DE2436819A1 - DEVICE FOR OBSERVING A SCALE DIVISION - Google Patents
DEVICE FOR OBSERVING A SCALE DIVISIONInfo
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- DE2436819A1 DE2436819A1 DE19742436819 DE2436819A DE2436819A1 DE 2436819 A1 DE2436819 A1 DE 2436819A1 DE 19742436819 DE19742436819 DE 19742436819 DE 2436819 A DE2436819 A DE 2436819A DE 2436819 A1 DE2436819 A1 DE 2436819A1
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Description
Dr. lUrhtrt Schol, ρΠΒ ? ■ Dr. lUrhtrt Schol, ρΠΒ? ■
\ er s/ \ n/RJ Anmelder: fcj. V. Philips Uioeilcimperuubrieken 19-7-7■')\ er s / \ n / RJ Applicant: fcj. V. Philips Uioeilcimperuubrieken 19-7-7 ■ ')
Akte No.j PHB-32.359File No.j PHB-32.359
ig vom. 29. Juli 1974 .ig from. July 29, 1974.
"Vorrichtung aur Beobachtung einer Skalenteilung"."Device for observing a scale division".
Die Erf inciting bezieht sich auf eine Vorrichtung
zur Beobachtung einer Skalenteilung. Venn bei den üblichen Fernrohren und Mikroskopen eine Skalenteilung
erforderlich ist, wird diese in der Ebene eines reellen Bildes der Szene oder des Gegenstandes angebracht, die
oder der beobachtet wird, wodurch sichergestellt ist,
dass sowohl die Skalenteilung als auch das Bild zusammen
scharf in die Brennebene eingestellt sind, so dass sie ohne Parallaxe mittels eines sich daran ails chi ie s sendenThe Erf inciting relates to a device for observing a scale division. If a scale division is required in conventional telescopes and microscopes, this is attached in the plane of a real image of the scene or object that is being observed, which ensures that
that both the scale division and the image are set together sharply in the focal plane, so that they transmit without parallax by means of a chi ie s
Okulars beobachtet werden können. Eine Schwierigkeit
ergibt sich, wenn in dem Instrument kein reelles BildEyepiece can be observed. A problem
results when there is no real picture in the instrument
509809/07 53
BAÖ ORIGINAL 509809/07 53
BAÖ ORIGINAL
PIIB 32359PIIB 32359
erzeugt wird. Dies ist bei einem Fei'nrohr mit einer einmaligen Vergrösserung der Fall, das im wesentlichen nur aus einem Fenster zu bestehen braucht, durch das eine in einer gewissen Entfernung liegende Szene mit dem Auge beobachtet wird. Auch dann kann doch noch eine Skalenteilung erforderlich sein, um Winkel im Gesichtsfeld messen zu können. Derartige Messungen können die primäre Aufgabe eines Fernrohres mit einmaliger Vergrösserung sein.is produced. This is with a Fei'nrohr with a one-time Enlargement of the case, essentially only must consist of a window through which a scene at a certain distance with the eye is observed. Even then, a scale division may still be necessary in order to determine angles in the field of view to be able to measure. Such measurements can be the primary task of a telescope with a single magnification be.
Nach einem ersten Aspekt schafft die Erfindung eine Vorrichtung zur Beobachtung einer Skalenteilung, die aus einem durchsichtigen υ ρ bischen Element mit einer sphärischen hohlen Oberfläche, auf der · eine teil·* weise reflektierende Schicht angebracht ist, und aus einer Skalenteilung besteht, die die Form eines Teiles einer Kugel aufweist, die zu der genannten Oberfläche konzentrisch ist und einen Krümmungsradius aufweist, der annähernd gleich der Hälfte des Krümmungsradius dieser Oberfläche ist.According to a first aspect, the invention provides a device for observing a scale division, which consists of a transparent υ ρ bic element with a spherical hollow surface on which a partially * wise reflective layer is attached, and off there is a scale division which has the shape of part of a sphere leading to said surface is concentric and has a radius of curvature, which is approximately equal to half the radius of curvature of this Surface is.
Die Skalenteilung kann \xnmittelbar mit demThe scale division can be done directly with the
Auge oder mit jeder anderen Bildbeobachtungsvorrichtung, z.B. einer Fernsehkamera, beobachtet werden, deren Eintrittspupille auf den gemeinsamen Krünunungsmittelpunkt der genannten Oberfläche und der Skalenteilung zentriert ist. Es ist aber auch möglich, dass zwischen der Bildbeobachtungsvorrichtung und der Vorrichtung zur BeobachtungEye or with any other image observation device, e.g., a television camera, whose entrance pupil on the common center of curvature the surface and the scale division is centered. But it is also possible that between the image observation device and the device for observation
509809/0753509809/0753
PHB 32359 19.7.7'+PHB 32359 19.7.7 '+
der Skalenteilung ein Fernrohr angebracht wird,-dessen
ICintrittspupille auf die beschriebene Iveise zentriert
ist. Das durchsichtige optische Element kann einen Toil eines anderen optischen Systems zlxt1 gleichzeitigen Beobachtung
des Bildes, dem die Skalenteilung überlagert
wird, bilden. Das Element kann z.Bo eine Meniskuslinse
mit geringer negativer Stärke sein, die das Bild einer
in verhältnismässig grosser Entfernung liegenden Szene
in einem Abstand erzetigt, in dem es leicht beobachtetA telescope is attached to the scale division, the entrance pupil of which is centered on the described Iveise
is. The transparent optical element can be a toilet of another optical system zlxt 1 simultaneous observation of the image on which the scale division is superimposed
will form. The element can, for example , be a meniscus lens with a low negative power which reproduces the image of a scene lying at a relatively great distance at a distance at which it is easy to observe
ι
werden kann. Das Element kann aber auch, einen Teilι
can be. However, the element can also be a part
jedes anderen optischen Systems bilden, bei dem eine
Skalenteilung erfox-derlich ist.form any other optical system in which one
Graduation is required.
