3 and a fourth lens L4. Viewed counter to the light incidence direction L, the second lens L2, then the third lens L3 and then the fourth lens L4 are arranged along the optical axis OA.
  • the second lens L2 has positive refractive power.
  • the third lens L3 has positive refractive power.
  • the fourth lens L4 has negative refractive power.
  • the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG. 20 has a total of only 4 lenses.
  • the first lens L1, the second lens L2 and the third lens L3 are bi-aspherical.
  • the first lens L1 also forms the above-mentioned lens unit of the optical system 7 according to the invention in the embodiment of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG arranged optical axis OA. No further optical unit of the optical system 7 is arranged between the first lens L1 and an eye pupil of the eye 2 .
  • An edge beam light bundle 9 emanates from an edge 8 of the display unit 5 and runs in the direction of light incidence L to the first lens L1.
  • the marginal ray light bundle 9 has a multiplicity of light rays which form the marginal ray light bundle 9 .
  • One of the light beams is a main ray HS of the marginal ray light bundle 9.
  • the main ray HS runs on the first lens L1 in a first main ray height H1, the first main ray height H1 being a first distance between the optical axis OA and the main ray HS on the first lens L1.
  • the first distance is, for example, the length of a first straight line, which is aligned perpendicularly to the optical axis OA and connects a first point P1 on the optical axis OA to a second point P2 on the chief ray HS at the first lens L1.
  • the first distance can also be given as follows:
  • the first lens L1 has a first surface and a second surface.
  • the first surface is arranged on a first side of the first lens L1 facing away from the display unit 5 .
  • the second surface is arranged on a second side of the first lens L1 that faces the display unit 5 .
  • a first plane is arranged on the first surface of the first lens L1, the first straight line lying in the first plane.
  • the first plane touches the first surface at at least one point.
  • the main ray HS runs at a second main ray height H2 on the display unit 5 , the second main ray height H2 being a second distance between the optical axis OA and the main ray HS on the display unit 5 .
  • the second distance is, for example, the length of a second straight line that is aligned perpendicularly to the optical axis OA and connects a third point P3 on the optical axis OA to a fourth point P4 on the main ray HS on the display unit 5 .
  • the second distance can also be given as follows:
  • the display unit 5 has a surface.
  • the surface of the display unit 5 is arranged on a side of the display unit 5 facing the first lens L1. Furthermore, a second plane is arranged on the surface of the display unit 5 .
  • the second straight line is in the second plane.
  • the second plane touches the surface of the display unit 5 at least at one point, for example.
  • the first chief ray height H1 is greater than the second chief ray height H2.
  • the first chief ray height H1 is approximately 13.4 mm and the second chief ray height H2 is approximately 5.3 mm.
  • the invention is not restricted to the aforementioned sizes of the first main ray height H1 and the second main ray height H2. Rather, any first chief ray height H1 and any second chief ray height H2 which are suitable for the invention can be used for the invention.
  • the system data of the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG. 20 can be seen from the upper table in FIG.
  • the upper table in FIG. 21 is based on an entrance beam radius of 2.5 mm, an entrance angle of 27° and an effective focal length of the optical system 7 according to the invention of ⁇ 10.931 mm.
  • the surface 0 designates a surface at an infinite distance in front of the optical system 7 on the side of the eye 2, so that light can enter the optical system 7 in a collimated manner.
  • the area 1 denotes the area of the eye pupil of the eye 2 .
  • the first lens L1 has a surface 2 directed towards the eye 2 and a surface 3 directed towards the display unit 5 .
  • the second lens L2 has a surface 4 directed towards the eye 2 and a surface 5 directed towards the display unit 5 .
  • the third lens L3 has a surface 6 directed towards the eye 2 and a surface 7 directed towards the display unit 5 .
  • the fourth lens L4 has a surface 8 directed towards the eye 2 and a surface 9 directed towards the display unit 5 .
  • the area of the display unit 5 is denoted by the area 10 .
  • the upper table in FIG. 21 also shows the radii of the individual surfaces and the thicknesses of the individual lenses of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG is defined on the optical axis OA to a second vertex of a surface of the lens facing the display unit 5 on the optical axis OA.
  • a thickness between two of the aforementioned lenses denotes the distance between two vertices of two adjacent surfaces of two lenses.
  • the upper table in FIG. 21 specifies the material of the individual lenses, the material specification corresponding to the nomenclature of the OHARA company.
  • the refractive indices are given for three different wavelengths of the light rays originating from the object O, namely a wavelength 1 of 587.6 nm, a wavelength 2 of 435.8 nm and a wavelength 3 of 643.8 nm.
  • half the diameter of the individual lenses and the refractive power of the individual lenses are given in the upper table of FIG.
  • the surfaces 2 and 3 of the first lens L1 are aspherical. Furthermore, the surfaces 4 and 5 of the second lens L2 are aspherical. In addition, the surfaces 6 and 7 of the third lens L3 are aspherical.
  • the aspherical formation of the aforementioned surfaces is determined by the aspherical formula [1] mentioned above. The aspheric coefficients and the conic constant are given in the lower table of FIG.
  • Figure 22 shows curves of the modulation transfer function (MTF) as a function of the object height for the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to Figures 20 and 21. Shown are a curve S for the sagittal contrast (shown in solid lines) and a curve T for the tangential Contrast (shown in dashed lines) for 20 line pairs per millimeter, 40 line pairs per millimeter and 60 line pairs per millimeter.
  • MTF modulation transfer function
  • the overall length of the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIGS. 20 to 22 is 200 mm, for example. Due to this overall length, it is no longer absolutely necessary to provide high refractive powers for the individual lenses. This allows easy correction of the Petzval sum.
  • the correction of the Petzval sum is provided by the fourth lens L4.
  • optical system 7 for example in a telescope or in binoculars, it is desirable to generate, for example, a telecentric embodiment of an image space.
  • the chief rays of all light beams should run parallel to the optical axis OA.
  • the embodiment of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG. 23 has an optical axis OA, which corresponds to the optical axis OA of the Night vision device 1 corresponds.
  • An eyepiece 6 has a first lens group LG1 and a second lens group LG2. Viewed counter to the light incidence direction L, first the first lens group LG1 and then the second lens group LG2 are arranged along the optical axis OA.
  • the intermediate image ZB is arranged between the first lens group LG1 and the second lens group LG2.
  • the first lens group LG1 of the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG. 23 has a single lens in the form of a first lens L1. Thus, no further optical units are provided in the first lens group LG1.
  • the first lens L1 has positive refractive power.
  • the second lens group LG2 of the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG. 23 has a second lens L2, a third lens L3, a fourth lens L4, a fifth lens L5 and a sixth lens L6. Contrary to the direction of light incidence L, first the second lens L2, then the third lens L3, then the fourth lens L4, then the fifth lens L5 and then the sixth lens L6 are arranged along the optical axis OA.
  • the second lens L2 has positive refractive power.
  • the third lens L3 has negative refractive power.
  • the fourth lens L4 has negative refractive power.
  • the fifth lens L5 has positive refractive power.
  • the sixth lens L6 also has positive refractive power.
  • the first lens L1 and the second lens L2 are bi-aspherical. Furthermore, a surface of the sixth lens L6 is aspherical. The fourth lens L4 and the fifth lens L5 form a cemented member.
  • the first lens L1 also forms the above-mentioned lens unit of the optical system 7 according to the invention in the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG arranged. No further optical unit of the optical system 7 according to the invention is arranged between the first lens L1 and a pupil of the eye 2 .
  • An edge beam light bundle 9 emanates from an edge 8 of the display unit 5 and runs in the direction of light incidence L to the first lens L1.
  • the peripheral light bundle 9 has a multiplicity of light beams, which form the marginal beam light bundle 9 .
  • One of the light beams is a main ray HS of the marginal ray light bundle 9.
  • the main ray HS runs on the first lens L1 in a first main ray height H1, the first main ray height H1 being a first distance between the optical axis OA and the main ray HS on the first lens L1.
  • the first distance is, for example, the length of a first straight line, which is aligned perpendicularly to the optical axis OA and connects a first point P1 on the optical axis OA to a second point P2 on the chief ray HS at the first lens L1.
  • the first distance can also be given as follows:
  • the first lens L1 has a first surface and a second surface.
  • the first surface is arranged on a first side of the first lens L1 facing away from the display unit 5 .
  • the second surface is arranged on a second side of the first lens L1 that faces the display unit 5 .
  • a first plane is arranged on the first surface of the first lens L1, the first straight line lying in the first plane.
  • the first plane touches the first surface at at least one point.
  • the main ray HS runs at a second main ray height H2 on the display unit 5 , the second main ray height H2 being a second distance between the optical axis OA and the main ray HS on the display unit 5 .
  • the second distance is, for example, the length of a second straight line that is aligned perpendicularly to the optical axis OA and connects a third point P3 on the optical axis OA to a fourth point P4 on the main ray HS on the display unit 5 .
  • the second distance can also be given as follows:
  • the display unit 5 has a surface.
  • the surface of the display unit 5 is arranged on a side of the display unit 5 facing the first lens L1. Furthermore, a second plane is arranged on the surface of the display unit 5 .
  • the second straight line is in the second plane. The second plane touches the surface of the display unit 5 at least at one point, for example.
  • the first chief ray height H1 is greater than the second chief ray height H2.
  • the first chief ray height H1 is approximately 9.1 mm and the second chief ray height H2 is approximately 5.3 mm.
  • the invention is not restricted to the aforementioned sizes of the first main ray height H1 and the second main ray height H2. Rather, any first chief ray height H1 and any second chief ray height H2 which are suitable for the invention can be used for the invention.
  • the system data of the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG. 23 can be taken from the upper table of FIG. The upper table in FIG.
  • the 24 is based on an entrance beam radius of 2.5 mm, an entrance angle of 27° and an effective focal length of the optical system 7 according to the invention of ⁇ 10.849 mm.
  • the surface 0 designates a surface at an infinite distance in front of the optical system 7 on the side of the eye 2, so that light can enter the optical system 7 in a collimated manner.
  • the area 1 denotes the area of the eye pupil of the eye 2 .
  • the first lens L1 has a surface 2 directed towards the eye 2 and a surface 3 directed towards the display unit 5 .
  • the second lens L2 has a surface 4 directed towards the eye 2 and a surface 5 directed towards the display unit 5 .
  • the third lens L3 has a surface 6 directed towards the eye 2 and a surface 7 directed towards the display unit 5 .
  • the fourth lens L4 has a surface 8 directed toward the eye 2 .
  • the fifth lens L5 has a surface 9 directed towards the eye 2 and a surface 10 directed towards the display unit 5 .
  • the sixth lens L6 has a surface 11 directed towards the eye 2 and a surface 12 directed towards the display unit 5 .
  • the area of the display unit 5 is denoted by the area 13 .
  • the upper table in FIG. 24 also shows the radii of the individual surfaces and the thicknesses of the individual lenses of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG is defined on the optical axis OA to a second vertex of a surface of the lens facing the display unit 5 on the optical axis OA.
  • a thickness between two of the aforementioned lenses denotes the distance between two vertices of two adjacent surfaces of two lenses.
  • the upper table in FIG. 24 specifies the material of the individual lenses, the material specification corresponding to the nomenclature of the OHARA company.
  • the refractive indices are given for three different wavelengths of the light rays originating from the object O, namely a wavelength 1 of 587.6 nm, a wavelength 2 of 435.8 nm and a wavelength 3 of 643.8 nm
  • half the diameter of the individual lenses and the refractive power of the individual lenses are given.
  • the surfaces 2 and 3 of the first lens L1 are aspherical. Furthermore, the surfaces 4 and 5 of the second lens L2 are aspherical. Furthermore the surface 11 of the sixth lens L6 is aspherical.
  • the aspheric design of the aforementioned surfaces is determined by the aspheric formula [1] mentioned above. The aspheric coefficients and the conic constant are given in the lower table of FIG.
  • the Petzval sum is corrected by the meniscus-shaped third lens L3 and the meniscus-shaped cemented element consisting of the fourth lens L4 and the fifth lens L5.
  • Figure 25 shows curves of the modulation transfer function (MTF) as a function of the object height for the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to Figures 23 and 24. Shown are a curve S for the sagittal contrast (shown in solid lines) and a curve T for the tangential Contrast (shown in dashed lines) for 20 line pairs per millimeter, 40 line pairs per millimeter and 60 line pairs per millimeter.
  • MTF modulation transfer function
  • FIG. 7 A ninth embodiment of the optical system 7 according to the invention, which is used for example in a telescope or binoculars, is shown in FIG.
  • This embodiment of the optical system 7 according to the invention also generates a telecentric design of an image space.
  • the embodiment of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG. 26 has an optical axis OA which corresponds to the optical axis OA of the night vision device 1 .
  • An eyepiece 6 has a first lens group LG1 and a second lens group LG2. Viewed counter to the light incidence direction L, first the first lens group LG1 and then the second lens group LG2 are arranged along the optical axis OA.
  • the intermediate image ZB is arranged between the first lens group LG1 and the second lens group LG2.
  • the first lens group LG1 of the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG. 26 has a single lens in the form of a first lens L1. Thus, no further optical units are provided in the first lens group LG1.
  • the first lens L1 has positive refractive power.
  • the second lens group LG2 of the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG. 26 has a second lens L2, a third lens L3, a fourth lens L4, a fifth lens L5, a sixth lens L6 and a seventh lens L7. Contrary to the direction of light incidence L, first the second lens L2, then the third lens L3, then the fourth lens L4, then the fifth lens L5, then the sixth lens L6 and then the seventh lens L7 are arranged along the optical axis OA.
  • the second lens L2 has positive refractive power.
  • the third lens L3 has negative refractive power.
  • the fourth lens L4 has negative refractive power.
  • the fifth lens L5 has positive refractive power.
  • the sixth lens L6 has positive refractive power.
  • the seventh lens L7 also has positive refractive power.
  • the first lens L1 and the second lens L2 are bi-aspherical.
  • the fourth lens L4 and the fifth lens L5 form a cemented member.
  • the first lens L1 also forms the above-mentioned lens unit of the optical system 7 according to the invention in the embodiment of the optical system according to the invention according to FIG arranged along the optical axis OA. No further optical unit of the optical system 7 according to the invention is arranged between the first lens L1 and a pupil of the eye 2 .
  • An edge beam light bundle 9 emanates from an edge 8 of the display unit 5 and runs in the direction of light incidence L to the first lens L1.
  • the marginal ray light bundle 9 has a multiplicity of light rays which form the marginal ray light bundle 9 .
  • One of the light beams is a main ray HS of the marginal ray light bundle 9.
  • the main ray HS runs on the first lens L1 in a first main ray height H1, the first main ray height H1 being a first distance between the optical axis OA and the main ray HS on the first lens L1.
  • the first distance is, for example, the length of a first straight line, which is aligned perpendicularly to the optical axis OA and connects a first point P1 on the optical axis OA to a second point P2 on the chief ray HS at the first lens L1.
  • the first distance can also be given as follows:
  • the first lens L1 has a first surface and a second surface.
  • the first surface is arranged on a first side of the first lens L1 facing away from the display unit 5 .
  • the second surface is arranged on a second side of the first lens L1 facing the display unit 5 .
  • a first plane is arranged on the first surface of the first lens L1, the first straight line lying in the first plane.
  • the first plane touches the first surface at at least one point.
  • the main ray HS runs at a second main ray height H2 on the display unit 5 , the second main ray height H2 being a second distance between the optical axis OA and the main ray HS on the display unit 5 .
  • the second distance is, for example, the length of a second straight line that is aligned perpendicularly to the optical axis OA and connects a third point P3 on the optical axis OA to a fourth point P4 on the main ray HS on the display unit 5 .
  • the second distance can also be given as follows:
  • the display unit 5 has a surface.
  • the surface of the display unit 5 is arranged on a side of the display unit 5 facing the first lens L1. Furthermore, a second plane is arranged on the surface of the display unit 5 .
  • the second straight line is in the second plane. The second plane touches the surface of the display unit 5 at least at one point, for example.
  • the first chief ray height H1 is greater than the second chief ray height H2.
  • the first chief ray height H1 is approximately 9.3 mm and the second chief ray height H2 is approximately 5.3 mm.
  • the invention is not restricted to the aforementioned sizes of the first main ray height H1 and the second main ray height H2. Rather, any first chief ray height H1 and any second chief ray height H2 which are suitable for the invention can be used for the invention.
  • the system data of the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIG. 26 can be seen from the upper table in FIG.
  • the upper table in FIG. 27 is based on an entrance beam radius of 2.5 mm, an entrance angle of 27° and an effective focal length of the optical system 7 according to the invention of ⁇ 10.882 mm.
  • the surface 0 designates a surface at an infinite distance in front of the optical system 7 on the side of the eye 2, so that light can enter the optical system 7 in a collimated manner.
  • the area 1 denotes the area of the eye pupil of the eye 2 .
  • the first lens L1 has a surface 2 directed towards the eye 2 and a surface 3 directed towards the display unit 5 .
  • the second lens L2 has a surface 4 directed towards the eye 2 and a surface 5 directed towards the display unit 5 .
  • the third Lens L3 has a surface 6 directed towards the eye 2 and a surface 7 directed towards the display unit 5 .
  • the fourth lens L4 has a surface 8 directed toward the eye 2 .
  • the fifth lens L5 has a surface 9 directed towards the eye 2 and a surface 10 directed towards the display unit 5 .
  • the sixth lens L6 has a surface 11 directed towards the eye 2 and a surface 12 directed towards the display unit 5 .
  • the seventh lens L7 has a surface 13 directed towards the eye 2 and a surface 14 directed towards the display unit 5 .
  • the area of the display unit 5 is denoted by the area 15 .
  • FIG. 27 also shows the radii of the individual surfaces and the thicknesses of the individual lenses of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG is defined on the optical axis OA to a second vertex of a surface of the lens facing the display unit 5 on the optical axis OA.
  • a thickness between two of the aforementioned lenses denotes the distance between two vertices of two adjacent surfaces of two lenses.
  • the upper table of FIG. 27 indicates the material of the individual lenses, the material specification corresponding to the nomenclature of the OHARA company.
  • the refractive indices are given for three different wavelengths of the light rays originating from the object O, namely a wavelength 1 of 587.6 nm, a wavelength 2 of 435.8 nm and a wavelength 3 of 643.8 nm
  • half the diameter of the individual lenses and the refractive power of the individual lenses are given.
  • the surfaces 2 and 3 of the first lens L1 are aspherical. Furthermore, the surfaces 4 and 5 of the second lens L2 are aspherical.
  • the aspheric design of the aforementioned surfaces is determined by the aspheric formula [1] mentioned above.
  • the aspheric coefficients and the conic constant are given in the lower table of FIG.
  • the correction of the Petzval sum is provided by the seventh lens L7.
  • FIG. 28 shows curves of the modulation transfer function (MTF) as a function of the object height for the embodiment of the optical system 7 according to the invention according to FIGS. 26 and 27.
  • a curve S is shown for the sagittal Contrast (shown in solid lines) and a tangential contrast curve T (shown in dashed lines) for 20 line pairs per millimeter, 40 line pairs per millimeter and 60 line pairs per millimeter.
  • the optical system 7 according to the invention are designed as a dioptric system.
  • the optical system 7 according to the invention only has lenses.
  • the optical system 7 according to the invention has at least one planar folding mirror which, in particular, has no optical refractive power.
  • this embodiment of the optical system 7 according to the invention is also a dioptric system.
  • the distance between the eye pupil of the eye 2 and the first lens L1 is greater than the focal length of the corresponding optical system 7 according to the invention.
  • the distance between the eye pupil of the eye 2 and the first lens L1 is at least 1, 25 times greater than the focal length of the optical system 7 according to the invention.
  • the distance between the eye pupil of the eye 2 and the first L1 is at least 1.5 times greater than the focal length of the optical system 7 according to the invention.
  • the distance between the pupil of the eye 2 and the first lens L1 is at least 1.7 times greater than a focal length of the optical system 7 according to the invention.
  • the embodiments of the optical system 7 according to the invention enable a comfortable view, in particular for people who wear glasses, since the eyepiece 6 of the optical system 7 according to the invention has both a large interpupillary distance (e.g. approx. 18 mm) for an eye pupil with a diameter of 5 mm and a large half the field angle (e.g. about 27°). Furthermore, the optical system 7 according to the invention enables an erection of an image without it being absolutely necessary to arrange a further reversing system in the optical system 7 according to the invention.
  • FIG. 29 shows a further embodiment of the optical system 7 according to the invention, which has an optical axis OA which corresponds to the optical axis OA of the night vision device 1.
  • 7 can certainly also be used in a light microscope, a telescope, binoculars or in a medical operation device.
  • An eyepiece 6 has a first lens group LG1 and a second lens group LG2. Viewed counter to the light incidence direction L, first the first lens group LG1 and then the second lens group LG2 are arranged along the optical axis OA.
  • An intermediate pupil ZP is arranged between the first lens group LG1 and the second lens group LG2.
  • the first lens group LG1 of the embodiment of the optical system 7 according to the invention as shown in FIG. 29 has a first lens L1, a second lens L2, a third lens L3, a fourth lens L4, a fifth lens L5, a sixth lens L6 and a seventh lens L7 on. Seen against the direction of light incidence L are first the first lens L1, then the second lens L2, then the third lens L3, then the fourth lens L4, then the fifth lens L5, then the sixth lens L6 and then the seventh lens L7 along the optical Axis OA arranged.
  • the second lens group LG2 of the embodiment of the optical system 7 according to the invention in FIG. 29 has an eighth lens L8, a ninth lens L9, a tenth lens L10, an eleventh lens L11, a twelfth lens L12, a thirteenth lens L13 and a fourteenth lens L14 .
  • Seen against the direction of light incidence L are first the eighth lens L8, then the ninth lens L9, then the tenth lens L10, then the eleventh lens L11, then the twelfth lens L12, then the thirteenth lens L13 and then the fourteenth lens L14 along the optical Axis OA arranged.
  • the first lens group LG1 can also be referred to as a pupil relay unit.
  • the second lens group LG2 can also be referred to as a further optical assembly.
  • a lens group is understood to mean a group which has at least one optical structural unit, for example in the form of a lens. In particular, it is provided that the lens group has only a single lens or multiple lenses.
  • No further optical unit of the optical system 7 is arranged between the first lens L1 and an eye pupil of the eye 2 .
  • the distance from the pupil of the eye to the first lens L1 is approximately 18.4 mm. This value is chosen here in such a way that even at the edge of the slightly concave front side of the first lens L1 results in a particularly preferred distance of about 18 mm.
  • the display unit 5 is designed in such a way that a display with a field of view of 9.6 mm diameter results in a large apparent field of view diameter of 60°.
  • the display unit 5 has, for example, a 1 inch display with a resolution of 2096 ⁇ 2096 pixels, in which a circular field of view with a diameter of 18.4 mm can be inscribed. This means that the display can display an image circle with a radius of 9.2 mm, with the remaining pixels being switched off.
  • the image circle is imaged by the eyepiece 6 in the circular apparent field of view of the observer with a diameter of 60°, taking into account a possible pincushion distortion.
  • the paraxial focal length of the eyepiece 6 of this embodiment of the optical system 7 is 17.55 mm.
  • a predefinable spatial region B is arranged on the eyepiece 6, in which the eye 2 can be moved in such a way that an image quality of an image generated with the eyepiece 6 does not fall below a predefinable threshold value.
  • the predefinable area B is the eye box already defined above. In the light incidence direction L, starting from the display unit 5 in the direction of the spatial area B, first the display unit 5, then the eyepiece 6 and then the spatial area B are arranged.
  • the intermediate pupil ZP is arranged between the first lens group LG1 and the second lens group LG2.
  • the second lens group LG2 is designed to project the image displayed by the display unit 5 into the intermediate pupil ZP.
  • the first lens group LG1 is designed for imaging the image arranged in the intermediate pupil ZP into the spatial region B.
  • the intermediate pupil ZP and the spatial region B are conjugate to each other.
  • a diaphragm unit BE is arranged at the intermediate pupil ZP.
  • the diaphragm unit BE is arranged at the location of the intermediate pupil ZP.
  • the diaphragm unit BE is arranged in a plane at the location of the intermediate pupil ZP.
  • the diaphragm unit BE is designed as a mechanical diaphragm unit.
  • the diaphragm unit BE is provided with a circular diaphragm opening, the size of the diaphragm opening being fixed or adjustable.
  • the diaphragm unit BE is provided with an elliptical diaphragm opening, the size of the diaphragm opening being fixed or adjustable.
  • An elliptical aperture is advantageous in order to provide an eye-box that has a different extent vertically and horizontally.
  • an eye box with a horizontal (lateral) extent that is greater than the vertical extent of the eye box is often advantageous, since in addition to the unavoidable Head movement of the observer, additional leeway to take into account the different pupil distances between different people between a right eye and a left eye is desirable.
  • the aperture can have any shape that is suitable for the invention and/or is required for a desired shape of the eye box.
  • the first lens group LG1 has an intermediate caustic ZB, which is arranged between the third lens L3 and the fourth lens L4 in this embodiment of the further optical system 7 according to the invention.
  • the intermediate caustic ZB can be a flat and corrected intermediate image. However, the intermediate caustic ZB does not have to be in the form of the intermediate image described above.
  • the intermediate caustic can facilitate the design of an eyepiece 6 with a large eye box and, at the same time, a small focal length.
  • the embodiment of the additional optical system 7 according to FIG. 29 is designed for a maximum eye box diameter of 7 mm. This means that the observer with an assumed eye pupil of 3 mm diameter (assuming an eye adapted to moderate brightness) can move an eye position on the optical axis OA by a maximum of 2 mm to each side before any vignetting occurs.
  • the diaphragm unit BE has a circular diaphragm opening with a diameter of approx. 20 mm. In other embodiments, a smaller aperture may also be used to allow for less vignetting for a laterally decentered eye pupil.
  • the system data of the embodiment of the further optical system 7 according to the invention according to FIG. 29 can be seen from the table in FIG.
  • the surface 0 designates a surface at an infinite distance in front of the optical system 7 on the side of the eye 2, so that collimated light can enter the optical system 7.
  • the area 1 denotes the area of the eye pupil of the eye 2 .
  • the first lens L1 has a surface 2 directed towards the eye 2 and a surface 3 directed towards the display unit 5 .
  • the second lens L2 has a surface 4 directed towards the eye 2 and a surface 5 directed towards the display unit 5 .
  • the third lens L3 has a surface 6 directed towards the eye 2 and a surface 7 directed towards the display unit 5 .
  • the intermediate caustic is denoted by the area 8.
  • the fourth lens L4 has a surface 9 directed towards the eye 2 and a surface 10 directed towards the display unit 5 .
  • the fifth lens L5 has a surface 11 directed towards the eye 2 and a surface 12 directed towards the display unit 5 .
  • the sixth lens L6 has a surface 13 directed towards the eye 2 and a surface 14 directed towards the display unit 5 .
