DE1105195B

DE1105195B - Device for observing objects at night without auxiliary lighting

Info

Publication number: DE1105195B
Application number: DEN15314A
Authority: DE
Inventors: Dr Albert Bouwers
Original assignee: Optische Industrie de Oude Delft NV
Current assignee: Optische Industrie de Oude Delft NV
Priority date: 1957-07-08
Filing date: 1958-07-08
Publication date: 1961-04-20

Description

Vorrichtung zur Beobachtung von Objekten bei Nacht ohne Hilfsbeleuchtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Beobachtung von Objekten bei Nacht ohne Anstrahlung bzw. Hilfsbeleuchtung mit einem optischen System hoher Lichtstärke, das ein Bild des Objekts bzw. der Szene auf die Photokathode eines Helligkeitsverstärkers wirft, und mit einem vergrößernden optischen System zur Beobachtung des Endbildes des Helligkeitsverstärkers.Device for observing objects at night without auxiliary lighting The invention relates to a device for observing objects Night without illumination or auxiliary lighting with an optical system of high light intensity, an image of the object or the scene on the photocathode of a brightness amplifier throws, and with a magnifying optical system for observation of the final image of the brightness amplifier.

Nachtfernrohre mit einer Voroptik und einem elektronischen Ultrarot-Bildwandler sind bekannt und haben ausgedehnte Verwendung zur Beobachtung von Gegenständen bei nebligem Wetter und während der Nacht gefunden. Bei diesen Geräten werden die zu beobachtenden Objekte durch eine besondere Quelle für ultrarote Strahlen angestrahlt. In der Regel wird das Bild, das auf dem Leuchtschirm des Bildwandlers erscheint, durch ein Okular (Lupe oder Mikroskop) von solcher Konstruktion betrachtet, daß die Winkelvergrößerung des vollständigen Fernrohrs im wesentlichen gleich Eins ist. Unter diesen Umständen sieht man einen Gegenstand durch das Fernrohr unter dem gleichen Sehwinkel wie mit dem unbewaffneten Auge, was bei gewissen Verwendungszwecken erwünscht sein kann, z. B. im Falle eines Fernrohres, das von einem Kraftfahrer benutzt werden soll.Night telescopes with pre-optics and an electronic ultrared image converter are known and have extensive use for object observation foggy weather and found during the night. With these devices, the observing objects illuminated by a special source of ultra-red rays. As a rule, the image that appears on the screen of the image converter is viewed through an eyepiece (magnifying glass or microscope) of such construction that the angular magnification of the complete telescope is substantially equal to one. Under these circumstances one sees an object through the telescope under the same Angle of vision as with the naked eye, which is desirable for certain purposes can be, e.g. B. in the case of a telescope that is used by a driver target.

Der unerwünschte Umstand, daß bei militärischer Verwendung die erforderliche Ultrarotanstrahlung eine Möglichkeit der Entdeckung durch den Gegner gewährt, hat zu Versuchen geführt, Systeme mit einer ähnlichen Anordnung einer Voroptik und einer Bildröhre zu konstruieren, bei welchen jedoch die Bildröhre mit einer Photokathodenschicht versehen ist, die, wenn sie auch für die vorhandenen unsichtbaren Strahlen empfindlich sein mag, doch eine ganz besondere Empfindlichkeit für die Strahlung des sichtbaren Spektrums aufweist. Derartige Systeme arbeiten ohne Anstrahlung durch besondere Strahlungsquellen wie Ultrarotscheinwerfer. Sie nutzen vielmehr die natürliche Strahlung der zu beobachtenden Objekte aus, wobei die Bildröhre in erster Linie nicht als Bildwandler, sondern als Helligkeitsverstärker dient.The undesirable fact that in military use the required Ultra-red radiation granted a possibility of detection by the enemy led to attempts to create systems with a similar arrangement of a pre-optics and a To construct picture tube, in which, however, the picture tube with a photocathode layer is provided which, although sensitive to the existing invisible rays may be, but a very special sensitivity to the radiation of the visible Has spectrum. Such systems work without being illuminated by special Radiation sources such as ultrared headlights. Rather, they use natural radiation of the objects to be observed, the picture tube primarily not as Image converter, but serves as a brightness intensifier.

