DE3623206A1 - Night-vision device (nightviewer, night sight equipment, night security device) - Google Patents

Night-vision device (nightviewer, night sight equipment, night security device)

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DE3623206A1 DE19863623206 DE3623206A DE3623206A1 DE 3623206 A1 DE3623206 A1 DE 3623206A1 DE 19863623206 DE19863623206 DE 19863623206 DE 3623206 A DE3623206 A DE 3623206A DE 3623206 A1 DE3623206 A1 DE 3623206A1
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Abstract

In a night vision device comprising an image intensifier having at least respectively one receiving optical system and one viewing optical system for viewing the intensified image with the eyes of the observer, the wearing comfort is improved in contrast with known night vision devices and the field of view of the observer is comparatively less constricted. For this purpose, each viewing optical system consists of a fibre optical system (1) and a concave mirror (3). The light entry surfaces of the optical fibre system (1) are directed onto the image planes of the image intensifier, and the light exit surfaces (6) of the fibre optical system (1) are directed onto the concave mirrors (3) in such a way that the light beams emerging from the light exit surfaces (6) are reflected from the concave mirrors (3) at an angle ( beta ) other than zero. The concave mirrors (3) are arranged in the field of view of the observer (2). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Nachtsichtgerät, bestehend aus einem Bildverstärker mit mindestens je einer Aufnahmeoptik und einer Beobachtungsoptik zum Beobachten des verstärkten Bildes mit den Augen eines Beobachters.The invention relates to a night vision device consisting of an image intensifier with at least one lens and observation optics for observing the amplified image through the eyes of an observer.

Bekannte Nachtsichtgeräte, die z. B. für militärische Zwecke, aber auch von nachtblinden Personen verwendet werden, müssen entweder wie ein Fernglas mit den Händen vor den Augen des Beobachters festgehalten oder mittels eines entsprechenden Traggeräts am Kopf des Beobachters derart gehalten werden, daß dieser ständig in das eine oder die beiden Okulare hinein­ schaut. Dabei ist eine starre Geometrie zwischen den Augen und dem Nachtsichtgerät erforderlich. Das ständige Tragen eines solchen, relativ großen und schweren Nachtsichtgerätes ist außerordentlich unbequem und auch optisch unbefriedigend, weil das Sehfeld auf das relativ enge Sehfeld des Nachtsichtgerätes begrenzt ist. Schließlich wird vor allem von nachtblinden Menschen das Tragen des Nachtsichtgerätes aufgrund dessen unförmiger Gestalt aus ästhetischen und psychischen Gründen vielfach abgelehnt.Known night vision devices, the z. B. for military purposes, but must also be used by night blind people either like binoculars with your hands in front of the eyes of the Observer held or by means of an appropriate Carrier be held on the head of the observer in such a way that this constantly into one or the two eyepieces looks. There is a rigid geometry between the eyes and the night vision device required. Constantly wearing one such, relatively large and heavy night vision device extremely uncomfortable and visually unsatisfactory because the field of view on the relatively narrow field of view of the night vision device is limited. After all, it is mostly by the night blind People wearing the night vision device because of this bulky shape for aesthetic and psychological reasons often rejected.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Nachtsichtgerät den Tragkomfort zu er­ höhen. Proceeding from this, the invention is based on the object a generic night vision device to be comfortable heights.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daßThis object is achieved in that

  • a) jede Beobachtungsoptik eine Faseroptik und einen Spie­ gel aufweist,a) each observation optic a fiber optic and a spie has gel,
  • b) die Lichteintrittsfläche der Faseroptik auf die Bild­ ebene des Bildverstärkers gerichtet ist und die Licht­ austrittsfläche der Faseroptik derart auf den Spiegel gerichtet ist, daß die aus der Lichtaustrittsfläche austretenden Lichtstrahlen in einem von Null verschie­ denen Winkel von dem Spiegel reflektiert werden; undb) the light entry surface of the fiber optics on the image plane of the image intensifier is directed and the light exit surface of the fiber optics on the mirror is directed that from the light exit surface emerging light rays in a different from zero which angles are reflected by the mirror; and
  • c) der Spiegel im Blickfeld des Beobachters angeordnet ist.c) the mirror is arranged in the field of view of the observer is.

