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Die
Erfindung betrifft ein Zielfernrohr mit einer Strichplatte und einer
Strahlungsquelle zur Beleuchtung einer auf der Strichplatte angeordneten
Zielmarkierung.
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Aus
der
DE 100 51 448
A1 ist eine Zielvorrichtung in Form eines Zielfernrohres
bekannt. Dieses Zielfernrohr umfasst eine Strichplatte. Diese Strichplatte
wird koaxial von einem Strahlungsleiter umgeben. Über diesen
Strahlungsleiter wird die Strahlung über den gesamten Umfang der
Strichplatte in die Strichplatte großflächig eingekoppelt.
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Aus
der
EP 254 675 A1 ist
ein optisches Zielgerät
bekannt, bei dem für
die Beleuchtung einer Strichmarkierung Leuchtzellen vorgesehen sind.
Von diesen Leuchtzellen wird Strahlung abgegeben, die mittels verspiegelter
Bereiche auf die Strichmarkierung fokussiert wird.
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Aus
der
EP 37 31 416 A1 ist
es bekannt, einen lumineszierenden Körper zum Sammeln von Umgebungslicht
vorzusehen, wobei die Strahlung über
möglichst
eine Lücke
am Außenumfang
der Strichplatte in die Strichplatte eingekoppelt wird. Der weitere
Rand der Strichplatte ist so bis auf eine Lücke verspiegelt, so dass über diesen
Bereich eine Einkopplung von Strahlung in die Strichplatte verhindert
ist.
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Aus
der
US 5,414,557 ist
es bekannt, in einer Strichplatte eine Strichmarkierung hinein zu ätzen und diese
geätzten
Hohlräume
der Strichmarkierung mit einem reflektierenden Material zu füllen.
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Nachteilig
ist bei diesen Zielvorrichtungen, dass störende Reflexe durch die zur
Beleuchtung der Zielmarkierung verwendeten Strahlung auftreten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Zielvorrichtung mit einer
beleuchtbaren Zielmarkierung bereitzustellen, bei der störende Reflektionen
vermieden, zumindestens vermindert sind.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch die Maßnahme gelöst, dass die Zielmarke ein
Material umfasst, das Strahlung absorbiert, wobei die absorbierte
Strahlung eine kleinere Wellenlänge
hat als die von diesem Material abgegebene Strahlung.
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Vorzugsweise
ist die Strahlung, die von dem Material absorbiert wird für das Auge
nicht mehr oder kaum noch sichtbar. Bereits das Vorsehen einer Strahlungsquelle,
die Strahlung in dem für
das menschliche Auge als dunklen bzw. blauen Farbton erscheinenden
Bereich abgibt, führt
zu einer massiven Verringerung von störenden Reflektionen. Im folgenden
wird das strahlungsabsorbierende Material der Zielmarkierung als Leuchtmaterial
bezeichnet. Derartige Leuchtmaterialien können insbesondere lumineszierende
und phosphosierende Substanzen umfassen.
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Es
hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass das Leuchtmaterial
unterschiedliche Pigmente umfasst, die Strahlung unterschiedlicher
Wellenlänge
absorbieren. Dadurch kann erreicht werden, dass eine Vielzahl von
Strahlungsquellen, vorzugsweise unterschiedliche Dioden, verwendet
werden können.
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Es
hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass die unterschiedlichen
Pigmente jeweils Strahlung mit unterschiedlichen Wellenlängen abgeben.
Dadurch erscheint die von den jeweiligen Pigmenten abgegebene Strahlung
in unterschiedlichen Farben. Damit kann durch gezielte Auswahl einer
Strahlungsquelle die Farbe, in der die Zielmarkierung für den Schützen sichtbar
erscheint, ausgewählt
werden.
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Es
hat sich insbesondere als vorteilhaft herausgestellt, mehrere Strahlungsquellen,
die jeweils Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge abgeben, vorzusehen, so
dass mit der Auswahl der Strahlungsquelle, die Farbe in der die
Zielmarkierung leuchtet durch die Wahl der Strahlungsquelle bestimmt
werden kann.
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Es
hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Strahlung über den
Außenumfang
in die Strichplatte einzukoppeln. Dadurch kann die von der Strahlungsquelle
abgegebene Strahlung effizient ausgenutzt werden, da die Strahlung
in der Strichplatte mehrfach reflektiert werden kann bevor sie von
dem Leuchtmaterial absorbiert wird.
