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Die Erfindung bezieht sich auf eine Visieranordnung für ein Reflexvisier, wie sie gattungsgemäß aus der Patentschrift
US 5 901 452 A bekannt ist.
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Reflexvisiere - das sind Visiereinrichtungen mit einer eingespiegelten Leuchtmarke - arbeiten nach dem Prinzip, dass eine selbstleuchtende oder beleuchtete Zielmarke (Leuchtmarke), typischerweise ein Punkt, über einen Hohlspiegel ins Unendliche abgebildet und gleichzeitig mit dem anvisierten Ziel durch das Auge akkommodationsfrei erfasst werden kann.
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Bei dieser Art Visieren handelt es sich typischerweise um nahezu vergrößerungslose Zieleinrichtungen, die mit einer virtuellen, im Unendlichen abgebildeten Leuchtmarke ausgestattet sind. Anstelle von Reflexvisier werden sie auch gebräuchlich als Rotpunktvisier oder Kollimatorvisier bezeichnet.
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Bei den meisten dieser Visiere wird der vorzugsweise rote Leuchtpunkt durch eine Leuchtdiode erzeugt. Die Größe der Leuchtdiode und die Brennweite der Kollimatoroptik bestimmen die scheinbare Größe des Leuchtpunktes. Um einen Leuchtpunkt mit nur geringer Zielüberdeckung zu erreichen, muss entweder eine lange Brennweite oder eine sehr geringe Punktgröße gewählt werden. Eine lange Brennweite bedeutet entsprechend große Geräte. Eine kompakte Bauweise bedingt daher eine relativ kleine Brennweite, wobei die Öffnung vergleichsweise hoch ist.
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Für diese kompakten Visiereinrichtungen liegt die Brennweite üblicherweise im Bereich von 20 - 30 mm.
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Für eine geringe Größe der Abbildung der Leuchtmarke, die nur wenige Winkelminuten eines anvisierten Zielobjektes überdeckt, sollte der Durchmesser der Leuchtmarke um die 25 µm liegen.
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Im Vergleich zu Zielfernrohren haben Reflexvisiere den Vorteil, dass es systembedingt für die Benutzung keinen vorgegebenen Abstand zwischen Visier und Auge gibt. Dieser kann somit wenige Zentimeter, aber auch mehr als einen Meter betragen, ohne dass die Funktion davon beeinflusst wird. Damit eignen sich diese Visiere für alle Geräte, mit denen Ziele mit dem unbewaffneten Auge, das heißt ohne Hilfsmittel, anvisiert werden.
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Wenn das Visier keine Vergrößerung hat, kann auch mit beiden Augen offen visiert werden. Es kann so das Sehfeld des unbewaffneten Auges nahezu uneingeschränkt beobachtet werden. Eine Einschränkung ist lediglich für das Auge gegeben, welches durch das Reflexvisier schaut. Die Einschränkungen sind dabei durch Ränder der Optik oder diese haltende Fassungen gegeben. Das durch die Optik des Visiers begrenzte Sehfeld soll hier nachfolgend als Sehfeldausschnitt verstanden werden. Für ein komfortables Visieren, bei geringer Bauhöhe, sollte dieses in seiner horizontalen Ausdehnung im Vergleich zur vertikalen Ausdehnung größer, bevorzugt ungefähr doppelt so groß sein.
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Reflexvisiere sind in geschlossener und in offener Bauweise bekannt. Bei der geschlossenen Bauform ist die Optik in der Regel in einem Tubus mit Linsen oder Abdeckplatten gefasst. Bei einer offenen Bauweise ist die Optik freistehend. Letztere hat den Vorteil, dass sie ein Sehfeld mit einem nahezu unverbauten Blick auf das Ziel bietet. Dafür ist sie in der Regel anfällig für Störung durch Umgebungseinflüsse, wie Regen, Schnee und Schmutz, die in den Strahlengang gelangen können. Die geschlossene Bauform ist dagegen robuster und störunanfälliger. Der Schwerpunkt der Anwendung liegt hier im militärischen Bereich, wo die Robustheit und Wasserdichtigkeit von besonderer Wichtigkeit sind.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 100 46 878 A1 und der Patentschrift
US 5 189 555 A sind zwei Visiere bekannt, bei denen sich die Leuchtmarke innerhalb zweier begrenzender optischer Bauteile befindet. Diese Art Visiere sind vergleichsweise meist deutlich größer und dadurch auch schwerer. Ein weiterer Nachteil ist der eingeschränkte Sehwinkel, wenn nur mit einem Auge durch das Visier geblickt wird, was zumindest dann unerlässlich ist, wenn dieses eine Vergrößerung aufweist.