Bei Entwicklungsarbeiten an Systemen dieser Art wurde festgestellt, daß ein Helligkeitsverstärker in Kombination mit einer Voroptik und einer vergrößernden Beobachtungsoptik zum Zwecke verbesserter Wahrnehmung von Einzelheiten bei schlechtem Licht und bzw. oder geringem Kontrast besonders gute Resultate ergibt, wenn für einige der für das System maßgeblichen Größen bestimmte und im Zusammenhang miteinander stehende Werte gewählt werden, insbesondere wenn darauf verzichtet wird, daß das System eine Gesamtvergrößerung gleich Eins haben muß.During development work on systems of this type, it was found that that a brightness amplifier in combination with a pre-optics and a magnifying Observation optics for the purpose of improved perception of details in bad Light and / or low contrast gives particularly good results if for some of the variables relevant to the system are determined and related to one another standing values are selected, especially if the System must have a total magnification equal to one.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das optische System einen Durchmesser der Lichtstrahleneintrittsöffnung von mindestens 300 mm hat, wobei das Öffnungsverhältnis größer ist als etwa 1:0,8, der Helligkeitsverstärker eine lineare Verkleinerung der Bildgröße um mindestens das 4fache herbeiführt, das Verhältnis zwischen der Brennweite des optischen Systems und der erwähnten linearen Verkleinerung mindestens gleich dem 5fachen wirksamen Durchmesser des Endbildes des Helligkeitsverstärkers ist und das optische System zur Betrachtung eine Brennweite hat, die kleiner ist als das 1,5fache des wirksamen Durchmessers des Endbildes.The device according to the invention is characterized in that the optical system has a diameter of the light beam entrance opening of at least 300 mm, the aperture ratio being greater than about 1: 0.8, the brightness intensifier brings about a linear reduction of the image size by at least 4 times, the Relationship between the focal length of the optical system and the linear one mentioned Reduction at least equal to 5 times the effective diameter of the final image of the brightness intensifier and the optical system for viewing is a focal length which is less than 1.5 times the effective diameter of the final image.

Das gemäß der vorliegenden Erfindung bemessene System hat gezeigt, daß es den Sehwinkel, unter welchem Einzelheiten, die einen bestimmten Kontrast gegenüber einem Hintergrund bestimmter Leuchtdicke aufweisen, bemerkt werden können, in erheblichem und überraschendem Grade vermindert, wohingegen das Gesichtsfeld der Vorrichtung für praktische Zwecke genügend weit, und zwar in der gleichen Größenordnung wie der Feldwinkel normaler optischer Feldgläser gehalten werden kann. So war es möglich, bei einer Hintergrundleuchtdichte von 3,5 - 10-9 Stilb, was praktisch ein Tausendstel der Horizonthelligkeit bei Vollmond entspricht, die Winkelauflösung für Gegenstände von annäherungsweise 100°/o Kontrast auf 0,0005 Radiant herabzusetzen. Unter diesen Verhältnissen würde das unbewaffnete Auge einen Winkel von 0,012 Radiant auflösen, wohingegen bekanntlich ein geübter Beobachter bei normalem Tageslicht Gegenstände mit annäherungsweise 100'% Kontrast noch unter einem Sehwinkel in der Größenordnung von 1 Bogenminute, d. h. rund 0,0003 Radiant, erkennen kann.The system sized in accordance with the present invention has shown that it is the angle of vision under which details that create a certain contrast can be noticed against a background of a certain luminous thickness, reduced to a considerable and surprising degree, whereas the field of vision the device far enough for practical purposes, and in the same order of magnitude how the field angle of normal optical field glasses can be kept. It was like this possible with a background luminance of 3.5 - 10-9 stilb, which is a practical One thousandth of the brightness of the horizon at a full moon corresponds to the angular resolution for objects of approximately 100% contrast to be reduced to 0.0005 radians. Under these conditions the unarmed eye would become an angle from Resolve 0.012 radians, whereas a trained observer is known to resolve normal Daylight objects with approximately 100% contrast even at an angle of vision on the order of 1 arc minute, i.e. H. around 0.0003 radians.

