DE2160918C3

DE2160918C3 - Optical collimator systems with directional markings

Info

Publication number: DE2160918C3
Application number: DE19712160918
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Deserno
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-12-08
Filing date: 1971-12-08
Publication date: 1978-05-03
Also published as: DE2160918A1; DE2160918B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft optische Kollimatorsysteme mit Richtungsmarkierungen, insbesondere Zielfernrohre und Autokoliimationsfemrohre mit in ihrer Helligkeit steuerbaren Lumineszenzdioden, deren Licht über teildurchlässige dielektrische Spiegel in den Strahlengang eingespiegelt wird.The present invention relates to optical collimator systems with directional markings, in particular Rifle scopes and autokoliimationsfemrohre with luminous diodes controllable in their brightness, their Light is reflected into the beam path via partially transparent dielectric mirrors.

In optischen Kollimatorsystemen, die zur Festlegung von Raumrichtungen benutzt werden, wie z. B. Zielfernrohren und Autokollimationsfernrohren, wird zur Richtungsmarkierung üblicherweise eine StrichpJatte mit Fadenkreuz in die Bildebene der Kollimationslinse gebracht. Solche Markierungen heben sich unter ungünstigen Umständen jedoch nur wenig vom Hintergrund ab. So ist z. B. ein Zielfernrohr mit nicht leuchtendem Fadenkreuz zum Zielen in der Dämmerung unbrauchbar.In optical collimator systems that are used to define spatial directions, such. B. Scopes and autocollimation telescopes, a dashboard is usually used to mark the direction Crosshairs brought into the image plane of the collimation lens. Such markings are highlighted In unfavorable circumstances, however, there is little effect on the background. So is z. B. a telescopic sight with no illuminated crosshairs for aiming in the twilight, useless.

Eine andere Zieleinrichtung ist aus der Zeitschrift »Hobby«, Nr. 21, vom 15.10.1969, S. 43-45 bekannt. Mit dem einen Auge sieht dabei der Beobachter direkt das Ziel, während das andere durch einen Kollimator blickt, in dem eine Marke angebracht ist. Bringt er Ziel und Marke seinem Eindruck nach zur Deckung, sind Ziellinie und Sehstrahl parallel und das Gerät somit eingerichtet, sofern während des Zielens beide Augen die gleiche Blickrichtung halten können. Das System weist zum einen den Nachteil auf, daß es nur funktioniert, wenn der Beobachter korrekt beidäugig sieht und ist zum anderen in der Dämmerung ebenfalls unbrauchbar. Selbst bei Verwendung einer beleuchteten oder phosphoreszierenden Markierung müßte deren Helligkeit zur Erzielung eines optimalen Kontrastes der Helligkeit der betrachteten Szene angepaßt werden.Another target device is known from the magazine "Hobby", No. 21, from October 15, 1969, pp. 43-45. With one eye sees the target directly, while the other looks through a collimator, in which a mark is attached. If he makes the target and brand coincide according to his impression, there is a finish line and line of sight parallel and the device is thus set up, provided that both eyes are the same while aiming Can keep your line of sight. The system has the disadvantage that it only works when the The observer sees correctly with both eyes and is also useless in the twilight. Even at Use of an illuminated or phosphorescent marking would have to improve its brightness Achievement of an optimal contrast of the brightness of the viewed scene can be adapted.

Aus der DE-OS 19 52 960 ist eine Zielvorrichtung bekannt, bei der eine Einrichtung zum Projizieren eines beleuchteten Strichmusters auf die Zielbild-Trennebene über eine lichtstreuende Platte und ein Linsensystem vorgesehen ist. Um ein leuchtendes Bild einer Strichplatte einer bestimmten Farbe zu erhalten, ist es notwendig zusätzliche Farbfilter in das optische Projektionssystem einzubauen.From DE-OS 19 52 960 a target device is known in which a device for projecting a illuminated line pattern on the target image parting plane via a light-diffusing plate and a lens system is provided. To get a glowing image of a reticle of a certain color, it is necessary to install additional color filters in the optical projection system.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einfach aufzubauende optische Kollic.iatorsysteme mit Richtungsmarkierungen anzugeben, die besonders vorteilhaft bei ungünstigen Lichtverhältnissen sind und das Zielen in der Dämmerung oder auf Objekte mit geringem Kontrast erheblich erleichtern.The object of the present invention is to provide optical collator systems with directional markings that are easy to assemble indicate which are particularly advantageous in poor lighting conditions and that Aiming in twilight or at objects with low contrast is much easier.