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Bei einem in der Patentschrift
DE 861 975 B offenbarten Reflexvisier tritt eine Leuchtmarke über ein Umlenkprisma, im rechten Winkel zu einer optischen Achse des Reflexvisiers, in ein Prismensystem aus zwei Prismen ein. Die Leuchtmarke ist ein in einem kollimierten Strahlengang beleuchtetes Fadenkreuz. Das Prismensystem bildet einen quaderförmigen Glasblock, an dessen Diagonalschnitt die Prismen eine teildurchlässige Reflektorfläche ausbilden. An der Reflektorfläche wird das beleuchtete Fadenkreuz der optischen Achse überlagert, wobei vor der Überlagerung ein rotationssymmetrisch gekrümmter Hohlspiegel die Abbildung ins Unendliche realisiert.
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Der Hohlspiegel ist in Eintrittsrichtung des beleuchteten Fadenkreuzes, an der Außenseite des Prismensystems angeordnet und bildet zwischen dem Prismensystem und dem Hohlspiegel eine Luftlinse aus. Nachteil dieser Lösung ist die verhältnismäßig hohe Anzahl optischer Elemente, die zum Erzeugen und Abbilden der Leuchtmarke erforderlich sind.
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Ein in der Offenlegungsschrift
US 2013/0333266 A1 beschriebenes Reflexvisier verwendet ein Prismensystem aus zwei Prismen, die quaderförmig zusammengefügt sind. Die Fügefläche ist eine teildurchlässige Fläche und verläuft diagonal durch das Prismensystem. An der teildurchlässigen Fläche wird dem anvisierten Ziel eine Leuchtmarke überlagert. Als Leuchtmarke wird vorteilhaft ein Mikrodisplay verwendet, mit dem sich prinzipiell verschiedene Leuchtmarken erzeugen lassen. Das Prismensystem weist eine Eintrittsfläche und parallel gegenüberliegend eine Austrittsfläche auf, durch die ein vom anvisierten Ziel kommender Lichtstrahl durch das Prismensystem hindurch treten kann. Rechtwinklig zur Ein- und Austrittsfläche, oberhalb und unterhalb des Lichtstrahls, weist das Prismensystem jeweils eine parallel gegenüberliegende Deck- und Bodenfläche auf. Diese Flächen sind jeweils mit einem rotationssymmetrischen Parabolspiegel verbunden. Über den mit der Deckfläche verbundenen Parabolspiegel wird die Leuchtmarke dem vom Ziel kommenden Lichtstrahl überlagert. Das von dem mittig an der Kante zwischen Bodenfläche und Austrittsfläche angeordnete Mikrodisplay ausgehende Licht wird dazu unter einem Winkel vom Parabolspiegel zur teildurchlässigen Fläche reflektiert und dabei kollimiert. Aufgrund der kurzen optischen Weglänge für das Licht des Mikrodisplays sind die an der Boden- und Deckfläche aufbauenden Parabolspiegel relativ stark gekrümmt. Durch die Krümmung werden die Ränder außerhalb der Ein- und Austrittsfläche des Reflexvisiers unvorteilhaft zu ausgedehnten Randbereichen verbreitert.
