DE1299129B - Lens for night vision device - Google Patents

Description

Das Objektiv der vorliegenden Erfindung löst die Aufgabe, mit sichtbarem, aber sehr schwachem Licht auf der zum Objektiv konvexen Fotokathode eines Bildverstärkerrohres ein scharfes Bild weit entfernter Gegenstände zu entwerfen. Neben dieser positiven Bildfeldkrümmung, deren Radius etwa der Brennweite entspricht, ist eine tonnenförmige Verzeichnung von etwa 5%, bezogen auf einen halben Bildwinkel von etwa 25°, gefordert, die die etwa gleich große kissenförmige Verzeichnung des nachfolgenden Fotokathodenrohres kompensiert. Das Objektiv soll eine öffnung von mehr als 1:1,2, bevorzugt 1:1,1 aufweisen, und es soll einen Bildwinkel von mindestens 45, bevorzugt 50 bis 52° auszeichnen. Schließlich ist es erforderlich, die Pupille und damit die Blende möglichst nahe an die Frontlinse zu legen, damit vor der Frontlinse angebrachte Prismen, Spiegel usw. nicht zu groß und schwer werden müssen. Dies bedingt, daß bei dem verwendeten modifizierten Gauß-Objektiv vor den die Blende umgebenden meniskenförmigen, im wesentlichen streuenden Kittgliedern nur eine einzelne Sammellinse auf der Seite der langen Schnittweite vorgesehen ist, während auf der Seite der kurzen Schnittweite auf die verkitteten Menisken drei Sammellinsen sowie zwei die positive Bildfeldkrümmung bewirkende Smythsche Linsen folgen; die äußere dieser Linsen ist bevorzugt plankonvex und dient gleichzeitig als Abschlußglas und Kathodenträger der Bildverstärkerröhre.The objective of the present invention solves the problem with visible but very weak light on the photocathode of an image intensifier tube, which is convex towards the objective, a sharp image further away Design objects. In addition to this positive field curvature, its radius is approximately the focal length corresponds to a barrel distortion of about 5%, based on half an angle of view of about 25 °, which is required, which is about the same size, pillow-shaped distortion of the following Photocathode tube compensated. The objective should have an opening of more than 1: 1.2, preferably 1: 1.1 have, and it should have an image angle of at least 45, preferably 50 to 52 °. Finally is it is necessary to put the pupil and thus the diaphragm as close as possible to the front lens, so Prisms, mirrors, etc. attached in front of the front lens do not have to be too large and heavy. This requires that with the modified Gaussian lens used in front of the meniscus-shaped, essentially scattering cement elements only a single converging lens on the side of the long focal length is provided, while on the side of the short focal length on the cemented menisci three converging lenses as well as two Smyth lenses, which cause the positive field curvature, follow; the outer this lens is preferably plano-convex and serves at the same time as a cover glass and cathode support the image intensifier tube.

Es sind viele modifizierte Gauß-Objektive bekannt, die vor der Blende nur drei Linsen aufweisen, also einen verkitteten streuenden Meniskus und eine einzelne Sammellinse, und bei denen auf der Seite der kurzen Schnittweite mehrere einzelne Sammellinsen vorgesehen sind. Diese Objektive erfüllen zwar die Bedingung einer nach der langen Schnittweite zu vorgeschobenen Pupille, aber nicht die einer positiv gekrümmten Bildfläche; außerdem weisen sie nicht die erforderlichen Abbildungsqualitäten auf.Many modified Gaussian lenses are known which have only three lenses in front of the diaphragm, that is a cemented diffuse meniscus and a single converging lens, and those on the side the short focal length several individual converging lenses are provided. These lenses do meet the condition of a pupil too advanced due to the long back focus, but not the one positively curved image surface; in addition, they do not have the required imaging quality.

