DE2160918C3 - Optische Kollimatorsysteme mit Richtungsmarkierung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft optische Kollimatorsysteme mit Richtungsmarkierungen, insbesondere Zielfernrohre und Autokoliimationsfemrohre mit in ihrer Helligkeit steuerbaren Lumineszenzdioden, deren Licht über teildurchlässige dielektrische Spiegel in den Strahlengang eingespiegelt wird.

In optischen Kollimatorsystemen, die zur Festlegung von Raumrichtungen benutzt werden, wie z. B. Zielfernrohren und Autokollimationsfernrohren, wird zur Richtungsmarkierung üblicherweise eine StrichpJatte mit Fadenkreuz in die Bildebene der Kollimationslinse gebracht. Solche Markierungen heben sich unter ungünstigen Umständen jedoch nur wenig vom Hintergrund ab. So ist z. B. ein Zielfernrohr mit nicht leuchtendem Fadenkreuz zum Zielen in der Dämmerung unbrauchbar.

Eine andere Zieleinrichtung ist aus der Zeitschrift »Hobby«, Nr. 21, vom 15.10.1969, S. 43-45 bekannt. Mit dem einen Auge sieht dabei der Beobachter direkt das Ziel, während das andere durch einen Kollimator blickt, in dem eine Marke angebracht ist. Bringt er Ziel und Marke seinem Eindruck nach zur Deckung, sind Ziellinie und Sehstrahl parallel und das Gerät somit eingerichtet, sofern während des Zielens beide Augen die gleiche Blickrichtung halten können. Das System weist zum einen den Nachteil auf, daß es nur funktioniert, wenn der Beobachter korrekt beidäugig sieht und ist zum anderen in der Dämmerung ebenfalls unbrauchbar. Selbst bei Verwendung einer beleuchteten oder phosphoreszierenden Markierung müßte deren Helligkeit zur Erzielung eines optimalen Kontrastes der Helligkeit der betrachteten Szene angepaßt werden.

Aus der DE-OS 19 52 960 ist eine Zielvorrichtung bekannt, bei der eine Einrichtung zum Projizieren eines beleuchteten Strichmusters auf die Zielbild-Trennebene über eine lichtstreuende Platte und ein Linsensystem vorgesehen ist. Um ein leuchtendes Bild einer Strichplatte einer bestimmten Farbe zu erhalten, ist es notwendig zusätzliche Farbfilter in das optische Projektionssystem einzubauen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einfach aufzubauende optische Kollic.iatorsysteme mit Richtungsmarkierungen anzugeben, die besonders vorteilhaft bei ungünstigen Lichtverhältnissen sind und das Zielen in der Dämmerung oder auf Objekte mit geringem Kontrast erheblich erleichtern.

Ausgehend von optischen Kollimatorsystemen der eingangs näher genannten Art wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß zwei verschiedenfarbiges Licht emittierende Lumineszenzdioden und zwei an die verschiedenen Lichtwellenlängen angepaßte dielektrische Spiegel vuigeseiieii Sinti.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird erreicht,

daß der Kontrast der Markierung durch Einschalton der jeweiligen günstigsten Diode, d. h. in Abhängigkeit von der Objektfärbung, erhöht werden kann. Des weiteren wird mit der vorgeschlagenen Anordnung auf besonders einfache und zuverlässige Weise ein Vergleich von zwei verschiedenen Raumrichtungen in einem Autokollimationssystem ermöglicht.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 einen einfachen Kollimator mit eingespiegelter Beleuchtung gemäß Stand der Technik.

Fig.2 ein Ausführungsbeispiel eines Zielfernrohres mit Zielmarkierung und eingespiegelten Ziffern und

Fig.3 ein Ausführungsbeispiel eines Autokollimationsfernrohrs mit Beleuchtung und Achsenmarkierung durch Lumineszenzdioden.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten an sich bekannten Direktkollimator 2 mit Spiegeloptik und Lumineszenzdiodenbeleuchtung ist mit 1 das Auge eines Beobachters bezeichnet, mit 3 der Sehstrahl vom Ziel, mit 4 eine Lumineszenzdiode, mit 6 ein Fenster und mit 5 ein sphärischer Kollimatorspiegel. Dieser Kollimatorspiegel 5 ist eine auf einem Glasträger aufgebrachte dielektrische Spiegelschicht mit der Eigenschaft, das Licht der Lumineszenzdiode 4 maximal zu reflektieren und das sichtbare Restlicht 3 maximal zu transmittiet en. Der Spiegelträger ist eine in Durchsicht neutrale Konvex-Konkav-Linse, deren Brennweite bei Durchsieht im Unendlichen liegt. In der Brennebene der sphärischen Spiegelfläche ist die Lumineszenzdiode 4 angeordnet. In diesem Fall wird das von der Lumineszenzdiode ausgehende Licht vom Spiegel 5 in eine einzige Richtung reflektiert. Gerät und Richtungsmarkierung sind so justiert, daß diese Richtung parallel zur Ziellinie ist. Der Beobachter sieht durch das Fenster 6 und den Kollimatorspiegel 5 das Ziel und gleichzeitig über die Spiegelfläche von 5 das Bild der Diode 4. Wenn sich beide decken, haben der Sehstrahl 3 vom Ziel und das reflektierte Diodenlicht die gleiche Richtung. In diesem Fall ist auch die Ziellinie parallel zum Sehstrahl und das Gerät somit eingerichtet.