Nach einem zweiten Aspekt schafft die Erfindung eine Beobachtungsvorrichtung der Art, bei der eine Skalenteilung überlagert wird und die aus einem erstenIn a second aspect, the invention provides an observation device of the type in which a Scale division is superimposed and that from a first
■ ι
und einem zweiten Meniskuselement besteht, wobei das■ ι
and a second meniscus element, the
erste Meniskuselement einen gz-össeren Krümmung a radius
als das zweite Meniskuselement aufweist, während beide Oberflächen des zweiten Meniskuselements und die höhle
Oberfläche des ersten Meniskuselements einen gemeinsamen Kiöimmungsmittelpunkt aufweisen und die konvexe
Oberfläche .des ersten Meniskuselements in derartigen
Masse von der Konzentrizität zu den vorgenannten
Oberflächen abweicht, dass die Kombination der beiden
Meniskuselemente eine optische Stärke aufweist, die
für eine angenehme direkte Beobachtung einer Szenefirst meniscus element has a gz-outer curvature a radius
as the second meniscus element, while both surfaces of the second meniscus element and the hollow surface of the first meniscus element have a common center of focus and the convex
Surface of the first meniscus element in such
Mass from concentricity to the aforementioned
Finishes that differ from the combination of the two
Meniscus elements have an optical strength that
for pleasant direct observation of a scene
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PHB 32359PHB 32359
mit einem Auge geeignet ist, das sich in dem genannten gemeinsamen Krummungsmittelpiinkt befindet, während eine teilweise reflektierende Schicht auf der genannten hohlen Oberflache des ersten Meniskuselements angebracht und eine sphärische Skalenteilung zwischen den Meniskuselementen angeordnet ist, die zu dem gemeinsamen Krümmung srnittelpunkt konzentrisch ist, wobei die Skalenteilung einen derartigen Krümmungsradius aufweist, dass sie dxirch Reflexion in der reflektierenden Schicht ohne Anstrengung mit dem Auge beobachtet werden kann.with an eye that is in the said common center of curvature is located while a partially reflective layer on the said hollow Surface of the first meniscus element attached and a spherical scale division between the meniscus elements is arranged, the central point of the common curvature is concentric, the scale division having such a radius of curvature that it is dxirch Reflection in the reflective layer without effort can be observed with the eye.
Mit Hilfe einer Vorrichtting nach dem zweiten Aspekt kann eine Szene mit einer ihr überlagerten Skalenteilung ztir Lieferung von Information, z.B. in bezug auf die Lage eines Teiles der beobachteten Szene gegenüber einem anderen Teil derselben, beobachtet werden. Das Auge des Beobachters befindet sich in dem Gebiet der Krümmungsrnittelpunkte. Die Skalenteilung kann auf die dem Auge des Beobachters am nächsten befindliche hohle Oberfläche des zweiten Minuskuselements aufgebracht, in diese Oberfläche geätzt oder in der Nähe dieser Oberfläche angebracht sein.With the help of one device after the second Aspect can be a scene with a scale division superimposed on it for the delivery of information, e.g. in relation to the position of a part of the observed scene in relation to another part of the same can be observed. That The observer's eye is located in the area of the center of curvature. The scale division can be based on the the hollow surface of the second minus element closest to the observer's eye is applied, in this surface may be etched or placed in the vicinity of this surface.
Ein derartiges Instrument ist ein Fernrohr mit einmaliger Vergrösserung und besteht an sich im wesentlichen aus einem Fenster, durch das eine Szene beobachtet werden kann. Lichtstrahlen, die von weit entf ernten Teilen der beobachteten Szene herrühren, er-Such an instrument is a single magnification telescope and essentially consists in itself from a window through which a scene can be observed. Rays of light that come from far away reaping parts of the observed scene,
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PHB 32359 19-7.7'l·PHB 32359 19-7.7'l
reichen das Auge des Beobachters nahezu ohne Ablenkung. Der Hauptstrahl von irgendeinem Punkt in der Szene aus verläuft in der Nähe des Krümmungsmittelpunktes der Oberflächen und steht also senkrecht auf diesen Oberflächen. Dies'bedeutetj dass dieser Strahl nicht von dem optischen System abgelenkt wird, so dass die Szene ohne Verzerrung über ein ausgediehntes Gesichtsfeld beobachtet" wird.reach the eye of the observer with almost no distraction. The main ray from any point in the scene runs near the center of curvature of the surfaces and is therefore perpendicular to these surfaces. This means that this ray is not from the optical system is deflected so that the scene is observed without distortion over an extended field of view " will.