Ein anderes bekanntes, für Infrarot bestimmtes Objektiv mit dem Öffnungsverhältnis 1:1, das eine positiv gekrümmte Bildfläche zur Anpassung an eine Bildwandlerröhre hat (deutsche Patentschrift 1 128 678), weist zwar einige einzelne Sammellinsen auf der Seite der kurzen Schnittweite und auch eine Smythsche Linse auf, besitzt aber zwei einzelne Sammellinsen auf der Seite der langen Schnittweite, erfüllt also nicht die Pupillenbedingungen und vor allem auch nicht die einer hohen Bildschärfe. Da infolge der längeren Wellenlänge in Infrarot die Beugung mindestens doppelt so groß wie für sichtbares Licht ist, braucht die geometrische Korrektur auch nicht so weit getrieben zu werden; das bekannte Objektiv kann also die gestellten Forderungen an das System unseres Patentbegehrens nicht erfüllen und keine Hinweise für seine Korrektion im einzelnen geben.Another well-known infrared lens with an aperture ratio of 1: 1, the one has a positively curved image surface for adaptation to an image converter tube (German patent 1 128 678), has a few individual converging lenses on the side of the short focal length and also one Smyth lens, but has two single converging lenses on the side of the long focal length, therefore does not meet the pupil requirements and, above all, not those of a high image sharpness. There due to the longer wavelength in infrared the diffraction is at least twice as great as for the visible If there is light, the geometrical correction does not need to be taken that far; the known Objectively, therefore, we cannot meet the demands placed on the system of our patent application and give no indications for its correction in detail.

Um die obengenannten Bedingungen alle zu erfüllen, um insbesondere durch eine zonenarme Korrektion die Kontrolle auch kleiner Bildeinzelheiten hoch zu halten, werden durchweg Gläser benutzt, deren Brechzahl mindestens 1,7, bevorzugt etwa 1,74 beträgt. Insbesondere ist aber für die Bildleistung des Objektivs gemäß der Erfindung wesentlich, daß die auf der Seife der kurzen Schnittweite auf die verkitteten Menisken folgenden drei einzelnen Sammellinsen in sich eine nahezu symmetrische Anordnung darstellen insofern, als die mittlere dieser drei Linsen nahezu Bi-Form hat, wobei sich ihre Radien, absolut gesehen, um nicht mehr als 50% unterscheiden; die äußeren beiden der Linsen sind nahezu plankonvex, wobei das Verhältnis ihrer Radien, ebenfalls absolut betrachtet, mindestens 5:1 bzw. höchstens 1:5 beträgt.In order to meet all of the above conditions, in particular by means of a correction with few zones To keep the control of even small image details high, glasses are consistently used, their The refractive index is at least 1.7, preferably about 1.74. In particular, however, for the image performance of the Lens according to the invention essential that the on the soap of the short back focus on the cemented Menisci follow three individual converging lenses in an almost symmetrical arrangement represent insofar as the middle of these three lenses is almost bi-shaped, with their radii, absolute seen to differ by no more than 50%; the outer two of the lenses are almost plano-convex, where the ratio of their radii, also viewed in absolute terms, is at least 5: 1 or at most 1: 5.

In der Figur ist ein Objektiv gemäß der Erfindung im Längsschnitt wiedergegeben; seine Daten, bezogen auf / = 100, sind folgende:In the figure, an objective according to the invention is shown in longitudinal section; its data, related to / = 100, are the following:

T₁. +124,5
r₂ +553
r₃ +39,44
r₄ +94,8
r₅ +26,6
r₆ -31,85T ₁ . +124.5
r ₂ +553
r ₃ +39.44
r ₄ +94.8
r ₅ +26.6
r ₆ -31.85

