DE102007022452A1

DE102007022452A1 - Modul, insbesondere Laser-/ Licht- Modul mit variabler Fokussierung

Info

Publication number: DE102007022452A1
Application number: DE200710022452
Authority: DE
Inventors: Edgar Vogt
Original assignee: Oerlikon Contraves GmbH
Current assignee: Rheinmetall Soldier Electronics GmbH
Priority date: 2007-05-10
Filing date: 2007-05-10
Publication date: 2008-11-13

Abstract

Vorgeschlagen wird, für eine variable Fokussierung bei einem Laser-/Licht-Modul (2), welches wenigstens einen Laser-Zielmarkierer (3) und/oder einen Laser-Zielbeleuchter und/oder eine LED-Lampe und/oder eine Halogenlampe umfasst, eine optische Linse (4) mit verstellbarer Brennweite vor wenigstens einer dieser Baugruppen (3) einzubinden. Dies ermöglicht eine optimale Zielbe- bzw. -ausleuchtung.

Description

Laser-Licht-Module (LLM) sind in der Regel über einen Schnellverschluss anbaubare und gegebenenfalls schon eingebaute Zielerfassungszusatzausstattungen insbesondere für Handfeuerwaffen und dergleichen für eine aktive Zielhilfe mittels schneller Zielbeleuchtung und Zielmarkierung. Derartige Module besitzen häufig einen Rotlicht-Zielmarkierer und eine starke Lampe im sichtbaren Bereich. (http://www.ge-ha-tec.com/tech/LLM01_d.htm, http://www.ilee.ch/news/Defence/DE-ileenews-Sept05def.pdf, http://www.rheinmetall-detec.de/index.php?fid3275&lang=2&pdb=1). Neben diesen LLM gibt es noch so genannte Laser-Module (http://www.rheinmetall-detec.de/index.php?fid=3277&lang=2&pdb=1), die einen Zielmarkierer im sichtbaren Bereich oder einen Zielmarkierer bzw. Zielbeleuchter im infrarotbereich besitzen sowie Licht-Module (http://www.euroatlas.de/pdf/B652.pdf.).
Ein optisches System zur variablen Fokussierung eines Lichtstrahls ist mit der DE 203 20 269 U1 offenbart. Dabei wird die Position der im Lichtstrahl befindlichen Linse translatorisch (mechanisch) verändert.
Die DE 697 33 711 T2 ( EP 0 904 578 B1 ) publiziert gleichfalls ein Linsensystem zum Fokussieren eines Lichtstrahls. Das System besitzt ein Gehäuse, das eine erste Flüssigkeit begrenzende Oberfläche mit einer ersten Breite sowie eine zweite Flüssigkeit begrenzende Oberfläche mit einer zweiten Breite und ein offenes Loch umfasst. Dieses erstreckt sich zwischen beiden Oberflächen und besitzt eine dritte Breite. Die erste Breite wird durch ein ausgehärtetes Harzmaterial überspannt.
Mit einer einstellbaren zusammengesetzten Linsenvorrichtung mit MEMS Steuerung beschäftigt sich des Weiteren die DE 60 2004 00 123 T2 ( EP 1 460 456 B1 ).
Die EP 1 643 284 A1 stellt eine Vorrichtung zur mechanischen Fokussierung eines Laserstrahls mit einer Teleskopanordnung vor, die ein kollimierendes optisches Element zur Kollimierung des Laserstrahls und ein nachgeordnetes fokussierendes optisches Element zur Fokussierung des Laserstrahls auf einen Fokuspunkt umfasst. Im divergenten Strahlengang ist vor der ersten Teleskopanordnung eine zweite mit einer ersten Linse und einer nachgeordneten zweiten Linse angeordnet. Die Linsen der zweiten Teleskopanordnung sind zueinander verschiebbar.
Eine Vorrichtung zur Fokussierung eines aus einer Glasfaser austretenden Laserstrahls ist der DE 100 18 546 A1 entnehmbar. Um Raum zu sparen, wird hier die Nutzung einer Fresnel- oder einer holographischen Linse angestrebt. Derartige Linsen bestehen aus flachen dünnen Platten oder Folien.
Eine optische Fokussiereinrichtung mit variabler Brennweite wird zudem in der DE 28 55 841 C2 beschrieben. Ausgehend von Systemen, in denen sich Licht streuende Teilchen innerhalb eines fluiden Mediums verteilt befinden und mittels Änderung der Stärke eines angelegten elektrischen oder magnetischen Feldes die Erzielung einer größeren oder kleineren Brennweite bewirkt wird ( US 35 31 185 A ), wird eine Fokussiereinrichtung aufgezeigt, bei der die veränderliche Brennweite unabhängig von der Polarisierung des vorhandenen Lichts ist. Diese lässt sich in Kameras, Teleskope, Fernrohre, Projektoren, Brillen und Augengläsern einsetzen.
Eine so genannte Flüssigkeitslinse wird auch in der DE 199 54 376 A1 offenbart. Die verstellbare Fokussierlinse ist flüssigkeitsbefüllt und umfasst eine dehnbare Membran als eine der Linsenflächen sowie ein Membran-Stützelement.
Aus der DE 698 04 119 T2 ( EP 1 019 758 B1 ) ist eine Linse mit verstellbarer Brennweite bekannt, die eine Kammer umfasst, die mit einer ersten Flüssigkeit gefüllt ist, einen Topfen einer zweiten Flüssigkeit besitzt, die auf einem Abschnitt einer ersten Oberfläche einer isolierenden Wand der Kammer in Ruhe angeordnet ist, wobei die erste und die zweite Flüssigkeit nicht mischbar sind. Die erste Flüssigkeit ist leitend, die zweite isolierend. Die Linse umfasst weiterhin Mittel zum Anlegen einer Spannung zwischen der Leiterflüssigkeit und einer Elektrode. Die Linse selbst ist sehr dünn. Angedacht ist die Anwendung auf dem Gebiet optoelektronischer Systeme und der Endoskopie.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Möglichkeit zur variablen Fokussierung eines Laser- und/oder Lichtstrahls insbesondere eines Laser-Licht-, Laser- oder Licht-Modul aufzuzeigen.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen aufgelistet.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, eine Optik mit verstellbarer Brennweite vor wenigstens einer Laser- bzw. einer Lichtquelle des Moduls einzubinden, um so eine variable Fokussierung des austretenden Strahles zu erreichen.
