DE1106517B

DE1106517B - Alignment telescope

Info

Publication number: DE1106517B
Application number: DEA30005A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Math Klaus Hildebrand
Original assignee: Continental Elektronidustrie AG
Current assignee: Continental Elektronidustrie AG
Priority date: 1958-07-31
Filing date: 1958-07-31
Publication date: 1961-05-10
Also published as: CH378560A

Description

Fluchtfernrohr Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Fluchtfernrohr, bestehend aus einem Objektiv, einem Okular, einer in der Okularobjektebene befindlichen Zielmarke und einem in Lichtrichtung vor der Okularobjektebene angeordneten, axial verschiebbaren Fokussierglied.Alignment telescope The subject of the present invention is an alignment telescope, consisting of an objective, an eyepiece, one located in the eyepiece object plane Target mark and one arranged in the direction of light in front of the ocular object plane, axially movable focusing element.

Bekanntlich liegt bei Zielfernrohren mit einer Zielmarke (z. B. einem Fadenkreuz) in der Okularobjektebene eine Fehlerquelle in der seitlichen Verrückung des Fokussiergliedes bei seinem axialen Verschieben zwecks Scharfeinstellung. Derartige seitliche Verrükkungen, die zwar im allgemeinen nur sehr kleine Beträge (einige #t) annehmen und deren Ursachen in dem Spiel zwischen Führungsteil und Linsenfassung und den Führungsfehlern zu suchen sind, haben aber immerhin eine entsprechende seitliche Auslenkung des Zielstrahles von einigen Bogensekunden zur Folge. Man wird also ein solches Fernrohr, dessen Fokussierlinse um einen gewissen, wenn auch kleinen Betrag aus der optischen Achse herausgerückt ist, immer in eine falsche Richtung einstellen; oder, anders ausgedrückt, liegen zwei Punkte auf der optischen Achse eines Fernrohres und werden diese nacheinander anvisiert, so werden ihre Bilder dann unterschiedliche Lagen zu der Zielmarke einnehmen, wenn beim Fokussieren die dazu vorgesehene Linse gleichzeitig eine gewisse seitliche Verrückung erfährt. Die Ziellinienstabilität ist aber, wie man verstehen kann, ein Hauptanliegen bei der Herstellung solcher Fernrohre, und es ist ein erheblicher feinmechanischer Aufwand notwendig, will man die seitliche Auslenkungsmöglichkeit der Fokussierlinse unterdrücken.As is well known, riflescopes with a target mark (e.g. a Crosshair) in the eyepiece object plane is a source of error in the lateral displacement of the focusing member during its axial displacement for the purpose of focusing. Such lateral movements, which are generally only very small amounts (some #t) and their causes in the play between the guide part and the lens mount and leadership errors are to be looked for, but at least they have a corresponding lateral The result is a deflection of the target beam of a few arc seconds. So you become a such a telescope, its focusing lens by a certain, if small amount is moved out of the optical axis, always adjust in the wrong direction; or, in other words, two points lie on the optical axis of a telescope and if these are sighted one after the other, their images then become different Take positions to the target mark if the lens provided for this purpose when focusing at the same time experiences a certain lateral displacement. The finish line stability but, as can be understood, is a major concern in the production of such Telescopes, and a considerable amount of precision engineering is required, is what you want suppress the possibility of lateral deflection of the focusing lens.

Es sind zwar Fluchtfernrohre bekanntgeworden, die diesen Nachteil dadurch beseitigen, daß sie ein Objektiv großer chromatischer Aberration verwenden. Auf diese Weise wird ein Bild des Zielobjektes in der Okularobjektebene, in .der eine Zielmarke angeordnet ist, erzeugt, welches eine große Tiefenausdehnung aufweist. Es werden dann die Bilder auch der in verschiedenen Entfernungen vom Fernrohr liegenden Zielobjekte in unterschiedlicher Farbe gleichzeitig scharf gesehen. Ein solches Fernrohr ist aber nur dann zu genauen Messungen geeignet, wenn man Zielobjekte bestimmter Form und Farbe verwenden kann. Die an Fernrohre der obengenannten Art allgemein gestellten Forderungen nach einem hellen, kontrastreichen Bild des Zielobjektes erfüllt dieses bekannte Fernrohr in keiner Weise. Die Bilder der Zielobjekte werden vielmehr lichtschwach sein, da von den von dem Zielobjekt ausgehenden Strahlen nur ein Anteil bestimmter Wellenlänge zur Erzeugung eines scharfen, in der Okularobjektebene liegenden Bildes ausgenutzt wird.Aligning telescopes have become known that have this disadvantage by using a lens of large chromatic aberration. In this way, an image of the target object is created in the ocular object plane, in the a target is arranged, generated, which has a large depth extension. The images are then also those lying at different distances from the telescope Target objects of different colors seen in focus at the same time. One such Telescope is only suitable for precise measurements if the target objects are specific Can use shape and color. That of telescopes of the type mentioned above in general made demands for a bright, high-contrast image of the target object does not meet this known telescope in any way. The images of the target objects will be rather be faint, since only from the rays emanating from the target object a proportion of a certain wavelength to produce a sharp one in the ocular object plane lying image is exploited.

