DE2458622C3 - Optische Zielvorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Zielvorrichtung mit einer Lichtquelle und einem Linsensystem, das ein als Zielpunkt für ein Beobachterauge dienendes Bild der Lichtquelle erzeugt und eine reflektierende Oberfläche zum Umlenken von von der Lichtquelle ausgehender Strahlung in die Richtung des Beobachterauges aufweist.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Zielvorrichtung eignet sich insbesondere zu einem Einsatz als Zielvorrichtung für Feuerwaffen. Es ist hierbei bekannt, wie eine Linse, die als semitransparenter Konkavspiegel dient, und eine im Brennpunkt dieses Spiegels befindliche Lichtquelle angeordnet werden müssen, damit die Hauptachse der Linse auf halbem Wege zwischen der Ziellinie für einen Beobachter und einer Linie liegt, welche die zu der Zielvorrichtung gehörige Lichtquelle einerseits und den Mittelpunkt der Linse andererseits miteinander verbindet.

Bei bekannten Zielvorrichtungen dieser Art wird als Lichtquelle im allgemeinen eine Glühlampe oder eine Leuchtdiode verwendet. Nun kann es jedoch Schwierigkeiten bereiten, das Bild einer solchen Lichtquelle gegen bestimmte Hintergrundbeleuchtungen zu erkennen, und dies gilt insbesondere dann, wenn rotes Licht emittierende Dioden verwendet werden und die mit der Zielvorrichtung ausgestattete Waffe auf einen roten Hintergrund gerichtet werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zielvorrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß sie stets und unabhängig vom jeweiligen Hintergrund ein genaues Zielen gestattet.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Einrichtung zum periodischen'Ändern der Helligkeit des Bildes der Lichtquelle mit einer innerhalb des Wahrnehmbarkeitsbereichs für das menschliche Auge liegenden Frequenz.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Zielvorrichtung wird der jeweils anzuvisierende Zielpunkt in seiner Unterscheidbarkeit gegenüber seiner Umgebung dadurch verbessert, daß er in pulsierender oder lichtblitzartiger Weise erzeugt wird.

Eine weitere Verbesserung einer solchen optischen Zielvorrichtung läßt sich dadurch erhalten, daß die Änderung der Helligkeit mit einer oberen und/oder einer unteren Grenze gekoppelt wird, und dadurch, daß sie in Abhängigkeit zu den Lichtverhältnissen in der Umgebung variabel gemacht wird.

Im übrigen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung in Unteransprüchen im einzelnen gekennzeichnet.

Der obenerwähnte Zielpunkt besteht aus einem Bilde der Lichtquelle auf einer reflektierenden Oberfläche im Linsensystem der optischen Zielvorrichtung. Zur Steigerung der Wahrnehmbarkeit für dieses Bild der Lichtquelle und/oder zum Einstellen seiner Helligkeit auf die Lichtverhältnisse in der Umgebung sind nachstehende Ausführungsformen möglich.

A) Das Bild der Lichtquelle wird in der Weise gestaltet, daß es als Blitzen oder Pulsieren mit einer festen Frequenz wahrnehmbar wird. Dies läßt sich am einfachsten dadurch erreichen, daß die Lichtquelle so betrieben wird, daß sie pulsierendes oder Blitzlicht abstrahlt. Unter Blitzlichtbetrieb ist dabei grundsätzlich zu verstehen, daß die Lichtquelle zwischen ihrem eingeschalteten und ihrem ausgeschalteten Zustand alterniert. Daneben ist es auch möglich, daß die Lichtquelle zwischen zwei Einschaltungszuständen von unterschiedlicher Helligkeit alterniert. Die Verschiebung zwischen diesen beiden Zuständen erfolgt rasch. Bei einer pulsierenden Lichtquelle variiert die Helligkeit langsam zwischen einer oberen und einer unteren Grenze. Die untere Grenze kann so gewählt werden, daß sie dem menschlichen Auge als eine völlige Abschaltung der Lichtquelle erscheint. In diesem Zusammenhang kann weiter angemerkt werden, daß sich dadurch auch eine erhebliche Energieersparnis für den Betrieb der Lichtquelle erzielen läßt, was von besonderem Vorteil füi einen etwaigen Batteriebetrieb für die Lichtquelle ist,

B) Die pulsierende oder Blitzlichterzeugung gemäC der obigen Alternative A ist in ihrer Frequenz in Abhängigkeit von der Umgebungsbeleuchtung variabel Dabei sollte diese Frequenz bei schwächerer Umgebungshelligkeit niedriger liegen.