Eine derartige Vorrichtxing verhält sich bei der Beobachtung der Skalenteilung auch wie ein konzentrisches Meniskussystems nach Bouwers. Indem der Krümmungsradius der konzentrischen Skalenteilung.kleiner als der der teilweise reflektierenden Oberfläche gemacht wird, werden Lichtstrahlen, die von einem Punkt auf der Skalenteilung herrühren und sich von dem Auge des Beobachters ab bewegen, von der teilweise reflek- tierenden hohlen Oberfläche des ersten Meniskuselements reflektiert und teilweise kollimiert. Nach Durchgang durch das dem Auge am nächsten liegende Menisktiselement erreicht der Lichtstrahl das Auge des Beobachters und kann ein Scheinbild der Skalenteilung an einer weit entfernten Stelle erzeugen, das dem von dem Fernrohr erzeugten Bild der Szene überlagert ist. Auch in diesem Falle verläuft der Hauptstrahl des das Bild der Skalenteilung erzeugenden Bündels mehr oder weniger durch den Krümmungsmittelpunkt dör Oberflächen \xnd steht alsoSuch a device also behaves like a concentric meniscus system according to Bouwers when observing the scale division. By making the radius of curvature of the concentric graduation smaller than that of the partially reflective surface, rays of light originating from a point on the graduation and moving away from the observer's eye are reflected from the partially reflective hollow surface of the first meniscus element and partially collimated. After passing through the meniscus element closest to the eye, the light beam reaches the observer's eye and can generate an illusory image of the scale graduation at a distant point, which is superimposed on the image of the scene generated by the telescope. In this case, too, the main ray of the bundle generating the image of the scale graduation runs more or less through the center of curvature of the surface
.509809/0753.509809 / 0753
PHB 32359 19.7·7^PHB 32359 19.7 x 7 ^
senkrecht auf diesen Oberflächen.perpendicular to these surfaces.
Von einem Punkt in der Szene herrührende Licht-i strahlen werden von den beiden Meniskuselementen zum Divergieren gebracht, weil jedes Meniskuselement eine schwach negative Linse ist. Dies bedeutet, dass das vom Beobachter beobachtete Bild sich nicht im Unendlichen befindet, sondern dom Beobachter verhältnismässig nahe liegt. In einer praktischen Ausführungsform würde dieser · Abs band i.a der Grössenordnung von 0,4 m liegen, was fürLight-i originating from a point in the scene Rays are made to diverge from the two meniscus elements because each meniscus element is one is weakly negative lens. This means that the image observed by the observer is not in infinity is located, but rather close to the observer lies. In a practical embodiment this Abs band are generally of the order of 0.4 m, what for
eine angenehme Beobachtung etwas zu nahe isb. Dtirch eine geringe Abweichung von dem Zustand von Konzentrizität der vorderen und der hinteren Oberfläche eines der Meniskuselemente kann dieses Element in geringem Masse positiv gemacht werden, wobei es eine teilweise Kompensation für die negative Stärke des anderen Meniskuselements liefert, wodurch das Bild in jeden beliebigen Abstand von dem Beobachter gebracht werden kann. Ein allgemein akzeptierter Abstand liegt in der Nähe von 1 m. Um die negative Stärke der beiden Meniskuselemente in dem konzentrischen Zustand möglichst klein zu machen, empfiehlt es sich, deren Dicke möglichst klein zu wählen. In einem praktischen Ausführungsbeispiel kann das erste Meniskuselement schwach positiv sein, während das zweite rein konzentrisch und somit schwach negativ ist.a pleasant observation a little too close isb. Dtirch one little deviation from the state of concentricity of the anterior and posterior surfaces of one of the Meniscus elements, this element can be made positive to a slight extent, whereby there is a partial compensation for the negative strength of the other meniscus element, thereby creating the image in any one Distance from the observer can be brought. A generally accepted distance is close to 1 m. To minimize the negative strength of the two meniscus elements in the concentric state make, it is advisable to choose their thickness as small as possible. In a practical embodiment, can the first meniscus element will be weakly positive, while the second will be purely concentric and thus weakly negative is.