Bevorzugt wird hierbei eine optische Linse mit verstellbarer Brennweite, wie beispielsweise aus der DE 698 04 119 T2 bekannt, verwendet, die aufgrund einer einstellbaren bzw. gesteuerten elektrischen Spannung die Brennweite verändert, d. h. die sich durch elektrischen Strom kontrahieren und entspannen lässt. Je geringer die anliegende Spannung ist, desto flacher ist dabei die Krümmung der Linse. Der austretende Licht- bzw. Strahlenkegel ist breit gestreut. Dieser breite Kegel kann dann durch optisches Zoomen, d. h. durch Veränderung der Linsenkrümmung aufgrund der Änderung der an der Linse anliegenden Spannung so fokussiert werden, dass eine optimale Zielaus- bzw. -beleuchtung geschaffen wird.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, dass durch das optische Zoomen die Funktion des Zielausleuchtens und des Zielmarkierens zusammengefasst werden können. Damit verbunden ist die Einsparung eines sonst zusätzlichen Zielmarkierers.
In einer ersten Variante kann die Linse direkt vor dem Laser bzw. der Lichtquelle, d. h. vor dem gebündelten (kollimierten) Laserstrahl/Lichtstrahl angebracht sein und diesen danach aufziehen.
Alternativ kann die Linse vor einer Glasfaser oder einem Lichtleiter eingebunden werden, in welche der Laser- oder Lichtstrahl eingekoppelt und durch die Linse ausgekoppelt wird.
Die Linse kann auch direkt vor der Laserdiode ohne jegliche Zusatzoptik eingebaut werden.
Durch diese Maßnahmen wird die eine Fokussiereinrichtung von geringer Baugröße und vor allem von geringer Baulänge geschaffen, bei welcher zudem keine beweglichen Teile nach Außen geführt werden, was die Abdichtung des Gehäuses erleichtert.
Der Einsatz der Fokussiereinrichtung ist nicht nur auf Module für Handfeuerwaffen begrenzt. Die Fokussiereinrichtung ist insgesamt überall dort einsetzbar, wo eine Fokussierung erfordert wird, wie beispielsweise für Lasermodule bei Lichtschranken, Abstandssensoren etc.
Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll das Grundprinzip der Erfindung näher erläutert werden. Als Ausführungsbeispiel wurde die Anbindung des Moduls an einer Waffe gewählt, wobei die Anwendung des Moduls auf dieses Beispiel nicht beschränkt ist.
Es zeigt:
1 in einer skizzenhaften Darstellung ein Modul mit einer vor einem Laser angeordneten optischen Linse ohne angelegte Spannung,
1a eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes A aus 1,
2 in einer skizzenhaften Darstellung das Modul mit einer an der optischen Linse angelegten Spannung,
2a eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes B aus 2.
In den 1 und 2 ist mit 1 ein Waffenlauf einer nicht näher dargestellten Handfeuerwaffe gekennzeichnet. Beispielsweise unterhalb des Waffenlaufes 1 und vor einem nicht näher dargestellten Hahnabzug ist ein Modul 2 in bekannter Art und Weise angebracht, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielsweise nur einen Infrarot-Zielbeleuchter 3 (Diode) umfasst. Vor dem Zielbeleuchter 3 ist eine optische Linse 4 mit einer verstellbaren Brennweite eingebunden. Mit 10 ist ein entferntes Ziel skizzenhaft dargestellt.
In 1 liegt keine Spannung V an der Linse 4 an, V ist =0. Die Linse 4 weist eine flache Krümmung der Oberfläche 5 auf. Ein aus der Laserdiode 3 in die Linse 4 eingekoppelte Laserstrahl 6 tritt mit einer voreingestellten Divergenz (6') aus der Linse 4 in Richtung Ziel 10 aus (1a).
In 2 wird die Spannung verändert (geliefert von einem nicht näher dargestellten elektrischen Treiber). Entsprechend verändert die Linse 4 ihre Form derart, dass sich eine größere Krümmung der Oberfläche 5 aufbaut. Dadurch wird der Laserstrahl 6 an der Oberfläche 5 fokussiert und tritt als Laserstrahl 6' aus der Linse 4 auf das Ziel 10 auf (2a).
Selbige Anordnung kann auch vor anderen Baugruppen des Moduls 2 angeordnet werden. Dies können ein Laser-Zielmarkierer und/oder ein Laser-Zielbeleuchter und/oder eine LED-Lampe und/oder eine Halogenlampe als Baugruppe 3, d. h. einzeln oder auch in Kombinationen sein, die bekanntlich in Laser-Licht-, Laser- oder Licht-Modulen vorhanden sind.
Das Modul 2 ist auch bei Lasermoduln von Lichtschranken, bei Abstandssensoren etc. einsetzbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 20320269 U1 [0002]
- DE 69733711 T2 [0003]
- EP 0904578 B1 [0003]
- DE 60200400123 T2 [0004]
- EP 1460456 B1 [0004]
- EP 1643284 A1 [0005]
- DE 10018546 A1 [0006]
- DE 2855841 C2 [0007]
- US 3531185 A [0007]
- DE 19954376 A1 [0008]
- DE 69804119 T2 [0009, 0013]
- EP 1019758 B1 [0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- http://www.ge-ha-tec.com/tech/LLM01_d.htm [0001]
- http://www.ilee.ch/news/Defence/DE-ileenews-Sept05def.pdf [0001]
- http://www.rheinmetall-detec.de/index.php?fid3275&lang=2&pdb=1 [0001]
- http://www.rheinmetall-detec.de/index.php?fid=3277&lang=2&pdb=1 [0001]
- http://www.euroatlas.de/pdf/B652.pdf. [0001]