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Aus der vorgenannten Patentschrift
US 5 901 452 A ist ein kompaktes Reflexvisier, dort als Gewehrvisier bezeichnet, bekannt, mit einem strahlteilenden Prismensystem, über welches eine beleuchtete Marke ins Unendliche abgebildet und ein Ziel im Unendlichen stehend betrachtet werden kann. Das aus zwei verbundenen Prismen bestehende Prismensystem weist die Form eines Quaders, bevorzugt eines Würfels, mit fünf Funktionsflächen auf. Eine erste Funktionsfläche ist die diagonal im Inneren durch das Prismensystem verlaufende Verbindungsfläche der beiden Prismen, die als Strahlteilerfläche benannt ist und die mit einer teildurchlässigen Beschichtung versehen ist. Die zweite bis fünfte Funktionsfläche sind äußere Funktionsflächen, von denen die zweite und dritte Funktionsfläche, bezogen auf ein Gewehr, auf welchem die Prismensystem montiert wird, als Boden- und Deckfläche und die vierte und fünfte Funktionsfläche, bezogen auf die Einfallsrichtung des aus Richtung des anvisierten Zieles kommenden Lichtes, als Eintritts- und Austrittsfläche benannt sind. Die Eintrittsfläche und die Austrittsfläche sind parallel verlaufend zueinander angeordnet, sodass das Prismensystem für in die Eintrittsfläche einfallendes und durch die Austrittsfläche austretendes Licht wie eine Planpatte wirkt.
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Die Deckfläche ist als eine gekrümmte rotationssymmetrische Spiegelfläche mit einem Brennpunkt ausgeführt, wobei die Symmetrieachse der Spiegelfläche mit einer Flächennormalen der Bodenfläche zusammenfällt und der Brennpunkt der Spiegelfläche auf der Bodenfläche liegt. Zwischen der Bodenfläche und der Deckfläche ist gleich einem üblichen Strahlteilerwürfel die Strahlteilerfläche diagonal verlaufend zwischen der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche angeordnet. Eine im Brennpunkt des Spiegels an dem Prismensystem angeordnete beleuchtete Marke wird so durch die Strahlteilerfläche hindurch über die Spiegelfläche zurück auf die Strahlteilerfläche und von dieser reflektiert durch die Austrittsfläche hindurch abgebildet. Dabei wird das Licht durch die Spiegelfläche kollimiert und verlässt das Prismensystem idealerweise als paralleles Strahlenbündel. Ein durch das Prismensystem seitens der Austrittsfläche einblickender Betrachter sieht so mit gleichem Auge gleichzeitig die beleuchtete Marke und das anvisierte Ziel akkommodationsfrei im Unendlichen innerhalb eines Sehfeldausschnittes.
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Ein Nachteil an einem Visier gemäß der vorgenannten Patentschrift
US 5 901 452 A ist durch die starke Krümmung der Spiegelfläche gegeben, deren Radius direkt vom Abstand der Deckfläche von der Bodenfläche und damit von der Bauhöhe des Prismensystems bestimmt wird. Sie ist umso größer, je kleiner die Bauhöhe ist. Das heißt um eine kleine Bauhöhe zu erreichen, muss eine starke Krümmung in Kauf genommen werden, welche eine maximale Breite des Prismensystems, bestimmt durch den Abstand der nicht zu den Funktionsflächen gehörenden Seitenflächen, stark begrenzt. Die Vorteile einer offenen Bauweise, bei welcher der Sehfeldausschnitt nur durch die Ränder der Optik begrenzt wird, werden hier durch die starke Krümmung der Spiegelfläche erheblich eingeschränkt. Je stärker die Krümmung und je größer der Abstand der Seitenflächen des Prismensystems voneinander ist, um den durch das Prismensystem begrenzten Sehfeldausschnitt angemessen breit zu gestalten, desto größer ist ein durch die Spiegelfläche gebildeter, von der Austrittsfläche her sichtbarer und an den oberen Rand des Prismensystems grenzender Randbereich, der für die Höhe des Sehfeldausschnittes verloren geht.