  • the seventh lens L7 has a surface 15 directed towards the eye 2 and a surface 16 directed towards the display unit 5 .
  • the area 17 denotes the intermediate pupil.
  • the eighth lens L8 has a surface 18 directed towards the eye 2 and a surface 19 directed towards the display unit 5 .
  • the ninth lens L9 has a surface 20 directed toward the eye 2 .
  • the tenth lens L10 has a surface 21 directed towards the eye 2 and a surface 22 directed towards the display unit 5 .
  • the eleventh lens L11 has a surface 23 directed toward the eye 2 .
  • the twelfth lens L12 has a surface 24 directed towards the eye 2 and a surface 25 directed towards the display unit 5 .
  • the thirteenth lens L13 has a surface 26 directed towards the eye 2 and a surface 27 directed towards the display unit 5 .
  • the fourteenth lens L14 has a surface 28 directed towards the eye 2 and a surface 29 directed towards the display unit 5 .
  • the area of the display unit 5 is denoted by the area 30 .
  • the table in FIG. 38 also shows the radii of the individual surfaces and the thicknesses of the individual lenses of the additional optical system 7 according to the invention as shown in FIG is defined on the optical axis OA to a second vertex of a surface of the lens facing the display unit 5 on the optical axis OA.
  • a thickness between two of the above lenses denotes the distance between two Vertices of two adjacent faces of two lenses.
  • the table in FIG. 38 indicates the material of the individual lenses, the material specification corresponding to the nomenclature of the OHARA company.
  • the fifth lens L5 and the sixth lens L6 are made of a material from the Schott company.
  • half the diameter of the individual lenses is indicated in the table in FIG.
  • Some surfaces are aspherical. The aspherical formation of these surfaces is determined by the asphere formula [1] mentioned above.
  • the aspherical coefficients and the conic constant are given in the table of FIG.
  • Figure 30 shows a schematic representation of the spherical aberration (longitudinal spherical aberration, the tangential and sagittal image shell positions (astigmatic field curves) and the relative distortion for the further optical system 7 according to the invention with a maximum eye box of 7 mm diameter.
  • Figure 31 shows for the further optical system 7 according to the invention with a centered eye pupil of 3 mm diameter a schematic representation of the spherical aberration (longitudinal spherical aberration, the tangential and sagittal image shell positions (astigmatic field curves) and the relative distortion.
  • FIG. 32 shows a schematic representation of the transverse aberrations for the further optical system 7 according to the invention with a centered eye pupil of 3 mm diameter.
  • FIG. 33 shows a schematic illustration of the transverse aberrations for the further optical system 7 according to the invention with a position of the eye pupil of 3 mm diameter which is decentered by 1 mm relative to the optical axis OA.
  • FIG. 34 shows a schematic illustration of the transverse aberrations for the further optical system 7 according to the invention with a position of the eye pupil of 3 mm diameter which is decentered by 2 mm relative to the optical axis OA.
  • FIG. 35 shows curves of the modulation transfer function (MTF) of the eyepiece 6 to 80 line pairs/mm on the display unit 5 for different field of view angles for a centered eye pupil with a diameter of 3 mm.
  • FIG. 36 shows curves of the modulation transfer function (MTF) of the eyepiece 6 to 80 line pairs/mm on the display unit 5 for different field of view angles for a 3 mm eye pupil that is laterally decentered by 1 mm relative to the optical axis OA Diameter.
  • FIG. 35 shows curves of the modulation transfer function (MTF) of the eyepiece 6 to 80 line pairs/mm on the display unit 5 for different field of view angles for a 3 mm eye pupil that is laterally decentered by 1 mm relative to the optical axis OA Diameter.
  • the eyepiece 6 can have a pincushion distortion of 5.3% at the edge of the field of view. This value of the distortion and the progression over the image field are selected in such a way that the "globe effect" that occurs when panning sideways (cf. publication by H. Merlitz, "Distortion of binoculars revisited: Does the sweet spot exist?", J . Opt. Soc. Am. A/Vol. 27, No. 1/January 2010) is minimized.
  • a first bundle of rays runs from a first location on the display unit 5 in the direction of light incidence L
  • a second bundle of rays runs from a second location on the display unit 5 in the direction of light incidence L and that the first beam and the second beam overlap at least 70% or at least 80% or at least 90% at the intermediate pupil ZP.
  • the first bundle of rays runs from the first location of the display unit 5 in the direction of light incidence L
  • that the second bundle of rays runs from the second location of the display unit 5 in the direction of light incidence L
  • that the second lens group LG2 is designed such that the first beam and the second beam at the intermediate pupil ZP at least 70% or at least 80% or at least 90% overlap.
  • the aforementioned embodiment ensures that the intermediate pupil ZP is imaged by the first lens group LG1 free of major aberrations in the spatial area B (the eye box), so that a one-to-one correspondence between the positions in the eye box B and the corresponding positions in the conjugate intermediate pupil ZP.
  • All beam bundles emanating from the different areas of the display unit 5 are uniformly vignetted by the diaphragm BE arranged in the plane of the intermediate pupil ZP. In this way, it is ensured that the observer perceives a reduction in the image brightness occurring uniformly over the entire area of the display unit when the pupil of his eye is decentered laterally, before the image is finally cropped completely.
  • the further optical system 7 according to the invention has the advantage that it basically provides a conjugate device pupil. This enables the observer to immediately and intuitively perceive when his/her eye position leaves the permissible range of the eye-box B. Furthermore, the observer is given feedback as to the direction and how far he should move his eye laterally relative to the optical axis OA of the further optical system 7 according to the invention in order to again be sufficiently centered on the optical axis OA of the further optical system 7 according to the invention.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System (7) mit einer optischen Achse (OA), mit einer Anzeigeeinheit (5) zum Anzeigen eines Bilds, mit einem Okular (6) zum Betrachten des Bilds, wobei das Okular (6) eine Linseneinheit (L1 ) aufweist. Die Anzeigeeinheit (5) ist derart ausgelegt, dass ein Randstrahllichtbündel (9) von einem Rand (8) der Anzeigeeinheit (5) ausgeht und zur Linseneinheit (L1 ) in eine Lichteinfallsrichtung (L) verläuft. Entlang der optischen Achse (OA) und in der Lichteinfallsrichtung (L) sind zunächst die Anzeigeeinheit (5) und dann die Linseneinheit (L1) an der optischen Achse (OA) angeordnet. Zwischen der Linseneinheit (L1 ) und einer Augenpupille (2) ist keine weitere optische Einheit des optischen Systems (7) angeordnet. Das Randstrahllichtbündel (9) weist einen Hauptstrahl (HS) auf. Der Hauptstrahl (HS) verläuft an der Linseneinheit (L1 ) in einer ersten Hauptstrahlhöhe (H1 ) und an der Anzeigeeinheit (5) in einer zweiten Hauptstrahlhöhe (H2). Die erste Hauptstrahlhöhe (H1 ) ist mindestens so groß wie die zweite Hauptstrahlhöhe (H2).

Description

Optisches System
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein optisches System mit einer Anzeigeeinheit zum Anzeigen eines Bilds sowie mit einem Okular zum Betrachten des Bilds. Beispielsweise ist das erfindungsgemäße optische System in einem Fernglas, in einem Fernrohr, in einem Teleskop, in einem Spektiv oder in einem Lichtmikroskop angeordnet. Insbesondere ist das erfindungsgemäße optische System in einem Nachtsichtgerät angeordnet.
Ein Okular ist eine optisch wirksame Einheit eines optischen Systems und wird augenseitig angeordnet. Beispielsweise wird mit dem Okular ein reelles Zwischenbild einer Abbildung für ein menschliches Auge virtuell abgebildet. Ein Okular wird vielseitig eingesetzt, beispielsweise in einem Fernglas, in einem Fernrohr, in einem Teleskop, in einem Spektiv oder in einem Lichtmikroskop. Ferner ist es bekannt, ein Okular in einem Nachtsichtgerät anzuordnen. Beispielsweise wird mit dem Okular ein Bildschirm des Nachtsichtgeräts betrachtet. Auf diesem Bildschirm wird ein Bild dargestellt, das von einem Detektor erzeugt wird. Signale, die vom Detektor detektiert werden, werden elektronisch derart umgesetzt, dass sie auf dem Bildschirm als Bild erkennbar sind.
Um einen möglichst komfortablen Einblick für eine Person, insbesondere für einen Brillenträger, zu gewährleisten, ist es wünschenswert, dass das Okular sowohl einen großen Pupillenabstand (beispielsweise von ca. 18 mm) für eine Augenpupille mit einem Durchmesser von 5 mm als auch einen großen halben Feldwinkel (beispielsweise von ca. 27°) aufweist. Dabei ist der Pupillenabstand der Abstand der Augenpupille zu der ersten optischen Fläche des Okulars.
Hinsichtlich des Standes der Technik wird auf die US 2006/0262391 A1 , die EP 1 746 451 A2, die US 2017/0336609 A1 sowie die EP 1 267 197 B1 verwie- sen. Aus dem Stand der Technik ist ferner ein optisches System zum Beobachten einer digitalen Anzeigeeinheit zum Anzeigen eines Bilds bekannt. Das bekannte optische System wird dazu verwendet, von dem auf der digitalen Anzeigeeinheit dargestellten Bild ein scharfes virtuelles Bild in einem Auge eines Beobachters zu erzeugen. Dabei ist es wünschenswert, dass sich das Auge des Beobachters (und somit die Augenpupille) als wirksame Begrenzung der von der digitalen Anzeigeeinheit ausgehenden Lichtbündel innerhalb eines vorgegebenen räumlichen Bereichs bewegen können sollte, ohne dass sich die Bildgüte merklich verschlechtert. Dieser räumliche Bereich wird in der Fachwelt oft als „Eye-Box“ bezeichnet.
Ferner ist aus dem Stand der Technik ein optisches System mit einem Okular und einem Objektiv bekannt, wobei das bekannte optische System keine digitale Anzeigeeinheit aufweist. Bei diesem bekannten optischen System, das nachfolgend auch als „klassisches optisches System“ bezeichnet wird, wird ein von dem Objektiv erzeugtes Zwischenbild als virtuelles Bild in die Augenpupille des Beobachters bzw. in die Eye-Box abgebildet. Bei einem derartigen klassischen optischen System mit einem Okular und einem Objektiv wirkt jedoch die Begrenzung einer Objektivpupille zugleich als scharfe Begrenzung der Eye-Box, die man somit auch als „konjugierte Gerätepupille“ bezeichnen kann. Das Vorhandensein der konjugierten Gerätepupille bewirkt, dass der Beobachter, wenn er sich mit dem Auge seitlich außerhalb eines jeweils vorgegebenen Toleranzbereichs bewegt, rasch einen Bildbeschnitt wahrnimmt. Dies vermittelt dem Beobachter die Information, dass er den vorgegebenen räumlichen Bereich der konjugierten Gerätepupille (also die Eye- Box), für die das klassische optische System auslegungsgemäß noch eine scharfe Abbildung gewährleisten kann, verlassen hat. Ferner wird der Beobachter zugleich informiert, in welche Richtung die Augenpupille zu bewegen ist, um wieder innerhalb der konjugierten Gerätepupille (also der Eye-Box) zu liegen.
Eine derartige konjugierte Gerätepupille fehlt bei einem optischen System mit einer digitalen Anzeigeeinheit, da die von der digitalen Anzeigeeinheit abgestrahlten Lichtbündel jeweils in einen weiten und unscharf begrenzten Raumwinkelbereich abgestrahlt werden und nicht, wie im Falle eines aus Objektiv und Okular zusammengesetzten klassischen optischen Systems, durch eine oder mehrere Blenden des Objektivs begrenzt sind, wobei auch endliche Berandungen von Linsen des Objektivs Blenden in diesem Sinne sein können. Dies hat bei einem bekannten optischen System mit einer digitalen Anzeigeeinheit zur Folge, dass der Beobachter bei seitlicher Dezentrierung seiner Augenposition relativ zur optischen Achse dieses bekannten optischen Systems bei Überschreiten eines zulässigen Toleranzbereichs - also bei Verlassen der Eye-Box - ein deutlich unscharfes Bild wahrnimmt, aber (i) ohne dass die Bildhelligkeit wesentlich herabgesetzt ist und/oder (ii) ohne dass ein teilweise oder vollständiger Beschnitt des wahrgenommenen Bildes auftritt. Dem Auge es Beobachters fehlt also gewissermaßen die „Führung“ durch eine klar wahrzunehmende Gerätepupille. Stattdessen nimmt der Beobachter nur ein unscharfes und ggf. deutliche störende farbliche Aberrationen (insbesondere Farbverläufe über das Bild hinweg) aufweisendes Bild wahr und kann die Ursache dafür nicht eindeutig auf seine falsche Augenpupillenposition zurückführen. Dieses Fehlen einer Führungsinformation für ein Auge eines Beobachters kann als sehr störend empfunden werden und schlimmstenfalls zur Ablehnung der Benutzung des bekannten optischen Systems mit einer digitalen Anzeigeeinheit führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Okular anzugeben, das einen komfortablen Einblick auch für Brillenträger ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem optischen System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und/oder den beigefügten Figuren.
Das erfindungsgemäße optische System weist eine optische Achse und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen eines Bilds auf. Die Anzeigeeinheit ist an der optischen Achse angeordnet und weist einen Rand auf. Der Rand begrenzt die Anzeigeeinheit. Als Anzeigeeinheit kann beispielsweise ein Feldemissionsbildschirm, ein Flüssigkristallbildschirm, ein Dünnschichttransistorbildschirm, ein Plasmabildschirm, ein SED (Surface Conduction Electron Emitter Display) oder ein Bildschirm, der organische Leuchtdioden aufweist, verwendet werden. Die vorgenannte Aufzählung ist nicht abschließend. Vielmehr kann jegliche Anzeigeeinheit verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet ist.
Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße optische System ein Okular zum Betrachten des Bilds auf. Das Okular ist mit mindestens einer Linseneinheit versehen.
Der Rand der Anzeigeeinheit ist derart ausgelegt, dass ein Randstrahllichtbündel von dem Rand der Anzeigeeinheit ausgeht und zur Linseneinheit in eine Lichteinfallsrichtung verläuft. Das Randstrahllichtbündel weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, welche das Randstrahllichtbündel bilden. Das Randstrahllichtbündel weist einen Hauptstrahl auf. Der Hauptstrahl ist ein Strahl des Randstrahllichtbündels, welcher das Randstrahllichtbündel repräsentiert, wenn eine Apertur des optischen Systems auf nahezu 0 verringert wird. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass das erfindungsgemäße optische System das Randstrahllichtbündel aufweist, wobei das Randstrahllichtbündel von dem Rand der Anzeigeeinheit ausgeht und zur Linseneinheit in eine Lichteinfallsrichtung verläuft. Das Randstrahllichtbündel weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen, welche das Randstrahllichtbündel bilden, und den Hauptstrahl auf.
Entlang der optischen Achse und in der Lichteinfallsrichtung sind zunächst die Anzeigeeinheit und dann die Linseneinheit an der optischen Achse angeordnet. Zwischen der Linseneinheit und einer Augenpupille, beispielsweise eine Augenpupille einer Person, ist keine weitere optische Einheit des optischen Systems angeordnet. Dies kann auch wie folgt ausgedrückt werden: Wenn beispielsweise das optische System zusätzlich zu der Linseneinheit eine weitere optische Einheit aufweist, dann ist diese optische Einheit nicht zwischen der Linseneinheit und der Augenpupille angeordnet, sondern zwischen der Linseneinheit und der Anzeigeeinheit.
Das erfindungsgemäße optische System ist derart ausgelegt, dass der Hauptstrahl an der Linseneinheit in einer ersten Hauptstrahlhöhe verläuft, wobei die erste Hauptstrahlhöhe ein erster Abstand zwischen der optischen Achse und dem Hauptstrahl an der Linseneinheit ist. Darüber hinaus ist die Anzeigeeinheit derart ausgelegt, dass der Hauptstrahl an der Anzeigeeinheit in einer zweiten Hauptstrahlhöhe verläuft, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse und dem Hauptstrahl an der Anzeigeeinheit ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu weist das erfindungsgemäße optische System das Randstrahllichtbündel mit dem Hauptstrahl auf, wobei (i) der Hauptstrahl an der Linseneinheit in einer ersten Hauptstrahlhöhe verläuft, wobei die erste Hauptstrahlhöhe ein erster Abstand zwischen der optischen Achse und dem Hauptstrahl an der Linseneinheit ist, sowie (ii) darüber hinaus der Hauptstrahl an der Anzeigeeinheit in einer zweiten Hauptstrahlhöhe verläuft, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse und dem Hauptstrahl an der Anzeigeeinheit ist. Ferner ist es bei dem erfindungsgemäßen optischen System vorgesehen, dass die erste Hauptstrahlhöhe mindestens so groß wie die zweite Hauptstrahlhöhe ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die erste Hauptstrahlhöhe größer als die zweite Hauptstrahlhöhe ist.
Das erfindungsgemäße optische System ermöglicht einen komfortablen Einblick, insbesondere für Brillenträger, da das Okular des erfindungsgemäßen optischen Systems sowohl einen großen Pupillenabstand (beispielsweise von ca. 18 mm) für eine Augenpupille mit einem Durchmesser von 5 mm als auch einen großen halben Feldwinkel (beispielsweise von ca. 27°) aufweisen kann. Ferner ermöglicht das erfindungsgemäße optische System eine Aufrichtung eines Bilds, ohne dass es zwingend notwendig ist, ein weiteres Umkehrsystem im erfindungsgemäßen optischen System anzuordnen.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass der erste Abstand die Länge einer ersten Geraden ist, die senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet ist und einen ersten Punkt auf der optischen Achse mit einem zweiten Punkt auf dem Hauptstrahl an der Linseneinheit verbindet. Ferner ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass der zweite Abstand die Länge einer zweiten Geraden ist, die senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet ist und einen dritten Punkt auf der optischen Achse mit einem vierten Punkt auf dem Hauptstrahl an der Anzeigeeinheit verbindet.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Linseneinheit eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweist. Die erste Fläche der Linseneinheit ist an einer ersten, von der Anzeigeeinheit abgewandten Seite der Linseneinheit angeordnet. Ferner ist die zweite Fläche der Linseneinheit an einer zweiten, der Anzeigeeinheit zugewandten Seite der Linseneinheit angeordnet. An der ersten Fläche der Linseneinheit ist eine erste Ebene angeordnet, wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt. Zusätzlich oder alternativ ist es vorgesehen, dass die Anzeigeeinheit eine Fläche aufweist. Die Fläche der Anzeigeeinheit ist an einer der Linseneinheit zugewandten Seite der Anzeigeeinheit angeordnet. Ferner ist an der Fläche der Anzeigeeinheit eine zweite Ebene angeordnet. Die zweite Gerade liegt in der zweiten Ebene. Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das optische System mindestens zwei identische Linsen aufweist, die asphärisch ausgebildet sind. Beispielsweise ist vorgesehen, dass eine der identischen Linsen in einer ersten Ausrichtung an der optischen Achse angeordnet ist und dass die andere der identischen Linsen in einer zweiten Ausrichtung an der optischen Achse angeordnet ist. Die erste Ausrichtung ist beispielsweise um 180° zur zweiten Ausrichtung gedreht. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die erste Ausrichtung der einen Linse der identischen Linsen eine Spiegelung der zweiten Ausrichtung der anderen Linse der identischen Linsen an einer Geraden, die insbesondere senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet ist. Die Verwendung von zwei identischen Linsen verringert beispielsweise die Kosten der Herstellung des erfindungsgemäßen optischen Systems.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das optische System eine erste Linse, eine zweite Linse, eine dritte Linse, eine vierte Linse, eine fünfte Linse und eine sechste Linse aufweist, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen zunächst die erste Linse, dann die zweite Linse, dann die dritte Linse, dann die vierte Linse, dann die fünfte Linse und dann die sechste Linse entlang der optischen Achse angeordnet sind. Die erste Linse weist positive Brechkraft auf. Die zweite Linse weist negative Brechkraft auf. Die dritte Linse weist positive Brechkraft auf. Die vierte Linse weist positive Brechkraft auf. Die fünfte Linse weist positive Brechkraft auf und die sechste Linse weist negative Brechkraft auf. Die erste Linse ist beispielsweise als die weiter oben genannte Linseneinheit ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems mindestens ein Kittglied aufweist. Wiederum zusätzlich oder alternativ ist es bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems vorgesehen, dass die erste Linse eine zur Augenpupille gerichtete Fläche aufweist. Diese Fläche ist asphärisch ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ ist es bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems vorgesehen, dass die sechste Linse eine zur Anzeigeeinheit gerichtete Fläche aufweist. Diese Fläche ist asphärisch ausgebildet. Bei den vorstehenden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es möglich, dass bei einem Pupillenabstand von beispielsweise 18 mm zwi- sehen einer Augenpupille und der Linseneinheit die erste Hauptstrahlhöhe beispielsweise 12 mm betragen kann. Wenn eine Anzeigeeinheit verwendet wird, deren Höhe der Anzeige kleiner als 12 mm ist, kann dies unmittelbar beim Eintritt des Lichts von der Anzeigeeinheit in das Okular große positive Brechkraft erfordern. Eine derartige positive Brechkraft führt oft zu einer geringen Baulänge des optischen Systems. Eine geringe Baulänge ist zwar oft wünschenswert. Wenn aber in dem optischen System kein Zwischenbild erzeugt wird, dann ist es aufgrund dieser kurzen Baulänge schwierig, Korrektureinheiten beispielsweise in Form von Linsen in das optische System einzubringen. Die weiter unten erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems weisen eine längere Baulänge als die hier weiter oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems auf, sodass dieser Nachteil vermieden werden kann.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das optische System mindestens ein Zwischenbild aufweist. Das Zwischenbild wird beispielsweise von mindestens einer optischen Einheit des Okulars erzeugt. Insbesondere ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das erfindungsgemäße optische System eine erste konkave Linsenfläche und eine zweite konkave Linsenfläche aufweist. Das Zwischenbild ist zwischen der ersten konkaven Linsenfläche und der zweiten konkaven Linsenfläche angeordnet. Zusätzlich oder alternativ ist es vorgesehen, dass das erfindungsgemäße optische System eine erste meniskusförmige Linse mit einer ersten konkaven Linsenfläche und eine zweite meniskusförmige Linse mit einer zweiten konkaven Linsenfläche aufweist, wobei das Zwischenbild zwischen der ersten konkaven Linsenfläche und der zweiten konkaven Linsenfläche angeordnet ist. Wiederum zusätzlich oder alternativ ist es vorgesehen, dass das erfindungsgemäße optische System ein erstes meniskusförmiges Kittglied mit einer ersten konkaven Linsenfläche und ein zweites meniskusförmiges Kittglied mit einer zweiten konkaven Linsenfläche aufweist, wobei das Zwischenbild zwischen der ersten konkaven Linsenfläche und der zweiten konkaven Linsenfläche angeordnet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass zwischen der Augenpupille und dem Zwischenbild genau eine Linse angeordnet ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist zwischen der Augenpupille und dem Zwischenbild eine einzelne Linse angeordnet. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die genau eine Linse bi-asphä- risch ausgebildet ist. Unter einer bi-asphärischen Ausbildung wird vorstehend und auch nachstehend die folgende Ausbildung verstanden: Eine Linse weist eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf, welche der ersten Fläche gegenüberliegend angeordnet ist. Sowohl die erste Fläche als auch die zweite Fläche sind asphärisch ausgebildet.
Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das Okular eine erste Linsengruppe und eine zweite Linsengruppe aufweist. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe und dann die zweite Linsengruppe entlang der optischen Achse angeordnet. Das Zwischenbild ist zwischen der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe angeordnet. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass das erfindungsgemäße optische System eine dritte Linsengruppe aufweist. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe, dann die zweite Linsengruppe und dann die dritte Linsengruppe entlang der optischen Achse angeordnet. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Linsengruppe die Linseneinheit aufweist.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Linsengruppe eine erste Linse, eine zweite Linse, eine dritte Linse und eine vierte Linse aufweist, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen zunächst die erste Linse, dann die zweite Linse, dann die dritte Linse und dann die vierte Linse entlang der optischen Achse angeordnet sind, wobei die erste Linse positive Brechkraft aufweist, wobei die zweite Linse positive Brechkraft aufweist, wobei die dritte Linse positive Brechkraft aufweist und wobei die vierte Linse negative Brechkraft aufweist. Ferner weist die zweite Linsengruppe eine fünfte Linse, eine sechste Linse, eine siebte Linse, eine achte Linse, eine neunte Linse, eine zehnte Linse, eine elfte Linse und eine zwölfte Linse auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die fünfte Linse, dann die sechste Linse, dann die siebte Linse, dann die achte Linse, dann die neunte Linse, dann die zehnte Linse, dann die elfte Linse und dann die zwölfte Linse entlang der optischen Achse angeordnet, wobei die fünfte Linse positive Brechkraft aufweist, wobei die sechste Linse positive Brechkraft aufweist, wobei die siebte Linse negative Brechkraft aufweist, wobei die achte Linse nega- tive Brechkraft aufweist, wobei die neunte Linse positive Brechkraft aufweist, wobei die zehnte Linse positive Brechkraft aufweist, wobei die elfte Linse positive Brechkraft aufweist und wobei die zwölfte Linse negative Brechkraft aufweist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die zweite Linsengruppe mindestens ein meniskusförmiges Kittglied aufweist. Wiederum zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die zweite Linsengruppe mindestens ein meniskusförmiges Kittglied aufweist, wobei das Kittglied eine Kronlinse und eine Flintlinse aufweist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die zweite Linsengruppe mindestens ein meniskusförmiges Kittglied aufweist. Dieses meniskusförmige Kittglied weist eine konkave Seite auf. Die konkave Seite ist zu einer im optischen System angeordneten Pupille gerichtet. Die im erfindungsgemäßen optischen System angeordnete Pupille ist dort an der optischen Achse angeordnet, wo der Hauptstrahl des Randstrahllichtbündels die optische Achse schneidet. Darüber hinaus ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die achte Linse der zweiten Linsengruppe und die neunte Linse der zweiten Linsengruppe ein erstes meniskusförmiges Kittglied bilden. Ferner bilden die elfte Linse der zweiten Linsengruppe und die zwölfte Linse der zweiten Linsengruppe ein zweites meniskusförmiges Kittglied. Darüber hinaus ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die siebte Linse der zweiten Linsengruppe als Meniskuslinse ausgebildet ist.