Die Erfindung beruht demnach auf dem Grundgedanken, das ver­ stärkte Bild über eine Faseroptik und einen Spiegel in das Auge des Beobachters einzuspiegeln.The invention is therefore based on the basic idea that ver strengthened image via a fiber optic and a mirror in it Mirroring the eye of the observer.

Ein erfindungsgemäßes Nachtsichtgerät hat unter anderem die folgenden Vorteile:A night vision device according to the invention has, among others following advantages:

  • - der Beobachter braucht nicht mehr in die Okularmuscheln des Bildverstärkers zu schauen sondern lediglich in einen relativ kleinen Spiegel, wobei ein Auge in einen Spiegel und das zweite Auge in einen entsprechenden zweiten Spiegel schaut;- The observer no longer needs to be in the eyepiece cups of the image intensifier to look only in a relatively small mirror, with one eye in one Mirror and the second eye in a corresponding second mirror looks;
  • - das relativ große und schwere Nachtsichtgerät muß nicht mehr als Ganzes vor den Augen des Beobachters getragen werden, vielmehr ist der Bildverstärker vom Auge des Beobachters entfernt anbringbar; - The relatively large and heavy night vision device does not have to worn as a whole in front of the eyes of the observer rather, the image intensifier is from the eye of the Observer remotely attachable;  
  • - das natürliche Sehfeld des Beobachters bleibt voll nutz­ bar, da der Beobachter auch seitlich an dem Spiegel vorbeischauen kann und der Spiegel im übrigen für auf seine Rückseite fallende Lichtstrahlen durchlässig sein kann;- The natural field of view of the observer remains fully available bar, since the observer is also on the side of the mirror can look in and the mirror for the rest of rays of light falling through its backside are translucent can;
  • - die Faseroptik und der Spiegel sind vergleichsweise leicht und können an einem unauffälligen Traggestell befestigt sein;- The fiber optics and the mirror are comparative light and can be attached to an inconspicuous support frame be attached;
  • - der Kopf des Beobachters muß nicht mehr exakt in die Richtung gedreht werden, in der etwas beobachtet werden soll, vielmehr reicht es, die Aufnahmeoptik des Bildver­ stärkers in die entsprechende Richtung zu drehen.- The head of the observer no longer has to be exactly in the Direction in which something is observed should, rather it is enough, the optics of the image ver turn stronger in the appropriate direction.

Zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes, die insbesondere eine hohe Wirksamkeit des Nachtsichtgerätes, ein vergleichsweise ansprechendes Aussehen sowie besonders gute Orientierungsmöglichkeiten für den Beobachter und den Aus­ gleich spezieller Augenfehler gewährleisten, sind in weiteren Ansprüchen enthalten.Appropriate configurations of the subject matter of the invention in particular a high effectiveness of the night vision device comparatively attractive appearance and particularly good Orientation options for the observer and the off Ensure special eye defects are in others Claims included.

Die vorgenannten, erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingun­ gen, so daß die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.The aforementioned components to be used according to the invention are subject to their size, shape, material selection and technical conception no special exception gene, so that those known in the respective application Selection criteria can be applied without restriction.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungs­ form eines erfindungsgemäßen Nachtsichtgerätes dargestellt ist. Die Zeichnung zeigt einen Horizontalschnitt durch den Kopf eines Beobachters mit einem einem Brillengestell zugeord­ neten erfindungswesentlichen Teil des Nachtsichtgerätes.Further details, features and advantages of the item the invention result from the following description the accompanying drawing, in which a preferred embodiment Form of a night vision device according to the invention shown is. The drawing shows a horizontal section through the Head of an observer assigned to a spectacle frame  Neten part of the night vision device essential to the invention.