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Es
hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass das Leuchtmaterial
Bestandteil eines Lackes ist, was die Verarbeitung erleichtert.
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Für eine effiziente
Nutzung der von der Strahlungsquelle abgegebenen Strahlung hat es
sich als vorteilhaft herausgestellt, dass die Strahlung über einen
den Außenumfang
der Strichplatte koaxial umgebenden Strahlungsleiter in die Strichplatte
eingekoppelt wird.
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Zur
gezielten Einkopplung, und somit zur besonders effizienten Ausnutzung
der Strahlung, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, durch
speziell ausgebildete Abschnitte des Strahlungsleiters, über diese
Abschnitte die Strahlung fokussiert auf die Zielmarkierung in die
Strichplatte einzukoppeln. Besonders geeignete Ausbildungen sind
prismenförmige
Ausnehmungen und/oder kugelförmige
Vorsprünge.
Durch diese Maßnahme
sind die Bereiche, über
die Strahlung zur Beleuchtung der Zielmarkierung zur Zielmarkierung
gelangt, wesentlich reduziert. Schon allein durch diese Maßnahme werden
störende
Reflexe erheblich vermindert.
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Diese
spezielle Ausbildung des Strahlungsleiters lässt sich insbesondere auch
bei Verwendung in einer Zielvorrichtung verwenden, die eine Zielmarkierung
ohne ein Leuchtmaterial aufweist. In einem derartigen Fall ist als
Strahlungsquelle eine Strahlungsquelle zu verwenden, die Strahlung
im das Auge gut sichtbaren Bereich abgibt.
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Weitere
vorteilhafte Maßnahmen
sind in weiteren Unteransprüchen
beschrieben.
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Im
folgenden wird die Erfindung exemplarisch an einem Ausführungsbeispiel
beschrieben.
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Es
zeigt:
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1 Zielfernrohr
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2 Schnitt durch das Zielfernrohr
gemäß 1 entlang A-A
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3 Strahlungsleiter mit Lichtauskopplung
in vorbestimmten Bereichen
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4 Strahlungsleiter mit eingegossener
Strahlungsquelle und zylinderförmigen
Vorsprüngen
zur Lichtauskopplung
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5 Strahlungsleiter gemäß 4 in 3-D Ansicht
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6 Vergrößerte Herauszeichnung der Vorsprünge gemäß 4
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7 Strahlungsleiter mit prismenförmigen Ausnehmungen
in 3-D Darstellung
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8 Strahlungsleiter mit prismenförmigen Ausnehmungen
in Draufsicht
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9 Emission und Absorptionsspektrum
von Lumogen S790
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10 Darstellung zur Luftlinse
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Anhand
von 1 wird zunächst der
prinzipielle Aufbau eines Zielfernrohres 1 beschrieben.
Das Zielfernrohr 1 umfasst ein Okular 3 und ein
Objektiv 5, durch das eine optische Achse 7 festgelegt
wird. Das Okular 3 und das Objektiv 5 sind in
einem Zielfernrohrgehäuse 2 gelagert.
Durch das Okular 3 wird eine Zwischenbildebene 9 festgelegt.
In dieser Zwischenbildebene 9 ist eine Strichplatte 11 angeordnet,
die in einer Fassung 15 gelagert ist. In dieser Strichplatte 13 ist
eine Vertiefung eingeätzt,
durch die eine Zielmarkierung 13 gebildet wird. In diese
Vertiefung ist Lack mit einem Leuchtmaterial 33 eingebracht.
Bei streifender Bestrahlung der Strichplatte 11 zur Beleuchtung
der Zielmarkierung reicht es aus, auf der Strichplatte 11 den
Lack aufzubringen, ohne das Vertiefungen in die Strichplatte 11 eingebracht
werden müssen.
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Zur
Beleuchtung der Zielmarkierung 13 wird bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel
die Strahlung zur Beleuchtung der Zielmarkierung 13 in
die Strichplatte 11 eingekoppelt. Zur Einkopplung der Strahlung
in die Strichplatte 11 ist die Strichplatte 11 koaxial
von einem Strahlungsleiter 17 umgeben. Der Strahlungsleiter 17 ist
in einer Fassung 15 gelagert.