C) Das Pulsieren oder Blitzen erfolgt mit einei festen Frequenz, aber der Einschaltungszustand füi die Lichtquelle oder die obere Grenze für die Helligkeit und die untere Grenze für die Helligkeit dei Lichtquelle, soweit diese untere Grenze nicht als eir völliges Abschalten der Lichtquelle erscheint, variierer

in Abhängigkeit von den Lichtverhältnissen der Um- Schaltung zur Erzielung eines Blitzlichtbetriebs für

gebung in der Weise, daß diese Grenzen für eine den Zielpunkt in einer Zielvorrichtung nach Fig. 1,

schwächere Umgebungsheiligkeit niedriger liegen. F i g. 3 eine Alternativausführung für einen Aus-

D) Der Blitzlicht- oder Pulsbetrieb erfolgt mit schnitt aus der Schaltung von F i g. 2, mit deren Hilfe

einer Frequenz, die in Abhängigkeit von den Licht- 5 sich eine Änderung der Blitzlichtfrequenz erzielen

Verhältnissen in der Umgebung variiert, wobei außer- läßt,

dem die Änderung der Helligkeit ebenfalls entspre- Fig. 4 ein weiteres Ausführungsheispiel für eine

chend der Alternativausfuhrung C variiert. _solche elektronische Schaltung, die eine Variation so-

Der Blitzlicht- oder Impulsbetrieb fur die Licht- wohl der Blitzlichtfrequenz als auch der Helligkeit quelle sollte bei Tageslicht mit einer Frequenz erfol- io der Lichtquelle gestattet, und

gen, die so hoch liegt, wie dies möglich ist, ohne daß Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel für den das menschliche Auge den Eindruck von Dauerlicht elektrischen Aufbau einer optischen Zielvorrichtung, erhält. Diese obere Frequenzgrenze variiert etwas Die in Fig. 1 als Ganzes mit der Bezugszahl 1 befür verschiedene Personen und auch in Abhängigkeit zeichnete optische Zielvorrichtung weist bei diesem von der jeweiligen Ermüdung des Beobachters, sie 15 Ausführungsbeispiel einen Tubus 2 auf, der unmittelliegt jedoch im allgemeinen irgendwo zwischen 10 bar auf einer Waffe oder einem Gerät 3 montiert ist, und 20Hz. Zur Erzielung einer guten Wahrnehm- das mit Hilfe der Zielvorrichtung 1 auf ein in der barkeit der Lichtblitze von der Lichtquelle auch bei Zeichnung nicht dargestelltes Ziel ausgerichtet werschwächerer Umgebungshelligkeit sollte die Frequenz den soll. Das Linsensystem der in F i g. 1 dargestellfür die Lichtblitze unter solchen Bedingungen etwas 20 ten Zielvorrichtung 1 besteht aus zwei zusammenvermindert werden, gesetzten Linsen, nämlich einer ersten Linse 4 und Beim Schießen auf bewegte Ziele ist es beispiels- einer zweiten Linse 5, die nahe nebeneinander anweise möglich, bei vollem Tageslicht mit einer Blitz- geordnet sind und eine kombinierte Linsenoberlichtfrequenz von etwa 10 Hz zu arbeiten, diese Fre- fläche 6 zwischen sich einschließen. Die Linsen 4 quenz kann jedoch bei schlechten Lichtverhältnissen 25 und 5 können auch miteinander verklebt sein, bis auf 5 bis 6 Hz vermindert werden. Wie weit eine Die Linsenoberfläche 6 reflektiert Licht, das von solche Verminderung der Blitzlichtfrequenz möglich einer Lichtquelle 7 abgestrahlt wird. Eine solche ist, hängt naturgemäß von der Geschwindigkeit ab, Lichtreflexion kann auch dadurch erreicht werden, mit der sich das zu bekämpfende Ziel bewegt. Dabei daß die erste und die zweite Linse 4 bzw. 5 in ihrem versteht es sich von selbst, daß die niedrigstmögliche 30 Brechungsindex unterschiedlich gehalten werden Blitzlichtfrequenz bei um so höheren Werten gewählt oder, was günstiger ist, als daß die kombinierte Linwerden muß, je rascher sich das zu bekämpfende senoberfläche 6 mit einem reflektierenden Überzug Ziel bewegt, um ein vollkommenes Zielen zu ermög- versehen wird.