Ausgehend von optischen Kollimatorsystemen der eingangs näher genannten Art wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß zwei verschiedenfarbiges Licht emittierende Lumineszenzdioden und zwei an die verschiedenen Lichtwellenlängen angepaßte dielektrische Spiegel vuigeseiieii Sinti.Starting from optical collimator systems of the type mentioned in more detail at the outset, the solution to this Task proposed that two different colored light emitting light emitting diodes and two to the dielectric mirrors adapted to different wavelengths of light vuigeseiieii Sinti.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird erreicht,With the arrangement according to the invention it is achieved

daß der Kontrast der Markierung durch Einschalton der jeweiligen günstigsten Diode, d. h. in Abhängigkeit von der Objektfärbung, erhöht werden kann. Des weiteren wird mit der vorgeschlagenen Anordnung auf besonders einfache und zuverlässige Weise ein Vergleich von zwei verschiedenen Raumrichtungen in einem Autokollimationssystem ermöglicht.that the contrast of the marking by switching on the respective cheapest diode, d. H. in dependence of the object coloring, can be increased. Furthermore, the proposed arrangement is particularly useful a simple and reliable way of comparing two different spatial directions in an autocollimation system enables.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert werden. Es zeigtIn the following the invention will be explained in more detail with reference to the figures. It shows

F i g. 1 einen einfachen Kollimator mit eingespiegelter Beleuchtung gemäß Stand der Technik.F i g. 1 shows a simple collimator with reflected illumination according to the prior art.

Fig.2 ein Ausführungsbeispiel eines Zielfernrohres mit Zielmarkierung und eingespiegelten Ziffern und2 shows an embodiment of a telescopic sight with target marking and reflected numbers and

Fig.3 ein Ausführungsbeispiel eines Autokollimationsfernrohrs mit Beleuchtung und Achsenmarkierung durch Lumineszenzdioden.3 shows an embodiment of an autocollimation telescope with lighting and axis marking by luminescence diodes.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten an sich bekannten Direktkollimator 2 mit Spiegeloptik und Lumineszenzdiodenbeleuchtung ist mit 1 das Auge eines Beobachters bezeichnet, mit 3 der Sehstrahl vom Ziel, mit 4 eine Lumineszenzdiode, mit 6 ein Fenster und mit 5 ein sphärischer Kollimatorspiegel. Dieser Kollimatorspiegel 5 ist eine auf einem Glasträger aufgebrachte dielektrische Spiegelschicht mit der Eigenschaft, das Licht der Lumineszenzdiode 4 maximal zu reflektieren und das sichtbare Restlicht 3 maximal zu transmittiet en. Der Spiegelträger ist eine in Durchsicht neutrale Konvex-Konkav-Linse, deren Brennweite bei Durchsieht im Unendlichen liegt. In der Brennebene der sphärischen Spiegelfläche ist die Lumineszenzdiode 4 angeordnet. In diesem Fall wird das von der Lumineszenzdiode ausgehende Licht vom Spiegel 5 in eine einzige Richtung reflektiert. Gerät und Richtungsmarkierung sind so justiert, daß diese Richtung parallel zur Ziellinie ist. Der Beobachter sieht durch das Fenster 6 und den Kollimatorspiegel 5 das Ziel und gleichzeitig über die Spiegelfläche von 5 das Bild der Diode 4. Wenn sich beide decken, haben der Sehstrahl 3 vom Ziel und das reflektierte Diodenlicht die gleiche Richtung. In diesem Fall ist auch die Ziellinie parallel zum Sehstrahl und das Gerät somit eingerichtet.In the case of the FIG. 1 shown per se known direct collimator 2 with mirror optics and luminescence diode illumination 1 denotes the eye of an observer, 3 the line of sight from the target, 4 a Light emitting diode, with 6 a window and with 5 a spherical collimator mirror. This collimator mirror 5 is a dielectric mirror layer applied to a glass substrate with the property that To reflect light of the light emitting diode 4 maximally and to transmit the visible residual light 3 maximally. The mirror support is a convex-concave lens that is neutral when looking through it and its focal length when looking through it lies in infinity. The luminescent diode 4 is in the focal plane of the spherical mirror surface arranged. In this case, the light emanating from the light emitting diode is from the mirror 5 in reflected a single direction. Device and direction markings are adjusted so that this direction is parallel to the finish line is. The observer sees the target through the window 6 and the collimator mirror 5 and at the same time over the mirror surface of 5 the image of the diode 4. If both coincide, the line of sight 3 from the target and have the reflected diode light the same direction. In this case, the line of sight is also parallel to the line of sight and set up the device.