Die vorgenannten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems mit den zwölf Linsen sind rein sphärische Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems. Im Prinzip handelt es sich bei diesen Ausführungsformen jeweils um eine Kombination einer optischen Einheit in Form der ersten Linsengruppe mit einem Relaysystem in Form der zweiten Linsengruppe, wobei das Relaysystem das auf der Anzeigeeinheit angezeigte Bild des Objekts auf das Zwischenbild abbildet. Zwischen der siebten Linse und der achten Linse ist eine Pupillenebene angeordnet, die paraxial zur Augenpupille konjugiert ist. Die vierte Linse, die achte Linse und die zwölfte Linse, welche jeweils negative Brechkraft aufweisen, sind beispielsweise aus einem Flintglas hergestellt. Alle weiteren Linsen dieser Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems sind beispielsweise aus Kronglas gebildet. Die Korrektur der Petzval-Summe erfolgt bei den vorgenannten Ausführungsformen beispielsweise durch die vierte Linse mit negativer Brechkraft sowie durch die beispielsweise als Meniskuslinse ausgebildete siebte Linse, durch das meniskusförmige Kittglied bestehend aus der achten Linse und der neunten Linse sowie durch das meniskusförmige Kittglied bestehend aus der elften Linse und der zwölften Linse. Um die Gesamtbrechkraft der vorgenannten einzelnen Linsen zu minimieren, weicht die Bildebene an der Anzeigeeinheit stark von einer Telezentrie ab. Es liegt also eine negative Austrittspupillenlage vor, d. h., die Austrittspupille befindet sich im erfindungsgemäßen optischen System mit einem stark divergenten Hauptstrahl an der Anzeigeeinheit. Die starke Abweichung von der Telezentrie unterscheidet diese Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems somit auch maßgeblich von einem Okular, das an einem Fernrohr oder einem Fernglas des Standes der Technik eingesetzt wird.
Bei einer eiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Linsengruppe eine erste Linse und eine zweite Linse aufweist. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die erste Linse und dann die zweite Linse entlang der optischen Achse angeordnet. Die erste Linse weist positive Brechkraft auf. Die zweite Linse weist negative Brechkraft auf. Ferner ist es bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems vorgesehen, dass die zweite Linsengruppe eine dritte Linse, eine vierte Linse, eine fünfte Linse, eine sechste Linse und eine siebte Linse aufweist. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die dritte Linse, dann die vierte Linse, dann die fünfte Linse, dann die sechste Linse und dann die siebte Linse entlang der optischen Achse angeordnet. Die dritte Linse weist negative Brechkraft auf. Die vierte Linse weist positive Brechkraft auf. Die fünfte Linse weist negative Brechkraft auf. Die sechste Linse weist positive Brechkraft auf, und die siebte Linse weist positive Brechkraft auf. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Linse bi-asphä- risch ausgebildet ist. Wiederum zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die zweite Linse und/oder die dritte Linse als Meniskuslinse ausgebildet sind/ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die vierte Linse bi-asphärisch ausgebildet ist und dass die fünfte Linse sowie die sechste Linse ein Kittglied bilden.
Die vorstehende Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems mit den sieben Linsen weist eine reduzierte Anzahl von Linsen im Vergleich zu der weiter oben erläuterten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems auf. Das Zwischenbild ist auch bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems zwischen der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe angeordnet. Das Zwischenbild wird wiederum von der zweiten Linsengruppe, die im Grunde als ein Relaysystem ausgebildet ist, erzeugt. Wie oben erwähnt, sind die zweite Linse und die dritte Linse beispielsweise als Meniskus- linse ausgebildet. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die zweite Linse und die dritte Linse derart angeordnet sind, dass das Zwischenbild zwischen der zweiten Linse und der dritten Linse angeordnet ist, wobei keine weitere optische Einheit des erfindungsgemäßen optischen Systems zwischen der zweiten Linse und dem Zwischenbild sowie der dritten Linse und dem Zwischenbild angeordnet ist. Die als Meniskuslinse ausgebildete zweite Linse und die als Meniskuslinse ausgebildete dritte Linse dienen der Korrektur der Petzval-Summe und tragen somit zu einer Bildfeldebnung bei. Die erste Linse und die vierte Linse sind bi-asphärisch ausgebildet. Hierdurch wird ermöglicht, eine Strahlumlenkung durch Linsen mit hoher Brechkraft vorzunehmen. Dabei werden entstehende Aberrationen, insbesondere sphärische Aberrationen, aufgrund der asphärischen Gestaltung der ersten Linse und der vierten Linse korrigiert. Somit ist es möglich, im Vergleich zu der weiter oben erläuterten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems eine geringere Anzahl von Linsen im optischen System zu verwenden. Dies gilt insbesondere für die erste Linsengruppe, die bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems aufgrund der bi-asphärischen Ausbildung der ersten Linse und der vierten Linse nur noch zwei Linsen, nämlich die erste Linse und die zweite Linse, aufweist. Zusätzlich ist von Vorteil, dass die Korrektur einer chromatischen Längsaberration durch das Kittglied, welches durch die fünfte Linse und die sechste Linse gebildet wird, erfolgen kann. Das vorgenannte Kittglied ist beispielsweise ein achromatisches Kittglied. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die fünfte Linse beispielsweise aus einem Flintglas gebildet ist und dass die sechste Linse beispielsweise aus einem Kronglas gebildet ist. Die weiteren Linsen dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems sind beispielsweise aus einem Kronglas gebildet.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Linsengruppe eine erste Linse und eine zweite Linse aufweist. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die erste Linse und dann die zweite Linse entlang der optischen Achse angeordnet. Die erste Linse ist bi-asphärisch ausgebildet. Die zweite Linse ist als Meniskuslinse ausgebildet. Darüber hinaus ist es bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems vorgesehen, dass die zweite Linsengruppe eine dritte Linse, eine vierte Linse, eine fünfte Linse, eine sechste Linse, eine siebte Linse und eine achte Linse aufweist. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die dritte Linse, dann die vierte Linse, dann die fünfte Linse, dann die sechste Linse, dann die siebte Linse und dann die achte Linse entlang der optischen Achse angeordnet. Die dritte Linse ist als Me- niskuslinse ausgebildet. Die vierte Linse ist bi-asphärisch ausgebildet. Ferner bilden die siebte Linse und die achte Linse ein Kittglied. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Linse positive Brechkraft aufweist und dass die zweite Linse negative Brechkraft aufweist. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Linse positive Brechkraft aufweist und dass die zweite Linse positive Brechkraft aufweist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die dritte Linse positive Brechkraft aufweist, dass die vierte Linse positive Brechkraft aufweist, dass die fünfte Linse negative Brechkraft aufweist, dass die sechste Linse positive Brechkraft aufweist, dass die siebte Linse negative Brechkraft aufweist und dass die achte Linse positive Brechkraft aufweist. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die dritte Linse positive Brechkraft aufweist, dass die vierte Linse positive Brechkraft aufweist, dass die fünfte Linse negative Brechkraft aufweist, dass die sechste Linse positive Brechkraft aufweist, dass die siebte Linse positive Brechkraft aufweist und dass die achte Linse negative Brechkraft aufweist.
Wie oben genannt, weist das vorstehende erfindungsgemäße optische System acht Linsen auf, wobei die erste Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist, wobei die zweite Linse beispielsweise negative Brechkraft aufweist, wobei die dritte Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist, wobei die vierte Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist, wobei die fünfte Linse beispielsweise negative Brechkraft aufweist, wobei die sechste Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist, wobei die siebte Linse beispielsweise negative Brechkraft aufweist und wobei die achte Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist es insbesondere vorgesehen, dass die erste Linse und die vierte Linse, die jeweils bi-asphärisch ausgebildet sind, identische Flächenformen aufweisen, jedoch entlang der optischen Achse gegeneinander gedreht an der optischen Achse angeordnet sind. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die erste Linse in einer ersten Ausrichtung an der optischen Achse angeordnet und die vierte Linse ist in einer zweiten Ausrichtung an der optischen Achse angeordnet. Die erste Ausrichtung ist beispielsweise um 180° zur zweiten Ausrichtung gedreht. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die erste Ausrichtung der ersten Linse eine Spiegelung der zweiten Ausrichtung der vierten Linse an einer Geraden, die insbesondere senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet ist. Die Verwendung von zwei identischen Linsen, nämlich der ersten Linse und der vierten Linse, verringert beispielsweise die Kosten der Produktion des erfindungsgemäßen optischen Systems.
Wie oben genannt, weist das vorstehende erfindungsgemäße optische System acht Linsen auf, wobei die erste Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist, wobei die zweite Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist, wobei die dritte Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist, wobei die vierte Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist, wobei die fünfte Linse beispielsweise negative Brechkraft aufweist, wobei die sechste Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist, wobei die siebte Linse beispielsweise positive Brechkraft aufweist und wobei die achte Linse beispielsweise negative Brechkraft aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist es beispielsweise möglich, die Baulänge der weiter oben erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems von beispielsweise 100 mm auf eine Baulänge von beispielsweise 80 mm bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems zu verringern, wobei die Baulänge von der Augenpupille bis zur Anzeigeeinheit gemessen wird. Aufgrund der kürzeren Baulänge können die einzelnen Linsen dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems eine stärkere Brechkraft als die Linsen der weiter oben erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems erhalten. Zwar könnte dies die Korrektur der Petzval-Summe erschweren. Dies wird aber beispielsweise dadurch korrigiert, dass die zweite Linse und die dritte Linse jeweils als Meniskuslinse ausgebildet sind, zwischen denen das Zwischenbild angeordnet ist. Die verkürzte Baulänge dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems führt zu einer erhöhten Anzahl von Linsen, nämlich den oben genannten acht Linsen, von denen zwei Linsen bi-asphärisch ausgebildet sind, nämlich die erste Linse und die vierte Linse.
Bei den weiter oben erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems liegt das Zwischenbild jeweils in unmittelbarer Nähe - beispielsweise in einem Abstand von wenigen Millimetern, insbesondere weniger als 3 mm - oder sogar auf einer optischen Fläche einer der Linsen der oben erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems. Bei der nachstehenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es jedoch möglich, das Zwischenbild freizulegen, sodass es weder in unmittelbarer Nähe noch auf einer optischen Fläche einer der Linsen des optischen Systems angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Linsengruppe eine einzige Linse in Form einer ersten Linse aufweist. Somit sind keine weiteren optischen Einheiten in der ersten Linsengruppe vorgesehen. Die erste Linse weist positive Brechkraft auf. Ferner ist es bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems vorgesehen, dass die zweite Linsengruppe eine zweite Linse, eine dritte Linse, eine vierte Linse, eine fünfte Linse und eine sechste Linse aufweist. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die zweite Linse, dann die dritte Linse, dann die vierte Linse, dann die fünfte Linse und dann die sechste Linse entlang der optischen Achse angeordnet. Die zweite Linse weist positive Brechkraft auf. Die dritte Linse weist negative Brechkraft auf. Die vierte Linse weist positive Brechkraft auf. Die fünfte Linse weist positive Brechkraft auf, und die sechste Linse weist negative Brechkraft auf. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Linse und/oder die zweite Linse bi-asphä- risch ausgebildet sind/ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die dritte Linse als Meniskuslinse ausgebildet ist. Ferner ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die fünfte Linse sowie die sechste Linse ein Kittglied bilden. Von Vorteil bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es, dass beispielsweise entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen hinter der bi-asphärisch ausgebildeten zweiten Linse die als Meniskuslinse ausgebildete dritte Linse angeordnet ist. Diese dritte Linse übernimmt die Korrektur der Petzval-Summe. Hierdurch wird es möglich, dass die Petzval-Summe nicht mehr von optischen Einheiten korrigiert wird, die in der Nähe des Zwischenbilds liegen. Somit kann das Zwischenbild freigelegt werden. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist es zwischen zwei Linsen angeordnet. Die Baulänge dieser Ausführungsform des optischen Systems beträgt beispielsweise 100 mm. Hierdurch ist es möglich, keine stark brechenden Meniskuslinsen zu verwenden, zwischen denen das Zwischenbild angeordnet ist. Vielmehr reicht die Verwendung der als Meniskuslinse ausgebildeten dritten Linse aus, welche die Korrektur der Petzval-Summe übernimmt.
Es kommt vor, dass bei einem erfindungsgemäßen optischen System die Anzahl der Linsen minimiert werden soll. Dies ist mit der nachfolgenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems möglich. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es vorgesehen, dass die erste Linsengruppe eine einzige Linse in Form einer ersten Linse aufweist. Somit sind keine weiteren optischen Einheiten in der ersten Linsengruppe vorgesehen. Die erste Linse weist positive Brechkraft auf. Ferner ist es bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems vorgesehen, dass die zweite Linsengruppe eine zweite Linse, eine dritte Linse und eine vierte Linse aufweist. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die zweite Linse, dann die dritte Linse und dann die vierte Linse entlang der optischen Achse angeordnet. Die zweite Linse weist positive Brechkraft auf. Die dritte Linse weist ebenfalls positive Brechkraft auf. Hingegen weist die vierte Linse negative Brechkraft auf. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Linse und/oder die zweite Linse und/oder die dritte Linse bi-asphärisch ausgebildet sind/ist. Die vorstehenden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems weisen daher nur vier Linsen auf. Die Baulänge dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems beträgt beispielsweise 200 mm. Aufgrund der großen Baulänge ist es nicht mehr zwingend erforderlich, hohe Brechkräfte der einzelnen Linsen bereitzustellen. Dies ermöglicht eine einfache Korrektur der Petzval- Summe. Beispielsweise wird die Korrektur der Petzval-Summe durch die vierte Linse bereitgestellt. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die vierte Linse eine Korrektur der chromatischen Längsaberration vornimmt. Insbesondere ist es vorgesehen, die vierte Linse aus einem Flintglas zu bilden.
Um das erfindungsgemäße optische System beispielsweise in einem Fernrohr oder in einem Fernglas zu verwenden, ist es wünschenswert, beispielsweise eine telezentrische Ausführung eines Bildraums zu erzeugen. Mit anderen Worten ausgedrückt, sollen die Hauptstrahlen aller Lichtstrahlbündel parallel zur optischen Achse verlaufen. Dies kann beispielsweise durch die folgende Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems bereitgestellt werden. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Linsengruppe eine einzige Linse in Form einer ersten Linse aufweist. Somit weist die erste Linsengruppe keine weitere optische Einheit auf. Die erste Linse weist positive Brechkraft auf. Ferner ist es bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems vorgesehen, dass die zweite Linsengruppe eine zweite Linse, eine dritte Linse, eine vierte Linse, eine fünfte Linse und eine sechste Linse aufweist. Entgegen der Lichteinfallsrichtung sind zunächst die zweite Linse, dann die dritte Linse, dann die vierte Linse, dann die fünfte Linse und dann die sechste Linse entlang der optischen Achse angeordnet. Die zweite Linse weist positive Brechkraft auf. Die dritte Linse weist negative Brechkraft auf. Die vierte Linse weist negative Brechkraft auf. Die fünfte Linse weist positive Brechkraft auf, und die sechste Linse weist positive Brechkraft auf. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Linse und/oder die zweite Linse bi-asphärisch ausgebildet sind/ist. Ferner ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die sechste Linse asphärisch ausgebildet ist und dass die vierte Linse sowie die fünfte Linse ein Kittglied bilden. Die Korrektur der Petzval-Summe erfolgt durch die sechste Linse.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems, bei dem eine telezentrische Ausführung des Bildraums erfolgt, weist zusätzlich oder alternativ eine erste Linsengruppe auf, die mit einer einzigen Linse in Form einer ersten Linse versehen ist. Somit weist die erste Linsengruppe keine weiteren optischen Einheiten auf. Die erste Linse weist positive Brechkraft auf. Ferner ist es bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems vorgesehen, dass die zweite Linsengruppe eine zweite Linse, eine dritte Linse, eine vierte Linse, eine fünfte Linse, eine sechste Linse und eine siebte Linse aufweist. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die zweite Linse, dann die dritte Linse, dann die vierte Linse, dann die fünfte Linse, dann die sechste Linse und dann die siebte Linse entlang der optischen Achse angeordnet. Die zweite Linse weist positive Brechkraft auf. Die dritte Linse weist negative Brechkraft auf. Die vierte Linse weist negative Brechkraft auf. Die fünfte Linse weist positive Brechkraft auf. Die sechste Linse weist positive Brechkraft auf, und die siebte Linse weist positive Brechkraft auf. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Linse und/oder die zweite Linse bi-asphärisch ausgebildet sind/ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die vierte Linse und die fünfte Linse ein Kittglied bilden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass das optische System als dioptri- sches System ausgebildet ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, weist das erfindungsgemäße optische System nur Linsen auf. Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße optische System mindestens einen planen Faltungsspiegel aufweist, welcher insbesondere keine optische Brechkraft aufweist. Somit ist diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems ebenfalls ein dioptrisches System.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Sys- tems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass ein Abstand der Augenpupille zu der Linseneinheit größer als eine Brennweite des optischen Systems ist. Beispielsweise ist der Abstand der Augenpupille zu der Linseneinheit mindestens 1 ,25-mal größer als die Brennweite des optischen Systems. Alternativ hierzu ist der Abstand der Augenpupille zu der Linseneinheit mindestens 1 ,5-mal größer als die Brennweite des optischen Systems. Wiederum zusätzlich oder alternativ hierzu ist der Abstand der Augenpupille zu der Linseneinheit mindestens 1 ,7-mal größer als eine Brennweite des optischen Systems.
Die Erfindung betrifft auch ein Fernglas, ein Fernrohr, ein Teleskop, ein Lichtmikroskop oder ein Nachtsichtgerät, das ein erfindungsgemäßes optisches System mit einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale aufweist.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein optisches System mit einer Anzeigeeinheit anzugeben, das eine das Auge eines Beobachters führende Begrenzung der Eye-Box aufweist. Mit anderen Worten soll ein optisches System mit einer Anzeigeeinheit angegeben werden, bei dem der Beobachter unmittelbar und intuitiv wahrnimmt, wenn er mit seiner Augenposition den zulässigen Bereich der Eye-Box verlässt, und bei dem ihm ferner eine Rückmeldung vermittelt wird, in welcher Richtung und wie weit er sein Auge seitlich relativ zur optischen Achse des optischen Systems bewegen soll, um wieder ausreichend zentriert zur optischen Achse des optischen Systems zu sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem weiteren optischen System gelöst, das mindestens eines der nachstehenden oder eine Kombination von mindestens zwei der nachstehenden Merkmale aufweist. Insbesondere ist das weitere erfindungsgemäße optische System als ein optisches System ausgebildet, das mindestens eines der weiter oben beschriebenen Merkmale oder eine Kombination von mindestens zwei der weiter oben beschriebenen Merkmale aufweist.
Das weitere erfindungsgemäße optische System weist eine optische Achse und eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen eines Bilds auf. Die Anzeigeeinheit ist an der optischen Achse angeordnet. Die Anzeigeeinheit ist beispielsweise eine digitale Anzeigeeinheit. Als Anzeigeeinheit kann insbesondere ein Feldemissionsbild- schirm, ein Flüssigkristallbildschirm, ein Dünnschichttransistorbildschirm, ein Plasmabildschirm, ein SED (Surface Conduction Electron Emitter Display) oder ein Bildschirm, der organische Leuchtdioden aufweist, verwendet werden. Die vorgenannte Aufzählung ist nicht abschließend. Vielmehr kann jegliche Anzeigeeinheit verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet ist.
Darüber hinaus weist das weitere erfindungsgemäße optische System ein Okular zum Betrachten des Bilds mit mindestens einem Auge auf, wobei die optische Achse durch das Okular verläuft. Ferner ist an dem Okular ein vorgebbarer räumlicher Bereich angeordnet, in welchem das Auge derart bewegbar ist, ohne dass ein vorgebbarer Schwellenwert einer Bildgüte einer mit dem Okular erzeugten Abbildung des Bilds unterschritten wird. Der räumliche Bereich weist beispielsweise einen Durchmesser von 3 mm, von 5 mm oder von 7 mm auf und ist um die zentrierte Position des Auges an der optischen Achse angeordnet, vorzugsweise symmetrisch um die zentrierte Position des Auges an der optischen Achse. Der vorgebbare Bereich ist die bereits weiter oben definierte Eye-Box. In einer Lichteinfallsrichtung sind ausgehend von der Anzeigeeinheit in Richtung des räumlichen Bereichs gesehen zunächst die Anzeigeeinheit, dann das Okular und dann der räumliche Bereich angeordnet.
Das Okular des weiteren erfindungsgemäßen optischen Systems weist mindestens eine erste Linsengruppe und mindestens eine zweite Linsengruppe auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen zunächst die erste Linsengruppe und dann die zweite Linsengruppe entlang der optischen Achse angeordnet sind. Die erste Linsengruppe kann auch als Pupillen-Relay-Einheit bezeichnet werden. Die zweite Linsengruppe kann auch als weitere optische Baugruppe bezeichnet werden. Unter einer Linsengruppe wird eine Gruppe verstanden, welche mindestens eine optische Baueinheit beispielsweise in Form einer Linse aufweist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Linsengruppe nur eine einzige Linse oder mehrere Linsen aufweist.
Ferner ist eine Zwischenpupille zwischen der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe angeordnet. Die zweite Linsengruppe ist zur Abbildung des von der Anzeigeeinheit angezeigten Bilds in die Zwischenpupille ausgelegt. Darüber hinaus ist die erste Linsengruppe zur Abbildung des in der Zwischenpupille angeordneten Bilds in den räumlichen Bereich ausgelegt. Die Zwischenpupille und der räumliche Bereich sind zueinander konjugiert. Ferner ist eine Blendeneinheit an der Zwischenpupille angeordnet. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die Blendeneinheit am Ort der Zwischenpupille angeordnet. Mit wiederum anderen Worten ausgedrückt, ist die Blendeneinheit in einer Ebene am Ort der Zwischenpupille angeordnet.
Das weitere erfindungsgemäße optische System weist den Vorteil auf, dass es im Grunde eine konjugierte Gerätepupille bereitstellt. Dies ermöglicht, dass der Beobachter unmittelbar und intuitiv wahrnimmt, wenn er mit seiner Augenposition den zulässigen Bereich der Eye-Box verlässt. Ferner wird dem Beobachter eine Rückmeldung vermittelt, in welcher Richtung und wie weit er sein Auge seitlich relativ zur optischen Achse des weiteren erfindungsgemäßen optischen Systems bewegen soll, um wieder ausreichend zentriert zur optischen Achse des weiteren erfindungsgemäßen optischen Systems zu sein.
Bei einer Ausführungsform des weiteren erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Blendeneinheit als eine mechanische Blendeneinheit ausgebildet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des weiteren erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Blendeneinheit mit einer kreisförmigen Blendenöffnung versehen ist, wobei eine Größe der Blendenöffnung fest vorgegeben oder einstellbar ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die Blendeneinheit mit einer elliptischen Blendenöffnung versehen ist, wobei eine Größe der Blendenöffnung fest vorgegeben oder einstellbar ist. Eine elliptische Blendenöffnung ist von Vorteil, um eine Eye-Box bereitzustellen, die eine vertikal und horizontal unterschiedliche Ausdehnung aufweist. Insbesondere bei Geräten zur binokularen Beobachtung (beispielsweise einem Fernglas oder einem Mikroskop mit binokularem Einblick) ist oft eine Eye-Box mit einer horizontalen (seitlichen) Ausdehnung von Vorteil, die größer ist als die vertikale Ausdehnung der Eye-Box, da zusätzlich zu der unvermeidbaren Kopfbewegung des Beobachters ein zusätzlicher Spielraum zur Berücksichtigung der zwischen verschiedenen Personen unterschiedlichen Pupillendistanzen zwischen einem rechtem Auge und einem linkem Auge wünschenswert ist.
Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die vorgenannten Formen der Blendenöffnung eingeschränkt ist. Vielmehr kann die Blendenöffnung jegliche Form aufweisen, welche für die Erfindung geeignet ist und/oder für eine gewünschte Form der Eye-Box erforderlich ist.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform des weiteren erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Linsengruppe eine Zwischenkaustik aufweist. Dabei ist vorstehend und auch nachstehend mit einer Zwischenkaustik ein Zwischenbild gemeint, bei dem die Lichtstrahlen, die von einem Feldpunkt ausgehen, in den beiden Hauptschnitten sich in unterschiedlicher axialer Position schneiden, so dass im herkömmlichen Sinne kein wahrnehmbares Zwischenbild vorliegt. Die Zwischenkaustik kann ein ebenes und korrigiertes Zwischenbild sein. Allerdings muss die Zwischenkaustik nicht als das vorbeschriebene Zwischenbild ausgebildet sein. Die Zwischenkaustik kann die Auslegung von Okularen mit einer großer Eye-Box und gleichzeitig kleiner Brennweite erleichtern.
Bei einer noch wiederum weiteren Ausführungsform des weiteren erfindungsgemäßen optischen Systems ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass ein erstes Strahlbündel von einem ersten Ort der Anzeigeeinheit in die Lichteinfallsrichtung verläuft, dass ein zweites Strahlbündel von einem zweiten Ort der Anzeigeeinheit in die Lichteinfallsrichtung verläuft und dass das erste Strahlbündel und das zweite Strahlbündel an der Zwischenpupille mindestens zu 70% oder mindestens zu 80% oder mindestens zu 90% überlappen. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist bei dieser Ausführungsform des weiteren erfindungsgemäßen optischen Systems vorgesehen, dass das erste Strahlbündel von dem ersten Ort der Anzeigeeinheit in die Lichteinfallsrichtung verläuft, dass das zweite Strahlbündel von dem zweiten Ort der Anzeigeeinheit in die Lichteinfallsrichtung verläuft und dass die zweite Linsengruppe derart ausgelegt ist, dass sich das erste Strahlbündel und das zweite Strahlbündel an der Zwischenpupille mindestens zu 70% oder mindestens zu 80% oder mindestens zu 90% überlappen. Die vorgenannte Ausführungsform gewährleistet, dass die Zwischenpupille von der ersten Linsengruppe frei von größeren Abbildungsfehlern in der Eye-Box abgebildet wird, so dass eine ein-eindeutige Korrespondenz zwischen den Positionen in der Eye-Box und den entsprechenden Positionen in der konjugierten Zwischenpupille erhalten bleibt. Alle von den verschiedenen Bereichen der Anzeigeeinheit ausgehenden Strahlbündel werden durch die in der Ebene der Zwischenpupille angeordnete Blende gleichmäßig vignettiert. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der Beobachter bei seitlicher Dezentrierung seiner Augenpupille eine gleichmäßig über den gesamten Bereich der Anzeigeeinheit auftretende Verringerung der Bildhelligkeit wahrnimmt, bevor schließlich ein vollständiger Beschnitt des Bildes eintritt.