Die beiden Meniskuselemente führen unvermeid-The two meniscus elements inevitably lead
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PHB 32359 19-7.74PHB 32359 19-7.74
lieh eine geringe negative sphärische Aberration ein, die im Falle des dem Auge am nächsten liegenden Elements korrigierend auf die positive sphärische Aberration einwirkt', die von der hohlen Oberfläche eingeführt wird, die als Spiegel für das Skaleriteiliingsbild wirksam ist. Die Grosse der Aberration ist^ jedoch bei Beobachtung mit dem Auge in Tageslicht infolge der.geringeren Abmessung der Pupille des Auges derart klein, dass die Bilder nicht in erheblichem Masse beeinflusst werden. Bei einem niedrigen Lichtpegel wird die Augenpupille vergrösssrt, wodurch die Abbildungen mit einem hohen Aberrationspegel beobachtet werden; bei derartigen nidrigen Lichtpegeln ist aber die Leistung des Auges ohnehin schon erheblich schlechter geworden.lent a slight negative spherical aberration, which, in the case of the element closest to the eye, has a corrective effect on the positive spherical aberration ', which is inserted from the hollow surface, which acts as a mirror for the scale dividing image. The magnitude of the aberration is, however, when observed with the eye in daylight due to the smaller dimension of the pupil of the eye so small that the Images are not significantly affected. At a low light level, the eye pupil becomes enlarged, thereby observing the images with a high level of aberration; with such With low light levels, however, the performance of the eye has already deteriorated considerably.
Die Abbildung der Skalenteilung kann auch in demselben Abstand von dem Auge wie das Bild der Szene " gezeigt werden, dadurch, dass der Krümmungsradius der' Skalenteilung von der Hälfte des Krümmungsradius der teilweise reflektierenden Schicht etwas verschieden gewählt wird. Wenn der Radius dei" Skalenteilung, wenn auch noch konzentrisch zu der Schicht, grosser als die Hälfte des Radius dieser Schicht gewählt wird, wird das von einem Punkt auf der Skalenteilung aus zu dem Auge des Beobachters reflektierte Strahlungsbündel divergieren, wodurch es von einem Punkt zu stammen scheint, der in einem endlichen Abstand Jenseits der Schicht liegt.The image of the scale division can also be at the same distance from the eye as the image of the scene " be shown by the fact that the radius of curvature of the 'scale division of half the radius of curvature of the partially reflective layer is chosen slightly different. If the radius is the "scale division, if is also chosen to be concentric to the layer, larger than half the radius of this layer, this will be radiation beams reflected from a point on the scale division to the eye of the observer diverge, as a result of which it appears to originate from a point which lies beyond the layer at a finite distance.
.509 809/0753.509 809/0753
PHB 32359 19.7.lh PHB 32359 19.7. lh
Durch passende Wahl des Radius der Skalenteilung kann man die Abbildung der Skalenteilung mit der der Szene zusammenfallen lassen. Dadurch werden Fehler infolge der Parallaxe beim Ablesen der Skalenteilung möglichst klein gehalten.By a suitable choice of the radius of the scale division one can map the scale division with that of the scene collapse. This will result in errors the parallax is kept as small as possible when reading the scale division.
Die Skalenteilung kann viele Formen aufweisen, Sie kann z.B. durch Atzung in der konvexen Oberfläche des zweiten Meniskusolements oder durch Aufdampfen in einem Vakuum oder durch chemische Verfahren angebracht sein. Die Linien der Skalenteilung können reflektierend oder zerstreuend sein und können daher mit von der Szene herrührendem Licht oder mit von an geeigneten Stellen ausserhalb des Gesichtsfeldes angeoixlneten Lichtquellen stammenden Licht beleuchtet werden. Wenn die Skalenteilung einen Teil der Oberfläche des zweiten Meniskuselements bildet, muss der Raditis dieser Oberfläche mit grösster Sorgfalt berechnet werden, so dass sie sich in dem richtigen Abstand von der teilweise reflektierenden Schicht befindet, um sicherzustellen, dass die Abbildung der Skalenteilung in dem gleichen Abstand wie die Abbildung der Szene von dem Beobachter erscheint. Die Skalenteilung kann aber auch die Form eines Zeigers, eines Drahtes, eines Gitters, eines Betalichtstreifens oder einer anderen selbstlumineszierenden Quelle aufweisen, die in unmittelbarer Nähe der konvexen Oberfläche des zweiten MeniskuselemeritsThe scale division can have many forms, e.g. by etching in the convex surface of the second meniscus element or by vapor deposition in vacuum or chemical processes. The lines of the scale division can be reflective or diffusing and can therefore be with light emanating from the scene or with appropriate light Anointed positions outside the field of vision Light originating from light sources are illuminated. When the scale division is part of the surface of the second Meniscal element forms, the raditis must have this surface be calculated with the greatest care so that they are at the correct distance from the partial reflective layer is located to ensure that the mapping of the graduation in the same Distance as the image of the scene appears from the observer. The scale division can also change the shape a pointer, wire, grid, beta light strip, or other self-luminescent Have source in close proximity to the convex surface of the second meniscus elemerit
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PHB 32359 19.7·lh PHB 32359 19.7 lh
angebracht werden kann. Eine Anzeigevorrichtung'dieser Art muss die Form der Oberfläche einer Kugel aurweisen, deren Krümmungsmittelpunkt mehr oder weniger mit den Krümmungsmifctelpunkten der optischen Oberflächen zusammenfällt, während dieser Vorrichtung, wenn sie bewegbar ist, bei ihrer Bewegung der Oberfläche derselben Kugel folgen muss. Bei Anwendung einer bewegbaren Anzeigevorrichtung kann diese mit einem bewegbaren.can be attached. A display device of these Art must have the shape of the surface of a sphere, the center of curvature of which more or less corresponds to the Points of curvature of the optical surfaces coincide, while this device, if movable, moves the surface thereof Ball must follow. When using a movable display device, this can be with a movable one.