Die vorgeschlagene Bemessung der Vorrichtung ist von einer Reihe von maßgebenden, einander teilweise widersprechenden, physikalischen und technischen Faktoren bedingt, die nachstehend kurz erläutert werden sollen und die in ihrem Zusammenhang von der Erfindung zweckmäßig verwertet werden.The proposed size of the device is one of a number of authoritative, partially contradicting, physical and technical Factors which are briefly explained below and which are included in your The context of the invention can be used appropriately.

Die Frage, ob ein gewisses Detail mit gegebenem Kontrast aus dem Hintergrund auflösbar ist, wird grundsätzlich dadurch entschieden, ob der Unterschied der pro Zeiteinheit von Detail und Hintergrund herrührenden, einfallenden Anzahlen von Photonen die als Photonenrauschen bekannten, statistischen Schwankungen dieser Anzahlen wesentlich übersteigt oder nicht. Da das Photonenrauschen bekanntlich der Ouadratwurzel der Photonenzahl umgekehrt proportional ist, ist es zur Steigerung der Detailerkennbarkeit mittels eines optischen oder elektronenoptischen Fernrohres wesentlich, daß das System eine große Eintrittsöffnung aufweist, damit die Zahl der einfallenden Photonen groß ist. Ferner ist auch ein großes Öffnungsverhältnis der Voroptik erwünscht, weil dieses Verhältnis die Beleuchtungsstärke in der Bildfläche bestimmt und eine große Beleuchtungsstärke der Photokathode der Bildverstärkerröhre zu einem günstigen Verhältnis zwischen dem Signalstrom und dem Dunkelstrom der Röhre führt. Unter öffnungsverhältnis ist hier üblicherweise das Verhältnis zu verstehen zwischen dem Durchmesser des achsenparallel einfallenden Lichtbündels und der Brennweite der Voroptik.The question of whether a certain detail with a given contrast from the background is resolvable, is basically decided by whether the difference in the pro Time unit of incident numbers of photons originating from detail and background the statistical fluctuations in these numbers known as photon noise exceeds or not. Since the photon noise is known to be the ouadrat root of the The number of photons is inversely proportional, it is used to increase the recognizability of details by means of an optical or electron-optical telescope, it is essential that the System has a large entrance opening to reduce the number of incident photons is great. Furthermore, a large aperture ratio of the pre-optics is desirable, because this ratio determines the illuminance in the image area and one high illuminance of the photocathode of the image intensifier tube at a favorable price Ratio between the signal current and the dark current of the tube leads. Under opening ratio is usually to be understood here as the ratio between the diameter of the axially parallel incident light bundle and the focal length of the upstream optics.

Andererseits bedeutet aber das große öffnungsverhältnis der Voroptik bei einem gegebenen Durchmesser dieser Voroptik, daß der Abbildungsmaßstab auf der Photokathode klein ist. Bekanntlich wird das Auflösungsvermögen von Bildröhren besonders durch gewisse elektronenoptische Vorgänge (chromatische Aberrationen) in der unmittelbaren Nähe der Photokathode beeinträchtigt, und eine große Kathodenfläche trägt wesentlich zur Herabsetzung des Einflusses dieser Faktoren bei.On the other hand, it means the large aperture ratio of the upstream optics at a given diameter of this pre-optics that the image scale on the Photocathode is small. As is well known, the resolving power of picture tubes becomes special due to certain electron-optical processes (chromatic aberrations) in the immediate vicinity Proximity to the photocathode is impaired, and a large cathode area contributes significantly to reduce the influence of these factors.

