DE2441513A1

DE2441513A1 - Unterwassersehgeraet

Info

Publication number: DE2441513A1
Application number: DE2441513A
Authority: DE
Inventors: Hendrik Mulder
Original assignee: Optische Industrie de Oude Delft NV
Current assignee: Optische Industrie de Oude Delft NV
Priority date: 1973-09-07
Filing date: 1974-08-30
Publication date: 1975-04-03
Also published as: FR2243453A1; GB1425910A; FR2243453B1; BE819476A; JPS5074443A; NL7312361A; CH577175A5; IT1021133B; US3899244A; HK7477A; IL45470A; MY7700003A; IL45470A0

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPI, ING. iV. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWÄLTE D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 · TElEFON (0811) 911087 2441513

25 763

N.V. Optische Industrie De Oude DeIft, DeIft / Holland

Unterwassersehgerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein ünterwassersehgerät mit zwei identischen optischen Linsensystemen, welche jeweils, gesehen von der Objektseite zur Bildseite, aus einem ersten Teil mit einer konkaven bildseitigen Fläche, einem Luftraum und einem zweiten Teil in Form einer Linse mit positiver Vergrößerung bestehen, wobei der bildseitige Brennpunkt des ersten Teils im wesentlichen mit dem objektseitigen Brennpunkt des zweiten Teils zusammenfällt und die gesamte dioptrische Vergrößerung jedes der Systeme unter Wasser im wesentlichen Null ist.

- 2 τ-

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Bei bekannten Geräten dieser Art sind die optischen Achsen der optischen Linsensysteme parallel (FR-PS 1 040 064).

Die Aufgabe solcher Geräte besteht darin, das Gesichtsfeld unter Wasser zu vergrößern und die unter Wasser auftretende Verzerrung zu korrigieren. Es ist jedoch ein Nachteil der bekannten Geräte, daß das Gesichtsfeld einerseits durch die Befestigungsteile des optischen Linsensystems und andererseits dadurch beschränkt wird, daß mit anwachsendem Winkel der Sichtlinie und der optischen Achsen die Abweichungen anwachsen. In einem unkomplizierten System für eine Tauchermaske, in welchem die erste Komponente und die zweite Komponente vor zugsweise aus einem einzigen optischen Element bestehen, z.B. aus Kunststoff hergestellt sind, hat dieser Winkel einen Maximalwert von 25°.

Wird eine feste Lage des Drehpunkts in bezug auf die optische Achse des optischen Systems angenommen, was tatsächlich bei einer Tauchermaske der Fall ist, so erscheint das Gesichtsfeld in Fällen der Praxis auf 40 beschränkt. Ein weiterer Nachteil bekannter Geräte ergibt sich aus der Tatsache, daß die Entfernung zwischen den Achsen der zwei Augen kritisch ist, weil der Drehpunkt jedes der Augen vorzugsweise auf der optischen Achse des zugehörigen optischen Systems angeordnet werden muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die optischen Achsen der optischen Linsensysteme in Richtung zur Bildseite hin konvergieren und einen Winkel zwischen 40 und 60 einschließen, und daß eines der beiden Teile jedes der optischen Linsensysteme eine asphärische Oberfläche aufweist.

Als Ergebnis des Konvergierens der optischen Achsen sind die

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Befestigungsteile der optischen Systeme teilweise außerhalb des Gesichtsfeldes angeordnet; die Möglichkeit des rechten Auges nach rechts und des linken Auges nach links zu beobachten, ist auf einen Winkel von 45° in bezug auf die Vorwärtsrichtung erweitert, und der Beobachtungsumfang wird auf einen Winkel von 90° in bezug auf die Vorwärtsrichtung vergrößert. Die asphärische Form einer Oberfläche eines der Teile führt zu einem Sehen mit sehr kleinen optischen Abweichungen in Vorwärtsrichtung und (beim stereoskopischen Sehen) im Überlappungsbereich der zwei Augen und zu der Möglichkeit einer weniger kritischen Anordnung der Augen in bezug auf die optischen Achsen des jeweils zugehörigen optischen Systems. Die Kombination der zwei Maßnahmen gemäß der Erfindung bei einem optischen System für eine Tauchermaske führt zu einer Tauchermaske, die unter Wasser in der Horizontalebene ein Gesichtsfeld von 40° hat, in welchem stereoskopisches Sehen möglich ist, und zu einem "scharfen" Sehfeld von ungefähr 90 und einem Gesichtsfeldumfang bis zu ungefähr 180 für einen Beobachter bei einer Entfernung zwischen den Augen zwischen 60 und 68 mm.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Schema eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Geräts in Form einer Tauchermaske,

Fig. 2 ein Schema eines der zwei identischen optischen Linsensysteme, welches einen Teil des erfindungsgemäßen Geräts bildet,

Fig. 3 einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels, bei welchem der zweite Teil mit einer asphärischen Oberfläche versehen ist, und

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Fig. 4 einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels _s bei welchem der erste Teil mit einer asphärischen Oberfläche versehen ist.

