DE102017204094A1

DE102017204094A1 - Strichplatte mit Beleuchtungseinrichtung

Info

Publication number: DE102017204094A1
Application number: DE102017204094.7A
Authority: DE
Inventors: Winfried Arens
Original assignee: IMT Masken und Teilungen AG
Current assignee: IMT Masken und Teilungen AG
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2017-03-13
Publication date: 2018-09-13
Also published as: US20180267327A1; US10649223B2

Abstract

Es wird eine Strichplatte mit Beleuchtungseinrichtung angegeben, mit einer optischen Komponente (P) zum Einleiten von Licht einer Lichtquelle (L) in die Strichplatte (S), wobei die Strichplatte (S) zwei parallele, zu einer optischen Achse (O) senkrecht ausgerichtete Begrenzungsflächen (S1, S2) mit einer optischen Markierung (M) und einen umlaufenden, die Begrenzungsflächen verbindenden Rand (S3) aufweist. Die optische Komponente (P) weist eine Eintrittsfläche (E) und eine Reflexionsfläche (R) für das Licht der Lichtquelle (L) auf. Die optische Komponente (P) ist am Rand (S3) der Strichplatte (S) angeordnet, so dass das Licht der Lichtquelle (L) über die Eintrittsfläche (E) und die Reflexionsfläche (R) in die Strichplatte (S) gelangt und auf die Markierung (M) fällt. Das Licht der Lichtquelle (L) fällt dabei divergent auf die als Sammellinse wirkende Eintrittsfläche (E) der optischen Komponente (P).

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strichplatte mit einer Beleuchtungseinrichtung, wie sie in Mikroskopen, Zielfernrohren, Ferngläsern und anderen optischen Geräten zum Einsatz kommt. Solche Strichplatten tragen Markierungen, die als Größenreferenz oder Zielmarke dienen, indem sie dem betrachteten Bild überlagert werden.
STAND DER TECHNIK
Aus der EP 0886163 B1 ist eine beleuchtete Strichplatte bekannt. Die als Glasplatte ausgebildete Strichplatte weist ein optisches Gitter als Markierung auf, das durch seitlich in die Strichplatte fallendes Licht beleuchtet wird. Die Gitterparameter sind dabei so gewählt, dass das Licht von der Markierung zum Auge des Betrachters abgelenkt wird.
Aus der WO 2011/113547 A1 ist eine Vorrichtung zur Beleuchtung der Markierung einer Strichplatte bekannt. Das Licht einer divergent abstrahlenden Lichtquelle wird mittels einer Kollimatorlinse gesammelt und fällt dann durch eine Eintrittsfläche in ein seitlich an die Strichplatte gekittetes Einkoppelprisma. Über eine Reflexionsfläche des Prismas wird das Licht zur Umrandung der Strichplatte umgelenkt und fällt dort schließlich auf die zu beleuchtende Markierung. Der Aufbau dieser Vorrichtung zur Beleuchtung ist aber relativ aufwändig, da die Lichtquelle, die Kollimatorlinse und das Einkoppelprisma zueinander justiert werden müssen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Strichplatte mit Beleuchtungseinrichtung anzugeben, deren Aufbau vereinfacht ist, und die besonders günstig herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Details dieser Vorrichtung ergeben sich auch aus den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen.
Es wird eine Strichplatte mit Beleuchtungseinrichtung angegeben, mit einer optischen Komponente zum Einleiten von Licht einer Lichtquelle in die Strichplatte, wobei die Strichplatte zwei parallele, zu einer optischen Achse senkrecht ausgerichtete Begrenzungsflächen mit einer optischen Markierung und einen umlaufenden, die Begrenzungsflächen verbindenden Rand aufweist. Die optische Komponente weist eine Eintrittsfläche und eine Reflexionsfläche für das Licht der Lichtquelle auf. Die optische Komponente ist am Rand der Strichplatte angeordnet, so dass das Licht der Lichtquelle über die Eintrittsfläche und die Reflexionsfläche in die Strichplatte gelangt und auf die Markierung fällt. Das Licht der Lichtquelle fällt dabei divergent auf die als Sammellinse wirkende Eintrittsfläche der optischen Komponente.
Die Eintrittsfläche der optischen Komponente wandelt dabei das divergent einfallende Licht der Lichtquelle in ein konvergentes Strahlenbündel um, das im weiteren Verlauf zur gezielten Beleuchtung der Markierung dient. Die Eintrittsfläche kann als asphärische Linse oder als Fresnel-Linse ausgebildet sein, oder mit einer entsprechenden, das Licht sammelnden diffraktiven Optik versehen sein.
Die Reflexionsfläche ist so geneigt, dass das Licht im Inneren der optischen Komponente durch Totalreflektion reflektiert wird, so dass eine Verspiegelung der Reflexionsfläche nicht notwendig ist.
Durch die im Vergleich zum Stand der Technik reduzierte Anzahl optischer Komponenten ist die Anordnung robuster und zuverlässiger, und benötigt zudem weniger Bauraum.
Besonders vorteilhaft ist, dass die optische Komponente mit ihren beiden Funktionsflächen (Eintrittsfläche als Sammellinse, Reflexionsfläche) als monolithisches Spritzgussteil hergestellt werden kann. Eine zusätzlich zu justierende Kollimatorlinse wie im Stand der Technik entfällt, was den Aufwand zur Montage deutlich reduziert. Es ist außerdem möglich, an der monolithischen optischen Komponente auch Haltestrukturen für die Lichtquelle auszubilden, so dass z.B. eine Leuchtdiode einfach an die optische Komponente angesteckt werden kann.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen anhand der Figuren.
Figurenliste
Dabei zeigt