Es sind auch Zieleinrichtungen bekannt, die auf eine bestimmte Zielmarke verzichten. Bei diesen Einrichtungen werden im allgemeinen zwei Bilder des Zielobjektes im Okular betrachtet, wobei das eine der Bilder durch spiegelnde prismatische Elemente Seiten-oder auch höhenverkehrt wird. Aus der Lage der beiden Bilder zueinander kann auf die Lage des Zielobjektes bezüglich der optischen Achse der Zieleinrichtung geschlossen werden. Solche Einrichtungen sind jedoch :sehr aufwendig; denn sie erfordern, da die prismatischen seitenvertauschenden Elemente im telezentrischen Strahlengang angeordnet sind, zusätzliche optisch abbildende Elemente und Elemente zur Strahlenteilung bzw. Strahlenzusammenführung. Abgesehen davon muß für genauere Messungen das Zielobjekt ebenfalls in ganz bestimmter Weise ausgebildet werden.Aiming devices are also known which aim at a specific target mark waive. These devices generally take two images of the target object viewed in the eyepiece, one of the images through reflective prismatic elements Laterally or vertically reversed. From the position of the two images in relation to one another on the position of the target object with respect to the optical axis of the target device getting closed. However, such facilities are: very expensive; because they require because the prismatic side-swapping elements in the telecentric beam path are arranged, additional optically imaging elements and elements for beam splitting or beam merging. Apart from that, for more precise measurements the target object must can also be trained in a very specific way.

Ferner ist eine Zieleinrichtung für Gewehre bekanntgeworden, die aus einem bestimmten optischen System besteht, das eine aus Interferenzringen bestehende Zielmarke großer Tiefenausdehnung erzeugt. Das optische System kann beispielsweise aus zwei parallel zueinander ausgerichteten, mit geringem Abstand hintereinander angeordneten Glasplatten bestehen. Der Beobachter blickt in Richtung der Normalen der Glasplatten und sieht dem Zielobjekt überlagerte Interferenzringe. Eine derartige Zieleinrichtung ist nicht für genaue Messungen geeignet.Furthermore, a targeting device for rifles has become known that consists of a certain optical system, which consists of interference fringes Target mark of great depth generated. The optical system can for example from two parallel aligned, with a small distance behind each other arranged glass plates exist. The observer looks in the direction of the normal the glass plates and sees interference fringes superimposed on the target object. Such a one Aiming device is not suitable for accurate measurements.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand darin, ein Fluchtfernrohr zu schaffen, welches die vorgenannten Nachteile nicht aufweist. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß ein Fluchtfernrohr der eingangs bezeichneten Art vorgeschlagen, welches sich dadurch kennzeichnet, daß eine an sich bekannte Zielmarke großer Tiefenausdehnung verwendet wird und daß die Zielmarke unter Mitwirkung des Fokussiergliedes in die Okularobjektebene abgebildet wird. Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung erläutert werden: Das Fluchtfernrohr besteht aus dem Okular 1, einer Negativlinse 2 und einer Positivlinse 3 (vgl. Fig. 1). 4 ist die Bildebene, in der durch Positiv 3 .und Negativ 2 ein Bild des anvisierten Objekteis erzeugt wird. Vor dein Objekt 3 befindet sich ein Tangentialgitter 5, d. li. ein System konzentrischer Kreise, deren Strichbreite vorzugsweise gleich dem Linienabstand ist und dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Objektivs 3 ist. 6 ist eine Lochblende, die von der Lampe 7 über den Kondensator 8 beleuchtet wird (der Durchmesser der Lochblende 6 muß hinreichend klein gewählt werden, so daß die Kohärenzbedingung erfüllt ist). 9 ist ein Prisma, welches das von der Lichtquelle 7 kommende Licht in die optische Achse des Fernrohres umlenkt. 10 ist ein Kollimatorobjektiv, welches die Lochblende 6 ins Unendliche abbildet.The object of the invention was to provide an alignment telescope to create which does not have the aforementioned disadvantages. To this end an escape telescope of the type mentioned is proposed according to the invention, which is characterized by the fact that a known target mark of great depth is used and that the target mark with the assistance of the focusing member in the Ocular object plane is mapped. The invention is based on the Drawing will be explained: The alignment telescope consists of the eyepiece 1, a negative lens 2 and a positive lens 3 (see. Fig. 1). 4 is the image plane in which by Positive 3 and negative 2 an image of the targeted object is generated. In front of your object 3 there is a tangential grid 5, i. left a system of concentric circles, whose line width is preferably equal to the line spacing and its diameter is smaller than the diameter of the objective 3. 6 is a pinhole made by the lamp 7 is illuminated via the condenser 8 (the diameter of the pinhole 6 must be chosen to be sufficiently small so that the coherence condition is fulfilled). 9 is a prism, which the light coming from the light source 7 into the optical Axis of the telescope deflects. 10 is a collimator lens, which is the pinhole 6 depicts infinity.