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Aus der
DE 10 2015 105 751 A1 ist eine Visieranordnung mit einem Prismensystem bekannt, bei der das Prismensystem einen an ihren oberen Rand grenzenden, vergleichsweise schmaleren Randbereich aufweist, sodass ein vergleichsweise größerer Teil der Strahlleistung zur Abbildung der Zielmarke verwendet wird. Auch wenn dieser Randbereich sehr schmal ist, so ist doch auch in diesem Randbereich kein Durchblick möglich und er geht der Höhe des Sehfeldausschnittes verloren. Um den Randbereich schmal auszuführen weißt die Spiegelfläche eine nur leichte Krümmung auf, was eine große Brennweite voraussetzt. Die große Brennweite wird möglich indem der Strahlengang über mehrere reflektierende Planflächen gefaltet wird. Das Prismensystem wird zu diesem Zweck in Richtung der Visierachse verlängert ausgeführt und weist somit ein vergleichsweise höheres Gewicht auf.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Visieranordnung für ein Reflexvisier zu schaffen, bei der das mit ihren Rändern einen Sehfeldausschnitt begrenzende Prismensystem keine den Sehfeldausschnitt einschränkende Randbereiche aufweist.
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Diese Aufgabe wird für eine erfindungsgemäße Visieranordnung, umfassend eine Leuchtmarke und ein Prismensystem, bestehend aus einem ersten Prisma und einem zweiten Prisma, die über eine dichroitische Reflektorfläche miteinander verbunden sind, gelöst. Die dichroitische Reflektorfläche schließt mit einer Visierachse, die orthogonal zu einer am ersten Prisma vorhandenen Eintrittsfläche und einer hierzu parallel angeordneten, am zweiten Prisma vorhandenen Austrittsfläche angeordnet ist, einen Winkel ein. Am zweiten Prisma ist eine konvex gekrümmte Spiegelfläche vorhanden, die einen Scheitelpunkt und einen Brennpunkt aufweist, wobei der Brennpunkt gemeinsam mit dem Scheitelpunkt eine Einblendachse definiert. Der Brennpunkt ist auf einer am ersten Prisma ausgebildeten Bodenfläche oder in einem Abstand zu der Bodenfläche außerhalb des Prismensystems angeordnet, wo auch die Leuchtmarke positioniert ist.
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Die Einblendachse und die Visierachse fallen zwischen der Austrittsfläche und der dichroitischen Reflektorfläche zusammen.
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Es ist erfindungswesentlich, dass der Winkel größer 45°, kleiner 90° ist und das erste Prisma eine plane Spiegelfläche aufweist, die der konvex gekrümmten Spiegelfläche, die auf einer Montageseite des Prismensystems angeordnet ist, gegenüberliegend und orthogonal zu der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche angeordnet ist. An der planen Spiegelfläche wird die Einblendachse zwischen der Bodenfläche und der dichroitischen Reflektorfläche einmal gefaltet.
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Dadurch ergibt sich als erfindungswesentliches Merkmal, dass die Bodenfläche, über die der von der Leuchtmarke 7 ausgehende Abbildungsstrahlengang in das Prismensystem eingekoppelt wird, und die zur Kollimation des Abbildungsstrahlengangs zwingend notwendige konvex gekrümmte Spiegelfläche auf einer gleichen Seite des Prismensystems liegen, nämlich auf der Montageseite, die einem Gerät, auf dem das Prismensystem bestimmungsgemäß montiert wird, zugewandt ist.
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Vorteilhaft sind zwei oder ein Vielfaches von zwei weiteren planen Spiegelflächen zwischen der planen Spiegelfläche und der konvex gekrümmten Spiegelfläche vorhanden.
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Es ist auch von Vorteil, wenn die Bodenfläche parallel zu der planen Spiegelfläche angeordnet ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
- 1 eine dreidimensionale Darstellung einer erfindungsgemäßen Visieranordnung,
- 2 eine Seitenansicht der Visieranordnung gemäß 1 mit dem Abbildungsstrahlengang der Leuchtmarke und
- 3 eine Rückansicht der Visieranordnung gemäß 1.
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Eine erfindungsgemäße Visieranordnung, dargestellt in den 1 bis 3, enthält eine Leuchtmarke 7 und ein Prismensystem, gebildet aus einem ersten Prisma 1 und einem zweiten Prisma 2. Die Prismen 1, 2 sind über eine dichroitische Reflektorfläche 3 miteinander verbunden, welche um den Winkel α geneigt zur optischen Achse, nachfolgend Visierachse 4, zwischen einer am ersten Prisma 1 vorhandenen Eintrittsfläche 1.1 und einer hierzu parallel angeordneten, am zweiten Prisma 2 vorhandenen Austrittsfläche 2.1 angeordnet ist.