Der wirksame Durchmesser des Leuchtschirmes der Röhre, also der Durchmesser des Endbildes des Bildverstärkers, soll einmal mit Rücksicht auf das Auflösungsvermögen der zur Verfügung stehenden Leuchtschichten mindestens eine solche Größe haben, daß dieser Schirm die erreichbare Gesamtauflösung nicht wesentlich einschränkt, andererseits kommt eine Verkleinerung des Schirmbildes im Vergleich zu dem Photokathodenbild der Helligkeit des Anodenbildes quadratisch zugute, ist doch die Lichtverstärkung der Röhre dem Ouadrat der linearen Verkleinerung proportional.The effective diameter of the fluorescent screen of the tube, i.e. the diameter of the final image of the image intensifier, should take into account the resolution the available luminescent layers have at least such a size, that this screen does not significantly limit the overall resolution that can be achieved, on the other hand, there is a downsizing of the screen image compared to the photocathode image the brightness of the anode image benefits squarely, as the light amplification is of the tube proportional to the square of the linear reduction.

Für die der Röhre nachgeschaltete Betrachtungsoptik gilt, daß ihre Brennweite zusammen mit der als Quotient der Brennweite der Voroptik und dem Verkleinerungsfaktor des Bildverstärkers definierten Äquivalenzbrennweite des ganzen ihr vorgeschalteten Systems von Voroptik und Bildverstärker die Gesamtvergrößerung der Vorrichtung bestimmt, in ähnlicher Weise wie die Objektiv- und Okularbrennweiten die Vergrößerung beim optischen Fernrohr bestimmen. Diese Gesamtvergrößerung soll erfindungsgemäß einen gewissen Wert nicht unterschreiten. Die Erfindung macht sich also zu einem gewissen Grade, zusätzlich zu der vom Bildverstärker herrührenden Helligkeitssteigerung, auch den vom optischen Nachtfernrohr bekannten Effekt zu Nutze, der darin besteht, daß die Einschnürung des von der großen Objektivlinse eingefangenen Lichtstroms in die kleinere Augenpupille die Detailerkennbarkeit steigert, sei es auch unter Aufopferung des Blickwinkels.For the viewing optics connected downstream of the tube, its Focal length together with the quotient of the focal length of the pre-optics and the reduction factor of the image intensifier defined equivalent focal length of the whole upstream System of pre-optics and image intensifier determines the overall magnification of the device, in a similar way to the focal lengths of the lens and eyepiece, the magnification of the determine optical telescope. According to the invention, this overall enlargement is intended to be a do not fall below a certain value. The invention makes itself a certain Grade, in addition to the increase in brightness resulting from the image intensifier, also use the effect known from the optical night telescope, which consists in that the constriction of the luminous flux captured by the large objective lens in the smaller pupil of the eye increases the recognizability of details, be it under Sacrifice of the point of view.

Es sei hier erwähnt, daß durch die von der Betrachtungsoptik gelieferte Vergrößerung der Vorteil der Erhöhung der Beleuchtungsdichte infolge der Bildverkleinerung im Bildverstärker nicht wieder verlorengeht, da die scheinbare Helligkeit, mit der eine Fläche durch eine vergrößernde Optik betrachtet wird, unabhängig von der Vergrößerung ist.It should be mentioned here that delivered by the viewing optics Enlarging the advantage of increasing the illumination density due to the image reduction in the image intensifier is not lost again, since the apparent brightness with the an area is viewed through magnifying optics, regardless of the magnification is.

Bekanntlich kann man die durch eine Bildröhre herbeigeführte Helligkeitsverstärkung in zwei Faktoren zerlegen, nämlich die Verstärkung infolge der Verkleinerung der Bildgröße (geometrische Verstärkung) und diejenige, welche durch die aus dem elektrostatischen Feld durch die von der Photokathode zu dem Leuchtschirm wandernden Elektronen aufgenommene Energie verursacht wird (Lumenverstärkung). Da erfindungsgemäß der Bildverstärker eine Verkleinerung aufweisen soll, die mindestens gleich Vier ist, wird man verstehen, daß die geometrische Verstärkung etwa gleich dem 15fachen oder höher ist. Da ferner die gegenwärtig zur Verfügung stehenden Bildröhren Lichtstromverstärkungsfaktoren von etwa 10 bis zu 20 aufweisen, kann man daraus schließen, daß bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung beide Verstärkungsfaktoren von der gleichen Größenordnung sind.It is well known that the brightness gain brought about by a picture tube can be used can be broken down into two factors, namely the gain as a result of the reduction in size Image size (geometric enhancement) and that determined by the electrostatic Field absorbed by the electrons migrating from the photocathode to the luminescent screen Energy (lumen amplification). Since the image intensifier according to the invention should have a reduction that is at least equal to four, one will understand that the geometric gain is approximately equal to or greater than 15 times. Since furthermore the currently available picture tubes luminous flux amplification factors from about 10 up to 20 it can be concluded that the device according to the invention, both gain factors are of the same order of magnitude.