Ein an sich bekannter und in der Figur nicht eigens darge­ stellter Bildverstärker, z.B. ein elektronischer Restlichtver­ stärker mit einer einfachen oder zwei parallelen Aufnahmeopti­ ken für stereoskopisches Sehen wird, ähnlich wie ein Photoap­ parat, in der Hand, an einem Tragriemen vor der Brust des Beobachters oder auch an einem Kopfhalter getragen. Durch eine Prismen- oder Spiegelanordnung in der optischen Achse des mindestens einen Objektivs kann die Bautiefe in Aufnahmerich­ tung sehr gering gehalten werden, so daß der Bildverstärker flach am Körper des Beobachters anliegt und nicht unnötig weit in Blickrichtung vorsteht. Das verstärkte Licht kann z.B. von einer Substanz wie Phosphor P 20 abgestrahlt werden, deren Intensitätsmaximum bei etwa 550 nm und bei der die Halbwerts­ breite etwa 110 (von 510 bis 620 nm) beträgt. Anstelle eines Okulars wird für die Beobachtung des auf der Bildebene (screen) des Bildverstärkers erscheinende kreisförmige, licht­ verstärkte Bild eine Faseroptik verwendet, deren Lichtein­ trittsfläche auf die Bildebene des Bildverstärkers gerichtet ist und die entsprechend am Bildverstärker justiert und gehal­ ten ist. Notwendige Korrekturen zur Anpassung des Bildver­ stärkers an die Augen des Beobachters können unter anderem am Bildverstärker selbst vorgenommen werden. Bei der in der Zei­ chnung dargestellten binokularen Version des Nachtsichtgerätes sind entsprechend zwei Faseroptiken zur Bildübertragung vorge­ sehen.A known per se and not specifically Darge in the figure image intensifier, e.g. an electronic low light ver stronger with a simple or two parallel recording optics ken for stereoscopic vision, much like a photoap ready, in hand, on a strap in front of the chest of the Observer or worn on a head holder. By a Prism or mirror arrangement in the optical axis of the At least one lens can have the depth in the recording area tion are kept very low, so that the image intensifier lies flat against the observer's body and not unnecessarily far protrudes in the direction of view. The amplified light can e.g. from a substance such as phosphorus P 20 are emitted, the Intensity maximum at about 550 nm and at which the half-value width is about 110 (from 510 to 620 nm). Instead of one Eyepiece is used for the observation of the image plane (screen) of the image intensifier appearing circular, light Enhanced image uses fiber optics, the light of which stepping surface directed to the image plane of the image intensifier and is adjusted and adjusted accordingly on the image intensifier is. Corrections necessary to adjust the image ratio to the eyes of the observer can Image intensifier itself can be made. At the in the Zei The illustrated binocular version of the night vision device are accordingly two fiber optics for image transmission see.

Jede Faseroptik besteht aus einem flexiblen Bündel geordneter Glasfasern, deren Oberflächen in bekannter Weise behandelt sein können um eine möglichst optimale Totalreflexion des in Innenleitern übertragenen Lichtes zu gewährleisten. Das Faser­ bündel ist schutzummantelt und hat beispielsweise einen Durch­ messer von 6 mm. Mittels der Faseroptik wird das lichtver­ stärkte Bild gerastert übertragen.Each fiber optic consists of a flexible bundle of ordered ones Glass fibers, the surfaces of which are treated in a known manner can be in order to achieve the best possible total reflection of the in To ensure inner conductors of transmitted light. The fiber Bundle is protected and has a through, for example knife of 6 mm. By means of fiber optics, the light ver  transferred rastered image.