Die seitliche Versetzung des Sehstrahls durch den etwas schräg gestellten Kollimatorspiegel macht sich in der Praxis nicht bemerkbar, wenn der Spiegelkörper nicht zu dick ist.

Die erreichbare Zielgenauigkeit ist durch das Verhältnis des Durchmessers der lichtemittierenden Fläche der Lumineszenzdiode 4 zur Brennweite des Kollimatorspiegels 5 gegeben.

Das in F i g. 2 schematisch dargestellte Zielfernrohr 12 besteht aus einer Objektivlinse 8, einer Zwischenlinse 9 zur Bildumkehr und dem Okular 10. Das Licht einer Lumineszenzdiode 4 wird hier über einen dielektrischen Spiegel 17 in den Strahlengang eingespiegelt. In gleicher Weise kann eine andersfarbige Diodenanordnung 13, je nach Objektfärbung oder auch mit Informationen über Zielentfernungen, über eine Linse 14 und einen dielektrischen Spiegel U in das Gesichtsfeld des Beobachters 1 eingespiegelt werden, um den Kontrast zu erhöhen. Diese Einspiegelung kann in der Bildebene der Okularlinse 10 oder der Zwischenlinse 9 geschehen. Das Auge 1 des Beobachters sieht in diesem Fall mit auf unendlich adaptiertem Auge sowohl das Ziel als auch die Bilder der Lumineszenzdioden 4 und 13 scharf.

Dasselbe Prinzip der Einspiegelung kann auch bei einem Kollimationsfernrohr 22 angewandt werden, wie

CS ίΠ Γ ig. j VJaPgCSiCi

mittels des dielektrischen Spiegels U in die Bildebene der Objektivlinse 10 eingespiegelt und markiert so eine systemfeste Richtung. Die Lumineszenzdiode 15 beleuchtet über den dielektrischen Spiegel 17 und die Okularlinse 8 eine zumindest teilweise reflektierende plane Fläche 16. Durch das reflektierte Licht entsteht in der Bildebene der Objektivlinse 10 ein Bild der Lumineszenzdiode 15. Fallen die Bilder der beider Lumineszenzdioden 4 und 15 zusammen, so stimmt die Richtung des reflektierten Strahle!, mit der systemfesten Richtung überein. In allen Fällen kann auch in der Brennebene der Kollimatorlinse eine nichtleuchtende Marke oder Blende angebracht werden, die von einer Lumineszenzdiode beleuchtet wird, oder eine Anordnung von mehreren Lumineszenzdioden.

Die zur Einspiegelung der Markierung verwendeten dielektrischen Spiegel, auch frequenzselektive Spiegel genannt, können bei geeignetem Transmissionsverhalten die Vorteile der Beleuchtung durch Lumineszenzdioden voll zur Geltung bringen. So ist es z. B. im Falle des Zielfernrohrs wichtig, daß möglichst viel Lumineszenzdiodenlicht reflektiert und möglichst viel sichtbares Restlicht transmittiert wird. Bei der Verwendung einer Ga-As-Diode mit einer Wellenlänge λ = 660 + 15 nm, sollte der dielektrische Spiegel eine möglichst steile Kante bei 645 nm aufweisen. Dann r.ind Kontrast und Helligkeit des betrachteten Zieles bei Tageslich !beleuchtung kaum vermindert, da das Fehlen des Spektralbereiches von 645 nm bis zur Grenze des Sichtbaren im Roten im physiologischen Eindruck nur einen kaum wahrnehmbaren Blaustich erzeugt.

Die Leuchtdiode der eingespiegelten Lumineszenzdioden kann durch Regeln des Versorgungsstromes von Hand oder über einen einfachen elektronischen Regelkreis in Abhängigkeit von der Helligkeit des Beobachtungshintergrundes so eingestellt werden, daß die Erkennbarkeit der Markierung für die jeweilige Adaptierung des Beobachterauges optimal wird.

Der Direktsichtkollimator, bei dem die Funktion der Kollimatorlinse von einem sphärischen dielektrischen Spiegel übernommen wird, ist im Aufbau besonders einfach und für schnelle Zielerfassung geeignet, da er vorzugsweise vergrößerungsfrei ausgeführt ist, praktisch parallaxenfrei ist und gleichzeitig den hohen Markierungskontrast der Lumineszenzdiodenbeleuchtung voll ausnutzen kann.

Da Lumineszenzdioden eine relativ schmalbandige Emission aufweisen, haben sie den Vorteil, daß sie sich gut von einem im Mittel weißen Hintergrund abheben. Beispielsweise beträgt bei einer Wellenlänge von 660 nm die Bandbreite nur 30 nm. Außerdem weisen Lumineszenzdioden eine große Lebensdauer auf bei sehr gennger Leistungsaufnahme.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Optische Kollimatorsysteme mit Richtungsmarkierungen für Zielfernrohre und Autokollimationsfernrohre, mit in ihrer Helligkeit steuerbaren Lumineszenzdioden, deren Licht über teildurchlässige dielektrische Spiegel in den Strahlengang eingespiegelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei verschiedenfarbiges Licht emittierende Lumineszensdioden (4, 13; 4, 15) und zwei an die verschiedenen Lichtwellenlängen angepaßte dielektrische Spiegel (17,11) vorgesehen sind.