Fenster verbunden sein, das eine beleuchtete Skala fx-eiWindow connected to an illuminated scale fx-ei
- ι- ι
legt, die sich auf derselben Kugel wie die Anzeigevorrichtung, aber am Rande des Gesichtsfeldes befindet und also über die reflektierende Oberfläche auf gleiche Weise wie der Zeiger beobachtet werden wird. Das Fenster kann aber auch stationär sein, während die beleuchtete Skala mit dem sich bewegenden Zeiger verbunden ist. Dielays on the same sphere as the display device, but located on the edge of the field of view and therefore on the same reflective surface Way the pointer will be observed. However, the window can also be stationary while the illuminated one Scale is connected to the moving pointer. the
ι Skala kann z.B. in Graden oder Radianen oder in Meternι Scale can e.g. in degrees or radians or in meters
pro Kilometer geeicht sein.be calibrated per kilometer.
Man muss berücksichtigen, dass die Skalenteilung derart in dem optischen System angeordnet ist, dass sie von der Szene stammendes Licht und das die . Abbildung der Skalenteilung erzeugende Licht teilweise abschirmt. Solange die Linien der Skalenteilung nur nicht zu dick und wirklich dem Auge ziemlich nahe liegen, bringt das erwähnte Ausmass der Abschirmung keine störende Folgen mit sich.One must take into account that the scale division is arranged in the optical system in such a way that that they come from the scene and the light. Partial illustration of the light generating the scale division shields. As long as the lines of the scale division are not too thick and really quite close to the eye, does the mentioned extent of the shielding have no disruptive consequences.
Das mit dieser Vorrichtxmg zu erzeugendeThe one to be generated with this device
509809/07 5 3509809/07 5 3
PHB 32359 19.7-7^PHB 32359 19.7-7 ^
Gesichtsfeld kann grosser als 90° sein. Praktische Schwierigkeiten in bezug auf die Herstellung der Einzelteile und der Skalenteilung machen es wahrscheinlich, dass ein Gesichtsfeld in der Grössenordnung von 6o° angemessener ist0 Venn z.B. bei einer bestimmten Vorrichtung ein horizontales Gesichtsfeld von 6o° und ein vertikales Gesichtsfeld von z.B, 20° erforderlich sind, lässt sich dies leicht dadurch erzielen, dass die Ränder der Meniskuselemente auf geeignete Weise bearbeitet oder dass Masken verwendet werden.Field of view can be larger than 90 °. Practical difficulties with respect to the production of the individual parts and the scale interval to make it likely that a field of view in the order of 6o ° is a reasonable 0 Venn example, in a particular device, a horizontal field of view of 6o ° and a vertical field of view of, for example, 20 ° required this can easily be achieved by appropriately machining the edges of the meniscus elements or by using masks.
Eine zusätzliche Erweiterung der Vorrichtung wird dadurch erhalten, dass ein Hilfsfernrohr mit einer von 1 verschiedenen Vergrösserung derart angeordnet wird, dass seine Eintrittspupille in dem Gebiet des Krümmungsraittelpunktes der Meniskuselemente liegt. Dies ermöglicht es, die Szene mit einer verschiedenen Vergrösserung mit einer ihr überlagerten Abbildung der Skalenteilung zu beobachten. Auch können, wenn das Hilfsfernrohr um seine Eintrittspupille drehbar ist, alle Beschränkungen in dem Gesichtsfeld durch die Möglichkeit einer reihenmässlgen Beobachtung entfernt werden. Die Helligkeit der mit Hilfe eines derartigen Hilfsfernrohres (wenn es eine hohe Vergrösserung aufweist) beobachteten Szene kann im Vergleich zu der mit lediglich einem Fernrohr mit einmaliger Vergrösserung erhaltenen Helligkeit herabgesetzt sein, weil die Austrittspupille desAn additional extension of the device is obtained in that an auxiliary telescope with a from 1 different magnification is arranged in such a way that that its entrance pupil is in the area of the center of curvature of the meniscus elements. This makes it possible to view the scene at a different magnification to be observed with a map of the scale division superimposed on it. Also can if the auxiliary telescope is rotatable about its entrance pupil, all restrictions in the field of view by the possibility a sequential observation can be removed. The brightness of the with the help of such an auxiliary telescope (if it has a high magnification) observed Scene can be compared to the brightness obtained with just a single-magnification telescope decreased because the exit pupil of the
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PHB 323^9 PHB 323 ^ 9
19.7-7419.7-74
Fernrohi^es mit einmaliger Vergrösserung kleiner als die Eintrittspupille des Hilfsfernrohres sein kann. Dies könnte zur Folge haben, dass die Austrittspupille des gesamten Systems kleiner als die Pupille des Auges wird, wodurch die Scheinholligkeit der Szene herabgesetzt wird.Fernrohi ^ es with a single magnification smaller than that Can be the entrance pupil of the auxiliary telescope. this could result in the exit pupil of the entire system becoming smaller than the pupil of the eye, whereby the apparent concealment of the scene is reduced.