In dem Ausführungsbeispiel sind zwei Faseroptiken 1 darge­ stellt, deren ummantelte Faserbündel entlang des Halses des Beobachters bis hinter die Ohrmuscheln geführt sind. Dies entspricht etwa dem Weg, entlang dessen auch Signalleitungen für Hörgeräte geführt werden. Der Beobachter 2 verwendet als Traggestell für die aus den Faseroptiken 1 und zwei Hohlspie­ geln 3 bestehende Beobachtungsoptik ein Brillengestell 4, entlang dessen Ohrbügel 5 die Faseroptiken 1 von hinten nach vorne geführt sind. Die Lichtaustrittsflächen 6 der Faseropti­ ken 1 sind mit einem als Relaisoptik dienenden Okular verse­ hen, etwa 1 bis 2 cm vor den vorderen Enden der Ohrbügel 5 an deren Innenseite etwa in der Höhe des äußeren Augenknochens 7 angeordnet und auf die Hohlspiegel 3 gerichtet; die Hohlspie­ gel 3 befinden sind im Zentrum des Sehfeldes der Augen 8 des Beobachters 2.In the exemplary embodiment, two fiber optics 1 are Darge, the sheathed fiber bundles are guided along the neck of the observer to behind the ear cups. This corresponds approximately to the path along which signal lines for hearing aids are also routed. The observer 2 uses a frame 4 , along the ear hooks 5 of which the fiber optics 1 are guided from the back to the front, as a support frame for the observation optics consisting of the fiber optics 1 and two hollow spindles 3 . The light exit surfaces 6 of the fiber optics 1 are provided with an eyepiece serving as relay optics, approximately 1 to 2 cm in front of the front ends of the ear hooks 5 on the inside of which are arranged approximately at the height of the outer eye bone 7 and directed towards the concave mirror 3 ; the Hohlspie gel 3 are in the center of the field of view of the eyes 8 of the observer 2 .

Bevorzugt sind die Hohlspiegel 3 in die Oberfläche von Bril­ lengläsern 9 eingeschliffen und weisen einen Durchmesser von bevorzugt 0,2 bis 0,5 cm auf. Die Öffnungswinkel α der Hohl­ spiegel 3 bezüglich der Augen 8 betragen bevorzugt 50 bis 55°. Daraus ergibt sich im Ausführungsbeispiel ein Durchmesser des Hohlspiegels von etwa 0,25 cm. Der Krümmungsradius der Hohl­ spiegel 3 ist bevorzugt so gewählt, daß die Brennpunkte der reflektierten Strahlen in den Augen 8 des Beobachters liegen; ein bevorzugter Krümmungsradius für die Hohlspiegel 3 beträgt 4 bis 5 cm, während die Einfallswinkel β 1 und β 2 der aus den Lichtaustrittsflächen 6 der Faseroptiken 1 austretenden Lichtstrahlen an den Hohlspiegeln 3 bevorzugt zwischen 15° und 30° betragen.The concave mirror 3 are preferably ground into the surface of glasses len glasses 9 and have a diameter of preferably 0.2 to 0.5 cm. The opening angle α of the hollow mirror 3 with respect to the eyes 8 are preferably 50 to 55 °. In the exemplary embodiment, this results in a diameter of the concave mirror of approximately 0.25 cm. The radius of curvature of the hollow mirror 3 is preferably chosen so that the focal points of the reflected rays are in the eyes 8 of the observer; a preferred radius of curvature for the concave mirror 3 is 4 to 5 cm, while the angles of incidence β 1 and β 2 of the light rays emerging from the light exit surfaces 6 of the fiber optics 1 on the concave mirrors 3 are preferably between 15 ° and 30 °.