Nachfolgend wird das weitere erfindungsgemäße optische System nochmals zusammengefasst;
(i) Weiteres optisches System mit
- einer optischen Achse;
- einer Anzeigeeinheit zum Anzeigen eines Bilds, insbesondere einer digitalen Anzeigeeinheit, wobei die Anzeigeeinheit an der optischen Achse angeordnet ist;
- einem Okular zum Betrachten des Bilds mit mindestens einem Auge, wobei die optische Achse durch das Okular verläuft; sowie mit
- einem an dem Okular angeordneten vorgebbaren räumlichen Bereich, in welchem das Auge derart bewegbar ist, ohne dass ein vorgebbarer Schwellenwert einer Bildgüte einer mit dem Okular erzeugten Abbildung des Bilds unterschritten wird, wobei in einer Lichteinfallsrichtung ausgehend von der Anzeigeeinheit in Richtung des räumlichen Bereichs gesehen zunächst die Anzeigeeinheit, dann das Okular und dann der räumliche Bereich angeordnet sind; wobei
- das Okular mindestens eine erste Linsengruppe und mindestens eine zweite Linsengruppe aufweist, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen zunächst die erste Linsengruppe und dann die zweite Linsengruppe entlang der optischen Achse angeordnet sind,
- eine Zwischenpupille zwischen der ersten Linsengruppe und der zweiten Linsengruppe angeordnet ist,
- die zweite Linsengruppe zur Abbildung des von der Anzeigeeinheit angezeigten Bilds in die Zwischenpupille ausgelegt ist,
- die erste Linsengruppe zur Abbildung des in der Zwischenpupille angeordneten Bilds in den räumlichen Bereich ausgelegt ist,
- die Zwischenpupille und der räumliche Bereich zueinander konjugiert sind, und wobei eine Blendeneinheit an der Zwischenpupille angeordnet ist, wobei die Blendeneinheit von der Anzeigeeinheit ausgehende Strahlbündel beschneidet.
(ii) Optisches System mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale, wobei die Blendeneinheit als eine mechanische Blendeneinheit ausgebildet ist.
(iii) Optisches System mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale, wobei die Blendeneinheit eine kreisförmige Blendenöffnung aufweist, wobei eine Größe der Blendenöffnung fest vorgegeben oder einstellbar ist.
(iv) Optisches System mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale, wobei die Blendeneinheit eine elliptische Blendenöffnung aufweist, wobei die Größe der Blendenöffnung fest vorgegeben oder einstellbar ist.
(v) Optisches System mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale, wobei die erste Linsengruppe eine Zwischenkaustik aufweist.
(vi) Optisches System mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale, wobei ein erstes Strahlbündel von einem ersten Ort der Anzeigeeinheit in die Lichteinfallsrichtung verläuft, wobei ein zweites Strahlbündel von einem zweiten Ort der Anzeigeeinheit in die Lichteinfallsrichtung verläuft, wobei das erste Strahlbündel und das zweite Strahlbündel an der Zwischenpupille mindestens zu 70% oder mindestens zu 80% oder mindestens zu 90% überlappen. (vii) Optisches System mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale, wobei das erste Strahlbündel von dem ersten Ort der Anzeigeeinheit in die Lichteinfallsrichtung verläuft, wobei das zweite Strahlbündel von dem zweiten Ort der Anzeigeeinheit in die Lichteinfallsrichtung verläuft und wobei die zweite Linsengruppe derart ausgelegt ist, dass sich das erste Strahlbündel und das zweite Strahlbündel an der Zwischenpupille mindestens zu 70% oder mindestens zu 80% oder mindestens zu 90% überlappen.
Die Erfindung betrifft auch eine optische Einrichtung, die das weitere erfindungsgemäße optische System mit einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale aufweist. Die optische Einrichtung ist beispielsweise als ein Fernglas, als ein Fernrohr, als ein Teleskop, als ein Lichtmikroskop oder als ein Nachtsichtgerät ausgebildet.
Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Nachtsichtgeräts mit einem optischen System gemäß der Erfindung;
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines optischen Systems gemäß der Erfindung;
Figur 3 zeigt Systemdaten des optischen Systems gemäß der Figur 2;
Figur 4 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des optischen Systems gemäß den Figuren 2 und 3;
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines optischen Systems gemäß der Erfindung;
Figur 6 zeigt Systemdaten des optischen Systems gemäß der Figur 5; Figur 7 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des optischen Systems gemäß den Figuren 5 und 6;
Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines optischen Systems gemäß der Erfindung;
Figur 9 zeigt Systemdaten des optischen Systems gemäß der Figur 8;
Figur 10 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des optischen Systems gemäß den Figuren 8 und 9;
Figur 11 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines optischen Systems gemäß der Erfindung;
Figur 12 zeigt Systemdaten des optischen Systems gemäß der Figur 11 ;
Figur 13 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des optischen Systems gemäß den Figuren 11 und 12;
Figur 14 zeigt eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform eines optischen Systems gemäß der Erfindung;
Figur 15 zeigt Systemdaten des optischen Systems gemäß der Figur 14;
Figur 16 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des optischen Systems gemäß den Figuren 14 und 15;
Figur 17 zeigt eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform eines optischen Systems gemäß der Erfindung;
Figur 18 zeigt Systemdaten des optischen Systems gemäß der Figur 17; Figur 19 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des optischen Systems gemäß den Figuren 17 und 18;
Figur 20 zeigt eine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform eines optischen Systems gemäß der Erfindung;
Figur 21 zeigt Systemdaten des optischen Systems gemäß der Figur 20;
Figur 22 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des optischen Systems gemäß den Figuren 20 und 21 ;
Figur 23 zeigt eine schematische Darstellung einer achten Ausführungsform eines optischen Systems gemäß der Erfindung;
Figur 24 zeigt Systemdaten des optischen Systems gemäß der Figur 23;
Figur 25 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des optischen Systems gemäß den Figuren 23 und 24;
Figur 26 zeigt eine schematische Darstellung einer neunten Ausführungsform eines optischen Systems gemäß der Erfindung;
Figur 27 zeigt Systemdaten des optischen Systems gemäß der Figur 26;
Figur 28 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des optischen Systems gemäß den Figuren 26 und 27;
Figur 29 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines weiteren optischen Systems gemäß der Erfindung;
Figur 30 zeigt eine schematische Darstellung eines Öffnungsfehlers, von Bildschalenlagen und der Relativverzeichnung für ein optisches System nach Figur 29 mit einem maximalen räumlichen Bereich; Figur 31 zeigt eine schematische Darstellung eines Öffnungsfehlers, von Bildschalenlagen und der Relativverzeichnung für ein optisches System nach Figur 29 mit einer zentrierten Augenpupille von 3 mm Durchmesser;
Figur 32 zeigt eine schematische Darstellung der Queraberrationen für eine zentrierte Augenpupille von 3 mm Durchmesser bei einem optischen System nach Figur 29;
Figur 33 zeigt eine schematische Darstellung der Queraberrationen für eine 1 mm seitlich relativ zur optischen Achse dezentrierte Augenpupille von 3 mm Durchmesser bei einem optischen System nach Figur 29;
Figur 34 zeigt eine schematische Darstellung der Queraberrationen für eine 2 mm seitlich relativ zur optischen Achse dezentrierte Augenpupille von 3 mm Durchmesser bei einem optischen System nach Figur 29;
Figur 35 zeigt Kurven einer Modulationstransferfunktion bei einem optischen System nach Figur 29 mit einer zentrierten Augenpupille von 3 mm Durchmesser;
Figur 36 zeigt Kurven einer Modulationstransferfunktion bei einem optischen System nach Figur 29 mit einer um 1 mm seitlich relativ zur optischen Achse dezentrierten Augenpupille von 3 mm Durchmesser;
Figur 37 zeigt Kurven einer Modulationstransferfunktion bei einem optischen System nach Figur 29 mit einer um 2 mm seitlich relativ zur optischen Achse dezentrierten Augenpupille von 3 mm Durchmesser;
Figur 38 zeigt Systemdaten des optischen Systems gemäß der Figur 29, sowie
Figur 39 zeigt Asphärenkoeffizienten für Flächen des optischen Systems gemäß der Figur 29. Das erfindungsgemäße optische System wird nun anhand eines Nachtsichtgeräts näher erläutert. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung bei einem Nachtsichtgerät eingeschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung für jegliches optische Gerät verwendet werden, für das die Erfindung geeignet ist. Beispielsweise ist das erfindungsgemäße optische System in einem Fernglas, in einem Fernrohr, in einem Teleskop, in einem Spektiv oder in einem Lichtmikroskop angeordnet.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Nachtsichtgeräts 1 , mit dem ein Benutzer des Nachtsichtgeräts 1 durch Ansetzen eines Auges 2 an das Nachtsichtgerät 1 ein Objekt O beobachten kann. Das Nachtsichtgerät 1 weist ein Objektiv 3 und einen Detektor 4 auf. Der Detektor 4 detektiert Lichtstrahlen, welche von dem Objekt O durch das Objektiv 3 fallen und erzeugt Detektionssignale.
Diese Detektionssignale werden elektronisch derart umgesetzt, dass sie auf einer Anzeigeeinheit 5 als ein Bild dargestellt werden. Ferner weist das Nachtsichtgerät 1 ein Okular 6 auf, mit dem der Benutzer des Nachtsichtgeräts 1 das auf der Anzeigeeinheit 5 dargestellte Bild betrachten kann.
Der Detektor 4 kann beispielsweise als CCD-Detektor oder CMOS-Detektor ausgebildet sein. Die Erfindung ist aber nicht auf die vorgenannte Ausführungsform eingeschränkt. Vielmehr kann der Detektor 4 jeder Detektor sein, welcher für die Erfindung geeignet ist.
Als Anzeigeeinheit 5 kann beispielsweise ein Feldemissionsbildschirm, ein Flüssigkristallbildschirm, ein Dünnschichttransistorbildschirm, ein Plasmabildschirm, ein SED (Surface Conduction Electron Emitter Display) oder ein Bildschirm, der organische Leuchtdioden aufweist, verwendet werden. Die vorgenannte Aufzählung ist nicht abschließend. Vielmehr kann als Anzeigeeinheit 5 jegliche Anzeigeeinheit verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet ist.
Wie in Figur 1 dargestellt, treten die von dem Objekt O stammenden Lichtstrahlen in einer Lichteinfallsrichtung L in das Nachtsichtgerät 1 ein. Die Lichtstrahlen durchlaufen daher zunächst das Objektiv 3 und werden dann vom Detektor 4 detektiert.
Die Anordnung der oben genannten Einheiten des Nachtsichtgeräts 1 entlang einer optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 kann man beispielsweise wie folgt beschreiben: Entgegen der Lichteinfallsrichtung L, d. h. vom Auge 2 in Richtung des Objekts O gesehen, sind zunächst das Okular 6, dann die Anzeigeeinheit 5, dann der Detektor 4 und dann das Objektiv 3 entlang der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 angeordnet.
Ein optisches System gemäß der Erfindung ist in der Figur 1 mit gestrichelten Linien dargestellt und ist mit dem Bezugszeichen 7 versehen. Das erfindungsgemäße optische System 7 weist das Okular 6 und die Anzeigeeinheit 5 auf.
Nachfolgend werden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 näher erläutert.
Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7, das eine optische Achse OA aufweist, welche der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 entspricht. Das Okular 6 des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 weist eine erste Linse L1 , eine zweite Linse L2, eine dritte Linse L3, eine vierte Linse L4, eine fünfte Linse L5 und eine sechste Linse L6 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linse L1 , dann die zweite Linse L2, dann die dritte Linse L3, dann die vierte Linse L4, dann die fünfte Linse L5 und dann die sechste Linse L6 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die erste Linse L1 weist positive Brechkraft auf. Die zweite Linse L2 weist negative Brechkraft auf. Die dritte Linse L3 weist positive Brechkraft auf. Die vierte Linse L4 weist positive Brechkraft auf. Die fünfte Linse L5 weist positive Brechkraft auf und die sechste Linse L6 weist negative Brechkraft auf. Die erste Linse L1 und die zweite Linse L2 bilden ein Kittglied.
Die erste Linse L1 bildet die weiter oben genannte Linseneinheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Entlang der optischen Achse OA und in der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die Anzeigeeinheit 5 und dann die erste Linse L1 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Zwischen der ersten Linse L1 und einer Augenpupille des Auges 2 ist keine weitere optische Einheit des optischen Systems 7 angeordnet.
Ein Randstrahllichtbündel 9 geht von einem Rand 8 der Anzeigeeinheit 5 aus und verläuft in Lichteinfallsrichtung L zur ersten Linse L1. Das Randstrahllichtbündel 9 weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, welche das Randstrahllichtbündel 9 bilden. Einer der Lichtstrahlen ist ein Hauptstrahl HS des Randstrahllichtbündels 9. Der Hauptstrahl HS ist ein Strahl des Randstrahllichtbündels 9, welcher das Randstrahllichtbündel 9 repräsentiert, wenn eine Apertur des optischen Systems 7 auf nahezu 0 verringert wird. Der Hauptstrahl HS verläuft an der ersten Linse L1 in einer ersten Hauptstrahlhöhe H1 , wobei die erste Hauptstrahlhöhe H1 ein erster Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 ist. Der erste Abstand ist beispielsweise die Länge einer ersten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen ersten Punkt P1 auf der optischen Achse OA mit einem zweiten Punkt P2 auf dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 verbindet. Insbesondere kann der erste Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die erste Linse L1 eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf. Die erste Fläche ist an einer ersten, von der Anzeigeeinheit 5 abgewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. Ferner ist die zweite Fläche an einer zweiten, der Anzeigeeinheit 5 zugewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. An der ersten Fläche der ersten Linse L1 ist eine erste Ebene angeordnet, wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt. Die erste Ebene berührt die erste Fläche beispielsweise an mindestens einem Punkt. Der Hauptstrahl HS verläuft an der Anzeigeeinheit 5 in einer zweiten Hauptstrahlhöhe H2, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 ist. Der zweite Abstand ist beispielsweise die Länge einer zweiten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen dritten Punkt P3 auf der optischen Achse OA mit einem vierten Punkt P4 auf dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 verbindet. Insbesondere kann der zweite Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die Anzeigeeinheit 5 eine Fläche auf. Die Fläche der Anzeigeeinheit 5 ist an einer der ersten Linse L1 zugewandten Seite der Anzeigeeinheit 5 angeordnet. Ferner ist an der Fläche der Anzeigeeinheit 5 eine zweite Ebene angeordnet. Die zweite Gerade liegt in der zweiten Ebene. Die zweite Ebene berührt die Fläche der Anzeigeeinheit 5 beispielsweise an mindestens einem Punkt.
Die erste Hauptstrahlhöhe H1 ist größer als die zweite Hauptstrahlhöhe H2. Beispielsweise beträgt die erste Hauptstrahlhöhe H1 ungefähr 12 mm und die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ungefähr 10 mm. Die Erfindung ist auf die vorgenannten Größen der ersten Hauptstrahlhöhe H1 und der zweiten Hauptstrahlhöhe H2 nicht eingeschränkt. Vielmehr können für die Erfindung jegliche erste Hauptstrahlhöhe H1 und jegliche zweite Hauptstrahlhöhe H2 verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet sind. Die Systemdaten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 2 gehen aus der oberen Tabelle der Figur 3 hervor. Die obere Tabelle der Figur 3 beruht auf einem Eingangsstrahlradius von 2,5 mm, einem Eintrittswinkel von 27° und einer effektiven Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 von 10,814 mm. Mit der Fläche 0 ist eine Fläche in unendlicher Entfernung vor dem optischen System 7 auf der Seite des Auges 2 bezeichnet, so dass Licht kollimiert in das optische System 7 eintreten kann. Mit der Fläche 1 ist die Fläche der Augenpupille des Auges 2 bezeichnet. Die erste Linse L1 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 2 auf. Die zweite Linse L2 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 3 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 4 auf. Die dritte Linse L3 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 5 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 6 auf. Die vierte Linse L4 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 7 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 8 auf. Die fünfte Linse L5 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 9 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 10 auf. Ferner weist die sechste Linse L6 eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 11 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 12 auf. Mit der Fläche 13 ist die Fläche der Anzeigeeinheit 5 bezeichnet. Ferner sind in der oberen Tabelle der Figur 3 die Radien der einzelnen Flächen und die Dicken der einzelnen Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 2 angegeben, wobei die Dicke einer Linse durch den Abstand eines ersten Scheitelpunkts einer zum Auge 2 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA zu einem zweiten Scheitelpunkt einer zur Anzeigeeinheit 5 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA definiert ist. Eine Dicke zwischen zwei der vorgenannten Linsen bezeichnet den Abstand zwischen zwei Scheitelpunkten zweier benachbarter Flächen zweier Linsen.
Die obere Tabelle der Figur 3 gibt das Material der einzelnen Linsen an, wobei die Materialangabe der Nomenklatur des Unternehmens OHARA entspricht. Darüber hinaus sind die Brechzahlen für drei verschiedene Wellenlängen der von dem Objekt O stammenden Lichtstrahlen angegeben, nämlich eine Wellenlänge 1 von 587,6 nm, eine Wellenlänge 2 von 435,8 nm und eine Wellenlänge 3 von 643,8 nm. Ferner ist in der oberen Tabelle der Figur 3 der halbe Durchmesser der einzelnen Linsen sowie die Brechkraft der einzelnen Linsen angegeben.
Die erste Linse L1 weist die zur Augenpupille des Auges 2 gerichtete Fläche 2 auf. Die Fläche 2 ist asphärisch ausgebildet. Ferner weist die sechste Linse L6 die zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 12 auf. Die Fläche 12 ist asphärisch ausgebildet. Die asphärische Ausbildung der beiden vorgenannten Flächen wird durch die Asphärenformel bestimmt, die gegeben ist durch
Figure imgf000033_0001
wobei
(i) z die Pfeilhöhe ist,
(ii) h die Einfallshöhe eines Lichtstrahls auf der asphärischen Fläche der Linse ist,
(iii) k die konische Konstante ist,
(iv) R der Scheitelradius der Fläche ist, und
(v) Ci Asphärenkoeffizienten sind
Die Asphärenkoeffizienten und die konische Konstante sind in der unteren Tabelle der Figur 3 angegeben.
Figur 4 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den Figuren 2 und 3. Dargestellt sind eine Kurve S für den sagittalen Kontrast (dargestellt in durchgezogenen Linien) und eine Kurve T für den tangentialen Kontrast (dargestellt in gestrichelten Linien) für 20 Linienpaare pro Millimeter, 40 Linienpaare pro Millimeter und 60 Linienpaare pro Millimeter.
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den Figuren 2 bis 4 ermöglicht es, dass bei einem Pupillenabstand von beispielsweise 18 mm zwischen der Augenpupille des Auges 2 und der ersten Linse L1 die erste Hauptstrahlhöhe H1 beispielsweise 9 mm betragen kann. Wenn eine Anzeigeeinheit 5 verwendet wird, deren Höhe der Anzeige kleiner als 9 mm ist, kann dies unmittelbar beim Eintritt des Lichts von der Anzeigeeinheit 5 in das Okular 6 große negative Brechkraft erfordern. Eine derartige negative Brechkraft führt zu einer Di- vergenz des Hauptstrahls von der optischen Achse OA weg. Die negative Brechkraft hat jedoch zunächst praktisch keine Auswirkung auf das Randstrahllichtbündel 9. Um die Konvergenz des Hauptstrahls HS zur Augenpupille sicherzustellen, muss im weiteren Verlauf starke positive Brechkraft in das optische System 7 eingeführt werden. Diese starke positive Brechkraft, etwa in Form der dritten Linse L3, der vierten Linse L4 und der fünften Linse L5, führt zu einer starken Verkürzung des optischen Systems 7, da diese nun stark auf das Randstrahllichtbündel 9 wirkt und somit das von der Anzeigeeinheit 5 ausgehende Licht sehr schnell kol- limiert. Als Folge wird das optische System 7 verkürzt. Aufgrund dieser kurzen Baulänge ist es schließlich schwierig, Korrektureinheiten beispielsweise in Form von Linsen in das optische System 7 einzubringen. Die weiter unten erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 weisen eine längere Baulänge als die in den Figuren 2 bis 4 beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 auf, sodass dieser Nachteil vermieden werden kann.
Figur 5 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7, das eine optische Achse OA aufweist, welche der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 entspricht. Ein Okular 6 weist eine erste Linsengruppe LG1 und eine zweite Linsengruppe LG2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe LG1 und dann die zweite Linsengruppe LG2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Ein Zwischenbild ZB ist zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2 angeordnet.
Die erste Linsengruppe LG1 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 5 weist eine erste Linse L1 , eine zweite Linse L2, eine dritte Linse L3 und eine vierte Linse L4 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linse L1 , dann die zweite Linse L2, dann die dritte Linse L3 und dann die vierte Linse L4 entlang der optischen Achse OA angeordnet, wobei die erste Linse L1 positive Brechkraft aufweist, wobei die zweite Linse L2 positive Brechkraft aufweist, wobei die dritte Linse L3 positive Brechkraft aufweist und wobei die vierte Linse L4 negative Brechkraft aufweist.
Die zweite Linsengruppe LG2 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 der Figur 5 weist eine fünfte Linse L5, eine sechste Linse L6, eine siebte Linse L7, eine achte Linse L8, eine neunte Linse L9, eine zehnte Linse L10, eine elfte Linse L11 und eine zwölfte Linse L12 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die fünfte Linse L5 , dann die sechste Linse L6, dann die siebte Linse L7, dann die achte Linse L8, dann die neunte Linse L9, dann die zehnte Linse L10, dann die elfte Linse L11 und dann die zwölfte Linse L12 entlang der optischen Achse OA angeordnet, wobei die fünfte Linse L5 positive Brechkraft aufweist, wobei die sechste Linse L6 positive Brechkraft aufweist, wobei die siebte Linse L7 negative Brechkraft aufweist, wobei die achte Linse L8 negative Brechkraft aufweist, wobei die neunte Linse L9 positive Brechkraft aufweist, wobei die zehnte Linse L10 positive Brechkraft aufweist, wobei die elfte Linse L11 positive Brechkraft aufweist und wobei die zwölfte Linse L12 negative Brechkraft aufweist.
Die siebte Linse L7 ist meniskusförmig ausgebildet. Ferner bilden die achte Linse L8 und die neunte Linse L9 ein erstes meniskusförmiges Kittglied. Darüber hinaus bilden die elfte Linse L11 und die zwölfte Linse L12 ein zweites meniskusförmiges Kittglied. Mindestens eines der vorgenannten Kittglieder kann eine konkave Seite aufweisen. Die konkave Seite ist zu einer im erfindungsgemäßen optischen System 7 angeordneten Pupille gerichtet. Die im erfindungsgemäßen optischen System 7 angeordnete Pupille ist dort an der optischen Achse OA angeordnet, wo ein Hauptstrahl HS eines Randstrahllichtbündels 9 die optische Achse OA schneidet.
Die erste Linse L1 bildet auch bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 der Figur 5 die weiter oben genannte Linseneinheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Entlang der optischen Achse OA und in der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die Anzeigeeinheit 5 und dann die erste Linse L1 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Zwischen der ersten Linse L1 und einer Augenpupille des Auges 2 ist keine weitere optische Einheit des optischen Systems 7 angeordnet.
Das Randstrahllichtbündel 9 geht von einem Rand 8 der Anzeigeeinheit 5 aus und verläuft in Lichteinfallsrichtung L zur ersten Linse L1. Das Randstrahllichtbündel 9 weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, welche das Randstrahllichtbündel 9 bilden. Einer der Lichtstrahlen ist der Hauptstrahl HS des Randstrahllichtbündels 9. Der Hauptstrahl HS verläuft an der ersten Linse L1 in einer ersten Hauptstrahlhöhe H1 , wobei die erste Hauptstrahlhöhe H1 ein erster Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 ist. Der erste Abstand ist beispielsweise die Länge einer ersten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen ersten Punkt P1 auf der optischen Achse OA mit einem zweiten Punkt P2 auf dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 verbindet. Insbesondere kann der erste Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die erste Linse L1 eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf. Die erste Fläche ist an einer ersten, von der Anzeigeeinheit 5 abgewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. Ferner ist die zweite Fläche an einer zweiten, der Anzeigeeinheit 5 zugewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. An der ersten Fläche der ersten Linse L1 ist eine erste Ebene angeordnet, wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt. Die erste Ebene berührt die erste Fläche beispielsweise an mindestens einem Punkt. Der Hauptstrahl HS verläuft an der Anzeigeeinheit 5 in einer zweiten Hauptstrahlhöhe H2, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 ist. Der zweite Abstand ist beispielsweise die Länge einer zweiten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen dritten Punkt P3 auf der optischen Achse OA mit einem vierten Punkt P4 auf dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 verbindet. Insbesondere kann der zweite Abstand auch wie folgt gegeben sein. Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die Anzeigeeinheit 5 eine Fläche auf. Die Fläche der Anzeigeeinheit 5 ist an einer der ersten Linse L1 zugewandten Seite der Anzeigeeinheit 5 angeordnet. Ferner ist an der Fläche der Anzeigeeinheit 5 eine zweite Ebene angeordnet. Die zweite Gerade liegt in der zweiten Ebene. Die zweite Ebene berührt die Fläche der Anzeigeeinheit 5 beispielsweise an mindestens einem Punkt.
Die erste Hauptstrahlhöhe H1 ist größer als die zweite Hauptstrahlhöhe H2. Beispielsweise beträgt die erste Hauptstrahlhöhe H1 ungefähr 10 mm und die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ungefähr 5,3 mm. Die Erfindung ist auf die vorgenannten Größen der ersten Hauptstrahlhöhe H1 und der zweiten Hauptstrahlhöhe H2 nicht eingeschränkt. Vielmehr können für die Erfindung jegliche erste Hauptstrahlhöhe H1 und jegliche zweite Hauptstrahlhöhe H2 verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet sind.
Die Systemdaten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 5 gehen aus der Tabelle der Figur 6 hervor. Die Tabelle der Figur 6 beruht auf einem Eingangsstrahlradius von 2,5 mm, einem Eintrittswinkel von 27° und einer effektiven Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 von -10,914 mm. Mit der Fläche 0 ist. eine Fläche in unendlicher Entfernung vor dem optischen System 7 auf der Seite des Auges 2 bezeichnet, so dass Licht kollimiert in das optische System 7 eintreten kann. Ferner ist mit der Fläche 1 die Fläche der Augenpupille des Auges 2 bezeichnet. Die erste Linse L1 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 2 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 3 auf. Die zweite Linse L2 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 4 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 5 auf. Die dritte Linse L3 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 6 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 7 auf. Die vierte Linse L4 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 8 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 9 auf. Die fünfte Linse L5 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 10 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 11 auf. Ferner weist die sechste Linse L6 eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 12 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 13 auf. Die siebte Linse L7 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 14 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 15 auf. Die achte Linse L8 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 16 auf. Die neunte Linse L9 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 17 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 18 auf. Die zehnte Linse L10 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 19 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 20 auf. Die elfte Linse L11 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 21 auf. Ferner weist die zwölfte Linse L12 eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 22 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 23 auf. Mit der Fläche 24 ist die Fläche der Anzeigeeinheit 5 bezeichnet. Ferner sind in der Tabelle der Figur 6 die Radien der einzelnen Flächen und die Dicken der einzelnen Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 5 angegeben, wobei die Dicke einer Linse durch den Abstand eines ersten Scheitelpunkts einer zum Auge 2 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA zu einem zweiten Scheitelpunkt einer zur Anzeigeeinheit 5 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA definiert ist. Eine Dicke zwischen zwei der vorgenannten Linsen bezeichnet den Abstand zwischen zwei Scheitelpunkten zweier benachbarter Flächen zweier Linsen.