Diese Herabsetzung der Helligkeit beziehtThis reduction in brightness relates
sich auf" die Anwendung eines Hilfstageslichtfernrohres. Es ist auch möglich, dass das Hilfsfernrohr eine Bildverstärkerröhre oder einen·Infrarot-Bildwandler zur Anwendung unter Bedingungen von wenig Licht bzw. beim . Suchen von Infrarot-Abbildungen enthält. Bei einem derartigen Infrarotsystem müssen selbstverständlich für Infrarotstrahlung durchlässige Meniskuselemente verwendet werden.refer to "the use of an auxiliary daylight telescope. It is also possible for the auxiliary telescope to be an image intensifier tube or an infrared imager for use in low light conditions or at. Finding Infrared Images Contains. With such an infrared system, of course meniscus elements permeable to infrared radiation are used will.
Die Erfindung* wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention * will hereinafter be exemplified explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 ein Fernrohr mit einmaliger Vergrösserung, 1 shows a telescope with a single magnification,
Fig. 2 die Weise, auf die mit einem der.ar-r tigen Fernrohr die Skalenteilung beobachtet ΛίΧΓα, Fig. 2 shows the way in which the scale division observed with one of the telescopes ΛίΧΓα,
Fig. 3 den Einfluss der negativen Stärke der Meniskuselemente aiif das Fernrohr nach Fig. 1, 3 shows the influence of the negative strength of the meniscus elements on the telescope according to FIG. 1,
Fig. 4 eine abgeänderte Ausführungsform des Fernrohres nach Fig. 1, mit der ein angenehmer Beobachtungsabstand erhalten wird, und 4 shows a modified embodiment of the telescope according to FIG. 1, with which a comfortable observation distance is obtained, and
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PHB 32359 PHB 32359
Fig. 5 im Detail die "Wirkungsweise der Fernrohres nach Fig. h bei der Beobachtung der Skalenteilung,.FIG. 5 shows in detail the "mode of operation of the telescope according to FIG. H when observing the scale division.
Die Bauart und die Wirkungsweise der Skalenteilungsbeobachtungsvorrichtung werden zunächst im grossen ganzen an Hand der Figuren 1 und 2 beschrieben. Ein erstes Meniskuselement 1 weist konzentrische ■: sphärische vordere und hintere 'Oberflächen 2 bzw. 3 auf. Die Oberflächen 2 und 3 weisen einen Krümmungsmittelpunkt 7 auf. Die Oberfläche 3, die hohle Oberfläche, ist mit einer teilweise reflektierenden Schicht 8 versehen. Das zweite Meniskuselement h weist konzentrische sphärische vordere und hintere oberflächen 5 bzw. 6 auf, die beiden ebenfalls den Krürnmungsmittelpunkt 7 haben. Die sphärische Skalenteilung 9 weist denselben Krümmuiigsmittelpunkt 7 und einen Krümmungsradius auf, der gleich der Hälfte des Krümmungsradius der Oberfläche 3 ist. Die Oberfläche 5 grenzt in diesem Beispiel an die Skalenteilung 9· Die Pupille 10 des Auges des Beobachters befindet sich nahe bei dem gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt 7 aller genannten Oberflächen und der Skalenteilung.The type of construction and the mode of operation of the scale graduation monitoring device are initially described in general with reference to FIGS. 1 and 2. A first meniscus element 1 has concentric spherical front and rear surfaces 2 and 3, respectively. The surfaces 2 and 3 have a center of curvature 7. The surface 3, the hollow surface, is provided with a partially reflective layer 8. The second meniscus element h has concentric spherical front and rear surfaces 5 and 6, both of which also have the center of curvature 7. The spherical scale graduation 9 has the same center of curvature 7 and a radius of curvature which is equal to half the radius of curvature of the surface 3. In this example, the surface 5 adjoins the scale division 9. The pupil 10 of the observer's eye is located close to the common center of curvature 7 of all surfaces mentioned and the scale division.
Fig. 1 zeigt die Skalenteilungsbeobachtungsvorrichtung, die als ein Fernrohr mit einmaliger Vergrösserung wirkt, das ein Bündel paralleler Strahlen 11, das von einer verhältnismässig weit entfernten, puxiktf örmigen Quelle in der Szene herrühx-t, empf ängt.Fig. 1 shows the graduation observation device, as a telescope with a single magnification acts that a bundle of parallel rays 11, which from a relatively distant, puxikt-shaped source in the scene originates, receives.
