DE3731416A1 - Beleuchtungseinrichtung einer abzusehenden struktur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung einer abzusehenden Struktur gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Abzusehende Strukturen in Form von Fadenkreuzen und Strichplatten werden häufig in Beobachtungs- und Zielgeräten, wie z.B. in Dioptern, Fernrohren, Ent­ fernungsmessern und Mikroskopen eingesetzt. Das Fa­ denkreuz kann vielfältige Formen aufweisen, es kann aus gekreuzten Drähten bestehen, die innerhalb eines Trägerringes aufgespannt sind, es kann weiterhin auf photolithografischem Wege durch chemische Ätzung so­ wie durch galvanoplastische Verfahren hergestellt sein. Als Strichplatten werden Teile bezeichnet, bei denen absehbare Strukturen auf einem Träger auf­ gebracht sind. Beispiele derartiger Strukturen sind in dem Buch: Naumann, Schröder; Bauelemente der Op­ tik; 4. Ausgabe, Seite 427 gezeigt. Bei Beobachtungs- und Zielgeräten, in denen Abbildungsoptiken Verwen­ dung finden, um Gegenstände dem Auge vergrößert dar­ zubieten, ist es besonders vorteilhaft, das Faden­ kreuz oder die Strichplatte an der Stelle eines Zwischenbildes anzuordnen und die Halterung des Fa­ denkreuzes oder der Strichplatte als Feldbegrenzung zu verwenden.

Damit die abzusehende Struktur vom Beobachter gut erkannt werden kann, muß sie sich vom Hintergrund abheben, d.h., es muß ein bestimmter Kontrast zwi­ schen dem Bild des zu beobachtenden Objektes und dem Bild des Fadenkreuzes bzw. der Strichplatte vor­ handen sein. Um diesen Kontrast auch bei schlechten Lichtverhältnissen zu erhalten, sind zur Beleuchtung von Fadenkreuzen oder Strichplatten Hilfslichtquel­ len bekannt. In dem Buch: Naumann, Schröder; Bauele­ mente der Optik; 4. Ausgabe; Seite 428 ist eine der­ artige Beleuchtung einer Strichplatte durch eine seitlich angebrachte Lampe gezeigt. Die Helligkeit dieser Lampe wird durch Stromänderung, Blenden oder Graufilter so eingestellt, daß das Auge nicht ge­ blendet wird.

Eine Lampe als Hilfslichtquelle hat den Nachteil, daß an den Beobachtungs- und Zielgeräten ein Ge­ häuse für die Lampe angebracht werden muß, daß die Stromversorgung dieser Lampe ebenfalls im Gerät untergebracht ist, oder daß eine störende Verbin­ dung zu einer externen Stromversorgung notwendig ist. Weiterhin muß die Helligkeit der Lampe ständig der Umgebungshelligkeit, bzw. der Helligkeit des Objektbildes angepaßt werden, um Blendungen des Auges zu vermeiden.

Weiterhin sind nachtleuchtende Strichplatten bekannt, bei denen die Struktur in eine Glasplatte eingeätzt und mit einem Pigment aus z.B. Titandioxid und Binde­ mittel ausgefüllt ist. Bei Tageslicht erscheint die Struktur dunkel und bei Dunkelheit hebt sie sich, hervorgerufen durch die Beleuchtung mit einer Hilfs­ lichtquelle, hell vom dunklen Hintergrund ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Be­ leuchtungseinrichtung einer abzusehenden Struktur zu schaffen, die unabhängig von einer Energiever­ sorgung arbeitet und raumsparend sowie kostengünstig in Beobachtungs- und Zielgeräten verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich durch die vorgeschla­ gene Beleuchtung der optimale Kontrast zwischen dem Bild des Objektes und dem Bild der abzusehenden Struk­ tur selbst einstellt, da die eingestrahlte Lichtlei­ stung immer proportional zur Umgebungs- bzw. zur Ob­ jekthelligkeit ist, daß weiterhin die Beleuchtung wartungsfrei ist und eine nahezu unbegrenzte Lebens­ dauer aufweist.