Die Tabelle der Figur 6 gibt das Material der einzelnen Linsen an, wobei die Materialangabe der Nomenklatur des Unternehmens OHARA entspricht. Darüber hinaus sind die Brechzahlen für drei verschiedene Wellenlängen der von dem Objekt O stammenden Lichtstrahlen angegeben, nämlich eine Wellenlänge 1 von 587,6 nm, eine Wellenlänge 2 von 435,8 nm und eine Wellenlänge 3 von 643,8 nm. Ferner ist in der Tabelle der Figur 6 der halbe Durchmesser der einzelnen Linsen sowie die Brechkraft der einzelnen Linsen angegeben. Figur 7 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den Figuren 5 und 6. Dargestellt sind eine Kurve S für den sagittalen Kontrast (dargestellt in durchgezogenen Linien) und eine Kurve T für den tangentialen Kontrast (dargestellt in gestrichelten Linien) für 20 Linienpaare pro Millimeter, 40 Linienpaare pro Millimeter und 60 Linienpaare pro Millimeter.
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den Figuren 5 bis 7 ist eine rein sphärische Ausführungsform. Im Prinzip handelt es sich bei dieser Ausführungsform um eine Kombination einer optischen Einheit in Form der ersten Linsengruppe LG1 mit einem Relaysystem in Form der zweiten Linsengruppe LG2, wobei das Relaysystem das auf der Anzeigeeinheit 5 angezeigte Bild des Objekts O auf das Zwischenbild ZB abbildet. Zwischen der siebten Linse L7 und der achten Linse L8 ist die Pupillenebene angeordnet, die paraxial zur Augenpupille konjugiert ist. Die vierte Linse L4, die achte Linse L8 und die zwölfte Linse L12, welche jeweils negative Brechkraft aufweisen, sind beispielsweise aus einem Flintglas hergestellt. Alle weiteren Linsen dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 sind beispielsweise aus einem Kronglas gebildet. Die Korrektur der Petzval-Summe erfolgt bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 beispielsweise durch die vierte Linse L4 mit negativer Brechkraft sowie durch die als Meniskuslinse ausgebildete siebte Linse L7, durch das meniskusförmige Kittglied bestehend aus der achten Linse L8 und der neunten Linse L9 sowie durch das meniskusförmige Kittglied bestehend aus der elften Linse L11 und der zwölften Linse L12. Um die Gesamtbrechkraft der vorgenannten einzelnen Linsen zu minimieren, weicht die Bildebene an der Anzeigeeinheit 5 stark von einer Telezentrie ab. Es liegt also eine negative Austrittspupillenlage vor, d. h., die Austrittspupille befindet sich im erfindungsgemäßen optischen System 7 mit einem stark divergenten Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5. Die starke Abweichung von der Telezentrie unterscheidet diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 somit auch maßgeblich von einem Okular, das an einem Fernrohr oder einem Fernglas des Standes der Technik eingesetzt wird.
Figur 8 zeigt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7, das eine optische Achse OA aufweist, welche der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 entspricht. Ein Okular 6 weist eine erste Linsengruppe LG1 und eine zweite Linsengruppe LG2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe LG1 und dann die zweite Linsengruppe LG2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Ein Zwischenbild ZB ist zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2 angeordnet. Genauer gesagt, ist das Zwischenbild ZB an einer Fläche einer Linse der ersten Linsengruppe LG1 angeordnet, wie weiter unten noch erläutert wird.
Die erste Linsengruppe LG1 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 8 weist eine erste Linse L1 und eine zweite Linse L2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linse L1 und dann die zweite Linse L2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die erste Linse L1 weist positive Brechkraft auf. Die zweite Linse L2 weist negative Brechkraft auf.
Die zweite Linsengruppe LG2 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 8 weist eine dritte Linse L3, eine vierte Linse L4, eine fünfte Linse L5, eine sechste Linse L6 und eine siebte Linse L7 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die dritte Linse L3, dann die vierte Linse L4, dann die fünfte Linse L5, dann die sechste Linse L6 und dann die siebte Linse L7 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die dritte Linse L3 weist negative Brechkraft auf. Die vierte Linse L4 weist positive Brechkraft auf. Die fünfte Linse L5 weist negative Brechkraft auf. Die sechste Linse L6 weist positive Brechkraft auf, und die siebte Linse L7 weist positive Brechkraft auf.
Die erste Linse L1 ist bi-asphärisch ausgebildet. Ferner sind die zweite Linse L2 und die dritte Linse L3 jeweils als Meniskuslinse ausgebildet. Darüber hinaus ist die vierte Linse L4 bi-asphärisch ausgebildet. Die fünfte Linse L5 sowie die sechste Linse L6 bilden ein Kittglied.
Die erste Linse L1 bildet auch bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 8 die weiter oben genannte Linseneinheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Entlang der optischen Achse OA und in der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die Anzeigeeinheit 5 und dann die erste Linse L1 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Zwischen der ersten Linse L1 und einer Augenpupille des Auges 2 ist keine weitere optische Einheit des optischen Systems 7 angeordnet. Ein Randstrahllichtbündel 9 geht von einem Rand 8 der Anzeigeeinheit 5 aus und verläuft in Lichteinfallsrichtung L zur ersten Linse L1. Das Randstrahllichtbündel 9 weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, welche das Randstrahllichtbündel 9 bilden. Einer der Lichtstrahlen ist ein Hauptstrahl HS des Randstrahllichtbündels 9. Der Hauptstrahl HS verläuft an der ersten Linse L1 in einer ersten Hauptstrahlhöhe H1 , wobei die erste Hauptstrahlhöhe H1 ein erster Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 ist. Der erste Abstand ist beispielsweise die Länge einer ersten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen ersten Punkt P1 auf der optischen Achse OA mit einem zweiten Punkt P2 auf dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 verbindet. Insbesondere kann der erste Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die erste Linse L1 eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf. Die erste Fläche ist an einer ersten, von der Anzeigeeinheit 5 abgewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. Ferner ist die zweite Fläche an einer zweiten, der Anzeigeeinheit 5 zugewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. An der ersten Fläche der ersten Linse L1 ist eine erste Ebene angeordnet, wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt. Die erste Ebene berührt die erste Fläche beispielsweise an mindestens einem Punkt. Der Hauptstrahl HS verläuft an der Anzeigeeinheit 5 in einer zweiten Hauptstrahlhöhe H2, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 ist. Der zweite Abstand ist beispielsweise die Länge einer zweiten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen dritten Punkt P3 auf der optischen Achse OA mit einem vierten Punkt P4 auf dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 verbindet. Insbesondere kann der zweite Abstand auch wie folgt gegeben sein. Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die Anzeigeeinheit 5 eine Fläche auf. Die Fläche der Anzeigeeinheit 5 ist an einer der ersten Linse L1 zugewandten Seite der Anzeigeeinheit 5 angeordnet. Ferner ist an der Fläche der Anzeigeeinheit 5 eine zweite Ebene angeordnet. Die zweite Gerade liegt in der zweiten Ebene. Die zweite Ebene berührt die Fläche der Anzeigeeinheit 5 beispielsweise an mindestens einem Punkt.
Die erste Hauptstrahlhöhe H1 ist größer als die zweite Hauptstrahlhöhe H2. Beispielsweise beträgt die erste Hauptstrahlhöhe H1 ungefähr 10,9 mm und die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ungefähr 5,3 mm. Die Erfindung ist auf die vorgenannten Größen der ersten Hauptstrahlhöhe H1 und der zweiten Hauptstrahlhöhe H2 nicht eingeschränkt. Vielmehr können für die Erfindung jegliche erste Hauptstrahlhöhe H1 und jegliche zweite Hauptstrahlhöhe H2 verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet sind.
Die Systemdaten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 8 gehen aus der oberen Tabelle der Figur 9 hervor. Die obere Tabelle der Figur 9 beruht auf einem Eingangsstrahlradius von 2,5 mm, einem Eintrittswinkel von 27° und einer effektiven Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 von -10,842 mm. Mit der Fläche 0 ist eine Fläche in unendlicher Entfernung vor dem optischen System 7 auf der Seite des Auges 2 bezeichnet, so dass Licht kollimiert in das optische System 7 eintreten kann. Ferner ist mit der Fläche 1 die Fläche der Augenpupille des Auges 2 bezeichnet. Die erste Linse L1 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 2 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 3 auf. Die zweite Linse L2 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 4 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 5 auf. Die dritte Linse L3 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 6 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 7 auf. Die vierte Linse L4 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 8 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 9 auf. Die fünfte Linse L5 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 10 auf. Ferner weist die sechste Linse L6 eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 11 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 12 auf. Die siebte Linse L7 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 13 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 14 auf. Mit der Fläche 15 ist die Fläche der Anzeigeeinheit 5 bezeichnet. Ferner sind in der oberen Tabelle der Figur 9 die Radien der einzelnen Flächen und die Dicken der einzelnen Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 8 angegeben, wobei die Dicke einer Linse durch den Abstand eines ersten Scheitelpunkts einer zum Auge 2 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA zu einem zweiten Scheitelpunkt einer zur Anzeigeeinheit 5 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA definiert ist. Eine Dicke zwischen zwei der vorgenannten Linsen bezeichnet den Abstand zwischen zwei Scheitelpunkten zweier benachbarter Flächen zweier Linsen.
An der Fläche 5 der zweiten Linse L2 ist das Zwischenbild ZB angeordnet.
Die obere Tabelle der Figur 9 gibt das Material der einzelnen Linsen an, wobei die Materialangabe der Nomenklatur des Unternehmens OHARA entspricht. Darüber hinaus sind die Brechzahlen für drei verschiedene Wellenlängen der von dem Objekt O stammenden Lichtstrahlen angegeben, nämlich eine Wellenlänge 1 von 587,6 nm, eine Wellenlänge 2 von 435,8 nm und eine Wellenlänge 3 von 643,8 nm. Ferner ist in der oberen Tabelle der Figur 9 der halbe Durchmesser der einzelnen Linsen sowie die Brechkraft der einzelnen Linsen angegeben.
Die Flächen 2 und 3 der ersten Linse L1 sind asphärisch ausgebildet. Ferner sind die Flächen 8 und 9 der vierten Linse L4 asphärisch ausgebildet. Die asphärische Ausbildung der vorgenannten Flächen ist durch die oben genannte Asphärenfor- mel [1] gegeben. Die Asphärenkoeffizienten und die konische Konstante sind in der unteren Tabelle der Figur 9 angegeben.
Figur 10 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den Figuren 8 und 9. Dargestellt sind eine Kurve S für den sagittalen Kontrast (dargestellt in durchgezogenen Linien) und eine Kurve T für den tangentialen Kontrast (dargestellt in gestrichelten Linien) für 20 Linienpaare pro Millimeter, 40 Linienpaare pro Millimeter und 60 Linienpaare pro Millimeter.
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den Figuren 8 bis 10 weist eine reduzierte Anzahl von Linsen - nämlich sieben Linsen - im Vergleich zu der weiter oben erläuterten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 auf. Das Zwischenbild ZB ist auch bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2 angeordnet. Das Zwischenbild ZB wird wiederum von der zweiten Linsengruppe LG2, die im Grunde als ein Re- laysystem ausgebildet ist, erzeugt. Wie oben erwähnt, sind die zweite Linse L2 und die dritte Linse L3 als Meniskuslinse ausgebildet. Die zweite Linse L2 und die dritte Linse L3 sind derart angeordnet, dass das Zwischenbild ZB zwischen der zweiten Linse L2 und der dritten Linse L3 angeordnet ist, wobei keine weitere optische Einheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 zwischen der zweiten Linse L2 und dem Zwischenbild ZB zum einen sowie der dritten Linse L3 und dem Zwischenbild ZB zum anderen angeordnet ist. Die als Meniskuslinse ausgebildete zweite Linse L2 und die als Meniskuslinse ausgebildete dritte Linse L3 dienen der Korrektur der Petzval-Summe und tragen somit zu einer Bildfeldebnung bei.
Die erste Linse L1 und die vierte Linse L4 sind bi-asphärisch ausgebildet. Hierdurch wird ermöglicht, eine Strahlumlenkung durch Linsen mit hoher Brechkraft vorzunehmen. Dabei werden entstehende Aberrationen, insbesondere sphärische Aberrationen, aufgrund der asphärischen Gestaltung der ersten Linse L1 und der vierten Linse L4 korrigiert. Somit ist es möglich, im Vergleich zu der weiter oben erläuterten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 eine geringere Anzahl von Linsen im erfindungsgemäßen optischen System 7 zu verwenden. Dies gilt insbesondere für die erste Linsengruppe LG1 , die bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 aufgrund der biasphärischen Ausbildung der ersten Linse L1 und der vierten Linse L4 nur noch zwei Linsen, nämlich die erste Linse L1 und die zweite Linse L2, aufweist. Zusätzlich ist von Vorteil, dass die Korrektur einer chromatischen Längsaberration durch das Kittglied, welches durch die fünfte Linse L5 und die sechste Linse L6 gebildet wird, erfolgen kann. Das vorgenannte Kittglied ist beispielsweise ein achromatisches Kittglied. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die fünfte Linse L5 aus einem Flintglas gebildet ist und dass die sechste Linse L6 aus einem Kronglas gebildet ist. Die weiteren Linsen dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 sind beispielsweise aus einem Kronglas gebildet.
Figur 11 zeigt eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7, das eine optische Achse OA aufweist, welche der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 entspricht. Ein Okular 6 weist eine erste Linsengruppe LG1 und eine zweite Linsengruppe LG2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe LG1 und dann die zweite Linsengruppe LG2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Ein Zwischenbild ZB ist zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2 angeordnet. Genauer gesagt, ist das Zwischenbild ZB an einer Fläche einer Linse der ersten Linsengruppe LG1 angeordnet, wie weiter unten noch erläutert wird.
Die erste Linsengruppe LG1 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 11 weist eine erste Linse L1 und eine zweite Linse L2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linse L1 und dann die zweite Linse L2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die erste Linse L1 weist positive Brechkraft auf. Die zweite Linse L2 weist negative Brechkraft auf.
Die zweite Linsengruppe LG2 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 11 weist eine dritte Linse L3, eine vierte Linse L4, eine fünfte Linse L5, eine sechste Linse L6, eine siebte Linse L7 und eine achte Linse L8 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die dritte Linse L3, dann die vierte Linse L4, dann die fünfte Linse L5, dann die sechste Linse L6, dann die siebte Linse L7 und dann die achte Linse L8 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die dritte Linse L3 weist positive Brechkraft auf. Die vierte Linse L4 weist positive Brechkraft auf. Die fünfte Linse L5 weist negative Brechkraft auf. Die sechste Linse L6 weist positive Brechkraft auf. Die siebte Linse L7 weist negative Brechkraft auf, und die achte Linse L8 weist positive Brechkraft auf.
Die erste Linse L1 ist bi-asphärisch ausgebildet. Die zweite Linse L2 und die dritte Linse L3 sind als Meniskuslinse ausgebildet. Die vierte Linse L4 ist bi-asphärisch ausgebildet. Ferner bilden die siebte Linse L7 und die achte Linse L8 ein Kittglied.
Die erste Linse L1 bildet auch bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 11 die weiter oben genannte Linseneinheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Entlang der optischen Achse OA und in der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die Anzeigeeinheit 5 und dann die erste Linse L1 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Zwischen der ersten Linse L1 und einer Augenpupille des Auges 2 ist keine weitere optische Einheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 angeordnet.
Ein Randstrahllichtbündel 9 geht von einem Rand 8 der Anzeigeeinheit 5 aus und verläuft in Lichteinfallsrichtung L zur ersten Linse L1. Das Randstrahllichtbündel 9 weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, welche das Randstrahllichtbündel 9 bilden. Einer der Lichtstrahlen ist ein Hauptstrahl HS des Randstrahllichtbündels 9. Der Hauptstrahl HS verläuft an der ersten Linse L1 in einer ersten Hauptstrahlhöhe H1 , wobei die erste Hauptstrahlhöhe H1 ein erster Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 ist. Der erste Abstand ist beispielsweise die Länge einer ersten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen ersten Punkt P1 auf der optischen Achse OA mit einem zweiten Punkt P2 auf dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 verbindet. Insbesondere kann der erste Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die erste Linse L1 eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf. Die erste Fläche ist an einer ersten, von der Anzeigeeinheit 5 abgewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. Ferner ist die zweite Fläche an einer zweiten, der Anzeigeeinheit 5 zugewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. An der ersten Fläche der ersten Linse L1 ist eine erste Ebene angeordnet, wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt. Die erste Ebene berührt die erste Fläche beispielsweise an mindestens einem Punkt. Der Hauptstrahl HS verläuft an der Anzeigeeinheit 5 in einer zweiten Hauptstrahlhöhe H2, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 ist. Der zweite Abstand ist beispielsweise die Länge einer zweiten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen dritten Punkt P3 auf der optischen Achse OA mit einem vierten Punkt P4 auf dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 verbindet. Insbesondere kann der zweite Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die Anzeigeeinheit 5 eine Fläche auf. Die Fläche der Anzeigeeinheit 5 ist an einer der ersten Linse L1 zugewandten Seite der Anzeigeeinheit 5 angeordnet. Ferner ist an der Fläche der Anzeigeeinheit 5 eine zweite Ebene angeordnet. Die zweite Gerade liegt in der zweiten Ebene. Die zweite Ebene berührt die Fläche der Anzeigeeinheit 5 beispielsweise an mindestens einem Punkt.
Die erste Hauptstrahlhöhe H1 ist größer als die zweite Hauptstrahlhöhe H2. Beispielsweise beträgt die erste Hauptstrahlhöhe H1 ungefähr 10,1 mm und die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ungefähr 5,3 mm. Die Erfindung ist auf die vorgenannten Größen der ersten Hauptstrahlhöhe H1 und der zweiten Hauptstrahlhöhe H2 nicht eingeschränkt. Vielmehr können für die Erfindung jegliche erste Hauptstrahlhöhe H1 und jegliche zweite Hauptstrahlhöhe H2 verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet sind.
Die Systemdaten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 11 gehen aus der oberen Tabelle der Figur 12 hervor. Die obere Tabelle der Figur 12 beruht auf einem Eingangsstrahlradius von 2,5 mm, einem Eintrittswinkel von 27° und einer effektiven Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 von -10,863 mm. Mit der Fläche 0 ist eine Fläche in unendlicher Entfernung vor dem optischen System 7 auf der Seite des Auges 2 bezeichnet, so dass Licht kollimiert in das optische System 7 eintreten kann. Ferner ist mit der Fläche 1 die Fläche der Augenpupille des Auges 2 bezeichnet. Die erste Linse L1 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 2 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 3 auf. Die zweite Linse L2 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 4 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 5 auf. Die dritte Linse L3 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 6 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 7 auf. Die vierte Linse L4 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 8 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 9 auf. Die fünfte Linse L5 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 10 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 11 auf. Ferner weist die sechste Linse L6 eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 12 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 13 auf. Die siebte Linse L7 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 14 auf. Die achte Linse L8 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 15 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 16 auf. Mit der Fläche 17 ist die Fläche der Anzeigeeinheit 5 bezeichnet. Ferner sind in der oberen Tabelle der Figur 12 die Radien der einzelnen Flächen und die Dicken der einzelnen Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 11 angegeben, wobei die Dicke einer Linse durch den Abstand eines ersten Scheitelpunkts einer zum Auge 2 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA zu einem zweiten Scheitelpunkt einer zur Anzeigeeinheit 5 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA definiert ist. Eine Dicke zwischen zwei der vorgenannten Linsen bezeichnet den Abstand zwischen zwei Scheitelpunkten zweier benachbarter Flächen zweier Linsen.
Das Zwischenbild ZB ist an der Fläche 5 der zweiten Linse L2 angeordnet.
Die obere Tabelle der Figur 12 gibt das Material der einzelnen Linsen an, wobei die Materialangabe der Nomenklatur des Unternehmens OHARA entspricht. Darüber hinaus sind die Brechzahlen für drei verschiedene Wellenlängen der von dem Objekt O stammenden Lichtstrahlen angegeben, nämlich eine Wellenlänge 1 von 587,6 nm, eine Wellenlänge 2 von 435,8 nm und eine Wellenlänge 3 von 643,8 nm. Ferner ist in der oberen Tabelle der Figur 12 der halbe Durchmesser der einzelnen Linsen sowie die Brechkraft der einzelnen Linsen angegeben.
Die Flächen 2 und 3 der ersten Linse L1 sind asphärisch ausgebildet. Ferner sind die Flächen 8 und 9 der vierten Linse L4 asphärisch ausgebildet. Die asphärische Ausbildung der vorgenannten Flächen wird durch die oben genannte Asphärenfor- mel [1] bestimmt. Die Asphärenkoeffizienten und die konische Konstante sind in der unteren Tabelle der Figur 12 angegeben.
Figur 13 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den Figuren 11 und 12. Dargestellt sind eine Kurve S für den sagittalen Kontrast (dargestellt in durchgezogenen Linien) und eine Kurve T für den tangentialen Kontrast (dargestellt in gestrichelten Linien) für 20 Linienpaare pro Millimeter, 40 Linienpaare pro Millimeter und 60 Linienpaare pro Millimeter.
Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den Figuren 11 bis 13 weisen die erste Linse L1 und die vierten Linse L4, die jeweils bi-asphärisch ausgebildet sind, identische Flächenformen auf. Die erste Linse L1 und die vierte Linse L4 sind jedoch entlang der optischen Achse OA gegeneinander gedreht an der optischen Achse OA angeordnet. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die erste Linse L1 in einer ersten Ausrichtung an der optischen Achse OA angeordnet und die vierte Linse L4 ist in einer zweiten Ausrichtung an der optischen Achse OA angeordnet. Die erste Ausrichtung ist beispielsweise um 180° zur zweiten Ausrichtung gedreht. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die erste Ausrichtung der ersten Linse L1 eine Spiegelung der zweiten Ausrichtung der vierten Linse L4 an einer Geraden, die insbesondere senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist. Die Verwendung von zwei identische Linsen, nämlich der ersten Linse L1 und der vierten Linse L4, verringert beispielsweise die Kosten der Produktion des erfindungsgemäßen optischen Systems 7, insbesondere wenn es sich dabei um asphärische Linsen mit hohen Werkzeugkosten handelt.
Bei den weiter oben erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 liegt das Zwischenbild ZB jeweils in unmittelbarer Nähe - beispielsweise in einem Abstand von wenigen Millimetern, insbesondere weniger als 3 mm - oder sogar auf einer optischen Fläche einer der Linsen der oben erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Bei einer in Figur 14 dargestellten fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 ist es jedoch möglich, das Zwischenbild ZB freizulegen, sodass es weder in unmittelbarer Nähe noch auf einer optischen Fläche einer der Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 angeordnet ist. Dies entspannt die Sauberkeitsanforderungen hinsichtlich möglicher Kratzer, Einschlüsse und/oder Verunreinigungen auf den dem Zwischenbild ZB benachbarten Linsen und Linsenflächen deutlich.
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 14 weist eine optische Achse OA auf, welche der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 entspricht. Ein Okular 6 weist eine erste Linsengruppe LG1 und eine zweite Linsengruppe LG2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe LG1 und dann die zweite Linsengruppe LG2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Das Zwischenbild ZB ist zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2 angeordnet. Alternativ kann man das erfindungsgemäße optische System 7 gemäß der Figur 14 auch in drei Linsengruppen aufteilen, nämlich die erste Linsengruppe LG1 , eine zweite Linsengruppe LG2‘ und eine dritte Linsengruppe LG3‘. Die zweite Linsengruppe LG2‘ und die dritte Linsengruppe LG3‘ sind in der Figur 14 mit gestrichelten Linien dargestellt. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe LG1 , dann die zweite Linsengruppe LG2‘ und dann die dritte Linsengruppe LG3‘ entlang der optischen Achse OA angeordnet. Das Zwischenbild ZB ist zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2' angeordnet.
Die erste Linsengruppe LG1 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 14 weist eine einzige Linse in Form einer ersten Linse L1 auf. Somit sind keine weiteren optischen Einheiten in der ersten Linsengruppe LG1 vorgesehen. Die erste Linse L1 weist positive Brechkraft auf.
Die zweite Linsengruppe LG2 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 14 weist eine zweite Linse L2, eine dritte Linse L3, eine vierte Linse L4, eine fünfte Linse L5 und eine sechste Linse L6 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die zweite Linse L2, dann die dritte Linse L3, dann die vierte Linse L4, dann die fünfte Linse L5 und dann die sechste Linse L6 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die zweite Linse L2 weist positive Brechkraft auf. Die dritte Linse L3 weist negative Brechkraft auf. Die vierte Linse L4 weist positive Brechkraft auf. Die fünfte Linse L5 weist positive Brechkraft auf, und die sechste Linse L6 weist negative Brechkraft auf.
Bei der alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 14 weist die zweite Linsengruppe LG2‘ die zweite Linse L2 und die dritte Linse L3 auf. Die dritte Linsengruppe LG3' weist die vierte Linse L4, die fünfte Linse L5 und die sechste Linse L6 auf.
Die erste Linse L1 und die zweite Linse L2 sind bi-asphärisch ausgebildet. Die dritte Linse L3 ist als Meniskuslinse ausgebildet. Die fünfte Linse L5 sowie die sechste Linse L6 bilden ein Kittglied. Die erste Linse L1 bildet auch bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 14 die weiter oben genannte Linseneinheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Entlang der optischen Achse OA und in der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die Anzeigeeinheit 5 und dann die erste Linse L1 angeordnet. Zwischen der ersten Linse L1 und einer Augenpupille des Auges 2 ist keine weitere optische Einheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 angeordnet.