1 eine Strichplatte in einer Seitenansicht,
2 eine Abwandlung der Strichplatte der 1.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die 1 zeigt eine Seitenansicht einer Strichplatte S, zusammen mit einer Beleuchtungseinrichtung, die eine Lichtquelle L und eine optische Komponente P umfasst.
Die Strichplatte S ist beispielsweise eine kreisrunde Glasscheibe, deren vordere bzw. hintere Begrenzungsflächen S1, S2 senkrecht auf eine optische Achse O stehen, entlang der das Auge A eines Betrachters eine Beobachtung durchführt. Die Strichplatte S wird außerdem von einem seitlichen Rand S3 begrenzt, der die Begrenzungsflächen S1, S2 miteinander verbindet. Die Begrenzungsfläche S1 trägt eine Markierung M. Diese Markierung M wird in einer Zwischenbildebene des optischen Gerätes (Fernrohr, Mikroskop) angeordnet, so dass die Markierung M dem betrachteten Bild überlagert wird. Die Markierung M kann auch auf der dem Betrachter zugewandten Begrenzungsfläche S2 liegen.
Um die Markierung M auch vor einem dunklen Hintergrund gut erkennen zu können, sind leuchtende Markierungen M von Vorteil. Die Beleuchtungseinrichtung muss dazu das Licht der Lichtquelle L möglichst effizient und mit einer geeigneten Winkelverteilung auf die Markierung M leiten. Als Lichtquelle L eignet sich beispielsweise eine LED.
Bei der Markierung M kann es sich beispielsweise um ein Beugungsgitter handeln, das unter einem geeigneten Winkel beleuchtet wird, so dass die erste Beugungsordnung des reflektierten Lichtes annähernd parallel zur optischen Achse O liegt und sich in Richtung des Auges A ausbreitet. Das Gitter kann dabei ein Amplitudengitter (z.B. Gitterstriche aus Chrom auf Glas) oder ein Phasengitter (geätzte Stufen im Glas) sein. Es sind aber auch Strukturen möglich, die mittels eines „Etch and Fill“ - Prozesses hergestellt werden, wobei die ins Glas geätzten Vertiefungen mit einem das Licht streuenden Material gefüllt werden.
Die optische Komponente P ähnelt einem Prisma und weist verschiedene Funktionsflächen auf. Durch eine Eintrittsfläche E tritt divergentes Licht der Lichtquelle L in die optische Komponente P ein. Die Eintrittsfläche E wirkt dank ihrer in diesem Ausführungsbeispiel asphärischen Form als Sammellinse. Sie wandelt das divergent einfallende Licht in ein konvergentes Strahlenbündel um, dessen Brennpunkt vor, in oder nach der Markierung M liegen kann. Die Lage des Brennpunktes kann so gewählt werden, dass die Markierung M optimal ausgeleuchtet wird.
Von der Eintrittsfläche E aus fällt das Licht auf eine Reflexionsfläche R, wo es durch Totalreflexion in Richtung der Strichplatte S umgelenkt wird. Die optische Komponente P ist mittels eines transparenten Klebers mit dem Rand S3 der Strichplatte S verbunden. In diesem Bereich verlässt das Licht die optische Komponente P und tritt in die Strichplatte S ein.
Innerhalb der Strichplatte S kann das Licht unmittelbar zur Markierung M laufen, oder wie dargestellt noch an einer Begrenzungsfläche S1, S2 der Strichplatte S totalreflektiert werden, unter Umständen auch mehrmals.
Da sowohl die Eintrittsfläche E als auch die Reflexionsfläche R der optischen Komponente P ihre optische Wirkung nur aufgrund ihrer Form und aufgrund des Brechzahlunterschieds zwischen dem Material der Komponente P und der Umgebung aufweisen, kann die optische Komponente monolithisch aus einem geeigneten Kunststoff im Spritzgussverfahren hergestellt werden.
In der 2 ist eine erweiterte Ausführungsform der Strichplatte S dargestellt. Die Markierung M wird hier durch eine mit der eigentlichen Strichplatte S verkittete, transparente Abdeckung D, die z.B. als Deckglas ausgebildet ist, abgedeckt. Da die Markierung M in der Zwischenbildebene eines optischen Gerätes liegt, befinden sich die außen liegenden Oberflächen der Strichplatte S bzw. der Abdeckung D außerhalb der Zwischenbildebene. Dadurch werden Verschmutzungen auf diesen Oberflächen nicht scharf abgebildet, die Strichplatte S wird also unempfindlicher gegen Verschmutzung. Die Markierung M ist so auch gegen mechanische Beschädigung geschützt.
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