liehen. Das Linsensystem aus den Linsen 4 und S besitzt Beim Schießen auf feststehende Ziele, beispiels- 35 eine optische Achse 8, auf der auch die Lichtquelle 7 weise beim Schießen in einem Schießstand, kann die liegt. Die optische Achse 8 des Linsensystems ver-Blitzlichtfrequenz relativ niedrig liegen. Ein Unter- läuft in der Hauptsache parallel zum Lauf der mit schreiten eines Wertes von 1 Hz ist jedoch als sinnlos der Zielvorrichtung 1 ausgestatteten Waffe bzw. zur zu betrachten. Unter schlechten Lichtverhältnissen Arbeitsrichtung des mit Hilfe dieser Zielvorrichtung 1 sollte die Blitzlichtfrequenz beim Schießen auf einem 40 auszurichtenden Geräts 3. Von der Lichtquelle 7 ausSchießstand zwischen 2 und 4 Hz gewählt werden. gehende Lichtstrahlen 9 werden an der Linsenober-Der Grund für eine generelle Verminderung der fläche 6 in Richtung auf ein Beobachterauge 10 in Blitzlichtfrequenz unter schlechten Lichtverhältnis- der Weise reflektiert, daß das von der reflektierenden sen liegt darin, daß die Wahrnehmbarkeit des Zieles Linsenoberfläche 6 ausgehende Licht parallel zur und des Zielpunktes unter schlechten Lichtverhält- 45 optischen Achse des Beobachterauges 10 verläuft, so nissen nicht optimal wird, wenn dem Zielpunkt eine daß dieses Beobachterauge 10 die Lichtquelle 7 als zu hohe Frequenz zugeordnet wird. unendlich weit entfernt wahrnimmt. Das Linsen-In der Kombination eines Blitzlicht- oder Impuls- system aus den Linsen 4 und S mit der reflektierenbetriebs für die Lichtquelle mit einer variablen obe- den Linsenoberfläche 6 ist so aufgebaut, daß auch in ren Grenze für die Helligkeit der Lichtquelle liegt 5° einer Richtung 11 von dem nicht dargestellten Ziel insofern ein Vorteil, als sich dadurch die Gefahr her einfallende Lichtstrahlen zum Beobachterauge 10 einer Blendung ausschalten läßt. Die Lichtquelle gelangen können, das Linsensystem ist also insoweit sollte nämlich bei vollem Tageslicht eine relativ hohe transparent.

Helligkeit aufweisen, damit der Zielpunkt für das Die in F i g. 2 dargestellte elektronische Schaltung

Beobachterauge deutlich wahrnehmbar wird. In den 55 ist ein Beispiel dafür, wie sich die Lichtquelle 7 von

Fällen, in denen die untere Grenze für die Helligkeit F i g. 1 in der Weise betreiben läßt, daß sie Licht-

der Lichtblitze von der Lichtquelle nicht als völlige blitze abgibt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach

Abschaltung der Lichtquelle wahrgenommen werden, F i g. 2 ist angenommen, daß die Lichtquelle 7 aus

kann auch diese untere Grenze abgesenkt werden, so einer Leuchtdiode L1 besteht. Diese Leuchtdiode L1 daß der Unterschied zwischen der oberen und der ⁶° ist in F i g. 2 in Serie mit einem Widerstand R1 und

unteren Grenze für die von der Lichtquelle abge- der Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors Γ1

strahlte Helligkeit für das Auge eines Beobachters an eine Spannungsquelle V angeschlossen,

deutlich sichtbar bleibt. Der Transistor T1 läßt die Leuchtdiode L1 Lichtin der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise blitze abgeben, indem er den die Leuchtdiode L1

veranschaulicht; es zeigt 65 enthaltenden Stromkreis alternierend schließt und

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für den mecha- öffnet.

nischen Aufbau einer optischen Zielvorrichtung, Der Lichtblitzbetrieb erfolgt in Abhängigkeit von Fig. 2 ein erstes Beispiel für eine elektronische der Steuerspannung an der Basis des Transistors Γ1.

Diese Basis ist mit einem astabilen Flip-Flop verbun- spielsweise lassen sich verschiedene Arten von auf

den, der aus zwei Transistoren TS und T6 besteht, dem Markt erhältlichen integrierten Schaltungen für

die über je einen Widerstand RS bzw. R 6 an die diesen Zweck verwenden.

Spannungsquelle V angeschaltet sind. Die Basis des Als ein Beispiel für eine solche integrierte Schal-Transistors T6, der an seinem Emitter mit der Basis 5 tung kann der Schaltkreis FN 7413 der Firma Texas des Transistors ΓI in dem die Leuchtdiode L1 ent- Instruments genannt werden, der zwei Schmitt-Trighaltenden Stromkreis verbunden ist, ist über einen ger-Schaltungen enthält und sich mit Vorteil als Kondensator C 2 an den Kollektor des anderen zum Blitzgerät für den Betrieb einer Leuchtdiode L1 verFlip-Flop gehörenden Transistors Γ 5 und über Wi- wenden läßt. Dabei wird die Leuchtdiode in Serie derstände R 2 und R 4 an die Spannungsquelle V an- io mit einem Begrenzungswiderstand an den Ausgang geschaltet. Die Basis des Transistors TS steht über des Schaltkreises angeschlossen, während dieser über einen Kondensator C 3 mit dem Kollektor des weite- einen Widerstand rückgekoppelt wird. Außerdem ist ren TransistorsT6 und über den Widerstand/?2 und eine externe Verbindung über einen Kondensator einen weiteren Widerstand R 3 mit der Spannungs- vorzusehen. Die Blitzlichtfrequenz wird dann durch quelle V in Verbindung. 15 diesen Kondensator und den Rückkopplungswider-

Die Blitzlichtfrequenz für die Leuchtdiode L1 stand bestimmt.

wird im Prinzip bestimmt durch den Widerstand R 3 In F i g. 5 ist dargestellt, wie sich ein Blitzlichtin Kombination mit dem Kondensator C 3. Der in betrieb für die Leuchtdiode Ll mit Hilfe einer Serie mit der Leuchtdiode L1 liegende Widerstand C-Mos-Logik erzielen läßt. Bei diesem Ausführungs-R1 bestimmt den maximalen Strom durch die Leucht- ao beispiel weist die Leuchtdiode L1 eine feste Blitzdiode Ll. lichtfrequenz auf, und nur ihre Helligkeit in einge-Bereits oben ist erwähnt worden, daß es von Vor- schaltetem Zustand variiert in Abhängigkeit von der teil sein kann, die Blitzlichtfrequenz für die Licht- Umgebungsbeleuchtung.