Die Wirkungsweise dieser optischen Einrichtung ist nun folgende: In dem Bildraum des Fernrohres wird von dem System konzentrischer Kreise 4 ein Interferenzbild erzeugt, welches eine große Tiefenausdehnung hat. Wird also das Negativ 2 zur Scharfeinstellung des Bildes eines anzuvisierenden Punktes längs der optischen Achse verrückt, so wird einerseits das Interferenzbild dadurch nicht unscharf, im Gegensatz zu dem Bild einer sonst üblichen Zielmarke (z. B. eines Fadenkreuzes), welches - auf diese Weise in den Bildraum projiziert - nur in einer Ebene ein scharfes Bild liefern würde. Andererseits und darüber hinaus macht das Interferenzbild etwaige Verrückungen des Bildes des anzuvisierenden Punktes infolge gewisser seitlicher Auslenkungen des Negativs 2 mit, was ein fest in der Bildebene des Okulars angebrachtes Fadenkreuz nicht tun würde.The mode of operation of this optical device is now as follows: In The system of concentric circles 4 creates an interference image in the image space of the telescope generated, which has a great depth. So negative 2 becomes the focus of the image of a point to be sighted along the optical axis, so on the one hand, the interference image is not blurred as a result, in contrast to the Image of an otherwise common target mark (e.g. a crosshair), which - on this Wise projected into the image space - deliver a sharp image only in one plane would. On the other hand, and beyond that, the interference pattern makes any displacements of the image of the point to be targeted due to certain lateral deflections of the negative 2 with what is a fixed cross hairs in the image plane of the eyepiece wouldn't do.

Werden zwei Punkte auf der optischen Achse von dem erfindungsgemäßen Fluchtfernrohr nacheinander anvisiert, so werden nun ihre Bilder relativ zu der Zielmarke (nämlich dem Interferenzbild) die gleiche Lage einnehmen, da Interferenzbild und Punktbild die gleichen seitlichen Verrückungen erfahren. Außerdem wird die Zielmarke nicht unscharf, da ein derartiges Interferenzl>ild eine beträchtliche Tiefenausdehnung besitzt. Eine einschränkende Bedingung für das einwandfreie Funktionieren der Anordnung ist natürlich, daß der Fokussierungsbereich des Negativgliedes 2 nicht größer als die Tiefenausdehnung des Interferenzbildes sein darf.Are two points on the optical axis of the invention Aligning the telescope one after the other, your images are now relative to the Target mark (namely the interference image) occupy the same position as the interference image and point spread experience the same lateral displacements. It also becomes the target mark not blurred, since such an interference image has a considerable depth owns. A limiting condition for the proper functioning of the arrangement is of course that the focus range of the negative member 2 is not larger than the depth of the interference image may be.