Ein Randstrahllichtbündel 9 geht von einem Rand 8 der Anzeigeeinheit 5 aus und verläuft in Lichteinfallsrichtung L zur ersten Linse L1. Das Randstrahllichtbündel 9 weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, welche das Randstrahllichtbündel 9 bilden. Einer der Lichtstrahlen ist ein Hauptstrahl HS des Randstrahllichtbündels 9. Der Hauptstrahl HS verläuft an der ersten Linse L1 in einer ersten Hauptstrahlhöhe H1 , wobei die erste Hauptstrahlhöhe H1 ein erster Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 ist. Der erste Abstand ist beispielsweise die Länge einer ersten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen ersten Punkt P1 auf der optischen Achse OA mit einem zweiten Punkt P2 auf dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 verbindet. Insbesondere kann der erste Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die erste Linse L1 eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf. Die erste Fläche ist an einer ersten, von der Anzeigeeinheit 5 abgewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. Ferner ist die zweite Fläche an einer zweiten, der Anzeigeeinheit 5 zugewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. An der ersten Fläche der ersten Linse L1 ist eine erste Ebene angeordnet, wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt. Die erste Ebene berührt die erste Fläche beispielsweise an mindestens einem Punkt. Der Hauptstrahl HS verläuft an der Anzeigeeinheit 5 in einer zweiten Hauptstrahlhöhe H2, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 ist. Der zweite Abstand ist beispielsweise die Länge einer zweiten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen dritten Punkt P3 auf der optischen Achse OA mit einem vierten Punkt P4 auf dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 verbindet. Insbesondere kann der zweite Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die Anzeigeeinheit 5 eine Fläche auf. Die Fläche der Anzeigeeinheit 5 ist an einer der ersten Linse L1 zugewandten Seite der Anzeigeeinheit 5 angeordnet. Ferner ist an der Fläche der Anzeigeeinheit 5 eine zweite Ebene angeordnet. Die zweite Gerade liegt in der zweiten Ebene. Die zweite Ebene berührt die Fläche der Anzeigeeinheit 5 beispielsweise an mindestens einem Punkt.
Die erste Hauptstrahlhöhe H1 ist größer als die zweite Hauptstrahlhöhe H2. Beispielsweise beträgt die erste Hauptstrahlhöhe H1 ungefähr 9,7 mm und die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ungefähr 5,3 mm. Die Erfindung ist auf die vorgenannten Größen der ersten Hauptstrahlhöhe H1 und der zweiten Hauptstrahlhöhe H2 nicht eingeschränkt. Vielmehr können für die Erfindung jegliche erste Hauptstrahlhöhe H1 und jegliche zweite Hauptstrahlhöhe H2 verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet sind.
Die Systemdaten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 14 gehen aus der oberen Tabelle der Figur 15 hervor. Die obere Tabelle der Figur 15 beruht auf einem Eingangsstrahlradius von 2,5 mm, einem Eintrittswinkel von 27° und einer effektiven Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 von -10,849 mm. Mit der Fläche 0 ist eine Fläche in unendlicher Entfernung vor dem optischen System 7 auf der Seite des Auges 2 bezeichnet, so dass Licht kollimiert in das optische System 7 eintreten kann. Ferner ist mit der Fläche 1 die Fläche der Augenpupille des Auges 2 bezeichnet. Die erste Linse L1 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 2 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 3 auf. Die zweite Linse L2 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 4 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 5 auf. Die dritte Linse L3 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 6 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 7 auf. Die vierte Linse L4 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 8 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 9 auf. Die fünfte Linse L5 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 10 auf. Ferner weist die sechste Linse L6 eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 11 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 12 auf. Mit der Fläche 13 ist die Fläche der Anzeigeeinheit 5 bezeichnet. Ferner sind in der oberen Tabelle der Figur 15 die Radien der einzelnen Flächen und die Dicken der einzelnen Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 14 angegeben, wobei die Dicke einer Linse durch den Abstand eines ersten Scheitelpunkts einer zum Auge 2 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA zu einem zweiten Scheitelpunkt einer zur Anzeigeeinheit 5 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA definiert ist. Eine Dicke zwischen zwei der vorgenannten Linsen bezeichnet den Abstand zwischen zwei Scheitelpunkten zweier benachbarter Flächen zweier Linsen.
Die obere Tabelle der Figur 15 gibt das Material der einzelnen Linsen an, wobei die Materialangabe der Nomenklatur des Unternehmens OHARA entspricht. Darüber hinaus sind die Brechzahlen für drei verschiedene Wellenlängen der von dem Objekt O stammenden Lichtstrahlen angegeben, nämlich eine Wellenlänge 1 von 587,6 nm, eine Wellenlänge 2 von 435,8 nm und eine Wellenlänge 3 von 643,8 nm. Ferner ist in der oberen Tabelle der Figur 15 der halbe Durchmesser der einzelnen Linsen sowie die Brechkraft der einzelnen Linsen angegeben.
Die Flächen 2 und 3 der ersten Linse L1 sind asphärisch ausgebildet. Ferner sind die Flächen 4 und 5 der zweiten Linse L2 asphärisch ausgebildet. Die asphärische Ausbildung der vorgenannten Flächen wird durch die oben genannte Asphärenfor- mel [1] bestimmt. Die Asphärenkoeffizienten und die konische Konstante sind in der unteren Tabelle der Figur 15 angegeben.
Figur 16 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den Figuren 14 und 15. Dargestellt sind eine Kurve S für den sagittalen Kontrast (dargestellt in durchgezogenen Linien) und eine Kurve T für den tangentialen Kontrast (dargestellt in gestrichelten Linien) für 20 Linienpaare pro Millimeter, 40 Linienpaare pro Millimeter und 60 Linienpaare pro Millimeter.
Von Vorteil bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den Figuren 14 bis 16 ist, dass entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen hinter der bi-asphärisch ausgebildeten zweiten Linse L2 die als Meniskuslinse ausgebildete dritte Linse L3 angeordnet ist. Diese dritte Linse L3 übernimmt die Korrektur der Petzval-Summe. Hierdurch ist es möglich, dass die Petzval-Summe nicht mehr von optischen Einheiten korrigiert wird, die in der Nähe des Zwischenbilds ZB liegen. Somit kann das Zwischenbild ZB freigelegt werden. Die Baulänge dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 beträgt beispielsweise 100 mm. Hierdurch ist es möglich, keine stark brechenden Meniskus- linsen zu verwenden, zwischen denen das Zwischenbild ZB angeordnet ist. Vielmehr reicht die Verwendung der als Meniskuslinse ausgebildeten dritten Linse L3 aus, welche die Korrektur der Petzval-Summe übernimmt.
Figur 17 zeigt eine sechste Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 weist eine optische Achse OA auf, welche der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 entspricht. Ein Okular 6 weist eine erste Linsengruppe LG1 und eine zweite Linsengruppe LG2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe LG1 und dann die zweite Linsengruppe LG2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Das Zwischenbild ZB ist zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2 angeordnet.
Die erste Linsengruppe LG1 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 17 weist eine erste Linse L1 und eine zweite Linse L2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung gesehen sind zunächst die erste Linse L1 und dann die zweite Linse L2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die erste Linse L1 weist positive Brechkraft auf. Die zweite Linse L2 weist positive Brechkraft auf.
Die zweite Linsengruppe LG2 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 17 weist eine dritte Linse L3, eine vierte Linse L4, eine fünfte Linse L5, eine sechste Linse L6, eine siebte Linse L7 und eine achte Linse L8 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die dritte Linse L3, dann die vierte Linse L4, dann die fünfte Linse L5, dann die sechste Linse L6, dann die siebte Linse L7 und dann die achte Linse L8 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die dritte Linse L3 weist positive Brechkraft auf. Die vierte Linse L4 weist positive Brechkraft auf. Die fünfte Linse L5 weist negative Brechkraft auf. Die sechste Linse L6 weist positive Brechkraft auf. Die siebte Linse L7 weist positive Brechkraft auf, und die achte Linse L8 weist negative Brechkraft auf.
Die erste Linse L1 ist bi-asphärisch ausgebildet. Die zweite Linse L2 und die dritte Linse L3 sind als Meniskuslinse ausgebildet. Die vierte Linse L4 ist bi-asphärisch ausgebildet. Ferner bilden die siebte Linse L7 und die achte Linse L8 ein Kittglied.
Die erste Linse L1 bildet auch bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 17 die weiter oben genannte Linseneinheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Entlang der optischen Achse OA und in der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die Anzeigeeinheit 5 und dann die erste Linse L1 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Zwischen der ersten Linse L1 und einer Augenpupille des Auges 2 ist keine weitere optische Einheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 angeordnet.
Ein Randstrahllichtbündel 9 geht von einem Rand 8 der Anzeigeeinheit 5 aus und verläuft in Lichteinfallsrichtung L zur ersten Linse L1. Das Randstrahllichtbündel 9 weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, welche das Randstrahllichtbündel 9 bilden. Einer der Lichtstrahlen ist ein Hauptstrahl HS des Randstrahllichtbündels 9. Der Hauptstrahl HS verläuft an der ersten Linse L1 in einer ersten Hauptstrahlhöhe H1 , wobei die erste Hauptstrahlhöhe H1 ein erster Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 ist. Der erste Abstand ist beispielsweise die Länge einer ersten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen ersten Punkt P1 auf der optischen Achse OA mit einem zweiten Punkt P2 auf dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 verbindet. Insbesondere kann der erste Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die erste Linse L1 eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf. Die erste Fläche ist an einer ersten, von der Anzeigeeinheit 5 abgewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. Ferner ist die zweite Fläche an einer zweiten, der Anzeigeeinheit 5 zugewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. An der ersten Fläche der ersten Linse L1 ist eine erste Ebene angeordnet, wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt. Die erste Ebene berührt die erste Fläche beispielsweise an mindestens einem Punkt. Der Hauptstrahl HS verläuft an der Anzeigeeinheit 5 in einer zweiten Hauptstrahlhöhe H2, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 ist. Der zweite Abstand ist beispielsweise die Länge einer zweiten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen dritten Punkt P3 auf der optischen Achse OA mit einem vierten Punkt P4 auf dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 verbindet. Insbesondere kann der zweite Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die Anzeigeeinheit 5 eine Fläche auf. Die Fläche der Anzeigeeinheit 5 ist an einer der ersten Linse L1 zugewandten Seite der Anzeigeeinheit 5 angeordnet. Ferner ist an der Fläche der Anzeigeeinheit 5 eine zweite Ebene angeordnet. Die zweite Gerade liegt in der zweiten Ebene. Die zweite Ebene berührt die Fläche der Anzeigeeinheit 5 beispielsweise an mindestens einem Punkt.
Die erste Hauptstrahlhöhe H1 ist größer als die zweite Hauptstrahlhöhe H2. Beispielsweise beträgt die erste Hauptstrahlhöhe H1 ungefähr 9,7 mm und die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ungefähr 5,3 mm. Die Erfindung ist auf die vorgenannten Größen der ersten Hauptstrahlhöhe H1 und der zweiten Hauptstrahlhöhe H2 nicht eingeschränkt. Vielmehr können für die Erfindung jegliche erste Hauptstrahlhöhe H1 und jegliche zweite Hauptstrahlhöhe H2 verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet sind.
Die Systemdaten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 17 gehen aus der oberen Tabelle der Figur 18 hervor. Die obere Tabelle der Figur 18 beruht auf einem Eingangsstrahlradius von 2,5 mm, einem Eintrittswinkel von 27° und einer effektiven Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 von -10,83 mm. Mit der Fläche 0 ist eine Fläche in unendlicher Entfernung vor dem optischen System 7 auf der Seite des Auges 2 bezeichnet, so dass Licht kollimiert in das optische System 7 eintreten kann. Ferner ist mit der Fläche 1 die Fläche der Augenpupille des Auges 2 bezeichnet. Die erste Linse L1 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 2 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 3 auf. Die zweite Linse L2 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 4 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 5 auf. Die dritte Linse L3 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 6 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 7 auf. Die vierte Linse L4 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 8 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 9 auf. Die fünfte Linse L5 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 10 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 11 auf. Ferner weist die sechste Linse L6 eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 12 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 13 auf. Die siebte Linse L7 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 14 auf. Darüber hinaus weist die achte Linse L8 eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 15 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 16 auf. Mit der Fläche 17 ist die Fläche der Anzeigeeinheit 5 bezeichnet. Ferner sind in der oberen Tabelle der Figur 18 die Radien der einzelnen Flächen und die Dicken der einzelnen Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 17 angegeben, wobei die Dicke einer Linse durch den Abstand eines ersten Scheitelpunkts einer zum Auge 2 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA zu einem zweiten Scheitelpunkt einer zur Anzeigeeinheit 5 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA definiert ist. Eine Dicke zwischen zwei der vorgenannten Linsen bezeichnet den Abstand zwischen zwei Scheitelpunkten zweier benachbarter Flächen zweier Linsen.
Die obere Tabelle der Figur 18 gibt das Material der einzelnen Linsen an, wobei die Materialangabe der Nomenklatur des Unternehmens OHARA entspricht. Darüber hinaus sind die Brechzahlen für drei verschiedene Wellenlängen der von dem Objekt 0 stammenden Lichtstrahlen angegeben, nämlich eine Wellenlänge 1 von 587,6 nm, eine Wellenlänge 2 von 435,8 nm und eine Wellenlänge 3 von 643,8 nm. Ferner ist in der oberen Tabelle der Figur 18 der halbe Durchmesser der einzelnen Linsen sowie die Brechkraft der einzelnen Linsen angegeben.
Die Flächen 2 und 3 der ersten Linse L1 sind asphärisch ausgebildet. Ferner sind die Flächen 8 und 9 der vierten Linse L4 asphärisch ausgebildet. Die asphärische Ausbildung der vorgenannten Flächen wird durch die oben genannte Asphärenfor- mel [1] bestimmt. Die Asphärenkoeffizienten und die konische Konstante sind in der unteren Tabelle der Figur 18 angegeben.
Figur 19 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den Figuren 17 und 18. Dargestellt sind eine Kurve S für den sagittalen Kontrast (dargestellt in durchgezogenen Linien) und eine Kurve T für den tangentialen Kontrast (dargestellt in gestrichelten Linien) für 20 Linienpaare pro Millimeter, 40 Linienpaare pro Millimeter und 60 Linienpaare pro Millimeter.
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den Figuren 17 bis 19 ermöglicht es, die Baulänge der weiter oben erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 von beispielsweise 100 mm auf eine Baulänge von beispielsweise 80 mm bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 zu verringern, wobei die Baulänge von der Augenpupille des Auges 2 bis zur Anzeigeeinheit 5 gemessen wird. Aufgrund der kürzeren Baulänge können die einzelnen Linsen der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den Figuren 17 bis 19 eine stärkere Brechkraft als die Linsen der weiter oben erläuterten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 aufweisen. Zwar könnte dies die Korrektur der Petzval-Summe erschweren. Dies wird aber beispielsweise dadurch korrigiert, dass die zweite Linse L2 und die dritte Linse L3 jeweils als Meniskuslinse ausgebildet sind, zwischen denen das Zwischenbild ZB angeordnet ist. Die verkürzte Baulänge dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 führt zu einer erhöhten Anzahl von Linsen, nämlich den oben genannten acht Linsen L1 bis L8, von denen zwei Linsen bi-asphärisch ausgebildet sind, nämlich die erste Linse L1 und die vierte Linse L4. Es kommt vor, dass bei einem erfindungsgemäßen optischen System 7 die Anzahl der Linsen minimiert werden soll. Dies ist mit einer siebten Ausführungsform gemäß der Figur 20 des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 möglich. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 ist das Zwischenbild ZB freigelegt, sodass es weder in unmittelbarer Nähe noch auf einer optischen Fläche einer der Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 angeordnet ist. Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 20 weist eine optische Achse OA auf, welche der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 entspricht. Ein Okular 6 weist eine erste Linsengruppe LG1 und eine zweite Linsengruppe LG2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe LG1 und dann die zweite Linsengruppe LG2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Das Zwischenbild ZB ist zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2 angeordnet.
Die erste Linsengruppe LG1 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 20 weist eine einzige Linse in Form einer ersten Linse L1 auf. Somit sind keine weiteren optischen Einheiten in der ersten Linsengruppe LG1 vorgesehen. Die erste Linse L1 weist positive Brechkraft auf.
Die zweite Linsengruppe LG2 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 20 weist eine zweite Linse L2, eine dritte Linse L3 und eine vierte Linse L4 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die zweite Linse L2, dann die dritte Linse L3 und dann die vierte Linse L4 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die zweite Linse L2 weist positive Brechkraft auf. Die dritte Linse L3 weist positive Brechkraft auf. Die vierte Linse L4 weist negative Brechkraft auf.
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 20 weist insgesamt nur 4 Linsen auf. Die erste Linse L1 , die zweite Linse L2 und die dritte Linse L3 sind bi-asphärisch ausgebildet.
Die erste Linse L1 bildet auch bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 20 die weiter oben genannte Linseneinheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. In der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die Anzeigeeinheit 5 und dann die erste Linse L1 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Zwischen der ersten Linse L1 und einer Augenpupille des Auges 2 ist keine weitere optische Einheit des optischen Systems 7 angeordnet.
Ein Randstrahllichtbündel 9 geht von einem Rand 8 der Anzeigeeinheit 5 aus und verläuft in Lichteinfallsrichtung L zur ersten Linse L1. Das Randstrahllichtbündel 9 weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, welche das Randstrahllichtbündel 9 bilden. Einer der Lichtstrahlen ist ein Hauptstrahl HS des Randstrahllichtbündels 9. Der Hauptstrahl HS verläuft an der ersten Linse L1 in einer ersten Hauptstrahlhöhe H1 , wobei die erste Hauptstrahlhöhe H1 ein erster Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 ist. Der erste Abstand ist beispielsweise die Länge einer ersten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen ersten Punkt P1 auf der optischen Achse OA mit einem zweiten Punkt P2 auf dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 verbindet. Insbesondere kann der erste Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die erste Linse L1 eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf. Die erste Fläche ist an einer ersten, von der Anzeigeeinheit 5 abgewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. Ferner ist die zweite Fläche an einer zweiten, der Anzeigeeinheit 5 zugewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. An der ersten Fläche der ersten Linse L1 ist eine erste Ebene angeordnet, wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt. Die erste Ebene berührt die erste Fläche beispielsweise an mindestens einem Punkt. Der Hauptstrahl HS verläuft an der Anzeigeeinheit 5 in einer zweiten Hauptstrahlhöhe H2, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 ist. Der zweite Abstand ist beispielsweise die Länge einer zweiten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen dritten Punkt P3 auf der optischen Achse OA mit einem vierten Punkt P4 auf dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 verbindet. Insbesondere kann der zweite Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die Anzeigeeinheit 5 eine Fläche auf. Die Fläche der Anzeigeeinheit 5 ist an einer der ersten Linse L1 zugewandten Seite der Anzeigeeinheit 5 angeordnet. Ferner ist an der Fläche der Anzeigeeinheit 5 eine zweite Ebene angeordnet. Die zweite Gerade liegt in der zweiten Ebene. Die zweite Ebene berührt die Fläche der Anzeigeeinheit 5 beispielsweise an mindestens einem Punkt. Die erste Hauptstrahlhöhe H1 ist größer als die zweite Hauptstrahlhöhe H2. Beispielsweise beträgt die erste Hauptstrahlhöhe H1 ungefähr 13,4 mm und die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ungefähr 5,3 mm. Die Erfindung ist auf die vorgenannten Größen der ersten Hauptstrahlhöhe H1 und der zweiten Hauptstrahlhöhe H2 nicht eingeschränkt. Vielmehr können für die Erfindung jegliche erste Hauptstrahlhöhe H1 und jegliche zweite Hauptstrahlhöhe H2 verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet sind.
Die Systemdaten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 20 gehen aus der oberen Tabelle der Figur 21 hervor. Die obere Tabelle der Figur 21 beruht auf einem Eingangsstrahlradius von 2,5 mm, einem Eintrittswinkel von 27° und einer effektiven Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 von -10,931 mm. Mit der Fläche 0 ist eine Fläche in unendlicher Entfernung vor dem optischen System 7 auf der Seite des Auges 2 bezeichnet, so dass Licht kollimiert in das optische System 7 eintreten kann. Ferner ist mit der Fläche 1 die Fläche der Augenpupille des Auges 2 bezeichnet. Die erste Linse L1 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 2 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 3 auf. Die zweite Linse L2 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 4 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 5 auf. Die dritte Linse L3 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 6 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 7 auf. Die vierte Linse L4 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 8 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 9 auf. Mit der Fläche 10 ist die Fläche der Anzeigeeinheit 5 bezeichnet. Ferner sind in der oberen Tabelle der Figur 21 die Radien der einzelnen Flächen und die Dicken der einzelnen Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 20 angegeben, wobei die Dicke einer Linse durch den Abstand eines ersten Scheitelpunkts einer zum Auge 2 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA zu einem zweiten Scheitelpunkt einer zur Anzeigeeinheit 5 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA definiert ist. Eine Dicke zwischen zwei der vorgenannten Linsen bezeichnet den Abstand zwischen zwei Scheitelpunkten zweier benachbarter Flächen zweier Linsen.
Die obere Tabelle der Figur 21 gibt das Material der einzelnen Linsen an, wobei die Materialangabe der Nomenklatur des Unternehmens OHARA entspricht. Darüber hinaus sind die Brechzahlen für drei verschiedene Wellenlängen der von dem Objekt O stammenden Lichtstrahlen angegeben, nämlich eine Wellenlänge 1 von 587,6 nm, eine Wellenlänge 2 von 435,8 nm und eine Wellenlänge 3 von 643,8 nm. Ferner ist in der oberen Tabelle der Figur 21 der halbe Durchmesser der einzelnen Linsen sowie die Brechkraft der einzelnen Linsen angegeben.
Die Flächen 2 und 3 der ersten Linse L1 sind asphärisch ausgebildet. Ferner sind die Flächen 4 und 5 der zweiten Linse L2 asphärisch ausgebildet. Darüber hinaus sind die Flächen 6 und 7 der dritten Linse L3 asphärisch ausgebildet. Die asphärische Ausbildung der vorgenannten Flächen wird durch die oben genannte Asphä- renformel [1] bestimmt. Die Asphärenkoeffizienten und die konische Konstante sind in der unteren Tabelle der Figur 21 angegeben.
Figur 22 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den Figuren 20 und 21. Dargestellt sind eine Kurve S für den sagittalen Kontrast (dargestellt in durchgezogenen Linien) und eine Kurve T für den tangentialen Kontrast (dargestellt in gestrichelten Linien) für 20 Linienpaare pro Millimeter, 40 Linienpaare pro Millimeter und 60 Linienpaare pro Millimeter.
Die Baulänge der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den Figuren 20 bis 22 beträgt beispielsweise 200 mm. Aufgrund dieser Baulänge ist es nicht mehr zwingend erforderlich, hohe Brechkräfte der einzelnen Linsen bereitzustellen. Dies ermöglicht eine einfache Korrektur der Petzval- Summe. Beispielsweise wird die Korrektur der Petzval-Summe durch die vierte Linse L4 bereitgestellt. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die vierte Linse L4 eine Korrektur der chromatischen Längsaberration vornimmt. Insbesondere ist es vorgesehen, die vierte Linse L4 aus einem Flintglas auszubilden.
Um das erfindungsgemäße optische System 7 beispielsweise in einem Fernrohr oder in einem Fernglas zu verwenden, ist es wünschenswert, beispielsweise eine telezentrische Ausführung eines Bildraums zu erzeugen. Mit anderen Worten ausgedrückt, sollen die Hauptstrahlen aller Lichtstrahlbündel parallel zur optischen Achse OA verlaufen. Dies kann beispielsweise durch eine achte Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 23 bereitgestellt werden.
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 23 weist eine optische Achse OA auf, welche der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 entspricht. Ein Okular 6 weist eine erste Linsengruppe LG1 und eine zweite Linsengruppe LG2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe LG1 und dann die zweite Linsengruppe LG2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Das Zwischenbild ZB ist zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2 angeordnet.
Die erste Linsengruppe LG1 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 23 weist eine einzige Linse in Form einer ersten Linse L1 auf. Somit sind keine weiteren optischen Einheiten in der ersten Linsengruppe LG1 vorgesehen. Die erste Linse L1 weist positive Brechkraft auf.
Die zweite Linsengruppe LG2 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 23 weist eine zweite Linse L2, eine dritte Linse L3, eine vierte Linse L4, eine fünfte Linse L5 und eine sechste Linse L6 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die zweite Linse L2, dann die dritte Linse L3, dann die vierte Linse L4, dann die fünfte Linse L5 und dann die sechste Linse L6 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die zweite Linse L2 weist positive Brechkraft auf. Die dritte Linse L3 weist negative Brechkraft auf. Die vierte Linse L4 weist negative Brechkraft auf. Die fünfte Linse L5 weist positive Brechkraft auf. Auch die sechste Linse L6 weist positive Brechkraft auf.
Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 23 sind die erste Linse L1 und die zweite Linse L2 bi-asphärisch ausgebildet. Ferner ist eine Fläche der sechsten Linse L6 asphärisch ausgebildet. Die vierte Linse L4 und die fünfte Linse L5 bilden ein Kittglied.
Die erste Linse L1 bildet auch bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 23 die weiter oben genannte Linseneinheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. In der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die Anzeigeeinheit 5 und dann die erste Linse L1 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Zwischen der ersten Linse L1 und einer Augenpupille des Auges 2 ist keine weitere optische Einheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 angeordnet.
Ein Randstrahllichtbündel 9 geht von einem Rand 8 der Anzeigeeinheit 5 aus und verläuft in Lichteinfallsrichtung L zur ersten Linse L1. Das Randstrahllichtbündel 9 weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, welche das Randstrahllichtbündel 9 bilden. Einer der Lichtstrahlen ist ein Hauptstrahl HS des Randstrahllichtbündels 9. Der Hauptstrahl HS verläuft an der ersten Linse L1 in einer ersten Hauptstrahlhöhe H1 , wobei die erste Hauptstrahlhöhe H1 ein erster Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 ist. Der erste Abstand ist beispielsweise die Länge einer ersten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen ersten Punkt P1 auf der optischen Achse OA mit einem zweiten Punkt P2 auf dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 verbindet. Insbesondere kann der erste Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die erste Linse L1 eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf. Die erste Fläche ist an einer ersten, von der Anzeigeeinheit 5 abgewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. Ferner ist die zweite Fläche an einer zweiten, der Anzeigeeinheit 5 zugewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. An der ersten Fläche der ersten Linse L1 ist eine erste Ebene angeordnet, wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt. Die erste Ebene berührt die erste Fläche beispielsweise an mindestens einem Punkt. Der Hauptstrahl HS verläuft an der Anzeigeeinheit 5 in einer zweiten Hauptstrahlhöhe H2, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 ist. Der zweite Abstand ist beispielsweise die Länge einer zweiten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen dritten Punkt P3 auf der optischen Achse OA mit einem vierten Punkt P4 auf dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 verbindet. Insbesondere kann der zweite Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die Anzeigeeinheit 5 eine Fläche auf. Die Fläche der Anzeigeeinheit 5 ist an einer der ersten Linse L1 zugewandten Seite der Anzeigeeinheit 5 angeordnet. Ferner ist an der Fläche der Anzeigeeinheit 5 eine zweite Ebene angeordnet. Die zweite Gerade liegt in der zweiten Ebene. Die zweite Ebene berührt die Fläche der Anzeigeeinheit 5 beispielsweise an mindestens einem Punkt.