Ausführungsbeispiele werden anhand der Zeichnung näher erläutert

Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Diopterbe­ leuchtung,

Fig. 2 eine Beleuchtung eines Fadenkreu­ zes im Schnitt,

Fig. 3 das Fadenkreuz nach Fig. 2 in der Ansicht III-III,

Fig. 4 ein Zielfernrohr,

Fig. 5 ein weiteres Zielfernrohr.

In Fig. 1 ist eine Beleuchtung eines Diopters mit­ tels lichtsammelndem und lumineszierendem Körper 1 gezeigt. Als Diopter bezeichnet man eine Vorrich­ tung zur Bestimmung einer Ziellinie, dabei bildet der Diopter eine Sehöffnung mittels einer Blende. Beim Zielen begrenzt diese Blende das Bildfeld und dient als Kimme. Zwischen der Blende und dem Objekt ist ein Ringkorn 2 angebracht, dessen Mittelpunkt mit dem Objekt in Deckung gebracht werden muß. Der lumineszierende Körper 1 ist gleichzeitig die Fas­ sung des Ringkornes 2, er wird von zwei miteinander verschraubbaren Hülsen 3 und 4 positioniert. Die Form des lumineszierenden Körpers 1 ist so gewählt, daß er als Lichtsammler wirkt und die, vom Objekt bzw. von der Umgebung eingestrahlte Energie konzen­ triert an der schmalen Fläche 5 wieder abgibt. Bei der Erfindung wird die Photolumineszenz ausgenutzt, d.h. daß die, einem atomaren System zugeführte Ener­ gie ohne die Zwischenstufe der thermischen Energie in Strahlungsenergie umgewandelt wird. Die emittier­ te Strahlung hat die gleiche oder eine größere Wel­ lenlänge als die anregende Strahlung. Beispielsweise kann eine lumineszierende Schicht oder ein lumines­ zierender Körper durch UV-Strahlung eine Emission im sichtbaren Spektralbereich ergeben. Man unter­ scheidet zwischen Fluoreszenz und Phosphoreszenz. Bei der Fluoreszenz klingt die Leuchterscheinung nach der Anregung durch Strahlung schnell ab, bei der Phosphoreszenz klingt die Leuchterscheinung lang­ sam ab. Erfindungswesentlich ist, daß die Beleuch­ tung einer abzusehenden Struktur, die in Fig. 1 das Ringkorn 2 ist, mittels eines, die Objekt- und die Umgebungsstrahlung sammelnden lumineszierenden Körpers 1 erfolgt. Die Strahlung, die durch das ein­ fallende Licht im lumineszierenden Körper 1 erzeugt wird, wird mittels Totalreflexion innerhalb des Kör­ pers 1 geführt und an der schmalen Fläche 5 ausge­ koppelt. Es erfolgt also eine streifende Beleuch­ tung des Ringkornes 2, das mattschwarz beschichtet ist und somit auch bei dem streifenden Lichteinfall einen recht hohen Reflexionsgrad besitzt.

Das anzuzielende Objekt wird durch die Blende des Diopters betrachtet und der Zielpunkt des Objektes muß mit dem Mittelpunkt der Blende sowie mit einem, in der Nähe der Blende, zwischen der Blende und dem Objekt angebrachten Fadenkreuz 7 (Fig. 2) in Deckung gebracht werden. Damit sich dieses Fadenkreuz 7 von dem Objekt abhebt, ist ebenfalls eine erfindungsge­ mäße Beleuchtung des Fadenkreuzes 7 vorteilhaft. Das Fadenkreuz 7 ist - wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt - in einen lumineszierenden Körper 8 integriert. Der lumineszierende Körper 8 besteht aus lichtsammelndem Kunststoff, der unter der Handelsbezeichnung "LISA- Kunststoff" vertrieben wird. Damit die Fläche des lumineszierenden Körpers 8, die dem Beobachter zuge­ wandt ist, nicht blendend wirkt, ist der lumineszieren­ de Körper 8 mit der Abschattblende 9 verschraubt, die ihm gleichzeitig die erforderliche Stabilität ver­ leiht und mit der er z.B. an einen Gewehrlauf be­ festigt wird. Es ist auch möglich, auf die Abschatt­ blende 9 zu verzichten und den lumineszierenden Kör­ per 8 so zu formen, daß er allein die erforderliche Stabilität erreicht. Um störende Strahlung oder Blendungen zu vermeiden, können Flächen des lumi­ neszierenden Körpers 8 auch ganz oder partiell mit einer Schicht bedeckt werden. Das Fadenkreuz 7 ist so in den lumineszierenden Körper 8 eingebettet, daß die gesammelte Strahlung an der schmalen Fläche 10 austritt und das Fadenkreuz 7 streifend beleuchtet. Um möglichst viel Objektstrahlung einzusammeln, ist der lumineszierende Körper 8 trichterförmig ausge­ bildet und die Außenfläche 12 dient ebenfalls zum Sammeln der Umgebungsstrahlung.