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Die Visierachse 4 verläuft orthogonal zu der Eintrittsfläche 1.1 und der Austrittsfläche 2.1, sodass das Prismensystem für die Abbildung eines auf der Visierachse 4 anvisierten Ziels im Auge eines Betrachters als eine planparallele Platte wirkt und somit brechkraftlos ist.
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Zum Einblenden einer Leuchtmarke 7 auf die Visierachse 4 sind entlang einer weiteren optischen Achse, nachfolgend Einblendachse 5, in Richtung der Abbildung der Leuchtmarke 7, am ersten Prisma 1 eine Bodenfläche 1.2 zum Eintreten des Abbildungsstrahlengang in das Prismensystem, eine plane Spiegelfläche 1.3, für eine erste Reflexion, eine konvex gekrümmte Spiegelfläche 2.2, für eine zweite Reflexion sowie Kollimation und die dichroitische Reflektorfläche 3, für eine dritte Reflexion in Richtung der Visierachse 4 vorhanden. Bei der am zweiten Prisma 2 vorhandenen konvex gekrümmten Spiegelfläche 2.2 wird für eine leicht verständliche Beschreibung der Erfindung vereinfacht davon ausgegangen, dass es sich hier um eine sphärische Spiegelfläche mit einem Scheitelpunkt S und einem Brennpunkt F handelt. Der optische Abstand zwischen dem Brennpunkt F und dem Scheitelpunkt S stellt die Schnittweite der konvex gekrümmtem Spiegelfläche 2.2 dar. Das Prismensystem ist so dimensioniert, dass der Brennpunkt F entweder auf der Bodenfläche 1.2 oder mit einem Abstand zu der Bodenfläche 1.2 außerhalb des Prismensystems liegt (siehe 2).
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Zur bestimmungsgemäßen Verwendung des Prismensystems wird dieses so an einem auf ein Ziel auszurichtenden Gerät aufgesetzt, insbesondere an einer handhaltbaren Schusswaffe, dass die Visierachse 4 parallel zu einer Schussachse des Gerätes verläuft. Die Bodenfläche 1.2 und die konvex gekrümmte Spiegelfläche 2.2 sind dabei dem Gerät zugewandt auf einer Montageseite des Prismensystems angeordnet. Dem entsprechend ist die plane Spiegelfläche 1.3, am ersten Prisma 1, Teil der die Eintrittsfläche 1.1 und die Austrittsfläche 2.1 miteinander verbindenden Deckfläche des Prismensystems. Die Bodenfläche 1.2 kann zur planen Spiegelfläche 1.3 geneigt angeordnet sein, so, dass die Einblendachse 5 orthogonal zu ihr verläuft. Vorteilhaft ist sie jedoch, da einfacher herstellbar, parallel zur planen Spiegelfläche 2.1 angeordnet, was aufgrund des schmalbandigen Wellenlängenspektrums mit dem die Leuchtmarke 7 beleuchtet wird bzw. mit dem sie leuchtet, für die Qualität der Abbindung der Leuchtmarke 7 vernachlässigbar ist.
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Es ist üblich, dass Prismensysteme von Visieranordnungen in einem Prismenhalter eingesetzt mit der Waffe verbunden werden. Ein erfindungsgemäßes Prismensystem wird zur bestimmungsgemäßen Montage an einem Gerät mit einem Prismenhalter oder dem Gerät selbst so verbunden, dass die Bodenfläche 1.2 und die konvex gekrümmte Spiegelfläche 2.2 vom Prismenhalter bzw. dem Gehäuse des Gerätes unterhalb einer Montageebene einschlossen werden, jedoch die Eintrittsfläche 1.1 und die Austrittsfläche 1.2 oberhalb der Montageebene liegen und durch den Prismenhalter bzw. das Gehäuse nicht begrenzt werden.