In Fig. 1 sind zwei identische optische Linsensysteme 1 und 2 dargestellt, welche beide einen Teil eines erfindungsgemäßen Geräts, in diesem Falle einer Tauchermaske 3, bilden, die an dem Gesicht eines Beobachters angebracht ist. Die Nase und die Augen des Beobachters sind mit 4 und 5 bzw. 6 bezeichnet.

Das optische Linsensystem besteht aus einem ersten, in Fig. 1 mit 9 bezeichneten Teil I, der z.B. aus Kunststoff hergestellt ist, mit einer objektseitigen konvexen Oberfläche 10 und einer konkaven bildseitigen Oberfläche 11,und aus einem zweiten Teil II in Form einer Linse mit positiver dioptrischer Vergrößerung, welcher mit 12 bezeichnet ist. Die optischen Achsen 7 und 8 der zwei optischen Linsensysteme schließen einen Winkel von ungefähr 50° ein, dies bedeutet, daß die optischen Achsen jedes der Linsensysteme und die Vorwärtsrichtung jedes der Augen einen Winkel von ungefähr 25 einschließen.

Der Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten Teil enthält trockene Luft.

In Fig. 2 ist eines der optischen Linsensysteme des Geräts gemäß Fig. 1 dargestellt. Das dargestellte optische Linsensystem bildet einen Teil eines Geräts, das aus zwei solchen optischen Linsensystemen besteht und in welchem die optischen Achsen in Richtung der Bildseite konvergieren und einen Winkel von ungefähr 50° einschließen.

In Fig. 3 ist ein Querschnitt des zweiten Teils dargestellt, der gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer asphärischen Oberfläche versehen ist.

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Ein erfindungsgemäßes Gerät mit einem zweiten Teil, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, zeichnet sich dadurch aus, daß die optischen Achsen der optischen Linsensysteme einen Winkel von 50 einschließen, daß die objektseitige Oberfläche des zweiten Teils asphärisch ist, und daß jedes der optischen Linsensysteme durch folgende numerische Daten bestimmt ist, bei welchen die dioptrischen Vergrößerungen der brechenden Flächen um + 5% von der gesamten Vergrößerung abweichen können,

Teil	Krümmungsradien in dm	Axiale Dicke oder Abstand in dm	Brechungsindex
I	T₁ = -0,4519. r₂ = -0,4074	d₁ = 0,0445 I₁ - 0,4074 d₂ = 0,0800	n_d « 1,4926
II	^r3Achse=-°'⁷⁷¹⁴ r₄ = oo	n_d = 1,4926

und die Entfernung χ in 10 M parallel zu der optischen Achse zwischen der tatsächlichen Oberfläche und einer sphärischen Oberfläche mit einem Krümmungsradius r,_ , in einer Höhe y in 10~ M für die objektseitige Oberfläche des zweiten Teils durch die folgende Gleichung bestimmt ist:

χ = O,O239y³ - 1,O16y⁴

13,5Oy⁵ - 2O,44y⁶ - 663,35y⁷

+ 2952,92y⁸ - 2782,51y⁹ + 2325,41y¹⁰ - 16972,43y¹

Ein erfindungsgemäßes Gerät mit einem ersten Teil, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, zeichnet sich dadurch aus, daß die optischen Achsen der optischen Linsensysteme einen Winkel von 50° einschließen, die bildseitige Oberfläche des ersten Teils^# einen asphärischen Rand aufweist, der Rand, gemessen von der optischen Achse, unter einem Winkel (V = 33^Ö 22'44" beginnt.

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und daß jedes der optischen Systeme durch folgende numerische Daten bestimmt ist, in welchen die dioptrischen Vergrößerungen der brechenden Flächen um ungefähr +5% von der gesamten Vergrößerung abweichen können,

Teil	Krümmungsr ad i en	Axiale Dicke oder	Brechungsindex
	in mm	Abstand in mm
	r₁ = - 45,19
I		^d1 ⁼	n_d = 1 ,4926
	^Achse=-⁴⁰'⁷⁴	¹I ■

	r₃ = - 77,14	^ä2-
II			n_d = 1,4926
	r₄ = OO
= 4,45
*Af\ 1 Λ*
- 4U, / 4

= 8,00

wobei, gemessen in einem System orthogonaler Achsen, deren x-Achse mit dem Radius unter einem Winkel von 33° 22'44" zusammenfällt und deren y-Achse den Schnittpunkt des Radius unter einem Winkel von 33° 22»44" und die bildseitige Oberfläche des ersten Teils enthält, die Entfernung χ in mm zwischen den asphärischen Rand und die Verlängerung der sphärischen Oberfläche in einer Höhe y in mm durch die folgende Gleichung bestimmt sind:

X=- O,65O3y

83,4OO8y⁴ - 1858,7277y⁵

+ 23689,3545y⁶ - 174858,984Oy⁷
+ 695773,998Oy⁸ - 1154OO8,69OOy⁹.