Falls die Helligkeit des von der Bildröhre erzeugten Bildes geringer als erwünscht ist, kann man die Bildhelligkeit dadurch weiter erhöhen, daß man dem System eine zweite Bildröhre oder gegebenenfalls eine Kaskade aus zwei oder mehreren solcher Bildröhren hinzufügt. Ein optisches System wirft dann ein Bild des Leuchtschirmes der primären Bildröhre auf die Photokathode der zusätzlichen Bildröhre. Oder aber es sind im Fall einer Kaskade aus zwei oder mehreren solcher Bildröhren zwischen der Primärbildröhre und der ersten Bildröhre der Kaskade sowie zwischen jedem Paar aufeinanderfolgender Bildröhren in der Kaskade optische Systeme hoher Lichtstärke angeordnet, um das Bild des Leuchtschirms der vorhergehenden Röhre auf die Photokathode der nächsten Röhre in der Kette zu werfen. Auf jeden Fall muß die Gesamtverkleinerung der Bildgröße zwischen dem Photokathodenbild der ersten Röhre und dem Leuchtschirmbild der letzten Röhre in der Kaskade gemäß der vorliegenden Erfindung mindestens-den Wert von Vier haben. Insbesondere ist es möglich, eine Kaskade optisch miteinander gekoppelter Bildröhren vorzusehen, deren Gesamtvergrößerung gleich Eins ist, kombiniert mit einer Primärbildröhre, deren Verkleinerungsfaktor den erwähnten Wert von mindestens Vier hat.If the brightness of the picture produced by the picture tube is lower than is desired, the image brightness can be increased further by using the System a second picture tube or possibly a cascade of two or more such picture tubes adds. An optical system then casts an image of the fluorescent screen of the primary picture tube to the photocathode of the additional picture tube. Or but there are in the case of a cascade of two or more such picture tubes between the primary picture tube and the first picture tube of the cascade and between each pair successive picture tubes in the cascade optical systems of high light intensity arranged to the image of the fluorescent screen of the previous tube on the photocathode toss the next tube in the chain. In any case, the overall reduction must be the image size between the photocathode image of the first tube and the phosphor screen image of the last tube in the cascade according to the present invention at least-the Have a value of four. In particular, it is possible to optically cascade with one another provide coupled picture tubes, the total magnification of which is equal to one, combined with a primary picture tube, the reduction factor of which the mentioned value of at least Has four.

Die Zeichnung zeigt schematisch im Längsschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierte Vorrichtungen.The drawing shows schematically in longitudinal section according to the present Invention constructed devices.