Die Brillengläser 9 bestehen bevorzugt aus zusammengesetzten, miteinander verklebten Linsen 10 und 11, deren Berührungsflä­ chen als Parabolflächen ausgebildet und sehr dünn verspiegelt sind; sie dienen als die Hohlspiegel 3. Die optische Achse der Hohlspiegel 3 halbiert den Winkel zwischen der Visierlinie der Augen 8 und der optischen Achse der Lichtaustrittsflächen 6 der Faseroptiken 1.The glasses 9 preferably consist of composite, glued together lenses 10 and 11 , the contact surfaces Chen formed as parabolic surfaces and are very thinly mirrored; they serve as the concave mirror 3 . The optical axis of the concave mirror 3 halves the angle between the line of sight of the eyes 8 and the optical axis of the light exit surfaces 6 of the fiber optics 1 .

Die Verspiegelungsschichten der Hohlspiegel 3 reflektieren das aus den Faseroptiken austretende Licht nahezu total, während das von vorn aus der Sehrichtung auf die Brillengläser 9 tref­ fende Licht nicht reflektiert wird, sondern nahezu geradlinig unter geringer Absorption durch die Gläser und durch die Rück­ seite der Hohlspiegel 3 dringt. Für das Auge des Beobachters überlagern sich somit die beiden Bildeindrücke - das unmittel­ bare Bild aufgrund des direkten Lichteinfalls in die Augen und das grünliche, restlichtverstärkte, eingespiegelte Bild.The reflecting layers of the concave mirror 3 reflect the light emerging from the fiber optics almost completely, while the light hitting the spectacle glasses 9 from the front is not reflected, but rather almost linearly with little absorption through the glasses and through the rear side of the concave mirror 3 penetrates. For the eye of the observer, the two image impressions overlap - the immediate image due to the direct incidence of light in the eyes and the greenish, residual light-intensified, reflected image.

Die Brillengläser 9 des Nachtsichtgerätes können zugleich so geschliffen sein, daß sie Sehfehler des Beobachters korrigie­ ren, und dies kann unabhängig davon geschehen, daß in den Brillengläsern die reflektierende Oberfläche der Hohlspiegel 3 eingeschliffen ist. Notwendige Korrekturen zur Anpassung der Augen an den Bildverstärker können an den Relaisoptiken an den Lichtaustrittsflächen 6 der Faseroptiken 1 vorgenommen wer­ den.The glasses 9 of the night vision device can also be ground so that they correct the eyesight of the observer ren, and this can happen regardless of the fact that the reflective surface of the concave mirror 3 is ground in the glasses. Necessary corrections to adapt the eyes to the image intensifier can be made on the relay optics on the light exit faces 6 of the fiber optics 1 .

Die Brillengläser 9 und das Brillengestell 4 können auch die Funktionen einer ganz normalen Brille übernehmen, wenn die Hohlspiegel nach Bedarf in das Blickfeld des Beobachters ein­ geschwenkt werden.The spectacle lenses 9 and the spectacle frame 4 can also take over the functions of a completely normal pair of glasses if the concave mirrors are pivoted into the field of view of the observer as required.

Als Reflexionsmaterial für die Hohlspiegel ist unter anderem Quecksilber geeignet, das - wie bei einem Thermometer - einen Hohlraum im Brillenglas hinter der geschliffenen Ebene für den Hohlspiegel 3 ausfüllt. Bevorzugt werden solche Substanzen gewählt, die eine selektive Reflexion, bevorzugt des grünen Lichtes, bewirken und/oder nur eine geringe Absorptionswirkung für von hinten in den Hohlspiegel einfallendes Licht aufwei­ sen.Mercury which, as in the case of a thermometer , fills a cavity in the spectacle lens behind the ground plane for the concave mirror 3 is suitable as reflection material for the concave mirror. Those substances are preferably selected which cause selective reflection, preferably of green light, and / or have only a slight absorption effect for light falling into the concave mirror from behind.