quelle, also im vorliegenden Falle die Leuchtdiode Bei dem in F i g. 5 dargestellten Ausführungsbei-Ll, in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit zu 25 spiel ist als solche C-Mos-Logik der Schaltkreis variieren. Dies kann dadurch erreicht werden, daß CD 4011 AE der Firma RCA gewählt worden. Diean Stelle des Widerstandes R2 zwischen den Schal- ser Schaltkreis ist in Fig. 5 als Ganzes mit der Betungspunkten 12 und 13 in F i g. 2 die in F i g. 3 dar- zugszahl 14 bezeichnet, und extern sind an diesen gestellte Parallelschaltung aus einem Widerstand R 7 Schaltkreis Widerstände R 8 und R 9 sowie ein Kon- und einem Fototransistor P1 eingefügt wird. In die- 30 densator C 4 angeschaltet. Diese Widerstände R 8 und sem Falle variiert nämlich das Kippen des astabilen R 9 können beispielsweise einen Wert von 100 kQ Flip-Flops aus den Transistoren TS und Γ 6 in Ab- aufweisen, während für den Kondensator C 4 eine hängigkeit von dem auf den Fototransistor P1 auf- Kapazität von beispielsweise 2,2 μψ in Betracht treffenden Licht. Der dem Fototransistor P1 parallel- kommt. Eine solche Schaltung ergibt eine Blitzlichtgeschaltete WiderstandÄ7 sorgt dabei für einen be- 35 _frequenz/, _{die sich berechnet zu /=} » , _{23 w0}_ stimmten Basisstrom fur die Transistoren TS und To ^ ' RC ' '
des Flip-Flops auch bei sehr schwacher Beleuchtung bei in diesem Falle R = 100 kQ und C = 2,2 μΡ des Fototransistors Pl. Dies dient dazu, zu verhin- einzusetzen sind. Mit diesen Werten berechnet sich dem, daß der Flip-Flop vollkommen ausfällt oder in eine Blitzlichtfrequenz / = 6 Hz. Die gesamte Schalseiner Betriebsfrequenz unter einen bestimmten 40 tung in Fig. 5 läßt sich mit Hilfe eines Schalters 15 Minimalwert absinkt, wenn die Umgebungshelligkeit schalten. Hervorgehoben sei, daß in dem Schaltkreis sehr gering ist. 14 einige der Eingänge zu den NAND-Schaltungen In F i g. 4 ist als weiteres Ausführungsbeispiel eine über die externen Verbindungen parallel geschaltet Schaltung dargestellt, die einerseits die Blitzlicht- sind. Um eine stärkere Treiberspannung für die von frequenz für die Lichtquelle, auch in diesem Falle 45 der Logik gespeisten externen Bauelemente zu erhaleine Leuchtdiode, und andererseits die Helligkeit die- ten, sind für die Speisung dieser Bauelemente ser Lichtquelle in Abhängigkeit von der Umgebungs- zwei Ausgänge der NAND-Schaltungen zusammenhelligkeit variieren läßt. geschaltet.

Die Schaltung von Fig. 4 stellt im Prinzip eine Zu diesen externen Bauelementen gehören eir

Kombination der Schaltungen von F i g. 2 und 3 dar. 5° fotoempfindliches Bauelement 16, das bei dem dar

Der Fototransistor P1 steuert in F i g. 4 über einen gestellten Beispiel ein etwa aus Kadmiumsulfid be

als Emitterfolger geschalteten Transistor Γ 4 auch stehender Fotowiderstand ist, ein als Emitterfolge!

den Strom durch die Leuchtdiode L1. Die in Fi g. 4 geschalteter Transistor T 4 und eine Leuchtdiode L1

dargestellte Schaltung läßt sich natürlich auch so ab- Diese Leuchtdiode L1 liegt außerdem in Serie zi

ändern, daß der Fototransistor Pl keinen Einfluß 55 einem Begrenzungswiderstand R10. Das fotoempfind

auf den astabilen Flip-Flop mit den Transistoren TS liehe Bauelement 16, also der Fotowiderstand, Steuer

und Γ 6 ausübt, sondern nur über den Transistor Γ 4 auf diese Weise die Spannung für die Leuchtdiodi

auf die Leuchtdiode L1 einwirkt und deren Hellig- Ll, wodurch sich eine Variation der Helligkeit de

keit in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit Leuchtdiode Ll in Abhängigkeit von der Umgebungs

variieren läßt. Eine in F i g. 4 weiter vorgesehene 60 beleuchtung erhalten läßt.