An die Stelle des Gitters 4 kann auch eine Linse extrem großen Öffnungsfehlers bzw. chromatischen Fehlers treten, denn auch bei diesen Elementen liegen entsprechend große Tiefenausdehnungen des Bildes, beispielsweise einer Lochblende, vor.Instead of the grating 4, a lens with an extremely large aperture error can also be used or chromatic errors occur, because these elements also lie accordingly large depths of the image, for example a pinhole before.

Selbstverständlich ist man an die geometrische Anordnung, wie sie der Fig. 1 zugrunde liegt, nicht gebunden, vielfältige Abwandlungen sind denkbar. Eine Variation des Erfindungsgedankens ist in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt, dabei ist das Gitter als Spiegelgitter 11 ausgebildet und wird über ein halbdurchlässiges Element 12, im übrigen aber wie in Fig. 1 beleuchtet. Die Abbildung über die Linse 2 erfolgt in bekannter Weise. Beide Anordnungen haben den weiteren Vorteil, daß auch Verrückungen .der Positivlinse 3 aus der optischen Achse, beispielsweise durch Temperatureinflüsse, sich nicht in einem Auswandern des Bildes aus der Zielmarkenmitte bemerkbar machen, sondern ebenfalls durch ein synchrones Mitrücken der Zielmarken kompensiert werden. Die Vignettierung des Zielstrahlenganges durch Gitter usw. kann natürlich dadurch vermieden werden, daß sich auch das Gitters außerhalb des Fernrohrstrahlenganges befindet und über ein halbdurchlässiges Element in diesen eingeblendet wird.It goes without saying that the geometric arrangement is like it 1 is based on, not bound, various modifications are conceivable. A variation of the inventive concept is shown in Fig. 2 of the drawing, The grid is designed as a mirror grid 11 and is a semi-permeable Element 12, but otherwise illuminated as in FIG. 1. The figure about the lens 2 takes place in a known manner. Both arrangements have the further advantage that also displacements .der positive lens 3 from the optical axis, for example by Temperature influences, not resulting in the image drifting out of the center of the target noticeable, but also by synchronously moving the target marks along be compensated. The vignetting of the target beam path by grids etc. can can of course be avoided by the fact that the grating is outside the telescope beam path and is faded in via a semi-permeable element.

Sollte die optische Zielmarke relativ zu dem anzuvisierenden Objekt zu lichtschwach sein, so kann zusätzlich in der Bildebene 4 des Okulars 1 eine justierbare Zielmarke (z. B. ein Fadenkreuz) angeordnet werden, welche vor dem eigentlichen Pointierungsvorgang mit der optischen Zielmarke zur Deckung gebracht wird.Should the optical target mark relative to the object to be sighted be too faint, an adjustable one can also be in the image plane 4 of the eyepiece 1 Target mark (e.g. a crosshair) can be placed in front of the actual Pointing process is brought to coincide with the optical target mark.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Alignment telescope, consisting of an objective, an eyepiece, a target located in the ocular object plane and an axially displaceable focusing element arranged in the direction of light in front of the ocular object plane, characterized in that a known target mark of great depth is used and that the target mark is imaged in the eyepiece object plane with the assistance of the focusing element.

2. Alignment telescope according to claim 1, characterized in that that the imaging rays generating the target mark image have a direction of light in front of the focus, reflective optical element arranged in the telescope beam path be displayed.

3. Alignment telescope according to claim 1, characterized in that that an interference phenomenon serves as the target mark.

4. Alignment telescope according to claim 1, characterized in that the target mark by a preferably rotationally symmetrical Lens of extremely large chromatic error, resulting in a self-luminous image or illuminated, preferably rotationally symmetrical object.

5. Alignment telescope according to claim 1 or 2, characterized in that as a target mark a type of Frauenliofer's diffraction phenomena generated diffraction image is used.

6. Alignment telescope according to one of claims 1 to 5, characterized in that the target mark generating imaging rays go through the lens of the telescope. Into consideration printed publications: German Patent No. 350 651; U.S. Patents Nos. 2,420,252, 2,456,728, 2,239,469, 2,374,475; French patent specification No. 993 485; British Patent No. 749,690; Swiss patent specification No. 287 918.