Das Nachtsichtgerät stört den Beobachter vergleichsweise we­ nig, weil er vor den Augen nicht mehr als eine normale Brille tragen muß, die weder sein Sehfeld übermäßig reduziert noch in ästhetischer Hinsicht störend wirkt. Zur Verbesserung der Orientierungsmöglichkeit des Beobachters und zur Minimierung parallaktischer Fehler kann der Bildverstärker mit der Aufnah­ meoptik auch auf dem Kopf des Beobachters angeordnet sein.The night vision device disturbs the observer comparatively nig because he has no more than normal glasses in front of his eyes must wear, which neither reduces his field of vision excessively nor in aesthetically disruptive. To improve the Orientation of the observer and for minimization The image intensifier can make parallactic errors with the image meoptik can also be arranged on the head of the observer.

Claims (9)

1. Nachtsichtgerät, bestehend aus einem Bildverstärker mit mindestens je einer Aufnahmeoptik und einer Beobachtungsoptik zum Beobachten des verstärkten Bildes mit den Augen des Beo­ bachters, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) jede Beobachtungsoptik eine Faseroptik (1) und einen Spiegel (3) aufweist,
  • b) die Lichteintrittsfläche der Faseroptik (1) auf die Bildebene des Bildverstärkers gerichtet ist und die Lichtaustrittsfläche (6) der Faseroptik (1) derart auf den Spiegel (3) gerichtet ist, daß die aus der Lichtaustrittsfläche (6) austretenden Lichtstrahlen in einen von Null verschiedenen Winkel (β) von dem Spiegel (3) reflektiert werden, und
  • c) der Spiegel (3) im Blickfeld des Beobachters (2) angeordnet ist.
1. Night vision device, consisting of an image intensifier with at least one optical lens and one observation lens for observing the amplified image with the eyes of the Beo watcher, characterized in that
  • a) each observation optic has a fiber optic ( 1 ) and a mirror ( 3 ),
  • b) the light entry surface of the fiber optics ( 1 ) is directed onto the image plane of the image intensifier and the light exit surface ( 6 ) of the fiber optics ( 1 ) is directed towards the mirror ( 3 ) in such a way that the light rays emerging from the light exit surface ( 6 ) into one of Zero different angles ( β ) are reflected by the mirror ( 3 ), and
  • c) the mirror ( 3 ) is arranged in the field of view of the observer ( 2 ).
2. Nachtsichtgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtaustrittsseitige Ende der Faseroptik (1) an einem Brillengestell (4) angeordnet ist.2. Night vision device according to claim 1, characterized in that the light exit end of the fiber optics ( 1 ) is arranged on an eyeglass frame ( 4 ). 3. Nachtsichtgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spiegel (3) an einem Brillengestell (4) gehaltert ist.3. Night vision device according to claim 1 or 2, characterized in that the mirror ( 3 ) is held on an eyeglass frame ( 4 ). 4. Nachtsichtgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel ein Hohlspiegel ist. 4. Night vision device according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the mirror is a concave mirror.   5. Nachtsichtgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Brennpunkt der am Spiegel (3) reflek­ tierten Strahlen im Auge (8) des Beobachters (2) liegt.5. Night vision device according to claim 4, characterized in that the at least one focal point of the mirror ( 3 ) reflected rays in the eye ( 8 ) of the observer ( 2 ). 6. Nachtsichtgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (3) in ein Brillenglas inte­ griert ist.6. Night vision device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the mirror ( 3 ) is inte grated in a spectacle lens. 7. Nachtsichtgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche des Spiegels (3) die Grenzfläche zusammengesetzter Linsen (10, 11) bildet.7. Night vision device according to claim 6, characterized in that the reflection surface of the mirror ( 3 ) forms the interface of composite lenses ( 10 , 11 ). 8. Nachtsichtgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (3) selektiv reflektiert.8. Night vision device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the mirror ( 3 ) selectively reflects. 9. Nachtsichtgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekenn­ zeichnet durch eine Relaisoptik an der Lichtaustrittfläche (6) der Faseroptik (1).9. Night vision device according to one of claims 1 to 8, characterized by a relay optics on the light exit surface ( 6 ) of the fiber optics ( 1 ).
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