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Der
in 2 gezeigten Darstellung
ist die Strahlungsquelle 19 in einer im Strahlungsleiter
ausgebildeten Ausnehmung angeordnet. Durch die Anordnung der Strahlungsquelle 19 in
der Ausnehmung wird erreicht, dass ein Großteil der von der Strahlungsquelle 19 abgegebenen
Strahlung in den Strahlungsleiter 17 eingekoppelt wird.
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Bei
dem in 3 gezeigten Strahlungsleiter 17 ist
wiederum eine Ausnehmung, für
die Aufnahme der Strahlungsquelle 19 vorgesehen. Die Strahlung,
wie dargestellt, gelangt in den Strahlungsleiter 17, der
die Strichplatte 11 koaxial umgibt. Der Strahlungsleiter 17 ist
mit einem hochreflektierenden Anstrich als Strahlschutz 23 versehen,
wobei bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
vier Bereiche 24 auf der der Strichplatte 11 zugewandten
Seite von diesem Anstrich ausgenommen sind, so dass über diese
Bereiche 24 Strahlung vom Strahlungsleiter 17 in
die Strichplatte 11 gelangt. Diese Bereich 24 sind
mit Strahlungskegeln 22 kenntlich gemacht.
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Weiterhin
ist die Ausnehmung 20, in der die Strahlungsquelle 19 angeordnet
ist, nicht mit diesem Anstrich versehen, so dass die von der Strahlungsquelle 19 abgegebene
Strahlung in den Strahlungsleiter 17 eintreten kann.
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In 4 ist ein Strahlungsleiter
dargestellt, der mit torusförmigen
Vorsprüngen 27 versehen
ist, die nicht mit einem hochreflektierenden Anstrich versehen sind,
so dass über
diese Bereich Strahlung aus dem Strahlungsleiter 17 austreten
kann. Die torusförmigen
Vorsprünge 27 stehen
in Berührungskontakt
mit dem Außenumfang
der Strichplatte 11. Über
diese Kontaktstellen wird Strahlung von dem Strahlungsleiter 19 in
die Strichplatte eingekoppelt. Durch die in die Strichplatte 11 eingekoppelte
Strahlung, wird das in der Zielmarkierung vorhandene Leuchtmaterial
angeregt, das aufgrund der Anregung Strahlung emittiert. Die zur
Anregung des Leuchtmaterials eingesetzte Strahlung weist eine kürzere Wellenlänge auf,
als die von dem Leuchtmaterial emittierte Strahlung in dem Strahlungsleiter 17.
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Durch
eine Abstimmung der Form der Vorsprünge 29 mit der Gestaltungsform
der Zielmarkierung kann eine besonders effiziente Ausnutzung der
von der Strahlungsquelle 19 abgegebenen Strahlung erreicht
werden. So sind beispielsweise kugelförmige Vorsprünge 29 für punktförmige Zielmarkierungen
vorteilhaft.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist die für
die Erzeugung der in den Strahlungsleiter 17 einzubringende
Strahlung vorgesehene Strahlungsquelle 19 in Form einer
Diode 21 direkt in den Strahlungsleiter 17 eingegossen.
Die torusförmigen
Vorsprünge 29 dienen
dazu, die Strahlung fokussiert auf die Zielmarkierung bzw. fokussiert
auf die Mitte der Strichplatte 11 in die Strichplatte 11 einzubringen.
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Anhand
von 6 wird eine besonders
vorteilhafte Ausführung
der tousosförmigen
Vorsprünge 29 näher erläutert. Mit
einer paraxialen Berechnung wird der Krümmungsradius des Torus so gewählt, dass
der aus dem unendlichen kommende Beleuchtungsstrahl fokussiert wird.
Dabei werden die einfachen Abbildungsgleichungen für den achsnahen
Bereich herangezogen. Damit lässt
sich der notwenige Krümmungsradius
für eine fokussierte
Bestrahlung einer punktförmigen
Zielmarkierung 13 ermitteln. Der Bereich zwischen torusförmigem Vorsprung 29 und
Strichplatte 11 wird als Luftlinse bezeichnet. Die Brennweite
der Luftlinse ist exakt so groß wie
der halbe Durchmesser der Strichplatte 11, wenn der zu
beleuchtende Punkt in der Mitte der Strichplatte 11 liegt.