Fig. 1 zeigt ein Fernrohr mit einer Bildröhre; Fig. 2 zeigt ein Fernrohr mit einer anderen Voroptik und einem Satz von zwei Bildröhren. Angesichts des erforderlichen großen Öffnungsdurchmessers der in die Vorrichtung einzubauenden Voroptik und um das Gewicht des Geräts so niedrig als möglich zu halten, wird bei jeder der beiden dargestellten Ausführungsformen ein Spiegelobjektiv verwendet. Das in Fig. 1 dargestellte Objektiv besteht aus einem sphärischen Hohlspiegel 2, der in dem Gehäuse 1 angebracht ist, einer meniskusförmigen Linse 3, welche einen Teil der sphärischen Aberration des Spiegels 2 korrigiert, einer Schmidtschen Korrektionsplatte 5, welche die verbleibende sphärische Aberration beseitigen soll, sowie einem ebenen Fangspiegel n, welcher dem Hohlspiegel 2 gegenübersteht. Das Gehäuse 1 nimmt ferner die anderen Bestandteile der Vorrichtung auf, wie eine Bildverstärkerröhre 6, das binokulare Mikroskop 8, eine Quelle für elektrische Hochspannungsenergie 9 sowie ein Trockenmittel 10. Die Bildröhre ist in einer zentralen Öffnung des Hohlspiegels 2 untergebracht, wobei der ebene Spiegel 4 ein Bild des Objekts auf die Photokathode 7 der Bildröhre 6 wirft. Das Bild wird auf dem Leuchtschirm der Röhre in kleinerer Größe, jedoch mit erhöhter Helligkeit reproduziert. Der Leuchtschirm wird beobachtet durch ein binokulares Mikroskop 8, dessen äquivalente Brennweite den Durchmesser des Leuchtschirmbildes des Helligkeitsverstärkers nicht um einen Faktor von mehr als 1,5 überschreitet. Unter der äquivalenten Brennweite der Beobachtungsoptik ist, im Fall, daß diese von einem ein Objektiv und ein Okular aufweisenden Mikroskop gebildet wird, die Brennweite einer Lupe zu verstehen, die die gleiche Vergrößerung wie das Mikroskop besitzt.Fig. 1 shows a telescope with a picture tube; Fig. 2 shows a telescope with a different pre-optics and a set of two picture tubes. Given the required large opening diameter of the pre-optics to be built into the device and around Keeping the weight of the device as low as possible is a matter of course for each of the two illustrated embodiments used a mirror lens. The one shown in FIG Objectively exists from a spherical concave mirror 2, which is in the Housing 1 is attached, a meniscus-shaped lens 3, which is part of the corrected spherical aberration of the mirror 2, a Schmidt correction plate 5, which is intended to remove the remaining spherical aberration, and a flat one Secondary mirror n, which faces the concave mirror 2. The housing 1 also takes the other components of the device, such as an image intensifier tube 6, the binocular microscope 8, a source of high voltage electrical energy 9 as well a desiccant 10. The picture tube is in a central opening of the concave mirror 2 housed, with the plane mirror 4 an image of the object on the photocathode 7 of the picture tube 6 throws. The image is smaller on the fluorescent screen of the tube Size, but reproduced with increased brightness. The screen is observed through a binocular microscope 8, the equivalent focal length of which is the diameter of the luminous screen image of the brightness intensifier not by a factor of more than exceeds 1.5. Below the equivalent focal length of the observation optics is in the case that this is done by a microscope having an objective and an eyepiece is formed to understand the focal length of a magnifying glass that has the same magnification like the microscope owns.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sind die geometrischen Daten des dargestellten Systems folgende: Durchmesser des wirksamen achsen- parallelen Bündels der Voroptik 450 mm Brennweite der Voroptik . . . . . . . . 350 mm WirksamerDurchmesser derPhoto- kathode ....................... 50 mm Wirksamer Durchmesser desLeucht- schirmes ..................... 12,5 mm Äquivalente Brennweite des Mikro- skops ......................... 12,5 mm Die Gesamtvergrößerung des Fern- rohrs beträgt.................. 7 x. In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßes Fernrohr dargestellt, bei dem zwei optisch miteinander gekoppelte Bildröhren vorgesehen sind, um den gewünschten Grad der Bildhelligkeitsverstärkung zu erhalten. Bei dieser Ausführungsform sind die verschiedenen Teile so konstruiert und angeordnet, daß die Gesamtabmessungen des Geräts auf ein Mindestmaß beschränkt werden. Zu diesem Zweck wurde eine besondere Bauart eines Spiegelobjektivs als Voroptik gewählt, wobei die optische Achse der Bildverstärkeranordnung durch ein Prisma geknickt wird, um den Raum hinter der V oroptik so weit als möglich auszunutzen.In accordance with the present invention, the geometrical data of the illustrated system are as follows: Effective axial parallel bundle of the pre-optics 450 mm Focal length of the pre-optics. . . . . . . . 350 mm Effective diameter of the photo cathode ....................... 50 mm Effective diameter of the light shield ..................... 12.5 mm Equivalent focal length of the micro scopes ......................... 12.5 mm The overall enlargement of the remote pipe is .................. 7 x. 2 shows a telescope according to the invention, in which two picture tubes optically coupled to one another are provided in order to obtain the desired degree of image brightness enhancement. In this embodiment the various parts are so designed and arranged that the overall dimensions of the device are minimized. For this purpose, a special type of mirror lens was chosen as the pre-optics, the optical axis of the image intensifier arrangement being bent by a prism in order to utilize the space behind the pre-optics as much as possible.