Die seitliche Versetzung des Sehstrahls durch den etwas schräg gestellten Kollimatorspiegel macht sich in der Praxis nicht bemerkbar, wenn der Spiegelkörper nicht zu dick ist.The lateral displacement of the line of sight due to the slightly inclined collimator mirror turns into not noticeable in practice if the mirror body is not too thick.

Die erreichbare Zielgenauigkeit ist durch das Verhältnis des Durchmessers der lichtemittierenden Fläche der Lumineszenzdiode 4 zur Brennweite des Kollimatorspiegels 5 gegeben.The achievable target accuracy is through the ratio of the diameter of the light emitting Area of the light emitting diode 4 given to the focal length of the collimator mirror 5.

Das in F i g. 2 schematisch dargestellte Zielfernrohr 12 besteht aus einer Objektivlinse 8, einer Zwischenlinse 9 zur Bildumkehr und dem Okular 10. Das Licht einer Lumineszenzdiode 4 wird hier über einen dielektrischen Spiegel 17 in den Strahlengang eingespiegelt. In gleicher Weise kann eine andersfarbige Diodenanordnung 13, je nach Objektfärbung oder auch mit Informationen über Zielentfernungen, über eine Linse 14 und einen dielektrischen Spiegel U in das Gesichtsfeld des Beobachters 1 eingespiegelt werden, um den Kontrast zu erhöhen. Diese Einspiegelung kann in der Bildebene der Okularlinse 10 oder der Zwischenlinse 9 geschehen. Das Auge 1 des Beobachters sieht in diesem Fall mit auf unendlich adaptiertem Auge sowohl das Ziel als auch die Bilder der Lumineszenzdioden 4 und 13 scharf.The in Fig. 2 schematically illustrated telescopic sight 12 consists of an objective lens 8, an intermediate lens 9 for image reversal and the eyepiece 10. The light from a luminescent diode 4 is here via a dielectric Mirror 17 reflected in the beam path. In the same way, a different colored diode arrangement 13, depending after object coloring or with information about target distances, a lens 14 and a Dielectric mirror U are reflected into the field of view of the observer 1 in order to increase the contrast to increase. This reflection can take place in the image plane of the ocular lens 10 or the intermediate lens 9. In this case, the eye 1 of the observer sees both the target and the infinitely adapted eye the images of the light emitting diodes 4 and 13 are sharp.

Dasselbe Prinzip der Einspiegelung kann auch bei einem Kollimationsfernrohr 22 angewandt werden, wieThe same principle of reflection can also be applied to a collimation telescope 22, such as

CS ίΠ Γ ig. j VJaPgCSiCiCS ίΠ Γ ig. j VJaPgCSiCi

mittels des dielektrischen Spiegels U in die Bildebene der Objektivlinse 10 eingespiegelt und markiert so eine systemfeste Richtung. Die Lumineszenzdiode 15 beleuchtet über den dielektrischen Spiegel 17 und die Okularlinse 8 eine zumindest teilweise reflektierende plane Fläche 16. Durch das reflektierte Licht entsteht in der Bildebene der Objektivlinse 10 ein Bild der Lumineszenzdiode 15. Fallen die Bilder der beider Lumineszenzdioden 4 und 15 zusammen, so stimmt die Richtung des reflektierten Strahle!, mit der systemfesten Richtung überein. In allen Fällen kann auch in der Brennebene der Kollimatorlinse eine nichtleuchtende Marke oder Blende angebracht werden, die von einer Lumineszenzdiode beleuchtet wird, oder eine Anordnung von mehreren Lumineszenzdioden.reflected into the image plane of the objective lens 10 by means of the dielectric mirror U and thus marks one consistent direction. The light emitting diode 15 illuminates via the dielectric mirror 17 and the Eyepiece lens 8 an at least partially reflective flat surface 16. The reflected light creates an image of the objective lens 10 in the image plane Light emitting diode 15. If the images of the two light emitting diodes 4 and 15 coincide, it is correct Direction of the reflected beam !, coincides with the fixed direction of the system. In all cases, the Focal plane of the collimator lens a non-luminous mark or aperture can be attached by a Light emitting diode is illuminated, or an arrangement of several light emitting diodes.