Diode Dl hat den Zweck, die Stromversorgung für Eingangs ist erwähnt worden, daß die Blitzlicht

den Transistor Γ4 über den Widerstand R 7 bei frequenz für die Lichtquelle niedriger gehalten wer

schwacher Beleuchtung des Fototransistors Π zu den kann, wenn eine mit der Zielvorrichtung aus

blockieren. gerüstete Waffe bzw. ein entsprechendes Gerät au

Ebenso ist es möglich, die in der Zeichnung für die 65 ein stationäres Ziel gerichtet wird, als wenn ein be

Erzielung eines Blitzlichtbetriebs und einer Variation wegliches Ziel anvisiert werden soll. Dieser Wechse

der Helligkeit der Leuchtdiode Ll dargestellten in der Blitzlichtfrequenz kann von Hand mit Huf

Schaltungen in vielfältiger Weise zu variieren. Bei- eines Schalters gesteuert werden, der verschieden

Widerstände und Kondensatoren in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen in einer Weise miteinander verbindet, die sich für den Fachmann ohne weiteres ergibt.

Weiterhin können, wie sich leicht realisieren läßt, Schalter vorgesehen werden, mit deren Hilfe an Stelle einer Änderung der Blitzlichtfrequenz und/ oder der Helligkeit für die Lichtquelle in Abhängigkeit von der Umgebungsbeleuchtung zuvor gewählte konstante Werte für die Blitzlichtfrequenz und/oder die Helligkeit der Lichtquelle eingestellt werden können.

Bei wieder einer anderen Ausführungsform wird mit einem Verhältnis zwischen der Einschalt- und der Ausschaltperiode für den Blitzlichtbetrieb der Lichtquelle gearbeitet, das in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit variiert. Dies führt zu einem Effekt, der vom menschlichen Auge in ähnlicher Weise wahrgenommen wird wie der Effekt, der sich durch eine Änderung der Helligkeit der Lichtquelle durch eine Änderung des die Lichtquelle durchfließenden elektrischen Stromes erhalten läßt. Auch isi es möglich, eine Variation des obenerwähnten Ver hältnisses und gleichzeitig eine Variation des durd die Lichtquelle hindurchgeschickten elektrischei Stromes zu verwenden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Optische Zielvorrichtung mit einer Lichtquelle und einem Linsensystem, das ein als Zielpunkt für ein Beobachterauge dienendes Bild der Lichtquelle erzeugt und eine reflektierende Oberfläche zum Umlenken von von der Lichtquelle ausgehender Strahlung in die Richtung des Beobachterauges aufweist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum periodischen Andem der Helligkeit des Bildes der Lichtquelle (7) mit einer innerhalb des Wahrnehmbarkeitsbereichs für das menschliche Auge liegenden Frequenz.

2. Optische Zielvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz für die nerindicche Änderung der Helligkeit des Bildes der Lichtquelle (7) gerade so hoch liegt, daß sic uer ooeren Grenze aes Wahrnehmbarkeitsbereichs für das menschliche Auge entspricht.

3. Optische Zielvorrichtung nach Anspruch 1, so dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz für die periodische Änderung der Helligkeit des Bildes der Lichtquelle (7) in Abhängigkeit von den Lichtverhältnissen in der Umgebung in der Weise variabel ist, daß sie bei schwächerer Umgebungshelligkeit niedriger liegt.

4. Optische Zielvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Variieren der Frequenz für die Änderung der Bildhelligkeit eine elektronische Schaltung mit einem auf die Umgebungshelligkeit ansprechenden und seinerseits die Lichtquelle (7) beeinflussenden fotoelektrischen Bauelement vorgesehen ist.

5. Optische Zielvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und/oder die untere Grenze für die periodische Änderung der Bildhelligkeit für die Lichtquelle (7) in der Weise in Abhängigkeit von der Umgebungshelligkeit variabel ist oder sind, daß sie bei schwächerer Umgebungshelligkeit niedriger liegt bzw. liegen.