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Bei einer Anordnung der Leuchtmarke 7 außerhalb des Prismensystems wird die Leuchtmarke 7 vorteilhaft an dem Prismenhalter bzw. an dem Gehäuse des Gerätes angebracht. Die Befestigung ist vorteilhaft justierbar um die Leuchtmarke 7 exakt in den Brennpunkt der konvex gekrümmten Spiegelfläche 2.2 zu justieren.
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Das Prismensystem einer erfindungsgemäßen Visieranordnung unterscheidet sich zu der der vorgenannten
US 5 901 452 A im Wesentlichen dadurch, dass zusätzlich zu den genannten fünf Funktionsflächen, nämlich der dichroitischen Reflektorfläche
3, der Eintrittsfläche
1.1, der Austrittsfläche
2.1, der konvex gekrümmten Spiegelfläche
2.2 und der Bodenfläche
1.2, genau eine weitere Funktionsfläche vorhanden ist, die durch die plane Spiegelfläche
1.3 gebildet ist.
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Die plane Spiegelfläche
1.3 ist orthogonal zu der Eintrittsfläche
1.1, das erste Prisma
1 begrenzend, zwischen der Eintrittsfläche
1.1 und der Austrittsfläche
2.1 angeordnet. Die Projektion der planen Spiegelfläche
1.3 in Richtung der Visierachse
4 stellt damit nur eine Linie dar, die mit einem oberen Rand der Eintrittsfläche
1.1 zusammenfällt, weshalb die Deckfläche des Prismensystems flach ist. Im Unterschied zu den Visieranordnungen gemäß der vorgenannten
US 5 901 452 A und auch der vorgenannten
DE 10 2015 105 751 A1 entsteht durch die konvex gekrümmte Spiegelfläche
2.2 kein den Sehfeldausschnitt begrenzender Randbereich, da die konvex gekrümmte Spiegelfläche
2.2 unterhalb der Montagebene eines Gerätes, die den Sehfeldausschnitt zum Gerät hin begrenzt, angeordnet wird.
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Gleich bekannten Visieranordnungen wird das über die konvex gekrümmte Spiegelfläche 2.2 reflektierte und kollimierte Strahlenbündel über die dichroitische Reflektorfläche 3 in Richtung der Visierachse 4 umgelenkt und die Einblendachse 5 und die Visierachse 4 fallen zusammen. Der Krümmungsradius der konvex gekrümmten Spiegelfläche 2.2, ist so gewählt, dass deren Schnittweite gleich bzw. geringfügig länger ist als der Weg des Achsstrahls des Strahlenbündels, den dieses zwischen der Bodenfläche 1.2 und der konvex gekrümmten Spiegelfläche 2.2 zurücklegt, lang ist.
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Wie in
2 gezeigt, wird ein von der Leuchtmarke
7 ausgehendes Strahlenbündel, bevor es auf die dichroitische Spiegelfläche
2.2 auftrifft, an der planen Spiegelfläche
1.3 reflektiert, womit im Vergleich zur vorgenannten
US 5 901 452 A die Brennweite, bestimmt durch den Krümmungsradius und die Brechzahl des Materials des Prismensystems, und damit auch die Schnittweite eine größere Länge aufweist. Praktisch könnte die Brennweite
F weiter vergrößert werden, indem zwei oder auch ein Vielfaches von zwei weiterer planen Spiegelflächen zwischen der planen Spiegelfläche
1.3 und der konvex gekrümmten Spiegelfläche
2.2 vorgesehen werden. Das hätte den Vorteil, dass bei einer vorgegebenen Breite
b des Prismensystems und damit Sehfeldausschnittbreite des Sehfeldausschnittes, die Bauhöhe
hb verringert werden kann. Die Bauhöhe
hb ist größer als eine Sehfeldausschnitthöhe h
s, des Sehfeldausschnittes, mindestens um die Projektionshöhe b
P, die sich aus der Projektion der konvex gekrümmten Spiegelfläche
2.2 in Richtung der Visierachse
4 ergibt. Wie bereits dargelegt, liegt die konvex gekrümmte Spiegelfläche
2.2 bei bestimmungsgemäßer Montage des Prismensystems an einem Gerät nicht innerhalb des Sehfeldausschnittes, der durch die sichtbaren Ränder des Visiersystems begrenzt wird, die das Auge beim Anvisieren wahrnimmt. Als unterer Rand wird eine Montageebene am Gerät wahrgenommen. Die konvex gekrümmte Spiegelfläche
2.2 liegt, unabhängig von deren Krümmungsradius, unterhalb dieser Montageebene, weshalb ihre Projektion in Richtung der Visierachse keinen den Sehfeldausschnitt begrenzenden Brandbereich bildet. Sie beeinflusst jedoch den Abstand der Visierachse
4 zu der Achse einer Schusswaffe, an der das Prismensystem bestimmungsgemäß montiert wird, weshalb ein großer Krümmungsradius, das heißt eine geringe Krümmung, von Vorteil ist.