Die zur Einspiegelung der Markierung verwendeten dielektrischen Spiegel, auch frequenzselektive Spiegel genannt, können bei geeignetem Transmissionsverhalten die Vorteile der Beleuchtung durch Lumineszenzdioden voll zur Geltung bringen. So ist es z. B. im Falle des Zielfernrohrs wichtig, daß möglichst viel Lumineszenzdiodenlicht reflektiert und möglichst viel sichtbares Restlicht transmittiert wird. Bei der Verwendung einer Ga-As-Diode mit einer Wellenlänge λ = 660 + 15 nm, sollte der dielektrische Spiegel eine möglichst steile Kante bei 645 nm aufweisen. Dann r.ind Kontrast und Helligkeit des betrachteten Zieles bei Tageslich !beleuchtung kaum vermindert, da das Fehlen des Spektralbereiches von 645 nm bis zur Grenze des Sichtbaren im Roten im physiologischen Eindruck nur einen kaum wahrnehmbaren Blaustich erzeugt.The dielectric mirrors used to reflect the marking, also frequency-selective mirrors called, with suitable transmission behavior, the advantages of lighting by luminescence diodes to bring it to full advantage. So it is B. in the case of the telescopic sight, it is important that as much LED light as possible is reflected and as much visible residual light as possible is transmitted. When using a Ga-As diode with a wavelength λ = 660 + 15 nm, the dielectric mirror should have the steepest possible edge at 645 nm. Then r.ind contrast and Brightness of the observed target hardly diminished in daytime lighting, since the lack of the Spectral range from 645 nm to the limit of the visible in the red in the physiological impression only creates a barely noticeable blue cast.

Die Leuchtdiode der eingespiegelten Lumineszenzdioden kann durch Regeln des Versorgungsstromes von Hand oder über einen einfachen elektronischen Regelkreis in Abhängigkeit von der Helligkeit des Beobachtungshintergrundes so eingestellt werden, daß die Erkennbarkeit der Markierung für die jeweilige Adaptierung des Beobachterauges optimal wird.The light-emitting diode of the reflected light-emitting diodes can be controlled by regulating the supply current from Hand or via a simple electronic control circuit depending on the brightness of the Observation background can be set so that the recognizability of the marking for the respective Adaptation of the observer's eye is optimal.

Der Direktsichtkollimator, bei dem die Funktion der Kollimatorlinse von einem sphärischen dielektrischen Spiegel übernommen wird, ist im Aufbau besonders einfach und für schnelle Zielerfassung geeignet, da er vorzugsweise vergrößerungsfrei ausgeführt ist, praktisch parallaxenfrei ist und gleichzeitig den hohen Markierungskontrast der Lumineszenzdiodenbeleuchtung voll ausnutzen kann.The direct vision collimator, in which the function of the collimator lens is from a spherical dielectric Mirror is taken over, is particularly simple in structure and suitable for quick target acquisition, since it is preferably carried out without magnification, is practically parallax-free and at the same time the high Marking contrast of the luminescence diode lighting can take full advantage.

Da Lumineszenzdioden eine relativ schmalbandige Emission aufweisen, haben sie den Vorteil, daß sie sich gut von einem im Mittel weißen Hintergrund abheben. Beispielsweise beträgt bei einer Wellenlänge von 660 nm die Bandbreite nur 30 nm. Außerdem weisen Lumineszenzdioden eine große Lebensdauer auf bei sehr gennger Leistungsaufnahme.Since luminescent diodes have a relatively narrow-band emission, they have the advantage that they are stand out against an in the middle white background. For example, at a wavelength of 660 nm the bandwidth only 30 nm. In addition, luminescent diodes have a long service life very low power consumption.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claim:

Optical collimator systems with directional markings for telescopic sights and autocollimation telescopes, with their brightness controllable luminescence diodes whose light is partially transparent dielectric mirror is reflected in the beam path, characterized in that that two different colored light-emitting luminescent diodes (4, 13; 4, 15) and two on Dielectric mirrors (17, 11) adapted to the different light wavelengths are provided.