Die erste Hauptstrahlhöhe H1 ist größer als die zweite Hauptstrahlhöhe H2. Beispielsweise beträgt die erste Hauptstrahlhöhe H1 ungefähr 9,1 mm und die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ungefähr 5,3 mm. Die Erfindung ist auf die vorgenannten Größen der ersten Hauptstrahlhöhe H1 und der zweiten Hauptstrahlhöhe H2 nicht eingeschränkt. Vielmehr können für die Erfindung jegliche erste Hauptstrahlhöhe H1 und jegliche zweite Hauptstrahlhöhe H2 verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet sind. Die Systemdaten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 23 gehen aus der oberen Tabelle der Figur 24 hervor. Die obere Tabelle der Figur 24 beruht auf einem Eingangsstrahlradius von 2,5 mm, einem Eintrittswinkel von 27° und einer effektiven Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 von -10,849 mm. Mit der Fläche 0 ist eine Fläche in unendlicher Entfernung vor dem optischen System 7 auf der Seite des Auges 2 bezeichnet, so dass Licht kollimiert in das optische System 7 eintreten kann. Ferner ist mit der Fläche 1 die Fläche der Augenpupille des Auges 2 bezeichnet. Die erste Linse L1 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 2 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 3 auf. Die zweite Linse L2 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 4 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 5 auf. Die dritte Linse L3 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 6 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 7 auf. Die vierte Linse L4 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 8 auf. Die fünfte Linse L5 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 9 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 10 auf. Die sechste Linse L6 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 11 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 12 auf. Mit der Fläche 13 ist die Fläche der Anzeigeeinheit 5 bezeichnet. Ferner sind in der oberen Tabelle der Figur 24 die Radien der einzelnen Flächen und die Dicken der einzelnen Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 23 angegeben, wobei die Dicke einer Linse durch den Abstand eines ersten Scheitelpunkts einer zum Auge 2 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA zu einem zweiten Scheitelpunkt einer zur Anzeigeeinheit 5 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA definiert ist. Eine Dicke zwischen zwei der vorgenannten Linsen bezeichnet den Abstand zwischen zwei Scheitelpunkten zweier benachbarter Flächen zweier Linsen.
Die obere Tabelle der Figur 24 gibt das Material der einzelnen Linsen an, wobei die Materialangabe der Nomenklatur des Unternehmens OHARA entspricht. Darüber hinaus sind die Brechzahlen für drei verschiedene Wellenlängen der von dem Objekt O stammenden Lichtstrahlen angegeben, nämlich eine Wellenlänge 1 von 587,6 nm, eine Wellenlänge 2 von 435,8 nm und eine Wellenlänge 3 von 643,8 nm. Ferner ist in der oberen Tabelle der Figur 24 der halbe Durchmesser der einzelnen Linsen sowie die Brechkraft der einzelnen Linsen angegeben.
Die Flächen 2 und 3 der ersten Linse L1 sind asphärisch ausgebildet. Ferner sind die Flächen 4 und 5 der zweiten Linse L2 asphärisch ausgebildet. Darüber hinaus ist die Fläche 11 der sechsten Linse L6 asphärisch ausgebildet. Die asphärische Ausbildung der vorgenannten Flächen wird durch die oben genannte Asphärenfor- mel [1] bestimmt. Die Asphärenkoeffizienten und die konische Konstante sind in der unteren Tabelle der Figur 24 angegeben.
Die Korrektur der Petzval-Summe erfolgt durch die meniskusförmige dritte Linse L3 sowie das meniskusförmige Kittglied bestehend aus der vierten Linse L4 und der fünften Linse L5.
Figur 25 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den Figuren 23 und 24. Dargestellt sind eine Kurve S für den sagittalen Kontrast (dargestellt in durchgezogenen Linien) und eine Kurve T für den tangentialen Kontrast (dargestellt in gestrichelten Linien) für 20 Linienpaare pro Millimeter, 40 Linienpaare pro Millimeter und 60 Linienpaare pro Millimeter.
Eine neunte Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7, das beispielsweise in einem Fernrohr oder in einem Fernglas verwendet wird, ist in der Figur 26 dargestellt. Auch diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 erzeugt eine telezentrische Ausführung eines Bildraums.
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 26 weist eine optische Achse OA auf, welche der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 entspricht. Ein Okular 6 weist eine erste Linsengruppe LG1 und eine zweite Linsengruppe LG2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe LG1 und dann die zweite Linsengruppe LG2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Das Zwischenbild ZB ist zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2 angeordnet.
Die erste Linsengruppe LG1 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 26 weist eine einzige Linse in Form einer ersten Linse L1 auf. Somit sind keine weiteren optischen Einheiten in der ersten Linsengruppe LG1 vorgesehen. Die erste Linse L1 weist positive Brechkraft auf.
Die zweite Linsengruppe LG2 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 26 weist eine zweite Linse L2, eine dritte Linse L3, eine vierte Linse L4, eine fünfte Linse L5, eine sechste Linse L6 und eine siebte Linse L7 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die zweite Linse L2, dann die dritte Linse L3, dann die vierte Linse L4, dann die fünfte Linse L5, dann die sechste Linse L6 und dann die siebte Linse L7 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Die zweite Linse L2 weist positive Brechkraft auf. Die dritte Linse L3 weist negative Brechkraft auf. Die vierte Linse L4 weist negative Brechkraft auf. Die fünfte Linse L5 weist positive Brechkraft auf. Die sechste Linse L6 weist positive Brechkraft auf. Auch die siebte Linse L7 weist positive Brechkraft auf.
Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 26 sind die erste Linse L1 und die zweite Linse L2 bi-asphärisch ausgebildet. Die vierte Linse L4 und die fünfte Linse L5 bilden ein Kittglied.
Die erste Linse L1 bildet auch bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems gemäß der Figur 26 die weiter oben genannte Linseneinheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Entlang der optischen Achse OA und in der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die Anzeigeeinheit 5 und dann die erste Linse L1 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Zwischen der ersten Linse L1 und einer Augenpupille des Auges 2 ist keine weitere optische Einheit des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 angeordnet.
Ein Randstrahllichtbündel 9 geht von einem Rand 8 der Anzeigeeinheit 5 aus und verläuft in Lichteinfallsrichtung L zur ersten Linse L1. Das Randstrahllichtbündel 9 weist eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf, welche das Randstrahllichtbündel 9 bilden. Einer der Lichtstrahlen ist ein Hauptstrahl HS des Randstrahllichtbündels 9. Der Hauptstrahl HS verläuft an der ersten Linse L1 in einer ersten Hauptstrahlhöhe H1 , wobei die erste Hauptstrahlhöhe H1 ein erster Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 ist. Der erste Abstand ist beispielsweise die Länge einer ersten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen ersten Punkt P1 auf der optischen Achse OA mit einem zweiten Punkt P2 auf dem Hauptstrahl HS an der ersten Linse L1 verbindet. Insbesondere kann der erste Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die erste Linse L1 eine erste Fläche und eine zweite Fläche auf. Die erste Fläche ist an einer ersten, von der Anzeigeeinheit 5 abgewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. Ferner ist die zweite Fläche an einer zweiten, der Anzeigeeinheit 5 zugewandten Seite der ersten Linse L1 angeordnet. An der ersten Fläche der ersten Linse L1 ist eine erste Ebene angeordnet, wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt. Die erste Ebene berührt die erste Fläche beispielsweise an mindestens einem Punkt. Der Hauptstrahl HS verläuft an der Anzeigeeinheit 5 in einer zweiten Hauptstrahlhöhe H2, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse OA und dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 ist. Der zweite Abstand ist beispielsweise die Länge einer zweiten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse OA ausgerichtet ist und einen dritten Punkt P3 auf der optischen Achse OA mit einem vierten Punkt P4 auf dem Hauptstrahl HS an der Anzeigeeinheit 5 verbindet. Insbesondere kann der zweite Abstand auch wie folgt gegeben sein: Wie weiter unten noch erläutert wird, weist die Anzeigeeinheit 5 eine Fläche auf. Die Fläche der Anzeigeeinheit 5 ist an einer der ersten Linse L1 zugewandten Seite der Anzeigeeinheit 5 angeordnet. Ferner ist an der Fläche der Anzeigeeinheit 5 eine zweite Ebene angeordnet. Die zweite Gerade liegt in der zweiten Ebene. Die zweite Ebene berührt die Fläche der Anzeigeeinheit 5 beispielsweise an mindestens einem Punkt.
Die erste Hauptstrahlhöhe H1 ist größer als die zweite Hauptstrahlhöhe H2. Beispielsweise beträgt die erste Hauptstrahlhöhe H1 ungefähr 9,3 mm und die zweite Hauptstrahlhöhe H2 ungefähr 5,3 mm. Die Erfindung ist auf die vorgenannten Größen der ersten Hauptstrahlhöhe H1 und der zweiten Hauptstrahlhöhe H2 nicht eingeschränkt. Vielmehr können für die Erfindung jegliche erste Hauptstrahlhöhe H1 und jegliche zweite Hauptstrahlhöhe H2 verwendet werden, welche für die Erfindung geeignet sind.
Die Systemdaten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 26 gehen aus der oberen Tabelle der Figur 27 hervor. Die obere Tabelle der Figur 27 beruht auf einem Eingangsstrahlradius von 2,5 mm, einem Eintrittswinkel von 27° und einer effektiven Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 von -10,882 mm. Mit der Fläche 0 ist eine Fläche in unendlicher Entfernung vor dem optischen System 7 auf der Seite des Auges 2 bezeichnet, so dass Licht kollimiert in das optische System 7 eintreten kann. Ferner ist mit der Fläche 1 die Fläche der Augenpupille des Auges 2 bezeichnet. Die erste Linse L1 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 2 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 3 auf. Die zweite Linse L2 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 4 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 5 auf. Die dritte Linse L3 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 6 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 7 auf. Die vierte Linse L4 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 8 auf. Die fünfte Linse L5 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 9 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 10 auf. Die sechste Linse L6 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 11 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 12 auf. Die siebte Linse L7 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 13 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 14 auf. Mit der Fläche 15 ist die Fläche der Anzeigeeinheit 5 bezeichnet. Ferner sind in der oberen Tabelle der Figur 27 die Radien der einzelnen Flächen und die Dicken der einzelnen Linsen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 26 angegeben, wobei die Dicke einer Linse durch den Abstand eines ersten Scheitelpunkts einer zum Auge 2 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA zu einem zweiten Scheitelpunkt einer zur Anzeigeeinheit 5 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA definiert ist. Eine Dicke zwischen zwei der vorgenannten Linsen bezeichnet den Abstand zwischen zwei Scheitelpunkten zweier benachbarter Flächen zweier Linsen.
Die obere Tabelle der Figur 27 gibt das Material der einzelnen Linsen an, wobei die Materialangabe der Nomenklatur des Unternehmens OHARA entspricht. Darüber hinaus sind die Brechzahlen für drei verschiedene Wellenlängen der von dem Objekt O stammenden Lichtstrahlen angegeben, nämlich eine Wellenlänge 1 von 587,6 nm, eine Wellenlänge 2 von 435,8 nm und eine Wellenlänge 3 von 643,8 nm. Ferner ist in der oberen Tabelle der Figur 27 der halbe Durchmesser der einzelnen Linsen sowie die Brechkraft der einzelnen Linsen angegeben.
Die Flächen 2 und 3 der ersten Linse L1 sind asphärisch ausgebildet. Ferner sind die Flächen 4 und 5 der zweiten Linse L2 asphärisch ausgebildet. Die asphärische Ausbildung der vorgenannten Flächen wird durch die oben genannte Asphärenfor- mel [1] bestimmt. Die Asphärenkoeffizienten und die konische Konstante sind in der unteren Tabelle der Figur 27 angegeben.
Die Korrektur der Petzval-Summe wird durch die siebte Linse L7 bereitgestellt.
Figur 28 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) in Abhängigkeit der Objekthöhe für die Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß den Figuren 26 und 27. Dargestellt sind eine Kurve S für den sagittalen Kontrast (dargestellt in durchgezogenen Linien) und eine Kurve T für den tangentialen Kontrast (dargestellt in gestrichelten Linien) für 20 Linienpaare pro Millimeter, 40 Linienpaare pro Millimeter und 60 Linienpaare pro Millimeter.
Die vorbeschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 sind als dioptrisches System ausgebildet. Mit anderen Worten ausgedrückt, weist das erfindungsgemäße optische System 7 nur Linsen auf. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße optische System 7 mindestens einen planen Faltungsspiegel aufweist, welcher insbesondere keine optische Brechkraft aufweist. Somit ist diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 ebenfalls ein dioptrisches System.
Der Abstand der Augenpupille des Auges 2 zu der ersten Linse L1 ist bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 größer als die Brennweite des entsprechenden erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Beispielsweise ist der Abstand der Augenpupille des Auges 2 zu der ersten Linse L1 mindestens 1 ,25-mal größer als die Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Alternativ hierzu ist der Abstand der Augenpupille des Auges 2 zu der ersten L1 mindestens 1 ,5-mal größer als die Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7. Wiederum zusätzlich oder alternativ hierzu ist der Abstand der Augenpupille des Auges 2 zu der ersten Linse L1 mindestens 1 ,7-mal größer als eine Brennweite des erfindungsgemäßen optischen Systems 7.
Die Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 ermöglichen einen komfortablen Einblick, insbesondere für Brillenträger, da das Okular 6 des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 sowohl einen großen Pupillenabstand (beispielsweise von ca. 18 mm) für eine Augenpupille mit einem Durchmesser von 5 mm als auch einen großen halben Feldwinkel (beispielsweise von ca. 27°) aufweist. Ferner ermöglicht das erfindungsgemäße optische System 7 eine Aufrichtung eines Bilds, ohne dass es zwingend notwendig ist, ein weiteres Umkehrsystem im erfindungsgemäßen optischen System 7 anzuordnen.
Figur 29 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7, das eine optische Achse OA aufweist, welche der optischen Achse OA des Nachtsichtgeräts 1 entspricht. Diese Ausführungsform des optischen Systems 7 ist aber durchaus auch bei einem Lichtmikroskop, einem Fernrohr, einem Fernglas oder in einem medizinischen Operationsgerät einsetzbar. Ein Okular 6 weist eine erste Linsengruppe LG1 und eine zweite Linsengruppe LG2 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linsengruppe LG1 und dann die zweite Linsengruppe LG2 entlang der optischen Achse OA angeordnet. Eine Zwischenpupille ZP ist zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2 angeordnet.
Die erste Linsengruppe LG1 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 29 weist eine erste Linse L1 , eine zweite Linse L2, eine dritte Linse L3, eine vierte Linse L4, eine fünfte Linse L5, eine sechste Linse L6 und eine siebte Linse L7 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die erste Linse L1 , dann die zweite Linse L2, dann die dritte Linse L3, dann die vierte Linse L4, dann die fünfte Linse L5, dann die sechste Linse L6 und dann die siebte Linse L7 entlang der optischen Achse OA angeordnet.
Die zweite Linsengruppe LG2 der Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems 7 der Figur 29 weist eine achte Linse L8, eine neunte Linse L9, eine zehnte Linse L10, eine elfte Linse L11 , eine zwölfte Linse L12, eine dreizehnte Linse L13 und eine vierzehnte Linse L14 auf. Entgegen der Lichteinfallsrichtung L gesehen sind zunächst die achte Linse L8, dann die neunte Linse L9, dann die zehnte Linse L10, dann die elfte Linse L11 , dann die zwölfte Linse L12, dann die dreizehnte Linse L13 und dann die vierzehnte Linse L14 entlang der optischen Achse OA angeordnet.
Die erste Linsengruppe LG1 kann auch als Pupillen-Relay-Einheit bezeichnet werden. Die zweite Linsengruppe LG2 kann auch als weitere optische Baugruppe bezeichnet werden. Unter einer Linsengruppe wird eine Gruppe verstanden, welche mindestens eine optische Baueinheit beispielsweise in Form einer Linse aufweist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Linsengruppe nur eine einzige Linse oder mehrere Linsen aufweist.
Zwischen der ersten Linse L1 und einer Augenpupille des Auges 2 ist keine weitere optische Einheit des optischen Systems 7 angeordnet. Der Abstand von der Augenpupille zur ersten Linse L1 beträgt ca. 18,4 mm. Dieser Wert ist hier derart gewählt, dass sich auch am Rand der leicht konkav geformten Vorderseite der ersten Linse L1 ein besonders bevorzugter Abstand von ca. 18 mm ergibt.
Die Anzeigeeinheit 5 ist bei dieser Ausführungsform des optischen Systems 7 derart ausgelegt, dass sich für eine Anzeige mit einem Sehfeld von 9,6 mm Durchmesser ein großer scheinbarer Sehfelddurchmesser von 60° ergibt. Die Anzeigeeinheit 5 weist beispielsweise eine 1 -Zoll-Anzeige mit einer Auflösung von 2096 x 2096 Pixeln auf, in die ein kreisrundes Gesichtsfeld von 18,4 mm Durchmesser einbeschrieben werden kann. Das heißt, die Anzeige kann einen Bildkreis von 9.2 mm Radius darstellen, wobei die übrigen Pixel dunkel geschaltet sind. Der Bildkreis wird von dem Okular 6 unter einer möglichen Berücksichtigung einer kissenförmigen Verzeichnung in das kreisrunde scheinbare Gesichtsfeld des Beobachters von 60° Durchmesser abgebildet.
Die paraxiale Brennweite des Okulars 6 dieser Ausführungsform des optischen Systems 7 beträgt 17,55 mm. Ferner ist an dem Okular 6 ein vorgebbarer räumlicher Bereich B angeordnet, in welchem das Auge 2 derart bewegbar ist, ohne dass ein vorgebbarer Schwellenwert einer Bildgüte einer mit dem Okular 6 erzeugten Abbildung des Bilds unterschritten wird. Der vorgebbare Bereich B ist die bereits weiter oben definierte Eye-Box. In der Lichteinfallsrichtung L sind ausgehend von der Anzeigeeinheit 5 in Richtung des räumlichen Bereichs B gesehen zunächst die Anzeigeeinheit 5, dann das Okular 6 und dann der räumliche Bereich B angeordnet.
Wie oben bereits ausgeführt, ist die Zwischenpupille ZP zwischen der ersten Linsengruppe LG1 und der zweiten Linsengruppe LG2 angeordnet. Die zweite Linsengruppe LG2 ist zur Abbildung des von der Anzeigeeinheit 5 angezeigten Bilds in die Zwischenpupille ZP ausgelegt. Darüber hinaus ist die erste Linsengruppe LG1 zur Abbildung des in der Zwischenpupille ZP angeordneten Bilds in den räumlichen Bereich B ausgelegt. Die Zwischenpupille ZP und der räumliche Bereich B sind zueinander konjugiert.
Eine Blendeneinheit BE ist an der Zwischenpupille ZP angeordnet. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die Blendeneinheit BE am Ort der Zwischenpupille ZP angeordnet. Mit wiederum anderen Worten ausgedrückt, ist die Blendeneinheit BE in einer Ebene am Ort der Zwischenpupille ZP angeordnet. Beispielsweise ist die Blendeneinheit BE als eine mechanische Blendeneinheit ausgebildet. Insbeson- dere ist es vorgesehen, dass die Blendeneinheit BE mit einer kreisförmigen Blendenöffnung versehen ist, wobei eine Größe der Blendenöffnung fest vorgegeben oder einstellbar ist. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die Blendeneinheit BE mit einer elliptischen Blendenöffnung versehen ist, wobei eine Größe der Blendenöffnung fest vorgegeben oder einstellbar ist. Eine elliptische Blendenöffnung ist von Vorteil, um eine Eye-Box bereitzustellen, die eine vertikal und horizontal unterschiedliche Ausdehnung aufweist. Insbesondere bei Geräten zur binokularen Beobachtung (beispielsweise einem Fernglas oder einem Mikroskop mit binokularem Einblick) ist oft eine Eye-Box mit einer horizontalen (seitlichen) Ausdehnung von Vorteil, die größer ist als die vertikale Ausdehnung der Eye-Box, da zusätzlich zu der unvermeidbaren Kopfbewegung des Beobachters ein zusätzlicher Spielraum zur Berücksichtigung der zwischen verschiedenen Personen unterschiedlichen Pupillendistanzen zwischen einem rechtem Auge und einem linkem Auge wünschenswert ist. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die vorgenannten Formen der Blendenöffnung eingeschränkt ist. Vielmehr kann die Blendenöffnung jegliche Form aufweisen, welche für die Erfindung geeignet ist und/oder für eine gewünschte Form der Eye-Box erforderlich ist.
Die erste Linsengruppe LG1 weist eine Zwischenkaustik ZB auf, die bei dieser Ausführungsform des weiteren erfindungsgemäßen optischen Systems 7 zwischen der dritten Linse L3 und der vierten Linse L4 angeordnet ist. Die Zwischenkaustik ZB kann ein ebenes und korrigiertes Zwischenbild sein. Allerdings muss die Zwischenkaustik ZB nicht als das vorbeschriebene Zwischenbild ausgebildet sein. Die Zwischenkaustik kann die Auslegung eines Okulars 6 mit einer großer Eye-Box und gleichzeitig kleiner Brennweite erleichtern.
Die Ausführungsform des weiteren optischen Systems 7 gemäß der Figur 29 ist für eine maximale Eye-Box von 7 mm Durchmesser ausgelegt. Dies bedeutet, dass der Beobachter mit einer angenommenen Augenpupille von 3 mm Durchmesser (wobei von einem auf mäßige Helligkeit adaptiertes Auge ausgegangen wird) eine Augenposition an der optischen Achse OA zu jeder Seite um maximal 2 mm bewegen kann, bevor irgendeine Vignettierung eintritt. Hierzu weist die Blendeneinheit BE eine kreisförmige Blendenöffnung mit ca. 20 mm Durchmesser auf. Bei weiteren Ausführungsformen kann auch eine kleinere Blendenöffnung verwendet werden, um eine geringere Vignettierung für eine seitlich dezentrierte Augenpupille zuzulassen. Die Systemdaten der Ausführungsform des weiteren erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 29 gehen aus der Tabelle der Figur 38 hervor. Mit der Fläche 0 ist eine Fläche in unendlicher Entfernung vor dem optischen System 7 auf der Seite des Auges 2 bezeichnet, so dass Licht koll imiert in das optische System 7 eintreten kann. Ferner ist mit der Fläche 1 die Fläche der Augenpupille des Auges 2 bezeichnet. Die erste Linse L1 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 2 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 3 auf. Die zweite Linse L2 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 4 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 5 auf. Die dritte Linse L3 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 6 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 7 auf. Die Zwischenkaustik ist mit der Fläche 8 bezeichnet. Die vierte Linse L4 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 9 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 10 auf. Die fünfte Linse L5 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 11 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 12 auf. Ferner weist die sechste Linse L6 eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 13 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 14 auf. Die siebte Linse L7 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 15 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 16 auf. Die Zwischenpupille ist mit der Fläche 17 bezeichnet. Die achte Linse L8 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 18 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 19 auf. Die neunte Linse L9 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 20 auf. Die zehnte Linse L10 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 21 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 22 auf. Die elfte Linse L11 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 23 auf. Ferner weist die zwölfte Linse L12 eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 24 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 25 auf. Die dreizehnte Linse L13 weist eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 26 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 27 auf. Ferner weist die vierzehnte Linse L14 eine zum Auge 2 gerichtete Fläche 28 und eine zur Anzeigeeinheit 5 gerichtete Fläche 29 auf. Mit der Fläche 30 ist die Fläche der Anzeigeeinheit 5 bezeichnet.
Ferner sind in der Tabelle der Figur 38 die Radien der einzelnen Flächen und die Dicken der einzelnen Linsen des weiteren erfindungsgemäßen optischen Systems 7 gemäß der Figur 29 angegeben, wobei die Dicke einer Linse durch den Abstand eines ersten Scheitelpunkts einer zum Auge 2 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA zu einem zweiten Scheitelpunkt einer zur Anzeigeeinheit 5 gerichteten Fläche der Linse an der optischen Achse OA definiert ist. Eine Dicke zwischen zwei der vorgenannten Linsen bezeichnet den Abstand zwischen zwei Scheitelpunkten zweier benachbarter Flächen zweier Linsen.
Die Tabelle der Figur 38 gibt das Material der einzelnen Linsen an, wobei die Materialangabe der Nomenklatur des Unternehmens OHARA entspricht. Allerdings sind die fünfte Linse L5 und die sechste Linse L6 aus einem Material des Unternehmens Schott gebildet. Ferner ist in der Tabelle der Figur 38 der halbe Durchmesser der einzelnen Linsen angegeben. Einige Flächen sind asphärisch ausgebildet. Die asphärische Ausbildung dieser Flächen wird durch die oben genannte Asphärenformel [1] bestimmt. Die Asphärenkoeffizienten und die konische Konstante sind in der Tabelle der Figur 39 angegeben.
Figur 30 zeigt für das weitere erfindungsgemäße optische System 7 mit einer maximalen Eye-Box von 7 mm Durchmesser eine schematische Darstellung des Öff- nungsfehlers (longitudinale sphärische Aberration, der tangentialen und sagittalen Bildschalenlagen (astigmatische Feldkurven) und der Relativverzeichnung. Hingegen zeigt die Figur 31 für das weitere erfindungsgemäße optische System 7 mit einer zentrierten Augenpupille von 3 mm Durchmesser eine schematische Darstellung des Öffnungsfehlers (longitudinale sphärische Aberration, der tangentialen und sagittalen Bildschalenlagen (astigmatische Feldkurven) und der Relativverzeichnung.
Figur 32 zeigt für das weitere erfindungsgemäße optische System 7 mit einer zentrierten Augenpupille von 3 mm Durchmesser eine schematische Darstellung der Queraberrationen. Hingegen zeigt Figur 33 für das weitere erfindungsgemäße optische System 7 mit einer um 1 mm relativ zur optischen Achse OA dezentrier- ten Lage der Augenpupille von 3 mm Durchmesser eine schematische Darstellung der Queraberrationen. Ferner zeigt Figur 34 für das weitere erfindungsgemäße optische System 7 mit einer um 2 mm relativ zur optischen Achse OA dezentrier- ten Lage der Augenpupille von 3 mm Durchmesser eine schematische Darstellung der Queraberrationen.
Figur 35 zeigt Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) des Okulars 6 bis 80 Linienpaare/mm an der Anzeigeeinheit 5 für unterschiedliche Sehfeldwinkel für eine zentrierte Augenpupille von 3 mm Durchmesser. Hingegen zeigt Figur 36 Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) des Okulars 6 bis 80 Linienpaare/mm an der Anzeigeeinheit 5 für unterschiedliche Sehfeldwinkel für eine um 1 mm seitlich relativ zur optischen Achse OA dezentrierte Augenpupille von 3 mm Durchmesser. Ferner zeigt Figur 37 Kurven der Modulationstransferfunktion (MTF) des Okulars 6 bis 80 Linienpaare/mm an der Anzeigeeinheit 5 für unterschiedliche Sehfeldwinkel für eine um 2 mm seitlich zur optischen Achse OA de- zentrierte Augenpupille von 3 mm Durchmesser.