In den Fig. 1 bis 3 sind Beispiele gezeigt, in denen keine Abbildungsoptik verwendet wird. Die Er­ findung ist aber auch besonders vorteilhaft in Ziel­ fernrohren anwendbar, wie sie beispielhaft in den Fig. 4 und 5 dargestellt sind. Ein Objektiv 13 ist mittels eines Fassungsringes 14 an einem Tubus 15 befestigt. Ein Okular 16 wird durch einen Ver­ schraubring 17 an einen lumineszierenden Körper 18 gedrückt, der zwischen dem Verschraubring 17 und dem Tubus 15 eingebracht ist und in dem ein Faden­ kreuz 19 integriert ist. Der lumineszierende Kör­ per 18 ist so geformt, daß er mittels der Außen­ fläche 20 möglichst viel Umgebungsstrahlung und mit der gekrümmten Oberfläche 21 möglichst viel Objekt­ strahlung einsammelt, und daß die im lumineszieren­ den Körper 18 erzeugte Strahlung zu dem Fassung­ rand 22 des Fadenkreuzes 19 geführt wird und dort konzentriert austritt. Die Innenfläche 23 ist hier­ zu derart beschichtet, daß keine Lichtstrahlung an der Innenfläche 23 austritt und die Lichtstrahlung in den lumineszierenden Körper 18 zurückreflektiert wird.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Zielfernrohr mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtung. Wie in Fig. 4 ist ein Objektiv 24 mittels eines Fassungsringes 25 in einem Tubus 26 befestigt. Ein Okular 27 wird durch einen Verschraubring 28 mit einem Zwischenstück 29 verbunden. Um die Sammelfläche des lumineszierenden Körpers 30 sehr groß auszubilden und die Lichtlei­ tung zu optimieren, ist er im gezeigten Beispiel rohrartig geformt und mit Hilfe von nicht gezeigten Schrauben mit dem Zwischenstück 29 und dem Tubus 26 fixiert. Der rohrartige lumineszierende Körper 30 ist objektseitig offen und bildseitig hält er eine Strichplatte 31. Der Zwischenkörper 29 wirkt gleich­ zeitig als Feldblende an dem Ort eines Zwischenbil­ des. Die Fassung der Strichplatte 31 ist eine kreis­ runde Öffnung des lumineszierenden Körpers 30, in die die Strichplatte 31 eingeklebt ist und an des­ sen Oberfläche 32 das gesammelte Licht konzentriert ausgekoppelt wird.

Die partielle Auskoppelung der gesammelten Strahlung kann z.B. durch Unebenheiten der Oberfläche des lumi­ neszierenden Körpers, durch scharfkantige Ecken oder durch schmale Kanten hervorgerufen werden. Die Form und die Oberflächen der lumineszierenden Körper wird so gewählt, daß die gesammelte Strahlung nur am Ort der Beleuchtungsstelle konzentriert austreten kann.