Damit ist der Strahl auf das Strichplattenzentrum fokussiert, Die
Dicke der Luftlinse wird hier der einfachheitshalber mit Null angenommen.
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Für die folgende
Rechnung ist 10 heranzuziehen.
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Es
gilt:
i ist hierbei ein fortlaufender
Zähler.
S und s' sind die
Eingangs- und Ausgangsschrittweiten und stellt das Symbol für die Brechungsindizes
das, während
r das Maß für die Radien
ist. Diese Gleichung gilt für
die Abbildung an Grenzflächen.
Die Eingangsschrittweite s
2 für r
2 ist, da die Flächen r
1 und
r
2 sich berühren, gleich der Ausgangsschrittweite
s
1. Es gilt für Fläche i = 1:
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Es
gilt für
Fläche
i = 2:
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Mit
dem Brechungsindex des Strahlungsleiters n1 =
1.48 und n2 = 1 dem Brechungsindex der Luftlinse und
r2 = 13.5mm (gleich halber Durchmesser der
Strichplatte) wird r1 unabhängig vom
Index n3 der Strichplatte zu – 6.48 mm,
also ca. 6.5mm.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
besteht der Strahlungsleiter 17 aus dem Kunststoff PMMA besteht.
Der Brechungsindex der Strichplatte beträgt N = 1,52.
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Die
Einkopplung wird deutlich verbessert, wenn die Diode 21 in
dem lichtleitenden PMMA-Ring
bzw. Strahlungsleiter 17 integriert ist. Kostengünstig können solche
Strahlungsleiter 17 mittels Spritztechnik hergestellt werden.
Die Strahlungsquelle 19 kann vor dem Abspritzen des Kunststoffes
bereits in der Form fixiert werden. Wird anschließend der
Spritzvorgang durchgeführt,
so ist die Strahlungsquelle 19, hier Diode nach dem Aushärten komplett
vom Material des Einkoppelringes umschlossen Dadurch werden beim
Strahlungstransport die Grenzflächen
reduziert, da zwei Kunststoff-/ oder Glas-/Luftgrenzflächen weniger
vorhanden sind.
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Alternativ
ist auch eine transparente Kittung der Diode auf den Strahlungsleiter 17 möglich. Die Übergangsstelle
ist bei eingekitteten Strahlungsquellen mit größeren Strahlungsverlusten behaftet
als bei eingepressten oder eingegossenen Strahlungsquellen.
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Anhand
von 7 und 8 wird eine weitere Ausführungsform
eines Strahlungsleiters 17 erläutert. Bei diesem Ausführungsbeispiel
sind sowohl an Auskoppelstellen 37 als auch an der Einkoppelstelle 39 prismenförmige Ausnehmungen 31 mit
Totalreflektionsflächen
oder Partialreflektionsflächen
ausgebildet. Vorzugsweise sind die Querschnitte der Auskoppelstellen
so dimensioniert, dass von allen Auskoppelstellen 37 aus
dem Strahlungsleiter annähernd
der gleiche Lichtstrom für
die Beleuchtung der Zielmarkierung 13 zur Verfügung steht.
Dafür sind
die näher
zur Strahlungsquelle 19 angeordneten Auskoppelprismen 31 kleiner
als die im Strahlungsleiter 17 nach diesen Auskoppelstellen 37 angeordneten
Auskoppelprismen 32, die wesentlich weiter in den Strahlungsleiter 17 hineinreichen.
Durch die Auskoppelstellen 31, 32 wird die Strahlung
zur Beleuchtung der Zielmarkierung 13 gezielt ausgerichtet
in die Strichplatte 11 eingekoppelt.
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Dadurch
das nun die Strahlung zur Beleuchtung der Zielmarkierung 13 nur über kleine
Bereiche der Strichplatte einkoppelt und geleitet wird, wird das
Auftreten von möglichen
störenden
Reflexen erheblich reduziert. Weiterhin wird die Strahlung effektiver
ausgenutzt. Die im Bereich der Strahlungsquelle 19 vorgesehenen Ausnehmungen
ermöglichen
eine gezielte Ausrichtung der von der Strahlungsquelle 19 emittierten
Strahlung.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist vorgesehen, ein Leuchtmaterial vorzusehen. Von der Firma BASF
werden verschiedene Leuchtstoffe angeboten die in Pigmentform erhältlich sind.