Das Okular 6 kann im Hinblick auf den Verwendungszweck in Ferngläsern eine kissenförmige Verzeichnung von 5,3% am Rand des Sehfeldes aufweisen. Dieser Wert der Verzeichnung und der Verlauf über das Bildfeld sind dabei so gewählt, dass der beim seitlichen Verschwenken auftretende „Globus-Effekt“ (vgl. Publikation von H. Merlitz, „Distortion of binoculars revisited: Does the sweet spot exist?“, J. Opt. Soc. Am. A/Vol. 27, No. 1/January 2010) minimiert ist. Beim „Globus-Effekt“ handelt es sich um einen bekannten und empirisch gut bestätigten, aber hinsichtlich seiner genauen physiologischen und wahrnehmungs-psychologischen Ursachen nach wie vor diskutierten Effekt, bei dem der Seheindruck des Beobachters beim seitlichen Verschwenken eines Fernglases, wie beispielsweise beim „Abmustern“ des Sternenhimmels, eine Art Abrollbewegung auf einer Kugeloberfläche ausführen würde. Die Einhaltung der sogenannten Merlitz-Bedingung, die in der vorstehenden Publikation diskutiert wird, mit einem empirisch ermittelten Mer- litz-Parameter von k=0.7, der ebenfalls in der vorgenannten Publikation diskutiert wird, führt für das vorgegebene Sehfeld von +/- 30° zu einer zu verwendeten kissenförmige Verzeichnung von 5,3% am Rand des Sehfeldes. Diese wird von der hier diskutierten Ausführungsform des weiteren erfindungsgemäßen optischen Systems 7 eingehalten. Somit wird der Globus-Effekt bestmöglich vermieden.
Bei einer noch weiteren Ausführungsform des weiteren erfindungsgemäßen optischen Systems 7 ist es vorgesehen, dass ein erstes Strahlbündel von einem ersten Ort der Anzeigeeinheit 5 in die Lichteinfallsrichtung L verläuft, dass ein zweites Strahlbündel von einem zweiten Ort der Anzeigeeinheit 5 in die Lichteinfallsrichtung L verläuft und dass das erste Strahlbündel und das zweite Strahlbündel an der Zwischenpupille ZP mindestens zu 70% oder mindestens zu 80% oder mindestens zu 90% überlappen. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist bei dieser Ausführungsform des weiteren erfindungsgemäßen optischen Systems 7 vorgesehen, dass das erste Strahlbündel von dem ersten Ort der Anzeigeeinheit 5 in die Lichteinfallsrichtung L verläuft, dass das zweite Strahlbündel von dem zweiten Ort der Anzeigeeinheit 5 in die Lichteinfallsrichtung L verläuft und dass die zweite Linsengruppe LG2 derart ausgelegt ist, dass sich das erste Strahlbündel und das zweite Strahlbündel an der Zwischenpupille ZP mindestens zu 70% oder mindestens zu 80% oder mindestens zu 90% überlappen. Die vorgenannte Ausführungsform gewährleistet, dass die Zwischenpupille ZP von der ersten Linsengruppe LG1 frei von größeren Abbildungsfehlern in den räumlichen Bereich B (die Eye-Box) abgebildet wird, so dass eine ein-eindeutige Korrespondenz zwischen den Positionen in der Eye-Box B und den entsprechenden Positionen in der konjugierten Zwischenpupille ZP erhalten bleibt. Alle von den verschiedenen Bereichen der Anzeigeeinheit 5 ausgehenden Strahlbündel werden durch die in der Ebene der Zwischenpupille ZP angeordnete Blende BE gleichmäßig vignettiert. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der Beobachter bei seitlicher Dezentrierung seiner Augenpupille eine gleichmäßig über den gesamten Bereich der Anzeigeeinheit auftretende Verringerung der Bildhelligkeit wahrnimmt, bevor schließlich ein vollständiger Beschnitt des Bildes eintritt.
Das weitere erfindungsgemäße optische System 7 weist den Vorteil auf, dass es im Grunde eine konjugierte Gerätepupille bereitstellt. Dies ermöglicht, dass der Beobachter unmittelbar und intuitiv wahrnimmt, wenn er mit seiner Augenposition den zulässigen Bereich der Eye-Box B verlässt. Ferner wird dem Beobachter eine Rückmeldung vermittelt, in welcher Richtung und wie weit er sein Auge seitlich relativ zur optischen Achse OA des weiteren erfindungsgemäßen optischen Systems 7 bewegen soll, um wieder ausreichend zentriert zur optischen Achse OA des weiteren erfindungsgemäßen optischen Systems 7 zu sein.
Einzelne oder mehrere Merkmale des weiteren optischen Systems 7 können an mindestens einem der zuvor beschriebenen optischen Systeme 7 verwirklicht sein.
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
* * * * * * Bezugszeichenliste
1 Nachtsichtgerät
2 Auge
3 Objektiv
4 Detektor
5 Anzeigeeinheit
6 Okular
7 optisches System
8 Rand der Anzeigeeinheit
9 Randstrahllichtbündel
B räumlicher Bereich (Eye-Box)
BE Blendeneinheit
H1 erste Hauptstrahlhöhe
H2 zweite Hauptstrahlhöhe
HS Hauptstrahl
L Lichteinfallsrichtung
L1 erste Linse
L2 zweite Linse
L3 dritte Linse
L4 vierte Linse
L5 fünfte Linse
L6 sechste Linse
L7 siebte Linse
L8 achte Linse
L9 neunte Linse
L10 zehnte Linse
L11 elfte Linse
L12 zwölfte Linse
L13 dreizehnte Linse
L14 vierzehnte Linse LG1 erste Linsengruppe
LG2 zweite Linsengruppe
LG2‘ zweite Linsengruppe
LG3‘ dritte Linsengruppe
O Objekt
OA optische Achse
P1 erster Punkt
P2 zweiter Punkt
P3 dritter Punkt
P4 vierter Punkt
S Kurven für sagittalen Kontrast
T Kurven für tangentialen Kontrast
ZB Zwischenbild
ZP Zwischenpupille

Claims

75
Patentansprüche
1. Optisches System (7) mit
- einer optischen Achse (OA);
- einer Anzeigeeinheit (5) zum Anzeigen eines Bilds, wobei die Anzeigeeinheit (5) an der optischen Achse (OA) angeordnet ist und einen Rand (8) aufweist, wobei der Rand (8) die Anzeigeeinheit (5) begrenzt;
- einem Okular (6) zum Betrachten des Bilds, wobei das Okular (6) eine Linseneinheit (L1 ) aufweist; wobei
- der Rand (8) der Anzeigeeinheit (5) derart ausgelegt ist, dass ein Randstrahllichtbündel (9) von dem Rand (8) der Anzeigeeinheit (5) ausgeht und zur Linseneinheit (L1 ) in eine Lichteinfallsrichtung (L) verläuft wobei das Randstrahllichtbündel (9) einen Hauptstrahl (HS) aufweist;
- entlang der optische Achse (OA) und in der Lichteinfallsrichtung (L) zunächst die Anzeigeeinheit (5) und dann die Linseneinheit (L1 ) an der optischen Achse (OA) angeordnet ist;
- zwischen der Linseneinheit (L1 ) und einer Augenpupille (2) keine weitere optische Einheit des optischen Systems (7) angeordnet ist;
- das optische System (7) derart ausgelegt ist, dass der Hauptstrahl (HS) an der Linseneinheit (L1 ) in einer ersten Hauptstrahlhöhe (H1 ) verläuft, wobei die erste Hauptstrahlhöhe (H1 ) ein erster Abstand zwischen der optischen Achse (OA) und dem Hauptstrahl (HS) an der Linseneinheit (L1 ) ist;
- die Anzeigeeinheit (5) derart ausgelegt ist, dass der Hauptstrahl (HS) an der Anzeigeeinheit (5) in einer zweiten Hauptstrahlhöhe (H2) verläuft, wobei die zweite Hauptstrahlhöhe (H2) ein zweiter Abstand zwischen der optischen Achse (OA) und dem Hauptstrahl (HS) an der Anzeigeeinheit (5) ist, gekennzeichnet durch eines der folgenden Merkmale:
(i) die erste Hauptstrahlhöhe (H1 ) ist mindestens so groß wie die zweite Hauptstrahlhöhe (H2); 76
(ii) die erste Hauptstrahlhöhe (H1 ) ist größer als die zweite Hauptstrahlhöhe (H2).
2. Optisches System (7) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der folgenden Merkmale gegeben ist:
(i) der erste Abstand ist die Länge einer ersten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse (OA) ausgerichtet ist und einen ersten Punkt (P1 ) auf der optischen Achse (OA) mit einem zweiten Punkt (P2) auf dem Hauptstrahl (HS) an der Linseneinheit (L1 ) verbindet;
(ii) der zweite Abstand ist die Länge einer zweiten Geraden, die senkrecht zur optischen Achse (OA) ausgerichtet ist und einen dritten Punkt (P3) auf der optischen Achse (OA) mit einem vierten Punkt (P4) auf dem Hauptstrahl (HS) an der Anzeigeeinheit (5) verbindet.
3. Optisches System (7) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der folgenden Merkmale gegeben ist:
(i) die Linseneinheit (L1 ) weist eine erste Fläche (Fläche 2) und eine zweite Fläche (Fläche 3) auf, wobei die erste Fläche (Fläche 2) der Linseneinheit (L1 ) an einer ersten, von der Anzeigeeinheit (5) abgewandten Seite der Linseneinheit (L1 ) angeordnet ist, wobei die zweite Fläche (Fläche 3) der Linseneinheit (L1 ) an einer zweiten, der Anzeigeeinheit (5) zugewandten Seite der Linseneinheit (L1 ) angeordnet ist, wobei an der ersten Fläche (Fläche 2) der Linseneinheit (L1 ) eine erste Ebene angeordnet ist und wobei die erste Gerade in der ersten Ebene liegt;
(ii) die Anzeigeeinheit (5) weist eine Fläche (Fläche 10, Fläche 13, Fläche 15, Fläche 17, Fläche 24) auf, wobei die Fläche (Fläche 10, Fläche 13, Fläche 15, Fläche 17, Fläche 24) der Anzeigeeinheit (5) an einer zur Linseneinheit (L1 ) hingewandten Seite der Anzeigeeinheit (5) angeordnet ist, wobei an der Fläche (Fläche 10, Fläche 13, Fläche 15, Fläche 17, Fläche 24) der Anzeigeeinheit (5) eine zweite Ebene angeordnet ist und wobei die zweite Gerade in der zweiten Ebene liegt. 77 Optisches System (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) mindestens zwei identische Linsen (L1 , L4) aufweist, die asphärisch ausgebildet sind. Optisches System (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) eine erste Linse (L1 ), eine zweite Linse (L2), eine dritte Linse (L3), eine vierte Linse (L4), eine fünfte Linse (L5) und eine sechste Linse (L6) aufweist, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die erste Linse (L1 ), dann die zweite Linse (L2), dann die dritte Linse (L3), dann die vierte Linse (L4), dann die fünfte Linse (L5) und dann die sechste Linse (L6) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die erste Linse (L1 ) positive Brechkraft aufweist, wobei die zweite Linse (L2) negative Brechkraft aufweist, wobei die dritte Linse (L3) positive Brechkraft aufweist, wobei die vierte Linse (L4) positive Brechkraft aufweist, wobei die fünfte Linse (L5) positive Brechkraft aufweist und wobei die sechste Linse (L6) negative Brechkraft aufweist. Optisches System (7) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist:
(i) das optische System (7) weist mindestens ein Kittglied (L1 , L2) auf;
(ii) die erste Linse (L1) weist eine zur Augenpupille gerichtete Fläche (Fläche 2) auf, wobei die Fläche (Fläche 2) asphärisch ausgebildet ist;
(iii) die sechste Linse (L6) weist eine zur Anzeigeeinheit (5) gerichtete Fläche (Fläche 12) auf, wobei die Fläche (Fläche 12) asphärisch ausgebildet ist. Optisches System (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) mindestens ein Zwischenbild (ZB) aufweist. Optisches System (7) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) eines der folgenden Merkmale aufweist:
(i) eine erste konkave Linsenfläche (Fläche 5) und eine zweite konkave Linsenfläche (Fläche 6), wobei das Zwischenbild (ZB) zwischen der ersten 78 konkaven Linsenfläche (Fläche 5) und der zweiten konkaven Linsenfläche (Fläche 6) angeordnet ist;
(ii) eine erste meniskusförmige Linse (L2) mit einer ersten konkaven Linsenfläche (Fläche 5) und eine zweite meniskusförmige Linse (L3) mit einer zweiten konkaven Linsenfläche (Fläche 6), wobei das Zwischenbild (ZB) zwischen der ersten konkaven Linsenfläche (Fläche 5) und der zweiten konkaven Linsenfläche (Fläche 6) angeordnet ist;
(iii) ein erstes meniskusförmiges Kittglied (L8, L9) mit einer ersten konkaven Linsenfläche (Fläche 16) und ein zweites meniskusförmiges Kittglied (L11 , L12) mit einer zweiten konkaven Linsenfläche (Fläche 22), wobei eine Pupille zwischen der ersten konkaven Linsenfläche (Fläche 16) und der zweiten konkaven Linsenfläche (Fläche 22) angeordnet ist. Optisches System (7) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Augenpupille (2) und dem Zwischenbild (ZB) genau eine Linse (L1 ) angeordnet ist. Optisches System (7) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die genau eine Linse (L1 ) bi-asphärisch ausgebildet ist. Optisches System (7) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) folgende Merkmale aufweist:
(i) das Okular (6) weist eine erste Linsengruppe (LG1 ) und eine zweite Linsengruppe (LG2, LG2') auf;
(ii) entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen ist zunächst die erste Linsengruppe (LG1 ) und dann die zweite Linsengruppe (LG2, LG2‘) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet;
(iii) das Zwischenbild (ZB) ist zwischen der ersten Linsengruppe (LG1 ) und der zweiten Linsengruppe (LG2, LG2‘) angeordnet. Optisches System (7) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) eine dritte Linsengruppe (LG3‘) aufweist, und dass 79
- entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die erste Linsengruppe (LG1 ), dann die zweite Linsengruppe (LG2‘) und dann die dritte Linsengruppe (LG3‘) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind. Optisches System (7) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Linsengruppe (LG1 ) die Linseneinheit (L1 ) aufweist. Optisches System (7) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) die folgenden Merkmale aufweist:
(i) die erste Linsengruppe (LG1 ) weist eine erste Linse (L1), eine zweite Linse (L2), eine dritte Linse (L3) und eine vierte Linse (L4) auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die erste Linse (L1 ), dann die zweite Linse (L2), dann die dritte Linse (L3) und dann die vierte Linse (L4) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die erste Linse (L1 ) positive Brechkraft aufweist, wobei die zweite Linse (L2) positive Brechkraft aufweist, wobei die dritte Linse (L3) positive Brechkraft aufweist und wobei die vierte Linse (L4) negative Brechkraft aufweist;
(ii) die zweite Linsengruppe (LG2) weist eine fünfte Linse (L5), eine sechste Linse (L6), eine siebte Linse (L7), eine achte Linse (L8), eine neunte Linse (L9), eine zehnte Linse (L10), eine elfte Linse (L11 ) und eine zwölfte Linse (L12) auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die fünfte Linse (L5), dann die sechste Linse (L6), dann die siebte Linse (L7), dann die achte Linse (L8), dann die neunte Linse (L9), dann die zehnte Linse (L10), dann die elfte Linse (L11 ) und dann die zwölfte Linse (L12) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die fünfte Linse (L5) positive Brechkraft aufweist, wobei die sechste Linse (L6) positive Brechkraft aufweist, wobei die siebte Linse (L7) negative Brechkraft aufweist, wobei die achte Linse (L8) negative Brechkraft aufweist, wobei die neunte Linse (L9) positive Brechkraft aufweist, wobei die zehnte Linse (L10) positive Brechkraft aufweist, wobei die elfte Linse (L11 ) positive Brechkraft aufweist und wobei die zwölfte Linse (L12) negative Brechkraft aufweist. 80 Optisches System (7) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist:
(i) die zweite Linsengruppe (LG2) weist mindestens ein meniskusförmiges Kittglied (L8, L9, L11 , L12) auf;
(ii) die zweite Linsengruppe (LG2) weist mindestens ein meniskusförmiges Kittglied (L8, L9, L11 , L12) auf, das eine Kronlinse und eine Flintlinse aufweist;
(iii) die zweite Linsengruppe (LG2) weist mindestens ein meniskusförmiges Kittglied (L8, L9, L11 , L12) auf, das eine konkave Seite (Fläche 16, Fläche 21 ) aufweist, wobei die konkave Seite (Fläche 16, Fläche 21 ) zu einer im optischen System (7) angeordneten Pupille gerichtet ist;
(iv) die achte Linse (L8) der zweiten Linsengruppe (LG2) und die neunte Linse (L9) der zweiten Linsengruppe (LG2) bilden ein erstes meniskusförmiges Kittglied;
(v) die elfte Linse (L11 ) der zweiten Linsengruppe (LG2) und die zwölfte Linse (L12) der zweiten Linsengruppe (LG2) bilden ein zweites meniskusförmiges Kittglied;
(vi) die siebte Linse (L7) der zweiten Linsengruppe (LG2) ist als Meniskuslinse ausgebildet. Optisches System (7) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) die folgenden Merkmale aufweist;
(i) die erste Linsengruppe (LG1 ) weist eine erste Linse (L1 ) und eine zweite Linse (L2) auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die erste Linse (L1 ) und dann die zweite Linse (L2) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die erste Linse (L1 ) positive Brechkraft aufweist, wobei die zweite Linse (L2) negative Brechkraft aufweist;
(ii) die zweite Linsengruppe (LG2) weist eine dritte Linse (L3), eine vierte Linse (L4), eine fünfte Linse (L5), eine sechste Linse (L6) und eine siebte Linse (L7) auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die dritte Linse (L3), dann die vierte Linse (L4), dann die fünfte Linse (L5), dann die sechste Linse (L6) und dann die siebte Linse (L7) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die dritte Linse 81
(L3) negative Brechkraft aufweist, wobei die vierte Linse (L4) positive Brechkraft aufweist, wobei die fünfte Linse (L5) negative Brechkraft aufweist, wobei die sechste Linse (L6) positive Brechkraft aufweist und wobei die siebte Linse (L7) positive Brechkraft aufweist.
17. Optisches System (7) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist:
(i) die erste Linse (L1 ) ist bi-asphärisch ausgebildet;
(ii) die zweite Linse (L2) ist als Meniskuslinse ausgebildet;
(iii) die dritte Linse (L3) ist als Meniskuslinse ausgebildet;
(iv) die vierte Linse (L4) ist bi-asphärisch ausgebildet;
(v) die fünfte Linse (L5) und die sechste Linse (L6) bilden ein Kittglied.
18. Optisches System (7) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) die folgenden Merkmale aufweist:
(i) die erste Linsengruppe (LG1 ) weist eine erste Linse (L1 ) und eine zweite Linse (L2) auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die erste Linse (L1 ) und dann die zweite Linse (L2) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die erste Linse (L1 ) bi-asphä- risch ausgebildet ist und wobei die zweite Linse (L2) als Meniskuslinse ausgebildet ist;
(ii) die zweite Linsengruppe (LG2) weist eine dritte Linse (L3), eine vierte Linse (L4), eine fünfte Linse (L5), eine sechste Linse (L6), eine siebte Linse (L7) und eine achte Linse (L8) auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die dritte Linse (L3), dann die vierte Linse (L4), dann die fünfte Linse (L5), dann die sechste Linse (L6), dann die siebte Linse (L7) und dann die achte Linse (L8) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die dritte Linse (L3) als Meniskuslinse ausgebildet ist, wobei die vierte Linse (L4) bi-asphärisch ausgebildet ist und wobei die siebte Linse (L7) sowie die achte Linse (L8) ein Kittglied bilden.
19. Optisches System (7) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) die erste Linse (L1 ) weist positive Brechkraft auf und die zweite Linse (L2) weist negative Brechkraft auf;
(ii) die erste Linse (L1 ) weist positive Brechkraft auf und die zweite Linse (L2) weist positive Brechkraft auf;
(iii) die dritte Linse (L3) weist positive Brechkraft auf, die vierte Linse (L4) weist positive Brechkraft auf, die fünfte Linse (L5) weist negative Brechkraft auf, die sechste Linse (L6) weist positive Brechkraft auf, die siebte Linse (L7) weist negative Brechkraft auf und die achte Linse (L8) weist positive Brechkraft auf;
(iv) die dritte Linse (L3) weist positive Brechkraft auf, die vierte Linse (L4) weist positive Brechkraft auf, die fünfte Linse (L5) weist negative Brechkraft auf, die sechste Linse (L6) weist positive Brechkraft auf, die siebte Linse (L7) weist positive Brechkraft auf und die achte Linse (L8) weist negative Brechkraft auf. Optisches System (7) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) die folgenden Merkmale aufweist:
(i) die erste Linsengruppe (LG1 ) weist eine einzige Linse in Form einer ersten Linse (L1 ) auf, wobei die erste Linse (L1 ) positive Brechkraft aufweist;
(ii) die zweite Linsengruppe (LG2) weist eine zweite Linse (L2), eine dritte Linse (L3), eine vierte Linse (L4), eine fünfte Linse (L5) und eine sechste Linse (L6) auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die zweite Linse (L2), dann die dritte Linse (L3), dann die vierte Linse (L4), dann die fünfte Linse (L5) und dann die sechste Linse (L6) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die zweite Linse (L2) positive Brechkraft aufweist, wobei die dritte Linse (L3) negative Brechkraft aufweist, wobei die vierte Linse (L4) positive Brechkraft aufweist, wobei die fünfte Linse (L5) positive Brechkraft aufweist und wobei die sechste Linse (L6) negative Brechkraft aufweist. Optisches System (7) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist:
(i) die erste Linse (L1 ) ist bi-asphärisch ausgebildet;
(ii) die zweite Linse (L2) ist bi-asphärisch ausgebildet;
(iii) die dritte Linse (L3) ist als Meniskuslinse ausgebildet; (iv) die fünfte Linse (L5) sowie die sechste Linse (L6) bilden ein Kittglied. Optisches System (7) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) die folgenden Merkmale aufweist:
(i) die erste Linsengruppe (LG1 ) weist eine einzige Linse in Form einer ersten Linse (L1 ) auf, wobei die erste Linse (L1 ) positive Brechkraft aufweist;
(ii) die zweite Linsengruppe (LG2) weist eine zweite Linse (L2), eine dritte Linse (L3) und eine vierte Linse (L4) auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die zweite Linse (L2), dann die dritte Linse (L3) und dann die vierte Linse (L4) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die zweite Linse (L2) positive Brechkraft aufweist, wobei die dritte Linse (L3) positive Brechkraft aufweist und wobei die vierte Linse (L4) negative Brechkraft aufweist. Optisches System (7) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist:
(i) die erste Linse (L1 ) ist bi-asphärisch ausgebildet;
(ii) die zweite Linse (L2) ist bi-asphärisch ausgebildet;
(iii) die dritte Linse (L3) ist bi-asphärisch ausgebildet. Optisches System (7) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) die folgenden Merkmale aufweist:
(i) die erste Linsengruppe (LG1) weist eine einzige Linse in Form einer ersten Linse (L1 ) auf, wobei die erste Linse (L1 ) positive Brechkraft aufweist;
(ii) die zweite Linsengruppe (LG2) weist eine zweite Linse (L2), eine dritte Linse (L3), eine vierte Linse (L4), eine fünfte Linse (L5) und eine sechste Linse (L6) auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die zweite Linse (L2), dann die dritte Linse (L3), dann die vierte Linse (L4), dann die fünfte Linse (L5) und dann die sechste Linse (L6) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die zweite Linse (L2) positive Brechkraft aufweist, wobei die dritte Linse (L3) negative Brechkraft aufweist, wobei die vierte Linse (L4) negative Brechkraft aufweist, wobei die fünfte Linse (L5) positive Brechkraft aufweist und wobei die sechste Linse (L6) positive Brechkraft aufweist. 84
25. Optisches System (7) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist:
(i) die erste Linse (L1 ) ist bi-asphärisch ausgebildet;
(ii) die zweite Linse (L2) ist bi-asphärisch ausgebildet;
(iii) die sechste Linse (L6) ist asphärisch ausgebildet;
(iv) die vierte Linse (L4) sowie die fünfte Linse (L5) bilden ein Kittglied.
26. Optisches System (7) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) die folgenden Merkmale aufweist:
(i) die erste Linsengruppe (LG1 ) weist eine einzige Linse in Form einer ersten Linse (L1 ) auf, wobei die erste Linse (L1 ) positive Brechkraft aufweist;
(ii) die zweite Linsengruppe (LG2) weist eine zweite Linse (L2), eine dritte Linse (L3), eine vierte Linse (L4), eine fünfte Linse (L5), eine sechste Linse (L6) und eine siebte Linse (L7) auf, wobei entgegen der Lichteinfallsrichtung (L) gesehen zunächst die zweite Linse (L2), dann die dritte Linse (L3), dann die vierte Linse (L4), dann die fünfte Linse (L5), dann die sechste Linse (L6) und dann die siebte Linse (L7) entlang der optischen Achse (OA) angeordnet sind, wobei die zweite Linse (L2) positive Brechkraft aufweist, wobei die dritte Linse (L3) negative Brechkraft aufweist, wobei die vierte Linse (L4) negative Brechkraft aufweist, wobei die fünfte Linse (L5) positive Brechkraft aufweist, wobei die sechste Linse (L6) positive Brechkraft aufweist und wobei die siebte Linse (L7) positive Brechkraft aufweist.
27. Optisches System (7) nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist:
(i) die erste Linse (L1 ) ist bi-asphärisch ausgebildet;
(ii) die zweite Linse (L2) ist bi-asphärisch ausgebildet;
(iii) die vierte Linse (L4) sowie die fünfte Linse (L5) bilden ein Kittglied.
28. Optisches System (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) als dioptrisches System ausgebildet ist. 85 Optisches System (7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (7) eines der folgenden Merkmale aufweist:
(i) ein Abstand der Augenpupille (2) zu der Linseneinheit (L1 ) ist größer als eine Brennweite des optischen Systems (7);
(ii) ein Abstand der Augenpupille (2) zu der Linseneinheit (L1 ) ist mindestens 1 ,25-mal größer als eine Brennweite des optischen Systems (7);
(iii) ein Abstand der Augenpupille (2) zu der Linseneinheit (L1 ) ist mindestens 1 ,5-mal größer als eine Brennweite des optischen Systems (7);
(iv) ein Abstand der Augenpupille (2) zu der Linseneinheit (L1 ) ist 1 ,7-mal größer als eine Brennweite des optischen Systems (7).
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