509809/0753509809/0753
- 13 - ' ■- 13 - '■
PHB 32359 PHB 32359
19.7.72*--19.7.7 2 * -
Der Hauptstrahl des Bündels I 1 geht durch den Krümmungsraittelpunkt 7· Irn allgemeinen lässt sich sagen, dass das Bündel, ohne Ablenkung und parallel durch die beiden Meniskuselemente 1 und h hinduz^chgeht und die Pupille 10 des Auges des Beobachters.mit einer gewissen Schwächung infolge der Schicht 8 erreicht. Der Hauptstrahl eines entsprechenden Strahlungsbündels 12, das von einer anderen verhältnismässig weit entfernten, punktförmigen Quelle in der Szene herrührt, ,geht auch durch den Krümmungsmittelpunkt 7 unter einem gewissen Winkel zu dem Bündel 11. Das Bündel 1~2 wird aber auf genau die gleiche Weise wie das Bündel 11 behandelt, so dass die Szene vom Beobachter mit einmaliger Vergrösserung und ohne Verzerrung beobachtet wird.The main ray of the beam I 1 passes through the Krümmungsraittelpunkt 7 · Irn general it can be said that the beam without deflection, and chgeht parallel by the two meniscus elements 1 and h hinduz ^ and the pupil 10 of the eye of Beobachters.mit a certain weakening due to the layer 8 reached. The main ray of a corresponding radiation bundle 12, which originates from another relatively distant, point-shaped source in the scene, also passes through the center of curvature 7 at a certain angle to the bundle 11. The bundle 1 ~ 2 is, however, in exactly the same way treated as the bundle 11, so that the scene is observed by the observer with a single magnification and without distortion.
Fig. 2 zeigt die Skalenteilungsbeobachbungsvorrichtung, die eine Abbildung, einer Skalenteilung, im Unendlichen fokussiert, für das Auge des Beobachters erzeugt. Die Figur zeigt einen Strahlenkegel 14, der von einem Punkt 13 auf der Skalenteilung 9 aus divergiert und auf die teilweise reflektierende Schi'cht 8 einfällt. Die Strahlen· 1'k werden mit herabgesetzter Lichtstärke in Form eines parallelen Bündels 15 reflektiert, weil der Punkt 13 in dem Brennpunkt der hohlen Spiegeloberfläche 8 liegt. Der Hauptstrahl des Bündels 15 geht durch den Krümmungsmittelpunkt 7 und erreicht die Pupille 10 des Auges des Beobachters. DasFig. 2 shows the graduation observation device which produces an image, a graduation, focused at infinity, for the observer's eye. The figure shows a beam cone 14 which diverges from a point 13 on the scale graduation 9 and is incident on the partially reflecting layer 8. The rays · 1'k are reflected with reduced light intensity in the form of a parallel bundle 15 because the point 13 lies in the focal point of the hollow mirror surface 8. The main ray of the bundle 15 passes through the center of curvature 7 and reaches the pupil 10 of the observer's eye. That
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Auge sieht den Punkt 13 im Unendlichen fokussiert und also als der entfernten Szene überlagert.Eye sees point 13 focused and at infinity so as superimposed on the distant scene.
Fig. 3 zeigt die Wirkungsweise des Fernrohres mit einmaliger Vergrössorung im Detail. Die Meniskuselemente 1 und h entsprechen denen nach Flg. 1. Das Bündel paralleler Strahlen 16, das von einem weit entfernten Punkt in der Szene herrührt, konvergiert nach Durchgang durch die Oberfläche 2, aber divergiert dann stärker beim Verlassen des Elements 1 über die Oberfläche 3· Auf diese Weise erzeugt das Element 1 ein ewas divergierendes Bünde J., was bedeutet, dass es eine geringe negative Stärke aufweist. Ähnliches geschieht in gleichem Sinne, wenn das Bündel 16 danach durch das Element k hindurchgeht, so dass die Divergenz des Bündels 16 vergrössert wird. Die negative Stärke des Elements k ist grosser als die des Elements 1 infolge der kleineren Krümmungsradien der Oberflächen 5 und 6. Dadurch scheint das Bündel 16 von einem Punkt 17 zu stammen, der dem Fernrohr verhältnismässig nahe liegen kann. Die entfernte Szene erscheint somit in einem endlichen Abstand, der für eine angenehme Beobachtung zu klein sein kann.Fig. 3 shows the mode of operation of the telescope with a single enlargement in detail. The meniscus elements 1 and h correspond to those according to FIG. 1. The bundle of parallel rays 16, originating from a distant point in the scene, converges after passing through the surface 2, but then diverges more strongly on exiting the element 1 over the surface 3. In this way the element 1 creates something diverging fret J., which means that it has a low negative strength. Something similar happens in the same sense when the bundle 16 then passes through the element k , so that the divergence of the bundle 16 is increased. The negative strength of the element k is greater than that of the element 1 due to the smaller radii of curvature of the surfaces 5 and 6. As a result, the bundle 16 seems to originate from a point 17 which can be relatively close to the telescope. The distant scene thus appears at a finite distance that can be too small for comfortable observation.