Bei nicht gezeigten Ausführungen kann auch die Strich­ platte oder das Fadenkreuz nicht von dem lumineszieren­ den Körper gefaßt sein, sondern die Strichplatte oder das Fadenkreuz eine eigene Fassung besitzen oder zwi­ schen zwei Körpern eingeklemmt sein, wobei beide Kör­ per lumineszierend sein können. In den Fig. 1 bis 5 sind nur Zielvorrichtungen gezeigt, die Erfindung ist aber auch bei anderen Beobachtungsgeräten, wie z.B. bei Entfernungsmessern, Fernrohren und Mikro­ skopen anwendbar, um eine abzusehende Struktur bei schlechten Lichtverhältnissen erkennen zu können. Ein Anwendungsgebiet ist auch die berührungslose Kanten­ antastung zur Werkstück- oder Werkzeugvermessung, bei der die Meßpunkte des Werkstück- oder Werkzeugbildes mit einer Zielmarke zur Deckung gebracht werden. Um die abzusehende Struktur besonders gut von der Hin­ tergrundstrahlung abzuheben, kann es vorteilhaft sein, sie hochreflektierend zu gestalten, oder sie aus lumineszierendem Material zu formen oder mit lumineszierendem Material zu beschichten. Somit sind auch Ausführungen denkbar, bei denen keine separate Strichplatte benötigt wird, sondern der lumineszieren­ de Körper so geformt ist, daß in einem Bereich dieses Körpers die abzusehende Struktur eingebracht wird, so daß sichtbare Strahlung an dieser Struktur ausgekop­ pelt wird. Die abzusehende Struktur kann in den lumi­ neszierenden Körper als Vertiefung eingebracht werden, die evtl. mit einem Pigment aus Titandioxid ausgefüllt ist.

Zur Sammlung von Strahlung können noch zusätzliche Hilfsmittel, wie z.B. Spiegelanordnungen verwendet werden.

Zur Innenbeleuchtung von Strichplatten kann es vor­ teilhaft sein, wenn der Rand bis auf eine Lücke - zur Einkopplung von Strahlung - verspiegelt ist. Durch Totalreflexion erhält man somit eine gleich­ mäßige und vollständige Beleuchtung der Striche auf der Strichplatte.

Claims (13)

1. Beleuchtungseinrichtung einer abzusehenden Struk­ tur in einem Beobachtungs- oder Zielgerät, da­ durch gekennzeichnet, daß ein lumineszierender Körper (1, 8, 18, 30) des Beobachtungs- oder Zielgerätes so gestaltet ist, daß er Umgebungs- und/oder Objektstrahlung aufnimmt, und daß Strah­ lung zur Beleuchtung der abzusehenden Struktur (2, 7, 19, 31) an Flächen (5, 10, 22, 32) oder Kanten des lumineszierenden Körpers (1, 8, 18, 30) ausgekoppelt wird.

2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lumineszierende Körper (1, 8, 18, 30) die Fassung der abzusehenden Struk­ tur (2, 7, 19, 31) ist.

3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lumineszierende Körper (1, 8, 18, 30) eine große Sammelfläche (12, 20, 21) aufweist und daß die gesammelte Strahlung zu schmalen Flächen (5, 10, 22, 32) oder Kanten nahe der abzusehenden Struktur (2, 7, 19, 31) geleitet und dort ausgekoppelt wird.

4. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen (5, 10, 22, 32) oder Kanten zur Auskoppelung der Strahlung aufge­ rauht sind.

5. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lumineszierende Körper (18, 30) Bestandteil eines Zielfernrohres ist.

6. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die abzusehende Struktur ein Fadenkreuz (7, 19) ist.

7. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die abzusehende Struktur eine Strichplatte (31) ist.

8. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fassungsrand des Fadenkreuzes (19) oder der Strichplatte (31) vom lumineszierenden Körper (18, 30) umgeben ist und die Strahlung zu diesem Fassungsrand geleitet und dort ausgekoppelt wird.

9. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Strichplatte, bis auf eine Lücke zur Einkoppelung von Strahlung, verspiegelt ist.

10. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der lumineszierende Körper (1, 8, 18, 30) aus einem Material mit einem Brechungsindex größer als 1,55 besteht, dessen emittierte Strahlung ein Maximum im sichtbaren Wellenlängenbereich besitzt.

11. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lumineszierende Körper mit der abzusehenden Struktur versehen ist, so daß sichtbare Strahlung an der Struktur ausge­ koppelt wird.

12. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur als Vertiefung in den lumineszierenden Körper eingebracht ist.

13. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung mit einem Pig­ ment ausgefüllt ist.