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Die Funktion der planen Spiegelfläche 1.3 liegt grundsätzlich nicht in der Faltung des Abbildungsstrahlengangs zum Zwecke der Brennweitenverlängerung sondern darin, dass die Bodenfläche 1.2, über die der von der Leuchtmarke 7 ausgehende Abbildungsstrahlengang in das Prismensystem eingekoppelt wird und die zur Kollimation des Abbildungsstrahlengangs zwingend notwendige konvex gekrümmte Spiegelfläche 2.2, auf einer gleichen Seite des Prismensystems liegen, nämlich auf der Montageseite, die einem Gerät auf dem das Prismensystem bestimmungsgemäß montiert wird, zugewandt ist.
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Die den Sehfeldausschnitt begrenzenden Ränder des Prismensystems werden neben der Montageebene nur durch die sichtbaren Ränder des Eintrittsfläche 1.1 bzw. der Austrittsfläche 2.1 begrenzt. Diese können allerdings bedingt durch strukturell notwendige Mittel wie Fasen, die zur Vermeidung und Behebung von Aussprüngen an Glasbauteilen angebracht werden, eine gewisse Breite aufweisen. Dem Anwender erscheint beim Anvisieren ein prismatischer Körper mit planen Ein- und Austrittsflächen und einer zum Gehäuse des Gerätes planen Deckfläche. Die Seitenflächen entlang der Visierlinie können zur Deckfläche geneigt ausgeführt werden, um ein Anstoßen ohne Beschädigung zu ermöglichen. Vorteilhaft sind die Eintrittsfläche 1.1 und die Austrittsfläche in Form und Größe identisch.
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Mit der Verlängerung des ersten Prismas 1, bei Anordnung mehrerer planer Spiegelflächen kann bei Beibehaltung des Krümmungsradius und damit der Brennweite die Sichtfensterhöhe hs verringert werden, womit die Sichtfensterhöhe hs des Prismensystems unabhängig von der Brennweite an die geforderten Umstände optimal angepasst verwirklicht werden kann. Bei einer nur geringen Krümmung kann auch die Breite b, bestimmt durch den Abstand der Seitenflächen 6 des Prismensystems, zur Höhe hs vergleichsweise groß, nämlich mehr als doppelt so groß, gewählt werden. Für eine Vielzahl von Visiersituationen ist ein Sehfeldausschnitt mit einer großen Breite gewünscht, wobei dessen Höhe vergleichsweise gering sein kann. Entsprechend weist das Prismensystem eine vergleichsweise große Breite b auf, die hier der Baubreite und der Sichtfensterbreite entspricht und eine vergleichsweise geringe Sichtfensterhöhe hs ist ausreichend.
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Die Leuchtmarke 8 kann gleich dem Stand der Technik eine beleuchtete Marke oder vorteilhaft eine Lichtquelle, zum Beispiel in Form einer LED, sein, insbesondere eine im roten Bereich emittierende Leuchtdiode. Der Wellenlängenbereich ist dabei relativ schmalbandig, weshalb die reflektierenden Beschichtungen nur für diesen Wellenlängenbereich ausgelegt werden müssen. Indem die Brennweite vergleichsweise lang ausgeführt werden kann, entschärft sich die Notwendigkeit für eine möglichst kleine Leuchtmarke, die nur über eine Maskierung der Lichtaustrittsfläche einer Lichtquelle, d. h. eine beleuchtete Marke, realisierbar ist.