Es wurde gefunden, daß mit den beschriebenen Ausführungsbeispielen gute Ergebnisse erhalten werden, und daß der Wert der

.ο

Punkt-Streu-Funktion unter einem Winkel von 25 2mrad ist.

kleiner als

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Claims

Patentansprüche

1J Unterwassersehgerät mit zwei identischen optischen Linsensystemen, welche jeweils, gesehen von der Objektseite zur Bildseite, aus einem ersten Teil mit einer konkaven bildseitigen Fläche, einem Luftraum und einem zweiten Teil in Form einer Linse mit positiver Vergrößerung bestehen, wobei der bildseitige Brennpunkt des ersten Teils im wesentlichen mit dem objektseitigen Brennpunkt des zweiten Teils zusammenfällt und die gesamte dioptrische Vergrößerung jedes der Systeme unter Wasser im wesentlichen Null ist, dadurch gekennzeichnet , daß die optischen Achsen (7, 8) der optischen Linsensysteme (1, 2) in Richtung zur Bildseite hin konvergieren und einen Winkel zwischen 40 und 60° einschließen, und daß eines der beiden Teile (9, 12) jedes der optischen Linsensysteme eine asphärische Oberfläche aufweist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die optischen Achsen (7, 8) der optischen Linsensysteme (1, 2) einen Winkel von 50° einschließen, daß die objektseitige Oberfläche des zweiten Teils (12) asphärisch ist, und daß jedes der optischen Linsensysteme durch folgende numerische Daten bestimmt ist, bei welchen die dioptrischen Vergrößerungen der brechenden Flächen um + 5% von der gesamten Vergrößerung abweichen können,

Teil Krümmungsradien
in dm Axiale Dicke oder
Abstand in dm 0,0445 Brechungsindex I T₁ = -0,4519
T₂ - -0,4074 ^d! - 0,4074 n_d = 1,4926 II ^r3Achse=-°'⁷⁷¹⁴
T₄= o^ 1 —
^X1 0,0800 ^d2 = n_d = 1,4926

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und die Entfernung χ in 10 M parallel zu der optischen Achse zwischen der tatsächlichen Oberfläche und einer sphärischen Oberfläche mit einem Krümmungsradius *"_3Achse in einer Höhe y in 10~¹M für die objektseitige Oberfläche des zweiten Teils durch die folgende Gleichung bestimmt ist:

χ = O,O239y³ - 1,O16y⁴ + 13,5Oy⁵ - 2O,44y⁶ - 663,35y⁷ + 2952,92y⁸ - 2782,51y⁹ + 2325,41y¹⁰ - 16972,43y¹¹.
3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die optischen Achsen (7, 8) der optischen Linsensysteme (1, 2) einen Winkel von 50° einschließen, die bildseitige Oberfläche des ersten Teils (9) einen asphärischen Rand aufweist, der Rand, gemessen von der optischen Achse, unter einem Winkel oc = 33° 22'44" beginnt, und daß jedes der optischen Systeme durch folgende numerische Daten bestimmt ist, in welchen die dioptrischen Vergrößerungen der brechenden Flächen um ungefähr + 5% von der gesamten Vergrößerung abweichen können,

Teil Krümmungsradien
in mm Axiale Dicke oder
Abstand in mm Brechungsindex I T₁ = - 45,19
^r2Achse -⁴⁰'⁷⁴ ^d1 ■ n_d = 1,4926 II r₃ = - 77,14
r₄ = OO ¹I '
^d2 ⁼ n_d = 1 ,4926 = 4,45 = 40,74
= 8,00

wobei, gemessen in einem System orthogonaler Achsen, deren x-Achse mit dem Radius unter einem Winkel von 33° 22'44" zusammenfällt und deren y-Achse den Schnittpunkt des Radius unter einem Winkel von 33° 22'44" und die bildseitige Oberfläche des ersten Teils enthält, die Entfernung χ in mm

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zwischen den asphärischen Rand und die Verlängerung der sphärischen Oberfläche in einer Höhe y in mm durch die folgende Gleichung bestimmt sind: x=- O,65O3y³ + 83,4OO8y⁴ - 1858,7277y⁵ + 23689,3545y⁶ - 174858,984Oy⁷ + 695773,998Oy⁸ - 1154OO8,69OOy⁹.

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