r₇ -118,9
r₈ -63 35r ₇ -118.9
r ₈ -63 35

r₉ -775
rio -73,4 r ₉ -775
rio -73.4

T₁₁ +170,3 T ₁₁ +170.3

r₁₂ -158,8 r ₁₂ -158.8

r_a +113,2
r₁₄ -2830 r _a +113.2
r ₁₄ -2830

r₁₅ -114,6r ₁₅ -114.6

r₁₆ +136,8r ₁₆ +136.8

r₁₈ +120 r ₁₈ +120

/=100/ = 100

njv_e njv _e

di = 10,0. 1,768/26,7 di = 10.0. 1.768 / 26.7

1₁ = 0,2 1 ₁ = 0.2

d₂ = 20,8 1,886/40,8 d ₂ = 20.8 1.886 / 40.8

d₃ = 1,9 1,928/21,3 d ₃ = 1.9 1.928 / 21.3

1₂ = 17 + 13,3 1 ₂ = 17 + 13.3

4 = 1,9 1,928/21,34 = 1.9 1.928 / 21.3

d₅ = 11,35 1,855/23,6 d ₅ = 11.35 1.855 / 23.6

h _r 0,2
d₆ = 15,1
h = 0,2 h _r 0.2
d ₆ = 15.1
h = 0.2

1,748/44,51.748 / 44.5

d-, = 17,0 1,748/44,5 d-, = 17.0 1.748 / 44.5

.Z₅ = 0,2.Z ₅ = 0.2

d₈ = 14,23 1,748/44,5 d ₈ = 14.23 1.748 / 44.5

I₆ = 22,7 I ₆ = 22.7

d₉ = 4,7 1,928/21,2 d ₉ = 4.7 1.928 / 21.2

I₁ = 12,6 I ₁ = 12.6

d₁₀= 3,1 1,510/61,0 d ₁₀ = 3.1 1.510 / 61.0

s' = 0s' = 0

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Modifiziertes Gauß-Objektiv mit positiver Bildfeldkrümmung für Nachtsehgeräte, deren Radius etwa der Brennweite entspricht, mit einem Öffnungsverhältnis von mindestens 1:1,2, bevorzugt 1:1,1, und einem Bildwinkel von mindestens 45° für sichtbares Licht, dessen Blende von zwei streuenden verkitteten Menisken eingeschlossen ist, denen auf der Seite der langen Schnittweite eine Sammellinse folgt, während auf der Seite der kurzen Schnittweite drei einzelne Sammellinsen sowie zwei Smythsche Linsen angeordnet sind, gekennzeichnet durch folgende Daten in beliebigen Einheiten, wobei die Brechkräfte der Flächen um nicht mehr als 5% der Gesamtbrechkraft des Objektivs, die Brechzahlen nicht mehr als um ±0,05 und die Ny-Werte um nicht mehr als ±5 abweichen:Modified Gaussian lens with positive field curvature for night vision devices, their radius corresponds approximately to the focal length, with an aperture ratio of at least 1: 1.2, preferably 1: 1.1, and an angle of view of at least 45 ° for visible light, its aperture of two scattering cemented menisci is included, those on the side of the long focal length a converging lens follows, while on the side of the short back focus there are three individual converging lenses and two Smyth lenses are arranged, characterized by the following Data in any units, with the refractive powers of the surfaces by no more than 5% of the Total refractive power of the lens, the refractive indices no more than around ± 0.05 and the Ny values around do not deviate by more than ± 5: + 124,5+ 124.5 33 /'= 100/ '= 100 1 299 1291 299 129 1,886/40,81.886 / 40.8 io r₁₄ io r ₁₄ 13,313.3 1,928/21,3 ^Γι5 1.928 / 21.3 ^ι5 1,748/44,51.748 / 44.5 20 r₁₈ 20 r ₁₈ + 170,3+ 170.3 44th / =/ = 100100 = 10,0= 10.0 1,928/21,31.928 / 21.3 + 553+ 553 1,855/23,6 I₅ r₁₆ 1.855 / 23.6 I ₅ r ₁₆ Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings -158,8-158.8 d₇ =d ₇ = 17,017.0 = 0,2= 0.2 1,768/26,7 ^rn1.768 / 26.7 ^r n r₂ r ₂ + 39,44+ 39.44 kk ^rn ^r n + 113,2+ 113.2 ι _ ι _ 0202 +94,8+94.8 = 20,8= 20.8 5 r₁₂ 5 r ₁₂ r₃ r ₃ d₂ d ₂ = 1,9= 1.9 -2830-2830 d₈ = d ₈ = 14,2314.23 »4»4 + 26,6+ 26.6 d₃ d ₃ = 17 += 17 + -114,6-114.6 k =k = 22,722.7 r₅ r ₅ -31,85-31.85 hH = 1,9= 1.9 OO -118,9-118.9 + 136,8+ 136.8 Ci₉ =Ci ₉ = 4,74.7 r₆ r ₆ = 11,35= 11.35 -63,35-63.35 dsds = 0,2= 0.2 I_n = I _n = 12,612.6 -775-775 hH oooo r»r » = 15,1= 15.1 + 120+ 120 d₁₀ =d ₁₀ = 3,13.1 r₉ r ₉ -73,4-73.4 d₆ d ₆ = 0,2= 0.2 s' = s' = 00 r_i0 r _i0 kk