Diese Farbstoffe sind als Zusätze
für verschiedene
Produkte erhältlich.
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Für die Erzeugung
eines Lackes, der eine besonders einfache Verwendung erlaubt, sind
diese von der Firma BASF angebotenen Farbstoffe geeignet.
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Dieser
Lack kann einfach in eine als Ausnehmung ausgestaltete Zielmarke,
die beispielsweise durch Ätzen
in die Strichplatte eingebracht worden ist, eingebracht werden.
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Für die Erzeugung
eines Lackes gibt die Firma Krämer
Pigmente auf ihrer Webseite folgendes an: Die Lumogen-Reihe stellt
einen neuen Typ Farbstoffe vor, fluoreszierende Farbstoffe strahlen
absorbiertes Licht durch Fluoreszenz wieder ab. Im Schwarzlicht
scheinen diese Farbstoffe zu leuchten. Besonders gut lassen sich
diese Farbstoffe im farblosen Kunstharz-Lack anwenden. In Überzugslacken
eignet sich Lumogen-Violett als fast farbloser Überzug welche im Schwarzlicht
leuchtet. Der Klarlack der Wahl ist Paraloid B72 in Ethylacetat.
Die Anwendungskonzentration ist 1% bezogen auf Festkörper.
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Als
fluoreszenierende Materialien bzw. Pigmente ist Fluoreszenzgrün, Fluoreszenzorange,
Fluoreszenzrot, Fluoreszenzviolett sowie weitere Farbstoffe auf
Anfrage erhältlich.
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Auch
die Firma BASF stellt auf ihrer Webseite ebenfalls Lumineszenzfarbstoffe
der Farben gelb, orange, rot und violett zur Verfügung. Die
von der Firma BASF angebotenen Farbstoffe sind bei einer Dosierung von
0,02% in dem Kunststoff PC und PMMA bis 200° C stabil.
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Beachtet
man bei der Auswahl der Farbpigmente, dass die Empfindlichkeit des
Auges für
das Fluoreszenzlicht empfindlicher sein soll, als die Empfindlichkeit
für die
anregende Wellenlänge,
so findet man zum Beispiel Lumogen 5790 als besonders geeignetes
Pigment.
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Ist
das Pigment in der Zielmarkierung enthalten, so kann die Zielmarkierung
durch Anregung durch blaues Licht im Bereich von 400 bis 500 nm
angeregt werden und scheint für
den Benutzer als gelb/orangener Leuchtpunkt. Das blaue emittierte
Licht zur Anregung der Farbpigmente in der Zielmarkierung ist für den Benutzer
so gut wie nicht sichtbar, so dass schon aufgrund dieser Tatsache
keine störenden
Reflexe auftreten können.
Weiterhin ist es möglich
durch die Wahl anderer Pigmente Licht zur Anregung von Leuchtmaterialien zu
wählen,
die außerhalb
des sichtbaren Bereiches des menschlichen Auges liegen. Damit können überhaupt keine
Reflexe mehr auftreten.
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Es
kann auch vorgesehen sein, mehrere Dioden in dem Strahlungsleiter 17 vorzusehen,
wobei durch gezieltes Einschalten der einen oder anderen Diode die
Zielmarkierung 13 in der einen oder anderen Farbe erscheint,
je nach dem welches Farbpigment gerade durch die von der Diode abgegebenen
Strahlung angeregt wird und somit Strahlung emittieren kann.
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- 1
- Zielfernrohr
- 2
- Gehäuse
- 3
- Okular
- 5
- Objektiv
- 7
- optische
Achse
- 9
- Zwischenbildebene
- 11
- Strichplatte
- 13
- Zielmarkierung
- 15
- Fassung
- 17
- Strahlungsleiter
- 19
- Strahlungsquelle
- 20
- Ausnehmung
- 21
- Diode
- 22
- Strahlungskegel
- 23
- Strahlschutz
- 24
- Bereiche
- 25
- Ausnehmung
- 27
- Vorsprünge
- 29
- torusförmige (zylinderförmige) Oberfläche
- 31
- prismenförmige Ausnehmung,
Auskoppelprisma
- 32
- hintere
Auskoppelprismen
- 33
- Leuchtmaterial
- 35
- Einkoppelprisma
- 37
- Auskoppelstelle
- 39
- Einkoppelstelle