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Die Verwendung einer sphärischen Fläche birgt den Nachteil in sich, dass nicht alle Strahlen des Strahlenbündels, die von der Leuchtmarke 8 ausgehen, ins Unendliche abgebildet werden. Dieser Bildfehler ist in der sphärischen Aberration einer kugelförmigen Linsenfläche begründet. Da diese Art Visier einen großen überschaubaren Sehfeldausschnitt darbieten soll, wird die gekrümmte Spiegelfläche, die wie ein Linsensegment wirkt, größer ausgebildet als unmittelbar erforderlich. Damit vergrößern sich auch die systembedingten Bildfehler. Insbesondere ist es ungünstig, wenn die Pupille des Auges nicht auf der Visierachse 4, sondern zu einem Rand der Austrittsfläche 2.1 hin verschoben angeordnet wird, was als außeraxialer Blick bezeichnet wird. Hierbei tritt auf Grund der sphärischen Aberration der Effekt ein, dass die Abbildung der Leuchtmarke 8 in einer anderen Entfernung entsteht, als in der, in welcher sich das anvisierte Zielobjekt befindet. In Verbindung mit dem außeraxialen Blick durch das Visier ergibt sich ein als Parallaxefehler bezeichneter Zielfehler, bedingt durch die unterschiedlichen Entfernungen des Zielobjektes und der Abbildung der Leuchtmarke 8. Die Parallaxe äußert sich dahingehend, dass in Abhängigkeit von dem Abstand des Auges zur Visierachse 4 eine unterschiedliche Lage des Zielobjektes wahrgenommen wird, obwohl das Visier als solches in seiner Lage nicht verändert wird. Dieser Fehler kann auch nicht durch Justiermaßnahmen verhindert werden, da auf der Visierachse 4 die Koinzidenz der Bild- und Objektebene bereits hergestellt ist.
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Zur Vermeidung eines möglichen Parallaxefehlers kann vorteilhaft die konvex gekrümmte Spiegelfläche 2.2 nicht als sphärische Spiegelfläche, sondern als asphärische Spiegelfläche in Form eines Rotationsparaboloids ausgebildet sein. Wie allgemein bekannt ist, werden alle vom Brennpunkt einer Parabel ausgehenden Strahlen in idealer Weise als paralleles Lichtbündel reflektiert. Auch sind die sphärische Aberration und die Verzeichnung durch eine solche parabolische Spiegelfläche gänzlich behoben.
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Vorteilhaft können das erste und das zweite Prisma 1, 2 aus Kunststoff bestehen, wenn die Betriebstemperatur des Visiers die Verwendung von Kunststoff erlaubt. Die Kunststoffteile können in einem Urformprozess z. B. durch Spritzgießen oder in einem Umformprozess hergestellt sein.
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Kunststoffe haben gegenüber Glas im robusten Einsatz jedoch auch Nachteile, wie die geringere Kratzfestigkeit und die nur geringe Beständigkeit gegenüber Lösungs- und Reinigungsm itteln.
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Im geraden Durchblick entlang der Visierachse 4 bleibt die Vergrößerung völlig unverändert. Dispersion tritt bei der Wahl gleicher Materialien für die Einzelprismen ebenfalls nicht auf. Lediglich durch die dichroitische Reflektorfläche 3 gibt es partielle Transm issionsverluste.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Prisma
- 1.1
- Eintrittsfläche
- 1.2
- Bodenfläche
- 1.3
- plane Spiegelfläche
- 2
- zweites Prisma
- 2.1
- Austrittsfläche
- 2.2
- konvex gekrümmte Spiegelfläche
- 3
- dichroitische Reflektorfläche
- 4
- Visierachse (als Strich-Linie dargestellt)
- 5
- Einblendachse (als Strich-Punkt-Linie dargestellt)
- 6
- Seitenfläche
- 7
- Leuchtmarke
- F
- Brennpunkt
- S
- Scheitelpunkt
- hs
- Sichtfensterhöhe
- b
- Breite
- α
- Winkel
- hb
- Bauhöhe
- hb
- Projektionshöhe