EP 0886163 B1 [0002]
WO 2011/113547 A1 [0003]

Claims

Strichplatte mit Beleuchtungseinrichtung, mit einer optischen Komponente (P) zum Einleiten von Licht einer Lichtquelle (L) in die Strichplatte (S), wobei die Strichplatte (S) zwei parallele, zu einer optischen Achse (O) senkrecht ausgerichtete Begrenzungsflächen (S1, S2) mit einer optischen Markierung (M) und einen umlaufenden, die Begrenzungsflächen (S1, S2) verbindenden Rand (S3) aufweist, und wobei die optische Komponente (P) eine Eintrittsfläche (E) und eine Reflexionsfläche (R) für das Licht der Lichtquelle (L) aufweist, und wobei die optische Komponente (P) am Rand (S3) der Strichplatte (S) angeordnet ist, so dass das Licht der Lichtquelle (L) über die Eintrittsfläche (E) und die Reflexionsfläche (R) in die Strichplatte (S) gelangt und auf die Markierung (M) fällt, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht der Lichtquelle (L) divergent auf die als Sammellinse wirkende Eintrittsfläche (E) fällt.
Strichplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als Sammellinse wirkende Eintrittsfläche (E) das divergent einfallende Licht der Lichtquelle (L) in ein konvergentes Strahlenbündel umwandelt.
Strichplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsfläche (E) als asphärische Linse oder als Fresnel-Linse ausgebildet ist oder mit einer diffraktiven Optik versehen ist.
Strichplatte nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsfläche (R) einfallendes Licht der Lichtquelle (L) mittels Totalreflexion reflektiert.
Strichplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Komponente (P) als monolithisches Spritzgussteil ausgebildet ist.
Strichplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Komponente (P) Haltestrukturen für die Lichtquelle (L) umfasst.
Strichplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (L) eine divergent abstrahlende LED ist.
Strichplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Komponente (P) mittels einem transparenten Kleber mit dem Rand (S3) der Strichplatte (S) verbunden ist.
Strichplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (M) als Phasengitter oder als Amplitudengitter oder als Licht streuendes Material ausgebildet ist, um vom Rand (S3) her einfallendes Licht der Lichtquelle (L) in Richtung der optischen Achse (O) zu lenken.
Strichplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (M) durch eine transparente Abdeckung (D) abgedeckt ist, die mit der Strichplatte (S) verbunden ist.
Optisches Gerät mit einer Strichplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (M) in einer Zwischenbildebene des optischen Gerätes angeordnet ist.