Claims

Modul, insbesondere Laser-/Licht-Modul (2) mit wenigstens einem Zielmarkierer, einem Laser-Zielbeleuchter, einer LED-Lampe, einer Halogenlampe, einzeln oder auch in Kombinationen, als Baugruppe (3) des Moduls (2), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens vor einer dieser Baugruppen (3) eine optische Linse (4) mit verstellbarer Brennweite zur variablen Fokussierung eines aus den Baugruppen (3) austretenden Strahls (6) eingebunden ist.
Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Linse (4) eine Oberfläche (5) aufweist, die aufgrund einer einstellbaren bzw. gesteuerten elektrischen Spannung (V) ihre Krümmung verändert.
Modul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (4) direkt vor der Lichtquelle innerhalb der Baugruppe (3) angebracht ist.
Modul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (4) direkter Bestandteil der Baugruppe (3) ist.
Modul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (4) vor einer Glasfaser oder einem Lichtleiter angebracht ist, in die der Laser- oder Lichtstrahl (6) eingekoppelt wurde.
Modul nach einem der Ansprüche gekennzeichnet durch die Nutzung an einer Handfeuerwaffe.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gekennzeichnet durch die Nutzung bei Lasermodulen für Lichtschranken.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gekennzeichnet durch die Nutzung bei Abstandssensoren.