Das die Voroptik bildende Spiegelsystem nimmt den oberen linken Teil des Gehäuses 10 ein und besteht aus einem sphärischen Hohlspiegel 11, einem ebenen Spiegel 12, der unter einem Winkel von 45° zur Achse des Hohlspiegels 11 geneigt ist, sowie einer Schmidtschen Korrektionsplatte 13,, die praktisch im rechten Winkel zu dem Hohlspiegel angeordnet ist. Der ebene Spiegel 12 besitzt eine zentrale Öffnung, in welcher eine Primärbildröhre 14 angebracht ist, deren Achse mit der optischen Achse des Hohlspiegels 11 zusammenfällt. Aus der Zeichnung ist klar ersichtlich, daß die in das System durch die Korrektionsplatte 13 eintretenden Lichtstrahlen durch den ebenen Spiegel 12 in Richtung auf den Hohlspiegel 11 zurückgeworfen und dann von dem letzteren auf die Photokathode der Primärbildröhre 14 fokussiert werden. Es wäre noch zu bemerken, daß die Korrektionsplatte 13 in dem durch den ebenen Spiegel 12 reflektierten Krümmungsmittelpunkt des Hohlspiegels 11 angeordnet ist.The mirror system forming the pre-optics occupies the upper left part of the housing 10 and consists of a spherical concave mirror 11, a flat mirror 12 which is inclined at an angle of 45 ° to the axis of the concave mirror 11, and a Schmidt correction plate 13 ,, the is arranged practically at right angles to the concave mirror. The plane mirror 12 has a central opening in which a primary picture tube 14 is mounted, the axis of which coincides with the optical axis of the concave mirror 11. It can be clearly seen from the drawing that the light rays entering the system through the correction plate 13 are reflected back by the plane mirror 12 in the direction of the concave mirror 11 and then focused on the photocathode of the primary picture tube 14 by the latter. It should also be noted that the correction plate 13 is arranged in the center of curvature of the concave mirror 11 reflected by the plane mirror 12.

Die Bildverstärkeranordnung hinter dem ebenen Spiegel 12 umfaßt außer der Primärröhre 14 sowie der sekundären Bildröhre 18 auch die optischen Systeme 15 und 17 und das rechtwinklige Prisma 16. In der dargestellten Ausführungsform sind die optischen Systeme 15 und 17 von ähnlicher oder gleicher Konstruktion. Der Bildschirm der Röhre 14 befindet sich in der Brennebene des Objektivs 15, so daß die Lichtstrahlen in dem das Objektiv verlassenden Strahlenbündel parällel sind. Das Objektiv 17 fokussiert diese Strahlen nach der Reflexion durch die schräge Oberfläche des Prismas 16 auf die Photokathode der zweiten Bildröhre 18. Da die Objektive 15 und 17 die gleiche Brennweite haben, ist die' Größe des Photokathodenbildes der Röhre 18 identisch mit derjenigen des Schirmbildes der Röhre 14. Da die Bildröhre 18 einen Vergrößerungsfaktor von Eins hat, ist es klar, daß die Gesamtverkleinerung der Bildgröße in der zweistufigen Bildverstärkeranordnung 14 bis 18 mit dem Verkleinerungsfaktor der Röhre 14 identisch ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung muß diese Verkleinerung mindestens den Wert Vier haben.The image intensifier arrangement behind the planar mirror 12 also includes the primary tube 14 and the secondary picture tube 18 also the optical systems 15 and 17 and the right-angled prism 16. In the illustrated embodiment the optical systems 15 and 17 are of similar or identical construction. Of the The screen of the tube 14 is in the focal plane of the lens 15, so that the light rays in the bundle of rays leaving the lens are parallel. The objective 17 focuses these rays after being reflected by the inclined surface of the prism 16 onto the photocathode of the second picture tube 18. Since the objectives 15 and 17 have the same focal length, the size of the photocathode image is the Tube 18 identical to that of the screen image of tube 14. Since the picture tube 18 has a magnification factor of one, it is clear that the overall reduction the image size in the two-stage image intensifier arrangement 14 to 18 with the reduction factor the tube 14 is identical. According to the present invention, this must be reduced be at least four.