Fig. h zeigt, wie der scheinbare Beobachtungen abstand vergrössert werden kann. Der Krümmungsradius der Oberfläche 2 ist verkleinert, wodurch die positive Stärke der Oberfläche 2 vergrössert ist. Die Divergenz des Bündels 16 beim Verlassen des Elements ^ ist nunFig. H shows how the apparent observation distance can be increased. The radius of curvature of the surface 2 is reduced, whereby the positive strength of the surface 2 is increased. The divergence of the bundle 16 when leaving the element ^ is now
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verringei't oder hat sich sogar in Konvergenz verwandelt. Die divergierende Wirkung des Elements h ist unverändert geblieben, wodurch die endgültige Divergenz des Bündels kleiner als in Fig. 3 ist. Auf diese Weise divergiert das Bündel 16 nun scheinbar von einem weiter entfernten Punktdiminishes or has even turned into convergence. The diverging effect of the element h has remained unchanged, as a result of which the final divergence of the bundle is smaller than in FIG. 3. In this way, the bundle 16 now appears to diverge from a point further away
18 in Fig. h aus. Die grossere Krümmung der Oberfläche 2 kann derart gewählt werden, dass der Punkt 18, der scheinbare Beobachtungspunkt einer entfernten Szene, in einem angenehmen Beobachtungsabstand zu liegen.kommt,18 in Fig. H. The greater curvature of the surface 2 can be selected such that the point 18, the apparent observation point of a distant scene, comes to lie at a comfortable observation distance,
Fig. 5 zeigt, wie der scheinbare Beobachtungs— abstand der Skalenteilung geändert werden kann und insbesondere dem der Szene gleich gemacht werden kann. In Fig. 5 divergiert das kegelige Strahlungsbündel ]k von einem Punkt 13 der Skalenteilung 9 aus und fällt auf die teilweise reflektierende Schicht 8 auf der hohlen Oberfläche 3 des Elements 1 ein. Das reflektierte StrahlungsbündelFIG. 5 shows how the apparent observation distance of the scale division can be changed and, in particular, can be made the same as that of the scene. In FIG. 5, the conical radiation bundle ] k diverges from a point 13 of the graduation 9 and is incident on the partially reflecting layer 8 on the hollow surface 3 of the element 1. The reflected beam
19 kann in geringem Masse konvergierend oder divergierend gemacht werden, indem die Skalenteilung 9 über einen kleinen Abstand von dem Element 1 ab oder zu diesem Element hin von einer nominalen Lage im Brennpunkt der hohlen SpiegeloberfLache 8 aus bewegt wird. Die Skalenteilung wird zu dem Mittelpunkt 7 dadLirch konzentrisch gehalten, dass bei einer derartigen Bewegung der Krümmungsradius geändert wird. Die Divergenz oder Konvergenz des Bündels 19 kann der dos Bündels 2 1 in Fig. h gleich, gemacht werden, indem für die Skalente Llung die richtige Lage gewählt19 can be made converging or diverging to a small extent by moving the graduation 9 over a small distance from the element 1 or towards this element from a nominal position in the focal point of the hollow mirror surface 8. The scale division is kept concentric to the center point 7 so that the radius of curvature is changed with such a movement. The divergence or convergence of the bundle 19 can be made the same as the bundle 2 1 in FIG. H by choosing the correct position for the scale
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wird. In Fig. 5 wird dann die Abbildung 20 des Punktes 13 der Skalenteilung bei Beobachtung durch das Element k scheinbar in demselben Abstand wie der scheinbare Beobachtungspunkt. 18 der entfernten Szene in Fig. h liegen.will. In FIG. 5, the image 20 of the point 13 of the scale division when observed through the element k appears to be at the same distance as the apparent observation point. 18 of the removed scene in Fig. H.
Nun werden Einzelheiten einer praktischen Ausführungsform einer Skalenteilungsbeobachtungsvorrichturig mit einem Gesichtsfeld von 6o° gegeben. Das Material für die beiden Meniskuselemente kann "Crown"-Glas mit niedriger Brechungszahl sein, aber die Wahl der Materialien ist nicht kritisch und es gibt eine grosse Gruppe für diesen Zweck geeigneter Glasarten und durchsichtiger Kunststoffe. 'Das erste Meniskuselement weist eine axiale Dicke von 5 "im auf und der Radius der konvexen Oberfläche ist 50 j 25 mm uncl der der hohlen Oberfläche 49 , 75 mm. Bei dem zweiten Meniskuselement betragen die Krümmungsradien der konvexen und dor hohel Oberfläche 25 >0 min bzw. 22,0 mm, so dass die Dicke 3 mm ist'. Die Skalen-» teilung ist durch Gravieren auf der konvexen Oberfläche des zweiten Meniskuselements angebracht. Die hohle Oberfläche des ersten Meniskuselements ist mit einer -sehr dünnen Aluininiumschicht überzogen, wodurch die halbdurchlässige Schicht erhalten wird. Details of a practical embodiment of a graduation observer with a field of view of 60 ° will now be given. The material for the two meniscus elements can be "crown" glass with a low refractive index, but the choice of materials is not critical and there is a large group of glasses and clear plastics suitable for this purpose. The first meniscus element has an axial thickness of 5 "and the radius of the convex surface is 50 ± 25 mm and that of the hollow surface 49.75 mm. For the second meniscus element, the radii of curvature of the convex and hollow surfaces are 25> 0 min or 22.0 mm, so that the thickness is 3 mm. The graduation is made by engraving on the convex surface of the second meniscus element. The hollow surface of the first meniscus element is covered with a very thin layer of aluminum, whereby the semipermeable layer is obtained.
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