Zur Beobachtung des Schirmbildes der Röhre 18 ist eine Lupe oder ein Mikroskop 19 beliebigen Typs vorgesehen. Es ist klar, daß das Gehäuse 10 des in Fig. 2 dargestellten Fernrohres außen im wesentlichen die Form eines stehenden Zylinders oder prismatischen Körpers haben kann, wobei dessen Durchmesser sich in der Hauptsache nach dem Durchmesser des Hohlspiegels 11 richtet. Der Helligkeitsverstärker befindet sich völlig im Raum des Gehäuses hinter dem ebenen Spiegel 12 und auch andere Teile, z. B. eine Quelle 20 für hochgespannte elektrische Energie, können dort untergebracht sein. Man erhält auf diese Weise ein sehr gedrungenes und leicht zu handhabendes Gerät.To observe the screen image of the tube 18 is a magnifying glass or a Microscope 19 of any type provided. It is clear that the housing 10 of the in Fig. 2 shown telescope outside essentially the shape of a standing cylinder or prismatic body, the diameter of which is mainly according to the diameter of the concave mirror 11. The brightness amplifier is located completely in the space of the housing behind the flat mirror 12 and other parts, z. B. a source 20 for high voltage electrical energy can be housed there be. In this way you get a very compact and easy-to-use one Device.

Die für das System nach Fig. 1 gemachten Zahlenangaben können auch für das System nach Fig. 2 angenommen werden.The figures given for the system according to FIG. 1 can also for the system of FIG. 2 can be assumed.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for observing objects at night without auxiliary lighting with a high-luminosity optical system that produces an image of the object on the photocathode of a brightness intensifier, and with a magnifying optical system for viewing the final image of the brightness intensifier, characterized in that the optical system has a diameter of the light beam entrance opening of at least 300 mm, the ratio of the relative opening being greater than about 1: 0.8, the brightness enhancer is a linear reduction in image size by at least 4 times the ratio between the focal length of the optical system and the mentioned linear reduction at least equal to that 5 times the effective diameter of the final image of the brightness enhancer and that optical system for viewing has a focal length less than 1.5 times the effective diameter of the final image.

2. Apparatus according to claim 1, characterized characterized in that the brightness intensifier consists of a chain or cascade of image intensifier tubes consists of interposed optical systems of high light intensity among each other are coupled.

3. Device according to claims 1 or 2, characterized in that that the optical system consists of a spherical concave mirror, the optical axis of which is essentially perpendicular to the viewing direction, furthermore from a plane mirror which is at an angle to the mentioned optical axis is arranged and the light rays entering the system after the concave mirror to reflect, this flat mirror has a central opening that has a Part of the brightness amplifier picks up or allows rays to pass through the concave mirror go to the photocathode of the brightness amplifier.

4. Device according to claims 2 and 3, characterized in that at least one of the optical Intermediate systems has at least one reflective surface to the optical Deflect axis of the mentioned chain or cascade of picture tubes. Considered Publications: Pohl, Introduction to Optics, Springer Verlag, 1948, pp. 60/61.